C�LCULO DE PUENTES CON CSiBridge (TOMO II) resumen

Cálculo de Puentes con CSiBridge

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CÁLL CULO DE PUENTES CÁ PUENTES CON CON CSIBRIDGE (TOMO II)

Con apl plic icaaci ciones ones prá pr áct ctic icaas CARLOS JURADO CABAÑES Doctor Ingeniero de Caminos Canales y Puertos Ingeniero Técnico de Obras Públicas Profesor Titular Universidad Politécnica de Madrid de Resistencia de Materiales, Cálculo de Estructuras y Puentes Escue Es cuela la Té Técnica cnica Sup Superior erior de Ingenierí Ingeniería a Civil Profesor de Cálculo de Estructuras con SAP2000 Profesor de Cálculo de Puentes con CSIBRIDGE

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Foto de la cubierta puente Nanpu (Shanghai, China)/Modelos de elementos finitos realizados con CSIBRIDGE Primera edición septiembre 2017 ©

Carlo los s Jurado Cabañes

Reservados los derechos para todos los países. Ninguna parte de la publicación puede ser reproducida por ningún medio sin previa autorización del autor. ISBN TOM TOMO II: 978-84-69 978-84-697-6248-6 7-6248-6 ISBN OBRA COMPLETA: 978-84-697-6246-2 Registro Propiedad Intelectual: M-006144/2017 Depósit Dep ósito o Legal: M-27428-20 -27428-2017 17

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Indice

CÁLCULO DE ESTRUCTURAS CON CSIBRIDGE ÍNDICE TOMO I

CAPÍTULO 1: EVOLUCIÓN DE LOS MÉTODOS NUMÉRICOS DE CÁLCULO CAPÍTULO 2: INTRODUCCIÓN AL PROGRAMA CSIBRIDGE CAPÍTULO 3: MODELOS DE PUENTES REALIZADOS CON CSIBRIDGE CAPÍTULO 4: LA PANTALLA PRINCIPAL CAPÍTULO 5: EL MENÚ FILE CAPÍTULO 6: EL MENÚ BRIDGE WIZARD CAPÍTULO 7: EL MENÚ HOME CAPÍTULO 8: EL MENÚ LAYOUT CAPÍTULO 9. EL MENÚ COMPONENTS CAPÍTULO 10. EL MENÚ LOADS CAPÍTULO 11. EL MENÚ BRIDGE CAPÍTULO 12. EL MENÚ ANALYSIS CAPÍTULO 13. EL MENÚ DESIGN/RATING

TOMO II CAPÍTULO 14. EL MENÚ ADVANCED CAPÍTULO 15. REALIZACIONES PRÁCTICAS (15.1 a 15.4)

TOMO III CAPÍTULO 15. REALIZACIONES PRÁCTICAS (15.5 a 15.9) REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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A mi esposa, Isabel y a mis hijos Carlos, David, Isabel y Sara

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Pág.

TOMO I PRÓLOGO DEL AUTOR CAPÍTULO 1: EVOLUCIÓN DE LOS MÉTODOS NUMÉRICOS DE CÁLCULO

1.1. 1.2. 1.3. 1.4.

1

Introducción . Evolución del Cálculo Estructural 1 Del Renacimiento al siglo XIX. Fundamento de las bases científicas 3 La Ingeniería Estructural en los siglos XIX y XX. Los Métodos Clásicos de Análisis 6 Métodos de discretización. El Método de los Elementos Finitos 13

CAPÍTULO 2: INTRODUCCIÓN AL PROGRAMA CSiBridge

2.1. Introducción 2.2. Capacidades de CSiBridge 2.2.1. Plantillas parametrizadas 2.3. Realización del modelo 2.3.1. Base de datos Interactiva (Interactive Data Base Editing) 2.3.2. Asistente para crear y editar el modelo (Bridge Wizard) 2.3.3. Trazado de los ejes del puente (Layout Lines) 2.3.4. Modelado Paramétrico de puentes (Bridge Object Model) 2.3.5. Superestructura. Sección Parametrizada del tablero (Deck Section) 2.3.6. Subestructura 2.3.6.1. Estribos (Abutment) 2.3.6.2. Pilas (Bents) 2.3.6.3. Diafragmas (Diaphragms) 2.3.7. Postensado (Post-Tensioning) 2.3.8. Variaciones paramétricas (Parametric Variations) 2.3.9. Carriles (Lanes) 2.4. Componentes Estructurales 2.4.1. Nudos (Joints) 2.4.2. Objetos de Barra (Frame Elements) 2.4.3. Propiedades de las Secciones (Section Properties) 2.4.4. Diseñador de Secciones (Section Designer) 2.4.5. Cables (Cable Objects) VII

19 19 23 23 26 26 27 28 29 30 31 31 31 32 33 34 35 36 36 37 38 39 40


2.5.

2.6.

2.7.

2.8. 2.9.

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2.4.6. Tendones (Tendon Objects) 41 2.4.7. Elementos Shell o Elementos de Área (Area Objects) 42 2.4.8. Sólidos (Solid Objects) 43 2.4.9. Puentes Esviados y Curvos 44 2.4.10. Elementos de Conexión (Links) 45 2.4.11. Rótulas (Hinges) 46 2.4.12. Muelles (Springs) 47 ACCIONES EN CSiBridge 48 2.5.1. Vehículos y Clases de Vehículos (Vehicles and Vehicle Classes) 48 2.5.2. Patrones de Carga (Load Patterns) 49 2.5.3. Cargas Puntuales, Lineales y de Área (Point, Line and Area Loads) 50 2.5.4. Temperature (Temperatura) 51 Análisis 52 2.6.1. Tipos de Análisis 52 2.6.2. Cargas Móviles (Moving Loads) 53 2.6.3. Pandeo (Buckling) 54 2.6.4. Análisis del efecto P-Delta (P-Delta Effect) 55 2.6.5. Análisis Pushover (Pushover Analysis) 56 2.6.6. Análisis Dinámico (Dynamic Analysis) 57 2.6.7. Análisis Dinámico mediante Time History (Time History Analysis) 58 2.6.8. Análisis Dinámico mediante Espectro de Respuesta (Response Spectra Analysis) 59 2.6.9. Solicitaciones Armónicas (Steady State) 60 2.6.10. Fluencia y Retracción (Creep and Shrinkage) 61 2.6.11. Análisis Fuerza-Objetivo (Target-Force) 62 2.6.12. Procesos Evolutivos (Time Dependent Process) 63 2.6.13. Patrones de Carga. Casos y Combinaciones de Carga (Load Patterns. Load Cases and Load Combinations) 64 Dimensionamiento e la Estructura 65 2.7.1. Diseño de Estructuras Metálicas (Steel Frame Design) 66 2.7.2. Diseño de Estructuras de Hormigón (Concrete Frame Design) 67 2.7.3. Diseño de la Superestructura (Superstructure Design) 68 2.7.4. Cálculo Sísmico Automático (Automates Seismic) 69 Evaluación de la Carga 70 Salida de Resultados 71 2.9.1. Geometría Deformada (Deformed Geometry) 71 VIII


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2.9.2. Diagramas de Desplazamientos (Displacement Diagrams) 2.9.3. Diagramas de Esfuerzos (Force Diagrams) 2.9.4. Cargas Móviles (Movil Loads) 2.9.5. Superficies de Influencia (Influence Surfaces) 2.9.6. Vídeos de Cargas Móviles (Videos of Moving Loads) 2.10. Informes y Memorias de Cálculo 2.11. Herramientas en CSiBridge 2.11.1. Optimizador de Cargas (Load Optimizer) 2.11.2. Diseñador de Secciones (Section Designer) 2.11.3. Importar y Exportar (Import and Export) CAPÍTULO 3: MODELOS DE PUENTES REALIZADOS CON CSIBRIDBE

3.1. 3.2. 3.3. 3.4. 3.5. 3.6. 3.7. 3.8. 3.9. 3.10. 3.11. 3.12. 3.13. 3.14.

