El documento presenta el diseño del puente Chinchimachay utilizando el método de viga-losa de acuerdo a la normatividad vigente. Se realizó un levantamiento topográfico y luego el cálculo en gabinete. Inicialmente se describen conceptos de diseño de puentes y tipos de puentes. Luego se presentan los resultados del análisis y discusión, así como las conclusiones y recomendaciones del diseño del puente Chinchimachay utilizando vigas y losa.
Análisis y diseño de Puentes por el método lRFDnarait
En el Capitulo 1 se hace una descripción de los tipos de puentes, desde los puentes alcantarilla hasta los puente colgantes.
En el Capitulo 2 se explica la filosofía de diseño por el método LRFD, así también antiguas filosofías de diseño como ASD y LFD, esta ultima también conocida como Standard.
El Capitulo 4 contempla las Líneas de Influencia con bastantes ejercicios los cuales servirán de apoyo para los posteriores ejercicios del capítulo 6. En el Capitulo 5 se explica las cargas que actúan en un puente, tanto en la superestructura como en la subestructura, así también la distribución de estas cargas para el diseño de la superestructura.
El Capitulo 6 contempla los ejemplos de aplicación: Diseño de puente alcantarilla, Diseño de puente losa, Diseño del tablero, Diseño de puente continuo de vigas Te, Comparación de métodos de diseño LRFD vs Standard en un puente de vigas postensadas. Este es sin duda uno de los capítulos más importantes de este documento debido a que todos los ejemplos se realizaron interpretando las “ESPECIFICACIONES AASHTO PARA EL DISEÑO DE PUENTES POR EL METODO LRFD” Interino 2002-2007.
El capitulo 7 contempla la definición de los estribos y pilas, contempla los ejemplos de: Diseño de estribo tipo pantalla, Diseño de pila interpretando las “ESPECIFICACIONES AASHTO PARA EL DISEÑO DE PUENTES POR EL METODO LRFD” Interino 2002-2007.
Análisis y diseño de Puentes por el método lRFDnarait
En el Capitulo 1 se hace una descripción de los tipos de puentes, desde los puentes alcantarilla hasta los puente colgantes.
En el Capitulo 2 se explica la filosofía de diseño por el método LRFD, así también antiguas filosofías de diseño como ASD y LFD, esta ultima también conocida como Standard.
El Capitulo 4 contempla las Líneas de Influencia con bastantes ejercicios los cuales servirán de apoyo para los posteriores ejercicios del capítulo 6. En el Capitulo 5 se explica las cargas que actúan en un puente, tanto en la superestructura como en la subestructura, así también la distribución de estas cargas para el diseño de la superestructura.
El Capitulo 6 contempla los ejemplos de aplicación: Diseño de puente alcantarilla, Diseño de puente losa, Diseño del tablero, Diseño de puente continuo de vigas Te, Comparación de métodos de diseño LRFD vs Standard en un puente de vigas postensadas. Este es sin duda uno de los capítulos más importantes de este documento debido a que todos los ejemplos se realizaron interpretando las “ESPECIFICACIONES AASHTO PARA EL DISEÑO DE PUENTES POR EL METODO LRFD” Interino 2002-2007.
El capitulo 7 contempla la definición de los estribos y pilas, contempla los ejemplos de: Diseño de estribo tipo pantalla, Diseño de pila interpretando las “ESPECIFICACIONES AASHTO PARA EL DISEÑO DE PUENTES POR EL METODO LRFD” Interino 2002-2007.
Arquitectura Ecléctica e Historicista en Latinoaméricaimariagsg
La arquitectura ecléctica e historicista en Latinoamérica tuvo un impacto significativo y dejó un legado duradero en la región. Surgida entre finales del siglo XIX y principios del XX, esta corriente arquitectónica se caracteriza por la combinación de diversos estilos históricos europeos, adaptados a los contextos locales.
El movimiento moderno en la arquitectura venezolana tuvo sus inicios a mediados del siglo XX, influenciado por la corriente internacional del modernismo. Aunque inicialmente fue resistido por la sociedad conservadora y los arquitectos tradicionalistas, poco a poco se fue abriendo camino y dejando una huella importante en el país.
Uno de los arquitectos más destacados de la época fue Carlos Raúl Villanueva, quien dejó un legado significativo en la arquitectura venezolana con obras como la Ciudad Universitaria de Caracas, considerada Patrimonio de la Humanidad por la UNESCO. Su enfoque en la integración de la arquitectura con el entorno natural y la creación de espacios que favorecen la interacción social, marcaron un punto de inflexión en la arquitectura venezolana.
Otro arquitecto importante en la evolución del movimiento moderno en Venezuela fue Tomás Sanabria, quien también abogó por la integración de la arquitectura con el paisaje y la creación de espacios abiertos y funcionales. Su obra más conocida es el Parque Central, un complejo urbanístico que se convirtió en un ícono de la modernidad en Caracas.
