memoria final revision de puente fm 25 junio 2012

Revisión Estructural Puente Francisco Morazán 1 Ing. Christian Pinto Panayotti M.Sc.S.E. Universidad Politécnica de Ingeniería

I. ANTECEDENTES

Se nos solicita por parte de el Colegio de Ingenieros Civiles de Honduras; la revisión de un puente en la

ciudad de Tegucigalpa, M.D.C. conocido como Francisco Morazán, dicho puente es una estructura de acero

del tipo Bailey.

El puente se encuentra previamente diseñado por una

empresa Inglesa Mabey and Johnson Ltd el la

descripción del puente es un “Multi-‐Span 99.10m (4 x

8 BAY) BRIDGE 7.35m ROADWITH-‐ STEEL DECKS –

DSHR2++ CONSTRUCTION”; en donde se había

tomado en cuenta la construcción de un puente, para

un claro total de 100.06 metros y un ancho para de

superficie de rodadura de 7.35 m para dos trocha o

carril de carga móvil.

En ambos extremos del puente se colocaran aceras en voladizo las cuales tienen 1.50 m de ancho según los

planos proporcionados en SOPTRAVI.

El puente ha sido diseñado para ser soportado sobre Estribos de concreto armado en ambos extremos y tres

pilastras con una columna central de concreto armado, separadas a 24.291 metros cada una.

II. INFORMACION GENERAL

Para el diseño del puente se utilizaron las especificaciones de la American Association of State Highway and

Transportation Officials AASHTO y el Manual de Carreteras de la Dirección General de Carreteras de

Honduras.

Se tomó como camión de diseño el camión más pesado de la norma AASHTO Standard denominada H-‐20 –

S16 o HS20-‐44 el cual tiene un peso bruto de 32.6 toneladas distribuidas en tres ejes 3.6 ton en el eje

delantero y 14.5 toneladas en cada uno de los ejes posteriores y entre los ejes posteriores la distancia puede

variar entre 4.30 m y 9.00 m .

Transversalmente, la distancia entre ejes de ruedas es de 1.80m y se asume que ocupa un ancho de 3.00m.

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Para súper estructuras isostáticas y en particular la que nos ocupa siendo libremente apoyada se diseñara el

puente para resistir las siguientes cargas:

1. Cargas Muertas

2. Cargas Vivas

3. Efectos dinámicos o de impacto sobre la carga viva.

4. Fuerzas Laterales.

Se incrementara la carga viva por impacto de acuerdo a una fracción del esfuerzo de la carga viva, y

determinada por la siguiente formula I= 50/L+25

Fuerzas Laterales

1. La fuerza del viento en la estructura debe asumirse como una carga horizontal móvil de 30

lb/pie2 en 1 ½ veces el área de la estructura vista en elevación, incluyendo barandales.

2. La fuerza lateral debido a cargas móviles se considerara actuando a 6 pies sobre el piso del

puente con una fuerza de 200 lb/pie.

3. La fuerza total de viento no deberá ser menos de 300 lb/pie en la cara expuesta al viento y de

150 lb/pie en la cara posterior.

Fuerzas Longitudinales

1. Se considera una fuerza longitudinal del 10% de la carga viva actuando a 4 pies sobre el piso del

puente.

2. Se considera 100 lbs/pie2 para acera peatones.

III. INFORMACION TECNICA.

Se ha tomado en cuenta los siguientes parámetros de diseño para el puente.

Resistencia a compresión del concreto f’c = 280 kg/cm2 ,límite de fluencia de acero Fy = 4200

kg/cm2.

Se modelaran los elementos de acero del tipo A-‐36, pues no lo especifican los planos Fy= 2535

kg/cm2.

Dos Trocha para la circulación de vehículos y 2 aceras a sus extremos.

Carga Móvil HS – 20 – 44 .

Carga de impacto máxima 30% de la carga móvil como máximo.


El puente es del tipo Alma abierta consta de cuatro armaduras tipo planas con elementos internos

en forma de K la cual esta formada cada claro de 8 elementos en cada uno de los cuatro claros del

puente.