Introducción Puente pérgola en Cantoblanco para el AVE Madrid-Valladolid Estructura E-2 en Cantoblanco para el AVE Madrid-Valladolid Estructura E-3 en Cantoblanco para el AVE Madrid-Valladolid Viaducto sobre el arroyo del Coso para el AVE Madrid-Valladolid Puente pérgola sobre la autovía A-231 para el AVE Madrid-Valladolid Viaducto sobre el Camino de Santiago para el AVE Madrid-Valladolid Viaducto sobre el río Cea para el AVE Madrid-Valladolid Paso Superior de Fauna 302.3 para el AVE Madrid-Valladolid Viaducto sobre el Charcón para el AVE Madrid-Valladolid Viaducto sobre el Cevico para el AVE Madrid-Valladolid Viaducto sobre el Madrazo para el AVE Madrid-Valladolid Paso Superior 8.5 para el AVE Madrid-Valladolid Puente sobre el río Guadamez en Valdetorres (CHG)

81 81 81 84 85 86 88 91 95 97 98 100 101 102 103 105

CAPÍTULO 4: LA PANTALLA PRINCIPAL

4.1. 4.2. 4.3.

72 73 74 75 76 77 78 78 79 80

La pantalla principal Menú principal y Barra de herramientas principal El Menú File (Archivo) 4.3.1. New Model Initialization (Iniciación de un nuevo Modelo) 4.3.2. Quick Bridge (Puente Rápido) 4.3.2.1. Concrete Box Girder. Ext. Girders Vertical IX

105 106 107 108 111 112


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4.3.2.2. Concrete Box Girder. Ext. Girders Sloped 4.3.2.3. Concrete Box Girder. Ext. Girders Cliped 4.3.2.4. Concrete Box Girder. Ext. Girders with Radius 4.3.2.5. Concrete Box Girder. Ext. Girders Sloped Max. 4.3.2.6. Concrete Box Girder. AASTHO-PCI-ASBI Standard 4.3.2.7. Concrete Box Girder. Advanced 4.3.2.8. Precast Concrete I Girder. 4.3.2.9. Precast Concrete U Girder. 4.3.2.10. Steel I Girder 4.3.2.11. Steel U Girder 4.3.2.12. Concrete T Beam 4.3.2.13. Concrete Flat Slab 4.3.2.14. Concrete Solid Girder 4.3.3. Segmental Bridge (Puente Segm.o por Voladizos Sucesivos) 4.3.3.1.Concrete Box Girder AASTHO-PCI-A 4.3.3.2.Concrete Box Girder. Ext. Girders Sloped 4.3.4. Suspension Bridge (Puente Colgante) 4.3.5. Cable Stayed Bridge (Puente Atirantado) 4.3.6. Caltrans BAG 4.3.7. Beam (Viga) 4.3.8. 2D Trusses (Celosías Planas) 4.3.9. 2D Frames (Pórticos Planos) 4.3.10. 3D Frames (Pórticos Espaciales) 4.3.11. Blank (Blanco) 4.3.12. Grid Only (Solo Malla) 4.3.13. 3D Trusses (Celosías Espaciales) 4.3.14. Shear Wall (Pared de Cortante) 4.3.15. Flat Slab (Losa Plana) 4.3.16. Shells (Láminas) 4.3.17. Staircases (Escaleras) 4.3.18. Storage Structures (Depósitos) 4.3.19. Underground Structures (Estructuras Enterradas) 4.3.20. Solid Models (Modelos Sólidos)

X

112 113 113 114 114 115 115 116 116 117 117 118 118 119 120 120 121 122 124 125 126 130 133 137 138 141 152 153 154 167 173 179 184


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191

CAPÍTULO 5: EL MENÚ FILE

5.1. 5.2. 5.3. 5.4. 5.5. 5.6. 5.7.

El menú File 191 Open (Abrir Modelo) 192 Safe /Safe As (Guardar / Guardar como) 192 Import (Importar) 193 Export (Exportar) 194 Batch File Control (Control de Archivos Batch) 195 Print (Imprimir) 195 5.7.1. Print Graphics (Imprimir Gráficos) 196 5.7.2. Print Tables (Imprimir Tablas) 196 5.7.3. Print Setup (Configurar Impresora) 197 5.8. Report (informe) 197 5.8.1. Create Report (Crear Informe) 198 5.8.2. Report Setup (Configurar Informe) 198 5.8.3. Advanced Report Writer (Editor de Informes Avanzado) 199 5.9. Pictures (Vídeos) 199 5.9.1. Bitmap Entire Screen (Bitmap Pantalla Entera) 200 5.9.2. Bitmap Main Window (Bitmap Ventana Principal) 200 5.9.3. Bitmap Current Window with Title Bar (Bitmap Ventana Actual con Barra de Títulos) 201 5.9.4. Bitmap Current Window without Title Bar (Bitmap Ventana Actual sin Barra de Títulos) 201 5.9.5. Metafile (Archivos Metafile .emf) 202 5.9.6. Create Multi Step Animation Video (Crear Video de Animación) 202 5.9.7. Create Ciclic Animation Video (Crear Video de Animación Cíclico 203 5.10. Settings (Configuration) 203 5.10.1. Units (Unidades) 204 5.10.2. Tolerances (Tolerancias) 204 5.10.3. Data Base Table Utilities and Settings (Tabla de Base de Datos de Utilidades y Configuración) 205 5.10.4. Colors (Colores) 206 5.10.5. Other Settings (Otras Configuraciones) 207 5.10.6. Project Information (Información del Proyecto) 208 5.10.7. Comments and Log (Comentarios y Notas) 208 5.10.8. Save Model Settings (Guardar Configuración del Modelo) 209 XI


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5.10.9. Menú (Menú) 5.11. Language (Lenguaje)

209 210 211

CAPÍTULO 6: EL MENÚ BRIDGE WIZARD

6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6. 6.7. 6.8. 6.9. 6.10. 6.11. 6.12. 6.13. 6.14.

El menú Bridge Wizard (El Asistente de Modelado) Paso 1: Introducción Paso 2: Línea de Referencia (Layout Line) Paso 3: Propiedades Básicas Paso 4: Propiedades de Componentes del Puente Paso 5: Definición del Objeto Puente Paso 6: Definiciones de Variaciones Paramétricas Paso 7: Asignación de Objetos al Puente Paso 8: Actualización del Modelo Vinculado Paso 9: Definiciones de Carriles y Vehículos Paso 10: Definiciones de Funciones Paso 11: Patrones de Carga Paso 12. Casos de Carga Paso 13. Resultados de los Casos de Carga Móvil

211 212 213 214 217 227 229 230 242 243 246 250 250 252 255

CAPÍTULO 7: EL MENÚ HOME

7.1. 7.2

El menú Home Inicio) View (Vista) 7.2.1. More (Más Opciones Gráficas) 7.2.2. Opciones de Visualización 7.2.3. Set Limits (Establecer los Límites del Dibujo) 7.3 Snap (Ajuste Rápido) 7.4 Select (Seleccionar) 7.4.1. Opciones de Selección 7.4.2. Pointer / Window (Cursor / Ventana) 7.4.3. Poly (Poligonal) 7.4.4. Intersecting Poly (Intersección con una Poligonal) 7.4.5. Intersecting Line (Intersección con una Línea) 7.4.6. Coordinate Specification (Definir Coordenadas) 7.4.7. Select Lines Parallel To (Seleccionar Líneas paralelas a) XII

255 256 256 258 260 260 262 262 263 263 264 266 267 268


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7.4.8. EI Properties (Propiedades EI) 7.4.9. Assignments (Asignaciones) 7.4.10. Groups (Grupos) 7.4.11. Labels (Etiquetas)