En la actualidad, el movimiento moderno sigue teniendo influencia en la arquitectura venezolana, aunque se ha visto enriquecido por nuevas corrientes y enfoques que buscan combinar la modernidad con la identidad cultural del país. Proyectos como el Centro Simón Bolívar, diseñado por el arquitecto Fruto Vivas, son ejemplos de cómo la arquitectura contemporánea en Venezuela sigue evolucionando y adaptándose a las necesidades actuales.
1. FACULTAD DE INGENIERÍA
CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
“Diseño de Puentes y Obras de Arte”
TRABAJO:
DISEÑO DEL PUENTE CHINCHIMACHAY (Viga-Losa)
ALUMNOS:
ALAYA GARCIA, Elvimar
CHILÓN FLORES, Hairton
LEON PLASENCIA, Jackelyn Yuly
LLOVERA VILLANUEVA, Diana Elizabeth
QUISPE FERNANDEZ, Erick Jhoel
SORIANO ORTIZ, Wilmer
VERA VARGAS, Neiser
DOCENTE:
Ing. QUISPE RODRIGUEZ, Gerson Neri
Cajamarca, Diciembre del 2019
2. UNIVERSIDAD PRIVADA DEL NORTE
Proyecto: “DISEÑO DEL PUENTE VIGA-LOSA EN EL SECTOR SAN FRANCISCO–
CAJAMARCA, PROVINCIA DE CAJAMARCA, DEPARTAMENTO DE
CAJAMARCA, 2019”.
3. Contenido
I. RESUMEN: ........................................................................................................................................................4
II. INTRODUCCIÓN:...........................................................................................................................................5
III. OBJETIVOS:.....................................................................................................................................................6
Objetivo General: .........................................................................................................................................................6
Objetivos Específicos:..................................................................................................................................................6
IV. MARCO TEÓRICO.........................................................................................................................................6
DISENO DE PUENTES ..............................................................................................................................................7
TIPOS DE PUENTES ...............................................................................................................................................7
V. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS ....................................................................................26
VI. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ......................................................................................31
VII. ANEXOS ...........................................................................................................................................................32
VIII. BIBLIOGRAFÍA.............................................................................................................................................33
1. MEMORIA DES CRIPTIVA .......................................................................................................................26
1.1. Nombre del proyecto:..................................................................................................................................26
1.2. Ubicación del proyecto: ..............................................................................................................................26
1.2.1. Ubicación geográfica: ........................................................................................................................26
1.2.2. Ubicación política: ..............................................................................................................................27
1.2.3. Accesibilidad:.......................................................................................................................................27
1.3. Antecedentes del proyecto .........................................................................................................................28
1.4. Estudio topográfico: ....................................................................................................................................29
1.4.1. Cuadro de BM’s...................................................................................................................................31
1. PANEL FOTOGRÁFICO ............................................................................................................................40
4. I. RESUMEN:
El presente trabajo tiene como objetivo realizar el diseño de puente Viga- Losa de
acuerdo a la normatividad vigente del puente Chinchimachay del sector San Francisco en la
Ciudad de Cajamarca. Es decir el “Manual de Diseño de Puentes” del MTC – DGCF que está
basado en “Standard Specifications for Highway Bridges” de AASHTO. Para lograr este
propósito, se hizo inicialmente un levantamiento topográfico y luego se trabajó en gabinete con
nuestros datos hallados. Inicialmente se esbozan las nociones preliminares, luego la recopilación
de nuestros datos levantados en campo, posteriormente se recogen las principales normas y
criterios del diseño de losas y vigas. Luego se presentan algunas consideraciones del cálculo de
diseño y el mismo. Además, se realiza el análisis de nuestros resultados en forma de comparación
con el diseño con el que éste se ejecutó anteriormente. Más adelante, se describen algunas
conclusiones de nuestros resultados. Y finalmente, se dan algunas recomendaciones sobre el
cálculo de diseño y las consideraciones a tener en cuenta.
5. II. INTRODUCCIÓN:
Existen numerosas normas de diseño que han sido usadas durante muchos años
como son las Normas DIN (Alemania), la Norma Francesa, la Norma Británica, el Eurocode
(Unión Europea), las Normas AASHTO (USA), etc. Sin embargo, en nuestro país no se contaba
con un reglamento oficial, es por ello que estas normas fueron de alguna manera adoptadas por
los profesionales dedicados al diseño y construcción de puentes.
A la vez, la norma autoriza para el diseño de puentes, las normas dadas por AASHTO, como
complemento a lo dispuesto por el Manual de Diseño de Puentes. De conformidad a lo anterior,
en este trabajo se ha seguido los requisitos, pautas y recomendaciones de la norma nacional
“Manual de Diseño de Puentes” y de AASHTO.
