Calculo de tuberias colgantes en cruces, de sistemas rurales de agua potable. Ingenieria Civil.Descripción completa
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Descripción: ensayo triaxial
Descripción: Hoja de calculo para ensayo Marshall
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Descripción: memoria de calculo pase aéreo para tuberías
ANALISIS Y DISEÑO DE LA ESTRUCTURA ESTRUCTURA COLGANTE PARA TUBERIA TUBERIA
DATOS DATOS GENERALE GENERALES S PARA EL DISEÑO DE DE PENDOLA PENDOLA Y CABLE PRINCIPAL PRINCI PAL GEOMETRI GEOMETRI A DEL DEL PUENTE Longitud Total del Puente(L) Longitud de la Flecha(f) Por Proceso Constructivo Redondear flecha (f) Long. Min. de la pendola (∆H)
Espaciamiento entre Péndolas(l) Diámetro de la Tuberia de FºGº (d) Altura Total del Puente (H T )
80.0 8.0 8.0 0.5 3.0 8.0 8.5
m m m m m pulg m
METRADO ME TRADO DE CARGAS TOTALES TOTALE S QUE QUE SOPORTA OPORTA LA L A TUBERI TUBE RIA A Carga Muerta (WD) 100.0 Kg/m Carga Viva (WL) 50.0 Kg/m Carga de Viento (WV) 2.0 Kg/m Carga Ultima de diseño (Wu) 172.0 Kg/m
F ACTORES ACTORES DE DE SEGURIDAD PARA PARA EL DISEÑO DE DE PENDOLA PENDOLA Y CABLE PRINCIPAL PRINCI PAL Factor de seguridad para el diseño de Péndolas factor de seguridad para el diseño del cable principal
5.0 5.0
DATOS PARA DISEÑO DE LAS ABRAZADERAS Datos para el Diseño de los pernos por corte Se utilizará pernos de grado 5 (A-325) Esfuerzo unitario permisible en corte.(Fv) 1055.0 Kg/cm Datos para el Diseño por aplastamiento de pernos Esfuerzo unitario permisible en compresión.(F P 3375.0 Kg/cm P )
ANALI SI S Y DIS DI SEÑO DE LA ES E STRUCTURA COLGANTE COLGANTE DISEÑ0 DE LA L A TUBERIA Espesor Mínimo de la tubería de FºGº (t Mín Mín ) t min
0.18 cm 1.8 mm 2.0 mm
Luego el espesor de tuberia de FºGº a usar será Donde : d : Es el diámetro de la tubería de FºGª
DISEÑ0 DE LA L A PENDO PE NDOLA LA Esfuerzo de tracción en la Péndola (Tp) Esfuerzo de tracción de Rotura en la Péndola(TR) Según el cuadro Nº 01
516 Kg 2580.0 Kg =
2.58
USAR CABLES PROLANSA Especificacionesde SERIE 6 X 19 TIPO COBRA las Péndolas ALMA DE FIBRA Debe cumplirse la siguiente restricción Longitud de las Péndolas (Yi)
Diámetro Peso TR efectiva Numero de Péndolas (Np)
1/2 0.62 9.71
pulg Kg/ Tn ok 25.67
Pénd Longitu Distancia del Doblez ola centro a la longitud de la arriba y d Total pendola i Péndola i (Yi)m abajo (m) (m) (i) Centro 0.0 0.50 0.4064 0.91 RESUMEN DE DISEÑO DE PENDO 1 3.0 0.55 0.4064 0.95 2 6.0 0.68 0.4064 1.09 Longitud Total de Péndolas 8 3 9.0 0.91 0.4064 1.31 Numero de Péndolas (Np) 2 A 4 # Total de grampas por pendola 12.0 1.22 0.4064 1.63 H C E 5 Longitud total doblez arriba y a bajo 15.0 1.63 0.4064 2.03 40. R E 6 18.0 2.12 0.4064 2.53 D 7 21.0 2.71 0.4064 3.11 8 24.0 3.38 0.4064 3.79 9 27.0 4.15 0.4064 4.55 10 30.0 5.00 0.4064 5.41 11 33.0 5.95 0.4064 6.35 12 36.0 6.98 0.4064 7.39 IFICACIONES DE P ENDOLA ENDOLA Centro 0.50 41.03 m ESPEC IFICACIONES 1 -3.0 0.55 