268 269 270 270

7.4.12. All (Todo)

270

7.5 7.6

Deselect (Des-Seleccionar) 271 More (Más Opciones de Selección) 271 7.6.1. Select Using Tables (Seleccionar usando Tables) 272 7.6.2. Invert Selection (Invertir Selección) 272 7.7. Display (Mostrar) 273 7.7.1. Show Undeformed Shape (Mostrar Geometría no Deformada) 274 7.7.2. Show Bridge Superstructure Forces / Stresses (Mostrar Diagramas de Fuerzas / Tensiones) 274 7.7.3. Show Frame / Cable / Tendon Force Diagram (Mostrar Diagramas de solicitaciones en Objetos Frame /Cable / Tendon) 277 7.7.4. Show Shell Force/Stress Plots (Mostrar Dibujos de Solicitaciones/Tensiones en elementos Shell) 278 7.7.5. Named Display (Presentación con Nombre) 279 7.7.6. Show Deformed Shape (Mostrar Geometría Deformada) 280 7.7.7. More (Más Opciones de Display) 281 7.7.7.1. Show Object Load Assignments (Mostrar Asignaciones de Carga a Objetos) 281 7.7.7.1.1. Joint (Nudo) 282 7.7.7.1.2. Frame (Barra) 282 7.7.7.1.3. Tendon (Tendón) 283 7.7.7.1.4. Area (Área) 283 7.7.7.1.5. Solid (Sólido) 284 7.7.7.1.6. Link (Enlace) 284 7.7.7.2. Show Element Load Assignments (Mostrar Asignaciones de Carga a Elementos) 285 7.7.7.2.1. Joint (Nudo) 285 7.7.7.2.2. Frame (Barra) 286 7.7.7.2.3. Tendon (Tendón) 286 7.7.7.2.4. Area (Área) 287 7.7.7.2.5. Solid (Sólido) 287 7.7.7.2.6. Link (Enlace) 288 XIII


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7.7.7.3. Show Miscellaneous Object Assignments (Mostrar Asignaciones Diversas a Objetos) 288 7.7.7.3.1. Joint (Nudo) 289 7.7.7.3.2. Frame (Barra) 289 7.7.7.3.3. Tendon (Tendón) 290 7.7.7.3.4. Area (Área) 290 7.7.7.3.5. Solid (Sólido) 291 7.7.7.3.6. Link (Enlace) 291 7.7.7.4. Show Miscellaneous Element Assignments (Mostrar Asignaciones Diversas a Elementos) 292 7.7.7.4.1. Joint (Nudo) 292 7.7.7.4.2. Frame (Barra) 293 7.7.7.4.3. Tendon (Tendón) 293 7.7.7.4.4. Area (Área) 294 7.7.7.4.5. Solid (Sólido) 294 7.7.7.4.6. Link (Enlace) 295 7.7.7.5. Show Lanes (Mostrar Carriles) 295 7.7.7.6. Show Static Pushover Curve (Mostrar Curva Estática de Pushover) 296 7.7.7.7. Show Input/Log Files (Mostrar Archivos Entrada/Registro) 297 7.7.7.8. Show Tables (Mostrar Tables) 298 7.7.7.9. Show Influence Lines/Surfaces (Mostrar Líneas/Superficies de Influencia) 299 301

CAPÍTULO 8: EL MENÚ LAYOUT

8.1. 8.2. 8.3.

El menú Layout Layout Line (Línea de Referencia) Lanes (Carriles)

301 301 307

TOMO II 311

CAPÍTULO 9: EL MENÚ COMPONENTS

9.1. 9.2.

El menú Components Properties - Materials (Propiedades - Materiales) 9.2.1. Material Properties (Propiedades de Materiales) 9.2.1.1. Add New Material (Añadir un Nuevo Material) XIV

311 312 313 313


9.3.

9.4.

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9.2.1.2. Material Property Data (Datos Propiedades de Material) 314 9.2.2. Frame Properties (Propiedades de los elementos Frame) 323 9.2.2.1. Caso 1: Definir Secciones de Acero 325 9.2.2.2. Caso 2: Definir Secciones de Hormigón 333 9.2.2.3. Caso 3: Otras Secciones no Prismáticas y Diseñador e Secciones 342 9.2.3. Cable Properties (Propiedades de los Cables) 347 9.2.4. Tendon Properties (Propiedades de los Tendones) 349 9.2.5. Link Properties (Propiedades de los Enlaces) 350 9.2.6. Rebar Sizes (Dimensiones de las Armaduras de Refuerzo) 352 Superstructure - Deck Sections (Superestructura - Secciones de Tableros Parametrizadas) 353 9.3.1. Deck Sections (Secciones de Tableros) 354 9.3.1.1. Add New Section (Añadir Nueva Sección) 354 9.3.2. Diaphragms (Diafragmas) 365 9.3.3. Splices (Solapes) 366 9.3.4. Parametric Variations (Variaciones Paramétricas) 367 Substructure - Bearings (Subestructura – Apoyos) 370 9.4.1. Bearings (Apoyos) 371 9.4.2. Restrainers (Restricciones) 373 9.4.3. Foundation Springs (Muelles de Cimentación) 375 9.4.4. Abutments (Estribos) 377 9.4.5. Bents (Pilas) 379 383

CAPÍTULO 10: EL MENÚ LOADS

10.1. El menú Loads 383 10.2. Vehicles (Vehículos) 384 10.2.1. Vehicles (Vehículos) 385 10.2.2. Vehicle Classes (Convoy de Vehículos) 389 10.3. Load Patterns (Patrones de Carga) 390 10.4. Functions – Response Spectrum (Funciones – Espectro Respuesta) 392 10.4.1. Response Spectrum (Espectro de Respuesta) 393 10.4.2. Time History (Historia en el Tiempo) 396 10.5. Load Distributions (Distribuciones de Carga) 400 10.5.1. Point Load (Carga Puntual) 401 XV


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10.5.2. Line Load (Carga Lineal) 10.5.3. Area Load (Carga Superficial) 10.5.4. Temperature Gradient (Gradiente de Temperatura)

402 403 405 409

CAPÍTULO 11: EL MENÚ BRIDGE

11.1. El menú Bridge 409 11.2. Bridge Object (Objeto Puente) 410 11.2.1. Bridge Object (Objeto Puente) 411 11.2.1.1. General Bridge (Puente General) 412 11.2.1.2. Segmental Bridge (Puente Segmentado o por Voladizos Sucesivos) 440 11.2.2. Spans (Vanos) 455 11.2.3. Span Items (Artículos de Vanos) 457 11.2.3.1. Diaphragms (Diafragmas) 457 11.2.3.2. Splices (Solapes) 458 11.2.3.3. Hinges (Rótulas) 458 11.2.3.4. User Points (Puntos de Usuario) 459 11.2.4. Supports (Soportes) 459 11.2.4.1. Abutments (Estribos) 460 11.2.4.2. Bents (Pilas) 461 11.2.5. Super Elevation (Superelevación) 461 11.2.6. Prestress Tendons (Tendones de Pretensado) 463 11.2.7. Girder Rebar (Armadura de Refuerzo) 464 11.2.8. Loads (Cargas) 465 11.2.8.1. Point Loa (Carga Puntual) 465 11.2.8.2. Line Load (Carga Lineal) 466 11.2.8.3. Area Load (Carga Superficial) 466 11.2.8.4. Temperature Load (Carga de Temperatura) 467 11.2.9. Groups (Grupos) 467 11.2.10. Erection (Construction) 468 11.2.11. Update /Auto Update (Actualizar / Actualizar Automáticam.) 470

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471

CAPÍTULO 12: EL MENÚ ANALYSIS

12.1. El menú Analysis 471 12.2. Load Cases - All (Todos los Casos de Carga) 472 12.2.1. All (Todos los Casos de Carga) 474 12.2.2. Static (Carga Estática) 475 12.2.3. Nonlinear Staged Construction (Secuencia de Construcción no Lineal) 477 12.2.4. Multistep Static (Estático con Pasos Múltiples) 480 12.2.5. Modal (Análisis Modal) 481 12.2.6. Response Spectrum (Espectro de Respuesta) 483 12.2.7. Time History (Historia en el Tiempo) 485 12.2.8. Moving Load (Carga Móvil) 487 12.2.9. Buckling (Pandeo) 489 12.2.10. Steady State (Carga Armónica) 490 12.2.11. Power Spectral Density (Densidad Espectral de Potencia) 492 12.2.12. Hyperstatic Hiperestático) 494 12.3. Schedule Stages (Fases de Construcción) 495 12.4. Convert Combos (Convertir Combinaciones) 497 12.5. Show Tree (Mostrar Árbol) 497 12.6. Bridge Response (Respuesta del Puente) 498 12.7. Model Lock (Cierre del Modelo) 499 12.8. Analysis Options (Opciones de Análisis) 500 12.9. Run Analysis (Correr Análisis) 502 12.10. Last Run (Último Cálculo) 503 12.11.Modify/Reset Geometry Shape (Modificar/restaurar Geometría) 504

