Diseño Puente Cajon

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DISEÑO DE UN PUENTE CAJÓN Un puente vehicular ene un claro libre de 29 m y un ancho de calzada de 9.2 m. la superestructura superestructura esta formada 1.35 m de peralte y un ancho ancho de aletas de 2. m y una losa losa de concreto concreto reforzado reforzado de 15 cm de espesor. espesor. !a super"c asf#lca con un espesor de 1 1  cm. $e ulizaran ulizaran torones de baja relajación de 1%2& de di#metro con un esfuerzo de )l concreto de la trabes trabes ene una resistencia resistencia de * '(%cm2 y de la losa de 25 '(%cm2. !as car(as vivas actuante se han esmado en 95 '(%m%. DATOS: !on(itud de puente 0 & 6 , +ipo de vehiculo (Hs-20-44) amion po ( HS -20- 44 ) /orma a ulizarse 0$$+ 4  6 , 7ecubrimiento mecanico 08i(as y iafracmas6 7ecubrimiento 7ecubrimiento mecanico 0!osa:;ordillo y acera6 7esistencia caracterisca del hormi(on 0fc-6 , 7esistencia caracterisca del hormi(on 0fc-6 , 7esistencia caracterisca del cero 0fyd6 , ncho de la calsada: calsada: numero de vias vias ranja de dice?o 0 b 6 , Espesor de la carpeta de rodadura  Ancho de aletas de Viga cajón cajón Recubrimiento mecanico (Bordillo, Acera y Elementos ) umero de Vigas principales =  3. 400 20 4000 9.20 2400 2200 100 10.00 200.0 81.00 'p%cm2 m 'p%m3 'p%m3 cm cm cm cm 0.0 0.03 40.00 2.00 400.0 2 2.40 2.20 1.00 0.100 2.00 0.81 m m on%m2 on%m2 on%m2 8ias t%m3 t%m3 m m m m = 3.0 cm 0.03 m = = i b= #arga viva estimadad Es$uer&o de ruptura del toron $ sr  Espesor carpeta as$altica 18.00 m 141 -p 8160 -p = Base del viga cajón  Ba  Base de la Viga" 29.00 m 3629 -p 93.8 -p%m cm 'p%cm2  $ = 0.4! cm 40 0.4 90 '(%m% 19 '(%cm% 19 '(%cm% .1 .1 m 29. 1.- P"OPIEDADES #EO$%T"ICAS DE &A SECCIÓN !as dimensiones de la sección cajón son las si(uientes@ si(uientes@ m 141 -p %' '* '%* '+* '%* '* ''*+ '. '/ '/ ' '0 ' ' '0 ''- '- '%- '* '%- % * %. * - 1- *'+ 1 '. 1% 1 / / 0 1. - + %'- * %'- %' '* '%* '+* '%* '* ''*+ '. '/ '/ ' '0 ' ' '0 ''- '- '%- '* '%- % * %. * - 1- *'+ 1 '. 1% 1 / / 0 1. - + %'- * %'- % AA +* ++ ''*+ '. / 2  0  2%  0 - 2 - - %'- * %'- . )lemento C1 C2 C3 C* 0cm%6 1D2 55.E E5 1E*A 1 2 3 / 4DE 4AD15 4E25 601.8 S'*+ s,' B0cm6 B0cm6 13.D 22*E*. 12*.E3 AED5D.9D 119.59 9A2D1. A.5E A5D11.33 119.D9 D*.11 23.1E 493*33.33 4*9DAD5. 419125. 436!00.9! S'*+ ,'s B%0cm.6 293E1EE3 E5E3259 115131D* 39E12AE o0cm.6 1A.93 52.ED 32E.3D 12E952*.