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5/27/2018 Proyecto II Puentes
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REPBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA.
MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIN SUPERIOR
UNIVERSIDAD JOS MARA VARGAS.
FACULTAD DE INGENIERA.
PROYECTO II
Profesor.
Ing. Vladimir Gonzlez
Alumnos.
Moiss J Rojas
Ezra CariasEduard Ochoa
Cindy Morocoima
Caracas, Febrero 2014
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El puente a estudiar se encuentra en la avenida sucre de Catia, entrela estacin gato negro y agua salud, su funcin es permitir el paso de la
autopista caracas la guaira y conecte directamente con la autopista
francisco fajardo.
Para llevar a cabo el estudio de este puente fue necesario conocer
sus caractersticas principales, desde su capacidad de las cargas vivas y
muertas que pueden soportar para ello conoceremos de ante mano las
bases del proyecto que lo conforma, como los componentes, los cuales se
clasifican en dos, que son: Los sistemas de superestructura y los sistemas
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de infraestructura, donde cada una de ellos, est integrado por los
siguientes elementos:
El sistemas de superestructura en el siguiente puente expuesto est
conformado por todos esos elementos que estarn sobre los apoyos del
puente como lo son, la iluminacin y sealamiento, las defensas, los
sistemas de drenajes, la carpeta de rodamiento, la losa de la calzada y los
miembros principales y secundarios que son los encargados de trasmitir
las cargas longitudinal y transversalmente hacia los sistemas de
infraestructura; mientras que los Sistemas de infraestructura, son aquellos
que estn conformados por los elementos que van a soportar el puente; el
expuesto presenta lo siguiente, los estribos o apoyos extremos del puente,
los aparatos de apoyo, las aletas o muros laterales y las losas de acceso.
Este puente construido aproximadamente 50 se le analizo los datos
especficospara llevar a cabo el diseo del puente, los cuales llevaron a
tomar los criterios necesarios para construirlo, tomando en cuenta el
trfico y las normativas reglamentarias. Lo que describe algunos datos
funcionales que corresponden al futuro funcionamiento de la estructura
como lo son:
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Los tipos de obstculos, que pueden ser el curso de agua, pasovial a
dos niveles, entre otros.
Planta de ubicacin, donde abarca, la geometra del eje vial,representacin del rio inferior, edificaciones existentes, entre otros.
Perfil Longitudinal, del terreno, como las progresivas, la cota delterreno, la cota rasante, cotas de ros, entre otros.
Perfil Transversal, que indica, mero y ancho de trochas, numero yancho de aceras, ancho de defensas, entre otros.
Tambin tenemos los datos neutrales, los cuales indican la naturaleza fsica
del sitio como lo son:
Informacin Hidrulica, que indica niveles de agua, tirante de aire,niveles de socavacin, acarreos,presin hidrosttica, entre otros.
Informacin Geotcnica, conteniendo reconocimiento visual delterreno, profundidad del nivel fretico, parmetros de resistencia y
asentamiento, permeabilidad, fallas, inestabilidad, entre otros.
Informacin Climtica, donde se refiere al viento y su velocidad,temperaturas y variaciones y oxidacin en el caso por proximidad
del mar.
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Informacin sismolgica, donde tenemos coeficiente de aceleracin,categora de comportamiento ssmico, efecto de condiciones del
sitio, entre otras.
Para su construccin seguro tomaron en cuenta las etapas para la
elaboracin del proyecto, las cuales se pueden describir como tecno-
administrativas ya que establecen con exactitud la clasificacin tcnica del
proyecto y su mejor escogencia desde el punto de vista econmico, las
cuales son:
Inspeccin Ocular, ubicacin, eleccin de tipo e informe preliminar ,
donde el ingeniero y los otros colaboradores especialistas, ven el sitio lo
analizan y toman sus primeras decisiones como lo son el tipo de puente a
anteproyectar.
