Diseño de stringer

EJEMPLO # 2. DISEÑO DE STRINGER (COMPUESTO LOSA-STRINGER) (MÉTODO LRFD)

Diseñe el stringer interior de un puente cuya sección transversal se muestra en la figura.

El diseño de una stringer interior será desarrollado utilizando la metodología LRFD. Esta es la continuación del ejemplo anterior, así que el espaciado de stringers es de 8 ft. y el espesor de losa igual a 8”. Se asume mediapulgada de superficie de rodamiento a perder debido al tráfico. La profundidad promedio de “haunch” es de 12 in. El haunch es la pequeña capa de concreto que existe entre los stringers y la losa de concreto. El claro es simplemente soportado (no continuo), por lo que puede ser analizado como una viga simple.

Datos del ejemplo:

* Todas las secciones transversales según el ejemplo anterior* Longitud de claro igual a 45 ft. de centro a centro de soportes
* Profundidad promedio de haunch = 2 in.
* Asumir 25 psf. para futura capa de rodamiento
* Diseñar para carga viva de HS-20
* ADTT (average daily truck traffic) = 3,000.

Cálculo del ancho unitario efectivo de patín.

METODO LRFD

Mínimo entre:
* 1/4 x Longitud de Claro = (0.25)(45.0) = 11.25 ft
*Distancia centro a centro de stringers = 8.00 ft
* 12 x Mín. espesor de losa + el mayor valor entre el espesor del alma de la stringer, ó la mitad del ancho del patín superior de la stringer =[(12* 7.50 ) + (1/2*9)] = 7.88 ft

beff = 7.88 ft.
Cálculo de Carga Muerta en Stringers.

Está compuesta de todo el peso antes que la losa de concreto se haya endurecido y adquirido su
resistencia dediseño. En este caso la carga muerta está compuesta por: el peso propio del stringer, la losa y el haunch. Como a este punto no se conoce el tamaño exacto del stringer, se asumirá un valor inicial de 100 lb/ft. A su vez se asumirá un 5% del peso del stringer para tomar en cuenta el peso de elementos misceláneos (platos de conexión, diafragmas, etc.)

CARGA MUERTA EN SECCION NO COMPUESTA METODOLRFD
DCslab = (b) (espesor de losa) (Wconc)
= (8.0 ft) (8.0 in) (1ft / 12 in) (0.15 k/ft3) = 0.80 k/ft
DCHAUNCH = (ancho de haunch) (espesor de haunch) (Wconc)
= (1.0 ft) (2.0 in) (1 ft / 12 in) (0.15 k/ft3) = 0.025 k/ft
DCSTEEL = (peso asumido de stringers) + (acero misceláneo)
= (0.10 k/ft) + (5%) (0.10 k/ft) = 0.105 k/ft
TOTAL = 0.930 k/ft
MDC1 = WL2 /8 = (0.930)*(452)/8 = 235.41 K*FT
VDC1 = WL / 2 = (0.930)*(45)/2 = 20.93 K
Cálculo de Carga Muerta en sección compuesta.
Calcular el peso del Muro de Contención
A1 = (7 in) (21 in) = 147.00 in2
A2 = (1/2) (2.25 in) (21 in) = 23.63 in2
A3 = (9.25 in) (10 in) = 92.50 in2
A4 = (1/2) (6 in) (10 in) = 30.00 in2
A5 = (15.25 in) (3 in) = 45.75 in2
∑ A = 338.88 in2
Wp= (338.88 in2) (1 ft2/144 in2) (0.15 k/ft3) = 0.353 k/ft
Existen dos muros de contención en el puente los cuales deben ser distribuidos sobre los 6
stringers.
W = 2 Muros x (Wp / # stringers) = 2 x (0.353 k/ft / 6 stringers) = 0.118 k/ft
MDC2 = WL2 / 8 = (0.118)*(452) / 8 = 29.87 K * ft
VDC2 = WL / 2 = (0.118)*(45) / 2 = 2.66 K

Diseño de la sección de concreto y acero delstringer
DW = (ancho de carretera) (esfuerzo de superficie futura) / numero de stringers
DW = (44 ft) (0.025 k / ft2) / 6 stringers = 0.183 k / ft
MDW = W*L2 / 8 = (0.183)*(45)2 / 8 = 46.32 k * ft2
VDW = W*L / 2 = (0.183)*(45) / 2 = 4.12 k
Factor de distribucion para cargas vivas
Primero asumiré una Stringer W24 X 76
A = 22.4 in2, I = 2100 in4, d = 23.92 in2
Distanciaentre el c.g de la losa y el c.g de la stringer:
eg = (7.5 /2) + 2 + (23.92 / 2) = 17.71 in
para un concreto de 4.5 ksi, n = 8
Kg = n (I + Aeg2) = 8 * (2100 + 22.4* 17.712) = 73005 in4
Factor de momentos para distribución de cargas vivas
DFm = 0.075 + (S/9.5)0.6 * (S/L) 0.2 * (Kg/ (12*L *ts)) 0.1
DFm = 0.075 + (8/9.5)0.6 * (8/45)0.2 * (73005/ (12*45 *7.5)) 0.1 = 0.645
Factor de cortantes...