Diseño de Superestructura
DISE DI SE O DE DE PAS PASE E AER AEREO EO L= L=20 20 m Datos Generales
CON ONST STRU RUCC CCIO ION N DE LOS LOS SI SIST STEM EMA AS DE AGU GUA A Y SA SANE NEA AMI MIEN ENTO TO BASI SICO CO(U (UBS BS), ), EN LA LOCALIDAD DE PONGO ISLA Y ANEXO, DISTRITO DE HUIMBAYOC, PROVINCIA DE SAN MARTIN, DEPARTAMENTO DE SAN MARTIN
D= L= f= cf= s= Ø =
2.00 20.00 2.00 0.05 0.45 2
m m m m m plg
= = = = = =
Separacion entre Péndolas Longitud del Puente Flecha del cable Contra flecha del tendido de tubería Altura de la pendola central diametro de la tuberia a instalar
CALCULO DE LA FLECHA DEL CABLE (f) Fc F c= Fc2= LP/10 =
2.0
f=
2.0
a .-
2m
DISEÑO DE PENDOLAS - NUMERO DE PENDOLAS : Np= Numero Numero de pendolas pendolas a calcular calcular L= Longitud del puente entre ejes de torres d= Distancia entre cada pendola
Np= L/d - 1
Np= Total de pendolas en el puente
9
9.00 pendolas
= =
20.00 m 2.00 m
(entre extremos del puente)
pendolas de distintas medidas y/o alturas y estaran distanciados c/
2
m
- DIAMETROS DE LA PENDOLA : Se usara varillas de fierro liso que en su extremo llevaran ojos soldados electricamente
A pendola= P/Fadm
PENDOLAS (TIPO BOA 6X19)
F adm= 0.6*Fy Fy=
4200
kg/cm2
Fadm=
2520
kg/cm2
A pendola = Area de acero de la pendola por calcular P= Peso total que soportara las pendolas F adm = Esfuerzo admisible
DIAM.
As (cm2)
Peso (Kg/ml)
Rotura (Tn)
1/4"
0.32
0.17
2.67
3/8" 1/2"
0.71 1.27
0.39 0.69
5.95 10.4
5/8" 3/4" 1"
1.98 2.85 5.07
1.07 1.55 2.75
16.2 23.2 40.7
- Calculando el peso total que que soportan las pendolas P:
P= (Pe+Pl+Pv+Pb+Pc+Ps/c) (Pe+Pl+Pv+Pb+Pc+Ps/c)
1/4"
Pe = Pl = Pv = Pb = Pc = Ps/c =
P=
10.47 Kg
0.159592907
0.002
0.0003
0.319185814
0.002
0.0006 4.979
2.49
Peso de la Tubería de FºGº D=2"
5.00 Kg
0.47877872
0.003
0.0012 9.336
Peso del Agua en la Tubería=
4.05 Kg
0.638371627
0.003
0.0016 12.45
Peso de Accesorios Metálicos=
1.25 Kg
0.957557441
0.003
0.0029 22.41
Peso de Péndolas =
0.17 Kg
1.276743254
0.003
0.0038 29.88
Peso de Clavos y Otros =
0.00 Kg Kg
Peso de Sobre Carga =
0.00 Kg Kg
A pendola = Se usara pendolas tipo boa de Diametro
0.004 cm2 1/4"
cada 2 m
Diseño de Superestructura Superestructura
D.-
LONGITUD Y DISE O DEL CABLE PRINCIPAL (Lc) La longitud de la curva parabólica del cable, viene dada por:
DONDE : Lc=L' * (1+ (8*(n^2)/3)-(32*(n^4)/ (8*(n^2)/3)-(32*(n^4)/3)) 3))
Lc=
Lc= Longitud de la curva curva parabólica parabólica del cable cable L'= Longitud entre torres = 20.00 n= Flecha /L' = 0.100
20.52 m
- Altura de la Torre : hT = f + s + f'
DONDE : hT= Altura de la Torre f= Flec Flech ha del cable able en el eje eje cen central ral igu igual a altura de flecha es del (M nima altura 8%L' ) s= Altu Altura ra de la pénd éndola ola centr entral al (crit crite erio) rio) f'= C ontraflecha del tablero en el eje central =
hT=
2.50
10%L'
=
2.00 2.00 m
18/17 %L'
= =
0.45 0.45 m 0.05 m
m
- Longitud de Fiadores : Cota Sup. Torre = α
L1 L2
hT
d
388.97 45 °
α=
(Lado Izquierdo) Izquierdo) (Lado Derecho)
C. Terr. Terr. Izq. Izq. = 386.47 C. Terr. Der. = 386.47 (Lado Izquierdo) l1 (Lado Derecho) l2
α
tg α = ((h T+d) /l1) /l1)
L' = ( (hT+d)^2 + (l1+d)^2)^0.5 (l1+d)^2)^0.5
Cota = Cota =
386.47 (Lado Izquierdo) 386.47 (Lado Derecho)
l1 = (hT+d)/tg α
→
DONDE : L1= L2= l1= l2= hT+d= hT+d=
Lo L ongitud del fiador izquierdo Lo Longitud del fiador derecho Proyección horizontal del fiador Proyección horizontal del fiador Al A ltura de torre izquierda Al Altura de torre derecha
Sustituyendo Sustituyendo datos : tg α =
1.00
l1 =
2.50
m
l2 =
2.50
m
Fiador Derecho
L1 =
3.54
m
Fiador Izquierdo
L2 =
3.54
m
Fiador Derecho
Fiador Izquierdo
= = = = = =
? ? ? ?