Anteproyectos, eleccin de dimensiones, clculos estructurales,
donde despus de contar con un estudio preliminar, de ah se tomaran las
decisiones para el tipo de fundaciones, la luz mnima, tambin es posible
seleccionar los tipos de estructura a anteproyectarse as como los costos.
Proyecto definitivo, planos de detalle, especificaciones tcnicas,
mtodos de construccin y cmputos mtricos, donde luego de los
estudios mencionados anteriormente y luego de haber llegado a las
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selecciones finales en cuanto a costos y estructura se procede a la
elaboracin de los clculos definitivos correspondiente a los planos y los
cmputos mtricos para determinar los costos.
Luego hablamos de los materiales constructivos que se uso:
El concreto
El cual se diseopara que tengo una resistencia a la compresin lo cual
lograremos con la relacin de la mezcla agua/cemento, en general la
deformacin mxima a la compresin utilizable es de 0,003cm/cm, esta
resistencia puede variar de 210 a 750 kg/cm2 segn el diseo.
El acero
El acero a escoger, es utilizado y seleccionado de acuerdo a las
especificaciones y las normas del Manual de Estructuras de Acero SIDOR,
el cual tiene detalladamente todas las especificaciones y normas para la
construccin de puentes. Los mtodos de diseo, son aquellos que provee
la AASHTO, los cuales son aceptables para puentes, los cuales son:
Diseos por Cargas de Servicio (Mtodo Elstico) y Diseos por factores
de carga (Mtodo de Ruptura), hasta aos recientes en Venezuela se
utilizaba el mtodo elstico y en 1974 se ha venido utilizando
progresivamente el mtodo de la ruptura.
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Tenemos el diseo por cargas de servicio, donde se estudia el
basamento terico aplicando la recta en la relacin de esfuerzos-
deformaciones a flexin, asumiendo algunos parmetros como por
ejemplo, que las deformaciones varan con la distancia del eje neutro,
tambin hablamos de los esfuerzos en el concreto los cuales no deben
exceder los valores existentes cuando este, est trabajando a flexin, corte
y punzonado.
El acero de refuerzo, los diseos por cargasde servicio en este no deben
exceder los siguientes valores:
Acero A-36: Fy= 2.530 Kg/cm2 Acero A- 588: Fy= 3.520 Kg/cm2
El diseo por factores de carga, el criterio bsico para diseo por
factores de carga o rotura, implica incrementar las cargas de diseo por
los factores , que es el factor de carga, , que es el coeficiente y que es
la resistencia del material disminuida por un factor de reduccin
especifico.
Las consideraciones de Diseo geomtrico, estas son cuando el
puente est ubicado sobre un rio o depresin geogrfica no presenta
muchas restricciones, ni limitaciones en la parte geomtrica del diseo del
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puente, pero en el caso de paso a dos niveles, intercepciones, el diseo
geomtrico determinara el diseo del puente as como tambin la
longitud de las luces, aqu se debe considerar lo elementos de diseo en
las condiciones del sitio, adems de preocuparse por el movimiento del
trnsito, visibilidad de las estructuras, curvas horizontales y verticales,
hombrillos, anchos de vas, etc.
Hablando un poco de los anchos de las vas de un puente, los usuarios
no debe tener la sensacin de restriccin, por lo cual es importante que el
ancho de la va del puente sea el mismo que el de la va de acceso al
mismo.
Cargas y Sobrecargas
En los puentes tenemos cargas muertas y cargas vivas que actan
sobre la estructura las cuales explicaremos a continuacin:
Pesos Muertos
Se consideran como pesos muertos o cargas permanentes de un
puente al peso propio de la estructura ms cualquier otra carga
sobrepuesta a la estructura que pueda considerarse como fijas o
permanentes durante toda la vida til del puente y las cuales deben ser
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incluidas en cualquier anlisis, tambin se considera peso muerto en el
caso de estructuras enterradas como alcantarillas y cajones el relleno de
tierra actuando sobre los mismos.
Cargas Vivas
Los puentes deben estar diseados en forma tal que sean capaces
de soportar las cargas de vehculos durante toda la vida de la estructura.
