PU-CA-01 Memoria De Cálculo Estructural Proyecto: PUENTE VEHICULAR CAÑADA, UBICADO EN EL KM 1+760 DE LA CARRETERA E.C. TEHUCAN-TEOTITLAN –SAN ANTONIO CAÑADA EN EL MUNICIPIOS DE TEHUACAN Ubicación: Tehuacán, Puebla. Fecha: MAYO de 2023. Diseño Estructural: Mi Estructura Página 1 de 42 PU-CA-01 Contenido 1. DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PROYECTO. ................................................................................... 3 2. DESCRIPCIÓN DE LA ESTRUCTURA. ............................................................................................ 6 2.1 PROPIEDADES DE LOS MATERIALES DEL SISTEMA ESTRUCTURAL.................................... 9 3. CARGAS APLICADAS.................................................................................................................. 11 4. COMBINACIONES DE CARGA. ................................................................................................... 12 5. CRITERIOS DE DISEÑO SÍSMICO. .............................................................................................. 13 4.1 CARACTERIZACIÓN DEL SITIO. .................................................................................................... 14 4.2 CLASIFICACIÓN DE LA CONSTRUCCIÓN SEGÚN SU DESTINO. ............................................... 15 4.3 FACTOR DE COMPORTAMIENTO SÍSMICO. ........................................................................... 15 4.4 FACTOR REDUCTIVO POR DUCTILIDAD. ................................................................................. 16 4.5 ESTADOS LÍMITE DE SERVICIO................................................................................................ 17 4.6 ESPECTRO DE DISEÑO SÍSMICO.............................................................................................. 17 6. ANÁLISIS ESTRUCTURAL. .......................................................................................................... 23 5.1 APLICACIÓN DE CARGAS ........................................................................................................ 25 5.1 REVISIÓN DE LOS ESTADOS LIMITE DE SERVICIO. ................................................................. 27 7. DISEÑO DE LOS ELEMENTO ESTRUCTURALES. ......................................................................... 30 8. DISEÑO DE LA CIMENTACIÓN................................................................................................... 37 9. CONCLUSIONES. ........................................................................................................................ 40 Página 2 de 42 PU-CA-01 DISEÑO ESTRUCTURAL El diseño estructural de una casa habitación se ocupa de garantizar que la casa sea segura y capaz de soportar las cargas a las que estará sometida durante su vida útil. Esto incluye tanto cargas estáticas, como el peso propio y cargas dinámicas, como sismos, autos. En este documento se presenta detalladamente el proceso del análisis estructural, considerando como base las normas vigentes; para el análisis sísmico se utilizó: Código ACI 318S – 14, Especificaciones para puentes carreteros de la American Association of State highway and Transportation Officials (AASHTO). Normativa SCT. Términos de referencia de la S.C.T. Manual de Diseño de Obras Civiles de C.F.E. – Diseño por Sismo 2015. . 1. DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PROYECTO. Se nos solicitó realizar el análisis y diseño estructural del proyecto denominado “PUENTE CAÑADA”, la cual estará ubicada en el km 1+760 del camino rural E.C.