Análisis Puente

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y MECÁNICA CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL DISEÑO DE PUENTES

Tema: Resultados de Análisis y Optimización de un Puente con Vigas Cajón, Analizado en el Programa CSiBridge15 Nombres: Zambrano Salazar Luis Leonardo Semestre: Décimo “A” Docente: Ing. Miguel Mora Fecha de entrega: 18 de Julio del 2016 Período: Abril - Septiembre 2016 ÍNDICE 1. DATOS DE MODELACION…………………………………………….……...……...…..1

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y MECÁNICA CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL

2. MODELO COMPLETO…………………………………………………………………….3 3. VISTA DEL MODELADO…………………………………………………………......…..6 4. RESULTADOS DEL ANALISIS 4.1. MOMENTOS 3-3 (M3) 4.1.1. COMBINACIÓN: CM + CMA………………………………………...…...…7 4.1.2. COMBINACIÓN: CM + CMA + PRETENSADO……………………...…….8 4.2. CORTANTES 2-2 (V2) 4.2.1. COMBINACIÓN: CM + CMA………………………………………………...9 4.2.2. COMBINACIÓN: CM + CMA + PRETENSADO…………………………...10 4.3. REACCIONES 4.3.1. ESTRIBO INICIAL 4.3.1.1. COMBINACIÓN: CM + CMA…………………………………………...11 4.3.1.2. COMBINACIÓN: CM + CMA + PRETENSADO………………………11 4.3.2. ESTRIBO FINAL 4.3.2.1. COMBINACIÓN: CM + CMA…………………………...………………12 4.3.2.2. COMBINACIÓN: CM + CMA + PRETENSADO………………………12 4.3.3. PILA 1 4.3.3.1. COMBINACIÓN: CM + CMA…………………………………………...13 4.3.3.2. COMBINACIÓN: CM + CMA + PRETENSADO………………………13 4.3.4. PILA 2 4.3.4.1. COMBINACIÓN: CM + CMA…………………………………………..14 4.3.4.2. COMBINACIÓN: CM + CMA + PRETENSADO………………………14 4.4. DEFORMACION COLORIMETRICA 4.4.1. COMBINACIÓN: CM + CMA……………………………………………….15 4.4.2. COMBINACIÓN: CM + CMA + PRETENSADO…………………………...16 4.5. DESPLAZAMIENTOS 4.5.1. COMBINACIÓN: CM + CMA……………………………………………….18 4.5.2. COMBINACIÓN: CM + CMA + PRETENSADO…………………………...19 5. VERIFICACIÓN DEL DISEÑO 5.1. SUPERESTRUCTURA 5.1.1. ESFUERZOS………………………………………………………………….20 5.1.2. ESFUERZOS PRINCIPALES………………………………………………...22 5.1.3. FLEXIÓN……………………………………………………………………..24 5.1.4. CORTE………………………………………………………………………..24 5.2. SUBESTRUCTURA 5.2.1. PILA 1………………………………………………………………………....26 5.2.2. PILA 2…………………………………………………………………………27 6. OPTIMIZACIÓN…...………………………………………………………..……..……...29 7. RESULTADOS CON OPTIMIZACIÓN………………………………………………….33 8. CONCLUSIONES…………………………………………………………………………45


1. DATOS DE MODELACION

PUENTE VIGA CAJÓN

CARACTERISTICAS GEOMETRICAS SUPERESTRUCTURA: ESTRUCTURA PRINCIPAL Tipo de Estructura

PUENTE VIGA CAJÓN

Longitud Total del Puente

90.00 m

Ancho Total

13.00 m

Ancho de Calzada

10.00 m

Número de Carriles

2

Espesor del Tablero

0.2 m

Espesor Capa de Rodadura (Asfalto)

0.07 m

Placa de Apoyo

0.10 m

Viga Cabezal t3

0.8 m

t2

1.20 m

L

7.0m

Columna ϕ

1.0 m

Tendones

55 ϕ 1/2”

PROPIEDADES DE LOS MATERIALES Hormigón Superestructura

f`c =

450 kg/cm 2

Hormigón Subestructura

f`c =

280 kg/cm 2

Peso Específico de Hormigón

γ=

2410 kg/m 3

Peso Específico de Asfalto

γ=

2300 kg/m 3

CAMION DE DISEÑO Camión HL-93M Camión HL-93K Camión HL-93S

1


2


2. MODELO COMPLETO

1. Definir Valores de cargas Calculo de Cargas Carga Lineal  Muro

Area=

( 0.20+0.30 )∗0.9 2

Area=0.225 m2 p=( 0.225m2 )∗2400 kg/m3 p=540 kg /m Carga Área  Acera

p=0.2 m∗2400 kg /m p=480 kg/m

3

2



Asfalto

p=0.07 m∗2300 kg/m3 p=161 kg /m2

3


Carga Lineal

Carga Área

4


2. Asignar Cargas

5


3. VISTA DEL MODELO.

6


Figura 1.- Vista Tridimensional.

