Diseño de Puente de 10m

PUENTE CARROZABLE VENTILLA HUACULLANI

NOMBRE DEL PROYECTO: PUENTE CARROZABLE CUTURAPI VENTILLA HUACULLANI

LOCALIDAD: CUTURAPI

DISTRITO: CUTURAPI - YUNGUYO

LUZ DEL PUENTE ( L=>mts.) 12.00

PERALTE DE VIGA =>( H=L/15)= 0.80 (H=0.07*L) = 0.84

SE ADOPTARA H= 0.80 NOTA:

Todas las unidades deben estar en :

No DE VIGAS= 2 Metros y Toneladas

0.05 3.6 0.05 0.75

5.2 0.2

0.15

0.2

0.6 0.5

0.25 0.750 0.5 2.10 0.5 0.750 0.25

0.5 S= 2.60

4.60

S (espaciamiento de vigas de eje a eje) = 2.60

t (espesor de losa en metros) ADOPTADO= 0.2

S 1.8 2.1 2.4 2.7 3 4 4.5

t 0.16 0.165 0.18 0.19 0.20 0.22 0.25

a) DISEÑO A FLEXION DE VIGAS

CALCULO DEL MOMENTO ULTIMO MAXIMO

d1

SOBRE CARGA : AASHTO HS-36 0.6 1.8 0.70

d1= 0.70

2.60

Coef.Concentración de Carga = 1.23

N.R

B= 2.96 12

11.3 12.7

A= 0.61 A B C

C= 1.10

MOMENTO POR SOBRECARGA = 42 Ton-m / eje de rueda

POR SOBRECARGA EQUIVALENTE = 27 Ton-m / via de 3m de ancho

(P=9 Ton w=1 Ton/m)

SE ADOPTARA EL MAYOR VALOR ML= 42.0 Ton-m

MOMENTO POR IMPACTO = MI= 12.6 Ton-m

( I= 15.24/(L+38) )

I= 0.3 < 0.3

DISEÑO ESTRUCTURAL DE UN PUENTE CARROZABLE

0.75

LOSA

DIAFRAGMA

4 1 16

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MOMENTO POR PESO PROPIO

Metrado de Cargas

ASFALTO = 0.180

BARANDA = 0.300

LOSA = 1.248 9.05

VIGA = 0.720 3.017

VOLADO = 0.279

W = 2.727 Ton/m

CADA QUE DISTANCIA DE EJE A EJE 0.4

SE COLOCARAN LOS DIAFRAGMAS D= 3.8 mts. 0.2 0.2

( D < LUZ / 4 = 3.19 mts ) 3.8 3.8 3.8 3.8

ESPESOR DEL DIAFRAGMA E= 0.4 11.80

No DE DIAFRAGMAS = 4.00 (debe obtenerse un numero entero exacto)

Peso propio del diafragma= 0.50 Ton

Y= 1.90

d 1 = 1 0

d 2 = 2 1.9 0.50 0.50 ……. 0.50 0.50 0.50 …… 0.50 0.50

d 3 = 2 1.9

d 4 = 1 0

###### w= 2.73

###### d1 d2 d3 d….. d d3 d2 d1

######

######

######

3.8

MOMENTO POR CARGA MUERTA MD = 51 Ton-m

DISEÑO POR METODO A LA ROTURA

MU=1.3( MD+1.67*( ML+MI ) ) => MU= 185 Ton-m d= 62

f 'c= 210 kg/cm2 ¿N° DE CAPAS DE VARILLAS (3 o 4)?= 3

Fy= 4200 kg/cm2

b= 200 cm ° ° ° ° ° ° ° °

d= 62 cm ° ° ° ° ° ° ° °

° ° ° ° ° ° ° °

w= 0.139 &= 0.007 < 75&b= 0.021 ( FALLA DUCTIL )

As(cm2)= 85.947 cm2 17 VARILLAS DE 1" As,min= 41.3 cm2

As principal(+) = 85.9 cm2

ACERO PARA MOMENTOS NEGATIVOS

M(-)= 61.6666667

w= 0.0436 &= 0.0022 < 75&b= 0.02125 ( FALLA DUCTIL )

As(cm2)= 27.00468609 cm2 <> 5 VARILLAS DE 1"

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A B

6 var 1" 6 var 1"

2 var 5/8" 2 var 5/8"

2 var 5/8" 2 var 5/8"

2.4 m

5 var 1¨

6 var 1" 6 var 1"

6 var 1" 6 var 1"

