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Diseño de Superestructura
DISEÑO DE PASE AEREO L=20 m
Datos Generales
D= 2.00 m = Separacion entre PéndolasL= 20.00 m = Longitud del Puentef= 2.00 m = Flecha del cable
cf= 0.05 m = Contra flecha del tendido de tuberías= 0.45 m = Altura de la pendola central
2 plg = diametro de la tuberia a instalar
CALCULO DE LA FLECHA DEL CABLE (f)
Fc= 2mFc2= LP/10 = 2.0
f = 2.0
a.- DISEÑO DE PENDOLAS
- NUMERO DE PENDOLAS :Np= Numero de pendolas a calcular
Np= L/d - 1 L= Longitud del puente entre ejes de torres = 20.00 m d= Distancia entre cada pendola = 2.00 m
∴ Np= 9.00 pendolas (entre extremos del puente)
Total de pendolas en el puente 9 pendolas de distintas medidas y/o alturas y estaran distanciados c/ 2 m
- DIAMETROS DE LA PENDOLA :
Se usara varillas de fierro liso que en su extremo llevaran ojos soldados electricamente
PENDOLAS (TIPO BOA 6X19)
DIAM. As (cm2) Peso (Kg/ml) Rotura (Tn)
F adm= 0.6*Fy 1/4" 0.32 0.17 2.67
3/8" 0.71 0.39 5.95
Fy= 4200 kg/cm2 1/2" 1.27 0.69 10.4
Fadm= 2520 kg/cm2 5/8" 1.98 1.07 16.2
3/4" 2.85 1.55 23.2Area de acero de la pendola por calcular 1" 5.07 2.75 40.7
P= Peso total que soportara las pendolasEsfuerzo admisible
- Calculando el peso total que soportan las pendolas P:
P= (Pe+Pl+Pv+Pb+Pc+Ps/c) P= 10.47 Kg 0.1595929068 0.002 0.00032 2.4896
0.3191858136 0.002 0.00064 4.9793
Pe = Peso de la Tubería de FºGº D=2" 5.00 Kg 0.4787787204 0.0025 0.0012 9.3362
Pl = Peso del Agua en la Tubería= 4.05 Kg 0.6383716272 0.0025 0.0016 12.448
Pv = Peso de Accesorios Metálicos= 1.25 Kg 0.9575574408 0.003 0.00287 22.407
1/4" Pb = Peso de Péndolas = 0.17 Kg 1.2767432544 0.003 0.00383 29.876
Pc = Peso de Clavos y Otros = 0.00 Kg
Ps/c = Peso de Sobre Carga = 0.00 Kg
∴ 0.004 cm2
∴ Se usara pendolas tipo boa de Diametro 1/4" cada 2 m
CONSTRUCCION DE LOS SISTEMAS DE AGUA Y SANEAMIENTO BASICO(UBS), EN LA LOCALIDAD DE PONGO ISLA Y ANEXO, DISTRITO DE HUIMBAYOC, PROVINCIA DE SAN MARTIN, DEPARTAMENTO DE SAN MARTIN
Ø =
A pendola= P/Fadm
A pendola =
F adm =
A pendola =
Diseño de Superestructura
D.- LONGITUD Y DISEÑO DEL CABLE PRINCIPAL (Lc)
La longitud de la curva parabólica del cable, viene dada por:
DONDE :Lc=L' * (1+ (8*(n^2)/3)-(32*(n^4)/3)) Lc= Longitud de la curva parabólica del cable
L'= Longitud entre torres = 20.00n= Flecha /L' = 0.100
∴ Lc= 20.52 m
- Altura de la Torre :
DONDE :Altura de la Torre
f= Flecha del cable en el eje central igual a 10%L' = 2.00 m8%L' )
s= Altura de la péndola central (criterio) = 0.45 mf'= Contraflecha del tablero en el eje central = 18/17 %L' = 0.05 m
∴ 2.50 m
- Longitud de Fiadores :
Cota Sup. Torre = 388.97
α α = 45 °
L1 (Lado Izquierdo)
hTL2 (Lado Derecho)
C. Terr. Izq. = 386.47d C. Terr. Der. = 386.47 α Cota = 386.47 (Lado Izquierdo)
l1 (Lado Izquierdo) Cota = 386.47 (Lado Derecho)l2 (Lado Derecho)
→ l1 = (hT+d)/tg α
DONDE :L1= Longitud del fiador izquierdo = ? mL2= Longitud del fiador derecho = ? m
Proyección horizontal del fiador = ? mProyección horizontal del fiador = ? m
hT+d= Altura de torre izquierda = 2.50 mhT+d= Altura de torre derecha = 2.50 m
Sustituyendo datos :
∴ tg α = 1.00
