diseño de una viga canal

CONSTRUCCION DE RESERVORIO DE ALMACENAMIENTO DE AGUA PARA RIEGO SECTOR RURICANCHA, PROYECTO: CASERIO DE TINYASH, INDEPENDENCIA – HUARAZ - ANCASH REGION: ANCASH PROVINCIA: HUARAZ DISTRITO: INDEPENDENCIA FECHA: AGOSTO DEL 2016

DISEÑO ESTRUCTURAL DE ACUEDUCTO  01.00 METRADO METRADO DE CARGAS CARGAS El metrado de cargas y la obtención de las combinaciones de diseño se realizan en base a lo establecido en las normas E.020 y E.060 del RNE Deacuerdo al Art. 9.2.6 de la norma E.060:

= 1,4

+ 1,7

+ 1,4

Donde: U: Carga última. CM: Carga Muerta CV: Carga viva CL:Carga debida a la presióno peso de líquidos 01.01 01.01 Carga Carga muerta muerta La única carga muerta actuante en la estructura será la que es debida al peso del canal-viga, la cual tiene las siguientes dimensiones:

Peso específico del concreto reforzado:

b=

0.30 m

h=

0.30 m

t1=

0.10 m

t2=

0.10 m

c=

2400 Kg/m3

Por lo tanto el peso del canal es el siguiente: Wcanal=

264.00 Kg/m

Wcanal=

2640.00 N/m

CM=

2640.00 N/m

01.02 Carga debido debido al al peso del del líquido líquido Para hallar el peso del líquido en el canal es necesario hallar el tirante en el mismo:

Se trabaja con el valor redondeado: y=

0.10 m

b=

0.30 m

Peso específico del agua es:

a=

1000 Kg/m3

Por lo tanto: Wagua=

30.00 Kg/m

Wagua=

300.00 N/m

CL=

300.00 N/m

En este caso no se considera ninguna carga viva para el análisis: 01.03 Carga última: Porl lo tanto la carga última será la siguiente:

U=

4116.00 N/m

02.00 ANÁLISIS ESTRUCTURAL La estructura se diseña mediante las siguientes hipótesis:  -El puente canal se comportará como una vigá simplemente apoyada (apoyos de plachas de neopreno)  -El máximo momento último se presenta al centro de la luz de la estructura. por lo tanto: L=

3.60 m

U=

4116.00 N/m

M.U=

6667.92 N-m

M.U=

6.67E+06 N-mm 03.00 DISEÑO ESTRUCTURAL 03.01 Diseño por flexióndel puente canal  Parametros de diseño: Mu=

6.67E+06 N-mm

f´c=

21 MPa

fy=

420 MPa

φ=

0.9

h+t2=

400.00 mm

b (2*t1)=

200.00 mm

D=(pulg)

3/8 ''

Α varilla=

71.26 mm2

D estribo=(pulg)

= a= As=

∗ 0.85 ∗

= ∗

∗

∗( −

2

r=

40.00 mm

d=

345.71 mm

)

6.06 mm 51.48 mm2

0.00074449

Se realiza la verificación por acero máximo y acero mínimo

03.01.01 Acero máximo

= 0.75 ∗ 0,85 ∗

∗

3/8 ''

∗

630 + 630

max=

0.01625625 Ok

03.01.02 Acero mínimo

= min=

0.22 ∗

0.002400397 Usar por lo menos la cuantía mínima

03.01.03 Distribución del acero La separación máxima del refuerzo debe ser según lo establecido en el art.10.5.4 de la norma E.060 "…el espaciamiento máximo del refuerzo no debe de exceder 3 veces el espesor ni 400mm"  3*t2=

300.00 mm

# de varillas=

Scalc=

410.48 mm

S asumido=

400.00 mm usar a 300

1

03.01.04 Cálculo del la longitud de empalme La longitud de empalme sera el mayor entre: 300mm y el resultado obtenido de la siguiente expresión:

=

2.6

Ld=

335.76 mm

Ld=

350.00 mm

Ψt= Ψe= λ=

1

f'c=

21 MPa

fy=

420 MPa

db=

9.53 mm

1 1

03.02 Diseño por cortante del puente canal  La resistencia al esfuerzo cortante en la viga es la suma del aporte de resisntencia del concreto y el aporte de la resistencia del acero

