-

-

Longitud considerada entre ejes de apoyo 40,00 metros. La sobrecarga mvil a considerarse de acuerdo a la zona ser un convoy de carros HS - 20. La seccin de las vigas se asumirn mediante tanteos considerando las especificaciones de las normas AASHTO M270 (ASTM A709), grado 36; el Mtodo de Diseo es por factor de carga (LFD); las caractersticas de las vigas metlicas sern mediante perfiles soldadas VS ancladas ala losa mediante conectores con el cual formar una estructura compuesta de acero y CA. Ref.3 y Ref. 4 Los esfuerzos en la losa tablero de transito se disearn por el mtodo de la resistencia ltima verificando el peralte til por carga de servicio. Ref. 1 y Ref. 2 El tipo de puente seleccionado ser simplemente apoyado, conformado por apoyos mvil y fijo segn las fuerzas verticales y horizontales que se generen.

DATOS Y ESPECIFICACIONES a) LOSA: - Longitud entre ejes de ApoyoL= 40,00 mts. - Nmero de Vas del puenteN V = 2 Vas; Ancho vial = 7.20mts - Espesor de la losat= 0,20 mts. - Resistencia del concreto a emplear en losafc= 210 kg/cm2 - Fluencia del acero de refuerzo en losafy= 4,200 kg/cm2 - Sobrecarga mvil HS - 20 (Convoy de carga)P= 3,629 ton. - Sobrecarga peatonal en veredaS/Cv = 0,400 ton/m2 - Peso de la baranda metlicaWb= 0.200 tn/m3 - Peso especifico del Concreto ArmadoWc= 2,400 tn/m3

- Espaciamiento transversal b) VIGA DE ACERO: de las vigas entre ejes S= 3,00 mts. - Espaciamiento de vigas entre ejes de las AlasS= 2,80 mts - Fluencia de Acero tipo PGE-24 SIDER PERUfy= 2,400 kg/cm2 - Peso Especifico del Acero en vigasWa= 7850,00 tn/m3

DETALLE DE LA SECCIN TRANSVERSAL:

PREDIMENSIONAMIENTO DE LA SUPERESTRUCTURA:

* Peralte mnimo de la Viga h = L /30 = 1,33 m. asumir h = 1,35 m. < > 135,00 cm.

* Peralte mnimo de la viga compuesta

hc = L /25 = 1,60 m = 160,00 cm.

DESARROLLO CARACTERISTICAS TCNICAS DE LA SUPERESTRUCTURA DEL PUENTE:

Puente de Seccin Compuesta con tablero de rodadura de Concreto Armado en el cual est considerado la vereda y vigas de acero de alma llena de dos vas.

PUENTE DE SECCIN COMPUESTA (EN CORTE Y VISTA).

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*

Espesor de la losa t = hc - h = 0.25 m. = 25,00 cm. t = 0,10 + S/30 = 0,20 m; Asumir t = 20,00 cm . Esfuerzos tpicos de diseo

- Resistencia mn. a la fluencia del acero: fy = 2400 kg/cm2 Acero tipo PGE - 24 SIDER - Esfuerzo mnimo admisible en flexin del acero segn reglamento AASTHO es: fb = 18,00 KSI = 1 260,00 kg/cm2

Espesor del Ala Patin tf = h * 0,0076 fy / 727 = 0,80 cm < >? 1,00cm.

* Ancho del patn bf = (tf * 103)/ 0,0078 fy= 23,81 cm. Se asumir bf = 40,00 cm = 0,40 m. => S = S - bf = 3,00 - 0,40= 2,60 m. ^ S = S - bf/2 = 3,00 - 0,40/2= 2,80 m. S = Distancia entre ejes de ala de la viga principal.

