9 puentes tipo losa_lrfd-orig

Ing. Elsa Carrera Cabrera

PUENTES TIPO LOSAPUENTES TIPO LOSA


PUENTES TIPO LOSAPUENTES TIPO LOSACaracterísticas GeneralesSe utilizan generalmente para cubrir luces pequeñas, de 4.6m. a 10 m.,

en el caso de tramos simplemente apoyados. Para este caso tenemos el siguiente esquema descriptivo:


Secciones transversales típicas que se encuentran en esta definición:


Cargas Actuantes

1) Peso Propio :

· Losa Estructural de Concreto.· Viga Sardinel o Vereda

2) Carga Muerta :

· Asfalto· Barandas


Sobrecarga vehicular, siendo la recomendada por el MTC la del AASHTO LRFD, HL-93.

El reglamento del AASHTO define para el diseño de losas, con respecto a la sobrecarga, el término de Ancho Equivalente, en el cual actúa la carga.

3) Carga Viva :


Ancho Equivalente (E) : Es considerado como el ancho de losa que actúa para resistir las cargas concentradas. Depende de diversos factores, principalmente de la rigidez de la Losa y la separación de las Cargas. (Ver figura)

VISTA TRANSVERSAL

E = Ancho Equivalente


El Ancho Equivalente (E) por carril, tanto para corte como para momento, con un carril cargado (dos líneas de ruedas) es:

El Ancho Equivalente (E) por carril, tanto para corte como para momento, con más de un carril cargado es:

E = ancho equivalente (mm.)

L1 = el menor valor entre la luz del tramo (mm.) y 18000 mm.

W1 = el menor valor entre el ancho real del puente (mm.) y 9000 mm. (1 carril) ó 18000 mm. (múltiples carriles)

W = Ancho físico entre bordes del puente (mm.)

NL = Número de carriles de diseño.

( β )

( α )


Cálculo de Momentos Por Cargas Puntuales

(TEOREMA DE BARETT)

Cuando hay más de una carga sobre un elemento simplemente apoyado, el momento máximo se produce en una posición de las cargas de tal manera que; el centro de luz es equidistante de la resultante y de la carga más pesada y más cercana a esta resultante. El momento máximo se producirá debajo de la carga más pesada y más cercana al centro de luz.


Sistema de Carga : Se hace el análisis por ancho de vía, como se muestra a continuación: ( para s/c HL-93)

Cuando se tienen luces de 8 m. o menores se debe tener cuidado en la evaluación del M máx., es recomendable verificar para las dos condiciones, con 2 o 3 ejes de cargas por vía.

C.L.R 14.78 3.57

14.78R 3.57

4.30 4.301.455

Momento Máximo

14.78

14.78


• Factor por múltiple presencia vehicular (m)

0.654

0.853

12

1.21

mNº de Vías Cargadas


Momento Actuante por Sobrecarga

ML+I = m * M máx * 1.33E

En el diseño se debe considerar el valor de E para un carril cargado (α ) y para el caso de dos ó más carriles cargados ( β ), para obtener el efecto mayor.

MU = n(1.25DC + 1.5DW + 1.75 (L+I) )

Armadura PrincipalUna vez realizado el análisis de la sobrecarga, así como también

por los efectos del peso propio y de la carga muerta, se obtienen los momentos de diseño para cada caso. Con estos valores calculamos el área de acero principal necesaria para resistir los esfuerzos producidos por las cargas actuantes.


Armadura de ReparticiónSe coloca perpendicularmente al acero principal y es un porcentaje

de esta área, en cada sección.

• Para refuerzo principal paralelo al tráfico:

% = 1750 .

S0.50Máx. Asr=50% As principal

S = luz de cálculo en mm.

• Para refuerzo principal perpendicular al tránsito:

% = 3480 .S0.50

%→ es el porcentaje del área de acero principal para usar como acero de repartición.

Máx. Asr=67% As principal


Acero de TemperaturaLa losa debe tener en cada cara y en cada sentido acero de temperatura que evite las rajaduras producidas por la dilatación y contracción de la losa.El área de armadura en cada dirección deberá satisfacer:

Ast ≥ 0.75 Ag / fy

Ag. = Área bruta de la sección (mm2)

fy = Tensión de fluencia (Mpa)


Acero de Temperatura (Continuación)

•Distribuir uniformemente en ambas caras

•Si el espesor es menor o igual a 150 mm., la armadura se coloca en una sola capa

•La separación debe ser menor o igual a 3 veces el espesor o 450 mm.

