ESTRIBOS Y PILARES

UNIVERSIDAD PRIVADA ANTENOR ORREGOESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

suBESTRUCTURA: ESTRIBOS Y PILARESINTEGRANTES:

PERRIGO LARIOS HAROLDPALOMINO RODRIGUEZ JOSEAHUMADA VELARDE ALVAROALFARO GARCIA JHONATANSANTA CRUZ ROMERO JHOLBAN

SUBESTRUCTURA

ESTRIBOSDefinicinSon estructuras que sirven de apoyo extremo al puente y que adems de soportar la carga de la superestructura, sirven de contencin de los terraplenes de acceso y por consiguiente estn sometidos al empuje de tierra.Los estribos, como son muros de contencin, pueden ser de concreto simple (estribos de gravedad), concreto armado (muros en voladizo o con pantalla y contrafuertes), etc.

Tipos de estribos

De gravedad (concreto simple)Los estribos de gravedad son macizos que utilizan su propio peso para resistir las fuerzas laterales debido al empuje del terreno y otras cargas. No necesitan refuerzo y son adecuados cuando el terreno es de buena capacidad portante y la altura a cubrir no es superior a 6 metros. No son admitidas tracciones en cualquier seccin del estribo.Predimensionamiento de estribos

Donde:

N = longitud mnima (emprica) de la cajuela, medida normalmente a la lnea central del apoyo (mm).

L = distancia del tablero del puente a la junta de expansin adyacente al final del tablero del puente (mm). Para articulaciones entre luces, L debe tomarse como la suma de la distancia a ambos lados de la articulacin. Para puentes de un solo tramo L es igual a la longitud del tablero del puente (mm).

H = para estribos, la altura promedio de las columnas que soportan al tablero del puente hasta la prxima junta de expansin. Para columnas y/o pilares, la altura del pilar o de la columna. Para articulaciones dentro de un tramo, la altura promedio entre dos columnas pilares adyacentes (mm). = 0, para puentes simplemente apoyados.

S = desviacin del apoyo medido desde la lnea normal al tramo ().

Envoladizo (concreto armado) Son econmicos cuando su altura est entre 4 y 10 metros. Adecuados en la presencia de terreno de baja capacidad portante y cuando los agregados son escasos o el transporte de los mismos no es econmico.

Estribos con pantalla y contrafuertes (concreto armado) En este caso la pantalla vertical no se encuentra en voladizo sino mas bien apoyada en los contrafuertes y el cimiento.

EH: Empuje horizontal del suelo ES: sobrecarga de suelo LS: sobrecarga viva DD: friccin negativa

El empuje del suelo se deber considerar en funcin de los siguientes factores: tipo y densidad del suelo, contenido de agua, caractersticas de fluencia lenta del suelo, grado de compactacin, ubicacin del nivel fretico, interaccin suelo-estructura, cantidad de sobrecarga, efectos ssmicos, pendiente del relleno, e inclinacin del muro. Empuje del suelo: EH, ES , LS , Y DD

Empuje lateral del sueloSe asumir como:

Donde: p = empuje lateral del suelo (MPa) k = coeficiente de empuje lateral, tomado como ko para muros que no se deforman ni se mueven, ka para muros que se deforman o mueven lo suficiente para alcanzar la condicin mnima activa, o kp para muros que se deforman o mueven lo suficiente para alcanzar una condicin pasiva. s = densidad del suelo (kg/m3 ) z = profundidad del suelo debajo de la superficie (m) g = aceleracin de la gravedad (m/s2 ) Se asumir que la carga del suelo lateral resultante debida al peso del relleno acta a una altura igual a H/3 desde la base del muro, siendo H la altura total del muro.

Coeficiente de Empuje Lateral en Reposo, koPara suelos normalmente consolidados, muro vertical y terreno nivelado, el coeficiente de empuje lateral en reposo se puede tomar como:

Para suelos sobre consolidados:

donde:'f = ngulo efectivo de friccin del sueloko = coeficiente de empuje lateral del suelo en reposoOCR = relacin de sobre consolidacin

Coeficiente de Empuje Lateral Activo, ka

d = ngulo de friccin entre relleno y muro b = ngulo que forma la superficie del relleno respecto de la horizontalq = ngulo que forma el respaldo del muro respecto de la horizontalf'f = ngulo efectivo de friccin interna

Las cargas a considerar, en general son:

a) Cargas verticales de la superestructura, correspondiente a las reacciones de lacarga muerta y viva. No se toma en cuenta el efecto de impacto.b) El peso propio del estribo y del relleno.c) El empuje del terreno ms el efecto de sobrecarga sobre el terrenod) Viento ejercido sobre la estructura y sobre la carga viva, que se transmite atravs del apoyo fijo.e) Fuerza por el empuje dinmico de las aguas y la fuerza de flotacin.f) Fuerza longitudinal que se transmiten a travs del apoyo fijo debido al frenadode vehculosg) Fuerza centrfuga, en el caso de puentes curvosh) Fuerza ssmica de la superestructura y de la infraestructura.Cargas de diseo

Los estribos y muros de sostenimiento se deben dimensionar de manera de asegurar su estabilidad contra las fallas por vuelco, deslizamiento y presiones en la base.

