ANALISIS Y DISEÑO DE UN PUENTE VIGA – LOSA

ANALISIS Y DISEÑO DE UN PUENTE

VIGA – LOSA

Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann

Facultad de Ingeniería

CONTENIDO DEL PROYECTO

1. GENERALIDADES

3. ESTUDIOS NECESARIOS PARA EL DISEÑO DEL PUENTE

2. EXPEDIENTE TECNICO

4. DISEÑO DEL PUENTE VIGA - LOSA

1.1 INTRODUCCION 1.2 OBJETIVOS

3.1 ESTUDIO TOPOGRAFICO 3.3 ESTUDIO HIDROLOGICO

2.1 MEMORIA DESCRIPTIVA 2.2 ESPECIFICACIONES TECNICAS

4.1 DIMENSIONAMIENTO

5. CONCLUSIONES

5.1 CONCLUSIONES

3.2 ESTUDIOS GEOLOGICOS Y GEOTECNICOS

4.2 DISEÑO DE LOSA 4.4 DISEÑO DEL ESTRIBO 4.3 DISEÑO DE VIGAS

Puentes de viga “T”

Consiste en una losa de Concreto Armando transversalmente “apoyada”

(es solidaria) sobre las vigas longitudinales. Requieren un encofrado más

complicado particularmente en el caso de extremos “esviados”.

General mente más económicos para luces de 12 a 18m. El ancho de almas

(bw): 35 a 55cm controlado por el espaciamiento horizontal de varillas y el

recubrimiento.

Espaciamiento de vigas longitudinales: 1.80 – 3.00m para un costo mínimo

de encofrado y materiales estructurales.

En un extremo, si el falso puente (andamiaje) es difícil y costoso se puede

aumentar el espaciamiento de vigas longitudinales.

Rango general: 9.00 – 24.00 (en realidad hasta 28.00m)

1.2 OBJETIVOS:

OBJETIVOS ESPECIFICOS:



Aplicar los métodos conocidos y aprendidos en clase para el

análisis de la estructura de un puente tipo viga - losa.



Diseño de los diferentes elementos estructurales:

Superestructura.

Subestructura.

Dispositivos de Apoyo.



Detalles de diseño y su respectiva maqueta del puente Viga-Losa.

OBJETIVOS GENERALES

:



Materializar la ejecución de un Puente que

permita la unión de los pueblos con fines

de lograr la integración departamental.



Fomento del intercambio comercial, cultural,

social y deportivo; así como impulsar el

turismo interno y externo creando fuentes

de trabajo.

INTRODUCCION

El presente proyecto se refiere al diseño de los elementos estructurales de

un puente tipo Viga-Losa, que corresponderá a un camino vecinal de red

vial Local, servicio que será de beneficio de las poblaciones del Santa y de

todos los pueblos aledaños que hacen uso de esta vía; que pertenece al

Distrito de Santa, Provincia de Santa y de la Región de Ancash.

2.1 MEMORIA DESCRIPTIVA:

PROYECTO

: Construcción y Mejoramiento de Carreteras

SUB PROYECTO

: Construcción Puente Bellavista de la Red Vial

Bellavista Distrito de Santa

OBRA

: Construcción del Puente Bellavista 30 m.

SECTOR

: Bellavista-Santa

UBICACIÓN

:

REGIÓN : Ancash

DISTRITO : Santa

SECTOR : Bellavista-Santa

ACCESO

: Ancash – Santa

CARACTERISTICAS TÉCNICAS DEL PUENTE

Tipo de Puente

: Viga-Losa

Número de tramos

: dos

Luz por tramo

: 15.00 metros

Número de Vías

: 3 vías

Tipo de Sobre Carga

: H-20

Categoría de la Vía

: Segunda

Zona Geográfica

: Costa

Bombeo

: 2%

Losa y Vigas

: Concreto f’c = 210 kg/cm2

Estribos

: Concreto f’c = 175 kg/cm2

Armadura

: fy = 4200 kg/cm2

2.2 ESPECIFICACIONES TÉCNICAS:

EL PUENTE SE HA DISEÑADO DE ACUERDO A:



Reglamento Nacional de Puentes (Minist. de Transp. y Comunic.)



