04 Puente Dos Vias 11m.

MEJORAMIENTO CARRETERA YAURISQUE – RANRACCASA - PARURO YAURISQUE

DISEÑO ESTRUCTURAL CONCRETO ARMADO PUENTE TIPO VIGA - LOSA DOS VIAS

PUENTE: RACRAM 1.- PREDIMENSIONAM PREDIMENSIONAMIENTO.IENTO.ESPESOR DE LOSA 0.70

LUZ Ancho Ancho Vereda Vereda Ancho Viga ga Altura Viga ga Espesor Losa Separac. Vigas Alero Altura baranda baranda Espesor Vereda Ancho Viga ga f'c = fy = Tipo de Vehiculo:

11.00 7.20 0.70 0.19 0.57 0.20 2.00 1.2 0.9 0.15 0.40

m m m m m m m m m m m

210 4200

Kg/cm² Kg/cm²

8.70 7.20

0.05

0.70 0.15 0.10 0.20

0.57 0.40

1.35

0.40

2.00

0.40

2.00

0.40

1.35

0.40

Ancho de puente 7.90

fc = fs =

0.4 x f'c = 0.4 x fy =

84 Kg Kg/cm² 1680 Kg Kg/cm²

HS25 En ancho del carril carril de trafico.trafico.Según la AASHTO el carril de carga o la del camion Estándar ocupara un ancho ancho de 3.00 m. y sera ubicada en un ancho de carril de dos vias de 7.20 m , los carriles de trafico seran ubicados en posiciones para producir producir los maximos esfuerzos en el miembro que se este considerando Camion de Carga.Según criterios Peruanos, el camion mas pesado de la Norma AASHTO, es la del tipo H20-S16 que tiene un peso total de 36 Tn americanas y equivalente a 32.67 Toneladas metricas. En el Peru sea adaptado esta carga con un ligero incremento de esta para la facilidad del calculo y tratando de establecer las Normas Peruanas para el diseño de Puentes, por lo que la carga se le ha denominado H36. Para nuestro caso hemos considerado el Tipo HS25. 3.00

4540

18160

14' - 0" 4.20

0.1 w 0.1 w

0.60 2'

18160

0.4 w

V variable 4.20 - 9.15 0.4 w

0.4 w

0.4 w

Carga

q (Carga uniforme distribuida)

H20-44 HS20-44 H15-44 HS15-44 H-25 HS-25

952 kg/m

8165 kg

11974 kg

714 kg/m

6124 kg

8845 kg

1190 kg/m

10200 kg

14700 kg

1.80 6'

p (carga concentrada) para momento para cortante

2.- PREDIMENSIONAMIENTO DE LOSA

Se puede usar la tabla siguiente: S (cm) t(cm)

1.80 16

El espaciamiento espaciamiento entre ejes de via S =

2.10 16.5

2.40 18

2.70 19

3.00 4.00 4.50 29 22 25

2.40 , entonces entonces el espesor de la losa sera t =

0.18 cm según la tabla.

1.- Momento Tramo interior a.- Momento por peso Propio (MPP)

- P losa: losa: - Asfalto :

0.432 0.432 Tn/ml Tn/ml 0.1 Tn/ml 0.532 0.532 Tn/ml Tn/ml MD = Wd x S' ² 10 MD =

don donde: de: S' =

S" - 2 x 0.10 .10 3

1.93 .93 m.

0.20 Tn-m.

__________________ ____________________________ ___________________ ___________________ ___________________ ___________________ ___________________ ___________________ ___________________ ___________________ __________ PROYECTO ESPECIAL REGIONAL PLAN COPESCO .

