DISEO BUZON DE INSP.MEMORIA DE CLCULO ACUEDUCTO ESTRUCTURAS DE
CONCRETO ARMADOEspecificaciones de Diseo Reglamento Nacional de
Edificaciones Norma Peruana de Diseo E-0.20, E-0.30, E-050,
E-060.Cdigo de Edificaciones ACI-318-99Proyecto:INSTALACION DEL
SISTEMA DE AGUA PARA EL SISTEMA DE RIEGO HUENQUE-ILAVE EN LOS
DISTRITOS DE CONDURIRI E ILAVE, PROVINCIA DE EL COLLAO REGION
PUNOObra:CONSTRUCCIN DE CANAL DE MARGEN DERECHOFecha:NOVIEMBRE DEL
2014PROGRESIVA KM20+8111.-TIPIFICACION DE ESTADOS DE CARGAS Y
COMBINACIONES DE DISEO SEGN REGLAMENTO.1.1. Nomenclatura de Estados
de Cargas CriticasSimbolo:SignificaU: Resistencia RequeridaCL:
Carga hidrostatica (F: floating)CM: Carga Muerta (D: dead)CE:
Empuje Lateral del TerrenoCV: Carga Viva (L: live)CVi: Carga de
Viento (W: wind)CS: Carga de Sismo (E: earthquake)CT: Asentamientos
Diferenciales1.2. Combinaciones para el DiseoSegn Item. 9.2.
Resistencia Requerida de la norma E-060, los Coeficientes de
Amplificacion se mencionan acontinuacion.Combinacin U1=1.40*CM +
1.70*CV(9-1)Formula segn E-060Combinacin U2=1.25(CM + CV +
CVi)(9-2)Formula segn E-060Combinacin U3=1.25(CM + CV -
CVi)(9-2)Formula segn E-060Combinacin U4=0.90*CM +
1.25*CVi(9-3)Formula segn E-060Combinacin U5=0.90*CM -
1.25*CVi(9-3)Formula segn E-060Combinacin U6=1.25*CM + 1.25*CV +
CS(9-4)Formula segn E-060Combinacin U7=1.25*CM + 1.25*CV -
CS(9-4)Formula segn E-060Combinacin U8=0.90*CM + CS(9-5)Formula
segn E-060Combinacin U9=0.90*CM - CS(9-5)Formula segn
E-060Combinacin U10=1.4*CM + 1.7*CV +1.7*CE(9-6)Formula segn
E-060Combinacin U11=0.90*CM - 1.7*CE(9-7)Formula segn
E-060Combinacin U12=1.4*CM + 1.7*CV +1.4*CL(9-8)Formula segn
E-060Combinacin U13=1.05*CM + 1.25*CV +1.05*CT(9-9)Formula segn
E-060Combinacin U14=1.4*CM + 1.4*CT(9-10)Formula segn
E-060Combinacin U15=ENVOLVENTE1.3. Bases LegalesNormas Peruanas de
Estructuras:& Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE- Edicin
2009)& Norma Tcnica de Edificaciones E.060 Concreto Armado
edicin 2012.& Norma Tcnica de Edificacin de Concreto
Armado& ACI, Captulo Peruano, 2008.& Especificaciones
Tcnicas para Ejecucin de Obras de Agua Potable Y Alcantarillado
(PCM).2.-ANALISIS DE PREDIMENCIONAMIENTO ESTRUCTURAL DE LA
ESTRUCTURA.Suponiendo que la estructura se encuentre en un primer
instante en un estado de reposo esto se utiliza solo para
predimencionar los Muros y piso de la estructura Hidraulica, solo
para este caso tomares el empuje hidrostaticoAltura de las Paredes
del Aliviadero2.40mRelacion B/H1.0Base de la Caja de
Aliviadero3.00mConcreto fc280.00kg/cm2CALCULO DEL ESPESOR DE LA
PAREDED DE LA ESTRUCTURA APOYADACOEFICIENTE ( K ) PARA CALCULOS DE
LAS PAREDES DE LIBRES TAPA LIBRE Y FONDO EMPOTRADO.B/HX/HY = 0Y =
B/4Y = B/2DETERMINACION DE MOMENTOSMXMYMXMYMXMYM =
1000*h^3=13824.01.0000.00000.00900.00000.00200.0000-0.0180M*0=0.0018501.851.001/40.00200.01100.00000.0030-0.0050-0.0230M*1/4=0.6040704.071.001/20.00900.01300.00500.00500.0060-0.0290M*1/2=1.201.003/40.00800.00800.00500.0040-0.0040-0.0200M*1=1.801.001-0.0350-0.0070-0.0220-0.00500.00000.0000M*1=2.40CALCULO
DEL ESPESOR DE PAREDES DE LA ESTRUCTURA APOYADA.MOMENTOS Kg-m
DEBIDO AL EMPUJE DEL AGUAB/HX/HY = 0Y = B/4Y = B/2DEL CUADRO EL
MAXIMO MOMENTO ABSOLUTO ESMXMYMXMYMXMYM max(+)=179.71M max
