mc puente tellez

8/4/2019 MC Puente Tellez

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MEMORIA DE CLCULOS. PUENTE TLLEZ

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1. DESCRIPCIN DE LA INFRAESTRUCURA

La superestructura del puente se apoyar sobre dos estribos que a su vez estarnapoyados sobre 2 caissons de 1.5 metros de dimetro y 5 metros de longitud. En

la figura 1 se ilustra la configuracin del apoyo, seccin transversal y planta,detallando las dimensiones de los elementos del estribo (aletas, zapatas, pilotes,espaldar).

|Figura 1.Seccin transversal y planta del apoyo.

1

EJE DE

LA VIGAEJE DE

LAVIGAEJE DE LAVIA

1.25

2.4

1 1.251,1

1,1

1.51.5 1.5

0,3

0,8 0,8

1,75

1.4

1

,1

ESPALDAR

5

,254,50,25

,25 1,00 2,50 1,00 ,25

3,00

1,50

,25

1,60

ZAPATAZAPATA

ALETA

ALETA

ESPALDAR

,10

,10

,85

,90

,80 ,80


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2. MODELO DE ANLISIS

Teniendo en cuenta la configuracin del estribo ilustrada anteriormente se utiliz elsoftware SAP 2000 v.14.1.0 para la elaboracin de los modelos de anlisis

necesarios, con los cuales se obtuvieron las solicitaciones en los diferenteselementos. Se elabor 1 modelo, que se ilustra en la figura 2, con el cual sedeterminaron las solicitaciones tanto de los pilotes como del espaldar y de la vigacabezal.

Figura 2. Modelo de anlisis 1.


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3. CASOS DE CARGA

A continuacin se muestran los casos de carga que se utilizaron en el modelodescrito anteriormente.

3.1 MUERTA.

Corresponde al peso propio de los elementos y es calculado por el programa,teniendo en cuenta que todos los elementos de la infraestructura son de concretode 3000 psi que tienen un peso unitario igual a 2.4 tf/m3.

3.2 VIVA.

Corresponde a la carga viva proveniente de la superestructura. Debido a que elpuente es de un carril, esta se determin como la reaccin total por carga vivaproducida en cada estribo por la lnea de carga para cortante del camin C 32-95.

Esta se introdujo en el modelo como una carga uniforme por metro de ancho deestribo dividiendo la reaccin entre el ancho del estribo. El valor del impactoutilizado es de 19%. A continuacin se muestran estos valores.

Lnea de carga Reaccinpor estribo

(tf)

Ancho

total

estribo (m)

Carga viva

estribo (tf/m)w (tf/m) Carga P (tf)

1.13 12.8 44.8 4.5 9.96

Nota: No se tom como la reaccin por carga viva del diseo de la superestructura

teniendo en cuenta que como el factor de rueda usado es igual a 1.5, la carga vivaque se estara introduciendo al modelo sera 1.5 veces mayor a la que realmentepuede llegar al estribo.

3.3 CARGA MUERTA SUPERESTRUCTURA (DSUPER).

Esta corresponde a la reaccin por carga muerta que transmite cada viga alestribo. Se introdujo como 2 cargas puntuales en los apoyos de cada viga igual a91.5 tf.

3.4 SISMO SUPERESTRUCTURA.

Este se determin utilizando el procedimiento de anlisis ssmico simplificadoPAS-S permitido segn el C.C.P. para puentes de una luz. El coeficiente deaceleracin ssmico utilizado es igual a 0.25.

Reaccin por carga

muerta por viga (t)Coeficiente

AEQ (t)

91.5 0.25 22.875


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Se tuvo en cuenta una sobrecarga de 0.7 m sobre el nivel del relleno para tener encuenta el aumento del empuje por el paso de la carga viva.

4. DISEO DE PILOTES

4.1 CONDICIN DE APOYO DE LOS PILOTES Y MDULOS DE REACCIN

Los pilotes se apoyaron en resortes cada metro que simulan las condiciones deapoyo sobre la roca de cimentacin. El mdulo de reaccin utilizado para cadaresorte es igual a k=1000 tf/m3, tanto vertical como horizontal. En la figura 3 seilustra las condiciones de apoyo simuladas en el modelo de anlisis para lospilotes.


