puente viga-cajon

30
MEMORIA DE CALCULO PUENTE VIGA CAJON 1. DATOS. Longitud del Puente L = 26.00 m Numero de Vias N = 2 Factor = Ancho de Vía Av = 8.40 m. Sobrecarga Peatonal en Vereda s/cv = 0.51 Peso de la Baranda Metálica wb = 0.20 tn/m Peso Especifico del Concreto 2.40 Resistencia del Concreto f'c = 280 Fluencia del Acero fy = 4200 Espesor de la Carpeta Asfáltica Ea = 0.05 m Ancho de Vereda V = 1.00 m Altura de Vereda = 0.25 m Nº de Vigas Cajon Nc = 3 Camión de Diseño Según LRFD HL-93 P = 3.695 Tn. Peso del Asfalto 2.25 Camión de Diseño Según LRFD HL-93 P = 3.695 Tn. 2. PREDIMENSIONAMIENTO. El predimensionamiento se hara en función de los cajones multicelda. 2.1.- Peralte de Viga ( H ) : Según la norma para concreto reforzado con vigas cajón: Para Tramo Simplemente Apoyado. H = 0.06L = 1.56 H = 1.60m. Asumimos : H´ = 1.60m. 2.2.- Ancho de los Nervios ó Almas ( bw ) : Se sabe que:bw ≥ 28 cm. tn/m 2 gc = Ton/m 3 kg/m 2 kg/m 2 ga = Ton/m 3 V. .25 ts. .60 Sn Sn Sn Sv Sv Av V. .15 .15 bw bw bw bw .20 At t1 ts H

Upload: fmauricioc

Post on 01-Jul-2015

2.757 views

Category:

Documents


20 download

TRANSCRIPT

Page 1: PUENTE VIGA-CAJON

MEMORIA DE CALCULO

PUENTE VIGA CAJON

1.-DATOS.Longitud del Puente L = 26.00 mNumero de Vias N = 2 Factor = 1.00Ancho de Vía Av = 8.40 m.

Sobrecarga Peatonal en Vereda s/cv = 0.51Peso de la Baranda Metálica wb = 0.20 tn/mPeso Especifico del Concreto 2.40

Resistencia del Concreto f'c = 280

Fluencia del Acero fy = 4200Espesor de la Carpeta Asfáltica Ea = 0.05 mAncho de Vereda V = 1.00 mAltura de Vereda = 0.25 mNº de Vigas Cajon Nc = 3Camión de Diseño Según LRFD HL-93 P = 3.695 Tn.

Peso del Asfalto 2.25Camión de Diseño Según LRFD HL-93 P = 3.695 Tn.

2.-PREDIMENSIONAMIENTO.El predimensionamiento se hara en función de los cajones multicelda.

2.1.- Peralte de Viga ( H ) :Según la norma para concreto reforzado con vigas cajón:Para Tramo Simplemente Apoyado.

H = 0.06L = 1.56

H = 1.60m. Asumimos : H´ = 1.60m.

2.2.- Ancho de los Nervios ó Almas ( bw ) :

Se sabe que: bw ≥ 28 cm.

tn/m2

gc = Ton/m3

kg/m2

kg/m2

ga = Ton/m3

V.

.25ts.

.60

Sn Sn Sn SvSv

Av V.

.15.15

bwS´bwS´bwS´bw

.20

At

t1

ts

H

Page 2: PUENTE VIGA-CAJON

Asumimos : bw = 0.30m.2.3.- Separación Entre Caras ( S´ ) :

Se sabe que : S´= Sn-bw = 1.80

Asumimos : S' = 1.80m.

2.4.- Separación Entre Nervios ( Sn ) :Se sabe que :

Sn = Av / (Nc+1) = 2.10

Asumimos : Sn = 2.10m.

2.5.- Longitud de Voladizo ( Sv ) :

Sv = 2.05m.

2.6.- Altura de Losa Superior( ts ) :

= 0.192 ≥ 0.14m. Ok.

Asumimos : ts = 0.20m.

= 0.11m. Ok.

Asumimos : 0.15m.

