ΔΡΤΦ DENIS R TRAÑA FONSECA

ING. CONSULTOR

MEMORIA DE CALCULO ESTRUCTURAL

PROYECTO: PUENTE VEHICULAR DE ACCESO

LUGAR5: CIUDAD DE LEON- DEPARTAMENTO DE LEON

FECHA: 13 DE AGOSTO DE 2012

ΔΡΤΦ DENIS R TRAÑA FONSECA

ING. CONSULTOR

DISEÑO DE AMPLIACION DE PUENTE EL GIGANTE

LUGAR : LEON

FECHA: 13 DE AGOSTO DE 2012

I DESCRIPCION DEL PROYECTO

El proyecto consiste en la construccion de un puente ubicado en el pista de circunvalacion

en la ciudad de Leon Departamento de Leon.

El puente a construir tendra una longitud de 2,60 metros con un ancho de 14,30 metros, la

estructura del puen es de estructura metalica , apoyada en pedestales y vigas de concreto,

la fundacion sera zapatas aisladas de concreton reforzado.

La altura del puente es de 90 cms hasta el nivel inferior del canal trapezoidal.

El puente tiene bordilo de impacto a cada lado, ademas de barandal metalico.

Para el diseño de los diferentes elementos estructurales del apuente se aplicaron criterios y

recomendaciones de la AASHTO, maniual del aci05, AISC 05

2 CONSIDERACIONES DE DISEÑO

Luz libre: 2,60 m

Ancho total: 14,30 m

Ancho util; 14,00 m

Resistencia del acero: 2810 Kg/cm2

Módulo de elasticidad del acero: Es = 21000000 Kg/cm2

Capacidad soporte del suelo: 1,5 kg/cm²

3 MOMENTOS Y CARGAS APLICADAS

a Carga muerta

Peso del acero Wa: 37,5 kg/m

Peso de bordillo: 15,00 kg/m

Peso de barandal: 10,00 kg/m

Total carga muerta: 62,50 kg/m

Momentom = WL²/10

Mm : 62,5*2,6²/10 = 42,25 kg-m

b Carga viva

La carga viva aplicadas seran las recomendadas por la ASHTO T3-S3

con un peso total de 46 toneladas

El momento de carga viva sera:

Mv = 0,8S(S+2)P/32

S= separacion entre vigas (pies)

P = peso del camion en libras

Ancho donde sereporta las cargas de la ruedas

E = 4+ 0,065S

S = 1,80 m = 5,90 pies

E = 4+0,065*5,90 = 4,38 pies

Cargas por carril se distribuyen en un ancho de 2E = 8,76 pies

Carga por rueda frontal = 4/5,90 = 0,67 k/pie = 551 kg/m

Carga por rueda rasera = 16/5,90*2 = 1,35 k/pie = 2011 kg/m

Eje 1 P = 6,5/2 = 3,25 T

Eje 2 P = 9,75*2/2 = 9,75 T

Eje3 P = 7,5*3/2 = 11,25 T

La carga a utilizar ser ala del eje 3P = 11,25T = 24750 lbs

S = 1,80 m = 5,90 pies donde soportan las ruedas

Mv = 0,8S(S+2)P/32 = 0,80 (5,90+2)*24750/32 4888,00 lb-pie = 678,00 kg-m

Momento por Impacto : I = 15/(L+38)≤0,30

I = 15/(1,80+38) = 0,37 > 0,30 usar I = 0,30

Mu = 1,4Mm +1,7( Mv*I) = 1,4*42,25 +1,7( 678*1,3) =

Mu = 1542,25 kg-m

4 CALCULO DE CAPACIDAD DE CARGA DE PEDESTALES

P-1 P-1

2,60

VM-1

C D

P-1 P-1

1,20

A B

2,60

Clasificacion estructural

Grupo B

Tipo de suelo II

Zona sismica : C - Leon

Coeficiente sismico Cc

Cc = 0,47

Se analizara el marco por medio del manual de

Porticos y arcos "Valerian Leontovich "