TOMO II CAPÍTULO 13: EL MENÚ DESIGN/RATING

13.1. El menú Design / Rating 13.2. Load Combinations (Combinaciones de Carga) 13.2.1. Load Combinations (Combinaciones de Carga) 13.2.2. Tipos de Combinaciones

XVII

505 505 506 507 508


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13.2.3. Add Default Design Combos (Añadir Combinaciones de Diseño por Defecto) 510 13.3. Superstructure Design (Diseño de la Superestructura) 513 13.3.1. CODE Preferences (Preferencias de CÓDIGO) 513 13.3.2. Design Request (Requerimientos de Diseño) 515 13.3.3. Run Super (Procesar Superestructura) 518 13.3.4. Optimize (Optimizar) 521 13.3.5. Report (Informe) 522 13.4. Seismic Design (Diseño Sísmico) 523 13.4.1. Pushover Analysis (Método del Empuje Incremental) 523 13.4.2. Diseño Sísmico Automático de puentes con CSiBridge 524 13.4.3. Preferences (Preferencias) 530 13.4.4. Design Requests (Requerimientos de Diseño) 531 13.4.5. Run Seismic (Correr Diseño Sísmico) 533 13.4.6. Report (Informe) 533 13.5. Load Rating (Evaluación de la Carga) 535 13.5.1. Preferences (Preferencias) 535 13.5.2. Rating Requests (Requerimientos de Evaluación) 537 13.5.3. Run Rating (Procesar Evaluación) 537 13.5.4. Optimize (Optimizar) 537 539

CAPÍTULO 14: EL MENÚ ADVANCED

14.1. El menú Advanced 539 14.2. Edit (Editar) 540 14.2.1. Points (Puntos) 541 14.2.1.1. Add Grids to Select Points (Añadir Líneas de Grid a los Puntos Seleccionados) 541 14.2.1.2. Merge Joints (Unir Nudos) 543 14.2.1.3. Align Points (Alinear Nudos) 544 14.2.1.4. Disconnect (Desconectar) 546 14.2.1.5. Connect (Conectar) 547 14.2.2. Lines (Líneas) 548 14.2.2.1. Divide Frames (Dividir Barras) 549 14.2.2.2. Joint Frames (Unir Barras) 552 14.2.2.3. Trim / Extend (Recortar /Extender Barras) 554 XVIII


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14.2.2.4. Edit Curved Frame Geometry (Editar elem. Frame Curvos) 556 14.2.2.5. Edit Cable Geometry (Editar Geometría de Cables) 560 14.2.2.6. Edit Tendon Profile (Editar Perfil del Tendón) 561 14.2.3. Areas (Áreas) 563 14.2.3.1. Divide Areas (Dividir Áreas) 564 14.2.3.2. Merge Areas (Unir Área) 566 14.2.3.3. Expand /Shrink Areas (Expandir /Encoger Áreas) 566 14.2.3.4. Add Points to Area Edge (Añadir Nudos al borde del área) 567 14.2.3.5. Remove Points to Area Edge (Eliminar Nudos del Borde del Área) 567 14.2.4. More (Más opciones con Nudos) 568 14.2.4.1. Undo / Redo (Deshacer / Rehacer) 569 14.2.4.2. Cut (Cortar) 569 14.2.4.3. Copy /Paste (Copiar / Pegar) 569 14.2.4.4. Delete (Borrar) 569 14.2.4.5. Replicate (Replicar) 569 14.2.4.5.1. Opción Lineal 570 14.2.4.5.2. Opción Radial 571 14.2.4.5.3. Opción Simetría 572 14.2.4.5.4. Modificar / Ver las Opciones de la Réplica 572 14.2.4.6. Extrude (Extruir) 573 14.2.4.6.1. Opción Extrude Points to Frames / Cables (Extruir Puntos a Barras / Cables) 574 14.2.4.6.2. Opción Extrude Lines to Areas (Extr. Lín. a Áreas) 578 14.2.4.6.3. Opción Extrude Areas to Solid (Extr. Áreas a Sólidos)582 14.2.4.6.4. Opción Convert Areas to Solid (Convertir Áreas en Sólidos) 584 14.2.4.7. Move (Mover) 585 14.2.4.8. Divide Solids (Dividir Sólidos) 586 14.2.4.9. Select Duplicates (Seleccionar Duplicados) 586 14.2.4.10. Merge Duplicates (Fusionar Duplicados) 586 14.2.4.11. Change Labels (Cambiar Etiquetas) 587 14.3. Define (Definir) 588 14.3.1. Section Properties (Propiedades de las Secciones) 589 14.3.1.1. Area Sections (Secciones de Área) 589 14.3.1.1.1. Elementos Tipo Shell (Elementos Tipo Lámina) 589 XIX


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14.3.1.1.2. Diferencias entre los elementos tipo Shell, Membrane y Plate 593 14.3.1.1.3. Formulación de elem. Shell y Plate finos o gruesos 596 14.3.1.1.4. Elementos Tipo Plane (Elementos Planos) 597 14.3.1.1.5. Elementos Tipo Axisimétricos (Elementos Asolid) 598 14.3.1.2. Solid Properties (Propiedades de Sólidos) 599 14.3.1.3. Frequency Dependent Link (Enlace Dependiente de la Frecuencia) 600 14.3.1.4. Hinge Properties (Propiedades de Rótulas) 600 14.3.2. Mass Source (Fuentes de Masa) 605 14.3.3. Coordinate Systems/Grids (Sistemas de Coordenadas/Grids) 607 14.3.4. Joint Constraints (Restricciones de Nudos) 608 14.3.5. Joint Patterns (Patrones de Nudos) 611 14.3.6. Groups (Grupos) 611 14.3.7. Section Cuts (Secciones de Corte) 612 14.3.8. Generalized Displacements (Desplazamientos Generalizados) 617 14.3.9. Functions (Funciones) 617 14.3.10. Name Property Sets (Conjuntos de Propiedades) 618 14.3.10.1. Frame Modifiers (Modificadores de propiedades elementos Frame) 619 14.3.10.2. Area Modifiers (Modificadores de propiedades de elementos de Área) 619 14.3.10.3. Frame Releases (Liberación de Fuerzas y/o Momentos en extremos de elementos Frame) 620 14.3.11. Pushover Parameter Sets (Conjuntos Parámetros Pushover) 620 14.3.11.1. Force vs Displacement (Fuerza versus Desplazamiento) 621 14.3.11.2. ATC40 Capacity Spectrum (ATC40 Espec. Capacidad) 622 14.3.11.3. FEMA356 Coefficient Method (FEMA356 Método del Coeficiente) 622 14.3.11.4. FEMA440 Equivalent Linearization (FEMA440 Linealización Equivalente) 623 14.3.11.5. FEMA440 Displacement Modification (FEMA440 Modificación del Desplazamiento) 623 14.3.12. Named Sets (Conjuntos de Parámetros del Pushover) 624 14.3.12.1. Tables (Tablas) 624 14.3.12.2. Virtual Work (Trabajo Virtual) 625 14.4. Draw (Dibujar) 626 14.4.1. Set Select Mode (Establecer Modo de Selección) 626 XX


