“AMPLIACIÓN Y MEJORAMIENTO DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO SANITARIO EN LA LOCALIDAD DE CHUQUIBAMBA, DISTRITO DE CHUQUIBAMBA, PROVINCIA DE CONDESUYOS, DEPARTAMENTO Y REGIÓN DE AREQUIPA” INFORME FINAL Cliente SERVICIO DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO DE AREQUIPA S.A. Doc. 001 Rev. 001 Fecha Julio 2017 Página 1 de 7 “AMPLIACIÓN Y MEJORAMIENTO DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO SANITARIO EN LA LOCALIDAD DE CHUQUIBAMBA, DISTRITO DE CHUQUIBAMBA, PROVINCIA DE CONDESUYOS, DEPARTAMENTO Y REGIÓN DE AREQUIPA” MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL MURO DE CONTENCIÓN JULIO 2017 CONTROL DE EMISIÓN Y CAMBIOS Rev. Fecha Descripción 1 Julio 2017 Elaborado Revisado Aprobado DOCUMENTO EMITIDO PARA INFORMACIÓN DEL CLIENTE LKS LKS SEDAPAR DOCUMENTO EMITIDO PARA INFORMACIÓN DEL CLIENTE LKS LKS SEDAPAR Firmas de la Revisión Vigente: 1 Ampliación y Mejoramiento del Sistema de Agua Potable y Alcantarillado Sanitario en la Localidad de Chuquibamba, Distrito de Chuquibamba, Provincia de Condesuyos, Departamento y Región de Arequipa ÍNDICE 1 Muro contención ................................................................................................................. 3 1.1 Análisis .......................................................................................................................... 3 1.2 Material de la estructura .............................................................................................. 3 1.3 Geometría de la estructura .......................................................................................... 4 1.4 Datos de entrada .......................................................................................................... 4 1.5 Acciones actuantes ....................................................................................................... 5 1.6 Verificación estabilidad ................................................................................................ 5 1.7 Dimensionamiento de la armadura ............................................................................. 6 ÍNDICE DE ILUSTRACIONES Ilustración 1. Geometría del muro del contención ........................................................................................... 4 INDICE DE TABLAS Tabla 1. Coeficientes de diseño muro contención ............................................................................................ 3 Tabla 2. Distribución de presiones trasdós. Muro contención .......................................................................... 5 Tabla 3. Distribución de presión activa cara trasdós. Muro contención ........................................................... 5 Tabla 4. Fuerzas que actúan sobre el Muro de contención............................................................................... 5 Tabla 5. Cargas de diseño actuando en el centro del fondo de la zapata. Muro contención ............................. 6 Tabla 6. Resumen de armado muro cotención ................................................................................................. 7 2 Ampliación y Mejoramiento del Sistema de Agua Potable y Alcantarillado Sanitario en la Localidad de Chuquibamba, Distrito de Chuquibamba, Provincia de Condesuyos, Departamento y Región de Arequipa 1 Muro contención En este informe se incluye los cálculos estructurales del muro de contención de la PTAP, situado junto a los floculadores. 1.1 Análisis Para el análisis del muro de contención de la PTAP, se ha utilizado el software GeoStructural Analysis. Calculo de la presión activa de la tierra: Colulomb Calculo de la presión pasiva de la tierra: Caquot-kerisel Análisis sísmico: Mononobe-okabe Forma de la cuña de la tierra: calculo oblicuo Clave base: Considerada como fondo de la zapata inclinada Excentricidad permitida 0.333 Metodología de verificación Factores de seguridad (ASD) Diseño Frente al vuelco Frente al deslizamiento Capacidad portante Situación permanente 1.50 1.50 1.50 Situación diseño sísmico 1.00 1.00 1.00 Tabla 1. Coeficientes de diseño muro contención Después de analizar las dos situaciones con el software mencionado, se observa como es más desfavorable el caso sísmico. Se presentan los resultados para esta situación. 1.2 Material de la estructura Peso unitario 23KN/m3 Hormigón f’c=210kg/cm2 Acero de refuerzo Fy=4200kg/cm2 3 Ampliación y Mejoramiento del Sistema de Agua Potable y Alcantarillado Sanitario en la Localidad de Chuquibamba, Distrito de Chuquibamba, Provincia de Condesuyos, Departamento y Región de Arequipa 1.3 Geometría de la estructura Muro de 1.0 m de longitud y 0.20m de espesor. El muro lleva una zapata de 0.20m de espesor y 0.65m de longitud. El terreno se sitúa a una profundidad de 0.15m en el intradós y de 1m en el intradós. Ilustración 1. Geometría del muro contención 1.4 Datos de entrada Datos de suelos Arenas C-10 Peso unitario: Estado de tensión: Ángulo de fricción interna: Cohesión del suelo Ángulo de fricción estructura-suelo : = Efectivo ef = cef = = Suelo Granular 14.89 kN/m3 28,00 ° 8,9 kPa 28,00 ° Cimentación. Parámetros de