Secciones propuestas

P-1 0,30*0,30 Ix = 67500 cm4

Ax = 900 cm²

VL 6"x 6" x 1/4" Ix = 1322 cm4

Ax = 37,10 cm²

Separación 2,80 m

CALCULO DE CARGAS APLICADAS

Carga vertical uniformemente distribuida

Carga Muerta 62,50 kg/m

Carga viva 2011,00 kg/m

Carga total = 2073,50 kg/m

Carga horizontal ( sismo)

F = 2073,5*2,6*0.47= 2533,80 kg

CALCULO DE CONSTANTES DE LA ESTRUCTURA

Ø = IcL/IvH =

Ø = 67500*2,60/1322*1,2 = 110,62

D = 2 ( 1+ 6/Ø)

D = 2 ( 1+6/110,62) = 2,10

F =( 6(2+1/Ø )

F = 6 ( 2+1/110,62) = 12,05

ANALISIS POR CARGA VERTICAL UNIFORMEMENTE DISTRIBUIDA

C W = 2073,50 kg/m

D

A BMa

Ha Ma

Hb

Va Vb

Calculo de momentos

Ma =Mb = WL/2F : 2073,5*2,6*2,6/2*12,05 = 581,61 kg-m

Mc =Md = -WL/F : -2073,50*2,60*2,60/12,05= 1163,22 kg-m

Calculo de cortantes

Ha = Hb = 3 Ma/h = 3 x 581,61/1,2 = 876.80 kg 1454,02 kg

Calculo de normales

Va = VB = WL/2 = 2073,5x 2,60/2/ = 893.54 2695,60 kg

ANALISIS POR CARGA HORIZONTAL ( SISMO)

F = 2533,80 kg

C D

H B

A H

V V V

Calculo de constante K = 3/DØ = 3/2,10*110,62= 0.012

Ma = -Mb = Fh(0.5-k) = 2533,80x 1,2²x 0.498= 1787,8 kg-m

Mc = Md = Fshk = 2533,80 x 1,2² x0.012= 43,80 kg-m

Ha =- Fs /2=: 2533,80/2 = -Hb 1266,90 kg

Calculo de normales

Vb = 2 x 2533,80 x1,2 x 0.47/2,6= 1099,2 kg

Va = -Vb = -1099,20 kg

Tabla de esfuerzos

Carga W Carga por sismo

Esfuerzo c1 c2

Ma 581,61 1787,80

Mb 581,61 -1787,80

Mc 1163,22 43,78

Md -1163,22 43,78

Ha 1454,02 -1266,90

Hb 1454,02 1266,90

Va 2695,60 -1183,59

Vb 2695,60 1183,59

W + 0.71 sismo

c3

Ma 1850,95

Mb -759,24

Mc 1196,06

Md -1130,39

Ha 503,85

Hb 2404,20

Va 1807,91

Vb 3583,29

DISEÑO DE PEDESTAL

Seccion de 0,30 x 0,30, 6 No 4, estribos No2 @0,10 m

Mc : 3575,00 kg-m

Mv : 1542,00 kg-m

Lp : 120,00

Lv : 260,00

Ec: 2100000

Iv: 1322,00 cm4

###

Ip = 67500,00 cm4

Rigidez de viga : Kv = Ec*Iv/Lv: 5,08

Rigidez del pedestal Kp = Ec Ip/Lp 562,5

(Kp+kv )= 567,58

Acero de refuerzo As:

Profundidad del bloque de compresion

area de acero As : 6 No 4 3,81 cm²

d = 27 cm Fy = 2800 kg/cm²

O = 0,85

b = 30 F'c = 210 kg/cm²

a = As Fy/(0.85/210/b) = 1,99 cm

jd = d-a/2 = 27-1,992 26,00 cm

Momento ultimo resistente Mu = As*Fy*0.9*jd/100 =

M = 2496,31 kg-m OK

ZAPATAS Z-1

1- DATOS GENERALES

Capacidad soporte de suelo

q = 1,50 kg/cm²

La = 2,80 m

Lb = 2,80 m

L = 5,60 m

Lp = 1,00 m

Separacion de piso m

Altura de pared m

Ancho de zapata A m

Largo de zapata B m

Peralte de zapata d m

2- ESFUERZOS APLICADOS

Fy 2800,00 kg/m²

f`c 210,00 kg/m²

Peso del suelo 1600,00 kg/m³

Wc del concreto 2400,00 kg/m³

Peso de pared: 240,00 kg/m²

3- CARGAS APLICADAS

Normal 3583,29 kg

Normal de suelo1600*0,90*0,9*1 1296,00 kg

Normal de zapata2400*0,90*0,9*0,25 0,00 kg

Normal total Nt = 4879,29 kg

Momento aplicado Ma = 1850,00 kg-m

4- CALCULO DE RIGIDECEZ

a

b

Lp

Ka = 0,80EI/La 0,29 EI

Kb = 0,80EI/Lb 0,29 EI

Kp = 4EI/Lp 4,00 EI

Knudo = 4,57 EI

F actor de distribucion Kn/Kp = 4.80EI/4,00EI 1,145

Factor de transporte hacia apoyo

del pedestal y zapata Ft =0,5*1.14 0,57

Momento sobre zapata = 0.57 del momento de la base de la columna

Mz = Ft*Ma = 0,57*1850 1054.50 kg-m

Excenticidad de la carga e = M*100/N 21,61 cm

L/6 = 15,00 cm

La normal cae fuera del nucleo central

x= L/2 -e = 23,39 cm

OK

Capacidad soporte del suelo qu

3x = 70,17 cm

q= 2N/(B*3x ) 1,20 kg/cm²

La presión de contacto es menor que la permisible OK

Calculo del acero de refuerzo

Lado corto

Acero de refuerzo = As = 0.005* 17,5*90 7,88 cm²

No4 = 7,88/1,27 = 6,20 varillas, usar 7 No4 a/d 7,88 cm²

PLACA BASE DE APOYO

DATOS DE DISEÑO

B1 = 6,00 plg

D1 D2 D1 = 6,00 plg

T1= 0,1875 plg

B2 = 12,00 plg

D2 = 12,00 plg

B1

B2 F´c = 3.000,00 psi

Acero A-36, Fy = 36 ksi

M = 1.850,00 kg-m

N = 3.583,00 kg

V = 2.404,00 kg

Resistencia a la compresión del concreto = 3000 psi

Acero estructural A-36, Fy = 36 ksi

Ft = Fv = 36 ksi

M = 160,20 k-plg

N = 7,88 kips

V = 5,29 kips

x "

6,00 fc= 0.375 f´c

fc = 1,125 ksi ksi

V M Línea de momento crítico en

la placa base

N

SFy = 0 = T + N - 0.5 fc kd B2

T = a kd - N

a = 7,59 kd

N = #¡REF!

kd T = 7,59kd-7,88

T b = D1/2 + x

d x = 2,00 plg

b = 5,00 plg

SM = 0 = bT + akd (D2/2 - kd/3) - M

Reemplazando valores y resolviendo el sistema

kd = 3,75 plg

T = 20,58 kips

Espesor de placa

f2

Fp = 1,125 ksi

f1

F1

Kd = 3,75

Se calculará la flexión en el eje de la columna

f1 = 0,36 ksi ( por semejanta de triangulos

f2 = 0,76 ksi

F1 = 1,29 kips para un ancho igual a la dimensión de la columna

F2 = 5,51kips para un ancho igual a la dimensión de la columna

F F (kips) Brazo (plg) M (k-plg)

F1 1,290 0,800 1,032

F2 5,510 0,300 1,653

Fb = M / S = 6 M / (B1T2)= 23,76 ksi para acero A-36 23,76 ksi para acero A-36

T = 6 M / (B1Fb*2) = 0,224 plg

Usar placa final de

B = 12,00 plg

L = 12,00 plg

T = 0,250 plg

USAR PLACA BASE DE 1/4"

DISEÑO DE VIGA METALICA VM-1

DATOS GENERALES

Longitud 2,60 mts

Ancho triburario 2,80 mts

Ancho de vigas .b 6,00 plg

Altura de vigas: a 6,00 plg

Espesor de viga: t 0,250 plg

Cargas aplicadas:

Carga muerta: 62,50 kg/m

Carga viva 2011 kg/m

Carga muerta + carga viva: 2073,50 kg/m

W = 2073,50

L = 2,60 m

Resultados de analisis

Momento = 1196,00 kg-m

Fuerza axial = 3583,00 kg

Cortante = 2404,00 kg

Módulo de elasticidad del acero, E = 2.100.000 kg/cm2

Punto de fluencia del acero, Fy = 2.520,00 kg/cm2

Longitud de Viga 2,60 m.

Momento aplicado: 1196 kg-m 196,00 kg-m

Carga Axial: 3.583,00 kg.

Cortante: 2.405,00 kg

SECCION PROPUESTA

D = 6plg

espesor t = 0,25 plg

B = 6 plg

PROPIEDADES DE LA SECCION

Iy = 1321,32 cm4

Ix = 1321,32 cm4

Sx = 173,40 cm3

Sy = 173,40 cm3

A = 37,10 cm2

rx = 5,97 cm.

ry = 5,97 cm.

kL/rx = 43,56

kL/ry = 43,56

Fa = 1324,00 kg/cm²

fa= 96,58 kg/cm²

fa/Fa = 0,070

Fb = 1512,00 kg/cm²

fb= 889,41 kg/cm²

fb/Fb = 0,59

fb/Fb correg 0,510

Suma total de relación de esfuerzos =

fa/Fa+fb/Fb = 0,58 < 1,00 OK

Verificación de la deformación:

C. Muerta,

L = 260 cm

E = 2100000 kg/cm²

Ix = 1321,32 cm4

δm = 4,56976E+11 1,06551E+12 0,429 cm

C. Viva, δv = P L3 / (48 E I) =

δv = 0,026 cm

Deformación total,

δt= 0,455 cm

Deformación permisible

δp = L/360 = 0,722 cm > 0,46 cm OK

La deformacion calculada es menor que la permisible por lo que se dejará la sección propuesta

que es suficiente por flexión y deformación.

VIGAS VM-1 EN SECCION I 6" x 6"x 1/4"

CARGAS APLICADAS

N= 3.583,00 kg

Mx= 1.542,00 kg-m

L no arriostrada eje x = 2,80 mt

L no arriostrada eje y = 1,20 mt

B= Ancho de patín = 6,00 plg

H = Altura neta del alma = 6,00 plg

T1 = Espesor del patín = 0,2500 plg

T2 = Espesor del alma = 0,2500 plg

La seccion es suficiente

A= 4,500 plg²= 29,03 cm2

Ix = 4,516 plg4= 187,95 cm

4

Iy= 9,008 plg4= 374,93 cm

4

Sx= 1,389 plg3= 22,77 cm

3

Sy= 3,003 plg3= 49,20 cm

3

Rx= 1,002 plg. 2,54 cm.

Ry= 1,415 plgs 3,59 cm.

Kx = 1,40 Ky = 1,40

KL/Rx= 56

KL/Ry= 47

KL/R= 47 Valor crítico usado en el diseño

Cc= 128,26

Fa= 18,64 ksi = 1304,57 kg/cm2

Fb= 1.512,00 kg/cm2

fa= 123,41 kg/cm2

fbx= 904,46 kg/cm2

fby= 0,00 kg/cm2

Relacion fa/Fa+fbx/Fbx+fby/Fby= 0,69 < 1,00 OK

La sección no es suficiente

DISEÑO DE VIGA METALICA VM-2

DATOS GENERALES

Longitud 2,60 mts

Ancho triburario 0,14 mts

Ancho de vigas .b 3,00 plg

Altura de vigas: a 3,00 plg

Espesor de viga: t 0,125 plg

Cargas aplicadas:

Carga muerta: 0,62 kg/m

Carga viva 271,00 kg/m

Carga muerta + carga viva: 272,00 kg/m

W = 272

L = 2,80 m

Calculo de esfuerzos

Calculo de momento M= WL²/8 272x 2,8²/12 266,56 kg-m

Cortante = V = 3M/L = 285,60 kg

Fuerza axial N = ML/2 = 373,20 kg

Módulo de elasticidad del acero, E = 2.100.000 kg/cm2

Punto de fluencia del acero, Fy = 2.520,00 kg/cm2

Longitud de Viga 2,60 m.