La finalidad de este trabajo es aplicar los lineamientos generales del diseño de puentes con vigas
y losa en un puente ya ejecutado anteriormente. Para lograr este objetivo, se presenta la
metodología usada en el diseño, mostrando los pasos y cálculos de manera de obtener una visión
específica del diseño de puentes viga-losa. Estas etapas comprenden la realización del proyecto
según el tipo de puente, el metrado de cargas, el diseño de losas, vigas y consideraciones
constructivas de cálculo del puente. No obstante, existen diversos tipos de vigas, losas, estribos,
sistemas de apoyo, sistemas de juntas, cada uno con sus condiciones específicas, por lo que aquí
sólo se describirán las consideraciones importantes sobre diseño de viga-losa aplicado a un
puente ya ejecutado en la actualidad.
6. III. OBJETIVOS:
Objetivo General:
o Diseñar el Puente “Chimchimachay” por el método Viga – Losa con las
Normas actuales.
Objetivos Específicos:
o Analizar y comparar nuestros resultados finales con los resultados iniciales de
Proyecto ejecutado del Puente Chimchimachay.
o Aplicar conocimientos necesarios sobre el diseño de construcción y
consideraciones necesarias de criterios del mismo.
IV. MARCO TEÓRICO:
Un puente es una obra que se construye para salvar un obstáculo dando así
continuidad a una vía. Suele sustentar un camino, una carretera o una vía
férrea, pero también puede transportar tuberías y líneas de distribución de energía.
Los puentes que soportan un canal o conductos de agua se llaman
acueductos.Aquellos construidos sobre terreno seco o en un valle, viaductos.
Los que cruzan autopistas y vías de tren se llaman pasos elevados.Constan
fundamentalmente de dos partes:
a) La superestructura conformada por: tablero que soporta directamente
las cargas; vigas, armaduras, cables, bóvedas, arcos, quienes transmiten
las cargas del tablero a los apoyos.
7. b) La infraestructura conformada por: pilares (apoyos centrales); estribos
(apoyos extremos) que soportan directamente la superestructura; y
cimientos, encargados de transmitir al terreno los esfuerzos.
TIPOS DE PUENTES
Según su utilidad
La utilidad de los puentes puede ser muy distinta. Los más modernos son los
viaductos para transporte rápido masivo de pasajeros (TRM).
8. Según el material
Puentes de madera.
Puentes de concreto reforzado o preesforzado.
Puentes metálicos.
Puentes compuestos (metal con concreto).
Según el tipo sistema estructural
Simplemente apoyados
Continuos
Simples de tramos múltiples
Cantilever (brazos voladizos)
En Arco
Atirantado (utilizan cables rectos que atirantan el tablero)
Colgantes
Levadizos (basculantes)
Pontones (puentes flotantes permanentes)
UBICACIÓN Y ELECCIÓN DEL TIPO DE PUENTE.
Los puentes generalmente son obras complejas, que requieren para su proyecto
definitivo estudiar los siguientes aspectos:
Localización de la estructura o ubicación.
Luz y tipo de puente que resulte más adecuado para el sitio escogido,
teniendo en cuenta su estética, economía y seguridad.
Forma geométrica y dimensiones, analizando sus accesos,
superestructura, subestructura, cauce de la corriente y cimentaciones.
Obras de arte y complementarias.
9. A continuación, se mencionan algunos criterios importantes que deben seguir para
decidir la ubicación del puente, luz libre y dimensiones de la estructura.
LOCALIZACIÓN:
Para la buena localización de un puente deben estudiarse varias alternativas, según los
criterios de tráfico, alineamiento de la vía, alineamiento de la rasante, tipo de terreno,
facilidad de construcción, conservación la estética de la obra. Generalmente la ubicación
de un puente en vías urbanas es forzada y obedece al comportamiento del tránsito. En
cambio, la localización en zonas rurales está determinada por el tipo de terreno y en el
caso de estar sobre un rio se debe tener en cuenta el comportamiento del cauce.
(Navarrete, 2016)
Tabla 1
Rango de Luces Según el Tipo de Estructura.
Tipo de Estructura Material Rango de Luces (m)
Losa C.Armado
C.
0-12
10-40
Vigas C.Armado
C.Preesforzado
Acero
12-25
25-325
30-300
Arco Concreto
Acero
Acero Ret.
80-390
130-400
240-520
Reticulado Acero 100-600
Atirantado Concreto
Acero
50-450
100-1000
Colgante Acero 300-200
Puentes,Análisis Diseño y Construcción. ACI,American Concrete Institute,
10. FORMA GEOMÉTRICA Y DIMENSIONES
Una vez elegida la ubicación y tipo de puente, es necesario considerar, para el diseño
geométrico del puente, las recomendaciones que da el Manual de diseño geométrico DG-
99 - MTC. Estas recomendaciones apuntan a producir niveles aceptables de visibilidad,
comodidad, seguridad y de servicio en general.
OBRAS DE ARTE Y COMPLEMENTARIAS
Por otra parte, las obras de arte deben incorporarse al trazado de una manera fluida y
natural, así como éste debe ser compatible con la geometría del accidente topográfico
que obliga la construcción de la estructura.