Para asegurar la seguridad de las estructuras debe de haber un control
mnimo de los pesos y las dimensiones de los vehculos que transitan
sobre ella, con un mantenimiento contino al puente.
Tipos de Cargas Vivas
Hay cuatro tipos de cargas vivas, tenemos:
Camin HS-20-44, que en un camin de 3 ejes con cargas de 3,634y 14.528 Kg.
Carga Alternativa, que consiste en dos ejes con carga de 75%, H-20de 10.896 Kg.
Sobrecarga Equivalente a la trocha, consiste en H-20 (2 ejes)antecedido por camiones H-15. A partir de la adopcin de los
camiones HS (3 ejes), que consiste en una carga uniformemente
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repartida de 942 Kg/ml y una carga concentrada que vara entre
8.172 kgs para momento y 11.804 kgs para corte.
Cargas P, que consiste en un vehculo que tiene un eje delantero de11.804 Kgs y hasta 6 ejes traseros tipo tndem de 21.792 Kgs.
La reduccin por intensidad de carga viva , donde los esfuerzos
mximos se producen en cualquier miembro cargando simultneamente
varias trochas y tambin tenemos la distribucin de cargas en vigas
principales y vigas transversales.
La distribucin de cargas y diseo de losas de concreto, donde se
presentan las luces simples donde el clculo ser la distancia de centro a
centro entre apoyos, en la distancia al borde de la carga de la rueda en el
diseo de las losas el eje de la rueda debe estar a 30 cm de la cara del
rodapi y en el diseo de aceras una carga de rueda debe ser colocada a
30cm de la cara de la defensa.
Para prever la distribucin lateral de las cargas vivas concentradas,
debe colocarse un refuerzo transversal el cual ser perpendicular al
refuerzo principal de la losa y la forma de aplicacin de las cargas vivas, el
ancho de trocha especificado por AASHTO es de 10 pies o sea de 3.05
mts y se supone que una trocha se mueve en un ancho de 12 pies o 3.65
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mts. Actualmente solo un camin HS por trocha es usado en el diseo, sin
embargo para luces mayores de 42 mts, comienza a gobernar la
sobrecarga equivalente a la trocha.
ESTRIBOS DEL PUENTE
Son los elementos que soportan la estructura del puente en los
extremos, a su vez contienen los terraplenes de acceso al mismo. La
ubicacin y el tipo de estribos a utilizar es una decisin fundamental yde
ella va a depender la concepcin de la estructura, se debe tener especial
cuidado con este elemento ya que puede conducir a errores que pueden
resultar muy costosos que pueden comprometer a la estabilidad del
puente.
Los estribos definen la luz de la estructura, es decir, la magnitud del
puente. Los estribos se constituyen en 4 partes, las cuales son: el asiento
del tablero, la pared de contencin de tierras, las aletas laterales y la
zapata o pilotes de fundacin.
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TIPOS DE ESTRIBOS
El tipo de estribos utilizados en este puente son los estribos de
gravedad, los cuales son elementos de apoyo extremo de puentes,
trabajan por gravedad por su peso propio. Se utiliz este tipo de estribo
ya que es uno de los ms comunes empleados en Venezuela desde
pocas antiguas ya que funcionan bien para puentes de bajaenvergadura
con poca luz.
Este estribo forma parte de los ciclpeostpicosel cual se construye
con concreto pobre mezclado con un gran porcentaje de grava gruesa o
cantos rodados.
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CONDICIONANTES
Para la escogencia del tipo de estribos a utilizar en este puente, se
tomaron en cuenta una serie de factores que pueden influir en el tipo de
estribos que deben ser realizados. Los factores que fueron considerados
son:
Ensayo de suelos Estudio Hidrulico Cargas y sobrecargas
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Entre ellas tenemos las reacciones de apoyo, el empuje de tierras,
fuerzas ssmicas, fuerza de viento, temperatura, fuerzas hidrulicas y
otras.