A. Vuelco Estados Lmites de Resistencia y Evento ExtremoB. Deslizamiento Estados Lmites de Resistencia y Evento Extremo C. Presiones en la base Estados Lmites de Resistencia y Evento ExtremoConsideraciones para la estabilidad

La presin lateral del terreno en estructuras de retencin, es amplificada en caso de sismos debido a la aceleracin horizontal de la masa retenida de terreno. En caso de estructuras de retencin altas (H>10 m) como es el caso de estribos, las cargas ssmicas deben contemplarse, usndose a menudo la solucin de Mononobe- Okabe.

El mtodo de Mononobe-Okabe es un mtodo pseudo-esttico que desarrolla una presin de fluido esttica equivalente para modelar la presin ssmica del terreno sobre el muro. Es aplicable cuando:

El muro no est restringido y es capaz de deformar lo suficiente para accionar la presin activa del terreno retenido.El terreno de relleno es no cohesivo y no saturado, etc.Consideraciones ssmicas

Los pilares son los apoyos intermedios de la superestructura del puente. Adems, tal como los estribos, estas estructuras deben ser capaces de soportar el empuje de los rellenos, la presin del agua, fuerzas de sismo y las fuerzas de viento. Estas cargas actan tanto en el sentido longitudinal como en el transversal.

PILARESDefinicin

Pilares de prtico abierto con viga cabezalPilares con diafragma Pilares de prtico cerrado con viga cabezal Pilares con viga en voladizoe) Pilares slidos

Tipos de pilares

1.VIGA DE APOYOS-VIGA DINTEL2.COLUMNAS3.FUNDACIONES4.DADOS DE APOYO5.EJE DE PILA6.EJES DE APOYO7.PANTALLAS DE CIERRE LATERALESPartes de un pilar

La mxima seccin de armadura longitudinal pretensada y no pretensada deber ser tal que:

La mnima seccin de armadura longitudinal pretensada y no pretensada deber ser tal que:Refuerzo mximo y mnimo en miembros a compresin

Donde:Aps = rea de acero del pretensadoAs = rea de la armadura de traccin no pretensadaAg = rea bruta de la seccinfpu = resistencia a la traccin especificada del acero de pretensadofy = tensin de fluencia especificada de las barras de armadurafc = resistencia a la compresin especificada del concreto a 28 dasfpe = tensin de pretensado efectiva

El mnimo nmero de barras de armadura longitudinal deber ser seis para disposiciones circulares y cuatro para disposiciones rectangulares. El tamao mnimo de barra ser N 16.Para puentes en Zonas Ssmicas 1 y 2 se puede utilizar una seccin efectiva reducida si la seccin transversal es mayor que la requerida para resistir las cargas aplicadas. El mnimo porcentaje de armadura longitudinal total (pretensada y no pretensada) del rea efectiva reducida ser uno por ciento o el valor obtenido de la ecuacin, cualquiera sea el valor que resulte mayor.

Para los elementos desplazables, los efectos de la esbeltez se pueden despreciar si:

Para los elementos que no se desplazan, los efectos de la esbeltez se pueden despreciar si:

Evaluacin aproximada de los efectos de esbeltez

En ausencia de clculos ms precisos, el valor EI para determinar Pe se toma como el valor mayor entre:

Donde:

Ec = mdulo de elasticidad del concretoIg = momento de inercia de la seccin bruta de concreto respecto del eje baricntrico.Es = mdulo de elasticidad del acero longitudinalIs = momento de inercia del acero longitudinal respecto del eje baricntricod = relacin entre los mximos momentos debidos a la carga permanente mayorados y el mximo momento debido a la carga total mayorado; siempre positivo.

