Diseno estructural de una alcantarilla de hormigón armadoDescripción completa
Memoria de calculo de un puente tipo losa - alcantarilla, con su viga de sardinel
SEGÚN PARTIDAS Y ESPECIFICACIONES
ALC. CAJON
ALC. CAJON TIPO 9
MEMORIA DE CALCULO DISEÑO : ALCANTARILLADO CAJON TIPO 9 C0DIGO: DVAP- ACAJE - 09
SECCIÓN: 3.3mX1.8m
TIPO : 9
1.- DATOS GEOMETRICOS
Hs = H= L= ts = tinf = Hc = Bc = Tramos = 2
0.00 1.75 3.30 0.30 0.30 2.35 3.90
m. m. m. m. m. m. m.
Altura de Relleno Altura libre Ancho Libre Espesor losa superior Espesor losa inferior Altura de AC Ancho de AC
2.- CARGAS CONSIDERADAS Para calcular el peso propio y las sobrecargas debidas al relleno, se adopta los siguientes datos: Peso específico del hormigón armado: Peso específico del hormigón : Peso específico del Asfalto : Peso específico del relleno granular: Angulo de fricción interna relleno granular:
24 22 22 19 30
KN/m3 KN/m3 KN/m3 KN/m3 °
3.- CARACTERISTICAS RESISTENTES DE LOS MATERIALES El hormigón y el acero de construcción deben cumplir con las siguientes propiedades: Resistencia a compresión del hormigón a los 28 días (Puente cajón): Resistencia a compresión del hormigón a los 28 días (Aleros): Resistencia a la fluencia del acero de construcción:
21 Mpa 21 Mpa 420 Mpa
4.- CARACTERISTICAS RESISTENTES DEL SUELO DE FUNDACION Del estudio de suelos (ANEXOS), se tienen los datos siguientes: Tipo de suelo en la cota de fundación: Capacidad portante del suelo de fundación: Coeficiente de balasto del suelo de fundación:
qad = Ks = a= b= K=
0.06 1.48 0.36 m 1.00 m 5225
Suelo granular con presencia de arena y arcilla Mpa a la profundidad mayor de 0.35metros kg/cm3 = 14514.1 KN/m3 ; longitud de particiones ; ancho KN/m
5.- PREDIMENSIONAMIENTO DE LOSA Y MUROS La Tabla 2.5.2.6.3-1 (AASHTO LRFD- 2007), recomienda utilizar espesores mínimos en función a la longitud del puente:
1.20·
sv 3000
e=
30
165mm
264
Donde:
Sv = 3600 mm ;Separación de apoyos e = Espesor de la losa
mm
Por lo tanto se realizará el análisis de esfuerzos con un espesor de losa y muro de:
e=
0.30
m.
6.- ANALISIS DE CARGAS
6.1.- CARGA MUERTA (DC, DW, EV, EW) Peso propio de la losa (DC): Peso del Asfalto (DW):
0.3x1.0x24 7.20
KN/m
0.05x1.0x22= 1.10
KN/m
0.00
Peso del relleno (EV): Donde :
1.31x1.0x9.8=
KN/m
H Ft 1 0.20· s Bc
Factor Interaccion suelo estructura
Peso del relleno (EWA):
EDW= 0.05
12.86
Ft = 1.00
KN/m
NOTA. El peso propio (DC) de la estructura sera tomado en cuenta por el programa que realiza el análisis de esfuerzos
6.2.- CARGA VIVA (LL) La carga viva esta constituido principalmente por el Camión Tipo, que sera cargado automáticamente por el programa computacional (SAP 2000). L La carga viva esta constituido por el Camión Tipo HL-93, que posee las características siguientes:
Camión de diseño: Consiste en un camion de 325 KN, cuya distribucion de cargas y espaciamineto entre cargas se muestra en la figura adjunta
Tandem de Diseño: El tanden de diseño consistira en un par de ejes de 110 K N con una separacion de 1.20 m, la separacion transversal Separación entre ejes: Carga por eje :
1.2 m. 110 KN
Carril de diseño: Carga distribuida:
9.3 KN/m
IM
IM = 33.00%
Momento por Impacto, M I
FI 1
IM
FI =
33·(1.0 4.1·104 · H S ) 0%
1.33
100
Determinacion del ancho de influencia
NL = 2 L1 = 3300 mm W 1 = W2 = 23000 mm Para un Carril: Para Dos Carriles:
E = 2539 mm E = 3025 mm
E=
Usar:
L1 18000 w1 9000 1
18000
2
18000
Ancho de calzada
< 11500
CORRECTO
2539 mm (Para ingresar en el Sap2000: 1/2.54=0.39)
6.3.- EMPUJE DE SUELOS (EH) DATOS: Hs
Hc = Hs = = S=
E1=0.00
2.35 0.00 30 19
m. m. ° KN/m3
EMPUJE DEL RELLENO:
K O 1 sen
Hc
Ko =
0.5
E 1 K o · S ·H S E1 = E 2
E2=22.33
0
K · ·( H H )
E2 =
O
S
HT
heq
1.2 0.9 0.6
HT = heq =
2.35 1.03
Ka = 0.333
SC S ·heq
PS / C Sobrec arg a·K a ·1m
C
22.33
6.4.- Pres ion de sob recarg a (LS)
1.5 3 6
KN/m2
SC = 19.57
KN/m2
LS = 6.52
KN/m
S
KN/m2
6.5.- EMPUJE DE AGUA (WA) DATOS: hw = w =
E
INF
1.31 9.80
ESUP= EINF =
w
0.00 12.86
m. KN/m3
· hw KN/m2 KN/m2
7.- ANALISIS ESTRUCTURAL Las combinaciones de carga consideradas para el análisis de esfuerzos son:
U n· i ·Qi
n= 1
COMB. I
U n·1.25· DC 1.50· DW 1.50· EH
COMB. II
U n·0.90· DC 0.65· DW 1.50· EH
COMB. III
U n·1.25· DC 1.50· DW 0.90· EH 0.75· ES 1.30· EV 1.0·WA
COMB. IV
U n·1.25· DC 1.50· DW 0.90· EH 0.75· ES 1.30· EV
COMB. V
U n·0.90· DC 0.65· DW 1.50· EH 1.50· ES 0.90· EV 1.75· LS 1.0·WA
COMB. VI
U n·0.90· DC 0.65· DW 1.50· EH 1.50· ES 0.90· EV 1.75· LS
COMB. VII
U n·1.25· DC 1.50· DW 1.75·( LL IM ) 0.90· EH 0.75· ES 1.30· EV 1.0·WA
COMB. VIII
U n·1.25· DC 1.50· DW 1.75·( LL IM ) 0.90· EH 0.75· ES 1.30· EV
COMB. IX
U n·0.90· DC 0.65· DW 1.35·( LL IM ) 1.5· EH 1.50· ES 0.90· EV 1.75· LS 1.0·WA
COMB. X COMB. XI
SERVICIO:
U n·0.90· DC 0.65· DW 1.35·( LL IM ) 1.5· EH 1.50· ES 0.90· EV 1.75· LS U COMB. I COMB. II COMB. III COMB. IV COMB.V COMB.VI COMB.VII (ENVOLVENTE) COMB.VIII COMB. IX COMB. X U DC DW ( LL IM ) EH ES EV LS WA
Donde: U= DC = DC = LL= IM = EH = ES = EV = WA =
Carga Ultima Peso Propio de la estructura Peso propio capa rodadura Carga Viva Carga de impacto Empuje activo horizontal del suelo Empuje de sobrecarga del suelo Empuje vertical del peso propio del suelo Carga hidraulica y presion del flujo de agua
El análisis estructural para las anteriores combinaciones de carga se ha realizado por medio del programa computacional SAP 2000. Los resultados obtenidos del análisis de esfuerzos se presentan al final de la presente m emoria de calculo.