3.-CALCULO DE LOS FACTORES DE DISTRIBUCION DE CARGA:

3.1.- Factores de Distribución Para Momentos.

3.1. PARA VIGAS INTERIORES.Para un Carril de Diseño Cargado:

2100 ≤ S ≤ 4000Para Dos ó Más Carriles de Diseño Cargado: 18000 ≤ L ≤ 73000

Nc = 3

Donde:S = 2100.00mm.L = 26000.00mm.

Nc = 3

Reemplazando valores se tiene:

2.7.- Altura de Losa Inferior ( t1 ) :

t1 =

30

3000S´1.2ts

0.45

Nc

10.35

L

300

1100

S1.75mgi

0.25

L

1

430

S0.3

Nc

13mgi

16

s´t1ts14cm

Page 3: PUENTE VIGA-CAJON

Para un carrill de diseño cargado.

mgi = 0.468

Para dos carrilles de diseño cargado.

mgi = 0.597

Se escoge el mayor entre los dos.mgvi = 0.597

3.1.2.- PARA VIGAS EXTERIORES.Para un Carril de Diseño Cargado:

We = 1850

= 0.43 We ≤ Sn

Para un Carril de Diseño Cargado:

We = 801

= 0.186 We ≤ Sn

Entre los dos asumimos . mgve = 0.186

3.2.- Factores de Distribución Para Cortantes.

3.2.1.- PARA VIGAS INTERIORES.Para un Carrill de Diseño Cargado:

1800 ≤ S ≤ 4000890 ≤ d ≤ 2800

Para dos Carrilles de Diseño Cargado: 6000 ≤ L ≤ 73000Nc ≥ 3

Donde : d = 1550.00mm. Recubrimiento r = 5cm.Para un Carrill de Diseño Cargado:

mgi = 0.621

Para dos Carrilles de Diseño Cargado:

mgi = 0.723

Se escoge el mayor entre los dos.

mgvi = 0.723

3.2.2.- PARA VIGAS EXTERIORES.Para un Carrill de Diseño Cargado:

4300

eWmge

4300

eWmge

0.1

L

d0.6

2900

Smgi

0.1

L

d0.9

2200

Smgi

Page 4: PUENTE VIGA-CAJON

Regla de la Palanca. P/2 P/2

0.60 1.80 1.80Cc = 0.786

Factor = 1.00de = 1.05 Sn = 2.10 1.05

mge = 0.786 RPara dos Carrilles de Diseño Cargado:

-600 ≤ de ≤ 1500 Ok.Donde :

e = 0.64 + de / 3800 = 0.916

mge = 0.66

Se escoge el mayor entre los dos.

mgve = 0.786

4.-METRADO DE CARGAS (Para la sección del puente).

1.00 4.20

0.25 0.084

0.20 0.20

0.60 0.40

1.60

1.60

0.15 0.15

1.900 0.30 1.80 0.30 0.900

DC (Tn/m.) DC (Tn/m.)Peso de la Viga 4.82 Peso del Asfalto 0.95Peso deLosa Sup. 5.26 DW = 0.95Peso deLosa Inf. 2.38Peso de la Vereda 1.20Peso de la Baranda 0.40

DC = 14.06

Peso de la Superestructura: Peso de la Superficie de Rodadura.

14.06Tn/m. 0.95Ton/m.

5.-CALCULO DE LOS MOMENTOS MAXIMOS.

5.1.- Momento de la Superestructura y Superficie de Rodadura (DC y DW) :

mge = egint.*mgvi

WDC = WDW =

2%

Page 5: PUENTE VIGA-CAJON

W (Ton/m.)

Momento de la superestructura. Momento de la superestructura.

1188.07Ton-m. 80.27Ton-m.5.2.- Momento Por Sobrecarga Vehicular (LL) :

a).-Camión de Diseño HL-93 (Truck).

Se considera Efectos Dinámicos para esta carga.

Se Aplica el Teorema deBarent (Lineas de Influencia)

n = 0.717

177.09Ton-m.

b).-Sobrecarga Distribuida (Lane).

No se considera Efectos Dinámicos para esta carga.

W = 0.97Tn/m.

81.97Ton-m.