(Tehuacán - Teotitlán) San Antonio Cañada, el cual se pretende construir en el Municipio de Tehuacán, Puebla. a partir de sus requerimientos de servicio. Se realizará el análisis y diseño estructural de los siguientes elementos: • Pilas • Capiteles • Estribo/ Caballete • Contenciones Página 3 de 42 PU-CA-01 Figura 1 Vista General del Puente Figura 2 Vista en planta de Puente. Página 4 de 42 PU-CA-01 Figura 3 Corte isométrico de puente Figura 4 Zona de capitel pilas Página 5 de 42 PU-CA-01 2. DESCRIPCIÓN DE LA ESTRUCTURA. El puente “Cañada” estará formado por un solo tramo simplemente apoyado de una longitud total de 23.00 metros, alojando un alineamiento sin esviaje. Así mismo el trazo vertical tendrá una pendiente uniforme con una altura del orden de 2.02 m al nivel del NADI del cauce con respecto al nivel del lecho inferior de la trabe, permitiendo así el paso libre del cauce de agua. Se proyectará la superestructura del puente para tener un ancho total de 9.00 metros, proyectado para dos carriles de tránsito y guarniciones de 25 centímetros con banquetas de 75 centímetros de cada lado, la estructura se supondrá cargada con un vehículo de diseño T3-S2-R4 Tipo I de 72.5 ton/camión y un vehículo T3-S3. DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA ESTRUCTURAL. SUPERESTRUCTURA. La superestructura está formada por un tramo de 23.00 metros, alojando un trazo no esviajado en planta y en una pendiente vertical uniforme, el tablero estará conformado por una losa maciza de 20 centímetros de espesor en toda su longitud, apoyadas sobre 5 trabes tipo AASHTO III de 115 centímetros de peralte. Así mismo la losa soportará una carpeta asfáltica 4.0 centímetros de espesor, la guarnición al borde del tablero tendrá un ancho de 25 centímetros más 75 de banqueta, esto de acuerdo con el manual de proyectos tipo de concreto reforzado de la SCT. Las losas tendrán una resistencia normal a la compresión a 28 días (f´c) de 250 Kg/cm2, mientras que las trabes serán de concreto presforzado de un f’c = 400 kg/cm2 las cuales trabajan en colaboración con la losa del tablero, con un ancho total de 9.00 metros. Página 6 de 42 PU-CA-01 Figura 5 sección Transversal Figura 6 Sección de Viga AASHTO Página 7 de 42 PU-CA-01 Figura 7 Vista en Planta de puente SUPERESTRUCTURA. La subestructura del puente “Cañada” está formado por dos estribos de concreto reforzado ambos diseñados con un f´c=250 kg/cm2, no esviajados conforme lo indica el trazo del proyecto. Así mismo el cuerpo de estribos descansaran sobre zapatas a una elevación de 1349.13 m y 1345.18 m. apoyadas sobre pilotes de punta, conforme y respecto a lo indicado en el estudio de mecánica de suelos. La cimentación de los apoyos extremos será de tipo combinada, de acuerdo con la mecánica los pilotes deberán estar desplantados a la elevación de 1319.18 m y 1315.23 m con una capacidad de carga de 362.76 Ton/Pila y 404.5 Ton/Pila. respectivamente. Página 8 de 42 PU-CA-01 Figura 8 Capacidad por Pila y Fuste 2.1 PROPIEDADES DE LOS MATERIALES DEL SISTEMA ESTRUCTURAL. Para el análisis y diseño estructural del proyecto se consideraron los siguientes materiales, se deben cumplir con las especificaciones descritas en cada apartado a fin de garantizar que la estructura trabaje de manera adecuada. • ACERO DE REFUERZO. Todo el acero especificado de diámetro mayor al número 2 (1/4") deberá ser con una resistencia nominal a la fluencia de fy= 4200 kg/cm2 y cumplir con la norma NMX-C-407ONNCCE o NMX-B-457 CANACERO. Página 9 de 42 PU-CA-01 La malla electrosoldada de acero corrugado para refuerzo de concreto deberá contar con una resistencia nominal a la fluencia mínima de fy= 5000 kg/cm2 de cumplir con la norma NMX-B-290-CANACERO. El acero de refuerzo especificado como Armex deberá cumplir con todo lo dispuesto en las normas NMX-B-072-CONACERO, NMX-B-253-CONACERO y NMX-B-456-CONACERO además de cumplir con una resistencia nominal a la fluencia mínima de fy= 6000 kg/cm2. El acero de refuerzo por confinamiento denominado alambrón, debe cumplir con la norma NMX-B-365-CANACERO y contar con un esfuerzo de fluencia mínimo de fy= 2100 kg/cm² y lo especificado en la NTC-CDMX-2017. • CONCRETO Será de clase 1 y 2, de conformidad con las normas técnicas para diseño y construcción de estructuras de concreto complementaria del reglamento de construcciones para la Ciudad de México. Deberá ser fabricado con Cemento Portland Ordinario (CPO) y agregados de peso normal con tamaño máximo de 19 mm, libres de impurezas y sustancias extrañas, al igual el agua que se use para hacer la mezcla. Todo el concreto especificado para secciones estructurales deberá tener las siguientes propiedades. f'c mínima de 250 kg/cm2 para LOSA, CABALLETE Y OREJAS. Resistencia de concreto a compresión. 