ESTUDIOS BÁSICOS DE INGENIERÍA PARA EL DISEÑO DE PUENTES
a. Estudios topográficos
Posibilitan la definición precisa de la ubicación y dimensiones de los elementos
estructurales, así como información básica para los otros estudios.
b. Estudios de hidrología e hidráulicos
Establecen las características hidrológicas de los regímenes de avenidas máximas y
extraordinarias y los factores hidráulicos que conllevan a una real apreciación del
comportamiento hidráulico del río.
c . Estudios geológicos y geotécnicos
11. Establecen las características geológicas, tanto locales como generales de las diferentes
formaciones geológicas que se encuentran, identificando tanto su distribución como sus
características geotécnicas correspondientes.
d. Estudios de riesgo sísmico
Tienen como finalidad determinar los espectros de diseño que definen la componentes
horizontal y vertical del sismo a nivel de la cota de cimentación.
e. Estudios de impacto ambiental
Identifican el problema ambiental, para diseñar proyectos con mejoras ambientales y
evitar, atenuar o compensar los impactos adversos.
f. Estudios de tráfico
Cuando la magnitud de la obra lo requiera, será necesario efectuar los estudios de tráfico
correspondiente a volumen y clasificación de tránsito en puntos establecidos, para
determinar las características de la infraestructura vial y la superestructura del puente.
g. Estudios complementarios
Son estudios complementarios a los estudios básicos como: instalaciones eléctricas,
instalaciones sanitarias, señalización, coordinación con terceros y cualquier otro que sea
necesario al proyecto.
h. Estudios de trazo y diseño vial de los accesos
Definen las características geométricas y técnicas del tramo de carretera que enlaza el
puente en su nueva ubicación con la carretera existente.
12. i. Estudio de alternativas a nivel de anteproyecto
Propuesta de diversas soluciones técnicamente factibles, para luego de una evaluación
técnica-económica, elegir la solución más conveniente.
GEOMETRÍA
a. Sección transversal
El ancho de la sección transversal de un puente no será menor que el
ancho del acceso, y podrá contener: vías de tráfico, vías de seguridad
(bermas), veredas, ciclovía, barreras y barandas, elementos de
drenaje.
Ancho de vía (calzada)
Siempre que sea posible, los puentes se deben construir de manera de poder
acomodar el carril de diseño estándar y las bermas adecuadas.
El número de carriles de diseño se determina tomando la parte entera de
la relación w/3.6, siendo w el ancho libre de calzada (m). Los anchos de
calzada entre 6.00 y 7.20 m tendrán dos carriles de diseño, cada uno de
ellos de ancho igual a la mitad del ancho de calzada.
c. Bermas
Una berma es la porción contigua al carril que sirve de apoyo a los vehículos
que se estacionan por emergencias. Su ancho varía desde un mínimo de 0.60
m en carreteras rurales menores, siendo preferible 1.8 a 2.4 m, hasta al
menos 3.0 m, y preferentemente 3.6 m, en carreteras mayores. Sin embargo
debe tenerse en cuenta que anchos superiores a 3.0 m predisponen a su uso
no autorizado como vía de tráfico.
d. Veredas
Utilizadas con fines de flujo peatonal o mantenimiento. Están separadas
de la calzada adyacente mediante un cordón barrera, una barrera (baranda
para tráfico vehicular) o una baranda combinada. El ancho mínimo de las
veredas es 0.75 m.
13.
14. e. Cordón barrera
Tiene entre otros propósitos el control del drenaje y delinear el
borde de la vía de tráfico. Su altura varía en el rango de 15 a 20
cm, y no son adecuados para prevenir que un vehículo deje el carril.
f. Barandas
Se instalan a lo largo del borde de las estructuras de puente
cuando existen pases peatonales, o en puentes peatonales, para
protección de los usuarios. La altura de las barandas será no menor
que 1.10 m, en ciclovías será no menor que 1.40 m.
Una baranda puede ser diseñada para usos múltiples (caso
de barandas
combinadas para peatones y vehículos) y resistir al choque con o
sin la acera. Sin embargo su uso se debe limitar a carreteras
donde la velocidad máxima permitida es 70 km/h. Para
velocidades mayores o iguales a 80 km/h, para proteger a los
peatones es preferible utilizar una barrera.
g. Barreras de concreto (o barandas para tráfico vehicular)
Su propósito principal es contener y corregir la dirección de
desplazamiento de los vehículos desviados que utilizan la estructura,
por lo que deben estructural y geométricamente resistir al choque.
Brindan además seguridad al tráfico peatonal, ciclista y bienes
situados en las carreteras y otras áreas debajo de la estructura.
Deben ubicarse como mínimo a 0.60 m del borde de una vía y como
máximo a 1.20 m.
15. En puentes de dos vías de tráfico puede disponerse de una barrera
como elemento separador entre las vías.
