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Analisis-estructural-puente-viga-losa-16m-csi-bridge-dl
79ffda474de70017 abcda 4a53ab7e2d1
Puentes y obras de arte (Universidad Señor de Sipán)
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Analisis-estructural-puente-viga-losa-16m-csi-bridge-dl
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Puentes y obras de arte (Universidad Señor de Sipán)
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ANÁLISIS ESTRUCTURAL PUENTE VIGA LOSA CON
ANÁLISIS ESTRUCTURAL PUENTE VIGA LOSA CON
SOFTWARE CSI BRIDGE
SOFTWARE CSI BRIDGE
I
I DESCRIPCIÓN
DESCRIPCIÓN

Se realizará el análisis estructural de un puente tipo viga-losa de concreto armado acorde
Se realizará el análisis estructural de un puente tipo viga-losa de concreto armado acorde
a la norma de puentes vigente (Manual de Puentes 2016 del MTC) y AASHTO-LRFD 2014
a la norma de puentes vigente (Manual de Puentes 2016 del MTC) y AASHTO-LRFD 2014
y se
y se mostrarán las fuerzas resultantes y la
mostrarán las fuerzas resultantes y la deformación por la sobrecarga vehicular
deformación por la sobrecarga vehicular
II
II CARACTERISTICAS GENERALES
CARACTERISTICAS GENERALES



GEOMETRÍA:
GEOMETRÍA:
Longitud
Longitud Total
Total =16.00m
=16.00m
Número
Número de
de vías
vías =1
=1
Ancho de vía
Ancho de vía =3.60m
=3.60m
Ancho de Calz
Ancho de Calzada
ada =3.60m
=3.60m
Ancho Total
Ancho Total = 5.00m
= 5.00m
Espesor
Espesor de
de losa
losa de
de concreto
concreto =0.20m
=0.20m
Separación de
Separación de vigas principales =2.15m
vigas principales =2.15m
Ancho de vig
Ancho de vigas principal
as principales
es =0.40m
=0.40m
Peralte
Peralte de
de vigas
vigas principale
principales
s =0.95m
=0.95m
Separación
Separación de vigas
de vigas diafragma
diafragma =3.94m
=3.94m
Ancho de viga
Ancho de vigas diafragma
s diafragma =0.25m
=0.25m
Peralte
Peralte vigas
vigas diafragma
diafragma =0.75m
=0.75m



MATERIALES:
MATERIALES:
Concreto:
Concreto: P.
P. Específico
Específico de
de Cº
Cº Armado
Armado =
= 2500kg/m3
2500kg/m3
P.
P. Específico
Específico de
de Cº
Cº Normal
Normal =
= 2400kg/m3
2400kg/m3

Fc
Fc del
del Concreto
Concreto =
= 280kg/cm2
280kg/cm2
Acero:
Acero: Fluencia del Acero
Fluencia del Acero (fy)=4200Kg/
(fy)=4200Kg/cm2
cm2


CASOS DE CARGAS:
CASOS DE CARGAS:
DC: Carga Muerta
DC: Carga Muerta de los componentes estructurales y no
de los componentes estructurales y no estructurale
estructurales (Baranda PL-2)
s (Baranda PL-2)
PL: Carga viva de peatones
PL: Carga viva de peatones
LL: Carga viva vehicular (Camión de Diseño HL-93)
LL: Carga viva vehicular (Camión de Diseño HL-93)
IM: Incremento de la carga viva por
IM: Incremento de la carga viva por efectos dinámicos
efectos dinámicos