A B corte corte

B-B A-A

VERIFICANDO SI SE COMPORTA COMO VIGA " T " ó RECTANGULAR

b= 2.60 b= 2.60 < 3 VIGA RECTANGULAR

0.2 E.N

(b-bw)/2= 1.05 < 1.6 VIGA RECTANGULAR

C

bw= 0.5 (b-bw)/2= 1.05 < 1.05 VIGA RECTANGULAR

PROFUNDIDAD DEL EJE NEUTRO (C) 0.119

0.200

C= 0.119 < 0.200 VIGA RECTANGULAR

DISEÑO DE VIGA POR CORTE

Y= 0.333

d 1 = 0 0 0.50 0.50 0.50 …… …… …… …… 0.50 0.50

d 2 = 1 0.3333

d 3 = 2 0.6667

d 4 = 3 1 w= 2.73

d…. d2 d1

d….. d…. d….

d2

d3

d4

2

CORTANTE POR PESO PROPIO VD= 17 Ton

CORTANTE POR SOBRECARGA VL= 17 Ton

CORTANTE POR IMPACTO VI= 5.0 Ton


VU=1.3( VD+1.67*( VL+VI ) ) => Vu= 69.862 Ton 5.667

5

Vcon= fi*(0,5*(f´c)^0,5+175*&*Vu*d/Mu 6.0

V que absorve el concreto => Vcon= 20.2 Ton

V que absorve acero = Vace= Vu - Vcon= Vace= 49.6 Ton

S= Av*fy*b/Vace

S= 11 cm

SE ADOPTARA S= 11 cm VAR. 1/2"

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A B

6 var 1" 6 var 1"

2 var 5/8" 2 var 5/8"

VAR. 1/2" 1a .05, 15 a 0.11 ,6 a 0.20, r a 0.30 /e

2 var 5/8" 2 var 5/8"

2.4 m

5 var 1¨

6 var 1" 6 var 1"

6 var 1" 6 var 1"

A B corte corte

B-B A-A

b) DISEÑO DE LOSA (Tramo interior)

MOMENTO POR PESO PROPIO ( MD)

METRADO DE CARGAS

Peso propio= 0.5 Ton/m

Asfalto= 0.1 Ton/m

DIAGRAMA MOMENTOS POR PESO PROPIO

w= 0.6 Ton/m 0.26 0.26

NOTA:

Consideraremos un coeficiente de ( 1/10 ) para los LOSA

momentos positivos y negativos por peso propio 2.10

Luz entre vigas = 2.10

0.26

MD= 0.26 Ton-m

MOMENTO POR SOBRECARGA ( ML ) DIAGRAMA MOMENTOS POR SOBRE CARGA

2.00 2.00

ML=(L+0.61)P/9.74

ML= 2.226 LOSA

2.10

MOMENTO POSITIVO ML(+)= 1.78 Ton-m

MOMENTO NEGATIVO ML(-)= 2.00 Ton-m 1.78

MOMENTO DE IMPACTO (MI) DIAGRAMA MOMENTOS POR IMPACTO

0.76 0.76

I=15.24/(L+38) = 0.380049875

LOSA

2.10

MOMENTO POSITIVO MI(+)= 0.68 Ton-m

MOMENTO NEGATIVO MI(-)= 0.76 Ton-m

0.68


DIAGRAMA MOMENTOS DE DISEÑO

MU( + ) = 1.3( MD+1.67*( ML+MI ) ) = 5.679 Ton-m 6.35 6.35

MU( - ) = 1.3( MD+1.67*( ML+MI ) ) = 6.35 Ton-m

LOSA

2.10

f 'c= 210 kg/cm2

Fy= 4200 kg/cm2

b= 100 cm 5.68

d= 17 cm

ACERO PARA MOMENTOS POSITIVOS

w= 0.111 &= 0.006 < 75&b= 0.02125 ( FALLA DUCTIL )

As(cm2)= 9.4566 cm2 VAR, 5/8" @ 21 cm As,min= 5.7 cm2

As principal(+) = 9.5 cm2

VIG

A

VIG

A

VIG

A

VIG

A

VIG

A

VIG

A

VIG

A

VIG

A

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w= 0.1254 &= 0.006 < 75&b= 0.02125 ( FALLA DUCTIL )

As(cm2)= 10.66224209 cm2 <> VAR, 5/8" @ 19 cm

Acero por temperatura => As temp= 0.0018*b*d

As temp= 3.06 cm2

VAR, 1/2" @ 42

Acero positivo de reparto perpendicular al principal => As rpp(+)= (121/luz puente^0.5)*As principal(+)