No debe colocarse barandas peatonales (excepto barandas
diseñadas para usos múltiples) en lugar de las barreras, pues tienen
diferente función. Mientras las barandas evitan que los peatones
caigan del puente, las barreras contienen y protegen el tránsito
vehicular.
h. Pavimento
Puede ser rígido o flexible y se dispone en la superficie superior
del puente y accesos. El espesor del pavimento se define en función
al tráfico esperado en la vía.
i. Losas detransición
Son losas de transición con la vía o carretera, apoyadas en el
terraplén de acceso. Se diseñan con un espesor mínimo de 0.20
m.
16. j. Drenaje
La pendiente de drenaje longitudinal debe ser la
mayor posible, recomendándose un mínimo de 0.5%.
La pendiente de drenaje transversal mínima es de 2% para las
superficies de rodadura.
En caso de rasante horizontal, se utilizan también sumideros o
lloraderos, de
diámetro suficiente y número adecuado. Son típicos drenes de
material anticorrosivo, ∅ 0.10 m cada 0.40 m, sobresaliendo
debajo de la placa 0.05 m como mínimo. El agua drenada no debe
caer sobre las partes de la estructura.
k. Gálibos
Los gálibos horizontal y vertical para puentes urbanos serán el ancho
y la altura necesarios para el paso del tráfico vehicular. El gálibo
vertical no será menor que 5.00 m.
En zonas rurales, el gálibo vertical sobre autopistas principales será
al menos de
5.50 m. En zonas altamente desarrolladas puede reducirse, previa
justificación técnica.
Los gálibos especificados pueden ser incrementados si el
asentamiento pre- calculado de la superestructura excede los 2.5
cm.
En puentes sobre cursos de agua, se debe considerar como mínimo una
altura libre de 1.50 m a 2.50 m sobre el nivel máximo de las aguas.
Los puentes construidos sobre vías navegables deben considerar los
gálibos de
navegación de esas vías; a falta de información precisa, el gálibo
horizontal podrá ser, por lo menos, dos veces el ancho máximo de las
embarcaciones, más un metro.
17. l. Juntas dedilatación
Para permitir la expansión o la contracción de la estructura por
efecto de los cambios de temperatura, se colocan juntas en sus
extremos y otras secciones intermedias en que se requieran. Las
juntas deben sellarse con materiales flexibles, capaces de tomar
las expansiones y contracciones que se produzcan y ser
impermeables.
6.NORMATIVIDAD
• AASHTO LRFD Bridge Design Specifications, American Association of
State
Highway and Transportation Officials, Washington,
D.C., 2010.
• Manual de Diseño de Puentes, Dirección General de Caminos y
Ferrocarriles, Ministerio de Transportes y Comunicaciones, Lima,
Perú, 2003.
18. DISEÑO PUENTE VIGA – LOSA
PREDIMENSIONAMIENTO :
o PERALTE DE LAS VIGAS PRINCIPALES
AASHTO recomienda un peralte mínimo (ver tabla 4.1 ), para estimar la altura del
peralte de las vigas. Estas relaciones tienen como objetivo prevenir las deflexiones
excesivas que podrían afectar la funcionalidad de la estructura. Al igual que para
elpuente tipo losa, la consideración de estos peraltes simplifican bastante los cálculos.
o LONGITUD DEL VOLADO DE LOSA
AASHTO, limita la longitud del volado a 1.80 m o 0.5 S (separación de las vigas)
como se muestra en la figura 4 .l. Así mismo, AASHTO limita la longitud de la
calzada del volado a 0.91 m.
19. UNIVERSIDAD PRIVADA DEL NORTE DIS. DE PUENTES Y OBRAS DE ARTE
19
o DIMENSIONES MÍNIMAS DE LA LOSA O TABLERO
La altura de un tablero de concreto, apoyado en elementos longitudinales deberá ser mayor
o igual que 17.5 cm. El mínimo espesor de los tableros de concreto en voladizo será 20 cm
cuando soportan paramentos o barreras de concreto.
o DIMENSIONES DE LAS VIGAS DIAFRAGMA
Las vigas diafragma son vigas transversales que se usan como riostras en los extremos
de la vigas T, en apoyos, y en puntos intermedios para mantener la geometría de la
sección y así mismo resistir fuerzas laterales.
Las vigas diafragma o riostra suelen dimensionarse con peralte igual al 75% ó 70% del
peralte las vigas longitudinales. Estas vigas diafragma podrán comenzar el tope
superior de las vigas o podrán estar ubicadas en la parte inferior de manera de dejar un
vacío entre la losa y la viga. En el caso de las vigas cabezales, las alturas podrán ser
iguales a las vigas longitudinales para ayudar a la estabilidad de la superestmctura.
El alma de las vigas diafragma oscila entre los 20 y 30 cm de ancho. Además, es
recomendable que las vigas diafragma no se encuentren espaciadas a más de 12 m.