∴ l1 = 2.50 m Fiador Izquierdo
∴ l2 = 2.50 m Fiador Derecho
∴ L1 = 3.54 m Fiador Izquierdo
∴ L2 = 3.54 m Fiador Derecho
hT = f + s + f'hT=
(Mínima altura de flecha es del
hT=
L' = ( (hT+d)^2 + (l1+d)^2)^0.5 tg α = ((hT+d)/l1)
l1=l2=
Diseño de Superestructura
- Diseño de los cables Principales :
Se usará como mínimo 01 cable por bandaCálculo del peso distribuido por metro lineal :
- Peso de la Tubería de PVC D=2" = 2.50 Kg/ml- Diametro de cable asumido = 3/8"- Peso del cable principal (Kg/ml x 1 cable) = 0.39 Kg/ml- Peso de las péndolas y accesorios metálicos = 1.420 Kg/ml- Peso del Agua en las Tuberías = 2.03 Kg/ml
Peso Total Pt = 6.34 Kg/ml
Pvi (Peso por unidad de longitud por efecto de viento )Pvi =0.005*0.7*velocidad viento^2*ancho del puente
Pvi= 0.5 kg/m
Psis (Peso por unidad de longitud por efecto de sismo )Psis =0.18*Peso de servicio (zona tipo 2)
Psis= 1.1 kg/m
(Peso por unidad de longitud maxima) Wmax= 7.9 kg/m
Factor de Seguridad = Fs = 2.5Factor n = f/l = n = 0.1000
Tensión Horizontal = H = (Wmax* L^2)/(8*f) = 198.421 kg= 0.20 Tn
Tensión en el cable = T=((Wmax*L^2)*((1+16*n^2)^0.5)/(8xf)) = 214 kg= 0.21 Tn
Tensión máxima = Tm= T * Fs = 0.21 x 2.5 = 0.53 Tn
CABLE PRINCIPAL (CLASE TRANSA)
C DIAMETRO plg A (plg 2) R,E,R (TN) COSTO $ COSTO S/.1 3/8 0.11 5.95 4.301852 23.232 1/2 0.20 10.4 4.8000 25.63 5/8 0.31 16.2 5.298148 28.614 3/4 0.44 23.2 7.024074 37.935 1 0.79 40.7 8.635185 46.636 1 1/4 1.23 64.47 11.02778 59.557 1 3/8 1.48 77.54 11.92407 64.398 1 1/2 1.77 103 13.73519 74.179 1 5/8 2.07 120 16.12593 87.0810 1 3/4 2.41 139 18.51667 99.99
DONDE :R.E.R = Resistencia Efectiva a la Rotura (Tn, tipo Alma de Acero)Tasa de cambio : $ 1.00 = S/. 3.00 , se incluye IGVAREA (plg2) : Sección transversal metálica del cable (0.76 * D^2)
Ingrese el Código del cable a usar 1
Se usarán 0.09 CABLES <==> 1.00 CABLES
∴ USAR 1 CABLES Ø 3/8 "
Diseño de Superestructura
F.- LONGITUD DEL CABLE PRINCIPAL (Lc)
- Calculo de la longitud del cable :Longitud de Amarre= 2.00 m
Lc = L * ( 1+ 8/3*(f^2/L^2) - 32/5*(f^4/L^4) ) Lc = 20.52 m
Lt =( Lc + Cable marg. Der+ Cable marg. Izq +2*L.amarre) * 1 Lt = 31.59 mLt = 32.00 m
G.- DISEÑO DE LAS BARRAS DE ANCLAJE
Barras de Anclaje para Cable Principal
Número de Varillas de Anclaje por cámara n = 1.00 UndTensión por el Cable Principal: T1 = 213.71 KgTensión por el Cable Reversa: T2 = 0.00 Kg
Tensión actuante por vaR = T / n R1 = 213.71 KgAc = R / ( 0.6 x fy2 )
Ac1 = 0.14 cm2
As 1/2" = 1.29 cm2Usar Varilla Lisa de = 1 Ø = 1/2" pulg. Cable Principal.
G.- DISEÑO DE LA CAMARA DE ANCLAJE
IZQ DERμ= 0.35 0.35 = Coeficiente de rozamiento de suelo TIPO DE SUELO
Ø= 30.00 30.00 = Angulo de fricción interna del suelo (grava lig. Humedad) Grano Grueso 0.5Tt= 0.85 0.85 = Limo o arcilla 0.35
1.90 1.90 = Roca Firme 0.6
2.30 2.30 =0.80 0.80 =
LH1= 2.50 =LH2= 2.50 =
Y1= 2.50 m = Y1= hT + dY2= 2.50 m
VALOR μ
Capacidad portante del suelo en Kg/cm2.
γ suelo= Peso específico del suelo (asumido) en Tn/m3.
γ Conc = Peso específico del Concreto Ciclopeo en Tn/m3.k = Altura de aplicación de anclaje en m.
Longitud Horizontal izquierdo en m.Longitud Horizontal derecho en m.