Figura 2.- Vista en Planta.

Figura 3.- Sección Transversal. 4.

RESULTADOS DEL ANALISIS

7


4.1. RESULTADOS MOMENTO 3-3 (M3) RESULTADOS MOMENTOS (Ton-m) 4.1.1.

COMBINACIÓN: CM + CMA M3 (CM + CMA) PUENTE COMPLETO

M3 (CM + CMA) VIGA EXTERIOR IZQUIERDA

M3 (CM + CMA) VIGA EXTERIOR DERECHA

4.1.2.

COMBINACIÓN: CM + CMA + CV + PRETENSADO

8


M3 (CM + CMA + CV + PRETENSADO) PUENTE COMPLETO

M3 (CM + CMA + CV + PRETENSADO) VIGA EXTERIOR IZQUIERDA

M3 (CM + CMA + CV + PRETENSADO) VIGA EXTERIOR DERECHA

4.2. RESULTADOS CORTANTE 2-2 (V2)

9


RESULTADOS CORTANTE (Ton-m) 4.2.1.

COMBINACIÓN: CM + CMA V2 (CM + CMA) PUENTE COMPLETO

V2 (CM + CMA) VIGA EXTERIOR IZQUIERDA

V2 (CM + CMA) VIGA EXTERIOR DERECHA

4.2.2.

COMBINACIÓN: CM + CMA + CV + PRETENSADO 10


V2 (CM + CMA+ CV + PRETENSADO) PUENTE COMPLETO

V2 (CM + CMA+ CV + PRETENSADO) VIGA EXTERIOR IZQUIERDA

V2 (CM + CMA+ CV + PRETENSADO) VIGA EXTERIOR DERECHA

4.3. REACCIONES (Ton-m). 11


4.3.1.

ESTRIBO INICIAL

24

23

4.3.1.1. COMBINACIÓN: CM + CMA

4.3.1.2. COMBINACIÓN: CM + CMA + CV + PRETENSADO

4.3.2.

ESTRIBO FINAL

12


27

28



4.3.3.

PILA 1

13


2393

11



4.3.4.

PILA 2

14


2401



4.4. DEFORMACIÓN COLORIMÉTRICA UZ (mm) 4.4.1.

COMBINACIÓN: CM + CMA

15

14


4.4.2.


16


4.5. DESPLAZAMIENTOS (mm)

17


Figura 10.- Referencia Numérica

18


4.5.1.


Desplazamiento máximo Uz Nudo 1847 = 23.77 mm

19


4.5.2.


Desplazamiento máximo Uz Nudo 1847 = 32.77 mm 5. VERIFICACION DEL DISEÑO

20


5.1. SUPERESTRUCTURA 5.1.1.

ESFUERZOS (Kg-cm) PUENTE COMPLETO Esfuerzo Longitudinal Superior Izquierdo

Esfuerzo Longitudinal Superior Central

Esfuerzo Longitudinal Superior Derecho

Esfuerzo Longitudinal Envolvente Superior

21


Esfuerzo Longitudinal Inferior Izquierdo

Esfuerzo Longitudinal Inferior Central

Esfuerzo Longitudinal Inferior Derecho

Esfuerzo Longitudinal Envolvente Inferior

5.1.2.

ESFUERZOS PRINCIPALES (Kg-cm)

22


ALMA EXTERIOR IZQUIERDA Esfuerzo Principal Alma Superior

Esfuerzo Principal Alma Inferior

Esfuerzo Principal Eje Neutro

Esfuerzo Principal Envolvente

ALMA EXTERIOR DERECHA

23


Esfuerzo Principal Alma Superior

Esfuerzo Principal Alma Inferior

Esfuerzo Principal Eje Neutro

Esfuerzo Principal Envolvente

5.1.3.

FLEXION (Kg-cm)

24


PUENTE COMPLETO Momento Sobre Eje Horizontal (M3)

5.1.4.