As rpp(+)= 3.30 cm2

VAR, 1/2" @ 38 cms,

VAR, 1/2" @ 42 cm

VAR, 1/2" @ 38 cm VAR, 5/8" @ 19 cm

VAR, 5/8" @ 21 cm

c) DISEÑO DEL VOLADO

Metrado de cargas

pesos brazos momentos (Ton-m)

losa = 0.375 0.625 0.234375

trapecio = 0.291 2.225 0.64664063

Asfalto= 0.18 0.9 0.162

Baranda= 0.15 1.7 0.255

MD= 1.30 Ton -m

MOMENTO POR SOBRECARGA

E=0.8*X+1.143

X= 0.00

E= 1.143

Mv= P.X/E

Mv= 0

Mv= ML= 0 Ton-m

MOMENTO POR IMPACTO

MI= 0 Ton-m

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Mu= 2 Ton-m


MU( + ) = 1.3( MD+1.67*( ML+MI ) ) = 2 Ton-m

f 'c= 210 kg/cm2

Fy= 4200 kg/cm2

b= 100 cm

d= 17 cm


w= 0.037 &= 0.002 < 75&b= 0.02125 ( FALLA DUCTIL )

As(cm2)= 3.1824 cm2 VAR. 5/8" @ 35 cms As,min= 5.7 cm2

VAR. 5/8" @ 35 cms

d) DISEÑO DEL DIAFRAGMA

METRADOS

Asfalto= 0.32 t/m

losa= 1.59 t/m

viga= 0.50 t/m

WD= 2.41 t/m


WL= 3.19 t/m 0.15 0.15

WU= 9.36 t/m

LOSA

Mu(-)= 0.15 ton-m

Mu(+)= 0.17 ton-m

0.17


f 'c= 210 kg/cm2

Fy= 4200 kg/cm2

b= 380 cm

d= 62.0 cm


w= 0.000 &= 0.000 < 75&b= 0.02125 ( FALLA DUCTIL )

As(cm2)= 0.0713 cm2 ó Asmin= 8.27 cm2

SE ADOPTARA As= 8.27 cm2

4 VARILLAS DE 5/8"

VIG

A

VIG

A

DIAFRAGMA

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f 'c= 210 kg/cm2

Fy= 4200 kg/cm2

b= 40 cm

d= 62 cm

w= 5E-04 &= 0.000 < 75&b= 0.02125 ( FALLA DUCTIL )

As(cm2)= 0.06 cm2 ó Asmin= 8.27 cm2

QUE CANTIDAD DE ACERO ADOPTA: 8.27 cm2

4 VARILLAS DE 5/8"

B

4 varillas 5/8" ° ° ° °

2 varillas 5/8" ° °

VAR. 3/8" 1a .05, 9 a 0.10 , r a 0.20 /e 2 varillas 5/8" ° °

4 varilas 5/8" ° ° ° °

B corte

B-B

VERIFICANDO SI SE COMPORTA COMO VIGA " T " ó RECTANGULAR

b= 3.80

0.2 E.N

(b-bw)/2= 1.7 > 1.6 VIGA * T *

C

bw= 0.4 (b-bw)/2= 1.7 < 1.7 VIGA RECTANGULAR

PROFUNDIDAD DEL EJE NEUTRO (C) 0.006

0.200

C= 0.006 < 0.2 VIGA RETANGULAR

e) DISEÑO DE ESTRIBOS

DATOS PARA EL DISEÑO

FRICCION INTERNA

GRAVA 35°- 45°

ARENA FINA 30°- 35° 1.57

ARENA MEDIA 35°- 40°

ARENA GRUESA 35°- 40°

ARCILLA 6°- 7°

CAPACIDAD PORTANTE DEL TERRENO= 1.2 Kg/cm2 (verificar in situ)

ANGULO DE FRICCION INTERNA (&)= 32 º

PESO UNITARIO (PU)= 1.65 Ton/m3

CALIDAD CONCRETO (CIMENTACIONES) F'c= 140 Kg/cm2

CALIDAD CONCRETO (ELEVACIONES) F'c= 175 Kg/cm2

CONCRETO (VIGAS,LOSAS,DIFRAGMA) F'c= 210 Kg/cm2

REACCION DEL PUENTE CARGA MUERTA/m= 2.7 Ton/m

REACCION DEL PUENTE SOBRECARGA/ m= 2.9 Ton/m

TIPOS DE SUELOS PESO UNITARIO

(T/m3) ADMISIBLE (Kg/cm2)

CAPACIDAD PORTANTEANGULO DE

3.0 -6.0

0.5 -2.0

1.73 - 2.20 3.0 -8.0

0.5 -2.0

2.0 -3.0 1.57 - 1.73

1.57 - 1.73

1.75 - 2.05

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Longitud de Soporte

L,Smin= 0.37 m

A 0.5 A

0.6 0.8

TALUD ADOPTADO:

