M E M O R I A D E C Á L C U L O E S T R U C T U R A L PROYECTO: ESTUDIO Y PROYECTO EJECUTIVO PARA LA LIMPIEZA Y DESAZOLVE DEL DREN LOMITAS PARA RESTITUIR SU SECCIÓN HIDRÁULICA A LA ALTURA DE LA ESTRUCTURA DE CONTROL DREN CENTRAL I, EN UNA LONGITUD DE 4 .0 KM APROXIMADAMENTE, EN EL MUNICIPIO DE NACAJUCA, ESTAD O DE T ABASCO (PUENTE VEHICULAR EN DREN LOMITASUBICACIÓN: NACAJUCA, TABASCO ELABORADO POR: CONSORCIO CRETO S.A. DE C.V. VILLAHERMOSA TABASCO, OCTUBRE 2011. 1/29
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La presente memoria de cálclo se ela!ora para respaldar el análisis " dise#o de naestrctra metálica $orma con per$il t!lar OC cedla %&E' s arre(lo estrctral permitirá el paso)e*iclar " peatonal+
El análisis de los es$er,os internos en los elementos se reali,aráempleandoel pro(rama dein(enier-a estrctral.taad pro'" posteriormentese e$ectará la re)isi/nestrctralpara(aranti,arlaesta!ilidad' se(ridad " $ncionalidad de la o!ra en condiciones de operaci/n normal+
DESCRIPCIÓN.
El pente )e*iclar 0e se estdiará se !ica en el denominado D!"# $%&')* ) +#%* 4.00 &. D"N)-)+-)+ se(1ndatos de pro"ecto' c"a dimensi/n en planta es de 2345+6 metros' la secci/ntrans)ersal del pente permite n área *idrálica )aria!le' con n (ali!o de 2+7 metros+ Laestrctrala $orma % marcos r-(idos con 5 apo"os o pilotescada no deper$il OC8296 CED %&E+ Los
elementos como claros' contra)ientos' pie ami(o'atiesadores' etc+' serán de t!o OC823 CED %&E'mientras 0e los elemento no estrctrales como los !arandales de OC87 CED %&E+ Los ca!e,ales" lar(eros colocados perpendiclar a la direcci/n del tránsito )e*iclar tam!i;n serán de per$il OC8296 CED %&E+
El dise#o de la estrctra de acero se reali,ará por el m;todo de dise#o de acerdo a la teor-aelásticaen s m;todo de es$er,os de tra!a>o con$orme a la norma AI.C A.D+
El dise#o de concreto re$or,ado de los elementos estrctrales " la cimentaci/n se reali,ará por elm;todo de dise#o plástico o de resistencia 1ltima de acerdo a la norma ACI86378&2
• ?ATERIAL:
Acero Estrctral $" @ 256& (cm2 A86
CARGAS A CONSIDERAR.
