DISEÑO DE PILA Ferat

ESPECIALIDAD DE PUENTES
CATEDRATICO: ING. GERARDO MEJIA MELENDEZ
ALUMNO: AGUSTÍN FERAT VERGARA
PROYECTO.- CÁCULO DE ESTRIBO Y PILA
DATOS DEL PUENTE:
CLARO :
35.0
m
ANCHO TOTAL :
ANCHO DE CALZADA :
ANCHO DE CARPETA :
1280
1200
700
cms
cms
cms
ESPESOR DE LOSA :
0.20
m.
ESPESOR DE CARPETA ASFÁLTICA :
0.12
m.
CAPACIDAD DE CARGA :
3.50
Kg/cm²
CONCRETO EN TRABES :
350
Kg/cm2.
CONCRETO EN LOSAS :
250
Kg/cm2.
CONCRETO EN ESTRIBO Y ZAPATA :
250
Kg/cm2.
ACERO DE REFUERZO :
PESO DEL CONCRETO ARMADO :
4200
2.40
Kg/cm2.
Ton/m2
PESO DEL CONCRETO ASFALTICO :
2.20
Ton/m2
NIVEL DE DESPLANTE :
NIVEL DE RASANTE :
10.99
20.14
m.
m.
CARGA VIVA VEHICULAR A
USARSE:
33.6 Ton.
8.40 8.40
120
8.40
425
5.3 Ton.
33.6 Ton.
8.40
120
8.40
320
8.40
120
CAMION T3-S2-R4
8.40
425
120
Vmax= 53.63 Ton
SUPERESTRUCTURA:
7
TRABES
SEPARACION ENTRE TRABES :
1.8
m.
PERALTE DE LA TRABE :
1.6
m.
PATIN SUPERIOR :
1.06
m.
PATIN INFERIOR :
0.71
m.
ALMA :
0.2
m.
GUARNICION DE CONCRETO, CON ANCHO :
0.4
m.
5
cm.
CARPETA ASFALTICA DE :
350
TIPO I
Mmax= 256.62 Ton-m
TRABES AASHTO TIPO V :
5.30 Ton.
8.40
ESPECIALIDAD DE PUENTES
CATEDRATICO: ING. GERARDO MEJIA MELENDEZ
ALUMNO: AGUSTÍN FERAT VERGARA
TRABE :
SECCION SIMPLE :
A = 0.6463
I = 0.2155998
SECCIÓN DE LA SUPERESTRUCTURA
SECCION COMPUESTA
M2.
A = 0.9201304
M2.
M4
I = 0.364273
M4
ESPECIALIDAD DE PUENTES
CATEDRATICO: ING. GERARDO MEJIA MELENDEZ
ALUMNO: AGUSTÍN FERAT VERGARA
DISEÑO DE PILA
SECCIÓN PROPUESTA:
CORONA ELEV.= 18.22
ELEVACIÓN= 10.99
DESPLANTE ELEVACION
DETERMINACION DE NIVELES
DETERMINACION DE ANCHO DE CABEZAL
RASANTE
ELEVACIÓN
ASFALTO=:
LOSA :
TRABE :
APOYO :
BANCO :
20.14
-0.05
-0.20
-1.60
-0.025
-0.05
m
m
m
m
m
m
DISTANCIA A EJES DE TRABES EXTREMAS :
ANCHO DE PATIN INFERIOR DE TRABES :
ESPESOR JUNTA AL TOPE SISMICO (2) :
ANCHO DEL TOPE EXTREMO (2) :
CORONA
ELEVACIÓN =
18.22 m
ANCHO DE CABEZAL=
1235
100
100
1155
32
32
10.8
0.71
0.04
0.8
m
m
m
m
12.35 m
CORONA ELEV.= 18.22
30
115
230
115
517.5
723
623
200
393
393
140
240
60
40
ELEVACIÓN= 10.99
DESPLANTE ELEVACION
100
525
525
1050
250
250
500
723
ESPECIALIDAD DE PUENTES
CATEDRATICO: ING. GERARDO MEJIA MELENDEZ
ALUMNO: AGUSTÍN FERAT VERGARA
CARGAS QUE INFLUYEN
ANALISIS DE CARGA MUERTA
PARAPETO :
P=
x
0.25 Ton/m
m
35.6
=
8.90 Ton
GUARNICIÓN :
0.33+0.23 𝑥 0.30
2
AREA=
Pg=
0.144M2
+ (0.20 x 0.30)=