Diseño de Superestructura
LADO IZQUIERDO LADO DERECHOA= 0.80 m = Ancho A= 0.80 m = AnchoB= 0.80 m = Largo B= 0.80 m = LargoC= 0.60 m = Peralte C= 0.60 m = Peralte
RADIANES GRADOS α = 0.79 11.30993247 = Angulo con el cable Principal
α1 = 0.79 45.00000000 = Angulo del fiador izquierdo α2 = 0.79 45.00000000 = Angulo del fiador derecho
Longitud del fiador izquierdo (L1) = 3.54Longitud del fiador derecho (L2) = 3.54
T= 0.21 Tn = Tensión en el cable
A C
B B
PLANTA DE LA CAMARA ELEVACION DE LA CAMARA DE ANCLAJE DE ANCLAJE
- Por efecto del Puente Sobre la Cámara :
T1= 0.21 = Tensión Del Cable (Calculado anteriormente)
LADO IZQUIERDOTh= 0.15111 = Tensión Horizontal Th = T1 * COS α1Tv= 0.15111 = Tensión Vertical Th = T1 * SEN α1
LADO DERECHOTh= 0.15111 = Tensión Horizontal Th = T1 * COS α2Tv= 0.15111 = Tensión Vertical Th = T1 * SEN α2
- Por Peso Propio de la cámara :
LADO IZQUIERDOWt= 0.88 Tn Wt = γ Conc C* Vol.
LADO DERECHOWt= 0.88 Tn Wt = γ Conc C* Vol.
- Por Efectos del Terreno Sobre la Cámara :
Ea= Empuje activo del TerrenoEp= Empuje pasivo del Terreno
DIMEN
Diseño de Superestructura
Empuje activo del Terreno (por unidad de longitud)
Ea= (γ suelo* C^2 * Ca)/2 tal que Ca = Tg^2 (45 - Ø/2)
Ea= 0.11 Tn IZQ. Ca = 0.333Ea= 0.11 Tn DER. Ca = 0.333
Empuje pasivo del terreno (por unidad de longitud)
Ep= (γ suelo* C^2 * Cp)/2 tal que Cp = Tg^2 (45 + Ø/2)
Ep= 1.03 Tn IZQ. Cp= 3Ep= 1.03 Tn DER. Cp= 3
Cálculo de los momentos que intervienen
- Suma de momentos estables :
Σ M est. = ((γ Conc*A*B*C)*B/2)+((Ep*A)+Ea*2*B*μ))*C/3
Σ M est. 1= 0.53 Tn - m LADO IZQUIERDOΣ M est. 2= 0.53 Tn - m LADO DERECHO
- Suma de momentos de volteo :
Σ M v = T *COSβ*(C-K) + T*SENβ *(B-2.50) + (Ea*A)*C/3
Σ M v1 = 0.07 Tn - m LADO IZQUIERDOΣ M v 2= 0.07 Tn - m LADO DERECHO
- Verificación al volcamiento :
FSV = Mest / Mv > 2
∴ FSV 1 = 7.45 Kg-cm > 2 OK CUMPLE !!!!!
∴ FSV 2 = 7.45 Kg-cm > 2 OK CUMPLE !!!!!
- Verificación al deslizamiento :Fuerzas que se Oponen al Deslizamiento:
F1 = (Wc - Tv) x μ Wc = Peso de la Cámara de Anclaje.Tv = Tensión Vetical transmitido por el Fiador.μ= Coeficiente de Rozamiento del Suelo.
F1 izq= 256.23 KgF1 der= 256.23 Kg
F2 = Ea x B x μ x 2 F2 = Fuerza de Rozamiento en Paredes Laterales.Ea = Empuje Activo en las Paredes Laterales.μ= Coeficiente de Rozamiento del Suelo.
F2 izq= 63.84 KgF2 der= 63.84 Kg
F3 Ep x A F3 = Por Empuje Pasivo.
F3 izq= 820.80 KgF3 der= 820.80 Kg
Diseño de Superestructura
FSD = (F1+F2+F3) / (Th+EaxA) > 2
∴ FSD1 = 4.71 > 2 OK CUMPLE !!!!!
∴ FSD2 = 4.71 > 2 OK CUMPLE !!!!!