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Figura 3. Condiciones de apoyo de los pilotes.

4.2 COMBINACIONES DE CARGA.

Para el diseo de los pilotes: se utilizaron las siguientes combinaciones de carga,

segn los casos de carga explicados anteriormente (ver nomenclatura):

Grupo I: 1.3 MUERTA + 2.17 VIVA + 1.3 EMP.ESTTICO + 1.3 EMP.CARGAVIVA + 1.3 DSUPER.

Las combinaciones para sismo transversal (ST) y sismo longitudinal (SL) son:


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Grupo VII-SL1: MUERTA + EMP.ESTTICO + EQSUP_LONG + SISMO L +DSUPER.

Grupo VII-SL2: MUERTA + EMP.ESTTICO - EQSUP_LONG - SISMO L +DSUPER.

Grupo VII-ST2: MUERTA + EMP.ESTTICO + EQSUP_TRAN + SISMO T +DSUPER.

Grupo VII-ST2: MUERTA + EMP.ESTTICO - EQSUP_TRAN - SISMO T +DSUPER.

Para el diseo de los muros (espaldar y aletas): Con base en las disposiciones delC.C.P. A.3.5.12.1 se utilizaron las siguientes combinaciones de carga,(nomenclatura segn casos de carga explicados en la seccin 3):

Grupo VII-SL Muros: MUERTA + EMP.ESTTICO + EMP.DINMICO + SISMO L+ EMP.CARGA VIVA

Grupo VII-ST Muros: MUERTA + EMP.ESTTICO + EMP.DINMICO + SISMO T+ EMP.CARGA VIVA

4.3 RESULTADOS.

Con las combinaciones de carga anteriores se gener una envolvente de cortantesy momentos a lo largo de los pilotes. Se determinaron las condiciones que

provocaban el mximo momento en cada direccin (M2 y M3) y la que provocabala mxima carga axial (P).

Mximo momento M2 en el pilote: Se presenta para combinacin Grupo VII-SL2.


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Nota: Unidades de momento (t m) y de axial (t)

Figura 4. Momento mximo longitudinal en los pilotes

TABLE: Element Forces - Frames

Frame Station OutputCase P M2 M3

147 0 Grupo VII-SL2 -133.0502 -9.107E-14 1.625E-14

147 0.5 Grupo VII-SL2 -130.9296 -2.37247 -0.43393

148 0 Grupo V II -SL2 -130.8252 -2.37247 -0.43393

148 0.5 Grupo VII-SL2 -128.7046 -8.15262 -1.46783

149 0 Grupo V II -SL2 -128.6015 -8.15262 -1.46783

149 0.5 Grupo VII-SL2 -126.4809 -16.00376 -2.83405

150 0 Grupo V II -SL2 -126.3795 -16.00376 -2.83405

150 0.5 Grupo VII-SL2 -124.2589 -24.58823 -4.26499

151 0 Grupo V II -SL2 -124.1594 -24.58823 -4.26499

151 0.5 Grupo VII-SL2 -122.0388 -32.56542 -5.49291

152 0 Grupo V II -SL2 -121.9419 -32.56542 -5.49291

152 0.5 Grupo VII-SL2 -119.8213 -38.58974 -6.24999

153 0 Grupo V II -SL2 -119.7274 -38.58974 -6.24999

153 0.5 Grupo VII-SL2 -117.6068 -41.30887 -6.26884

154 0 Grupo V II -SL2 -117.5169 -41.30887 -6.26884

154 0.5 Grupo VII-SL2 -115.3964 -39.36281 -5.28478

155 0 Grupo V II -SL2 -115.3115 -39.36281 -5.28478

155 0.5 Grupo VII-SL2 -113.1909 -31.38557 -3.0434

156 0 Grupo V II -SL2 -113.1126 -31.38557 -3.0434

156 0.5 Grupo VII-SL2 -110.992 -16.01963 0.66784


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Para esta condicin se determina el correspondiente momento total de diseo MTOTAL como la raz cuadrada de los momentos M2 y M3.

