73026874 Memoria Estructural Bocatoma 0 000

1.- COEFICIENTE SISMICO

2.- ANALISIS ESTRUCTURAL MUROS "PICO DE PATO"

3.- ANALISIS ESTRUCTURAL MUROS PILAS REPRESA

4.- DISEÑO DE LOSA DE FONDO

5.- DISEÑO DE MUROS VERTEDORES

6.- DISEÑO DE PILAS CENTRALES

7.- DISEÑO DE MENSULAS

8.- DISEÑO DE PASARELA

9.- DISEÑO DE LOSA DE MANIOBRAS

ESTRUCTURA DE BOCATOMA CANAL PRINCIPAL 4 DE ABRIL

MEMORIA DE CALCULO ESTRUCTURAL

De acuerdo al Manual de obras Civiles de la CFE, Diseño por Sismo se tiene lo siguiente:

Zona Sísmica Tipo de suelo a0 C Ta Tb r

I 0.02 0.08 0.2 0.6 0.50

II 0.04 0.16 0.3 1.5 0.67

III 0.05 0.2 0.6 2.9 1.00

I 0.04 0.14 0.2 0.6 0.50

II 0.08 0.3 0.3 1.5 0.67

III 0.1 0.36 0.6 2.9 1.00

I 0.36 0.36 0 0.6 0.50

II 0.64 0.64 0 1.4 0.67

III 0.64 0.64 0 1.9 1.00

I 0.5 0.5 0 0.6 0.50

II 0.86 0.86 0 1.2 0.67

III 0.86 0.86 0 1.7 1.00

PARA EL CASO QUE NOS OCUPA SE TOMARA LO SIGUIENTE

ZONA SÍSMICA "D"

TIPO DE SUELO III

Zona Sísmica Tipo de suelo a0 C Ta Tb r

D III 0.86 0.86 0 1.7 1.00

POR SEGURIDAD ESTRUCTURAL ESTA ESTRUCTURA DE CLASIFICA DENTRO DEL GRUPO "B"

POR SU ESTRUCTURACION LA ESTRUCTURA QUE NOS OCUPA SE CLASIFICO DENTRO DEL GRUPO 7 "PUENTES"

SIN EMBARGO SE ANALIZARA TAMBIEN COMO ESTRUCTURA DEL TIPO 5 "TANQUES DEPOSITOS Y SIMILARES"

DE TAL FORMA QUE EL COEFICIENTE SISMICO EMPLEADO RESULTA SER:

ESTRUCTURA GRUPO "7 PUENTES" Q= 2 C= 0.43

ESTRUCTURA GRUPO "5 TANQUES Y DEPOSITOS" Q= 1.5 C= 0.57

DADAS LAS CARACTERISTICAS DE LA ESTRUCTURA, SE TOMARA EL COEFICIENTE PARA PUENTES EN EL TRAMO DEL 0+019 AL 0+040 Y EL

COEFICIENTE PARA DEPOSITOS EN EL TRAMO COMPRENDIDO ENTRE EL KM 0+000 AL KM 0+019

A

B

C

D

PARA LA CLASIFICACION DEL GRUPO 7 SE DETERMINO UN COEFICIENTE DE DUCTILIDAD Q= 2, YA QUE LA RESISTENCIA A FUERZAS

LATERALES ESTA SUMINISTRADA POR EL SISTEMA PILA - MARCO, SIENDO LA PILA UN MURO.

PARA LA CLASIFICACION DEL GRUPO 5, SE DETERMINO UN COEFICIENTE DE DUCTILIDAD Q=1.5, PARA RECIPIENTES DE CONCRETO

La estructura se analizará bajo las condiciones de carga crítica:

a).- Estructura vacía.

b).- Estructura vacía con sismo.

c).- Estructura llena elev. 23.30

d).- Estructura llena con sismo.

Material de relleno (banco):

Peso Vol. Seco= 1789 kg/m3

Peso Vol. Sat.= 2100 kg/m3

Angulo de fricción interna φ= 6 ̊Cohesion C= 3350 kg/m2

ANALISIS DE ESTABILIDAD

Talud de los muros izquierdo y derecho 1.5

angulo con la horizontal 33.69 ̊altura de muro vertical 3.70 m

Condición a).- Estructura vacía.

Peso de la Estructura.-

P1= Peso del muro izquierdo

P1= 3.70 x 0.35 x 18 x 2400 = 55944 kg XB= 8.70 m

P2= Peso del muro derecho

P2= 3.70 x 0.35 x 18 x 2400 = 55944 kg XB= 0.00 m

P3= Peso del talud izquierdo

P3= 1.90 x 18 x 2400= 82080 kg XB= 11.90 m

P4= Peso del talud derecho

P4= 1.90 x 18 x 2400= 82080 kg XB= -3.17 m

P5= Peso de la losa de fondo

P5= 8.35 x 0.35 x 19 x 2400= 133266 kg XB= 4.18 m

P6= Empuje del relleno talud izq.

K= tan2 (talud /2 - φ/2 )= 0.06

g = 1789 kg/m3

h= 5 m

ESTRUCTURA DE INICIO, BOCATOMA LATERAL 43+590 (CANAL 4 DE ABRIL) DEL CP REFORMA.


TRAMO COMPRENDIDO ENTRE LA ESTACION 0+000 Y 0+019

4.1

15.196 m Debido al angulo que forma el talud 1.5:1

la cohesión no tiene efecto

1358 kg XB= -1.67 m

24450 kg empuje en todo el talud

P7= Empuje del relleno talud der.

