Diseño del diafragma de un puente de seccion compuesta

1. Alberto Villalobos Diseño del “Puente Carrozable de Seccion Compuesta Casablanca” UNMSM
578
2.19 DISEÑO DEL DIAFRAGMA.
Los diafragmas para vigas laminadas, tanto para luces largas como para luces cortas, deben ser
del mínimo permitido y deben ser capaces de soportar la viga de borde de concreto que protege
el extremo de la losa. Su diseño será capaz de soportar la carga viva multiplicada por un factor
de distribución utilizado en las vigas principales, tal como a continuación se muestra:
2.19.1 CALCULO DE LAS CARGAS POR VIENTO.
2.19.1.1 Carga del Viento en el Ala Inferior (W ).
W = ……............................……….(2.19.1.1)
Donde:
γ 1.40 s/d Para el límite de Resistencia III
PD 0.24 kg/cm2 Presión Horizontal del viento
HSC 280.00 cm
Capítulo V “Memoria de Cálculo” 3.11 Verificación de
la Tensión Compuesta -Página 817
Reemplazando valores en la expresión 2.19.1.1, se tendrá:
W =
(1.40)(0.24)(280.00)
2
→ 𝐖𝐛𝐟 = 𝟒𝟕. 𝟎𝟒 𝐤𝐠/𝐜𝐦
2.19.1.2 Carga del Viento en el Ala Superior (W ).
W = γP (H + h ) − ….……..………….(2.19.1.2)
Donde:
hdx 80.00 cm Altura de defensa sobre el tablero (Propuesto)
Reemplazando valores en la expresión 2.19.1.2, se tendrá:
W = (1.40)(0.24) (280.00 + 80.00) −
280
2
→ 𝐖𝐭𝐟 = 𝟕𝟑. 𝟗𝟐 𝐤𝐠/𝐜𝐦
2.19.2 CALCULO DE LAS FUERZA QUE ACTUAN EN LOS MIEMBROS DEL
DIAFRAGMA.
2.19.2.1 Fuerza que actúa en el Miembro Inferior del Diafragma (F )
F = W S ….….…………..….………. (2.19.2.1)
Donde:
SD 505.00 cm
Separación entre Diafragmas (Capitulo VIII Anexo – Capítulo V
“Memoria de Calculo” –Plano PC-MC-11 - Pagina 1071)
Reemplazando valores en la expresión 2.19.2.1, se tendrá:
F = (47.04)(505.00) = 23,755.20 kg → 𝐅𝐛𝐟𝐢 = 𝟐𝟑, 𝟕𝟓𝟓. 𝟐𝟎 𝐤𝐠
2.19.2.2 Fuerza que actúa en los Miembros Diagonales del Diafragma (F )
F = ….….…………..…………….(2.19.2.2)
Donde:
Ø 57º
Angulo que forma el eje del Miembro Diagonal del Diafragma con el Miembro
inferior. Extraemos la figura 3.20.6 del plano PC-MC-11 (Capítulo V “Memoria
de Calculo” – Figura 3.20.6.- Vista Frontal de la disposición Final del
Diafragma en las Vigas principales de la Superestructura –Pagina 833)
Reemplazando valores en la expresión 2.19.2.2, se tendrá:
F =
(505.00)(73.92)
cos 57º
= 68,540.07 kg → 𝐅𝐛𝐟 = 𝟔𝟖, 𝟓𝟒𝟎. 𝟎𝟕 𝐤𝐠
2.19.3 DISEÑO DE LOS MIEMBROS DEL DIAFRAGMA.
2.19.3.1 Diseño del Miembro Inferior del Diafragma.
Tomamos las experiencias de los constructores en función a la luz del puente y a la
altura de la viga y propondremos el perfil “L” detallado en el Cuadro 2.19.3.1, y el plano
PC-MC-11 Puente Casablanca-Vigas Principales de Soporte.