*1 4111923A 4A*A*.39 43AEE*A*D 4*25*9E.AE1 4**3352 415E5.23 40!6849 8068!8.29 0cm%6 1D2 55.E E5 1E*A 3 4DE 4AD15 4E25 8601.8 � AY  Y  = � A  -2  I =  I o   AY -   A   Y     - B0cm6 13.D 12*.E3 119.59 A.5E 1*2.5 119.D9 D*.11 23.1E o0cm.6 B0cm6 B%0cm.6 22*E*. 293E1EE3 1A.93 AED5D.9D E5E3259 52.ED 9A2D1. 115131D* 32E.3D A5D11.33 39E12AE 12E952*.*1 *2D5. A91ED5 5A25. 493*33.33 4111923A 4A*A*.39 4*9DAD5. 43AEE*A*D 4*25*9E.AE1 419125. 4**3352 415E5.23 864200.9! 10168!299 8113128.29 )lemento C1 C2 C3 C* C5 1 2 3 / 2 S s Si  I  =  y s  I  =  yi Modulo sup erior de sec ción Modulo inf erior de sec ción P'55's ',7s $imple ompuesta  0cm%6 5A1.E EA1.E  0cm%6 1*DE1*15.9* 1*DE1*15.9* 229DA352.52 229DA352.52  $i (cm ) 1E9A E9A9.23 22E 22EA9*.*E $s (cm) yi (cm) ys (cm) 25912 25912E. E.DE DE *A3EA *A3EA3. 3.DD DD9A 9A DD.9A 1.*D 5D.* *9.53 2.- ANA&ISIS DE CA"#AS G33 = 13** G456A = D2  8 79:AR G#1 = 7 A6!'  A6!' G#1 = 5E G#V = 19 '( %m '( %m '( %m '( %m l ser una vi(a simplemente apoyada: el momento m#Fimo al centro del calro es@  M max = C33 = C456A = C#1 = C#V = w * L2 8 1*13 1*1333 33.* .*1 1 D5A9. 53*3.5 199D3D.5 '(4m '(4m '(4m '(4m '(4m  M 1 =  M PP  M LOSA  M 2 =   M CM  M CV 21D23.*1 '(4m 2531*1. '(4m   3.- UE"A INICIA& DE P"ESUE"O !a fuerza de presfuerzo inicial es esmada como@  f p = 1.6 f c 32. eH propuesta, D.5 e ss = yi - e ' 'p%cm% cm D.*A cm �  M 1 M 2 -  f  p  �  S S ic  P  = � is �1 e ss � �  � � A ss S is � 35111.2A '( ue esta pro debajo .D5f sr  >ue permiten los reglamentos' <,  fcgp *AE1A. '( =- D AE =  P   P e  A ss  E  p  E ci - I ss yss   M pp yss I ss f cgp 1*D.1 '(%cm% 9A9.*5 '(%cm% "'<*+ +s+;+' !a trasferencia se efectuar# 1E horas despuKs del tesado. )l esfuerzo de Muencia del acero de presfuerzo es@ f py= 1D1. '(%cm% t, 1E. horas � log(t ) � f  sp D REi = * � - 0.55 �* f sp � 40 � � f  py � 1*.29 '(%cm% Nue es 1. por ciento de f sr  )l esfuerzo en el toron inmediatamente despuKs de la trasferencia ser# y despuKs de Jue han ocurrido las pKrdida 0A. por ciento6 y relajación instant#nea 0.D por ciento6 es@  f =  0.77 - 0.06 - 0.007  * f sr = 0.703* f sr  1335D. '(%cm% Nue es menor al esfuerzo permisible.  connuación se calculan las pKrdidas diferidas. < ;s  M losa e M CM e  cdp = I ss 33.AD '(%cm% f cgp - 7 * f cdp  0 152E.39 '(%cm%  I ss D P = 12* C+*+ )l puente esta en un ambiente con humedad promedio del E por ciento  , E. L DCC = 1193 - 10.5* !  