5.3.-Momento Factorado por Impacto de la Sobrecarga Vehicular :

317.49Ton-m.

5.4.- Momento Factorado por Impacto.

Para vigas interiores:

Entonces ; 229.66Ton-m.

Para vigas exteriores:

Entonces ; 249.46Ton-m.

Para el diseño se considerá el máximo de los dos; por lo tanto:

MDC = MDW =

MTRUCK =

MLANE =

MLL+IM = 1.33MTRUCK + MLANE

MLL+IM =

MLL+IM (VI) = MLL+IM.mgvi MLL+IM (UVI) =

MLL+IM(VE) = MLL+IM.mgve MLL+IM (UVE) =

8

2WLM

P 4P 4P

b c

n n

8

2WLM

Page 6: PUENTE VIGA-CAJON

249.46Ton-m.

Resumen:

249.46Ton-m.

1188.07Tn-m.

80.27Tn-m.

6.- CALCULO DE LAS CORTANTES MAXIMAS.

6.1.- Cortante de la Superestructura y Superficie de Rodadura (DC y DW) :

Peso de la Superestructura: Peso de la Superficie de Rodadura.

14.06Tn/m. 0.95Tn/m.

W (Ton/m.)

Momento de la Superestructura: Momento de la Superficie de Rodadura:

182.78Tn-m. 12.35Tn-m.

6.2.- Cortante Por Sobrecarga Vehicular (LL) :

a).-Camión de Diseño HL-93 (Truck).

Se considera Efectos Dinámicos para esta carga.

Se Aplica el Teorema deBarent (Lineas de Influencia)

n = 0.717

29.59Ton-m.

b).-Sobrecarga Distribuida (Lane).

No se considera Efectos Dinámicos para esta carga.

W = 0.97Tn/m.

MLL+IM =

MLL+IM

MDC

MDW

WDC = WDW =

VDC = VDW =

VTRUCK =

2

WLV

P 4P 4P

b c

n n

Page 7: PUENTE VIGA-CAJON

12.61Ton-m.

La Cortante amplificada de la sobrecarga vehicular será:

51.96Ton-m.

6.3.- Cortante Factorado por Impacto.

Para vigas interiores:

Entonces ; 37.59Ton-m.

Para vigas exteriores:

Entonces ; 40.83Ton-m.

Para el diseño se consideraá el máximo de los dos; por lo tanto:

40.83Ton-m.

Resumen:

40.83Ton-m.

182.78Tn-m.

12.35Tn-m.

7.-DISEÑO DE LA VIGA CAJON POR FLEXION.

Al haber definido la viga cajon, como una seccion compuesta se tendra que diseñar por partes.Además la losa superior trabaja plenamente en compresion y la losa inferior trabaja a traccion.

7.1.- Filosofá de Diseño (Según AASTHO - LRFD)

Donde :

1.00 Factor relativo a la ductibilidad

1.05 Para miembros no redundantes

0.95 Por importancia operativa

Entonces

n = 0.997 Asumir : n = 1.00

VLANE =

VLL+IM = 1.33VTRUCK + VLANE

VLL+IM =

VLL+IM (VI) = VLL+IM.mgvi VLL+IM (UVI) =

MLL+IM(VE) = MLL+IM.mgve VLL+IM (UVE) =

VLL+IM =

VLL+IM

VDC

VDW

Mu = n∑gi.Mi = øRn Donde: n=nD.nR.nI > 0.95

nD =

nR =

nI =

2

WLV

Page 8: PUENTE VIGA-CAJON

Factores de Carga y de DistribuciónNotación DC DW LL+IM

M (Tn-m.) 1188.07 80.27 249.46

g 1.25 1.50 1.75

Reemplazando valores se tiene :

Mu = 2042.06Ton-m.

7.2.- Acero en Traccion en la Losa Inferior .Selección del acero longitudinal para la viga:

Acero : 5 5.07 db (cm.) = 2.54

h = 160.00cm.d = h-(r+db) = 152.46cm. r = 5cm.

bw = 660.00cm. 0.9

= 14.79

= 17.65

= 0.003638

= 0.00200Ok. La cuantia minima es menor que la cuantia calculada

Además :

366.07cm2. As = 366.07cm2. Acero derefuerzo longitudinal.