No se coloca Ast:

•En la cara y sentido del acero de repartición, siempre que este sea mayor que el acero de temperatura correspondiente.

• En la cara y sentido del acero principal, si la losa puede dilatarse libremente. Para el caso de losas empotradas en sus apoyos, el Ast debe añadirse al acero principal.


EJEMPLO• Ancho de calzada = 7.20 m• Luz = 8 m• Espesor de losa = 0.50 m• Ancho del sardinel =0.30 m• Espesor de pavimento = 0.05 m• Recubrimiento libre = 0.03 m• f‘c = 280 kg/cm2 = 28 Mpa.• fy = 4200 kg/cm2 = 420 Mpa.• Densidad del concreto = 2400 kg/m3


• Ancho Efectivo:

– L1 = 8 000 mm– W1 = 7 200 mm– W = 78 00 mm– NL = 2

2 ó más vías cargadas (β)E = 3010.7 mm < 3 900 mm

1 vía cargada (α)E = 3437.56 mm < 3 900 mm


• Momentos para carga muerta:

– DC Peso concreto = 0.5 x 1 x 2.4 = 1.20 t/mMDC = 1.25 x 82 / 8 = 10.0 t-m/m

– DW Peso asfalto = 0.05 x 1 x 2.25 = 0.113 t/mMDW = 0.113 x 82 / 8 = 0.90 t-m/m


• Momentos por carga viva:

– Camión M = 31.62 t-m /vía (por Baret)– Tandem M = 38.33 t-m /vía (por Baret)

– Por S/C Distribuida M = 0.97 x 82 / 8 = 7.76 t-m/vía

Para una vía cargada:M L + I = (38.33 x 1.33 + 7.76)x m / E = 20.5 t-m/m

Para dos vías cargadasM L + I = 19.5 t-m/m


• Modificadores de carga:

– Factor de ductilidad:nD = 0.95 (componentes y conexiones dúctiles)

– Factor de redundancia:nR = 1.05 (no redundante)

– Factor de importancia operativa:nI = 1.05 (es de importancia operativa)

Modif. de carga: n = 0.95 x 1.05 x 1.05 = 1.05


• MOMENTO ÚLTIMO:Mu = 1.05(1.25 x 10.0 + 1.5 x 0.9 + 1.75 x 20.5)Mu = 52.21 t-m

• CÁLCULO DEL REFUERZO PRINCIPAL:

donde d= 45

As = 34.10 cm2 Ø1”@15


• Acero de repartición:

% = 1750 / S0.50 = 19.57%

Asr = 34.10 x 0.196 = 6.68 cm2Ø5/8”@27.50

• Acero de temperatura: para las dos capas

Ast = [0.75 x 1000 x 500 / 420] / 2 = 446.43mm2== 4.46 cm2

Se colocará Ø1/2”@27.5 cm.


DISEÑO DEL SARDINEL

El Sardinel cumple varias funciones:

1) Psicológica : porque guía al conductor

2) Seguridad : porque debe estar diseñado para soportar una carga horizontal impacto de 750 Kg/m.

750 Kg/m

Asfalto

0.25 m


3) Para refuerzo del borde de la losa

•Diseño

Como una viga rectangular Independiente de la losa

h = 0.25 + Esp. Asfalto + Esp. Losab = 0.25 a 0.30 (m).

h

0.25 m

Espesor de Asfalto

Espesor de Losa


Cálculo de esfuerzos en la Viga Sardinel

Para la carga DC, se considera el peso de la viga sardinelPara la carga DW se considera el peso de la baranda estimado en150 Kg./m o más, según el material.

Datos:h = 0.50 + 0.05 + 0.25 = 0.80 m.b = 0.30 m.

– DC wDC =0.30 X 0.80 X 2.5 = 0.6 tm/mMDC = 4.8 tm - m/m

– DW wDW = 0.15 Tm/mMDW = 1.2 tm-m/m

.30

aE/2

P

Engineering

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