0.144 x
35.6
=
5.13 Ton
m
11.55 x
m
0.12 x
m
35.60
Ton/m³
2.20
108.55 Ton
m
12.80 x
m
0.20 x
m
35.60
Ton/m³
2.40
218.73 Ton
m
0.6463 x
m
35.60 x
Ton/m³
2.40
Trabes
7
386.54 Ton
S w total=
727.84 Ton
ASFALTO :
Pa=
LOSA :
PL=
TRABES :
PT=
ANALISIS DE CARGA VIVA
PARA DOS CARRILES DE CIRCULACIÓN ---->
Ton
53.63 x
Vmáx=
2
Carriles =
T3-S2-R4
Vmáxt=
107.26
Ton
CARGAS VERTICALES
ANALISIS DE CABEZAL, COLUMNA, ZAPATA Y TIERRA
Peso Propío de Cabezal:
m
m
P1 =
12.35 x
2.00 x
P2 =
12.35 + 2.00 x
2
m
1.15 x
1.15 x
x
2.00 x
Ton/m³
2.40
2.40
=
=
68.17 Ton
39.61 Ton
107.78 Ton
3.93 x
2.40
=
29.63 Ton
10.50 x
Ton/m³
2.40
2.40
=
=
50.40 Ton
52.92 Ton
103.32 Ton
SUMA =
240.73 Ton
Peso Propío de la Columna:
P=
3.1416 x
Peso Propío de la Zapata:
m
m
P1 =
10.50 x
5.00 x
P2 =
5 + 2.00 x
2
1.00 ^2
m
0.40 x
0.60 x
ESPECIALIDAD DE PUENTES
CATEDRATICO: ING. GERARDO MEJIA MELENDEZ
ALUMNO: AGUSTÍN FERAT VERGARA
Peso de la Tierra:
P=
=
2.40
- volumen de zapata =
- volumen parcial columna =
10.50 x
126.00
-43.05
-4.40
78.55
5.00 x
1.60Ton/m3 =
125.68
Ton
CARGAS HORIZONTALES
FRENAJE (FL) :
0.05 * 107.26 =
FL = 0.05*CV =
5.36
Ton.
FRICCION (Fr) :
0.05 * 727.843 =
Fr = 0.05 * CM=
36.39
Ton.
VIENTO
EN LA SUPERESTRUCTURA
35.6
Guarnicion
Losa
2.3
Trabe
VL =
VT =
Asup. X 0.059 =
Asup. X 0.244 =
35.60 x
35.60 x
2.30 x
2.30 x
0.059 =
0.244 =
4.83 Ton
19.98 Ton
EN LA SUBESTRUCTURA
3
Longitudinal:
1
Transversal:
12.35 x 1.15 = 14.20
2
12.35+2*0.5*1.15= 8.25
1
2.00 x
2.30 =
4.6
3
2 * 2.53 = 5.06
2
2.00 x
2.53 =
5.06
suma = 27.51
suma = 9.66
ESPECIALIDAD DE PUENTES
CATEDRATICO: ING. GERARDO MEJIA MELENDEZ
VL =
VT =
Asup. X 0.059 =
Asup. X 0.244 =
27.51 x
9.66 x
ALUMNO: AGUSTÍN FERAT VERGARA
0.059 =
0.244 =
1.62
2.36
Ton
Ton
SOBRE CARGA
VL =
VT =
Claro x 0.060 T/m=
Claro x 0.149 T/m=
35.00 x
35.00 x
0.06 =
0.15 =
2.10
5.22
Ton
Ton
SISMO
PARA EL PUENTE EN VERACRUZ ZONA "B", TIPO II, TENEMOS:
SUPERESTRUCTURA
SUBESTRUCTURA
C = 0.30
Q= 4
Q= 2
EN LA SUPERESTRUCTURA
TT1 T=
TT1 L=
CM x
TT1 T x
C
Q
=
727.843 * 0.3 / 4 =
54.58 Ton
0.30 x
30% =
54.58 * 0.3 * 0.3 =
4.91 Ton
EN LA SUBESTRUCTURA
TT2T =
TT2L =
Po.Po. x
TT1 T x
C
Q
=
240.728 * 0.3 / 2 =
36.10 Ton
0.30 x
30% =
36.1 * 0.3 * 0.3 =
3.25 Ton
REVISION
LOS PORCENTAJES PARA LA REVISION SON:
GRUPO III
GRUPO III =
GRUPO IV =
125%
133%
(Descontando el 30% en Vientos de la Sub. Y Sup.)