AASHTO STANDARD

Numero de Vías % de Carga Viva a Considerar

Una o dos vías 100 %

Tres vías 90%

Cuatro vías o mas 75%

Fuerzas longitudinales (Frenado) se utilizara una carga equivalente a un 5% de la carga viva en todos

los carriles como norma de la AASHTO en todos los carriles.

Fuerzas de viento, las acciones del viento se considerara mediante una carga uniformemente

distribuida aplicada sobre el área expuesta de la estructura. Esta área será la suma de todos los

elementos expuesto de la estructura incluyendo los tableros y barandales. Las fuerzas consideradas

se calcularan en base a una velocidad de viento de 160 km/hr. o las especificadas en el código

hondureño de la construcción versión 2008.

Cargas excepcionales; en este grupo incluiremos las cargas de sismo y colisiones. Para la

consideración el sismo se tomara en cuenta horizontal estática equivalente aplicada en el centro de

gravedad del puente incluyendo toda su masa por carga muerta.

EQ = CF*F*W se tomara un valor de C = 0.06 para profundidades menores de tres metros como

valor mínimo que es la situación actual de nuestro diseño.

Colisiones; se incluirá un valor de 750 kg a 4 pies de altura en los barandales, este como carga de

colisión de un automotor contra las barandas y además en el diseño de la losa de voladizo como

acera se incluirá una carga de la llanta frontal sobre la misma con su brazo máximo.

Para los respectivos análisis de las cerchas de el puente Francisco Morazán; estos serán modelados

en el programa STAAD Pro 2007 V8i.

Los elementos de los cuales están construidas las secciones del puente, serán medidas en el campo

por los alumnos de la Universidad Politécnica de Ingeniería de la Clase de Diseño de Estructuras


Metálicas . Esto en vista de que los planos no cuentan con las secciones de los mismos, con sus

formas geométricas de cada elemento calcularemos sus respectivas Inercias y pesos de las mismas

para así poderlos revisar.

IV. MEMORIA DE CÁLCULO DE REVISION DEL PUENTE.

Adjunto a la presente encontramos los cálculos del puente, si resumiremos lo asumido por el diseñador para

la conclusión del presente diseño.

Se ha considerado un puente de losa de acero montado sobre vigas transversales de acero y estas sobre

armaduras planas, construidas de acero en forma de cercha o estructura plana de alma abierta cada una, y

apoyada simplemente para un claro de 25.02 metros. El puente Francisco Morazán cuenta con cuatro claros

de 25.02 m de longitud y dos carriles o trochas para la circulación de dos vehículos simultáneos en una sola

dirección.

En cada extremo cuenta con una acera la cual tendrá en un lado 1.50 m de longitud , al extremo de las aceras

se colocara un barandal de acero.

Se reviso la superficie de rodadura la cual es una losa de lamina de acero de espesor 1/16” como la cual

esta montada sobre perfiles W 6 X ** Y estas sobre Trabes/ Diafragmas de W 24 X **puente.

Las vigas se calcularon con un peralte de 24 pulgadas; se incluyó como diafragma y viga a cada 3.00 m centro

a centro perpendiculares al trafico y montados sobre las cerchas planas.

En los extremos se utilizara como apoyo del mismo un muro o estribo de concreto montado sobre una

zapata corrida de concreto armado de acuerdo a los detalles, los elementos intermedios están apoyado

sobre pilastras de concreto armado las cuales están cimentadas sobre zapatas aisladas.

Se revisaron todos los elementos con cargas móviles del tipo HS-‐20-‐44, las cuales son las especificadas para

este tipo de puentes.

Se hizo un modelo en Staad Pro V8i, en el cual modelamos el puente con dos cerchas; una por cada lado,

sabiendo que el puente en la realidad cuenta con dos cerchas en cada lado las cuales están soportadas por

uniones de un joist. Al modelar solo con una cercha entonces los valores resultantes de las relaciones de

esfuerzos deben de ser divididos por la mitad y si son menor que uno estos son aceptables.

Todos los valores son aceptables según los resultados obtenidos.


Descubrimos también que los elementos de fijación de el puente no han sido sustraídos. Se cuenta con

todos los elementos en posición. Si se han caído unos tornillos que son los que fijan la superficie de rodadura

o placas metálicas a la estructura del puente, están pueden aflojarse por la vibración causada en el mismo

con el paso de los vehículos y son los tornillos que si se han caído; pero no son para preocuparse al extremo

de que se tenga un problema mayor. Si se recomienda que se coloquen para que la superficie de rodadura

no se corra o mueva de su posición original.

