07 Puentes de Viga y Losa de Concreto Armado

7/25/2019 07 Puentes de Viga y Losa de Concreto Armado

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TALLER DE PUENTES

UNIVERSIDAD CESAR VALLEJO

FACULTAD DE INGENIERIA CIVI L

I ng. JosManuel Basi l io Valqui


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I NTRODUCCIN

3Puentes y Obras de Arte - Escuela Acadmico Profesional de Ingeniera Civil - UCVIng. Jos Manuel Basilio Valqui

En la actual idad es muy comn el uso de diferentes tipos de

puentes para salvar distintos obstculos.

De estos puentes, los ms comunes en nuestro medio son los

puentes con vigas y losa de concreto armado.


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VENTAJAS


Son estructuras econmicas desde el punto de vista del

mantenimiento y post-construccin.

Son utilizados para cubrir longitudes menores a 20.00m.

Pueden ser simplemente apoyados o continuos.

El espaciamiento entre vigas ser aproximadamente 1.5 2 vecesel peralte de la vigas. Los valores suele estar entre 2.0 y 3.0 m.


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DESVENTAJAS


Requieren de un encofrado especial en el cauce del rio.

Para longitudes mayores a 20.00m, resultan anti econmicos.

El traslape en las varillas de refuerzo de las vigas principales es

excesivo y generan demasiado desperdicio.

Los efectos del creep y del shrinkage en el concreto producen

esfuerzos sobre la estructura, estos efectos tienen especial

importancia en superestructuras con grandes volmenes de

concreto.


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SECCIONES TRANSVERSALES

TIPICAS



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CRITERIOS PARA

PREDIMENSIONAMIENTO



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SECCION TRANSVERSAL


Eje deVa

Superficie deRodadurab %

Muro TipoNew Jersey

Berma Calzada BermaCalzada

Viga diafragmaViga principal

Losab %


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SECCION TRANSVERSAL


Eje deVa

Superficie deRodadura

BarandaMetlica


Viga diafragmaViga principal

Losab % b %


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SECCION TRANSVERSAL



Vereda

Baranda

MetlicaSuperficie deRodadura Losa

Viga principalViga diafragma

b % b %

Eje deVa


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VISTA LONGITUDINAL


VISTA LONGITUDINAL

Viga PrincipalViga DiafragmaLosa


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VI STA EN PLANTA



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VI STA EN PLANTA



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CARGAS ACTUANTES


CARGAS PERMANENTES:Las cargas que se muestran a

continuacin estn basadas en las especificaciones de AASHTO:

1.- Carga muerta de elementos estructurales y no estructurales (DC):

Peso Propio - viga longitudinal, viga diafragma, losa.

Cargas Muertas - parapetos, barreras, veredas, tubos de agua, etc.

2.- Carga muerta de superficie de rodadura (DW):

Es la carga correspondiente al asfalto sobre el puente.


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CARGAS ACTUANTES


CARGAS TRANSITORIAS:Las cargas transitorias incluyen:

2.- Sobrecarga Vehicular (LL):

En 1992, Kulicki ajust un estudio de Transportation Research Board

(TRB, 1990) y desarroll un nuevo modelo denominado HL-93.

1.- Carga Peatonal (PL):

La carga peatonal AASHTO es de 0.36 tn/m, aplicada en todas lasvereda o aceras mayores a 0.60 m de ancho.


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SOBRECARGA VEHICULAR

HL-93


Camin de Diseo - AASHTO LRFD(3.6.1.2.2):

El camin de diseo de la norma AASHTO LRFD es similar al

camin HS 20-44 especificado en la norma Standard.

Se deber considerar un incremento por carga dinmica de 1.33,

como se especifica en el artculo 3.6.2 AASHTO LRFD.

La separacin transversal de las ruedas se tomar como 1.80 m.


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HL-93


Camin de Diseo

14' - 30'

4.27m - 9.14m

14'

4.27m

8KIP

3.63 tn

6'

1.80m

32KIP

14.51 tn

32KIP

14.51 tn


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HL-93


Tndem de Diseo - AASHTO LRFD(3.6.1.2.3):

El tndem de diseo consistir en un par de ejes de 11.34 tn con

una separacin longitudinal de 1.20 m.

Se deber considerar un incremento por carga dinmica de 1.33

como se especifica en el artculo 3.6.2 AASHTO LRFD.

La separacin transversal de las ruedas se tomar como 1.80 m.


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HL-93


Tndem de Diseo

4'

1.20m

25KIP

11.34 tn

25KIP

11.34 tn

6'

1.80m


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HL-93


Carga de carr i l - AASHTO LRFD(3.6.1.2.4):

La carga del carril de diseo consistir en una carga de 0.95 tn/m,

uniformemente distribuida en direccin longitudinal.

