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Puente Vehicular "La Presa", Guías, Proyectos, Investigaciones de Estructuras y Materiales

Proyecto de Puente Vehicular para librar el camino obstruido por un Río

Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones

2018/2019

Subido el 10/10/2019

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PROYECTO DE PUENTE “LA
PRESA”, CON UNA LONGITUD
DE 90.00 M, UBICADO EN EL
CAMINO LA ESPERANZA – LA
PRESA – LLANO DE ZARATE,
EN EL MUNICIPIO DE
ACTOPAN, VERACRUZ.
EQUIPO: 3
Karen Alejandra Meza Cano
Materia: Puentes
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INSTITU

TO

VERAC

RUZAN

PROYECTO DE PUENTE “LA

PRESA”, CON UNA LONGITUD

DE 90.00 M, UBICADO EN EL

CAMINO LA ESPERANZA – LA

PRESA – LLANO DE ZARATE,

EN EL MUNICIPIO DE

ACTOPAN, VERACRUZ.

EQUIPO: 3

Karen Alejandra Meza Cano

Materia: Puentes

¿Que es un puente?

Es una estructura de longitud mayor de 6 metros, que se construye sobre corrientes o cuerpos de agua y cuyas dimensiones quedan definidas por razones hidráulicas.

1.- Datos generales del proyecto

1.1 Nombre del Proyecto Proyecto de puente “La Presa”, con una longitud de 90.00 m, ubicado en el camino La Esperanza – La Presa – Llano de Zarate, en el municipio de Actopan, Veracruz.

1.2 Ubicación del Proyecto Este proyecto se encuentra ubicado entre las localidades La Esperanza, La Presa y Llano de Zarate, dentro de la Presa Derivadora La Esperanza sobre el Río Actopan en la cuenca del mismo nombre y pertenece a la región hidrológica No. 28 “Papaloapan”, ubicada en el Municipio de Actopan, Ver., la presa se encuentra en las siguientes coordenadas geográficas: latitud N 19° 28´ 52.65”, longitud O 96° 33´ 14.62”, de acuerdo a su ubicación se encuentra en zona de Baja Sismicidad NE (B).

1.3 Beneficiarios Este proyecto cuenta con un total aproximado de 3,000 beneficiarios, los cuales pertenecen a las localidades La Esperanza, La Presa, Llano de Zarate, San José Pastorías, Llano de Luna, Soyacuautla, etc., mismos pertenecientes al Municipio de Actopan, Veracruz.

1.4 Justificación del Proyecto

2.1 Clima Su clima es húmedo-regular con una temperatura promedio de 24.8 °C; su precipitación pluvial media anual es de 860.1 mm.

2.2 Provincia Fisiográfica. La región en estudio se localiza en la Provincia Fisiográfica de la Sierra Madre Oriental.

2.3 Hidrología Subterránea. La unidad hidrogeológica de importancia es la clasificada como gravas y arenas, de porosidad primaria y de una buena permeabilidad, la que estará en función del contenido de arcillas y grado de compactación del material.

De conformidad con información obtenida mediante perforación de pozos, se tiene que esta unidad se extiende desde el borde occidental del acuífero hasta la línea costera, diferenciándose granulométricamente de un sitio a otro, ya que conforme se acerca a la costa, los fragmentos de rocas son más finos.

2.4 Datos técnicos La presa derivadora “La Esperanza” fue construida en el año 1956 y se reconstruyó en el periodo de los años 1977 a 1979 por la extinta Secretaría de Recursos Hidráulicos.

De acuerdo a su proyecto original la presa derivadora “La Esperanza” tiene las siguientes elevaciones y datos:

Nivel Elevación (m.s.n.m.) Corona cortina 152. NAME 151. Cresta vertedora 148. Obra de Toma 145.

Dato Descripción Avenida máxima 2,500.00 m^3 /s Bordo libre en las estructuras

0.71 m

Cuenca de aportación 833 km^2

La presa derivadora La Esperanza es de tipo Indio de enrocamiento, la cortina es utilizada como paso vehicular, tiene una longitud total de 293.00 m., de los cuales 235 m conforman el vertedor. Con una altura máxima de la cortina y/o vertedor de 10.00 m hasta el desplante, alcanzando la corona la elevación de 152.00 m.s.n.m., el ancho de la cortina es de 7.63 m, cuenta con una estructura pasa pescados, el talud aguas arriba es de 3:1 y el talud aguas abajo es de 10:1.

3.- Memoria descriptiva

Se propone considerar zona sísmica B, con un comportamiento tipo 2s y tipo de suelo I de acuerdo con la norma vigente de la Secretaría de Comunicaciones y Transportes (N-PRY- CAR-6-01-005/01) y también se propone considerar una resistencia del suelo de 50 Ton/m2. No existen limitaciones en el tipo de vehículos que podrán transitar en el puente, ya que es una zona de transporte público y agrícola.