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14.4.2. Set Reshape Object Mode (Establecer Modo Redibujar) 627 14.4.3. Draw One Joint Link (Dibujar Enlace de un Nudo) 627 14.4.4. Draw Two Joint Link (Dibujar Enlace de dos Nudos) 628 14.4.5. Draw Frame/Cable/Tendon (Dibujar Barra/Cable/Tendón) 628 14.4.5.1. None (Nada) 628 14.4.5.2. Fixed Length and Angle (Ángulo y Longitud fijos) 629 14.4.5.3. Fixed dh and dv (dh y dv fijos) 629 14.4.6. Quick Draw Frame/Cable/Tendon (Dibujo Rápido Barra/Cable/Tendón) 629 14.4.6.1. Continuous 630 14.4.7. Quick Draw Braces (Dibujo Rápido de Arriostramientos) 630 14.4.7.1. Type X (Tipo X o en Cruz de San Andrés 630 14.4.7.2. Type Inverted V (Tipo V Invertida) 631 14.4.7.3. Type V (Tipo en V) 631 14.4.7.4. Type Eccen Back (Tipo Diagonal hacia atrás) 631 14.4.7.5. Type Eccen Forward (Tipo Diagonal hacia adelante) 631 14.4.8. Quick Draw Secondary Beams (Dibujo Rápido de Vigas Secundarias) 632 14.4.9. Draw Poly Area (Dibujar Área Poligonal) 633 14.4.10. Draw Rectangular Area (Dibujar Área Rectangular) 634 14.4.11. Quick Draw Areas (Dibujo rápido de Áreas) 635 14.4.12. Draw Special Joint (Dibujo de Nudo Especial) 635 14.4.13. More (Más Opciones de Dibujo) 636 14.4.13.1. Quick Draw Link (Dibujo de Enlace Rápido) 636 14.4.13.2. Draw Section Cut (Dibujar Sección de Corte) 636 14.4.13.3. Draw Developed Elevation (Dibujar una Elevación) 639 14.4.13.4. Draw Reference Point (Dibujar Punto de Referencia) 640 14.4.13.5. Draw/Edit General Reference Line (Dibujar/Editar una Línea General de Referencia) 640 14.4.13.6. New Labels (Nuevas Etiquetas) 641 14.5. Assign (Asignar) 641 14.5.1. Joints (Nudos) 642 14.5.1.1. Restraints (Coacciones) 642 14.5.1.2. Constraints (Restricciones Condicionadas) 643 14.5.1.3. Springs (Muelles o Vínculos Elásticos) 644 14.5.1.4. Panel Zones (Zonas de Panel) 644 XXI


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14.5.1.5. Masses (Masas) 646 14.5.1.6. Local Axes (Ejes Locales) 646 14.5.1.7. Merge Numbers (Combinar Nudos) 647 14.5.1.8. Joint Patterns (Patrones de Nudos) 648 14.5.2. Frames (Elementos Frame) 650 14.5.2.1. Frame Sections (Secciones de Elementos Frame) 650 14.5.2.2. Property Modifiers (Modificadores de Propiedades) 651 14.5.2.3. Material Property Overwrites (Reescribir Propiedades del Material) 652 14.5.2.4. Releases/Partial Fixity (Libertades/Coacciones Parciales)653 14.5.2.5. Local Axes (Ejes Locales) 654 14.5.2.6. Reverse Connectivity (Invertir Conectividad) 656 14.5.2.7. End (Length) Offset (Longitud Rígida en Extremos) 657 14.5.2.8. Insertion Point (Punto de Inserción) 658 14.5.2.9. End Skews (Extremos Esviados) 659 14.5.2.10. Output Stations (Estaciones de Salida de Resultados) 662 14.5.2.11. P-Delta Force (Asignar Fuerzas Iniciales P-Delta) 660 14.5.2.12. Lane (Carril) 661 14.5.2.13. Tension/Compression Limits (Límites Tracción/Compresión) 662 14.5.2.14. Hinges (Rótulas) 662 14.5.2.15. Hinge Overwrites (redefinir Rótulas) 665 14.5.2.16. Line Springs (Muelles Lineales) 666 14.5.2.17. Line Mass (Masas por Unidad de Longitud) 666 14.5.2.18. Material Temperature (Temperatura del Material) 667 14.5.2.19. Automatic Frame Mesh (Mallado Automático de elementos Frame) 667 14.5.2.20. Load Transfer Option (Opción Transferencia de Carga) 667 14.5.3. Areas (Objetos de Área) 668 14.5.3.1. Sections (Secciones) 668 14.5.3.2. Stiffness Modifiers (Modificadores de Rigideces de Área) 669 14.5.3.3. Material Property Overwrites (Redefinir Propiedades del Material) 669 14.5.3.4. Thickness Overwrites (Modificar el espesor de elementos Shell) 670 14.5.3.5. Local Axes (Ejes Locales) 672 14.5.3.6. Reverse Local 3 Axis Direction (Invertir Eje Local 3) 673 XXII


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14.5.3.7. Area Springs (Muelles de Área) 674 14.5.3.8. Area Mass (Masas de Área) 674 14.5.3.9. Material Temperature (Temperatura del Material) 675 14.5.3.10. Automatic Area Mesh (Mallado Automático de elementos de Área) 675 14.5.3.11. Edge Releases (Libertades de Borde) 678 14.5.3.12. Generate Edge Constraints (Generar Coacc. de Borde) 679 14.5.4. More (Más Opciones de Asignación) 679 14.5.4.1. Cable (Cable) 680 14.5.4.1.1. Cable Properties (Propiedades de Cables) 680 14.5.4.1.2. Property Modifiers (Modificadores Propiedades) 681 14.5.4.1.3. Material Property Overwrites (Redefinir Propiedades del Material) 681 14.5.4.1.4. Reverse Connectivity (Invertir Conectividades) 681 14.5.4.1.5. Insertion Point (Punto de Inserción) 682 14.5.4.1.6. Output Stations (Estaciones de Salida) 682 14.5.4.1.7. Line Mass (Masa Lineal) 682 14.5.4.1.8. Material Temperature (Temperatura del Material) 683 14.5.4.2. Tendon (Tendón) 683 14.5.4.2.1. Tendon Properties (Propiedades de Tendones) 684 14.5.4.2.2. Tension /Compression Limits (Límites de Tensión / Compresión) 684 14.5.4.2.3. Material Property Overwrites (Redefinir Propiedades del Material) 685 14.5.4.2.4. Material Temperature (Temperatura del Materia) 685 14.5.4.3. Solid (Sólido) 685 14.5.4.3.1. Properties (Propiedades) 686 14.5.4.3.2. Local Axes (Ejes Locales) 686 14.5.4.3.3. Surface Springs (Muelles Superficiales) 687 14.5.4.3.4. Material Temperature (Temperatura del Material) 688 14.5.4.3.5. Switch Faces (Cambio de Caras) 688 14.5.4.3.6. Automatic Solid Mesh (Mallado automático de elementos Sólidos) 689 14.5.4.3.7. Generate Edge Constraints (Generar Restricciones de Borde) 689 14.5.4.4. Link /Support (Enlace / Soporte) 690

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14.5.4.4.1. Link / Support Properties (Propiedades de Enlaces /Soportes) 690 14.5.4.4.2. Frequency Dependent Link Properties (Propiedades de Enlaces dependientes de la Frecuencia) 691 14.5.4.4.3. Property Modifier (Modificador de Propiedades) 692 14.5.4.4.4. Local Axes (Ejes Locales) 692 14.5.4.4.5. Reverse Connectivity (Invertir Conectividad) 692 14.5.4.5. Assign to Group (Asignar al Grupo) 693 14.5.4.6. Update All Generated Hinge Properties (Actualizar todas las propiedades generadas de Rótulas) 694 14.5.4.7. Clear Display of Assigns (Borrar Asignaciones) 694 14.5.4.8. Copy Assigns (Copiar Asignaciones) 694 14.5.4.9. Paste Assigns (Pegar Asignaciones) 694 14.6. Assign (Asignar) 695 14.6.1. Joints (Nudos) 695 14.6.1.1. Forces (Fuerzas) 696 14.6.1.2. Displacements (Desplazamientos) 697 14.6.1.3. Vehicle Response Components (Componentes Respuesta de Vehículos) 698 14.6.2. Frames (Barras) 698 14.6.2.1. Gravity (Asignar Cargas en función de la Gravedad) 699 14.6.2.2. Point (Asignar Cargas Puntuales) 699 14.6.2.3. Distributed (Asignar Cargas Distribuidas) 700 14.6.2.4. Temperature (Asignar Cargas de Temperatura) 700 14.6.2.5. Strain (Asignar Deformaciones Unitarias) 701 14.6.2.6. Deformation (Asignar Deformaciones Axiales) 701 14.6.2.7. Target Force (Análisis Fuerza-Objetivo) 702 14.6.2.8. Auto Wave Loading Parameters (Asignar Cargas de Oleaje y Viento) 702 14.6.2.9. Open Structure Wind Parameters (Asignar Cargas de Viento en Estructuras en Campo Abierto) 703 14.6.2.10. Vehicle Response Componentes (Asignar Cargas Componentes de Respuesta de Vehículos) 703 14.6.2.11. Fireproofing (Asignar Cargas de Protección al Fuego) 704 14.6.3. Areas (Áreas) 704 14.6.3.1. Gravity (Asignar Cargas en función de la Gravedad) 705 14.6.3.2. Uniform Shell (Asignar Cargas Uniform. Distribuidas) 705 XXIV