- Verificación de presiones sobre el suelo :
Punto de aplicación de la Resultante
X = (Mest - Mv) / Wc
∴ X1 = 0.52 m LADO IZQUIERDO
∴ X2 = 0.52 m LADO DERECHO
∴ -0.12 m LADO IZQUIERDO
∴ -0.12 m LADO DERECHO
- Presion maxima sobre el suelo :
q max= ((Wc-V)/(B*A)) * (1+((6*e)/A)) Presión máxima sobre el suelo (Por Cámara 1)
∴ q max = 0.01 Kg/cm2 LADO IZQUIERDO
q max= (Wc/(B*A)) * (1+((6*e)/A)) Presión máxima sobre el suelo (Por Cámara 2)
∴ q max = 0.01 Kg/cm2 LADO DERECHO
ANGULO DEL FIADOR = 45.000
0.80 T1
0.60
Th
DONDE:
Vc = Volúmen de la cámara = 0.384 m3Pc = Peso de la cámara = 0.88 TonT1 = Tensión inclinada del cable fiador = 0.21 TonTv = Tensión Vertical del cable fiador = 0.15 Tonqmáx = Presión máxima de la cámara = 0.01 Kg/cm2
Cálculo de la Excentricidad " e "
e = (a/2) - X
e1 =
e2 =
VERIFICACION
QUE LAS FUERZA
S RESISTENTES ES MA
YOR QUE EL DOBLE DE LA
TENSION
HORIZONTAL
Diseño de Superestructura
- Fuerzas que se oponen al deslizamiento
(Pc-2 * Tv) * μ = (Pc-2*T1*Senα1) F1= 0.20 Ton FSD = 2
- Fuerzas debido al Empuje pasivo sobre la pared frontal
Ep*B F2= 0.82 Ton
- Fuerzas debido al empuje activo sobre las paredes laterales
Ea*A F3= 0.09 Ton
- Fuerza debido a la Tension Horizontal del cable fiador
T1*Cosα1 Th= 0.15 Ton
Verificando las fuerzas deben ser el doble de la tensión Horizontal
∴ (F1+F2+F3) > 2*Th
Σ de las fuerzas = 1.12 Ton > 0.302225 Ton OK CUMPLE !!!!!
∴ Se usará las dimensiones de 0.8 x 0.8 x 0.60 cámara izquierda
∴ Se usará las dimensiones de 0.8 x 0.8 x 0.60 camara derecha
Diseño de Superestructura
DISEÑO DE UN PUENTE AEREO PARA TUBERIAS
NOMBRE DEL PROYECTO: COSTRUCCION DE LOS SITEMAS DE AGUA POTABLE Y SANEAMIENTO BASICO(UBS), EN LA LOCALIDAD DE PONGO ISLA Y ANEXO, DISTRITO DE HUIMBAYOC, PROVINCIA DE SAN MARTIN, DEPARTAMENTO DE SAN MARTINLOCALIDAD: PONGO ISLADISTRITO: HUIMBAYOC
DATOS A INGRESAR PARA EL DISEÑO
Longitud del puente LP= 20 mDiametro de la tuberia de agua Dtub= 2 ( 3/4" , 1", 1 1/2" , 2", 2 1/2" , 3" y 4" )Material de la tuberia de agua ( FG o PVC ) FGSeparacion entre pendolas Sp= 2 m
CALCULO DE LA FLECHA DEL CABLE (Fc)
Fc1= LP/11= 1.8 Fc= 2.2mFc2= LP/9 = 2.2 (de preferencia el mayor valor)
Fc= 2.2
CALCULO DE LA ALTURA DE LA TORRRE DE SUSPENSION
Fc= 2.2m
ALTURA DE LA COLUMNA DE SUSPENSION= 4.0 m
0.5
1.3 CL
a) DISEÑO DE PENDOLAS
Peso de tuberia 2 " 4 kg/mPeso accesorios (grapas, otros) 2.0 kg/m
Diseño de Superestructura
WL= 6.0 kg/m
Peso de cable pendola 0.69 kg/mAltura mayor de pendola 2.7 m
Peso total / pendola = WL*(separacion de pendolas) + (altura mayor pendola)*(peso de cable-pendola)
Peso total /pendola= 13.9 Kg
Factor de seguridad a la tension (3 - 6)= 5
Tension a la rotura / pendola = 0.07 Ton
DIAMETROS TIPO BOA (6x19) Pulg, Peso (Kg/m) Rotura (Ton) 1/4" 0.17 2.67 3/8" 0.39 5.95 1/2" 0.69 10.44
SE ADOPTARA CABLE DE 1/4" TIPO BOA ( 6x19 ) PARA PENDOLAS
b) DISEÑO DE CABLES PRINCIPALES
Peso de tuberia 2 " 4 kg/mPeso accesorios (grapas, otros) 3.0 kg/mPeso de cable pendola 0.93 kg/mPeso de cable Principal ( asumido ) 0.39 kg/m
WL= 8.32 kg/m
Pvi (Peso por unidad de longitud por efecto de viento )Pvi =0.005*0.7*velocidad viento^2*ancho del puente
Pvi= 2 kg/m
Psis (Peso por unidad de longitud por efecto de sismo )Psis =0.18*Peso de servicio (zona tipo 2)
Psis= 1.5 kg/m
(Peso por unidad de longitud maxima) Wmax= 11.8 kg/m