CM
CV
Po.Po.
Pt
FL
Fr
VL SUP
VT SUP
VL SUB
VT SUB
VL CV
VT CV
S=
CARGA (Ton)
VERTICAL
HORIZONTAL
727.84
107.26
240.73
125.68
5.36
36.39
1.45
5.99
0.49
0.71
2.10
5.22
1201.51
57.71
BRAZO PALANCA(m)
bx
by
MOMENTOS (Ton-m)
Mx
My
7.23
7.23
7.23
38.77
263.12
10.48
7.23
43.33
3.62
1.76
3.62
2.56
7.23
37.70
83.59
7.23
15.18
329.31
ESPECIALIDAD DE PUENTES
CATEDRATICO: ING. GERARDO MEJIA MELENDEZ
ALUMNO: AGUSTÍN FERAT VERGARA
GRUPO VII
CM
Po.Po.
Pt
TT1L
TT2L
TT1T
TT2T
S=
CARGA (Ton)
VERTICAL
HORIZONTAL
727.84
240.73
125.68
4.91
3.25
54.58
36.10
1094.25
98.84
BRAZO PALANCA(m)
bx
by
MOMENTOS (Ton-m)
Mx
My
7.23
3.62
35.52
11.75
7.23
3.62
394.61
130.50
525.11
47.26
ESPECIALIDAD DE PUENTES
CATEDRATICO: ING. GERARDO MEJIA MELENDEZ
ALUMNO: AGUSTÍN FERAT VERGARA
DISEÑO DE LA ZAPATA
CARACTERISTICAS DE LA ZAPATA
A=
x=
y=
Ix =
Iy =
52.5
2.5
5.25
482.34
109.38
5.00 x 10.50 =
5.00 / 2 =
10.50 / 2 =
5 * 10.5^3 /12 =
10.5 * 5^3 /12 =
f=
P +
A -
Mx * y +
Ix -
m2
m.
m.