2.1.2 de las NTC-CDMX-2017 f’’c= 0.85 f’c= 213 kg/cm2. [ (f_c")/f_y (6000 β_1)/(f_y+6000) ] Ecuación 5.1.1 de las NTC-CDMX-2017 Diseño De Elementos De Concreto. Porcentaje balanceado. Pb=0.0253. P_máx=0.90 Pb Apartado 8.2.2 de las NTC-CDMX-2017. Diseño De Elementos De Concreto. Pmáx = 0.90 pb = 0.02277. Porcentaje máximo para elementos estructurales en zonas sísmicas. Página 10 de 42 PU-CA-01 P_mín=(0.70 √(f'c))/fy Ecuación 5.1.18 de las NTC-CDMX-2017. Diseño De Elementos De Concreto. Pmín = 0.00264 Porcentaje mínimo para elementos estructurales en zonas sísmicas. Módulo de elasticidad del concreto: E=14000 √(f’c) Apartado 2.1.4 de las NTC-CDMX-2017. Diseño De Elementos De Concreto. E=221,359.44 kg/cm2. f'c mínima de 400 kg/cm2 para TRABES AASTHO 3. CARGAS APLICADAS. El análisis de cargas en una estructura es el proceso de determinar las cargas a las que estará sometida la estructura y como se transmitirán por sus elementos estructurales de acuerdo con el sistema estructural empleado. El análisis de cargas es un paso clave en el diseño estructural y es necesario para garantizar que la estructura cumplirá con los requisitos de seguridad y estabilidad necesarios. Hay varios tipos de cargas a considerar en el análisis de una estructura, tales como: • Cargas VIVAS: Para la aplicación de las cargas vivas unitarias se deberá tomar en consideración las siguientes disposiciones: a) La carga viva máxima Wm se deberá emplear para el diseño estructural por fuerzas gravitacionales y para calcular asentamientos inmediatos en suelos, así como para el diseño estructural de los cimientos ante cargas gravitacionales. Página 11 de 42 PU-CA-01 b) La carga instantánea Wa se deberá usar para el diseño sísmico y por viento y cuando se revisen distribuciones de carga más desfavorables que la uniformemente repartida sobre toda el área. c) La carga media W se deberá emplear en el cálculo de asentamientos diferidos y para el cálculo de flechas diferidas; y d) Cuando el efecto de la carga viva sea favorable para la estabilidad de la estructura, como el caso de problemas de flotación, volteo y de succión por viento, su intensidad se considerará nula sobre el área, a menos que pueda justificarse otro valor. e) Los efectos de las cargas vivas móviles se medirán con base en la magnitud de la carga vehicular siguiente: f) Camión T3-S2-R4 Tipo I de 72.5 ton/camión, en dos carriles de tránsito. g) La carga considerada actúa en un carril de tránsito, con un ancho de 3.50 m medidos perpendicularmente al eje longitudinal del puente. • Cargas MUERTAS: Para fines de diseño, se considerará la carpeta asfáltica con un espesor de 12 cm. El peso de guarniciones, parapetos y banquetas será calculado conforme al presentado en planos así como el Peso propio 4. COMBINACIONES DE CARGA. Para el caso de las combinaciones de carga estáticas nos basamos en lo indicado en la Normativa AASHTO, en donde la primera combinación (por cargas verticales) considera la carga viva, y las demás combinaciones donde involucra el sismo (cargas horizontales), Página 12 de 42 PU-CA-01 desprecia la carga viva considerando que cuando se presente un evento de ese tipo es muy poco probable que el puente presente carga viva en la longitud del mismo. A continuación, se presentan las cargas y combinaciones que se utilizaron para el modelo estructural: PP: Peso propio de los elementos principales (Incluye trabes, cabezales, losa y columnas). SC: Sobre carga muerta (Incluye peso de pavimento, guarnición, banqueta y barandal). CV: Carga Viva camión T3-S2-R4, aunque en este caso en el análisis sísmico por ser puente carretero es igual a cero de acuerdo con la normativa AASHTO, en puentes urbanos se recomienda considerar la carga viva en las combinaciones de sismo. El factor de concentración de carga viva es igual a uno Sismo en X y Sismo