A
B
C
C
D
C
8.- REFUERZO DE ACERO POR FLEXION Los datos empleados para el diseño son:
MOMENTOS KN-m Tramo: 86.00 A . Apoyos A: 54.75 S P
Refuerzo por temperatura y contracción. Acero minimo por agrietamiento: f ' c= 2.887 N/mm².
fr 0.63 M cr
1.2 b h
2
f'c = 21 N/mm². b = 1000 mm.
fr
d = 267 mm.
6
Mcr = 41162592 N-mm. Mcr = 41.16 kN-m.
M u 1.2 M cr Mu = 49.40 kN-m.
Asmin = 500 mm²
< As = 306 mm².
Ø 12 c/22
Area= 514 mm².
Ø12c/ 19
Usar:
Refuerzo por temperatura y contracción. Acero minimo por agrietamiento: f ' c= 2.887 N/mm².
fr 0.63 M cr
f'c = 21 N/mm². b = 1000 mm. d = 242 mm.
1.2 b h 2 fr 6
Mcr = 33815119 N-mm. Mcr = 33.82 kN-m.
M u 1.2 M cr Mu = 40.58 kN-m.
Asmin = 454 mm² Ø 12 c/24
< As = 306 mm². Usar: Ø12c/ 15
Area= 471 mm².
Refuerzo por temperatura y contracción.
Astemp Losa Superior:
Astemp =
0.75·b·h
2 b h · fy
Ø 10 c/38 Losa Inferior y Muro:
USAR: Astemp =
206.044 mm2/m Usar:
Ø10c/ 25
233
mm2/m
Area=
314
mm2
Area=
314
mm2
Astemp = 206.044 mm2/m Ø 10 c/38
Usar:
Ø10c/ 25
ALC. CAJON TIPO 9
9.- VERIFICACION A CORTANTE:
LONG. m.
Base m.
CORTANTE KN
CANTO mm
REC. cm.
ACERO mm.
d cm.
Vud Kg
Vc KN
Losa sup.
2.35
1.0
193.19
300
50
16
249.2
152.22
203.27
RESISTE
Muros
6.45
1.0
102.28
300
50
10
249.5
94.37
203.52
RESISTE
Losa inf.
2.35
1.0
176.86
300
50
16
249.2
139.35
203.27
RESISTE
ELEMENTO
10.- VERIFICACIÓN DE LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO Presiones transmitidas al terreno: Recciones :
k= k=
30.79 20.35
a = 0.36 m b = 1.00 m Area = 0.36 m².
T = T =
85.54 56.53
KN KN
Resistencia Servicio
; longitud de particiones ; ancho
KN KN
Resistencia Servicio
Por lo tanto, la capacidad de soporte del suelo de fundacioón es suficiente: T
56.53
<
Qadm 60
(KN/m2) El suelo soporta
REVISION
ALC. CAJON TIPO 9
11.-
CABEZAL DE ALCACANTARILLA
11.1.- DATOS GEOMETRICOS CORTE A - A
ts
L
H= L= ts = tinf = Hc = Bc =
H
1.80 7.80 0.30 0.30 2.10 8.40
m. m. m. m. m. m.