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III
III SECCIÓN LONGITUDINAL
SECCIÓN LONGITUDINAL
IV
IV SECCIÓN TRANSVERSAL
SECCIÓN TRANSVERSAL
V
V MODELAMIENTO
MODELAMIENTO
1)
1)
Inicialmente se debe cargar el programa CSiBRIDGE y
Inicialmente se debe cargar el programa CSiBRIDGE y seleccionar las unidades con
seleccionar las unidades con
las que se trabajará, en este caso usaremos las unidades del sistema internacional
las que se trabajará, en este caso usaremos las unidades del sistema internacional
SI. Seguidamente abriremos un nuevo modelo, para lo cual se presiona el ícono del
SI. Seguidamente abriremos un nuevo modelo, para lo cual se presiona el ícono del
programa y se desplegará un menú del cual seleccionaremos la opción New. Luego
programa y se desplegará un menú del cual seleccionaremos la opción New. Luego
el programa nos presenta la ventana New Model con una serie de plantillas definidas
el programa nos presenta la ventana New Model con una serie de plantillas definidas
de la cuales elegiremos la opción Blank.
de la cuales elegiremos la opción Blank.
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Luego debemos ingresar a la opción Bridge Wizard se encuentra en el menú Home, con
Luego debemos ingresar a la opción Bridge Wizard se encuentra en el menú Home, con
lo que se apertura la ventana Bridge Modeler Wizard, que contiene un listado de pasos
lo que se apertura la ventana Bridge Modeler Wizard, que contiene un listado de pasos
que debemos seguir para
que debemos seguir para la idealización del puente.
la idealización del puente.
Nota: Cada tipo
Nota: Cada tipo de puente tendrá características propias y de
de puente tendrá características propias y de acuerdo a las
acuerdo a las condicio
condiciones
nes
de análisis (apoyos, sobrecargas, etc.) habrán pasos que se
de análisis (apoyos, sobrecargas, etc.) habrán pasos que se podrán obviar.
podrán obviar.
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2)
2)
Layout Line; aquí definiremos el alineamiento del puente, para lo cual ingresamos a
Layout Line; aquí definiremos el alineamiento del puente, para lo cual ingresamos a
Define/Show Layout Lines con lo que aparecerá la ventana Define Bridge Layout Line,
Define/Show Layout Lines con lo que aparecerá la ventana Define Bridge Layout Line,
donde debemos presionar el botón Add New Line.
donde debemos presionar el botón Add New Line.
En la ventana Bridge Layout Line Data , se configurarán las coordenadas de la
En la ventana Bridge Layout Line Data , se configurarán las coordenadas de la
estación inicial (Initial Station), la orientación angular
estación inicial (Initial Station), la orientación angular de los
de los ejes de
ejes de apoyo del puente
apoyo del puente
(Initial Bearing), el porcentaje de inclinación horizontal del eje del puente (Initial Grade
(Initial Bearing), el porcentaje de inclinación horizontal del eje del puente (Initial Grade
in Percent) y la ubicación de la estación final (End Station). Todos estos valores
in Percent) y la ubicación de la estación final (End Station). Todos estos valores
referidos a un sistema de coordenadas globales y a las unidades anteriormente
referidos a un sistema de coordenadas globales y a las unidades anteriormente
definidas por el usuario.
definidas por el usuario.
3)
3)
Basic Properties, donde definiremos las características de los materiales que
Basic Properties, donde definiremos las características de los materiales que
utilizaremos, para lo cual
utilizaremos, para lo cual presionamos Define /Show material properties y
presionamos Define /Show material properties y aparecerá
aparecerá
la ventana Define Materials, en la cual podemos agregar nuevos materiales, modificar
la ventana Define Materials, en la cual podemos agregar nuevos materiales, modificar
los existentes y eliminar los que
los existentes y eliminar los que no son necesarios.