(según disposiciones anteriores de la AASHTOt
La viga diafragma deberá diseñarse para el momento y esfuerzo cortante máximos
producidos por la carga de la rueda colocada encima de él, en la posición más
desfavorable. El procedimiento de cálculo de la viga diafragma puede verse en los
ejemplos de las referencias bibliográficas que se muestran al final del capítulo, [6].
o MÉTODO DEL FACTOR DE DISTRIBUCIÓN PARA EL DISEÑO VIGAS
(AASHTO LRFD, sección4.6.2.2.2 y sección 4.6.2.2.3)
Todo diseño de un elemento estructural comienza con el análisis estructural de dicho
elemento; en el caso de un puente, la principal dificultad está en el análisis de la carga
viva (carga vehicular).
20. UNIVERSIDAD PRIVADA DEL NORTE DIS. DE PUENTES Y OBRAS DE ARTE
20
Como la ubicación de los vehículos en un puente es muy variable, tanto
longitudinalmente como transversalmente, el cálculo de los esfuerzos máximos para
fines prácticos puede ser aproximado.
Los factores de distribución en LRFD, son el resultado de un trabajo de investigación
realizado por Zoakie et al. (1991) basado en el estudio de puentes simplemente
apoyados, y su uso está limitado a puentes que cumplan los siguientes requisitos:
• Sección transversal constante.
• El número de vigas debe ser mayor o igual a cuatro.
• Las vigas son paralelas y tienen aproximadamente la misma rigidez.
o El ancho del voladizo no debe exceder de 0.91 m. (10ft.)
• La curvatura en el plano debe ser pequeña.
• La sección transversal es consistente con las secciones mostradas en la Tabla
4.6.2.2.1-1 del Reglamento AASHTO LRFD Bridge Design Specifications 3rd
Edition-2004.
En el caso de tener solo tres trabes, se aplica la Ley de Momentos o "Regla de nivel", la
que básicamente es una distribución estática de la carga basada en la hipótesis de que el
tablero está simplemente apoyado sobre las trabes, excepto la viga exterior, la que se
considera continua con el voladizo; éste es un método de análisis conservador. En otras
palabras, consiste en hallar la reacción en los apoyos de la losa (vigas) tomando los
momentos alrededor de otro y asumiendo que los carriles están cargados, excepto en la
viga exterior donde se considera la losa continua (Ver fig. 4.2).
21. UNIVERSIDAD PRIVADA DEL NORTE DIS. DE PUENTES Y OBRAS DE ARTE
21
Según la sección 4.6.2.2.1 de la norma AASHTO LRFD, para una separación mayor
entre vigas que el rango de aplicabilidad especificado en las tablas de los artículos
4.6.2.2.2 y 4.6.2.2.3 de la norma AASHTO LRFD, la sobrecarga sobre cada viga
deberá ser la reacción de las vías cargadas determinada según la ley de momentos.
Los coeficientes de distribución para momento y cortante que se utilizan para el diseño
de las superestructuras de puentes con vigas de concreto armado, se especifican en las
siguientes tablas, haciendo la distinción entre vigas interiores y vigas exteriores. Éstos
ya incluyen el factor de presencia múltiple salvo el caso de un número de trabes menor
a cuatro, en el que se aplica la "Regla de nivel" para obtener el factor de distribución de
carga y posteriormente se afectará el mismo por el factor de presencia múltiple.
22. UNIVERSIDAD PRIVADA DEL NORTE DIS. DE PUENTES Y OBRAS DE ARTE
22
Donde:
Cdmi = Coeficiente de distribución de momento para viga interior
S =Espaciamiento entre ejes de vigas (mm)
L =Luz de la viga (mm)
ts =Espesor de la losa (mm)
Nb = Número de vigas de la superestructura
Kg =Parámetro de rigidez longitudinal (mm4)
[ 4.1]
En la cual:
23. UNIVERSIDAD PRIVADA DEL NORTE DIS. DE PUENTES Y OBRAS DE ARTE
23
Eviga = Módulo de elasticidad del material de la viga
E1osa = Módulo de elasticidad del material de la losa
I = Momento de inercia de la viga no compuesta (mm 4)
A =Área de la viga no compuesta (mm2)
eg = Distancia entre los centros de gravedad de la viga no compuesta y
la losa (mm)
Donde:
Cdme = Coeficiente de distribución de momento para viga exterior
Cdmi = Coeficiente de distribución de momento para viga interior
Además:
e= 0.77+ de/2800 [ 4.3]
Donde:
24. UNIVERSIDAD PRIVADA DEL NORTE DIS. DE PUENTES Y OBRAS DE ARTE
24
de = Distancia entre la cara exterior del alma de la viga externa hasta el
borde interior del guardarruedas o barrera (mm).
Donde:
Cdci = Coeficiente de distribución de corte para viga interior.