K= tan2 ( 16.84 - 3 )= 0.06

g = 1789 kg/m3

h= 5 m

P7= 1/2 g K h2 = 1358 kg XB= 1.67 m


Tomando momentos de las cargas con respecto al punto "B" en el desplante del muro se tiene:

ESTRUCTURA CLAVE PESO BRAZO MOMENTO

(Kg) (m) (Kg-m)

Muro izquierdo P1 55944 8.70 486713

Muro derecho P2 55944 0.00 0

Talud izquierdo P3 82080 11.90 976752

Talud derecho P4 82080 -3.17 -260194

Losa de fondo P5 133266 4.18 556386

Relleno talud izquierdo P6 24450 -1.67 -40750

Relleno talud derecho P7 24450 1.67 40750

Σ P= 458213.583 Kg

Σ Fh= 24450 Kg

Σ M(+)= 2060600 Kg-m

Σ M(V) = 300943 Kg-m

Revisión de la estabilidad de la estructura, suponiendo solo empuje de un lado.

Al deslizamiento

Coeficiente de friccion entresuelo y concreto= 0.55

FS= 10.4 >> 1.5 O.K.

Al volteamiento

FS= 6.8 >> 1.5 O.K.

Paso de la resultante

XB= 3.84 m

Excentricidad e= 0.53 m

Esfuerzos en la cimantación

Ancho= 8.74 m

Largo= 19 m

A= 166.06 m2

X= 4.37 m

I= 1057.1 m4

fB= 3762.8 kg/m2

fA= 1755.8 kg/m2

Capacidad de carga admisible del terreno fC terr= 8760 kg/m2

Para la condicion de carga (a.- estructura vacia), los factores de seguridad de la estructura, así como los esfuerzos de trabajo en la cimentación son aceptables; por lo

tanto se procederá a estudiar la siguiente condición de carga.

N

ZhCKhE

)2/(2

2

1 02

)2/84.16(

1

tgN

NCZ

20

Fh

PFS

MV

MRFS

P

MVMRXB

Iyy

PeX

A

Pf

Condición b).- Estructura vacía con sismo.

Coeficiente sismico usado α= 0.57

Fuerzas provocadas por el sismo.- Pα=F, M=FY

Tabulando se tiene:

ESTRUCTURA CLAVE FUERZA BRAZO MOMENTO

(Kg) (m) (Kg-m)

Muro izquierdo F1 32074.56 -2.20 -70564

Muro derecho F2 32074.56 -2.20 -70564

Talud izquierdo F3 47059.2 -2.44 -114683

Talud derecho F4 47059.2 2.44 114824

Losa de fondo F5 76405.84 -0.18 -13371

Relleno talud izquierdo F6 14018 -2.50 -35045

Relleno talud derecho F7 14018 2.50 35045

Σ F →= 201632 kg

Σ F ←= 61077 kg

Σ M(V) = 189403 kg-m

Σ M(R) = 35045 kg-m

Sumando estos elementos con los del análisis (a).-

Σ P= 458213.583 kg

Σ Fh= 140555 kg

Σ M(+)= 2095645 kg-m

Σ M(V) = 490346 kg-m

Al deslizamiento

Coeficiente de friccion entre suelo y concreto= 0.55

FS= 1.8 >> 1.5 O.K.

Al volteamiento

FS= 4.3 >> 1.5 O.K.


XB= 3.50 m

Excentricidad e= 0.87 m < B/6= 4.12


Ancho= 8.74

Largo= 19

A= 166.06 m2

X= 4.37 m

I= 1057.1 m4

fB= 4400.9 kg/m2

fA= 1117.7 kg/m2


Para la condicion de carga (b.- estructura vacia con sismo), los factores de seguridad de la estructura, así como los esfuerzos de trabajo en la cimentación son aceptables;

por lo tanto se procederá a estudiar la siguiente condición de carga.

Fh

PFS

MV

MRFS

P

MVMRXB

Iyy

PeX

A

Pf

Condición c).- Estructura llena

Peso del agua H= 23.3 -19.60= 3.7 m

Pa= 3.7x8.35x19x1000= 587005 kg

X= 8.74/2 4.37 m

Para la subpresión se considera el 67% de la carga.

h= 3.7 x 0.67= 2.479 m

S= 8.74 x 2.479 x 18 x 1000= 411663 kg

XB= 8.74/2 4.37 m

MR= 556,110 x 4.37 = 2565211.85 kg - m

MV= 389996 x 4.37 = 1798966.2 kg - m

De los elementos finales para la condición (a)

Σ P= 633556 kg

Σ Fh= 24450 kg

Σ M(+)= 4625812 Kg-m

Σ M(V) = 2099909 Kg-m

Al deslizamiento


FS= 14.4 >> 1.5 O.K.

Al volteamiento

FS= 2.2 >> 1.5 O.K.


XB= 3.99 m



Ancho= 8.74

Largo= 19

A= 166.06 m2

X= 4.37 m

I= 1057.1 m4

fB= 4818.7 kg/m2

fA= 2811.7 kg/m2


De los análisis antes realizados se agregará el peso del agua sobre la estructura, el empuje del agua sobre los muros y la subpresión.-

Para la condicion de carga (c.- estructura llena), los factores de seguridad de la estructura, así como los esfuerzos de trabajo en la cimentación son aceptables; por lo


Fh

PFS

MV

MRFS

P

MVMRXB

Iyy

PeX

A

Pf

Condición d).- Estructura llena con sismo

Peso del agua H= 23.3 -19.60= 3.7 m

Pa= 3.7x8.35x19x1000= 587005 kg

X= 8.74/2 4.37 m


h= 3.7 x 0.67= 2.479 m

S= 8.74 x 2.479 x 18 x 1000= 411663 kg

XB= 8.74/2 4.37 m

MR= 556,110 x 4.37 = 2565211.85 kg - m

MV= 389996 x 4.37 = 1798966.2 kg - m

De los elementos finales para la condición (b)

Σ P= 633556 kg

Σ Fh= 140555 kg

Σ M(+)= 4660857 Kg-m

Σ M(V) = 2289312 Kg-m

Al deslizamiento


FS= 2.5 >> 1.5 O.K.