Mmax.ser (Momento maximo por servicio)Mmax.ser=Wmax*luz puente^2/8)
Mmax.ser= 0.6 Ton-m
Tmax.ser (Tension maxima de servicio)Tmax.ser=Mmax.ser / flecha cable
Diseño de Superestructura
Tmax.ser= 0.27 Ton (HORIZONTAL)
Tmax.ser= 0.29 Ton (REAL)
Factor de seguridad a la tension (2 -5)= 2.5
Tmax.rot (Tension maxima a la rotura)Tmax.rotr=Mmax.ser * Fac.seguridad
Tmax.rot= 0.7 Ton
Tmax.rot / cable= 0.72 Ton
Tmax.ser / cable= 0.29 Ton ( DATO DE COMPARACION )
DIAMETROS TIPO BOA (6x19) Pulg, Peso (Kg/m) Rotura (Ton)
1/4" 0.17 2.673/8" 0.39 5.951/2" 0.69 10.445/8" 1.07 16.23/4" 1.55 23.2
1" 2.75 40.7 1/4"1 1/8" 3.48 51.31 1/4" 4.3 631 3/8" 5.21 75.71 1/2" 6.19 89.71 5/8" 7.26 1041 3/4" 8.44 121
2" 11 156
SE ADOPTARA:
1 CABLES DE 3/8" TIPO BOA ( 6x19 ) PARA CABLES PRINCIPALES
1 CABLE DE 3/8" TIPO BOA ( 6x19 ) PARA CABLES Secundarios
H) DISEÑO DE LA CAMARA DE ANCLAJE
11
1
ANALISIS DE LA CAMARA DE ANCLAJE
Peso unitario del terreno Pu= 1900 kg/m3
Calidad del concreto (camara de anclaje) f´c= 175 kg/cm2
Diseño de Superestructura
Angulo de salida del cable principal " o "= 45 °
1
Tmax.ser*SEN(o) Tmax.ser
Tmax.ser*COS(o)0.2
Tmax.ser*SEN(o)= 0.20 Ton-m
Tmax.ser*COS(o)= 0.20 Ton-m
Wp (peso propio de la camara de anclaje)Wp=P.u concreto*H*b*prof
Wp= 2.30 ton
b/2= d + e
e=b/2-d < b/3
d=( suma de momentos)/(suma de fuerzas verticales)
d=(Wp*b/2-Tmax.ser*SEN(o)*b/4-Tmax.ser*COS(o)*3H/4)Wp-Tmax.ser*SEN(o)
d= 0.43 m
e (excentricidad de la resultante de fuerzas)
e= 0.068 < b/3= 0.333 OK !
ANALISIS DE LOS FACTORES DE SEGURIDAD
F.S.D (Factor de seguridad al deslizamiento)
F.S.D=(Fzas. estabilizadoras/ Fzas.desestabilizadoras)
F.S.D=[ (Wp -Tmax.ser*SEN(o))*U ] / [ Tmax.ser*COS(o) ]
F.S.D= 3.841 > 1.75 OK!
F.S.V (Factor de seguridad al volteo)
F.S.V=(Momentos estabilizadores/ Momentos desestabilizadores)
F.S.V= (Wp *b/2 )/ (Tmax.ser*SEN(o))*b/4 + Tmax.ser*COS(o)*3H/4 )
F.S.V= 4.68 > 2 OK!
Wp
Wp
o
Diseño de Superestructura
I) DISEÑO DE LA TORRE DE SUSPENSION
CALCULO DE LAS FUERZAS SISMICAS POR REGLAMENTO
Factor de importancia U= 145° o o2 11.3099324740202°
Factor de suelo S= 1.4
Coeficiente sismico C= 2.5
Factor de ductilidad Rd= 3
Factor de Zona Z= 0.3
Angulo de salida del cabletorre-camara o= 45 °
Angulo de salida del cable (valor de comparacion =arctan(2*Fc/LP)torre-Puente o2= 11.31 ° 12.58 °
DIMENSIONAMIENTO DEL TORREON
0.35 Ht 4.0 m
0.25
1.80.7
1.2
Fs3 =0.15
Ht/3
Diseño de Superestructura
Fs2 =0.1
Ht/3 Ht= 4.0
=0.05
Ht/3
Fs (fuerza sismica total en la base)
Nivel hi wi*hi Fs ( i )3 4.0 2.24 0.15 Ton2 2.7 1.493 0.10 Ton1 1.3 0.747 0.05 Ton
4.48
Fs= (S.U.C.Z / Rd )*Peso de toda la estructura
Fs= 0.29 Ton
ANALISIS DE ESTABILDAD
Fs3 =0.15 Tmax.ser *COS(o) Tmax.ser *COS(o2)
Ht/3
Fs2 =0.1 Tmax.ser*SEN(o) Tmax.ser *SEN(o2)
Ht/3 Ht= 4.0
=0.05
Ht/3
b/3 b/2
b =1.8
e d b/2
Tmax.ser*SEN(o2)= 0.10 Ton-m
Fs1
Fs1Wp
Wz
Diseño de Superestructura
Tmax.ser*COS(o2)= 0.52 Ton-m
Tmax.ser*SEN(o)= 0.38 Ton-m
Tmax.ser*COS(o)= 0.38 Ton-m
Wp (peso propio de la torre-zapata)Wp=P.u concreto*volumen total
Wp= 0.84 ton Wz= 3.6288 ton
b/2= d + e
e=b/2-d < b/3
d=( suma de momentos)/(suma de fuerzas verticales)
d= (Wp*2b/3+Wz*b/2+Tmax.ser*SEN(o2)*2b/3+Tmax.ser*SEN(o)*2b/3-[ Tmax.ser*COS(o2)-Tmax.ser*COS(o) ]*(H+hz)-Fs3*(H+hz)-Fs2*2*(H+hz)/3-Fs1*(H+hz)/3)
Wp+Wz+Tmax.ser*SEN(o)+Tmax.ser*SEN(o2)
d= 0.611 m
e (excentricidad de la resultante de fuerzas)
e= 0.289 < b/3= 0.600 OK !