0.60 2'

MEJORAMIENTO CARRETERA YAURISQUE – RANRACCASA - PARURO

b.- Momento por s/c (para losas armadas perpendicularmente al sentido del trafico)

ML

(S' + 0.61) x P 9.74 P=

Donde P =

2.371 Tn-m

9.08 Tn es la rueda mas pesada del camio tipo HS 25

Para tomar en cuenta la continuidad entre viga y losa deeterminaremos los momentos poostivos y negativos afectando al valor calculado de los factores indicados. - Momento positivo +

ML = 0.8 ML =

1.8968 Tn-m

-

ML = 0.9 ML =

2.1339 Tn-m

- Momento negativo c.- Momento por impacto:

I =

15.24 S' +38

0.3816

>

0.3

Entonces usar: I=

0.3

d.- Momento de impacto: +

Mi = I x Ml

=

0.569 Tn-m

-

Mi = I x Ml

=

0.6402 Tn-m

f.- Determinacion del Peralte

- Hallando los momentos por servicio: Mtotal +

-

Mtotal

=

Md + Ml + Mi

=

2.66 Tn-m

=

Md + Ml + Mi

=

2.97 Tn-m

Calculo del peralte d=

2 x M total f'c x k x j x b

d =

14.71 cm

t (losa) = Adoptamos : t (losa) =

21.71

d + recubrimiento + Ø/2 =

cm.

21.00 cm

Luego tendremos para el diseño 15.205 cm.

d = t - recubrimiento - Ø/2 =

Carga muerta: - Peso Propio de Losa : - Asfalto

0.504 Tn/m 0.10 Tn/m 0.604 Tn/m

Wd = Momentos: Md =

Wd x S' ² 10

0.226 Tn-m

Momento Ultimo positivo +

Mu = Mu =

1.3

Md + 1.67 ML + Mi

5.647 Tn-m

Reemplazando: Mu = Mu Tn-m 5.647

As cm² 11.559 11.424 11.411 11.41

0.90 As fy

d - As fy 1.7 f'c b

a cm 2.72 2.69 2.69 2.68

Verificando la Acero minimo: Asmin = 14 x b d fy

5.07 11.41 11.41

cm²

________________________________________________________________________________________________________ PROYECTO ESPECIAL REGIONAL PLAN COPESCO .


C.

1 2 3 4 5

AREA DE ACERO Diámet Peso ( Pu lg .) ( Kg /m l) 1/2 0.68 5/8 1.07 3/4 1.57 7/8 2.15 1 2.78

CÓDIGO DE DIÁMETRO del ( 1 al 5) ACERO A USAR 5/8 Pulg.

Area ( Cm 2) 1.27 1.98 2.85 3.88 5.07

2 1.98

Cm2

Hallando el espaciamiento entre barras S= 18 cm Por lo tanto usamos:

Ø

5/8

a

18

cm

Momento ultimo negativo

-

Mu Tn-m 6.071

Mu =

1.3

Mu =

6.07 Tn-m

As cm² 22.368 13.524 12.491 12.38 12.369

C.

1 2 3 4 5

Md + 1.67 ML + Mi

a cm 5.26 3.18 2.94 2.91 2.91 AREA DE ACERO Diámet Peso ( Pu lg .) ( Kg /m l) 1/2 0.68 5/8 1.07 3/4 1.57 7/8 2.15 1 2.78


Area ( cm 2) 1.27 1.98 2.85 3.88 5.07

2 1.98

cm2


Ø

5/8

a

17

cm

g.- Diseño tramo en voladizo - Momento por Carga Muerta 0.05 0.40

Seccion critica

0.30 1.00

0.15 0.10

1

2 3 3 4

0.20

1.033 m

0.40

Seccion 1 2 3 4 Asfalto Baranda

1.35

Carga Tn 0.144 0.18 0.015 0.648 0.1 0.1

Distancia m 1.55 1.50 1.03 0.675 0.5 1.70 Total

Momento Tn-m 0.223 0.270 0.016 0.437 0.050 0.170 1.166

- Metrado de cargas de carga Viva (Sobre carga) D 0.30 X

1.00 X=

0.70 m.



- Se determina el ancho efectivo ( E ) E = 0.80x + 1.143

=

1.70 m.

- El momento sera:

ML =

P x X E

3.7322 Tn - m

- Momento por Impacto:

Mi =

I x ML 1.1197 Tn - m

- Diseño por rotura:

Momento ultimo negativo en voladizo:

-

Mu =

1.3

Mu =

Md + 1.67 ML + Mi

12.05 Tn-m

Hallando el area de acero Mu Tn-m 12.05

As cm² 24.664 27.433 28.179 28.387 28.446 28.462

C.

