Upload
oscar-jaime
View
32
Download
1
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Diseño de una alcantarilla tipo marco
Citation preview
Datos de diseoEspesor de losa superior (e1) 0.25 m
Espesor de losa de fondo (e2) 0.25 m Concreto (f'c) 4.000 kg/cm2
Espesor de muros (e3) 0.25 m Acero de refuerzo (f'y) 3.000 kg/cm2
Ancho interior de Alcantarilla (L 1 ) 1.35 m Tren de Carga HL-93
Peso Especfico del Concreto 2,400.00 kg/m3
Peso Especfico del Concreto 2400 kg/m3
Peso Especfico del Asfalto ( w) 2,250.00 kg/m3
Espesor de carpeta asfltica 0.075 m Peso Especfico del Relleno (s) 1800 kg/m3
Angulo Reposo Relleno () 32
Cargas Actuantes de diseo Presin Admisible Fundacin 1.50 kg/cm2
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 cargasAltura de alcantarilla (L 2) 0.50 m Presin vertical de relleno
Peso de losa Superior (WDC1) 810.00 kg Presin vertical del relleno = WEV = Fe x s x 1.00 x H
Peso de losa de fondo (WDC2) 810.00 kg Bc = L1 + 2e3
Peso de muros (WDC3) 1,200.00 kg Factor de interaccin suelo - estructura Fe = 1 + 0.2 x H /Bc
Peso de la Estructura 2,820.00 kg Fe = 1.04
Peso del agua (WA) 675.00 Kg Presin vertical de relleno = WEV = 751.14 kg/m
Peso del asfalto (DW) 168.75 Kg/m
Presin horizontal del suelo Presin del agua
W sup. = 0.00 Kg/m
W inf. = 400.00 Kg/m
Ka = 0.307
Presin lateral del suelo WEH = Ko x s x H
H1 = 0.40 m
H2 = 1.28 m
WEH1= 221.23 Kg/m
WEH2 = 705.16 Kg/m
Diseo Estructural Alcantarilla Seccin Rectangular
TIPO MARCO DE 1.35 x 0.50 m
L1e3
e2
e3
e1
L2
H
Cota 3
Cota 2
Cota 1
Cota 4
Presin de la sobrecarga
HT = 1.275 m
heq = 1.25 m
SC = 2,241.00 Kg/m2
688.57 Kg/m
Sobrecargas de diseo
La sobrecarga vehicular, designada como HL-93, deber consistir en una combinacin de:
1.- Camin de diseo o tandem de diseo y
2.- Carga de carril de diseo
Camin de diseo
figura 1. Caractersticas del Camin de Diseo
Tandem de diseo
11.20 t 11.20 t
1.20 m
figura 2. Caractersticas Tandem de Diseo
Carga de carril de diseo
figura 3. Caractersticas carga de carril de diseo
Impacto
Para estructuras enterradas el coeficiente de amplificacin dinmica se tomar como:
400.00 mm
27.59%
Si la altura de relleno hs < 0.60 m; considerar los efectos de la sobrecarga de la siguiente manera:
1.54 m 9.60 Ton/m
1.62 m 9.12 Ton/m
12.25 Ton/m
IM = 2.65 Ton/m
Las 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.
El 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 m
Se 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.
SE APLICA YA QUE hs < 0.60 m
3.3.- Factores de resistencia
(f ).AASHTO LRFD (5.5.4.2.1) f* Para elementos de concreto armado 0,90
0,90
0,75
3.4.- Sobrecarga Vehicular de Diseo
HL-93...AASHTO LRFD (3.6.1.2.1)
3.2.1.- Camin de diseo
. Camin de diseo; los pesos y separaciones entre los ejes y las ruedas del camin de diseo sern como se
indican en la figura adjunta. Se deber considerar un incremento por efectos de carga dinmica.
