Memoria Del Trabajo

UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN FACULTAD DE INGENIERIA

E.F.P. DE INGENIERIA CIVIL

ESTE TRABAJO ESTA DEDICADO AL DOCENTE DEL CURSO, AMIS COLEGAS DE ESTUDIO Y A MIS FAMILIARES POR SUS APOYO INCONDICIONAL

HACIA

MI

PERSONA.

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PUENTES Y OBRAS DE ARTE – ARZAPALO

POMA, Isaías Oscar



CONTENIDO CAPITÚLO I.

INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS:

CAPITÚLO II.

MÉTODO LRFD AASHTO 2010 APLICADO AL DISEÑO DE CIMENTACIONES DE PUENTES:

CAPITÚLO III.

PRUEBA DE CARGA EN PUENTES:

CAPITÚLO IV.

ASPECTOS

ESTRUCTURALES

EN

EL

DISEÑO

DE

PUENTES TIPO ARCO DE TABLERO INTERMEDIO:

CAPITÚLO V.

ANALISIS SISMICO DE UN PUENTE DE TRES PAÑOS CONSIDERANDO

AISLADORES

SISMICOS

ELASTOMERICOS Y AMORTIGUADORES VISCOSOS:

CAPITÚLO VI.

PUENTE DE OBENQUES SOBRE EL RIO NAPO – PROVINCIA DE ORELLANA – ECUADOR (DESCRIPCIÓN DEL PROCESO CONSTRUCTIVO):

CAPITÚLO VII.

CONCLUCIONES Y RECOMENDACIONES:

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POMA, Isaías Oscar



I.

INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS:

1.1. INTRODUCCIÓN: Todas las estructuras deben ser Diseñadas y Construidas para que, con una seguridad aceptable, sea capaz de soportar todas las acciones que la puedan solicitar durante la construcción y el período de vida útil previsto en el proyecto así como la agresividad del medio. El análisis estructural consiste en la determinación de los efectos originados por las acciones sobre la totalidad o parte de la estructura, con el objeto de efectuar comprobaciones en sus elementos resistentes. Para la realización del análisis y diseño estructural, se idealizan tanto la geometría de la estructura como las acciones y las condiciones de apoyo mediante un modelo matemático adecuado. El modelo elegido debe ser capaz siempre de reproducir el comportamiento estructural dominante. Generalmente, las condiciones de compatibilidad de los materiales resultan difíciles de satisfacer estrictamente, por lo que pueden adoptarse soluciones en que estas condiciones se cumplan parcialmente, siempre que sean equilibradas y que se satisfagan a posteriori las condiciones de ductilidad apropiadas.

Para el presente trabajo se analizará el pórtico más crítico de toda la estructura para luego uniformizar dimensiones de los elementos estructurales, así mismo se realizara una comparación de resultados de análisis estructural por un computador y mediante el análisis estructural manual tomando como referencia un método de análisis aprendida en clases. El presente trabajo también se limitara solo al análisis estructural debido a cargas por gravedad y sismo. 1.2. OBJETIVOS: 

El presente trabajo tiene por objetivo primordial es mostrar la solución matemática de una estructura a través de cualquiera de los diferentes 3a

métodos de análisis de deformaciones de la estructura. g

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E.F.P. DE INGENIERIA CIVIL 

El análisis y diseño estructural en concreto armado de una infraestructura de tres (3) pisos destinados a ambientes de educación y administrativos, ubicado en la ciudad de Cerro de Pasco en el distrito de Yanacancha, sobre un terreno de 248.39 m2 de área.



Entender desde un concepto amplio el procedimiento a seguir para el diseño de diferentes infraestructuras.

Asimilar mejor las clases impartidas por el docente sobre el análisis



estructural.

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II.

MÉTODO

LRFD

AASHTO

2010

APLICADO

AL

DISEÑO

DE

CIMENTACIONES DE PUENTES: 2.1. CONCEPTO FUNDAMENTAL LRFD: Este método se basa en la resistencia a los estados límite de las estructuras dentro de las cuales se tiene: Estado límite de resistencia. Estado límite de evento extremo. Estado límite de servicio. Estado límite de fatiga.

Estado límite de resistencia.

Estado límite de evento extremo.

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Estado límite de servicio.

Estado límite de fatiga.