Distribucin de las cargas de ruedas en la losa de concreto Las reglas aplicables a la distribucin de las cargas de las ruedas sobre las losas de concreto y algunas exigencias de proyecto adicionales son las siguientes. Ref. 3 y Ref. 4

a) Luces de clculo: Para tramos simples, la luz de clculo ser la distancia entre ejes de los soportes, pero no suponer a la luz libre ms el espesor de la losa. Para el clculo de la distribucin de cargas y momentos flectores en losas continuas sobre ms de dos apoyos se debe tener en cuenta las siguientes condiciones. - Losas monolticas con la viga (sin acuartelamiento) S = luz libre - Losas apoyadas en vigas metlicas: S = Distancia entre los bordes de las alas ms la mitad de la anchura del ala de la viga. - Losas apoyadas sobre vigas de madera: S = Luz libre ms la mitad del espesor de la viga.

b) Momento flector: Caso 01: Armadura Principal Perpendicular en Direccin del Trfico: Luces de 0,60 A 7,20 m. El momento debido a la sobrecarga para tramos simples se determinar por la frmula siguiente: ML = ( S + 0,61)/ 9,74 * 2P En losas continuas sobre tres o ms apoyos se aplicar a la frmula anterior un coeficiente de continuidad de 0,80 tanto para momentos positivos como negativos. CASO 02: Armadura Principal Paralela a la Direccin del Trafico: Distribucin de las cargas de las ruedas E = 1,20 + 0,60 * S, mximo 2,10 m. Las sobrecargas uniformes se distribuyen en una anchura de 8E. Las losas armadas Longitudinalmente se proyectarn para la sobrecarga adecuada de tipo HS. E = Anchura de zona de losa sobre la que se distribuye el efecto debido a carga en rueda S = Longitud de la luz eficaz

3.2 ANALISIS Y DISEO DE LA LOSA TABLERO DE TRANSITO DE CA:

a) TRAMO INTERIOR * Momento por peso propio Metrado de carga para un metro de ancho de losa: - Losa= 1,002 * 0,20 * 2,400 = 0,480 ton.

*

Bombeo = 1,002 * 0,036 * 2,400= 0,086 ton. Wd = 0,566 ton./m2

Para obtener los momentos negativos y positivos se considerar un coeficiente de 0,10 de acuerdo a las recomendaciones de las normas AASHO y ACI. ==> MD = Wd * S ^2 * 0,10 = 0,444 ton - m.

* Momento por sobrecarga mvil Para losas armadas perpendicularmente al sentido del trfico se tiene la siguiente frmula: ML = S + 0,61 * 2p = 2,541 ton - m. 9,74 En las normas de AASHO y ACI especifica para tomar en cuenta la continuidad de la losa sobre tres o ms apoyos, se aplicar a la frmula anterior un coeficiente de continuidad de 0,80 tanto para momento positivos como negativos. Ref. 3

M s/c = ML * 0,80 = 2,033 ton - m.

* MOMENTO POR IMPACTO

Coeficiente de Impacto :CI = (15,24)/ (S + 38) = 0,374 > 0,300 MAL Como el valor hallado es superior al mximo recomendable dado, emplearemos como factor de impacto CI = 0,30 por ello el momento de Impacto ser: MI = CI * M s/c = 0,610 ton - m.

* VERIFICACION DEL PERALTE UTIL POR SERVICIO - Momento por servicio: M = MD + M s/c + MI = 3,087 ton - m. - Esfuerzo de comprensin en el concreto: fc = 0,40 * f'c = 84,00 kg/cm2 - Esfuerzo permisible en el acero de refuerzo: fs = 0,40 * fy = 1 680,00 kg/cm2 - Mdulo de elasticidad del acero de refuerzo: Es = 2 100 000 kg/cm2

- Mdulo de elasticidad del concreto: Ec = 15 000 f'c = 217 370,65 kg/cm2 - Relacin del mdulo de elasticidad del acero al concreto: n = Es/Ec = 9,66 < >10 - Relacin entre la tensin del acero y del concreto: r = fs / fc = 20

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Factor adimensional: k = n /(n+r) = 0,326 ;

J = 1 - k /3 = 0,891

-

- Ancho de losa: b = 1,00 m = 100,00 cm. - Peralte til de losa: d = 2M / fc. k.j.b = 15,91 cm < t; Considerar d = 16 00 cm. BIEN!

