ALCANT. 2.50 x 2.50

8/6/2019 ALCANT. 2.50 x 2.50

1/38

DISEO ESTRUCTURAL PONTON TIPO MARCO CA 4.00 x 2.40 m.

OBRA : "CONSTRUCCIN CARRETERA CHAMBIRA - PONGO ISLA" DISEO: Ing Rodolfo CASTRE VASQUEZSECTOR : CHAMBIRA - PONGO ISLA REVISADO:Ing Reiser INGA TORRES

TRAMO : KM. 15+000 AL KM. 30+780 FECHA: MAYO 2007

1.- GENERALIDADES:

Se proyectar una alcantarilla marco de concreto armado, en el sentido transversal del eje de la via obtenida segnlas condiciones topogrficas del terreno.

Se anlisis estructural se realizar con cargas permanentes, sobrecarga vehicular y empujes del terreno. El diseo en concre

armado se har a la rotura y se verificar por servicio, teniendo en consideracin la normatividad ACI.

2.- CARACTERSTICAS TCNICAS DE LA ALCANTARILLA:Habindose obtenido el perfil transversal del lecho de las quebradas y del terrapln de la seccin,

se determin la longitud de la alcantarilla.

Luego del anlisis hidrulico se determin las caractersticas geomtricas de la seccin con el Programa de clculo

H Canales del Ing Mximo Villn Bejar, como se detalla a continuacin:

2.1.- GEOMETRAS:Ancho interno : 2.50

Altura interna : 2.50

Espesor de muros y losas : 0.25Ancho de la alcantarilla : 3.00

Altura de la alcantarilla : 3.00

Longitud de alcantarilla : 1.00

Tirante normal de agua : 2.50

SECCIN ASUMIDA

2.3.- MATERIALES:

Concreto armado:Resistencia a la compresin (f'c) : 210

Esfuerzo permisible en compresin (F'c) : 94.50 Kg/cm2F'c = 0.45*f'c

Mdulo de elasticidad del concreto : 217,371.00 Kg/cm2

Acero con Esfuerzo:

Resistencia a la fluencia (fy) : 4200

Esfuerzo admisible en traccin : 1680 Kg/cm2Fs = 0.40*f'y

Mdulo de elasticidad del acero : 2100000

Peso Especfico de Materiales:

Concreto armado : 2.40

b ? m.

h ? m.

e ? m.B ? m.

H ? m.

L ? m.

? m.

? Kg/cm2

Ec = 15,000*(f'c)1/2

? Kg/cm2

?Kg/cm2

? Tn/m3

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2/38

2.4.- ESPECIFICACIONES TCNICAS:

Altura de relleno : 0.00

Peso epecifico mat. Relleno : 1.90

Angulo de friccin () : 30.00 ?

3.- PROCEDIMIENTO DE CALCULO:

3.1.- METRADOS DE CARGAS

Losa superior:p.p. Losa superior = 0.60Tn/mlp.p =2.4 * 0.25 * 1.00 =

p.p. Terrapln = 0.00Tn/ml

p.p. =1.9 * 0 * 1.00 =

D = 0.60Tn/ml

Sobrecarga Vehicular

L = 8.00Tn

Losa inferior: p.p. Estructura = 6.60Tnp.p =(2*3*0.25 + 2*2.5*0.25 )*2.4 =

Carga viva (Sobrecarga) = 8.00Tn

p.p. Agua (tirante normal) = 6.88Tnp.p =2.5 *1.00 * 1000 * 2.75

P = 21.48Tn

Reaccin del Terreno:Rt = 21.48 / (3 - 0.25) = 7.81 Tn/ml

E1 = 7.81 Tn/ml

Sobre los muros laterales:Ka = tan^2 30 = 0.334 kg/ml

E2 = 0.334 * 1.9 * (0 + (2.5 + 0.25) )

E2 = 1.75 Tn/ml

E3 = 0.334 * 1.9 * 0

E3 = 0 Tn/ml

Resmen de cargas actuantes:

Cargas Permanentes:

Carga Superior D = 0.60Tn/ml

Empujes de terreno:

Carga Inferior E1 = 7.81 Tn/ml

Carga lateral E2 = 1.75Tn/ml

Carga lateral E3 = 0.00Tn/ml

Sobrecargas:

Sobrecarga Vehicular L = 8.00Tn/ml

Combinacin de carga para el diseo :

Rotura: Servicio:

ht ? m.

Pe ? T/m3.