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Cuya formulación general es la siguiente:

/ ≥ ∑

∑   ≤  =   DONDE:

 = Modificador de carga.  = Factor de carga.  = Efecto de fuerza.  = Resistencia factorada.  = Factor de resistencia.  = Resistencia nominal. 2.2. RESISTENCIA GEOTÉCNICAS NOMINALES

Modos de falla del método ASD: 

Estabilidad total.



Capacidad portante.

Asentamiento.



Deslizamiento.



Volteo.



Estado límite de servicio LRFD: 

Estabilidad total.



Movimientos vertical (asentamiento) y horizontal.

Estado límite de resistencia LRFD: 

Resistencia portante.

Deslizamiento.





Límites de excentricidad (volteo). 7a n i g á P


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2.3. ESTADO LIMITE DE SERVICIO: ESTABILIDAD GLOBAL

FACTOR DE SEGURIDAD Y ESTABILIDAD GLOBAL

2.4. FACTORES DE RESISTENCIA:

FACTORES DE SEGURIDAD (ASD) Parámetros de suelo / Estribo que soporta el talud u otra estructura roca y condiciones del SI NO nivel freático en base a: Ensayos y mediciones 1.5 1.3 in – situ o de laboratorio Ensayos No – 1.8 1.5 específicos del sitio

Ῡ  → ∅ =  P

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2.5. RESUMEN DE ESTABILIDAD: 

Cargas no factoradas. 



Esfuerzos aplicados deben ser limitados. 





Estado límite de servicio. Cimentaciones apoyadas en el talud.

 ≤ 0.65 ( ≥1.5)

El criterio de esfuerzo para estabilidad puede controlar el diseño de la cimentación.

2.6. DISEÑO DE ESTADO LIMITE DE SERVICIO - ASENTAMIENTO: 

Suelos cohesivos. 



Se evalúa en base a la teoría de la consolidación.

Suelos granulares. 

Se evalúa mediante métodos empíricos u otro método convencional.



Método de Hough.

2.7. ASENTAMIENTO DE SUELOS GRANULARES VS. SUELOS COHESIVOS: 

Importancia relativa de los componentes de asentamiento para diferentes tipos de suelos. Elástico.





Consolidación primaria.



Consolidación secundaria (creep).



Efectos estructurales de componentes de asentamiento.



Incluya cargas transitorias si se espera carga drenada y para el cálculo del asentamiento elástico – inicial.



Las cargas transitorias pueden omitirse cuando se calcula el asentamiento por consolidación de suelos cohesivos. 9a n i g á P


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2.8. METODO DE HOUGH ASENTAMIENTO DE SUELOS GRANULARES:

∆ H =  1∗ log( ⊹∆ )

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III.

PRUEBA DE CARGA EN PUENTES:

3.1. RESUMEN: Como parte de los protocolos de supervisión en la construcción de puentes es usual que se quiera verificar el comportamiento estructural de la superestructura, para lo cual se propone que se realicen pruebas de carga estática, las que consisten en medir las deflexiones producidas en la estructura del puente bajo la acción de la carga proveniente de caminos con peso equivalente a la carga máxima establecida para el puente. En el presente trabajo se describe le prueba de carga desarrollada en el puente Vizcachas, el cual forma parte del tramo V de la Carretera Interoceánica.

3.2. INTRODUCCION: La empresa concesionaria vial del sur S.A – CONVISUR tiene a su cargo los trabajos de construcción y mantenimiento del tramo V de la carretera interoceánica del Perú, como parte de estos trabajos construyo el puente vizcachas, ubicado a 123 km de la ciudad de puno, en el departamento de Moquegua, en la comunidad de titire. Como parte de los requerimientos de la 1

supervisión de obra se realizó la prueba de carga en la superestructura del puente con la finalidad de evaluar y verificar el comportamiento del mismo

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ante el paso de las cargas para las que fue diseñado. Dichas cargas se aplican de tal manera que produzcan las máximas deflexiones las cuales son medidas y comparadas con las deflexiones teóricas, tomando en cuenta las especificaciones de la estructura, también se verifica la recuperación de la estructura luego de que las cargas sean retiradas de la estructura. 3.3. DE LA ESTRUCTURA: El puente vizcachas se encuentra ubicado en el sector 12 Humajalso – Pte. Gallatini, entre las progresivas 123 + 316.60 y 123 + 376.60 del tramo V de la carretera interoceánica. Cubre una luz de 60 m. El puente consta de una estructura reticular de acero estructural (fotografía Nº 1), compuesta por dos cerchas principales simplemente apoyadas sobre dos estribos de gravedad, sus apoyos son uno fijo y el otro móvil de tipo rodillo (fotografía Nº 2y3), el sistema de piso formado por largueros y vigas, un sistema de arriostre superior y el tablero de concreto armado de 0.20 m de espesor. El puente es de dos vías, con un ancho libre de 7.20 m, se encuentra abierto al tránsito de vehículos y está en servicio.

