Diseño Alcantarilla Tipo Marco 3 x 3
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Diseño Estructural Alcantarilla Sección Rectangular TIPO MARCO DE 3.00 x 3.00 m Datos de diseño Cota de Terreno (Cota 1) 100.00 msnm 1800 Cota Cara Superior (Cota 2) 99.10 msnm 32 ° Cota Fondo (Cota 3) 96.10 msnm Presión Admisible Fundació 1.50 Cota Nivel Hidráulico (Cota 4) 97.60 msnm Espesor de losa superior (e1) 0.30 m Espesor de losa de fondo (e2) 0.30 m Concreto (f'c) Espesor de muros (e3) 0.30 m Acero de refuerzo (f'y) 3.00 m Tren de Carga HL-93 Peso Específico del Concreto 2,400.00 Peso Específico del Concre 2400 Peso Específico del Asfalto (γ w) 2,250.00 Espesor de carpeta asfáltica 0.075 m Cargas Actuantes de diseño 1.-Peso propio 2.-Sobrecarga HL-93 3.-Impacto 4.-Empuje del relleno sobre el muro 5.-Sobrecarga sobre el relleno 6.-Empuje del agua 7.-Peso del agua Metrado de cargas 3.00 m Presión vertical de relleno Peso de losa Superior (WDC1) 2,160.00 kg Presión vertical del relle Peso de losa de fondo (WDC2) 2,160.00 kg Bc = L1 + 2e3 Peso de muros (WDC3) 5,184.00 kg Factor de interacción Fe = 1 + 0.2 x H /Bc Peso de la Estructura 9,504.00 kg Fe = 1.03 Peso del agua (WA) 9,000.00 Kg Presión vertical de relleno = WEV = 1,116.00 kg/m Peso del asfalto (WD) 168.75 Kg/m Presión horizontal del suelo Presión del agua W sup. = 0.00 Kg/m W inf. = 1,500.00 Kg/m Ka = 0.307 Presión lateral del suelo WEH = Ko x Ƴs x H H1 = 0.60 m H2 = 4.05 m WEH1= 331.84 Kg/m WEH2 = 2,239.93 Kg/m Presión de la sobrecarga Peso Específico del Relleno kg/m 3 Angulo Reposo Relleno (ф) kg/cm 2 kg/cm 2 kg/cm 2 Ancho interior de Alcantarilla (L1) kg/m 3 kg/m 3 kg/m 3 Altura de alcantarilla (L2) WEV = Fe x Ƴs x 1.00 x H L1 e3 e2 e3 e1 L2 L2 H Cota 3 Cota 2 Cota 1 Cota 4
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Memoria de calculo alcantarilla tipo marco método aashto lrfd
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COMB1Diseo Estructural Alcantarilla Seccin RectangularTIPO
MARCO DE 3.00 x 3.00 mNingunaH20-44H15-44H10-44Datos de diseoH9
20-44Cota de Terreno (Cota 1)100.00msnmPeso Especfico del Relleno
(s)1800kg/m3H9 15-44Cota Cara Superior (Cota 2)99.10msnmAngulo
Reposo Relleno ()320.5585066667Cota Fondo (Cota 3)96.10msnmPresin
Admisible Fundacin1.50kg/cm200Cota Nivel Hidrulico (Cota
4)97.60msnmEspesor de losa superior (e1)0.30mEspesor de losa de
fondo (e2)0.30mConcreto (f'c)4.000kg/cm26100Espesor de muros
(e3)0.30mAcero de refuerzo (f'y)3.000kg/cm27140Ancho interior de
Alcantarilla (L1)3.00mTren de CargaHL-938175Peso Especfico del
Concreto2,400.00kg/m3Peso Especfico del Concreto2400kg/m39210Peso
Especfico del Asfalto ( w)2,250.00kg/m3Espesor de carpeta
asfltica0.075m10250Cargas Actuantes de diseo1.-Peso
propio2.-Sobrecarga HL-933.-Impacto4.-Empuje del relleno sobre el
