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Verificaciones de la sección transversal- Puente bijáceno en el apoyo intermedio P2

        kτ st = 0 , porque no hay rigidizadores longitudinales

          a hw = 0,679 ≤ 1
                                     2
                      ⎛h ⎞
        kτ = 4 + 5.34 ⎜ w ⎟ + kτ st = 15,592
                      ⎝ a ⎠
        0.83                                   hw
                 = 0692 ≤ λw =                                     = 0,954 < 1,08
          η                              37.4twε w kτ
                   0.83
⇒       χw =            = 0,87
                   λw
                     χ w f yw hwtw
        Vbw, Rd =        = 6,613 MN
                  3γ M 1
Contribución de las alas Vbf,Rd
                     b f t 2 f yf ⎛ ⎛ M Ed                         ⎞
                                                               2
                                                           ⎞
        Vbf , Rd   =
                           f
                                  ⎜1 − ⎜                   ⎟       ⎟
                      cγ M 1 ⎜ ⎜ M f , Rd                  ⎟       ⎟
                                  ⎝ ⎝                      ⎠       ⎠
         bf y tf s se toman para el ala que proporciona la menor resistencia axial,,
         bf no debe ser mayor que 15εtf a cada lado del alma.
         ,
El ala inferior de la sección transversal es una sección de acero estructural mientras que el ala superior es una
sección mixta (acero estructural + armadura). La formula para calcular Vbf,Rd debe usarse con las propiedades
del ala de acero inferior.

Deberá determinarse en primer lugar el valor de cálculo de la resistencia plástica a flexión Mf,Rd de la sección
transversal considerando únicamente las alas y armadura de acero. Mf,Rd se calcula como Mpl,Rd pero
omitiendo la contribución del alma.
Para calcular Mf,Rd, se determina la posición del eje neutro plástico (PNA) como:
    o   Resistencia plástica de cálculo de las armaduras totales de la losa:
                                                    f sk
        N su + N sl = ( Atsur + Atslr )                    = 10,339 MN
                                                γs
    o   Resistencia plástica de cálculo del ala superior de acero estructural:
                          f yf
        N atf = Aatf              = 23,94 MN
                          γM0
    o   Resistencia plástica de cálculo del ala inferior de acero estructural:
                           f yf
        N abf = Aabf              = 29,925 MN
                          γM0
    o   Localización del eje plástico neutro (PNA)
        Nabf + Natf = 53,865 MN ≥ Nsu + Nsl, = 10,339 MN
        y Nabf = 29,925 MN < Natf + Nsu + Nsl,= 34,279 MN
        Por tanto, se deduce que el PNA está localizado en el ala superior a una distancia zpl de la fibra
        inferior extrema del ala inferior. Planteando el equilibrio de fuerzas respecto del PNA:
                   2hbtf f yf N su + N sl − N abf − N atf
        z pl =                                                         = 2,314 m
                                   2btf f yf

El valor de cálculo de la resistencia plástica a flexión de las alas únicamente, se determina de la posición del
PNA: Mf,Rd = 71,569 MNm
                                                                                                                    123
Manual de Proyecto COMBRI – Parte I




  EN 1993-1-5, 9.3.5, Welds
  (1) The web to flange welds may be designed for the nominal shear flow VEd / hw if VEd does not
  exceed χ w f yw hwt  (      )
                       3γ M 1 . For larger values VEd the weld between flanges and webs should be

  designed for the shear flow η f ywt   (        )
                                            3γ M 1 .

  (2) In all other cases welds should be designed to transfer forces along and across welds making
  up.

  EN 1993-1-5, 9.3, Shear


  EN 1993-1-5, 5.5, Verification
  (1) The verification should be performed as follows:
                 VEd
          η3 =           ≤1
                 Vb , Rd

  where VEd is the design shear force including shear from torque


  EN 1994-2, 6.2.2.4(1)
  (1) Where the vertical shear force VEd exceeds half the shear resistance VRd given by Vpl,Rd in
  6.2.2.2 or Vb,Rd in 6.2.2.3, whichever is the smaller, allowance should be made for its effect on
  the resistance moment.




  Información adicional sobre la interacción M-V
  Véase el apartado 3.1.2.5.3, página 93.


  EN 1994-2, 6.2.2.4(3)
  (3) For cross-sections in Class 3 and 4, EN 1993-1-5, 7.1 is applicable using the calculated
  stresses of the composite section


  EN 1993-1-5, 7.1(2)
  (2) The criterion given in (1) should be verified at all sections other than those located at a
  distance less than hw/2 from a support with vertical stiffeners




124
Verificaciones de la sección transversal- Puente bijáceno en el apoyo intermedio P2

              ⎛        1.6b f t 2 f yf
                                f
                                         ⎞
        c = a ⎜ 0.25 +                   ⎟ = 0,545 m
              ⎜            2
                         thw f yw        ⎟
              ⎝                          ⎠

                     b f t 2 f yf ⎛ ⎛ M Ed           ⎞
                                                 2
                                             ⎞
        Vbf , Rd   =
                           f
                                  ⎜1 − ⎜     ⎟       ⎟ = 0,621 MN
                      cγ M 1 ⎜ ⎜ M f , Rd    ⎟       ⎟
                                  ⎝ ⎝        ⎠       ⎠
En este caso, la contribución Vbf,Rd de las alas no es despreciable comparada con la contribución del alma y
representa un 8,6 % de la resistencia de cálculo frente a pandeo por cortante.
                                                                    η f yw hwtw
        Vb , Rd = Vbw, Rd + Vbf , Rd = 6.613 +0.621 = 7.234 MN ≤                  = 9,124 MN
                                                                       3γ M 1
        VRd = min (Vb,Rd; Vpl,a,Rd) = min(7.234; 10.037) = 7,234 MN


Se deben realizar las siguientes verificaciones:
    •   La soldadura del alma al ala debe diseñarse para resistir una tensión de cortante por unidad de
                  η f yw
        longitud         tw ;
                 γ M1 3
    •   Los rigidizadores transversales a lo largo de los bordes del panel del alma (y posiblemente los
        rigidizadores longitudinales) deben actuar como extremos rígidos;
Las alas no se utilizan por completo para resistir el momento flector (esto es, MEd ≤ Mf, Rd según se verifica
en el ejemplo: MEd = 65,44 MNm ≤ Mf, Rd = 71,569 MNm

Verificación de la sección transversal
La verificación debe realizarse como sigue:
        VEd = 6,087 MN ≤ VRd = min (7.234; 10.037) = 7,234 MN
               VEd
        η3 =       = 0.841 ≤ 1
               VRd

⇒       ¡La resistencia a cortante se cumple!

3.1.5.5.3 Interacción M-V
        VEd = 6.087 MN ≥ 0.5 VRd = 3,617 MN
Por consiguiente, la interacción M-V debe de verificarse.
        M Ed
                 = 0.914 ≤ 1
        M f , Rd

         VEd
                = 0.893 ≤ 1
        Vbw, Rd

MEd < Mf,Rd por tanto, de acuerdo con el Eurocódigo EN 1993-1-5, 7.1 (1), no hay interacción. Esto significa
que las alas son suficientes por si mismas para resistir el momento flector y por ello, el alma puede ser
dedicada por entero a resistir el cortante.
Luego las alas de la viga acero soportan el momento flector y el alma de la viga de acero soporta el cortante.
⇒       ¡No hay interacción M-V!




                                                                                                               125
Manual de Proyecto COMBRI – Parte I




  Información adicional para la determinación de la Clase de la sección transversal
  Véase el apartado 3.1.5.4, página 111.




  Información adicional para la evaluación de la resistencia a flexión
  Véase el apartado 3.1.2.5.1, página 87 y el apartado3.1.5.5.1, página 115.




126
Verificaciones de la sección transversal- Puente bijáceno en el apoyo intermedio P2

3.1.5.6 Subpanel 2 - Geometría
Se sigue el mismo procedimiento que para el subpanel 1 (véase el apartado 3.1.5.1)
En el apoyo intermedio P2 la losa de hormigón está solicitada a tracción en todo su canto en el ELU. Por
tanto, su contribución a la resistencia de la sección transversal se desprecia.
La geometría de la sección transversal del subpanel 2 es idéntica a la de la sección transversal del subpanel 1.
Sólo cambia la longitud del panel. (a = 2,5 m)

3.1.5.7 Subpanel 2 – Propiedades de los materiales
Véase el apartado 3.1.5.2.
Las propiedades de los materiales del subpanel 2 son idénticas a las propiedades de los de la sección
transversal del subpanel 1.

3.1.5.8 Subpanel 2 – Solicitaciones, fuerzas y momentos
Las solicitaciones, fuerzas y momentos, de esta sección transversal son (véase Figura 2-31 y Figura 2-32):
        MEd = 58,222 MNm (en el apoyo intermedio P2: x = 111,5 m)
        VEd = 5.843 MN (en el apoyo intermedio P2: x = 111,5 m)

3.1.5.9 Subpanel 2 – Determinación de la clase de la sección transversal
Véase el apartado 3.1.5.4.
Como la geometría de la sección transversal no varía, comparada con el subpanel 1, la clase de la sección
transversal es la misma para el subpanel 2.

3.1.5.10 Subpanel 2 – Analisis elástico de la sección
3.1.5.10.1 Verificación de la resistencia a flexión
La verificación del pandeo del panel debe llevarse a cabo con los resultados de las tensiones a una distancia
de 0,4·a ó 0,5·b: min(0,4·a ; 0,5·b) = min(1 ; 1,105) = 1 m.
Luego el valor de momento flector resulta: MEd (min(0.4a ; 0.5b)) = 53,659 MNm
La tensión en cada nivel de la sección transversal puede ser determinada fácilmente:
                       − M a , Ed ha.seff            − M c , Ed hseff
        σ abfleff =                              +                          = 259,181 N/mm² ≤ f ydf = 315 N/mm²
                             I a.eff                        I eff

                       − M a , Ed (ha.seff − t f )                  − M c , Ed (hseff − t f )
        σ abfueff =                                          +                                       = 238,478 N/mm²
                                   I a.eff                                       I eff
                      ≤ min ( f ydf ; f ydw ) = 315 N/mm²

                      M a , Ed (h − t f − ha.seff )                   M c , Ed (h − t f − hseff )
        σ atfleff =                                              +                                      = |-243,132| N/mm²
                                       I a.eff                                           I eff
                      ≤ min ( f ydf ; f ydw ) = 315 N/mm²

                       M a , Ed ( h − ha.seff )             M c , Ed ( h − hseff )
        σ atfueff =                                     +                                        = |-263,835| N/mm² ≤ f ydf = 315 N/mm²
                                I a.eff                                  I eff




                                                                                                                                          127
Manual de Proyecto COMBRI – Parte I




  Información adicional para la evaluación de la resistencia a cortante
  Véase el apartado 3.1.2.5.2, página 89.




128
Verificaciones de la sección transversal- Puente bijáceno en el apoyo intermedio P2
                          M c , Ed ( h + clr − hseff )
            σ tslreff =                                  = |-145.378| N/mm² ≤ f sd = 434,783 N/mm²
                                     I eff

                          M c , Ed (h + e − cur − hseff )
            σ tsureff =                                     = |-170.141| N/mm² ≤ f sd = 434,783 N/mm²
                                           I eff

La resistencia a flexion está gobernada por la resistencia del ala superior:
                   σ atfueff
            η1 =               = 0,838 ≤ 1
                     f ydf

⇒           ¡La resistencia a flexión se cumple!

3.1.5.10.2 Verificación de la resistencia a cortante
El alma debería verificarse en términos de pandeo por cortante si:
            hw            31
               = 116.316 > ε w kt = 62.035 , la verificación es necesaria.
            tw            η
La resistencia a cortante de cálculo máxima es:
            VRd = min (Vb,Rd; Vpl,a,Rd)
                                                          η f yw hwtw
            Donde Vb , Rd = Vbw, Rd + Vbf , Rd ≤                        = 9,124 MN
                                                             3γ M 1

                          V pl , a , Rd = 10.037 MN

            Donde η = 1.2 para tipos de acero hasta S460 inclusive.
Contribución del alma Vbw,Rd
            χ w f yw hwtw
Vbw, Rd =
                 3γ M 1

Los rigidizadores transversales en los diafragmas intermedios que limitan el panel del alma adyacente al
apoyo P2 y localizados en el vano P1-P2, se asumen rígidos (a verificar utilizando el Capítulo 9 del
Eurocódigo EN 1993-1-5). Estan separados por intervalos iguales de a = 7;5 m. Cerca del apoyo P2, el
segundo subpanel tiene una longitud a = 2,5 m.
            kτ st = 0 porque no hay rigidizadores longitudinales

            a hw = 1,131 ≥ 1
                                       2
                          ⎛h ⎞
            kτ = 5.34 + 4 ⎜ w ⎟ + kτ st = 8,466
                          ⎝ a ⎠
                             hw
            λw =                        = 1.295 ≥ 1,08
                   37.4twε w kτ

                              1.37
            ⇒ χw =                     = 0,687
                          ( 0.7 + λw )
            Vbw, Rd = = 5,221 MN




                                                                                                                      129
Manual de Proyecto COMBRI – Parte I




  Información adicional sobre la interacción M-V
  Véase el apartado 3.1.2.5.3, página 93 y el apartado 3.1.5.5.3, página 125




130
Verificaciones de la sección transversal- Puente bijáceno en el apoyo intermedio P2
Contribución de las alas Vbf,Rd
El valor de cálculo de la resistencia plástica a flexión proporcionada por las alas, se calcula de la posición del
PNA (véase el apartado 3.1.5.5.2): Mf, Rd = 71,569 MNm


                ⎛           1.6b f t 2 f yf ⎞
                                     f
        c = a ⎜ 0.25 +                      ⎟ = 0,909 m
                ⎜               thw f yw ⎟
                                  2
                ⎝                           ⎠
                   b f t f f yf ⎛ ⎛ M Ed ⎞ ⎞
                         2                        2

        Vbf , Rd =              ⎜1 − ⎜          ⎟ ⎟ = 0,769 MN
                    cγ M 1 ⎜ ⎜ M f , Rd ⎟ ⎟
                                ⎝ ⎝             ⎠ ⎠

En este caso, la contribución Vbf,Rd de las alas no es despreciable comparada con la contribución del alma y
representa un 12,8 % de la resistencia de cálculo frente a pandeo por cortante.
                                                                   η f yw hwtw
        Vb , Rd = Vbw, Rd + Vbf , Rd = 5.221 + 0.769 = 5,99 MN ≤                 = 9,124 MN
                                                                      3γ M 1
        VRd = min (Vb,Rd; Vpl,a,Rd) = min(5.99; 9.124) = 5,99 MN
Las alas no se utilizan por completo para resistir el momento flector (esto es, MEd ≤ Mf, Rd según se verifica
en el ejemplo: MEd = 58,222 MNm ≤ Mf, Rd = 71,569 MNm

Verificación de la sección transversal
La verificación debe realizarse como sigue:
        VEd = 5,843 MN ≤ VRd = min (5.99; 10.037) = 5,99 MN
               VEd
        η3 =       = 0,975 ≤ 1
               VRd

⇒       ¡La resistencia a cortante se cumple!

3.1.5.10.3 Interacción M-V
        VEd = 5.843 MN ≥ 0.5 VRd = 2,995 MN
Por consiguiente, la interacción M-V debe verificarse.
         M Ed                    VEd
                  = 0.814 ≤ 1 ;         = 0.975 ≤ 1
         M f , Rd               Vbw, Rd

MEd < Mf,Rd por tanto, de acuerdo con el Eurocódigo EN 1993-1-5, 7.1 (1), no hay interacción. Esto significa
que las alas son suficientes por si mismas para resistir el momento flector y por ello, el alma puede ser
dedicada por entero a resistir el cortante.
Luego las alas de la viga de acero soportan el momento flector y el alma de la viga de acero soporta el
cortante.
.
⇒       ¡No hay interacción M-V!

3.1.5.11 Subpanel 3 - Geometría
Se sigue el mismo procedimiento que para el subpanel 1 (véase el apartado 3.1.5.1)
En el apoyo intermedio P2 la losa de hormigón está solicitada a tracción en todo su canto en el ELU. Por
tanto, su contribución a la resistencia de la sección transversal se desprecia..
La geometría de la sección transversal del subpanel 3 es idéntica a la de la sección transversal del subpanel 1.
Sólo cambia la longitud del panel. (a = 4,333 m)


                                                                                                              131
Manual de Proyecto COMBRI – Parte I




  Información adicional para la determinación de la Clase de la sección transversal
  Véase el apartado 3.1.5.4, página 111.




  Información adicional para la evaluación de la resistencia a flexión
  Véase el apartado 3.1.2.5.1, página 87 y el apartado 3.1.5.5.1, página 115.




132
Verificaciones de la sección transversal- Puente bijáceno en el apoyo intermedio P2
3.1.5.12 Subpanel 3 – Propiedades de los materiales
Véase el apartado 3.1.5.2.
Las propiedades de los materiales del subpanel 3 son idénticas a las propiedades de los de la sección
transversal del subpanel 1..

3.1.5.13 Subpanel 3 – Solicitaciones, fuerzas y momentos
Las solicitaciones, fuerzas y momentos, de esta sección transversal son (véase Figura 2-31 y Figura 2-32):
        MEd = 47,188 MNm (en el apoyo intermedio P2: x = 114 m)
        VEd = 5,435 MN (en el apoyo intermedio P2: x = 114 m)

3.1.5.14 Subpanel 3 – Determinación de la clase de la sección transversal
Véase el apartado 3.1.5.4.
Como la geometría de la sección transversal no varía, comparada con el subpanel 1, la clase de la sección
transversal es la misma para el subpanel 3.

3.1.5.15 Subpanel 3 – Analisis elástico de la sección
3.1.5.15.1 Verificación de la resistencia a flexión
        La verificación del pandeo del panel debe llevarse a cabo con los resultados de las tensión a una
distancia de 0,4 a ó 0,5 b: min(0,4a ; 0,5b) = min(1,733 ; 1,105) = 1,105 m
        Luego el valor del momento flector resulta: MEd (min (0.4a; 0.5b)) = 42,707 MNm
La tensión en cada nivel de la sección transversal puede ser determinada fácilmente:
                       − M a , Ed ha.seff              − M c , Ed hseff
        σ abfleff =                                +                          = 209,739 N/mm² ≤ f ydf = 315 N/mm²
                             I a.eff                          I eff

                       − M a , Ed (ha.seff − t f )                    − M c , Ed (hseff − t f )
        σ abfueff =                                            +                                       = 193,052 N/mm²
                                   I a.eff                                         I eff
                      ≤ min ( f ydf ; f ydw ) = 315 N/mm²

                      M a , Ed (h − t f − ha.seff )                     M c , Ed (h − t f − hseff )
        σ atfleff =                                                +                                      = |-195,141| N/mm²
                                       I a.eff                                             I eff
                      ≤ min ( f ydf ; f ydw ) = 315 N/mm²

                       M a , Ed ( h − ha.seff )               M c , Ed ( h − hseff )
        σ atfueff =                                       +                                        = |-211,828| N/mm² ≤ f ydf = 315 N/mm²
                                I a.eff                                    I eff

                      M c , Ed ( h + clr − hseff )
        σ tslreff =                                             = |-123,815| N/mm² ≤ f sd = 434,783 N/mm²
                                       I eff

                       M c , Ed (h + e − cur − hseff )
        σ tsureff =                                                      = |-144,905| N/mm² ≤ f sd = 434,783 N/mm²
                                           I eff

La resistencia a flexion está gobernada por la resistencia del ala superior:
               σ atfueff
        η1 =                = 0,672 ≤ 1
                 f ydf
⇒       ¡La resistencia a flexión se cumple!