Especificaciones y normas Geometra y predimensionado Clculo ssmico segn la AASHTO
ESPECIFICACIONES Y NORMAS
Las especificaciones para puentes carreteros de la AASHTO, han sido
adoptadas por el Ministerio de Transporte y Comunicaciones de
Venezuela, por ser adaptables a los vehculos y necesidades del pas. Sin
embargo en otros casos por requerimiento o cumplimiento de
especificaciones msprecisas se utilizan otras normas de otros pases.
GEOMETRA Y DIMENSIONADO
La geometra y el dimensionado son aspectos fundamentales a la
hora de la toma de decisin acerca del estribo que se debe utilizar. Estos
factores inciden en el ancho de asiento del tablero, la forma final del
estribo incluyendo antepecho, pared, zapata y otros.
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ANLISIS MONONOBE-OKABE
El anlisis ssmico de los puentes ha adquirido mayor fama y una
gran preocupacin a los ingenieros, esto se debe a los grandes terremotos
que han ocurrido en diferentes partes del mundo y sus desastrosas
consecuencias, y ms an al haberse comprobado que el diseo
convencional de los componentes de infraestructuras ya no es aceptable.
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Esto ha generado que se realicen anlisis ms exhaustivos donde se tomen
en cuenta las cargas ssmicas actuantes.
Este mtodo fue desarrollado por la AASHTO en 1920 y se usa
frecuentemente para el clculo de los efectos de las fuerzas ssmicas del
suelo actuando contra los estribos.
PILAS CENTRALES
Las pilas centrales constituyen los apoyos intermedios de un puente,
sobre estos reposan bsicamentetoda la estructura, por esto son de suma
importancia. El diseo de las pilas est basado en el tipo y forma de
construccin del tablero, el modo de ejecucin de las fundaciones y las
restricciones naturales o funcionales del proyecto. Las pilas tambin
influyen en el comportamiento mecnico del tablero del puente.
CONDICIONANTES
Para el clculo de las pilas de un puente se deben tener en cuenta
ciertos aspectos, estos son:
Geometra vial Cargas y sobrecargas Estudios de suelo e hidrulico Fuerzas de viento Temperatura
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Fuerzas ssmicasTIPOS DE PILAS
Entre los tipos de pilas se tiene:
Pilas ciclpeas o de gravedad: son de gran peso y elaboradas deconcreto simple, sin armadura o armadura superficial.
Pilas aporticadas: estnconstituidas por una viga de apoyo la cualsirve de asiento el tablero, a su vez estnconectadas rgidamentea
columnas circulares o rectangulares.
Pilas monocolumnas: tambin se conocen como tipo martillo, seconforman por una viga de apoyo monolticaa una sola columna,
pudiendo ser rectangular, circular o cuadrada, generalmente apoya
sobre una zapata la cual a su vez transmite sus cargas a un sistema
de pilotaje.
SUPERESTRUCTURA DEL PUENTE
Est conformado por la componente superior del puente, que aloja
la calzada y conecta los apoyos. En la mayora de los casos la
superestructura del puente constituye un reto a la hora del diseo del
mismo.
Los materiales ms usados para la construccin de la superestructura o
tableros que deben soportar la carga rodante son:
Concreto vaciado en sitio Concreto pretensado o postensado
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Acero estructural Madera (casos raros)
Los tipos de tableros mscomunes son.
Tablero de losa llena Tablero de vigas T monolticas Tableros de losa de calzada de concreto armado sobre vigas
prefabricadas pretensadas o postensadas
Tableros de losa de calzada de concreto armado sobre vigas deacero tipo palastro
Tableros de losa de concreto armado sobre vigas cajn de acero Tableros en viga cajn o celulares de concreto armado o
postensado.