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14.6.3.3. Surface Pressure (Asignar Cargas Presión Superficial) 706 14.6.3.4. Pore Pressure – Plane, Asolid (Asignar Cargas de Presión de Poros – Elementos Planos – Sólidos de Revolución) 707 14.6.3.5. Temperature (Asignar Cargas de Temperatura) 708 14.6.3.6. Strain (Asignar Deformaciones Unitarias) 708 14.6.3.7. Rotate (Asignar Cargas por Rotación) 709 14.6.3.8. Wind Pressure Coefficients (Asignar Coeficientes de Presión de Viento) 709 14.6.3.9. Vehicle Response Components (Asignar Componentes de Respuesta de Vehículos) 710 14.6.4. More (Más Opciones de Carga) 710 14.6.4.1. Cable Loads (Asignar Cargas a Cables) 711 14.6.4.1.1. Gravity (Asignar Cargas función de la Gravedad) 711 14.6.4.1.2. Distributed (Asignar Cargas Uniformemente Distribuidas) 712 14.6.4.1.3. Temperature (Asignar Cargas de Temperatura) 712 14.6.4.1.4. Strain (Asignar Deformaciones Unitarias) 713 14.6.4.1.5. Deformation (Asignar Deformaciones Axiales) 713 14.6.4.1.6. Target Force (Análisis Fuerza-Objetivo) 714 14.6.4.1.7. Vehicle Response Components (Asignar Componentes de Respuesta de Vehículos) 714 14.6.4.2. Tendon Loads (Asignar Cargas a Tendones) 715 14.6.4.2.1. Gravity (Asignar Cargas función de la Gravedad) 715 14.6.4.2.2. Tendon Force / Stress (Asignar Fuerza / Tensión) 716 14.6.4.2.3. Temperature (Asignar Cargas de Temperatura) 717 14.6.4.2.4. Strain (Asignar Deformaciones Unitarias) 717 14.6.4.2.5. Deformation (Asignar Deformaciones Axiales) 718 14.6.4.2.6. Target Force (Análisis Fuerza-Objetivo) 718 14.6.4.2.7. Vehicle Response Components (Asignar Componentes de Respuesta de Vehículos) 719 14.6.4.3. Solid Loads (Asignar Cargas a Sólidos) 719 14.6.4.3.1. Gravity (Asignar Cargas función de la Gravedad) 720 14.6.4.3.2. Surface Pressure (Asignar Presión Superficial) 720 14.6.4.3.3. Pore Pressure (Asignar Presión de Poros) 721 14.6.4.3.4. Temperature (Asignar Cargas de Temperatura) 721 14.6.4.3.5. Strain (Asignar Deformaciones Unitarias) 722

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14.6.4.3.6. Vehicle Response Components (Asignar Componentes de Respuesta de Vehículos) 722 14.6.4.4. Link / Support Loads (Asignar Cargas a Enlaces / Apoyos)723 14.6.4.4.1. Gravity (Asignar Cargas función de la Gravedad) 723 14.6.4.4.2. Vehicle Response Components (Asignar Componentes de Respuesta de Vehículos) 723 14.7. Analyze (Analizar) 724 14.7.1. Create Analysis Model (Crear Modelo de Análisis) 724 14.7.2. Model Alive (Modelo Interactivo) 725 14.7.3. Analysis Model for Nonlinear Hinges (Modelo de Análisis con Rótulas no Lineales) 726 14.8. Frame Design (Diseño de Elementos Frame) 727 14.8.1. Acero (Diseño de Elementos Frame de Acero) 727 14.8.1.1. View / Revise Preferences (Ver / Revisar Preferencias de Diseño) 728 14.8.1.2. View / Revise Overwrites (Ver / Revisar parámetros de Diseño) 729 14.8.1.3. Select Design Group (Seleccionar Grupo de Diseño) 730 14.8.1.4. Select Design Combos (Seleccionar Comb. de Diseño) 730 14.8.1.5. Set Displacements Targets (Establecer Límites de Desplazamiento) 731 14.8.1.6. Set Time Period Targets (Establecer objetivos de Periodos de Vibración) 731 14.8.1.7. Start Design/Check of Structure (Comenzar el Diseño/Chequeo de la Estructura) 732 14.8.1.8. Interactive Steel Frame Design (Diseño Interactivo de Elementos Frame de Acero) 735 14.8.1.9. Display Design Info (Mostrar Información del Diseño) 735 14.8.1.10. Make Autoselection Null (Anular Autoselección) 736 14.8.1.11. Change Design Section (Cambiar Sección de Diseño) 737 14.8.1.12. Reset Section to Last Analysis (Reestablecer las Secciones del Último Análisis) 737 14.8.2. Concrete (Diseño de Estructuras de Hormigón) 738 14.8.2.1. View / Revise Preferences (Ver / Revisar Preferencias) 738 14.8.2.2. View / Revise Overwrites (Ver / Revisar parámetros de Diseño) 739 14.8.2.3. Select Design Combos (Seleccionar Comb. de Diseño) 740 14.8.2.4. Start Design/Check of Structure (Comenzar el Diseño/Chequeo de la Estructura) 741 XXVI


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14.8.2.5. Interactive Concrete Frame Design (Diseño Interactivo de Elementos Frame de Hormigón) 744 14.8.2.6. Display Design Info (Mostrar Información del Diseño) 744 14.8.3. Change Design Section (Cambiar Sección de Diseño) 745 14.8.4. More (Más opciones de Diseño) 746 14.8.5. Overwrite Frame Design Procedure (Modificar Procedimiento de Diseño de elementos Frame) 746 14.8.6. Lateral Bracing (Arriostramiento Lateral) 746 14.9. Tools (Herramientas) 747 14.9.1. Add / Show Plugins (Añadir / Mostrar Complementos) 747 14.9.2. CSiLoadOptimizer (Optimizador de Cargas CSI) 748 749

CAPÍTULO 15: CASOS PRÁCTICOS RESUELTOS

15.1 15.2 15.3 15.4

Introducción 779 Puente de vigas postensadas tipo AASTHO de un solo vano de 35 m 779 Puente cajón postensado de dos vanos de 60 m con estribos esviados 819 Puente de vigas postensadas de 90 m de tres vanos 913 TOMO III

15.5 15.6 15.7 15.8 15.9

Puente cajón postensado de tres vanos con canto variable de 250 m Optimización de tensado de cables en puente atirantado de 100 m Puente arco circular atirantado de 99 m con tablero inferior Cálculo sísmico de puente de 90 m de vigas postensadas Puente de vigas pretensadas de 100 m de longitud

CAPÍTULO 16: REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

16.1. Referencias Bibliográficas del Programa 16.2. Referencias Bibliográficas de Puentes y Estructuras

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1012 1097 1176 1260 1372 1481 1481 1481


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Prólogo

PRÓLOGO DEL AUTOR CSIBRIDGE es un programa de Elementos Finitos para el Análisis y Diseño de Puentes de Hormigón, Metálicos, o Mixtos, sometidos a acciones de tipo Estático y/o Sísmico, con diferentes tipologías como: 1) puentes viga de hormigón armado, de hormigón pretensado y mixtos; 2) puentes pórtico; 3) puentes en celosía; 4) puente con sección en cajón de hormigón pretensado o metálica; 5) puentes arco; 6) puentes atirantados, 7) puentes colgantes; 8) puentes extradosados; 9) puentes de banda tensada, etc.