Reglamento Nacional de Construcciones.



Standard Specifications for Highway Bridges AASHTO M270.



Especificaciones AISC-LRFD entre otros.

3. ESTUDIOS NECESARIOS PARA EL

DISEÑO DEL PUENTE

3.1 ESTUDIO TOPOGRÁFICO:

OBJETIVO

CONCLUSION

3.2 ESTUDIOS GEOLÓGICOS Y GEOTÉCNICOS:

Descripción

Estribo Izquierdo

Estribo Derecho

Tipo de Suelo

Roca

Roca

Prof. de cimentación (m)

1.5

1.5

Análisis químico de sales (m)

No agresivo

No agresivo

Capacidad Admisible (kg/m

2

₎

Por Carga q

_adm

=

1.80

1.80

Los Resultados del Ensayo de Corte Directo Residual que se obtuvo de una

muestra de suelo del lugar donde se ubicaran los estribos son los siguientes:

3.3 ESTUDIO HIDROLÓGICO:

T retorno

(años)

Caudales (m3/s)

MAC MATH HIDROGRAMA PROMEDIO

5 28 20 24 10 37 26 32 25 52 36 44

50

66

46

56

100 84 59 71 500 150 104 127

Q diseño = 56 m3/s

Cuadro resumen:

Calculo de la Socavación:

Hs = 1.46 m

ds = -0.94 m

Hs : profundidad de la socavación

ds : p. s. respecto al fondo del cauce.

3.4 ESTUDIO IMPACTO AMBIENTAL:

OBJETIVO:

Identificar, analizar y describir los impactos positivos y negativos, que

ocasionaran las actividades comprendidas en el proceso de construcción del

puente Bellavista.

CONCLUSIONES:



Los impactos negativos se presentan durante el

desarrollo de los trabajos de la obra, debiéndose

adoptar todas las medidas preventivas y de

mitigación establecidas en el EIA.



Las áreas utilizadas como depósito de excedentes

de obra y cantera, al final de la obra deberán ser

restauradas a fin de no alterar la calidad paisajística

del lugar.



Se ha determinado que los impactos ambientales

que se susciten, no implican una limitación ni

tampoco constituyen restricciones importantes para

la ejecución del proyecto; por tanto el proyecto

es viable.

4. DISEÑO DEL PUENTE

VIGA - LOSA

4.1 DIMENSIONAMIENTO:

DETERMINACION DE LA SECCION TRANSVERSAL Y LONGITUDINAL

1. ANCHO DE CARRIL DE TRÁFICO DEL PUENTE = Para 3 vías, calzada de

10.50 m

2.PREDIMENSIONAMIENTO DE LA ACERA.

a)Ancho de la acera:

- Ancho de circulación peatonal

:

0.90m.

- Colocación de baranda

:

0.10m.

- Ancho total

:

1.00m

.

a)Peralte de la acera

CARGA MUERTA

Peso propio:

kg /m

Acabados

:

kg /m

kg /m

CARGA VIVA:

Sobrecarga

:

CARGA ÚLTIMA.

360 ) 2400 )( 15 . 0 )( 00 . 1 (  100 ) 100 )( 00 . 1 ( 

460



D

W

m kg 400 ) 400 )( 00 . 1 (  m kg W_U 1.4(460)1.7(400)1324 11 132 . 0 4 4 L L W L h U   

)

0

.

21

.

11

60

.

1

(

41

.

1

)

11

(

41

.

1

L

m

h

_acera







Tomaremos:

.

20

.