contacto Zapata-suelo Coeficiente de fricción base-suelo: 0.4 Influencia del agua El nivel freático está ubicado debajo de la estructura. Sismo Factor de aceleración horizontal Factor de aceleración vertical Kh Kv = = 0.225 0.113 El agua debajo del N.F. está confinada 4 Ampliación y Mejoramiento del Sistema de Agua Potable y Alcantarillado Sanitario en la Localidad de Chuquibamba, Distrito de Chuquibamba, Provincia de Condesuyos, Departamento y Región de Arequipa 1.5 Acciones actuantes Distribución de presión en reposo en la cara delantera de la estructura Capa Inicio [m] No. Fin [m] 1 σZ [kPa] σW [kPa] Presión Comp. Horiz. Comp. Vert. [kPa] [kPa] [kPa] 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.20 2.98 0.00 1.58 1.58 0.00 Tabla 2. Distribución de presiones trasdós. Muro contención Distribución de presión activa detrás de la estructura (sin sobrecarga) Capa Inicio [m] No. Fin [m] 1 σZ [kPa] σW [kPa] Presión Comp. Horiz. Comp. Vert. [kPa] [kPa] [kPa] 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 1.05 15.63 0.00 0.00 0.00 0.00 Tabla 3. Distribución de presión activa cara trasdós. Muro contención Fuerzas que actúan sobre la construcción Fhor [kN/m] Nombre Pto. Aplic. Z [m] Fvert [kN/m] Pto. Aplic. X [m] Peso-Muro 0.00 -0.46 7.59 0.28 Sismo - construcción 1.71 -0.46 -0.85 0.28 Resistencia del frente -0.16 -0.07 0.00 0.00 Peso - cuña de tierra 0.00 -0.37 1.12 0.45 Sismo – cuña de suelo 0.25 -0.37 -0.13 0.45 Presión activa 0.03 -0.23 0.04 0.63 Sismo- presión activa 1.78 -0.68 1.88 0.44 Tabla 4. Fuerzas que actúan sobre el Muro de contención. 1.6 Verificación estabilidad Verificación de la estabilidad de vuelco Momento estabilizador Mres = 3.19 kNm/m Momento de vuelco Movr = 2.10 kNm/m Factor de seguridad = 1.52 > 1.00 Muro para vuelco es aceptable Verificación deslizamiento Hres = 4.22 Fuerza horizontal resistente kN/m Hact = 3.61 Factor de seguridad = 1.17 > 1.00 Muro para deslizamiento es aceptable Fuerza horizontal activa kN/m 5 Ampliación y Mejoramiento del Sistema de Agua Potable y Alcantarillado Sanitario en la Localidad de Chuquibamba, Distrito de Chuquibamba, Provincia de Condesuyos, Departamento y Región de Arequipa Capacidad portante del terreno de cimentación Momento [kNm/m] N 1 Fuerza normal [kN/m] 2.04 Resistencia al corte [kN/m] 9.65 Excentricidad [m] 3.61 Tensión [kPa] 0.326 42.56 Tabla 5. Cargas de diseño actuando en el centro del fondo de la zapata. Muro contención Verificación de la capacidad portante del terreno de cimentación Verificación de excentricidad Máx. excentricidad de fuerza normal e = 0.326 mm Máx. Excentricidad permitida ealw Excentricidad de la fuerza norma ES ACEPTABLE = 333 mm Verificación de la capacidad portante del fondo de la zapata Máx. Tensión en el fondo de la σ = 42.56 kPa zapata Capacidad portante del terreno de Rd = 284.0 kPa cimentación La capacidad portante del terreno de cimentación es aceptable Estabilidad global-Capacidad portante del terreno de cimentación es aceptable 1.7 Dimensionamiento de la armadura Verificación armadura vertical traccionada Refuerzo y dimensiones de la sección transversal Recubrimiento = 50.0 mm Ancho sección = 1.00 m transversal Profundidad sección = 0.25 m transversal Momento último MRd = Fuerza de corte última VRd = 21.24 kNm > 63.60 kN > 2.23 kNm = MEd 6.02 kN = VEd Los esfuerzos son muy pequeños, luego resulta más restrictivo el armado por cuantías mínimas Armadura horizontal: As min = 0.0020 x 100 x 25 = 5 cm²/m por cara As Colocada Φ 1/2” c/25 = 5.08 cm²/m Cumple Armadura vertical: As min = 0.0015 x 100 x 25 = 3.75 cm²/m por cara As Colocada Φ 1/2” c/30 = 4.23 cm²/m Cumple 6 Ampliación y Mejoramiento del Sistema de Agua Potable y Alcantarillado Sanitario en la Localidad de Chuquibamba, Distrito de Chuquibamba, Provincia de Condesuyos, Departamento y Región de Arequipa Verificación armadura punta zapata Refuerzo y dimensiones de la sección transversal Recubrimiento = 70.0 mm Ancho sección = 1.00 m transversal Profundidad sección = 0.40 m transversal Momento último MRd = 21.24 kNm > Fuerza de corte última VRd = 63.60 kN > La sección transversal es ACEPTABLE 0.49 kNm = MEd 5.49 kN = VEd Verificación armadura talón zapata Refuerzo y dimensiones de la sección transversal Recubrimiento = 70.0 mm Ancho sección = 1.00 m transversal Profundidad sección = 0.40 m transversal Momento último MRd = Fuerza de corte última VRd = 21.24 kNm > 63.60 kN > 0.33 kNm = MEd 2.54 kN = VEd Los momentos son muy pequeños, luego resulta más restrictivo el armado por cuantías mínimas. Armadura horizontal para ambas direcciones: As min cara traccionada = 0.0012 x 100 x 20= 4 cm²/m As min losa = 0.002 x 100 x 20=4 cm²/m; 2 cm2/m por cara As colocada (2 capa/ 2 direcciones) Φ 3/8” c/25 = 2.84 cm²/m Cumple En la siguiente tabla resumen se incluyen los diámetros a utilizar: Muro Armadura Armadura vertical Trasdós Ø 1/2 @ 0.30m Intradós Ø 1/2 @ 0.30m Armadura Horizontal Trasdós Ø 1/2 @ 0.25m Intradós Ø 1/2 @ 0.25m Zapata Armadura Armadura transversal capa superior e inferior Ø 3/8 @ 0.25m Armadura longitudinal superior en inferior Ø 3/8 @ 0.25m Tabla 6. Resumen de armado Muro Contención. 7