(-)=483.84kg-m00.00124.420.0027.650.00-248.83EL ESPESOR DE LA PARED
ORIGINADO POR EL MOMENTO AMPLIFICADO
ES1/427.65152.060.0041.47-69.12-317.95M max (+ o
-)=483.80kg-m1.001/2124.42179.7169.1269.1282.94-400.90Predimencionamiento
para
verificacion3/4110.59110.5969.1255.30-55.30-276.48e=10.40cm1-483.84-96.77-304.13-69.120.000.00Se
Asume Un Espesor De Pared=0.15mVisto que se esta asumiendo el Valor
de 0.15en Ambos lados se tiene un Espesor de0.25Los buzones podrn
ser prefabricados o construidos in situ. De ser estos de concreto,
tendrnuna resistencia de fc = 210 Kg/cm2. De acuerdo al dimetro de
la tubera, sobre la que secoloca al buzn estos se clasifican en
tres tipos.Para tuberas de mayor dimetro o situaciones especiales,
se desarrollarn diseos apropiadosde buzones o cmaras de reunin.Las
cmaras de inspeccin se construyen en concreto simple y armado,
mampostera de piedra y mampostera de ladrillo, prefabricadas, PVC.
Pueden ser de seccin circular o cuadrada. Las paredes en mampostera
tendrn un espesor mnimo de 20 a 25 cm., las juntas se realizarn con
mortero de cemento y arena fina en proporcin 1:3 1:4, las paredes
internas debern ser enlucidas con una capa de 2,0 cm de espesor con
mortero de cemento-arena fina 1:2 1:3.Fuente: Especificaciones
tecnicas (PCM)Por lo que se considera un espesor de :0.25m.Los
muros de cortante de concreto armado han sido modelados como
elementos laminares tipo Shell, mientras que la bases de la
estructura se modelan de la misma manera en el caso que adicionen o
que la estructura necesite arriostres o refuerzos de columnas o
vigas estos se Modelaran como tipo Frame (elementos reticulares).
Sobre este sistema completo se le asisgnaron las cargas que afectan
a la estructura, para los chequeos y los diseos
respectivamente.Para el diseo de los elementos estructurales se ha
usado las ecuaciones de concreto armado para elementos en flexin
(vigas) y flexocompresin (muros de albailera y concreto) con el
diseo a la rotura en concreto armado y cargas de servicio para los
dimensionamientos y chequeos.2.1. DiseoEl diseo estructural es la
etapa final de todo proyecto de ingeniera, en donde se evala la
eficiencia de la estructura en forma global, es decir si cada uno
de los elementos que conforman la estructura tienen la capacidad de
absorber los efectos actuantes en los mismos (etapa de anlisis). En
concreto armado CA bsicamente ello consiste en proporcionar
refuerzo al concreto (acero corrugado) para absorber cada efecto,
asi mismo se determinana la verificacion de los mismos.Las teoras
de diseo en CA se desarrollan para cada efecto o efectos asociados
(flexin, cortante, flexo-compresin, cortante-torsin) y estn basadas
fundamentalmente en la experimentacin por tratarse de un material
heterogneo. Durante mucho tiempo se utilizo el mtodo de diseo de
esfuerzos de trabajo (teora elstica), despus de ms de medio siglo
de experimentacin practica y pruebas de laboratorio, se conoce
mejor el comportamiento del concreto, y es as que el diseo basado
en la resistencia mxima (rotura) se acepto como una alternativa en
los cdigos de diseo, este mtodo toma en cuenta las deformaciones
inelsticas para alcanzar la mayor resistencia, es decir el concreto
al refuerzo mximo y el acero a su esfuerzo de fluencia.Actualmente,