*

DISEO DEL ACERO DE REFUERZO POR ROTURA:

Momento resistente a la rotura (positivo y negativo) Mv = 1,30 (MD + 1,67 (Ms/c + MI) = 6,315 ton - m.

Refuerzo positivo y negativo : Mv = .As. fy (d - As fy / 1,70.fc.b) Reemplazando valores: As = 11,39 cm2 < > 5/8 @ 0,17 Refuerzo mnimo: As min = 14 bd / fy = 5,33 cm2 < As BIEN! Refuerzo por reparto: Cuando el acero principal se encuentra perpendicular al trfico

lacantidad de acero de reparto estar dado en % r = 121 / pero no mayor que 67% delacero o refuerzo principal.

==> % r = 121 = 72,31% > 67% = 0,67 Asr = % r * As = 7,635 cm2 Refuerzo por temperatura :Ast = 0,0018 b.t = Ast = 3,60 cm2 Repartiendo en ambos sentidos :Ast = 3,60/2 = 1,80 cm2 < 2,64 cm2 BIEN! ==> Se colocarn refuerzos de 3/8 @ 0,34 < 0,45 BIEN! NOTA: El refuerzo por reparto se hallar adicionando el acero por temperatura al acero de refuerzo por reparto hallado anteriormente.

Asr = 7,635 + 1,80 = 9,435 cm2 < > 1/2 @ 0,14

* VERIFICACION DE LA CUANTIA

- Cuanta balanceada: pb = 0,85 . (fc/ fy).6300 /(6300 + fy) = 0,0217 - Cuanta mxima: Pmx = 0,75 Pb = 0,0165 - Cuanta mnima: Pmin = 0,18 fc/fy = 0,009 - Cuanta del refuerzo principal: P = As /bd = 0,0071 P < Pmax < Pmin BIEN! ; La losa fallar por fluencia de acero

RESUMEN ACERO DEL TRAMO INTERIOR:

- Refuerzo positivo y negativo= 5/8 @ 0,17 - Refuerzo por reparto= 1/2 @ 0,14 - Refuerzo por temperatura: Transversal= 3/8 @ 0,34 Longitudinal= 3/8 @ 0,34

b) TRAMO EN VOLADIZO

* MOMENTO POR PESO PROPIO: MD = 1,767 ton - m.

* Momento por sobrecarga MVIL: X = 0,90 - 0,30 - 0,10 - 0,305 = 0,195 m. Por refuerzo perpendicular a trfico el ancho efectivo ser: E = 0,80 * X + 1,143 = 1,299 m. ==> ML = 2 Px / E = 1,090 ton m

* MOMENTO POR IMPACTO: MI = CI * ML = 0,327 ton - m * Acero de refuerzo M = 1,30 [MD + 1,67 (ML + MI)] = 5,373 ton - m M = 0,90.As. fy (d - As.fy ) ; Reemplazando: As = 9,55 cm2 < Refuerzo en tramo interior 1,70.fc.b En vista que el refuerzo en tramo en voladizo es menor que del tramo interior se colocarn los mismos refuerzos calculados tanto positivo como negativo de la losa en tramo interior.

c) DISEO DE VEREDA: * MOMENTO POR PESO PROPIO: MD = 0,322 ton - m. * MOMENTO POR SOBRECARGA: ML = 0,400 * 0,90^2 * 0,50 = 0,162 ton - m * MOMENTO POR IMPACTO. Es necesario considerar el impacto por razones de seguridad ya que habr mayor aglomeracin de transentes y ocasionarn mayores fuerzas imprevistas debido al salto y por lo tanto se considerar coeficiente de 0,10% de la sobrecarga.

==>MI = 0,10 * ML = 0,016 ton-m.