Altura libre Ancho Libre Espesor muro Espesor losa ingerior Altura de AC Ancho de AC
Bc
11.2.- CARGAS CONSIDERADAS Para calcular el peso propio y las sobrecargas debidas al relleno, se adopta los siguientes datos: Peso específico del hormigón armado: Peso específico del hormigón : Peso específico del Asfalto : Peso específico del relleno granular: Angulo de fricción interna relleno granular:
24 22 22 19 30
KN/m3 KN/m3 KN/m3 KN/m3 °
11.3.- CARACTERISTICAS RESISTENTES DE LOS MATERIALES El hormigón y el acero de construcción deben cumplir con las siguientes propiedades: Resistencia a compresión del hormigón a los 28 días (Puente cajón): Resistencia a compresión del hormigón a los 28 días (Aleros): Resistencia a la fluencia del acero de construcción:
21 Mpa 21 Mpa 420 Mpa
11.4.- CARACTERISTICAS RESISTENTES DEL SUELO DE FUNDACION Del estudio de suelos (ANEXOS), se tienen los datos siguientes: Tipo de suelo en la cota de fundación: Capacidad portante del suelo de fundación: Coeficiente de balasto del suelo de fundación:
K Ks·a·b
qad = Ks = a= b=
0.60 1.48 0.49 m 1.00 m
Suelo granular con presencia de arena y arcilla Mpa a la profundidad mayor de 0.35metros kg/cm3 = 14514.1 KN/m3 ; longitud de particiones ; ancho
K = 7112
KN/m
11.5.- ANALISIS DE CARGAS
11.6.- EMPUJE DE SUELOS (EH) DATOS: Hc =
2.10
m.
E1=0.00 = S=
30 19
° KN/m3
EMPUJE DEL RELLENO:
K O 1 sen
Hc
Ko =
0.5
E 1 K o · S ·H S E1 =
0
E 2 K O · S ·( H C H S )
E2=19.95
E2 =
19.95
11.7.- Presio n de sobr ecarga (LS) HT
heq
1.5 3 6
1.2 0.9 0.6
HT = heq =
2.10 1.08
Ka = 0.333
SC S ·heq
PS / C Sobrec arg a·K a ·1m
KN/m2
SC = 20.52
KN/m2
LS = 6.84
KN/m
KN/m2
11.8.- ANALISIS ESTRUCTURAL Las combinaciones de carga consideradas para el análisis de esfuerzos son:
U n· i ·Qi
n= 1
COMB. I COMB. II
U n·0.90· DC 1.50· EH
COMB. III
U n·1.25· DC 0.90· EH
COMB. IV
U
COMB. V
U COMB. I COMB. II COMB. III COMB. IV
SERVICIO:
U DC EH LS
n·0.90· DC 1.50· EH 1.75· LS (ENVOLVENTE)
Donde: U= DC = EH = LS =
Carga Ultima Peso Propio de la estructura Empuje activo horizontal del suelo Empuje de sobrecarga carga viva
El análisis estructural para las anteriores combinaciones de carga se ha realizado por medio del programa computacional SAP 2000. Los resultados obtenidos del análisis de esfuerzos se presentan al final de la presente memoria de calculo.
11.9.- REFUERZO DE ACERO POR FLEXION
Los datos empleados para el diseño son:
MOMENTOS KN-m
f'c = fy = B=
21 420 1000
Mpa Mpa mm
CANTO mm
REC. mm
ACERO mm.
CANTO UTIL
Asmin mm2
ASmax mm2
35.55
250
50
12
194
364
3111
499.94
499.94
0.5m
19.61
250
50
10
195
364
3127
270.46
363.63
1.0m Tramo: A . 1.0m F S O N I 2.0m L 3.0m 4.0m
6.10 35.55 22.08 9.84 2.05 0.08
250 250 250 250 250 250
50 50 50 50 50 50
10 12 12 12 12 12
195 194 194 194 194 194
364 364 364 364 364 364
3127 3111 3111 3111 3111 3111
83.17 499.94 306.80 135.29 28.00 1.09
363.63 499.94 363.63 363.63 363.63 363.63
EL. O R U M
Tramo:
CALCULO Cal. Rev.
Refuerzo por temperatura y contracción. Acero minimo por agrietamiento: f '= c 2.887 N/mm².
fr 0.63 M cr
1.2 b h
2
f'c =
21 N/mm².
b = 1000 mm.
fr
d = 194 mm.
6
Mcr = 21731197 N-mm. Mcr = 21.73 kN-m.
M u 1.2 M cr Mu = 26.08 kN-m.
Asmin = 364 mm². Ø 12 c/31
Area= 365 mm².
Ø12c/ 16
Usar:
Refuerzo por temperatura y contracción. Acero minimo por agrietamiento: fr 0.63 M cr