Diseño Estribo C°A° tipo voladizo

VERIFICACION DE ESTABILIDAD EN ESTRIBOS CON CONTRAFUERTE PROYECTO : CONSTRUCCION CONSTRUCCION PUENTE CCOTA - AÑANCUSI OBRA : PUENTE CARROZABLE DE CCOTA - AÑANCUSI

FECHA : MA M AYO DEL 2010

AUTOR: ING. E. TUNQUE RAYMUNDO

DATOS DE DISEÑO Cargas y otros: Reaccion del Puente (PP): Reaccion por S/C: Fza. Sismo: Ancho del Puente: Longitud del Puente: Nº de Vias: Nº de Estribos:

140.00 Tn 35.26 Tn 7.00 Tn 4.20 m 60.00 m 1.00 2.00

Suelo : Peso especifico terreno (gt) : Capacidad Portante Suelo (st) : Coef. de fricción suelo estructura :

Relleno : Angulo de friccion interna (Ø r): Peso especifico terreno (gr) : f'c : f'y : FSV : FSD :

1.83 Tn/m3 28.82 Tn/m2 0.60

45° 1.90 Tn/m3 280 kg/cm2 4200 kg/cm2 1.5 2.0

s/c : Peso especifico C°A°(gc) : Coeficiente de fuerza de friccion (f): Angulo Contrafuerte ( º) =

l mn b S/C Vehicular

c/2 c/2

c

2 34 5 6

d e

fy = 4200 kg/cm2

Es =

f'c = 210 kg/cm2

Ec =

Ps/c

H Par

A

14.20m 0.50m 1.80m 2.80m 4.55m 8.50m 0.075 m 0.040 m 0.90 0.85 2.700 m

Si :

10

z

H= Dist. Eje Apoyo a Parapeto (x) = Altura Fza Frenado (y) = Talon Anterior (z) = Talon Posterior (t) = B =z+t+k+m Recubrimiento Zapatas = Recubrimiento Recubrimiento Muro = (Flexion) Ø = (Corte) Ø = S' =

y

D+L+S x 1

8

1.000m 0.40m 0.40m 0.50m 0.10m 0.65m 1.50m 0.40m 0.60m 10.30m 1.40m

Lf (Fuerza Frenado)

a

EQ (Carga (Carga Sismo)

0.970Tn/m 2.40 Tn/m3 0.60 72

Predimencionado del Muro : Ancho de Cajuela (a) = Ancho de Parapeto (b) = Ancho (l) = Ancho (m) = Ancho (n) = Ancho (k) = Altura de Cajuela (c) = Altura (d) = Altura (e) = Altura (f) = Peralte de de Zapata (h (hz) =

9

Pa

f Contrafuerte

7 k

H/2

dar dar

H/3

hz

11 B

smin

smax

A).- Estribo sin puente y con relleno sobrecargado. * Altura Equivalente de S/C (h'): h' = (s/c)/ r =

0.51 m

1.- Empu Empuje je de Tierr Tierras: as: C=tan2(45°-Ø/2) = Par = 0.5*( r*H*(H+2h'))*C = 2.- Punto de Aplicación de P a: dar=H/3*((H+3h')/(H+2h')) =H/3*((H+3h')/(H+2h')) =

0.17 33.932 Tn/m

4.89 m

3.- Fuerzas Verticales Estabilizadoras: ZONA

Fi (Tn)

Xi (m)

Mi (Tn*m)

################# 217000.00kg/cm2

VERIFICACION DE ESTABILIDAD EN ESTRIBOS CON CONTRAFUERTE PROYECTO : CONSTRUCCION PUENTE CCOTA - AÑANCUSI OBRA : PUENTE CARROZABLE DE CCOTA - AÑANCUSI

