Diseño losa estructutral del tablero de un puente

1. UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
Materia:
Puentes
Docente:
Ing. Pablo Lindao Tomalá
Tema
PROYECTO DISEÑO DE ESTRIBO – PARTE 1
Grupo #8 – Integrantes
Santiago Estrella Narváez
Gerson Vargas Carrasco
Joseph Córdova Vives
Manuel Defaz Gavilanes
Curso:
3A
Periodo 2022 – 2023 CI
GUAYAQUIL – ECUADOR

2. CURSO DE PUENTES
PROFESOR: ING. PABLO LINDAO TOMALA, Mg. E. GRUPO: 3A
PROYECTO PARTE 1
TEMA: DISEÑO ESTRUCTURAL DE LA LOSA DEL TABLERO DE UN PUENTE.
Fecha de entrega: Jueves 15 de Septiembre del 2022. Hasta 23h00.
Con los planos del predimensionamiento del estribo de la Tarea Especial No. 3, realizar lo
siguiente:
Procedimiento.
1. Calcular las descargas por el peso del tablero.
2. Calcular las descargas por la carga viva del tablero el puente.
3. Calcular las fuerzas horizontales que actúan en el estribo.
4. Calcular las fuerzas del peso propio del estribo y del relleno que esta sobre el estribo.
5. Calcular el factor de seguridad al desplazamiento.
6. Calcular el factor de seguridad al volcamiento.
7. Calcular el esfuerzo de contacto en la zapata del estribo. La capacidad del suelo de fundación es
de:
Grupo
Capacidad admisible del suelo de
fundación (𝝈𝒂𝒅𝒎𝒊𝒔𝒊𝒃𝒍𝒆)
Ton/m2
1 23,25
2 24,70
3 25,10
4 26,20
5 27,15
6 28,55
7 29,25
8 30,00
9 31,20

3. 1.- Calcular las descargas por el peso del tablero
ap = 13,70 m Ancho del puente
aa = 1,40 m Ancho de aceras
ea = 0,24 m Espesor de la acera
ac = 10,10 m Ancho calzada
# de carriles = 2,00
n = 7,00 vigas Número de vigas
L = 28,20 m Longitud del puente
γc = 2,40 T/m3
Le = 14,40 m Longitud del estribo
VIGAS: Tipo: V
A = 0,654 m2
V = A * L * n = 0,65 * 28,20 * 7,00
V = 129,10 m3 Volumen total
Wv = V * γc = 129,10 * 2,40
Wv = 309,84 T Peso total de vigas
DIAFRAGMAS
Ancho
(m)
Altura
(m)
Longitud
(m)
#
Peso
(T)
0,30 1,30 10,35 2 19,38
0,20 1,55 10,35 2 15,40
34,78
LOSA:
e = 0,19 m
ap = 13,70 m
L = 28,20 m
γc = 2,40 T/m3
Wlosa =
Wlosa = 0,19 * 13,70 * 28,20 * 2,40
Wlosa = 176,17 T Peso total de la losa
ACERAS:
aa = 1,40 m Ancho de aceras
ea = 0,24 m Espesor de la acera
γc = 2,40 T/m3
DESCARGAS DEL TABLERO
e * ap * L * γc
CARGA MUERTA
TIPO
Diafragmas de apoyo
Diafragmas interiores
Wd =

4. Wacera =
Wacera = 1,40 * 0,24 * 2,40 * 28,20 * 2,00
Wacera = 45,48 T
BARANDAS:
qbarandas = 0,10 T/m
Wbarandas =
Wbarandas = 0,10 * 2,00 * 28,20
Wbarandas = 5,64 T
BARRERAS:
qbarreras = 0,15 T/m
Wbarreras =
Wbarreras = 0,15 * 2,00 * 28,20
Wbarreras = 8,46 T
Carga
Vigas 309,84 T
Diafragmas 34,78 T
Losa 176,17 T
Aceras 45,48 T
Barandas 5,64 T
Barreras 8,46 T
DC = 580,37 T Peso total de la carga muerta
We = DC / 2 Descarga total en cada estribo
580,37
2,00
We = 290,18 T
WDC = We / Le Descarga total de la carga muerta en cada estribo
Le = 14,40 m por metro Lineal del puente
290,18
14,40
WDC = 20,15 T/m Descarga total de la carga muerta en cada estribo
CARPETA ASFÁLTICA:
e = 0,075 m
ac = 10,10 m
γa = 2,20 T/m3
Wasfalto =
Wasfalto = 0,075 * 10,10 * 28,20 * 2,20
Wasfalto = 47,00 T
aa * ea * γc * L * 2
qbarandas * 2 * L
qbarreras * 2 * L
We =
WDC =
CARGA SOBREIMPUESTA
e * ac * L * γa
RESUMEN CARGA MUERTA
Peso