muro5.-Sobrecarga sobre el relleno6.-Empuje del agua7.-Peso del
aguaMetrado de cargas11300Altura de alcantarilla (L2)3.00mPresin
vertical de relleno12510Peso de losa Superior
(WDC1)2,160.00kgPresin vertical del relleno =WEV = Fe x s x 1.00 x
H13Peso de losa de fondo (WDC2)2,160.00kgBc = L1 + 2e3142800Peso de
muros (WDC3)5,184.00kgFactor de interaccin suelo - estructuraFe = 1
+ 0.2 x H /Bc153500Peso de la Estructura9,504.00kgFe
=1.03164200Peso del agua (WA)9,000.00KgPresin vertical de relleno =
WEV =1,116.00kg/mPeso del asfalto (WD)168.75Kg/m17Presin horizontal
del sueloPresin del aguaW sup. =0.00Kg/mW inf. =1,500.00Kg/mKa
=0.307Presin lateral del suelo WEH = Ko x s x HH1 =0.60mH2
=4.05mWEH1=331.84Kg/mWEH2 =2,239.93Kg/mPresin de la sobrecargaHT
=4.05mheq =0.795mSC =1,431.00Kg/m2439.69Kg/mSobrecargas de diseoLa
sobrecarga vehicular, designada como HL-93, deber consistir en una
combinacin de:1.- Camin de diseo o tandem de diseo y2.- Carga de
carril de diseoCamin de diseoLas cargas por eje y los
espaciamientos entre ejes sern los indicados en la (Figura. 1), la
distancia entre los dos ejes de 145 kN (14,78 t) ser tomada como
aquella que, estando entre los lmites de 4,30 m y 9,00 m, resulta
en los mayores efectos.figura 1. Caractersticas del Camin de
DiseoTandem de diseoEl tndem de diseo consistir en un conjunto de
dos ejes, cada uno con una carga de 110 kN (11,2 t), espaciados a
1,20 m. La distancia entre las ruedas de cada eje, en direccin
transversal, ser de 1,80 m11.20 t11.20 t1.20 mfigura 2.
Caractersticas Tandem de DiseoCarga de carril de diseoSe considerar
una sobrecarga de 9,3 kN/m (970 kgf/m), uniformemente distribuida
en direccin longitudinal sobre aquellas porciones del puente en las
que produzca un efecto desfavorable. Se supondr que esta sobrecarga
se distribuye uniformemente sobre un ancho de 3,00 m en direccin
transversal. Esta sobrecarga se aplicar tambin sobre aquellas zonas
donde se ubique el camin o el tndem de diseo. No se considerarn
efectos dinmicos para esta sobrecarga.Segn AASHTO las alcantarillas
no son analizadas con la sobrecarga de carril.figura 3.
Caractersticas carga de carril de diseoImpactoPara estructuras
enterradas el coeficiente de amplificacin dinmica se tomar
como:600.00 mm24.88%La sobrecarga se considerar distribuida sobre
un rea de contacto:1.19 m0.94 m6,606.47 Kg/m2IM =1,643.82
Kg/m28,250.29 Kg/m25,006.26 Kg/m2Evaluacin de la rigidez del
resorteS =0.33 mKa = Kr x AA =0.33 m2Kr =6.00 Kg/cm3Ka =19,800.00
Kg/cmESPECIFICACIONES DE DISEOAASHTO - LRFD -
2006200.03Combinaciones de carga y Factores de carga210.04FACTORES
DE CARGA220.05CargasResistencia IServicio I230.06 max
min240.07DC1.250.901.00250.08EH1.350.501.00260.09EV1.300.901.00270.1DW1.500.651.0028ES1.500.751.0029LL1.750.001.0030LS1.750.001.00IM1.750.001.00WA1.001.001.00Factores