La resistencia axial mayorada de los elementos comprimidos de concreto armado simtricos respecto de ambos ejes principales se deber tomar como:

Resistencia Axial

Para elementos con armadura en espiral:

Para elementos zunchados:

Donde:Pr = resistencia axial mayorada, con o sin flexinPn = resistencia axial nominal, con o sin flexinfc = resistencia especificada del concreto a 28 dasAg = rea bruta de la seccinAst = rea total de la armadura longitudinalfy = tensin de fluencia especificada de la armadura = factor de resistencia

En vez de realizar un anlisis en base a condiciones de equilibrio y compatibilidad de deformaciones para flexin biaxial, los elementos no circulares solicitados a flexin biaxial y compresin se pueden dimensionar utilizando las siguientes expresiones aproximadas:Si la carga axial mayorada es mayor o igual que 0.10 fc Ag:

siendo:Flexin Biaxial

Si la carga axial mayorada es menor que 0.10 fc Ag :

donde:

= factor de resistencia para elementos solicitados a compresin axialPrxy = resistencia axial mayorada en flexin biaxialPrx = resistencia axial mayorada determinada sobre la base de que la excentricidad ey es la nica presentePry = resistencia axial mayorada determinada sobre la base de que la excentricidad ex es la nica presentePu = fuerza axial mayorada aplicadaMux = momento mayorado aplicado respecto del eje X

Muy = momento mayorado aplicado respecto del eje Yex = excentricidad de la fuerza axial mayorada aplicada en la direccin X, es decir =Muy / Puey = excentricidad de la fuerza axial mayorada aplicada en la direccin Y, es decir =Mux / Pu

La resistencia axial mayorada Prx y Pry no se deber tomar mayor que el producto entre el factor de resistencia y la mxima resistencia nominal a la compresin.

El rea de acero de los espirales y zunchos en puentes ubicados en Zonas Ssmicas 2, 3 4 deber satisfacer los requisitos especificados.

Si el rea de armadura en espiral y zunchos no est determinada por: requisitos de diseo sismorresistente, corte o torsin, ni requisitos mnimos, la relacin entre la armadura en espiral y el volumen total del ncleo de concreto, medido entre las partes exteriores de los espirales, deber satisfacer:Espirales y Zunchos

donde:Ag = rea bruta de la seccin de hormignAc = rea del ncleo medida hasta el dimetro exterior del espiralfc = resistencia especificada del concreto a 28 dasfyh = tensin de fluencia especificada de la armadura espiral

La armadura transversal de los elementos comprimidos puede consistir en zunchos o en estribos cerrados.

Zunchos.- Pueden ser barras o alambre liso o conformado de un dimetro mnimo de 9.5 mm. La separacin libre entre las barras del zuncho no deber ser menor que 25 mm 1.33 veces el tamao mximo del agregado. La separacin entre centros no deber ser mayor que 6 veces el dimetro de las barras longitudinales 150 mm.

El anclaje de las armaduras en forma de zuncho se provee mediante 1.5 vueltas adicionales de barra o alambre en cada uno de los extremos del zuncho. Para las Zonas Ssmicas 3 y 4 la prolongacin de la armadura transversal hacia los elementos con que se conecta.

Estribos cerrados.- Estarn constituidos por:- Barras N10 para Barras N 32 o menores,- Barras N 13 para Barras N 36 o mayores, y- Barras N 13 para paquetes de barras.Armadura Transversal para elementos sometidos a compresin

Los momentos o tensiones mayorados se pueden incrementar para que reflejen los efectos de las deformaciones de la siguiente manera:Amplificacin de Momentos Vigas-Columna

Donde:Pu = carga axial mayorada

Pe = carga de pandeo de Euler

= factor de resistencia para compresin axial

M2b= momento en el elemento comprimido debido a las cargas gravitatorias mayoradas que no provoca desplazamiento lateral apreciable calculado mediante un anlisis de prtico elstico convencional de primer orden, siempre positivo

f2b = tensin correspondiente a M2b

M2s= momento en un elemento comprimido debido a cargas laterales o gravitatorias mayoradas que provocan un desplazamiento lateral, , mayor que Lu /1500,calculado mediante un anlisis de prtico elstico convencional de primer orden ,siempre positivo

f2s = tensin correspondiente a M2s

Para columnas compuestas de acero/concreto la carga de pandeo de Euler, Pe , se deber determinar como se especifica. Para todos los dems casos Pese deber tomar como:

Donde:

Lu = longitud no apoyada de un elemento comprimidoK = factor de longitud efectiva como se especifica E = mdulo de elasticidadI = momento de inercia respecto del eje considerado

Para los elementos comprimidos de hormign tambin se deber aplicar los requisitosPara los elementos arriostrados contra el desplazamiento lateral, s se deber tomar como 1.0 a menos que un anlisis indique que se puede utilizar un valor menor.Para los elementos no arriostrados contra el desplazamiento lateral, b se deber determinar como para un elemento arriostrado y s como para un elemento no arriostrado.Para los elementos arriostrados contra el desplazamiento lateral y sin cargas transversales entre apoyos, Cm se puede tomar como:

Donde:M1b = menor momento de extremoM2b = mayor momento de extremo

Las longitudes fsicas de las columnas se debern multiplicar por un factor de longitud efectiva, K, para tomar en cuenta condiciones de borde rotacionales y traslacionales diferentes a las correspondientes a extremos articulados.Factor de longitud efectiva, K