0.4064 0.95 CABLES PROLANSA 2 -6.0 0.68 0.4064 1.09 SERIE 6 X 19 TIPO COBRA -9.0 0.91 0.4064 1.31 ALMA DE FIBRA A 3 D 4 -12.0 1.22 0.4064 1.63 Diámetro 1/2 pulg R E I -15.0 1.63 0.4064 2.03 Peso 0.62 Kg/m U 5 Q Z -18.0 2.12 0.4064 2.53 TR efectiva 9.71 Tn I 6 7 -21.0 2.71 0.4064 3.11 8 -24.0 3.38 0.4064 3.79 9 -27.0 4.15 0.4064 4.55 10 -30.0 5.00 0.4064 5.41 11 -33.0 5.95 0.4064 6.35 12 -36.0 6.98 0.4064 7.39 Long.Ttal de pendolas lado izq. 40.13 m Longitud Total de Péndolas 81.16 m Incluido la Longitud de los Doblez
DETERMI NACI NACI ON DEL NUMERO NUME RO DE GRAMPAS GRAMPAS PARA PARA SUJ SUJ ECION ECI ON DE CABLES NOTA : Para fijar la pendola con la abrazadera asi como la pendola y el extremo superior de la tube dobleces tanto como en el extremo superior y extremo inferior de la pendola se estiman según el cu DIAMETRO DE CABLE Y
DISTANCIA
LONG. CABLE A
LONGIT
TAMA O DE GRAMPAS pulg. mm 3/8 10 3/4 19
GRAMPA
GRAMPAS 4 4
# Total de grampas por
pendola
pulg. 1 1
mm
grampas
Unión Péndola-Cable Principal Unión Péndola-Tubería
pulg. 3
25 25
# de
8
4 4
EXTREMO
GUARDACABO mm
pulg. 2 3
76 127
5
Distancia entre cada grampa
Longitud de extremo libre
Longitud de Lon cable a dobl doblar
2.54 cm 2.54 cm
7.62 7.62
12.7 cm 12.7 cm
cm cm
40.
DISEÑO DE L AS ABRAZADERAS Tracción Tangente al Cable Principal (T1)
n : Distancia míni d : Diámetro del o D : Diámetro del a : Distancia míni d p : Diámetro del d pd : Diámetro de a1 : Dist. Al extre d cp : Diámetro de
a n D a1 d pd (pulg.)
d p (pulg.)
d (pulg.)
D (pulg.) n (pulg.)
1/2
3/8
1/2
2/3
1 1/4
DISEÑO DEL CABLE PRI NCIPAL n= 0.1 Longitud del Cable Principal (Lc) 82.0821333 m xi 40 m 8.0 m f L 80.0 m α 21.8014095 º 8.5 m HT 22.00 m L1 23.58 m
Longitud de los Fiadores (Lf)
centro del p
Tracción Máxima Horizontal en el Fiador (Hmax) Tracción Máxima Horizontal por Carga Ultima (H wu ) Tracción Máxima Horizontal por Temperatura (H t ) Tracción Máxima Horizontal por Peso del Cable (Hc) Diámetro Peso (Wc) Tracción Máxima Horizontal por Peso de las Péndolas (Hp) Diámetro Estos datos han sido calculados en el Especificacionesde diseño de las Péndolas Peso (Wp) las Péndolas Luego la Tracción Máx. Hor. en el Fiador (Hmax) H Máx El peso del cable se Asume Para una primera Especificaciones del aprox.según el cuadro Nº.. Cable Principal
α
cos α Tracción Máxima en el Fiador del Cable Principal (Tmax) Tracción Máxima deRotura en el Cable Principal (TR) Según el cuadro Nº 01 USAR CABLES PROLANSA Especificaciones del SERIE 6 X 19 TIPO BOA Cable Principal ALMA DE ACERO Debe cumplirse la siguiente restricción
17200 Kg 258 Kg 742.6 Kg 1 3/4 pulg 7.426 Kg/m 62 Kg 1/2 pulg 0.62 Kg/m 18262.6 Kg 21.8014095 º 0.92847669 19669.4222 Kg 98347 Kg = Diámetro Peso TR efectiva
98.3471
1 3/4 pulg 7.426 Kg/ 112.49 Tn ok
DISEÑO DE LA CAMARA DE ANCLAJ E Geometría de la Cámara de anclaje (Predimensionamiento)
Largo (l) Ancho (a) Alto (h)
3.5 3.5 2
m m m
h
l 3.50 m Cargas que actúan en la Cámara de anclaje