en Y. 5. CRITERIOS DE DISEÑO SÍSMICO. La República Mexicana está situada en una zona de alta actividad sísmica y tiene una amplia variedad de terremotos cada año. Los terremotos son causados por la actividad tectónica de placas, y el país está ubicado sobre tres placas tectónicas: la placa de Cocos, la placa de Norteamérica y la placa del Caribe. Esta ubicación geográfica hace que el país sea propenso a terremotos de intensidad moderada a alta. Página 13 de 42 PU-CA-01 4.1 CARACTERIZACIÓN DEL SITIO. A falta de un estudio sísmico detallado de la zona en la que se desplantará la estructura, se optó por utilizar el Manual de Diseño de Obras Civiles de la Comisión Federal de Electricidad en su versión de 2015 La Regionalización Sísmica del Manual de Diseño de Obras Civiles de la Comisión Federal de Electricidad en su versión de 1993 es un sistema utilizado por la Comisión Federal de Electricidad (CFE) en México para dividir el país en diferentes regiones sísmicas basándose en la intensidad sísmica esperada en cada área. Esto permite a la CFE determinar el nivel de diseño sismorresistente necesario para las estructuras eléctricas y de telecomunicaciones en cada región. La Regionalización Sísmica CFE divide al país en cuatro regiones sísmicas principales: 1. Zona A: incluye las zonas con menor intensidad sísmica y las estructuras eléctricas y de telecomunicaciones deben estar diseñadas para resistir terremotos de intensidad moderada. 2. Zona B incluye las zonas con intensidad sísmica moderada y las estructuras eléctricas y de telecomunicaciones deben estar diseñadas para resistir terremotos de intensidad moderada a alta. 3. Zona C: incluye las zonas con intensidad sísmica alta y las estructuras eléctricas y de telecomunicaciones deben estar diseñadas para resistir terremotos de intensidad alta a muy alta. 4. Zona D: incluye las zonas con intensidad sísmica muy alta y las estructuras eléctricas y de telecomunicaciones deben estar diseñadas para resistir terremotos de intensidad muy alta. Página 14 de 42 PU-CA-01 5. Figura 9 Regionalización sísmica de acuerdo a PRODISIS De acuerdo con el mapa de regionalización sísmica generado en PRODISIS de la figura 5, 4.2 CLASIFICACIÓN DE LA CONSTRUCCIÓN SEGÚN SU DESTINO. Atendiendo a la seguridad estructural aconsejable para la estructura, las construcciones de clasifican según su destino. Para este proyecto, la estructura se clasificó perteneciente al Grupo C. GRUPO B. Estructuras en que se requiere un grado de seguridad intermedio. Construcciones cuya falla estructural ocasionaría pérdidas de magnitud intermedia o pondría en peligro otras construcciones de este grupo o del A, tales como naves industriales, locales comerciales, estructuras comunes destinadas a vivienda u oficinas, salas de espectáculos, hoteles, depósitos y estructuras urbanas o industriales no incluidas en el grupo A, así como muros de retención, bodegas ordinarias y bardas con altura mayor a 2.5 m. También se incluyen todas aquellas estructuras de plantas de generación de energía eléctrica que en caso de fallar por temblor no paralizaran el funcionamiento de la planta. 4.3 FACTOR DE COMPORTAMIENTO SÍSMICO. Una de las formas de caracterizar a las estructuras es en función de su ductilidad, consiste en el empleo del factor de comportamiento sísmico Q, el cual en realidad no sólo está asociado a la ductilidad estructural, sino también a la estructura misma, al deterioro o Página 15 de 42 PU-CA-01 efecto que puede llegar a contrarrestar gran parte de la capacidad extra en la resistencia que suministra la ductilidad y a reservas de capacidad ante carga sísmica que los métodos convencionales de diseño no consideran. Para las distintas estructuras comprendidas dentro de la clasificación por tipos considerara se adoptarán los siguientes valores del factor de comportamiento sísmico. Se usará Q = 2 Los caballetes se analizarán para la posición de los vehículos de diseño más crítica, considerando ambos carriles de tránsito cargados por el vehículo de diseño y su factor de presencia