DISEÑO DE ESTRUCTURA PARA LOSA DE ALTO IMPACTO
I. Predimensionamiento:
a) Longitud
b) Longitud
* Para
L
L
L=
2.60
>
<
6 m.
6 m.
®
®
H = L/15
H = L/12
m
®
H=
0.22
m
®
Ll=
2.20
Asumimos H=
0.28
m
18.6667
* Para
eM=
0.40
II. Metrado de Cargas:
Carga Muerta (WD):
Reemplazando L, H y el peso volumétrico de concreto Wc= 2.40 Tn/m3 en la ecuación 1 Tenemos:
(1)
®
WD=
1.75
Tn/m
Presion Vertical del Terreno (EV):
(2)
H = profundidad del relleno (m) =
0.60
γ = Densidad del Material de Relleno (kg/m3) =
2.00
Bo = Ll = ancho exterior de la alcantarilla (m) =
2.20
Fe = factor de interacción suelo-estructura para elementos enterrados = 1.055
< 1.15,se tomara altura de relleno
Presión del terreno en la parte superior de la alcantarilla:
EV = Fe .γ.H
EV (Tn/m) = 1
Sobre carga
Asumiendo una sobreacarga de diseño como carga permanente en el sector una vez concluida la
ejecucion de la obra devido a los comercios cercanos se tiene:
SD (Kg/cm2) =
0.02
SD (Tn/m2) =0.15
SD (Tn/m) = 0.39
Carga Viva (PL):
La carga de diseño corresponde al grupo de sobrecargas HS 20 - 44 del Reglamento AMERICANO AASHTO
CAMIÓN TIPO HS 20 - 44
A) Elevación Principal
La condición mas desfavorable para nuestro caso de acuerdo a la luz, es la sobrecarga de un eje de 14.5 Tn
Por lo tanto:
®
PL= 14.5
Tn
III. Cálculo Estructural:
Modelo Estructural
(3)
(4)
Reemplazando valores en las ecuaciones 3 y 4 Tenemos:
MD= 2.875 Tn-m
ML'=
9.43
Tn-m
Cálculo del Momento de Diseño (Meq)
(5)
Donde:
(6)
(7)
w=
N=
6.0
1
w: ancho del puente entre sardineles en mts.
N: Número de vías de tránsito
Reemplazando valores en las ecuaciones 6 y 7 Tenemos:
E=
1.375 m
®
Emax=
3.000 m
E
<
Cálculo del Momento por Sobre Carga (ML=ML'/E)
ML=
6.85
Tn-m
Reemplazando valores en la ecuación 5, Tenemos:
Meq=
9.73
Tn-m
(Momento de Diseño Meq=Mu)
IV. Diseño:
Caracteristicas del refuerzo
Denominación
6mm
1/4"
8mm
3/8"
12mm
1/2"
5/8"
3/4"
7/8"
1"
1-1/8"
1-1/4"
1-3/8"
cm
Sección
(cm 2)
Perímetro
(cm)
0.600
0.635
0.800
0.950
1.200
1.270
1.590
1.910
2.222
2.540
2.865
3.226
3.580
0.28
0.32
0.50
0.71
1.13
1.29
1.98
2.84
3.87
5.10
6.45
8.19
10.06
1.9
2.0
2.5
3.0
3.8
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
10.0
11.3
Emax
®
OK!
Verificacion del peralte en servicio:
(8)
Para:
Meq=
b=
9.73E+05 kg-cm
100
cm
f'c=
fy=
210 Kg/cm2
4200 kg/cm2
®
®
fc=0.4*f'c =
fs=0.4*fy =
84 Kg/cm2
1680 Kg/cm2
Donde:
(9)
(10)
(11)
Módulos de Elasticidad
Acero (Es)
Es= 2.10E+06
Kg/cm2
®
Concreto (Ec)
Ec= 217370.65 Kg/cm2
Reemplazando Valores en las Ecuaciones 9, 10 y 11 Tenemos:
n= 9.7
r=
20
k= 0.326
Donde:
(12)
Reemplazando k en la ecuación (12) Tenemos:
j=
0.891
Reemplazando valores calculados en la ecuación (8) Tenemos:
d=
28.2
®
cm
Asumiendo:
d=
<
OK!
®
0.28 m
28 cm
M
u
=
1.3
*
(
M
D
+
1
. 67
*
M
L
)
. .. . . . . . .
. .. . . . . . . .
...(
1 2
)
Cálculo del area de acero del refuerzo en tracción o acero principal
f= 0.9
(13)
(factor de reducción
de capacidad)
Reemplazando los valores en la ecuación 13 y despejando As se tiene:
Asp=
9.5784 cm2
(acero principal)
Cálculo del area de acero de repartición
(14)
Reemplazando valores se tiene:
Entonces:
%Asr= 34.24% Asp
Asr=
Cálculo del acero de temperatura
Reemplazando valores se tiene:
3.28 cm2
(15)
Ast=
5.04 cm2
(acero de repartición)
DISTRIBUCIÓN DEL ACERO:
Acero Principal:
Asp= 9.5784 cm2
si empleamos varillas de 5/8" As=
1.98 cm2
el espaciamiento será:
1.98*100/9.19=
20.67 cm
®
asumimos:
0.2
asumimos:
0.21
asumimos:
0.22
Asp: ø 5/8" @ 0.20
Acero de Reparticion:
Asr=
3.28 cm2
si empleamos varillas de 3/8" As=
0.71 cm2
el espaciamiento será:
0.71*100/3.03=
21.65 cm
®
Asr: ø 3/8" @ 0.21
Acero de Temperatura:
Ast=
5.04 cm2
si empleamos varillas de 12mm As=
1.13 cm2
el espaciamiento será:
1.98*100/15.12=
22.42 cm
®
Ast: ø 12 @ 0.22
Pos 1
Pos 2
Asp: ø 5/8" @ 0.20
Asr: ø 3/8" @ 0.21
Pos 3
Pos 4
Asp: ø 5/8" @ 0.22
Ast: ø 12 @ 0.22
0