                                                                                                                                            133
Manual de Proyecto COMBRI – Parte I

  Información adicional para la evaluación de la resistencia a cortante
  Véase el apartado 3.1.2.5.2, página 89.




134
Verificaciones de la sección transversal- Puente bijáceno en el apoyo intermedio P2
3.1.5.15.2 Verificación de la resistencia a cortante
El alma debería verificarse en términos de pandeo por cortante si:
hw            31
   = 116.316 > ε w kt = 53.856 , luego el alma debe verificarse frente a pandeo por cortante
tw            η


La resistencia a cortante de cálculo máxima es:
        VRd = min (Vb,Rd; Vpl,a,Rd)
                                                             η f yw hwtw
        Donde Vb , Rd = Vbw, Rd + Vbf , Rd ≤                               = 9,124 MN
                                                                3γ M 1
                                      η f yw
                     V pl ,a , Rd =                hwtw = 10,037 MN
                                          3γ M 0

                     Donde η = 1.2 para tipos de acero hasta S460 inclusive.

Contribución del alma Vbw,Rd
        kτ st = 0 porque no hay rigidizadores longitudinales

        a hw = 1,961 ≥ 1
                                      2
                      ⎛h ⎞
        kτ = 5.34 + 4 ⎜ w ⎟ + kτ st = 6,381
                      ⎝ a ⎠
                        hw
        λw =                          = 1.492 ≥ 1,08
                   37.4twε w kτ

                         1.37
        ⇒ χw =                    = 0,625
                     ( 0.7 + λw )
        Vbw, Rd = = 4,753 MN

Contribución de las alas Vbf,Rd
El valor de cálculo de la resistencia plástica a flexión proporcionada por las alas, se calcula de la posición del
PNA (véase el apartado 3.1.5.5.2): Mf, Rd = 71,569 MNm
              ⎛        1.6b f t 2 f yf
                                f
                                               ⎞
        c = a ⎜ 0.25 +                         ⎟ = 1,576 m
              ⎜            2
                         thw f yw              ⎟
              ⎝                                ⎠

                     b f t 2 f yf ⎛ ⎛ M Ed                   ⎞
                                                         2
                                                     ⎞
        Vbf , Rd   =
                           f
                                  ⎜1 − ⎜             ⎟       ⎟ = 0,742 MN
                      cγ M 1 ⎜ ⎜ M f , Rd            ⎟       ⎟
                                  ⎝ ⎝                ⎠       ⎠
En este caso, la contribución Vbf,Rd de las alas no es despreciable comparada con la contribución del alma y
representa un 13.5 % de la resistencia de cálculo frente a pandeo por cortante.
                                                                                    η f yw hwtw
        Vb , Rd = Vbw, Rd + Vbf , Rd = 4.753 + 0.742 = 5.494 MN ≤                                 = 9,124 MN
                                                                                        3γ M 1
        VRd = min (Vb,Rd; Vpl,a,Rd) = min(5.494; 10.037) = 5,494 MN




                                                                                                                     135
Manual de Proyecto COMBRI – Parte I




  Información adicional sobre la interacción M-V
  Véase el apartado 3.1.2.5.3, página 93 y el apartado 3.1.5.5.3, página 125.




136
Verificaciones de la sección transversal - Puente de viga cajón
Las alas no se utilizan por completo para resistir el momento flector ( esto es, MEd ≤ Mf, Rd según se verifica
en el ejemplo: MEd = 47,188 MNm ≤ Mf, Rd = 71,569 MNm
Verificación de la Sección transversal
La verificación debe realizarse como sigue:
          VEd = 5,435 MN ≤ VRd = min (5.494; 10.037) = 5,494 MN


                  VEd
          η3 =        = 0,989 ≤ 1
                  VRd

⇒         ¡Por lo tanto, la sección transversal en el apoyo P2 cumple frente a la solicitación de cortante!
3.1.5.15.3 Interacción M-V
          VEd = 5.435 MN ≥ 0.5 VRd = 2.747 MN
Por consiguiente, la interacción M-V debe verificarse.
              M Ed                    VEd                  VEd
                       = 0.659 ≤ 1 ;         = 1.106 ≥ 1 ;        = 0.989 ≤ 1
              M f , Rd               Vbw, Rd               Vb. Rd

MEd < Mf,Rd por tanto, de acuerdo con el Eurocódigo EN 1993-1-5, 7.1 (1), no hay interacción. Esto significa
que las alas son suficientes por si mismas para resistir el momento flector y por ello, el alma puede ser
dedicada por entero a resistir el cortante.
Luego las alas de la viga de acero soportan el momento flector y el alma de la viga de acero soporta el
cortante.


⇒         ¡No hay interacción M-V!



3.2 Puente de viga-cajón
3.2.1 General
En la Figura 3-9, se señalan la dos secciones críticas que se deben verificar atendiendo a la distribución del
diagrama momentos flectores y del diagrama de cortante en ELU, (véanse la Figura 2-36 y la Figura 2-37).:
     •    Para el centro del vano P1-P2, véase el apartado 3.2.2
     •    Para el soporte intermedio, pila P3, véase el apartado 3.2.3

                                     P1-P2                                P3

         C0                  P1                     P2                      P3                  P4               C5
                   90.00 m             120.00 m               120.00 m              120.00 m           90.00 m




    Figura 3-9: Secciones verificadas del puente de viga-cajón.

Para cada sección crítica, las verificaciones se realizan en los paneles localizados entre dos rigidizadores
transversales.




                                                                                                                      137
Manual de Proyecto COMBRI – Parte I




138
Verificaciones de la sección transversal - Puente de viga cajón en el vano P1-P2

3.2.2 Verificación de la sección transversal en el vano P1-P2
3.2.2.1 Geometría
En el centro del vano P1-P2, , la losa de hormigón está solicitada a comprensión en todo su canto en el ELU.
Por tanto, su contribución se considerada para determinar la resistencia de la sección transversal..




Figura 3-10: Sección transversal en el centro del vano P1 - P2



Propiedades generales del puente de
                                          Áreas principales de diferentes partes de
viga-cajón en la sección transversal P1 -
                                          la sección mixta
P2
L1 = L2 = 120 m                                               Aatf = ttf btf = 0,075 m²
a=4m
                                                              Aaw = tw hw = 0,086 m²
h=4m
                                                              Ast .w = 2hst .wtst .v.w + b2.st .wtst .w = 184,451 cm2
       (h − tt .tf − t p )
hw =                         = 4,763 m                        Aabf = t p bp = 0,163 m²
          cos(θ w )
tw = 18 mm                                                             π dur
                                                                          2
                                                              Asur =           = 2,011 cm²
bp = 6.500 mm                                                            4

tp = 25 mm                                                    Atsur = nur Asur = 332,525 cm²

tslab = 32,5 cm                                                        π dlr
                                                                           2
                                                              Aslr =           = 2,011 cm²
φur = 16 mm                                                              4

φlr = 16 mm                                                   Atslr = nlr Aslr = 332,525 cm²
sur = 130 mm                                                  Ac = tslab bslab = 6,987 m2
slr = 130 mm                                                  (Véase notación y Figura 3-10)
cur = 60 mm
clr = 60 mm
bslab = 21,5 m




                                                                                                                        139
Manual de Proyecto COMBRI – Parte I




140
Verificaciones de la sección transversal - Puente de viga cajón en el vano P1-P2

3.2.2.2 Características de los materiales
Acero estructural
       fy (tw) = 345 N/mm² ya que 16 mm < tw = 18 mm ≤ 40 mm (véase la Tabla 2.4)
                         235 N / mm ²
        ε (tw ) =                     = 0,825
                            f y (tw )

       fy (tp) = 345 N/mm² ya que 16 mm < tp = 25 mm ≤ 40 mm (véase la Tabla 2.4)
                         235 N / mm ²
        ε (t p ) =                     = 0,825
                            f y (t p )

       fy (ttf) = 335 N/mm² ya que 40 mm < ttf = 50 mm ≤ 63 mm (véase la Tabla 2.4)
                         235 N / mm ²
        ε (ttf ) =                     = 0,838
                            f y (ttf )

       fy (tst.w) = 315 N/mm² ya que tst.w = 15 mm ≤ 16 mm (see véase la Tabla 2.4)
                          235 N / mm ²
        ε (tst .w ) =                     = 0,814
                            f y (tst .w )

                         f y (tw )                                 f y (t p )
        f yd (tw ) =                  = 345 N/mm², f yd (t p ) =                = 345 N/mm²,
                          γM0                                         γM0
                         f y (ttf )                                   f y (tst .w )
        f yd (ttf ) =                 = 335 N/mm², f yd (tst .w ) =                   = 355 N/mm²
                          γM0                                           γM0
       Ea = 210.000 N/mm²
Hormigón
       fck = 35 N/mm²
                  f ck
        f cd =           = 23,333 N/mm²
                  γc
       Ecm = 34.077 N/mm²
              Ea 210000
        n=        =       = 6,163
              Ecm   34077
Armadura
       fsk = 500 N/mm²
                  f sk
        f sd =           = 434,734 N/mm2
                  γs
       Es = Ea = 210.000 N/mm²

3.2.2.3 Solicitaciones, fuerzas y momentos
Las solicitaciones, fuerzas y momentos, se obtienen del modelo de diseño en ELU en base al análisis global
fisurado (véase el apartado 2.4.2.6.2) y considerando las fases de construcción; son las siguientes para la
sección en cajón (véase la Figura 2-36 y la Figura 2-37):




                                                                                                                       141
Manual de Proyecto COMBRI – Parte I




  Información adicional para la determinación de la Clase de la sección transversal
  Véase el apartado 3.1.5.4., página 111.




142
Verificaciones de la sección transversal - Puente de viga cajón en el vano P1-P2


         MEd = 2·150,411 MNm = 300,822 MNm para la sección transversal completa
         VEd = 2·2,697 MN = 5,394 MN
                            VEd
Esto es VEd . proj =                 = 3,273 MN en cada alma de acero considerando su inclinación .
              2           2cos(θ w )

                           12 − bp
         Donde θ w = a tan(        ) = 0,602 =34,509°
                             2h

3.2.2.4 Reducción debida al efecto de arrastre por cortante
Se comprueba si el efecto del arrastre por cortante tiene que considerarse:
         Luz del puente:                      L1 = 120 m and L2 = 120 m
         Longitud eficaz:                     Le = 0,7 L2= 84 m
         Ancho considerado                    b0 = bp/2 = 3,25 m
⇒        ¡b0 < Le/50 no se cumple el requisito! El efecto del arrastre por cortante tiene que ser considerado.
Parámetros del arrastre por cortante:

                                  A sl
                                     2
          α° 0 :=         1+                = 1.297
                                 b0 ⋅ t p

                           b0
          κ := α° 0 ⋅    = 0.05
                      Le

          β ult :=        1 if κ ≤ 0.02
                                               1
                                                                   if 0.02 < κ ≤ 0.7
                                  ⎛
                           1 + 6 ⋅⎜ κ −
                                          1 ⎞               2
                                                 ⎟ + 1.6 ⋅κ
                                  ⎝     2500 ⋅ κ ⎠
                             1
                                         otherwise
                           8.6 ⋅ κ

          β ult = 0.795

                  κ
          β ult = 0.989


3.2.2.5 Determinación de la clase de la sección transversal
El alma está en tracción en su parte superior y en comprensión en su parte inferior. Como el ala superior esta
perfectamente conectada a la losa, es un elemento de Clase 1. Para clasificar el alma de acero, la posición del
eje neutro plástico (PNA) se determina como sigue:
    •    Resistencia plástica de cálculo del ala inferior

                      (                                                                                       )         κ
          N a.bf = nst ⎡tst f yd (tst .w )(b2 + 2b3 ) + t p f yd (t p )(b1 + bsub ) ⎤ + t p f yd (t p )(0.2m + bsub ) β ult = 95,967 MN
                       ⎣                                                            ⎦
    •    Resistencia plástica de cálculo de las dos almas
          N a.w = 2 ⎡( h − ttf − t p )tw.h f yd (tw ) ⎤ = 59,158 MN
                    ⎣                                 ⎦


                                                                                                                                          143
Manual de Proyecto COMBRI – Parte I




  Fórmulas para determinar la localización del eje neutro plástico (PNA, por sus siglas en
  inglés) bajo flector negativo MPl,Rd
  FÓRMULAS                                        LOCALIZACIÓN DEL PNA
  Nabf ≥ Naw + Natf + Nc                          PNA en el ala inferior
  Nabf + Naw ≥ Naft + Nc y                        PNA en el alma
  Nabf < Naw + Natf + Nc
  Na ≥ Nc y                                       PNA en el ala superior
  Nabf + Naw < Natf + Nc
  Nc > Nabf + Naw + Natf                          PNA en la losa




  Información adicional para la evaluación de la resistencia a flexión
  Véase el apartado 3.1.2.5.1, página 87.




  Información adicional para la evaluación de la resistencia a cortante
  Véase el apartado 3.1.2.5.2, página 89.




144
Verificaciones de la sección transversal - Puente de viga cajón en el vano P1-P2
    •   Resistencia plástica de cálculo de los dos alas superiores de acero
        N a.tf = 2btf ttf f yd (ttf ) = 59,158 MN

    •   Resistencia plástica de cálculo de la losa de hormigón en compresión
        N a.tf = 0.85tslab bslab f cd = 138,585 MN

    •   Localización del eje neutro plástico (PNA)
        Nabf + Naw + Natf = 206.484 MN ≥ Nc = 138,585 MN
        y Nabf + Naw = 156.234 MN < Nc + Natf = 188,835 MN
        En este caso, por lo tanto, se deduce que el PNA se localiza en el ala superior a una distancia zpl de
        la fibra inferior extrema del ala inferior. Planteando el equilibrio de fuerzas respecto del PNA
        resulta:
                 4hbtf f yd (ttf ) + N c − N a.bf − N a.w − N a.tf
        z pl =                                                                         = 3.967 m
                                         4btf f yd (ttf )

        El alma está traccionada por completo.


Conclusion: La clasificación de la sección transversal en el centro del vano P1-P2 es Clase 1 y se
verifica mediante un análisis plástico de la sección.

3.2.2.6 Verificación de la resistencia a flexión
El valor de cálculo de la resistencia plástica a flexión se determina desde la posición del PNA (véase el
apartado 3.2.2.5.):

                           ⎛       tp ⎞       ⎛
        M pl , Rd = N a.bf ⎜ z pl − ⎟ + N a.w ⎜ z pl −
                                                       ( h − ttf + t p ) ⎞ + N ⎛ h + tslab − z ⎞
                                                                         ⎟    c⎜              pl ⎟
                           ⎝       2⎠         ⎜               2          ⎟     ⎝       2         ⎠
                                              ⎝                          ⎠                           = 524,044 MNm
            (h − z )                              (h − t       − z pl )
                          2                                               2
                     pl                                    f
        +                     btf f yd (ttf ) +                               btf f yd (ttf )
                 2                                             2
La armadura en compresión de la losa de hormigón se omite de acuerdo con el Eurocódigo EN 1994-2,
6.2.1.2(1).
        MEd = 300,822 MNm < Mpl,Rd = 524,044 MNm
⇒       ¡La resistencia a flexión se cumple!

3.2.2.7 Verificación de la resistencia a cortante
3.2.2.7.1 Cortante en las almas de la viga en cajón
El alma de la viga de cajón está rigidizada transversalmente a ambos lados del centro del vano P1-P2 (aw = 4
m).
Panel de alma rigidizado
Para determinar el coeficiente de pandeo por cortante del panel de alma rigidizado, debe calcularse de
acuerdo con el Eurocódigo EN 1993-1-5, Figura 5.3, la inercia del rigidizador longitudinal:
                                                  b1.st .w
        15ε ( tw ) tw = 0.223 m ≤                          = 0,25 m
                                                    2
El eje neutro elástico del rigidizador del alma con un ancho 15ε ( tw ) tw a ambos lados del rigidizador es:




                                                                                                                        145
Manual de Proyecto COMBRI – Parte I




146
Verificaciones de la sección transversal - Puente de viga cajón en el vano P1-P2

                                      ⎛h +t ⎞                         ⎛          t ⎞
                      2hst .wtst .v.w ⎜ st .w w ⎟ + b2.st .wtst .w ⎜ hst .w + w ⎟
                                      ⎝      2       ⎠                ⎝           2⎠
           zst .w   =                                                                = 0,158 m
                            2hst .wtst .v.w + b2.st .wtst .w + 4 ⋅ 15ε ( tw ) tw
                                                                               2



La inercia del rigidizador del alma es:
                                                                       ⎡ t h3                           h                   ⎤
           I st .w = I sl .w = b2.st .wtst .w (hst .w − zst .w ) 2 + 2 ⎢ st .v.w st .w + tst .w hst .w ( st .w − zst .w ) 2 ⎥ + 4 ⋅ 15ε (tw )twtw zst .w
                                                                                                                                                   2

                                                                       ⎣      12                          2                 ⎦
           = 9,829·10-4 m4
De acuerdo con el Eurocódigo EN 1993-1-5, Anexo 3(2), como sólo hay un rigidizador en el alma y la
                            a
relación de aspecto es α w = w = 0.84 ≤ 3, el coeficiente de pandeo por cortante es:
                            hw

                                                I sl .w
                                6,3 + 0,18       3
                                                tw hw                I sl , w
           kτ .w = 4,1 +                                  + 2, 2 3              = 29,287
                                        α   2
                                            w
                                                                      3
                                                                     tw hw

Los rigidizadores transversales de los diafragmas que limitan el panel del alma próximo al centro del vano
P1-P2 se asumen rígidos.
           hw 4763             31
              =    = 264,617 >    ε (tw ) kτ .w = 115,383
           tw   18             η
Por consiguiente, el panel del alma rigidizado debe verificarse frente a pandeo por cortante.
La esbeltez adimensional del panel de alma rigidizado es:
                                hw
           λw =                                  = 1,584
                      37.4twε (tw ) kτ .w

NOTA: De forma alternativamente, la esbeltez adimensional puede calcularse de otra manera ofreciendo los
mismos resultados.

La tensión tangencial crítica elástica de pandeo se obtiene como sigue:
           τ cr = kτ .wσ E = 79,384 MPa
                               π 2 Ea t w
                                        2
           Con σ E =                         = 2,711 MPa
                            12 (1 − ν 2 ) hw
                                           2




                        f y (t w )
⇒          λw =                      = 1,584
                        τ cr 3
Subpaneles del alma
Es posible que uno o ambos de los dos subpaneles del alma sean más críticos que el panel de alma
rigidizado. Por lo tanto, los dos subpaneles del alma tienen que ser también comprobados. Como los
rigidizadores longitudinales sen localizados en mitad de la altura del alma, los dos subpaneles del alma
tienen el mismo ancho y la misma esbeltez adimensional.
De acuerdo con el Eurocódigo EN 1993-1-5, Anexo 3(1), como la relación de aspecto es
        aw    4
αw =       =      = 1,984 ≥ 1, el coeficiente de pandeo por cortante es d:
       bspw 2.016

                                                 2
                                 ⎛ bw.sp ⎞
           kτ .w.sp   = 5.34 + 4 ⎜       ⎟ = 6,356
                                 ⎝ aw ⎠

                                                                                                                                                           147
Manual de Proyecto COMBRI – Parte I




  EN 1993-1-1, 6.2.6, Shear
  (1) The design value of the shear force VEd at each cross-section should satisfy:
          VEd
                  ≤ 1, 0                                                                (6.17)
          Vc , Rd
  where Vc,Rd is the design shear resistance. For plastic design Vc,Rd is the design plastic shear
        resistance Vpl,Rd as given in (2). For elastic design Vc,Rd is the design elastic shear
        resistance calculated using (4) and (5).
  (2) In the absence of torsion the design plastic shear resistance is given by:


          V pl , Rd =
                           (
                        Av f y / 3   )                                                  (6.18)
                               γM0
  where Av is the shear area.