U=1.2D+1.6E+1.6L S=D+E+L

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4/38

Diagrama de Cargas Actuantes:

Diagrama de Momento Flector:

Diagrama de Fuerza cortante:

D.M.F (ROTURA) D.M.F (SERVICIO)

D.F.C (ROTURA) D.F.C (SERVICIO)

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5/38

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6/38

3.2.- CLCULO DEL REA DE ACERO

Clculo del peralte efectivo:Asumiendo un acero principal 1/2" = 1.27 cm.

ree. = 4.00cm

d = H - dc asumido 4/8

dc = (ree. + asumido/2)

dc = 4+1.27 / 2 = 4.64 cmEntonces el peralte efectivo ser:

d = 25 - 4.635 = 20.37 cm

Verificacin del peralte con el mayor momento de servicio:Ms = 4.42 Ton-m

Clculo de r:

r = 1680 / 94.5 = 17.780

Clculo de n:

n = 2100000 / 217371 = 10.00

Clculo de k:

k = 10 / (10 + 17.78) = 0.360

Clculo de j:

j = 1 - (0.36 / 3) = 0.8800

Clculo del peralte mnimo:

dmin = RAIZ(2*4.42 / 94.5 * 0.36 * 0.88 * 100 ) = 17.18 cm

Espesor correcto dmin < d !

3.3.- VERIFICACIN POR CORTANTE

a.- Cortante admisible:Vr = 9.92 Ton

Vud = 9.92 / 0.85

Vud = 11.67 Ton.

b.- Cortante mximo:

Vmx = 2.10 * RAIZ(210) * 100 * 20.365

Vmx = 61.97 Ton.

c

s

f

fr=

cfn

'15000

2100000=

( )rn

nk

+=

31

kj =

bjkfc

Mrd

***

100000*2min =

ud

ud

VV =

dbcfVmx **'*10.2=

8/6/2019 ALCANT. 2.50 x 2.50

7/38

c.- Esfuerzo admisible del concreto:

Vc = 0.53 * RAIZ(210) * 100 * 20.365

Vc = 15.641 tn.

Vc>Vud No necesita estribos !

3.4.- CLCULO DEL REA DE ACERO LOSA SUPERIOR

1.- Clculo del rea de acero en los nudos M(-) = 3.39 Ton-mSe calcular por diseo de rotura:

a = 0.955

b = 100 cm

As = 3.39 * 100000 / (4200 * 20.365 - 0.955 /2) = 4.06 cm2

a = 4.06 * 4200 / (0.85*210 * 100) = 0.955

Clculo del rea de acero mnimo en losas:As min = 0.0018 * 100 * 20.365

As min = 3.67 cm2

Tomamos el mayor = 4.06 cm2

Cantidad de varillas en 1 m. de ancho: acero 4/8

As/Ab = 4.06 / 1.27

N de varillas = 3

Espaciamiento del acero:

S = 1.27 *100 / 4.06 = 31.28 cm

Usaremos: 1/2" @ 25.00 cm.

CHEQUEO POR AGRIETAMIENTO

Mdulo de elasticidad del concreto:

= 1.00

= 217370.65 kg/cm2

= 2100000.00 kg/cm2

= 108685.33n = 19.32

Cuanta de Acero con el nuevo espaciamiento:

= 5.08 cm2

Ct= Tiene en cuenta el flujo plstico C

t

EC

ES

Ece

AS

)2

(*a

dfy

MnrAs

=

bcf

fyAsa

*'*85.0

*=

As

AbS

100*=

tC

Ec

+1

cfEC '15000=

2

CCe

EE =

Ce

s

E

En =

db

As

*

=

S

AA bS =

dbcfVc **'53.0=

8/6/2019 ALCANT. 2.50 x 2.50

8/38

8/6/2019 ALCANT. 2.50 x 2.50

9/38

A = 2 * 4.635 * 100 / 4

A = 231.75 cm2

w = 1.10 * 2200.93 * (4.635 * 231.75) ^ 1/3

w = 24736.89 El ancho de grieta no ser

mayor de 30,000

Pero : w < 30,000.00

Entonces = 24736.89 ok! CUMPLE!

Por lo tanto:Usaremos: 1/2" @ 0.25 m.

2.- Clculo del rea de acero principal M(+) = 7.70 Ton-mSe calcular por diseo de rotura:

a = 2.242

b = 100 cm

As = 7.7 * 100000 / (4200 * 20.365 - 2.242 /2) = 9.53 cm2

a = 9.53 * 4200 / (0.85 * 210 * 100) = 2.242


As min = 3.67 cm2



As/Ab = 9.53 / 1.98

N de varillas = 5


S = 1.98 *100 / 9.53 = 20.78 cm

Usaremos: 5/8" @ 20.00 cm.



= 1.00

= 217370.65 kg/cm2

= 2100000.00 kg/cm2

= 108685.33n = 19.32

Ct= Tiene en cuenta el flujo plstico Ct

EC

ES

Ece

)2(*a

dfy

MnrAs

=

bcf

fyAsa

*'*85.0

*=

As

AbS

100*=

tC

Ec

+1cfEC '15000=

2

CCe

EE =

Ce

s

E

En =

8/6/2019 ALCANT. 2.50 x 2.50

10/38


= 9.90 cm2


As/Ab = 9.9 / 1.98

N de varillas = 5

0

Clculo de K:

K = (0.0000236196 * 373.2624 + 2 (0.00486 * 19.32)^0.5) - 0.00486*19.32)

K = 0.35

Clculo de Jd:

Jd = 20.365 (1 - 0.35 / 3 )

Jd = 17.99

Clculo de fs:

fs = 7.7*100000 / (9.9 * 17.99 )

fs = 4323.39 Kg/cm2 Pero fs no ser > 1680 Kg/cm2

Clculo de fc:

fc = 1680 * 0.35 / (19.32 * ( 1 - 0.35 )

fc = 46.82 Kg/cm2 Pero fc no ser > 94.50 Kg/cm2

*Esfuerzos admisibles:Compresin en el concreto : 0.45f'c = 94.50 Kg/cm2

Traccin en el acero : 0.40f'y = 1680 Kg/cm2

*Clculo del ancho de grieta:

fscara = 1680 * (0.25 * 100 - 0.35 * 20.365) / (20.365 - 0.35 * 20.365)

fscara = 2268.25 Kg/cm2

AS

db

As

*=

S

AA bS =

=

)1( kn

kffc s

= nnnK +=

2/122 )2(

)3

1( KdJd =

JdA

Msfs

S *=

)1(

*

Kn

Kfsfc

=

000,30*1.1 3 = Adcfw scara

Kdd

f

KdH

f sscara

=

( )Kdd

KdHff sScara

=

illasdeNbdcA

var**2

=

capaprimeralaagravedaddecentrodc =

8/6/2019 ALCANT. 2.50 x 2.50

11/38

8/6/2019 ALCANT. 2.50 x 2.50

12/38

A = 2 * 4.635 * 100 / 5

A = 185.40 cm2

w = 1.10 * 2268.25 * (4.635 * 185.4) ^ 1/3

w = 23667.84 El ancho de grieta no sermayor de 30,000

Pero : w < 30,000.00



3.- Acero de Reparticin en losa

As = Acero principal

L = Luz de clculo

Ar = 0.55 * 9.9 / 1.658

Ar = 3.28 cm2

Clculo del rea de acero mnimo en losas (Dos capas):As min = 0.0012 * 100 * 25

As min = 3.00 cm2



As/Ab = 3.28 / 0.71

N de varillas = 5


S = 0.71 *100 / 3.28 = 21.65 cm

Usaremos: 3/8" @ 20.00 cm.

4.- Acero de Temperatura


As min = 3.00 cm2


As/Ab = 3 / 0.71

N de varillas = 4


S = 0.71 *100 / 3 = 23.67 cm

Usaremos: 3/8" @ 20.00 cm.

As

AbS

100*=

L

AA Sr *55.0=

As

AbS

100*=

8/6/2019 ALCANT. 2.50 x 2.50

13/38

3.5.- CLCULO DEL REA DE ACERO LOSA INFERIOR Y MUROS

1.- Clculo del rea de acero en los muros M(-) = 3.39 Ton-mSe calcular por diseo de rotura:

a = 0.955

b = 100 cm

As = 3.39 * 100000 / (4200 * (20.365 - 0.955 /2)) = 4.06 cm2

a = 4.06 * / (0.85 * 210 * 100) = 0.955


As min = 3.67 cm2



As/Ab = 4.06 / 1.27

N de varillas = 3


S = 1.27 *100 / 4.06 = 31.28 cm

Usaremos: 1/2" @ 30.00 cm.



= 1.00

= 217370.65 kg/cm2

= 2100000.00 kg/cm2

= 108685.33

n = 19.32


= 4.23 cm2


As/Ab = 4.23 / 1.27

N de varillas = 3

0


t

EC

ES

Ece

AS

)2

(*a

dfy

MnrAs

=

bcf

fyAsa

*'*85.0

*=

As

AbS

100*=

tC

Ec

+1cfEC '15000=

2

CCe

EE =

Ce

s

E

En =

db

As

*=

S

AA bS =

=

8/6/2019 ALCANT. 2.50 x 2.50

14/38

Clculo de K:

K = (0.0000043264 * 373.2624 + 2 (0.00208 * 19.32)^0.5) - 0.00208*19.32)

K = 0.25

Clculo de Jd:

Jd = 20.365 (1 - 0.246 / 3 )

Jd = 18.7

Clculo de fs:

fs = 3.39*100000 / (4.23 * 18.7 )


Clculo de fc:

fc = 1680 * 0.246 / (19.32 * ( 1 - 0.246 )



Traccin en el acero : 0.40f'y = 1680.00 Kg/cm2


fscara = 1680 * (0.25 * 100 - 0.246 * 20.365) / (20.365 - 0.246 * 20.365)


A = 2 * 4.635 * 100 / 3

A = 309 cm2

)1( kn

kffc s

=

nnnK += 2/122 )2(

)3

1( KdJd =

JdA

Msfs

S *=

)1(

*

Kn

Kfsfc

=

000,30*1.1 3 = Adcfw scara

Kdd

f

KdH

f sscara

=

( )Kdd

KdHff sScara

=

illasdeN

bdcA

var

**2

=


8/6/2019 ALCANT. 2.50 x 2.50

15/38

w = 1.10 * 2187.11 * (4.635 * 309) ^ 1/3


Pero : w < 30,000.00



Acero vertical mnimo en muros:

Clculo del rea de acero mnimo en muros:As min vert = 0.0012 * 100 * 25

As min vert. = 3.00 cm2


As/Ab = 3 / 0.71

N de varillas = 4


S = 0.71 *100 / 3 = 23.67 cm

Usaremos: 3/8" @ 30.00 cm. (Se colocar como acero de montajeen la otra cara)

Acero de Reparticin en muros:

Clculo del rea de acero mnimo horizontal en muros:As min = 0.0025 * 100 * 25

As min = 6.25 cm2

Se colocar acero en dos capas: acero 3/8

Lado interior (contra el relleno)

= 3.13

S = 0.71 *100 / 3.125 = 22.72 cm

Usaremos: 3/8" @ 20.00 cm.

Lado exterior (interior de alcantarilla) acero 3/8

= 3.13

S = 0.71 *100 / 3.125 = 22.72 cm

Usaremos: 3/8" @ 30.00 cm.

As

AbS

100*=

As

AbS

100*=

As

AbS

100*=

int 1 / 2 Ah Astotal =

1/ 2 Ahext Astotal =

8/6/2019 ALCANT. 2.50 x 2.50

16/38

2.- Clculo del rea de acero principal M(+) = 4.24 Ton-mSe calcular por diseo de rotura:

a = 1.202

b = 100 cm

As = 4.24 * 100000 / (4200 *( 20.365 - 1.202 /2)) = 5.11 cm2

a = 5.11 * 4200 / (0.85 * 210 * 100) = 1.202


As min = 3.67 cm2



As/Ab = 5.11 / 1.27

N de varillas = 4


S = 1.27 *100 / 5.11 = 24.85 cm

Usaremos: 1/2" @ 25.00 cm.



= 1.00

= 217370.65 kg/cm2

= 2100000.00 kg/cm2

= 108685.33n = 19.32


= 5.08 cm2


As/Ab = 5.08 / 1.27

N de varillas = 4

0

Clculo de K:

K = (0.0000062001 * 373.2624 + 2 (0.00249 * 19.32)^0.5) - 0.00249*19.32)

K = 0.27

Ct= Tiene en cuenta el flujo plstico Ct

EC

ES

Ece

AS

)2

(*a

dfy

MnrAs

=

bcf

fyAsa

*'*85.0

*=

As

AbS

100*=

tCEc+1

cfEC '15000=

2

CCe

EE =

Ce

s

E

En =

db

As

*= S

AA bS =

=

)1(kn

kffc s

= nnnK +=

2/122 )2(

8/6/2019 ALCANT. 2.50 x 2.50

17/38

Clculo de Jd:

Jd = 20.365 (1 - 0.266 / 3 )

Jd = 18.56

Clculo de fs:

fs = 4.24*100000 / (5.08 * 18.56 )


Clculo de fc:

fc = 1680 * 0.266 / (19.32 * ( 1 - 0.266 )





fscara = 1680 * (0.25 * 100 - 0.266 * 20.365) / (20.365 - 0.266 * 20.365)


A = 2 * 4.635 * 100 / 4

A = 231.75 cm2

w = 1.10 * 2200.93 * (4.635 * 231.75) ^ 1/3


Pero : w < 30,000.00



)3

1(K

dJd =

JdAMsfs

S *=

)1(

*

Kn

Kfsfc

=

000,30*1.1 3 = Adcfw scara

Kdd

f

KdH

f sscara

=

( )Kdd

KdHff sScara

=

illasdeN

bdcA

var

**2

=


8/6/2019 ALCANT. 2.50 x 2.50

18/38

3.- Acero de Reparticin losa fondo


L = Luz de clculo

Ar = 0.55 * 5.08 / 1.658

Ar = 1.69 cm2

Clculo del rea de acero mnimo en losas (Dos capas):

As min = 0.0012 * 100 * 25

As min = 3.00 cm2



As/Ab = 3 / 0.71

N de varillas = 4


S = 0.71 *100 / 3 = 23.67 cm

Usaremos: 3/8" @ 20.00 cm.

4.- Acero de Temperatura ambos sentidos


As min = 3.00 cm2


As/Ab = 3 / 0.71

N de varillas = 4


S = 0.71 *100 / 3 = 23.67 cm

Usaremos: 3/8" @ 25.00 cm.

As

AbS

100*=

L

AA Sr *55.0=

As

AbS

100*=

8/6/2019 ALCANT. 2.50 x 2.50

19/38

DISEO FINAL DE LA ALCANTARILLA

8/6/2019 ALCANT. 2.50 x 2.50

20/38

4. DISEO DE LA VIGA SARDINEL

4.1. Metrados de carga

Ancho de la viga sardinel : 0.20 m.Altura de la viga sardinel : 0.55

Luz libre de viga sardinel : 4.00

Peso de rueda : 8.00 Tn.