no son necesarios.
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4)
4)
Definir los datos de la sección del puente Bridge Component Properties, ingresamos
Definir los datos de la sección del puente Bridge Component Properties, ingresamos
a:
a: 4.1
4.1 Deck
Deck Sections
Sections para
para definir
definir la
la sección
sección transversal
transversal del
del puente;
puente; en
en la
la ventana
ventana
que se apertura Define Bridge Deck Sections presionamos el botón Add New Section.
que se apertura Define Bridge Deck Sections presionamos el botón Add New Section.
Aparecerá
Aparecerá la v
la ventana
entana Select
Select Bridge
Bridge Deck
Deck Section
Section Type,
Type, donde s
donde se mues
e muestran s
tran secciones
ecciones
transversales típicas que posee la base de datos del programa, en la opción Other
transversales típicas que posee la base de datos del programa, en la opción Other
Concrete Sections se seleccionará la opción: Tee Beam.
Concrete Sections se seleccionará la opción: Tee Beam.
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5)
5)
Diaphragms, definiremos las vigas diafragma, para lo cual seleccionaremos
Diaphragms, definiremos las vigas diafragma, para lo cual seleccionaremos
Define/Show Diaphragms y en la ventana que se apertura Define Bridge Diaphragm
Define/Show Diaphragms y en la ventana que se apertura Define Bridge Diaphragm
Properties ingresaremo
Properties ingresaremos a
s a Add New Diaphragm
Add New Diaphragm
Luego se m
Luego se muestra la
uestra la ventana Br
ventana Bridge
idge Diaphragm
Diaphragm Property
Property,
, donde
donde indicaremos
indicaremos
el espesor de la viga diafragma
el espesor de la viga diafragma
6)
6)
Definimos los tipos de apoyo del puente.
Definimos los tipos de apoyo del puente.
Bearings, para definir los dispositivos de
Bearings, para definir los dispositivos de
apoyo presionaremos el botón Define/Show Bearings, con lo que aparecerá la ventana
apoyo presionaremos el botón Define/Show Bearings, con lo que aparecerá la ventana
Define bridge Bearings, en la cual se presionará el botón Add New Bridge Bearing
Define bridge Bearings, en la cual se presionará el botón Add New Bridge Bearing
para agregar los dispositivos de apoyo con las restricciones para cada caso, un apoyo
para agregar los dispositivos de apoyo con las restricciones para cada caso, un apoyo
FIJO restringido de desplazamiento y otro MOVIL con libertad para desplazarse
FIJO restringido de desplazamiento y otro MOVIL con libertad para desplazarse
longitudinalmente; ambos tendrán libertad para girar con respecto al eje longitudinal
longitudinalmente; ambos tendrán libertad para girar con respecto al eje longitudinal
del puente.
del puente.
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7)
7)
Definimos las cargas
Definimos las cargas
Line Load Definitions, aquí configuraremos la distribución de cargas lineal, en esta
Line Load Definitions, aquí configuraremos la distribución de cargas lineal, en esta
aplicación se tiene el peso de las barandas que corresponden a este tipo de
aplicación se tiene el peso de las barandas que corresponden a este tipo de
distribución, ingresaremos a Define/Show Line Loads y se abrirá la ventana Bridge
distribución, ingresaremos a Define/Show Line Loads y se abrirá la ventana Bridge
Line Load Distribution Definitions donde seleccionaremos la opción Add New Line
Line Load Distribution Definitions donde seleccionaremos la opción Add New Line
Load.
Load.
En la ventana Bridge Une Load Distribution Definition Data, definiremos 2
En la ventana Bridge Une Load Distribution Definition Data, definiremos 2
distribucion
distribuciones de carga lineal para las barandas que se encue
es de carga lineal para las barandas que se encuentran a la izquierda
ntran a la izquierda y
y
derecha del eje del puente.
derecha del eje del puente.