ANALISIS DE LOS FACTORES DE SEGURIDAD
F.S.D (Factor de seguridad al deslizamiento)
F.S.D=(Fzas. estabilizadoras/ Fzas.desestabilizadoras)
F.S.D= [ (Wp+Wz +Tmax.ser*SEN(o2)+Tmax.ser*SEN(o))*U ] [Tmax.ser*COS(o2)- Tmax.ser*COS(o) +Fs3+Fs2+Fs1 ]
F.S.D= 6.659 > 1.5 OK!
F.S.V (Factor de seguridad al volteo)
F.S.V=(Momentos estabilizadores/ Momentos desestabilizadores)
F.S.V= (Wp *2b/3+Wz*b/2 + Tmax.ser*SEN(o2)*2b/3+Tmax.ser*SEN(o))*2b/3+ Tmax.ser*COS(o)*(Ht+hz) )(Tmax.ser*COS(o2)*(Ht+hz)+Fs3*(Ht+hz)+Fs2*2*(Ht+hz)/3+Fs1*(Ht+hz)/3)
F.S.V= 1.84 > 1.75 OK!
DISEÑO ESTRUCTURAL DE LA TORRE DE SUSPENSION
Diseño de Superestructura
Fs3 =0.15 Tmax.rot *COS(o) Tmax.rot *COS(o2)
Ht/3
Fs2 =0.1 Tmax.rot *SEN(o) Tmax.rot *SEN(o2)
Ht/3 Ht= 4.0
=0.05
0.25 Ht/3
0.35 A A
AREAS DE LAS VARILLASDIAMETRO 3/8" 1/2" 5/8" 3/4" 1"AREA 0.710 1.290 2.000 2.850 5.070
DISEÑO POR METODO A LA ROTURA(por columna y en voladizo)
Tmax.rot/columna=1.5*Tmax.ser/columna
Mu=( Tmax.rot*COS(o2)-Tmax.rot*COS(o))*Ht+Fs3*Ht+Fs2*Ht*2/3+Fs1*Ht/3
Mu= 1.89 Ton-m
DISEÑO DE LA COLUMNA A FLEXION
MU= 1.89 Ton-m
f 'c= 210 kg/cm2 ¿N° DE CAPAS DE VARILLAS (1 o 2)?= 1 d= 29 Fy= 4200 kg/cm2 b= 25 cm d= 29 cm
° ° ° ° ° ° ° °
CORTE A-A
w= 0.04897323619 &= 0.002 < 75&b= 0.016 ( FALLA DUCTIL )
As(cm2)= 1.775 cm2 6 VARILLAS DE 1/2 " As,min= 2.4 cm2As,min= 7.2 cm2
As principal(+) = 7.2 cm2
2 var 1/2" ° ° ° °
2 var 1/2" ° °
2 var 1/2" ° ° ° ° corte A-A
DISEÑO DE LA COLUMNA A COMPRESION
Pn(max) [carga axial maxima resistente]
Pn(max)=0.80*(0.85*f¨c*(b*h-Ast)+Ast*fy)
Fs1Wp
Diseño de Superestructura
Pn(max)= 148 Ton
Tmax.rot/columna=1.7*Tmax.ser/columna
Pu [carga axial ultima actuante]
Pu=Wp + Tmax.rot*SEN(o2)+Tmax.rot*SEN(o) Pu= 1.7 Ton
Pu= 1.7 Ton < Pn(max)= 148 Ton OK !
DISEÑO DE LA COLUMNA POR CORTE
Tmax.rot/columna=1.5*Tmax.ser/columna
VU (cortante ultimo) Vu= Tmax.rot*COS(o2)-Tmax.rot*COS(o)+Fs3+Fs2+Fs1
Vu= 0.5 Ton66
Vcon= fi*(0,5*(f´c)^0,5+175*&*Vu*d/Mu 6.0
V que absorve el concreto => Vcon= 5 Ton
V que absorve acero = Vace= Vu - Vcon= Vace= -4.2 Ton NO REQUIERE REFUERZO POR CORTE
ADOPTE EL MINIMOS= Av*fy*b/Vace
S= 25 cm
SE ADOPTARA S= 25 cm VAR. 3/8"
CALCULO DE ZAPATA
capacidad portante del suelo en la zona = 0.65 Kg/cm2peso total de la columna = 1700 Kg.peso inicial de zapata = 3629 Kg.
Peso total = 5329 Kg.
AREA DE ZAPATA = 0.82 m2
distancia de columna de extremos de zapata X
X= 0.30 m.