Al no contar con los elementos del puente en una tabla se procedió al calculo de sus parámetros

geométricos de acuerdo a las medidas en el campo. Se adjuntan tablas en donde se calcularon las formas

geométricas y sus respectivas inercias, áreas, valores de Zx y Zy etc.

Se adjuntan fotografías de el puente en su estado actual.


Armadura lateral la que esta compuesta

por dos cerchas, también podemos

aprecia la sección perpendicular al

puente en la foto del lado derecho.


Puente Francisco Morazán en servicio.

Union intermedia del puente sobre las pilastras de concreto para hacer cada claro de longitudes de 25 m aproximadamente.

Vigas de Apoyo de Superficie de Rodadura, también sirven como Diafragmas del Puente


Parte inferior del puente donde podemos aprecias los tornillos que fijan la superficie de rodadura estos son unos de los que faltan en el puente. Nada estructural solo Fijación de la superficie de acero a la estructura del puente.


V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.

Después de revisadas todas las secciones del puente podemos definitivamente decir que el puente es completamente seguro para el transito de vehículos y peatones sobre el mismo.

La carga máxima de 40 toneladas es aceptable en el puente.

Los elementos del puente no han sufrido vandalismo alguno, ciertos pernos de fijación de la superficie de rodadura a la estructura de el puente; si es necesario que se le de mantenimiento al mismo para que no se sigan cayendo estos elementos.

VI. AGRADECIMIENTO.

Se le dan las gracias al ingeniero Walter Álvarez; quien gentilmente colaboro con nosotros consiguiéndonos los planos de el puente.

También hacemos reconocimiento a los alumnos de la clase de Estructuras de Acero de la Universidad Politécnica de Ingeniería que participaron en la recolección de datos y fotografías del puente así como de los análisis respectivos en su aprendizaje de la asignatura de diseño de estructuras de acero.

a. Luis Antonio Méndez Fonseca b. Zelmar Igor Handres Arita c. Brayan Sadid Mejía Castro d. Guillermo Antonio López Barrientos e. Francisco Rene Navas

A nuestro Colegio de Ingeniero Civiles de Honduras a través de el Presidente del mismo el ingeniero Luis Eveline; por darnos la oportunidad de servir a nuestro país con este pequeño y modesto trabajo de ingeniería estructural en el área de puentes.


PLANOS DE PUENTE BAILEY FRANCISCO MORAZAN

Revisión Estructural Puente Francisco Morazán 11 Ing. Christian Pinto Panayotti M.Sc.S.E.

Universidad Politécnica de Ingeniería



DATOS DE FABRICANTE DE PUENTES BAILEY


Sección de Puente

Isométrica de Puente



STANDARD WIDTH BAILEY - 2 transoms per bay

span

ss DS DSR TS TSR DD DDR TD TDR

Ft. M. std sup std sup std Sup std sup std sup std sua std am std sup std sun

30 9.1 26 36 56 76 54 74 74 100

40 12.2 24 34 52 70 50 70 70 94

50 15.2 22 32 49 66 46 66 66 88 64 86

60 18.3 21 25 47 53 44 62 62 81 60 8?

70 21.3 19 19 42 •12 42 SO GO SG 56 80 7fi 89

80 24.4 15 15 35 35 40 58 54 54 54 76 74 74 71 88 100 113

90 27.4 12 12 29 29 39 56 46 46 52 74 62 62 68 86 "95 96

100 30.5 24 24 38 54 38 38 50 72 53 53 66 83 82 82 88 110

110 33.5 19 19 36 46 32 32 48 70 45 45 64 80 70 70 86 108

120 36.6 16 16 34 40 27 27 46 63 38 38 67 78 60 60 82 104

130 39.6 13 13 32 34 22 22 44 54 32 3J 60 70 52 52 80 107

140 42.7 29 29 18 18 42 47 27 27 58 70 4 44 78 9B

150 45.7 24 24 15 15 40 40 22 22 56 61 3 37 74 96

160 48.8 20 20 11 11 34 34 18 1H 54 54 3 31 72 85

170 51.8 16 16 8 8 29 29 14 14 47 47 25 25 70 75

180 54.9 24 24 1U 10 4 I 41 20 20 GG G6

190 57.9 19 19 7 7 35 35 15 15 | 58 58

700 61.0 15 15 30 30 11 " 50 50


British MBB DS DS DS DS DS TS DSR DSR TSR TSR DDR DDR DDR TDR TDR TDR HA BB 1 DS DS DS DS DS TS DD DD DDR DDR DDR DDR TDR TDR TDR TDR