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CUADRO 2.19.3.1
CARACTERISTICAS DE LOS PERFILES ESTRUCTURALES
CODIGO h LMID e As W
PROPIEDADES ELASTICAS
EJE X-X=Y-Y EJE W-W
Ix Sx rx Iw rmin
L24X200
mm m mm cm2 Kg/m cm4 cm3 cm cm4 cm
200 2.965 24.00 90.60 71.10 3,330 235 6.06 5,280 7.64
Fuente.- Handbook of Profiles CODIACERO.
 Verificación de la Esbeltez.
< 140….….……………….……. (2.19.3.1)
Donde:
K 0.75 s/d Factor modificador de longitud efectiva
LMID 2,965.00 mm
Longitud del Miembro Inferior del Diafragma (Capítulo V
“Memoria de Calculo” – Figura 3.19.6.- Vista Frontal de
la disposición Final del Diafragma en las Vigas principales
de la Superestructura –Pagina 833)
rmin 7.64 s/d
Momento de Inercia con respecto a su eje (Capítulo V
“Memoria de Calculo” - Cuadro 3.20.3.1 Características
de los Perfiles Estructurales - Pagina 828)
Reemplazando valores en la expresión 2.19.3.1, se tendrá:
𝟎. 𝟕𝟓(𝟐, 𝟗𝟔𝟓/𝟏𝟎)
𝟕. 𝟔𝟒
= 𝟐𝟗. 𝟎𝟔𝟗
<
𝟏𝟒𝟎
Conforme
 Verificación de la Relación ancho/Espesor (b/e)
< 0.45 ….……………..…….(2.19.3.1.a)
Donde:
h 200.00 mm (Capítulo “Memoria de Calculo” - Cuadro 3.19.3.1
Características de los Perfiles Estructurales - Pagina 828)e 24.00 mm
Eacero 2’100,000 Kg/cm2 Módulo de Elasticidad del acero de refuerzo
fy 2,400.00 Kg/cm2 Fluencia del acero tipo PGE-24 SIDER PERU en vigas
Reemplazando valores en la expresión 2.19.3.1.a, se tendrá:
h
e
=
200.00
24.00
= 𝟖. 𝟑𝟑 < 0.45
E
f
= 0.45
2′100,000
2400.00
= 𝟏𝟑. 𝟑𝟏
Conforme
 Verificación de la Capacidad Axial del elemento (δ)
δ = < 2.25………….…. (2.19.3.1.b)
Reemplazando valores en la expresión 2.19.3.1.b, se tendrá:
δ =
0.75(2,965/10)
7.64(3.1416)
2,400.00
2′100,000
= 0.098 < 𝟐. 𝟐𝟓
Conforme
Entonces: P = (0.66) f A ….…….….………. (2.19.3.1.c)
Donde:
As 90.6 cm2
Area de la sección transversal del perfil (Capítulo V
“Memoria de Calculo” - Cuadro 3.19.3.1 Características de
los Perfiles Estructurales – Página 828
Reemplazando valores en la expresión 2.19.3.1.c, se tendrá:
P = (0.66) .
(2,400.00)(90.60) → 𝐏𝐧 = 𝟐𝟎𝟖, 𝟕𝟔𝟑. 𝟓𝟖 𝐤𝐠
Finalmente: P = φ P ….…………………………. (2.19.3.1.d)

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Donde:
φs 0.90 s/d Coeficiente de afectación según AASTHO
Reemplazando valores en la expresión 2.19.3.1.d, se tendrá:
P = (0.90)(208,763.58) = 187,699.95 kg → 𝐏𝐧 = 𝟏𝟖𝟕, 𝟖𝟖𝟕. 𝟐𝟐 𝐤𝐠
𝐏𝐧 (𝟏𝟖𝟕, 𝟖𝟕𝟕. 𝟐𝟐 𝐤𝐠) > 𝐅 𝐛𝐟𝐢 (𝟐𝟑, 𝟕𝟓𝟓. 𝟐𝟎 𝐤𝐠)
Conforme
2.19.3.2 Diseño del Miembro Diagonal del Diafragma.
El elemento diagonal del Diafragma se ha graficado sobre la sección transversal de las
vigas principales, tomándose en cuenta una disposición tipo “K” y cuyos vértices serán
soldados a una cartela ubicada en el centro del miembro inferior del diafragma, las
características de este elemento se detallan en el Cuadro 2.19.3.2.