1 2 3 4 5

a cm 5.80 6.45 6.63 6.68 6.69 6.70 AREA DE ACERO Diámet Peso ( Pu lg .) ( Kg /m l) 1/2 0.68 5/8 1.07 3/4 1.57 7/8 2.15 1 2.78


Area ( cm 2) 1.27 1.98 2.85 3.88 5.07

2 1.98

cm2


Ø

5/8

a

7

cm

- Armadura de Reparticion - Se coloca perpendicularmente al refuerzo principal. - Por ser el refuerzo principal perpendicular al transito se tendra:

Asr =

% Asp

Donde: %=

121 S'

0.8702

>

0.67

entonces usar: % = 0.67 - Acero reparticion Positivo.

Asr = 7.654 cm2 Ast = 2.00 cm2 Como Asr >

Ast

Asumimos: 7.6544 cm2

C.

1 2 3 4 5



Area ( cm 2) 1.27 1.98 2.85 3.88 5.07

2 1.98

cm2


Ø

5/8

a

26

cm

- Acero de temperatura



Ast =

2.00 cm2

Según la Norma AASHTO el area del acero por temperatura debe se mayor o igual a

2.64 cm2 en cada direccion.

Asumiendo Ø 3/8" (As=0.71 cm2). S = 26.89

usamos Ø 3/8" a 0.25 m.

h.- Diseño de la acero: 0.05

0.40

0.25 0.05

0.15 0.10 0.20 0.45

0.30

- Metrado de cargas: - Carga muerta: Peso Propio de la losa: Baranda :

0.36 0.10

Tn/m Tn/m

- Carga viva: Según Norma AASHTO se considera =

400 Kg/m2

- Momentos: Por carga Muerta (Md):

Md = 0.076 Por carga Viva (Ml): Ml =

Tn-m

0.04

Tn-m

- Diseño por Rotura: Calculo Momento Ultimo Mu = 1.5 Md + 1.8 Ml Mu = 0.1876 Tn-m

0.45

Calculo del Peralte efectivo: Considerando: recubrimiento =

3

cm

Suponiendo usar Ø3/8" : 1.27 cm2 d = 11.37 cm Mu Tn-m 0.188

As a cm² cm 0.5137 0.12 0.465 0.11 0.465 0.11

- Verificando por cuantia minima Asmin= 0.0018 b d = 2.0457 cm2 0.465 2.0457 Tomando Ø 3/8" : As = 0.71 cm2

S = 34.707 cm2 Adoptamos Ø 3/8" @

0.30 m.

- Acero transversal y de temperatura Acero transversal: As= 2.70 cm2 Se colocara: 4 Ø 3/8" @ 0.20 m.

4 Ø 3/8" @ 0.20 m.

5/8 5/8 3/8

@

0.25

@ 0.15

@ 0.30 (Intercalado)

0.90

Ø 3/8" @ 0.30

5/8

@

0.26 5/8 @ 0.30 (Intercalado)



Resumen de acero: - Acero Negativo en volado

:

Ø

5/8 @

0.07 m.

- Acero Positivo principal

:

Ø

5/8 @

0.18 m.

- Acero Negativo

:

Ø

5/8 @

0.17 m.

- Acero Reparticion

:

Ø

5/8 @

0.26 m.

- Acero Temperatura

:

Ø

3/8 @

0.25 m.

Intercalado:

Ø

5/8

0.075 m.

Intercalado considerando el menor Ø 5/8 @ 0.15 m.

DETALLES DE LA ZONA DEL VOLADO (Acero Negativo) (Acero Superior)

0.075 0.075 0.30

@

0.15 0.075 0.075



2.1 CALCULO DE VIGA LONGITUDINAL.1.- Peralte de viga: 1.1.- Luz entre ejes de apoyo =

11.00 m. h1=

0.07 x L =

0.77 m.

h2 = (L +9)x 1.10 / 18 = Adoptaremos hv = bv = t=

0.84 m. 0.19 m. 0.20 m.

Se colocaran diafragma cada: Numero de diafragma:

0.84 m.