.e aplicara so!re el pente t!lar los e$ectos de las car(as )i)as )e*iclares de acerdo a lasespeci$icaciones 0e esta!le la norma N8PRY8CAR88&38&&63' las presiones de )iento con$ormeloslineamientos del manal de dise#o de o!ras ci)iles de la comisi/n $ederal de electricidad para eldise#o por )iento' las presiones *idrostáticas 0e $a)ore,can la inesta!ilidad de la estrctra" las
car(as mertas prodcidas por el peso propio' sper$icie de rodamiento' etc+
La estrctra se !ica en el -!+)&'"#% 1"$ 1!"# L%&')*, "# N)-)+-) T)2)*-%'ta!ascose encentra n terreno a!ierto de sper$icie planimetr-a plana " con pocas o!strcciones porcasas de mediana altra no ma"ores a 3& metros" a(lomeraci/n de ár!oles estrec*amenteespaciadas entre s-+
La altra de la estrctra medido desde el $ondo del cace es de 5+& metros para los marcoscentrales+De n análisis pre)io se determino 0e a na pro$ndidad de 2 metros pede considerarseel ni)el de empotramiento en el medio contino' *omo(;neo' is/tropo " linealmente elástico delselo+ Ba>o estas condiciones se desea o!tener las presiones 0e el )iento le prodce al pente conlas dimensiones si(ientes:
<i(+2 Dimensiones del pente
El análisis de las presiones de )iento será anali,ado con$orme a las especi$icaciones del manal de
Para este tipo de estrctra se recomienda n (rado de se(ridad moderado' por lo 0epertenece al GRUPO B
VELOCIDAD DE DISE5O
a CATEFORIA DEL TERRENO .EFGN .U RUFO.IDAD
Con$orme a los datos' como las condiciones topo(rá$icas indican campos simi8a!iertos cono!strcciones promedio por casas " )i)iendas re(lares' terreno con nmeroso ar!oles' por lo 0e elterreno se clasi$ica como CATEGORIA
! CLA.E DE LA E.TRUCTURA
Dadas las dimensiones de la estrctra' se encentra en la CLASE B' por tener na lon(itd*ori,ontal )ista en planta de 23+&&m
c =ELOCIDAD REFIONAL
De acerdo a la importancia de la estrctra se le asocia n periodo de retorno de 5& a#os+La )elocidad re(ional 0e le corresponde na estrctra 0e pertenece a la Capital de =illa*ermosa'Ta!asco' es:
d <ACTOR DE EHPO.ICIÓN
El $actor de tama#o para el pente )e*iclar perteneciente a la clase B es ' " el $actor
de r(osidad " altra' ' es constante' "a 0e la altra de la estrctra es menor 0e 3& metros
medido desde el ni)el de terreno natral+ Los )alores de son &+363 " 635m respecti)amente+
El terreno donde se desplantará la estrctra es prácticamente plano' con asencia decam!ios topo(rá$icos ele)ados en la direcci/n perpendiclar al lado lar(o del pente donde se
considera el e$ecto del )iento más des$a)ora!le so!re el pente' por lo 0e +
$ DETER?INACIÓN DE LA =ELOCIDAD DE DI.EJO
Con$orme a los resltados anteriores' la )elocidad de dise#o es:
6 PRESION DINÁMICA DE BASE
La altra so!re el ni)el del mar es de 3& m de acerdo a la ta!la III+3! UBICACIÓN' ALTITUD YTE?PERATURA ?EDIA ANUAL DE LA. CIUDADE. ?A. I?PORTANTE.' en este análisis seconsidera perteneciente a la Cidad de =illa*ermosa " s temperatra media anal de 2+7KC+ Lapresi/n !arom;trica 0e le corresponde es de 95+2 mm de mercrio+
El $actor de correcci/n por temperatra " por altra es:
De!ido a 0e las altras en la direcci/n normal " paralela a las (eneratrices es menor 0e 3&m'la presi/n dinámica de !ase reslta constante con n )alor de:
4 TIPO DE ANÁLISIS DE CARGA
a La relaci/n
! .e considera pre)iamente 0e el periodo $ndamental de la estrctra es menor oi(al a 3 .e(ndo
El procedimiento de análisis se e$ectará si(iendo el análisis estático por cmplir con lascondiciones anteriores " spestas+ Por lo 0e s clasi$icaci/n ante la respesta a la acci/n del)iento por ser n pente corto es de TIPO /+
La presi/n actante so!re la constrcci/n se o!tiene tomando en centa principalmente s $orma" está dada' de manera (eneral' por la ecaci/n:
El coe$iciente de presi/n neta' el cal corresponde al Cp! en la parte de !arlo)ento' " al Cps en lade sota)ento' es adimensional' del cal se o!tienen de la <i( I+3% para Tec*os aislados an a(a+
Ta!la I+39a COE<ICIENTE DE PRE.ION NETA EN TECO. AI.LADO. A UN AFUA&+25MdM3Del manal de dise#o por )iento de la C<E
a =IENTO NOR?AL A LA FENERATRI
Los coe$icientes de presi/n neta 0e corresponden a la sper$icie *ori,ontal o!strido de!a>o
considerando el 95 del área de la secci/n trans)ersal ocpado por a(a' por lo 0e la relaci/n
altra8anc*o reslta de ' " pendiente del tec*o + Para las presiones so!re
Nota: .e o!tiene de i(al $orma las com!inaciones de las presiones del )iento en la direcci/n normala las (eneratrices' con ello se anali,ará la estrctra para encontrar cal de las com!inacionespro)oca es$er,os internos si(ni$icati)os+
PRE.IONE. DE DI.EJO .OBRE LA E.TRUCTURA CO?BINACIÓN 3
.e mestra las presiones so!re la estrctra con Coe$iciente de presi/n en !arlo)ento de 83 "sota)ento de 8&+7+
PRE.ION LATERAL PERPENDICULAR AL LADO LARFO DEL PUENTE TUBULAR
.e desprecian las presiones so!re los )erticales perpendiclares al lado corto del pente por estar con$inadospor terrapl;n " !ordos de protecci/n' pero se toma en centa el e$ecto de scci/n " presi/n so!re la cama det!os+
OBTENCIÓN DEL PERIODO 3UNDAMENTAL DE LA ESTRUCTURA
Con a"da del .taad pro como pro(rama de in(enier-a estrctral se determino la $recencia " el periodo de)i!raci/n de la estrctra' para tal e$ecto las car(as consideras son peso propio' car(a )i)a instantánea "presi/n del )iento:
PRIMER FORMA MODAL PERIODO 0.13556 SEGUNDOS
CALCULATED 3RE8UENCIES 3OR LOAD CASE /
?ODE <REUENCYCYCLE..EC PERIOD.EC APROHI?ACIÓN
3 9+699 &+3655 %+266E83
2 33+657 &+&77&% +%27E835
6 32+32& &+&7253 2+233E836
% 32+925 &+&975 2+6%&E83&
5 3+753 &+&5&67 2+79E8&
23+7% &+&%32 3+&53E8&9
El periodo $ndamental cmple con la consideraci/n inicial spesta por lo 0e se ACEPTA el análisis estático"a 0e T@ &+3655se(Q3 se(ndo+
1%. ESTADO DE CARGA
CARGAS MUERTAS
.e consideran car(as mertas los pesos de todos los elementos constrcti)os' tales como losaca!ados' parapetos' lar(eros' ca!e,ales' contra)ientos' colmnas' soldadra' placas' etc+
.e considera el peso por soldadra en cada pnto de intersecci/n de los elementos para n espesorde soldadra m-nimo de acerdo al tama#o del espesor del t!o 0e se selda de 63 con peso espec-$icode 9+tonm6
Apro4imadamente e4isten 2 pntos de soldadra en los elementos principales' la car(a totalreslta de:
PE.O LINEAL POR PLACA DE RE.PALDO EN CA?A DE TUBO.
