REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAINSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO

“SANTIAGO MARIÑO”EXTENSIÓN GUAYANA

ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL

PRUEVA

Integrante:

Efrén García CI: 19.911.216

EXPLIQUE EL PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO DE UNAALCANTARILLA PARA FLUJO CON CONTROL DE ENTRADA.

Entendiendo por sección de control, aquella sección donde existe una relación definidaentre el caudal y el tirante. Es la sección en la cual se asume que se desarrolla un tirantepróximo al crítico.

El procedimiento de cálculo es muy sencillo para este tipo de flujo, y puede plantearse enlos siguientes pasos:

PASO 01:Se adopta un caudal de diseño.PASO 02:Se propone un tipo de alcantarilla (forma y dimensiones).PASO 03:Se elige un tipo de entrada.PASO 04Se calcula el nivel que debe formarse a la entrada (He) necesario para permitir el paso delcaudal de diseño. Si ese nivel verifica las condiciones de nuestro proyecto, es decir, nosupera la altura máxima admisible para el agua a la entrada de la alcantarilla de acuerdo alos condicionantes de diseño planteados en el problema en cuestión, se continúa en el paso5, de lo contrario, se vuelve al paso 2.PASO 05Se observa que el nivel He no sea demasiado pequeño, es decir, que la alcantarilla no sehaya sobredimensionado, pues esto ocasionaría costos excesivos e innecesarios.PASO 06Se adopta la alcantarilla propuesta como una de las posibles soluciones del problema.

EL PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO ES EL SIGUIENTE:Ubicamos el nomograma para cálculo en flujo con control de entrada

1- Se busca en la primera recta vertical del nomograma, las dimensiones de laalcantarilla que deseo verificar.

2- Se elige el caudal de diseño en la segunda recta.3- Se traza una recta que unos ambos puntos, y se prolonga hasta que intercepta la

primera del trío de rectas que están a la derecha del nomograma. Luego se traza unahorizontal, y se elige el valor de He / D que corresponde al tipo de entradaadoptado.

Es importante aclarar que el valor He al que se refiere el nomograma no es exactamente eltirante del agua en la sección de entrada, sino la suma de este mas la energía de velocidad.Sin embargo, la energía de velocidad es muy pequeña a la entrada y puede suponerse casinula en la mayoría de los casos. Además de eso, el valor de He obtenido de este modo noofrece una seguridad extra pues sobre estima el nivel del agua que en definitiva es el quenos interesa conocer.

EXPLIQUE EL PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO DE UNAALCANTARILLA PARA FLUJO CON CONTROL DE SALIDA.

En el caso de flujo con control de salida comienzan a intervenir en el cálculo lascaracterísticas del flujo en la alcantarilla y a la salida de la misma. Desde el punto de vistadel cálculo conviene identificar distintos tipos de escurrimiento en alcantarillas con controlde salida. La cual se presenta cuatro tipos de flujo con control de salida:

Caso de sección llena con nivel aguas abajo por encima del dintel de la sección de

salida. Caso de sección llena con nivel aguas abajo por debajo del dintel de la sección de

salida. Caso de sección parcialmente llena en un tramo del conducto. Caso de sección parcialmente llena en todo el conducto.

Los procedimientos presentados permiten la determinación de la profundidad del agua a laentrada con muy buena exactitud para los casos A, B y C. El caso D se resuelve, peroofrece resultados con exactitud decreciente en el cálculo de He, medida que decrece He

CÁLCULOS PARA FLUJO CON CONTROL DE SALIDA

Si planteamos la ecuación de energía entre la entrada y la salida de la alcantarilla, resultauna ecuación general del tipo:

Donde:He = nivel a la entrada, H1= nivel a la salida, H = energía empleada en la obtención deenergía de velocidad a la salida, mas la perdida por fricción y pérdidas a la entrada. L =Longitud del conducto i = pendiente del conducto

El procedimiento de cálculo para el caso A, que prescinde del nomograma, y luego para loscasos B, C y D, que se resuelven del mismo modo a partir de los nomogramas.Caso AEn este caso:

Donde:

Lo cual viene de:

Donde Sf se calcula sabiendo que:

Luego,

De donde:

El valor de H se calcula, entonces según la ecuación

Donde la velocidad, es:

El coeficiente Que (o Ce) es un coeficiente experimental que tiene en cuenta las pérdidas enla entrada a la alcantarilla.

