CARACTERISTICAS DEL PUENTE EJEMPLO El mismo desarrollado en clase
Diseñ Diseño de Vigas Principales M étodo LRFD
Se plantea lo siguiente :
Superestructura de concreto armado, de un solo tramo (simplemente (simplemente apoyado) Longi ongittud de supe supere rest stru ruct ctur ura a (Lu (Luz) z) = 22 22.00 .00 m Ancho de calzada (2 vías) = 7.20 m Espesor de losa de concreto = 0.18 m Espesor de Asfalto = 0.05 m Separación / vigas principales = 2.00 m Ancho de vigas principales = 0.40 m Separación / vigas diafragma = 4.40 m Ancho de vigas diafragma = 0.25 m Peso de veredas = 0.36 t/m Peso de barandas = 0.25 t/m Peralte de Viga = 1.60 m
1ra PARTE: MODELAMIENTO Y ANALISIS DE CARGAS MOVILES EN SAP 2000 NOTAS PREVIAS 1. En este análisis se modelan vigas Principales (longitudinales) y Vigas diafragma (no tablero apoyado en vigas) 2. Pero el tablero contribuye al comportamiento de las vigas, considerándolas como viga T 3. Se ejecuta para cargas vivas móviles: camión + carga distribuida tandem + carga distribuida
“BRIDGE ANALYSIS”
(Análisis de puentes) en el SAP
(ver Manual – – Analysis Analysis Reference)
Usado para determinar la respuesta de las estructuras de puente debido al peso de la carga viva de vehículos. El efecto de las cargas vivas pueden ser combinados con cargas estáticas y dinámicas, y las envolventes de respuesta pueden ser calculadas. El puente se modela con e l e m e n t o s F R A M E (representando la superestructura, subestructura u otros elementos de interés) (Pueden usarse otros tipos de elementos (Shell, Plane, solid, etc.), pero contribuyen a la rigidez de la estructura pero no se analizan para el efecto de la carga viva.) Los “ L A N E S ” se definen en la superestructura donde las cargas vivas
pueden actuar. Estos Lanes o líneas pueden no ser paralelas o de la misma longitud, en tal forma que pueden considerarse patrones de tráfico complejos. Procedimiento para realizar un Análisis de Puentes es: Modelar el comportamiento del puente con elementos Frame Definir Lanes describiendo donde actúan las cargas vivas de vehículos Definir las diferentes cargas vivas de vehículo que pueden actuar en el puente Definir “Vehicle Classes” (clases o grupos de vehículos) que contienen uno o mas vehículos intercambiables. Definir los casos de carga móvil (“Moving Load”)
AL INICIAR VERIFICAR LAS UNIDADES DE TRABAJO (t, m)
GEOMETRIA (ejes), MATERIALES
Planta del puente en XY
X: 6 ejes a 4.40m (5 luces) Y: 4 ejes a 2.00m (3 luces) Define-Coordi nate Systems/Grids
Ingresar coordenadas
Material – concreto por defecto con f´c=280Kg/cm2 Define-Material-CONC
DEFINICION DE SECCIONES DE VIGAS T
ASIGNACION DE SECCIONES DE VIGAS
Es útil redefinir las etiquetas de los elementos (Edit – Change Labels – element label/f r ame )
Abajo, la primera ventana con secciones de elementos y la segunda ventana con etiquetas de elementos
VISTAS DEL MODELO
En DEFINE-BRIDGE LOADS se definen líneas, vehículos y clases de vehículos
DEFINIR LÍNEAS (LANES) CADA LANE ES PARA UNA POSICION DE CAMIONES (TRANSVERSAL) Considerando excentricidad según posición de los camiones en sentido transversal – (ver sección transversal)
Sobrecarga vehicular H L 9 3 HL-93 K HL-93 M
8P= 145 kN
ANCHO DE VIA
8P= 145 kN
Bordillo l a r e a n s e o G L
2P= 35 kN
9.3 kN/m
var 4.30 a 9.00 m
9.3 kN/m
4.30 m
3.00 m
m m 0 0 6 . 3 .