m m m m 2.50 m 2.50 m
Diseño de Superestructura
- Diseño de los cables Principales : Se usará como mínimo 01 cable por banda Cálculo del peso distribuido por metro lineal :
-
Peso de la Tubería de PVC D=2" Diametro de cable asumido Peso del cable principal (Kg/ml x 1 cable) Peso de las péndolas y accesorios metálicos Peso del Agua en las Tuberías
= 2.50 Kg/ml = 3/8" = 0.39 Kg/ml = 1.420 Kg/ml = 2.03 Kg/ml Peso Total Pt = 6.34 Kg/ml
Pvi (Peso por unidad de longitud por efecto de viento )
Pvi =0.005*0.7*velocidad viento^2*ancho del puente Pvi=
0.5 kg/m
Psis=
1.1 kg/m
Wmax=
7.9 kg/m
Psis (Peso por unidad de longitud por efecto de sismo )
Psis =0.18*Peso de servicio (zona tipo 2) (Peso por unidad de longitud maxima) Factor de Seguridad = Factor n = f/l =
Fs = n=
H = (Wmax* L^2)/(8*f)
Tensión Horizontal =
Tensión en el cable =
2.5 0.1000
= =
198.42 kg 0.20 Tn
T=((Wmax*L^2)*((1+16*n^2)^0.5)/(8xf))
Tm= T * Fs
Tensión máxima =
=
= =
0.21
x
CABLE PRINCIPAL (CLASE TRANSA) C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
DIAMETRO plg
A (plg 2)
3/8 1/2 5/8 3/4 1 1 1/4 1 3/8 1 1/2 1 5/8 1 3/4
0.11 0.20 0.31 0.44 0.79 1.23 1.48 1.77 2.07 2.41
R,E,R (TN) COSTO $ 5.95 4.30185 10.4 4.8000 16.2 5.29815 23.2 7.02407 40.7 8.63519 64.47 11.0278 77.54 11.9241 103 13.7352 120 16.1259 139 18.5167
COSTO S/. 23.23 25.6 28.61 37.93 46.63 59.55 64.39 74.17 87.08 99.99
DONDE : R.E.R = Resistencia Efectiva a la Rotura (Tn, tipo Alma de Acero) Tasa de cambio : $ 1.00 = S/. 3.00 , se incluye IGV AREA (plg2) : Sección transversal metálica del cable (0.76 * D^2)
1
Ingrese el Código del cable a usar
Se usarán
USAR
0.09
1
CABLES
CABLES
<==> Ø
1.00
CABLES
3/8 "
2.5
214 kg 0.21 Tn
=
0.53 Tn
Diseño de Superestructura
F.-
LONGITUD DEL CABLE PRINCIPAL (Lc) - Calculo de la longitud del cable : Lc = L * ( 1+ 8/3*(f^2/L^2) - 32/5*(f^4/L^4) ) Lt =( Lc + Cable marg. Der+ Cable marg. Izq +2*L.amarre) *
G.-
Longitud de Amarre= Lc =
2.00 20.52 m
Lt = Lt =
31.59 m 32.00 m
1
m
DISEÑO DE LAS BARRAS DE ANCLAJE Barras de A nclaje para Cable Principal
Número de Varillas de Anclaje por cámara Tensión por el Cable Principal: Tensión por el Cable Reversa: Tensión actuante por v R = T / n Ac = R / ( 0.6 x fy2 )
As 1/2" = Usar Varilla Lisa de =
G.-
μ=
Ø= Tt= γ suelo=
γ Conc = k=
LH1= LH2= Y1= Y2=
1
n= T1 = T2 = R1 =
1.00 213.71 0.00 213.71
Und Kg Kg Kg
Ac1 =
0.14
cm2
1.29 1/2"
cm2
Ø=
pulg.
Cable Principal.
DISEÑO DE LA CAMARA DE ANCLAJE
IZQ DER 0.35 0.35 30.00 30.00 0.85 0.85 1.90 1.90 2.30 0.80 2.50
2.30 0.80 2.50
2.50 2.50
m m
= = = =
Coeficiente de rozamiento de suelo Angulo de fricción interna del suelo (grava lig. Humedad) Capacidad portante del suelo enKg/cm2 . Peso específico del suelo (asumido) en Tn/m3.
