DISEÑO ESTRUCTURAL ALCANTARILLA ALCANTARILLA - PUENTE VEHICULAR VE HICULAR Proyecto : FECHA
MEJORAMIENTO DEL CANAL COSAPI EN LA SUBCUENCA CHARANAL MEJORAMIENTO UBICACIÓN : KM ABRIL DE 2008
PREDIMENSIONAMIENTO Altura interior interior Ancho de alcantarilla alcantarilla Espesor losa superior Espesor losa inferior Espesor Muros ancho triburario long. De calculo
DATOS DE DISEÑO H= b= Els = Eli = Em= a l
peso HS - 20 Tren de Carga
36 Tn W ru rueda 8000.00 γc = Peso espec. Conc 2400.00 γs = P espec. Terreno 1690.00 Altura de relleno relleno h = 0.00 Ang. de roz iintern ntern Ø = 30 0.333 Coef. Coe f. E Empu mpuje je acti acti Ea
0.90 0.90 0.25 0.15 0.15 1.00 1.00
16 Tn
16 Tn
HS-20 AN LISIS EN LOSA SUPERIOR SUPERIOR Peso propio losa superior Ws = a x l x Els x γc =
Peso por sobrecarga (L) L =Wrueda / b
8 TN
600 60 0 Kg Kg/m /m h=
Peso del relleno Wr = h x a x γs =
4 Tn
Kg Kg/m3 Kg/m3 m
0.00
Em 0.15
b=
0.90
Em 0.15
0 Kg/m Els = 0. 0 .25 7619.05 7619.0 5 Kg/m
Carga distribuida total losa superior (Dls) Dls= W s + W r + L 8219.05 Kg/m AN LISIS EN LOSA INFERIOR INFERIOR Carga sobre losa inferior W i Wi = γc x (Ae - Ai) x a / (b+2xEm) 17 1714. 14.29 29 Kg Kg/m /m
H=
0.90
Eli =
0.15
L=H+(Els+Eli)/2 1.10
L = b + Em = 1. 1.05 05 Peso del relleno Wr = h x a x γs = Peso por sobrecarga (L) L =Wrueda / b
0 Kg/m 7619.05 Kg/m
8219.05 Kg/m
Carga distribuida total losa inferior (Dli) Dli= W s + W r + L 9333.33 Kg/m
211.25 a
b
211.25 Kg/m
AN LISIS EN PAREDES LATERALES Carga en nudo superior (h+Els/2) q1= Qs = γs x (h+Els/2) 211. 21 1.25 25 Kg Kg/m /m Carga en nudo inferior (h+H+(Els+Eli)/2) q2= Qi = γs x (h+H+(Els+Eli)/2)
2070. 20 70.25 25 Kg Kg/m /m
MOMENTOS DE EMPOTRAMIENTO PERFECTO TRAMO ab Mab = - qL^2/12 -755.13 Kg-m Mba = + qL^2/12 755.13 Kg-m TRAMO cd Mcd = qL^2/12 Mdc = - qL^2/12 TRAMO ac = TRAMO bd Mac = -( -(q1 q1L^ L^2/ 2/12 12 +(q (q22-q1 q1)x )xL^ L^2) 2)//30 30)) Mca = +(q1L^2/12 +(q2-q1)xL^2)/20)
2070.25 c 9333.33 Kg/m CALCULO DE INERCIAS Iab = 0.0013 Icd = 0.0003 Iac = 0.0003 Ibd = 0.0003
857.50 Kg-m -857.50 Kg-m
Σ
-121.89 Kg K g-m
- Mdb
0.821 0.179 0. 1.000
Nudo b Kba Kbd Suma K = Kba +K 0 0..00124 0.00027 D ba = D bd = Σ
0.821 0.179 1.000
I = b'xh^3/12 b' = Els = Eli = Em =
1.00 0.25 0.15 0.15
m m m m
87..73 Kg87 g-m m = - Mbd
CALCULO DE LOC COEFICIENTES DE DISTRUBUCI N Nudo a Kab Kac Sums K = Kab+Ka 0.00124 0. 0 .00027 0.00151 Dab= D ac =
d 2070.25 Kg/m
0.00151
CALC CA LCUL ULO O DE LA LAS S RI RIG GIDE DECE CES S Kab=Kba = 0.0012 Kcd=Kdc = 0.0003 Kac=Kca = 0.0003 Kbd=Kdb = 0.0003
K=I/L
CALCULO DE LAS RIGIDESES Desc. Long Inercia (I) Kab=Kb 1.05 0.0013 Kcd=Kdc 1.05 0.0003 Kac=Kca 1.10 0.0003 Kbd=Kd 1.10 0. 0.0003