  EN 1993-1-5, 5.5, Verification
  (1) The verification should be performed as follows:
                 VEd
          η3 =           ≤1
                 Vb , Rd
  where VEd is the design shear force including shear from torque




148
Verificaciones de la sección transversal - Puente de viga cajón en el vano P1-P2
         bw.sp         2016             31
                  =         = 112.015 >    ε (tw ) kτ .w = 53,754
          tw            18              η
Por lo tanto, los subpaneles del alma deben comprobarse frente a pandeo por cortante.
La esbeltez adimensional del subpanel del alma es:
                                   bw.sp
        λw.sp =                                       = 1,439
                       37.4twε (tw ) kτ .w.sp

Verificación de la resistencia a cortante
Por tanto, es el panel del alma rigidizado el crítico: λw = max(λw , λw.sp ) = 1.584

Como el panel del alma próximo al centro del vano P1-P2 se asume rígido y 1,08 ≤ λw , el coeficiente de
reducción es:
                      1.37
         χw =                  = 0,6
                  ( 0.7 + λw )
La resistencia a cortante de cálculo máxima es
        VRd = min (Vb,Rd; Vpl,a,Rd) con Vb,Rd = Vbw,Rd
despreciando la contribución del ala a la resistencia:


                      ⎛ χ w f y (tw )hwtw η f y (tw )hwtw ⎞
        Vbw, Rd = min ⎜
                      ⎜                  ;                ⎟ = 9,312 MN
                      ⎝         3γ M 1           3γ M 1 ⎟ ⎠
                         η f y (tw )hwtw
        V pl ,a , Rd =                            = 20,493MN
                               3γ M 0

                               VEd 3.273
Por lo tanto            η3 =      =      = 0,351 < 1
                               VRd 9.312

⇒       ¡La resistencia a cortante se cumple!

Adición del efecto de torsión
El torsor máximo del puente de viga cajón en el centro del vano P1-P2 es MT = 1,35·8,774 MNm = 11,845
MNm (véase la Figura 2-35).
El área inscrita dentro de la línea media de la sección transversal del puente de vigas en cajón es:

                 (b + b ) ⎛ h + t 2
                   t      ⎜p
                                           slab   ⎞             ⎛
                                                  ⎟ (12 + 6.5 ) ⎜ 4 +
                                                                      0.325 ⎞
                                                                        2 ⎠
                                                                            ⎟
         S=                    ⎝                  ⎠=            ⎝             = 38,503 m2
                               2                                 2
La tensión tangencial en el alma se obtiene con la formula Bredt:
                          MT
        τ Ed ,T , web =         = 8,545MPa
                          2 Stw
El esfuerzo a cortante en el alma debido a torsor es:
        VEd ,T , web = τ Ed ,T , web tw hw = 0,733 MN

Finalmente, la verificación del cortante incluyendo la torsión es:



                                                                                                                              149
Manual de Proyecto COMBRI – Parte I
aa




     Información adicional sobre la interacción M-V
     Véase el apartado 3.1.2.5.3, página 93.




150
Verificaciones de la sección transversal - Puente de viga cajón en el apoyo intermedio P3
                    VEd + VT , web           3.273 + 0.733
           η3 =                         =                  = 0,43 < 1
                          VRd                    9.312

⇒          ¡La resistencia a cortante se cumple incluyendo la consideración del torsor!

3.2.2.8 Interacción M-V
                     VEd
           η3 =             = 0,43 ≤ 0,5
                    Vbw, Rd

⇒          ¡No es necesaria la verificación de la interacción M-V!



3.2.3 Verificación de la sección transversal en el apoyo intermedio P3
3.2.3.1 Geometría
En el apoyo intermedio P3 la losa de hormigón está solicitada a tracción, su resistencia se desprecia para la
verificación de la sección transversal. Solo se considerada la armadura longitudinal de la losa.




Figura 3-11:Sección transversal del puente de viga cajón en el apoyo intermedio P3.



Características generales del puente de viga                        Áreas principales de las diferentes partes de
cajón en la sección transversal P3                                  la sección mixta
L1 = L2 = 120 m                                                         Aatf .1 = ttf .1btf .1 = 0,15 m²
a = 2,5 m
                                                                        Aatf .2 = ttf .2btf .2 = 0,126 m²
h=4m
                                                                        Aaw = tw hw = 0,122 m²
       (h − tt .tf .1 − tt .tf .2 − t p )
hw =                                        = 4,533 m
                 cos(θ w )                                              Ast .w = 2hst .wtst .v.w + b2.st .wtst .w = 184,451 cm2

tw = 27 mm                                                              Aabf = t p bp = 0,488 m²
bp = 6.500 mm                                                                    π dur
                                                                                    2
                                                                        Asur =           = 3,142 cm²
tp = 75 mm                                                                         4
tslab = 32,5 cm




                                                                                                                                  151
Manual de Proyecto COMBRI – Parte I




152
Verificaciones de la sección transversal - Puente de viga cajón en el apoyo intermedio P3

Características generales del puente de viga                           Áreas principales de las diferentes partes de
cajón en la sección transversal P3                                     la sección mixta
φur = 20 mm                                                             Atsur = nur Asur = 519,571 cm²
φlr = 16 mm                                                                        π dlr
                                                                                       2
                                                                        Aslr =              = 2,011 cm²
sur = 130 mm                                                                         4
slr = 130 mm                                                            Atslr = nlr Aslr = 332,525 cm²
cur = 60 mm                                                             Ac = tslab bslab = 6.987 m2
clr = 60 mm
                                                                       (véase notación y Figura 3-11)
bslab = 21,5 m



3.2.3.2 Propiedades de los materiales
Acero estructural
        fy (tw) = 345 N/mm² ya que 16 mm < tw = 27 mm ≤ 40 mm (véase la Tabla 2.4)
                         235 N / mm²
         ε (tw ) =                    = 0,825
                            f y (tw )

        fy (tp) = 325 N/mm² ya que 63 mm < tp = 75 mm ≤ 80 mm (véase la Tabla 2.4)
                         235 N / mm²
         ε (t p ) =                    = 0,85
                            f y (t p )

        fy (ttf.1) = 315 N/mm² ya que 80 mm < ttf.1 = 100 mm ≤ 100 mm (véase la Tabla 2.4)
                            235 N / mm²
         ε (ttf .1 ) =                      = 0,864
                              f y (ttf .1 )

        fy (ttf.2) = 315 N/mm² ya que 80 mm < ttf.2 = 90 mm ≤ 100 mm (véase la Tabla 2.4)
                            235 N / mm²
         ε (ttf .2 ) =                      = 0,864
                              f y (ttf .2 )

        fy (tst.w) = 355 N/mm² ya que tst.w = 15 mm ≤ 16 mm (véase la Tabla 2.4)
                            235 N / mm²
         ε (tst .w ) =                      = 0,814
                              f y (tst .w )

                         f y (tw )                                   f y (t p )                                   f y (ttf .1 )
         f yd (tw ) =                = 345 N/mm², f yd (t p ) =                   = 325 N/mm², f yd (ttf .1 ) =                   = 315 N/mm²
                            γM0                                       γM0                                           γM0
                            f y (ttf .2 )                                   f y (tst .w )
         f yd (ttf .2 ) =                   = 315 N/mm², f yd (tst .w ) =                   = 355 N/mm²
                              γM0                                             γM0
        Ea = 210.000 N/mm²
Hormigón
        Véase el apartado 3.2.2.2
Armadura
        Véase el apartado 3.2.2.2


                                                                                                                                                153
Manual de Proyecto COMBRI – Parte I




154
Verificaciones de la sección transversal - Puente de viga cajón en el apoyo intermedio P3

3.2.3.3 Solicitaciones, fuerzas y momentos
Las solicitaciones, fuerzas y momentos, se obtienen del modelo de diseño en ELU en base al análisis global
fisurado (véase el apartado 2.4.2.6.2) y considerando las fases de construcción; son las siguientes para la
sección en cajón (véase la Figura 2-36 y la Figura 2-37):
         MEd = 2·-369.889 MNm = -739,778 MNm para la sección transversal
         VEd = 2·16.617 MN = 33,234 MN para la sección transversal completa
                         VEd
Esto es VEd . proj =              = 20,165 MN en cada alma de acero considerando su inclinación
             2         2cos(θ w )

                           12 − bp
         Donde θ w = a tan(        ) = 0.602 = 34,509°
                             2h
La tensión máxima en ELU en la armadura superior bajo comportamiento fisurado (momento negativo)
obtenida en el análisis global es:
         σ sup.re inf = -144,598 MPa
El momento flector Mc, Ed aplicado a la sección mixta en cajón (parte de acero estructural + armadura) es:
                           σ sup.re inf I tot
         M c , Ed =                             = -321,654 MNm
                      h + tslab − cur − zna
El momento flector Ma actuante en el acero estructural es:
         M a , Ed = M Ed − M c , Ed = -739,778 MNm - (-321,654 MNm) = - 418,124 MNm

Por lo tanto, el momento flector MEd es la suma del momento Ma,Ed = -418,124 MNm que actúa en la sección
en cajón (sólo parte de acero estructural) dado que se comporta como una estructura pura de acero (antes de
la fase de hormigonado del segmento de la losa que incluye la sección en cajón estudiada) y del momento
flector Mc,Ed = -321,654 MNm que actúa en la sección en cajón mixta (parte de acero estructural + armadura).

3.2.3.4 Propiedades mecánicas de la sección transversal bruta
Las propiedades mecánicas de la sección en cajón mixta (parte de acero estructural y armadura) son:
    •    Area:

                                                (                         ⎣ )   (                   )
          Atot := Atsur + Atslr + 2 ⋅ btf.1 ⋅ ttf.1 + btf.2 ⋅ ttf.2 + 2 ⋅ ⎡ h − ttf.1 − ttf.2 − tp ⋅ tw.h + Ast.w⎤ ...
                                                                                                                 ⎦
                                         (          )       (           ) (
                  + nst ⋅ ⎡tst ⋅ b2 + 2 ⋅ b3 + tp ⋅ b1 + bsub ⎤ + bsub + 0.2m ⋅ tp
                          ⎣                                     ⎦                       )
                                     2
          Atot = 1.532 m

    •    Módulo resistente:

                                 (                  )
          Sna := Atsur ⋅ h + tslab − c ur + Atslr ⋅ h + c lr ...(       )
                       ⎡                ⎛     ttf.1 ⎞                 ⎛             ttf.2 ⎞⎤
                 + 2 ⋅ ⎢btf.1 ⋅ ttf.1 ⋅ ⎜ h −       ⎟ + btf.2 ⋅ttf.2 ⋅⎜ h − ttf.1 −       ⎟⎥ ...
                       ⎣                ⎝       2 ⎠                   ⎝               2 ⎠⎦
                       ⎡                                            (
                                                            h − ttf.1 − ttf.2 − tp  )            h − ttf.1 − ttf.2 + tp⎤
                       ⎣
                             (
                 + 2 ⋅ ⎢ h − ttf.1 − ttf.2 − tp ⋅ tw.h ⋅)                2
                                                                                       + Ast.w ⋅
                                                                                                           2
                                                                                                                       ⎥ ...
                                                                                                                       ⎦
                       ⎣         ⎣       (          )       (           )⎦ (            )
                 + ⎡nst ⋅ ⎡tst ⋅ b2 + 2 ⋅ b3 + tp ⋅ b1 + bsub ⎤ + bsub + 0.2m ⋅ tp⎤ ⋅ zsl.1
                                                                                            ⎦
                                     3
          Sna = 3.081 ⋅ m




                                                                                                                               155
Manual de Proyecto COMBRI – Parte I




156
Verificaciones de la sección transversal - Puente de viga cajón en el apoyo intermedio P3
    •   Distancia entre el centro de gravedad y la cara inferior del ala inferior:
                Sna
         zna :=      = 2.011 m
                Atot

    •   Inercia:

                      (                       )2              (
        Itot := Atsur⋅ h + tslab − cur − zna + Atslr⋅ h + clr − zna ...      )2
                    ⎡b ⋅ t 3                           ⎛ ttf.1              ⎤
                                                                            2
                                                                           ⎞⎥
                       tf.1 tf.1
               + 2 ⋅⎢               + ( btf.1 ⋅ttf.1) ⋅⎜ h −        − zna⎟ ...
                    ⎣ 12                               ⎝       2           ⎠⎦
                    ⎡b ⋅ t        3
                                                       ⎛              ttf.2       ⎞⎥⎤
                                                                                    2
                       tf.2 tf.2
               + 2⋅ ⎢               + ( btf.2 ⋅ttf.2) ⋅⎜ h − ttf.1 −        − zna⎟ ...
                    ⎣ 12                               ⎝                2         ⎠⎦
                    ⎡t ⋅ ( h − t − t − t ) 3                                                 ⎛ h − ttf.1 − ttf.2 − tp       ⎤
                                                                                                                            2
                                                                                                                           ⎞⎥
                      w.h          tf.1 tf.2 p
               + 2⋅ ⎢                                     + tw.h ⋅( h − ttf.1 − ttf.2 − tp) ⋅⎜                        − zna⎟ ...
                    ⎣                12                                                      ⎝           2                 ⎠⎦
                                                                  2
                             ⎛ h − ttf.1 − ttf.2 + tp           ⎞
               + 2 ⋅Ast.w ⋅⎜                             − zna⎟ ...
                             ⎝            2                     ⎠
               + ⎡nst ⋅⎡tst ⋅( b2 + 2⋅b3) + tp ⋅( b1 + bsub)⎤ + ( bsub + 0.2m) ⋅tp ⋅( zna − zsl.1) + nst ⋅Isl.1
                                                                                                        2
                 ⎣ ⎣                                            ⎦                      ⎤
                                                                                       ⎦
                          4
        Itot = 5.014m


3.2.3.5 Area eficaz del ala inferior
3.2.3.5.1 General
A continuación, se determina de acuerdo con el Capítulo 3, Capítulo 4 y Anexo A del Eurocódigo EN
1993-1-5 la resistencia última de la placa inferior rigidizada longitudinalmente.
3.2.3.5.2 Parámetros de la placa
Geometría de la placa
Número de rigidizadores (igualmente espaciados):                        nst = 6 ( ≥ 3!)
Longitud de la placa:                                                   ap = 4,0 m
Ancho de la placa:                                                      bp = 6,5 m
Altura de la placa:                                                     tp = 75 mm
Geometría de los rigidizadores trapezoidales
Distancia entre almas del rigidizador:                       b1 = 0,5 m
Ancho del ala del rigidizador:                               b2 = 0,2 m
Altura del rigidizador:                                      hst = 0,4925 m
Espesor del rigidizador:                                     tst = 15 mm

                                         b2                                b2
                                   tst
                                                                   b3
                              tp                   tst.eq                                  hst
                                         b1                 bsub            b1
Figura 3-12: Geometría de los rigidizadores trapezoidales.




                                                                                                                                   157
Manual de Proyecto COMBRI – Parte I




  EN 1993-1-5, 4.5.1, General
  (1) For plates with longitudinal stiffeners the effectivep areas from local buckling of the various
  subpanels between the stiffeners and the effectivep areas from the global buckling of the stiffened
  panel should be accounted for.
  (2) The effectivep section area of each subpanel should be determined by a reduction factor in
  accordance with 4.4 to account for local plate buckling. The stiffened plate with effectivep
  section areas for the stiffeners should be checked for global plate buckling (by modelling it as an
  equivalent orthotropic plate) and a reduction factor ρ should be determined for overall plate
  buckling.
  (3) The effectivep area of the compression zone of the stiffened plate should be taken as:
           Ac , eff = ρ c ⋅ Ac , eff ,loc + ∑ bedge, eff ⋅ t                                      (4.5)

  where Ac,eff,loc is the effectivep section areas of all the stiffeners and subpanels that are fully or
  partially in the compression zone except the effective parts supported by an adjacent plate
  element with the width bedge,eff, see example in Figure 4.4.
  (4) The area Ac,eff,loc should be obtained from:
           Ac ,eff ,loc = Asl ,eff + ∑ ρ loc ⋅ bc.eff ⋅ t                                         (4.6)
                                       c

  where ∑        applies to the part of the stiffened panel width that is in compression except the
         c
        parts bedge,eff, see Figure 4.4;
           Asl , eff is the sum of the effectivep sections according to 4.4 of all longitudinal
          stiffeners with gross area Asℓ located in the compression zone;
          bc,loc     is the width of the compressed part of each subpanel;
          ρloc       is the reduction factor from 4.4(2) for each subpanel.




  Figure 4.4: Stiffened plate under uniform compression
  NOTE: For non-uniform compression see Figure A.1.




158
Verificaciones de la sección transversal - Puente de viga cajón en el apoyo intermedio P3
Parámetros resultantes
Ancho de cada subpanel:
                     bp − nst ⋅ b1
           bsub :=                   = 0.5 m
                       (nst + 1)
Ancho de cada alma rigidizada:
                                             2
                       ⎛ b1 − b2 ⎞
                        2
           b3 := hst + ⎜         ⎟ = 0.515 m
                       ⎝ 2 ⎠
Espesor equivalente del⎝alma rigidizada:
                                 ⎠
                           b3
           tst.eq := tst ⋅     = 15.68 ⋅ mm
                           hst



3.2.3.5.3 Sección transversal eficaz p de los subpaneles y rigidizadores
Distribución de la tensión:
                   ψ=1
Coeficiente de pandeo para los elementos internos en comprensión:
                   kσ = 4
        Esbeltez de la placa analizada:

                                                     b
                     λ local( b , t) :=
                                          t ⋅ 28.4 ⋅ ε ⋅ kσ

        Coeficiente de reducción para los elementos internos en comprensión:

                     ρ local( b , t) :=     1 if λ local( b , t) < 0.673

                                            λ local( b , t) − 0.22
                                                                               otherwise
                                                                   2
                                                 λ local( b , t)

        Datos geométricos de los paneles y ancho eficazp resultante debido al pandeo local:


Tabla 3-1: Ancho eficazp resultante para subpaneles y placas rigidizadas
.
    Panel                   b                    t                     ⎯λlocal             ρlocal            beff
       1                0,5 m               75 mm                      0,138               1,000             0,5
       2                0,2 m               15 mm                      0,289               1,000             0,2
       3              0,515 m               15 mm                      0,743               0,948            0,488
     sub                0,5 m               75 mm                      0,138               1,000             0,5


Área local eficaz (sin bordes):

                                     (                        )            (
           Ac.eff.loc := nst ⋅ ⎡tst ⋅ b2.eff + 2 ⋅ b3.eff + tp ⋅ b1.eff + bsub.eff
                               ⎣                                                                    )⎤ = 0.556 m2
                                                                                                     ⎦
                                                                                                                    159
Manual de Proyecto COMBRI – Parte I



  EN 1993-1-5, Annex A, Calculation of critical stresses for stiffened plates
  A.1 Equivalent orthotropic plate
  (1) Plates with at least three longitudinal stiffeners may be treated as equivalent orthotropic
  plates.
  (2) The elastic critical plate buckling stress of the equivalent orthotropic plate may be taken as:
          σ cr , p = kσ , p ⋅ σ E                                                               (A.1)
                                                      2
                π 2 ⋅ E ⋅ t2           ⎛t⎞
  where σ E =                  = 190000⎜ ⎟ in [MPa]
              12(1 − ν ) ⋅ b
                       2     2
                                       ⎝b⎠
          kσ,p     is the buckling coefficient according to orthotropic plate theory with the
          stiffeners smeared over the plate;
          b          is defined in Figure A.1;
          t          is the thickness of the plate.
  NOTE1: The buckling coefficient kσ,p is obtained either from appropriate charts for smeared
  stiffeners or relevant computer simulations; alternatively charts for discretely located stiffeners
  may be used provided local buckling in the subpanels can be ignored and treated separately.