CUADRO 2.19.3.2
CARACTERISTICAS DE LOS PERFILES ESTRUCTURALES PARA EL
DIAFRAGMA
CODIG h LMID e As W
PROPIEDADES ELASTICAS
EJE X-X=Y-Y EJE W-W
Ix Sx rx Iw rw
L24X200
mm m mm cm2 Kg/m cm4 cm3 cm cm4 cm
150 2.965 12 34.80 27.30 737 67.70 4.60 1,170 5.8
Fuente.- Handbook of Profiles CODIACERO.
 Verificación de la Esbeltez
< 140….….…………….……. (2.19.3.2)
Donde:
K 0.75 s/d Factor modificador de longitud efectiva
LMDD 2,706.00 mm
“Capítulo V” Memoria de Calculo” – Figura 3.19.6.- Vista
Frontal de la disposición Final del Diafragma en las Vigas
principales de la Superestructura –Pagina 833
rmin 5.80 cm
Momento de Inercia con respecto a ese eje (Capítulo V
“Memoria de Calculo” - Cuadro 3.19.3.2 Características
de los Perfiles Estructurales para el Diafragma - Pagina
830)
Reemplazando valores en la expresión 2.19.3.2, se tendrá:
𝐊𝐋 𝐌𝐃𝐃
𝐫 𝐦𝐢𝐧
=
𝟎. 𝟕𝟓(𝟐, 𝟕𝟎𝟔. 𝟎𝟎/𝟏𝟎)
𝟓. 𝟖𝟎
= 𝟑𝟒. 𝟗𝟗 < 140
Conforme
 Verificación de la Relación ancho/Espesor
< 0.45 ….………….………. (2.19.3.2.a)
Donde:
h 150.00 mm “Capítulo V ”Memoria de Cálculo” - Cuadro 3.19.3.2
Características de los Perfiles Estructurales para el
Diafragma - Pagina 830e 12.00 mm
Reemplazando valores en la expresión 2.19.3.2.a, se tendrá:
h
e
=
150.00
12.00
= 𝟏𝟐. 𝟓 < 0.45
E
f
= 0.45
2′100,000
2,400.00
= 𝟏𝟑. 𝟑𝟏
Conforme
 Verificación de la Capacidad Axial del elemento
δ = < 2.25………...….…. (2.19.3.2.b)

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581
Reemplazando valores en la expresión 2.19.3.2.b, se tendrá:
𝜹 =
𝟎. 𝟕𝟓 ∗ (
𝟐, 𝟕𝟎𝟔. 𝟎𝟎
𝟏𝟎 )
𝟓. 𝟖𝟎 ∗ 𝟑. 𝟏𝟒𝟏𝟔
𝟐
𝟐, 𝟒𝟎𝟎. 𝟎𝟎
𝟐 𝟏𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎
= 𝟎. 𝟏𝟒 < 2.25
Conforme
Entonces: P = (0.66) f A ….……………………. (2.19.3.1.c)
Reemplazando valores en la expresión 3.19.3.1.c, se tendrá:
P = (0.66) .
(2,400.00)(34.80) → 𝐏𝐧 = 𝟕𝟖, 𝟖𝟎𝟎. 𝟎𝟖 𝐤𝐠
Finalmente: P = φ P ….……………...………. (2.19.3.1.d)
Donde:
φs 0.90 s/d Coeficiente de afectación según AASTHO
Reemplazando valores en la expresión 3.19.3.1.e, se tendrá:
P = 0.90(78,800.08) = 70,920.07 kg → 𝐏𝐧 = 𝟕𝟎, 𝟗𝟐𝟎. 𝟎𝟕 𝐤𝐠
Pn
>
Fbf
70,920.07 Kg 68,540.07 Kg
Conforme
2.19.3.3 Diseño del Miembro Superior del Diafragma.
Las fuerzas del viento que actúan en el miembro Superior del Diafragma se asumen
como cero debido a que los miembros Diagonales van a transferir las cargas por viento
directamente a la losa de concreto. Para proveer estabilidad lateral durante la
construcción se selecciona el mismo ángulo usado en el miembro inferior.