Transversalmente la carga del carril de diseo se supondr

distribuida uniformemente en un ancho de 3.0 m.

Los efectos debidos a la carga del carril de diseo no estarnsujetos a un incremento por carga dinmica.


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HL-93


Carga de Carr i l

0.64 klf

0.95 tn/m

L


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REQUISI TOS GENERALES


La sobrecarga vehicular sobre las calzadas de puentes,

designada como HL-93, deber consistir en una combinacin de:

Camin de diseo + Carga de carril de diseo

Tndem de diseo + Carga de carril de diseo


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PROBABIL IDAD DE

TRANSITO VEH ICULAR


CL


24/82

PROBABIL IDAD DE

TRANSITO VEH ICULAR


CL


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PROBABIL IDAD DE

TRANSITO VEH ICULAR


CL


26/82

DISTRIBUCIN TRANSVERSAL

DE LA SOBRECARGA HL-93



27/82

DISTRIBUCIN TRANSVERSAL

DE LA SOBRECARGA HL-93


DISTRIBUCION DE LA


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DISTRIBUCION DE LA

SOBRECARGA HL-93


PARA MOMENTOS FLECTORES EN VIGAS INTERIORESAASHTO LRFD (T 4.6.2.2.2b-1)

= 0.06 +

4,300

.

.

.

Dos o mas carr i les cargados:

= 0.075 +

2,900

.

.

.

Un carr i l cargado:

DISTRIBUCION DE LA


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DISTRIBUCION DE LA

SOBRECARGA HL-93


PARA FUERZA CORTANTE EN VI GAS INTERIORESAASHTO LRFD (T 4.6.2.2.3a-1)

= 0.36 +

7,600



= 0.2 +

3,600

10,700

.

DISTRIBUCION DE LA


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DISTRIBUCION DE LA

SOBRECARGA HL-93


PARA MOMENTOS FLECTORES EN VI GAS EXTERIORESAASHTO LRFD (T 4.6.2.2.2d-1)



Ley de momentos

= 0.77 + 2,800

= ()

DISTRIBUCION DE LA


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DISTRIBUCION DE LA

SOBRECARGA HL-93


PARA FUERZA CORTANTE EN VIGAS EXTERIORESAASHTO LRFD (T 4.6.2.2.3b-1)


Ley de momentos


= 0.60 + 3,000

= ()


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LEY DE MOMENTOS

Puentes y Obras de Arte - Escuela Acadmico Profesional de Ingeniera Civil - UCV 32Ing. Jos Manuel Basilio Valqui

La ley de momentos es aplicada suponiendo que se forma una rotulasobre la primera viga interior.

.60 1.80

Sde

Rtula asumida


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LEY DE MOMENTOS


La reaccin resultante en la viga exterior es el factor de distribucin.

= 0.50 1 + 0.50 2

=

0.50P0.50P

Sde

X1

X2

R


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ANLISIS ESPECIAL


4.6.2.2.2d - Vigas Exter ioresSe asume que la seccin transversal del puente es un cuerpo

rgido que gira sobre su eje longitudinal.


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ANLISIS ESPECIAL


=

+

R : Reaccin en la viga exterior

NL : Nmero de carriles cargados considerados

e : Excentricidad de los carriles cargados hacia el centro del tablero

x : Distancia horizontal desde el centro del tablero hacia cada vigaX : Distancia horizontal desde el centro del tablero hacia la viga exterior

Nb : Nmero de vigas en la seccin transversal del puente


36/82

ANLISIS ESPECIAL


Ubicacin desfavorable para 1 carr i l cargado

.60 1.80

e(1L)

CL

Xext,xext

R

xint


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ANLISIS ESPECIAL

Ing. Jos Manuel Basilio Valqui Puentes y Obras de Arte - Escuela Acadmico Profesional de Ingeniera Civil - UCV 37

Ubicacin desfavorable para 2 carr i les cargados

.60 1.80

CL

Xext,xext

R

xint

1.20 1.80

e(2L)

e(1L)

COMBINACIONES DE CARGA


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COMBINACIONES DE CARGA

Y FACTORES DE CARGA


FACTORES PARA


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FACTORES PARA

CARGAS PERMANENTES


CRITERIOS PARA


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CRITERIOS PARA

DEFLEXION


En ausencia de otros criterios, para las construcciones de

puentes se pueden considerar los siguientes lmites de deflexin:

Tipo de Carga Deflexin Mxima

Carga Vehicular L/800

Cargas Vehiculares o Peatonales L/1000

Cargas Vehiculares en zonas cantiliver L/300

Cargas Vehiculares o Peatonales en zonas cantiliver L/375

FACTOR DE PRESENCIA


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FACTOR DE PRESENCIA

MULTIPLE


Nmero de Carri lesCargados

Factor de Presencia

Mltiple m

1 1.20

2 1.00

3 0.85

> 3 0.65

AASHTO LRFD T 3.6.1.1.2-1

No se aplicarn a los factores de distribucin de carga especificadosen los artculos 4.6.2.2 y 4.6.2.3, excepto cuando se usa la ley de

momentos o donde los requisitos especiales para vigas exteriores de

puentes viga y losa, especificadas en el artculo 4.6.2.2.2d.

I NCREMENTO POR CARGA


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I NCREMENTO POR CARGA

DINAMICA


El factor de impacto o de carga dinmica, por el que son

afectadas las cargas mviles, depende de los estados lmites.

Componente IM

Juntas del TableroTodos los Estados Lmites 75%

Todos los dems Componentes

Estado Lmite de Fatiga y Fractura 15%

Todos los dems Estados Lmites 33%

AASHTO LRFD T 3.6.2.1-1


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EJEMPLO

Ing. Jos Manuel Basilio Valqui

Analizar y disear un puente conformado por vigas y losa de concretoarmado, cuya longitud es de 19.00m, medido entre ejes de apoyo.

La seccin transversal es la que se muestra a continuacin:

Puentes y Obras de Arte - Escuela Acadmico Profesional de Ingeniera Civil - UCV 43

2.60 2.60

0.20

2.601.60

0.95

3.601.500.40 3.60 1.50 0.40

11.00

1.60

1.15

1.35

Eje deVa

asfalto e=0.05m2.00%2.00%

0.20

0.40 0.40 0.40 0.40


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EJEMPLO


VISTA LONGITUDINAL

6.30 6.40 6.30

.25

.20

.25

.90

.25.25

.20

1.15

19.00.30 .30


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PREDIMENSIONAMIENTO


Peralte de viga T:

= 0.07 = 0.07 20.00 = 1.33

= 1.35

Peralte de losa:

= + 3,000

30 =

2,600 + 3,000

30 = 186.67 = 0.19

= 0.20

PROPIEDADES DE LOS


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PROPIEDADES DE LOS

MATERIALES


Concreto Armado:

Resistencia del concreto en losa y vigas f c = 280kg/cm

Resistencia del concreto en vereda f c = 210kg/cm

Peso especfico del concreto en losa y vigas gc = 2,500kg/mPeso especfico del concreto en vereda gc = 2,400kg/m

Superf icie de Rodadura:

Peso especfico del asfalto gw = 2,250kg/m


47/82


CRITERIO PARA METRADO


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CRITERIO PARA METRADO

DE CARGAS PERMANENTES


2.90 2.60 2.902.60

Las cargas correspondientes al asfalto, veredas, barandas, muros y

dems accesorios colocados despus que el tablero del puente hayafraguado, sern distribuidas por igual en el nmero de vigas

longitudinales resistentes del puente.

ESPECIF ICACIONES DE


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DISEO AASHTO LRFD


Factor Modificador de Respuesta:

AASHTO LRFD 1.3.2.1-2

Modificador Servicio Resistencia Fatiga

Ductilidad -D 1.00 0.95 1.00

Redundancia -R 1.00 1.05 1.00

Importancia -I 1.00 1.05 1.00

i 1.00 1.05 1.00

= 0.95



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DISEO AASHTO LRFD


Factores de Amplificacin:

Factores de Reduccin:

Estados

Lmites

Factores de Carga (g)

DC DW LLIM - PL

Servicio I 1.00 1.00 1.00

Resistencia I 1.25 1.50 1.75Fatiga I --- --- 1.50

Tipo de Resistencia Factores de Reduccin ()Flexin 0.90

Corte 0.90

Compresin 0.75


51/82

VIGA INTERIOR


Cortantes y Momentos por Cargas Permanentes - DC:

Carga b (m) h (m) g

(t/m) W (t/m)

Viga Principal 0.40 1.15 2.50 1.15

Losa 2.60 0.20 2.50 1.30

2*Muro/Nb 0.50 0.25

Total 2.70

V

=

2 =

2.70 19.00

2 = 25.65

M=

8 =

2.70 19.00

8 = 121.84


52/82

VIGA INTERIOR



Carga b (m) h (m) l (m) g (t/m) P (t)