El programa, cuyos comandos estaban inicialmente integrados en SAP2000, se separó de este en la versión 15. Los programas de Computer and Structures Inc. constituyen la familia de software más extendida del mundo, cuya versión original SAP, siglas que son la abreviatura de Structural Analysis Program (Programa de Análisis estructural), fue desarrollada por el profesor Edward L. Wilson, de la Universidad de Berkeley en California, que lo desarrolló en su Tesis Doctoral. El programa CSiBridge es una variación moderna del programa original SAP, que ha sido ampliada y actualizada por la empresa CSI-Computers & Structures, fundada en 1975. En CSiBridge, todos los comandos se integran en una única interfaz que suministra un entorno fácil de utilizar y al mismo tiempo supone un proceso muy intuitivo para la generación del modelo de elementos finitos de un puente. El programa permite realizar Análisis Estáticos y Dinámicos, del tipo Lineal o No Lineal, utilizando en el caso de los modelos Dinámicos, Espectros de Respuesta o Time History (Historia en el Tiempo), pudiendo incorporarse elementos Frame, Shell, o Solid y pudiendo añadir al modelo: cables, tendones de pretensado, muelles, amortiguadores, aisladores, disipadores, secciones variables, etc. Permite realizar el Cálculo y el Diseño de Puentes y todo tipo de estructuras constituidas por diferentes materiales como: hormigón, acero, aluminio, acero conformado en frío, etc., utilizando para el Diseño multitud de Normativas internacionales. Con relación al Análisis No Lineal el programa permite obtener la Curva de Capacidad de una estructura mediante un Análisis Pushover, generando rótulas plásticas en los extremos de las pilas del puente, así como la Curva de Demanda para cada emplazamiento, determinando en ratio de Demanda/Capacidad, lo que permite estudiar los diferentes mecanismos de fallo de la estructura, siguiendo las Normativas; ATC40, FEMA356 o FEMA440, implementadas en el programa. El programa también puede determinar siguiendo el procedimiento definido en CALTRANS la validez del puente, en el caso de exista una falla activa que cruce el eje del puente. Pueden utilizarse muelles con comportamiento solo a compresión, lo que permite el análisis de zapatas y losas de cimentación sobre un medio elástico como el suelo que no XXIX


Prólogo

resista tracciones, analizando el fenómeno del despegue mediante la desactivación de los muelles que se encuentren en tracción. El programa es capaz de presentar a través del comando “Section Cut” las fuerzas resultantes que actúan sobre un grupo de elementos, definidos a priori, que puede estar constituido por Objetos Lineales, Superficiales o Sólidos del Modelo realizado. También puede obtenerse la capacidad a compresión de una estructura, determinando la Carga Crítica de Pandeo del modelo estructural realizado. El autor de este libro ha sido usuario del programa CSiBridge desde su aparición (así como de SAP2000 desde sus versiones iniciales como SAP, SAP90, SAPIV, en la década de los años 80 del siglo pasado) y animado por las clases impartidas del mismo, las últimas en formato on-line, se ha decidido a poner a disposición de los lectores, estudiantes de ingeniería y profesionales, un libro que comprenda, todos los aspectos teóricos para su correcta utilización de una manera gráfica y muy intuitiva, siguiendo el proceso usual de generación de un modelo de elementos finitos con el programa. Dada la gran cantidad de información suministrada, el libro se ha estructurado en tres volúmenes. En los dos primeros se realiza una breve introducción histórica a los métodos de Cálculo de Estructuras, siguiendo con una descripción de las capacidades más importantes del programa en la versión 19 del mismo, continuando con una relación de estructuras calculadas por el autor con el programa e incluidas en el capítulo 3 y finalizando con una descripción exhaustiva y muy gráfica de la utilización del programa en los capítulos 4 a 14. El tercer volumen incluye una amplia colección de ejemplos prácticos resueltos con el programa, explicados paso a paso, de alto valor didáctico. En los ejemplos prácticos resueltos, se sigue tanto la Normativa Europea IAP-11, como la normativa americana AASTHO LRFD Bridge. Design Specifications. Resumiendo, el libro contiene lo siguiente:

Tomo I Capítulo 1: Evolución de los métodos de Cálculo Estructural . En este capítulo se realiza un breve recorrido histórico de los Métodos de Cálculo Estructural, desde los antiguos griegos en el siglo VI antes de Cristo, hasta los modernos métodos de Cálculo del siglo XXI.

XXX


Prólogo

Capítulo 2: Introducción al programa CSIBRIDGE. Este capítulo expone de manera sintética las capacidades básicas y más avanzadas que presenta el programa en su última versión, tales como: -

Diseño de estructuras de hormigón, metálicas, de aluminio, etc. en base a multitud de Códigos internacionales implementados en el programa (Eurocódigo, EHE, AISC, ASME, etc.), tanto europeos como americanos, ruso, de Nueva Zelanda, India, etc.

-

Análisis no lineal mediante Pushover de estructuras sometidas a acciones horizontales como terremotos, generando curvas de Capacidad.

-

Utilización de muelles no lineales con comportamiento solo a compresión para el análisis del despegue de cimentaciones superficiales.

-

Resultantes de solicitaciones sobre determinados elementos del modelo elegidos a priori, mediante el uso de la herramienta “Section Cut”.

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Utilización de diferentes elementos como: a) Elementos Frame; b) Elementos Shell; c) Solids; d) Cables, e) Tendones, con propiedades incluso dependientes de la temperatura.

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Enlaces lineales y no lineales; rótulas plásticas, muelles con comportamiento lineal y no lineal como Gaps, muelles multilineales elásticos o plásticos, amortiguadores viscosos, aisladores de Base, etc.

-

Cargas de generación automática de sismo o viento según los Eurocódigos, cargas móviles, cargas debidas al oleaje, etc.

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Cargas y/o desplazamientos impuestos.

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Cargas térmicas y de presión intersticial en medios porosos como un suelo.

-

Diferentes tipos de Análisis: a) Estático; b) Dinámico mediante cargas armónicas, genéricas definidas por el usuario, etc.; c) Dinámico mediante Espectros de Respuesta; d) Dinámico mediante la utilización de Time Histories; e) Efecto P-Delta; f) Análisis del Pandeo estructural; g) Análisis no Lineal Pushover.

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Análisis de Fases Constructivas.

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Fluencia y Retracción.

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Cargas Armónicas (Steady State)

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Análisis Fuerza-Objetivo (Tarjet-Force)

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Diagramas de Trabajos Virtuales. XXXI


Prólogo

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Líneas de Influencia.

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Optimización Estructural (Load Optimizer).

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Generación de Informes en formatos Word y Excel, etc.

Capítulo 3. Modelos de elementos finitos realizados con CSIBRIDGE. En este capítulo se incluyen algunas de las estructuras de Obra Civil y de Edificación calculadas por el autor del libro mediante CSIBRIDGE, describiendo las características más importantes del modelo estructural de elementos finitos realizado en cada caso. Finalmente se incluyen algún modelo gráficos no realizados por el autor. Capítulo 4. La pantalla principal . En este capítulo, se describe el menú y la barra de herramientas principal y se realiza una descripción exhaustiva de todos los modelos parametrizados, incluidos en el Template, tanto de diferentes modelos de puentes, como de distintas tipologías de estructuras, como primera opción Open del menú File. Capítulo 5. El menú File. Se finaliza la descripción del resto de comandos del menú File, que permiten realizar acciones generales del modelo del puente como: Importar, Exportar, Imprimir; generar Informes, Crear vídeos, configurar Unidades, establecer colores del modelo, etc. Capítulo 6. El menú Wizard . Se describe de manera exhaustiva el menú Bridge Wizard (Asistente de Modelado ), que proporciona una cómoda guía paso a paso a través del proceso de modelado utilizando el “Bridge Information Modeler” de CSiBridge, revisando todas sus capacidades. Capítulo 7. El menú Home. En este capítulo se realiza la descripción del menú Home que contiene todos los comandos de la Interfaz Gráfica de Usuario, necesarios para realizar las diferentes opciones de visualización de un modelo de elementos finitos generado con el programa. Capítulo 8. El menú Layout . Se realiza en este capítulo la descripción de los dos primeros menús para la creación del modelo del puente, el menú Layout propiamente dicho, que permite la creación de la Línea de Referencia o Eje del puente y el menú Lanes, para la creación de los carriles que comprende el tablero.