de resistenciaMATERIALTIPO DE RESISTENCIAFACTOR DE RESISTENCIAAcero
estructuralPara flexinff =1.00Para cortefv =1.00Para compresin
axialfc =0.90Concreto armadoPara tensin controladaf =0.90Para corte
y torsinf =0.90Para compresin controladaf =0.75ESTADODCDWEHEVLL IM
BR PL LSWAEQnRESISTENCIA
10.900.651.501.351.751.000.001.05RESISTENCIA
10.901.501.501.351.751.000.001.05RESISTENCIA
11.250.651.501.351.751.000.001.05RESISTENCIA
11.251.501.501.351.751.000.001.05EV. EXTREMO
10.900.651.501.350.51.001.001.00EV. EXTREMO
10.901.501.501.350.51.001.001.00EV. EXTREMO
11.250.651.501.350.51.001.001.00EV. EXTREMO
11.251.501.501.350.51.001.001.00ECUACION DE DISEO METODO LRFD :n i
i Rn = Rrn = nD nR nI > 0.95n =factor que relaciona a la
ductilidad, redundancia e importancia operativai =factor de carga
se aplica a los efectos de fuerzai =efectos de fuerzaRn
=resistencia nominalRr =resistencia factorizadanD =1factor que se
refiere a la ductilidad como se especifica en art. 2.3.2.2 manual
de diseo de puentesnR =1factor que se refiere a la redundancia como
se especifica en art. 2.3.2.3 manual de diseo de puentesnI =1factor
que se refiere a la importancia operacional como se especifica en
art. 2.3.2.4 manual de diseo de puentesn =1DISEO DE ELEMENTOS A
FLEXINDISEO DEL TABLERODatos del diseoEsfuerzo de compresinf'c =280
Kg/cm2Esfuerzo de fluencia del acerofy =4200 Kg/cm2 longitudinal de
la losa =1.91 cmRecubrimeinto inferiorri =4.00 cm2,531.64Espesor de
la losah =30.00 cmRefuerzo mnimoEsfuerzo de traccin por flexinftr
=33 Kg/cm2Momento de Inercia de la seccinIg =225000 cm4Momento
mnimo1.2 Mcr =6.02 Ton-mMmin =6.02 Ton-mb =100.00 cmd =25.05 cma
=1.15 cmAs =6.51 cm2Requerido por agrietamientoEleccin 1/2" @20.00
cm(-) izquierda(+) centro(-) derechaVu =27.69 Ton27.69 TonMu =8.50
Ton-m14.42 Ton-m8.50 Ton-mb =100.00 cm100.00 cm100.00 cmd =25.05
cm25.05 cm25.05 cma =1.64 cm2.85 cm1.64 cmAs =9.28 cm216.15 cm29.28
cm2Eleccin 5/8" 3/4" 5/8"@20.00 cm17.50 cm20.00 cmRefuerzo
transversal en la cara inferiorporcentaje =31.95%Ast =5.16 cm2 1/2"
@25.00 cmRefuerzo por temperatura en la cara superior=535.71
mm2segn AASHTO 5.10.8Ast =5.36 cm2Ast =2.68 cm2en cara
superiorDondeAg =rea de la seccin mm2fy =Esfuerzo de fluencia del
acero de refuerzo MPaAsd =3/[email protected] cmAcero colocadoAsd
=284mm2Acero colocadoVerificacin por cortePara losas de
alcantarilla tipo cajn debajo de 0.60 m. a ms de relleno, la
resistencia al corte se puede calcular como:AASHTO 5.14.5.3-1Vu
=25.17 TonVc =27.99 TonMu =4.87 Ton-mAs =928.21 mm2Pero no debe ser
mayor aVc =44.90 Ton Vc =25.19 Ton>25.17 TonOK CUMPLEDISEO DE
LOS MUROS LATERALESDatos del diseoEsfuerzo de compresinf'c =210
Kg/cm2Esfuerzo de fluencia del acerofy =4200 Kg/cm2 longitudinal
del muro =1.59 cmRecubrimeintori =4.00 cmEspesor del muroh =30.00
