Ejercicio:
Diseñar un puente con el CSI Bridge con las siguientes características:
Elementos de entrada:
Solución
Dentro del programa, se crea un archivo nuevo en blanco, se colocan las unidades en kg – m, y en la barra de menú del programa se elige Bridge/Bridge Wizard:
Se crea la línea base del puente, punto 2 del wizard del programa:
Se definen los materiales para el concreto y el acero de refuerzo, punto 3.1:
Se definen las secciones a utilizar según los datos del problema en el punto 3.2
Luego se define las características y dimensiones de la sección transversal del puente, se elige la opción Concret tee Beam, punto 4.1:
Se define un diafragma , punto 4.2:
A continuación se crean 2 tipos de apoyos, uno fijo y otro móvil, en la opción Bearing, punto 4.5:
Se definen los Estribos (Abutments), en el punto 4.7 del Wizard:
También los pórticos de los tramos (Bents), en el punto 4.8 del Wizard:
*En el punto 4.10 se definen las cargas lineales de acuerdo a los datos del puente:
Se deben crear las definiciones de cargas lineales para las cuatro fuerzas, para cada lado de la sección, también se deben tomar en cuenta los momento por metro lineal producto de las cargas que se encuentran fuera de la sección transversal definida (15.1 m). Por ejemplo para la carga Q1:
En el punto 4.11 se definen las cargas de área, en este caso asfalto 0.11 ton/m2:
Ahora se crea el Objeto Puente en el punto 5:
Manteniéndose en la pestaña Bridge Object Data, se definen los tramos del puente, se asignan los asientos de apoyo a cada estribo (Abutment) y los pórticos (Bents), también la ubicación de diafragmas y la asignación de cargas previamente definidas de acuerdo a los patrones de carga (Cuya definición se completa en el punto 11):
- Ahora se revisan en el punto 7, que estén correctos los datos introducidos anteriormente:
- En el punto 8, se actualiza el modelo para generar la geometría en el CSI Bridge
- En el punto 9, se definen los carriles del puente (Lanes), los vehículos (camines de diseño) y las clases de los mismos. Se crean 4 carriles.
- En el punto 9.1 se escogen los camiones de diseño HL-93 (Truck y Tandem), los vehículos se importan de la norma AASTHO, luego se crea una copia de los mismos para editarla y eliminar la carga distribuida para luego definir en el punto 11, el movimiento de la carga de los vehículos en el patrón de carga “LL”.
- Se crea una clase de vehículo, punto 9.3:
- Se establecen y complementan los patrones de carga en el punto 11, se modifica la carga viva de puente (Bridge Live Load):
El camión de diseño para este tipo de puente, producirá las mayores solicitaciones.
- Y los casos de carga en el punto 12, se crea un caso de carga moving load, y se establece el caso de carga LL como “Linear multi-step”:
- En el último paso del Bridge Wizard se selecciona la información que el programa va a mostrar luego del análisis:
- Se establecen las combinaciones de carga que regirán el diseño, Considerando los estados de Resistencia 1 y Servicio 1 de AASHTO - LRFD:
- Por último se definen los casos de carga a correr y se le da al programa la instrucción para Analizar el modelo:
- Luego del análisis, se muestran los diagramas de momentos y cortante que deben ser utilizado para el diseño en el concreto, en este caso el grupo de diseño Resistencia I (Str1) tanto para la sección completa del puente como para las vigas interiores, exteriores y la losa:
El diagrama de momento para la vigas exteriores e interiores debe ser usado para la determinación del acero de refuerzo:
- Para ver el diseño de concreto (del tablero del puente) ir a la pestaña home y presionar el botón Show Shell Forces – Plots luego activar la casilla de concret desing y se mostraran las áreas de aceros en cm2/m para cada en cada sentido de acuerdo a la combinación de carga escogida. Los resultados obtenidos son los siguientes:
Acero Longitudinal superior en losa (m/m2):
Acero transversal superior en losa (m/m2):
Acero Longitudinal inferior en losa (m/m2):
Acero transversal inferior en losa (m/m2):
- Para el diseño en concreto armado de los estribos, pilas y cabezales, en la pestaña avanced/Frame desing del programa se establece la instrucción de diseño.
Conclusión
Se realizó el análisis y diseño de un puente de vigas T de 5 tramos con una longitud total de 72 metros de acuerdo a lo establecido en la norma AASTHO LRFD utilizando el software comercial CSI Bridge, siguiendo los pasos del asistente del programa (wizard) se logra rápidamente modelar la geometría y los parámetros indicados en el enunciado del ejercicio, se establecieron las cargas y solicitaciones a las cuales se verá sometido el puente, así también como los carriles de diseño y las configuraciones para las cargas móviles (vehiculares) según la normativa utilizada. Como era de esperarse, una vez realizado el análisis el programa arroja los datos necesarios para el diseño en concreto armado, así también como para la revisión de deflexiones y reacciones, siendo este uno de los programas más confiables y versátiles en la actualidad.
Fuente: Material propio realizado para la cátedra de Puentes del postgrado de Ingeniería estructural de la Universidad del Zulia, Venezuela