INFORME DE DISEÑO ESTRUCTURAL CLIENTE: XXX PROYECTO: XXX. ING. JHON FREDY CAJICA SALAZAR ESPECIALISTA EN ESTRUCTURAS MP. 01313-10597 CPITVC BOGOTA D.C., NOVIEMBRE DE 2017 ING.JHON CAJICÁ, CEL:3204183797 Rev. Fecha Descripción de revisión 2 Elaboró Revisó Aprobó ING.JHON CAJICÁ, CEL:3204183797 TABLA DE CONTENIDO 1 GENERALIDADES ........................................................................................... 4 2 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO .................................................................... 4 3 CODIGOS Y NORMAS..................................................................................... 5 4 PROPIEDADES DE LOS MATERIALES ......................................................... 5 5 PARAMETROS GEOTECNICOS Y SISMICOS ............................................... 5 6 CONDICIONES DE CARGA ............................................................................ 6 6.1 6.2 CARGAS VERTICALES .................................................................................... 6 CARGAS HORIZONTALES ................................................................................ 7 7 ESTADOS LIMITES Y COMBINACIONES DE CARGA .................................. 9 8 CHEQUEO DE ESTABILIDAD Y ESFUERZOS ............................................ 10 8.1 8.2 8.3 9 VUELCO ALREDEDOR DEL PUNTO “A” ............................................................ 10 DESLIZAMIENTO EN LA BASE DEL MURO ......................................................... 11 PRESIONES ACTUANTES EN LA BASE DEL MURO ............................................. 12 DISEÑO ESTRUCTURAL .............................................................................. 12 9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 9.6 10 ACERO POR FLEXIÓN ................................................................................... 12 CANTIDAD DE ACERO MÁXIMA (ASMAX) ........................................................... 13 CANTIDAD DE ACERO MÍNIMA (ASMIN)............................................................. 13 CANTIDAD DE ACERO POR TEMPERATURA (ASTEMP) ......................................... 13 REVISIÓN DE FISURACIÓN POR DISTRIBUCIÓN DE ARMADURA .......................... 13 REVISIÓN POR CORTANTE ............................................................................ 14 ANEXOS ..................................................................................................... 16 3 ING.JHON CAJICÁ, CEL:3204183797 1 GENERALIDADES En el presente informe se presenta el diseño estructural de tres tipos de muros de contención de diferentes alturas a manera de descripción del procedimiento bajo normativa colombiana para el proyecto: XXX. 2 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO Según la información de las memorias y planos entregados, las estructuras que se proyectan construir consisten básicamente en: Muro de contención en concreto reforzado de aproximadamente ochenta y cinco (85m) de longitud de diferentes alturas. Figura 1. Sección transversal muro. 4 ING.JHON CAJICÁ, CEL:3204183797 3 CODIGOS Y NORMAS El diseño estructural de las obras en mención en mención se realiza siguiendo los requisitos exigidos en las siguientes normas colombianas: NORMA COLOMBIANA DE DISEÑO DE PUENTES 2014 (CCP-14) REGLAMENTO COLOMBIANO DE CONSTRUCCION SISMORESISTENTE (NSR-10) 4 PROPIEDADES DE LOS MATERIALES Las características de los materiales empleados en las modelaciones