IV.- Clculo de las cargas verticales:
4.1.- Metrado de asfalto y carga de agua:
Elemento b (m) h (m) g (kN/m) w (kN/m)
Asfalto 1,00 0,00 23,00 0,00
Agua 1,00 1,50 10,00 15,00
4.2.- Peso del relleno sobre la alcantarilla
W e = g s *F e *h r ......AASHTO LRFD (12.11.2.2.1-1)
F e = 1+0.2*h r /B C .AASHTO LRFD (12.11.2.2.1-2)
F e = 1,022 Factor de interaccin suelo-estructura
W e = 9,707 kN/m Carga de suelo sin amplificar
4.3.- Efecto de la sobrecarga vehicular
4.3.1.- El incremento por carga dinmica en estructuras enterradas se deber tomar como:
IM= 33(1.0-4.1*10-1
*h r ).AASHTO LRFD (3.6.2.2-1)
IM = 26,235%
4.4.- Distribucin de las cargas de ruedas
4.4.1.- Si h r
Si la altura de relleno 0.60 0.95
n = factor que relaciona a la ductilidad, redundancia e importancia operativa
i = factor de carga se aplica a los efectos de fuerza
i = efectos de fuerza
Rn = resistencia nominal
Rr = resistencia factorizada
nD = 1 factor que se refiere a la ductilidad como se especifica en art. 2.3.2.2 manual de diseo de puentes
nR = 1 factor que se refiere a la redundancia como se especifica en art. 2.3.2.3 manual de diseo de puentes
nI = 1 factor que se refiere a la importancia operacional como se especifica en art. 2.3.2.4 manual de diseo de puentes
n = 1
RESISTENCIA 1
FACTORES DE CARGA
TIPO DE RESISTENCIA
Para flexin
Concreto
armado
EV. EXTREMO 1
EV. EXTREMO 1
Para corte y torsin
Para corte
FACTOR DE RESISTENCIA
ESTADO
RESISTENCIA 1
RESISTENCIA 1
Para compresin controlada
RESISTENCIA 1
Para compresin axial
Para tensin controlada
AASHTO LRFD (3.6.1.2.6)
AASHTO LRFD (3.6.1.2.6)
NO SE APLICA YA QUE hs < 0.60 m
EV. EXTREMO 1
EV. EXTREMO 1
Acero
estructural
DISEO DEL TABLERO
Datos del diseo
Esfuerzo de compresin f'c = 210 Kg/cm2
Esfuerzo de fluencia del acero fy = 4200 Kg/cm2
longitudinal de la losa = 1.59 cm
Recubrimeinto inferior ri = 4.00 cm
Espesor de la losa h = 25.00 cm
Refuerzo mnimo
Esfuerzo de traccin por flexin ftr = 29 Kg/cm2
Momento de Inercia de la seccin Ig = 130208 cm4
Momento mnimo 1.2 Mcr = 3.62 Ton-m
Mmin = 3.62 Ton-m
b = 100.00 cm
d = 20.21 cm
a = 1.15 cm
As = 4.88 cm2 Requerido por agrietamiento
Eleccin 1/2" @ 25.00 cm
(-) izquierda (+) centro (-) derecha
Vu = 20.95 Ton 20.95 Ton
Mu = 3.86 Ton-m 4.52 Ton-m 3.86 Ton-m
b = 100.00 cm 100.00 cm 100.00 cm
d = 20.21 cm 20.21 cm 20.21 cm
a = 1.23 cm 1.44 cm 1.23 cm
As = 5.21 cm2 6.14 cm2 5.21 cm2
Usar As = 5.21 cm2 6.14 cm2 5.21 cm2
Eleccin 1/2" 5/8" 1/2"
@ 22.50 cm 25.00 cm 22.50 cm
Refuerzo transversal en la cara inferior
porcentaje = 47.63 %
Ast = 2.92 cm2
3/8" @ 25.00 cm
Refuerzo por temperatura en la cara superior
= 446.43 mm2 segn AASHTO 5.10.8
Ast = 4.46 cm2
Ast = 2.23 cm2 en cara superior
Donde
Ag = rea de la seccin mm2
fy = Esfuerzo de fluencia del acero de refuerzo MPa
Asd = 3/8 @ 25.00 cm Acero colocado
Asd = 284 mm2
Acero colocado
Verificacin por corte
Para losas de alcantarilla tipo cajn debajo de 0.60 m. a ms de relleno, la resistencia al corte se puede calcular como:
AASHTO 5.14.5.3-1
Vu = 15.00 Ton
Vc = 34.61 Ton Mu = 0.29 Ton-m
As = 521.19 mm2
Vc = 31.37 Ton
Vc = 28.23 Ton > 15.00 Ton OK CUMPLE
DISEO DE LOS MUROS LATERALES
Datos del diseo
Esfuerzo de compresin f'c = 210 Kg/cm2
Esfuerzo de fluencia del acero fy = 4200 Kg/cm2
longitudinal del muro = 1.27 cm
Recubrimiento ri = 4.00 cm
Espesor del muro h = 25.00 cm
Refuerzo mnimo
Esfuerzo de traccin por flexin ftr = 29 Kg/cm2
Momento de Inercia de la seccin Ig = 130208 cm4
Momento mnimo 1.2 Mcr = 3.62 Ton-m
Mmin = 3.62 Ton-m
b = 100.00 cm
d = 20.37 cm
a = 1.14 cm
As = 4.84 cm2 Requerido por agrietamiento
Eleccin 1/2" @ 25.00 cm
(-) izquierda (+) centro (-) derecha
Vu = 1.11 Ton 1.11 Ton
Mu = 3.48 Ton-m 3.55 Ton-m 3.86 Ton-m
b = 100.00 cm 100.00 cm 100.00 cm
d = 20.37 cm 20.37 cm 20.37 cm
a = 1.09 cm 1.12 cm 1.22 cm
As = 4.65 cm2 4.74 cm2 5.17 cm2
Eleccin 1/2" 1/2" @ 1/2"
@ 25.00 cm 25.00 cm 25.00 cm
Pero no debe ser mayor a
DISEO DE ELEMENTOS A FLEXIN
fy/Ag0.75As
Refuerzo horizontal del muro
Se considerar a cada lado del muro el refuerzo por contraccin y temperatura
= 446.43 mm2 segn AASHTO 5.10.8
Ast = 4.46 cm2
Ast = 2.23 cm2
Donde
Ag = rea de la seccin mm2
fy = Esfuerzo de fluencia del acero de refuerzo MPa
Asd = 3/8 @ 25.00 cm Acero colocado
Asd = 284 mm2
Acero colocado
Verificacin por corte
AASHTO 5.14.5.3-1
Vu = 1.11 Ton
Vc = 17.05 Ton Mu = 3.86 Ton-m
As = 516.86 mm2
Vc = 31.62 Ton
Vc = 15.34 Ton > 1.11 Ton OK CUMPLE
DISEO DE LA CIMENTACION
Datos del diseo
Esfuerzo de compresin f'c = 210 Kg/cm2
Esfuerzo de fluencia del acero fy = 4200 Kg/cm2
longitudinal de la losa = 1.27 cm
Recubrimeinto inferior ri = 7.50 cm
Espesor de la losa h = 25.00 cm
Refuerzo mnimo
Esfuerzo de traccin por flexin ftr = 29 Kg/cm2
Momento de Inercia de la seccin Ig = 130208 cm4
Momento mnimo 1.2 Mcr = 3.62 Ton-m
Mmin = 3.62 Ton-m
b = 100.00 cm
d = 16.87 cm
a = 1.39 cm
As = 5.93 cm2 Requerido por agrietamiento
Eleccin 1/2" @ 20.00 cm
Cara inferior Cara superior Cara inferior
(+) izquierda (-) centro (+) derecha
Vu = 17.55 Ton 17.55 Ton
Mu = 3.48 Ton-m 4.27 Ton-m 3.48 Ton-m
b = 100.00 cm 100.00 cm 100.00 cm
d = 16.87 cm 16.87 cm 16.87 cm
a = 1.34 cm 1.66 cm 1.34 cm
As = 5.68 cm2 7.04 cm2 5.68 cm2
Eleccin 1/2" 5/8" 1/2"
@ 20.00 cm 25.00 cm 20.00 cm
Refuerzo horizontal de cimentacin de alcantarilla
= 446.43 mm2 segn AASHTO 5.10.8
Ast = 4.46 cm2
Ast = 2.23 cm2 en cara superior
Donde
Ag = rea de la seccin mm2
fy = Esfuerzo de fluencia del acero de refuerzo MPa
Asd = 3/8 @ 25.00 cm Acero colocado
Asd = 284 mm2
Acero colocado
Verificacin por corte
Para losas de alcantarilla tipo cajn debajo de 0.60 m. a ms de relleno, la resistencia al corte se puede calcular como:
AASHTO 5.14.5.3-1
Vu = 13.63 Ton
Vc = 16.90 Ton Mu = 1.49 Ton-m
As = 568.42 mm2
Vc = 26.18 Ton
Vc = 15.21 Ton > 13.63 Ton OK CUMPLE
Pero no debe ser mayor a
Pero no debe ser mayor a
fy/Ag0.75As
fy/Ag0.75As