= = = =
Peso específico del Concreto Ciclopeo en Tn/m3. Altura de aplicación de anclaje en m. Longitud Horizontal izquierdo en m. Longitud Horizontal derecho en m.
=
Y1= hT + d
TIPO DE SUELO
VALOR μ
Grano Grueso Limo o arcilla Roca Firme
0.5 0.35 0.6
Diseño de Superestructura
LADO IZQUIERDO A= B= C=
0.80 m 0.80 m 0.60 m
LADO DERECHO
= Ancho = Largo = Peralte
A= B= C=
RADIANES
GRADOS
0.79 0.79 0.79
11.30993247 45.00000000 45.00000000
α = α1 = α2 =
Longitud del fiador izquierdo (L1) = Longitud del fiador derecho (L2) =
3.54 3.54
A
0.21
Tn
B
PLANTA DE LA CAMARA DE ANCLAJE
ELEVACION DE LA CAMARA DE ANCLAJE
- Por efecto del Puente Sobre la Cámara :
Th= Tv=
0.15111 = 0.15111 =
Th= Tv=
0.15111 = 0.15111 =
Tensión Del Cable (Calculado anteriormente)
LADO IZQUIERDO Tensión Horizontal Tensión Vertical
Th = T1 * COS α1 Th = T1 * SEN α1
LADO DERECHO Tensión Horizontal Tensión Vertical
Th = T1 * COS α2 Th = T1 * SEN α2
- Por Peso Propio de la cámara : LADO IZQUIERDO Wt=
0.88
Wt=
0.88
=
C
B
0.21 =
= = =
= Angulo con el cable Principal = Angulo del fiador izquierdo = Angulo del fiador derecho
T=
T1=
0.80 m 0.80 m 0.60 m
Tn
Wt = γ Conc C* Vol.
LADO DERECHO Tn
- Por Efectos del Terreno Sobre la Cámara : Ea= Empuje activo del Terreno Ep= Empuje pasivo del Terreno
Wt = γ Conc C* Vol.
Tensión en el cable
Ancho Largo Peralte
Diseño de Superestructura
Empuje activo del Terreno (por unidad de longitud)
Ea= Ea=
0.11 0.11
Ca = Tg^2 (45 - Ø/2)
tal que
Ea= (γ suelo* C^2 * Ca)/2
Tn Tn
Ca = Ca =
IZQ. DER.
0.333 0.333
Empuje pasivo del terreno (por unidad de longitud)
Ep= Ep=
1.03 1.03
Cp = Tg^2 (45 + Ø/2)
tal que
Ep= (γ suelo* C^2 * Cp)/2
Tn Tn
Cp= Cp=
IZQ. DER.
3 3
Cálculo de los momentos que intervienen - Suma de momentos estables : Σ M est. = ((γ Conc*A*B*C)*B/2)+((Ep*A)+Ea*2*B*μ))*C/3
LADO IZQUIERDO LADO DERECHO
0.53 Tn - m 0.53 Tn - m
Σ M est. 1= Σ M est. 2=
- Suma de momentos de volteo : Σ M v = T *COSβ*(C-K) + T*SENβ *(B-2.50) + (Ea*A)*C/3
LADO IZQUIERDO LADO DERECHO
0.07 Tn - m 0.07 Tn - m
Σ M v1 = Σ M v 2=
- Verificación al volcamiento :
FSV = Mest / Mv > 2 FSV 1 =
7.45 Kg-cm
>
2
OK CUMPLE !!!!!
FSV 2 =
7.45 Kg-cm
>
2
OK CUMPLE !!!!!
- Verificación al deslizamiento : Fuerzas que se Oponen al Deslizamiento: F1 =
Wc = Tv =
(Wc - Tv) x μ
μ=
F1 izq= F1 der= F2 =
256.23 Kg 256.23 Kg
F3 izq= F3 der=
F2 = Ea =
Ea x B x μ x 2
F2 izq= F2 der= F3
Peso de la Cámara de Anclaje. Tensión Vetical transmitido por el Fiador. Coeficiente de Rozamiento del Suelo.
μ=
Fuerza de Rozamiento en Paredes Laterales. Empuje Activo en las Paredes Laterales. Coeficiente de Rozamiento del Suelo.
F3 =
Por Empuje Pasivo.
63.84 Kg 63.84 Kg Ep x A 820.80 Kg 820.80 Kg
Diseño de Superestructura
FSD = (F1+F2+F3) / (Th+EaxA) > 2 FSD1 =
4.71
>
2
OK CUMPLE !!!!!
FSD2 =
4.71
>
2
OK CUMPLE !!!!!