FECHA : MAYO DEL 2010


1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Pav TOTAL

1.440 1.344 0.288 0.72 0.53 0.29 8.034 12.36 9.79 98.50 28.56 33.93 195.772

4.25 3.75 3.32 3.70 4.12 4.28 3.233 3.70 4.20 6.48 4.25 4.89

6.12 5.04 0.96 2.66 2.17 1.22 25.98 45.73 41.10 637.76 121.38 166.00 1056.12

Xv = ΣM /ΣP i i= z = (Par*dar)/ΣFi = e = (B/2)-(Xv-z) = B/6 =

5.39 m 0.848 m -0.297 m 1.417 m

Consideraciones de A (Ancho de Estribo para analisis): A = 1m (Longitud de analisis.) Fv = ΣFi

4.- Chequeos : Chequeo de compresiones y tracciones: ρ = (Fv/(A*B)*(1+(6*e/B)) = Esfuerzo de compresion del concreto : fc = 0.4*f'c = por lo tanto:

18.21 Tn/m2 1120 Tn/m2

ρ

<

fc

OK

6.36

>

2

OK

Chequeo al deslizamiento Horizontal: 3.46 FSD = ΣFi*f/Par =

>

1.5

OK

B/6

OK

Chequeo al volteo : FSV = ΣMi/(Par*dar) =

B).- Estribo con puente y con relleno sobrecargado. 1.- Reaccion del puente por ml (R1D): R1D = 2.- Rodadura (R2) Fuerza Horizontal: R2r = 5%*s/c equivalente camion HS-20 = 3.- Reaccion por s/c (R3L) R3L = 4.- Sismo (R4S), Fza Horizontal: R4S = 5.- Fuerzas Verticales: R1 R3 ΣPI

TOTAL

Fi (Tn) 33.333 8.395 195.772 237.500

6.- Fuerzas Horizontales: Par R2r R4S TOTAL

Fi (Tn) 33.932 0.395 1.667 34.327

Xi (m) 3.55 3.55 5.39

33.333 Tn/m 0.395 Tn/m 8.395 Tn/m 1.667 Tn/m Mi (Tn*m) 118.333 29.803 1056.118 1204.254

Xv = ΣM /ΣP i i= Xi (m) 4.89 16.00 13.45

5.071 m

Mi (Tn*m) 165.997 6.324 22.417 194.737

Yv = ΣM /ΣP i i=

7.- Punto de aplicación de la resultante: 0.820 m z = ΣM /ΣF i i= e = (B/2)-(Xv-z) = -0.001 m 1.417 m B/6 = Consideraciones de A (Ancho de Estribo para analisis): A = 1m (Longitud de analisis.)

5.673 m

<




Fv =

ΣFi

8.- Chequeos : Chequeo de compresiones y tracciones: σ = (Fv/(A*B)*(1+(6*e/B)) = σmin = (Fv/(A*B)*(1-(6*e/B)) = Esfuerzo de compresion del concreto : fc = 0.4*f'c = por lo tanto:

27.9 Tn/m2 28.0 Tn/m2

max

<

OK

σt

1120 Tn/m2

σmax

<

fc

OK

6.18

>

2

OK

4.15

>

1.5

OK

Chequeo al volteo :

=

FSV = ΣMiX /ΣMiy

Chequeo al deslizamiento : FSD = ΣFix*f/ΣFiy =

C).- Diseño. Lf (Fuerza Frenado)

a l mn b

S/C Vehicular EQ (Carga Sismo) c/2

3

y

D+L+S x 1

c 3

2 34 5 6

h3

d e

h2

10 2 a

1

2

9

h1

Par

(Resultante)

f Contrafuerte

7 k

z

Mto.

8

H

dar 1

Df

hz

11

Talon Anterior

B

Pas=(Ca*Pe*hs)

Pa=(Ca*Pe*H)

Empuje Lateral del Relleno

smin smax

Diagrama de Momentos

sd

M

a

V

1.- REFUERZO CIMENTACION TALON ANTERIOR: 27.9 Tn/m2 d= Vu=hz*z*A* c 0.5* max d *z = -110.09Tn dc = hz-recub. = 1.33m Vc = 0.53*Ø*(f c)1/2*b*d = 99.88Tn 154.12Tn Mu = z2/6*(σd+2σmax - 3 c*hz*A) =