A = 0.95682 m. TOMAM 1.8 m.B = 0.85682 m. TOMAM 1.2 m.Pu= 1,5*Ps 7993.2 Kg.AREA REAL DE LA ZAPATA = 2.16 m2.
wu=Pu/Az wu= 3700.55555556 Kg/m2
Mu=wu*X2/2 Mu= 170.329977222 Kg.m
As=W*f'c*b*d/Fy W = 0,85 - (0,7225-(1,7*Mu/(ç*f'c*b*d**2)))**,5b= 120 cm.f'c= 175 Kg/cm2dz=hz-dz' hz= 70 cm.d'z=rec+diaml/2 rec= 7.5 cm.
diaml= 1.6 cm.d'z= 8.3 cm.dz= 61.7 cm. W= 0.000236766059536
As= 0.07304 cm2As mínimo=,002*b*hzAs mínimo= 15.12 cm2 usamos 15.12 cm2espaciamiento= As colocar/As calculadoAcero a usar 1/2"cantidad 12 Aceros de 1/2"en Zapata cada 0.1 m.
VAR. 3/8" 2 var 1/2¨2 var 1/2¨ 2 var 1/2¨
: . . : : . . :
1 a 5, 2 a 25 , r a 20 /e
Ø =
Diseño de Superestructura
.
2 var 1/2¨
1.5
2.2 m
0.55 m 0.55 m
0.35 0.35 cable 3/8"
Fc= 2.2
cable 3/8" cable 1/4" 4.0
1
45°0.60
0.7
1 2.07 1.8 17.60 1.8 2.07 1
3.17 20 3.17
1 1.2 1.2 0.80
(DERECHOS RESERVADOS DEL AUTOR)
Diseño de Superestructura
COSTRUCCION DE LOS SITEMAS DE AGUA POTABLE Y SANEAMIENTO BASICO(UBS), EN LA LOCALIDAD DE PONGO ISLA Y ANEXO, DISTRITO DE HUIMBAYOC, PROVINCIA DE SAN MARTIN, DEPARTAMENTO DE SAN MARTIN
CALCULO DE TORRE DE PASE AEREO L=20 m
PROYECTO : CONSTRUCCION DE LOS SISTEMAS DE AGUA Y SANEAMIENTO BASICO(UBS), EN LA LOCALIDAD DE PONGO ISLA Y ANEXO, DISTRITO DE HUIMBAYOC, PROVINCIA DE SAN MARTIN, DEPARTAMENTO DE SAN MARTINLONGITUD DE PASE AEREO L= 20.00 m.ALTURA DE LA TORRE H = 3.80 8 % de la longitudPESO POR METRO LINEAL W` = 10.47 Kg/mPESO POR METRO LINEAL W = 15.71 Kg/mPESO + 100% POR MONTAJE = 31.42 Kg/mPESO TOTAL SOBRE LA TORRE P' = 314.21 Kg.
CONDICION ANTISISMICAFUERZA DE SISMO Eq=CexP/R Ce=1,2*Ad*S/(T**2/3)Ce----coeficiente de respuesta sismicaR-----factor de modificaciónS-----factor de sueloT-----periodo de vibración horizontal de la columnaAd---coeficiente de aceleración
AdZONA 1 ZONA 2 ZONA 3 ZONA 4 para San Martín Ad=0,3
0.1 0.2 0.3 0.4
FACTOR DE SUELO "S"S = 1,00------TIPO 1-----para roca, grava densa S = 1,20------TIPO 2-----arena densa, suelo cohesivo S = 1,40------TIPO 3-----suelos granulares, sueltos
FACTOR DE MODIFICACION DE RESPUESTA "R"
PILAS TIPO MURO 2.00SUB ESTRUCTURA COLUMNA SIMPLE 3.00
COLUMNA APORTICADA 5.00SUPER ESTRUCTURA A ESTRIBO 0.80
CONEXIONES SUPER ESTRUCTURA A PILAR 1.00COLUMNA O PILAR A CIMENTACION 1.00
PERIODO DE VIBRACION LONGITUDINAL DEL PUENTE "T"
según reglamento T= 0,04HT = 0,04*H = 0.152
entonces Ce= 1.52 =------ Ce = 2,5*Ad = 0.75Ce=mínimo de (1) y (2) ==> Ce= 0.75
TENEMOS QUE: Eq = Ce*P/R = (0,75/3)*P
pero tambien influye el peso de la columna desde la mitad hacia arriba, por lo que es necesario predimensionar
h en la base H/10 = 0.38 tomamos h= 0.35 m.ancho de la torre >o= h/2 0.18 tomamos b= 0.25 m.h' en la punta es > o = b tomamos h'= 0.25 m.seccion media hm = (h+h')/2 hm = 0.30 m.
tenemos que : peso de columna Pc=(b*hm)(H/2)*2400 342.00 Kg.