- Verificación de presiones sobre el suelo :
Punto de aplicación de la Resultante X = (Mest - Mv) / Wc X1 =
0.52 m
LADO IZQUIERDO
X2 =
0.52 m
LADO DERECHO
-0.12 m
LADO IZQUIERDO
-0.12 m
LADO DERECHO
Cálculo de la Excentricidad " e "
e = (a/2) - X e1 = e2 = - Presion maxima sobre el suelo :
q max= ((Wc-V)/(B*A)) * (1+((6*e)/A)) q max =
Presión máxima sobre el suelo (Por Cámara 1)
LADO IZQUIERDO
0.01 Kg/cm2
q max= (Wc/(B*A)) * (1+((6*e)/A)) q max =
Presión máxima sobre el suelo (Por Cámara 2)
LADO DERECHO
0.01 Kg/cm2
VER ANGULO DEL FIADOR = 0.80
45.000
T1
0.60
Th
DONDE: Vc Pc T1 Tv qmáx
= = = =
Volúmen de la cámara = Peso de la cámara = Tensión inclinada del cable fiador = Tensión Vertical del cable fiador = Presión máxima de la cámara =
0.384 0.88 0.21 0.15 0.01
m3 Ton Ton Ton Kg/cm2
Diseño de Superestructura
- Fuerzas que se oponen al deslizamiento (Pc-2 * Tv) * μ = (Pc-2*T1*Senα1)
F1=
0.20 Ton
F2=
0.82 Ton
FSD =
2
- Fuerzas debido al Empuje pasivo sobre la pared frontal Ep*B
- Fuerzas debido al empuje activo sobre las paredes laterales Ea*A
F3=
0.09 Ton
Th=
0.15 Ton
- Fuerza debido a la Tension Horizontal del cable fiador T1*Cosα1
Verificando las fuerzas deben ser el doble de la tensión Horizontal (F1+F2+F3) > 2*Th
∴
Σ de las fuerzas =
1.12 Ton
>
OK CUMPLE !!!!!
0.30223 Ton
Se usará las dimensiones de
0.8
x
0.8
x
0.60
cámara izquierda
Se usará las dimensiones de
0.8
x
0.8
x
0.60
camara derecha
Diseño de Superestructura
DISEÑO DE UN PUENTE AEREO PARA TUBERIAS NOMBRE DEL PROYECTO: LOCALIDAD: DISTRITO:
COSTRUCCION DE LOS SITEMAS DE AGUA POTABLE Y SANEAMIENTO BASICO(UBS), EN LA LOCALIDAD DE PONGO PONGO ISLA HUIMBAYOC
DATOS A INGRESAR PARA EL DISE O Longitud del puente Diametro de la tuberia de agua Material de la tuberia de agua Separacion entre pendolas
LP= 20 m ( 3/4" , 1", 1 1/2" , 2", 2 1/2" , 3" y 4" ) Dtub= 2 ( FG o PVC ) FG Sp= 2 m
CALCULO DE LA FLECHA DEL CABLE (Fc) Fc1= LP/11= Fc2= LP/9 =
1.8 2.2
Fc=
Fc=
2.2m
(de preferencia el mayor valor)
2.2
CALCULO DE LA ALTURA DE LA TORRRE DE SUSPENSION
Fc= 2.2m ALTURA DE LA COLUMNA DE SUSPENSION=
4.0 m 0.5 1.3
CL
a) DISEÑO DE PENDOLAS Peso de tuberia 2" Peso accesorios (grapas, otros)
4 kg/m 2.0 kg/m
Diseño de Superestructura
WL=
6.0 kg/m 0.69 kg/m 2.7 m
Peso de cable pendola Altura mayor de pendola
Peso total / pendola = WL*(separacion de pendolas) + (altura mayor pendola)*(peso de cable-pendola)
Peso total /pendola=
13.9 Kg
Factor de seguridad a la tension (3 - 6)=
5
Tension a la rotura / pendola =
DIAMETROS
0.07 Ton
TIPO BOA (6x19)
Pulg,
Peso (Kg/m)
Rotura (Ton)
0.17 0.39 0.69
2.67 5.95 10.4
1/4" 3/8" 1/2" SE ADOPTARA CABLE DE
1/4"
TIPO BOA ( 6x19 )
PARA PENDOLAS
b) DISEÑO DE CABLES PRINCIPALES Peso de tuberia 2 " Peso accesorios (grapas, otros) Peso de cable pendola Peso de cable Principal ( asumido )
4 3.0 0.93 0.39
kg/m kg/m kg/m kg/m
WL=
8.32 kg/m
Pvi=
2 kg/m
Psis
1.5 kg/m
Pvi (Peso por unidad de longitud por efecto de viento )
Pvi =0.005*0.7*velocidad viento^2*ancho del puente
Psis (Peso por unidad de longitud por efecto de sismo )
Psis =0.18*Peso de servicio (zona tipo 2)
(Peso por unidad de longitud maxima)
Wmax=
11.8 kg/m
Mmax.ser (Momento maximo por servicio)
Mmax.ser=Wmax*luz puente^2/8) Mmax.ser= Tmax.ser (Tension maxima de servicio)