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3.4. DE LA PRUEBA DE CARGA: METOLOGIA La prueba consiste en la medición de la deflexión producida en el puente por la carga viva consistente en o2 camiones cargados en una magnitud similar a la carga de diseño (camión HL- 93), los cuales se ubicaran en ambas vías del puente. La deflexión se mide con diales de deformación de 0.01mm de precisión, los cuales se colocan en el centro de la luz de cada cercha principal. Se usa un nivel de topógrafo para contraste de las deformaciones leídas en los diales. Las deflexiones corresponden a las cargas viva estática, por lo que los camiones, una vez ubicados de manera que produzca la máxima deflexión, deberán permanecer con el motor apagado durante la lectura de la deflexión. Para obtener la deflexión máxima se ubica el eje más pesado del camión sobre el centro de la luz. La deflexión se lee en cuanto los diales se estabilizan, lo que en el Caso de estructuras de acero sucede casi instantaneamente, al concluir la prueba se comprueba que los diales vuelvan a su lectura inicial, para verificar el comportamiento de la estructura. Los diales se colocan montados sobre estructuras metalicas (acros), las cuales deben estar libre de carga. El personal que realizan las lecturas se suspenden del cordon inferior de las cerchas y usan armeses de seguridad, de menera que no entre en contacto con los andamios de soporte de los diales e interfieran en las deformaciones. Teniendo en cuenta que los apoyos son: uno fijo. Consistente en planchas de acero que reciben la carga de la estructura y a transmiten al estribo, y el otro movil, consistente en un rodillo de acero que reciba la carga de la estructura y la transmite al estribo tambien por medio de planchas de acero, y por consiguiente sus deformaciones en el sentido de la deflexion del puente son despreciables no se miden estas cosiderandose la deflexion medida en en el centro de la luz como una deflexion absoluta

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3.5. DEL TRABAJO DE CAMPO: Para el desarrollo de la prueba COVISUR proporciono dos camiones pesados en la balanza de Cemento Sur S.A. cuyos ticktes de pesaje se muestran en la figura Nº 1. La suma de las cargas de los dos camiones de una carga total de 36800kg 4

+35060kg= 71860kg. 1a n i g á P


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Las cargas se distribuyeron proporcionalmente a cada línea de rueda de la siguiente manera.

Los diales de deformación se instalan en andamios metálicos (acros), los cuales son colocados y fijados convenientemente para garantizar que la lectura de las deformaciones sea precisa (fotografías Nº 4 y 5). Se instaló un nivel de topógrafo para contrastar las lecturas de los diales de deformación, esto solo como referencia.

El personal que leerá las deformaciones es ubicado en sus posiciones, con arneses de seguridad, de manera que no alteren las lecturas (fotografía Nº 6). La prueba de carga consiste en el paso de los dos cambiones cargados, uno por cada vía, de manera simultánea, deteniéndolos de manera que el eje central, el más pesado este sobre el centro de la luz. Los camiones se colocaron de acuerdo con el manual de diseño de puentes del MTC: el camión más cercano a la cercha a 300mm del sardinel y el segundo camión a 1200mm del primero.. Se realizaron tres pruebas con los dos camiones simultáneamente colocados a fin de obtener una lectura de deflexiones promedio, con l os siguientes resultados 5 1a n i g á P


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Adicionalmente se realizaron pruebas de verificación circulando los camiones individualmente en cada vía de manera alternada con el objeto de verificar los resultados con el modelo matemático. Durante cada prueba se observó el comportamiento de la estructura, poniendo énfasis en el comportamiento de las uniones, en las que no se observó indicios de falla o de deficiencias. Aunque esto solo es una apreciación visual, pues no se instrumentó ni monitorio el comportamiento de las uniones

DE GABINETE El procesamiento de datos de la prueba de carga estática en el puente Vizcachas se ha desarrollado desde dos puntos de vista, en primer lugar se ha verificado la correspondencia entre el comportamiento de la estructura del puente durante la prueba de carga con el comportamiento teoricio,y, en segundo lugar se ha verificado que la carga aplicada en el puente no produzca deformaciones que excedan los límites permisibles y que en la estructura no se presenta deterioro ni daños en el concreto.