Al volteamiento

FS= 2.0 >> 1.5 O.K.


XB= 3.74 m



Ancho= 8.74

Largo= 19

A= 166.06 m2

X= 4.37 m

I= 1057.1 m4

fB= 5456.8 kg/m2

fA= 2173.6 kg/m2


RESUMEN DE CONDICIONES DE CARGA

ESFUERZOS EN LA CIMENTACION

CONDICION Fa Fb

capacidad de carga

del terreno observaciones

kg/cm2 kg/cm2 kg/cm2

a).- Estructura vacía. 1755.8 3762.8 8760 O.K.

b).- Estructura vacía con sismo. 1117.7 4400.9 8760 O.K.

c).- Estructura llena elev. 23.30 2811.7 4818.7 8760 O.K.

d).- Estructura llena con sismo. 2173.6 5456.8 8760 O.K.

Para la condicion de carga (d.- estructura llena, con sismo), los factores de seguridad de la estructura, así como los esfuerzos de trabajo en la cimentación son aceptables;

por lo tanto se procederá a estudiar la siguiente condición de carga.


Fh

PFS

MV

MRFS

P

MVMRXB

Iyy

PeX

A

Pf

ESTABILIDAD DE LA ESTRUCTURA EN SENTIDO LONGITUDINAL

Estructura Clave Peso X Fuerza Y Mxx Myy

Muro izquierdo P1 55944 4.35 243356.4

Muro derecho P2 55944 4.35 243356.4

Talud izquierdo P3 82080 7.52 617241.6

Talud derecho P4 82080 7.52 617241.6

Losa de fondo P5 133266 4.35 579707.1

Relleno talud izquierdo P6 24450 7.52 183862.433

Relleno talud derecho P7 24450 7.52 183862.433

Peso agua P8 587005 9 5283045

Subpresión P9 -411663 4.35 -1790732.92

Muro izquierdo F1 32075 -2.20 -70564.032

Muro derecho F2 32075 -2.20 -70564.032

Talud izquierdo F3 47059 -2.44 -114683.27

Talud derecho F4 47059 2.44 114824.448

Losa de fondo F5 76406 -0.18 -13371.022

Relleno talud izquierdo F6 14018 -2.50 -35044.7013

Relleno talud derecho F7 14018 2.50 35044.7013

Empuje del agua F8 57156 1.23 70492.0917

Σ P= Σ Fh= Σ M(+)= Σ M(V) =

633556 197711 6160940 -83866

Al deslizamiento


FS= 1.8 >> 1.5 O.K.

Al volteamiento

FS= 73.5 >> 1.5 O.K.


XB= 9.86 m

Excentricidad e= -0.36 m < B/6= 3.17


Ancho= 8.74

Largo= 19

A= 166.06 m2

X= 4.37 m

I= 1057.1 m4

fB= 2880.8 kg/m2

fA= 4749.6 kg/m2


Se usará concreto de f´c= 210 kg/cm2

acero fs= 2000 kg/cm2

Para este análisis se tomarán las cargas antes calculadas así como las fuerzas provocadas por el sismo y se tomarán momentos con respecto al nivel de desplante de la

losa en la zona de aguas abajo.

Para las condiciones de estabilidad de la estructura, los esfuerzos son aceptables, por lo que se procederá a efectuar el diseño estructural de cada uno de los elementos

que la integran.-

Fh

PFS

MV

MRFS

P

MVMRXB

Iyy

PeX

A

Pf

La estructura se analizará bajo las condiciones de carga crítica:

a).- Estructura vacía.

b).- Estructura vacía con sismo.

c).- Estructura llena elev. 23.30

d).- Estructura llena con sismo.

Material de relleno (banco):

Peso Vol. Seco= 1789 kg/m3

Peso Vol. Sat.= 2100 kg/m3

Angulo de fricción interna φ= 6 ̊Cohesion C= 3350 kg/m2

Capacidad de carga admisible del terreno 8760 kg/m2

ANALISIS DE ESTABILIDAD

Talud de los muros izquierdo y derecho 1.5

angulo con la horizontal 33.69 ̊altura de muro vertical 4.30 m

espesor muros 0.35 m

espesor losa 0.35 m

ancho losa 8.74 m

largo losa 21.00 m

Condición a).- Estructura vacía.

Peso de la Estructura.-

P1= Peso del muro izquierdo

P1= 4.30 x 0.35 x 21 x 2400 = 75852 kg XB= 8.74 m

P2= Peso del muro intermedio

P2= 4.30 x 0.35 x 21 x 2400 = 75852 kg XB= 4.37 m

P3= Peso del muro derecho

P3= 4.3 x 0.35 x 21 x 2400 = 75852 kg XB= 0.00 m

P4= Peso del talud izquierdo

P4= 1.79 x 21 x 2400= 90216 kg XB= 11.51 m

P5= Peso del talud derecho

P5= 1.79 x 21 x 2400= 90216 kg XB= -2.77 m

P6= Peso de la losa de fondo

P6= 8.74 x 0.35 x 21 x 2400= 154173.6 kg XB= 4.37 m

P7= Peso puente de maniobras

P7= 0.576 x 22.87 x 2400= 31615 kg XB= 4.37 m

P8= Peso losa para coloc. de agujas

P8= 0.070 x 21.75 x 2 losas x 2400= 7308 kg XB= 4.37 m

P9= Peso de compuertas (1 piezas)=

ESTRUCTURA DE INICIO, BOCATOMA LATERAL 43+590 (CANAL 4 DE ABRIL) DEL CP REFORMA.