Se asignará la etiqueta para cada caso (baranda_izq y baranda_der). En Load
Se asignará la etiqueta para cada caso (baranda_izq y baranda_der). En Load
Direction indicaremos el tipo de carga y su dirección. En load Value indicaremos el
Direction indicaremos el tipo de carga y su dirección. En load Value indicaremos el
valor de la carga, pero cambiaremos temporalmente las unidades a (Tonf, m, C) para
valor de la carga, pero cambiaremos temporalmente las unidades a (Tonf, m, C) para
ingresar los valores en dichas unidades
ingresar los valores en dichas unidades 0.47 tn/m
0.47 tn/m (Peso para una baranda tipo PL-2
(Peso para una baranda tipo PL-2
según Manual de Puentes 2016-MTC)
según Manual de Puentes 2016-MTC)
En load Transverse Location, se indicará la posición del eje de la carga con respecto
En load Transverse Location, se indicará la posición del eje de la carga con respecto
a los bordes del tablero, en este caso la carga de las barandas se encuentran justo
a los bordes del tablero, en este caso la carga de las barandas se encuentran justo
en el borde del
en el borde del tablero por lo cual Loa
tablero por lo cual Load Distance from Refrenc
d Distance from Refrence Location será cer
e Location será cero.
o.
La localización será con respecto al
La localización será con respecto al borde izquierdo y derecho del
borde izquierdo y derecho del tablero,
tablero,
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Para el
Para el caso de la sobrecarga peatonal. Definiremos dos distribuciones: una para la
caso de la sobrecarga peatonal. Definiremos dos distribuciones: una para la
vereda izquierda (peatonal_izq) y otra para la derecha (peatonal_der), en ambos
vereda izquierda (peatonal_izq) y otra para la derecha (peatonal_der), en ambos
casos
casos la s
la sobrecarga
obrecarga es
es de
de 0.367
0.367 tn/m2 q
tn/m2 que
ue será
será aplicada
aplicada en
en todo
todo el ancho
el ancho de
de la
la
vereda, es decir 0.65
vereda, es decir 0.65 m. Entonces se tiene 0.367*0.65=0.239 ton/m
m. Entonces se tiene 0.367*0.65=0.239 ton/m
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Para configurar la distribución del peso de las veredas, seguiremos el mismo
Para configurar la distribución del peso de las veredas, seguiremos el mismo
procedimiento con la diferencia de que se tendrán 2 tipos de distribución, una para la
procedimiento con la diferencia de que se tendrán 2 tipos de distribución, una para la
vereda
vereda izquierda
izquierda y
y otra
otra para
para la
la vereda
vereda derecha
derecha (con
(con respecto
respecto al
al eje
eje longitudinal
longitudinal
del puente),
del puente), En Load
En Load Value indicaremos el
Value indicaremos el valor de
valor de la carga
la carga que será
que será el producto
el producto
del peso específico del concreto por el espesor de la vereda: 2.4 * 0.0975 (área
del peso específico del concreto por el espesor de la vereda: 2.4 * 0.0975 (área
sección de la vereda) = 0.234 tn/m. También se debe configurar la posición de las
sección de la vereda) = 0.234 tn/m. También se debe configurar la posición de las
cargas con respecto a los bordes del tablero en Load Transverse Location, para este
cargas con respecto a los bordes del tablero en Load Transverse Location, para este
caso las veredas tienen un ancho de 650
caso las veredas tienen un ancho de 650 mm (0.65 m)
mm (0.65 m) desde el borde del tablero.
desde el borde del tablero.
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8)
8)
Definimos
Definimos las
las vigas
vigas diafragma
diafragma del
del puente.
puente. Bridge
Bridge Object
Object Definitions,
Definitions, para
para definir
definir
el objeto puente seleccionamos Define/Show Bridge Objects, el programa nos
el objeto puente seleccionamos Define/Show Bridge Objects, el programa nos
mostrará la ventana Define bridge Objects y seleccionaremos la opción Add New