Car(a distri!ida so!re el ca!e,al por peso de placas
PE.O POR CARPETA A.<ALTICA
CARPETA A.<ALTICA DE 3& Cm+ DE E.PE.OR @ &+3& 4&+23H 35&&3&&& @ &+&66 Tonm EN CADA TUBO DE 7
PE.O TOTAL .OBRE LA E.TRUCTURA &+3& 45+6H6&435&&3&&& @ 26+75Ton
61%. ESTADO DE CARGA
CARGAS VIVAS
CARFA =I=A IN.TANTANEA
Esta car(a se sará para los dise#os s-smicos " por )iento' la ma(nitd de dic*a car(a se o!tiene dela ta!la de car(as )i)as nitarias de dise#o 0e especi$icadas por el re(lamento de constrcciones+
Car(a )i)a instantánea
Las car(as se aplicarán a los claros distri!idos como si(e:
CARFA =I=A ?AHI?AEsta car(a se sará para el dise#o estrctra por $er,as (ra)itaciones " para la re)isi/n de la
cimentaci/n' la ma(nitd de dic*a car(a se o!tiene de la ta!la de car(as )i)as nitarias de dise#o 0eespeci$icadas por el re(lamento de constrcciones' para tal e$ecto se considero de 6&&(m2
Car(a )i)a má4ima
Las car(as se aplicarán a los claros distri!ido como si(e:
CARFA =I=A =EICULAR
.o!re el pente de 23+&& metros de lon(itd se *ace pasar n tren de car(a )e*iclar paradeterminar la posici/n 0e casa el momento $le4ionante má4imo entre claro de lon(itd e$ecti)a de 9+&&metros entre soportes' en n primer análisis este se estdiará en el plano " posteriormente determinada la
posici/n cr-tica )e*iclar se anali,ará trans)ersalmente como especi$ica en el m;todo I?T 2&+5 aplica!le aestrctras 0e se pro"ectan en carreteras de tipo D' nestro caso+
NU?ERO DE CARRILE. A CON.IDERAR
Anc*o de cal,ada 5+6
La ecaci/n 0e permite determinar el n1mero de carriles esta dado por:
<ACTOR DE REDUCCIÓN POR CARRILE. ?ULTIPLE.
De la clasi$icaci/n de n1meros de carriles el $actor de redcci/n por presencia m1ltiple será de 3+
CARFA DE I?PACTO
.e considera el e$ecto de car(a de impacto por especi$icaci/n del re(lamento en n 6& para elementosmecánicos prodcidos por dos o más e>es des(losados del modelo I?T 2&+5
?odelo de car(as )i)as )e*iclares I?T 2&+5' para el análisis trans)ersal o tridimensional de pentes oestrctras similares+
Para car(a pntal de 3+25ton
Para car(a pntal de %+5ton
4%. ESTADO DE CARGA
ACCION DEL SISMO
La estimaci/n de las $er,as laterales " los criterios (enerales por e)entos s-smicos se !asaran en lanorma N8PRY8CAR88&38&&53 para pentes+
3+ REFIONALIACIÓN .I.?ICA
Desde el pnto de )ista del ries(o sismico' del mapa de re(ionali,aci/n 0e o$rece la norma la ,ona 0e lecorresponde a esta estrctra es la B+
2+ CLA.I<ICACIÓN DE LA E.TRUCTURA .EFGN .U I?PORTANCIA
De la clasi$icaci/n esta!lecida en el re(lamento so!re el PE.O' DI?EN.IONE. Y CAPACIDAD DE LO.=EICULO. DE AUTOTRAN.PORTE UE TRAN.ITAN EN LO. CA?INO. Y PUENTE. DE SURIDICCIÓN<EDERAL' pede considerarse como tipo D+
6+ TIPO DE TERRENO
Este pertenece al tipo II' por estar constitido en s ma"or-a de arena con n1meros de (olpes de acerdo a lapre!a de penetraci/n estándar de 2& (olpes en promedio+
RESULTADO DE LOS MODELOS MATEMATICOS Y REVISIÓN ESTRUCTURAL
RE=I.IÓN DE LA. REACCIONE. EN LO.
