63361459 4 003 2008 Mc Diseno Alcantarilla Mca 3 00x3 00m Hrelleno 0 60m Los Andes

Estudio Definitivo para el Mejoramiento y Rehabilitación de la Carretera: Ayacucho-Abancay, Tramo: KM.154+000 – KM.210+000

ALCANTARILLA MCA 3.00X3.00m

Datos de Diseño:Ancho de la alcantarilla L = 3.30 mLuz libre de la alcantarilla L1 = 3.00 mAncho exterior de la alcantarilla Bc = 3.60 mAltura de la alcantarilla H = 3.30 mAltura de agua h = 1.50 mEspesor Losa de alcantarilla eL = 0.30 mEspesor Muro de alcantarilla eM = 0.30 mEspesor Cimentacion de alcantarilla eC = 0.30 mAltura del Relleno hs = 0.60 mPeso especifico del relleno γ = 1.80 T/m3Angulo de friccion interna del suelo Ø = 32.00Esfuerzo de Compresion Losa Superior f'c = 280.00 Kg/cm2Esfuerzo de Compresion Muros f'c = 210.00Esfuerzo de Compresion Losa Cimentacion f'c = 210.00Esfuerzo de Fluencia del acero Fy = 4200.00 Kg/cm2Sobrecarga SC = HL-93Espesor del pavimento de asfalto epav = 0.075 mAltura Total = H + 0.5.eL + hs HT = 4.050 m

Cargas actuantes de diseño1 Peso propio2 Sobrecarga (HL-93)3 Impacto4 Empuje del relleno sobre el muro5 Sobrecarga sobre el relleno6 Empuje del agua7 Peso del agua


Metrado de Cargas

Peso propio:El peso propio de la estructura sera calculado por el programa SAP2000.

Cargas muertas:Son las debidas a los elementos no resistentes tales como: relleno, carriles, muretes, asfalto, etc.

Asfalto:epav = 0.075 mγ asf = 2250 Kg/m3

W asfalto = 168.8 Kg/m

Relleno:Para el calculo del peso del relleno se considerara las recomendaciones del AASHTO paraestructuras enterradas, considerando la amplificacion de la carga por efecto de la interaccionSuelo - Estructura:

Fe = 1.03 Factor de interaccion suelo-estructura

WE = 1116.0 Kg/m Carga de suelo total no mayorada.

Peso del agua:WAGUA = 1500.0 Kg/m

Acciones laterales:

Presion de tierra:Coeficiente de empuje activo (Rankine)

Ka = 0.307

PSUP = 331.6 Kg/m

PINF = 2238.0 Kg/m


Presion de la sobrecarga:

HT heq HT = 4.050 m1.5 1.23 0.9 heq = 0.795 m6 0.6

S.C = 1431 Kg/m2

PSC = 439.3 Kg/m

Presion del agua:PAGUA SUP = 0.0 Kg/mPAGUA INF = 1500.0 Kg/m

Sobrecargas de Diseño:La sobrecarga vehicular, designada como HL-93, debera consistir en una combinacion de:

Camion de diseño o tandem de diseño yCarga de carril de diseño.

Camion de diseño:Consiste en un camion de 32.652T, cuya distribucion de cargas y espaciamiento entre cargas se muestra en lafigura adjunta.

Tandem de diseño:El tandem de diseño consistira en un par de ejes de 11.34T con una separacion de 1.20m. La separaciontransversal de las ruedas se debera tomar como 1.80m.

Carga de carril de diseño:La carga del carril de diseño consistira en una carga de 0.952T/m, uniformemente distribuida en direccionlongitudinal. Transversalmente la carga del carril de diseño se supondrá uniformemente distribuida en un ancho de 3.00m. Las solicitaciones debidas a la carga de carril de diseño no estarán sujetas a un incremento por carga dinámica.