mostrará la ventana Define bridge Objects y seleccionaremos la opción Add New
Bridge Object
Bridge Object
La ventana Bridge Object Data nos mostrará la estación inicial y final de la estructura
La ventana Bridge Object Data nos mostrará la estación inicial y final de la estructura
idealizada. En la ventana Modify/Show Assignments se tienen
idealizada. En la ventana Modify/Show Assignments se tienen varias opciones para
varias opciones para
modificar propiedades del puente. Con la opción Abutments configuraremos las
modificar propiedades del puente. Con la opción Abutments configuraremos las
condiciones de apoyo, presionamos Modify/Show y aparecerá la ventana Bridge
condiciones de apoyo, presionamos Modify/Show y aparecerá la ventana Bridge
Object Abutment Assigments, luego en Bearing Assignment asignaremos los
Object Abutment Assigments, luego en Bearing Assignment asignaremos los
dispositivos de apoyo FIJO al apoyo inicial y MOVIL al apoyo final, así como las
dispositivos de apoyo FIJO al apoyo inicial y MOVIL al apoyo final, así como las
coordenadas (GLOBAL Z) de los puntos de apoyo.
coordenadas (GLOBAL Z) de los puntos de apoyo.
Además
Además en
en Superstructur
Superstructure
e assignment
assignment,
, asignaremos
asignaremos los
los diafragmas
diafragmas (BDIA
(BDIA 1)
1)
definidos anteriormente tanto para el apoyo inicial y
definidos anteriormente tanto para el apoyo inicial y final.
final.
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Adicionalmente se
Adicionalmente se agregarán vigas
agregarán vigas diafragmas intermedias
diafragmas intermedias al
al puente, que
puente, que estarán
estarán
espaciadas a cada 3.94 m, seleccionamos In-Span - Cross Diaphragm y luego se
espaciadas a cada 3.94 m, seleccionamos In-Span - Cross Diaphragm y luego se
presionará Modify/Show, con lo cual se apertura la ventana Bridge Object ln-Span
presionará Modify/Show, con lo cual se apertura la ventana Bridge Object ln-Span
Cross Diaphragm Assigments donde se agregarán los
Cross Diaphragm Assigments donde se agregarán los diafragmas,
diafragmas,
9)
9)
Lanes
Lanes and
and Vehicle
Vehicle Definitions,
Definitions, definiremos
definiremos los
los carriles
carriles (lanes)
(lanes) y
y la
la sobrecarga
sobrecarga
vehicular; primeramente seleccionamos 9.1 Lanes y presionamos el botón
vehicular; primeramente seleccionamos 9.1 Lanes y presionamos el botón
Define/ShowLanes.
Define/ShowLanes.
En la ventana que se ape1iura: Define Lanes seleccionaremos la opción Add Mew
En la ventana que se ape1iura: Define Lanes seleccionaremos la opción Add Mew
lane From Layout Line y el programa nos
lane From Layout Line y el programa nos mostrará la ventana Bridge Lane Data
mostrará la ventana Bridge Lane Data
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10)
10)
Definimos clase de Vehícul
Definimos clase de Vehículo.
o. Vehicles, presio
Vehicles, presionamos el botón Define/Show Vehicl
namos el botón Define/Show Vehicles,
es,
con lo que aparecerá la Ventana Define Vehicles, donde presionamos el botón Add
con lo que aparecerá la Ventana Define Vehicles, donde presionamos el botón Add
Vehicle para agregar un vehículo estándar de la base de datos del
Vehicle para agregar un vehículo estándar de la base de datos del
programa;apar
programa;aparecerá la
ecerá la ventana Standard Vehicle Data.
ventana Standard Vehicle Data.
En el campo Vehicle Type se seleccionará de la lista desplegable la sobrecarga HL-
En el campo Vehicle Type se seleccionará de la lista desplegable la sobrecarga HL-
93K, que corresponde a uno de los subsistemas de la sobrecarga de diseño HL-93;
93K, que corresponde a uno de los subsistemas de la sobrecarga de diseño HL-93;
se colocará el valor de 33 que corresponde a la amplificación dinámica (Dynamic
se colocará el valor de 33 que corresponde a la amplificación dinámica (Dynamic
Allowance) de acuerdo a
Allowance) de acuerdo a las especificaciones AASHTO-LRFD, de la