S =Espaciamiento entre ejes de vigas (mm)
25. UNIVERSIDAD PRIVADA DEL NORTE DIS. DE PUENTES Y OBRAS DE ARTE
25
Donde:
Cdce = Coeficiente de distribución de corte para viga exterior
Cdci = Coeficiente de distribución de corte para viga interior
Además:
e= 0.6+ de/3000 [4.4]
Donde:
de = Distancia desde la cara exterior del alma de la viga externa hasta el
borde interior del guardarruedas o barrera (mm)
o ANÁLISIS ESTRUCTURAL DE LA LOSA DE CONCRETO ARMADO
(AASHTO LRFD, sección4.6.2.1.3)
Lo descrito en el acápite anterior, desarrolló los factores de distribución de
momento
para el análisis estructural de las vigas del puente tipo viga losa; a
continuación se
mostrará la forma de análisis de la losa.
26. UNIVERSIDAD PRIVADA DEL NORTE DIS. DE PUENTES Y OBRAS DE ARTE
26
En el caso de tableros apoyados sobre vigas (ver fig. 4.3), y tomando en
cuenta las dimensiones de la sección transversal del puente, se considera que
las franjas llevarán el- acero de refuerzo principal perpendicular a la
dirección del tránsito; las expresiones parade terminar los anchos de franja
en LRFD, están en función del tipo de tablero.
ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS:
En este capítulo se da a conocer la recopilación de nuestros datos registrados anteriormente
y datos nuevos gracias a nuestro levantamiento topográfico y los cálculos correspondientes
de nuestro diseño Viga – Losa.
1. MEMORIA DESCRIPTIVA
1.1. Nombre del proyecto:
“Diseño del Puente Viga-Losa en el sector San Francisco– Cajamarca,
provincia de Cajamarca, departamento de Cajamarca, 2019”.
1.2. Ubicación del proyecto:
1.2.1. Ubicación geográfica:
Geográficamente el proyecto se ubica en la zona 17M y tiene una altitud
aproximada de 2660.00 m.s.n.m. estando delimitado dentro de las siguientes
coordenadas:
27. UNIVERSIDAD PRIVADA DEL NORTE DIS. DE PUENTES Y OBRAS DE ARTE
27
Tabla Nº 1. Delimitación de la zona del proyecto
Coordenadas UTM – WGS 84 – 17S
Vértice Punto Norte Este
V1 1 9210884.6250 773444.4253
V2 2 9210892.6913 773444.9437
V3 3 9210891.8813 773423.8327
V4 4 9210883.9073 773423.5350
En esta tabla se muestra los vértices (04) que delimitan
el área del puente.
Fuente: Elaboración propia
1.2.2. Ubicación política:
Sector: San Francisco
Distrito: Cajamarca
Provincia: Cajamarca
Departamento: Cajamarca
1.2.3. Accesibilidad:
Para acceder al sector San Francisco, se partió la intersección Av. Hoyos Rubio
y la Vía de Evitamiento Norte (Fonavi I) hasta el sector, utilizando la carretera
asfaltada Cajamarca – Bambamarca, en un tiempo aproximado de 18 minutos.
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Tabla Nº 2. Ruta al lugar del proyecto
Desde Hasta
Distancia
(km)
Tiempo
(min)
Tipo de
vía
Estado
UPN -
Cajamarca
San
Francisco
4.40 km 18 Asfaltada Bueno
Fuente: Elaboración propia
1.3. Antecedentes del proyecto
En el año 1996 los moradores de Chim Chim-Otuzco, encabezado por el sr. Eugenio
Huatay Llanos realizaron los documentos necesarios solicitando al Ministerio de
Salud la construcción del sistema de agua potable para beneficio de los moradores
de Chim Chim, la respuesta que obtuvieron fue de que el Ministerio no contaba con
el presupuesto necesario para atender tal necesidad.
Fue entonces cuando ese mismo año presentaron los documentos a CARED-PERU,
una Institución Privada y esta institución atendió tal necesidad en la población. Esta
Institución apoyó con todos los Materiales, Herramientas e Insumos necesarios,
además de la Mano de Obra Calificada entre los cuales se encuentran 01 Maestro
de Obra y 02 Oficiales. La comunidad por su parte contribuyó con la mano de obra
No Calificada o los denominados peones. De esta manera se construyó el actual
sistema de agua potable.
En épocas de sequía (agosto, septiembre y octubre) el manantial baja su caudal, por
lo que el agua es limitada en esos meses.
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Tipo de suelo: La zona de estudio está conformada por depósitos de arcillas y
arenas producidas por erosión de piedras calcáreas y estratos de Lutitas.
Diagnóstico de servicios de agua potable: En la actualidad el centro poblado de
Chim Chim cuenta con el sistema de agua potable el cual viene funcionando desde
1996, por lo que las tuberías necesitan un cambio. Para esto, las autoridades del
sistema de agua potable han solicitado a la Municipalidad Provincial de Cajamarca
la renovación de tuberías para el agua potable, pero según manifiestan los
pobladores, no tienen respuesta.
Uno de los causantes de enfermedades y contaminación ambiental, es la ausencia
de un sistema adecuado de eliminación de excretas y aguas residuales, por lo que
viene siendo realizada de una forma inapropiada, causando de estancamientos y la
proliferación de mosquitos, los cuales traen consigo enfermedades.