m4
m4
My * x
Iy
GRUPO III
1201.51
52.5
f=
f=
( 22.89
+ 83.59 * 5.25
482.34
-
±
329.31 * 2.5
109.38
+
-
±
7.53 )
0.91
/ 1.25
/ 1.25
f1 =
( 31.32 ) / 1.25 =
25.06 Ton/m2 =
2.51 Kg/cm2
< 3.50
OK
f2 =
( 14.45 ) / 1.25 =
11.56 Ton/m2 =
1.16 Kg/cm2
< 3.50
OK
f3 =
( 16.27 ) / 1.25 =
13.01 Ton/m2 =
1.30 Kg/cm2
< 3.50
OK
f4 =
( 29.50 ) / 1.25 =
23.60 Ton/m2 =
2.36 Kg/cm2
< 3.50
OK
GRUPO VII
1094.25
52.5
f=
f=
f1 =
f2 =
f3 =
f4 =
( 27.64
( 14.05
( 25.48
( 16.21
( 20.84
+ 525.11 * 5.25
482.34
+
-
5.72
) / 1.25 =
) / 1.25 =
) / 1.25 =
) / 1.25 =
47.26 * 2.5
109.38
±
±
22.11
11.24
20.38
12.97
Ton/m2
Ton/m2
Ton/m2
Ton/m2
/ 1.25
1.08 )
=
=
=
=
2.21
1.12
2.04
1.30
/ 1.25
Kg/cm2
Kg/cm2
Kg/cm2
Kg/cm2
< 3.50
< 3.50
< 3.50
< 3.50
OK
OK
OK
OK
DISEÑO TRANSVERSAL DE LA ZAPATA
2.00
1.5
1.5
5.00
2.50
1
x
x=
0.50
1.40
0.60
0.40
24
f = 25.50
25
f=
0.50 x
25.0 =
25.50 Ton/m2
ESPECIALIDAD DE PUENTES
CATEDRATICO: ING. GERARDO MEJIA MELENDEZ
ALUMNO: AGUSTÍN FERAT VERGARA
REACCION DEL TERRENO
Rt =
26.00 + 25.50 X
2
b rt = (2 * 26 + 25.5) * 1.5 / 3 * (26 + 25.5) =
MRT =
405.56 x
0.752 =
10.50 =
1.50 x
405.56
0.75
Ton
m
305.15625 Ton-m
PESO PROPIO DE LA ZAPATA
Po.Po. =
1.00 + 0.40 X
2
b popo = (2 * 0.4 + 1) * 1.5 / 3 * (1 + 0.4) =
Mpopo =
26.46 x
0.643 =
1.50 x
2.40 =
10.50 x
0.64
m
17.01
Ton-m
26.46 Ton
PESO DE LA TIERRA
PT=
b pt =
Mpt =
1.40 + 2.00 X
2
(2 * 1.4 + 2) * 1.5 / 3 * (1.4 + 2) =
42.84 x
1.000 =
1.50 x
1.00
42.84
42.84 Ton
1.60 =
10.50 x
m
Ton-m
ELEMENTOS MECANICOS TOTALES
MT =
MRT X
Mpopo =
305.15625
+ 17.01 =
322.166
Ton-m
REVISION DEL PERALTE
d = √ M * 105 / K * b
d = √ 322.166*10^5 /14.8 * 1050
= 45.53 cm.
< 100 cm.
ok
ACERO DE REFUERZO
As =
5
M X 10 / fs * j * d
As =
As =
r=
long.
1040
x 105 /
322.166
2100
x 0.90 x
90.00 =
189.40 cm2
5 cm
varilla 5C
1.98
95.66
espacios
separacion
94
11.06
SE COLOCARAN:
66
65
varilla 6C
espacios
varilla 6C
2.85
66.46
@
16
de 16.00 cm.
espacios
65
= 1040.00
separacion
16.00
ESPECIALIDAD DE PUENTES
CATEDRATICO: ING. GERARDO MEJIA MELENDEZ
ALUMNO: AGUSTÍN FERAT VERGARA
DISEÑO DE LA COLUMNA
Diámetro =
2m
Radio =
1m
DETERMINACION DEL MOMENTO DE DISEÑO
GRUPO III
CM
CV
Po.Po.
V sup L =
V sup T =
V sub L =
V sub T =
V cv L =
V cv T =
FL
Fr
Carga Vert.
727.84
107.26
137.41
125%
(Con reduccion de 30% en Viento en Sub./Sup)
Carga Horiz.
bx
by
1.45
5.99
0.49
0.71
2.10
5.22
5.36
36.39
57.71
972.51
MR =
Mx
6.23
9.03
6.23
37.34
3.12
2.20
6.23
32.49
3.12
1.52
6.23
13.08
6.23
6.23
72.03 ^2+ 283.76 ^2 = 292.76
Aplicando factor de reducción ………..
234.21
Grupo VII
CM
Po.Po.
TT1
TT2
TT3
TT4
Carga Vert.
727.84
137.41
1.25%
Ton/m
133%
(Con reduccion de TTL en 30%)
Carga Horiz.
bx
16.38
54.59
6.18
20.61
6.23
by
Mx
6.23
340.08
3.12
64.20
404.288
3.12
19.26
121.286 ^2 =
404.288 ^2+
Aplicando factor de reducción ………..