Por simplicidad se propone un puente de tipo simplemente apoyado, es un puente vehicular de 2 carriles de 3.5 m, la superestructura del puente será de 90 m de longitud por 8.8 m de ancho, de concreto hidráulico en: diafragmas, prelosas de superestructura y losas de superestructura, a desarrollarse en una sola etapa.

Concreto 250. f’c = 250 kg/cm Peso volumétrico = 2.4 Ton/m E = 15113(f’c)0.5 = 238 957 kg/cm Concreto 500. f’c = 500 kg/cm Peso volumétrico = 2.4 Ton/m E = 15113(f’c)0.5 = 337 936 kg/cm Acero de refuerzo. Fy = 2,530 kg/cm E = 2.1 * 10^6 kg/cm

Acero de presfuerzo 270ksi. Fpy = 16 900 kg/cm Fpu = 18 200 kg/cm E = 2 * 10^6 kg/cm

Proyecto geométrico. Se trata de un puente carretero de 2 carriles de 3.5m, en cuyos extremos se asignan 50cm para acotamientos y 40cm para guarnición.

Longitud Total 90.00 m Ancho total 8.8 m Área Total 792 m

Características particulares del proyecto.

Longitudinalmente se tienen 3 claros de 30m cada uno, apoyados respectivamente sobre pilas de 8m de altura. Además, se colocan vigas diafragma a cada 15m para rigidizar los tableros.

Condiciones de carga.

  • Condiciones de carga permanente.

■ Carga Muerta (CM): considera el peso propio de la estructura.

■ Sobrecarga Muerta (SCM): considera el peso de elementos no estructurales, como es el

caso de pavimento, guarnición y banqueta.

  • Condiciones de carga variable.

■ Carga Viva de Camiones (CVC): considera la carga debida al tránsito de vehículos sobre el

puente y sus distintas combinaciones de posición - No se considera carga viva de personas por tratarse de un puente carretero.

■ Condiciones de carga accidental.

■ Carga sísmica (S): considera la carga lateral debida a efectos sísmicos.

Factores de carga.

En la tabla 3.22.1A del capítulo 3 de la norma AASHTO se especifican los siguientes factores de carga.

  • Cargas gravitacionales (Grupo X): 1.3 [ (CM+SCM) + 1.67(CVC+i) ]
  • Cargas accidentales (Grupo VII): 1.3 ( 0.75CM + S )

Combinaciones de carga

En la norma N-PRY-CAR-6-01-005/01 Capitulo 005 Sismo, Cláusula M. Combinación de Efectos Sísmicos, se establece que los efectos sísmicos calculados, suponiendo que cada fuerza equivalente actúa en la respectiva dirección de cada uno de los ejes ortogonales de la estructura, se combinan para evaluar el efecto total, de la siguiente manera: St = Sx + 0.3Sy St = Sy + 0.3Sx Donde: St = Efecto sísmico de diseño. Sx = Efecto sísmico considerando que el sismo actúa únicamente en la dirección X. Sy = Efecto sísmico considerando que el sismo actúa únicamente en la dirección Y.

Finalmente, se realizaron las combinaciones del efecto sísmico como se establece en la norma de la SCT y se amplificaron con los factores de carga que marca el manual AASHTO, dando como resultado la siguiente tabla:

Comb. Carga Permisible Carga Var. Carga Accidental CM SCM CVC Sx Sy 0 1 1 - - - C. Gravitacionales 1 1.3 1.3 2.17 - - C. Accidentales 2 0.97 0.97 - 0.39 1. C. Accidentales 3 0.97 0.97 - 0.39 -1. C. Accidentales 4 0.97 0.97 - 1.3 0.

Clasificación de la estructura según su comportamiento sísmico.

De acuerdo con la norma vigente de diseño sísmico N-PRY-CAR-6-01-005/01 de la SCT Cláusula B.2. la

estructura se clasifica como Tipo 2s:

“Estructuras que no cumplan con alguno(s) de los requisitos, de las estructuras Tipo 1s, pero con

superestructuras del �po B, con claros hasta de ciento cincuenta (150) metros.

Entonces, el coeficiente sísmico empleado ha sido c = 0.30 de estructuras Tipo B, el cual se obtuvo de la Tabla

1.- “Valores caracterís�cos del espectro sísmico para estructuras Tipo B” de la norma N-PRY-CAR-6-01-005/

de la SCT, para la zona sísmica B y �po de suelo II, propuestos.