XXXII


Prólogo

Capítulo 9. El menú Components . En este capítulo, se describen los comandos necesarios para generar los componentes principales del puente, como: 1) Propiedades de los Materiales, 2) Secciones de elementos Frame, 3) Cables, 3) Tendones, 4) Enlaces, etc. El menú también permite definir los componentes de la Superestructura, como: 1) Tablero, 2) Diafragmas, 3) Variaciones paramétricas del canto del Tablero, etc. Por último este menú permite definir los componentes de la Subestructura, como: 1) Apoyos, 2) Restrainers, 3) Muelles de Cimentación; 4) Estribos y 5) Pilas. Capítulo 10. El menú Loads . En este capítulo, se definen las cargas a aplicar al puente como: 1) Vehículos, 2) Convoy de vehículos, 3) Patrones de carga, 4) Funciones y Espectros de Respuesta y 5) Diferentes tipos de carga puntuales, lineales, superficiales y cargas térmicas. Capítulo 11. El menú Bridge. El menú “Bridge” (Puente) en CSiBridge tiene dos submenús. En el primero denominado Objetos del Puente, se definen todos los Objetos del Puente que se integrarán en el Modelo Puente u Objeto Puente: Vanos, Estribos, Pilas, Pretensado, etc. y se asignan longitudinalmente las cargas definidas en el menú anterior. El segundo submenú Update, se utiliza para enlazar todos los objetos definidos del modelo, integrándolos para formar el Objeto Puente o el Modelo Puente. Capítulo 12. El menú Análysis . En este capítulo se describen los diferentes tipos de cargas: estáticas, no lineales, modales, Cargas Móviles, Pandeo, etc. También se describen los procesos de cálculo del modelo definido según los menús anteriores.

Tomo II El tomo II comprende los siguientes capítulos: Capítulo 13. El menú Design/Rating . El menú Design / Rating, permite: 1) Definir Combinaciones de Carga, bien de Usuario o bien por defecto definidas por el programa y adaptadas a las múltiples Normativas que tiene incorporadas en él, 2) Realizar comprobaciones de diseño del tablero según diferentes requisitos establecidos por el usuario, 3) Establecer parámetros específicos de diseño sísmico y 4) Especificar diferentes criterios para la comprobación de la Superestructura.

XXXIII


Prólogo

Capítulo 14. El menú Advanced . El menú “Advanced” (Avanzado) contiene las opciones para la creación de modelos no incluidos en el “Template”, así como algunas opciones no definidas en los menús anteriores. Capítulo 15. Realizaciones prácticas . En este capítulo de gran amplitud, se inicia en el tomo II y se continúa en el tomo III de la obra. En él, se incluye una colección de ejemplos prácticos resueltos, de alto valor didáctico, desarrollados y explicados paso a paso por el autor para el desarrollo de sus clases del programa CSiBridge, tales como: -

Puente de vigas postensadas tipo AASTHO de un vanode 35 m

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Puente cajón tricelular de hormigón postensado de dos vanos con estribos esviados

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Puente de vigas postensadas de 90 m de tres vanos

Tomo III El tomo III continúa el capítulo 15 con la realización de ejercicios prácticos Capítulo 15. Realizaciones prácticas . (Continuación) En este capítulo se describen paso a paso los siguientes ejercicios prácticos: -

Puente cajón postensado de tres vanos de 250 m con canto variable

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Puente atirantado de dos vanos de 100 m con optimización del proceso constructivo

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Puente arco atirantado tipo “bowstring” de hormigón de 99 m de luz

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Cálculo sísmico automatizado de puente 90 m de tres vanos con vigas postensadas

-

Puente de vigas pretensadas de 100 m de longitud

El texto ha sido revisado cuidadosamente para evitar posibles erratas, sin embargo como toda obra humana está sujeta a imperfecciones, por lo que el autor agradecería la recepción de estas que pueda detectar el lector, enviándolas al correo electrónico [email protected]

XXXIV


Capítulo 13 –El menú Design-Rating

Finalmente el requerimiento de FLEXIÓN para la viga exterior izquierda:

La envolvente de resultados del Requerimiento de Diseño, debe encontrarse entre los valores máximos y mínimos suministrados por el programa en función del Código de diseño seleccionado. 13.3.4. Optimize (Optimizar)

El comando “Optimize” (Optimizar) se utiliza en puentes metálicos después de ser analizados y diseñados, para optimizar interactivamente el diseño del puente.

Para ello, una vez que se hace clic en “Optimize” el programa abre un formulario, en el que el usuario debe seleccionar las opciones de Optimización. A medida que los

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Capítulo 14 –El menú Advanced

Break i nto Multiple Objects w ith Equal Projected Length on Chord : Dividir en Múltiples Objetos de igual longitud proyectada sobre la cuerda.

En la figura siguiente se recogen geométricamente los parámetros anteriores.

14.2.2.6.

Edit Tendon Profile (Editar Perfil del Tendón)

Supongamos que hemos generado un tendón con la opción “Draw/Frame/Cable/Tendon” y queremos editarlo para modificar parámetros. Al seleccionar “Edit Tendon Geometry” nos aparece la ventana emergente siguiente:

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EJEMPLO

Como ejemplo de utilización del Optimizador de Cargas CSiLoadOptimizer en el tomo III de Aplicaciones prácticas, se incluye el ejemplo de optimización del proceo constructivo de un puente atirantado de 200 metros de longitud y dos vanos de igual longitud de 100 metros cada uno, con pila central situada simétricamente.

El proceso de generación de las fases constructivas y la utilización de CSiLoadOptimizer, pueden seguirse en dicho ejemplo, donde el programa ajusta la tensión de los cable en cada una de las 15 fases constructivas, de forma que la máxima deformación de los nudos del tablero por peso propio en cada fase de construcción, sea inferior a -0,004 m (- 4 mm). 748



además tendrán libre la traslación longitudinal. Ambos neoprenos tendrán una altura de 0,12 m.

PERSPECTIVA DEL TABLERO DEL PUENTE

Las constantes de muelle del terreno bajo los neoprenos consideraremos que corresponden al hormigón de los estribos y por tanto las consideraremos con los seis movimientos impedidos. Los estribos se definirán como “Foundation Spring” con las constantes de muelle definidas en el párrafo anterio.

SECCIÓN TRANSVERSAL DEL PUENTE

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En los bordes del tablero se dispondrán barreras tipo New Jersey de 0,50 m de ancho en la base con un peso de 10 kN/m cada una de ellas, que se aplicará en los bordes del tablero del puente.

SECCIÓN TRANSVERSAL DEL PUENTE

Los fustes de la pila se dispondrán uno centrado con el ancho del tablero y los otros dos a 4,0 m de él. Por último, las alturas de los fustes de izquierda a derecha, según el sentido de crecimiento del eje longitudinal del puente, son: 7,00 m; 8,00m; y 9,00 m. El arranque de los fustes, se considerará empotrado. La cara superior de los estribos se dispondrá 1,975 m por debajo de la cara superior del tablero sobre el que irán unos neoprenos de 0,15 m de altura, es decir a 1,825 m por debajo de la cara superior del tablero (ver siguiente figura). La sección transversal del tablero en la zona de estribos es la siguiente:

SECCIÓN TRANSVERSAL EN ZONA DE ESTRIBOS

El puente tiene trazado recto en planta avanzando desde el estribo izquierdo al estribo derecho y no dispone de peralte transversal. El tablero se considerará empotrado en las pilas y simplemente apoyado en estribos. 820



Con lo que se obtiene el perfil del tablero del puente en formato extruido con la variación parabólica de canto (en vista lateral): En 3D:

Y en 2D:

882



Por tanto, pulsamos Done y OK, para salir a la ventana “Assign Prestress Tendons” y finalmente pulsamos el botón “Copy To All Girders” para que todos los tendones se copien a todas las vigas, con lo que aparecen en la ventana “Tendon” TEN1 a TEN5.

Ahora si queremos visualizar los tendones pulsamos el botón de esta ventana “Show All Tendons” y aparece la ventana “Bridge Tendon Layout Display” donde se representa el alzado y la planta de todos los tendones en las cinco vigas.

Finalmente pulsamos OK dos veces para salir a la pantalla principal. 980



El programa nos presenta el modelo sólido del puente:

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C�LCULO DE PUENTES CON CSiBridge (TOMO II) resumen

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