MEMORIA DE CALCULO PUENTE CANAL

MEMORIA DE CÁLCULO
ESTRUCTURAL
PROYECTO: “CÁLCULO DE ACUEDUCTO PARA CRUCE DE
EMISARIO DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO SANITARIO”
MEMORIA DE CÁLCULO
CONTENIDO: CÁLCULO DEL ACUEDUCTO PARA CRUCE DE EMISARIO
UBICACIÓN: AV. KANTUTANI ENTRE HECTOR ORMACHEA - RIO ORKOJAHUIRA
FECHA ELABORACIÓN DE INFORME: 02/11/2013
1. CONDICIONES DE DISEÑO.Uno de los requerimientos del proyecto es vencer obstáculos para un efectivo funcionamiento del
sistema de alcantarillado sanitario, en este caso se deberá pasar el río Orkojahuira mediante un
acueducto de sección tubular cuadrado (tipo canal). Paralelamente al acueducto que se proyecta
(aproximadamente a 1[m]) existe la estructura de un puente de longitud de 24 [m], asimismo se
debe mencionar que las cámaras de inspección del emisario se encuentran separadas por el
mismo río a un distancia de 43.97 [m] de eje a eje. También se tiene como un principal dato que el
río Orkojahuira no alcanza la cota de la solera del emisario en épocas de máximas crecidas
(Fuente Proyectista Ing. Sanitario), por el cual no tendrá impactos laterales debidos al flujo del río.
CRUCE EMISARIO PASO CON ACUEDUCTO
L= 43.97m
EMISARO CM - CHY - 08
3206.408 (COTA TERRENO)
EMISARO CM - CHY - 07
3306.527 (COTA TERRENO)
L= 24.00m
H= 2.35m
H= 6.30m
H= 2,50m
a x b = 1000 x 800
a x b = 1000 x 800
PENDIENTE 0,6%
AV.KANTUTANI
AV.HECTOR ORMACHEA
PASO CON PUENTE CAJON
RUGOSIDAD 0.013
(COTA SOLERA) 3304.482 m.s.n.m
1.1.
RIO ORKOJAHUIRA
(COTA SOLERA) 3304.218 m.s.n.m
NORMAS Y REGLAMENTOS.-
El diseño estructural para la implementación del puente grúa se ajustará a las recomendaciones
de la Norma del ACI-318-05 (American Concrete Institute / 2005) en lo que respecta al cálculo del
hormigón armado, complementándose con la Norma de AISC para lo que se refiere al diseño de
estructura metálica. También nos regiremos a las disposiciones emanadas por las siguientes
entidades:
Instituto Americano de Normas ANSI (EE.UU.): Cargas Mínimas de Diseño en Edificios y otras
Estructuras ANSI A 58.1-1982.
Código Uniforme de las Construcción UBC(EE.UU. 1988)
Colegio de Ingenieros Estructurales de Bolivia CIE: Norma Boliviana de Elaboración y
Presentación de Proyectos Estructurales (1988).
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ESTRUCTURAL
1.2.
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PROPIEDADES FÍSICO – ESTRUCTURALES DE LOS MATERIALES.-
Propiedades para estructuras de Hormigón Armado
γ Ho= Peso volumétrico del hormigón
E Ho= Modulo elástico lineal del Ho
E Ho= Modulo elástico transversal del Ho
Coeficiente de Poison
Fluencia del Acero de refuerzo
Esfuerzo de compresión del concreto
= 2400.00 [kg/m 3]
= 2.10E9 [kg/m²]
= 1.00E9 [kg/m²]
= 0.2
= 4200
[kg/cm²]
= 350
[kg/cm²]
2. DISEÑO Y CÁLCULO DE LOS ELEMENTOS PRINCIPALES DEL ACUEDUCTO.Como se mencionó anteriormente, el acueducto que deberá pasar el río Orkojahuira para poder
continuar el trazado del emisario del sistema de alcantarillado sanitario se asemejará a una
sección tubular cuadrado (tipo canal cerrado), el cual deberá soportar como sobrecarga el fluido o
descargas del sistema de alcantarillado sanitario que recorrerá por el mismo emisario, no obstante
este canal deberá estar recubierto de una tapa para proteger que no se infiltre residuos sólidos, u
otros fluidos generados por lluvias, granizos o nevadas que puedan afectar el caudal del emisario,
por otra parte es necesario colocar la tapa para proteger que no escapen los gases generados en
el mismo sistema de alcantarillado sanitario por factores medio ambientales. La tapa será
empotrada al canal para poder rigidizar el mismo, la limpieza del canal se podrá realizar a través
de las cámaras de inspección, los cuales se lo realizará periódica y/o preventivamente.
Ya definidas las cotas de solera de las cámaras de inspección del emisario, se tiene como
antecedente que el río Orkojahuira no alcanza la cota de la solera del emisario en épocas de
máximas crecidas (Fuente Proyectista Ing. Sanitario), por el cual no tendrá impactos laterales
debidos al flujo del río. Teniendo estos antecedentes como requerimiento, se debe tomar los
siguientes datos:

CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DE LA SECCIÓN DEL ACUEDUCTO.CARACTERÍSTICAS FISICAS DE LA SECCIÓN
ÁREA
A =
0.5529 [m2]
CENTROIDE (ref. base)
Z=
0.5239 [m]
MOMENTO DE INERCIA
IX =
0.0945 [m4]
IY =
0.1002 [m4]
PRODUCTO DE INERCIA
IXY =
0.0000 [m4]
RADIO DE GIRO
RX =
0.4135 [m]
RY =
0.4256 [m]
En la parte superior de dispondrá diafragmas cada 2[m]
para rigidizar las paredes laterales del canal; en la parte
inferior del interior del canal se tiene chaflanes de 2.5[cm]
de lado, la longitud de cálculo de este canal es de 25[m] y se
postensará con cables (Ver detalles en planos).