La AASTHO recomienda As = 0.4% área de la losa inferior como minimo.Area de losa = 9900.00cm2. ( 660.00 x 15.00cm. )

As = 39.60cm2. Ok.

Por lo tanto :As = 326.47cm2.

= 8.73 20.00cm. Ok.

= 10.27cm.

= 0.0674 0.42 Ok.

Mu = 1x[1.25MDC + 1.5MDW + 1.75MLL+IM]

Asb (cm2.) =

ø =

< ρ

As = ρbd =

< ts =

<

2φ.b.d

MuKu

0.85f´c

fym

fy

2mKu11

m

fy

f´cmin

ρ 03.0

0.85f´c.b

As.fya

0.85

ac

d

c

Page 9: PUENTE VIGA-CAJON

Cálculo del espaciamiento:

= 9.14cm. Asumir : S = 10.00cm.

Por lo tanto.

Usar : ø 1" @ 0.10m. En la losa inferior.

8.-DISEÑO DE LA VIGA CAJON POR ESFUERZO CORTANTE.

7.1.- Filosofá de Diseño (Según AASTHO - LRFD)

Además:

1.00 Factor relativo a la ductibilidad

1.05 Para miembros no redundantes

0.95 Por importancia operativa

Entonces

n = 0.997 Asumir : n = 1.00

Factores de Carga y de DistribuciónNotación DC DW LL+IM

V (Tn.) 182.78 12.35 40.83g 1.25 1.50 1.75

Vu = 318.45Ton.

7.2.- Acero por Corte en los Nervios .Calculando.

Vud = 318.45Ton.Nº de Nervios = 4

Suponiendo que cada nervio resiste la mitad del cortante total; entonces se tiene:

V´ud = 79.61Ton.

La fuerza cortante resistida por el concreto será:

= 40.56Tn bw = 30.00cm.

0.85Fuerza cortante resistida por el esfuerzo.

= 53.10Tn

Vu = n∑gi.Vi = øRn Donde: n=nD.nR.nI > 0.95

nD =

nR =

nI =

Vu = 1x[1.25VDC + 1.5VDW + 1.75VLL+IM]

ø =

d

c

As

Asb.bwS

.bw.df´c.0.53Vc

Vcφ

V´udVs

M427
Usuario: Asumir un valor con criterio
Page 10: PUENTE VIGA-CAJON

Selección del acero para el estribo.:

Acero : 2 1.27 db (cm.) = 1.27

Cálculo del espaciamiento:

= 30.63cm. Asumir : S = 31.00cm.

Por lo tanto :

Usar : ø 1/2" @ 0.31m. En los nervios.

7.3.- Acero Longitudinal en los Nervios .

Ask = 0.10(d-76) cm2/cm.Ask = 7.65cm2/cm.

Selección del acero longitudinal para el nervio.

Acero : 3 1.98 db (cm.) = 1.59

= 25.90cm. Asumir : S = 26.00cm.

Usar : ø 5/8" @ 0.26m. Alos lados del nervios.

8. DISEÑO DE LA VEREDA

w = 0.51 tn/m2

Calculo del momento del peso propio:

seccion dimencionescarga brazo Momento(tn) (m) (tn.m)

baranda 1,0 x 0,2 0.200 0.550 0.1101 0,65 x 0,15 x 2,4 0.234 0.325 0.0762 0,65x0,05x2,4/2 0.039 0.217 0.008

Σ 0.195Tenemos entonces que:

MD = 0.195 tn.m

Av (cm2.) =

Av (cm2.) =

Vs

2Av.fy.ds

As

Av.100s

M479
Usuario: Asumir un valor con criterio
M494
Usuario: Asumir un valor con criterio
Page 11: PUENTE VIGA-CAJON

Momento por sobrecarga será:

ML = 0.51 0.108 tn.m2

Momento por impacto:Mi = 0,10 x ML = 0.011 tn.m

El Momento de diseño será:Mu = 1,2 MD + 1,6 (ML + Mi ) = 0.423 tn.m

considerando: b = 100 cmd = 11 cm

entonces entonces:Mn = 47002.00 kg.cm

entonces:

