Trabajo practico Cálculo puente

Memoria descriptiva

El presente trabajo consta del desarrollo del diseño preliminar de un puente de hormigón armado o pretensado, de acuerdo a los datos que fueron otorgados por la cátedra para el estudio del mismo.

El puente se ubicará sobre un río, será recto, tendrá una longitud total de 67 m y estará compuesto por dos tramos de 33.5 m cada uno. En la mitad del vano del puente, se dispondrá de una pila. A su vez, optamos por diseñar un tablero para cada sentido de circulación, es decir, cada tablero estará compuesto por: una vereda, dos banquinas y dos carriles con el mismo sentido de circulación. Ambos tableros presentan sus defensas y barandas correspondientes, y los mismos se encuentran ubicados a una distancia de 1 m entre sí. La sección transversal de cada tablero queda definida de la siguiente forma y tendrá una longitud total de 12.3 m:

[pic 1]

Para llevar a cabo el cálculo y diseño del presente trabajo, utilizamos el reglamento CIRSOC 800 para el cálculo de la estructura del puente, el CIRSOC 801 para el análisis de las cargas, y además, predimensionar el mismo inicialmente con el método simplificado brindado por la Dirección Nacional de Vialidad (DNV), y luego utilizamos el programa de cálculo RAM Elements para verificar y concluir los valores adoptados para los distintos elementos estructurales.

Para el tablero se propuso la utilización una losa “in situ” de 20 cm de espesor. A su vez, a partir de la longitud total de la sección transversal, se realizó un cálculo aproximado, para obtener la cantidad de vigas necesarias a disponer transversalmente. Se determinó una cantidad de 5 vigas iguales, en cuanto geometría y armadura, lo que facilita la construcción del puente y logra un ahorro de tiempo en su elaboración.

Resultó en un puente cuyos tableros tienen un ancho de 12.3 m cada uno y constan de 5 vigas, que se encuentran distanciadas a 2,6 m con voladizos de 0,95 m. El voladizo cumple una función estética y a su vez, evita que la viga en el extremo este innecesariamente sobredimensionada.

Materiales:

• Viga postesada premoldeada:

Hormigón: H - 45

Armadura pasiva: ADN tipo III, 420 Mpa

Armadura activa: C - 19000

• Losa: Hormigón H - 30

A su vez, en el diseño geométrico se indica una pendiente del 2% para el tablero. Dicho desnivel se materializó ubicando las vigas sobre dados de hormigón con altura variable, como se muestra a continuación:

[pic 2]

Sección transversal de tablero

MEMORIA DE CÁLCULO

Propiedades geométricas de las secciones

Para la sección del tablero hay tipologías y relación entre dimensiones, a partir de las cuales se determinó la altura del paquete estructural.

Se optó por realizar un tablero con una sección entre los tipos C y D,  por lo que la altura del paquete se calculó como L/18, siendo L la luz de la misma y la altura del paquete, la correspondiente la mínima.

[pic 3]

[pic 4]

La altura obtenida fue de 1,86 m. Ya que se había adoptado un espesor de losa de 20 cm; la altura mínima restante para la viga era de 1,66 m. Finalmente, se optó por darle a la viga una altura de 1.70 m.

Para la determinación de las características geométricas de la viga se respetó el ancho mínimo de alma que es 0,1h o 18 cm, brindado por la DNV.

Análisis de cargas

Calculamos inicialmente las cargas permanentes DC (peso propio de los componentes estructurales y agregados no estructurales) y DW (peso propio de las superficies de rodamiento e instalaciones para servicios).

Cargas permanentes DC:

Cargas permanentes DW:

Sobrecarga vehicular (LL)

Luego, para la sobrecarga vehicular sobre las calzadas se utiliza una combinación de carga de carril de diseño y camión de diseño o tandem de diseño, seleccionando aquella que de la situación más desfavorable.

En primer lugar, la carga de carril de diseño consiste en una carga de 15kN/m, uniformemente distribuida en dirección longitudinal.

Luego, se debe definir el número de carriles de diseño (artículo 3.6.1.1.1), cuyo ancho difiere del de los carriles de circulación (reales).

Se define de la siguiente forma:

[pic 5]

• w: es el ancho libre de calzada entre cordones y / o barreras.

Queda definida la cantidad de carriles de diseño y el ancho de los mismos.

En cuanto al camión de diseño (3.6.1.2.2), los pesos y las separaciones del mismo se especifican en la figura a continuación.

[pic 6].

Por otra parte, el reglamento indica que se deben considerar los siguientes factores:

1. Presencia múltiple de sobrecargas: artículo 3.6.1.1.2

“Se deberá determinar cada una de las posibles combinaciones de número de carriles, multiplicando por un factor de presencia múltiple correspondiente para tomar en cuenta la probabilidad de que los carriles están ocupados simultáneamente por la totalidad de la sobrecarga”

Se utiliza la siguiente tabla:

[pic 7]

Como la cantidad de carriles de diseño con la que se cuenta es 2, el factor de presencia múltiple a utilizar es 1.00.

Este factor se aplica también al carril de diseño.

1. Incremento por carga dinámica: articulo 3.6.1.7

Las cargas del camión y del tándem de diseño se deben mayorar con los porcentajes indicados en la siguiente tabla:

[pic 8]

El factor a aplicar en la carga estática se debe tomar como 1 + IM. El IM a utilizar es de 33 % ya que el análisis que estamos realizando es sobre los estados límites.

Análisis de sobrecargas vehiculares

Para el camión de diseño se debió encontrar la distancia entre ejes traseros y la posición del camión que provoquen en el puente la situación más desfavorable.

Para encontrar el valor de carga que causa el mayor momento en las vigas, se ubicó al camión en diferentes posiciones a lo largo de la luz de la misma. Como resultado la distancia entre ejes traseros resultó de 4,3 m y la posición más desfavorable para el camión se encuentra a 9 m del extremo.

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