353. '(%cm% "'<*+ 5'5 D REd  = 0.25 *  1408 - 0.4 * DAE - 0.2 *  DCC  DP   1A.99 '(%cm% +abla de resumen de las pKrdidas f 0'(%cm%) lujo pl#sco 152E.39 ontracción 353. 7elajación diferida 1A.99 T 312.11 Lf o Lf sr  D.D A. 1. .D 11.2 E.A 2.* 1.9 1.1 .9 23.40 18.10 )l esfuerzo resultante y la car(a "nal son f $inal = 11*DD.E9 '(%cm% <, 3AD292.** '( .- DISEÑO E&STICO A& CENT"O DE& C&A"O )sfuerzo "nal en la "bra inferior@  f i = -  f i =-  P  A ss  P  A ss - - Pe S ssi   M 1 S ssi Pe  M 1 S ssi  Sssi   M 2 S sci M 2 S sci  1.6* f c' 33.9 '(%cm% REVISAR   f i = 1.6* f c'  f i = -  fi  P Pe  M 1 M 2 -  A ss S ssi Sssi =-   fi  =  P   A ss - I sc Pe  M 1 - Sssi 0.45* * Sssi - 32. '(%cm% 91.5E '(%cm%  yscs - 15  0.45* f c ' M 2 I sc *  yscs - 15 OK  f  c' 1E. '(%cm% 6.- "E>ISIÓN A &A "UPTU"A !os momentos de servicio y Ilmo son: respecvamente@  M s = M 1  M 2 *D1A**1.* '(4cm  M u = 1.4* M  s A5E231E. '(4cm d,  P  p =  f sp a= =  A sp 13D.3* cm .11A*9A2 " * d  � f sr  * � 1 - 0.5* �  A sp * f sp  Pp * f sr  '' c  f  1DD3E.3*E123 '(%cm% 1D.3 " * f c'' cm )l peralte del bloJue de compresión es mayor Jue el espesor de la losa. 7 , .9 � � �  M R = R � Asp1 * f sp * � d sp - �  M R > M #  �  a - t losa  � * *  A f d t  � � sp 2 sp � sp losa 2 � 2 � � t losa � A5E3D*E1.29 O?  pesar de no reJuerirse acero de refuerzo para aumentar el C R de la sección, se colocaran % varillas C . en la p es para armar los estribos y para darle mejor comportamiento a la vi(a !.- CO"TANTE >7 , f cD = .E 32. '(%cm% VCR max =  1.3* R *" * d * fc*   *5992.D9 '( VCR min = 0.5* R * " * d * fc*   1DAE9.53 '( 12515*.2 '( G, C, 8, **D2.*3 '(%m A*E5.2A F 4**D2.*3 F %<% A*E5.2A 4**D2.*3 F "'@s*+ '+ =B=1., C, 922*3.91 8s = '(4m 5E1*1.A2 '( E139E.2A V# = 1.4*V S  VCR = � � R * " * d * � 0.15* f c*  50* omo hQD cm y h%b,15%1E , 8#R = V   M  '( * d sp   E.333 Q A: reducimos 8#R en   por cada uno de los ambos casos 2253A.*D '( V# > V CR NECESITA ACERO DE REFUERZO  )l cortante restante lo tomaran 2 ramas de estribos /= 3 VS = V# - V CR 5EEA1.E '( !a separación de los estribos es@ $, 11.13 cm $e usaran estribos /= 3 R 1. cm "'@s*+ '+ =&4 !.2 , C, 352A23.31 '(4m desde los estremos del elemento hasta S ,D.25 m 8s = 32*25.13 '( *5395.1E '( V# = 1.4*V S  VCR = V  � R * " * d * � 0.15* fc*  50* * dsp    M  � omo hQD cm y h%b,15%1E , 8#R = 22D91.19 '( E.333 Q A: reducimos 8#R en   por cada uno de los ambos casos 111AD.AE '( V# > V CR NECESITA ACERO DE REFUERZO  )l cortante restante lo tomaran 2 ramas de estribos /= 3 VS = V# - V CR 3*22D.5 '( !a separación de los estribos es@ $, 19.15 cm $e usaran estribos /= 3 R 1D.5 cm "'@s*+ '+ = 10 , C, *2*EE1.