CALCULO ESTRUCTURAL CAIDA KM. 0+300

8/12/2019 CALCULO ESTRUCTURAL CAIDA KM. 0+300

1/9

El analisis de las Estructuras de elementos por gravedad de concreto y de refuerzo, se realizan con fines de seguridad a su

Estabilidad y funcionamiento , partiendo del fenomeno de la Socavacin que determina la profundidad de desplante y presion

sobre el terreno de fundacin; ademas de que el dimensionamiento contempla lo economico, para lo cual se considera :

1.- Para el caso de Muros macizos de concreto ciclopeo, intervienen los siguientes parametros:

Peso del concreto : 2,400 kg/ m3

Peso de la Tierra : 1,800kg/ m3 para Grava permeables ( dependiendo de la calidad de los materiales puede aumentar )

Peso del agua : 1,000 Kg/m3 (agua Limpia) y 1,450 Kg/m3 (agua turbia con sedimentos)

Carga permisible del terreno : 2.00 kg/cm2

Sobre cargas h : kg/m2El calculo de las fuerzas que actuan se definen en dos: Fuerzas Horizontales y Verticales, realizandose por TANTEO

Las Fuerzas Horizontales:

a.- Empuje activo del terreno sobre la estructura, intervienen angulo de friccion coeficiente rozamiento

b.- Empuje del agua sobre la estructura

c.- Fuerza Sismica

d.- Fuerza por friccion

Las Fuerza Verticales :

a.- Peso porpio de la Estructura

b.- Peso de la Tierra sobre la estructura

El Dimensionamiento de las estructuras se realiza por tanteos, debera cumplir condiciones de Estabilidad y seguridad :

lero: La Resultante de las fuerzas debe pasar por el tercio central de la base

2do. La Resultante de las fuerzas horizontales debe ser menor por el peso producido por el coeficiente de friccion

3er. Los esfuerzos de comprension sobre el terreno de cimentacin, no deben exceder la carga admisible del terreno

4to. Que cumplan los siguientes parametros:

Coeficiente de Seguridad al Volteo mayor a 1.50 a 2.00

Coeficiente de Seguridad al Deslizamiento mayor a 1.50

Es fuerzos a la comprensin no mayor al de la capacidad portante del suelo

Chequeo de la posicin de las fuerzas resultantes.

2.- Para Elementos expuestos a esfuerzos por traccin y comprensin

Para el pre-dimensionamiento segn Normas AASHO:

Para losas simplemnete apoyadas espesor = L / 20

Para pilares y placas espesor = L / 4

Recubrimiento incluye de acero = 4.50 cms en losas

= 7.50 cms en zapatas

Procedimientos :

El Dimensionamiento de las estructuras se realiza por Metrado de cargas actuantes como :

a.- Peso Propio y otros = Db.- Sobre cargas = L

c.- Cargas que Gobierna el diseo = 1.7 L + 1.4 D

d.- Calculos de los Momentos actuantes

e.- Chequeo del peralte d

f.- Calculo del Acero que deber cumplirse con las siguientes especificaciones:

- fy = 4,200 kg/cm2

- Espaciamiento maximo de armaduras de 0.45 m.

- Calculo del Acero en traccin

- Calculo del Acero por metodo de flexin

- Cuantias minima As = p. b. d. Donde p= 0.0033 para losas con barrascorrugadas

p= 0.0020 para muros o pilares

- Acero de Temperatura en losas As= 0.0018 b h

- Acero de Temperatura en muros As= 0.0025 b h

- En Alcantarillas y Puentes el refuerzo principak paralelo al sentido del transito

- El Acero de distribucin calculado ser como maximo el 50% del Acero principal- En muros o pilares mayores a 0.25 mts deespesor tendrn doble capa de armadura y en dos direcciones

CONSIDERACIONES Y CRITERIOS ESTRUCTURALES GENERALES


2/9

Mejoramiento del canal Pia - Alamo, tramo 0 + 133.5 km.