L/3 =

Altura de viga Ancho de viga Peralte de losa 3.67 m

4.0 diafragma espaciadas a:

Ancho de viga diafragma: Peralte de la viga diafragma:

0.25 m. hd = hv - t=

3.67 m.

0.64 m.

Nota: Generalmente para puentes de 12 m. a 15 m. de luz, se aumenta entre 0.25 m. a 0.30 m. Los extremos de la viga longitudinal, a partir del eje de apoyo.

0.64

0.84

0.20 # # #

0.25

# # #

3.42

# # #

3.42

3.42

# # #

0.25

11.50

2.- Diseño de Viga Longitudinal a.- Metrado de cargas: (Viga Inferior)

1.20 2%

1.20 2%

0.O72

0.O72

0.20 0.44 0.20 1.00

a.- Metrado de cargas: Pp losa: 1.57 Pp viga: 0.64 Asfalto: 0.24 Wd = 2.45

0.40 2.40

1.00

a

3.60 2.40

1.20

a= 11.85 11.5 0.346 0.173

Tn/m Tn/m Tn/m Tn/m

Peso de la viha diafragma: Peso de la Rueda trasera:

HS-25=

Coeficiente de impacto: I = 0.311 Usar I = 0.3

9.08 Tn

0.3 3.60

0.6

P

1.80

1.20

2.40 Fr

A


0.048


∑Ma =

0

Fr x 2.4 - Px 3.00 - Px 1.20 = 0 Fr =

1.75 P

Entonces el coefieciente de concentracion Cc =

1.75

b.- Momento por Carga Muerta (Md) 0.528

0.528

0.528

3.67

0.528

3.67

3.67 2.45

1.83

2.75

1.83

Md = 38.92 Tn-m c.- Momento por sobre carga (Ml)

P 0.60

4P C 0 7 . 0

4.20

0.23

4P 3.50

1.83

2.00

0.59

Ml = 9.905 P Ms/c (max) =

22.483 Tn-m

Aplicando el coeficiente de concentracion de cargas: Ms/c (final) =

Ms/c (max) x Cc =

39.35

Tn-m

Determinar el momento por sobrecarga equivalente (HS 25) P=

10.2 Tn W=

1.19 Tn/m

2.75

Meq =

46.05 Tn-m

(El valor del momento maximo por via ocasionado por la S/C equivalente de la Norma americana).

Meq. Final =

30.699 Tn-m 39.35 Por lo tanto asumimos el momento max: Ms/c (final) = Mi =

39.35 Tn-m

11.8 Tn-m

Verificando el peralte de Viga Mservicio =

Md + Ml + Mi 90.07 Tn-m

Calculo de los esfuerzos permisibles de los materiales por el metodo de servicio:

r = fs / fc = 20 n = Es / Ec = k = n / (n+r) = j = 1 - k/3 = d=

10 0.3333 0.8889

2 x M total f'c x k x j x b

0.5491

<

0.84 ok!

Calculo de acero por Momentos ultimos:

Mu =

1.3

Md + 1.67 ML + Mi

Mu = 161.6 Tn-m d= 0.66 m.



Mu Tn-m 161.64

65.99 a cm 17.94 18.68 18.81 18.83 18.83

As cm² 76.236 79.404 79.927 80.014 80.028

C.

1 2 3 4 5


CÓDIGO DE DIÁMETRO del ( 1 al 5) ACERO A USAR 1 Pulg.

Nº de varil la s =

Area ( cm 2) 1.27 1.98 2.85 3.88 5.07

5 5.07

cm2

16.00

Verificando cuantias y determinando la cuantia balanceada: pb = 0.0217 pb(max)= 0.75 pb = La cuantia real de la viga: p = 5E-05

<

Verificando deflexiones: f max= 0.18 f'c / fy = Verificando el eje neutro a= 0.08

<

0.0163 0.0163 ok! 0.009

>

5E-05 ok!

0.20 ok!