Nudo c Kca Kcd Suma K = Kca +K 0.00027 0.00029 Dca = Dcd = Σ
0.482 0.518 1.000
Lab = Lac =
1.05 1.10
Rigi. (K) 0.00124 0.00029 0.00027 0.00027
0.00056
0.821 a -755.13
Nudo d Kdc Kdb Suma K = Kdc +K 0.00029 0.00027 Ddc = Ddb = Σ
0.00056
87.73 0.179
0.518 0.482 1.000
NUDO MAS DESEQUILIBRADO NUDO a -667.40 SECUENCIA NUDO b 667.40 c, d, a, b NUDO c 735.61 NUDO d -735.61
Nota:
El signo del momento depende de lado que se encuentra
DISTRIBUCI N DE MOMENTOS M TODO DE CROSS PROMERA INTERACI N NUDO c NUDO d SUMA Mtos 735.61 SUMA Mtos NUDO a SUMA Mtos
*
-667.40 a 0.179 -177.335 151.05 -76.01 104.45 -24.59 25.41 -6.31 6.33 -1.58 1.58 -0.40 90.32
667.40
-755.13 0.821 693.6893 -508.11 479.68 -117.51 116.69 -29.10 29.08 -7.27 7.27 -1.82
346.84 -1016.22 239.84 -235.02 58.35 -58.21 14.54 -14.54 3.63 -3.63
-92.53
90.72
2 755.13 667.40 0.821 b 0.179 223.25 -221.27 46.35 -51.17 12.54 -12.67 3.16 -3.17 0.79 -0.79
-87.73
-90.72
-549.93 -0.79 0.79 -3.16 3.17 -12.62 12.70 -49.18 52.22 -152.03 75.52 -354.67
549.54
-121.89 0.482 c 735.61
0.482 -121.89 c 857.50 0.518
-735.61
NUDO b SUMA Mtos
-667.40
87.73
0.821 755.13 b -87.73 0.179
0.518 857.50
-380.94 239.79 -163.29 49.79 -52.83 13.46 -13.55 3.40 -3.40 0.85 -0.85 549.93
-190.47 479.58 -81.64 99.57 -26.41 26.93 -6.78 6.79 -1.70 1.70 -0.42 -550.36
-0.40 1.58 -1.58 6.32 -6.34 25.07 -25.59 92.71 -110.64 446.5031 0.482 0.518 d -857.50 -735.61
121.89
MOMENTOS FLECTORES CALCULO DE LOS MOMENTOS POSITIVOS LOSA SUPERIOR Momento max. Simplemente apoyado Mmax = w x L^2/8 1132.69 Kg-m Ma 92.53 Kg-m Mometto positivo al centro M+ = Mmax - Ma
1040.16 Kg-m
Datos w= L
8219.05 Kg/m 1.05 m
0.482 121.89 -857.50 d 0.518 d
LOSA INFERIOR Momento max. Simplemente apoyado Mmax = w x L^2/8 1286.25 Kg-m Ma 549.93 Kg-m Mometto positivo al centro M+ = Mmax - Ma
Datos w= L
9333.33 Kg-m 1.05 m
736.32 Kg-m q1= 2070.25 (q1 - q2) 1859.00
ANALISIS EN LOS MUROS Calculo de las Reacciones Rc = q2L/2+(q1-q2)L/3-(Ma+Mc)/L Rc = 1199.28 Kg Ra = q2L/2+(q1-q2)L/6-(Ma+Mc)/L Ra = 1.49 Kg Ecuación del Momento Mx = RaX-(q1-q2)X^3/6L - q2X^2/2 Mmax =(Ma+Mb)/2-Mx
Mc
q2=
c -549.93
a 90.32 Rc 1199.28
L
1.05 m
Ma
Ra 1.49
-90.34 320.15 Kg-m
Ecuación del Cortante Vx = (q1 -q2)X^2/2L+ q2X - Ra Mx = máx. cuando Vx =0
Ra q1 q2 Vx
Ubicación del Mmax. AX^2 + BX - C =0 Discr. = B^2 - 4*A*C X=(-B+(B^2-4AC)^0.50)/2A
211.25
1.49 2070.3 211.25 0
A =(q1-q2)/2L B = q2 C = Ra
885.24 211.25 1.49
-0.01 w = 8219.05 Kg/m
ESFUERZOS CORTANTES LOSA SUPERIOR Vab =wL/2-(Ma-Mb)/L Vba =-wL/2-(Ma-Mb)/L
Ma = -92.53
Mb=
90.72
4316.73 -4316.73