.e mestra a continaci/n las car(aspara la re)isi/n de la ma(nitd de car(a so!re los apo"os' LoadFenerati/n indica n tren de car(a de dos )e*-clos I?T 2&+5
TRAN.?I.IÓN DE CARFA. EN LO.Las car(as 0e se mestran en la ta!la si(iente corresponden a las de ser)icio' com!inaci/n3+&&C?3+&&C= sin considerar la car(a )e*iclar+
CARGAS EN LOS POR DOS VEHICULOS TRANSITADOS VIRTUALMENTELa ta!la si(iente mestra el tren de car(a CRTICO 0e corresponde a di$erentes casos de car(a '36'37 Y69+
El nodo 37 es el 0e reci!e ma"or car(a a4ial 5+3 ton+ De!ido a la car(a )i)a de los )e*iclos de dise#o+
El nodo 37 reslta con la ma"or car(a a4ial de 5+3tonI?T2&+5&+ ?as la car(a de 7+% ton+C?C='caso de car(a 5%' de la sma de am!as se tiene na car(a total de3%+36 ton' este )alor es la reacci/nmá4ima 0e se estim/ 0e reci!irán los pilotes+
REVISIÓN DE LOS ES3UERZOS PRODUCIDOS POR E3ECTO DE LAS ACCIONES ACCIDENTALESSOBRE LA ESTRUCTURA
Car(as consideradas en el modelo matemático para la re)isi/n estrctral
.e mestra la !icaci/n (rá$ica de los elementos más cr-ticos o es$er,os má4imos' .e presenta n momentomá4imo @822+&52 Vn8m@82+2% ton8m en el elemento )i(a 69 0e corresponde a na colmna+' " 3&+6% Vn8m@3&+&55 ton8m+
=R@&+%A$"@&+%5%+3256&3&&&@5%+7%tonW=ma4actante@83+777 ton la re)isi/n por cortante se acepta
Como la secci/n de la colmna OC296 es ma"or 0e la secci/n OC23 impl-citamente se acepta la colmnapor cortante+
Los es$er,os 0e pro)ocan los e$ectos del sismo " por )iento resltan candoestá se encentra enla condici/n más des$a)ora!le' es decir' en asencia de car(a )e*iclar " carpeta as$áltica' por lo 0e nopresenta nin(1n ries(o la inesta!ilidad estrctral por car(as accidentales+ Como los es$er,os com!inados
no son ma"ores 0e 3 el análisis en esta epata del dise#o cmple con el estado limite de ser)icio " de $alla+
E.<UERO. ?AHI?O. EN LO. ELE?ENTO. DEL PUENTE POR CARFA =EICULAR
En la ima(en anterior' los elementos so!resalientes de color son los más es$or,ados " los ni)eles !a>onn(na com!inaci/n de car(a re!asan los ni)eles de es$er,os admisi!les+ Con ello se (aranti,a el !en
comportamiento de la estrctra !a>o las car(as actantes+ El es$er,o má4imo para la estrctra es del66+
La $lec*a permisi!le está dada porL27&&+6cm' " para s re)isi/n se considera las de$ormacionesprodcidas por las car(as de ser)icio esta incl"e la car(a de impacto las cales se o!tienen del análisis delos lar(eros+
La de$ormaci/n má4ima será la sma del nodo & " 57' esto de!ido a 0e las redas del )e*-clopeden pasar en n momento dado por de!a>o del nodo & a lo 0e reslta n de$le4i/n de:
@ 36+5%3&&@3+65 cm
@ &+6@ 2+&7 cm+ W @ 3+65 cm+ Por lo tanto es acepta!le+
Los despla,amientos presentados son menores a los admisi!les' lo 0e nos indica 0e la de$le4i/n actanteesta dentro de los parámetros recomenda!le+
Dimensionamiento de la estrctra )er más detalles en planos estrctrales PL8E&38L?' PL8E&28L?' PL8E&68L? " PL8E&%8L?+ Y en resmen la estrctra esta inte(rada por los si(ientes elementos
3+ Los apo"os " atiesadores serán de per$il OCE2964+29 CED %&E
2+ Los lar(eros' contra)ientos' pie ami(o' etc serán de per$il OCE2347+37 CED %&E
6+ Pro$ndidad del pilote 32+&& m desde el ni)el del $ondo del cace
%+ 2 Car(as )e*iclares )irtales se(1n el m;todo I?T 2&+5
5+ Espesor de carpeta as$áltica de 3&cm con peso especi$ico de 35&&(m6