múltiple correspondiente a fin de obtener los elementos mecánicos críticos (momento flexionante y fuerza cortante) de diseño. Las consideraciones sísmicas se establecerán en función de la ubicación del puente, tomando para el análisis un factor de comportamiento sísmico Q = 2 para el análisis y diseño de pilas y cabezal, y Q = 4 para la superestructura. Se efectuará el análisis elástico de las trabes o tabletas (revisión por esfuerzos de trabajo) y un análisis plástico de las trabes o tabletas (cargas últimas contra resistencia última de las mismas). En todo elemento de concreto se llevará a cabo el diseño conforme se especifica en la normativa vigente para elementos sometidos a flexión y flexocompresión. Se podrá emplear el uso de modelación en software especializado de análisis y diseño estructural 4.4 FACTOR REDUCTIVO POR DUCTILIDAD. Para fines de diseño será necesario tener en cuenta el comportamiento inelástico de la estructura, aunque sea de manera aproximada. Para ello, las ordenadas espectrales se podrán reducir dividiéndose entre el factor reductivo Q’ a fin de obtener las fuerzas sísmicas reducidas por ductilidad. Para cualquier tipo de estructura, el factor reductivo se calculará como sigue: 𝑄 ′ = 1 + (𝑄 − 1) 𝑇 ; 𝑠𝑖 𝑇 < 𝑇𝑎 𝑇𝑎 𝑄 ′ = 𝑄 𝑠𝑖 𝑇 > 𝑇𝑎 Página 16 de 42 PU-CA-01 Dónde: T = periodo fundamental de vibración cuando se emplee el análisis estático e igual al periodo natural de vibración del modo que se considere cuando se emplee el análisis modal espectral. Ta = primer periodo característico del espectro de diseño. 4.5 ESTADOS LÍMITE DE SERVICIO. Se verificará que la estructura no alcance ninguno de los estados límite de servicio siguientes. 1. Desplazamientos horizontales: Las diferencias entre los desplazamientos laterales de pisos consecutivos debidos a las fuerzas cortantes horizontales, calculadas con alguno de los métodos de análisis sísmico, no excederán a 0.006 veces la diferencia de elevaciones correspondientes, salvo que los elementos incapaces de soportar deformaciones apreciables, como los muros de mampostería, estén separados de la estructura principal de manera que no sufran daños por las deformaciones de ésta. En tal caso, el límite en cuestión será de 0.12. 4.6 ESPECTRO DE DISEÑO SÍSMICO. Un espectro de diseño sísmico es un gráfico que se utiliza en el diseño sismorresistente de estructuras para representar la intensidad sísmica esperada en una zona y el comportamiento dinámico de la estructura durante un terremoto. Como ya se mencionó anteriormente, el análisis y diseño por sismo se realizó con base en el Manual de la CFE en su versión de 1993, donde, las ordenadas del esepctro de aceleraciones para diseño sísmico, a, expresadas como fracción de la aceleración de la gravedad, están dadas por las siguientes expresiones: 𝑎 = 𝑎0 + (𝑐 − 𝑎0 ) 𝑎 = 𝑐; 𝑇 ; 𝑠𝑖 𝑇 < 𝑇𝑎 𝑇𝑎 𝑠𝑖 𝑇𝑎 ≤ 𝑇 ≤ 𝑇𝑏 Página 17 de 42 PU-CA-01 𝑇𝑏 𝑎 = 𝑐( )𝑟 ; 𝑇 𝑠𝑖 𝑇 > 𝑇𝑏 Dónde: a0 = coeficiente de aceleración del terreno. C = coeficiente sísmico. T = periodo natural de interés. Ta y Tb son dos periodos característicos que delimitan la meseta. R = exponente que define parte de la curva del espectro de diseño. Tabla 1 Espectros de diseño para estructuras del grupo B. Zona Sísmica Tipo de Suelo A A A B B B C C C D D D l ll lll l ll lll l ll lll l ll lll a0 0.02 0.04 0.05 0.04 0.08 0.10 0.36 0.64 0.64 0.50 0.86 0.86 c Ta (s) Tb (s) r 0.08 0.16 0.20 0.14 0.30 0.36 0.36 0.64 0.64 0.50 0.86 0.86 0.20 0.30 0.60 0.20 0.30 0.30 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.60 1.50 2.90 0.60 1.50 2.90 0.60 1.40 1.90 0.60 1.20 1.70 1/2 2/3 1 1/2 2/3 1 1/2 2/3 1 1/2 2/3 1 Tabla 2 Parámetros sísmicos considerados. Los espectros de diseño especificados son aplicables a estructuras del grupo B. Para estructuras del grupo A, los valores de las ordenadas deberán multiplicarse por 1.5, a fin de tener en cuenta la importancia de la estructura. Cabe aclarrar que los espectros de diseño estipulados son válidos para estructuras de edificios. Página 18 de 42 PU-CA-01 Parametros Sísmicos Grupo de la Estructura