Tmax.ser=Mmax.ser / flecha cable
0.6 Ton-m
Diseño de Superestructura
Factor de seguridad a la tension (2 -5)=
Tmax.ser=
0.27 Ton (HORIZONTAL)
Tmax.ser=
0.29 Ton (REAL)
2.5
Tmax.rot (Tension maxima a la rotura)
Tmax.rotr=Mmax.ser * Fac.seguridad Tmax.rot=
DIAMETROS Pulg,
0.7 Ton
Tmax.rot / cable=
0.72 Ton
Tmax.ser / cable=
0.29 Ton
( DATO DE COMPARACION )
TIPO BOA (6x19) Peso (Kg/m)
1/4" 3/8" 1/2" 5/8" 3/4" 1" 1 1/8" 1 1/4" 1 3/8" 1 1/2" 1 5/8" 1 3/4" 2"
Rotura (Ton)
0.17 0.39 0.69 1.07 1.55 2.75 3.48 4.3 5.21 6.19 7.26 8.44 11
2.67 5.95 10.4 16.2 23.2 40.7 51.3 63 75.7 89.7 104 121 156
1/4"
SE ADOPTARA: 1
CABLES DE
1
CABLE
3/8"
DE
3/8"
TIPO BOA ( 6x19 )
PARA CABLES PRINCIPALES
TIPO BOA ( 6x19 )
PARA CABLES Secundarios
H) DISEÑO DE LA CAMARA DE ANCLAJE
1 1
1
ANALISIS DE LA CAMARA DE ANCLAJE Peso unitario del terreno Calidad del concreto (camara de anclaje)
Pu= f´c=
1900 kg/m3 175 kg/cm2
Diseño de Superestructura
" o "=
Angulo de salida del cable principal
45 °
1
Tmax.ser*SEN(o)
Tmax.ser
Wp o Tmax.ser*COS(o) Wp
0.2
Tmax.ser*SEN(o)=
0.20 Ton-m
Tmax.ser*COS(o)=
0.20 Ton-m
Wp (peso propio de la camara de anclaje) Wp=P.u concreto*H*b*prof
Wp=
2.30 ton
b/2= d + e e=b/2-d < b/3 d=( suma de momentos)/(suma de fuerzas verticales) d=(Wp*b/2-Tmax.ser*SEN(o)*b/4-Tmax.ser*COS(o)*3H/4) Wp-Tmax.ser*SEN(o)
d=
0.43 m
e (excentricidad de la resultante de fuerzas)
e=
0.068
<
b/3=
0.333
OK !
3.841
>
1.75
OK!
4.68
>
2
OK!
ANALISIS DE LOS FACTORES DE SEGURIDAD F.S.D (Factor de seguridad al deslizamiento) F.S.D=(Fzas. estabilizadoras/ Fzas.desestabilizadoras) F.S.D=[ (Wp -Tmax.ser*SEN(o))*U ] / [ Tmax.ser*COS(o) ]
F.S.D=
F.S.V (Factor de seguridad al volteo) F.S.V=(Momentos estabilizadores/ Momentos desestabilizadores) F.S.V= (Wp *b/2 )/ (Tmax.ser*SEN(o))*b/4 + Tmax.ser*COS(o)*3H/4 )
F.S.V=
Diseño de Superestructura
I) DISEÑO DE LA TORRE DE SUSPENSION CALCULO DE LAS FUERZAS SISMICAS POR REGLAMENTO Factor de importancia
U=
1
Factor de suelo
S=
1.4
Coeficiente sismico
C=
2.5
Factor de ductilidad
Rd=
3
Factor de Zona
Z=
0.3
Angulo de salida del cable torre-camara
o=
45 °
Angulo de salida del cable torre-Puente
o2=
11.3 °
45°
12.58 °
0.35 Ht
4.0 m
0.25
1.8 0.7 1.2
=0.15
Ht/3
o2
11.3099324740202°
(valor de comparacion =arctan(2*Fc/LP)
DIMENSIONAMIENTO DEL TORREON
Fs3
o
Diseño de Superestructura
Fs2
=0.1
Ht/3 Ht= 4.0
Fs1
=0.05
Ht/3
Fs
Nivel
hi
3 2 1
wi*hi 4.0 2.7 1.3
(fuerza sismica total en la base)
Fs ( i ) 0.15 Ton 0.10 Ton 0.05 Ton
2.24 1.49 0.75 4.48
Fs= (S.U.C.Z / Rd )*Peso de toda la estructura
Fs=
0.29 Ton
ANALISIS DE ESTABILDAD
Fs3
=0.15
Fs2
Tmax.ser *COS(o)
Ht/3
=0.1
Tmax.ser*SEN(o)
Tmax.ser *SEN(o2)
Ht/3
Fs1
Tmax.ser *COS(o2)
Ht=
4.0
Wp
=0.05
Ht/3
Wz b/3 b
b/2 =1.8 e
d b/2
Tmax.ser*SEN(o2)=
0.10 Ton-m
Diseño de Superestructura
Tmax.ser*COS(o2)
0.52 Ton-m
Tmax.ser*SEN(o)=
0.38 Ton-m
Tmax.ser*COS(o)=
0.38 Ton-m
Wp (peso propio de la torre-zapata) Wp=P.u concreto*volumen total
Wp= Wz=
0.84 ton 3.629 ton
b/2= d + e e=b/2-d < b/3 d=( suma de momentos)/(suma de fuerzas verticales) d=
(Wp*2b/3+Wz*b/2+Tmax.ser*SEN(o2)*2b/3+Tmax.ser*SEN(o)*2b/3-[ Tmax.ser*COS(o2)-Tmax.ser*COS(o) ]*(H+hz)-Fs3*(H+hz)-Fs2*2*(H+hz)/3-Fs1*(H+hz)/3)
Wp+Wz+Tmax.ser*SEN(o)+Tmax.ser*SEN(o2)
d=
0.611 m
e (excentricidad de la resultante de fuerzas)
e=
0.289
<
b/3=
0.600
OK !