Peso de la viga = 0.2 * 0.55 * 2.4

Wv = 0.26tn/ml

4.2. Momento por peso propio:

MD = 0.53 tn/ml

4.3. Momento por sobrecarga:a.- Segn:

Reemplazando:

= 3.20 tn/ml

Clculo del Ancho Efectivo E:

El ancho de losa sobre el cual acta la carga de una rueda de camin es:

Donde : L = Luz de la alcantarilla

Entonces:

E = 1.219 + 0.06 * 4

E = 1.46 m.

El valor de E, no debe ser mayor que:

Donde :

W = ancho de la alcantarilla entre sardineles

N = nmero de l neas de trnsito

W : 0.60

N : 2.00 ?

Emx = 0.6 / (2 * 2 )

Emx = 0.15 m.

Por lo tanto :

E = 1.280 m.

H ? m.

L ? m.

MSC

8

* 2LWM DD =

PLMAASHTO CS 10.0: / =

LE 06.0219.1 +=

N

WEmx

2. =

8/6/2019 ALCANT. 2.50 x 2.50

21/38

b.- Por ancho efectivo:Reemplazando en la frmula:

Ps = 8 * (1.28 / 2 - 0.30 ) / ( 1.28 )

Ps = 2.13 tn.

Entonces el momento ser:

Ms = 2.13 * 4 / 4

Ms = 2.13 tn-m

Entonces se tomar el mayor:

Ms = 3.200 tn-m

c.- Momento incluyendo el Impacto:

Reemplazando:

Mv+i = 3.2 * (0.30)

= 0.96 tn-m

4.4.- Clculo del Peralte necesario por Servicio:

Reempazando en la frmula:

Ms = 0.264 + 3.2 + 0.96

Ms = 4.424 tn-m

Clculo del peralte efectivo:

Asumiendo un acero principal 1/2" = 1.27 cm.ree. = 4.00cm


dc = (ree.+asumido+1/2/2)

dc = 4+0.95+1/2/2 5.59 cmEntonces el peralte efectivo ser:

d = 55 - 5.585 = 49.42 cm

Verificacin del peralte con el mayor momento:Mr = 4.42 Ton-m

Clculo de r:

r = 1680 / 94.5 = 17.780

Clculo de n:

n = 2100000 / 217371 = 9.660

Clculo de k:

k = 9.66 / (9.66 + 17.78) = 0.350

MV+I

( )( )

E

EPP

E

P

E

PE S

S 30.02

30.02

=

==

4

*7

LPM

SCS =

IVCSDS MMMM +++= /

c

s

f

fr=

cfn

'15000

2100000=

( )rn

nk

+=

30.0*/ CSS MM =

8/6/2019 ALCANT. 2.50 x 2.50

22/38

Clculo de j:

j = 1 - (0.35 / 3) = 0.8830


dmin = RAIZ(2*4.42*1e5 / 94.5*0.35*0.883*0.2 ) = 38.9 cm


4.5.- Diseo por rotura:

1. Momento ltimo:

Reempazando en la frmula:

Ms = 1.30 { 0.264 + 1.67 (3.2 + 0.96 ) }

Ms = 9.375 tn-m / m

2.- Clculo del rea de acero principal:

Mnr = 10.420 tn-m / mSe calcular por diseo de rotura:

a = 6.306

b = 20 cm

As = 10.42 * 100000 / (4200 *( 49.415 - 6.306 /2)) = 5.36 cm2

a = 5.36 * 4200 / (0.85 * 210 * 20) = 6.306

Clculo del rea de acero mnimo en vigas:As min = 0.0033 * 20 * 49.415

As min = 1.78 cm2



As/Ab = 5.36 / 1.98

N de varillas = 3

Usaremos: 3 varillas 5/8"



= 1.00

= 0.00 kg/cm2

= 2100000.00 kg/cm2


t

EC

ES

31

kj =

bjkfc

Mrd

***

100000*2min =

))(67.1(*3.1 IVSDU MMMM +++=

)2

(*a

dfy

MnrAs

=

bcf

fyAsa

*'*85.0

*=

tC

Ec

+1cfEC '15000=

CCe

EE =

sEn =

90.0

Snr

MM =

8/6/2019 ALCANT. 2.50 x 2.50

23/38

Ce

8/6/2019 ALCANT. 2.50 x 2.50

24/38

= 108685.33n = 19.32



0.01

Clculo de K:

K = (0.000036 * 373.2624 + 2 (0.006 * 19.32)^0.5) - 0.006*19.32)

K = 0.38

Clculo de Jd:

Jd = 49.415 (1 - 0.379 / 3 )

Jd = 43.17

Clculo de fs:


Clculo de fc:

fc = 1680 * 0.379 / (19.32 * ( 1 - 0.379 )





fscara = 1680 * (0.55 * 100 - 0.379 * 49.415) / (49.415 - 0.379 * 49.415)