Para la determinación de las cargas por sismo:

Método simplificado (Cláusula F de la norma N-PRY-CAR-6-01-005/01 de la SCT):

“Este método es aplicable a estructuras que, según su comportamiento sísmico, son del Tipo 1s. El análisis se

realiza en dos direcciones ortogonales, considerando para cada una de ellas el efecto de una fuerza horizontal

equivalente (S) independiente, aplicada en el centro de gravedad de la estructura y sus efectos combinados

como se indica en la Cláusula M. de esta Norma. Dicha fuerza horizontal se determina mediante la siguiente

expresión: S = (c/Q) * W

Donde:

S = Fuerza horizontal equivalente

c = Ordenada máxima del espectro sísmico correspondiente a la zona sísmica donde se ubique la estructura y

al �po de suelo en que se desplantara, y que se ob�ene de la Tabla 1 de esta Norma

Q = Factor de comportamiento sísmico, que se ob�ene como indica la Cláusula K de esta Norma

W = peso de la estructura”

Análisis estructural

Análisis de cargas verticales (Cargas Móviles).

Para el análisis por cargas ver�cales, se han analizado los elementos mecánicos que producen cada una de las

posibles posiciones del camión a lo largo del puente, longitudinal y transversalmente.

Se obtuvo una envolvente de momento, una envolvente de cortante y una envolvente de fuerza axial en cada

dirección y se diseñó para los elementos mecánicos más desfavorables.

Longitudinalmente las cargas “P” de diseño son las ya mencionadas.

Transversalmente, la carga “P” se divide entre dos (por tener dos neumá�cos en cada eje) y se coloca cada

mitad de “P” en la línea de rodamiento de los neumá�cos. Nótese que cada eje de neumá�cos descarga el

peso en dos puntos.

La separación de las cargas transversales es la recomendada por las normas AASHTO, y la necesaria para que

se considere que los tres camiones circulan juntos uno del otro (caso más desfavorable).

La siguiente imagen muestra la bajada de cargas de 2 camiones a la carpeta de rodamiento.

El ancho de camión de diseño es de 3.05m, y la separación entre neumá�cos es de 1.83m.

Análisis de cargas horizontales (Carga Sísmica).

Datos

Área de sección de trabe 6,451.00 cm

Numero de trabes 4

Ancho del puente 880 cm

Espesor de losa 20.00cm

Espesor de pavimento 12.00cm

Numero de claros 3

Cargas

Carga muerta w [ton/m] w [ton/m2]

Peso propio trabe 1.

Peso de losa 0.

Peso de pavimento 0.

No de piezas w/pza [tom/m] w [ton/m]

Guarnición 2.00 0.48 0.

Barandal 0.00 0.00 0.

Banqueta 0.00 0.00 0.

Total 0.

Carga viva

Se considera una carga de 250 kg/m2 para puentes urbanos

Para puentes carreteros la carga viva es cero.

carga viva = 0.00kg/m

Cargas por trabe (CM + CV)

Trabe bt (m) w pp (ton/m) wlosa (ton/m) wpav (ton wgnn (ton/m) wcv (ton/m) 1 2.2 1.55 1.22 0.67 0.19 0 2 2.2 1.55 1.15 0.63 0.19 0

Ancho total del puente 880.00cm

Longitud del claro del puente 300.00cm

Longitud del volado 135.50cm

Separación entre apoyos (vigas) 203.00cm

Ancho de apoyos 100.00cm

Número de apoyos 4

Ancho de guarnición 40.00cm

Alto de guarnición (altura sobre la losa) 50.00cm

Espesor pavimento e =12.00cm

Espesor de losa h =20.00cm

Concreto f'c =250.00kg/cm

Acero fy =4,200.00kg/cm

Cargas de diseño

w losa = 0.48 T/m2 (losa)

w pav = 0.26 T/m2 (pavimento)

w gyb = 0.48 T/m (guarnición y barandal)

Momentos de carga viva

Claros interiores, positivo y negativo

M = (S + 0.61 ) P / 9.

P =16,000.00lb HS

P =7,264.00kg

S =203.00cm

M = (2.03 + 0.61 ) 7264/9.74 = 1.97 T/m

Factor de reducción de momento

f =0.

Momentos positivos y negativos

M =1.80T/m

Volados

X = Long. volado - (Ancho guarnición + 1ft + 0.5 Ancho apoyo)

X =14.50cm

E = 0.8X + 1.143 , X en m

E =1.26m

Momento en el volado por metro de ancho

M = P X /E

M =0.84Tm

Impacto

I =15.24 / (L+38.1) ≤ 0.3 I =15.24 / (30+38.1)=

I =0.

Calculo de momentos de diseño, en 1 m de ancho.

Cargas muertas de diseño, en un metro de ancho.

P gyb =0.48T

w losa =0.48T/m

w pav =0.26T/mw

Acero principal

b =100.00cm (Ancho de losa)

h =20.00cm

vars

db =1.27cm

as =1.27cm

r =2.00cm

yg =2.

d =17.

MR = fi As fy ( d - a/2 )

As = MR / ( fi fy ( d - a/2 ) )

T = As fy

C = a b 0.85 f'c

C = T

a = As fy / b 0.85 f'c