CORTE (Kg-cm) ALMA EXTERIOR IZQUIERDA Control de Demanda/ Relación de Capacidad

Área de Barras de Refuerzo/Longitud

Área de Barras de Refuerzo de Torsión/Longitud

Corte + Área de Barras de Refuerzo de Torsión/Longitud 25


ALMA EXTERIOR DERECHA Control de Demanda/ Relación de Capacidad

Área de Barras de Refuerzo/Longitud

Área de Barras de Refuerzo de Torsión/Longitud

Corte + Área de Barras de Refuerzo de Torsión/Longitud

26


NOTA: EN LA SUPERESTRUCTURA NO EXISTEN PROBLEMAS ESTÁ PASANDO EL DISEÑO

5.2. SUBESTRUCTURA 5.2.1.

PILA 1

27


El esfuerzo de corte debido a torsión y corte excede el máximo permitido. LA VIGA CABEZAL SE ENCUENTRA SOBRE ESFORZADA

5.2.2.

PILA 2

28


El esfuerzo de corte debido a torsión y corte excede el máximo permitido. LA VIGA CABEZAL SE ENCUENTRA SOBRE ESFORZADA

NOTA: LA SUBESTRUCTURA NO PASA EL DISEÑO LAS VIGAS CABEZAL ESTÁN SOBRE ESFORZADAS, SE DEBE MODIFICAR LAS SECCIONES.

29


6. OPTIMIZACIÓN Una forma de optimizar y de corregir el sobre esforzado de las vigas cabezal es incrementando el peralte de la viga o su ancho. El diseño debe ser factible de realizar su construcción.

30


PILA 1 Porcentaje de las barras de refuerzo

Porcentajes menores al 1% pasa el diseño Refuerzo longitudinal

31


PILA 2 Porcentaje de las barras de refuerzo

Porcentajes menores al 1% pasa el diseño Refuerzo longitudinal 32


7.

RESULTADOS CON OPTIMIZACIÓN

33


7.1. RESULTADOS MOMENTO 3-3 (M3) RESULTADOS MOMENTOS (Ton-m) 7.1.1.

COMBINACIÓN: CM + CMA M3 (CM + CMA) PUENTE COMPLETO

M3 (CM + CMA) VIGA EXTERIOR IZQUIERDA

M3 (CM + CMA) VIGA EXTERIOR DERECHA

7.1.2.


34


M3 (CM + CMA + CV + PRETENSADO) PUENTE COMPLETO

M3 (CM + CMA + CV + PRETENSADO) VIGA EXTERIOR IZQUIERDA

M3 (CM + CMA + CV + PRETENSADO) VIGA EXTERIOR DERECHA

7.2. RESULTADOS CORTANTE 2-2 (V2) RESULTADOS CORTANTE (Ton-m) 35


7.2.1.

COMBINACIÓN: CM + CMA V2 (CM + CMA) PUENTE COMPLETO

V2 (CM + CMA) VIGA EXTERIOR IZQUIERDA

V2 (CM + CMA) VIGA EXTERIOR DERECHA

7.2.2.


36


V2 (CM + CMA+ CV + PRETENSADO) PUENTE COMPLETO

V2 (CM + CMA+ CV + PRETENSADO) VIGA EXTERIOR IZQUIERDA

V2 (CM + CMA+ CV + PRETENSADO) VIGA EXTERIOR DERECHA

7.3. REACCIONES (Ton-m). 7.3.1.

ESTRIBO INICIAL 37


2

1



7.3.2.

ESTRIBO FINAL

38


6

5



7.3.3.

PILA 1

39


19

22



7.3.4.

PILA 2

40


43



7.4. DEFORMACIÓN COLORIMÉTRICA UZ (mm) 7.4.1.


41

46


7.4.2.


42


7.5. DESPLAZAMIENTOS (mm)

43


Figura 10.- Referencia Numérica

44


7.5.1.


Desplazamiento máximo Uz Nudo 1847 = 21.48 mm

7.5.2.


Desplazamiento máximo Uz Nudo 1847 = 29.90 mm 8. CONCLUSIONES

45


 Se determinó que para que el Puente cumpla con todos los requerimientos de la AASHTO, así como para que pueda soportar las solicitaciones a las que va a trabajar las secciones óptimas de vigas cabezal son las siguientes.

 Se debe verificar en el diseño que las zonas de concentración que es en donde se generan los mayores esfuerzos entre la unión viga columna no tenga un porcentaje de refuerzo mayor al 1%.  Optimizar es modificar las secciones así como incluir nuevos elementos, pero siempre se debe tener en cuenta que sea factible la construcción.

46

Análisis Puente

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