* '(4m 8s = 2125.9* '( V# = 1.4*V S  VCR = desde S ,D.25 m hasta S,1 m 2E1DA.32 '( V  � R * " * d * � 0.15* fc*  50* * dsp    M  � 1*313.59 '( omo hQD cm y h%b,15%1E , 8#R = D13.AA E.333 Q A: reducimos 8#R en   por cada uno de los ambos casos '( V# > V CR NECESITA ACERO DE REFUERZO  )l cortante restante lo tomaran 2 ramas de estribos /= 3 VS = V# - V CR 211A2.AA '( !a separación de los estribos es@ $, 3.9A cm $e usaran estribos /= 3 R 3. cm desde S ,1 m hasta el centro del claro 8.- "E>ISIÓN PO" ACE"O $NI$O $e debe (aranzar Jue CR G '%1agr  ue en este caso es el momento de servicio >ue produce el agrietamiento momento debido al peso propio y al peso de la losa. C2 se calcula como@  M 2 = �  M 1  P f * e P f  � 2 f � c S  S  A �* S isc iss iss � � 2AE95231.3D -(4cm  M agr  = M 1  M 2 *E59D5D2.DD -(4cm 1.2* M agr  5E31DED.32 -(4cm  M   R A5E3D*E1.29 -(4cm =  M R > 1.2* M agr  9.- ESUE"OS EN &A T"ANSE"ENCIA  ENCA$ISADOS OK  $e consideran las car(as por poso propio Gpp = 13**.*3 '(%m y las de presfuerzo con pKrdidas inst !os esfuerzos permisibles son@  f per$ = 0.6* f ci'  f  per$ = f ci' 7evisión al centro del claro S, 192. '(%cm% 1D.E9 '(%cm% 41*E.1 '(%cm% 423.2D '(%cm% 1*.5 m Cpp = 1*1333*1.* '(4cm 15E.5 155.A 15A.22 155.*1 15D.*5 123.E* 99.E1 15.55 9.*1 .D3 A.9 1A.A2 1A.AE 15.52 )n el croJuis si(uiente se indican los torones Jue deben encamisarse se(In la tabla anterior. 8 8 8 8 E E E H 8 8 8 8 8 # 8 > 8 8 8 8 8 B A A B 8 8 8 8 8 >  > 8 8 8 88 # H E EE 8 8 8 88 10.- "E>ISIÓN DE DE&EIONES !as deMeFiones deberan ser menores Jue la permisible@ D per$ =  L 240 12.5E cm $e obene con el peso propio del elemento: y la fuerza de presfuerzo con pKrdidas iniciales y capacidad. C+'B: D presf  = - D pp =  0.5  Pi * e * L2 8* Eci * I ss 5*% pp * L4 384 * E * I  ss D C = D pp - D presf   4A.EA cm 2.91 cm 43.95 cm 43.E1 cm 4*.*1 cm 2.91 cm Nue es menor Jue la permisible 'B + D pe = -  P * e * L2 8* E * I  sc D pi = D pe * D pp =  P i  P e 5* % pp * L4 384 * E * I  ss * * 4 Dlosa = losa 1.5A cm .D1 cm DCM = D losa  D a -g   2.2A cm 5*%CV  * L4 2.A* cm 384* E * I  ss D a - g  = D CV  = 5*%asf  guarn * L4 384* I  sc 384 * E * I  sc $ustuyendo en la eFpresión para la deMeFión total@ D& = -D pe - D pi  D pe 2 * Cu  D pp  DCM D&  < D per$ A.* cm   1  C    D u CV  OK  11.