H : V <=> 1 : 14

:

b > 1.2 m V =3 3 =V

4.4

B B

1 1

H= 0.6m

C 0.6 C

b= 1.70

3.70

ANALISIS DE LA SECCION A-A

E=0,5*PU*h*(h+2*h´)*tan(45°-&/2)^2

E= 0.406 ton

Ev= 0.11 ton

Eh= 0.39 ton

dh= (h/3)*(h+3h´)/(h+2h´)

dh= 0.34666667 m

b= 0.5m

FUERZAS VERTICALES ESTABILIZADORAS Ev

pi(tn) xi(m) Mi™ E

P1 0.92 0.25 0.23

Ev 0.11 0.5 0.0559 0.8m P1 &/2 Eh

Tot, 1.032 0.2859

A dh A

Xv= 0.146 m b/2

Xv e

e=b/2-Xv

e= 0.10 m < 0.2 OK !

CHEQUEOS DE LOS FACTORES DE SEGURIDAD

q1,2=(Fv/b)*(1=6e/b)

q1= 0.464 kg/cm2

q2= -0.051 kg/cm2

q1= 0.4637 < 70 kg/cm2 OK ! (esfuerzo de compresion del concreto)

q2= -0.051 < 70 kg/cm2 OK !

R

P

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CHEQUEO AL DESLIZAMIENTO

F,S,D=Vconcrt/Eh= 0.85*0.5*f'c^0.5*b*d/ Eh (cortante del concreto/empuje horizontal)

F,S,D = 57.68 > 2 OK !

CHEQUEO AL VOLTEO

F,S,V = Mto.estabilizante/Mto.desestabilizador=Mto.establ./Eh*dh

F,S,V = 2.115 > 1.25 OK ! (sin considerar el aporte de esfuerzo a la compresion del concreto

como momento estabilizante)

ANALISIS DE LA SECCION B-B

ESTRIBO SIN PUENTE Y CON RELLENO SOBRECARGADO

E=0,5*PU*h*(h+2*h´)*tan(45°-&/2)^2

E= 4.8 ton

Ev= 1.33 ton

Eh= 4.63 ton

dh= (h/3)*(h+3h´)/(h+2h´)

dh= 1.41866667 m

FUERZAS VERTICALES ESTABILIZADORAS 0.5

0.6

pi(tn) xi(m) Mi™

P1 4.37 1.45 6.3365

P2 4.14 0.9 3.726

P3 2.07 0.4 0.828 Ev

Ev 1.33 1.10 1.4603

Tot, 11.91 12.351 E

3.8 m

3m &/2 Eh

Xv= 0.486 m

P3

e=b/2-Xv < b/3

dh

e= 0.364 m < 0.57 m OK !

B B


0.21428571 m

q1,2=(Fv/b)*(1=6e/b) b= 1.7m

b/2

Xv e

q1= 1.601 kg/cm2

q2= 0.2 kg/cm2


q2= 0.2003 < 70 kg/cm2 OK !


F,S,D=(suma Fv)*u/ (suma Fh)

F,S,D= 1.8003843 > 1.5 OK ! (sin considerar la adherencia de los concretos durante el proceso constructivo)

P1

P2

R

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CHEQUEO AL VOLTEO

F,S,V= Mto.estabilizante/Mto.desestabilizador

F,S,V= 1.88044085 > 1.75 OK !

ESTRIBO CON PUENTE Y RELLENO SOBRECARGADO

E=0,5*PU*h*(h+2*h´)*tan(45°-&/2)^2

E= 4.8 ton

Ev= 1.33 ton

Eh= 4.63 ton

dh= (h/3)*(h+3h´)/(h+2h´)

dh= 1.41866667 m

R2(Fuerza de frenado)

9 Ton

R2= 5% de la s/c equivalente del camion HS-36

R2= 0.05*(Luz*1T/m2+9Ton)*n° vias/(ancho del puente*2) w= 1T/m2

12 m

R2= 0.16935484

R1 ( reaccion del puente por carga muerta)

R3 (reaccion del puente por sobre carga)

(Fza. Frenado) R2

FUERZAS HORIZONTALES DESESTABILIZADORAS

pi(tn) xi(m) Mi™ R1 o R3

Eh 4.63 1.4187 6.568 (Reacciones) 1.8m

R2 0.169 5.6 0.9484

Tot, 4.80 7.5164

FUERZAS VERTICALES ESTABILIZADORAS

pi(tn) xi(m) Mi™ Ev

R1 2.7 0.9 2.43

R3 2.9 0.9 2.61 E

Pvert, 11.91 1.05 12.503 3.8 m

Tot, 17.51 17.543 3m &/2 Eh

P3

Xv= 0.573 m

dh

e=b/2-Xv

B B

e= 0.277 m < 0.57 OK !