5. SERVICIOS:
qservicios = 0,10 T/m
aa = 1,40 m
Wservicios =
Wservicios = 0,10 * 1,40 * 2,00 * 28,20
Wservicios = 7,90 T
Carga
Asfalto 47,00 T
Servicios 7,90 T
DW = 54,89 T Peso total de la carga muerta
We = DC / 2 Descarga total en cada estribo
54,89
2,00
We = 27,45 T
WDW = We / Le Descarga total de la carga sobreimpuesta en cada estribo
Le = 14,40 m por metro Lineal del puente
27,45
14,40
WDW = 1,91 T/m Descarga total de la carga sobreimpuesta en cada estribo
RESUMEN CARGA SOBREIMPUESTA
Peso
qservicios * aa * 2 * L
We =
WDW =

6. 2. Calcular las descargas por la carga viva del tablero el puente.
CAMIÓN DE DISEÑO
P1 P2
P3
d1 d2
P1 = 14,52 T
P2 = 14,52 T
P3 = 3,63 T
d1 = 4,27 m
d2 = 4,27 m
d3 = 19,66 m
L = 28,20 m
RA = 29,37 T
TANDEM DE DISEÑO
P1 P2
d1
P1 = 11,20 T
P2 = 11,20 T
d1 = 1,20 m
d2 = 27,00 m
L = 28,20 m
RA = 21,92 T
CARGA VIVA
L
d3
RA RB
L
d2
RA RB

7. CARRIL DE DISEÑO
P1
P1 = 0,952 T/m
L = 28,20 m
RA = 13,42 T
29,37 + 13,42
42,80 T
21,92 + 13,42
35,35 T
RA = 42,80 T Controla
Factor por presencia múltiple:
FPM
1,20
1,00
0,85
0,65
# de carriles = 2,00
FMP = 1,00
RAtotal =
RAtotal = 85,59 T Reacción total en el estribo
RAtotal/ml =
85,59
14,40
RAtotal/ml = 5,94 T/m Reacción total del esctirbo por metro lineal
Camión de diseño + Carril de diseño =
Camión de diseño + Carril de diseño =
Tandem de diseño + Carril de diseño =
Tandem de diseño + Carril de diseño =
N° Carriles cargados
1
RAtotal/ml =
2
3
>3
RA * # de carriles * FMP
RAtotal / Le
L
RA RB

8. EFECTO DINÁMICO DE IMPACTO:
IM = 33,00 %
Combinación que controla:
42,80 T
29,37 * 0,33
9,69 T
RAteimp = 9,69 * * FPM
RAteimp = 9,69 * 2,00 * 1,00
RAteimp = 19,39 T
RAteimp/ml = RAte / Le
RAteimp/ml = 19,39
14,40
RAteimp/ml = 1,35 T/m Reacción total en el estribo por factor impacto por metro lineal
RAte = 5,94 + 1,35
RAte = 7,29 T/m Reacción total en el estribo
qpeatonal = 0,36 T/m
aa = 1,40 m Ancho de aceras
Wpeatonal =
Wpeatonal = 0,36 * 1,40 * 2,00 * 28,20
Wpeatonal = 28,43 T
Wpe =
28,43
2,00
Wpe = 14,21 T Descarga peatonal en cada estribo
Wpe / ml = Wpe / Le
14,21
14,40
Wpe / ml = 0,99 T/m Descarga peatonal en cada estribo por metro lineal
d = 1,80 m Distancia de la fuerza de frenado
16,34 T
11,20 T
5,95 T
Camión de diseño + Carril de diseño =
Sobrecarga vehicular mayorada =
Sobrecarga vehicular mayorada =
# de carriles
CARGA VIVA DE PEATONES
qpeatonal * aa * 2 * L
Wpeatonal / 2
Wpe =
Wpe / ml =
FUERZA DE FRENADO (BR)
25% de carga de camión =
25% de carga de tandem =
5% de (carga de camión + carga de carril) =
25% de carga de tandem = (F1 + F2) * 25% * # de carriles * FMP
5% de (carga de camión + carga de carril) = (((F1 F2 + F3) + (P1 * L)) * # de carriles * FMP)*5%
25% de carga de camión = (F1 + F2 + F3) * 25% * # de carriles * FMP