Las superestructuras pueden ser de acuerdo a su concepcin estructural
de varios tipos principales:
Losas o vigas simplemente apoyadas: (isostticas) normalmente deseccinconstante
Losas o vigas continuas: (hiperestticas) generalmente son deseccin variable a fin de aprovechar la economa derivada de la
continuidad en los apoyos
Prticos de acero o concreto: estos integran la superestructura conla infraestructura en una sola unidad
Cerchas superiores o inferiores: siempre de acero y para luces queoscilen entre mediana y grande
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Arcos de acero o concreto: utilizados para salvar grandes luces,pueden ser circulares, parablicos, empotrados, etc
Colgantes o tipo arpa: para luces usualmente grandes, constituyenlos puentes ms avanzados tcnicamente construidos hasta el
presente.
LOSA DE CALZADA
Para escoger el diseo de la losa de la calzada es indispensable de
acuerdo al ancho de la va es coger de antemano el nmero de vigas que
van a conformar el tablero, a fin de poder establecer las separaciones
entre las vigas longitudinales las cuales nos darn la luz de clculo de la
losa de calzada.
SEPARADORES DE APOYO E INTERMEDIOS
Los apoyos extremos se colocan en vigas transversales llamadas
tambindiafragma, estos sirven para conectar las vigas longitudinales unas
con otras, as como con la losa de la calzada por lo cual se vacan
conjuntamente.
Su objetivo es transferir eficientemente las cargas laterales que
actan en la superestructura a la infraestructura. Tambin impiden el
movimiento o desplazamiento de los extremos de las vigas con respecto a
las otras.
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TABLEROS DE LOSA MACIZA
El comportamiento de una losa es semejante al de una membrana o
placa, es decir, estructuralmente transmiten en otras direcciones el efecto
de la carga. Una losa es isotrpicacuando la rigidez es igual en todas las
direcciones del plano de la losa, por su parte es ortotrpica cuando la
rigidez es diferente en dos direcciones ortogonales.
LOSAS ARMADAS LONGITUDINALMENTE
Son prcticaspara luces cortas no mayores de 15 metros, teniendo
la ventaja de ofrecer una altura de seccin mnima, lo cual es importante
en estructuras donde hayan restricciones de glibo.
TABLERO CON VIGAS T DE CONCRETO
Se utilizan por economa para luces entre 15 y 30 metros, estn
conformados por elementos verticales rectangulares llamados almas,
vaciados conjuntamente y simultneamente con una losa superior
continua a todo lo ancho del tablero llamado ala superior.
La losa superior debe tener un mnimo de 17 cm, el espesor del alma
deberavariar entre 30 y 60 cm, de acuerdo al nmero y separacinde
cabillas requeridas en el alma.
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TABLEROS CON VIGAS PREFABRICADAS
Pueden ser utilizadas en rangos de luces que oscilan entre 15 y 50
metros en diseo de puentes de mltiples tramos, lo cual hace que dicho
tablero sea particularmente apropiado para vaselevadas de gran longitud,
paso a dos niveles, sitios de puentes con dificultad de orden hidrulico.
APARATOS DE APOYO
Transmiten las cargas verticales de la superestructura a la
infraestructura. Deben ser capaces de transmitir cargas horizontales y
desplazarse ya sea en direccin transversal o longitudinal segn sea el
caso, y la vez ser capaces tambinde aceptar rotaciones provenientes de
las deflexiones.
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JUNTAS DE DILATACION
El tipo de junta a seleccionar depende del tipo y magnitud del
movimiento anticipado y debe ser capaz de absorber tantos movimientos
longitudinales y transversales como rotacionales, tambin debe actuar
como un sello que proteja los elementos de la infraestructura de
suciedades y excesos de agua.
SUPERFICIE DE RODAMIENTO
Se disea para resistir el desgaste del trfico y proveer una
superficie suave de rodaje. Sin una adecuada superficie de rodamiento lalosa de concreto se deteriorara ms rpidamente, pudiendo producirse
laminaciones y fisuras que a medida que se haya ahondando provocaran
el primer deterioro en el puente.
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ESTRUCTURAS TIPO PERGOLA
Se utilizan principalmente en pasos a dos niveles, obedeciendo a
exigencias geomtricasde trazado de las vasque se cruzan.
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