P = P' + Pc = 656.21 Kg.Eq = 0,25*P 164.05 Kg.
momento M = H*Eq = 623.40 Kg.mCALCULO DEL ACEROMu = 2,5*M = 1,558.50 Kg.mW = 0,85 - (0,7225-(1,7*Mu/(ç*f'c*b*d**2)))**,5
W = 0.046040ç= 0.90b = 25.00 cm.d = 29.73 cm. d'=r+diam estr.+diam long/2= 5.75 cm.d**2 = 883.64 cm2. d1=h-2*d' d1= 23.51 cm.f'c = 175.00 Kg/cm2Fy = 4,200.00 Kg/cm2As = W*f'c*b*d/Fy = 1.426 cm2.acero en base :As mínimo = 0,01*b*d 7.432 cm2. Usamos As = 7.432 cm2.
AREAS DE LAS VARILLASDIAMETRO 3/8" 1/2" 5/8" 3/4" 1"
AREA 0.710 1.290 2.000 2.850 5.070
tipo de varilla a usar = 1/2" número de varillas calculada 5.76número de varillas a usar = 6
acero en mitad de columna d' = 25.16 cm.As mínimo =0,01*b*(hm-d') 6.06375 cm2tipo de varilla a usar = 1/2" número de varillas calculada 4.70número de varillas a usar = 5
CONTROL DE TORRE A FLEXO-COMPRESION
Mu = 1,558.50 Kg.m e=Mu/Pu e= 95.00 cm.Pu = 1,640.52 Kg.Pb = ,85*(,434*f'c*b*d) = 47,975.91 Kg.
Pb es mayor a Pu------ por lo tanto la columna trabaja a tracciónAs= (Mu/,85-((b*d2*f'c)/3)/(Fy*d1) As= -11.19 cm2. se considera acero mínimo
CALCULO DE ZAPATA
se debe de considerar h = 2,5 metros de enterramiento de torre por estar en laderah = 0.40 m.capacidad portante del suelo en la zona 0.65 Kg/cm2peso total de la columna = 882.00 Kg.peso inicial de zapata = 2,400.00 Kg.peso total de la columna + zapata = 3,282.00 Kg.Peso total = 3,596.21 Kg.Ps=Pt= 3,596.21 Kg.AREA DE ZAPATA = 0.55 m2
distancia de columna de extremos de zapata X
X= 0.22 m.
A = 0.795 m. TOMAMOS = 1.00 m.B = 0.695 m. TOMAMOS = 1.00 m.Pu= 1,5*Ps 5,394.31 Kg.AREA REAL DE LA ZAPATA = 1.00 m2.
wu=Pu/Az wu= 5,394.31 Kg/m2
Mu=wu*X2/2 Mu= 133.82347 Kg.m
As=W*f'c*b*d/Fy W = 0,85 - (0,7225-(1,7*Mu/(ç*f'c*b*d**2)))**,5b= 100 cm.f'c= 175 Kg/cm2dz=hz-dz' hz= 20 cm.d'z=rec+diaml/2 rec= 7.5 cm.
diaml= 1.6 cm.d'z= 8.3 cm.dz= 11.7 cm. W= 0.0062298048
As= 0.30370299 cm2As mínimo=,002*b*hzAs mínimo= 4.00 cm2 usamos As = 5.00 cm2espaciamiento= As colocar/As calculadoespaciamiento= 40 cm. Acero en Zapata 3/4'' cada 0.4 m.
HOJA RESUMEN CRUCE AEREO L=20 mDATOS GENERALES CONSTRUCCION DE LOS SISTEMAS DE AGUA Y SANEAMIENTO BASICO(UBS), EN LA LOCALIDAD DE PONGO ISLA Y ANEXO, DISTRITO DE HUIMBAYOC, PROVINCIA DE SAN MARTIN, DEPARTAMENTO DE SAN MARTIN
CABLES COLUMNA
Longitud( entre columnas) 20.00 m Altura 2.50 m
Fecha del cable 2.00 m DIMENSIONES DE LA SECCION BASE
Distancia de Separación de las pendolas 2.00 m Ancho de la Sección 0.25 m
Longitud de Amarre 2.00 m Base de la sección(Dirección long. Cable) 0.35 m
Longitud del margen izquierdo 3.54 m DIMENSIONES DE LA SECCION ALTURA
Longitud del margen Derecho 3.54 m Ancho de la Sección 0.25 m
Longitud del Cable Total 32.0 m Base de la sección(Dirección long. Cable) 0.30 m
Nº de Pendolas 11.0 und Acero Base: 6 Varillas de: 1/2"
Contra Flecha ( Cable-Tubería) 0.05 m Acero Superior: 5 Varillas de: 1/2"
Diametro de la Tubería FºGº 1 1/2 " DADO DE CONCRETO
Diametro del cable Principal 3/8 " Altura 0.60 m
ZAPATA Ancho de la Sección 0.80 m
Altura 0.40 m Base de la sección(Dirección long. Cable) 0.80 m
Ancho de la Sección 1.00 m Recubrimiento del Acero 0.0750 m
Base de la sección(Dirección long. Cable) 1.00 m Traslape del Acero 0.35 mAcero en Zapata 3/4'' cada 0.4 m.