0.21428571 m


b= 1.7m

b/2

q1,2=(Fv/b)*(1=6e/b) Xv e

q1= 2.038 kg/cm2

q2= -0.022 kg/cm2


q2= -0.022 < 70 kg/cm2 OK !


F,S,D=(suma Fv)*u/(suma Fh)

F,S,D= 2.55367329 > 1.5 OK !

P1

P2

R

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CHEQUEO AL VOLTEO


F,S,V= 2.33394569 > 2 OK !

ANALISIS DE LA SECCION C-C

ESTRIBO SIN PUENTE Y CON RELLENO SOBRECARGADO

E=0,5*PU*h*(h+2*h´)*tan(45°-&/2)^2

E= 6.2 ton

Ev= 1.72 ton

Eh= 6.00 ton

dh= (h/3)*(h+3h´)/(h+2h´)

dh= 1.62380952 m


pi(tn) xi(m) Mi™

P1 4.37 2.45 10.707

P2 4.14 1.9 7.866

P3 2.07 1.4 2.898 P1

P4 5.106 1.85 9.4461 Ev

P5 6.08 3.2 19.456

Ev 1.72 3.70 6.37 E

Tot, 23.49 56.743 P2

3m &/2 Eh

Xv= 2.001 m P3

e=b/2-Xv < b/6 dh

e= 0.151 m < 0.62 m

1m H= 0.6m

CHEQUEOS DE

FACTORES DE SEGURIDAD C C

q1,2=(Fv/b)*(1=6e/b) 1.21428571428571m

1.81428571 m

q1= 0.79 kg/cm2 2.31428571 m

b= 3.31428571 m

q2= 0.48 kg/cm2 b/2

Xv e

q1= 0.79 < 1.2 kg/cm2 OK ! (capacidad portante admisible del terreno)

q2= 0.4796 < 1.2 kg/cm2 OK !


F,S,D=(suma Fv)*u/ (suma Fh)

F,S,D= 2.34718809 > 1.75 OK !

P1

P2

R P4

P

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CHEQUEO AL VOLTEO


F,S,V= 5.82011868 > 2 OK !

ESTRIBO CON PUENTE Y RELLENO SOBRECARGADO

E=0,5*PU*h*(h+2*h´)*tan(45°-&/2)^2

E= 6.2 ton

Ev= 1.72 ton

Eh= 6.00 ton

dh= (h/3)*(h+3h´)/(h+2h´)

dh= 1.62380952 m

R2(Fuerza de frenado)

9 Ton

R2= 5% de la s/c equivalente del camion HS-36

R2= 0.05*(Luz*1T/m2+9Ton)*n° vias/(ancho del puente*2) w= 1T/m2

12 m

R2= 0.16935484

R1 ( reaccion del puente por carga muerta)

R3 (reaccion del puente por sobre carga)

(Fza. Frenado) R2

R1 o R3

FUERZAS HORIZONTALES DESESTABILIZADORAS (Reacciones) 1.8m

pi(tn) xi(m) Mi™

Eh 6.00 1.6238 9.7494

R2 0.169 6.2 1.05

Tot, 6.17 10.799

P1

Ev


E

pi(tn) xi(m) Mi™ P2

R1 2.7 1.9 5.13 4.4 m 3m m &/2 Eh

R3 2.9 1.9 5.51

Pvert, 23.49 1.95 45.801 P3

Tot, 29.09 56.441

dh

Xv= 1.569 m

1m H= 0.260869565217391m

e=b/2-Xv < b/6 P4

C C

e= 0.281 < 0.6167 OK!

1.21428571428571m

CHEQUEOS DE

FACTORES DE SEGURIDAD 1.81428571 m

2.31428571 m

q1,2=(Fv/b)*(1=6e/b) b= 3.31428571 m

b/2

Xv e

q1= 1.144 kg/cm2

q2= 0.428 kg/cm2

q1= 1.1443 < 1.18 kg/cm2 OK ! (capacidad portante del terreno)

q2= 0.4281 < 1.18 kg/cm2 OK ! (capacidad portante del terreno)


F,S,D=(suma Fv)*u/(suma Fh)

F,S,D= 2.82706976 > 1.5 OK !

CHEQUEO AL VOLTEO

F,S,V= Mto.estabilizante/Mto.desestabilizado

F,S,V= 5.22630032 > 2 OK !

P1

P2

R P4

P

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Diseño de Puente de 10m