POSICION TRANSVERSAL
4,50 1,50
0,60
3,00
1,20
POSICIÓN 1 1,50
1,50
0,60
0,60
POSICIÓN 2 3,00
1,20
POSICIÓN 3
Define- Br idge L oads - L AN ES
DEFINIR VEHÍCULOS HL-93M: tandem + carga distribuida HL-93K: camión + carga distribuida En los vehículos Standard de la biblioteca de SAP, tenemos: H L-93M : TAND EM + carga distribuida
25k=11.20t (110kN) 0.640Kip/pie=0.97t/m
H L -93K: camion + carga distr ibui da
8k=3.56t (110kN) 32k=14.78t (145kN) 0.640Kip/pie=0.97t/m
Defi ne- Br idge L oads - VEH I CLE S
DEFINIR CLASE DE VEHÍCULOS Defi ne- Br idge L oads - VEH I CLE S CLA SSES
DEFINIR CASOS DE ANÁLISIS (carga móvil) CADA CASO ES PARA UNA POSICION DE CAMIONES (TRANSVERSAL), o sea seran 3 casos. Se asignan los lanes correspondientes – Add New Case, M oving l oad Defi ne- AN AL YSI S CASES
RESULTADOS MOMENTOS EN VIGA EXTERIOR
MOMENTOS EN VIGA INTERIOR
CORTANTES EN VIGA EXTERIOR
CORTANTES EN VIGA INTERIOR
TABLA RESUMEN DE RESULTADOS -SAP Caso de carga HL-93(1)
HL-93(2)
HL-93(3)
Mmax (t-m)
153.88
128.68
116.90
Vmax (t)
39.63
35.83
17.99
Mmax (t-m)
135.22
123.15
134.17
Vmax (t)
21.32
19.06
39.21
Elem – Fz.Int/ VIGA EXTERIOR
VIGA INTERIOR
2da PARTE: RESUMEN DE RESULTADOS DEL EJEMPLO EN CLASE – Met. Aprox. con coeficientes de distribucion
CALCULO CON FORMULAS DE CLASE (EJEMPLO DE CLASE) SE PRESENTAN LOS RESULTADOS PARA LO MISMO CALCULADO EN EL SAP 2000, ES DECIR SOLO EL ANALISIS PARA LAS CARGAS MOVILES
Notas previas (memo) 1) Se consideran los mismos casos de carga móvil, es decir:
camión + carga distribuida tandem + carga distribuida
H L -93M : T ANDEM + carga distribuida
25k=11.20t (110kN) 0.640Kip/pie=0.97t/m
H L -93K: cami on + carga distribui da
8k=3.56t (110kN) 32k=14.78t (145kN)
2) Calculamos los momentos de cada caso de carga móvil para la posición más desfavorable 3) Como lo anterior se calcula para una vía, se debe calcular cuánto de esa carga le afecta a una viga interior y a una viga exterior a través del coeficiente de distribución 4) Luego podremos comparar los resultados con los obtenidos anteriormente en el SAP2000
CALCULO DE MOMENTO PARA CADA CASO DE CARGA MOVIL Calculamos los momentos de cada caso de carga móvil, por ejemplo los valores obtenidos en clase: SOBRECARGA VEHICULAR A) Camión de Diseño
RESULTADOS Reacción A Reacción B Mmáx
15.47 t 17.66 t 143.60 t-m
Mmáx ( L +I) = 190.99 t-m por vía
SOBRECARGA VEHICULAR B) Tandem de Diseño
RESULTADOS Reacción A Reacción B Mmáx
10.89 t 11.51 t 116.52 t-m
Mmáx (L+ I) = 154.97 t-m por vía
Al camión o tandem se le considera el impacto 33%.
Luego, al caso de Camión con el que se obtiene el mayor momento se agregó la carga distribuida SOBRECARGA VEHICULAR C) Sobrecarga Distribuida por ancho de vía RESULTADOS Reacción A Reacción B
10.67 t 10.67 t
Mmáx
58.69 t-m
Por lo tanto el Momento total por sobrecarga vehicular por vía (camión) será : M (L+I) (Por vía) = 190.99 + 58.64 M (L+I) (Por vía) = 249.68 t- m
Como este valor obtenido es para una vía, a través de los coeficientes de distribución para Vigas Exteriores y Vigas interiores se calculan los momentos correspondientes a VPext y Vpint: gext = 0.628 M (L+I) ext = 156.78
Gint = 0.638 M(L+I) int = 159.30
3ra PARTE: COMPARACIÒN DE RESULTADOS COMPARACIÓN DE RESULTADOS Herramienta
SAP 2000
Elemento
Metodo aproxCoef. distrib Mmax (t-m)
FLEXION - Mmax (t-m)
VIGA EXTERIOR VIGA INTERIOR
153.88 135.22
CORTANTE - Vmax (t)
VIGA EXTERIOR VIGA INTERIOR
39.63 39.21
156.78 159.30
SOBRE LAS LINEAS DE INFLUENCIA “Diagrama cuyas ordenadas muestran magnitud y carácter de algún elemento mecánico (de flexiones, fu erzas, momento o r eacción) de la estructur a, cuando u na carga u ni tari a se mueve a lo l argo de é sta. Cada or denada del diagrama da el val or del elemento mecáni co cuando la car ga esta situada en el lugar asociado a esa ordenada en particular”
Di agrama de M omento o Cortante : M uestra el valor (l a vari ación) del M omento o Cortante a lo l argo de la viga para la posici ón de cargas en U N SOL O L UGA R L ínea de Inf luenci a : M uestra el valor (l a vari ación) del M omento o Cortante en U N PU NTO O SECCI ON de la viga
(del SAP:) Las líneas de influencia de una CARGA UNITARIA para cualquier DESPLAZAMIENTO, REACCIÒN O FUERZA, de un punto pueden ser mostradas en un “Bridge Lane” (línea de puente) de la estructura. The influence lines can be displayed for any joint displacement, reaction or force component due to a unit load on a defined Bridge Lane in the structure.