= 0.014 entonces: ω = 0.014

y la cuantia será: 0.001tenemos la cuantia balanceada: ρb = 0.028y la cuantia maxima esta dado ρb = 0.021la cuantia minima esta dado por ρmin = 0.003comprobando que ρ < ρmx … OKcomprobando que ρ > ρmin .. no CUMPLE entonces usando ''ρmin''calculando Asw

As = ρ b d = 3.73se observa que As > Asmin… ok tomaremos As

0.71 un espaciamiento 19.06 cmutilizando una cantidad trabajable

usaremos 0.20 m

x 0,65 2 =

Mn = Mu/f

ρ =

cm2

Haciendo uso de Φ 3/8" Af =

Φ 3/8" @

DET. ACERO DE REFUERZO:

2' bdf

Mn

c

Page 12: PUENTE VIGA-CAJON
Page 13: PUENTE VIGA-CAJON
Page 14: PUENTE VIGA-CAJON
Page 15: PUENTE VIGA-CAJON
Page 16: PUENTE VIGA-CAJON

………….. (1)

Page 17: PUENTE VIGA-CAJON

LINEAS DE INFLUENCIA

CALCULO DE LOS MOMENTOS Y CORTANTES MAXIMOS.

1.- DATOS:

Luz del Puente : 26.00 m.Ancho de Via : 7.20 m.Numero de Vias : 2 Factor = 1.00Camión de Diseño : HL-93

P = 3.695 Tn.b = 4.30 m.c = 4.30 m.

S/C = 0.97 Tn.

APLICANDO EL TEOREMA DE BARET.

2.- CORTANTE MAXIMA DE LA SOBRECARGA VEHICULAR (TRUCK).

M N

4P 4P P

b=4.30m.@ 9.00m.

c=4.30m.

L

1Y

Y21

Page 18: PUENTE VIGA-CAJON

…………...(1)

Donde:y

0.835 m. 0.669 m.

Reemplazando en (1):

29.59Ton.

3.- MOMENTO MAXIMO DE LA SOBRECARGA VEHICULAR (TRUCK).

= 12.28m. = 13.72m.

…………...(2)

Tomando momento con respecto al punto M se tiene:

M =

Ahora calculando el momento con respecto al punto M de la resultante se tiene:

M =

Igualando ambas expresiones se tiene:

Resolviendo tenemos:

= 0.717 m.

M=L/2-n = 12.28m. 6.48m.N=L-M = 13.72m.X=M-b = 7.98m. 4.21m.Y=N-c = 9.42m.

VTRUCK = 4P + 4PY1 + PY2

Y1= Y2=

VTRUCK =

MLANE = P(A) + 4P(B) + 4P(C)

n

2

L 9Pnc

2

L 4Pn

2

L 4Pbn

2

L P

n

2

L 9Pnc

2

L 4Pn

2

L 4Pbn

2

L P

n

2

L 9Pnc

2

L 4Pn

2

L 4Pbn

2

L P

L

b)(LY1

L

c)-b(LY2

M N

P 4P 4P

b c

R=9P

n n

L/2 L/2

AB

C

X Y

M N

18

b)-(4cn

N

YBC

NM

MNB

M

XBA

Page 19: PUENTE VIGA-CAJON

4.45m.Reemplazando en (2):

177.09Ton-m. @ 12.28m. del punto M.MTRUCK =

N

YBC

Page 20: PUENTE VIGA-CAJON

Factor

1 1.20

2 1.00

3 0.85

4 ó mas 0.65

Acero Area (cm2.) ø (cm)Separación

Entre ø (cm.)

0.71 0.95 2.4

1.27 1.27 5.1

1.98 1.59 5.4

2.85 1.91 5.7

5.07 2.54 6.4

7.92 3.18 8

9.58 3.49 9.0

Numero de vias cargadas

ø 3/8"

ø 1/2"

ø 5/8"

ø 3/4"

ø 1"

ø 1.1/4"

ø 1.3/8"