Prof. (m) M2 (t m) M3 (t m) M TOTAL (t m)

-0.4 16.02 -0.67 16.03

-0.9 31.39 3.04 31.53

-1.4 39.36 5.28 39.72

-1.9 41.31 6.27 41.78

-2.4 38.59 6.25 39.09

-2.9 32.57 5.49 33.03

-3.4 24.59 4.26 24.96

-3.9 16.00 2.83 16.25

-4.4 8.15 1.47 8.28

-4.9 2.37 0.43 2.41

-5.4 0.00 0.00 0.00

Mximo momento M3 en el pilote: Se presenta para combinacin Grupo VII-ST2.




147 0 Grupo VII-ST2 -141.3844 2.189E-13 -3.251E-13

147 0.5 Grupo VII -ST2 -139.2638 -0.94877 -1.44715

148 0 Grupo VII-ST2 -139.0965 -0.94877 -1.44715

148 0.5 Grupo VII -ST2 -136.9759 -3.26323 -4.89521

149 0 Grupo VII-ST2 -136.8164 -3.26323 -4.89521

149 0.5 Grupo VII -ST2 -134.6959 -6.41222 -9.4516

150 0 Grupo VII-ST2 -134.5461 -6.41222 -9.4516

150 0.5 Grupo VII-ST2 -132.4255 -9.86499 -14.22389

151 0 Grupo VII -ST2 -132.2877 -9.86499 -14.22389

151 0.5 Grupo VII-ST2 -130.1671 -13.09086 -18.31918

152 0 Grupo VII -ST2 -130.0436 -13.09086 -18.31918

152 0.5 Grupo VII-ST2 -127.923 -15.55964 -20.84428

153 0 Grupo VII -ST2 -127.817 -15.55964 -20.84428

153 0.5 Grupo VII-ST2 -125.6964 -16.74326 -20.90755

154 0 Grupo VII -ST2 -125.6109 -16.74326 -20.90755

154 0.5 Grupo VII-ST2 -123.4903 -16.12131 -17.62624

155 0 Grupo VII -ST2 -123.4286 -16.12131 -17.62624

155 0.5 Grupo VII-ST2 -121.3081 -13.19707 -10.15197

156 0 Grupo VII -ST2 -121.2728 -13.19707 -10.15197

156 0.5 Grupo VII -ST2 -119.1523 -7.54399 2.22397


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Figura 5. Momento mximo transversal en los pilotes

Para esta condicin se determina el correspondiente momento total de diseo MTOTAL como la resultante de los momentos M2 y M3.

Prof. (m) M2 (t m) M3 (t - m) M TOTAL (t m)

-0.4 7.54 -2.22 7.86

-0.9 13.20 10.15 16.65

-1.4 16.12 17.63 23.89

-1.9 16.74 20.91 26.79

-2.4 15.56 20.84 26.01

-2.9 13.09 18.32 22.52

-3.4 9.86 14.22 17.31

-3.9 6.41 9.45 11.42

-4.4 3.26 4.90 5.88

-4.9 0.95 1.45 1.73

-5.4 0.00 0.00 0.00


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Mxima Carga axial (P):


4.4 DISEO.

4.4.1 DISEO A FLEXIN.

El diseo a flexin se realiz para las condiciones ms crticas que segn losresultados anteriores es la condicin de mximo momento M2. Segn losresultados tenemos:

Pu = 117.6 tfMu = 41.78 78 tf m

Nota: Para ninguna combinacin de carga se presentaron fuerzas de tensin enlos pilotes.

En la siguiente figura se muestra una carta de diseo con los diagramas de

interaccin para pilotes de 1.5 m de dimetro y concreto de 21 Mpa.