y en el diseño se resumen a continuación: Concreto - Muro f´c=210 kgf/cm2 (21 MPa) - Módulo de elasticidad E = 4700√f ′ c = 23025 Mpa Acero de refuerzo - NTC 2289 (ASTM A706, fy=4200 kgf/cm2) Relleno - Material granular: Peso especifico 18 kN/m3, Angulo de friccion 30° 5 PARAMETROS GEOTECNICOS Y SISMICOS El estudio de suelos fue realizado por el ingeniero xxx y el resumen de los resultados se presenta a continuación: Capacidad portante: 5 ING.JHON CAJICÁ, CEL:3204183797 Profundidad de cimentación: Parámetros sísmicos: Perfil de suelo E PGA 0.25 Fpga 1.45 6 CONDICIONES DE CARGA Las condiciones de carga empleadas en el modelo se resumen a continuación. 6.1 Cargas verticales Peso propio del muro (DC) Corresponde al peso propio de los elementos, teniendo en cuenta las secciones y los materiales del muro. Peso propio del relleno (EV) Corresponde al peso propio del material granular del relleno, teniendo en cuenta el peso específico del mismo. Sobrecarga por carga viva en el relleno (LSy) Corresponde al peso del relleno por una altura equivalente sobre la corono del muro. 𝐋𝐒𝐲 = 𝐋𝒕𝒂𝒍𝒐𝒏 ∗ 𝐡𝒆𝒒 ∗ 𝛄𝒓𝒆𝒍𝒍𝒆𝒏𝒐 Altura equivalente de relleno por sobrecarga: 6 ING.JHON CAJICÁ, CEL:3204183797 6.2 Cargas horizontales Calculo del coeficiente de empuje activo art.3.11.5.3 CCP-14: Sobrecarga por carga viva en el relleno (LSx) Corresponde al peso del relleno por una altura equivalente sobre la corono del muro. 𝐋𝐒𝐱 = 𝐤 𝒂 ∗ 𝐡𝒆𝒒 ∗ 𝛄𝒓𝒆𝒍𝒍𝒆𝒏𝒐 ∗ 𝑯 7 ING.JHON CAJICÁ, CEL:3204183797 Presión lateral del relleno (EH) Corresponde al peso propio del material granular del relleno, teniendo en cuenta el peso específico del mismo. 𝟏 𝑬𝑯 = ∗ 𝐤 𝒂 ∗ 𝛄𝒓𝒆𝒍𝒍𝒆𝒏𝒐 ∗ 𝑯𝟐 𝟐 Cargas sísmicas (EQ) Presión estática del relleno más su efecto dinámico (PAE) Coeficiente de presión sísmica activa del relleno art.11.3.1 CCP-14 𝑷𝑨𝑬 = 𝟏 ∗ 𝐤 𝑨𝑬 ∗ 𝛄𝒓𝒆𝒍𝒍𝒆𝒏𝒐 ∗ 𝑯𝟐 𝟐 Acción sísmica del relleno (EQt) 𝑬𝑸𝒕 = 𝑷𝑨𝑬 − 𝑬𝑯 Fuerza inercial del muro (PIR) 𝑷𝑰𝑹 = 𝐤 𝒌 (𝑾𝒘 + 𝑾𝑺 ) 𝑾𝒘 + 𝑾𝑺 = 𝐩𝐞𝐬𝐨 𝐝𝐞𝐥 𝐦𝐮𝐫𝐨 𝐲 𝐫𝐞𝐥𝐥𝐞𝐧𝐨 𝐭𝐫𝐢𝐛𝐮𝐭𝐚𝐫𝐢𝐨 8 ING.JHON CAJICÁ, CEL:3204183797 Efecto combinado de PAE y PIR De acuerdo al art.11.6.5.1 CCP-14, se debe tomar el resultado más conservador de: 𝑷𝑨𝑬 + 𝟎. 𝟓𝑷𝑰𝑹 (𝟎. 𝟓𝑷𝑨𝑬 > 𝑬𝑯) + 𝑷𝑰𝑹 7 ESTADOS LIMITES Y COMBINACIONES DE CARGA Figura 2. Esquema de cargas en el muro. Tomamos en cuenta los estados límites de Resistencia I y Evento Extremo I aplicables en este caso y con un valor n=nDnRnI=1 Para el chequeo de estabilidad al vuelco y deslizamiento observando en el gráfico las cargas actuantes, utilizamos los factores γ máximos para las cargas horizontales (desestabilizadoras) que generan vuelco alrededor del punto A y deslizamiento en la base (LSx, EH, EQ) y los factores de carga γ mínimos en las cargas verticales que generan estabilidad (DC, EV, LSy) para de esta manera 9 ING.JHON CAJICÁ, CEL:3204183797 maximizar las condiciones críticas de vuelco y deslizamiento en la estructura. Este caso será denominado Ia. Para el chequeo de presiones en la base empleamos los factores γ máximos en cargas verticales y horizontales para maximizar efectos. A este caso lo denominaremos Ib. El chequeo de agrietamiento por distribución de armadura en la pantalla se realizará para el estado límite de Servicio I. Factores de carga utilizados ϒEV ϒLSy ϒLSx ϒEH ϒEQ Estado Limite ϒDC Resistencia Ia 0.90 1.00 0.00 1.75 1.50 0.00 Deslizamiento, vuelco Resistencia Ib 1.25 1.35 1.75 1.75 1.50 0.00 Presiones y resistencia Aplicación Evento Extremo Ia 0.90 1.00 0.00 0.50 1.50 1.00 Deslizamiento, vuelco