al 5 + 200 km, del sub sectctor Pitipo

Ing. Reynaldo Campos Barrios - Proyectista

Considerando:

gc = 2.40 (Concreto) tn/m3

gs= 1.88 (Suelo Arenoso) tn/m3

ga= 1.10 (Agua Turbia) tn/m3

= 30 (angulo de Fricion Interna: ensayo de corte)S/C = 0.96 Ton/m2: segn ASSTHOKa = 0.33 (Coeficiente presin activa)h' = 0.51 m (altura efectiva equivalente de sobrecarga)H = 1.25 m (altura interna del canal)e = 0.20 m (espesor de losa asumido)

Yn = 0.85 m (altura de agua)b = 1.80 m (ancho interno del canal)

Criterios

- Mtodo para uniformizar toda la Armadura:

A. FUERZAS HORIZONTALES

1) Empuje de Tierra P1 P1 1.45

E1= gs x Kax h' = 0.320 tn/m 1.80 0.85

P2

0.20

2) Empuje Tierra P2 2.20

E2 = gs x Kax H = 1.103 tn/m

Por lo tanto E = es el area del trapecio de bases E1 y E2 y de altura H.

E = 0.5 x gs x Kax H (H+2h') = 889.53 kg

La cual actua a una distancia Y del fondo

Y = H (H+3h') / 3(H+2h') = 0.510 m

B. MOMENTOS FUERZAS VERTICALES

1) Calculo del momento actuante por empuje de tierra

M = E x Y = 0.45 Tn - m

2) Espesor de Paredes y Losas: Segn ACI

e = L / 20 = 1.80 9 cm r = 4.00 cm

20

e = 13.00 cm

e = 13.00 cm asumimos 15 cm

ANALISIS ESTRUCTURAL CANAL RECTANGULAR PARA CAIDAS

__________________________________________________________________________________________________________

Colab. [email protected]


3/9




3) Peso del Agua

Pa = ga x Yn x b x 1 = 1.683 tn

4) Peso Paredes

Pp = 2 ( gc x H x e x 1) = 1.170 tn

5) Peso de Losa

PL = ( gc x (b+2 x e) x e x 1) = 1.056 tn

6) Peso Total

Pt = 4.65 tn

7) Presin sobre Terreno

q = P /A = 4.65 2.115 tn/m2

2.2

q = 0.212 kg/cm2 gt= 1.03 kg/cm2 resistente

8) Presin del suelo (Sub-Presin) b = 2.20 m

W = q / Ancho efectivo = 2.115 tn /m

W = 2.12 tn/mt

C. CHEQUEO DEL ESPESOR ASUMIDO

e = 0.20 m

Mu = 1.7 x M = 0.772 Tn - m

ademas :

Mu = f.b.d^2.f'c.w(1 - 0.59 w) = 77174.2654

donde:f= 0.9

b = 100

f'c = 210

r= 0.004

f'y = 4200

w= r . f'y / f'c = 0.08

d = 7.32 se calcula con tanteos - buscar objetivo

entonces :

77174.27 = 77174.27

en conclusion :

e = d + r + /2 = 11.95 cm

entoces e minimo < e asumido ok

luego se tiene: e = 0.15 m

d = e - r - /2 = 0.104 m

D. VERIFICACION POR CORTE

Vd = .gs.Ka.(H - d).(H - d + 2h') = 0.779 tn

Vdu = 1.7 Vd = 1.324 tn

Vu / f = 1.557 tn

Vc = 0.53.f'c.b.d = 7.961 tn

si Aacero se traslapa en la base se toma:

Vce = 2/3.Vc = 5.307 tn > Vu / f = 1.557 OK

__________________________________________________________________________________________________________



4/9



Ing. Reynaldo Campos Barrios - Proyecti

1 2

0.0

0

0.0

0

0.0

0

0.0

0

0.0

0

0.0

0

0.0

6

0.0

0

0.9

7

0.0

0

15.5

9

0.0

0

249.4

3

453.9

7

0.0

0

-0.5

00

-0.5

00

0.0

0

-453.9

7

-199.5

4

0.0

0

-62.3

6

0.0

0

-3.9

0

0.0

0

-0.2

4

0.0

0

-0.0

2

0.0

0

0.0

0

0.0

0

0.0

0

4 -0.500 -0.500 3

-853.05 853.05-99.77 -199.54

249.43 124.71-31.18 -62.3615.59 7.79-1.95 -3.900.97 0.49

-0.12 -0.240.06 0.03-0.01 -0.020.00 0.000.00 0.000.00 0.000.00 0.000.00 0.00

1.- MOMENTOS FINALES:M23 = - M14 = kg/m

M34 = - M32 = kg/m

M41 = - M43 = kg/m

720.02

-720.02

6.- CALCULO DE MOMENTOS FINALES :METODO DE CROS

A.- PARA EL CANAL RECTO

720.0

2

-720.0

2

-720.02 720.02

0.00

______________________________________________________________________________________________________________________________



5/9




W1 = kg/m Carga distribuida Parte SuperiorW2 = kg/m Carga distribuida Parte InferiorW3 = kg/m Carga distribuida por presion del suelo

I2

c1.- CALCULO DE LAS INERCIASI = b x h

12

b = Ancho de losa 1.00 m (analizamos solo para 1ml)h = e 0.20 m (espesor de losa)

Donde: I1 = I2 = 0.0007 m3

c2.- CALCULO DE LAS RIGIDECESK ij = I ij / L ij

K34 = 0.00030 m2

K43 = 0.00030 m2

c3.- SUMATORIA DE LAS RIGIDECESK i= Suma de todas las rigideses que sale del punto (i)K 1 = K 2 = K 3 = K 4 =

c4.- COEFICIENTE DE DISTRIBUCIONd ij = K/K

0.500.50

c5.- MOMENTOS DE EMPOTRAMIENTO PERFECTO

W3 x L^2 = kg/m12

C6.- MOMENTOS ACTUANTE EN LOS NUDOS 3 Y 4

kg/m

Momentos Finales Obtenidos por Crosskg/m ; - M32 = kg/m

kg/m ; - M43 = kg/m

Formula general:Vix MB - MA

Vx = Esfuerzo Cortante a la distancia "x"Vix = Cortante a la distancia "x" Originado por las cargas sobre la vigaL = Longitud del tramo en analisis

Mi = Momento en el punto "i"Mj = Momento en el punto "j"

d1.- Esfuerzo Cortante para Los Puntos 3 - 4 ( losa Inferior)

Vx(+) = kg Vx(+/-) Promedio: = kgVx(-) = kg

d2.- Esfuerzo Cortante para Los Puntos Laterales 1 - 4 2 - 3

Vx(+) = kg

Vx(-) = kg

939.19

-114.93

720.02

2,326.50 2,326.502,326.50

D : CALCULO DE MOMENTOS CORTANTES

Vx =+- L

Para tener completo el diagrama de momentos es necesario conocer los valores de los momentos en el centro de la luzde la losa

M34 = 720.02 -720.02

M41 = -720.02

M 4-1 = - M 32= 453.97

I1

1.2

5

w2 = 1,103.27

w3 =2,115.00

M34 = - M43= 853.05

d 43 = d 34 =

d 41 = d 32 =

0.0006

w2 = 1,103.27

319.981,103.27

C : SISTEMA ESTATICO

2.20w1 = 0,319.981

2,115.00

w1 = 0,319.981

4 34 3

1 21 2

__________________________________________________________________________________________________________



6/9



Ing. Reynaldo Campos Barrios - Proyectist

e1.- DIAGRAMA GENERAL PARA CALCULAR MOMENTOS MAXIMOS

W : Carga DistribuidaMij : Momento en el Tramo ij

Mij Mx Mx : Momento en el punto XVx : Cortante en el punto XV : Cortante en el Tramo ij

Vx X : Distancia a un punto fijo

VPor Equilibrio:

2

Mx = V * X - W * X - Mij .....(1)2

Por Equilibrio se Tiene:Vx + W * X - V = 0

Pero : Vx = 0Entonces: X = V / W ....(2)