Impacto:Para estructuras enterradas, el coeficiente de amplificación dinámica se tomará como:

hS = 600.00 mm

IM = 24.88 %

La sobrecarga se considerará distribuida sobre un área de contacto:

A = 1.190 mB = 0.940 m

WSC CAMION = 7256/(A.B) WSC CAMION = 6486.7 Kg/m2 GOBIERNA

WSC TANDEM = 5670/(A.B) WSC TANDEM = 5068.8 Kg/m2

W LL+IM = 8100.7 Kg/m (No se considera carga de carril)

EVALUACION DE LA RIGIDEZ DEL RESORTE

Kr = 6.00 Kg/cm3

Separacion de los resortes Finalmente:S = 0.330 m K = 19800.00 Kg/cmA = 0.330 m2

Combinaciones de Cargas:RESISTENCIA I

Considerando presion de agua

Sin consider presion de agua

Donde:U = Carga ultimaDC = Peso propio de la estructuraDW = Peso propio del asfaltoLL = Carga vivaIM = Carga de impactoEH = Empuje activo horizontal del sueloES = Empuje de la sobrecarga del sueloEV = Empuje vertical del peso propio del sueloWA = Carga hidraulica y presion del flujo de agua.

EFECTO DEL PESO PROPIO EN LA ESTRUCTURA

Deformada de la estructura (a escala aumentada)


ENVOLVENTE DE MOMENTOS FLECTORES

ENVOLVENTE DE FUERZAS CORTANTES

DISEÑO DE ELEMENTOS A FLEXIONLos elementos a flexion son diseñados teniendo presente los efectos de momentos factorados.


Si hacemos equilibrio entre las fuerzas actuantes, obtenemos:

Donde Ø = 0.90(1) (2)

Sustituyendo la ecuacion (1) dentro de la ecuacion (2), obtenemos:

Que es la ecuacion para calcular laprofundidad del eje neutro

Refuerzo minimo"Cualquier seccion de un mienbro sometido a flexion, el refuerzo de acero sera el necesario para desarrollar unmomento como minimo 1.2 veces el momento de agrietamiento."

Momento de Agrietamiento:

Donde: (Esfuerzo de traccion por flexion del concreto)

(Momento de inercia de la seccion no agrietada)

(Profundidad del E.N de la seccion no agrietada)

DISEÑO DEL TABLERO (LOSA)

DATOS DE DISEÑO:Ancho de losa b = 1.00 mespesor de la losa h = 0.30 mEsfuerzo de compresion f'c = 280 Kg/cm2Esfuerzo de Fluencia del acero Fy = 4200 Kg/cm2

Ø Varilla longitudinal losa Ø = 1.91 cmRecubrimiento superior. rs = 4.00 cmRecubrimiento inferior. ri = 4.00 cm

Peralte efectivo d = 25.05 cm

REFUERZO MINIMO:Esfuerzo de traccion por flexion ftr = 33.47 Kg/cm2Momento de Inercia de la seccion I = cm4Momento minimo 1.2 Mcr = 6.025 T-m

acr = 1.15 cmAscr = 6.51 cm2 Correspondiente al requerido por agrietamiento.

REFUERZO NEGATIVO:

Momento Ultimo Negativo Mu = 8.50 T-m

a = 1.64 cm

As = 9.28 cm2

Asmin = 6.51 cm2

EL ACERO REQUERIDO ES MAYOR QUE EL ACERO MINIMO, USAR As = 9.28 cm2

Ø = 5/8 Av = 1.979 cm2 s = 21.33 cmØ (pulg) S (cm)

5/8 20.00As (mc2) = 9.90

REFUERZO POSITIVO:

Momento Ultimo Positivo Mu = 14.42 T-m

a = 2.85 cm

As = 16.15 cm2

Asmin = 6.51 cm2


Ø = 3/4 Av = 2.850 cm2 s = 17.65 cm

ACERO SUMINISTRADO

225000.0000

USAR Ø 5/8" @ 20.00 cm

USAR Ø 3/4" @ 17.50 cm


REFUERZO TRANSVERSAL EN LA CARA INFERIOR:

31.95 % USE 31.95 %

As transversal = 5.16 cm2

Ø = 1/2 Av = 1.267 cm2 s = 24.55 cm

REFUERZO POR TEMPERATURA EN LA CARA SUPERIOR:

AsT = 2.67 cm2 (SEGÚN AASHTO 5.10.8)

EL ACERO DE TEMPERATURA ES Ast =2.67cm2

Ø = 3/8 Av = 0.713 cm2 s = 26.68 cm

VERIFICACION POR CORTE:h extremo losa = 0.30 m

Fuerza cortante Ultimo Vu = 25.17 T de = 25.05 cmMomento Ultimo Negativo Mu = 4.87 T-m As = 989.66 mm2

(SEGÚN AASHTO 5.14.5.3)

Vc = 28.46 TPero no debe ser mayor a:

Vc = 45.28 T

Vu = 25.17 T < ØVc = 25.61 T CORRECTO CUMPLE POR CORTANTE !!!!!

DISEÑO DE LOS MUROS LATERALES

DATOS DE DISEÑO:Ancho de muro b = 1.00 mespesor del muro h = 0.30 mEsfuerzo de compresion f'c = 210 Kg/cm2Esfuerzo de Fluencia del acero Fy = 4200 Kg/cm2

Ø Varilla longitudinal muro Ø = 1.59 cmRecubrimiento r = 4.00 cm




REFUERZO VERTICAL TRASDOS (LADO DE TIERRAS):


a = 2.19 cm

As = 9.33 cm2

Asmin = 5.62 cm2


Ø = 5/8 Av = 1.979 cm2 s = 21.21 cm

225000.0000

USAR Ø 1/2" @ 20.00 cm

USAR Ø 3/8" @ 25.00 cm

USAR Ø 5/8" @ 20.00 cm


REFUERZO VERTICAL INTRADOS (LADO INTERIOR):


a = 0.00 cm

As = 0.00 cm2

Asmin = 5.62 cm2

EL ACERO MINIMO ES MAYOR QUE EL ACERO REQUERIDO, USAR Asmin = 5.62 cm2

Ø = 1/2 Av = 1.267 cm2 s = 22.54 cm

REFUERZO REFUERZO HORIZONTAL DEL MURO:Se considerara a cada lado del muro el refuerzo por contraccion y temperatura:



Ø = 3/8 Av = 0.713 cm2 s = 26.68 cm

DISEÑO DE LA CIMENTACION

DATOS DE DISEÑO:Ancho de losa b = 1.00 mespesor de la losa h = 0.30 mEsfuerzo de compresion f'c = 210 Kg/cm2Esfuerzo de Fluencia del acero Fy = 4200 Kg/cm2

Ø Varilla longitudinal losa Ø = 1.91 cmRecubrimiento r = 7.50 cm




REFUERZO EN LA CARA SUPERIOR


a = 3.46 cm

As = 14.68 cm2

Asmin = 6.65 cm2


Ø = 3/4 Av = 2.850 cm2 s = 19.42 cm

REFUERZO EN LA CARA INFERIOR:


a = 2.20 cm

As = 9.37 cm2

Asmin = 6.65 cm2


Ø = 5/8 Av = 1.979 cm2 s = 21.12 cm

USAR Ø 3/8" @ 25.0 cm

USAR Ø 5/8" @ 20.00 cm

USAR Ø 1/2" @ 20.00 cm

225000.0000

USAR Ø 3/4" @ 17.50 cm


REFUERZO REFUERZO HORIZONTAL DE CIMENTACION DE ALCANTARILLA:Se considerara refuerzo transversal en la capa superior e inferior de la cimentacion el refuerzo por contraccion y temperatura:



Ø = 3/8 Av = 0.713 cm2 s = 26.68 cm

Estado Limite de servicioSe verifican las flechas originadas por la carga viva de 0.333cm, resultando desplazamientos relativos despreciables del orden de 1/900que indica que la estructura es rigida.

USAR Ø 3/8" @ 25.00 cm

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