Una vez que se ha determinado el valor de H, el resto de las variables de la ecuación (1) sonconocidas. Así, H1 es el nivel aguas abajo que se asume conocido, el término L.i, es lalongitud de la alcantarilla multiplicada por su pendiente, ambos elementos preestablecidosen el diseño de la misma.Los casos B, C y D

En los tres casos nos basamos en la ecuación para su resolución.

De la misma, sólo conocemos el término L.i.

Para la estimación de H1, que representa el nivel de agua a la salida, se adopta el mayorentre:a) Hs, que es el nivel de agua a la salida cuando es conocido, b) El promedio entre hc y D. O sea:

Donde:hc es el tirante crítico para el caudal de diseño. Se proponen tablas paraestimar rápidamente valores de hc.D es el diámetro o altura de la alcantarilla.Para la estimación de H, se utilizan los nomogramas según el procedimiento que sepresenta a continuación.Se presenta un nomograma típico para diseño de alcantarillas con control de salida. Al igualque se hizo en flujo con control de entrada, vamos a suponer que se desea conocer cuál esel nivel que tendrá el agua a la entrada de mi alcantarilla, si coloco una alcantarilla deciertas dimensiones, de cierto material, con cierta pendiente, con ciertas características deentrada y para un caudal de diseño dado. Notar que en este caso interesa el material de laalcantarilla porque nos define la rugosidad n, también influye la pendiente, y su condiciónde nivel aguas abajo.

EL PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO ES EL SIGUIENTE:

Se traza una recta que une las dimensiones de la sección transversal de la

alcantarilla con la longitud de la misma, definiendo un punto en la recta de paso.Notar que hay dos (o más) curvas de longitud, de las que debe elegirse la quecorresponde a las condiciones de embocadura que corresponda a nuestro diseño enparticular.

Se une el caudal de diseño, con ese punto recién definido en la recta de paso,

cortando la recta de H. Ese valor de H obtenido, se introduce en la ecuación, junto con H1 y con L.i, para obtenerel valor de He buscado. Se compara este valor de He obtenido con el obtenido en el cálculocon control de entrada y se elige el mayor.

DIGA LAS VENTAJAS Y DESVENTAJAS QUE PRESENTAN LOS ESTRIBOSCICLÓPEOS.

Ventajas: Costo bajo por no llevar armaduras principales (en algunos casos acero por

retracción) Su elaboración no requiere mano de obra especializada,

Utilización de concreto de baja resistencias f´c= 80 a 120 kg/cm2. (Se utiliza

70 % de piedra proveniente del propio sitio.

Desventajas: Requiere de un subsuelo bastante resistente a la compresión con una

capacidad de carga mínima de Rs= 2.5 kg/cm2. Las secciones del estribo deben tener suficiente espesor para que no puedan

desarrollarse esfuerzos de tensión por no tener aceros de refuerzo. Su ejecución debe ser ejecutada en sitios donde exista piedra bruta de buena

calidad (los costos de transporte de piedra resulta antieconómico), Limitación en la altura H, no deben ser mayores de 5.00 mts.

No se contempla en ningún caso la utilización de pilotes, por lo que su

estabilidad deberá ser verificada por deslizamiento y volcamiento.

EXPLIQUE LAS CONDICIONES QUE SE CHEQUEAN EN LOS ESTRIBOS DEGAVIONES.

En el cálculo de los estribos de gravedad se debe verificar la estabilidad tanto pordeslizamiento como por volcamiento. Y como los estribos de gaviones es un tipo deestribos de gravedad se aplican estos chequeos.

Deslizamiento: La fuerza que actúa y puede provocar el deslizamiento del estribo es elempuje activo lateral de la tierra. El factor de seguridad normativo del deslizamiento es deF.S.= 1.5.