147 0 Grupo I -220.5886 3.695E-14 0

147 0.5 Grupo I -217.8319 -0.03655 -1.37E-09

148 0 Grupo I -217.8319 -0.03655 -1.37E-09

148 0.5 Grupo I -215.0751 -0.10587 -4.917E-09

149 0 Grupo I -215.0751 -0.10587 -4.917E-09

149 0.5 Grupo I -212.3184 -0.16762 -1.007E-08

150 0 Grupo I -212.3184 -0.16762 -1.007E-08

150 0.5 Grupo I -209.5616 -0.18143 -1.628E-08

151 0 Grupo I -209.5616 -0.18143 -1.628E-08

151 0.5 Grupo I -206.8049 -0.10688 -2.297E-08

152 0 Grupo I -206.8049 -0.10688 -2.297E-08

152 0.5 Grupo I -204.0481 0.09649 -2.957E-08

153 0 Grupo I -204.0481 0.09649 -2.957E-08

153 0.5 Grupo I -201.2914 0.46923 -3.55E-08

154 0 Grupo I -201.2914 0.46923 -3.55E-08

154 0.5 Grupo I -198.5346 1.05191 -4.02E-08

155 0 Grupo I -198.5346 1.05191 -4.02E-08

155 0.5 Grupo I -195.7779 1.88506 -4.306E-08

156 0 Grupo I -195.7779 1.88506 -4.306E-08

156 0.5 Grupo I -193.0211 3.00908 -4.349E-08


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Figura 6. Diagrama de interaccin pilotes de 1.5 m - Carta de diseo

Se demuestra que las solicitaciones a flexin del pilote son mnimas, por lo tantoteniendo en cuenta los requisitos especiales para pilotes del C.C.P en A.6.7.4.3que corresponde a puentes clasificados en la Categora de ComportamientoSsmico C (CCS-C), se toma la exigencia de cuanta mnima para pilotes deconcreto vaciados in-situ igual a 0.0075 que corresponde a un rea de refuerzopara pilotes de 1.5 m igual a 133 cm2.

4.4.2 DISEO A CORTANTE.

4.4.2.1 Refuerzo de confinamiento para pilotes de dimetro 1.5 m.

Este diseo aplica a ambos pilotes. De acuerdo con el C.C.P. se debe disponerrefuerzo de confinamiento igual al mayor valor entre:

4/f

f'1

A

Aha45.0A

yh

c

c

g

csh y 4/f

f'ha0.12A

yh

ccsh

Empleando un valor de espaciamiento a de 7.5 cm (mnimo segn C.C.P.A.6.7.4.3 para pilotes vaciados in situ), un valor de hc =140 cm como dimensindel ncleo de confinamiento y un valor de fc=210 kg/cm2 se requiere 1.58 cm2

cada 7.5 cm.

El refuerzo consistir en los 1.2 metros superiores en 1 estribo de 5/8 cada 7.5cm. En el resto de la longitud con una separacin de 10 cm.


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4.4.2.2 Refuerzo de requerido por cortante.

Se extrajeron del modelo la combinacin que produce la mxima fuerza cortanteV2 y la mxima fuerza cortante V3. Para cada combinacin se calcul la fuerza

cortante total V TOTAL como la resultante de las dos componentes.

Mximo cortante V2. Se present para la combinacin Grupo VII-SL2.

Figura 7. Mximo cortante longitudinal

Mximo cortante V3. Se present para la combinacin Grupo VII-ST2.

Figura 8. Mximo cortante Transversal

El diseo se hace para una fuerza cortante Vu = 31.84 t.