las especificaciones AASHTO-LRFD, de la misma manera
misma manera
se agregará el subsistema HL-93M
se agregará el subsistema HL-93M
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11)
11)
Modelo Estructural del puente
Modelo Estructural del puente
12)
12)
Definir patrones de carga. Load Pattem Oefinitions, En
Definir patrones de carga. Load Pattem Oefinitions, En este será definir los patrones
este será definir los patrones
de carga, para lo
de carga, para lo cual nos ubicamos en este
cual nos ubicamos en este ítem y presionamos el botón Define/Show
ítem y presionamos el botón Define/Show
Load Pattem, aparecerá la ventana Define Load Pattem donde se agregarán los
Load Pattem, aparecerá la ventana Define Load Pattem donde se agregarán los
siguientes
siguientes patrones
patrones de carga:
de carga: VEREDAS-BARANDAS
VEREDAS-BARANDAS del tipo
del tipo SUPERDEAD y
SUPERDEAD y
PEATONAL del tipo BRIDGE LIVE.
PEATONAL del tipo BRIDGE LIVE.
El factor de multiplicidad por peso propio (Self Weight Multiplier) es igual a uno, solo
El factor de multiplicidad por peso propio (Self Weight Multiplier) es igual a uno, solo
para DEAD que incluye el peso propio del tablero y cero para los demás tipos;
para DEAD que incluye el peso propio del tablero y cero para los demás tipos;
finalmente tenemos los patrones
finalmente tenemos los patrones definidos
definidos
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13)
13)
Definimos las cargas. Load Case
Definimos las cargas. Load Case Definitions, en este punto definiremos los casos de
Definitions, en este punto definiremos los casos de
carga para el análisis, nos ubicamos en el ítem 12.1 Load
carga para el análisis, nos ubicamos en el ítem 12.1 Load Cases y presionamos el
Cases y presionamos el
botón Define/Show Load Cases y se muestra una ventana con los casos de análisis
botón Define/Show Load Cases y se muestra una ventana con los casos de análisis
generados por el programa
generados por el programa
14)
14)
Realizamos la combinación de carga
Realizamos la combinación de carga
Antes
Antes o
o después
después de
de realizar
realizar el
el análisis
análisis de
de la
la estructura
estructura se
se puede
puede configurar
configurar
combinaciones de carga con los casos de análisis. Para realizar esto, en el menú
combinaciones de carga con los casos de análisis. Para realizar esto, en el menú
Design/Rating seleccionar la opción load Combinations que nos pem1itirá agregar
Design/Rating seleccionar la opción load Combinations que nos pem1itirá agregar
combinacion
combinaciones
es de carga, aparecerá la ventan
de carga, aparecerá la ventana Define Load Combinations
a Define Load Combinations.
.
En esta ventana presionaremos el botón Add New Combo, para adicionar una
En esta ventana presionaremos el botón Add New Combo, para adicionar una
combinación y se abrirá la
combinación y se abrirá la ventana Load Combination Data
ventana Load Combination Data
lOMoARcPSD|10185543

Fuente: Manual de Puentes 2016
Fuente: Manual de Puentes 2016 –
– MTC
MTC
lOMoARcPSD|10185543

15)
15)
Modelado del puente
Modelado del puente
lOMoARcPSD|10185543

16)
16)
Reacciones en los apoyos
Reacciones en los apoyos
17)
17)
Deformación del puente por el
Deformación del puente por el Vehículo
Vehículo
lOMoARcPSD|10185543

18)
18)
Diagrama de Momentos en las
Diagrama de Momentos en las vigas principales
vigas principales
lOMoARcPSD|10185543

19)
19)
Momentos en las vigas diafragmas y
Momentos en las vigas diafragmas y principales
principales
20)
20)
Fuerza cortante en la viga
Fuerza cortante en la viga
lOMoARcPSD|10185543

21)
21)
Fuerza cortante en
Fuerza cortante en las vigas
las vigas diafragm
diafragmas
as y principales
y principales
lOMoARcPSD|10185543

22)
22)
Deformada o desplazamiento
Deformada o desplazamiento
lOMoARcPSD|10185543

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