Vc

Calculo del Refuerzo: As=(0.85-(0.7225-(1.7*M act*105 /0.9*f'c*A*d2))1/2*f'c*A*d/fy = Asmin = 0.0018*A*d =

31.43 cm² 23.85 cm²

Separación de varillas Øasumido= 1 Øb= 2.54 cm s=Befec*(Av asumido /Asc) = 8.082 cm USAR Ø1"@0.10m

Av=5.07cm²

2.- REFUERZO HORIZONTAL PANTALLA Pantalla del Muro: Analizando varias secciones con el objeto de disminuir armadura a medida que el momento es menor. l mn b S/C Vehicular D+L+S x 1 2 34 5 6

y

c 3

d e

>

Vu

ok




10

8

Par

(Resultante)

f Contrafuerte

7 k

z

H

2

9

dar 1

Talon Anteri or

hz

11

Pa=(Ca*Pe*H)

B

Pas=(Ca*Pe*h')

Empuje Later al del Relleno

De la figura (Empuje laterla del Relleno: A una altura de (H-hz)/3: Pa = C* r*(H-hz)/3 = Pas = C* r*h' =

1.39 Tn/m 0.17 Tn/m

Momento Debido al Empuje : 2

1 wS' 24 muro

2

Contrafuerte

Contrafuerte

s

s

1 wS' 12

Mto. Refuerzo Hor izontal

M(+)e = ((Pa+Pas)*S' 2)/24 = M(-)e = ((Pa+Pas)*S' 2)/12 =

0.47 Tn*m 0.95 Tn*m

Momento Debido a la Fza de Frenado(Lf) : MLf = Lf*((H-hz)/3)+Y) = 2.40 Tn*m Momento Debido al Sismo : Ms = EQ*(H-hz)/3)-c/2) =

Calculo del Refuerzo Positivo: M(+)u = 1.5Me+1.75M s+MLf = dM1 = ((k+m)/3)-recub. M = As(+)1=(0.85-(0.7225-(1.7*Mact*105 /0.9*f'c*A*d2))1/2*f'c*A*d/fy = Asmin = 0.0018*A*d =

6.36 Tn*m 11.27 Tn*m 0.34m 8.88 cm² 6.18 cm²

Separación de varillas Øasumido= 5/8 Øb= 1.59 cm s=Befec*(Avasumido /Asc) = 22.279 cm USAR Ø5/8"@0.20m

Calculo del Refuerzo Negativo: M(-)u = 1.5Me+1.75M s+MLf = As(-)1=(0.85-(0.7225-(1.7*Mact*105 /0.9*f'c*A*d2))1/2*f'c*A*d/fy =

11.98 Tn*m 9.46 cm²


A una altura de (H-hz)/2: Pa = C* r*(H-hz)/2 =

2.54 Tn/m

Por lo tanto Mto debido al empuje lateral: M(+)e = ((Pa+Pas *S'2)/24 =

0.82 Tn*m

Momento Debido a la Fza de Frenado(Lf) : MLf = Lf*(h1+Y) = 5.77 Tn*m Momento Debido al Sismo : Ms = EQ*(h1-c/2) = Finalmente Calculo del Refuerzo Positivo: M(+)u = 1.5Me+1.75M s+MLf = dM2 = (k+m)-recubM = As(-)1=(0.85-(0.7225-(1.7*Mact*105 /0.9*f'c*A*d2))1/2*f'c*A*d/fy =

Av=1.98cm²

20.08 Tn*m

31.42 Tn*m 1.11 m 7.53 cm²

Av=1.98cm²




Asmin = 0.0018*A*d = 19.98 cm² Separación de varillas Øasumido= 5/8 Øb= 1.59 cm s=Befec*(Avasumido /Asc) = 9.907 cm USAR Ø5/8"@0.10m

Calculo del Refuerzo Negativo: M(-)e = ((Pa+Pas *S'2)/12 =

Av=1.98cm²

1.65 Tn*m

Finalmente 32.65 Tn*m M(+)u = 1.5Me+1.75Ms+MLf = As(-)1=(0.85-(0.7225-(1.7*Mact*105 /0.9*f'c*A*d2))1/2*f'c*A*d/fy = 7.83 cm² Asmin = 0.0018*A*d = 19.98 cm² Separación de varillas Øasumido= 5/8 Øb= 1.59 cm s=Befec*(Avasumido /Asc) = 9.907 cm USAR Ø5/8"@0.10m