TRAMO COMPRENDIDO ENTRE LA ESTACION 0+019 Y 0+040

con todo y malacates 4818 kg XB= 6.54 m

P10= Peso de compuertas (1 piezas)=

con todo y malacates 4818 kg XB= 2.19 m

P11= losa de camino de operación

P11= 3.085 x 22.35 x 2400 = 165479 kg XB= 4.37 m

P12= Carga viva para caminos=

una faja de circulacion 18446 kg XB= 8.72 m





P15= Empuje del relleno talud izq.

K= tan2 (talud /2 - φ/2 )= 0.06

g = 1789 kg/m3

h= 4.62 m

4.1

15.196 m Debido al angulo que forma el talud 1.5:1

la cohesión no tiene efecto

1160 kg XB= -1.54 m


P16= Empuje del relleno talud der.

K= tan2 ( 16.84 - 3 )= 0.06

g = 1789 kg/m3

h= 4.62 m

P7= 1/2 g K h2 = 1160 kg XB= 1.54 m


Tomando momentos de las cargas con respecto al punto "B" en el desplante del muro se tiene:


(Kg) (m) (Kg-m)

Muro izquierdo P1 75852 8.74 662946

Muro intermedio P2 75852 4.37 331473

Muro derecho P3 75852 0.00 0

Talud izquierdo P4 90216 11.51 1038386

Talud derecho P5 90216 -2.77 -249898

Losa de fondo P6 154173.6 4.37 673739

Puente de maniobras P7 31615 4.37 138160

Losa para coloc. Agujas (2) P8 7308 4.37 31936

Peso compuerta (1 pieza) P9 4818 6.54 31510

Peso compuerta (1 pieza) P10 4818 2.19 10551

Peso losa camino operación P11 165479 4.37 723145

Carga viva para caminos pila izq. P12 18446 8.72 160848

Carga viva para caminos pila central P13 7378 4.37 32243

Carga viva para caminos pila der. P14 18446 0.00 0

Relleno talud izquierdo P15 24354 -1.54 -37505

Relleno talud derecho P16 24354 1.54 37505

Σ P= 869177.994 Kg

Σ Fh= 24354 Kg

Σ M(+)= 3872442 Kg-m

Σ M(V) = 287403 Kg-m

N

ZhCKhE

)2/(2

2

1 02

)2/84.16(

1

tgN

NCZ

20

Revisión de la estabilidad de la estructura, suponiendo solo empuje de un lado.

Al deslizamiento


FS= 19.8 >> 1.5 O.K.

Al volteamiento

FS= 13.5 >> 1.5 O.K.


XB= 4.12 m

Excentricidad e= 0.25 m


Ancho= 8.74

Largo= 21.00

A= 183.54 m2

X= 4.37 m

I= 1168.3 m4

fB= 5533.3 kg/m2

fA= 3937.9 kg/m2

Para un FS = 2


Condición b).- Estructura vacía con sismo.

Coeficiente sismico usado α= 0.43

Fuerzas provocadas por el sismo.- Pα=F, M=FY

Tabulando se tiene:


(Kg) (m) (Kg-m)

Muro izquierdo F1 32616 -2.50 -81541

Muro intermedio F2 32616 -2.50 -81541

Muro derecho F3 32616 -2.50 -81541

Talud izquierdo F4 38793 -2.18 -84568

Talud derecho F5 38793 2.18 84568

Losa de fondo F6 66295 -0.18 -11602

Puente de maniobras F7 13595 -5.06 -68789

Losa para coloc. Agujas (2) F8 3142 -4.30 -13512

Peso compuerta (1 pieza) F9 2072 -3.00 -6215

Peso compuerta (1 pieza) F10 2072 -3.00 -6215

Peso losa camino operación F11 71156 -4.72 -335857

Relleno talud izquierdo F15 10472 -2.50 -26180

Relleno talud derecho F16 10472 2.50 26180

Σ F →= 305445 kg

Σ F ←= 49265 kg

Σ M(V) = 686813 kg-m

Σ M(R) = 110749 kg-m

Sumando estos elementos con los del análisis (a).-

Σ P= 869178 kg

Σ Fh= 280534 kg

Σ M(+)= 3983191 kg-m

Σ M(V) = 974216 kg-m



Fh

PFS

MV

MRFS

P

MVMRXB

Iyy

PeX

A

Pf

Al deslizamiento


FS= 1.7 >> 1.5 O.K.

Al volteamiento

FS= 4.1 >> 1.5 O.K.


XB= 3.46 m



Ancho= 8.74

Largo= 21.00

A= 183.54 m2

X= 4.37 m

I= 1168.3 m4

fB= 7460.4 kg/m2

fA= 2010.8 kg/m2

Para un FS = 2


Condición c).- Estructura llena

Peso del agua H= 23.3 -19.60= 3.7 m

Pa= 3.7x8.00x21x1000= 621600 kg

X= 8.35/2 4.175 m


h= 3.7 x 0.67= 2.479 m

S= 8.35 x 2.479 x 21 x 1000= 454996 kg

XB= 8.35/2 4.175 m

MR= 621,600 x 4.175 = 2595180 kg - m

MV= 434693 x 4.175 = 1899606.9 kg - m

De los elementos finales para la condición (a)

Σ P= 1035782 kg

Σ Fh= 24354 kg

Σ M(+)= 6467622 Kg-m

Σ M(V) = 2187010 Kg-m

Al deslizamiento


FS= 23.6 >> 1.5 O.K.

Al volteamiento

FS= 3.0 >> 1.5 O.K.