  NOTE2: σcr,p is the elastic critical plate buckling stress at the edge of the panel where the
  maximum compression stress occurs, see Figure A.1.

  NOTE3: Where a web is of concern, the width b in equations (A.1) and (A.2) should be replaced
  by hw.

  NOTE4: For stiffened plates with at least three equally spaced longitudinal stiffeners the plate
  buckling coefficient kσ,p (global buckling of the stiffened panel) may be approximated by:


          kσ , p   =
                       ((
                     2 1+α 2 +γ −1  )
                                    2
                                          )       if α ≤ 4 γ                                    (A.2)
                      α 2 (ψ + 1) (1 + δ )
                        4 (1 + γ )
          kσ , p =                                if α > 4 γ
                     (ψ + 1) (1 + δ )
                   σ2            I        ΣA       a
  with    ψ=          ≥ 0,5 ; γ = sl ; δ = sl ; α = ≥ 0,5
                   σ1             Ip       Ap      b
  where: Isℓ         is the second moment of area of the whole stiffened plate;

                                                                                   bt 3       bt 3
          Ip         is the second moment of area for bending of the plate =                =      ;
                                                                                12(1 − ν 2 ) 10,92
          ΣAsℓ       is the sum of the gross areas of the individual longitudinal stiffeners;
          Ap         is the gross area of the plate = bt;
          σ1         is the larger edge stress;
          σ2         is the smaller edge stress.




160
Verificaciones de la sección transversal - Puente de viga cajón en el apoyo intermedio P3
Area bruta (sin bordes):

                                   (                        )
         Ac := nst ⋅ ⎡tst ⋅ b2 + 2 ⋅ b3 + tp ⋅ b1 + bsub ⎤ = 0.561 m
                     ⎣                                   ⎦             (                 )                2




3.2.3.5.4 Sección transversal eficaz p del ala inferior completa
Determinacion de la tensión crítica elástica de pandeo de la placa (pandeo global)
Parámetros de la placa:

                             ⎡                                           ⎛            tp − tst ⎞           ⎤
                             ⎣
                              (                )
                    nst ⋅ ⎢ hst + tp tst.eq ⋅ hst + ⎜ hst +
                                                                         ⎝               2
                                                                                                 ⎟ ⋅tst ⋅b2⎥
                                                                                                 ⎠         ⎦ = 63.674 ⋅mm
          zsl :=
                                                                     Ac
                       ⎡ ⎡h ⋅t             3
                                                       ⎛ hst
                                                                    2⎤    3
                                                                   ⎞ ⎥ tst ⋅b2                           ⎤
                             st st.eq
                       ⎢2 ⋅⎢                                                   + b2 ⋅ tst ⋅ ( hst − zsl) ⎥ ...
                                                                                                        2
          Isl := nst ⋅                + hst ⋅ tst.eq ⋅ ⎜     − zsl ⎟ +
                       ⎣ ⎣ 12                          ⎝ 2         ⎠⎦     12                             ⎦
                                   3
                        bp ⋅ tp                                 2                                                                6       4
                   +                   + bp ⋅ tp ⋅ zsl                                                           Isl = 1.048 × 10 ⋅ cm
                             12
                                   3
                        bp ⋅ t p                                      4       4
          Ip :=                                = 2.511 × 10 ⋅ cm
                         (
                   12 ⋅ 1 − ν
                                       2)
                                  (
          Asl := nst tst ⋅ b2 + 2 ⋅ b3 = 1.107 × 10 ⋅ mm)                         5         2


                                                            5        2
          Ap := bp ⋅ tp = 4.875 × 10 ⋅ mm

                  Isl
          γ :=          = 41.724
                   Ip

                  Asl
          δ :=           = 0.227
                  Ap

                   ap
          α :=           = 0.615 = 0.5
                   bp


                                  ⎡(            2  )2 + γ − 1⎤
                             2 ⋅⎣ 1 + α                      ⎦                          4
          kσ.p :=                                                            if α ≤          γ
                                  2
                              α ⋅ ( ψ + 1) ⋅ ( 1 + δ )

                                4 ⋅(1 + γ )
                                                                    otherwise
                             ( ψ + 1) ⋅ ( 1 + δ )

          kσ.p = 91.732

Tensión de Euler:
                          2         2
                         π ⋅ E ⋅ tp
                                                                                       −2
         σ E :=                                         = 25.269 ⋅ N ⋅ mm
                         (
                   12 ⋅ 1 − ν ⋅ bp
                                       2   )        2




                                                                                                                                             161
Manual de Proyecto COMBRI – Parte I

  EN 1993-1-5, 4.5.2, Plate type behaviour
  (1) The relative plate slenderness p l of the equivalent plate is defined as:

                        β A,c ⋅ f y              Ac ,eff ,loc
          λp =                      with β A,c =                                                  (4.7)
                         σ cr , p                   Ac
  where Ac       is the gross area of the compression zone of the stiffened plate except the parts
        of the subpanels supported by an adjacent plate, see Figure 4.4 (to be multiplied by
        the shear lag factor if shear lag is relevant, see 3.3);
          Ac,eff,loc is the effective area of the same part of the plate (including shear lag effect, if
          relevant) with due allowance made for possible plate buckling of subpanels
          and/or stiffeners.
  (2) The reduction factor ρ for the equivalent orthotropic plate is obtained from 4.4(2)
  provided⎯λp is calculated from equation (4.7).
  NOTE: For calculation of σcr,p see Annex A.


  EN 1993-1-5, 4.5.3, Column type buckling behaviour
  (1) The elastic critical column buckling stress σcr,c of an unstiffened (see 4.4) or stiffened (see
  4.5) plate should be taken as the buckling stress with the supports along the longitudinal edges
  removed.
  (2) For an unstiffened plate the elastic critical column buckling stress σcr,c may be obtained from

                         π 2 ⋅ E ⋅ t2
          σ cr , c =
                       12 (1 − ν 2 ) ⋅ a 2
                                                                                                  (4.8)

  (3) For a stiffened plate σcr,c may be determined from the elastic critical column buckling stress
  σcr,sℓ of the stiffener closest to the panel edge with the highest compressive stress as follows:

                       π 2 ⋅ E ⋅ I sl ,1
          σ cr , c =                                                                              (4.9)
                          Asl ,1 ⋅ a 2
  where Isℓ,1   is the second moment of area of the gross cross-section of the stiffener and the
        adjacent parts of the plate, relative to the out-of-plane bending of the plate;
          Asℓ,1 is the gross cross-sectional area of the stiffener and the adjacent parts of the
          plate according to Figure A.1.
  NOTE: σcr,c may be obtained from σ cr ,c = σ cr ,sl ⋅ bc / bsl ,1 , where σcr,c is related to the
  compressed edge of the plate, and bsℓ,1 and bc are geometric values from the stress distribution
  used for the extrapolation, see Figure A.1.

  (4) The relative column slenderness⎯λc is defined as follows: […]

                       β A, c f y
          λc =                               for stiffened plates                                 (4.11)
                        σ cr , c
                       Asl ,1, eff
  with    β A, c =                   ; Asℓ,1 is defined in 4.5.3(3);
                         Asl ,1
          Asℓ,1,eff is the effective cross-sectional area of the stiffener and the adjacent parts of
          the plate with due allowance for plate buckling, see Figure A.1.


162
Verificaciones de la sección transversal - Puente de viga cajón en el apoyo intermedio P3
Tensión crítica de pandeo elástico de la placa ortotrópa equivalente:

                                          3         −2
         σ cr.p := kσ.p ⋅ σ E = 2.318 × 10 ⋅ N ⋅ mm

Comportamiento de pandeo tipo placa
Coeficiente de reducción βA.c:

                      Ac.eff.loc
         β A.c :=                                  = 0.991
                           Ac

Esbeltez relativa de la placa equivalente:

                    β A.c ⋅ fy tp      ( )
         λ p :=                                      = 0.373
                          σ cr.p

Coeficiente de reducción para elementos internos en comprensión:

         ρ p :=     1 if λ p < 0.673                                  =1

                    λ p − 0.22
                                                   otherwise
                               2
                          λp

Comportamiento de pandeo tipo columna
Sección bruta eficaz del rigidizador:

                    (
         b1.sl := bsub + b1 = 1 m              )
                           (                          )
         Asl.1 := tst ⋅ b2 + 2 ⋅ b3 + tp ⋅ b1.sl = 9.345 × 10 ⋅ mm
                                                                                           4   2

                                                                ⎛             tp − tst ⎞
                    (                  )
                        hst + tp tst.eq ⋅ hst + ⎜ hst +
                                                                ⎝                2
                                                                                      ⎟ ⋅tst ⋅b2
                                                                                      ⎠
         zsl.1 :=                                                                                = 63.674 ⋅ mm
                                                              Asl.1

                  ⎡ ⎡h 3⋅t                     ⎛ hst
                                                            2⎤    3
                                                           ⎞ ⎥ tst ⋅b2                         ⎤
                  ⎢2 ⋅⎢ st st.eq + h ⋅t
                                    st st.eq ⋅ ⎜ 2 − zsl.1 ⎟ + 12 + b2 ⋅ tst ⋅ ( hst − zsl.1)
         Isl.1 :=
                                                                                              2⎥ ...
                  ⎣ ⎣ 12                       ⎝           ⎠⎦                                  ⎦
                                           3
                         b1.sl ⋅ tp                                       2                                           9        4
                    +                              + b1.sl ⋅ tp ⋅ zsl.1                              Isl.1 = 1.718 × 10 ⋅ mm
                               12

Sección neta eficaz del rigidizador:

                           (
         b1.sl.eff := bsub.eff + b1.eff = 1 m                   )

                                   (                                  )
         Asl.1.eff := tst ⋅ b2.eff + 2 ⋅ b3.eff + tp ⋅ b1.sl.eff = 9.264 × 10 ⋅ mm
                                                                                                       4     2


Tensión crítica de pandeo elástico de la columna equivalente:
                         2
                        π ⋅ E ⋅ Isl.1
                                                                      3              −2
         σ cr.sl :=                                 = 2.382 × 10 ⋅ N ⋅ mm
                                           2
                         Asl.1 ⋅ ap




                                                                                                                                   163
Manual de Proyecto COMBRI – Parte I




  EN 1993-1-5, 4.5.3, Column type behaviour
  (5) The reduction factor χc should be obtained from 6.3.1.2 of EN 1993-1-1. For unstiffened
  plates α = 0,21 corresponding to buckling curve a should be used. For stiffened plates its value
  should be increased to:
                             0,09
          αe = α +                                                                           (4.12)
                              ie

                   I sl ,1
  with    i=
                   Asl ,1
          e       = max (e1, e2) is the largest distance from the respective centroids of the plating
          and the one-sided stiffener (or of the centroids of either set of stiffeners when
          present on both sides) to the neutral axis of the effective column, see Figure A.1;
          α          = 0.34 (curve b) for closed section stiffeners;
                     = 0.49 (curve c) for open section stiffeners.


  EN 1993-1-5, 4.5.4, Interaction between plate and column buckling
  (1) The final reduction factor ρc should be obtained by interpolation between χc and ρ as follows:
          ρ c = (ρ − χ c ) ξ (1 − ξ ) + χ c                                                  (4.13)

                  σ cr , p
  where ξ =                − 1 but 0 ≤ ξ ≤ 1
                  σ cr , c
          σcr,p      is the elastic critical plate buckling stress, see Annex A.1(2);
          σcr,c   is the elastic critical column buckling stress according to 4.5.3(2) and (3),
          respectively;
          χc         is the reduction factor due to column buckling.
          ρ          is the reduction factor due to plate buckling, see 4.4(1).




164
Verificaciones de la sección transversal - Puente de viga cajón en el apoyo intermedio P3
Coeficiente de reducción βA.c:

                        Asl.1.eff
         β A.c. :=                         = 0.991
                          Asl.1

Esbeltez relativa de la columna:


         λ c :=
                      β A.c. ⋅ fy tp   ( )         = 0.368
                          σ cr.sl

                  Isl.1
         i :=              = 0.136 m
                  Asl.1


         e1 :=    +
                               (
               tp hst tst.eq ⋅ hst + tst ⋅ b2                      )
                                              − zsl.1 = 260.127 ⋅ mm
                2          (
                    2tst.eq ⋅ hst + tst ⋅ b2                   )
         e2 := zsl.1 = 63.674 ⋅ mm

         e :=     e1 if e1 ≥ e2

                  e2 otherwise

Coeficiente de imperfección αe:

                           0.09
         α e := α 0 +                      = 0.513
                               i
                               e

Coeficiente de reducción para el pandeo de la columna:

         χ c ( φ ) :=      1 if λ c < 0.2

                                            1
                                                              otherwise
                                               2          2
                           φ +             φ       − λc


                    ⎣                  (
         φ := 0.5 ⋅ ⎡1 + α e ⋅ λ c − 0.2 + λ c         )           2⎤
                                                                   ⎦ = 0.611
         χ c := χ c ( φ ) = 0.911

Interacción entre el pandeo de tipo placa y de tipo columna
Coeficiente de ponderación ξ:
                σ cr.p
         ξ :=             −1
                σ cr.sl

         ξ = 0
                  (
Coeficiente de reducción final ρc:
                                   )
                  (                )
         ρ c := ρ p − χ c ⋅ ξ ⋅ ( 2 − ξ ) + χ c = 0.911




                                                                                                               165
Manual de Proyecto COMBRI – Parte I




166
Verificaciones de la sección transversal - Puente de viga cajón en el apoyo intermedio P3
Área eficazp de la zona en compresión:

                                                                      5     2
         Ac.eff := ρ c ⋅ Ac.eff.loc + bsub.eff ⋅ tp = 5.437 × 10 ⋅ mm



3.2.3.5.5 Análisis parámetrico
La Figura 3-12 resume los resultados de los cálculos realizados variando el número de rigidizadores nst y el
espesor de la chapa inferior tp. Del diagrama se pueden obtener las siguientes conclusiones:
    1. Con el incremento del espesor tp de la chapa inferior, se reduce la tensión crítica de pandeo σp, y el
       coeficiente de reducción ρc disminuye. Esto se debe al hecho de que al incrementar el espesor de
       chapa y mantener constante la geometría del rigidizador, el efecto de rigidización de los
       rigidizadores disminuye. Disminución de la línea continua (nivel de utilización η).
        NOTA: El análisis parámetrico ha sido realizado calculando con la formula del Anexo A del
        Eurocódigo EN 1993-1-5. Este efecto se puede minimizar con el uso de EBPlate con
        rigidizadores discretos.
    2. Con el incremento del espesor tp de la chapa inferior, se reduce el valor característico del límite
       elástico fy. Como conclusión, la esbeltez⎯λ aumenta.     Ligera no linealidad del comportamiento
       descrito en 2 (las líneas continuas no son rectas).
    3. Con el incremento del espesor tp de la chapa inferior, aumenta el área eficaz Ac.eff y por tanto el axil
       máximo en la chapa inferior aumenta (líneas discontinuas).
    4. A diferencia del caso [tp = 35; nst = 3] no hay reducción debido al pandeo local de la chapa inferior.
    5. De la función Ac.eff puede observarse que aumentando el espesor tp unos 8 mm. el número de
       rigidizadores puede reducirse hasta cuatro. Esto significaría un beneficio respecto al número de
       soldaduras y de horas de trabajo.

                               1.00                                                                       1.00
               η = Ac.eff/Ac




                                                                                                                 Ac.eff [m²]
                               0.95                                                                       0.90

                               0.90                                                                       0.80

                               0.85                                                                       0.70

                               0.80                                                                       0.60

                               0.75                                                                       0.50

                               0.70                                                                       0.40
                                                                                          n.st = 6
                               0.65                                                                       0.30
                                                                                          n.st = 5
                               0.60                                                                       0.20
                                                                                          n.st = 4
                               0.55                                                       n.st = 3        0.10

                               0.50                                                                       0.00
                                      35   40   45   50   55     60    65       70   75     80       85
                                                                                              tp [mm]


Figura 3-13: Nivel de utilización (izquierda) y el área eficazp area (derecha) de la chapa inferior en
función del espesor de la chapa inferior tp; parámetro de la curva = número de rigidizadores nst.




                                                                                                                               167
Manual de Proyecto COMBRI – Parte I

  EN 1993-1-5, 3.1, General
  (1) Shear lag in flanges may be neglected if b0 < Le/50 where b0 is taken as the flange outstand or
  half the width of an internal element and Le is the length between points of zero bending
  moment, see 3.2.1(2).


  EN 1993-1-5, 3.2.1, Effective width
  (1) The effectives width beff for shear lag under elastic conditions should be determined from:
          beff = β b0                                                                 (3.1)
  where the effectives factor β is given in Table 3.1.
  This effective width may be relevant for serviceability and fatigue limit states.
  (2) Provided adjacent spans do not differ more than 50% and any cantilever span is not larger than
  half theadjacent span the effective lengths Le may be determined from Figure 3.1. For all other
  cases Le should betaken as the distance between adjacent points of zero bending moment.




  Figure 3.1: Effective length Le for continuous beam and distribution of effectives width
  Table 3.1: Effectives width factor β




  EN 1993-1-5, 3.3, Shear lag at the ultimate limit state
  NOTE3: Elastic-plastic shear lag effects allowing for limited plastic strains may be taken into
  account using Aeff as follows
          Aeff = Ac.eff β κ ≥ Ac.eff β                                                    (3.1)

  where β and κ are taken from Table 3.1.

