Diseño de puentes losa

6.6
DISEÑO DE PUENTES LOSA
Los puentes losa están caracterizados por tramos de losa de concreto simple o continuo en la dirección del trafico estos tipos de puente constituyen el tipo mas simple de puentes vehiculares. El diseño de losas de concreto reforzado de una vía para soportar cargas de puente vehiculares. Es iniciado asumiendo un espesor basado en los requerimientos de espesor mínimopara el control de la deflexión como estipula la norma AASHTO 8.9.2 (ver Capitulo 5 tabla 5.3) el cual brinda la primera estimación de la carga muerta debido al peso propio de la losa, a la que el peso de la superficie de protección, digamos 25 a 35 lb/ft2, es añadido para obtener la carga muerta total. Los momentos y cortantes de la carga viva son calculados de acuerdo a métodos descritos en elCapitulo 4, y son multiplicados por un factor (1+I) para contar con el efecto de impacto. Note que, desde los tramos de puentes losa de un vía están usualmente debajo de los 35 ft, el valor del factor de impacto es 0.3, la losa es entonces diseñada para la suma de los momentos debido a las cargas muerta y viva (incluyendo el impacto). Note que la diferencia de costos entre un tramo corto diseñadopara cargas tipo HS15 y HS20 es generalmente menor al 2 %. La diferencia de refuerzo para puentes losa continuas, diseñadas para cargas tipo HS15 o HS20, con 20 ft, 30 ft y 40 ft en el ultimo tramo, son solo 0.3, 0.6, 1.5 lb/ft2 del área cubierta, respectivamente. Es sin embargo recomendado que todos los tramos cortos en puentes de concreto sean diseñados para cargas tipo HS20 [PCI 1975]. Desde quela diferencia en el costo de barras de grado 40 y grado 60 no es significante, es también recomendado que el refuerzo de grado 60 sea usado para diseñar puentes de concreto. El ejemplo 6.1 ilustra el diseño de un puente losa de concreto reforzado, de un tramo, ambos métodos de diseño – El método de la carga de servicio y el Diseño por factores de carga - son ilustrados.
EJEMPLO 6.1 Diseñar unpuente losa de concreto reforzado de 2 carriles para un tramo claro de 20 ft que soporta cargas tipo HS20 una previsión de 30 lb/ft2 de carga muerta debería realizarse en el diseño, para una futura superficie de protección. La siguiente información es dada: fc’ = 3000 psi; refuerzo de grado 40, Ancho claro = 40 ft.
Cálculos: El diseño de puentes losa esencialmente consiste en 2 partes: Diseño de lalosa y el Diseño de las vigas de borde longitudinales.
Diseño por el método de cargas de servicio: Diseño de la losa. Asumiendo 6 in al centro de los apoyos (neopreno), desde la cara superior de los estribos.
L=S=20+2×612=21 ft
El espesor mínimo de la losa esta dado por la norma AASHTO 8.9.3 (tabla 5.3 en este texto) para el control de la deflexión.
tmin=1.2S+1030
=1.221+1030=1.24 ft
Sin embargo, trataremos con un espesor de losa de 15 in:
Peso propio de la losa = 1 x 1.25 x 150 = 187.50 lb/ft2
Superficie de protección = 30.00 lb/ft2
Carga Total = 217.50 lb/ft2
Momento debido a la carga muerta MD=(wL^2)/8=0.2175×212/8=11.990 lb-ft
Para calcular el momento debido a la carga viva, el peso de la rueda trasera del camión tipo HS20 (16 Kips) esdistribuido sobre su ancho, E, según la norma AASHTO 3.24.3.2:
E=4+0.06S=4+0.06×21=5.26<7.0 ft
El peso por ancho unitario de la losa =Peso de una ruedaE
=160005.26
=3042 lb
Esta carga de 3042 lb es tratada como carga concentrada en el tramo de 21 ft, y el momento debido a la carga viva correspondiente es:
ML. TRUCK=PS4=3042×214=15.970 lb/ft
Comparandoesto con el momento debido a la línea de carga del HS20, la línea de carga (ambas la uniforme y la concentrada) es distribuida cobre el ancho 2E; Por lo tanto:
w=6402×5.26=60.8 psf
El momento de carga viva debido a esta carga es:
Mw=wL28=60.8×2128=3352 lb-ft
La carga concentrada es: P=182×5.26=1.711 Kips
El momento debido a esta carga es dada por:
ML=3.352×8.98=12.332 Kip-ft<15.97 Kip-ft...