=

∅

+

= 0,17

≥

=

∗

∗

La reacción en los apoyos es: Ru=

7.41E+03 N

La norma E.060 establece que se puede realizar la reducción del cortante de diseño al actuante a una distancia "d" del apoyo

Vu=

5.99E+03 N

φ=

0.85

Calculando el aporte del concreto se tiene

Vc=

4.58E+04 N

Como se vé la resistencia del concreto disminuida es mayor al cortante último, por lo que solo es necesario proporcionar acero por corte mínimo Pero no debe de ser menor que:

= 0,062

Entonces:

=

∗ 0,062

≤

≥ 0,35

∗ 0,35 ∗

Además el art. 11.5.5 establece: "El espaciamiento del refuerzo de cortante colocado perpendicularmente al eje del elemento no debe exceder de d/2 en elementos de concreto no preesforzado, de 0,75h en elementos  preesforzados, ni de 600 mm en ambos casos"  En la sección a analisar existen 2 ramas de refuerzo por corte D ref. corte= an a e ramas de refuerzo por corte=

1/2 '' 2

Av=

253.35 mm2

d=

345.71 mm

bw=

200.00 mm

fy=

420 MPa

f'c=

21 MPa

Smax1=

1872.60 mm

Smax2=

1520.12 mm

Smax3=

172.86 mm

Smax4=

600.00 mm

Smax calc=

172.86 mm

Smax asum.=

150.00 mm

Entonces se debe de proporcionar el refuerzo tranzversal de 3/8" @ 0.15m 03.03 Acero por temperatura Se debe de proporcionar como mínimo la siguiente relación entre el acero y el área total de concreto:

ρtemp.=

0.002

El refuerzo por temperatura en las paredes del canal se calcula el refuerzo para una longitud unitaria t1=

100.00 mm

bw=

1000.00 mm

As temp.=

200.00 mm2

Espaciamiento

d varilla=

1/2 ''

S=

600.00 mm

Como es menor al acero por corte, bastara con este último 03.04 Diseño por servicio del acueducto De acuerdo al art. 9.6.2.6 de la norma E.060 la deflección máxima en las vigas y losas no deberá de ser mayor a los valores expresados en la tabla adjunta:

Para el caso del puente canal se trabaja con el valor "L/480", la cual es el límite permisible de la suma de la deflección inmediata y la deflección debida a las cargas temporales La deflección total puede ser estimada multiplicando la deflección inmediata por el factor λ∆ : Donde:

ξ: Factor dependiente de las cargas sostenidas ρ': Cuantía del acero en compresión

ξ: tomará los siguientes valores

La deflección máxima en el centro de una viga simplemente apoyada se calcula con la siguente ecuación:

=

5 384

Se puede usar el momento de inercia Ig (momento de inercia centroidal para el caso de secciones no agrietadas), en el caso de que le momento de servicio Ms sea inferior al momento de agrietamiento Mr:

Yt: distancia desde el centroide de la sección a la fibra en tracción más extrema

Hallando el momento el centroide y el momento de inercia centroidal de la sección b=

300.00 mm

h=

300.00 mm

t1=

100.00 mm

t2=

100.00 mm Atotal Area

yc

Yt

A*yc

A1

40000.00 mm2

200

8000000

A2

30000.00 mm2

50

1500000

A3

40000.00 mm2

200

8000000

Ic

Yt-yc

Ig

Ig

A1

533333333.3

-40.91 mm

600275482.1

A2

25000000

109.09 mm

382024793.4

A3

533333333.3

-40.91 mm

600275482.1

Yt= Ig= fr= Mr=

159.09 mm 1.58E+09 mm4 2.84 MPa 2.83E+07 N-mm

Carg. De serv.= Ms=

2940.00 N/m 4.76E+06 N-mm

159.09 mm

1.58E+09 mm4

L=

3.60 m

Ms
21538.11 MPa

max=

=

5 384

0.19 mm

Se calcula la deflección final con las cargas permanentes multiplicandola por el factor:

λ∆=

max perm.= L/480= Por lo tanto se verifica que se cumple con el diseño por servicio

2

0.38 mm 7.50 mm

Ok