cmRefuerzo mnimoEsfuerzo de traccin por flexinftr =29 Kg/cm2Momento
de Inercia de la seccinIg =225000 cm4Momento mnimo1.2 Mcr =5.22
Ton-mMmin =5.22 Ton-mb =100.00 cmd =25.21 cma =1.32 cmAs =5.62
cm2Requerido por agrietamientoEleccin 1/2" @22.50 cm(-)
izquierda(+) centro(-) derechaVu =3.86 Ton4.62 TonMu =8.50
Ton-m0.00 Ton-m7.24 Ton-mb =100.00 cm100.00 cm100.00 cmd =25.21
cm25.21 cm25.21 cma =1.63 cm0.00 cm1.38 cmAs =9.22 cm20.00 cm27.81
cm2Eleccin 5/8" 1/2" @ 5/8"@20.00 cm22.50 cm25.00 cmRefuerzo
horizontal del muroSe considerar a cada lado del muro el refuerzo
por contraccin y temperatura=535.71 mm2segn AASHTO 5.10.8Ast =5.36
cm2Ast =2.68 cm2DondeAg =rea de la seccin mm2fy =Esfuerzo de
fluencia del acero de refuerzo MPaAsd =3/[email protected] cmAcero
colocadoAsd =284mm2Acero colocadoVerificacin por corteAASHTO
5.14.5.3-1Vu =4.62 TonVc =21.39 TonMu =7.24 Ton-mAs =781.27 mm2Pero
no debe ser mayor aVc =39.13 Ton Vc =19.25 Ton>4.62 TonOK
CUMPLEDISEO DE LA CIMENTACIONDatos del diseoEsfuerzo de
compresinf'c =210 Kg/cm2Esfuerzo de fluencia del acerofy =4200
Kg/cm2 longitudinal de la losa =1.91 cmRecubrimeinto inferiorri
=7.50 cmEspesor de la losah =30.00 cmRefuerzo mnimoEsfuerzo de
traccin por flexinftr =29 Kg/cm2Momento de Inercia de la seccinIg
=225000 cm4Momento mnimo1.2 Mcr =5.22 Ton-mMmin =5.22 Ton-mb
=100.00 cmd =21.55 cma =1.16 cmAs =6.58 cm2Requerido por
agrietamientoEleccin 1/2" @17.50 cmCara inferiorCara superiorCara
inferior(+) izquierda(-) centro(+) derechaVu =4.67 Ton4.67 TonMu
=7.24 Ton-m11.00 Ton-m7.24 Ton-mb =100.00 cm100.00 cm100.00 cmd
=21.55 cm21.55 cm21.55 cma =2.20 cm3.46 cm2.20 cmAs =9.37 cm214.68
cm29.37 cm2Eleccin 5/8" 3/4" 5/8"@20.00 cm17.50 cm20.00 cmRefuerzo
horizontal de cimentacin de alcantarilla=535.71 mm2segn AASHTO
5.10.8Ast =5.36 cm2Ast =2.68 cm2en cara superiorDondeAg =rea de la
seccin mm2fy =Esfuerzo de fluencia del acero de refuerzo MPaAsd
=3/[email protected] cmAcero colocadoAsd =284mm2Acero colocadoVerificacin por
cortePara losas de alcantarilla tipo cajn debajo de 0.60 m. a ms de
relleno, la resistencia al corte se puede calcular como:AASHTO
5.14.5.3-1Vu =4.67 TonVc =18.36 TonMu =7.24 Ton-mAs =936.93 mm2Pero
no debe ser mayor aVc =33.45 Ton Vc =16.52 Ton>4.67 TonOK
CUMPLEVerificacin de la flecha en estado lmite de servicioLa flecha
originada por la carga viva es de =3.24 mm< S/800 =3.75 mmOK
CUMPLE
Moises:Grava 1730-2200 kg/m3Arena Fina 1570 kg/m3Arena Media
1570-1730 kg/m3Arena Gruesa 1570-1730 kg/m3Arcilla 1750-2050
kg/m3
Moises:Grava 35-45Arena Fina 30-35Arena Media 35-40Arena
Gruesa 35-40Arcilla 6-7
Moises:Arena Fluida 0.5 kg/cm2Arena Mojada 2.0 kg/cm2Arena
Fina, firme y seca 2.5-3.0 kg/cm2Arena fluida y drenada 3.0
kg/cm2Arena gruesa muy firme 3.0-6.0 kg/cm2Grava y arena gruesa en
mantos espesos 5.0-8.0 kg/cm2Arcilla Blanda o hmeda, manto