MR =
317.36
My
102.03
865.25
MR = 𝑀 2 + 𝑀 2 =
𝑥
𝑦
33.41
226.72
283.76
72.03
𝑀𝑥 2 + 𝑀𝑦 2 =
MR =
My
422.09
1.33%
Ton/m
RIGE EL
∴
317.36
>
∴
234.21
DISEÑO
e=
M
N
121.286
317.36
865.251
= 0.37
m.
N=
< GRUPO VII >
865.251
ESPECIALIDAD DE PUENTES
CATEDRATICO: ING. GERARDO MEJIA MELENDEZ
r=
100
r
e=
100
37
ALUMNO: AGUSTÍN FERAT VERGARA
cm
= 2.70 m
p=
1%
= 0.01
n=
Es/Ec =
10
Pn =
0.10
Con los valores anteriores, entrando en la grafica de Shuterland, tenemos:
0.85
5.91
C = 5.91
K = 0.85
REVISION DE ESFUERZOS
CONCRETO
𝑀 × 105
𝑓𝑐 = 𝐶
=
𝜋 × 𝑟3
permisible = 0.4 Öf'c =
100
59.70
317.36 x 10 ^5
3.1416 x 100 ^3
5.91 x
<
Kg/cm2.
100
ok
=
59.70
ESPECIALIDAD DE PUENTES
CATEDRATICO: ING. GERARDO MEJIA MELENDEZ
ALUMNO: AGUSTÍN FERAT VERGARA
ACERO
𝑓𝑠 = 𝑓𝑐
1
−1 =
𝐾
permisible = fs =
10.54
∴
1
0.85
59.70 x
<
-1
10.54
2100 Kg/cm2.
2100
Ok
r = 0.01
p = 3.1416
ACERO DE REFUERZO
𝐴𝑠 = 𝜌 × 𝜋 × 𝑟 2 =
314.16 cm2
0.01 x 3.1416 x 100 ^2 =
Proponiendo Vars
As =
8c
5.07
Vars =
61.96
cm2
≈
Vars =
7
186
200
7
62
vars del
Determinando Separacion
Diam efectivo =
Sep =
186
cm
𝜋 ×𝐷 =
584.3376
62
Vars
Sep =
9
cm
Colocacion de refuerzo principal
Vars a) =
ó
Vars b) =
COLOCACION DE ESTRIBOS
62
vars @
9 cm
31
vars @
18 cm
8c
ESPECIALIDAD DE PUENTES
CATEDRATICO: ING. GERARDO MEJIA MELENDEZ
ALUMNO: AGUSTÍN FERAT VERGARA
DISEÑO DE CABEZAL
GEOMETRIA
12.35
0.4
11.55
0.775
0.3
1.15
0.375
0.375
1.80
1.80
1.80
1.80
1.80
1.80
1.15
5.175
5.175
L= 5.175 + 0.295
= 5.47
LONGITUD DE EMPOTRAMIENTO
0.705
1.41
0.295
1
L emp. =
1
1 - 0.705 =
0.295
0.705
CARGAS QUE ACTUAN Y SUS BRAZOS.
