Puentes de tablero compuesto por losa
7m
30 CM
Para el diseño de puentes de tablero compuesto por losa se utilizara el método aproximado del Código Colombiano de Diseño de Puentes. El método se aplicara para losa maciza, losas y vigas longitudinales, secciones Celulares, vigas adosadas, estructura lateral y de parilla metálica. SECCION A.4.2 - TABLEROS DE LOSA
A.4.2.1 - Generalidades - En esta sección se dan las normas para el diseño simplificado de losas macizas de concreto, tanto cuando ellas constituyen la totalidad de la superestructura (pontones), como cuando sólo hacen parte de ella, ( puentes de losa y vigas o puentes de estructura lateral) Las losas aligeradas, cuando las dimensiones de los vacíos (alto y ancho) no sean mayores que el 60% de su espesor, pueden diseñarse de acuerdo con esta sección. De lo contrario deben seguirse las recomendaciones para puentes celulares. Alternativamente, las losas se pueden diseñar por métodos más exactos que consideren las cargas aplicadas en el área de contacto de la llanta y que tengan en cuenta las condiciones reates de apoyo de la losa. En losas diseñadas por el método simplificado, en los puntos donde la continuidad de la losa se interrumpa (extremos del puente y juntas intermedias), los bordes deben soportarse por elementos adecuados, que deben ser diseñados para resistir los momentos y cortantes producidos por las cargas de rueda que puedan afectarlos. Para el mejor entendimiento de la norma de puentes diseñaremos un tablero de 7 metros de luz. Calculo de la altura de la superestructura.
En la tabla A7.-1 se dan las alturas mínimas recomendadas para miembros prismáticos, en el caso de placas de puentes con refuerzo principal paralelo al trafico, la altura de la losa no debe ser menor de 16.5 cm. Donde, H= [1.2(S+3.05)]/30 H = altura mínima en metros S = luz de calculo expresada en metros. Para nuestro ejemplo el espesor de la losa H = 40 CM, en luces simples la luz de diseño S es la distancia entre centros de soportes sin exceder la luz libre más el espesor de la losa, para nuestro caso S = 7 metros. A.4.2.1.1 - Luz de diseño - En luces simples la luz de diseño S es la distancia entre centros de soportes sin exceder la luz libre más el espesor de la losa. Según lo anterior 1 S = 7.0 2 S =6.7 + 0.4 =7.1 m Por lo tanto se toma como luz de diseño S = 7 m
Calculo de momentos para tableros de losa A.4.2.2 Losas apoyadas en dos bordes opuestos: A.4.2.2.1 Losas con refuerzo principal perpendicular al tráfico - (Luces entre 0.60 y 7.30 m) A.4.2.2.1.1 Momentos flectores Los momentos por metro de ancho, sin impacto, debidos a carga viva para luces simples, se determinan de acuerdo con la siguiente fórmula: M = p (s + 0.6)/ 9.8 A.4.2.2.2 Losas con refuerzo principal paralelo al tráfico. A.4.2.2.2.1 - Momentos flectores - Para cargas de ruedas se debe tomar un ancho de distribución, E = (1.20 + O.06S) sin exceder de 2.0 m. Las cargas de vía se distribuyen sobre un ancho igual a 2E. Para luces simples, el máximo momento flector por metro de ancho sin impacto para el camión C40-95 se puede calcular con suficiente aproximación por las siguientes fórmulas: Para luces hasta de 15 m …………………….M = 1.4S Para luces de 15 a 30 m ……………………...M = 1.55 (1.3S - 6.0)
Los momentos para luces continuas se determinan por un análisis adecuado usando las cargas de camión o de vía apropiadas. Para nuestro ejemplo el espesor de la losa H = 40 CM, en luces simples la luz de diseño S es la distancia entre centros de soportes sin exceder la luz libre más el espesor de la losa, para nuestro caso S = 7 metros. Los momentos por metro de ancho, sin impacto debido a carga viva para luces simples con refuerzo vertical al trafico para luces hasta 15 m, se determina de acuerdo a la siguiente formula: M =1.4 S Donde, M = momento en Toneladas. x m por un metro de ancho de losa S = luz de calculo expresada en metros. Mcv 1.4 x 7 = 9.8 T m/m Impacto I=16/(L+40) = 30% El por carga viva incluida el impacto es de Mc+i = 12.74 T m/m EVALUACIÓN DE LA CARGA MUERTA Losa
: 0.40 X 1 METRO X 2400 = ………………………..960 KG/M2
CAPA DE RODADURA 0.05 X 2000 X 1…………………..100 KG/M2 TOTAL CARGA MUERTA =……………………………. 1.060 KG/M2 CALCULO DE MOMENTO DEBIDO A CARGA MUERTA M = WL^2/8 = 1060 X (7^2)/8 = 6492.5 KG X M Cuando se va diseñar un elemento del puente por impacto para esfuerzos admisibles, el momento de diseño es: M = Md + (1+I) X Ml Y para diseño de coeficientes de carga el momento de diseño esta dado por: M = 1.3 Md + 2.17 (1 + I) X Ml
Por los coeficientes de trabajo el momento último es: M = 30650.725 KG X M = 3065 T X CM K=3065/(40^2 X 100) = 0.019 La cuantía es de 0.0055 As= 0.0555*100*40 = 22 cm2 Una varilla numero 6 cada 10 cm
Refuerzo de repartición. A.4.2.2.2.4 Refuerzo de distribución Para garantizar la distribución lateral de las cargas concentradas, se debe colocar transversalmente, en la cara inferior de la losa, un porcentaje del refuerzo requerido para momento positivo dado por la siguiente fórmula: Porcentaje =
55 /
S , Máximo
50%
Para nuestro caso el acero de repartición es del 30% Colocar una varilla de ½ cada 20 cm
Refuerzo para temperatura Para garantizar el buen comportamiento de la losa por temperatura la losa deberá tener un refuerzo mínimo de 2.54 cm2 / metro por lo tanto se recomienda una varilla numero 3 cada 25 cm.
Diseño por cortante A.4.2.2.1.2 - Cortante y adherencia - Las losas diseñadas para momento flector de acuerdo con el numeral anterior se consideran satisfactorias para cortante y adherencia. . Diseño viga de borde A.4.2.2.2.3 - Vigas de borde longitudinales Todas las losas que tengan el refuerzo principal paralelo al tráfico deben tener vigas de borde. Esta viga puede consistir en una sección de losa con refuerzo adicional o una viga más profunda que puede reemplazar el guarda rueda o estar integrada con el andén. Para luces simples, la viga de borde debe diseñarse para resistir un momento de carga viva M = 0.1OPS. Para luces continuas el momento se puede reducir en un 20% a no ser que un análisis más detallado permita una reducción mayor.
M= 0.1 x 7500 x 7 = 5250 Kg. /m Impact = 1575 kg/m M (CV+I) = 6825 Kg. /m Carga muerta = 0.50 x 0.30 x 2400 = 360 Kg. /m Peso barbada 240 Kg. /metro Mcm = 600x42/8=2700 Kg. /metro DISEÑO REFUERZO DE VIGA DE BORDE M = 1.3 Md + 2.17 (1 + I) X Ml M= 18320 kg m 0 18.32 t m *1832 t cm As = 10 cm2.