1.4. Estudio topográfico:
Descripción del relieve: el área del proyecto está delimitada por un relieve
Moderadamente escarpado (Tabla N 3), con zonas fuertemente escarpadas hacia
el lado sur, presencia de Severa erosión (Imagen N 1). Asimismo, se obtuvieron
pendientes empinadas (Tabla N 3) hacia la parte baja de la quebrada y hacia el lado
norte del Proyecto.
Imagen Nº 01. Clasificación de relieve
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Fuente: IGAC, 1999
Para la determinación de topografía del proyecto se hicieron cinco (5) cortes en las
curvas de nivel, de las zonas más predominantes con el fin de obtener un cálculo y
definición más exacta.
Según los cálculos obtenidos la Topografía de Terreno varía de 13.38% y 41.90%,
predominando la topográfica tipo dos que viene siendo ondulada. (Manual de
Carreteras, 2018)
Tabla Nº 3. Topografía del proyecto
Corte
Cota (m.s.n.m) Desnivel
(m)
Longitud (m) Pendiente (%) Descripción
Inicial Final
1-1 2978.00 2954.00 24.00 94.00 25.53 Empinada
2-2 2984.00 2972.00 12.00 89.71 13.38
Moderadamente
empinada
3-3 2948.00 2922.00 26.00 62.73 41.45 Empinada
4-4 2922.00 2908.00 14.00 62.17 22.52
Moderadamente
empinada
5-5 2884.00 2862.00 22.00 52.50 41.90 Empinada
Fuente: Elaboración propia
Sistema de coordenadas utilizado enel trabajo: El sistema de coordenadas UTM
(Universal Transversal de Mercator), por definición, es un sistema basado en la
proyección cartográfica de Mercator, sus unidades son los metros a nivel del mar,
que es la base del sistema de referencia.
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1.4.1. Cuadro de BM’s
Tabla Nº 4. Cuadro de BM's
Bm Punto Norte Este Cota Descripción
1 1 9210934.0 773451.00 2660.256
Costado superior del
puente
2 2 9210870.6513 773443.7139 2658.457
Costado inferior del
puente
Fuente: Elaboración propia
V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
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VI. ANEXOS
Plano Topográfico del Puente Chimchimachay
Fuente: Elaboración Propia
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VII. BIBLIOGRAFÍA.
- AASHTO. LRFD Bridge Design Specification, American Association of
State Highway and Transportation Officials, Washington, D.C. 2004.
- AASHTO. LRFD Bridge Design Specification, American Association of State
Highway and Transportation Officials, Washington, D.C. 2010.
- Ing. Ronald César Gómez Jhonson, "Comparación entre las Filosofías de Diseño por
Esfuerzos Admisibles, Factores de Carga y Factores de Carga y Resistencia en el
Diseño de Superestructuras de Puentes Vehiculares bajo la acción de cargas
gravitacionales ", Tesis para optar el Grado de Maestro en Ingeniería. Universidad
Nacional Autónoma de México. (2008).
- Ing. Cristian Andrés Ochoa Espinoza, "Diseño de Superestructuras de Puentes de
Hormigón Armado. Comparación entre Diseño según Norma AASHTO
STANDARD (Método ASD) y Norma AASHTO LRFD ., Tesis para optar el Título
de Ingeniero Civil. Universidad Austral de Chile. (2008).
- Ing. Ernesto Seminario Manrique, "Guía para el Diseño de Puentes con Viga y Losa"
Tesis para optar el Título de Ingeniero Civil. Universidad de Piura. (2004).
- MC Ing. Arturo Rodríguez Serquén, "Puentes, con AASHTO-LRFD 2010'', Fifth
Edición) Perú-2012.
- Wai-Fah Chen, Lian Duan, "Bridge Engineering Handbook" Edited by CRC Press.
Boca Raton London New York Washington, D.C. (2000) .
- Ing. Víctor Sánchez Moya PH.D. "Aplicación de la norma del AASHTO LRFD en
diseño de losas'' Seminario Diseño Integral de Puentes. Lima, 16, 17, 23 y 24 de
agosto de 2003.
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Índice de tablas
Tabla Nº 1. Delimitación de la zona del proyecto .............................................................. 27
Tabla Nº 2. Ruta al lugar del proyecto ............................................................................... 28
Tabla Nº 3. Topografía del proyecto .................................................................................. 30
Tabla Nº 4. Cuadro de BM's............................................................................................... 31
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1. PANEL FOTOGRÁFICO
Sector: San Francisco
Puente existente
Cota: 2660
Sector: San Francisco
Levantamiento topográfico
24/11/19
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Sector: San Francisco
Levantamiento topográfico
24/11/19
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Sector: San Francisco
Levantamiento topográfico
24/11/19
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Sector: San Francisco
Levantamiento topográfico
24/11/19
Sector: San Francisco
Levantamiento topográfico
24/11/19
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Sector: San Francisco
Levantamiento topográfico
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Sector: San Francisco
Levantamiento topográfico
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