Volcamiento: El volcamiento puede ocurrir en estribos de puentes de gravedad soloen el caso de puente vacío, o sea cuando una vez completado el estribo, se ejecuta elrelleno sin haber cargado el estribo con la reacción proveniente de lasuperestructura. El factor de seguridad al volcamiento debe ser mínimo F.S. = 1.5.Se determina generalmente tomando momento con respecto a la punta delantera delestribo.

DESCRIBA LAS PARTES INTEGRANTES DE UN ESTRIBO TIPO CANTILEVER.

Están formados por una pared vertical para contener el terraplén trasero, una zapata defundación (apoyada o no sobre pilotes), una pantalla trasera que sirve para evitar lapenetración de la tierra al asiento del tablero y dos aletas laterales colgantes que evitan elderrame lateral del relleno trasero.

Asiento de la superestructura: Sirve para apoyar la superestructura del puente y alojará losaparatos de apoyo. Debe tener un ancho mínimo normativo Las actuales normas exigen unatrabazón antisísmica que impida el desplazamiento del tablero, por el efecto del as fuerzas sísmicashorizontales y verticales.

Pantalla trasera: O antepecho tiene por objeto separar físicamente el terraplén de accesodel tablero del puente para impedir la penetración de tierra en el asiento del tablero. Es unalosa de concreto de poco espesor. Generalmente viene dotada en su parte trasera de unaménsula de apoyo de la losa de acceso o de transición entre le puente y la vía, la cual puedeapoyar directamente sobre la pantalla o en la ménsula ubicada 30 cms mínimo debajo delpavimento.

Losa de acceso: Tiene por objeto atenuar los efectos de los desniveles que se producenentre la calzada y el puente por inevitable asentamiento del relleno trasero en los estribos. Aparte de producir una transición cómoda fácilmente reparable, también evita el repetidoefecto de impacto de vehículos pesados que a la larga dañarían dicha pantalla.

Aletas Colgantes: Se utilizan como sustituto económico de los eventuales muros en alaque antiguamente eran profusamente utilizados para contenerlos terraplenes lateralmente.Funcionan como losa-pantallas en voladizo de sección variable trapezoidallongitudinalmente para reducir su peso.

Juntas de dilatación: Es el espacio libre entre la cara de la pantalla trasera y el extremo deltablero del puente que permite un libre juego entre los dos elementos estructurales. En elestribo correspondiente al aparato de apoyo fijo, el espacio puede ser de 2 a 5 cms.

EXPLIQUE EL PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO DE UN ESTRIBO DE TIERRAARMADA.

El método de cálculo actual se fundamenta en el principio de superposición de efectosdonde las cargas aplicadas son convertidas en una fuerza horizontal y una presión verticaluniforme, acumulando los esfuerzos en los niveles o bandas. Es necesario tener en cuentalas fuerzas que actúan sobre él como son la presión lateral del suelo o la supresión y

aquellas que provienen de éste como son el peso propio. Con estos datos podemos verificarlos siguientes parámetros:

• Verificación de deslizamiento: Se verifica que la componente horizontal del empuje de latierra (Fh) no supere la fuerza de retención (Fr) debida a la fricción entre la cimentación yel suelo, proporcional al peso del muro. En algunos casos, puede incrementarse (Fr) con elempuje pasivo del suelo en la parte baja del muro. Normalmente 1 se acepta como seguroun muro si se da la relación: Fr/Fh > 1.3 (esta relación se puede llamar también coeficientede seguridad al deslizamiento.

• Verificación de volteo o vuelco: Se verifica que el momento de las fuerzas (Mv) quetienden a voltear el muro sea menor al momento que tienden a estabilizar el muro (Me) enuna relación de por lo menos 1.5. Es decir: Me/Mv > 1.5 coeficiente de seguridad al volteo.

• Verificación de la capacidad de sustentación: Se determina la carga total que actúa sobrela cimentación con el respectivo diagrama de las tensiones y se verifica que la cargatrasmitida al suelo (Ta) sea inferior a la capacidad portante (Tp), o en otras palabras que lamáxima tensión producida por el muro sea inferior a la tensión admisible en el terreno. Esdecir: Tp/Ta > 1.0 (coeficiente de seguridad a la sustentación). • Verificación de la estabilidad global: Se verifica que el conjunto de la pendiente que sepretende contener con el muro tenga un coeficiente se seguridad global.