2.00 m
Tmáx Vmáx Hmáx
T máx H máx V máx Q
21.8 °
α
19669.422 18262.6 7305.04 56350
Kg Kg Kg Kg
Q l/2
Estabilidad al Deslizamiento Cf = 1.0 ∑Fv = 49045.0 Kg H máx 18262.6 Kg FSD 2.69 OK
0.48407 m g cm 1.5 cap. Port.d g m 7326.07907 0.73260791 g cm ok 681.261341 g m 0.06812613 g cm ok
Diseño del Macizo de Anclaje Calculos Area del Macizo
A= 98.3471 D= 11.1901 Diámetro del Macizo D= 4.4 usar Macizo de Anclaje D= 4.00 pulg Tracción Máxima en el Fiador Factor de seguridad Resistencia a la Tracción del Fierro Liso Vista en planta de la cámara de anclaje
Cable del Fiador
e d e j o a z l i c c a n a M l 3.50 m
a 3.50
m
DISEÑO DE LA E STRUCTURA APORTICADA (DISEÑO DE LA TORRE) Carga Vertical Sobre la torre (P) V máx 7305.04 Kg P 14610.08 Kg Carga Total Producida Sobre la Torre P 14610.08 Kg Carga Actuante en el centro de la torre
Predimensionamiento del Pórtico Predimensionamiento de Columnas del pórtico P1 14610.08 Kg dimensio Ag usar Sección Mínima Ag calculada f' c 210 Kg/cm colu Kg/cm 4200 b 30 cm b 3 usar f y 110 cm 2 900 cm 2 2% cuantia t 30 cm t 3 Predimensionamiento de las Vigas de Arriostre RESUMEN GENERAL dimensiones de las dimensiones de las i o dimensio s t Las vigas cumplirán estrictamente n n e Vigas Vigas colu e i m la funcion de arriostramiento a las i m b 30 cm b 30 cm 3 d a b e columnas n r h 30 cm h 30 cm 3 p o t DIMENSIONES DEL PORTICO (GEOMETRI A DEL PORTICO) dimensiones de las Area dimensiones de las Area Vigas columnas h m2 m2 b 0.30 m b 0.30 m 0.09 0.09 h 0.30 m t 0.30 m segundo nivel h2 columnas h = 0.30 m o ho = 2.00 m r e c longitud total 2.30 m l e vigas v i n h = 0.30 m L = 1.2 m luz libre (L) 1.2 m columnas h = 0.30 m l e h1 = 2.85 m v i n longitud total 3.15 m r e vigas m i r h = 0.30 m p L = 1.2 m luz libre (L) 1.2 m columnas h = 0.30 m l e h2 = 2.85 m v i n longitud total 3.15 m o d vigas n u g h = 0.35 m e s L = 1.2 m luz libre (L) 1.2 m
2 volumen 0.4140
h m3 primer nivel
1
h1
volumen 0.108
h
m3
2
nivel cero
volumen 0.567
ho
m3
1
b
L= 1.2
b
volumen 0.108
m3
2 volumen 0.567
m3
1 volumen 0.108
m3
ALTURA TOTAL DEL PORTICO ( H T = 8.6 m
γcºcº
= 2.4 Tn/m
PESO TOTAL DEL PORTICO (P2) peso especifico del concreto
nivel cero
primer nivel
Segundo nivel
columnas volumen
columnas volumen
columnas volumen
0.414
m3
vigas volumen 0.108
m3
m3
Tn
0.108
m3
0.567
vigas volumen
Peso del nivel cero 1.2528
0.567
vigas volumen m3
m3
0.108
Peso del Segundo nivel Tn 1.62 Tn 1.62 Peso Total del Pórtico (P2) 4.49 Tn P2
Peso del primer nivel
CARGAS QUE ACTUAN SOBRE EL PORTICO Carga de viento proveniente del sistema aéreo, trasmitida como una fuerza Fv cortante que actúa en la cúspide de la torre.
P1 W2 F2
Fv
Fo Fuerzas de sismo distribuido en cada F1 nivel del pórtico F2 carga distribuida en cada nivel del pórtico; por ejemplo: W1 representa el W2 peso del primer nivel expresado por W1 metro lineal; W2 representa el peso del segundo nivel expresado en metro lineal.