Zona Sísmica Terreno Tipo Aceleración del terreno a0 B C ll 0.640 Coeficiente sísmico C Ta (s) 0.640 0.000 Tb (s) r Factor de comportamiento Sismico Q Factor de corección por irregularidad K 1.400 0.667 2.000 0.700 Factor de reducción por ductilidad T(s)= Q'= 0.100 2 Periodo de la estructura Factor de reducción por ductilidad Página 19 de 42 PU-CA-01 Figura 10 Espectro de diseño CFE Página 20 de 42 PU-CA-01 Figura 11 Espectro de diseño modificado por Q’ Página 21 de 42 PU-CA-01 T 0 0.00 1.40 1.45 1.50 1.55 1.60 1.65 1.70 1.75 1.80 1.85 1.90 1.95 2.00 2.05 2.10 2.15 2.20 2.25 2.30 2.35 2.40 2.45 2.50 2.55 2.60 2.65 2.70 2.75 2.80 2.85 2.90 2.95 3.00 3.05 3.10 3.15 3.20 3.25 3.30 3.35 3.40 3.45 3.50 a 0.64 0.64 0.64 0.63 0.61 0.60 0.59 0.57 0.56 0.55 0.54 0.53 0.52 0.51 0.50 0.50 0.49 0.48 0.47 0.47 0.46 0.45 0.45 0.44 0.43 0.43 0.42 0.42 0.41 0.41 0.40 0.40 0.39 0.39 0.39 0.38 0.38 0.37 0.37 0.37 0.36 0.36 0.35 0.35 0.35 Q 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Q' 2.000 2.000 2.000 2.000 2.000 2.000 2.000 2.000 2.000 2.000 2.000 2.000 2.000 2.000 2.000 2.000 2.000 2.000 2.000 2.000 2.000 2.000 2.000 2.000 2.000 2.000 2.000 2.000 2.000 2.000 2.000 2.000 2.000 2.000 2.000 2.000 2.000 2.000 2.000 2.000 2.000 2.000 2.000 2.000 2.000 Q' k 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 a/Q' k 0.4571 0.4571 0.4571 0.4466 0.4366 0.4272 0.4182 0.4097 0.4016 0.3940 0.3866 0.3796 0.3729 0.3665 0.3604 0.3545 0.3489 0.3434 0.3382 0.3332 0.3283 0.3237 0.3192 0.3148 0.3106 0.3065 0.3026 0.2987 0.2950 0.2915 0.2880 0.2846 0.2813 0.2781 0.2750 0.2720 0.2691 0.2662 0.2635 0.2607 0.2581 0.2555 0.2530 0.2506 0.2482 Página 22 de 42 PU-CA-01 6. ANÁLISIS ESTRUCTURAL. El análisis estructural es una disciplina que se ocupa del estudio de la resistencia, la estabilidad y el comportamiento de las estructuras sometidas a cargas y fuerzas externas. El análisis estructural puede ser realizado mediante el uso de herramientas analíticas, como el análisis matemático y el uso de modelos y simulaciones, o mediante el uso de métodos experimentales. Es clave en el diseño y la construcción de estructuras, ya que permite evaluar la resistencia y la estabilidad de las mismas y garantizar que cumplan con los requisitos de seguridad y funcionalidad. Figura 12 Modelo matemático de la estructura. Página 23 de 42 PU-CA-01 Figura 13 Modelo matemático de la estructura. Figura 14 Deformación de la estructura ante cargas gravitacionales. Página 24 de 42 PU-CA-01 5.1 APLICACIÓN DE CARGAS . Figura 15 Vehículo de diseño ACCESO solo un sentido Figura 16 Vehículo de diseño MITAD solo un sentido Figura 17 Vehículo de diseño SALIDA solo en un sentido Página 25 de 42 PU-CA-01 Figura 18 Vehículo (2) de diseño ACCESO y SALIDA Figura 19 Vehículo (2) de diseño ACCESO y SALIDA (MITAD) Figura 20 Vehículo (2) de diseño ACCESO y SALIDA Página 26 de 42 PU-CA-01 5.1 REVISIÓN DE LOS ESTADOS LIMITE DE SERVICIO. La revisión de los desplazamientos relativos es un proceso que se lleva a cabo en el análisis y el diseño sismorresistente de estructuras con el objetivo de evaluar el comportamiento de la estructura durante un terremoto y minimizar los daños. Los desplazamientos relativos se refieren a los movimientos o deformaciones que ocurren en la estructura durante un terremoto, y pueden ser causados por la acción sísmica directa o por el efecto de la resonancia dinámica. De acuerdo con el inciso 4.5, la estructura no deberá tener desplazamientos relativos mayores a 0.012. Página 27 de 42 PU-CA-01 Tabla 3 Revisión de estados limite en dirección X. Nivel Nudo Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 116 134 136 164 166 176 154 1 2 160 162 7 124 182 111 144 152 118 120 122 112 114 126 128 130 132 146 148 150 170 172 174 178 180 184 186 189 190 192 194 196 198 8 Caso de carga Sx Drift Sx Drift Sx Drift Sx Drift Sx Drift Sx Drift Sx Drift Sx Drift Sx Drift Sx Drift Sx Drift Sx Drift Sx Drift Sx Drift Sx Drift Sx Drift Sx Drift Sx Drift Sx Drift Sx Drift Sx Drift Sx Drift Sx Drift Sx Drift Sx Drift Sx Drift Sx Drift