2.19.4 ESPECIFICACIONES TECNICAS PARA CADA DIAFRAGMA.
CUADRO 2.19.4
ARMADO FINAL PARA CADA DIAFRAGMA
N
ELEM
ENTO
CODIG
PERFIL
UN
I
CANT
ARE
A
SEC
C
(cm2)
SUPE
RFICI
E
( m2)
VOL
TOTA
L
( m3)
PESO
( kg )
1 Superior
L24x200 mm 5,930 90.24 0.05351 420.05
PL600x300x1” PZA 2 0.18 0.00914 71.75
2 Diagonal L12x150 mm 10,873.84 34.56 0.03758 295.00
3 Inferior
L24x200 mm 5,930 90.24 0.05351 420.05
PL400x400x1” PZA 4 0.32 0.01626 127.64
TOTAL 0.17004 1,334.84
Fuente.- Generacion Propia.
2.19.5 SUPERFICIE Y PESO TOTAL DE LOS DIAFRAGMAS.
CUADRO 3.19.5
CARACTERISTICAS DEL DIAFRAGMA
N DESCRIPCION UNI CAN
SUPER
FICIE
UNI
( m2)
PESO
UNI
( kg )
SUPER
FICIE
TOTAL
( m2)
PESO
TOTAL
( kg )
1 Diafragma Competo PZA 10 1,334.84 13,348.40
Fuente.- Generacion Propia.
2.19.6 ESQUEMA FINAL DEL DIAFRAGMA.
En la figura 2.19.6, se expone la disposición del diafragma, lo mismo que se detalla en
el plano PC-MC-11 (Capitulo VIII Anexo – Capítulo V “Memoria de Calculo” – PC-
MC-11 Puente Casablanca – Vigas Principales de Soporte – Pagina 1071)

5. Alberto Villalobos Diseño del “Puente Carrozable de Seccion Compuesta Casablanca” UNMSM
582
CL
1
2
5
4
CL
S = 300 S = 3000
LM ID=2965
1
2
5
4
CL
5
4
CL
LM ID=2965
1
2
CLCL
X X3
X X3
X X3
S = 3000 S = 3000
LM ID=2965 LM ID=2965
hc=2475
h=200h=2002075
hv=2600
A
A
CO RTE B -B
h =150
h=150
ESCALA 1/5
e=12
Y
X
Y
y
x
X
Z W
ew
ez
6000
PERFIL L12x150
h 150
LM ID 2718.46
e 12
As 34.8
W 27.3
rm in 5.8
LMDD=2718.46
LMDD=2718.46
LM
DD=2718.46
LMDD=2718.46
400
400
400
400
400
400
400
400
600
300
600
300
DISPO SICION DEL DIAFR AG M A
DISPOSICION D EL DIA FRAGM A
ESCALA 1/20
VISTA FRO NTAL DEL DIAFRAGM A
A
A
B
B
m m
m m
m m
cm 2
kg/m
cm
CO RTE A - A
h =200
h=200
ESCALA 1/5
e=24
Y
X
Y
y
x
X
PERFIL L24x200
Z
W
ew
ez
h 200
LM ID 2,965
e 24
As 90.6
W 71.1
rm in 7.64
m m
m m
m m
cm2
kg/m
cm
Ø57°
Ø57°
Ø57°
Ø57°
33° 33° 33°33°
Figura 2.19.6.- Vista Frontal de la disposición Final del Diafragma en las Vigas principales de la Superestructura