Evento Extremo Ib 1.25 1.35 0.50 0.50 1.50 1.00 Presiones y resistencia Servicio I 8 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 0.00 Agrietamiento CHEQUEO DE ESTABILIDAD Y ESFUERZOS Vuelco alrededor del punto “A” 8.1 Calculo de la excentricidad máxima (emax): Estado límite de Resistencia (CCP-14, Art. 11.6.3.3): Se debe mantener la resultante en la base del cimiento dentro de los dos tercios centrales (e ≤ B/3), excepto el caso de suelo rocoso en que se mantendrá en los 9/10 centrales (e≤0.45B). Estado límite de Evento Extremo (CCP-14, Art. 11.6.5.1): Cuando γEQ=0, se debe mantener la resultante en la base del cimiento dentro de los 2/3 centrales del cimiento para cualquier suelo (e ≤ B/3). Cuando γEQ=1, mantener la resultante dentro de los 8/10 centrales del cimiento para cualquier suelo (e≤2/5B). 10 ING.JHON CAJICÁ, CEL:3204183797 Para valores de γEQ entre 0 y 1.0, interpolar linealmente entre los valores especificados. En nuestro caso, utilizando γEQ=0.5, la interpolación señala el límite e ≤ (11/30) B. 8.2 Deslizamiento en la base del muro La resistencia al deslizamiento de calcula con base a (CCP-14, art. 10.6.3.4): 11 ING.JHON CAJICÁ, CEL:3204183797 8.3 Presiones actuantes en la base del muro Se debe verificar que no se sobrepase la capacidad portante ultima o admisible del suelo de cimentación para cada uno de los estados límites: Estado límite de resistencia, con Фb=0.55 (CCP-14, tabla 11.5.7-1) 𝒒𝑹 = ∅𝒃 ∗ (𝑭. 𝑺 ∗ 𝒒𝒂𝒅𝒎 ) (𝐂𝐂𝐏 − 𝟏𝟒, 𝐞𝐜𝐮. 𝟏𝟎. 𝟔. 𝟑. 𝟏. 𝟏 − 𝟏) Estado límite de evento extremo, con Фb=1.00 (CCP-14, art. 11.5.8) 𝑞𝑅 = ∅𝑏 ∗ (𝐹. 𝑆 ∗ 𝑞𝑎𝑑𝑚 ) (CCP − 14, ecu. 10.6.3.1.1 − 1) Estado límite de servicio, 𝑞𝑎𝑑𝑚 9 9.1 DISEÑO ESTRUCTURAL Acero por flexión El acero de refuerzo principal necesario para la cara interior de la pantalla y la parte superior del talón e inferior de la punta se calcula con la formula general de flexión: 12 ING.JHON CAJICÁ, CEL:3204183797 9.2 Cantidad de acero máxima (Asmax) Según el artículo 5.7.3.3.1 de CCP-14 este límite se ha eliminado. 9.3 Cantidad de acero mínima (Asmin) Según el artículo 5.7.3.3.2 de CCP-14 la cantidad de acero proporcionado debe ser capaz de resistir el menor valor del momento de agrietamiento (Mcr) y el momento ultimo mayorado (1.33 Mu). 9.4 Cantidad de acero por temperatura (Astemp) Según el artículo 5.10.8 de CCP-14 se debe proporcionar acero para los esfuerzos causados por retracción y temperatura cerca de las superficies de concreto expuestas a variaciones diarias de temperatura y en el concreto masivo estructural. Para barras o malla electro soldada, el área de refuerzo por metro, en cada cara y en cada dirección: 9.5 Revisión de fisuración por distribución de armadura Según el artículo 5.7.3.4 de CCP-14 el espaciamiento del refuerzo de acero dulce en la capa más cercana a la cara de tracción debe satisfacer la siguiente ecuación: 13 ING.JHON CAJICÁ, CEL:3204183797 9.6 Revisión por cortante Típicamente el cortante no cortante no gobierna el diseño de un muro de contención, pero con fines de realizar el diseño más óptimo se realiza el chequeo en la base de la pantalla, y en la cara de la pantalla para el talón y la punta. Según el artículo 5.8.2.1 de CCP-14 la resistencia mayorada de fuerza cortante se puede tomar de las siguientes ecuaciones: 14 ING.JHON CAJICÁ, CEL:3204183797 15 ING.JHON CAJICÁ, CEL:3204183797 10 ANEXOS Memoria de cálculo muro H=1.5m Memoria de cálculo muro H=3.0m Memoria de cálculo muro H=6.0m 16