5.47
2.895
1.80
0.775
5.47
2.58
0.775
2.30
1.15
x1 =
x2 =
==>
==>
==>
1.15
x1
x2
0.54
0.16
Por lo tanto
h1 = 0.54 + 1.15 = 1.69
h2 = 0.16 + 1.15 = 1.31
h=
r=
d=
2.30
0.1
2.20
ESPECIALIDAD DE PUENTES
CATEDRATICO: ING. GERARDO MEJIA MELENDEZ
ALUMNO: AGUSTÍN FERAT VERGARA
CARGAS
CM =
CV =
727.84
107.26
835.103
I=
Pi=
835.103 / 5 Trabes =
P=
167.0206+ (107.26 * 0.208 )=
P2 = P4 =
189.33
167.0206
[(1.69 + 1.31) *1.8 /2 ]
=
13.861
=
189.33
=
6.48
=
189.33
=
2.288
189.33 Ton
X 2.40
X 2.40
P4 =
[(1.31 + 1.15) *0.775 /2 ]
P5 =
0.208
Ton
P2 =
P3 =
=
Ton
[(2.3 + 1.69) *2.895 /2 ]
P1 =
15.24
38.1 + 35
X 2.40
401.289
BRAZOS
X1 =
X2 =
X3 =
2(1.69) +2.3
1.69 + 2.3
5.47 - 1.8 - 0.775 =
2(1.31) +1.69
1.31 + 1.69
2(1.15) +1.31
1.15 + 1.31
=
1.37
2.90
1.80
3
x
2.895 + 1.8 =
X4 =
X5 =
2.895
3
x
+ 2.895
= 3.760
+ 4.695
= 5.070
4.695
0.775
3
x
MOMENTOS:
M1 = 13.861 * 1.37 =
18.990
Ton-m
M2 = 189.33 * 2.895 =
548.110
Ton-m
M3 =
6.48 * 3.76 =
24.365
Ton-m
M4 = 189.33 * 4.695 =
888.904
Ton-m
M5 =
11.600 Ton-m
1491.969
2.288 * 5.07 =
REVISION DEL PERALTE
𝑑=
𝑀 ∗ 105
14.8 ∗ 𝑏
=
214.1
cm
<
220.00
OK
ESPECIALIDAD DE PUENTES
CATEDRATICO: ING. GERARDO MEJIA MELENDEZ
ALUMNO: AGUSTÍN FERAT VERGARA
ACERO DE REFUERZO
fs =
2100 Kg/cm2
𝐴𝑠 =
j=
𝑀 ∗ 105
=
𝑓𝑠∗𝑗∗𝑑
0.9
358.82
d=
220
cm2
SE DEBE ENCONTRAR LA SEPARACION ADECUADA DE LAS VARILLAS PARA QUE QUEDEN DENTRO DEL ANCHO DEL
CABEZAL.
Considerando varillas del #
se necesitan
46
10C
con un
Varillas del #
10C
Como el ancho del cabezal es:
200 cm.
la distancia para distribuir las varillas es de:
1a. Opción:
2a. Opción:
3a. Opcion:
Sep. =
Sep. =
Sep. =
as =
que da:
y recubrimiento de:
200 - 5 * 2 =
190 /46-1=
190 / (46/2) - 1=
190 / (46/3) - 1=
4.22 cm.
8.64 cm.
13.26 cm.
7.92
As = 364.32
cm2
5 cm. a cada lado
190 cm.
una varilla
paq. 2 varillas
paq. 3 varillas
Concluyendo - Se colocaran 14 paquetes de 3 varillas y un paquete central de 4 varillas, separados cada uno de
ellos 13 cm., dandonos una longitud de 14 * 13 = 182 cm.
CORTANTE
SE HARAN PROPUESTAS PARA COLOCAR ESTRIBOS EN VARIAS RAMAS Y DIAMETROS DE VARILLAS QUE PERMITAN
TENER LA CAPACIDAD DE ABSORVER LA CARGA DE: 401.289 Ton. Y ADEMAS GENERE UNA SEPARACION
ADECUADA ENTRE VARILLAS
Cap = (#Ram. X as x fs x j x d ) / sep.
donde:
# Ramas
6
8
8
8
8
10
propuesta
as de varilla
1.99
1.99
1.99
1.27
1.27
1.27
fs =
para fs 5, as =
separacion
11
12
14
8
9
10
2100
1.99
constante
fs
2100
2100
2100
2100
2100
2100
j=
j
0.9
0.9
0.9
0.9
0.9
0.9
0.9
para fs 6, as =
2.85
d=
de diseño
d
200
200
200
200
200
200
resultado
Cap.
410.30
501.48
429.84
480.06
426.72
480.06
Concluyendose: Se colocarán, 8 Ramas de Estribos del # 5 con una separación entre ellos de 14 cm.
Quedándonos:
200
OK
OK
OK
OK
OK
OK