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
On the Display menu, click Show Influence Lines …Joints. This will di splay the Show Joints Influence Line dialog box.
Select the Lane for which you want to see influence lines. Select the Joint for which the results are reported. Select the Vector Type as Displacement, Spring Force or Reaction. There may be no influence lines for some of these Vector Types, depending on the structural configuration. Select the Scaling method used. Selecting Auto will automatically set the scale factor. Selecting Scale Factor lets the user s cale the diagrams. If the Auto was selected previously, then the scale factor text edit box will show the scale factor used by the Auto. Pressing the Table button will show the influence line data points in tabular form. The table includes the Lane name, Frame name, Location relative to the starting point of the lane, Location relative to the i end of the frame member, and the influence line value. Click OK to view the Influence line or Cancel to close the dialog box without viewing the influence lines.
EJEM, ANOTACIONES Y COMENTARIOS DEL EJEMPLO (EJEMvigaSEMINARIO.sdb) (P. Gibu, Vi 04 Abr. 2008, version inicial para preparar presentacion Ppoint) SE ANALIZA EN SAP 2000 EL MISMO EJEMPLO PRESENTADO EN CLASE (se tienen los resultados por el método aproximado, ver si se pueden comparar resultados finales) NOTAS (para la Ing. Elsa): 4. En este análisis se modelan vigas Principales (longitudinales) y Vigas diafragma (no tablero apoyado en vigas) 5. Pero hace que el tablero contribuya al comportamiento de las vigas, considerándolas como viga T 6. Se ejecuta para cargas vivas móviles: camión + carga distribuida tandem + carga distribuida 7. xxx
NOTAS DEL MANUAL (Analysis Reference) SAP 2000 (1997, impreso) , cap XVI I I - Br idge Analysis “ B r i d g e A n a l y si s ” puede ser usado para determinar la respuesta de las estructuras de pu ente debido al peso de la carga viva de vehículos. El efecto de las cargas vivas pueden ser combinados con cargas estáticas y dinámicas, y las envolventes de respuesta pueden ser calculadas. El puente se modela con elementos FRAME (representando la superestructura, subestructura u otros elementos de interés) Pueden usarse otros tipos de elementos (Shell, Plane, solid, etc.), pero contribuyen a la rigidez de la estructura pero no se analizan para el efecto de la carga viva. Los “ L A N E S ” se definen en la super estructura donde las cargas vivas pueden actuar. Estos Lanes o líneas pueden no ser paralelas o de la misma longitud, en tal forma que pueden considerarse patrones de tráfico complejos. En resumen, el procedimiento para realizar un Análisis de Puentes es: Modelar el comportamiento del puente con elementos Frame Definir Lanes describiendo donde actúan las cargas vivas de vehículos Definir las diferentes cargas vivas de vehículo que pueden actuar en el puente Definir “Vehicle Classes” (clases o grupos de veh ículos) que contienen uno o mas vehículos intercambiables. Definir los casos de carga móvil (“Moving Load”) MODELAM IENTO DE LA ESTRUCTURA PUENTE
Geometría (coordenadas) Elementos Frame (materiales, sección) Soportes, apoyos, juntas y conexiones ROADWAYS AND LANES
Geometría (coordenadas) Elementos Frame (materiales, sección) Soportes, apoyos, juntas y conexiones
Definir Vehículos Defi ne Vehicl es This information defines the Vehicle loads that are required for bridge moving-load analysis. After defining vehicles, they must be added to one or more Vehicle Classes before they can be assigned to lanes in a moving-load case, even if the classes only contain a single vehicle. On the Define menu, click Bridge Loads > Vehicles. This will display the Define Vehicles dialog box.