* ACERO DE REFUERZO

Refuerzo principal M = 1,50 MD + 1,80 (ML + MI) = 0,803 ton-m b = 100,00 cm ; d = 11,00 cm M = 0,90.As. fy ( d - As.fy / 1,70.fc.b) ; Reemplazando: As = 1,973 cm2 As mn = 14 bd / fy = 3,666 cm2 > As; Usar Asmn = 3,666 cm2 = 3/8 @ 0,19 * Refuerzo por temperatura: Ast = 0,0018 * bt = 2,70 cm2 La distribucin : Transversal => 3/8 @ 0,19 y la Longitudinal => 3/8 @ 0,20 * Resumen ACERO DE VEREDA: - Refuerzo principal=3/8 @ 0,19 - Refuerzo por temperatura transversal =3/8 @ 0,19 - Refuerzo por temperatura longitudinal =3/8 @ 0,20 - Refuerzo transversal interior=3/8 @ 0,19

Para el diseo de las vigas principales de acero nos basaremos en los criterios del reglamento, Ref.6 AASHO M270 (ASTM A709), grado 36 donde nos dan las siguientes relaciones: *

*

*

*

PERALTE DE LA VIGA - Peralte mnimo de la viga = L/ 30 - Peralte mnimo de la seccin compuesta = L / 25 PANDEO DEL ALA EN COMPRENSION

bf / tf = 1164,542 / fy < = 24 ; fb = 0,55 fy Donde: bf = Ancho del ala en comprensin en cm. tf = Espesor del ala en cm. fb = Esfuerzo flexionante mximo en comprensin en kg/cm2 fy = Punto de fluencia del acero en kg/cm2 PANDEO DEL ALMA

d / tw = 8 219,630 / fy < =170 d / tw = 1987,227 / fy < = 150 tw = d * = 8 133,377 Donde: d = Altura de la viga metlica entre alas en cm. y tw = Espesor del alma en cm.

DIMENSIONAMIENTO DE LA VIGA METALICA

Peralte mnimo : d = L /30 = 1,333 m = 1,35 m = 135 cm. Peralte de la viga compuesta: h = L / 25 = 1,60 m = 160,00 cm Espesor de la losa; anteriormente el espesor de la losa se asumi como: t = 20,00 cm. Entonces d = h - t = 160,00 - 20,00 = 140,00 cm. Como d = 140,00 cm, esto por anlisis previo no cumple con la deflexin, viendo este peralte que es el mnimo y como en nuestro anlisis de concentracin de carga se ha proyectado con tres vigas principales vemos que este peralte es puro, luego asumiremos un valor de d = 2,00 m = 200,00 cm para evitar el pandeo en el alma. Si fy = 2400 kg/cm2 tenemos las siguientes secciones aproximadas de la viga. d / tw = 8 219,630 /fy = 167,76 < 170 BIEN! Despejando: tw = d /167,78 = 1,19 cms Luego asumiremos un espesor del alma: tw = 1,50 cm. Con d = 200,00 cm. Pandeo del ala en comprensin: Para bf = 40,00 cm

bf / tf = 1164,542/ = 23,77 < 24BIEN! Despejando tf = bf / 23,77 = 1,68 cm. Se asumir tf = 2,00 cmy bf = 40,00 cm. Las dimensiones del ala en fraccin y comprensin se asumirn de mayor seccin por tener mayor esfuerzo.==> bf = 60,00 cm., tf = 2,500 cm. y tw = 2,00 cm.

DETALLE DEL ACERO EN LOSA (Tramo interior, voladizo y vereda):