XB= 4.13 m





Fh

PFS

MV

MRFS

P

MVMRXB

Iyy

PeX

A

Pf

Fh

PFS

MV

MRFS

P

MVMRXB

Esfuerzos en la cimentación

Ancho= 8.74

Largo= 21.00

A= 183.54 m2

X= 4.37 m

I= 1168.3 m4

fB= 6291.4 kg/m2

fA= 4995.3 kg/m2

Para un FS = 2


Condición d).- Estructura llena con sismo

Peso del agua H= 23.3 -19.60= 3.7 m

Pa= 3.7x8.00x21x1000= 621600 kg

X= 8.74/2 4.37 m


h= 3.7 x 0.67= 2.479 m

S= 8.74 x 2.479 x 21 x 1000= 454996 kg

XB= 8.74/2 4.37 m

MR= 556,110 x 4.37 = 2716392 kg - m

MV= 389996 x 4.37 = 1988331.0 kg - m

De los elementos finales para la condición (b)

Σ P= 1035782 kg

Σ Fh= 280534 kg

Σ M(+)= 6699583 Kg-m

Σ M(V) = 2962547 Kg-m

Al deslizamiento


FS= 2.0 >> 1.5 O.K.

Al volteamiento

FS= 2.3 >> 1.5 O.K.


XB= 3.61 m



Ancho= 8.74

Largo= 21.00

A= 183.54 m2

X= 4.37 m

I= 1168.3 m4

fB= 8324.5 kg/m2

fA= 2962.2 kg/m2

Para un FS = 2


Para la condicion de carga (c.- estructura llena), los factores de seguridad de la estructura, así como los esfuerzos de trabajo en la cimentación son aceptables; por lo



Iyy

PeX

A

Pf

Fh

PFS

MV

MRFS

P

MVMRXB

Iyy

PeX

A

Pf

RESUMEN DE CONDICIONES DE CARGA

ESFUERZOS EN LA CIMENTACION

CONDICION Fa Fb

capacidad de carga

del terreno observaciones

kg/m2 kg/m2 kg/m2

a).- Estructura vacía. 3937.9 5533.3 8760 O.K. 10894949

b).- Estructura vacía con sismo. 2010.8 7460.4 8760 O.K. 7500865

c).- Estructura llena elev. 23.30 4995.3 6291.4 8760 O.K. 15713793

d).- Estructura llena con sismo. 2962.2 8324.5 8760 O.K. 12329421

ESTABILIDAD DE LA ESTRUCTURA EN SENTIDO LONGITUDINAL

Estructura Clave Peso X Fuerza Y Mxx Myy

Muro izquierdo P1 75852 4.35 329956.2

Muro intermedio P2 75852 4.35 329956.2

Muro derecho P3 75852 4.35 329956.2

Talud izquierdo P4 90216 7.52 678424.32

Talud derecho P5 90216 7.52 678424.32

Losa de fondo P6 154174 4.35 670655.16

Puente de maniobras P7 31615 4.37 138159.6826

Losa para coloc. Agujas (2) P8 7308 4.37 31935.96

Peso compuerta (1 pieza) P9 4818 6.54 31509.72

Peso compuerta (1 pieza) P10 4818 2.19 10551.42

Peso losa camino operación P11 165479 4.37 723144.978

Carga viva para caminos pila izq. P12 18446 8.72 160847.6667

Carga viva para caminos pila central P13 7378 4.37 32243.31667

Carga viva para caminos pila der. P14 18446 0.00 0

Relleno talud izquierdo P15 24354 7.14 173885.7951

Relleno talud derecho P16 24354 7.14 173885.7951

Peso agua P9 621600 10.5 6526800

Subpresión P10 -454996 4.35 -1979231.12

Muro izquierdo F1 32616 -2.50 -81540.9

Muro intermedio F2 32616 -2.50 -81540.9

Muro derecho F3 32616 -2.50 -81540.9

Talud izquierdo F4 38793 -2.18 -84568.4784

Talud derecho F5 38793 2.18 84568.4784

Losa de fondo F6 66295 -0.18 -11601.5634

Puente de maniobras F7 13595 -5.06 -68788.9788

Losa para coloc. Agujas (2) F8 3142 -4.30 -13512.492

Peso compuerta (1 pieza) F9 2072 -3.00 -6215.22

Peso compuerta (1 pieza) F10 2072 -3.00 -6215.22

Peso losa camino operación F11 71156 -4.72 -335856.99

Relleno talud izquierdo F15 10472 -2.50 -26180.2843

Relleno talud derecho F16 10472 2.50 26180.2843

Empuje del agua F17 54760 1.43 78489.3333

Σ P= Σ Fh= Σ M(+)= Σ M(V) =

1035782 360205 9041106 -608324

Para la condicion de carga (d.- estructura llena, con sismo), los factores de seguridad de la estructura, así como los esfuerzos de trabajo en la cimentación son

aceptables; por lo tanto se procederá a estudiar la siguiente condición de carga.

Para este análisis se tomarán las cargas antes calculadas así como las fuerzas provocadas por el sismo y se tomarán momentos con respecto al nivel de desplante de la

losa en la zona de aguas abajo.

De las cuatro condiciones de carga analizadas se obtuvieron que los esfuerzos máximos se presentan en la condición de carga c.- Estructura llena elev. 23.30, que

servira de base para el diseño de la estructura.

Al deslizamiento


FS= 1.6 >> 1.5 O.K.

Al volteamiento

FS= 14.9 >> 1.5 O.K.


XB= 9.32 m


Las condiciones de estabilidad de la estructura son aceptables, por lo que se procedera a efectuar el diseño estructural de cada uno de los elementos que la integran.