Ece

db

As

*=

S

AA bS =

=

)1( kn

kffc s

= nnnK +=

2/122 )2(

)31(

K

dJd=

JdA

Msfs

S *=

)1(

*

Kn

Kfsfc

=

000,30*1.1 3 = Adcfw scara

Kdd

f

KdH

f sscara

=

( )Kdd

KdHff sScara

=

illasdeN

bdcA

var

**2

=


8/6/2019 ALCANT. 2.50 x 2.50

25/38

A = 2 * 5.585 * 0.2 * 100 / 3

A = 74.47 cm2

w = 1.10 * 1985.76 * (5.585 * 74.47) ^ 1/3


Pero : w < 30,000.00


Por lo tanto:Usaremos: 3 varillas 5/8"

3.- Clculo del Acero Lateral Intermedio

Asintermedio = 0.594 cm2


As/Ab = 0.594 / 0.71

N de varillas = 1


4.- Clculo del Acero Superior

Assuperior = 4.455 cm2


As/Ab = 4.455 / 1.98

N de varillas = 2


4.6.- Verificacin por cortante

a.- Cortante por peso propio:

Reemplazando en la frmula:

Vpp = 0.264 * 4 * / 2

Vpp = 0.528 tn.

b.- Cortante por sobrecarga:El ancho de losa sobre el cual acta la carga de una rueda de camin es:

Donde : L = Luz de la alcantarilla

Entonces:

E = 1.219 + 0.06 * 4

E = 1.46 m.

El valor de E, no debe ser mayor que:

Emx = 0.15 m.

Reemplazando : 0.43

spermedioS AA *10.0int =

speriorS AA *75.0sup =

2

*LWdV

PP=

LE 06.0219.1 +=

N

WEm x

2

. =

30.02

' =E

b

8/6/2019 ALCANT. 2.50 x 2.50

26/38

El cortante por sobrecarga ser:

Reemplazando : 2.36 Tn.

c.- Cortante por impacto:

Reemplazando : 0.71 Tn.

d.- Cortante total:

Vu = 1.3 *(0.528 + 1.67(2.36 + 0.71))

Vu = 7.351 tn.

e.- Esfuerzo admisible del concreto:

Vc = 0.53 * RAIZ(210) * 20 * 49.415

Vc = 7.591 tn.Vc>Vu

No necesita estribos !

4.7.- Diseo de los Estribos:

= 24.71 cm.

= 60.00 cm.

S(3/8) = 2 * 0.71 * 4200 / 3.5 * 20

S(3/8) = 85.20 cm.

Colocaremos entonces el menor de los tres valores calculados:

Por lo tanto:Usaremos: 3/8" @ 20.00

DISEO FINAL DE LA VIGA SARDINEL

E

bV cs

8'*/ =

CSVVi /*30.0=

( )( )ViVVVu CSPP ++= /67.1*3.1

dbcfVc **'53.0=

21max

dS

.602 cmSmas

b

FASparaS

yV

*5.3

*"

83

max =

8/6/2019 ALCANT. 2.50 x 2.50

27/38

5.- DISEO DE ALEROS Y LOSA DE FONDO CABEZAL PONTON 4.00 x 2.40

OBRA : "CONSTRUCCIN CARRETERA CHAMBIRA - PONGO ISLA" DISEO: Ing Rodolfo CASTRE VASQUEZSECTOR : CHAMBIRA - PONGO ISLA REVISADO:Ing Reiser INGA TORRES

TRAMO : KM. 15+000 AL KM. 30+780 FECHA: MAYO 2007

1.- GENERALIDADES:

Se proyectar una alcantarilla marco de concreto armado, en el sentido transversal del eje de la via obtenida segnlas condiciones topogrficas del terreno.

Se anlisis estructural se realizar con cargas permanentes y empujes del terreno. El diseo en concreto

armado se har a la rotura y se verificar por servicio, teniendo en consideracin la normatividad ACI.

2.- CARACTERSTICAS TCNICAS DE LA ALCANTARILLA:Habindose obtenido el perfil transversal del lecho de las quebradas y del terrapln de la seccin,

se determin la longitud de la alcantarilla.

Luego del anlisis hidrulico se determin las caractersticas geomtricas de la seccin con el Programa de clculo

H Canales del Ing Mximo Villn Bejar, como se detalla a continuacin:

2.1.- GEOMETRAS:Ancho del cabezal : 6.70

Altura del cabezal : 2.00

Espesor de muros y losas : 0.25Luz del puente : 4.00

Tirante normal de agua : 0.80

SECCIN ASUMIDA

2.3.- MATERIALES:

Concreto armado:

Resistencia a la compresin (f'c) : 175Esfuerzo permisible en compresin (F'c) : 78.75 Kg/cm2

F'c = 0.45*f'c

Mdulo de elasticidad del concreto : 198,431.00 Kg/cm2

Acero con Esfuerzo:

Resistencia a la fluencia (fy) : 4200

Esfuerzo admisible en traccin : 1680 Kg/cm2

Fs = 0.40*f'y

Mdulo de elasticidad del acero : 2100000

Peso Especfico de Materiales:

Concreto armado : 2.40

B ? m.