6.659
>
ANALISIS DE LOS FACTORES DE SEGURIDAD F.S.D (Factor de seguridad al deslizamiento) F.S.D=(Fzas. estabilizadoras/ Fzas.desestabilizadoras) F.S.D= [ (Wp+Wz +Tmax.ser*SEN(o2)+Tmax.ser*SEN(o))*U ] [Tmax.ser*COS(o2)- Tmax.ser*COS(o) +Fs3+Fs2+Fs1 ]
F.S.D=
1.5
OK!
1.75
OK!
F.S.V (Factor de seguridad al volteo) F.S.V=(Momentos estabilizadores/ Momentos desestabilizadores) F.S.V= (W p *2b/3+Wz*b/2 + Tmax.ser*SEN(o2)*2b/3+Tmax.ser*SEN(o))*2b/3+ Tmax.ser*COS(o)*(Ht+hz) ) (Tmax.ser*COS(o2)*(Ht+hz)+Fs3*(Ht+hz)+Fs2*2*(Ht+hz)/3+Fs1*(Ht+hz)/3)
F.S.V=
DISEÑO ESTRUCTURAL DE LA TORRE DE SUSPENSION
1.84
>
Diseño de Superestructura
Fs3
=0.15
Fs2
Tmax.rot *COS(o)
Ht/3
=0.1
Tmax.rot *SEN(o)
Tmax.rot *SEN(o2)
Ht/3
Fs1
Tmax.rot *COS(o2)
Ht=
4.0
W
=0.05
0.25
Ht/3
0.35 A
DIAMETRO AREA
A
AREAS DE LAS VARILLAS 3/8" 1/2" 5/8" 3/4" 1" 0.710 1.290 2.000 2.850 5.070
DISEÑO POR METODO A LA ROTURA (por columna y en voladizo) Tmax.rot/columna=1.5*Tmax.ser/columna Mu=( Tmax.rot*COS(o2)-Tmax.rot*COS(o))*Ht+Fs3*Ht+Fs2*Ht*2/3+Fs1*Ht/3
Mu=
1.89 Ton-m
DISEÑO DE LA COLUMNA A FLEXION MU= f 'c= Fy= b= d=
210 kg/cm2 4200 kg/cm2 25 cm 29 cm
1.89 Ton-m
¿N° DE CAPAS DE VARILLAS (1 o 2)?=
1
d=
29
°°°°°°°°
CORTE A-A w=
0.048973236 As(cm2)=
&= 0.002
<
75&b= 0.016 ( FALLA DUCTIL )
6 VARILLAS DE
1.775 cm2
As principal(+) =
2 var 1/2"
° ° °°
2 var 1/2"
°
2 var 1/2"
° ° °°
°
corte A-A
1/2 " 7.3 cm2
As,min= As,min=
2.4 cm2 7.3 cm2
Diseño de Supe
DISEÑO DE LA COLUMNA A COMPRESION Pn(max) [carga axial maxima resistente]
Pn(max)=0.80*(0.85*f¨c*(b*h-Ast)+Ast*fy)
P n(max)=
148 Ton
Pu=
1.7 Ton
Tmax.rot/columna=1.7*Tmax.ser/columna Pu [carga axial ultima actuante] Pu=Wp + Tmax.rot*SEN(o2)+Tmax.rot*SEN(o)
Pu=
1.7 Ton
<
Pn(max)=
148 Ton
OK !