W1 F1 1 v W
Wo
2 v W
Fo Wv1 Carga distribuida que el viento ejerce Wv2 sobre la torre Es la carga ejercida por el cable
P1 principal y el fiador
Es la carga debido al peso propio del
P2 pórtico
Esquema general en el que se muestra todas las fuerzas qu sobre el pórtico
CALCULO DE L AS CARGAS QUE ACTUAN SOBRE EL PORTICO Datos para el cálculo deFv resultados de Cn = 0.55 Coeficiente para tubos con superficies lisos 134.1 q = 15 Kg/m Presión dinámica del viento Fv 0.13 d = 8.0 pulg Diámetro de la Tuberia de FºGº (d) L = 80.0 m Longitud Total del Puente(L)
Datos para el cálculo de Wv1 Cn = 2.8 Coeficiente para torres q = 25 Kg/m Presión dinámica del viento d = 0.25 m Peralte de la viga de arriostre en la torre
resultados de Wv1 Wv2
Resultados de Calculo de P1
P1
Resultados de Calculo de P2
P2
17. 0.017 8.75 0.00 14610. 14.61 4492. 4.492
CALCULO DE LA FUERZA SISMICA QUE ACTUAN SOBRE EL PORTICO (F1, F2) Datos para el cálculo de las cargas producidas por sismo resultados de Cálculo Rd = Z = U = S = C =
4 0.4 1.5 1.2 0.4
Factor de ductilidad Factor de zona Factor de uso e importancia Factor de suelo Coeficiente Sísmico
Carga total sobre el pórtico(P) la cortante Basal (H)
33712. 33.712 2427.3 2.4273
Cálculo del Coeficiente Sísmico (C) datos calculos N = 2 Número de pisos (Arriostre) T = 0.16 seg Periodo predominante del suelo, está en e Ts = 0.2 C = 0.44 función al tipo de suelo CALCULO DE L AS FUERZAS SISMI CAS EN CADA NIVEL DEL PORTICO h= 8.6 m b= 1.8 m f = 0.85 ; si : h/b >6 h/b = 4.78 f = 1.00 ; si : h/b <3 nivel Pi(Tn) hi(m) Pihi f Fi(Tn) 2 1.62 6.15 9.963 0.85 1.387 1 1.62 3 4.86 1 0.796 0 1.2528 2.15 2.69352 1 0.441 suma 14.823 441.07 Resultados de Calculo de F0 F0 0.4410 795.84 Resultados de Calculo de F1 F1 0.7958 1386.7 Resultados de Calculo de F2 F2 1.3867 CALCULO DE W1 Y W2 Peso total actuante en el segundo nivel 2 16.2301 Tn Peso total actuante en el primer nivel 1 1.62 Tn W2 Peso total actuante en el primer nivel 0 1.2528 Tn W1 Luz libre de Viga entre ejes de columnas (L') 1.5 m Wo P'2 =P1+Peso segundo nivel P'1 = Peso del primer nivel
Calculos 10.8201 1.08 0.8352
Resultados de Calculo de W2
W2
10.820
Resultados de Calculo de W1
W1
1.0
Resultados de Calculo de W2
Wo
0.83
RESUMEN DE CALCULO DE LAS CARGAS QUE ACTUAN SOBRE EL PORTICO Fv
134.11
Kg
P1
14610.1
Kg
F1
795.85
Kg
Wv1
17.50
Kg/m
P2
4492.8
Kg
F2
1386.8
Kg
Wv2
8.75
Kg/m
Fo
441.076
Kg
Wo
835.2
Kg/m
W2
10820.1
Kg/m
W1
1080
Kg/m
ingresar datos en las celdas amarillas no tocar las celdas rojas
Tn
LA
1.16 m 5.67 8 64 cm
ía, los dro D
25
IBRE mm
51 76 gitud total ez arriba y a bajo
64 cm
as Abrazaderas(P1) Diseño de los pernos por Aplastamiento t=Espesor de la plancha de abrazadera
ma rificio para perno rificio para péndolas mas guardacabo ma al extremo de la plancha perno pendola o inferior de la plancha, minimo 2" l cable principal a (pulg.)
a1 (pulg.)
a2 (pulg.) L (pulg.) H (pulg.)
3
ente
Tn
4
4 3/4
6
10
erreno
l terreno
cm cm pulg
es de las nas 0 cm 0 cm es de las nas 0 cm 0 cm
H T
H T )
Fv
e actúan
álculo 2 Kg 1 Tn
álculo 5 08 08 8 8
Kg/m Tn/m Kg/m Tn/m Kg Tn Kg Tn
96 Kg 96 Tn 31 Kg 31 Tn
ta en el rango
05 Kg 61 Tn 92 Kg 69 Tn 33 Kg 33 Tn
Tn/m Tn/m Tn/m
53 Tn/m Tn/m 2
Tn/m
Cuadro N° 01: Especificaciones Técnicas de los cables PROLANSA
e cm 0.662 0.888 1.11 1.335 1.538 1.779 2.01 2.25 2.5
h cm 0.038 0.051 0.071 0.096 0.111 0.127 0.142 0.162 0.18
c NEMP cm 0.363 0.485 0.608 0.728 0.85 x 0.973 1.1 x 1.24 x 1.37
Diámetro nominal de la varilla. Perímetro de la varilla. Area de la Sección Transversal de la Varilla. Peso por metro lineal de la varilla. Máximo espaciamiento entre corrugaciones de la varilla. Altura mínima de las corrugaciones de la varilla. Cuerda de la corrugaciones de la varilla. No existe en el mercado Peruano.
Cuadro Nº 10 Presión Máxima de Trabajo Según Clase de Tubería CLASE DE PRESION MAXIMA PRESION MÁXIMA TUBERIA DE PRUEBA (m) DE TRABAJO (m) 5 50 35 7.5 75 50 10 100 70 15 150 100