H ? m.

e ? m.? m.

? m.

? Kg/cm2

Ec = 15,000*(f'c)1/2

? Kg/cm2

? Kg/cm2

? Tn/m3

8/6/2019 ALCANT. 2.50 x 2.50

28/38

2.4.- ESPECIFICACIONES TCNICAS:

Altura de relleno : 2.500

Peso epecifico mat. Relleno : 1.90

Angulo de friccin () : 30.00 ?

5.1.- PROCEDIMIENTO DE CALCULO:

5.1.1- METRADOS DE CARGAS

Losa inferior:p.p. Estructura muros = 2.40Tnp.p =(2 * 2 *0.25 * 2.4) =

p.p. Estructura Losa fondo = 4.02Tnp.p =(6.7 *0.25 * 2.4) =

p.p. Agua (tirante normal) = 5.36Tnp.p =0.8 *1.00 * 1000 * 6.7

W = 11.78Tn

Reaccin del Terreno:Rt = 11.78 / 6.7 = 1.76Tn/ml

E1 = 1.76Tn/ml

Sobre los muros laterales:Ka = tan^2 30 = 0.334 kg/ml

E2 = 0.334 * 1.9 * 2.5

E2 = 1.59 Tn/ml

Diagrama de Cargas Finales:Factor de carga:Wu = 1.40 Wd (Carga muerta)

E1 = 1.76Tn/ml

E2 = 1.59 Tn/ml

ht ? m.

Pe ? T/m3.

8/6/2019 ALCANT. 2.50 x 2.50

29/38

Diagrama Cargas:

Diagrama de Momento Flector:

Diagrama de Fuerza cortante:

8/6/2019 ALCANT. 2.50 x 2.50

30/38

5.1.2.- CLCULO DEL REA DE ACERO

Clculo del peralte efectivo:Asumiendo un acero principal 1/2" = 1.27 cm.

ree. = 4.00cm


dc = (ree. + asumido/2)

dc = 4+1.27 / 2 = 4.64 cmEntonces el peralte efectivo ser:

d = 25 - 4.635 = 20.37 cm

Verificacin del peralte con el mayor momento:Mr = 4.31 Ton-m

Clculo de r:

r = 1680 / 78.75 = 21.330

Clculo de n:

n = 2100000 / 198431 = 10.580

Clculo de k:

k = 10.58 / (10.58 + 21.33) = 0.330

Clculo de j:

j = 1 - (0.33 / 3) = 0.8900


dmin = RAIZ(2*4.31 / 78.75 * 0.33 * 0.89 * 100 ) = 19.31 cm


5.1.3- VERIFICACIN POR CORTANTE

a.- Cortante admisible:Vr = 8.25 Ton

Vud = 8.25 / 0.85

Vud = 9.71 Ton.

b.- Cortante mximo:

Vmx = 2.10 * RAIZ(175) * 100 * 20.365

Vmx = 56.57 Ton.

c

s

f

fr=

cfn

'150002100000=

( )rn

nk

+=

31

kj =

bjkfc

Mrd

***

100000*2min =

udud

VV =

dbcfVm x **'*10.2=

8/6/2019 ALCANT. 2.50 x 2.50

31/38

c.- Esfuerzo admisible del concreto:

Vc = 0.53 * RAIZ(175) * 100 * 20.365

Vc = 14.278 tn.

Vc>Vud No necesita estribos !

5.1.4.- CLCULO DEL REA DE ACERO LOSA INFERIOR Y MUROS

1.- Clculo del rea de acero en los nudos M(-) = 6.81 Ton-mSe calcular por diseo de rotura:

a = 2.389

b = 100 cm

As = 6.81 * 100000 / (4200 * 20.365 - 2.389 /2) = 8.46 cm2

a = 8.46 * 4200 / (0.85*175 * 100) = 2.389


As min = 3.67 cm2



As/Ab = 8.46 / 1.98

N de varillas = 4


S = 1.98 *100 / 8.46 = 23.40 cm

Usaremos: 5/8" @ 25.00 cm. (En muros)

CAPA INFERIOR EN LOSA


As/Ab = 8.46 / 1.98

N de varillas = 4


S = 1.98 *100 / 8.46 = 23.40 cm

Usaremos: 5/8" @ 25.00 cm.