Fh

PFS

MV

MRFS

P

MVMRXB

LOSA DE CIMENTACION

Se usará concreto de f´c= 250 kg/cm2

acero fs= 2100 kg/cm2

Carga de diseño.- Se considera el efecto de la reaccion como carga uniforme

Carga uniforme= (4995 + 6291)/2= 5643 kg/m

W neta= 5643 -( 0.35 x 2400)= 4803 kg/m

Considerando la losa de cimentacion la estructura queda de la siguiente manera:

M flex.= (4803 x 4.35 2)/12= 7574 kg -m

V= WL/2= (4803 x 4.35)/2= 10447 kg

M (+)=( (10447 2)/(2 x 4803))-7574= 3787 kg -m

M paño= V2 X + W X2/2= 5955 kg -m

Acero de refuerzo.-

Constantes de cálculo

f’c = 250 kg/cm2 fy = 4200 kg/cm2

fc = 0.45 f’c = 112.5 fs = 0.5 (fy)= 2100 kg/cm2

fs = 2100 kg/cm2

n = 8.43

0.311 j = 1 – k/3 = 0.896

R = ½ k j fc = 15.69 kg/cm2

Entonces el momento se calculará como: M = R b d2

DISEÑO DE LA LOSA

Peralte efectivo por momento flexionante

M = 5954.6 kg - m b = 100

19.5

Se propone reforzar la losa con un solo tipo de armado, por lo que se analizará una seccion dentro del km 0+019 al km 0+040

cfEc

Es

'15000

102 6

fcn

fsk

1

1

bR

Md cm

d = 20 cm h = 35 cm

Peralte por cortante

El esfuerzo permisible de trabajo, es:

8.4

El cortante máximo en la losa es de: V = 10447 kg

El cortante al paño es de V = 5955 kg

12.5 cm < 35 ¡CORRECTO!

ACERO DE REFUERZO

Refuerzo por momento negativo

M = 5955 kg - m

16.1 cm2

Utilizando varillas # 6 2.85 Se colocarán @ 17.7 18 lecho superior

El momento positivo máximo es de

M = 3787.1 kg -m

10.3 cm2

Utilizando varillas # 6 2.85 Se colocarán @ 27.8 25 lecho inferior

El área de acero mínima por cambios volumétricos es:

As = 0.0018 b h = 6.3 cm2

Utilizando varillas # 5 1.99 Se colocarán 31.6 30 longitudinalmente

Se adopta un peralte efectivo de 20 cm y un recubrimiento de 7 cm, lo que da un espesor total de: h = 34 cm

por lo que se adopta un espesor de 35 cm

, as= cm2

, as= cm2

, as= cm2

bR

Md

'53.0 cP fv 2/ cmkg

bV

Vd

P

djfs

MAs

djfs

MAs

»

»

»

»

DISEÑO DE MUROS

ESTRUCTURA CON AGUA

Elev. 26.7023.3 NAME, Elev. 23.3

0.35

Ha

ht = 3.70 Ew

3.70 ha 1000

A A Elev. 19.6

Ha = 3.7

ha = 1.23

Presión del agua al nivel de la sección A-A, (P2)

P2 = w Ha = 3700 kg/m2

Entonces el empuje del agua será:

6845 kg

La distancia de aplicación X, de este empuje, con respecto a la sección A-A, es:

1.23 m

Entonces el empuje resultante Er, será

6845 kg

Cálculo de la distancia vertical del punto de aplicación del empuje resultante, a la sección A-A, (D)

D = X = 1.23 m

Hemos calculado

Er = 6845 kg

1.1 Cálculo del momento en la sección A - A

Mv = Er * D = 8419 kg-m

DISEÑO POR SISMO

FUERZA APLICADA AL MURO POR EL EFECTO DEL SISMO POR CADA METRO DE MURO

Fs= 1782 KG

BRAZO DE APLICACIÓN

d= -2.20

cfEcEs '15000 102 6293.01 1 fcnfs

mm

w 3/ mkg

wEE r

hmPP

E2

21w

3

mhX

Ms = Es * d = 3920 kg-m

FUERZA APLICADA AL MURO POR EL EFECTO DEL AGUA EN MOVIMIENTO

MASA DE AGUA 2.2 m

EMPUJE DE ESTA AGUA 2420 kg

DISTANCIA 2.2 m

MOMENTO APLICADO 5405 kg-m

EL MOMENTO RESULTANTE ES LA SUMA DE LOS MOMENTO PROVOCADOS POR EL SISMO + EL EMPUJE DEL AGUA

Mr= 17744 kg-m

Vr= 11047 kg

1.2 Determinación del espesor y acero de refuerzo del muro

1.2.1 Constantes de cálculo

f'c = 250 kg/cm2 fy = 4200 kg/cm2

fc = 0.45 f’c = 112.5 kg/cm2 fs = 0.5 fy = 2100 kg/cm2

8.43

0.311 j = 1 - k/3 = 0.896 R = 0.5 k j fc = 15.688

El momento resistente es igual a : R b d2

1.2.2 Diseño de la sección

Cálculo del peralte

33.63 cm

Se adopta un peralte efectivo de 35 cm y un recubrimiento de 5 cm

d = 35 cm

r= 5 cm

h = 40 cm

Revisión por cortante

El esfuerzo permisible al cortante es: 8.4 kg/cm2

De los cálculos anteriores, V = Er = 11047 kg

3.16 kg/cm2 < al esfuerzo permisible al cortante

EL CORTANTE RESULTANTE ES LA SUMA DE LOS CORTANTES PROVOCADOS POR LAS ACCIONES DEL SISMO Y DEL EMPUJE Y

MOVIMIENTO DEL AGUA

cfEc

Esn

'15000

102 6

nfc

fsk

1

1

Rb

Md

cfvd '53.0

bd

Vv

Acero principal por momento

12.78 cm2

Considerando varillas del N° 6

a = 2.850 cm2

22.3 cm

Se colocarán varillas del N° 6, @ 20 cm

Acero por temperatura

As = 0.0018 b h = 7.20 cm2


a = 1.979 cm2

27.5 cm

Se colocarán varillas del N°5, @ 25 cm

djfs

MAs

As

aS

100

As

aS

100

DISEÑO DE PILAS CENTRALES

ESTRUCTURA CON AGUA

Elev. 26.7023.9 NAME, Elev. 23.9

0.35

Ha

ht = 4.30 Ew

4.30 ha 1000

A A Elev. 19.6

Ha = 4.3

ha = 1.43

Presión del agua al nivel de la sección A-A, (P2)