LOSA INFERIOR Vcd =wL/2-(Mc+Md)/L Vdc =-wL/2-(Mc+Md)/L
Va =
L
1.05 m
Vb =
Va =
L
1.05 m
Vb =
4900.00 -4899.60
MURO VERTICAL Vca =(q2xL/2+(q1-q2)xL/3)-(Mc+Ma)/ 1199.28 Vac =-(q2xL/2+(q1-q2)xL/6)-(Mc+Ma) 1.49
Md = 549.93
Mc= -550.36 w = 9333.33 Kg/m
q1= 2070.25 (q1 - q2) 1859.00
q2= 211.25
c -549.93
Mc
a Ma Rc 1199.28
DIAGRAMA DE MOMENTOS FLECTORES Ma = Ma
-92.53
1.05 m
90.32
Ra 1.49
DIAGRAMA DE CORTANTES Mb =
90.72 Mb
90.32
4316.73 Mb =
M+ =
L
-90.72
1.49
1.49
1040.16 ######
X
-0.01 X = 0.525
320.15
320.15 -4899.60 M+ =
736.32
1199.28
-549.93
549.54 549.93
-550.36
1199.28 4900.00
DISE O POR SERVICIO
CALCULO DEL ACERO
Momentos de diseño M(+) losa superior M(+) losa inferior M(-) Muros
DISE O POR SERVICIO Fy= F'c= fc=0.4F'c fs=0.4*Fy r=fs/fc n=2100000/(15000(raizF'c)) K= n/(n+r) J=1-K/3
As=Mt/(j*d*fs) Losa superior Losa inferior Muros
1040.16 Kg-m 736.32 Kg-m 549.93 Kg-m
4200 280 112 1680 15 8.000 0.348 0.884
VERIFICACION DEL PERALTE d=raiz(2*M*/(fc*j*k*b) Losa superior Losa inferior Muros considerando recubrimiento ( r ) Espesores de las losas (E) E = d + 5cm Losa superior Losa inferior Muros
*
Cálculo del acero minima Losa superior Losa inferior Muros
4200 Kg/cm2 280 Kg/cm2 112 Kg/cm2 1680 Kg/cm2 15 8.000 0.348 0.884
7.77 cm 6.54 cm 5.65 cm cms
13 12 11
< < <
25.00 15.00 15.00
CHEQUEO POR CORTE v = V/bd Esfuerzo cortante actuante Cortante Esfuerzos Cortante Losa superior 4316.73 1.73015 Cortante Losa inferior 4900.00 3.27759 1199.28 0.80219 Cortante Muros
< < <
4.853 OK 4.853 OK 4.853 OK
Vc = 0.29 x raiz(f'c) 4.85263 4.85263 4.85263
cm 2 cm 2 cm 2
As min=14*b*d/Fy o 0.002bd 6.67 cm 2 3.33 cm 2 3.33 cm 2
As min. > As calculado, se colocará el As min. Losa superior 5/8" 29.70 Losa inferior 1/2" 25.60 Muros 1/2" 38.10
5
Esfuerzo cortante resistente (Vc) Losa superior Losa inferior Muros
3.50 4.96 3.70
cm cm cm
Colocar Ø 5/8 @ 0.28 Ø 1/2 @ 0.25 Ø 1/2 @ 0.30
Acero de repartición Losa superior 1/2" Losa inferior 3/8" Muros 3/8"
Ar =As/(raiz(3.28*L)) 3.592 35.35 1.796 39.53 1.796 39.53
Colocar Ø 1/28 @ 30 Ø 3/8 @ 0.35 Ø 3/8 @ 0.35
Acero de Temperatura Losa superior 1/2" Losa inferior 3/8" Muros 3/8"
Ast=0.0018*b*d 3.6 35.278 1.8 39.444 1.8 39.444
Colocar Ø 1/2 @ 0.35 Ø 3/8 @ 0.35 Ø 3/8 @ 0.30
NOTA * Con el acero indicdo se asegura, a la estructura de los efectos de impacto por carga vehicular que se producen constantemente por el trafico . * Losa superior utilizar concreto F'c = 280 Kg/cm2
DISEÑO DE ACUEDUCTO Proyecto: CANAL VICE III ETAPA Obra: PASE DE AGUA PLUVIAL (DE ALCANTARILLAS)
Km 1+557 x
b
I.- DISEÑO DE LA LOSA Datos: x= L' =
H=
0.90
e=
0.10
b=
1.00
y=
0.71
gw (agua) gc (conc.)