168
Verificaciones de la sección transversal - Puente de viga cajón en el apoyo intermedio P3
3.2.3.5.6 Reducción debida al efecto de arrastre por cortante
        Se comprueba si el efecto del arrastre por cortante tiene que considerarse:
                    Luz del puente:                              L1 = 120 m y L2 = 120 m
                    Longitud eficaz:                             Le = 0,25 (L1 + L2)⋅120 m = 60 m
                    Ancho considerado:                           b0 = bp/2 = 3,25 m
⇒       ¡b0 < Le/50 no se cumple el requisito! El efecto del arrastre por cortante tiene que ser considerado.
Parámetros del arrastre por cortante:

                            A sl
                             2
         α° 0 :=      1+              = 1.108
                           b0 ⋅ t p

                      b0
         κ := α° 0 ⋅    = 0.06
                     Le

         β ult :=     1 if κ ≤ 0.02
                                              1
                                                           if 0.02 < κ ≤ 0.7
                      1 + 6 ⋅⎛ κ −          ⎞ + 1.6 ⋅κ 2
                                              1
                             ⎜              ⎟
                             ⎝     2500 ⋅ κ ⎠
                        1
                              otherwise
                      8.6 ⋅ κ

          β ult = 0.754



3.2.3.5.7 Área eficaz de la chapa rigidizada
Área eficaz de la zona en compresión considerando los efectos del pandeo de chapa y de arrastre por
cortante:

                                          k       2
         AeffEP := Ac.eff ⋅ b ult = 0.535 m

3.2.3.5.8 Nuevas propiedades mecánicas de la sección transversal
Las nuevas propiedades mecánicas de la sección transversal sen calculan reemplazando el área bruta del ala
inferior por el área eficaz.
El alma se ha rigidizado mediante un rigidizador longitudinal cerrado colocado a medio canto debido a las
verificaciones de cortante. Por razones de simplificación, este rigidizador no se considera en la verificación a
flexión.
Nuevas propiedades mecánicas de la parte de acero de la sección en cajón
Las nuevas propiedades de la parte de acero (solo acero estructural) de la sección en cajón son:
    •   Area:

                                              (              )          (
         Atot.a.eff := AeffEP + 2. h − ttf.1 − ttf.2 − tp ⋅ tw.h + 2 btf.1 ⋅ ttf.1 + btf.2 ⋅ ttf.2   )
                                      2
         Atot.a.eff = 1.331 m




                                                                                                                169
Manual de Proyecto COMBRI – Parte I




170
Verificaciones de la sección transversal - Puente de viga cajón en el apoyo intermedio P3

   •   Módulo resistente:

                      ⎡                   ⎛       ⎞
                                              ttf.1                 ⎛             ttf.2 ⎞⎤
        Sa.na := 2 ⋅ ⎢btf.1 ⋅ ttf.1 ⋅ ⎜ h −       ⎟ + btf.2 ⋅ttf.2 ⋅⎜ h − ttf.1 −       ⎟⎥ ...
                      ⎣                   ⎝  2 ⎠                    ⎝               2 ⎠⎦
                                                            ⎛ h − ttf.1 − ttf.2 + tp ⎞
                   + 2 ⋅ tw.h ⋅ ( h − ttf.1 − ttf.2 − tp) ⋅ ⎜                         ⎟ + AeffEP ⋅zsl.1
                                                            ⎝            2            ⎠
                              3
        Sa.na = 2.666 ⋅ m

   •   Distancia entre el centro de gravedad y la cara inferior del ala inferior:

                       Sa.na
        ztot.a.na :=            = 2.003 m
                     Atot.a.eff

   •   Inercia:


                          ⎡b ⋅t 3                                                 2⎤
                          ⎢ tf.1 tf.1 + ( b ⋅t ) ⋅⎛ h − tf.1 − z                 ⎞⎥
                                                               t
        Itot.a.eff := 2 ⋅                   tf.1 tf.1 ⎜                 tot.a.na ⎟ ...
                          ⎣ 12                          ⎝        2               ⎠⎦
                            ⎡b ⋅t      3
                                                                                           ⎞⎤
                                                                                            2
                            ⎢ tf.2 tf.2 + ( b ⋅t ) ⋅⎛ h − t − tf.2 − z
                                                                         t
                                                                                             ⎥
                      + 2⋅                     tf.2 tf.2 ⎜        tf.1            tot.a.na ⎟ ...
                            ⎣     12                      ⎝                2               ⎠⎦
                            ⎡                                 h − ttf.1 − ttf.2 + tp             ⎞ ⎤
                                                                                                  2
                            ⎢t ⋅( h − t − t − t ) ⋅⎛                                 − ztot.a.na ⎟ ...⎥ ...
                      + 2 ⋅ w.h         tf.1 tf.2 p ⎜
                            ⎢                               ⎝           2                        ⎠ ⎥
                            ⎢ t ⋅(h − t − t − t )3                                                    ⎥
                            ⎢+ w.h         tf.1 tf.2 p
                                                                                                      ⎥
                            ⎣                12                                                       ⎦
                                          (
                          + AeffEP ⋅ ztot.a.na − zsl.1    )2 + nst ⋅Isl.1
                                  4
        Itot.a.eff = 4.308 m

Nuevas propiedades mecánicas de la sección en cajón mixta
Las nuevas propiedades mecánicas de la sección en cajón mixta (parte de acero estructural y armadura)
son:
   •   Area:

                                                                      2
        Atot.eff := Atot.a.eff + Atsur + Atslr = 1.416 m

   •   Módulo resistente:

                                      (               )           (         )
        Sna := Sa.na + Atsur ⋅ h + tslab − c ur + Atslr ⋅ h + c lr = 3.023 ⋅ m
                                                                                      3


   •   Distancia entre el centro de gravedad y la cara inferior del ala inferior:

                     Sna
        ztot.na :=          = 2.134 m
                   Atot.eff




                                                                                                              171
Manual de Proyecto COMBRI – Parte I




  EN 1993-1-1, Table 5.2 (sheet 1 of 3), Maximum width-to-thickness ratios for compression
  parts




172
Manual de Proyecto COMBRI - Parte I_Continuación
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Manual de Proyecto COMBRI - Parte I_Continuación