DETALLE DE LA SECCIN ASUMIDA DE LA VIGA METALICA CON PLATABANDA EN TRACCION Y COMPRESION

Puente con 03 Vigas Principales de Acero Esta seccin asumida tendr que ser reajustada debido a los efectos de las cargas muertas siguientes: losa de CA, viga principal, viga diafragma, conectores y otros; adems las aplicadas como las sobrecargas mviles y por impacto. Llegndose luego al reajuste en el diseo de la viga metlica verificndose el rea aproximada de la ala en traccin utilizando la siguiente expresin: Asb = (1,170/ fy) x (Mnc * 10^5)/ dog + ((Mc + Ms/c + MI) * 10^5) /(dog + t))) Donde: Asd = rea del ala interior de la viga en cm2 Fy =Punto de fluencia del acero en kg/cm2 Mnc =Momento no compuesto en ton-m Mc =Momento compuesto en ton-m Ms/c =Momento por sobrecarga mvil en ton-m MI =Momento por impacto en ton-m Dog =Altura entre centros de las alas en cm t=Espesor de la losa en cm. Se resumen las siguientes consideraciones de diseo a) Diseo de la viga T: - La losa de concreto se adhiere a la viga de acero por medio de conectores de corte - El concreto se asume inefectivo para resistir la tensin. - El calculo de los esfuerzos en las fibras extremas se realiza en base a la seccin transformada ( n = Es / Ec). - Considera deformacin del concreto por flujo plstico (creep). Factor n se multiplica por 3. b) Mtodo de Diseo: Diseo por factor de carga LFD: - Este mtodo garantiza las condiciones de servicio y durabilidad. - Se establecen limitaciones para los esfuerzos de fatiga bajo carga se servicio, as como el control de deflexiones. - En el diseo se consideran 3 niveles de carga: 1.- Cargas Mximas de Diseo: 1.30 ( D + 1.67 (L + I) 2.- Sobrecargas: D + 1.67 ( L + I ) 3.- Cargas de servicio: D+L+I Donde: D = Cargas permanentes, L = Sobrecargas y I = Impacto c) Tipo de seccin de la viga de acero: - Se emplearon secciones armadas soldadas VS. - Se defini una seccin no compacta (Anlisis Elstico). - Tipo de Acero es PGE-24 SIDER PERU (fy=2,400 kg/cm2) de resistencia a la corrosin. c) Anlisis Ssmico:

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Aspecto importante que se debe tomar en cuenta para el diseo de la Subestructura y de los dispositivos de apoyo. Ref. 4, Las nuevas especificaciones de diseo se han desarrollado en base a los siguientes principios: Los puentes deben resistir los sismos menores dentro del rango elstico sin ningn dao. Deben resistir sismos moderados dentro del rango elstico con dao reparable. Deben resistir sismos severos sin llegar al colapso total ni parcial, se aceptan daos reparable. En cimentaciones no se aceptan daos. En el proceso de diseo se deben utilizar intensidades realistas para el sismo de diseo.

CARACTERISTICA DE LA SECCION COMPUESTA

CONECTORES DE CORTANTE DE ESPRRAGOS

CONECCIONES SOLDADAS

APOYO ARTICULADO PARA LUCES CORTAS

TIPOS DE LANZAMIENTOS DE LAS VIGAS METALICAS

a) El empleo de la Sobrecarga HS-20 de la AASTHO para puentes que soportan trfico medianamente pesado, est en concordancia con los mtodos y procedimientos que especifica la AASHTO. b) El mtodo de Factor de Carga (LFD) para el diseo de las vigas principales metlicas, garantiza las condiciones de durabilidad (cargas mximas y sobrecargas) y de servicio (Fatiga y Control de deflexiones). c) Las nuevas especificaciones para el diseo ssmico de puentes dado por la AASTHO establece criterios y procedimientos de anlisis para obtener las fuerzas ssmicas y desplazamientos en los elementos estructurales. d) El menor peso de la Superestructura del Puente de Seccin Compuesta con Vigas de Acero permite tener un mejor comportamiento ante los efectos ssmicos. e) Teniendo en cuenta la rapidez en su construccin los Puentes de Seccin Compuesta con Vigas de Acero constituye una gran ventaja en el caso que se requiera la habilitacin de vas en el ms corto tiempo; por lo tanto es una alternativa factible y recomendable. f) La construccin de Puentes de Seccin Compuesta con Vigas de Acero en la actualidad resultan tan competitivas con las de Concreto Armado emplendose cada vez ms y con mayor frecuencia en nuestro medio, considerando que se vienen produciendo acero de mayor resistencia y de mejor comportamiento contra la corrosin.

3. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES: