HOJA DE CALCULO PUENTE VIGA LOSA-DISEÑO DE LOSA jomar.xlsx

DISEÑO PUENTE VIGA LOSA CON EL ASSHTO LRFD - DISEÑO DE VIGA LONGITUDINAL Datos

Va ores mportantes Eje de Apoyo

Luz del Puente =

20.00

Eje de Apoyo

ELEVACION PUENTE CARACTERISTICAS GENERALES uper uper-e -ess ruc ruc ura ura e conc concre re o arma arma o, e un so o ramo ramo s mp emen emen e apoy apoyaa o 1.1.- GEOM GEOMET ETRI RICA CAS S: Luz e Puente : e as : Anc o e ca za a : Anc o e Vere a : Anc o Tota :

20.00 1.00 4.20 1.80 8.10 :

Cam n e D se o :

m m m m m

cons eran o aran a y mp ementac on e acera

ASSHTO LRFD HL-93

So recarga D str u a:

Tan em e D se o :

2.2.- MATE MATERI RIAL ALES ES:: CONCRETO ARMADO: Concreto es s enc a a a compres n :

210

g cm

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o uo e

as c a :

.

Acero Acero e re uerzo uerzo Res stenc a a a uenc a : Mo u o e E ast c a :

4200 2100000

g cm Kg cm2 Kg cm2

PESO ESPEC ESPEC FICO DE LOS MATERIAL MATERIALES: ES: Concreto arma o : As a to :

2400 Kg m3 2200 Kg m3

PESOS ADICIONALES: Baran a : Carga peatona peatona : Seg n AASHTO - LRFD 3.6x10^-3 Mpa :

100

Kg m

360

Kg m2

3.- DETERM DETERMINAC INACION ION DE LA LA SECCI SECCI N TRANSVE TRANSVERSA RSAL L Y LONGIT LONGITUDIN UDINAL AL PREDIMENSIONAMIENTO DE LA VEREDA: ANCHO DE VEREDA - Anc o m n mo e c rcu ac n peatona : - Co ocac n e aran as: Anc o tota : PERALTE DE LA VEREDA

m m m

0.6

m

acera

ac acera asum a : - Carga Carga muer muerta ta : Peso prop o 1m : Aca a os: - arga v va : Carga peatona : Res Res sten stencc a

1.8 0.1 1.9

WD =

1440 Kg m 100 Kg m 1540 Kg m

WL =

360

OK!!

Kg m

t ma :

Wu=

Wu  1.25WD

 1.75WL

2447 Kg m

=

h acera



En vo a zo

0.05

1.90

0.2447 Kg cm2

(acera

1 . 41 L

  

4 Wu

0.2

1.70

Se cons era una V ga Equ va ente Wu

Wu

1.70

  

m

acera = 0.5929 m

3.40

m

















NUEVO ANCHO TOTAL DE LA SECCION

N MERO Y SEPARACI SEPARACION ON DE VIGA LONGITU LONGITUDINAL: DINAL: N MERO MERO DE VIGA VIGAS: S: Por Por cr ter ter o estr estruc uctu tura ra se p ante antear araa

3 v gas gas ong ong tu na es. es.

SEPARA SEPARACI CI N ENTRE ENTRE VIGAS: VIGAS: En a sepa separa racc n e cent centro ro a cent centro ro e as v gas gas se ten ten ra en cons cons erac erac n e que que e vo a zo e a osa osa no sea sea mayo mayorr a a m ta e a sepa separa racc n entr entree v gas. gas. recomen a o . m< < . m . m< < . Anc o tota

e a osa =

3a=

a/2

Nota Nota::

8.00 a

S'=

2.05

S=

2.5

m

Se hace hace a=S a=S par paraa pre predi dime mens nsio iona narr a 2

a

a 2

 Ancho

total de la losa

→ a = 2.6667 m Escogemos un va or o r mayor a este por segur a : a = 2.5 m

PREDIMENSIONAMIENTO DE LA VIGA LONGITUDINAL: ALTURA DE VIGA: L= Luz entre e es e apoyo S1= Luz entre e es e apoyo

20.00 m 65.62 t

Se t ene: ene: h1  0.07L

1= 1.4 m Tomamos h1= 1.4 m h2= 4.5599 t

1.39

m

m a/2

m

















8

bv



 b f   6t  0.5bw ancho del voladizo  

0.0157 0.0157 S ' L

v= 0.4496

m

v=

m

e asume: 0.45

w=

.

m 123-

2.5 m 1.425 m 1.50 m

= 2.68 m

→

V ga Inte Interr or:

 L  4  b f  12t  bw  S  

123 =

→

PREDIMENSIONAMIENTO DE LA LOSA: Se: Se: e pera pera te m n mo seg seg n AAS AASHT HTO O: tm n = 0.175 m en ta eros e concreto apoya os Art 9.7.1.1 ts =

S1+10 30

S1 : espac espac am ento ento e e es e as as v gas gas pr nc pa es en p es: es: S1= 8.2021 t

t= 0.607 t t= 0.1849 m or a a . . . . tmin 

S  3000 30

 165mm

m n= 0.165 m Nota: En Vo a zos con arreras e concreto Se Usar e

e mayor espesor

Se a opta optara ra :

t=

0.2

t=

tm n=

0.2

m

Art 13.7.3.1.2

0.1849 m

m

PREDIMENSIONAMIENTO DE VIGAS DIAFRAGMA: N MERO MERO DE DIAFRAG DIAFRAGMAS MAS:: Se co ocar ocaraa a ragm ragmaa a ca a terc terc o como como m x mo e uz e puen puente te:: Espa Espacc am ento ento::

Nº

e

a ragmas ragmas =

=

6.66667 m

→

5

m

5 :

0.20< =

<0.30m

0.20 m

ANCHO EFECTIVO DEL ALA DEL DIAFRAGMA

: =

1.00 m

5 m 2.85 m 2.50 m 2.5 m

















0.20

m

AUMENTO DE LA LONGITUD DE LAS VIGAS LONGITUDINALES EN LOS EXTREMOS : Genera mente para para puentes puentes con uces e 12 a 25m; se aumentara aumentara entre entre 25 a 30cm. os ex rem remos e a v ga on ong u na , a par r e e e e apoyo; yo; con a na a e asegurar rar una una a ecua ecua a ong ong tu e sopo soporte rte en os apoyo apoyoss para para res res st r uer uerza zass or zont zontaa es. es. E e e apoyo apoyo

a=

0.3

m

POR LO TANTO LA LONGITUD TOTAL DEL PUENTE ES: T=

20.6

m

GEOMETRIA DETERMINADA ( Todas las dimensiones estan en metros )

C L

1.90

4.20 2.0 %

1.90 2.0 % 0.10 0.20 0.15 0.15

1.40

0.4 1.28

1.5

0.45

2.05 2.50

0.45

2.05

2.50

SECCION TRANSVERSAL

0.45

1.28 1.5

















0.20

0.80

0.4 0.20 m

0.20 m

5

m

0.20 m

5

0.20 m

m

m

5

SECCION LONGITUDINAL Deta Deta es e as v gas gas DIAF DIAFRA RAGM GMA A

4.-

FACTORES DE RESISTENCIA Esta sta o m te e res ste stenc a F eexx n, tracc n Cort Corte, e, tors n Compres n ax a con esp ra es o estr os Apa stam stam ento ento e concre concreto to Otro Otross esta esta os m tes tes

5.-

MODIFICADORES DE DE CA CARGA Duct a n D Redundancia n R Importancia n I n

6.6.-

Factor Ø 0.90 0.90 0.50-0.90 0.70 1.00

= n D . n R . nI

Res Res sten stencc a 1.05 1.05 1 1.10

Serv c o 1.00 1.00 1.00 1.00

Fat ga 1.00 1.00 1.00 1.00

FAC FACTORE TORES S DE CARGA RGA Y COM OMBI BINA NAC CIONE IONES S - Res stenc a I , Esta o L m te Simbolo DC DW LL + IM U

=

n

Descripcion Carga muerta estructural y no estructural Carga muerta superficial y rodadura Carga viva vehicular 1.25

DC

+

1.50

DW

Factor de carga 1.25 1.50 1.75 +

1.75

LL+IM



















- Esta o mte e at ga Simbolo LL + IM U 7.-

=

n

Descripcion

Carga viva vehicular 0.75

Factor de carga 0.75

LL+IM

SOLICITACIONES POR CARGA VIVA N mero e v as NL = w 3600 Para w =

4200 mm,

NL

=

1

Factores e presenc a M t p e mero mero e

4

as arga arga as 1 2 3 m s

ac or m 1.20 1.00 0.85 0.65

Factores e Impacto Comp en enete Junt Juntas as e ta ero ero ga Otros

IM % 75 15 33

FACTORES DE DISTRIBUCION DE MOMENTOS V gas gas Exter Exter ores ores

Una vía cargada : REGLA DE LA PALANCA:

1.00 0.60

P2

m P2

1.80

=

1.20

2.20 1.80

















n

Es e n mero e v gas pr nc pa es

Es equivalente a

1 eX   n I  X 

R  P 

2

  

Para Para v gas exter exter ores ores R1 = 1 + P 3 R1 = 0.453 Del mismo modo R2 = 0.3333 R3 = 0.2133

0.6

*

2.5

12.50

P P P

Luego tomamos el mayor FC = 0.453 Gext. =

1.20

Gext. =

0.54

0.453

=

0.544

V gas gas Inter Inter ores ores

Una v a carga carga a : REGL REGLA A DE LA PALA PALANCA NCA::

R2

=

P 2

x

R2= 0.64

P

1.00

+ 2.20 2.50

Se toma toma e mayo mayorr con con resp respec ecto to a o ca cu a o con con e mm to o e Cour Cour on FC

=

0.640

ex . =

1.20

Gext. =

0.77

0.640

=

0.768

FACTORES DE DISTRIBUCION DE CORTANTES Vigas Exteriores Una vía cargadas : REGLA DE LA PALANCA:

m

1.20

















= Ana Ana s s estr estruc uctu tura ra para para a s tuac tuac on ante anterr or: or:

RA= 17.77 Tn

Mmax= RB max=

127.07 Tn-m 15.36 Tn 127.07 n-m

Resu tante X RA Max= RB Max=

22.42 0.6 11.546 105.47 10.874 105.47

RB = 15.36 Tn 127.07 Tn-m

RESULTADOS REACCION A 17.77 REACCION B 15.36 M max 127.1 B Ta T am em e D se o 11.21 9.1

Tn Tn Tn-m

CL

11.21

1.2 0.9

L=

0.3

20

9.7

m

Ana Ana s s eest stru ruct ctur uraa para para s ruac ruac on ante anterr or: or:

RB= 10.87 Tn

RA= 11.55 Tn

105.47 Tn-m

RESULTADOS REACCION A 11.55 REACCION B 10.87 105.47 M max C Carga W tn m

Tn Tn Tn-m

str u a 0.97

Tn

RESULTADOS REACCION A 9.7 REACCION B 9.7 M max 48.50

Tn Tn Tn-m

Tn m Tn Tn-m Tn Tn-m

















14.78 Tn 4.30

14.78 Tn 4.30

3.57

Tn

11.40 20.00

1.00

Vmax Cam n

0.79

=

B Carga

14.78

x

0.57

1.00

+

14.78

x

0.79

+

3.57

x

str u a

0.97 20.00

1.00

Vmax(Distribuida)

=

1/2

x

20.00

x

1.00

x

0.97

=

9.70 Tn

C Ta T am em e D se o 11.20 Tn 11.20 Tn 1.20

18.80 20.00

1.00

Vmax(Tamdem)

m

0.94

=

11.20

0.57

x

1.00

+

11.20

x

0.94

=

21.73 Tn

= 28.42 Tn

tm

















5.00

Mmax

=

1/2

x

20.00

x

5.00

x

w

=

50.00 w

t/m

uerz uerzas as or an es

w

tm

20.00 1.00

Vmax

=

1/2

x

20.00

x

1.00

x

w

=

10.00 w

t

METRADO DE CARGAS (Hallamos el valor de W ) V gas gas Ext Exter er ores ores Carga Carga muerta muerta e Component Componentes es estructu estructura ra es y no estructu estructura ra es DC Losa V ga Acartelas Veredas Barandas Diafragmas

= = = = = =

2.40 2.40 2.40 2.40 0.10 2.40

x x x x x x

1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 0.20

x x x x x x 20.00

0.20 0.45 0.15 1.90 1.00 0.80

Carg arga muert uerta a e a supe superr c e e ro a ura ura y Asfalto

=

2.20

x

1.00

x

x x x x

2.75 1.20 0.15 x 0.10

x

1.025

5.00

= = = = = =

1.32 1.30 0.03 0.46 0.100 0.10

t t t t t t

WDC

=

3.30

t/m

0.5 x

spos spos t vos vos aux aux are ares DW

0.05

x

0.85

=

0.05

t/m

m m m m m m



















Hasta Hasta re uerzo N° 11

12 mm

* Peralte Efectivo: Asum r arra e :

1

=

Re uerz uerzo o pos pos t vo Tra Tra a an o con con 1 capa capa e acer acero o d = 140 15 -

5

-

Re uerz uerzo o negat negat vo d = 140 -

1/2

2.54

- Contro fs

≤

6

e F surac n fsa =

Z dc A

-

2.54

= 118.73 cm

= 132.73 cm

≤

0.6 fy

1/3

30000 N mm

An Anc o e ect vo.

1/2

Esta o L m te e serv c o I

Don e: c = Pro un a me a es e e extremo e a m s cerca cerca,, pero pero no no ser ser mayor mayor que 50 mm mm A = Area e concreto que ro ea a ca a var a. Z = Par metro e anc o e gr et e ta. Usar Z =

2.54 cm

=

30000

ra en tens n a centro e a arra oca za o o

g cm

Ya ue ue a a o ante anterr orm ormente ente

Con c ones e expos c n mo era a



















Pro an an o con arra e: Usar:

26

= 5.1 cm

1

var as e:

1

Ver can o en anc o e v ga m n mo. Descripción Recubrimiento r= Diámetro de estribos ds = Diámetro acero principal db = Cantidad de varillas c= Ancho de viga b= Espaciamiento entre varillas s =1.5db Espaciamiento por paquetes Separación libre entre capas Ancho de viga necesario Ancho de viga necesario paquetes de 4 var.

En pulg.

En cm 5.00 1.27 2.54 26 45 3.81 5.00 2.54

1 /2 1

5 cap apaas

5 capas

Paquetes e 4 var.

5

6

41.21

71.98 Ancho insuficiente

Bien Anc Anc o e v ga nece necesa sarr o con contro tro a o por e esp espac amento amento or zont onta

e var var as y e recu recu r m ent ento.

w = r + es r o + w = 5.00 + 1.27 Usar: bw = 150.0 cm

3.81

Par Para te e ect vo ys = r + estr o + ys = 5 + 1 .2 7

d pos

=

1 40

-

+

16.43

2

2 -

+

+

2.54 1.50

+ 2.54

2s +

+

s

2

+

1/2 2.54

+

=

o s 1/2

41.21 cm

2 .5 4

=

16.43 cm

= 122.07 cm

Para Para c equ equear ear e cont contro ro e sura suracc n es nece necesa sarr o rea rea zar zar un ana ana s s e secc secc n tran transs orma rma a. n = Es



















E

=

267.5

cm

c 20

140

cm

x

pos

As = w =

150.0

Con c n: x> b hf (x - t/2) + bw (x - t)2 2 Don e: n = 9 As = 129.6 cm2 = 267.5 cm2 w = 150.0 cm2 t = 20.0 mm = 122.1 cm2

26

-x

1 sn

cm

= n As (d - x)

Reso v en o a ecuac n tenemos: x = 29.2 cm E es uerz uerzo o en e acero acero e e ser ser comp compar araa o con con os es uerz uerzos os perm perm t os para para un cont contro ro e sura suracc n. Area Area e conc concre reto to con con gua cent centro ro e que que e re uerz uerzo o e trac traccc n pr nc pa .

26

1



















Irot =

12.4E+6

cm4

Es uerz uerzo o en e acer acero o s = n M (d - x) = Irot s = 1951.18 g cm2 Ca cu o e sa sa = Z dc A =

30000

g cm

A

=

2

ys N

w =

5 x

30000 192.75

sa =

285.5

10

122.1 12.4E+6 5

-

29.2

1/3

Z

sa =

9

3037.17

26 Barr Barras as n er ores ores

Con c ones e expos c n severa 2

16.43 26 =

150

3037.17

= 192.75 cm2 g cm2

1/3

g cm2

< 1

s

=

3780.00

g cm2

NO CUMPLE

Como a pro un a e a ma exce e a 900mm, e r e orzam ento o ng ng tu na A sk se ser un orm ormeme emente nte str str u o a o arg argo o e as cara carass ater ateraa es e a comp compon onen ente te en una una stan stancc a 2 y m s cerca cercana na a re uerzo erzo e tens tens n a ex n. E rea rea e re uerz uerzo o so re ca a car cara at atera era no no ser ser menor enor e:

Ask

≥ 10%As

Ask =

12.96 cm2



















2.776

1.776

9.00

1.776

4.30

3.924

20.00

1.14 2.31 4.84 Mmax

=

14.78

x

1.14

+

14.78

x

4.84

+

3.57

x

2.31

=

96.7 t-m

actor e D str uc n e momentos. Gext = Mu Mu

0.453

= =

0.75 0.75

g Mu 0.453

1 + IM 96.69

1.15

Tracc n m x ma ma en re ue u erzo usan o max

=

n

- x

=

= 26

37.81

Irot

Rango e es uerz erzo Perm s e f

=

145

-

0.33

min

+ 55

r h

37.81 t-m 1 122.1 5 12.4E+6

-

28.7

=

259.91

g cm





















80 0

8 00

. Prop e a es e a secc n. Secc n trans orma a sura a. pos = x = Irot =

122.1 cm 29.2 cm 12.4E+6 cm4

Secc n rut ruta o secc n s n surar rar. E

=

267.5 cm

1 140

20 2

150.0 cm

y

cm





















X

=

Pbx 6 Ec Ie L

2

-

2

-

x
2

P

x

a

b L

U can o e ca cam n e

se o en a pos c n para momento m x mo 14.78 t

6.427

1 4. 7 8 t 4.30

3.57

t

4.30

4.973

20.00 Para: P

1 4 78 0

g

x

927 3 cm

a

1357 3 cm

642 7

cm





















Don e: Ie

=

Mrot Ma

Mrot IR Irot Ec

= 159.42 t-m = 42.0E+6 cm4 = 12.4E+6 cm4 = 219964 g cm2

3

IR

+

1

-

Mrot Ma

3

x

Irot

Moment Momento o E ect vo e Inerc Inerc a

Momento e Inerc a e a secc n ru ruta o secc n s n surar. Momento e Inerc a e a secc n sura a. Mo u o e E ast c a e concreto

Remp azan o Ie

=

Ie

=

EI = Luego: ΔD =

Mrot Ma

3

=

0.867 Ec

Ie 5 384

159.42 167.21

42.0E+6 =

= 0.8666

3

+

1 -

219964

33.44 2000 8.37E+12

0.8666

38.0E+6 4

=

0.83

=

12.4E+6 8.37E+12

cm =

8.33

=

38.0E+6

g-cm2 mm

cm4





















0.4 L 0.5 L

10.00 12.50

24.73 20.61

0.35 0.29

21.52 17.31

65.65 53.67

F ex n D se o por por Fact Factor ores es e Carga Carga y Res Res sten stencc a MDC MDW Mu = 1.10 1.25 + 1.50 + 1.75 MLL + IM Mu = 1.10 1.25 164.87 + 1.50 2.34 + 1.75 118.32 Mu = 459.37 Tn-m Este Este va or es compar comparaa e con e va or e 699.43 699.43 t-m t-m que encont encontram ramos os en a ta a e envo envo ventes ventes Res Res sten stencc a e comp compro ro ac n prov prov sto sto por por arra arrass se ecc ecc ona ona as para para e contr contro o E