el enfoque de diseo para el concreto armado combina las mejores
caractersticas de los diseos por resistencia mxima y por esfuerzos
de trabajo, ya que, si solamente se proporcionan secciones por los
requerimientos de resistencia mxima, hay peligro que el
agrietamiento y las deflexiones bajo cargas de servicio pueden ser
excesivos. En consecuencia, para garantizar un diseo satisfactorio
se deben comprobar las deflexiones y los anchos de grietas
utilizando la teora por esfuerzos de trabajo y asegurar que estn
dentro de los valores lmites razonables dadas por el cdigo ACI-89 y
la norma peruana E.060.2.2.1. Factores del Metodo de Resistencia
UltimaEl mtodo de resistencia ultima para el diseo estructural, est
referido a que las secciones transversales de los elementos
resistentes se disean tomando en cuenta las deformaciones
inelsticas para alcanzar la resistencia mxima del concreto y del
acero (estado de fluencia); esto cuando se aplica una carga mxima a
la estructura, igual a la suma de cada carga de servicio
multiplicando por su factor respectivo de carga y considerando un
factor correspondiente de reduccin de la resistencia del
material.El R.N.E. del Per y las normas del A.C.I. brindan
recomendaciones para la seguridad estructural, esto es: factores de
carga y reduccin por resistencia. Para el presente trabajo e
consideran solamente los factores que da la norma peruana.2.2.2.
Refuerzo Minimmo en Elemntos Sometidos a FlexionCuando el acero
mnimo se distribuya en las dos caras de la losa, deber cumplirse
que la cuanta de refuerzo en la cara en traccin por flexin no sea
menor de 0.0012. El espaciamiento mximo del refuerzo no debe
exceder tres veces el espesor ni de 400 mm.2.2.3. Refuerzo Minimo
de CortanteDebe colocarse un rea mnima de refuerzo para cortante,
Av min, en todo elemento de concreto armado sometido a flexin
(preesforzado y no preesforzado) donde Vu exceda de 0,5 Vc, excepto
en:(a) Losas y zapatas.(b) Losas nervadas y aligerados de concreto
con viguetas(c) Vigas con un peralte h menor o igual que el mayor
de los siguientes valores: 250 mm, 2,5 veces el espesor del ala y
0,5 veces el ancho del alma.Cuando se requiera refuerzo de
cortante, de acuerdo con el prrafo anterior o por anlisis y cuando
permita que la torsin sea despreciada, Av min para elementos
preesforzados y no preesforzados se debe calcular mediante2.2.4.
Consideraciones para el analisis estructuralCoeficiente para Empuje
del SueloPropiedades de los suelos para la determiancion de los
empujes sobre la estructuraOrdTipo de SueloPeso Volumetrico
(tom/m3)Angulo de friccion InternaCoeficiente de Friccion
entresuelo y Concreto1Arenas y gravas sin finos, altamente
permeables1.801.9033400.500.602Arenas y gravas con cierto contenido
de limos, baja permeabilidad1.902.1025350.400.503Arenas limosas,
arena y grava con alto contenido de
limos1.801.9023300.300.404Arcilla de compacidad
media1.601.8025350.200.30(*) Valor utilizado en el presente
proyecto.3Fuente: Diseo Estructural - Meli PirallaDATOS DE
LABORATORIOPeso especifico del suelo3 =1.85ton/m3 =1.90ton/m3Altura
de Sueloh =7.00mh =8.00mAngulo de Friccion interna3 =26.50 =28.00Ka
(Rankine)Ka =0.38Ka =0.36Ka (Tomado)3Ka =0.35Consideraciones para
el Modelo00.0001/41.372=5.4877089492tn/m21/22.7443/44.11615.4883.