Momento aplicado: 1196 kg-m 266,56 kg-m

Carga Axial: 373,00 kg.

Cortante: 285,00 kg

SECCION PROPUESTA

D = 3 plg

espesor t = 0,25 plg

B = 3 plg

PROPIEDADES DE LA SECCION

Iy = 82,58 cm4

Ix = 82,58 cm4

Sx = 21,68 cm3

Sy = 21,68 cm3

A = 9,27 cm2

rx = 2,98 cm.

ry = 2,98 cm.

kL/rx = 93,83

kL/ry = 93,83

Fa = 951,00 kg/cm²

fa= 30,80 kg/cm²

fa/Fa = 0,032

Fb = 1512,00 kg/cm²

fb= 1229,79 kg/cm²

fb/Fb = 0,81

fb/Fb correg 0,710

Suma total de relación de esfuerzos =

fa/Fa+fb/Fb = 0,74 < 1,00 OK

Verificación de la deformación:

C. Muerta,

L = 280 cm

E = 2100000 kg/cm²

Ix = 82,58 cm4

δm = 18439680000 66592512000 0,277 cm

C. Viva, δv = P L3 / (48 E I) =

δv = 0,264 cm

Deformación total,

δt= 0,541 cm

Deformación permisible

δp = L/360 = 0,722 cm > 0,541 cm OK

La deformacion calculada es menor que la permisible por lo que se dejará la sección propuesta

que es suficiente por flexión y deformación.

La union entre VM-2 sera con platinas de 2"x 1/8" @ cada 0,80 m en la parte superior en inferior

de la viga

DISEÑO DE VIGA DE LOSA VL-1

1- DATOS GENERALES

Ancho tributario

de carpèta S: 1,30 m

Ancho tributario m

de pared ap m

Claro de viga L: = 2,80 m

Ancho de viga b 0,25 m

Altura de viga d 0,25 m

Espesor de losa m

2 ESFUERZOS PEMISIBLES

fy 2800,00 kg/cm² (acero longitudinal)

fy 1610,00 kg/cm² (acero transversal)

f`c 210,00 kg/cm²

f´´c 168,00 kg/cm²

Ec 210000,00 kg/cm²

Peso del concreto 2400,00 kg/m3

Porcentaje de acero 14/fy

longitudinal minimo ρ = 0,005

k = 0,85 si f´c < 280 kg/cm²

ρb = (0,85*k*f´c/fy)*(6000/(6000+fy)) = 0,04

ρ = 0,75* ρb 0,000

0,5√f´c = 7,250 kg/cm²

3- CARGAS APLICADAS

Carga muerta

Peso propio = 2400*0,25*0,25 150,00 kg/m

Estructura 20,00 kg/m

Total carga muerta 170,00 kg/m

Carga Viva = 1597,00 kg/m

Carga total Wt :

Cm+Cv 1767,00 kg/m

D

D

B

Tipo de viga:

Simplemente apoyada (1)

En voladizo (2)

empotrada (3)

Varilla de refuerzo No. 6 No 4

Cantidad de varillas en capa a tracción : 4

opcion escogida (3)

Peralte efectivo t : 22,00 cm

W = 1767,00 kg/m

L =2,80 m

4- CAPACIDAD DE VIGA A FLEXION

Momento Aplicado = WL²/12

M = 1767*2,8²/12 1154,44 kg-m

Profundidad del bloque de reaccion

As = 1,27*3 3,81 cm²

b = 25 d = 22

a = 3,81*2800/(0.85*210*25) 2,39 cm

Jd = 22-2,39/2 20,80 cm

Momento de seccion Mr =

Mr= 0.90 x 3,81*2800*20,80/100 =

Mr = 1997,50 kg-m> 1154,44 kg-m OK