9. 4,92 T
Controla = 16,34 T
BR =
16,34
14,40
BR = 1,13 T/m Descarga de la fuerza de frenado en un estribo por metro lineal
MBR = BR * d
MBR = 1,13 * 1,80
MBR = 2,04 T - m Momento producido por BR a nivel de la calzada
5% de (carga de tandem + carga de carril) = (((F1 F2 ) + (P1 * L)) * # de carriles * FMP)*5%
Controla / Le
BR =
5% de (carga de tandem + carga de carril) =

10. 3. Calcular las fuerzas horizontales que actúan en el estribo.
Presión y empuje activo del suelo (sin sobrecarga)
p(z) =
γs = 1,90 T/m3
Z = 5,75 m
ϑ = 90 grados 1,57 radianes
φ' = 34 grados 0,59 radianes Ángulo de fricción interna del relleno
β = 0 grados - radianes
θ = 20 grados 0,35 radianes Ángulo de fricción del muro
1/2 -2
0,69 0,45
0,94 0,94
ka = 0,25
Pa =
Pa = 0,25 * 1,90 * 5,75
Pa = 2,79 T/m2 Presión
EHa =
2,79 * 5,75
EHa = 8,01 T Empuje
EMPUJE LATERAL DE TIERRA (EH):
kn * γs * Z
*
ka = 1,00 +
ka * γs * H
Pa * H / 2
2,00
EHa =

11. MHa =
8,01 * 5,75
MHa = 15,35 T - m Momento
Presión y empuje pasivo del suelo (sin sobrecarga)
p(z) =
γs = 1,90 T/m3
Z = Hp = d + Hr m
d 0,80 m Altura de zapata
Hr = 1,00 m Altura del relleno
Hp = 1,80 m
ϑ = 90 grados 1,57 radianes
φ' = 32 grados 0,56 radianes Ángulo de fricción interna del relleno
β = 0 grados - radianes
θ = 20 grados 0,35 radianes Ángulo de fricción del muro
1/2 -2
0,72 0,42
0,94 0,94
kp = 6,89
Pp =
Pp = 6,89 * 1,90 * 1,80
Pp = 23,55 T/m2 Presión
EHp =
23,55 * 1,80
EHp = 21,20 T Empuje
EHa * H / 3
3,00
MHa =
kn * γs * Z
kp = * 1,00 -
ka * γs * H
Pa * H / 2
EHp =
2,00

12. MHp =
21,20 * 1,80
MHp = 12,72 T - m Momento
Sobrecarga viva (Ls):
Δp =
k = ka = 0,25
γs = 1,90 T/m3
Heq = 0,625 m
x 5750 625,00 y x
x 0 3000 900 y 0
x 1 6000 600 y 1
Δp =
Δp = 0,25 * 1,90 * 0,625
Δp = 0,30 T/m2 Presión
Ls =
Ls = 0,30 * 5,75
Ls = 1,74 T Empuje
MLs =
1,74 * 5,75
MLs = 5,00 T - m Momento
EHa * H / 3
Ls * H / 2
MLs =
2,00
MHp =
3,00
k * γs * Heq
ka * γs * Heq
Δp * H
𝑦𝑥 = 𝑦0 +
𝑥 − 𝑥0
𝑥1 − 𝑥0
(𝑦1 − 𝑦0)

13. 4. Calcular las fuerzas del peso propio del estribo y del relleno que esta sobre el estribo.
Figura
Base
(m)
Altura
(m)
Densidad
(T/m3)
Fuerza
(T/m)
1 0,300 1,965 2,400 1,415 Espaldar
2 1,200 1,050 2,400 3,023 Asiento
3 0,725 1,935 2,400 3,370 Pantalla
4 4,000 0,800 2,400 7,680 Zapata
Figura
Base
(m)
Altura
(m)
Densidad
(T/m3)
Fuerza
(T/m)
5 1,300 4,950 1,900 12,227
6 0,475 1,935 1,900 1,745
7 1,500 1,000 1,900 2,850
NT = 32,309 T/m
FIGURA EQUIVALENTE
FUERZAS VERTICALES (PESO PROPIO Y RELLENO)
Estribo
Relleno

14. 5. Calcular el factor de seguridad al desplazamiento.
ESTABILIDAD DEL ESTRIBO
ESTADO LIMITE DE SERVICIO 1
Caso 1: Estribo sin puente
Figura Carga
N
(T/m)
x
(m)
M(A)
(T - m)
1 1,41 2,55 3,61
2 3,02 2,10 6,35
3 3,37 1,86 6,28
4 7,68 2,00 15,36
5 12,23 3,35 40,96
6 1,75 2,46 4,30
7 2,85 0,75 2,14
78,99 T - m
FIGURA EQUIVALENTE
FACTOR DE SEGURIDAD AL DESLIZAMIENTO
Estribo
(DC)
Relleno
(EV)
MA (DC + EV)