Viga Diafragma 0.25 0.95 2.20 2.50 1.31

M= 1 = 1.31 6.30 = 8.25

V= 1.31


53/82

VIGA EXTERIOR



Carga b (m) h (m) g

(t/m) W (t/m)

Viga Principal 0.40 1.15 2.50 1.15

Losa 2.90 0.20 2.50 1.45

2*Muro/Nb 0.50 0.25

Total 2.85

V

=

2 =

2.85 19.00

2 = 27.08

M=

8 =

2.85 19.00

8 = 128.61


54/82

VIGA EXTERIOR



Carga b (m) h (m) l (m) g (t/m) P (t)

Viga Diafragma 0.25 0.95 1.10 2.50 0.65

M= 1 = 0.65 6.30 = 4.10

V= 0.65


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VIGA INTERIOR Y VIGA EXTERIOR


Cortantes y Momentos por Cargas Permanentes - DW:

Carga b (m) h (m) g

(t/m) W (t/m)

Asfalto/Nb

10.20 0.05 2.25 0.29

M=

8 =

0.29 19.00

8 = 13.09 /

V=

2 =

0.29 19.00

2 = 2.76

MOMENTO FLECTOR


56/82

MOMENTO FLECTOR

CAMIN DE DISEO


= 14.51 2.75 + 14.51 4.72 + 3.63 2.43 = . /

14.51

0.71

14.51 3.63

A=10.21 B=8.79

2.432.75

4.72

4.27 4.27

A B

A=19.00

CL

5.94 4.52

FUERZA CORTANTE


57/82

FUERZA CORTANTE

CAMIN DE DISEO


= 14.51 1.00 + 14.51 0.775 + 3.63 0.55 = . /

1.00

14.51 14.51 3.63

4.27 4.27

0.775 0.55

19.00

A B

MOMENTO FLECTOR


58/82

O O C O

TNDEM DE DISEO


= 11.34 4.75 + 11.34 4.17 = . /

8.60

11.34

0.3

11.34

A=9.80 B=9.20

4.17

4.75

1.20

A B

A=19.00

CL

FUERZA CORTANTE


59/82

TNDEM DE DISEO


= 11.34 1.00 + 11.34 0.94 = . /

1.00

11.34 11.34

1.20

0.94

19.00

A B

MOMENTO FLECTOR


60/82

CARGA DE CARRIL


=

8 =

0.95 10.00

8 = . /

=

2 =

0.95 19.00

2 = . /

19.00

0.95 tn/m

REQUISI TOSGENERALES


61/82

REQUISI TOS GENERALES


Camin de diseo + Carga de carril de diseo

Tndem de diseo + Carga de carril de diseo

+ = . . + . = . /

+ = . . + . = . /

+= 1.33 21.99 + 9.03 = 38.27 /

+ = 1.33 101.15 + 42.87 = 177.40 /

PARMETRO DE RIGIDEZ


62/82

LONGITUDINAL


= +

AASHTO LRFD 4.6.2.2.1-1

Propiedades de la Viga de Base

A (m) 0.46

IZ(m4) 0.051

Zb (m) 0.575

eg(m) 0.675

n 1.00

Kg(m4) 0.26

eg

C.G.

ts

zb

zt

RANGO DE APLICABIL IDAD


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RANGO DE APLICABIL IDAD


1,100 S 4,900 S = 2,600 mm Ok!

110 ts 300 ts = 200 mm Ok!6,000 L 73,000 L = 19,000 mm Ok!

Nb 4 Nb = 4 Ok!

4E9 Kg 3E12 Kg = 2.60E11 Ok!

CONCENTRACIN DE CARGA PARA


64/82

MOMENTOS EN VI GA INTERIOR



= 0.06 +

4,300

.

.

.

= 0.06 + 2,600

4,300

.2,600

19,000

.2.611

19,000 200

.

= 0.535



65/82

MOMENTOS EN VI GA INTERIOR


Dos o ms car r i les cargados:

= 0.075 +

2,900

.

.

.

= 0.075 + 2,600

2,900

.2,600

19,000

.2.611

19,000 200

.

