PUENTES DE SECCIÓN COMPUESTA

LOSA DE CONCRETO

Y VIGAS DE ACERO

ING. VÍCTOR SÁNCHEZ MOYA PH.D.

INTRODUCCIÓNA diferencia del diseño del acero estructural tradicional, el

cual considera sólo la resistencia del acero, el diseño de

secciones compuestas asume que el acero y el concreto

trabajan juntos en las resistencias de las cargas. Esto

resulta en diseños más económicos, debido a que la

cantidad de acero puede ser reducida.

MIEMBROS A FLEXIÓN

El caso mas común de un elemento compuesto a flexión,

es una viga de acero interactuando con una losa de

concreto por acción de pernos o conectores de corte.

PUENTES DE SECCIÓN COMPUESTA

PROCEDIMIENTOS DE CÁLCULO

Esfuerzos en el acero

Secuencia de carga. Los esfuerzos elásticos en

cualquier punto de una sección compuesta debido a la

aplicación de cargas serán igual a la suma de los

esfuerzos causados por las cargas aplicadas

separadamente al

Acero

Sección compuesta para cargas de corta duración

Sección compuesta para cargas de larga duración

PUENTES DE SECCIÓN COMPUESTA

Flexión Positiva

Para el cálculo de los esfuerzos por flexión, la sección

compuesta consistirá de la sección de acero y el área

transformada de un ancho efectivo de la losa de concreto

Las cargas transitorias se aplicarán a la sección compuesta

para cargas de corta duración, el área de la losa será

transformada usando la relación modular n

Las cargas permanentes se aplicarán a la sección compuesta

para cargas de larga duración, el área de la losa será

transformada usando la relación modular 3n

Para concretos de densidad normal, la relación modular puede ser tomada

como:

16 <= f’c < 20 n = 10

20 <= f’c < 25 n = 9

25 <= f’c < 32 n = 8

32 <= f’c < 41 n = 7

41 <= f’c n = 6

Donde

f’’c = Esfuerzo de compresión del concreto a los 28 días (MPa)

Flexión Negativa

Para el cálculo de esfuerzos de momentos, la sección compuesta consistirá de la

sección de acero y el refuerzo longitudinal dentro del ancho efectivo de la losa

PUENTES DE SECCIÓN COMPUESTA

CALCULO DEL ANCHO EFECTIVO DE LOSA PARA LA SECCION COMPUESTA

La longitud efectiva usada en el cálculo del ancho efectivo del ala podrá ser tomada como la longitud del tramo para vigas

simplemente apoyada y para tramos continuos la distancia entre los puntos de inflexión bajo cargas permanentes.

Para vigas interiores, el ancho efectivo será tomado como el menor valor de:

• ¼ de la luz efectiva del tramo• 12 veces el espesor de la losa, mas el mayor valor de el

espesor del alma o ½ ancho del ala superior de la viga• El espaciamiento promedio de las vigas adyacentes

Para vigas exteriores, el ancho efectivo será tomado como ½ del ancho efectivo de la viga interior adyacente, mas el menor de:

1/8 de la luz efectiva del tramo6 veces el espesor de la losa, mas el mayor valor ½ del

espesor del alma o 1/4 ancho del ala superior de la vigaEl ancho del volado

DISTRIBUCIÓN DE CARGAS Y DISEÑO DE LOSAS DE CONCRETO - VOLADIZOS

AASHTO - STANDARD

CASO A : REFUERZO PRINCIPAL PERPENDICULAR AL TRÁFICOCada rueda en un elemento perpendicular al tráfico será distribuido de acuerdo a la siguiente fórmula (no incluye impacto)

Donde:X : Distancia en pies de la carga al punto de apoyo.El momento por pie de losa será dado por:

CASO B : REFUERZO PRINCIPAL PARALELO AL TRÁFICOEl ancho de distribución por cada carga de rueda en un elemento paralelo al tráfico será:

pero no excederá los 7 pies. El momento por pie de losa será dado por:

75.38.0 XE

XEP

M

2.335.0 XE

XEP

M

FyE

twDcp

76.32

CONSIDERACIONES PARA SECCIÓN COMPACTAEsbeltez del alma: Deberá de cumplirse que

Donde:Dcp : Altura del alma (porción) en compresióntw : Espesor del almaE : Módulo de elasticidad del almaFy : Esfuerzo de fluencia mínima del alma

Esbeltez del ala en compresión: Deberá de cumplirse que

Donde:bf : Ancho del ala en compreióntf : Espesor del alaE : Módulo de elasticidad del almaFy : Esfuerzo de fluencia mínima del ala

FyE

tfbf

382.02

CONSIDERACIONES PARA SECCIÓN COMPACTAProporciones de Elementos: Deberá de cumplirse que

Donde:Iyc : Momento de inercia de la sección de acero con respecto al eje

vertical en el plano del almaIy : Momento de inercia del ala en compresión de la sección de

acero con respecto al eje vertical en el plano del alma

9.01.0 IyIyc

VISTA LONGITUDINAL PUENTE CAYNARACHI

SECCIÓN TRANSVERSALDE LA SECCIÓN

SECCIÓN TRANSVERSAL DE LA SECCIÓN EN LOS APOYOS

PROPIEDADES DE LA SECCIÓN

PROPIEDADES DE LA SECCIÓN

PROPIEDADES DE LA SECCIÓN

ANÁLISIS DE LOS ESTADOS DE CARGA

IDEALIZACIÓN DE LA ESTRUCTURAMOMENTOS FLECTORES POR

PESOS PROPIOS, DC

MOMENTOS FLECTORES POR PESOS LOSA INFERIOR, DC1

MOMENTOS FLECTORES POR PESO DE SUPERFICIE DE RODADURA, DW

ANÁLISIS DE LOS ESTADOS DE CARGA

MOMENTOS FLECTORES PRODUCIDOS POR EL CABLE DE PRESFORZADO

FUERZAS AXIALES PRODUCIDOS POR EL CABLE DE PRESFORZADO

ANÁLISIS DE LOS ESTADOS DE CARGA

ENVOLVENTE DE MOMENTOS FLECTORES PRODUCIDOS POR LA SOBRECARGA HL93, LL

UBICACIÓN DE LOS CABLES DE PRESFUERZO

EN LA LOSA DE CONCRETO

CÁLCULO DE

ESFUERZOS

VIGAS

CÁLCULO DE

ESFUERZOS

LOSAS

DISTRIBUCIÓN DE CARGAS Y DISEÑO DE LOSAS DE CONCRETOAASHTO - STANDARD

CASO A : REFUERZO PRINCIPAL PERPENDICULAR AL TRÁFICOEl momento por carga viva para un simple tramo será determinado por las siguientes fórmulas (no incluye impacto)

Donde:S : Longitud del tramoP : 16000 lb para la sobrecarga HS-20

CASO B : REFUERZO PRINCIPAL PARALELO AL TRÁFICOPara cargas de rueda, el ancho de distribución, E, será:pero no excederá los 7 pies. Las cargas por carril serán distribuidas sobre un ancho de 2E. Las losas reforzadas longitudinalmente serán diseñadas para la apropiada sobrecarga HSLas losas diseñadas de acuerdo a lo indicado, serán consideradas satisfactorias para el cortante y adherencia

piepielbMPS

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2

SE 06.04