0

m

h



3. NÚMERO Y SEPARACIÓN DE LA VIGA LONGITUDINAL

Del grafico se tiene:

) 05 . 0 2 . 0 ( 2 5 . 10 2 3 2     a a a

m

a



2

.

75

Para 3 vías, se planteara 4 vigas long.

4. PREDIMENSIONAMIENTO DE LA VIGA LONGITUDINAL.

a) Altura de la viga .- y ; Se adoptara :

b) Ancho de la viga .- Se tomará considerando cierto N° de var. por capa y un espacio libre entre var. de 3.75 cm. Ancho de la viga (para 5 barras de 1’’ por capa, primer tanteo)

.

90

.

0

m

h

_v



.

40

.

0

m

b

_v



5. PREDIMENSIONAMIENTO DE LA LOSA

Se tiene peralte mínimo según AASHTO: Tomamos :

_t



₀

_.

₂₀

_m

_.

30 10   S d xL h₁0.07 18 9 2   S h

6. PREDIMENSIONAMIENTO DE VIGAS DIAFRAGMA

a) Número de diafragmas: Se colocaran 4 diafragmas a cada 1/3 de luz del puente (espac. a 5 m)

b) Ancho de la viga diafragma

Tomaremos:

c) Altura de la viga diafragma:

m

b

_d



0

.

25

m h_d 0.900.200.70 Tenemos que:

4.2 DISEÑO DE LA LOSA:

L C 0.2 m 0.1 m 0.05 m 1.75 m 0.05 m 1 m S'=2.35 2.551 m 1.374 m 1.974 m 0.8 m 1.975 m 0.2 m 0.4 m LOSA a) METRADO DE CARGAS Carga muerta:

Peso propio de la losa : 0.20m x 1.00m x 2.4Tn/m3 = 0.48 Tn/m Capa de asfalto : 0.05m x 1.00m x 2.0Tn/m3 = 0.10 Tn/m Carga viva:

Peso de la rueda trasera del H-20 : Carga de impacto: m Tn W_D 0.58 / Tn kg WL8000 8

30

.

0

%

30

max





I

b) MOMENTOS

Por carga muerta (MD) :

Por carga viva (ML) :

Por continuidad entre viga y losa hallaremos los momentos positivos y negativos. Momento Positivo : Momento negativo :

Por impacto (MI):

Momento por impacto positivo por servicio. Momento por impacto negativo por servicio.

c) DETERMINACION DEL PERALTE POR SERVICIO

Mto final + por serv. Mto final - por serv. m Tn xS W M D D   0.30  10 28 . 2 * 58 . 0 10 2 2 m Tn x xP S M_L     82.374  74 . 9 61 . 0 28 . 2 74 . 9 61 . 0 m T  1.899 ) 374 . 2 ( 8 . 0 0.9(2.374)2.136T m m T x M I    570 . 0 899 . 1 3 . 0 MI x  T m  641 . 0 136 . 2 3 . 0 I L D M M M M        m Tn M       769 . 2 570 . 0 899 . 1 30 . 0 I L D M M M M        m Tn M       077 . 3 641 . 0 136 . 2 30 . 0 378 . 0 38 28 . 2 24 . 15 38 24 . 15 Im      S pacto

Diseño tramo interior

28 . 2 3 1 . 0 2 '  S x S Donde: m Tn M_L 2.374  m Tn M_D0.30 

92 . 14 100 889 . 0 333 . 0 84 10 769 . 2 2 5   x x x x x d ckjb F M d ' 2 

2









d

recubrimie

nto

t

_{losa calculado}

t

losa



20

.

915



20

.

92

Peralte mínimo Donde: 0.4 ' 84 2 cm Kg c F Fc  2 1680 ' 4 . 0 cm kg y F Fy  20 84 1680    Fc Fs r 10 210 15000 2100000 _  n 333 . 0 20 10 10      r n n k 889 . 0 3 333 . 0 1   J cm m b1.00 100

!

¡

20

92

.