Sx Drift Sx Drift Sx Drift Sx Drift Sx Drift Sx Drift Sx Drift Sx Drift Sx Drift Sx Drift Sx Drift Sx Drift Sx Drift Sx Drift Sx Drift Sx Drift Disp X cm 0.5474 0.5099 0.5002 0.5002 0.5002 0.5099 0.5055 0.5055 0.5055 0.5055 0.5055 0.5305 0.5418 0.5291 0.5474 0.5112 0.5112 0.5418 0.5418 0.5418 0.5474 0.5474 0.5333 0.5333 0.5302 0.5157 0.5112 0.5112 0.5112 0.5235 0.5099 0.5099 0.5057 0.536 0.5224 0.5382 0.5382 0.5291 0.5208 0.5208 0.5291 0.5224 0.536 Drift X ɣ Max Criterio 0.000888 0.000792 0.000767 0.000767 0.000767 0.000792 0.000781 0.000781 0.000781 0.000781 0.000781 0.000844 0.000873 0.000841 0.000888 0.000795 0.000795 0.000873 0.000873 0.000873 0.000888 0.000888 0.000852 0.000852 0.000844 0.000807 0.000795 0.000795 0.000795 0.000827 0.000792 0.000792 0.000781 0.000858 0.000824 0.000864 0.000864 0.000841 0.00082 0.00082 0.000841 0.000824 0.000858 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Página 28 de 42 PU-CA-01 Tabla 4 Revisión de estados limite en dirección Y. Nivel Nudo Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 116 134 136 164 166 176 154 1 2 160 162 7 124 182 111 144 152 118 120 122 112 114 126 128 130 132 146 148 150 170 172 174 178 180 184 186 189 190 192 194 196 198 8 Caso de carga Sy Drift Sy Drift Sy Drift Sy Drift Sy Drift Sy Drift Sy Drift Sy Drift Sy Drift Sy Drift Sy Drift Sy Drift Sy Drift Sy Drift Sy Drift Sy Drift Sy Drift Sy Drift Sy Drift Sy Drift Sy Drift Sy Drift Sy Drift Sy Drift Sy Drift Sy Drift Sy Drift Sy Drift Sy Drift Sy Drift Sy Drift Sy Drift Sy Drift Sy Drift Sy Drift Sy Drift Sy Drift Sy Drift Sy Drift Sy Drift Sy Drift Sy Drift Sy Drift Disp Y cm 0.468 0.2526 0.2526 0.3122 0.272 0.272 0.468 0.4144 0.3562 0.3214 0.3122 0.3122 0.3122 0.468 0.6723 0.6723 0.468 0.468 0.3654 0.3351 0.6273 0.517 0.3122 0.2526 0.2526 0.2526 0.6273 0.517 0.4926 0.3122 0.3122 0.292 0.272 0.468 0.468 0.6273 0.6425 0.6425 0.6425 0.6273 0.5534 0.517 0.517 Drift Y ɣ Max Criterio 0.001099 0.000443 0.000443 0.000658 0.000524 0.000524 0.001099 0.000953 0.000789 0.000686 0.000658 0.000658 0.000658 0.001099 0.001632 0.001632 0.001099 0.001099 0.000816 0.000727 0.001516 0.001229 0.000658 0.000443 0.000443 0.000443 0.001516 0.001229 0.001165 0.000658 0.000658 0.000593 0.000524 0.001099 0.001099 0.001516 0.001555 0.001555 0.001555 0.001516 0.001325 0.001229 0.001229 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Página 29 de 42 PU-CA-01 Se observa en las tablas anteriores, que la estructura no supera el valor máximo de distorsión permisible de 0.012, tanto en la dirección X como en la dirección Y. 7. DISEÑO DE LOS ELEMENTO ESTRUCTURALES. El diseño de elementos estructurales se encarga del cálculo y dimensionamiento de elementos estructurales, como trabes, columnas, cables, arcos, losas, etc., para garantizar que cumplan con las necesidades de resistencia y rigidez requeridas para soportar las cargas a las que estarán sometidos. En el diseño de elementos estructurales, se tienen en cuenta factores como la resistencia y el tipo de carga a la que estará sometida la estructura, el material que se utilizará para fabricar los elementos estructurales, y las condiciones ambientales y geotécnicas en las que estará situada la estructura. Para realizar el diseño de elementos estructurales, se utilizan diversos métodos y herramientas, como el cálculo estructural por elementos finitos, el análisis estructural por el método de los factores de carga y de reducción, o el análisis de la estabilidad de la estructura. Además, se deben cumplir con ciertas normativas y regulaciones que establecen los requisitos mínimos de seguridad para las estructuras. Página 30 de 42 PU-CA-01 Página 31 de 42 PU-CA-01 Figura 21 Diseño de Pila Página 32 de 42 PU-CA-01 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 P 3451479.42 3132714.39 2814094.09 2421384.45 1974524.98 1482493.11 1026243.62 597676.61 192871.04 -172264.43 -486190.72 M3 0 18070857.5 34062533.6 48437012.3 58933411.1 64880714.4 62893001 53995530.7 39363060.6 20508633.1 0 Figura 22 Diagrama de interacción axial-M3 