Av=1.98cm²

3.- REFUERZO VERTICAL PANTALLA

H/2

H

-M1 M+ 2 = 2 H/3 2

M1 - = -0.03pH S' H Mto. Refuerzo Vertical Pa = C* r*(H-hz)/3 = Pas = C* r*h' =

4.17 Tn/m 0.17 Tn/m

M1(-)e = 0.03*(Pa+Pas)*(H-hz) 2*{S'/(H-hz)} =

4.50 Tn*m

Calculo del Refuerzo Negativo: M(-)u = 1.6M1(-)e = dM = (k+m)-recubM = As(-)1=(0.85-(0.7225-(1.7*Mact*105 /0.9*f'c*A*d2))1/2*f'c*A*d/fy = Asmin = 0.0015*A*d =

7.20 Tn*m 1.11 m 1.72 cm² 16.65 cm²


Calculo del Refuerzo Positivo: M2(+)e = M1(+)/2 = M(+)u = 1.6M1(+)e = dM = (k+m)-recubM = As(-)1=(0.85-(0.7225-(1.7*Mact*105 /0.9*f'c*A*d2))1/2*f'c*A*d/fy = Asmin = 0.0015*A*d =

Av=2.85cm²

2.25 Tn*m 3.60 Tn*m 1.11 m 0.86 cm² 16.65 cm²


4.- REFUERZO CIMENTACION TALON POSTERIOR: Cargas en el talon posterior 28.65 Tn/m2 q1= c*hz+ r*(H-hz)+s/c = 15.0 Tn/m2 d= 13.7 Tn/m2 qd1MAX=q1- maxd = 0.7 Tn/m2 qd1MIN=q1- min =

Av=2.85cm²




Por lo tanto:

M(-) = qdMAX*S'2/12 = dc = hz-recub. = As(-)1=(0.85-(0.7225-(1.7*Mact*105 /0.9*f'c*A*d2))1/2*f'c*A*d/fy = Asmin = 0.0015*A*d =

8.32 Tn*m 1.33m 1.66 cm² 19.88 cm²

Separación de varillas Øasumido= 3/4 Øb= 1.91 cm s=Befec*(Avasumido /Asc) = 14.341 cm USAR Ø3/4"@0.15 m

5.- REFUERZO CONTRAFUERTE: Refuerzo en la Base: Momento Debido al Empuje Lateral de Tierras: dar = 4.27m 27.77 Tn/m Par = 0.5*( r*(H-hz)*((H-hz)+2h'))*C = Mar = Par*dar = 118.50 Tn*m Momento Debido a la Fza de Frenado(Lf) : MLf = Lf*((H-h z)+Y) = 5.77 Tn*m Momento Debido al Sismo : Ms = EQ*(H-hz))-c/2) =

Vu = 1.6*(Par+Lf+EQ) = Mu = 1.6*(MPar+MLf+MEQ) = dc = Tension en el acero (T) : cos º = sen º = T = Vcos º + (M/d)*sen º = As=(T/ Φ*f ) = USAR 3Ø1"+1Ø3/4"

20.08 Tn*m 57.59 Tn 230.96 Tn*m 5.66 m 0.31 0.95 56.61 Tn 14.97 cm²

Refuerzo a H/3: Momento Debido al Empuje Lateral de Tierras: dar = 2.84m 3.54 Tn/m Par = 0.5*( r*((H-hz)/3)*(((H-hz)/3)+2h'))*C = Mar = Par*dar = 10.08 Tn*m Momento Debido a la Fza de Frenado(Lf) : MLf = Lf*(((H-h z)/3)+Y) = 2.40 Tn*m Momento Debido al Sismo : Ms = EQ*((((H-hz)/3))-c/2) =

5.86 Tn*m

Av=2.85cm²

Diseño Estribo C°A° tipo voladizo

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