L= B=
3.00 1.20
f'c = fy=
METRADO DE CARGAS Peso propio carga viva (agua) acabados
H=
0.10
0.90
y
Fx
y/3
3.10 1000.00 Kg/m3
e=
0.10
2400.00 Kg/m3
B= 1.20
210.00 Kg/cm2
4200.00 Kg/cm2 1005.00
(1m)*(e)*(2,400 Kg/m 3 (1m)*(y)*1,000 Kg/m 3 0.025*2200Kg/m 3*1.0m WD =
240.00 710.00 55.00 1005.00 Kg/m 10.05 Kg/cm
MOMENTO POSITIVO ( CENTRO) SIN PRESIÓN DEL AGUA Mmáx.= Wb^2/8
152.01 Kg.m 15200.63 Kg.cm
Kg/m
L' = 1.10
5965.18 15200.63
X
MOMENTO NEGATIVO (EXTREMO) CON PRESIÓN DEL AGUA M( - ) = 1/6*( w)(*y^3)
59.65 Kg.m 5965.18 Kg.cm
DISEÑO POR SERVICIO Fy= F'c= fc=0.4F'c fs=0.4*Fy r=fs/fc n=2100000/(15000(raizF'c)) K= n/(n+r) J=1-K/3
4200.00 210.00 84 1680 20 9.661 0.326 0.891
VERIFICACION DEL PERALTE dmin = raiz(2*M*/(fc*j*k*b) recubrimiento ( re ) (dmin+r)
2.75 cm 4.00 cm OK 6.00 cm
PUNTO DE INFLEXIÓN x=Raiz((2*M(-)/W) AREA DE ACERO POSITIVO Mt=Mmáx. - M(-) As=Mt/(j*d*fs) verificando la cuantia minima As min=0.0017bxd Area de acero a utilizar área S = 3/8" 0.71 Por reglamento: S max <= 3e <= 45 usar f 3/8"
Kg/cm2 Kg/cm2 Kg/cm2 Kg/cm2
34.45 cm
9235.44 Kg.cm 1.03 cm2
As calc.
d Amin
@ @
1" 3/4" 5/8" 1/2" 3/8"
1.02 cm 2 As calc. 70 cm 30 cm 30 cm 3/8” @ 0.30
ACERO DE TEMPERATURA Ast=0.0025*b*d Considera S = 3/8" 0.71 Por reglamento: S max <= 3e <= 45 usar f 3/8"
@
1.5 cm 2 47 cm 30 cm 30 cm
3/8” @ 0.30
2.5 1.9 1.6 1.3 1
II-DISEÑO DEL CAJON METRADO DE CARGAS Peso propio Peso losa Carga viva acabados
(H+e)*(X)*4,200 Kg/m3 (b/2)*(e)*4,200 Kg/m3 (b/2)*(y)*1,000 Kg/m3 0.025*2200Kg/m3*1.0m W=
240.00 120.00 355.00 55.00 770.00 Kg/m
MOMENTO POSITIVO ( CENTRO) Mmáx.= WL^2/8
4200.00 210.00 84.00 1680.00 20.00 9.66 0.326 0.891
VERIFICACION DEL PERALTE dmin = raiz(2*M*/(fc*j*k*b) recubrimiento ( re ) (dmin+r)
Kg/cm2 Kg/cm2 Kg/cm2 Kg/cm2
92496.25
27.54 cm 4.00 cm OK 96.00 cm
92496.25 Kg.cm 0.64 cm2
As calc Amin área 1.27
Kg/m
L' = 3.10
924.96 Kg.m 92496.25 Kg.cm
DISEÑO POR SERVICIO Fy= F'c= fc=0.4F'c fs=0.4*Fy r=fs/fc n=2100000/(15000(raizF'c)) K= n/(n+r) J=1-K/3
AREA DE ACERO POSITIVO Mt=Mmáx. As=Mt/(j*d*fs) verificando la cuantia minima As min=0025x*d Area de acero a utilizar 1/2"
770.00
usar