DISE O DE LA COLUMNA POR CORTE Tmax.rot/columna=1.5*Tmax.ser/columna
VU (cortante ultimo) Vu= Tmax.rot*COS(o2)-Tmax.rot*COS(o)+Fs3+Fs2+Fs1
Vu= Vcon=
0.5 Ton 6 6 6.0
fi*(0,5*(f´c)^0,5+175*&*Vu*d/Mu
V que absorve el concreto
Vcon=
=>
Vace=
V que absorve acero = Vace= Vu - Vcon=
5 Ton -4.2
Ton NO REQUIERE REFUERZO POR CORTE ADOPTE EL MINIMO
S=
Av*fy*b/Vace
S=
25 cm
SE ADOPTARA
S=
25 cm
CALCULO DE ZAPATA
capacidad portante del suelo en la zona = 0.65 Kg/cm2 peso total de la columna = 1700 Kg. peso inicial de zapata = 3629 Kg. Peso total =
5329 Kg.
AREA DE ZAPATA =
0.82 m2
distancia de columna de extremos de zapata X X=
0.30 m.
A = 0.95682 m. B = 0.85682 m. Pu= 1,5*Ps 7993.2 Kg. AREA REAL DE LA ZAPATA =
TOMA TOMA
1.8 m. 1.2 m.
2.16 m2.
wu=Pu/Az
wu=
3700.555556 Kg/m2
Mu=wu*X2/2
Mu=
170 3299772 Kg m
VAR. 3/8"
Diseño de Superestructura
Acero a usar cantidad
Ø =
1/2" 12
Aceros de 1/2"en Zapata cada 0.1 m.
2 var 1/2¨ 2 var 1/2¨
VAR. 3/8"
2 var 1/2¨ : :
. .
. .
: : 1 a 5,
2 a 25
, ra
20 /e
.
2 var 1/2¨
1.5 2.2 m
0.55 m
0.55 m
0.35
0.35 cable 3/8"
Fc=
2.2
cable 3/8"
cable
4.0
1/4"
1 45° 0.60 0.7 1
2.07
1.8
17.60
3.17
1
1.8
20
1.2
(DERECHOS RESERVADOS DEL AUTOR)
2.07
1
3.17
1.2
0.80
CALCULO DE TORRE DE PASE AEREO L=20 m PROYECTO :
CONSTRUCCION DE LOS SISTEMAS DE AGUA Y SANEAMIENTO BASICO(UBS), LONGITUD DE PASE AEREO L= 20.00 m. ALTURA DE LA TORRE H = 3.80 8 % de la longitud PESO POR METRO LINEAL W` = 10.47 Kg/m PESO POR METRO LINEAL W = 15.71 Kg/m PESO + 100% POR MONTAJE = 31.42 Kg/m PESO TOTAL SOBRE LA TORRE P' = 314.21 Kg. CONDICION ANTISISMICA FUERZA DE SISMO Eq=CexP/R Ce----coeficiente de respuesta sismica R-----factor de modificación S-----factor de suelo T-----periodo de vibración horizontal de la columna Ad---coeficiente de aceleración
Ce=1,2*Ad*S/(T**2/3)
Ad ZONA 1 0.1
ZONA 2 0.2
ZONA 3 0.3
ZONA 4 0.4
para San Martín Ad=0,3
FACTOR DE SUELO "S" S = 1,00------TIPO 1-----para roca, grava densa S = 1,20------TIPO 2-----arena densa, suelo cohesivo S = 1,40------TIPO 3-----suelos granulares, sueltos FACTOR DE MODIFICACION DE RESPUESTA "R" PILAS TIPO MURO COLUMNA SIMPLE COLUMNA APORTICADA SUPER ESTRUCTURA A ESTRIBO SUPER ESTRUCTURA A PILAR COLUMNA O PILAR A CIMENTACION
SUB ESTRUCTURA
CONEXIONES
2.00 3.00 5.00 0.80 1.00 1.00
PERIODO DE VIBRACION LONGITUDINAL DEL PUENTE "T" según reglamento T= 0,04H T = 0,04*H = 0.152 entonces Ce= 1.52 =------ Ce = 2,5*Ad = Ce=mínimo de (1) y (2) ==> Ce= 0.75
0.75
TENEMOS QUE: Eq = Ce*P/R = (0,75/3)*P pero tambien influye el peso de la columna desde la mitad hacia arriba, por lo que es necesario predimensionar h en la base H/10 = ancho de la torre >o= h/2 h' en la punta es > o = b seccion media hm = (h+h')/2
0.38 0.18
tomamos h= tomamos b= tomamos h'= hm =
tenemos que : peso de columna Pc=(b*hm)(H/2)*2400= P = P' + Pc = Eq = 0,25*P
0.35 0.25 0.25 0.30
m. m. m. m.