DETALLES
2.1.
Peso específico del fluido en el sistema de alcantarillado sanitario, suponiendo que en
la solución más desfavorable de este fluido tiene el 90% de líquido y el 10% de
desecho sólido
→ γfluido = 1111 [kg/m3]
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2.2.
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PRORRATEO DE CARGAS
CARGA MUERTA
CARGA MUERTA DEBIDO AL PESO PROPIO (DEAD)
Peso acueducto de sección tipo canal cerrado y el peso de los tensores o cables de tensado
→ Asume el Prog. Sap2000
CARGA VIVA (Sobrecarga)
Se mayorará a la carga viga con un factor de seguridad del 70% (ver combinaciones de carga), el
mismo también absorberá la carga de impacto debido a cargas móviles por ser despreciable ya
que la velocidad del fluido es de 2.42 [m/s] (8.72 [km/hr]), y caudal de 1.43 [m3/s] el cual empezará
a generarse gradualmente llenando todo el largo del canal cerrado paralelamente al nivel de la
solera.
Prorrateo de cargas vivas linealizadas en dirección al tramo del acueducto:
CARGA VIVA DEBIDO AL FLUIDO (FLUID)
𝐏𝐞𝐬𝐨 𝐟𝐥𝐮𝐢𝐝𝐨 =
𝛄𝐟𝐥𝐮𝐢𝐝𝐨 × 𝐚𝐧𝐜𝐡𝐨 𝐝𝐞 𝐬𝐨𝐥𝐞𝐫𝐚 × 𝐭𝐢𝐫𝐚𝐧𝐭𝐞 = 𝟏𝟏𝟏𝟏 [𝐦𝐤𝐠𝟑] × 𝟎. 𝟖[𝐦] × 𝟎. 𝟕𝟒[𝐦]
→ 𝟔𝟓𝟕. 𝟕𝟏[𝐤𝐠/𝐦]
CARGA VIVA DEBIDO A LA NEVADA (SNOW)
𝐤𝐠
𝐏𝐞𝐬𝐨 𝐧𝐢𝐞𝐯𝐞 = 𝐏𝐞𝐬𝐨 𝐝𝐞 𝐥𝐚 𝐧𝐞𝐯𝐚𝐝𝐚 = 𝟓𝟎 [ 𝟐 ] × 𝟏. 𝟏𝟎[𝐦]
𝐦
→ 𝟓𝟓[𝐤𝐠/𝐦]
FUERZA EN LOS CABLES DE TENSADO (PRESTRES)
El tipo de material que se usará para el tesado de los tendones es de A416Gr270, cada tendón
tiene un área de 19.35[cm2] y se tesará en forma simultanea de ambos extremos para reducir las
pérdidas de fricción. Los tendones 1 y tendones 2 van variando longitudinalmente en forma
parabólica, los tendones 3 se mantienen linealmente, ver siguiente gráfico:
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2.3.
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COMBINACIONES DE CARGA.-
Para un solo tramo con ambos bordes empotrados, debido a la continuidad del canal hacia las
cámaras de inspección y fijados a los estribos de anclaje.
COMBO 1 = 1.4 DEAD + 1.0 PRESTRES
COMBO 2 = 1.4 DEAD + 1.7 FLUID + 1.6 SNOW
COMBO 3 = 1.4 DEAD + 1.7 FLUID + 1.6 SNOW + 1.0 PRESTRES
2.4.
CALCULO EN EL PROGRAMA SAP 2000
Fig. 1. Canal cerrado generada en el programa Sap2000 y designación de placas.
Fig. 2. Designación de ejes locales para las placas del Canal cerrado generada en el programa Sap2000
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Fig. 3. Carga del fluido en sentido gravitacional [kg/m2]; y la Carga del fluido en sentido horizontal [kg/m2]
Fig. 4. Carga de la cubierta por nevada [kg/m2]; y la Carga de los tendones [kg]
Fig. 5. Momento M11[Ton-m] y Momento M22[Ton-m] ] (Comb3)
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Fig. 6. Esfuerzo F11[Ton-m] y Esfuerzo F22[Ton] (Comb3)
Fig. 7. Deformaciones en las combinaciones Comb1; Comb2; Comb3)
Fig. 8. Sección del Canal Cerrado [m]
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2.5.
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DISPOSICIÓN DE LA ENFERRADURA.-
Fluencia del Acero de refuerzo= 4200 [kg/cm²]
Esfuerzo de compresión del concreto = 350 [kg/cm²]
Tendones A416Gr270; área por tendón = 19.35 [cm2]
Recubrimiento en la tapa = 2.50 [cm]
Recubrimiento en el canal = 3.00 [cm]
Contra flecha en la parte media del tramo del canal=2.50[cm]
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