Análisis estructural comparativo: El procedimiento consistió en modelar matemáticamente la estructura del puente en el programa SAP2000, teniendo en cuenta las especificaciones teóricas del proyecto y las dimensiones de los elementos estructurales obtenidas “in

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E.F.P. DE INGENIERIA CIVIL situ” generándose un modelo 3D en que se considera la estructura portante

asi como el tablero de concreto armado (figura Nº 2).

Al modelo se le aplicaron las cargas puntuales transmitidas por los camiones a la estructura medio de las ruedas, a fin de representar analíticamente el comportamiento de la estructura, las siguientes imágenes (figura Nº 3) se ve el modelo y las cargas aplicadas:

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La estructura se analizó para cargas de servicio, teniendo en cuenta que como elemento comparativo se requería el cálculo de la deflexión por carga viva esto debido a que el manual de diseño de puente del MTC, en su artículo 2.9 1.3.9.7.1 criterios para deflexión establece que la deflexión límite para carga vehicular en general es L/800, que en caso en estudio, para una luz de 60000mm, resulta

El análisis estructural determino una deflexión en el centro de la luz para carga viva vehicular igual a 15,54mm, como se ve en la figura Nº 4

Verificación de la deflexión máxima: En el siguiente cuadro comparativo se ven las relaciones obtenidas para la deflexión máxima leída en la prueba de carga con la deflexión analítica y la deflexión permisible. 8 1a n i g á P


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Se puede observar además que la deflexión leída con respecto a la luz del puente cumple una razón de:

Finalmente se verifican las deformaciones luego de que los acmiones son retirados de la estructura del puente, las lecturas de recuperacion fueron:

IV. ASPECTOS ESTRUCTURALES EN EL DISEÑO DE PUENTES TIPO ARCO DE TABLERO INTERMEDIO: 4.1. GENERALIDADES: En

el

presente

capitulo

se

indican

criterios

y

recomendaciones prácticas para el dimensionamiento de los elementos estructurales principales; reconociendo que puedan ser usados para edificaciones usuales y regulares donde las cargas vivas no sean excesivas, y teniendo en cuenta las condiciones sísmicas de nuestro país. Para el diseño de estructuras primero tenemos que realizar el predimensionamiento de los elementos estructurales, existen diversas maneras de pre dimensionar los elementos estructurales. Si al realizar el análisis estructural respectivo vemos que lo asumido esta en los rangos permisibles entonces pasamos al diseño estructural. De lo contrario se tendrá que hacer los ajustes del caso. 1a

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4.2. LOSAS, VIGAS Y VOLADOS: n i g á P


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V.

ANALISIS SISMICO DE UN PUENTE DE TRES PAÑOS CONSIDERANDO AISLADORES SISMICOS ELASTOMERICOS Y AMORTIGUADORES VISCOSOS:

5.1. COMENTARIO REFERENCIALES: En las páginas siguientes se presenta la verificación de la estructuración tomando en cuenta lo indicado en el reglamento nacional de edificaciones (RNE). Después de haber realizado el respectivo predimensionamiento de los elementos estructurales.

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VI. PUENTE DE OBENQUES SOBRE EL RIO NAPO – PROVINCIA DE ORELLANA

–

ECUADOR

(DESCRIPCIÓN

DEL

PROCESO

CONSTRUCTIVO): 6.1. INTRODUCCIÓN: En este capítulo se emplearan los pesos unitarios básicos mencionados en el R.N.E para calcular el peso de los elementos fundamentales de una estructura aporticada. Una vez realizada la estructuración y el pre dimensionamiento de elementos estructurales se

1

procede a realizar el metrado de cargas, para calcular: n g

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VII. CONCLUCIONES Y RECOMENDACIONES: 2 

2a

Los congresos de cualquier institución, que se realizan a nivel nacional son muy fructíferos para los profesionales de ingeniería civil puesto que nos


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mantiene actualizados de las nuevas técnicas, teorías y estrategias de diseño en todas las áreas de la construcción.

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Memoria Del Trabajo

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