15. EHa = 8,01 T Empuje Activo
Ls = 1,74 T Sobrecarga viva
Fa = EHa + Ls
Fa = 8,01 + 1,74
Fa = 9,75 T Fuerzas desestabilizadoras
EHp = 21,20 Empuje pasivo
NT = 32,31 Fuerzas verticales (Estribo y relleno)
µ = 0,50 Coeficiente de fricción
FR = NT * µ
FR = 32,31 * 0,50
FR = 16,15 T
Fp = EHp + FR
Fp = 21,20 + 16,15
Fp = 37,35 Fuerzas estabilizadoras
FSD = Fp / Fa
37,35
9,75
FSD = 3,83 > 1,50 OK
Momentos resistentes al volteo
78,99 T - m
MHp = 12,72 T - m
MR =
MR = 78,99 + 12,72
MR = 91,70 T - m Momentos resistentes al volteo
Momentos actuantes al volteo
MHa = 15,35 T - m
MLs = 5,00 T - m
MA =
MA = 15,35 + 5,00
MA = 20,35 T - m Momentos actuantes al volteo
FSV = MR / MA
91,70
20,35
FSV = 4,51 > 2,00 OK
FACTOR DE SEGURIDAD AL VOLTEO
MA (DC + EV) + MHp
MHa + MLs
FSD =
FSV =
Fuerzas Activas
Fuerzas resistentes
MA (DC + EV) =

16. 7. Calcular el esfuerzo de contacto en la zapata del estribo. La capacidad del suelo de fundación es:
30,00 T/m2
Maxima Carga Axial y Máxima Fuerza Lateral
ELEMENTO
N
(T/m)
N (Fact.)
(T/m)
x
(m)
M (A)
(T - m)
1 1,00 1,00 1,41 1,41 2,55 3,61
2 1,00 1,00 3,02 3,02 2,10 6,35
3 1,00 1,00 3,08 3,08 1,86 5,73
4 1,00 1,00 9,12 9,12 2,00 18,24
5 1,00 1,00 11,86 11,86 3,35 39,72
6 1,00 1,00 1,63 1,63 2,46 4,01
7 1,00 1,00 2,85 2,85 0,75 2,14
32,98 79,79
N N (Fact.) BRAZO M (A)
DC 1,00 1,00 20,15 20,15 2,00 40,30
DW 1,00 1,00 1,91 1,91 2,00 3,81
LL 1,00 1,00 7,29 7,29 2,00 14,58
PL 1,00 1,00 0,99 0,99 2,00 1,97
30,33 60,67
63,31 140,46
N N (Fact.) BRAZO M (A)
LS 1,00 1,00 1,74 1,74 5,00
EHA 1,00 1,00 8,01 8,01 15,35
BR 1,00 1,00 1,13 1,13 2,04
10,88 22,39
N MAX = 63,31 Mmax 118,07
σ admisible =
CÁLCULO DE LOS ESFUERZOS DE CONTACTO EN EL SUELO DE FUNDACIÓN
ESTADO LIMITE DE SERVICIO 1b
FUERZAS VERTICALES
COEFICIENTES
COEFICIENTES
FUERZAS HORIZONTALES
COEFICIENTES
PESO DEL ESTRIBO
SUELO
F TOTAL AXIAL =
F TOTAL AXIAL =
CARGAS PROVENIENTES DEL TABLERO

17. Calculo de la distancia de la resultante de cargas verticales con respecto al punto A.
Mmax
Nmax
118,07
63,31
Xa = 1,86 m
e =
e = 2,00 - 1,86
e = 0,14 m
Nmax = 63,31 T/m
Az = 3,80 m2 Área de la cimentación
e = 0,14 m2
b = 4,00 m Base de la cimentación
σ1 = 20,04 T/m2
σ2 = 13,28 T/m2
De acuerdo al estudio Geotecnico:
30,00 T/m2
20,04 < 30,00 OK
Como el esfuerzo de contacto es menor que el esfuerzo admisible,
por lo tanto el analisis es satisfactorio
σ2
σ admisible =
σ1
Centroide - Xa
Xa =
Excentricidad
Xa =
𝜎 =
𝑃
𝐴
(1 ±
6𝑒
𝐿
)
𝜎1 =
𝑁𝑚𝑎𝑥
𝐴𝑧
(1 +
6𝑒
𝑏
) 𝜎2 =
𝑁𝑚𝑎𝑥
𝐴𝑧
(1 −
6𝑒
𝑏
)
𝜎2 =
𝑁𝑚𝑎𝑥
𝐴𝑧
(1 −
6𝑒
𝑏
)