)2

(*a

dfy

MnrAs

=

bcf

fyAsa

*'*85.0

*=

As

AbS

100*=

dbcfVc **'53.0=

As

AbS

100*=

8/6/2019 ALCANT. 2.50 x 2.50

32/38



= 1.00

= 198431.35 kg/cm2

= 2100000.00 kg/cm2

= 99215.67n = 21.17


= 7.92 cm2


As/Ab = 7.92 / 1.98

N de varillas = 4

0

Clculo de K:

K = (0.0000151321 * 448.1689 + 2 (0.00389 * 21.17)^0.5) - 0.00389*21.17)

K = 0.33

Clculo de Jd:

Jd = 20.365 (1 - 0.332 / 3 )

Jd = 18.11

Clculo de fs:

fs = 6.81*100000 / (7.92 * 18.11 )


Clculo de fc:

fc = 1680 * 0.332 / (21.17 * ( 1 - 0.332 )





t

EC

ES

Ece

AS

tC

Ec

+1cfEC '15000=

2

CCe

EE =

Ce

s

E

En =

db

As

*=

S

AA bS =

=

)1( kn

kffc s

= nnnK +=

2/122 )2(

)3

1(K

dJd =

JdA

Msfs

S *=

)1(

*

Kn

Kfsfc

=

8/6/2019 ALCANT. 2.50 x 2.50

33/38


fscara = 1680 * (0.25 * 100 - 0.332 * 20.365) / (20.365 - 0.332 * 20.365)


A = 2 * 4.635 * 100 / 4

A = 231.75 cm2

w = 1.10 * 2252.4 * (4.635 * 231.75) ^ 1/3


Pero : w < 30,000.00



2.- Clculo del rea de acero principal en losa M(+) = 6.05 Ton-mSe calcular por diseo de rotura:

a = 2.106

b = 100 cm

As = 6.05 * 100000 / (4200 * 20.365 - 2.106 /2) = 7.46 cm2

a = 7.46 * 4200 / (0.85 * 175 * 100) = 2.106

Clculo del rea de acero mnimo en losas :

As min = 0.0018 * 100 * 20.365

As min = 3.67 cm2



As/Ab = 7.46 / 1.98

N de varillas = 4

000,30*1.1 3 = Adcfw scara

Kdd

f

KdH

f sscara

=

( )Kdd

KdHff sScara

=

illasdeN

bdcA

var

**2

=


)2

(*a

dfy

MnrAs

=

bcf

fyAsa

*'*85.0

*=

8/6/2019 ALCANT. 2.50 x 2.50

34/38


S = 1.98 *100 / 7.46 = 26.54 cm

Usaremos: 5/8" @ 25.00 cm.



= 1.00

= 198431.35 kg/cm2

= 2100000.00 kg/cm2

= 99215.67n = 21.17


= 7.92 cm2


As/Ab = 7.92 / 1.98

N de varillas = 4

0

Clculo de K:

K = (0.0000151321 * 448.1689 + 2 (0.00389 * 21.17)^0.5) - 0.00389*21.17)

K = 0.33

Clculo de Jd:

Jd = 20.365 (1 - 0.332 / 3 )

Jd = 18.11

Clculo de fs:

fs = 6.05*100000 / (7.92 * 18.11 )


Clculo de fc:

fc = 1680 * 0.332 / (21.17 * ( 1 - 0.332 )


t

EC

ES

Ece

AS

As

AbS

100*=

tC

Ec

+1cfEC '15000=

2

CCe

EE =

Ce

s

E

En =

db

As

*=

S

AA bS =

=

)1( knkffc s

= nnnK += 2/122 )2(

)3

1(K

dJd =

JdA

Msfs

S *=

)1(*

KnKfsfc

=

8/6/2019 ALCANT. 2.50 x 2.50

35/38


8/6/2019 ALCANT. 2.50 x 2.50

36/38




fscara = 1680 * (0.25 * 100 - 0.332 * 20.365) / (20.365 - 0.332 * 20.365)


A = 2 * 4.635 * 100 / 4

A = 231.75 cm2

w = 1.10 * 2252.4 * (4.635 * 231.75) ^ 1/3


Pero : w < 30,000.00



3.- Acero de Reparticin


L = Luz de clculo

Ar = 0.55 * 7.92 / 2

Ar = 2.18 cm2


As min = 0.0012 * 100 * 25

As min = 3.00 cm2



As/Ab = 3 / 0.71

N de varillas = 4

000,30*1.1 3 = Adcfw scara

Kdd

f

KdH

f sscara

=

( )

Kdd

KdHff

sScara

=

illasdeN

bdcA

var

**2

=


L

AA Sr *55.0=

8/6/2019 ALCANT. 2.50 x 2.50

37/38


S = 0.71 *100 / 3 = 23.67 cm

Usaremos: 3/8" @ 25.00 cm.

4.- Acero de Temperatura


As min = 0.0012 * 100 * 25

As min = 3.00 cm2


As/Ab = 3 / 0.71

N de varillas = 4


S = 0.71 *100 / 3 = 23.67 cm

Usaremos: 3/8" @ 25.00 cm.

5.- Acero de Reparticin en muros:

Clculo del rea de acero mnimo en muros:As min = 0.0020 * 100 * 25

As min = 5.00 cm2


As/Ab = 5 / 1.29

N de varillas = 4


S = 1.29 *100 / 5 = 25.80 cm

Usaremos: 1/2" @ 25.00 cm.

As

AbS

100*=

As

AbS

100*=

As

AbS

100*=

8/6/2019 ALCANT. 2.50 x 2.50

38/38

DISEO FINAL DEL CABEZAL DE ALCANTARILLA

Documents

ALCANT. 2.50 x 2.50