2.40 Amin 2.00
cm 2
Ø
1/2"
d
CHEQUEO POR CORTE V1 = W*L/2 Vc = V1/(b*d*J)
1" 3/4" 5/8" 1/2" 3/8"
1193.50 Kg 1.39 Kg/cm2
El esfuerzo cortante del concreto es Vadm = 0.29*Raiz(f'c)
4.20 Kg/cm2
vc < vadm
No requiere estribos si:
CONFORME
3/8” @ 0.25 1/4”
se coloca como estructura de montaje as Cálculo de S
según ACI
Area de acero a utilizar 1/4"
Ar S≤ 0.0015 b
área 0.32
S≤
S= 1/4"
@
43 cm 30 cm 30 cm
3/8” @ 0.30
2.5 1.9 1.6 1.3 1
Ascalc cm2 5.10 A 2.85 1.98 1.27 0.71
min
cm2 5.10 2.85 1.98 1.27 0.71
DISEÑO PUENTE PEATONAL Canal Vice II Etapa (Mej)
PROYECTO:
A- PREDIMENSIONAMIENTO LUZ DEL PUENTE mts LUZ (L)= PERALTE LOSA H=l/12 @ H=L/15 ESPESOR LOSA mts E=
Puente simplemente apoyado 2.3 ? 0.19 0.20 ?
C-DISEÑO DE LA LOSA METRADO DE CARGAS Peso propio (1m)*(e)*(2,4 T/m3 Acabados 100Kg/m2
0.48 0.10 0.58 0.38 T - m 383.53 K-m
Md=WL^2/8 ANCHO EFECTIVO E=(3.05*N+A)/(4+N) Emax=A/(2*N) N = N° de carriles A=ANCHO CALZADA E= Se toma el menor
1.11 1.25 1.00 2.50 1.11
I = Coef. de impacto max 30% l=50/(3.28*L+125)
0.30 0.38
I =< 0,3
0.30
SOBRECARGA Pr=
Tractor 3 Ton
PESO DE LA RUEDA MAS PESADA P=Pr*(1+I)/E Ms/c = Pr*L/4 MI=0.3*Ms/c
3.51 2.02 0.61
Momentos total Mt=Md+ Ms/c + MI
3.01
DISE O POR SERVICIO Fy= F'c= fc=0.4F'c fs=0.4*Fy r=fs/fc n=2100000/(15000(raizF'c)) K= n/(n+r) J=1-K/3 E=
4200 210 84 1680 20 9.661 0.326 0.891 0.20
Kg/cm2 Kg/cm2 Kg/cm2 Kg/cm2
VERIFICACION DEL PERALTE d=raiz(2*M*/(fc*j*k*b) d
15.71 cm TRUE
15
cms
DISE O POR SERVICIO Mt=Md+ Ms/c + MI As=Mt/(j*d*fs) verificando la cuantia minima As min=14*b*d/Fy As min
@
Acero de repartición Ar= Considerando acero
@
cm2
5.07
cm2
22 22
cms OK
4.812 41 40
OK
TRUE
As/(raiz(3.28*L)) 5/8"
Acero de Temperatura Ast=0.001*b*d Considerando acero
3.01 13.22
1.5205 47 con As min. 40 OK
@
3/8"
D-DISE O DE LA VIGA SARDINEL Ps=Proporción de carga =(E/2-0.30)/E
0.230
Msc=Ps*1.3*P*L/4
0.603
Peso propio de la viga b'= h= E+ 0.20
0.25 0.4
w=b' * h * 2.4
0.24 T/m
Mpp=w*L^2/8
0.1587
Mt=Msc+Mpp d=raiz(2*M*/(fc*j*k*b)
0.762 15.81 cm
d
TRUE
DISE O POR SERVICIO Mt=Md+ Ms/c + MI As=Mt/(j*d*fs) Considerando acero
1/2"
min
34
cms
0.76 1.49
cm-2
1 2