DISEO DE REFUERZO EN MUROS3.1 Diseo de Acero Vertical.Distribucion
de MomentosDatos del muro de acueductob =100.00cme =25.00cmd
=22.00cmfc =210.00kg/cm2fy =4200.00kg/cm2 =0.90flexinPor
Resistencia Ultima se tiene:A =444.71B =-83160.00Mu =0.47Ton-m/mMu
=46580.60Kg-cmAs1 =186.44As2 =0.56As=0.56cm2Acero MinimoAs(min)
=5.31cm2Distribucion del Acero =1/2"As () =1.27cm2Cantidad
=4.19Espaciamiento acero S1 =24.00cmAsumimos1/[email protected] Diseo de
Acero Tangencial.Distribucion de MomentosDatos del muro de
acueductob =100.00cme =25.00cmd =22.00cmfc =210.00kg/cm2fy
=4200.00kg/cm2 =0.90flexinPor Resistencia Ultima se tiene:A
=444.71B =-83160.0Mu =2.01Ton-cm/cmMu =200921.40Kg-cmAs1 =184.55As2
=2.45As=2.45cm2Acero Minimo por temperaturaAs(min)
=3.96cm2Distribucion del Acero =1/2"As () =1.27cm2Cantidad
=3.13Espaciamiento acero S1
=32.00cmAsumimos0.00-1.50m1/[email protected]/[email protected]/[email protected]
Diseo por CortanteEl esfuerzo cortante nominal en la rotura u, como
medida de la traccion diagonal, se calcula segn:Vu =4.64tnVu
=2.11kg/cm2El esfuerzo cortante nominal en la rotura u debe ser
menor del esfuerzo cortante uc, que toma un alma sin reforzar lo
cual no excedera de :6.53kg/cm2uc>uel espesor y la resistencia
del concreto cumplen.4.- DIMENSIONAMIENTO DE LA ZAPATACALCULO
DIRECTOEsfuerzoP =40TnPmat. =15.2TnL=1.68mCap. Port.
=2.8Kg/cm2A=1.40Area=19714.29Cm21.5Ancho
=140.41Cm3.60m1.50m1.50m3.50m2.001.502.101.60m1.50m1.604.1.- DISEO
DE ACERO
ZAPATAf'c=210.00kg/cm2fy=4200.00kg/cm2r=4.00cmr'=4.00cmA=350.00
cmb1=0.85Es=2100000.00kg/cm2Ec=217371.00kg/cm3ZAPATA
A=350.00cmZAPATA B=360.00cmB=360.00 cmZAPATA r=7.50cmvigas =0.90ojo
verificar zapatad=40.00cmhc=0.50mCuantascuanta balanceada700cm40.00
cm50.00 cmpb=0.0213Cuanta mximapmax=0.01598Cuanta mxima sismica0.50
pb=0.0107acero=63.90cm2cuantia diseoMU=48.3tn-mbsss=0.045635w -
0.59 w^2ECUACION CUADRATICA0.59 W^2 - W + 0.bsssscalculadora
polynmmenor =0.04693w=0.04693cuantia=w * (fc / f
y)cuantia=0.002347acero dis. =9.39cm257Cuanta minimaBARRA DE
CONSTRUCCIONACEROSDIMENSIONES Y PESOScuantia mincuantia disecuantia
maxACEROS AREQUIPASIDERPERU9.69.3963.90NoDIAMETROAREA
(As)PESOAREAPESOpmin=0.0024cm2cm2cm2cm2kg/mcm2kg/mAcero maximoLISO
6 mm0.280.220.280.22CANTIDADES3.43.322.5LISO
1/4"0.320.250.320.25espacios29.58 cm30.26 cm4.44 cm 8
mm0.500.400.500.39As max.223.653 3/8"0.710.560.710.56 12
mm1.130.891.130.89Calculando el valor deaproxime = d/5140.00cm4
1/2"1.290.991.270.995 5/8"2.001.551.981.556 3/4"2.842.242.852.248
1"5.103.975.073.9811 1 3/8"10.067.919.587.91a=15.04 cmVerificando
el momento maximo del concreto: por falla de fluenciaMu
=289531564.56VERIFICANDOMU=649000.00