P2 = w Ha = 4300 kg/m2

Entonces el empuje del agua será:

9245 kg

La distancia de aplicación X, de este empuje, con respecto a la sección A-A, es:

1.43 m

Entonces el empuje resultante Er, será

9245 kg

Cálculo de la distancia vertical del punto de aplicación del empuje resultante, a la sección A-A, (D)

D = X = 1.43 m

Hemos calculado

Er = 9245 kg

1.1 Cálculo del momento en la sección A - A

Mv = Er * D = 13220 kg-m

DISEÑO POR SISMO

FUERZA APLICADA AL MURO POR EL EFECTO DEL SISMO POR CADA METRO DE MURO

Fs= 1553 KG

BRAZO DE APLICACIÓN

mm

w 3/ mkg

wEE r

hmPP

E2

21w

3

mhX

d= -2.50

Ms = Es * d = 3883 kg-m

FUERZA APLICADA AL MURO POR EL EFECTO DEL AGUA EN MOVIMIENTO

MASA DE AGUA 2.8 m

EMPUJE DE ESTA AGUA 3920 kg

DISTANCIA 2.4 m

MOMENTO APLICADO 9539 kg-m

EL MOMENTO RESULTANTE ES LA SUMA DE LOS MOMENTO PROVOCADOS POR EL SISMO + EL EMPUJE DEL AGUA

Mr= 26642 kg-m

Vr= 14718 kg

1.2 Determinación del espesor y acero de refuerzo del muro

1.2.1 Constantes de cálculo

f'c = 250 kg/cm2 fy = 4200 kg/cm2


8.43

0.311 j = 1 - k/3 = 0.896 R = 0.5 k j fc = 15.688


1.2.2 Diseño de la sección

Cálculo del peralte

41.21 cm

Se adopta un peralte efectivo de 40 cm y un recubrimiento de 5 cm

d = 40 cm

r= 5 cm

h = 45 cm

Revisión por cortante

El esfuerzo permisible al cortante es: 8.4 kg/cm2

De los cálculos anteriores, V = Er = 14718 kg

3.68 kg/cm2 < al esfuerzo permisible al cortante

EL CORTANTE RESULTANTE ES LA SUMA DE LOS CORTANTES PROVOCADOS POR LAS ACCIONES DEL SISMO Y DEL EMPUJE Y

cfEc

Esn

'15000

102 6

nfc

fsk

1

1

Rb

Md

cfvd '53.0

bd

Vv


17.56 cm2


a = 2.850 cm2

16.2 cm

Se colocarán varillas del N° 6, @ 15 cm

Acero por temperatura

As = 0.0018 b h = 8.10 cm2


a = 1.979 cm2

24.4 cm

Se colocarán varillas del N°5, @ 25 cm

djfs

MAs

As

aS

100

As

aS

100

DISEÑO DE MENSULA

Cota NAME 23.3 m

Cota PISO 19.6 m

Ancho de la compuerta 4 m

Altura de pivote 3 m

Radio de la compuerta 4.8 m

Presion hidrostática 3700 Kg/m2

P1= wh1=

Empuje por metro

6845 kg/m

P=P1xH/2=

Empuje total sobre la compuerta EH= 27380 kg

Brazo de palanca= 1.23 m

Empuje Vertical

Cos (beta)= 0.625

Beta= 51.31769254

Alfa= 38.68230746

Area 1 - 3 - 4= 7.78 m2

dist. 2-3= 3.75 m

Area 2 - 3 - 4= 5.62 m2

Area del segmento ashurado= 2.16 m2

Area arriba de la compuerta= 0.00 m2

Area total= 2.16 m2

Ev= 8628 kg

Estos elementos tienen la funcion de sujetar a las chumaceras d elas compuertas y deberan de tener la capacidad de soportar los empujes del

agua que les transmiten las compuertas

El diseño se hará considerando como condición critica de crag que la S.L.A. este a la elevación 23.30 (NAME) y las compuertas esten cerradas.

Resultante= 28707 kg

Tg θ= 0.3151

θ= 17.491

El empuje correspondiente a cada mensula es=

E mensula= 14354 kg

Inclinación de la ménsula con respecto a la horizontal

θ= 17.491

DISEÑO DE LA MENSULA

De acuerdo a las dimensiones de la chumacera, se usará ménsula de 65 x 120

a= 0.65 m

b= 1.2 m

dist. a paño= 0.3

Mpaño= 4306 kg-m

V= 14354 kg

Determinación del espesor y acero de refuerzo del muro


f'c = 250 kg/cm2 fy = 4200 kg/cm2


8.43

cfEc

Esn

'15000

102 6

0.311 j = 1 - k/3 = 0.896 R = 0.5 k j fc = 15.688


Diseño de la sección

Cálculo del peralte por momento flexionante

16.57 cm

Cálculo del peralte por cortante

dv= 29.0 cm

Se acepta mensula propuesta


7.90 cm2


a = 2.850 cm2

Numero de varillas= 3 Varillas

Debido a que el diseño fue regido por el peralte a cortante, se colocarán estribos por especificacion

Refuerzo especial en pilas.