  • 1. Verificaciones de la sección transversal- Puente bijáceno en el apoyo intermedio P2 kτ st = 0 , porque no hay rigidizadores longitudinales a hw = 0,679 ≤ 1 2 ⎛h ⎞ kτ = 4 + 5.34 ⎜ w ⎟ + kτ st = 15,592 ⎝ a ⎠ 0.83 hw = 0692 ≤ λw = = 0,954 < 1,08 η 37.4twε w kτ 0.83 ⇒ χw = = 0,87 λw χ w f yw hwtw Vbw, Rd = = 6,613 MN 3γ M 1 Contribución de las alas Vbf,Rd b f t 2 f yf ⎛ ⎛ M Ed ⎞ 2 ⎞ Vbf , Rd = f ⎜1 − ⎜ ⎟ ⎟ cγ M 1 ⎜ ⎜ M f , Rd ⎟ ⎟ ⎝ ⎝ ⎠ ⎠ bf y tf s se toman para el ala que proporciona la menor resistencia axial,, bf no debe ser mayor que 15εtf a cada lado del alma. , El ala inferior de la sección transversal es una sección de acero estructural mientras que el ala superior es una sección mixta (acero estructural + armadura). La formula para calcular Vbf,Rd debe usarse con las propiedades del ala de acero inferior. Deberá determinarse en primer lugar el valor de cálculo de la resistencia plástica a flexión Mf,Rd de la sección transversal considerando únicamente las alas y armadura de acero. Mf,Rd se calcula como Mpl,Rd pero omitiendo la contribución del alma. Para calcular Mf,Rd, se determina la posición del eje neutro plástico (PNA) como: o Resistencia plástica de cálculo de las armaduras totales de la losa: f sk N su + N sl = ( Atsur + Atslr ) = 10,339 MN γs o Resistencia plástica de cálculo del ala superior de acero estructural: f yf N atf = Aatf = 23,94 MN γM0 o Resistencia plástica de cálculo del ala inferior de acero estructural: f yf N abf = Aabf = 29,925 MN γM0 o Localización del eje plástico neutro (PNA) Nabf + Natf = 53,865 MN ≥ Nsu + Nsl, = 10,339 MN y Nabf = 29,925 MN < Natf + Nsu + Nsl,= 34,279 MN Por tanto, se deduce que el PNA está localizado en el ala superior a una distancia zpl de la fibra inferior extrema del ala inferior. Planteando el equilibrio de fuerzas respecto del PNA: 2hbtf f yf N su + N sl − N abf − N atf z pl = = 2,314 m 2btf f yf El valor de cálculo de la resistencia plástica a flexión de las alas únicamente, se determina de la posición del PNA: Mf,Rd = 71,569 MNm 123
  • 2. Manual de Proyecto COMBRI – Parte I EN 1993-1-5, 9.3.5, Welds (1) The web to flange welds may be designed for the nominal shear flow VEd / hw if VEd does not exceed χ w f yw hwt ( ) 3γ M 1 . For larger values VEd the weld between flanges and webs should be designed for the shear flow η f ywt ( ) 3γ M 1 . (2) In all other cases welds should be designed to transfer forces along and across welds making up. EN 1993-1-5, 9.3, Shear EN 1993-1-5, 5.5, Verification (1) The verification should be performed as follows: VEd η3 = ≤1 Vb , Rd where VEd is the design shear force including shear from torque EN 1994-2, 6.2.2.4(1) (1) Where the vertical shear force VEd exceeds half the shear resistance VRd given by Vpl,Rd in 6.2.2.2 or Vb,Rd in 6.2.2.3, whichever is the smaller, allowance should be made for its effect on the resistance moment. Información adicional sobre la interacción M-V Véase el apartado 3.1.2.5.3, página 93. EN 1994-2, 6.2.2.4(3) (3) For cross-sections in Class 3 and 4, EN 1993-1-5, 7.1 is applicable using the calculated stresses of the composite section EN 1993-1-5, 7.1(2) (2) The criterion given in (1) should be verified at all sections other than those located at a distance less than hw/2 from a support with vertical stiffeners 124
  • 3. Verificaciones de la sección transversal- Puente bijáceno en el apoyo intermedio P2 ⎛ 1.6b f t 2 f yf f ⎞ c = a ⎜ 0.25 + ⎟ = 0,545 m ⎜ 2 thw f yw ⎟ ⎝ ⎠ b f t 2 f yf ⎛ ⎛ M Ed ⎞ 2 ⎞ Vbf , Rd = f ⎜1 − ⎜ ⎟ ⎟ = 0,621 MN cγ M 1 ⎜ ⎜ M f , Rd ⎟ ⎟ ⎝ ⎝ ⎠ ⎠ En este caso, la contribución Vbf,Rd de las alas no es despreciable comparada con la contribución del alma y representa un 8,6 % de la resistencia de cálculo frente a pandeo por cortante. η f yw hwtw Vb , Rd = Vbw, Rd + Vbf , Rd = 6.613 +0.621 = 7.234 MN ≤ = 9,124 MN 3γ M 1 VRd = min (Vb,Rd; Vpl,a,Rd) = min(7.234; 10.037) = 7,234 MN Se deben realizar las siguientes verificaciones: • La soldadura del alma al ala debe diseñarse para resistir una tensión de cortante por unidad de η f yw longitud tw ; γ M1 3 • Los rigidizadores transversales a lo largo de los bordes del panel del alma (y posiblemente los rigidizadores longitudinales) deben actuar como extremos rígidos; Las alas no se utilizan por completo para resistir el momento flector (esto es, MEd ≤ Mf, Rd según se verifica en el ejemplo: MEd = 65,44 MNm ≤ Mf, Rd = 71,569 MNm Verificación de la sección transversal La verificación debe realizarse como sigue: VEd = 6,087 MN ≤ VRd = min (7.234; 10.037) = 7,234 MN VEd η3 = = 0.841 ≤ 1 VRd ⇒ ¡La resistencia a cortante se cumple! 3.1.5.5.3 Interacción M-V VEd = 6.087 MN ≥ 0.5 VRd = 3,617 MN Por consiguiente, la interacción M-V debe de verificarse. M Ed = 0.914 ≤ 1 M f , Rd VEd = 0.893 ≤ 1 Vbw, Rd MEd < Mf,Rd por tanto, de acuerdo con el Eurocódigo EN 1993-1-5, 7.1 (1), no hay interacción. Esto significa que las alas son suficientes por si mismas para resistir el momento flector y por ello, el alma puede ser dedicada por entero a resistir el cortante. Luego las alas de la viga acero soportan el momento flector y el alma de la viga de acero soporta el cortante. ⇒ ¡No hay interacción M-V! 125
  • 4. Manual de Proyecto COMBRI – Parte I Información adicional para la determinación de la Clase de la sección transversal Véase el apartado 3.1.5.4, página 111. Información adicional para la evaluación de la resistencia a flexión Véase el apartado 3.1.2.5.1, página 87 y el apartado3.1.5.5.1, página 115. 126
  • 5. Verificaciones de la sección transversal- Puente bijáceno en el apoyo intermedio P2 3.1.5.6 Subpanel 2 - Geometría Se sigue el mismo procedimiento que para el subpanel 1 (véase el apartado 3.1.5.1) En el apoyo intermedio P2 la losa de hormigón está solicitada a tracción en todo su canto en el ELU. Por tanto, su contribución a la resistencia de la sección transversal se desprecia. La geometría de la sección transversal del subpanel 2 es idéntica a la de la sección transversal del subpanel 1. Sólo cambia la longitud del panel. (a = 2,5 m) 3.1.5.7 Subpanel 2 – Propiedades de los materiales Véase el apartado 3.1.5.2. Las propiedades de los materiales del subpanel 2 son idénticas a las propiedades de los de la sección transversal del subpanel 1. 3.1.5.8 Subpanel 2 – Solicitaciones, fuerzas y momentos Las solicitaciones, fuerzas y momentos, de esta sección transversal son (véase Figura 2-31 y Figura 2-32): MEd = 58,222 MNm (en el apoyo intermedio P2: x = 111,5 m) VEd = 5.843 MN (en el apoyo intermedio P2: x = 111,5 m) 3.1.5.9 Subpanel 2 – Determinación de la clase de la sección transversal Véase el apartado 3.1.5.4. Como la geometría de la sección transversal no varía, comparada con el subpanel 1, la clase de la sección transversal es la misma para el subpanel 2. 3.1.5.10 Subpanel 2 – Analisis elástico de la sección 3.1.5.10.1 Verificación de la resistencia a flexión La verificación del pandeo del panel debe llevarse a cabo con los resultados de las tensiones a una distancia de 0,4·a ó 0,5·b: min(0,4·a ; 0,5·b) = min(1 ; 1,105) = 1 m. Luego el valor de momento flector resulta: MEd (min(0.4a ; 0.5b)) = 53,659 MNm La tensión en cada nivel de la sección transversal puede ser determinada fácilmente: − M a , Ed ha.seff − M c , Ed hseff σ abfleff = + = 259,181 N/mm² ≤ f ydf = 315 N/mm² I a.eff I eff − M a , Ed (ha.seff − t f ) − M c , Ed (hseff − t f ) σ abfueff = + = 238,478 N/mm² I a.eff I eff ≤ min ( f ydf ; f ydw ) = 315 N/mm² M a , Ed (h − t f − ha.seff ) M c , Ed (h − t f − hseff ) σ atfleff = + = |-243,132| N/mm² I a.eff I eff ≤ min ( f ydf ; f ydw ) = 315 N/mm² M a , Ed ( h − ha.seff ) M c , Ed ( h − hseff ) σ atfueff = + = |-263,835| N/mm² ≤ f ydf = 315 N/mm² I a.eff I eff 127
  • 6. Manual de Proyecto COMBRI – Parte I Información adicional para la evaluación de la resistencia a cortante Véase el apartado 3.1.2.5.2, página 89. 128
  • 7. Verificaciones de la sección transversal- Puente bijáceno en el apoyo intermedio P2 M c , Ed ( h + clr − hseff ) σ tslreff = = |-145.378| N/mm² ≤ f sd = 434,783 N/mm² I eff M c , Ed (h + e − cur − hseff ) σ tsureff = = |-170.141| N/mm² ≤ f sd = 434,783 N/mm² I eff La resistencia a flexion está gobernada por la resistencia del ala superior: σ atfueff η1 = = 0,838 ≤ 1 f ydf ⇒ ¡La resistencia a flexión se cumple! 3.1.5.10.2 Verificación de la resistencia a cortante El alma debería verificarse en términos de pandeo por cortante si: hw 31 = 116.316 > ε w kt = 62.035 , la verificación es necesaria. tw η La resistencia a cortante de cálculo máxima es: VRd = min (Vb,Rd; Vpl,a,Rd) η f yw hwtw Donde Vb , Rd = Vbw, Rd + Vbf , Rd ≤ = 9,124 MN 3γ M 1 V pl , a , Rd = 10.037 MN Donde η = 1.2 para tipos de acero hasta S460 inclusive. Contribución del alma Vbw,Rd χ w f yw hwtw Vbw, Rd = 3γ M 1 Los rigidizadores transversales en los diafragmas intermedios que limitan el panel del alma adyacente al apoyo P2 y localizados en el vano P1-P2, se asumen rígidos (a verificar utilizando el Capítulo 9 del Eurocódigo EN 1993-1-5). Estan separados por intervalos iguales de a = 7;5 m. Cerca del apoyo P2, el segundo subpanel tiene una longitud a = 2,5 m. kτ st = 0 porque no hay rigidizadores longitudinales a hw = 1,131 ≥ 1 2 ⎛h ⎞ kτ = 5.34 + 4 ⎜ w ⎟ + kτ st = 8,466 ⎝ a ⎠ hw λw = = 1.295 ≥ 1,08 37.4twε w kτ 1.37 ⇒ χw = = 0,687 ( 0.7 + λw ) Vbw, Rd = = 5,221 MN 129
  • 8. Manual de Proyecto COMBRI – Parte I Información adicional sobre la interacción M-V Véase el apartado 3.1.2.5.3, página 93 y el apartado 3.1.5.5.3, página 125 130
  • 9. Verificaciones de la sección transversal- Puente bijáceno en el apoyo intermedio P2 Contribución de las alas Vbf,Rd El valor de cálculo de la resistencia plástica a flexión proporcionada por las alas, se calcula de la posición del PNA (véase el apartado 3.1.5.5.2): Mf, Rd = 71,569 MNm ⎛ 1.6b f t 2 f yf ⎞ f c = a ⎜ 0.25 + ⎟ = 0,909 m ⎜ thw f yw ⎟ 2 ⎝ ⎠ b f t f f yf ⎛ ⎛ M Ed ⎞ ⎞ 2 2 Vbf , Rd = ⎜1 − ⎜ ⎟ ⎟ = 0,769 MN cγ M 1 ⎜ ⎜ M f , Rd ⎟ ⎟ ⎝ ⎝ ⎠ ⎠ En este caso, la contribución Vbf,Rd de las alas no es despreciable comparada con la contribución del alma y representa un 12,8 % de la resistencia de cálculo frente a pandeo por cortante. η f yw hwtw Vb , Rd = Vbw, Rd + Vbf , Rd = 5.221 + 0.769 = 5,99 MN ≤ = 9,124 MN 3γ M 1 VRd = min (Vb,Rd; Vpl,a,Rd) = min(5.99; 9.124) = 5,99 MN Las alas no se utilizan por completo para resistir el momento flector (esto es, MEd ≤ Mf, Rd según se verifica en el ejemplo: MEd = 58,222 MNm ≤ Mf, Rd = 71,569 MNm Verificación de la sección transversal La verificación debe realizarse como sigue: VEd = 5,843 MN ≤ VRd = min (5.99; 10.037) = 5,99 MN VEd η3 = = 0,975 ≤ 1 VRd ⇒ ¡La resistencia a cortante se cumple! 3.1.5.10.3 Interacción M-V VEd = 5.843 MN ≥ 0.5 VRd = 2,995 MN Por consiguiente, la interacción M-V debe verificarse. M Ed VEd = 0.814 ≤ 1 ; = 0.975 ≤ 1 M f , Rd Vbw, Rd MEd < Mf,Rd por tanto, de acuerdo con el Eurocódigo EN 1993-1-5, 7.1 (1), no hay interacción. Esto significa que las alas son suficientes por si mismas para resistir el momento flector y por ello, el alma puede ser dedicada por entero a resistir el cortante. Luego las alas de la viga de acero soportan el momento flector y el alma de la viga de acero soporta el cortante. . ⇒ ¡No hay interacción M-V! 3.1.5.11 Subpanel 3 - Geometría Se sigue el mismo procedimiento que para el subpanel 1 (véase el apartado 3.1.5.1) En el apoyo intermedio P2 la losa de hormigón está solicitada a tracción en todo su canto en el ELU. Por tanto, su contribución a la resistencia de la sección transversal se desprecia.. La geometría de la sección transversal del subpanel 3 es idéntica a la de la sección transversal del subpanel 1. Sólo cambia la longitud del panel. (a = 4,333 m) 131
  • 10. Manual de Proyecto COMBRI – Parte I Información adicional para la determinación de la Clase de la sección transversal Véase el apartado 3.1.5.4, página 111. Información adicional para la evaluación de la resistencia a flexión Véase el apartado 3.1.2.5.1, página 87 y el apartado 3.1.5.5.1, página 115. 132
  • 11. Verificaciones de la sección transversal- Puente bijáceno en el apoyo intermedio P2 3.1.5.12 Subpanel 3 – Propiedades de los materiales Véase el apartado 3.1.5.2. Las propiedades de los materiales del subpanel 3 son idénticas a las propiedades de los de la sección transversal del subpanel 1.. 3.1.5.13 Subpanel 3 – Solicitaciones, fuerzas y momentos Las solicitaciones, fuerzas y momentos, de esta sección transversal son (véase Figura 2-31 y Figura 2-32): MEd = 47,188 MNm (en el apoyo intermedio P2: x = 114 m) VEd = 5,435 MN (en el apoyo intermedio P2: x = 114 m) 3.1.5.14 Subpanel 3 – Determinación de la clase de la sección transversal Véase el apartado 3.1.5.4. Como la geometría de la sección transversal no varía, comparada con el subpanel 1, la clase de la sección transversal es la misma para el subpanel 3. 3.1.5.15 Subpanel 3 – Analisis elástico de la sección 3.1.5.15.1 Verificación de la resistencia a flexión La verificación del pandeo del panel debe llevarse a cabo con los resultados de las tensión a una distancia de 0,4 a ó 0,5 b: min(0,4a ; 0,5b) = min(1,733 ; 1,105) = 1,105 m Luego el valor del momento flector resulta: MEd (min (0.4a; 0.5b)) = 42,707 MNm La tensión en cada nivel de la sección transversal puede ser determinada fácilmente: − M a , Ed ha.seff − M c , Ed hseff σ abfleff = + = 209,739 N/mm² ≤ f ydf = 315 N/mm² I a.eff I eff − M a , Ed (ha.seff − t f ) − M c , Ed (hseff − t f ) σ abfueff = + = 193,052 N/mm² I a.eff I eff ≤ min ( f ydf ; f ydw ) = 315 N/mm² M a , Ed (h − t f − ha.seff ) M c , Ed (h − t f − hseff ) σ atfleff = + = |-195,141| N/mm² I a.eff I eff ≤ min ( f ydf ; f ydw ) = 315 N/mm² M a , Ed ( h − ha.seff ) M c , Ed ( h − hseff ) σ atfueff = + = |-211,828| N/mm² ≤ f ydf = 315 N/mm² I a.eff I eff M c , Ed ( h + clr − hseff ) σ tslreff = = |-123,815| N/mm² ≤ f sd = 434,783 N/mm² I eff M c , Ed (h + e − cur − hseff ) σ tsureff = = |-144,905| N/mm² ≤ f sd = 434,783 N/mm² I eff La resistencia a flexion está gobernada por la resistencia del ala superior: σ atfueff η1 = = 0,672 ≤ 1 f ydf ⇒ ¡La resistencia a flexión se cumple! 133
  • 12. Manual de Proyecto COMBRI – Parte I Información adicional para la evaluación de la resistencia a cortante Véase el apartado 3.1.2.5.2, página 89. 134
  • 13. Verificaciones de la sección transversal- Puente bijáceno en el apoyo intermedio P2 3.1.5.15.2 Verificación de la resistencia a cortante El alma debería verificarse en términos de pandeo por cortante si: hw 31 = 116.316 > ε w kt = 53.856 , luego el alma debe verificarse frente a pandeo por cortante tw η La resistencia a cortante de cálculo máxima es: VRd = min (Vb,Rd; Vpl,a,Rd) η f yw hwtw Donde Vb , Rd = Vbw, Rd + Vbf , Rd ≤ = 9,124 MN 3γ M 1 η f yw V pl ,a , Rd = hwtw = 10,037 MN 3γ M 0 Donde η = 1.2 para tipos de acero hasta S460 inclusive. Contribución del alma Vbw,Rd kτ st = 0 porque no hay rigidizadores longitudinales a hw = 1,961 ≥ 1 2 ⎛h ⎞ kτ = 5.34 + 4 ⎜ w ⎟ + kτ st = 6,381 ⎝ a ⎠ hw λw = = 1.492 ≥ 1,08 37.4twε w kτ 1.37 ⇒ χw = = 0,625 ( 0.7 + λw ) Vbw, Rd = = 4,753 MN Contribución de las alas Vbf,Rd El valor de cálculo de la resistencia plástica a flexión proporcionada por las alas, se calcula de la posición del PNA (véase el apartado 3.1.5.5.2): Mf, Rd = 71,569 MNm ⎛ 1.6b f t 2 f yf f ⎞ c = a ⎜ 0.25 + ⎟ = 1,576 m ⎜ 2 thw f yw ⎟ ⎝ ⎠ b f t 2 f yf ⎛ ⎛ M Ed ⎞ 2 ⎞ Vbf , Rd = f ⎜1 − ⎜ ⎟ ⎟ = 0,742 MN cγ M 1 ⎜ ⎜ M f , Rd ⎟ ⎟ ⎝ ⎝ ⎠ ⎠ En este caso, la contribución Vbf,Rd de las alas no es despreciable comparada con la contribución del alma y representa un 13.5 % de la resistencia de cálculo frente a pandeo por cortante. η f yw hwtw Vb , Rd = Vbw, Rd + Vbf , Rd = 4.753 + 0.742 = 5.494 MN ≤ = 9,124 MN 3γ M 1 VRd = min (Vb,Rd; Vpl,a,Rd) = min(5.494; 10.037) = 5,494 MN 135
  • 14. Manual de Proyecto COMBRI – Parte I Información adicional sobre la interacción M-V Véase el apartado 3.1.2.5.3, página 93 y el apartado 3.1.5.5.3, página 125. 136
  • 15. Verificaciones de la sección transversal - Puente de viga cajón Las alas no se utilizan por completo para resistir el momento flector ( esto es, MEd ≤ Mf, Rd según se verifica en el ejemplo: MEd = 47,188 MNm ≤ Mf, Rd = 71,569 MNm Verificación de la Sección transversal La verificación debe realizarse como sigue: VEd = 5,435 MN ≤ VRd = min (5.494; 10.037) = 5,494 MN VEd η3 = = 0,989 ≤ 1 VRd ⇒ ¡Por lo tanto, la sección transversal en el apoyo P2 cumple frente a la solicitación de cortante! 3.1.5.15.3 Interacción M-V VEd = 5.435 MN ≥ 0.5 VRd = 2.747 MN Por consiguiente, la interacción M-V debe verificarse. M Ed VEd VEd = 0.659 ≤ 1 ; = 1.106 ≥ 1 ; = 0.989 ≤ 1 M f , Rd Vbw, Rd Vb. Rd MEd < Mf,Rd por tanto, de acuerdo con el Eurocódigo EN 1993-1-5, 7.1 (1), no hay interacción. Esto significa que las alas son suficientes por si mismas para resistir el momento flector y por ello, el alma puede ser dedicada por entero a resistir el cortante. Luego las alas de la viga de acero soportan el momento flector y el alma de la viga de acero soporta el cortante. ⇒ ¡No hay interacción M-V! 3.2 Puente de viga-cajón 3.2.1 General En la Figura 3-9, se señalan la dos secciones críticas que se deben verificar atendiendo a la distribución del diagrama momentos flectores y del diagrama de cortante en ELU, (véanse la Figura 2-36 y la Figura 2-37).: • Para el centro del vano P1-P2, véase el apartado 3.2.2 • Para el soporte intermedio, pila P3, véase el apartado 3.2.3 P1-P2 P3 C0 P1 P2 P3 P4 C5 90.00 m 120.00 m 120.00 m 120.00 m 90.00 m Figura 3-9: Secciones verificadas del puente de viga-cajón. Para cada sección crítica, las verificaciones se realizan en los paneles localizados entre dos rigidizadores transversales. 137
  • 16. Manual de Proyecto COMBRI – Parte I 138