=

267.5 cm 20

140

cm

e rotu rotura ra

cm pos

= 122.1 cm





















Usan o arras e:

Lugar 0.0 L 0.1 L 0.2 L 0.3 L 0.4 L 0.5 L Don e: Ku = As

= ρ

1

Posición (m) 0.00 2.50 5.00 7.50 10.00 12.50

Mu Øbd2

=

Mu (t-m) 0.00 254.00 448.09 582.26 656.50 683.56

m

=

5.10

cm

Ku (kg/cm2) 0.00 7.08 12.49 16.23 18.30 19.05

y 0.85f'c

ρ

=

m

ρ

ρMin

23.53 23.53 23.53 23.53 23.53 23.53

0.0000 0.0017 0.0031 0.0041 0.0046 0.0048

0.0015 0.0015 0.0015 0.0015 0.0015 0.0015

1 m

1

-

1

-

2mKu fy

As (cm2) 48.98 56.19 100.77 132.51 150.43 157.02

ρMin =

Refuerzo Ø1 10 11 20 26 29 31

0.03

c fy























s

C

s s

Av y α

dv























v

=

116.3 cm

=

1.16

m

En a secc n cr t ca se ca cu an Mu = 118.20 t-m Vu = 108.01 t C cu o e a propo roporc rc n e es uerzo erzo e cort cortee v v = Vu = 1 08 0 1 10 3

c =

6.88

g cm2























Usar:

s

=

28.3

cm

Ver cac n e re uerzo ong tu na . As y

≥

Mu f

Vs =

v

+

Av fy dv Cotθ

s

Vu

-

0.5 Vs

Cot

v

=

2.58

4200 116.3 28.3

1.540

=

68587.58

g

=

68.59 t













































































































































































































































































































































































































































































































































































































































MOMENTOS POR CARGA VIVA SOBRECARGA VEHICULAR A) Camion de Diseño HS-20 Los efectos maximos sobre el puente se dan en la posicion mostrada. CL 14.78 tn

14.78

tn 3.57

4.3 3.57

8.93

tn

4.3 0.73

4.3

7.47

L= 25 Analisis estructural para la situacion anterior:

RA=

17.53

Tn

RB = 168.31


Tn-m

Tn Tn Tn-m

B) Tamdem de Diseño CL 11.21 11.6

11.21 1.2 0.9

L= Analisis estructural para siruacion anterior:

0.3

25

m

12.2

















REACCION A REACCION B M max

RESULTADOS 11.48 10.94 133.48

Tn Tn Tn-m

C) Carga distribuida W(tn/m)

0.97

Tn


MCV + IM =

Ge Gext

Tn Tn Tn-m

Mmax( Tamdem o camion )

1

+

Por lo tanto el Momento máximo de sobrecarga vehicular por via aplicando la formula anterior sera: Vigas Exteriores 168.31 M CV+ IM = #REF! x #REF! + 75.78 =

I 1

#R

















Camión de Diseño :

Resultante X RA Mmax= RB Mmax=

33.13 2.845034712 17.52906 168.3113369 15.60094 168.3113369

H


Carga Equiva 15.60

Tn

Resultante X RA Max= RB Max=

22.42 0.6 11.47904 133.479712 10.94096 133.479712




















+

Mmax(distribuida)

0

EF!

Tn-m

MCV+ IM =

#REF!

















S

ente:

































HOJA DE CALCULO PUENTE VIGA LOSA-DISEÑO DE LOSA jomar.xlsx

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