= 0.739

Por lo tanto: la concentracin de cargas para momentos flectores en las vigas interiores ser

considerado como el mayor valor obtenido del clculo efectuado para un carril cargado y dos

o mas carriles cargados, siendo gm= 0.739



66/82

MOMENTOS EN VI GA EXTERIOR


Ley de Momentos - Un carr i l cargado:

= 0.50 3.20 + 0.50 1.402.60

= 0.885

= = 0.885 1.2 = 1.062

1.40

3.20

2.601.20

R

0.50P0.50P



67/82



d= 1,200

= 0.77 +

1,200

2,800= 1.199

= 1.119 0.739 = 0.886


= ()

= 0.77 +

2,800



68/82



Anlisis Especial - Un carr i l cargado:

.60 1.80

3.60

CL

3.90

1.30



69/82



=

+

=14

+ 3.90 3.602(3.90 + 1.30)

= 0.665

= = 1.2 0.665

= 0.798

Anlisis Especial - Un carr i l cargado:



70/82



Anlisis Especial - Dos carr i les cargados:

.60 1.80

3.90

1.30

1.20 1.80

CL

.60

3.60



71/82



Anlisis Especial - Dos carr i les cargados: =

+

=

2

4 +

3.90 (3.60 + 0.60)

2(3.90 + 1.30)

= 0.985

= = 1.0 0.985

= 0.985

Por lo tanto: la concentracin de cargas para momentos flectores en las vigas exteriores ser

considerado como el mayor valor obtenido del clculo efectuado para un carril cargado, dos o

mas carriles cargados y el anlisis especial, siendo gm= 1.06

COMBINACIN DE CARGA EN


72/82

VIGAS INTERIORES Y EXTERIORES


Viga I nter ior:

Viga Exter ior:

+= 198.76 0.74 = 147.08

+= 198.76 1.06 = 210.69

= (1.25+ 1.50+ 1.75 +)

= 1.05 1.25 130.09 + 1.50 13.09 + 1.75 147.08 = 461.62

= (1.25+ 1.50+ 1.75 +)

= 1.05 1.25 132.71 + 1.50 13.09 + 1.75 210.69 = 581.94

CLCULO DEL ANCHO


73/82

DE ALA EFECTIVO


Viga Interi or

4= 4.75

12 + = 2.80

= 2.60

= .

Viga Exter ior

2+

8= 3.68

2+ 6 + 0.5 = 2.70

2

+ 0= 2.90

= .

be

1.15

0.40

0.20

CLCULO DEL MOMENTO DE


74/82

AGRIETAM IENTO EN VIGA INTERIOR


= 2 = 2 280 / = 33.47/ = 334.7 /

= 1.641

= 0.93

=

=334.7 1.64 1

0.93 = 59.02

CLCULO DEL MOMENTO DE


75/82

AGRIETAM IENTO EN VI GA EXTERIOR


= 2 = 2 280 / = 33.47/ = 334.7 /

= 1.661

= 0.94

=

=334.7 1.66 1

0.94 = 59.11

MOMENTO DE DISEO


76/82

MOMENTO DE DISEO


Viga I nter ior :

= 461.62

4

3 = 615.49

1.2= 70.82

Por lo tanto:= .

Viga Exter ior :

= 581.94

4

3 = 775.92

1.2= 70.93

Por lo tanto:= .

CLCULO DEL REFUERZO


77/82

PRINCIPAL POR FLEXIN


Armadura pr incipal en la viga inter ior:

= 461.62

= 127.99

=

0.85 =

461.62 105

0.85 0.90 280 260= 828.88

= 2 = 127.99 127.99 2 828.88 = 6.65

=

0.85

=

0.85 280 260 6.65

4,200 = 97.98

Acero de Refuerzo As colocado

12 f 1 3/8 114.96 cm

CLCULO DEL REFUERZO


78/82

PRINCIPAL POR FLEXIN


Armadura principal en la viga exter ior:

= 581.94

= 127.99

=

0.85 =

581.94 105

0.85 0.90 280 270= 1,006.22

= 2 = 127.99 127.99 2 1,006.22 = 8.12

=

0.85

=

0.85 280 270 8.12

4,200 = 124.24

Acero de Refuerzo As colocado

14 f 1 3/8 134.12 cm

CLCULO DE LA ARMADURA


79/82

LATERAL EN VIGAS


Armadura lateral en viga inter ior:

Acero de Refuerzo As colocado/m

1/2 @ 20.00cm 6.35 cm

0.10 76 = 0.10 127.99 76 = 5.20

12=

114.9612 = 9.58

: = 5.20

CLCULO DE LA ARMADURA


80/82

LATERAL EN VIGAS


Armadura lateral en viga exter ior:

Acero de Refuerzo As colocado/m

1/2 @ 20.00cm 6.35 cm

0.10 76 = 0.10 127.99 76 = 5.20

12=

134.1212 = 11.18

: = 5.20

DETALLE DE ARMADURA


81/82

EN VIGAS


DETALLE DE ARMADURA EN VIGA

12 1 3/8" 12 1 3/8"

51/2"@0.20ambas caras

23/4"


23/4"

14 1 3/8"

23/4"

14 1 3/8"

23/4"




82/82

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07 Puentes de Viga y Losa de Concreto Armado