  • 17. Verificaciones de la sección transversal - Puente de viga cajón en el vano P1-P2 3.2.2 Verificación de la sección transversal en el vano P1-P2 3.2.2.1 Geometría En el centro del vano P1-P2, , la losa de hormigón está solicitada a comprensión en todo su canto en el ELU. Por tanto, su contribución se considerada para determinar la resistencia de la sección transversal.. Figura 3-10: Sección transversal en el centro del vano P1 - P2 Propiedades generales del puente de Áreas principales de diferentes partes de viga-cajón en la sección transversal P1 - la sección mixta P2 L1 = L2 = 120 m Aatf = ttf btf = 0,075 m² a=4m Aaw = tw hw = 0,086 m² h=4m Ast .w = 2hst .wtst .v.w + b2.st .wtst .w = 184,451 cm2 (h − tt .tf − t p ) hw = = 4,763 m Aabf = t p bp = 0,163 m² cos(θ w ) tw = 18 mm π dur 2 Asur = = 2,011 cm² bp = 6.500 mm 4 tp = 25 mm Atsur = nur Asur = 332,525 cm² tslab = 32,5 cm π dlr 2 Aslr = = 2,011 cm² φur = 16 mm 4 φlr = 16 mm Atslr = nlr Aslr = 332,525 cm² sur = 130 mm Ac = tslab bslab = 6,987 m2 slr = 130 mm (Véase notación y Figura 3-10) cur = 60 mm clr = 60 mm bslab = 21,5 m 139
  • 18. Manual de Proyecto COMBRI – Parte I 140
  • 19. Verificaciones de la sección transversal - Puente de viga cajón en el vano P1-P2 3.2.2.2 Características de los materiales Acero estructural fy (tw) = 345 N/mm² ya que 16 mm < tw = 18 mm ≤ 40 mm (véase la Tabla 2.4) 235 N / mm ² ε (tw ) = = 0,825 f y (tw ) fy (tp) = 345 N/mm² ya que 16 mm < tp = 25 mm ≤ 40 mm (véase la Tabla 2.4) 235 N / mm ² ε (t p ) = = 0,825 f y (t p ) fy (ttf) = 335 N/mm² ya que 40 mm < ttf = 50 mm ≤ 63 mm (véase la Tabla 2.4) 235 N / mm ² ε (ttf ) = = 0,838 f y (ttf ) fy (tst.w) = 315 N/mm² ya que tst.w = 15 mm ≤ 16 mm (see véase la Tabla 2.4) 235 N / mm ² ε (tst .w ) = = 0,814 f y (tst .w ) f y (tw ) f y (t p ) f yd (tw ) = = 345 N/mm², f yd (t p ) = = 345 N/mm², γM0 γM0 f y (ttf ) f y (tst .w ) f yd (ttf ) = = 335 N/mm², f yd (tst .w ) = = 355 N/mm² γM0 γM0 Ea = 210.000 N/mm² Hormigón fck = 35 N/mm² f ck f cd = = 23,333 N/mm² γc Ecm = 34.077 N/mm² Ea 210000 n= = = 6,163 Ecm 34077 Armadura fsk = 500 N/mm² f sk f sd = = 434,734 N/mm2 γs Es = Ea = 210.000 N/mm² 3.2.2.3 Solicitaciones, fuerzas y momentos Las solicitaciones, fuerzas y momentos, se obtienen del modelo de diseño en ELU en base al análisis global fisurado (véase el apartado 2.4.2.6.2) y considerando las fases de construcción; son las siguientes para la sección en cajón (véase la Figura 2-36 y la Figura 2-37): 141
  • 20. Manual de Proyecto COMBRI – Parte I Información adicional para la determinación de la Clase de la sección transversal Véase el apartado 3.1.5.4., página 111. 142
  • 21. Verificaciones de la sección transversal - Puente de viga cajón en el vano P1-P2 MEd = 2·150,411 MNm = 300,822 MNm para la sección transversal completa VEd = 2·2,697 MN = 5,394 MN VEd Esto es VEd . proj = = 3,273 MN en cada alma de acero considerando su inclinación . 2 2cos(θ w ) 12 − bp Donde θ w = a tan( ) = 0,602 =34,509° 2h 3.2.2.4 Reducción debida al efecto de arrastre por cortante Se comprueba si el efecto del arrastre por cortante tiene que considerarse: Luz del puente: L1 = 120 m and L2 = 120 m Longitud eficaz: Le = 0,7 L2= 84 m Ancho considerado b0 = bp/2 = 3,25 m ⇒ ¡b0 < Le/50 no se cumple el requisito! El efecto del arrastre por cortante tiene que ser considerado. Parámetros del arrastre por cortante: A sl 2 α° 0 := 1+ = 1.297 b0 ⋅ t p b0 κ := α° 0 ⋅ = 0.05 Le β ult := 1 if κ ≤ 0.02 1 if 0.02 < κ ≤ 0.7 ⎛ 1 + 6 ⋅⎜ κ − 1 ⎞ 2 ⎟ + 1.6 ⋅κ ⎝ 2500 ⋅ κ ⎠ 1 otherwise 8.6 ⋅ κ β ult = 0.795 κ β ult = 0.989 3.2.2.5 Determinación de la clase de la sección transversal El alma está en tracción en su parte superior y en comprensión en su parte inferior. Como el ala superior esta perfectamente conectada a la losa, es un elemento de Clase 1. Para clasificar el alma de acero, la posición del eje neutro plástico (PNA) se determina como sigue: • Resistencia plástica de cálculo del ala inferior ( ) κ N a.bf = nst ⎡tst f yd (tst .w )(b2 + 2b3 ) + t p f yd (t p )(b1 + bsub ) ⎤ + t p f yd (t p )(0.2m + bsub ) β ult = 95,967 MN ⎣ ⎦ • Resistencia plástica de cálculo de las dos almas N a.w = 2 ⎡( h − ttf − t p )tw.h f yd (tw ) ⎤ = 59,158 MN ⎣ ⎦ 143
  • 22. Manual de Proyecto COMBRI – Parte I Fórmulas para determinar la localización del eje neutro plástico (PNA, por sus siglas en inglés) bajo flector negativo MPl,Rd FÓRMULAS LOCALIZACIÓN DEL PNA Nabf ≥ Naw + Natf + Nc PNA en el ala inferior Nabf + Naw ≥ Naft + Nc y PNA en el alma Nabf < Naw + Natf + Nc Na ≥ Nc y PNA en el ala superior Nabf + Naw < Natf + Nc Nc > Nabf + Naw + Natf PNA en la losa Información adicional para la evaluación de la resistencia a flexión Véase el apartado 3.1.2.5.1, página 87. Información adicional para la evaluación de la resistencia a cortante Véase el apartado 3.1.2.5.2, página 89. 144
  • 23. Verificaciones de la sección transversal - Puente de viga cajón en el vano P1-P2 • Resistencia plástica de cálculo de los dos alas superiores de acero N a.tf = 2btf ttf f yd (ttf ) = 59,158 MN • Resistencia plástica de cálculo de la losa de hormigón en compresión N a.tf = 0.85tslab bslab f cd = 138,585 MN • Localización del eje neutro plástico (PNA) Nabf + Naw + Natf = 206.484 MN ≥ Nc = 138,585 MN y Nabf + Naw = 156.234 MN < Nc + Natf = 188,835 MN En este caso, por lo tanto, se deduce que el PNA se localiza en el ala superior a una distancia zpl de la fibra inferior extrema del ala inferior. Planteando el equilibrio de fuerzas respecto del PNA resulta: 4hbtf f yd (ttf ) + N c − N a.bf − N a.w − N a.tf z pl = = 3.967 m 4btf f yd (ttf ) El alma está traccionada por completo. Conclusion: La clasificación de la sección transversal en el centro del vano P1-P2 es Clase 1 y se verifica mediante un análisis plástico de la sección. 3.2.2.6 Verificación de la resistencia a flexión El valor de cálculo de la resistencia plástica a flexión se determina desde la posición del PNA (véase el apartado 3.2.2.5.): ⎛ tp ⎞ ⎛ M pl , Rd = N a.bf ⎜ z pl − ⎟ + N a.w ⎜ z pl − ( h − ttf + t p ) ⎞ + N ⎛ h + tslab − z ⎞ ⎟ c⎜ pl ⎟ ⎝ 2⎠ ⎜ 2 ⎟ ⎝ 2 ⎠ ⎝ ⎠ = 524,044 MNm (h − z ) (h − t − z pl ) 2 2 pl f + btf f yd (ttf ) + btf f yd (ttf ) 2 2 La armadura en compresión de la losa de hormigón se omite de acuerdo con el Eurocódigo EN 1994-2, 6.2.1.2(1). MEd = 300,822 MNm < Mpl,Rd = 524,044 MNm ⇒ ¡La resistencia a flexión se cumple! 3.2.2.7 Verificación de la resistencia a cortante 3.2.2.7.1 Cortante en las almas de la viga en cajón El alma de la viga de cajón está rigidizada transversalmente a ambos lados del centro del vano P1-P2 (aw = 4 m). Panel de alma rigidizado Para determinar el coeficiente de pandeo por cortante del panel de alma rigidizado, debe calcularse de acuerdo con el Eurocódigo EN 1993-1-5, Figura 5.3, la inercia del rigidizador longitudinal: b1.st .w 15ε ( tw ) tw = 0.223 m ≤ = 0,25 m 2 El eje neutro elástico del rigidizador del alma con un ancho 15ε ( tw ) tw a ambos lados del rigidizador es: 145
  • 24. Manual de Proyecto COMBRI – Parte I 146
  • 25. Verificaciones de la sección transversal - Puente de viga cajón en el vano P1-P2 ⎛h +t ⎞ ⎛ t ⎞ 2hst .wtst .v.w ⎜ st .w w ⎟ + b2.st .wtst .w ⎜ hst .w + w ⎟ ⎝ 2 ⎠ ⎝ 2⎠ zst .w = = 0,158 m 2hst .wtst .v.w + b2.st .wtst .w + 4 ⋅ 15ε ( tw ) tw 2 La inercia del rigidizador del alma es: ⎡ t h3 h ⎤ I st .w = I sl .w = b2.st .wtst .w (hst .w − zst .w ) 2 + 2 ⎢ st .v.w st .w + tst .w hst .w ( st .w − zst .w ) 2 ⎥ + 4 ⋅ 15ε (tw )twtw zst .w 2 ⎣ 12 2 ⎦ = 9,829·10-4 m4 De acuerdo con el Eurocódigo EN 1993-1-5, Anexo 3(2), como sólo hay un rigidizador en el alma y la a relación de aspecto es α w = w = 0.84 ≤ 3, el coeficiente de pandeo por cortante es: hw I sl .w 6,3 + 0,18 3 tw hw I sl , w kτ .w = 4,1 + + 2, 2 3 = 29,287 α 2 w 3 tw hw Los rigidizadores transversales de los diafragmas que limitan el panel del alma próximo al centro del vano P1-P2 se asumen rígidos. hw 4763 31 = = 264,617 > ε (tw ) kτ .w = 115,383 tw 18 η Por consiguiente, el panel del alma rigidizado debe verificarse frente a pandeo por cortante. La esbeltez adimensional del panel de alma rigidizado es: hw λw = = 1,584 37.4twε (tw ) kτ .w NOTA: De forma alternativamente, la esbeltez adimensional puede calcularse de otra manera ofreciendo los mismos resultados. La tensión tangencial crítica elástica de pandeo se obtiene como sigue: τ cr = kτ .wσ E = 79,384 MPa π 2 Ea t w 2 Con σ E = = 2,711 MPa 12 (1 − ν 2 ) hw 2 f y (t w ) ⇒ λw = = 1,584 τ cr 3 Subpaneles del alma Es posible que uno o ambos de los dos subpaneles del alma sean más críticos que el panel de alma rigidizado. Por lo tanto, los dos subpaneles del alma tienen que ser también comprobados. Como los rigidizadores longitudinales sen localizados en mitad de la altura del alma, los dos subpaneles del alma tienen el mismo ancho y la misma esbeltez adimensional. De acuerdo con el Eurocódigo EN 1993-1-5, Anexo 3(1), como la relación de aspecto es aw 4 αw = = = 1,984 ≥ 1, el coeficiente de pandeo por cortante es d: bspw 2.016 2 ⎛ bw.sp ⎞ kτ .w.sp = 5.34 + 4 ⎜ ⎟ = 6,356 ⎝ aw ⎠ 147
  • 26. Manual de Proyecto COMBRI – Parte I EN 1993-1-1, 6.2.6, Shear (1) The design value of the shear force VEd at each cross-section should satisfy: VEd ≤ 1, 0 (6.17) Vc , Rd where Vc,Rd is the design shear resistance. For plastic design Vc,Rd is the design plastic shear resistance Vpl,Rd as given in (2). For elastic design Vc,Rd is the design elastic shear resistance calculated using (4) and (5). (2) In the absence of torsion the design plastic shear resistance is given by: V pl , Rd = ( Av f y / 3 ) (6.18) γM0 where Av is the shear area. EN 1993-1-5, 5.5, Verification (1) The verification should be performed as follows: VEd η3 = ≤1 Vb , Rd where VEd is the design shear force including shear from torque 148
  • 27. Verificaciones de la sección transversal - Puente de viga cajón en el vano P1-P2 bw.sp 2016 31 = = 112.015 > ε (tw ) kτ .w = 53,754 tw 18 η Por lo tanto, los subpaneles del alma deben comprobarse frente a pandeo por cortante. La esbeltez adimensional del subpanel del alma es: bw.sp λw.sp = = 1,439 37.4twε (tw ) kτ .w.sp Verificación de la resistencia a cortante Por tanto, es el panel del alma rigidizado el crítico: λw = max(λw , λw.sp ) = 1.584 Como el panel del alma próximo al centro del vano P1-P2 se asume rígido y 1,08 ≤ λw , el coeficiente de reducción es: 1.37 χw = = 0,6 ( 0.7 + λw ) La resistencia a cortante de cálculo máxima es VRd = min (Vb,Rd; Vpl,a,Rd) con Vb,Rd = Vbw,Rd despreciando la contribución del ala a la resistencia: ⎛ χ w f y (tw )hwtw η f y (tw )hwtw ⎞ Vbw, Rd = min ⎜ ⎜ ; ⎟ = 9,312 MN ⎝ 3γ M 1 3γ M 1 ⎟ ⎠ η f y (tw )hwtw V pl ,a , Rd = = 20,493MN 3γ M 0 VEd 3.273 Por lo tanto η3 = = = 0,351 < 1 VRd 9.312 ⇒ ¡La resistencia a cortante se cumple! Adición del efecto de torsión El torsor máximo del puente de viga cajón en el centro del vano P1-P2 es MT = 1,35·8,774 MNm = 11,845 MNm (véase la Figura 2-35). El área inscrita dentro de la línea media de la sección transversal del puente de vigas en cajón es: (b + b ) ⎛ h + t 2 t ⎜p slab ⎞ ⎛ ⎟ (12 + 6.5 ) ⎜ 4 + 0.325 ⎞ 2 ⎠ ⎟ S= ⎝ ⎠= ⎝ = 38,503 m2 2 2 La tensión tangencial en el alma se obtiene con la formula Bredt: MT τ Ed ,T , web = = 8,545MPa 2 Stw El esfuerzo a cortante en el alma debido a torsor es: VEd ,T , web = τ Ed ,T , web tw hw = 0,733 MN Finalmente, la verificación del cortante incluyendo la torsión es: 149
  • 28. Manual de Proyecto COMBRI – Parte I aa Información adicional sobre la interacción M-V Véase el apartado 3.1.2.5.3, página 93. 150
  • 29. Verificaciones de la sección transversal - Puente de viga cajón en el apoyo intermedio P3 VEd + VT , web 3.273 + 0.733 η3 = = = 0,43 < 1 VRd 9.312 ⇒ ¡La resistencia a cortante se cumple incluyendo la consideración del torsor! 3.2.2.8 Interacción M-V VEd η3 = = 0,43 ≤ 0,5 Vbw, Rd ⇒ ¡No es necesaria la verificación de la interacción M-V! 3.2.3 Verificación de la sección transversal en el apoyo intermedio P3 3.2.3.1 Geometría En el apoyo intermedio P3 la losa de hormigón está solicitada a tracción, su resistencia se desprecia para la verificación de la sección transversal. Solo se considerada la armadura longitudinal de la losa. Figura 3-11:Sección transversal del puente de viga cajón en el apoyo intermedio P3. Características generales del puente de viga Áreas principales de las diferentes partes de cajón en la sección transversal P3 la sección mixta L1 = L2 = 120 m Aatf .1 = ttf .1btf .1 = 0,15 m² a = 2,5 m Aatf .2 = ttf .2btf .2 = 0,126 m² h=4m Aaw = tw hw = 0,122 m² (h − tt .tf .1 − tt .tf .2 − t p ) hw = = 4,533 m cos(θ w ) Ast .w = 2hst .wtst .v.w + b2.st .wtst .w = 184,451 cm2 tw = 27 mm Aabf = t p bp = 0,488 m² bp = 6.500 mm π dur 2 Asur = = 3,142 cm² tp = 75 mm 4 tslab = 32,5 cm 151
  • 30. Manual de Proyecto COMBRI – Parte I 152
  • 31. Verificaciones de la sección transversal - Puente de viga cajón en el apoyo intermedio P3 Características generales del puente de viga Áreas principales de las diferentes partes de cajón en la sección transversal P3 la sección mixta φur = 20 mm Atsur = nur Asur = 519,571 cm² φlr = 16 mm π dlr 2 Aslr = = 2,011 cm² sur = 130 mm 4 slr = 130 mm Atslr = nlr Aslr = 332,525 cm² cur = 60 mm Ac = tslab bslab = 6.987 m2 clr = 60 mm (véase notación y Figura 3-11) bslab = 21,5 m 3.2.3.2 Propiedades de los materiales Acero estructural fy (tw) = 345 N/mm² ya que 16 mm < tw = 27 mm ≤ 40 mm (véase la Tabla 2.4) 235 N / mm² ε (tw ) = = 0,825 f y (tw ) fy (tp) = 325 N/mm² ya que 63 mm < tp = 75 mm ≤ 80 mm (véase la Tabla 2.4) 235 N / mm² ε (t p ) = = 0,85 f y (t p ) fy (ttf.1) = 315 N/mm² ya que 80 mm < ttf.1 = 100 mm ≤ 100 mm (véase la Tabla 2.4) 235 N / mm² ε (ttf .1 ) = = 0,864 f y (ttf .1 ) fy (ttf.2) = 315 N/mm² ya que 80 mm < ttf.2 = 90 mm ≤ 100 mm (véase la Tabla 2.4) 235 N / mm² ε (ttf .2 ) = = 0,864 f y (ttf .2 ) fy (tst.w) = 355 N/mm² ya que tst.w = 15 mm ≤ 16 mm (véase la Tabla 2.4) 235 N / mm² ε (tst .w ) = = 0,814 f y (tst .w ) f y (tw ) f y (t p ) f y (ttf .1 ) f yd (tw ) = = 345 N/mm², f yd (t p ) = = 325 N/mm², f yd (ttf .1 ) = = 315 N/mm² γM0 γM0 γM0 f y (ttf .2 ) f y (tst .w ) f yd (ttf .2 ) = = 315 N/mm², f yd (tst .w ) = = 355 N/mm² γM0 γM0 Ea = 210.000 N/mm² Hormigón Véase el apartado 3.2.2.2 Armadura Véase el apartado 3.2.2.2 153
  • 32. Manual de Proyecto COMBRI – Parte I 154
  • 33. Verificaciones de la sección transversal - Puente de viga cajón en el apoyo intermedio P3 3.2.3.3 Solicitaciones, fuerzas y momentos Las solicitaciones, fuerzas y momentos, se obtienen del modelo de diseño en ELU en base al análisis global fisurado (véase el apartado 2.4.2.6.2) y considerando las fases de construcción; son las siguientes para la sección en cajón (véase la Figura 2-36 y la Figura 2-37): MEd = 2·-369.889 MNm = -739,778 MNm para la sección transversal VEd = 2·16.617 MN = 33,234 MN para la sección transversal completa VEd Esto es VEd . proj = = 20,165 MN en cada alma de acero considerando su inclinación 2 2cos(θ w ) 12 − bp Donde θ w = a tan( ) = 0.602 = 34,509° 2h La tensión máxima en ELU en la armadura superior bajo comportamiento fisurado (momento negativo) obtenida en el análisis global es: σ sup.re inf = -144,598 MPa El momento flector Mc, Ed aplicado a la sección mixta en cajón (parte de acero estructural + armadura) es: σ sup.re inf I tot M c , Ed = = -321,654 MNm h + tslab − cur − zna El momento flector Ma actuante en el acero estructural es: M a , Ed = M Ed − M c , Ed = -739,778 MNm - (-321,654 MNm) = - 418,124 MNm Por lo tanto, el momento flector MEd es la suma del momento Ma,Ed = -418,124 MNm que actúa en la sección en cajón (sólo parte de acero estructural) dado que se comporta como una estructura pura de acero (antes de la fase de hormigonado del segmento de la losa que incluye la sección en cajón estudiada) y del momento flector Mc,Ed = -321,654 MNm que actúa en la sección en cajón mixta (parte de acero estructural + armadura). 3.2.3.4 Propiedades mecánicas de la sección transversal bruta Las propiedades mecánicas de la sección en cajón mixta (parte de acero estructural y armadura) son: • Area: ( ⎣ ) ( ) Atot := Atsur + Atslr + 2 ⋅ btf.1 ⋅ ttf.1 + btf.2 ⋅ ttf.2 + 2 ⋅ ⎡ h − ttf.1 − ttf.2 − tp ⋅ tw.h + Ast.w⎤ ... ⎦ ( ) ( ) ( + nst ⋅ ⎡tst ⋅ b2 + 2 ⋅ b3 + tp ⋅ b1 + bsub ⎤ + bsub + 0.2m ⋅ tp ⎣ ⎦ ) 2 Atot = 1.532 m • Módulo resistente: ( ) Sna := Atsur ⋅ h + tslab − c ur + Atslr ⋅ h + c lr ...( ) ⎡ ⎛ ttf.1 ⎞ ⎛ ttf.2 ⎞⎤ + 2 ⋅ ⎢btf.1 ⋅ ttf.1 ⋅ ⎜ h − ⎟ + btf.2 ⋅ttf.2 ⋅⎜ h − ttf.1 − ⎟⎥ ... ⎣ ⎝ 2 ⎠ ⎝ 2 ⎠⎦ ⎡ ( h − ttf.1 − ttf.2 − tp ) h − ttf.1 − ttf.2 + tp⎤ ⎣ ( + 2 ⋅ ⎢ h − ttf.1 − ttf.2 − tp ⋅ tw.h ⋅) 2 + Ast.w ⋅ 2 ⎥ ... ⎦ ⎣ ⎣ ( ) ( )⎦ ( ) + ⎡nst ⋅ ⎡tst ⋅ b2 + 2 ⋅ b3 + tp ⋅ b1 + bsub ⎤ + bsub + 0.2m ⋅ tp⎤ ⋅ zsl.1 ⎦ 3 Sna = 3.081 ⋅ m 155
  • 34. Manual de Proyecto COMBRI – Parte I 156
  • 35. Verificaciones de la sección transversal - Puente de viga cajón en el apoyo intermedio P3 • Distancia entre el centro de gravedad y la cara inferior del ala inferior: Sna zna := = 2.011 m Atot • Inercia: ( )2 ( Itot := Atsur⋅ h + tslab − cur − zna + Atslr⋅ h + clr − zna ... )2 ⎡b ⋅ t 3 ⎛ ttf.1 ⎤ 2 ⎞⎥ tf.1 tf.1 + 2 ⋅⎢ + ( btf.1 ⋅ttf.1) ⋅⎜ h − − zna⎟ ... ⎣ 12 ⎝ 2 ⎠⎦ ⎡b ⋅ t 3 ⎛ ttf.2 ⎞⎥⎤ 2 tf.2 tf.2 + 2⋅ ⎢ + ( btf.2 ⋅ttf.2) ⋅⎜ h − ttf.1 − − zna⎟ ... ⎣ 12 ⎝ 2 ⎠⎦ ⎡t ⋅ ( h − t − t − t ) 3 ⎛ h − ttf.1 − ttf.2 − tp ⎤ 2 ⎞⎥ w.h tf.1 tf.2 p + 2⋅ ⎢ + tw.h ⋅( h − ttf.1 − ttf.2 − tp) ⋅⎜ − zna⎟ ... ⎣ 12 ⎝ 2 ⎠⎦ 2 ⎛ h − ttf.1 − ttf.2 + tp ⎞ + 2 ⋅Ast.w ⋅⎜ − zna⎟ ... ⎝ 2 ⎠ + ⎡nst ⋅⎡tst ⋅( b2 + 2⋅b3) + tp ⋅( b1 + bsub)⎤ + ( bsub + 0.2m) ⋅tp ⋅( zna − zsl.1) + nst ⋅Isl.1 2 ⎣ ⎣ ⎦ ⎤ ⎦ 4 Itot = 5.014m 3.2.3.5 Area eficaz del ala inferior 3.2.3.5.1 General A continuación, se determina de acuerdo con el Capítulo 3, Capítulo 4 y Anexo A del Eurocódigo EN 1993-1-5 la resistencia última de la placa inferior rigidizada longitudinalmente. 3.2.3.5.2 Parámetros de la placa Geometría de la placa Número de rigidizadores (igualmente espaciados): nst = 6 ( ≥ 3!) Longitud de la placa: ap = 4,0 m Ancho de la placa: bp = 6,5 m Altura de la placa: tp = 75 mm Geometría de los rigidizadores trapezoidales Distancia entre almas del rigidizador: b1 = 0,5 m Ancho del ala del rigidizador: b2 = 0,2 m Altura del rigidizador: hst = 0,4925 m Espesor del rigidizador: tst = 15 mm b2 b2 tst b3 tp tst.eq hst b1 bsub b1 Figura 3-12: Geometría de los rigidizadores trapezoidales. 157
