Prepara tus exámenes y mejora tus resultados gracias a la gran cantidad de recursos disponibles en Docsity
Gana puntos ayudando a otros estudiantes o consíguelos activando un Plan Premium
Prepara tus exámenes
Prepara tus exámenes y mejora tus resultados gracias a la gran cantidad de recursos disponibles en Docsity
Prepara tus exámenes con los documentos que comparten otros estudiantes como tú en Docsity
Los mejores documentos en venta realizados por estudiantes que han terminado sus estudios
Estudia con lecciones y exámenes resueltos basados en los programas académicos de las mejores universidades
Responde a preguntas de exámenes reales y pon a prueba tu preparación
Consigue puntos base para descargar
Gana puntos ayudando a otros estudiantes o consíguelos activando un Plan Premium
Comunidad
Pide ayuda a la comunidad y resuelve tus dudas de estudio
Descubre las mejores universidades de tu país según los usuarios de Docsity
Ebooks gratuitos
Descarga nuestras guías gratuitas sobre técnicas de estudio, métodos para controlar la ansiedad y consejos para la tesis preparadas por los tutores de Docsity
Descripción paso a paso del diseño de mencionado puente
Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones
1 / 52
Esta página no es visible en la vista previa
¡No te pierdas las partes importantes!
En oferta
ESCUELA MILITAR DE INGENIERÍA MCAL. ANTONIO JOSÉ DE SUCRE BOLIVIA
1.1 Introducción
Con el paso del tiempo, el diseño y construcción de las obras civiles han evolucionado
para proporcionar a la sociedad una vida más segura, confortable y cómoda, por lo
tanto, estructuras tan importantes como los puentes no podían ser la excepción.
En la construcción de vías es común la aparición de obstáculos que requieren ser
salvados por una estructura segura y económica denominada puente. El diseño de
estas estructuras debe ser estético, de modo que entre en concordancia con la belleza
de los alrededores. Sin embargo, la naturaleza de los obstáculos puede ser variada y
es posible que presenten condiciones que obliguen el uso de diferentes tipologías para
este tipo de estructura.
Una primera conceptualización de puentes indica que son estructuras capaces de
proporcionar una vía de paso para salvar obstáculos sobre ríos, lagos quebradas,
valles, carreteras, líneas férreas, canalizaciones, etc. y pueden clasificarse en
diferentes tipos, de acuerdo a diversos conceptos como el tipo de material utilizado en
su construcción, el sistema estructural predominante, el sistema constructivo utilizado,
el uso del puente, la ubicación de la calzada en la estructura del puente, entre otros.
1.2 Objetivos
1.2.1 Objetivo General
Diseñar un puente para salvar una luz total de 39 metros, para un ancho de dos
carriles, con los conocimientos adquiridos en la materia de puentes y criterios de la
normativa AASHTO y el método LRFD.
1.2.2 Objetivos Específicos
Diseñar los elementos de la superestructura del puente, tanto el tablero como las
vigas de apoyo.
Elaborar los planos de acuerdo a detalles de armadura y dimensiones respectivas.
1.3 Antecedentes
La necesidad humana de cruzar pequeños arroyos y ríos fue el comienzo de la historia
de los puentes. Hasta el día de hoy, la técnica ha pasado desde una simple losa hasta
grandes puentes colgantes que miden varios kilómetros y que cruzan bahías. Los
puentes se han convertido a lo largo de la historia no solo en un elemento muy básico
para una sociedad, sino en símbolo de su capacidad tecnológica.
Los primeros puentes fueron hechos con troncos o tablones y eventualmente con
piedras, usando un soporte simple o colocando vigas transversales. La mayoría de los
puentes en la antigüedad eran muy pobremente construidos y raramente soportaban
cargas pesadas. Fue esta insuficiencia la que llevó al desarrollo de mejores puentes.
El arco fue usado por primera vez por el Imperio romano para puentes y acueductos,
algunos de los cuales todavía se mantienen en pie. Los puentes basados en arcos
podían soportar condiciones que antes habrían destruido a cualquier puente.
2.1 Definición de Puente según la normativa AASHTO
Se define un puente como cualquier estructura que tiene una abertura no menor a
6100 [mm] y que forma parte de una carretera o está ubicada sobre o debajo de una
carretera.
2.2 Componentes de un Puente
Los componentes principales de son:
a) La superestructura conformada por: tablero que soporta directamente las
cargas; vigas, armaduras, cables, bóvedas, arcos, quienes transmiten las cargas del tablero a los apoyos.
b) La subestructura conformada por: pilares (apoyos centrales); estribos (apoyos
extremos) que soportan directamente la superestructura; y cimientos, encargados de transmitir al terreno los esfuerzos.
2.2.1 Componentes de la Superestructura
a) Tablero. Es el componente, con o sin superficie de rodamiento, que soporta las
cargas de rueda en forma directa y es soportado por los otros componentes.
b) Estructura Portante. Es el componente estructural que soporta al tablero y se
apoya en sus extremos con la subestructura, es decir transmite las cargas procedentes del tablero a los estribos y/o pilas.
c) Accesorios del tablero. Son elementos que sirven para dar funcionalidad al
puente y seguridad tanto a los vehículos como a los peatones: cordón barrera, barandas, barreras.
2.2.2 Componentes de la Subestructura
a) Pilares. Son elementos de apoyo intermedios los cuales conducen los esfuerzos
de la superestructura hacia las fundaciones están diseñados para resistir presiones hidráulicas, cargas de viento, cargas de impacto, etc., son más susceptibles a los efectos de la socavación por lo que las fundaciones deberán estar por debajo de la altura máxima de socavación.
Acero Estructural Hormigón Armado
Hormigón Presforzado
c) Por el tipo de estructura
Losa
Losa-viga Cajón
Aporticados En Arco
Atirantado (utilizan cables rectos que atirantan el tablero)
Colgantes Levadizos (basculantes)
Pontones (puentes flotantes permanentes)
d) Por el tipo de apoyo
Isostáticos Hiperestáticos
e) Por el proceso constructivo
Vaciados en sitio Compuestos
Prefabricados Dovelas
f) Por su trazo geométrico
Recto
Oblicuo
Curvo
Donde ninguna de estas clasificaciones es mutuamente excluyente, todas parecen
contener partes de una u otra clasificación.
2.4 Aspectos generales para el diseño de puentes
2.4.1 Planificación
Es la etapa inicial de diseño de todo proyecto, donde el ingeniero decide la posición
forma, tamaño, y capacidad estructural del puente. Estas decisiones son hechas sobre
bases de encuestas de campo e información adicional:
Condiciones del terreno. Requerimientos de diseño para la vida útil del puente. Volúmenes probables de tráfico. Recursos disponibles.
2.4.2 Selección del sitio
Para el ingeniero los ríos son los obstáculos más comunes necesitando ser cruzados.
Los puentes que sirven para vencer obstáculos que no tengan que ver con pasos de
ríos son relativamente simples porque implican consideraciones de altura y de longitud,
cuando se trata de cruzar ríos se tiene que tomar muy en cuenta los estudios de
hidráulica e hidrología.
Tomando las siguientes consideraciones:
El suelo debe ser lo suficientemente fuerte para asegurar la estabilidad de la
estructura.
El puente y sus obras asociadas no deberían tener un impacto adverso en
edificios o terrenos contiguos o ellos sean susceptibles a daños del medio ambiente.
2.4.3 Hidráulica e hidrología
Debe incluir por lo menos la media anual, las crecientes máximas y mínimas la
velocidad de la corriente particularmente en las crecidas el caudal las variaciones
climáticas y materiales de arrastre.
2.5.1 Filosofía de diseño por factores de carga y resistencia (LRFD)
El método de Load and Resistance Factor Design (LRFD) está basado en estados
límites y emplea procedimientos probabilísticos y provee un nivel más uniforme de
confiabilidad.
Es un procedimiento de diseño probabilístico, que se puede ver como una extensión
lógica del procedimiento de diseño por Resistencia Última, en el cual se toma en
cuenta la variabilidad, tanto de las cargas como del comportamiento de los elementos
estructurales de manera explícita. La conversión a la filosofía de diseño por Factores
de Carga y Resistencia podría considerarse como un mecanismo para seleccionar de
manera más sistemática y racional los factores de carga y resistencia.
El principio de la filosofía de Diseño por Factores de Carga y Resistencia se puede
resumir con la siguiente expresión:
η Σ γ୧Q୧ ≤ ϕ R୬
Donde:
Qi: Efecto de las cargas
Rn: Resistencia nominal η: Factor de modificación de carga
γi: Factor de carga ϕ: Factor de reducción de resistencia
El método LRFD indica que, para el diseño de elementos estructurales la resistencia
de diseño de cada componente debe ser mayor o igual a la resistencia requerida
determinada acorde a las combinaciones de carga LRFD. Los factores de carga y
resistencia han sido calibrados por ensayos de diseño para proporcionar un nivel de
seguridad alto y uniforme en puentes nuevos.
2.6 Tipos de cargas
2.6.1 Cargas
Las cargas que se presentan a continuación están basadas en las especificaciones de
AASHTO. En general, estas cargas pueden ser divididas en dos grandes grupos:
cargas permanentes y cargas transitorias (cargas de vehículos, peatonales, de fluidos,
de sismo, de hielo y de colisiones).
a) Cargas permanentes
Las cargas permanentes como su nombre lo indica son esas cargas que se quedan
sobre el puente por un periodo extenso o quizás por toda la vida de servicio del puente,
entre estas se pueden citar:
Peso propio de los componentes estructurales y accesorios no estructurales (DC).
Peso propio de las superficies de rodamiento e instalaciones para servicios públicos (DW).
Empuje horizontal del suelo (EH).
Tensiones residuales acumuladas resultantes del proceso constructivo, incluyendo las fuerzas
secundarias del postensado (EL).
Sobrecarga de suelo (ES).
La carga permanente es distribuida a las vigas asignando a cada una todas las cargas
de los elementos de la superestructura dentro la mitad de la distancia a la viga
adyacente. Los pesos muertos debido a barreras de hormigón, aceras y bordes de la
acera, y paredes contra ruidos, pueden ser igualmente distribuidos a todas las vigas.
b) Cargas transitorias
Aunque el automóvil es la carga viva vehicular más utilizado en casi todos los puentes,
el camión es el que causa los efectos más críticos en los puentes. Específicamente los
efectos que producen los automóviles son insignificantes en comparación a los efectos
que produce el camión. Además de las cargas vivas vehiculares podemos citar las
siguientes cargas transitorias:
entre los dos ejes de 145 [kN] se deberá variar entre 4300 y 9000 [mm] para
producir las solicitaciones extremas.
c.2 Tándem de Diseño. El tándem de diseño consistirá en un par de ejes de 110
[kN] con una separación de 1200 [mm]. La separación transversal de las ruedas se
deberá tomar como 1800 [mm].
c.3 Carril de Diseño. La carga del carril de diseño consistirá en una carga de
9,3 [N/mm], uniformemente distribuida en dirección longitudinal. Transversalmente
la carga del carril de diseño se supondrá uniformemente distribuida en un ancho
de 3000 [mm].
2.7 Estados límite
La filosofía de diseño por Factores de Carga y Resistencia (LRFD), surge como
producto de los avances en la Ingeniería de Puentes. Esta filosofía permite
seleccionar de manera más racional y sistemática los factores de carga y
resistencia, mismos que han sido calibrados por ensayos de diseño para
proporcionar un nivel de seguridad.
Todas las especificaciones de diseño son escritas para establecer un nivel
aceptable de seguridad. Hay muchos métodos para intentar proveer seguridad y el
método inherente en muchas especificaciones modernas de diseño de puentes es
el análisis de confiabilidad basado en probabilidades, este método inherente se
encuentra en las Especificaciones LRFD.
Las Especificaciones LRFD están escritas con un formato de Estados Limite basado
en probabilidades requiriendo el análisis de algunos, o todos, de los cuatro Estados
Límite definidos abajo para cada componente de diseño en un puente.
2.7.1 Estado límite de servicio
Trata con las restricciones impuestas a las tensiones, deformación, y anchos de
fisura bajo condiciones de servicio regular. Estos requisitos están dirigidos a
asegurar un funcionamiento aceptable del puente durante el periodo de diseño.
Combinaciones de Carga y Factores de carga
Factores de carga para cargas permanentes
Consideraciones Generales a) Materiales
Resistencia característica del Hormigón
Peso específico del Hormigón:
Resistencia característica del Acero:
Peso específico del asfalto:
fy ≔ 4200
―― kg cm^2
――
kg m^3
fc ≔ 300
γc ≔ 2400
γasf ≔ 2240
b) Datos Iniciales
Camión de diseño: HL-
Ancho vía segun el camión de diseño HL-93: bcamion ≔3.60 m
Longitud total del puente: L ≔ 39 m
Luz libre del puente: l ≔―= L 2
19.5 m
Espesor de asfalto: easfalto ≔0.075 m
c) Ancho de calzada El ancho de calzada es propuesto en base al manual de la ABC corresponde a dos vías de tráfico igual a: Anchocalzada ≔ 8 m