* H 15 MBB SS SS SS SS SS DS DS DS DS TS TS DSR DSR DDR DDR DDR DDR ODR i BB 1 ss SS SS SS SS DS DS DS DS TS TS DSR DSR DDR DDR DDR DDR DDR

c HS-15 MBB

1001

SS ss SS SS DS DS DS DS TS TS TS DSR DSR DDR DDR UUH DDR DDR U BB 1 ss SS SS DS DS DS DS DS TS TS TS DSR DSR DDR DDR DDR DDR DDR

E <

H-20 MBB DS DS DS D5 DS DS DS TS TS DSR DSR TSR TSR DDR DDR DDR TDR TDR

BB

1001

DS DS DS DS DS DS DS TS TS DSR DSR TSR TSR DDR DDR DDR TDR TDR

HS20 MBB DS DS DS DS DS DS TS TS TS DSR DSR TSR TSR DDR DDR DDR TDR TDR

BB 1 DS DS DS DS DS DS TS TS TS DSR DSR TSR TSR DDR DDR DDR TDR TDR

BRITISH AND AMERICAN STANDARD HIGHWAY LOADING

Feet 30 40 5O 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190

200



Paneles utilizados en puente Francisco Morazán

18 Revisión Estructural Puente Francisco Morazán Ing. Christian Pinto Panayotti M.Sc.S.E. Universidad Politécnica de Ingeniería. Acera peatonal de Puente



RESULTADOS DE ANALISIS DE PUENTE FRANCISCO MORAZAN CON PROGRAMA STAAD

PRO 2007 V8i


Modelo de Staad Pro V8i, En el modelo podemos apreciar que la estructura es una en cada lado. Las

cerchas esta simplemente apoyadas y tienen un claro de 25 metros.

Cargas móviles y Muerta colocadas en el puente de dos trochas al inicio del puente.



Cargas móviles las cuales se mueven de izquierda a derecha en las figuras del puente.


Movimiento de Cargas Móviles de Izquierda a Derecha según el movimiento de los vehículos.

Posición de Cargas móviles para momento máximo, ubicadas en el centro del claro.



Cargas móviles en extremo derecho del puente, las cargas móviles han sido colocadas a cada 50 centímetros a lo largo del puente para encontrar la línea de influencia de las cargas a lo largo de todo el puente. Así se obtuvieron los momentos y cortantes máximos en la losa de superficie de rodadura y los esfuerzos en las barras en los distintos casos de cargas para el puente.


Resultados de las cuerdas relaciones de esfuerzos en los miembros de la cercha; en las superiores

tenemos 2 elementos por cercha y tenemos dos cerchas por lado; por lo que estos valores unitarios serán

divididos entre 4 para encontrar cada barra; tanto en los elementos superiores como los inferiores.



Los esfuerzos de los elementos superiores e inferiores se dividen entre 4 ya que se cuentan con 2

elementos por cercha y tenemos dos cerchas.

Los elementos internos se dividen entre 2 ya que hay un elemento en cada cercha y contamos con dos

cerchas por lado.


Deformación Máxima en nodo 49 señalado en rojo en el puente el cual tiene una deformación máxima de

aproximadamente 71 mm lo que es menor que el máximo admisible de L/240 que son 104.167 mm.

Con las reacciones confirmamos la resistencia ultima para el puente la cual esta en la placa y nos dice que

son 40 toneladas, los cortantes máximos en los extremos son de 41.223 toneladas lo que confirma que si



soportara un máximo de 40 Ton .


REVISIONES MANUALES DE CALCULOS ESTRUCTURALES PARA VERIFICAR LOS RESULTADOS DE STAAD PRO 2007 V8i.

memoria final revision de puente fm 25 junio 2012

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