  • 36. Manual de Proyecto COMBRI – Parte I EN 1993-1-5, 4.5.1, General (1) For plates with longitudinal stiffeners the effectivep areas from local buckling of the various subpanels between the stiffeners and the effectivep areas from the global buckling of the stiffened panel should be accounted for. (2) The effectivep section area of each subpanel should be determined by a reduction factor in accordance with 4.4 to account for local plate buckling. The stiffened plate with effectivep section areas for the stiffeners should be checked for global plate buckling (by modelling it as an equivalent orthotropic plate) and a reduction factor ρ should be determined for overall plate buckling. (3) The effectivep area of the compression zone of the stiffened plate should be taken as: Ac , eff = ρ c ⋅ Ac , eff ,loc + ∑ bedge, eff ⋅ t (4.5) where Ac,eff,loc is the effectivep section areas of all the stiffeners and subpanels that are fully or partially in the compression zone except the effective parts supported by an adjacent plate element with the width bedge,eff, see example in Figure 4.4. (4) The area Ac,eff,loc should be obtained from: Ac ,eff ,loc = Asl ,eff + ∑ ρ loc ⋅ bc.eff ⋅ t (4.6) c where ∑ applies to the part of the stiffened panel width that is in compression except the c parts bedge,eff, see Figure 4.4; Asl , eff is the sum of the effectivep sections according to 4.4 of all longitudinal stiffeners with gross area Asℓ located in the compression zone; bc,loc is the width of the compressed part of each subpanel; ρloc is the reduction factor from 4.4(2) for each subpanel. Figure 4.4: Stiffened plate under uniform compression NOTE: For non-uniform compression see Figure A.1. 158
  • 37. Verificaciones de la sección transversal - Puente de viga cajón en el apoyo intermedio P3 Parámetros resultantes Ancho de cada subpanel: bp − nst ⋅ b1 bsub := = 0.5 m (nst + 1) Ancho de cada alma rigidizada: 2 ⎛ b1 − b2 ⎞ 2 b3 := hst + ⎜ ⎟ = 0.515 m ⎝ 2 ⎠ Espesor equivalente del⎝alma rigidizada: ⎠ b3 tst.eq := tst ⋅ = 15.68 ⋅ mm hst 3.2.3.5.3 Sección transversal eficaz p de los subpaneles y rigidizadores Distribución de la tensión: ψ=1 Coeficiente de pandeo para los elementos internos en comprensión: kσ = 4 Esbeltez de la placa analizada: b λ local( b , t) := t ⋅ 28.4 ⋅ ε ⋅ kσ Coeficiente de reducción para los elementos internos en comprensión: ρ local( b , t) := 1 if λ local( b , t) < 0.673 λ local( b , t) − 0.22 otherwise 2 λ local( b , t) Datos geométricos de los paneles y ancho eficazp resultante debido al pandeo local: Tabla 3-1: Ancho eficazp resultante para subpaneles y placas rigidizadas . Panel b t ⎯λlocal ρlocal beff 1 0,5 m 75 mm 0,138 1,000 0,5 2 0,2 m 15 mm 0,289 1,000 0,2 3 0,515 m 15 mm 0,743 0,948 0,488 sub 0,5 m 75 mm 0,138 1,000 0,5 Área local eficaz (sin bordes): ( ) ( Ac.eff.loc := nst ⋅ ⎡tst ⋅ b2.eff + 2 ⋅ b3.eff + tp ⋅ b1.eff + bsub.eff ⎣ )⎤ = 0.556 m2 ⎦ 159
  • 38. Manual de Proyecto COMBRI – Parte I EN 1993-1-5, Annex A, Calculation of critical stresses for stiffened plates A.1 Equivalent orthotropic plate (1) Plates with at least three longitudinal stiffeners may be treated as equivalent orthotropic plates. (2) The elastic critical plate buckling stress of the equivalent orthotropic plate may be taken as: σ cr , p = kσ , p ⋅ σ E (A.1) 2 π 2 ⋅ E ⋅ t2 ⎛t⎞ where σ E = = 190000⎜ ⎟ in [MPa] 12(1 − ν ) ⋅ b 2 2 ⎝b⎠ kσ,p is the buckling coefficient according to orthotropic plate theory with the stiffeners smeared over the plate; b is defined in Figure A.1; t is the thickness of the plate. NOTE1: The buckling coefficient kσ,p is obtained either from appropriate charts for smeared stiffeners or relevant computer simulations; alternatively charts for discretely located stiffeners may be used provided local buckling in the subpanels can be ignored and treated separately. NOTE2: σcr,p is the elastic critical plate buckling stress at the edge of the panel where the maximum compression stress occurs, see Figure A.1. NOTE3: Where a web is of concern, the width b in equations (A.1) and (A.2) should be replaced by hw. NOTE4: For stiffened plates with at least three equally spaced longitudinal stiffeners the plate buckling coefficient kσ,p (global buckling of the stiffened panel) may be approximated by: kσ , p = (( 2 1+α 2 +γ −1 ) 2 ) if α ≤ 4 γ (A.2) α 2 (ψ + 1) (1 + δ ) 4 (1 + γ ) kσ , p = if α > 4 γ (ψ + 1) (1 + δ ) σ2 I ΣA a with ψ= ≥ 0,5 ; γ = sl ; δ = sl ; α = ≥ 0,5 σ1 Ip Ap b where: Isℓ is the second moment of area of the whole stiffened plate; bt 3 bt 3 Ip is the second moment of area for bending of the plate = = ; 12(1 − ν 2 ) 10,92 ΣAsℓ is the sum of the gross areas of the individual longitudinal stiffeners; Ap is the gross area of the plate = bt; σ1 is the larger edge stress; σ2 is the smaller edge stress. 160
  • 39. Verificaciones de la sección transversal - Puente de viga cajón en el apoyo intermedio P3 Area bruta (sin bordes): ( ) Ac := nst ⋅ ⎡tst ⋅ b2 + 2 ⋅ b3 + tp ⋅ b1 + bsub ⎤ = 0.561 m ⎣ ⎦ ( ) 2 3.2.3.5.4 Sección transversal eficaz p del ala inferior completa Determinacion de la tensión crítica elástica de pandeo de la placa (pandeo global) Parámetros de la placa: ⎡ ⎛ tp − tst ⎞ ⎤ ⎣ ( ) nst ⋅ ⎢ hst + tp tst.eq ⋅ hst + ⎜ hst + ⎝ 2 ⎟ ⋅tst ⋅b2⎥ ⎠ ⎦ = 63.674 ⋅mm zsl := Ac ⎡ ⎡h ⋅t 3 ⎛ hst 2⎤ 3 ⎞ ⎥ tst ⋅b2 ⎤ st st.eq ⎢2 ⋅⎢ + b2 ⋅ tst ⋅ ( hst − zsl) ⎥ ... 2 Isl := nst ⋅ + hst ⋅ tst.eq ⋅ ⎜ − zsl ⎟ + ⎣ ⎣ 12 ⎝ 2 ⎠⎦ 12 ⎦ 3 bp ⋅ tp 2 6 4 + + bp ⋅ tp ⋅ zsl Isl = 1.048 × 10 ⋅ cm 12 3 bp ⋅ t p 4 4 Ip := = 2.511 × 10 ⋅ cm ( 12 ⋅ 1 − ν 2) ( Asl := nst tst ⋅ b2 + 2 ⋅ b3 = 1.107 × 10 ⋅ mm) 5 2 5 2 Ap := bp ⋅ tp = 4.875 × 10 ⋅ mm Isl γ := = 41.724 Ip Asl δ := = 0.227 Ap ap α := = 0.615 = 0.5 bp ⎡( 2 )2 + γ − 1⎤ 2 ⋅⎣ 1 + α ⎦ 4 kσ.p := if α ≤ γ 2 α ⋅ ( ψ + 1) ⋅ ( 1 + δ ) 4 ⋅(1 + γ ) otherwise ( ψ + 1) ⋅ ( 1 + δ ) kσ.p = 91.732 Tensión de Euler: 2 2 π ⋅ E ⋅ tp −2 σ E := = 25.269 ⋅ N ⋅ mm ( 12 ⋅ 1 − ν ⋅ bp 2 ) 2 161
  • 40. Manual de Proyecto COMBRI – Parte I EN 1993-1-5, 4.5.2, Plate type behaviour (1) The relative plate slenderness p l of the equivalent plate is defined as: β A,c ⋅ f y Ac ,eff ,loc λp = with β A,c = (4.7) σ cr , p Ac where Ac is the gross area of the compression zone of the stiffened plate except the parts of the subpanels supported by an adjacent plate, see Figure 4.4 (to be multiplied by the shear lag factor if shear lag is relevant, see 3.3); Ac,eff,loc is the effective area of the same part of the plate (including shear lag effect, if relevant) with due allowance made for possible plate buckling of subpanels and/or stiffeners. (2) The reduction factor ρ for the equivalent orthotropic plate is obtained from 4.4(2) provided⎯λp is calculated from equation (4.7). NOTE: For calculation of σcr,p see Annex A. EN 1993-1-5, 4.5.3, Column type buckling behaviour (1) The elastic critical column buckling stress σcr,c of an unstiffened (see 4.4) or stiffened (see 4.5) plate should be taken as the buckling stress with the supports along the longitudinal edges removed. (2) For an unstiffened plate the elastic critical column buckling stress σcr,c may be obtained from π 2 ⋅ E ⋅ t2 σ cr , c = 12 (1 − ν 2 ) ⋅ a 2 (4.8) (3) For a stiffened plate σcr,c may be determined from the elastic critical column buckling stress σcr,sℓ of the stiffener closest to the panel edge with the highest compressive stress as follows: π 2 ⋅ E ⋅ I sl ,1 σ cr , c = (4.9) Asl ,1 ⋅ a 2 where Isℓ,1 is the second moment of area of the gross cross-section of the stiffener and the adjacent parts of the plate, relative to the out-of-plane bending of the plate; Asℓ,1 is the gross cross-sectional area of the stiffener and the adjacent parts of the plate according to Figure A.1. NOTE: σcr,c may be obtained from σ cr ,c = σ cr ,sl ⋅ bc / bsl ,1 , where σcr,c is related to the compressed edge of the plate, and bsℓ,1 and bc are geometric values from the stress distribution used for the extrapolation, see Figure A.1. (4) The relative column slenderness⎯λc is defined as follows: […] β A, c f y λc = for stiffened plates (4.11) σ cr , c Asl ,1, eff with β A, c = ; Asℓ,1 is defined in 4.5.3(3); Asl ,1 Asℓ,1,eff is the effective cross-sectional area of the stiffener and the adjacent parts of the plate with due allowance for plate buckling, see Figure A.1. 162
  • 41. Verificaciones de la sección transversal - Puente de viga cajón en el apoyo intermedio P3 Tensión crítica de pandeo elástico de la placa ortotrópa equivalente: 3 −2 σ cr.p := kσ.p ⋅ σ E = 2.318 × 10 ⋅ N ⋅ mm Comportamiento de pandeo tipo placa Coeficiente de reducción βA.c: Ac.eff.loc β A.c := = 0.991 Ac Esbeltez relativa de la placa equivalente: β A.c ⋅ fy tp ( ) λ p := = 0.373 σ cr.p Coeficiente de reducción para elementos internos en comprensión: ρ p := 1 if λ p < 0.673 =1 λ p − 0.22 otherwise 2 λp Comportamiento de pandeo tipo columna Sección bruta eficaz del rigidizador: ( b1.sl := bsub + b1 = 1 m ) ( ) Asl.1 := tst ⋅ b2 + 2 ⋅ b3 + tp ⋅ b1.sl = 9.345 × 10 ⋅ mm 4 2 ⎛ tp − tst ⎞ ( ) hst + tp tst.eq ⋅ hst + ⎜ hst + ⎝ 2 ⎟ ⋅tst ⋅b2 ⎠ zsl.1 := = 63.674 ⋅ mm Asl.1 ⎡ ⎡h 3⋅t ⎛ hst 2⎤ 3 ⎞ ⎥ tst ⋅b2 ⎤ ⎢2 ⋅⎢ st st.eq + h ⋅t st st.eq ⋅ ⎜ 2 − zsl.1 ⎟ + 12 + b2 ⋅ tst ⋅ ( hst − zsl.1) Isl.1 := 2⎥ ... ⎣ ⎣ 12 ⎝ ⎠⎦ ⎦ 3 b1.sl ⋅ tp 2 9 4 + + b1.sl ⋅ tp ⋅ zsl.1 Isl.1 = 1.718 × 10 ⋅ mm 12 Sección neta eficaz del rigidizador: ( b1.sl.eff := bsub.eff + b1.eff = 1 m ) ( ) Asl.1.eff := tst ⋅ b2.eff + 2 ⋅ b3.eff + tp ⋅ b1.sl.eff = 9.264 × 10 ⋅ mm 4 2 Tensión crítica de pandeo elástico de la columna equivalente: 2 π ⋅ E ⋅ Isl.1 3 −2 σ cr.sl := = 2.382 × 10 ⋅ N ⋅ mm 2 Asl.1 ⋅ ap 163
  • 42. Manual de Proyecto COMBRI – Parte I EN 1993-1-5, 4.5.3, Column type behaviour (5) The reduction factor χc should be obtained from 6.3.1.2 of EN 1993-1-1. For unstiffened plates α = 0,21 corresponding to buckling curve a should be used. For stiffened plates its value should be increased to: 0,09 αe = α + (4.12) ie I sl ,1 with i= Asl ,1 e = max (e1, e2) is the largest distance from the respective centroids of the plating and the one-sided stiffener (or of the centroids of either set of stiffeners when present on both sides) to the neutral axis of the effective column, see Figure A.1; α = 0.34 (curve b) for closed section stiffeners; = 0.49 (curve c) for open section stiffeners. EN 1993-1-5, 4.5.4, Interaction between plate and column buckling (1) The final reduction factor ρc should be obtained by interpolation between χc and ρ as follows: ρ c = (ρ − χ c ) ξ (1 − ξ ) + χ c (4.13) σ cr , p where ξ = − 1 but 0 ≤ ξ ≤ 1 σ cr , c σcr,p is the elastic critical plate buckling stress, see Annex A.1(2); σcr,c is the elastic critical column buckling stress according to 4.5.3(2) and (3), respectively; χc is the reduction factor due to column buckling. ρ is the reduction factor due to plate buckling, see 4.4(1). 164
  • 43. Verificaciones de la sección transversal - Puente de viga cajón en el apoyo intermedio P3 Coeficiente de reducción βA.c: Asl.1.eff β A.c. := = 0.991 Asl.1 Esbeltez relativa de la columna: λ c := β A.c. ⋅ fy tp ( ) = 0.368 σ cr.sl Isl.1 i := = 0.136 m Asl.1 e1 := + ( tp hst tst.eq ⋅ hst + tst ⋅ b2 ) − zsl.1 = 260.127 ⋅ mm 2 ( 2tst.eq ⋅ hst + tst ⋅ b2 ) e2 := zsl.1 = 63.674 ⋅ mm e := e1 if e1 ≥ e2 e2 otherwise Coeficiente de imperfección αe: 0.09 α e := α 0 + = 0.513 i e Coeficiente de reducción para el pandeo de la columna: χ c ( φ ) := 1 if λ c < 0.2 1 otherwise 2 2 φ + φ − λc ⎣ ( φ := 0.5 ⋅ ⎡1 + α e ⋅ λ c − 0.2 + λ c ) 2⎤ ⎦ = 0.611 χ c := χ c ( φ ) = 0.911 Interacción entre el pandeo de tipo placa y de tipo columna Coeficiente de ponderación ξ: σ cr.p ξ := −1 σ cr.sl ξ = 0 ( Coeficiente de reducción final ρc: ) ( ) ρ c := ρ p − χ c ⋅ ξ ⋅ ( 2 − ξ ) + χ c = 0.911 165
  • 44. Manual de Proyecto COMBRI – Parte I 166
  • 45. Verificaciones de la sección transversal - Puente de viga cajón en el apoyo intermedio P3 Área eficazp de la zona en compresión: 5 2 Ac.eff := ρ c ⋅ Ac.eff.loc + bsub.eff ⋅ tp = 5.437 × 10 ⋅ mm 3.2.3.5.5 Análisis parámetrico La Figura 3-12 resume los resultados de los cálculos realizados variando el número de rigidizadores nst y el espesor de la chapa inferior tp. Del diagrama se pueden obtener las siguientes conclusiones: 1. Con el incremento del espesor tp de la chapa inferior, se reduce la tensión crítica de pandeo σp, y el coeficiente de reducción ρc disminuye. Esto se debe al hecho de que al incrementar el espesor de chapa y mantener constante la geometría del rigidizador, el efecto de rigidización de los rigidizadores disminuye. Disminución de la línea continua (nivel de utilización η). NOTA: El análisis parámetrico ha sido realizado calculando con la formula del Anexo A del Eurocódigo EN 1993-1-5. Este efecto se puede minimizar con el uso de EBPlate con rigidizadores discretos. 2. Con el incremento del espesor tp de la chapa inferior, se reduce el valor característico del límite elástico fy. Como conclusión, la esbeltez⎯λ aumenta. Ligera no linealidad del comportamiento descrito en 2 (las líneas continuas no son rectas). 3. Con el incremento del espesor tp de la chapa inferior, aumenta el área eficaz Ac.eff y por tanto el axil máximo en la chapa inferior aumenta (líneas discontinuas). 4. A diferencia del caso [tp = 35; nst = 3] no hay reducción debido al pandeo local de la chapa inferior. 5. De la función Ac.eff puede observarse que aumentando el espesor tp unos 8 mm. el número de rigidizadores puede reducirse hasta cuatro. Esto significaría un beneficio respecto al número de soldaduras y de horas de trabajo. 1.00 1.00 η = Ac.eff/Ac Ac.eff [m²] 0.95 0.90 0.90 0.80 0.85 0.70 0.80 0.60 0.75 0.50 0.70 0.40 n.st = 6 0.65 0.30 n.st = 5 0.60 0.20 n.st = 4 0.55 n.st = 3 0.10 0.50 0.00 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 tp [mm] Figura 3-13: Nivel de utilización (izquierda) y el área eficazp area (derecha) de la chapa inferior en función del espesor de la chapa inferior tp; parámetro de la curva = número de rigidizadores nst. 167
  • 46. Manual de Proyecto COMBRI – Parte I EN 1993-1-5, 3.1, General (1) Shear lag in flanges may be neglected if b0 < Le/50 where b0 is taken as the flange outstand or half the width of an internal element and Le is the length between points of zero bending moment, see 3.2.1(2). EN 1993-1-5, 3.2.1, Effective width (1) The effectives width beff for shear lag under elastic conditions should be determined from: beff = β b0 (3.1) where the effectives factor β is given in Table 3.1. This effective width may be relevant for serviceability and fatigue limit states. (2) Provided adjacent spans do not differ more than 50% and any cantilever span is not larger than half theadjacent span the effective lengths Le may be determined from Figure 3.1. For all other cases Le should betaken as the distance between adjacent points of zero bending moment. Figure 3.1: Effective length Le for continuous beam and distribution of effectives width Table 3.1: Effectives width factor β EN 1993-1-5, 3.3, Shear lag at the ultimate limit state NOTE3: Elastic-plastic shear lag effects allowing for limited plastic strains may be taken into account using Aeff as follows Aeff = Ac.eff β κ ≥ Ac.eff β (3.1) where β and κ are taken from Table 3.1. 168
  • 47. Verificaciones de la sección transversal - Puente de viga cajón en el apoyo intermedio P3 3.2.3.5.6 Reducción debida al efecto de arrastre por cortante Se comprueba si el efecto del arrastre por cortante tiene que considerarse: Luz del puente: L1 = 120 m y L2 = 120 m Longitud eficaz: Le = 0,25 (L1 + L2)⋅120 m = 60 m Ancho considerado: b0 = bp/2 = 3,25 m ⇒ ¡b0 < Le/50 no se cumple el requisito! El efecto del arrastre por cortante tiene que ser considerado. Parámetros del arrastre por cortante: A sl 2 α° 0 := 1+ = 1.108 b0 ⋅ t p b0 κ := α° 0 ⋅ = 0.06 Le β ult := 1 if κ ≤ 0.02 1 if 0.02 < κ ≤ 0.7 1 + 6 ⋅⎛ κ − ⎞ + 1.6 ⋅κ 2 1 ⎜ ⎟ ⎝ 2500 ⋅ κ ⎠ 1 otherwise 8.6 ⋅ κ β ult = 0.754 3.2.3.5.7 Área eficaz de la chapa rigidizada Área eficaz de la zona en compresión considerando los efectos del pandeo de chapa y de arrastre por cortante: k 2 AeffEP := Ac.eff ⋅ b ult = 0.535 m 3.2.3.5.8 Nuevas propiedades mecánicas de la sección transversal Las nuevas propiedades mecánicas de la sección transversal sen calculan reemplazando el área bruta del ala inferior por el área eficaz. El alma se ha rigidizado mediante un rigidizador longitudinal cerrado colocado a medio canto debido a las verificaciones de cortante. Por razones de simplificación, este rigidizador no se considera en la verificación a flexión. Nuevas propiedades mecánicas de la parte de acero de la sección en cajón Las nuevas propiedades de la parte de acero (solo acero estructural) de la sección en cajón son: • Area: ( ) ( Atot.a.eff := AeffEP + 2. h − ttf.1 − ttf.2 − tp ⋅ tw.h + 2 btf.1 ⋅ ttf.1 + btf.2 ⋅ ttf.2 ) 2 Atot.a.eff = 1.331 m 169
  • 48. Manual de Proyecto COMBRI – Parte I 170
  • 49. Verificaciones de la sección transversal - Puente de viga cajón en el apoyo intermedio P3 • Módulo resistente: ⎡ ⎛ ⎞ ttf.1 ⎛ ttf.2 ⎞⎤ Sa.na := 2 ⋅ ⎢btf.1 ⋅ ttf.1 ⋅ ⎜ h − ⎟ + btf.2 ⋅ttf.2 ⋅⎜ h − ttf.1 − ⎟⎥ ... ⎣ ⎝ 2 ⎠ ⎝ 2 ⎠⎦ ⎛ h − ttf.1 − ttf.2 + tp ⎞ + 2 ⋅ tw.h ⋅ ( h − ttf.1 − ttf.2 − tp) ⋅ ⎜ ⎟ + AeffEP ⋅zsl.1 ⎝ 2 ⎠ 3 Sa.na = 2.666 ⋅ m • Distancia entre el centro de gravedad y la cara inferior del ala inferior: Sa.na ztot.a.na := = 2.003 m Atot.a.eff • Inercia: ⎡b ⋅t 3 2⎤ ⎢ tf.1 tf.1 + ( b ⋅t ) ⋅⎛ h − tf.1 − z ⎞⎥ t Itot.a.eff := 2 ⋅ tf.1 tf.1 ⎜ tot.a.na ⎟ ... ⎣ 12 ⎝ 2 ⎠⎦ ⎡b ⋅t 3 ⎞⎤ 2 ⎢ tf.2 tf.2 + ( b ⋅t ) ⋅⎛ h − t − tf.2 − z t ⎥ + 2⋅ tf.2 tf.2 ⎜ tf.1 tot.a.na ⎟ ... ⎣ 12 ⎝ 2 ⎠⎦ ⎡ h − ttf.1 − ttf.2 + tp ⎞ ⎤ 2 ⎢t ⋅( h − t − t − t ) ⋅⎛ − ztot.a.na ⎟ ...⎥ ... + 2 ⋅ w.h tf.1 tf.2 p ⎜ ⎢ ⎝ 2 ⎠ ⎥ ⎢ t ⋅(h − t − t − t )3 ⎥ ⎢+ w.h tf.1 tf.2 p ⎥ ⎣ 12 ⎦ ( + AeffEP ⋅ ztot.a.na − zsl.1 )2 + nst ⋅Isl.1 4 Itot.a.eff = 4.308 m Nuevas propiedades mecánicas de la sección en cajón mixta Las nuevas propiedades mecánicas de la sección en cajón mixta (parte de acero estructural y armadura) son: • Area: 2 Atot.eff := Atot.a.eff + Atsur + Atslr = 1.416 m • Módulo resistente: ( ) ( ) Sna := Sa.na + Atsur ⋅ h + tslab − c ur + Atslr ⋅ h + c lr = 3.023 ⋅ m 3 • Distancia entre el centro de gravedad y la cara inferior del ala inferior: Sna ztot.na := = 2.134 m Atot.eff 171
  • 50. Manual de Proyecto COMBRI – Parte I EN 1993-1-1, Table 5.2 (sheet 1 of 3), Maximum width-to-thickness ratios for compression parts 172