14

OK

d





Tenemos un recubrimiento superior de 5cm y utilizaremos fierro de 5/8” cuyo diámetro es 1.99cm.

m Tn WD 0.602 / m Tn x M_D      0.313 10 28 . 2 602 . 0 ) )( ( 2

Carga Muerta

Peso propio de la losa : 0.229 X 1.00 X 2.4 = 0.502 Tn/m Capa de asfalto : 0.050 X 1.00 X 2.0 = 0.100 Tn/m d) DISEÑO POR ROTURA

*Acero positivo; Momento Ultimo (+) _M_{t 1.3(MD1.67(MLMI)) M}t  _Tn_m  756 . 5 ) ' 7 . 1 ( 9 . 0 cxb xF xF A d F A M_U  _{S Y}  S y AS 10.365cm2

Verificando la cuantía mínima. _{100 13.7}

4200 14 14 m in bd x x Fy As   2 min 4.57cm As  <

₁₀

_.

₃₆₅

_cm

2 ¡OK!

Reemplazando en la ecuación Tenemos:

Hallando el espaciamiento de las barras, para un acero de 5/8” con As = 1.99cm2

10.37 100cm 1.99 Ss 5/8” Tomaremos:  5₈''@0.20m

Momento

cm Ss 19.19 8 5 

Hallando el espaciamiento de acero de 5/8” 12.65cm2 100cm

1.99cm2 Ss 5/8”

*Acero negativo:

Mto ultimo (-) Mt 6.429 Reemplazando: Tnm )

' 7 . 1 ( 9 . 0 cxb xF xF A d F A M_U  _{S Y}  S y ₂ 65 . 12 cm AS  > 2 min 4.57cm As  cm Ss 15.73 8 5  _Tomaremos

DISEÑO TRAMO EN VOLADIZO

Sección Carga (Tn) Distancia (m) Momento (tn-m)

1 1.58 0.6004 2 1.08 0.1512 3 0.958 0.0192 4 0.59 0.3363 Asfalto 0.46 0.0506 Baranda 1.93 0.1930 38 . 0 40 . 2 00 . 1 20 . 0 80 . 0 x x x  14 . 0 40 . 2 00 . 1 30 . 0 20 . 0 x x x  02 . 0 40 . 2 00 . 1 2 30 . 0 05 . 0  x x x 57 . 0 40 . 2 00 . 1 20 . 0 18 . 1 x x x  46 . 0 40 . 2 00 . 1 05 . 0 925 . 0 x x x  1 . 0 

El momento total será Mt 1.3507Tnm

a) Momento por carga muerta.

b) Metrado por Carga Viva (sobrecarga) M_L  x 3.04Tnm

643 . 1 625 . 0 8

c) Momento por impacto _{M Tn m}

I 0.303.040.913 

d) Diseño por rotura:

Momento último negativo: Hallando el área de acero 1 34 . 10 Tn m MU   2 21 . 20 cm AS  >

A

_Smin OK. ) ' 7 . 1 ( 9 . 0 cxb xF xF A d F A M_U  _{S Y}  S y cm Ss 9.87 8 5 

Hallando el espaciamiento de acero de 5/8” 12.21cm2 100cm 1.99cm2 Ss 5/8” Tomaremos Tenemos: m 15 . 0 @ 8 ' ' 5  m 10 . 0 @ 8 ' ' 5 

Acero de repartición positivo: ASr()0.67(1011.19)7.50cm2 Tomaremos

Acero de repartición negativo: ASr()0.67(20.21)13.54cm2 Tomaremos

ARMADURA DE TEMPERATURA: _{A bh} St 0.001  2 2 20 100 001 . 0 x x cm A_St  

AASHTO, recomienda que el área de acero por temperatura debe ser el menos 2.64 cm2/m en cada dirección. Entonces: ASt 2.64cm2 ; Asumiremos: ( ) , Tenemos:

2 71 . 0 cm A_S  DISEÑO DE LA ACERA a

) Metrado de cargas

: Carga Muerta

Peso propio de la losa : 0.20 x 1.00 x 2.4 = 0.48 Baranda : = 0.10 Carga Viva

Según Norma AASHTO se considera: 400 kg/m2  _m

Tn WL 0.4 m Tn x x M_D  0.10 0.75.023  2 8 . 0 48 . 0 2 m Tn x M_L  0.13  2 8 . 0 4 . 0 2

b) Momentos:

Por carga Muerta (MD) Por carga viva (ML) c

) Diseño por Rotura:

Calculo Momento Último: MU 1.5MD1.8ML 0.579Tnm

ARMADURA DE REPARTICIÓN: m 25 . 0 @ 8 ' ' 5  m 15 . 0 @ 8 ' ' 5  m 25 . 0 @ 8 ' ' 3  m cm2 8 ' ' 3 

Calculo del Acero: ) Desarrollando la ecuación: AS 0.942cm2 cxb 1.7xF' xF A (d F 0.9A M_U  _{S Y}  S y bd A_{sm in} 0.0018

cm

S

_max



45

d) Verificación por cuantía mínima:

2 min 2.95cm

A_s  Asmin > AS

Tomando: 3/8” ; As = 0.71cm2

Tomaremos: Con una separación de:

f) Acero transversal:

bt A_S 0.0018 2 6 . 3 cm AS  72 . 19 6 . 3 100 71 . 0   x S _{Se colocara:}

g) Acero por temperatura:

bt

A_{tm in} 0.0018 A_tmin 0.0018x100x20

Tendremos: Asumiendo 3/8” ; (As = 0.71cm2)

tendremos una separación de:

72 . 19 6 . 3 100 71 . 0 _  x S

Calculo del Peralte Efectivo:

Considerando r = 3cm., diámetro de 3/8” (1.27cm) cm d 16.365 2 27 . 1 3 20    m 23 . 0 @ 8 ' ' 3  m 20 . 0 @ 8 ' ' 3  m 20 . 0 @ 8 ' ' 3  2 73 . 23 95 . 2 100 7 . 0 cm x S   20 100 0018 . 0 x x AS  ) 37 . 16 )( 100 ( 0018 . 0 min  s A 2 6 . 3 cm A_S  Asumiendo 3/8” ; (As = 0.71cm2) tendremos una separación de:

4.3 DISEÑO DE VIGAS:

VISTA EN 3D PUENTE VIGA – LOSA

“BELLAVISTA”

CONCLUSIONES

 En el diseño de Puentes es requisito indispensable los estudios previos

(Topográfico, geotécnico, Hidráulico, etc); que se realizan en la zona,

para definir las características del puente.

 Los puentes son una parte importante del patrimonio en infraestructura

del país, ya que son puntos medulares en una red vial para la

transportación en general y en consecuencia para el desarrollo de los

habitantes Preservar este patrimonio de una degradación prematura es,

pues, una de las tareas más importantes de cualquier administración de

carreteras sea publica o privada.

 Para ello hay que dedicar medios humanos y técnicos suficientes que

permitan tener un conocimiento completo y actualizado del diseño, que

permita definir el volumen de recursos necesarios para su diseño, y

 El diseño de puentes es muy viable; se ha demostrado, a

través de varios puentes que en la práctica, que con la

aplicación del proceso de diseño se arrojan datos exitosos.

 Se deben proponer períodos de supervisión cortos para los

puentes más importantes, como los internacionales (que tienen

gran aforo); puentes especiales como son los atirantados o

lanzados (de gran longitud y altura); y también se deben hacer

paquetes para supervisión de puentes de tramos más

importantes para la red vial.

 Todo esto con el fin de hacer del proceso de conservación un

proceso más dinámico mediante el cual se garantice la

estabilidad de la red y el desarrollo de las ciudades del país.