La posicion de eje neutro se halla en el ala de la viga, por lo tanto es correcto el diseño de la viga como rectangular. Verificando por fatiga en servicio:

Mtotal = 90.07 Tn-m. Fsmax = Mtotal As j d

1918.7 Kg/cm2

- Momento por servicio minimo: Md = 38.916 Tn-m. Fs min = 829.03 Kg/cm2 - Rango de esfuerzo admisible: Ff = 1336.9 Kg/cm2 Ff > ∆f 1336.9

>

1065.4 ok!

d.- Acero lateral

Asl = Altura libre = Nº de varillas=

0.1 x Asp =

8.0028 cm2

63.99 2

El area de cada acero sera: As = Asl / Nº varillas 2.00 Usaremos:

3/4

@

24.995 cm

e.- Acero negativo: As = 24.01 cm2

C.

1 2 3 4 5



Nº de varillas =

Area ( cm 2) 1.27 1.98 2.85 3.88 5.07

3 2.85

cm2

8.00



e.- Hallando la envolvente de Momentos Seccion

Md 0 1 2 3 4 5 6

Momento Nº de Var. Mi Mu As 0.00 0.00 0.00 0 0 13.01 3.90 55.53 24.653 6 23.41 7.02 100.32 46.396 10 31.22 9.37 134.51 64.393 12 36.42 10.93 157.88 77.539 15 39.02 11.71 170.26 84.82 16 39.02 11.71 171.88 85.786 16

Ml

0.00 14.48 26.34 35.70 42.38 46.26 47.50

3.- Diseño por cortante de la viga longitudinal.Se analizara a la distancia "d" de la cara del apoyo y en el centro de la luz. a.- Esfuerzo cortante a la distancia de "d" de la cara del apoyo: a.1 Por carga muerta:

0.528

Tn

0.528 Tn

0.528 Tn

0.528 Tn

W d = 2.45 Tn/m

0 2 . 0

5 6 . 0

11.00

0.98 0.7273 0.36 + 0.0773

0.85

10.15

Vd = 12.27 Tn a.2 Por Sobre Carga: 4P

0.85

1.00

4P

P

4.2

4.2

1.75

0.923 0.5409 Vd = 6.0136 P Vd = 12.027 Tn Vd final =

0.16

(Por eje de rueda)

Cc x Vd =

21 Tn

a.3 Por Impacto: Vi =

6.31 Tn

b. Esfuerzo Cortante en el tramo cental del Puente: Vucl =

23.70 Tn

c. Diseño de la viga T por corte Vud =

1.3

Vud = 75.36

Vd + 1.67 VL + Vi Tn

75.36 Tn C 23.70 Tn

0.65

4.85



Esfuerzo Admisible del concreto: Ф Vc = Ф x 0.53 x f'c bw x d 17.232 Tn Diseño de los estribos (Av y S): 75.36 Tn Vud

17.23 Tn

ФVc

Xc

23.70 Tn

0.65

4.85

- Encontrando Xc =

5.46 m.

- Calculo del espaciaminento entre estribos: S = Ф ∆ v fy d (Vu - Ф Vc) Usaremos:

1/2

2.54 cm2

S = 10.29 cm. adoptamos: Ф 1/2" @ 0.20 m. calculo del espaciamiento max "S" entre estribos: S(max) = d/2 = 0.33 m. S(max) = 0.60 m. Tomaremos como S(max) = Si S = 30 Si S = 40

Vs1 = Vs2 =

0.40 m.

19946 Kg. 14959 Kg.

Hallando la longitud de distribucion: Si S=30 : x1= L1 = X2 = L2 =

2.11 3.96 1.58 2.38

m. m. m. m.

Por lo tanto el espaciamiento sera: Ф 1/2"

4.- Diseño de la Viga Diafragma: 4.1. Distribucion Transversal:

@

1a 0.05

+

38

@ 0.20 m.

resto @

0.40 m.