Suponiendo nula la resistencia a cortante del concreto y adoptando la separacinde 7.5 cm que se tom para el refuerzo de confinamiento se requiere un rea derefuerzo de:


Frame OutputCase V (t) V3 (t) V TOTAL (t)

147 Grupo VII-ST2 1.7123 1.4578 2.25

148 Grupo VII-ST2 3.9752 3.5381 5.32

149 Grupo VII-ST2 5.0753 4.7821 6.97

150 Grupo VII-ST2 5.0095 5.1869 7.21

151 Grupo VII-ST2 3.7698 4.7453 6.06

152 Grupo VII-ST2 1.3368 3.4408 3.69153 Grupo VII-ST2 -2.3586 1.2262 2.66

154 Grupo VII-ST2 -7.7404 -2.051 8.01

155 Grupo VII-ST2 -15.8124 -6.6109 17.14

156 Grupo VII-ST2 -26.1428 -12.4192 28.94


Frame OutputCase V2 (t) V3 (t) V TOTAL (t)

147 Grupo VII-SL2 0.5136 3.2938 3.33

148 Grupo VII-SL2 1.1924 7.9818 8.07

149 Grupo VII-SL2 1.5224 10.771 10.88

150 Grupo VII-SL2 1.5028 11.6595 11.76

151 Grupo VII-SL2 1.131 10.6424 10.70

152 Grupo VII-SL2 0.4012 7.711 7.72

153 Grupo VII-SL2 -0.7071 2.8482 2.93

154 Grupo VII-SL2 -2.3211 -4.1949 4.79

155 Grupo VII-SL2 -4.7416 -16.0271 16.71

156 Grupo VII-SL2 -7.8393 -30.8609 31.84


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Este valor es muy inferior al requerido por confinamiento igual a:

Por lo tanto se adopta como diseo el requerido por confinamiento.

5. DISEO DEL ESPALDAR

5.1 COMBINACIONES DE CARGA Y CLCULO DEL EMPUJE DINMICO.

El espaldar se dise en base a las disposiciones del C.C.P A.3.5.13.7 paraestribos y muros de contencin. Debido a que el espaldar es perpendicular alsentido longitudinal del puente, se us la combinacin de carga para sismolongitudinal Grupo VII-SL Muros definida en la seccin 4.2.

Para el anlisis ssmico requerido, se emple la metodologa de Mononobe Okabepara obtener el empuje adicional del suelo debido al sismo. A continuacin sepresenta este clculo:

Al modelo se le introdujo la carga uniforme igual a Eae a una altura de 0.6 H(1.65 m) de la base del espaldar.

H espaldar (m) 2.75

relleno(t/m3) 2

A (acelerac) 0.25

METODOLOGA DE MONONOBE OKABE

(grados) 0.524 30.000 : ngulo de friccin del suelo

Kv 0.000 0.000 Kv: Coeficiente ssmico horizontal

Kh 0.125 0.125 Kh: Coeficiente ssmico vertical

i (grados) 0.000 0.000 i: ngulo del talud

(grados) 0.000 0.000 : ngulo del vstago

(grados) 0.000 0.000 : ngulo de friccin entre el suelo y el muro

(grados) 0.124 7.125

2.081 2.081

Kae 0.414 0.414 Kae: Coeficiente dinmico de empuje de tierrasEae(t/m) 3.133 3.133 Eae: Empuje activo dinmico

Ea (t/m) 2.520 2.520

Eae(t/m) 0.613 0.613


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5.2 RESULTADOS

En las figuras 9 y 10 se presentan los diagramas de momentos en el espaldar pararefuerzo vertical (M22) y para refuerzo horizontal (M11).

Figura 9. Diagrama de momentos M22 (para refuerzo vertical) Valores de momentos en (t m/m)


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Figura 10. Diagrama de momentos M11 (para refuerzo horiz.) Valores de momentos en (t m/m)

En las figuras 9 y 10 se evidencia claramente que son mayores las solicitaciones aflexin de para refuerzo vertical (M22). En las figuras

MOMENTOS M22 MXIMO y MNIMO PARA REFUERZO VERTICAL


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Figura 11. Valor de momento M22 mnimo actuante en el espaldar

Figura 12. Valor de momento M22 mximo actuante en el espaldar

MOMENTOS M11 MXIMO y MNIMO PARA REFUERZO HORIZONTAL


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Figura 13. Valor de momento M11 mnimo actuante en el espaldar

Figura 14. Valor de momento M11 mximo actuante en el espaldar


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5.3 DISEO.