- CO"TANTE HO"IONTA& $e calcula el esfuerzo por cortante horizontal@ 8: = E139E.2A '( S, 15. cm bv = 2. cm d, 13D.3* cm >R = .E5 V ' =  Amin V u   R * "( * d  = 3*  "( * a(  3.*9 '(%cm% 1.5 cm%  y !o Jue implica Jue 2 varillas /= 3 son su"ciente para tomar toda la fuerza horizontal. dicionalmente: las v Juedaran salidas para formar tambiKn conectores. )stas varillas ser#n de /=3 R 3. cm 12.- DISEÑO DE &A &OSA 4osa de #oncreto Re$or&ado #olada en 6itio $e consider# el claro m#s (rande: $ , 9* cm @: C '+  A' 5' G *15 Np@:  >1 1. 81 .*  >2 .*D  >82 '.  '.% = C! K'% ton4m '%0 tonKm 14 = $,'+ U,:   *  1.67 * M  L   M #  = 1.3 *  M  '+. +-, A,5:     1.7*" * f cd   M# =  * AS * f yd  d -  AS * f yd  = Vp , P'': h= d  = ' + - rec - +' cm 2 A.*D)* 33E.E2* S = rec , b,  . p " * A1 =  A6% 21A.  A6 K =  A6 8 421A.  A6 = A.A3 33E.E2* A6% A.*D)* cm% % = '0 $e adopta 1 cm 3.5 cm 1 cm  1. m 6% r  M de !e' unid' 4 1 mm    % 3.12 rea s rea r '% 3.1A ORE!P '% cm2 ar(en e )rror  Area 6ep'  6 '/0 %- '  '. '.  ORE!P Us  4 Us 1   10 20 C / % 1.- DISEÑO DE E&E$ENTOS DE SE#U"IDAD Ps': '/- ts &' @ : '/% ton '.. ton >1 , >81 , >2 , >82 , $,'+  C >@:  M  = ML .12 ton .12 ton .12 ton .12 ton = * 2 o  * C! , C , $,'+ U,: P ) '/* ton4m .A ton4m   *  1.67 * M  L   M #  = 1.3 *  M  '0 + ' C,'+:  P   M ) *Y   M y * ,   =   A I )  I y y .12 S .2 .2   C+5+'s:  S *(  y ') !actor de seguridad >s , !le@o comprecion !y = 1 1. 32.1 -p%cm2 %  * = P  P   P  + '%+ ton P's  C >@: %L = P 1  P 2 '%. ton  P = %  *  %  L   '.-+ +on  P   My * ,  =   A  I  =  Iy " * '3  m* 12 7esitencia admisible a MeFión del hormi(on  f ct  $ = 0.30* 3 f c- 2   (MPa) = 0.21* 3 2  MPa Q= 3A. t%m2 3.A '(%cm2  f ct,N = 3.21 Cpa  f ct -  f cN  1paS 2   25 3 35 1  s *( y ')  AS * f yd    1.7*" * f cd   3.92E)* 35. Cpa * *5 5 1. O?  =  A6% 1A9*.11E  A6 K D2. =  A6 8 4D2. 1A9*.11E A6% 3.92E)*  A6 =  A6 = S = >c-, O?   .953 W   M# =  * AS * f yd d   - > 32.1 '(%cm2 " * A1 = cm% *1.95 cm% .553 '-- cm2  Ar  M de !e' mm   unid' 2 1  % rea s rea r '-- 1.5E ORE!P  Area  '/0 '. '. = 6 Car(en de )rror . *-'*   ORE!P 6ep' Us  2 Us 1   10 20  16.- DISEÑO DE &OS EST"IFOS Us   6 C  1 Ds' 5' Ps,+s: '/- tonc- , " * '3 %EK- m* 12 "3 * ' *)45 m* 12       = = 5,G' 5' H +:  fct-  = 0.21* c-  3 2  f ct -  >   >s , 0-' ton%m2 19.5 -p%cm2 2.2E Cpa 2.2E -p%cm2 5L 1.    s *( y ') 1 3. -p%cm2 3. Cpa .9A2 W 1. O?   AS * f yd    1.7*" * f cd    M#, =  * AS * f yd  d - 7ecubrimiento Cec,