Posicion mas desfavorable para producir esfuerzos de momento y cortante de acuerdo a la seccion del Puente. 8 Tn

8 Tn

0.64

0.20 0.30

0.475

1.325 0.40

4.2 Metrado de Cargas a.- Peso Propio :

b.- Carga Viva:

0.3839 Tn/m

1.08 2.00

0.40 base de viga diafragma:

0.25

Peso de la rueda trasera de 8Tn en la posicion mas desfavorable para causar el momento maximo.

c.- Carga Impacto: 4.3. Diseño por flexion del Diafragma. a.- Momento por carga muerta: b.- Momento por Carga Viva: c.- Momento por Impacto: d.- Momento ultimo:

I=

0.3 0.154 Tn-m 4.748 Tn-m 1.424 Tn-m 13.6 Tn-m 57.99



Mu Tn-m 13.60

Asmin=

As cm² 7.30 6.67 6.66

a cm 1.72 1.57 1.57

4.83 6.6593

cm2 AREA DE ACERO Diámet Peso ( Pu lg .) ( Kg /m l) 1/2 0.68 5/8 1.07 3/4 1.57 7/8 2.15 1 2.78

C.

1 2 3 4 5


Nº de varillas =

Area ( cm 2) 1.27 1.98 2.85 3.88 5.07

2 1.98

cm2

4 4

Ф

5/8

+ Inferior

3

Ф

5/8

- Superior

S = 68.16 cm. Por lo tanto tenemos: e.- Acero Lateral: Asl =

Ф 3/8" @ 1a 0.05 + resto a 0.30 cm.

0.1 x Asp =

Altura libre = Nº de varillas=

0.4832 cm2

48.99 1

El area de cada acero sera: As = Asl / Nº varillas 0.24 Usaremos: 1/2 @ 41.99 cm 5.- Diseño de la lamina de Neopreno

a.- Por Carga Muerta: Vd =

14.00 Tn.

=

30791 Lb

Vs/c = 18.319 Tn.

=

40303 Lb

Vi = 5.4958 Tn.

=

12091 Lb

b.- Por Sobre Carga: c.- Por Impacto: d.- Cortante Total: Vt = 37.81 Tn. = 83185 Lb e.- Dimension del Neopreno: - Longitud de Apoyo (Ancho de viga) L = 0.40 m.

=

15.75 "

Espesor del apoyo: e= 0.021 x Lp Donde: e = espesor en Pulgadas Lp = Longit ud del Puente en pies

1" = 36.09

2.54 cm

- Ancho del Apoyo: A1 =

(C. Muerta + C. Viva) 800 x (Longitud del Apoyo (bw), (pug)

A1 =

6.60 " =

16.771 cm.

A2 =

5 " =

12.7 cm.

Asumimos: A3 = f.- Dureza del Apoyo: Esfuerzo Unitario = Factor de forma =

6.60 " 800 Lb/pulg2

2.33

g.- Según Abaco Dureza 50

1"

0.40 m. 0.17 m.

6.- Diseño del Apoyo fijo:

El apoyo fijo se diferencia del apoyo movil, en donde la viga se ancla al estribo mediante varillas de acero colocados en hileras, paralela al cuerpo del estribo. Estas varillas son suficientes para anclar el puente impidiendo movimientos horizontales de la misma y sin transmitir momentos. El apoyo se diseñara para resistir las fuerzas horizontales. 6.1 Fuerza de frenado.-



Ff = 5 % (P + 4P + 4P) = 0.45 P Donde: P= 2.00 Tn. (La rueda mas pesada delcamion) Ff =

900 Kg/ml

6.2 Fuerza de Friccion.Esta fuerza considera la friccion originada por los apoyos al rodar o deslizarse uno sobre otro. Esta fuerza en el 5% del peso de la Superestructura.

F friccion = 5% ( Nº de diafragma + Wd carga muerta x luz del puente). F f riccion = 1.45 Tn. F friccion = 1450.3 Kg/m 6.3 Fuerza total.Ft =

2350.34 Kg/m

6.4 Calculo de la fuerza cortante.-

V = Fs x I x Ǿ 5/8" J 6.5 Calculo del Pasador.Nº = F total / V =

=

1988 Kg.

1.00 por viga PLANTA 0.13 0.17 0.14

0.40 NEOPRENO Longitud : 0.40 Ancho : 0.17 Espesor : 0.03 Dureza : 50

0.13 0.17

3 Ф 5/8

4 Ф 5/8 2 Ф 3/4

8 Ф 3/4

0.25 0.25

1

16 Ф 1 2 4

8 Ф 3/4

2 Ф 3/4

16 Ф 1


04 Puente Dos Vias 11m.

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