EXPLIQUE EL PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO DE UNA PILA CICLÓPEA.

El método de cálculo es muy sencillo, está basado en la ecuación fundamental de esfuerzosconvertida en la siguiente fórmula:

Donde:

Paso 1:

Evaluaremos las solicitacionesverticales externas ejercidas sobre lapila; como son las reacciones por peso muerto y carga viva de impactada.

Paso 2:

Calcularemos los momentos provenientes de la fuerza sísmica, actuando en ambos sentidosortogonales según las proporciones y normas de AASHTO y para los casos de carga, conrespecto a uno de los extremos inferiores de la base.

Pasó 3:

Calcularemos las excentricidades correspondientes a ambos lados y para los casosnormativos.

Paso 4:

Aplicando la formula obtendremos la presión ejercidas sobre el terreno en las cuatro esquina de la fundación. En caso que dicha presión exceda la fatiga máxima permisible

resultante del ensayo de suelo, habrá que rediseñar la fundación para pilotes o escoger otrotipo de pilas.

NOMBRAR LOS TIPOS DE APOYO POT Bearing.

Tipo Fijo: Aparato de apoyo coartado lateralmente, que impide los movimientos endirección horizontal.Tipo Multidireccional o Libre: Permiten desplazamientos en ambas direcciones,longitudinal y transversal.Tipo Unidireccional o Guiado: Apoyos POT que permiten el movimiento en una únicadirección, coartando el desplazamiento en sentido contrario. Unos permiten el movimientolongitudinal, mientras que otros permiten el desplazamiento transversal.

NOMBRE LAS CARACTERÍSTICAS DE LOS APOYOS ELASTOMÉRICOS.

Las características elásticas propias de este tipo de aparatos de apoyo, permiten pequeñosgiros y movimientos horizontales relativos en cualquier dirección entre el tablero y la pila oel estribo.

Los apoyos elastoméricos sin armar o armados pueden ser fabricados en calidad cauchosintético cloropreno (CR) o caucho natural (NR). El armazón de plancha de acero estácompletamente vulcanizado dentro del apoyo y protegido de forma duradera contra lacorrosión.

Materias primas de alta calidad y procesos de fabricación controlados con un alto estándarde calidad garantizan durabilidad y ausencia de mantenimiento en los apoyos.

NOMBRE LOS OTROS SISTEMAS BASF PARA PUENTES Y VIADUCTOS.

Juntas de expansión: permiten absorber un importante rango de movimientosestructurales.Impermeabilización: Además de una amplia gama de productos de impermeabilizaciónlíquida (MASTERSEAL 740), disponemos de las membranas autoadhesivasMASTERPREN 1001 y 1005 TP, que resuelven de manera rápida y efi caz el tratamientode tableros en puentes.Drenaje: Los sistemas nodulares DELTA DRAIN, están diseñados para evacuar de maneraefectiva, el agua circundante en estribos de puente, muros y demás estructuras enterradas.Morteros técnicos: Morteros especiales para rellenos, nivelación de apoyos, etc.

EJERCICIO.

Diseñar la pila y los estribos del siguiente diagrama y con lassiguientes condiciones (5 ptos):

Número de carriles: 2

Ancho de calzada: 8 mts.

Vehiculo de diseño: HS-20 según Norma AASTHO.

Resistencia del concreto: 250 Kg/cm2

Resistencia del acero: 4.200 Kg/cm2

Presión neta del suelo: ∑ = 2,0 Kg/cm2

Peso específico del suelo = 2.000 Kg/m3

Peso específico de la mampostería de piedra = 2.500 Kg/m3

Espesor de la losa = 20 cm

Ancho de rodaje = 6 mts

Espesor de asfalto = 6 cm

Peso específico del asfalto = 1.300 Kg/m3

Peso adicional = 120,00 Kg/m

Peso viga = 250 kg/m

Peso camión = WHS - 20 = 37.727,00 kg

Condiciones estructurales: usar 4 vigas VICON, mediante el método LFD.