Página 33 de 42 PU-CA-01 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 P 3451479.42 3132714.39 2814094.09 2421384.45 1974524.98 1482493.11 1026243.62 597676.61 192871.04 -172264.43 -486190.72 M2 0 18070857.5 34062533.6 48437012.3 58933411.1 64880714.4 62893001 53995530.7 39363060.6 20508633.1 0 Figura 23 Diagrama de interacción axial-M2 Página 34 de 42 PU-CA-01 Figura 24 Momentos en Shell m33 Figura 25 Momentos en Shell m22 Página 35 de 42 PU-CA-01 Figura 26 Esfuerzos de Corte en Caballete 1 Figura 27 Esfuerzos de Corte en Caballete 2 Página 36 de 42 PU-CA-01 8. DISEÑO DE LA CIMENTACIÓN. El diseño de cimentaciones es una parte importante del proceso de construcción de un edificio o estructura. Se trata de determinar la forma y el tamaño de la cimentación necesarios para soportar el peso de la estructura de manera segura y estable. Existen diversos factores que deben tenerse en cuenta al diseñar una cimentación, tales como: • El tipo de suelo en el que se va a construir. Los suelos más adecuados para soportar cargas son aquellos que tienen una buena capacidad portante, es decir, que son capaces de soportar grandes pesos sin deformarse demasiado. • La carga que actúa sobre la cimentación. Esta carga incluye el peso de la estructura y de todos los elementos que se van a colocar encima, como personas, muebles, vehículos, etc. • La ubicación geográfica del edificio. Algunos factores geográficos, como la intensidad de los terremotos o la presencia de agua subterránea, pueden afectar la forma y el tamaño de la cimentación que se necesita. En general, existen dos tipos de cimentaciones: las superficiales y las profundas. Las cimentaciones superficiales son aquellas que se encuentran a poca profundidad y son adecuadas para suelos con buena capacidad portante. Las cimentaciones profundas, por otro lado, se encuentran a mayor profundidad y son necesarias cuando el suelo tiene una capacidad portante insuficiente. Al diseñar una cimentación, es importante realizar un estudio de suelos para conocer las características del terreno y poder elegir la cimentación más adecuada. Además, se deben tener en cuenta las cargas que actúan sobre la cimentación y asegurarse de que ésta es capaz de soportarlas de manera segura. Se consideró una capacidad de carga de 20 Ton/m2 para el diseño de la cimentación, esto de acuerdo con el estudio de mecánica de suelos realizado por la empresa Perforaciones y Estudios de Suelos S.A. Página 37 de 42 PU-CA-01 La cimentación de la estructura se resolvió mediante zapatas aisladas de concreto reforzado en conjunto con contratrabes que sirven para dar rigidez al sistema y evitar asentamientos diferenciales de gran magnitud. MÓDULO DE REACCIÓN HORIZONTAL Profundidad z (ton/m2) 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00 18.00 19.80 Diametro d (m) 1.5 Coeficiente Módulo de del módulo Reacción de reacción Horizontal nh (kg/cm3) Kh 0.42 0.27 0.47 2.13 1.60 0.48 0.25 0.28 0.36 0.53 0.64 0.60 1.60 1.60 2.10 2.10 2.10 2.10 2.10 0.28 0.36 0.94 5.68 5.33 1.92 1.17 1.49 2.16 3.53 4.69 4.80 13.87 14.93 21.00 22.40 23.80 25.20 27.72 Figura 28 módulos de reacción horizontal en pilas Página 38 de 42 PU-CA-01 Figura 29 Esfuerzos generados en el terreno Figura 30 Esfuerzos generados en terreno por caballete 1 Página 39 de 42 PU-CA-01 Figura 31 Esfuerzo generados en terreno caballete 2 9. CONCLUSIONES. Se ha analizado distintos elementos estructurales correspondientes a PILAS, CABALLETES, LOSA DE CABALLETES los cuales como se aprecia en la presente memoria no existente alguna complicación en su construcción . Hablando desde el aspecto estructura como la interacción suelo-estructura. Página 40 de 42 PU-CA-01 Página 41 de 42 PU-CA-01 Equipo de proyecto: Ing. Edgar Iván Bárcenas Pacheco. Ingeniero estructurista. Cédula profesional de ingeniero civil: 12363452 Ing. Alejandro Muñoz Mani Ingeniero estructurista. Cédula profesional de ingeniero civil: 12141272 Ing. Ricardo Sánchez Mozo. Ingeniero estructurista. Cédula profesional de ingeniero civil: 12605132 Página 42 de 42