Punto donde el cortante es ceroRemplazando (2) en (1):

2

Mx = V - Mij ..... (3)2W

e2.- Momento Maximo en la losa Inferior (3 - 4)

Mx = 559.55 kg - m

e3.- Momento Maximo en Paredes Laterales del canal:DIAGRAMA GENERAL

W : Carga DistribuidaMij : Momento en el Tramo ij

Mij Mx Mx : Momento en el punto XVx : Cortante en el punto XV : Cortante en el Tramo ij

Vx X : Distancia a un punto fijoy : (W2-W1)*x/L

VPor Equilibrio:

3 2

Mx = V * X - (W2-w1) * X - W1* X - Mij .....(1)2

Por Equilibrio se Tiene: Vx + W * X + Y * V - V = 02

Remplazando Y = (W2-W1)*x/L ; Pero : Vx = 0Llegamos a la Expresion: 2

(W2-W1) * X + W1 * X - V = 02 H

Donde: W2 = kg/mW1 = kg/mH = mV = kg

Calculamos: (W2-W1)/(2H) = 313.31

X1 = mX2 = m

Donde el Valor verdadero de "X" es: 1.29 mRemplazando en (1),Tenemos:

3 2

Mx = V * X - (W2-W1) * X - W1* X - Mij2

Mx = - - -

Mx = kg - m

16.000

705.13

-2.32

6 H1215.736 226.525 268.081

939.19

1.29

y

1,103.27319.98

1.25

Para Calcular el Momento maximo se debe cumplir que el cortante para un punto "x" sa Cero, es decir el equilibrio defuerzas cortantes sea cero:

W3

X

6 H

E : MOMENTOS MAXIMOS POSITIVOS

W

X

Para Calcular el Momento maximo se debe cumplir que el cortante para un punto "x" sa Cero, es decir el equilibrio defuerzas cortantes sea cero:

i

i

__________________________________________________________________________________________________________

Colab ssfd310@homail com


7/9


al 5 + 200 km, del sub sectctor PitipoIng. Reynaldo Campos Barrios - Proyectista

559.55

h . a ) VERIFICACIONES DEL PERALTE ASUMIDOPOR CORTANTE

d asumido= cmr = cm

Maximo cortante actuante ( Vi )

V = kgMaximo cortante Nominal que toma el concreto Vc

Vc = 0.53* f`c

Vc = kg/cm2

peralte calculadodV = V = donde V= 2326.5

*b*Vc = 0.85b= ancho unitariob= 100 cmVc= 7.68 kg/cm2

Donde:dV = cm ok 'd' asumido es correcto

POR MOMENTOSd = M

K*bdonde:

d= peralte calculado g=M = momento Max actuante

M = 720.02 kg-m fs= 0.50*fyb= Ancho unitario fs= kg/cm2b= 100 cm fs.max= kg/cm2K= 0.50 * fc * g * j n=fc= 0.40 * f'c

y f'c= kg/cm2 Pero: ; Es = 2.54 x 1E+06fc= 84 kg/cm2 Ec = 1.60 x 1E+04j= 1-g/3 n= 11j= 0.882 g= 0.355K= 0.50 * fc * g * jK= 13.140

Entonces d = cm < d asum.= 10.37 cm

ok 'd' asumido es Correcto

kg

EsEc * f`c

210.00

7.40

11+fs.max/(n*fc)

21001680

2,326.50H : VERIFICACIONES DE DATOS ASUMIDOS

h .a .1 )10.374.00

2,326.50

3.56

2,326.50

-114.93

h .a .2 )

-114.93

7.680

-720.02 720.02

939.19

G : DIAGRAMA DE ESFUERZO CORTANTE

939.19

705.13

F : DIAGRAMA DE MOMENTO FLECTOR

705.13

__________________________________________________________________________________________________________



8/9



h .b ) VERIFICACIONES DE LA SECCION TRANSVERSALh .b .1 Cortante Nominal Actuante (Vu)

Vu =

Vu = kg/cm2h .b .2 Cortante Unitario que toma el concreto (Vc)