Se realiza el diseo tanto del refuerzo horizontal como vertical requerido. Se debetener en cuenta que se us para el clculo las siguientes calidades de materiales:

Resistencia del concreto a la compresin: fc = 210 kg/cm2

Esfuerzo de fluencia del acero de refuerzo: fy = 4200 kg/cm2

5.3.1 REFUERZO VERTICAL CARA HACIA RELLENO

El momento que se usa para este refuerzo es el M22 positivo que corresponde alilustrado en la figura 12 de los resultados.

Momento ltimo: Mu = 2.73 t m/mAncho de anlisis: b = 1.0 m

Espesor del muro: t = 0.25 mAltura efectiva: d = 0.20 mrea requerida: As = 3.7 cm2/m

5.3.2 REFUERZO VERTICAL CARA HACIA VIGA

El momento que se usa para este refuerzo es el M22 negativo que corresponde alilustrado en la figura 11 de los resultados.



5.3.3 REFUERZO HORIZONTAL CARA HACIA RELLENO

El momento que se usa para este refuerzo es el M11 positivo que corresponde alilustrado en la figura 14 de los resultados.



5.3.4 REFUERZO HORIZONTAL CARA HACIA VIGA

El momento que se usa para este refuerzo es el M11 negativo que corresponde alilustrado en la figura 13 de los resultados.


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Momento ltimo: Mu = 1.20 t m/mAncho de anlisis: b = 1.0 mEspesor del muro: t = 0.25 mAltura efectiva: d = 0.20 m

rea requerida: As = 1.84 cm2

/m

5.3.5 REFUERZO MNIMO

El refuerzo mnimo se calcul segn las disposiciones del C.C.P. A.7.9.1.1.

Debido a que todos los momentos actuantes en el espaldar son menores a estevalor se adopta este momento como momento ltimo de diseo. Para estemomento se requiere un rea de refuerzo igual a:

Momento ltimo: Mu = 4.47 t m/mAncho de anlisis: b = 1.0 mEspesor del muro: t = 0.25 mAltura efectiva: d = 0.20 mrea requerida: As = 6.2cm2/m

El refuerzo a disponer en ambas caras tanto vertical como horizontal es: 1/2cada 20 cm.

6. DISEO DE LA VIGA CABEZAL

6.1 COMBINACIONES DE CARGA.

El diseo de la viga cabezal se hizo con la combinacin del Grupo I definida en laseccin 4.2 debido a que es la combinacin que produce los valores mximos decortante y momento.


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6.2 RESULTADOS.

Los resultados se extrajeron del modelo de anlisis, al cual se le aplic unarestriccin en los elementos shell alrededor del pilote para que trabajaran como

cuerpo rgido y simularan mejor la conexin del pilote con la viga cabezal. De estamanera se obtuvieron los siguientes resultados:

RESULTADOS DE MOMENTOS M11 (en sentido transversal del puente).

Figura 15. Momento M11 Mximo en t m/m (Refuerzo para inferior)

Figura 16. Momento M11 Mnimo t m/m (Refuerzo para superior)

RESULTADOS DE FUERZA CORTANTE V13


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Figura 17. Cortante V13 en toneladas

6.3 DISEO.

6.3.1 DISEO A FLEXIN

Debido a que los momentos actuantes en la viga son muy pequeos se hace lacomparacin con el refuerzo mnimo requerido segn C.C.P. A.7.9.1.1.

Altura de la viga cabezal h = 0.80 mAncho de anlisis b= 1.0 m

Debido a que el momento mnimo es significativamente mayor al requerido segnlos resultados del modelo, se adopta este para el diseo que corresponde a unrea de refuerzo igual a:

Momento ltimo: Mu = 36.6 t m/mAncho de anlisis: b = 1.0 mAltura efectiva: d = 0.70 mrea requerida: As = 14.2 cm2/m


23/23


57

El refuerzo inferior a disponer es: 7/8 cada 25 cm.

mc puente tellez

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