342.00 Kg.
656.21 Kg. 164.05 Kg.
momento M = H*Eq = 623.40 Kg.m CALCULO DEL ACERO Mu = 2,5*M = 1,558.50 Kg.m W = 0,85 - (0,7225-(1,7*Mu/(ç*f'c*b*d**2)))**,5 W= 0.046040 ç= 0.90 b= 25.00 d= 29.73 d**2 = 883.64 f'c = 175.00 Fy = 4,200.00 As = W*f'c*b*d/Fy = acero en base : As mínimo = 0,01*b*d
DIAMETRO AREA
cm. cm. d'=r+diam estr.+diam long/2= cm2. d1=h-2*d' d1= Kg/cm2 Kg/cm2 1.426 cm2. 7.432 cm2.
3/8" 0.710
Usamos As =
AREAS DE LAS VARILLAS 1/2" 5/8" 1.290 2.000
5.75 cm. 23.51 cm.
7.432 cm2.
3/4" 2.850
1" 5.070
tipo de varilla a usar = número de varillas a usar =
1/2" 6
número de varillas calculada
acero en m itad de columna d' = 25.16 cm. As mínimo =0,01*b*(hm-d') 6.06375 cm2 tipo de varilla a usar = 1/2" número de varillas calculada número de varillas a usar = 5
5.76
4.70
CONTROL DE TORRE A FLEXO-COMPRESION Mu = 1,558.50 Kg.m e=Mu/Pu Pu = 1,640.52 Kg. Pb = ,85*(,434*f'c*b*d) = 47,975.91 Kg.
e=
95.00 cm.
Pb es mayor a Pu------ por lo tanto la columna trabaja a tracción As= (Mu/,85-((b*d2*f'c)/3)/(Fy*d1) As= -11.19 cm2.
CALCULO DE ZAPATA se debe de considerar h = 2,5 metros de enterramiento de torre por estar en ladera h= 0.40 m. capacidad portante del suelo en la zona = 0.65 Kg/cm2 peso total de la columna = 882.00 Kg. peso inicial de zapata = 2,400.00 Kg. peso total de la columna + zapata = 3,282.00 Kg. Peso total = 3,596.21 Kg. Ps=Pt= 3,596.21 Kg. AREA DE ZAPATA = 0.55 m2 distancia de columna de extremos de zapata X X=
0.22 m.
A = 0.795 m. B = 0.695 m. Pu= 1,5*Ps 5,394.31 Kg. AREA REAL DE LA ZAPATA = wu=Pu/Az
wu=
Mu=wu*X2/2
Mu=
As=W*f'c*b*d/Fy b= f'c= dz=hz-dz' d'z=rec+diaml/2
TOMAMOS = TOMAMOS =
1.00 m. 1.00 m.
1.00 m2. 5,394.31 Kg/m2
133.82347 Kg.m
W = 0,85 - (0,7225-(1,7*Mu/(ç*f'c*b*d**2)))**,5 100 cm. 175 Kg/cm2 hz= 20 cm. rec= 7.5 cm. diaml= 1.6 cm. d'z= 8.3 cm. dz= 11.7 cm. W= 0.006229805 As= 0.30370299 cm2 As mínimo=,002*b*hz As mínimo= 4.00 cm2 usamos As = 5.00 cm2 espaciamiento= As colocar/As calculado espaciamiento= 40 cm. Acero en Zapata 3/4'' cada 0 .4 m.
se considera
HOJA RESUMEN CRUCE AEREO L=20 m DATOS GENERALES
CONSTRUCCION DE LOS SISTEMAS DE AGUA Y SANEAMIENTO BASICO(UBS), EN LA LOCALIDAD DE PONGO ISLA Y ANEXO, DISTRITO DE
CABLES Longitud( entre columnas) Fecha del cable Distancia de Separación de las pendolas Longitud de Amarre Longitud del margen izquierdo Longitud del margen Derecho Longitud del Cable Total
Nº de Pendolas Contra Flecha ( Cable-Tubería) Diametro de la Tubería FºGº Diametro del cable Principal
COLUMNA
20.00 2.00 2.00 2.00 3.54 3.54 32.0 11.0 0.05
m m m m m m m und m 1 1/2 " 3/8 "
ZAPATA Altura Ancho de la Sección Base de la sección(Dirección long. Cable) Acero en Zapata 3/4'' cada 0.4 m.
0.40 m 1.00 m 1.00 m
2.50 m
Altura DIMENSIONES DE LA SECCION BASE Ancho de la Sección Base de la secci ón(Dirección long. Cable)
0.25 m 0.35 m
DIMENSIONES DE LA SECCION ALTURA Ancho de la Sección Base de la secci ón(Dirección long. Cable)
Acero Base: 6 Varillas de: 1/2" Acero Superior: 5 Varillas de: 1/2" DADO DE CONCRETO Altura Ancho de la Sección Base de la secci ón(Dirección long. Cable) Recubrimiento del Acero Traslape del Acero
0.25 m 0.30 m
0.60 0.80 0.80 0.0750 0.35
m m m m m