Vc = 0.53* * fcVc = kg/cm2

entonces:Vu = kg/cm2 Comparamos que:Vc = kg/cm2 Vu < Vc Ok 'b' asumido es correcto

i .2) PARA LA LOSA INFERIORi .2.1) Cara Externa (Nudos)

As = M= 720.02 kg-m = kg-cmfs= 1680 kg/cm2j= 0.882d= 10.37 cm

fy= 4,200 kg/cm2As = cm2As.min = ; con b= 100 cm

As.min = cm2

Usaremos: As = 4.69 cm2

1'' 3/4'' 1/2''5.07 2.85 1.270.9 1.6 3.7

Asumimos: As = 4 1/2" = 5.07 cm2Espaciamiento:

S =

S = cmUsaremos: 1 1/2 @ 25 cm

i .2.2) Cara Interna (Centro de la Losa)

As = M= 559.55 kg-m = kg-cm

As = cm2As = cm2 > As.min = 3.46 cm2Usaremos: As = 3.64 cm2

1'' 3/4'' 1/2''5.07 2.85 1.270.7 1.3 2.9


S =


i .3) PARA LAS PAREDES LATERALESi .3.1) Cara Externa (Nudos)

As = M= 705.13 kg-m = kg-cmfs= 1680 kg/cm2j= 0.882d= 10.37 cm

fy= 4,200 kg/cm2As = cm2As.min = ; con b= 100 cm

As.min = cm2

Usaremos: As = 4.59 cm2

1'' 3/4'' 1/2''5.07 2.85 1.270.9 1.6 3.6

Asumimos: As = 4 1/2" = 5.07 cm2

N 6.4

4.59314*b*d

fy

As.min

N / 3/8''Area 0.71

5.1

" *100As

34.76

3.46As >

N

Mfs * j * d

As27.01

M

70,513.04

3.6443.644

N / 3/8''Area 0.71

55,955.29fs * j * d

As.min

N / 3/8''Area 0.71N 6.6

" *100

3.46As >

Mfs * j * d

4.69014*b*d

fy

V*b*d

72,002.21

0.0707.680

I : CALCULO DEL ACERO DE REFUERZO

0.070

7.680

__________________________________________________________________________________________________________



9/9



Espaciamiento:S =

S = cm

Usaremos: 1 1/2 @ 25.00 cm

i .3.2) Cara Interna (NO REQUIERE)

As = M= 0.00 kg-m = kg-cm

As = cm2As = cm2 < As.min = 3.46 cm2Usaremos: As = 3.46 cm2

1'' 3/4'' 1/2''5.07 2.85 1.270.7 1.2 2.7


S =


j.1) SEGN EL ACI -77-7.12.2Ast = 0.0018*b*d donde : b= 100.00 cm.

d= 10.37 cm.

Ast = 1.87 cm2Usamos: = 3 3/8" = 1.87 cm2

1/4'' 3/4'' 1/2''0.29 2.85 1.276.4 0.7 1.5


S =


Asr = 0.0018*b*dAsr = 1.87 cm2Usamos: = 3 3/8" = 1.87 cm2

1/4'' 3/4'' 1/2''0.29 2.85 1.276.4 0.7 1.5

Asumimos: As = 3 3/8" = 2.14 cm2Espaciamiento:S =


se toma la mayor area entre el de temperatura y de reparticion

38

Area 0.71N 2.6

" *100

As

N 2.6

" *100

As38.2

K : ACERO PARA ARMADURA DE REPARTICION (Asr)

4.8

" *100

As.min

N / Q 3/8''

As.min

N / Q 3/8''Area 0.71

20.6As

J : ACERO POR CONTRACCION Y TEMPERATURA (Ast)

0.0000.000

N / Q 3/8''Area 0.71N

" *100

As28

M 0.00fs * j * d

__________________________________________________________________________________________________________


CALCULO ESTRUCTURAL CAIDA KM. 0+300

Documents

Transcript of CALCULO ESTRUCTURAL CAIDA KM. 0+300