EV= 4314 kg por ménsula

EH= 13690 kg por ménsula


a = 2.850 cm2

F= 5985 kg por varilla

Refuerzo vertical

No. Varillas= 1 pieza

Refuerzo vertical

No. Varillas= 2 pieza

Se colocarán en forma simetrica en la zona de la ménsula

cfEc

Esn

'15000

102 6

nfc

fsk

1

1

Rb

Md

djfs

MAs

CONCEPTO CANTIDAD UNIDAD

Longitud de la Losa 6.5 m

Peso Concreto Reforzado 2400.0 kg/m2

Carga viva 300.0 kg/m2

Espesor Losa 0.15 m

Wpp = 360.0 kg/m2

W= 660.0 kg/m2

M(-) = W L2 / 12 = 2323.8 kg-m

M(+) = W L2 / 24= 1161.9 kg-m

V = WL/2 = 2145.0 kg

dm= 13.9 cm

dv = 5.2 cm Se propone d=12 cm r=3 cm h=15

As= 17.2 cm2


f’c = 250 kg/cm2 fy = 4200 kg/cm2

fc = 0.45 f’c = 112.5 kg/cm2 fs = 0.5 (fy)= 2100 kg/cm2

n = 8.43

0.311 j = 1 – k/3 = 0.896

R = ½ k j fc = 15.69 kg/cm2

Entonces el momento se calculará como: M = R b d2

DISEÑO DE LA LOSA

Peralte efectivo por momento flexionante

M = 2323.8 kg - m b = 100

12.2 cm

d = 12 cm

r= 3 cm

h= 15 cm

PASARELA.- Esta estructura se diseñará con la condición de carga equivalente al peso propio y carga viva y se considera

empotrado en ambos extremos.

Con vars 5/8" @ 30 al centro en ambos

sentidos

Se adopta un peralte efectivo de 12 cm y un recubrimiento de 3 cm, lo que da un espesor total de: h = 15 cm

por lo que se adopta un espesor de 15 cm

cfEc

Es

'15000

102 6

fcn

fsk

1

1

bR

Md



8.4 kg/cm2

El cortante máximo en la losa es de: V = 2145 kg

2.6 cm < 35 ¡CORRECTO!

ACERO DE REFUERZO


M = 2324 kg - m

10.3 cm2

Utilizando varillas # 5 1.99 Se colocarán @ 19.3 20 lecho superior

El momento positivo máximo es de

M = 1161.9 kg -m

5.1 cm2

Utilizando varillas # 4 1.27 Se colocarán @ 24.7 25 lecho inferior


As = 0.0018 b h = 2.7 cm2

Utilizando varillas # 3 0.71 Se colocarán 26.3 25 transversales

, as= cm2

, as= cm2

, as= cm2

'53.0 cP fv

bV

Vd

P

djfs

MAs

»

»»

PASARELA.- Esta estructura se diseñará con la condición de carga equivalente al peso propio y carga viva y se considera

empotrado en ambos extremos.

lecho superior


Peso aproximado P = 2500 kg

Capacidad malacate C = 5000 kg

Motorreductor de 5000 kg

Distribución de cargas en el puente de maniobras.-


Peso de cada Malacate 1000 kg (2 Pzas.)

Peso Motorreductor 500 kg

Capacidad mecanismo 2500 kg Cada malacate (2 Pzas.)

Suponiendo una distribución proporcional del peso en cada perno de apoyo.-

P (Malacate) = 3500 kg 6 pernos de anclaje

P c/u = 583 kg

Revisión de una trabe secundaria.-

Sección propuesta 20 x 50


Distancia entre ejes 1.35 m

ancho= 0.2 m

alto= 0.2 m

peso concreto reforzado= 2400 kg/cm2

Wpp = 96 kg/m

Por losa W = 360 kg/m

Por Malacate W = 393.26 kg/m

Wt = 849.26 kg/m

L = 1.350 m

M(-) = W L2 / 8 = 193.5 kg-m

M(+) =( 9/128) W L2= 108.8 kg-m

VB = 5/8 WL = 716.6 kg

El puente de maniobras localizado en la parte superior de la estructura de represa, tiene el propósito de alojar los malacates y motorreductores para el

movimiento de las compuertas radiales.-

Los malacates a usar, según informe del departamento de eletromecánica será el de 5 Ton.


f’c = 250 kg/cm2 fy = 4200 kg/cm2

fc = 0.45 f’c = 112.5 kg/cm2 fs = 0.5 (fy)= 2100 kg/cm2

n = 8.43

0.311 j = 1 – k/3 = 0.896

R = ½ k j fc = 15.69 kg/cm2

Diseño.-

M = 193.5 kg - m b = 20

7.9 cm

Debido a la corta distancia de palanca no se requiere estos elementos (trabes secundarias, po lo que se eliminaran.

Se considerará la carga uniformemente repartida en toda longitud.-


Distancia entre ejes= 4.45 m

Alto= 0.6 m

Ancho= 0.2 m

Pt=6 pernos*1000+500 motorreductor)= 11500 kg

W mecanismos = 2584 kg/m

Peso propio W = 288 kg/m

Peso losa W = 360 kg/m

Peso carga viva = 350 kg/m

WT = 3782 kg/m

Longitud L= 4.45 m

V = WL/2 = R=V 8416 kg

Momento al centro de la trabe.-

M=WT*(L2)/8 9362 kg-m

Diseño.-

V = 8415.55 kg

M = 9362 kg-m

b = 20 cm

54.6 cm



8.4 kg/cm2

50.2 cm

d= 54.6 cm

Se dejara h= 60 cm

Trabe principal.- Este elemento recibe el peso proporcional de los malacates mas las cargas que le transmite la

losa.

cfEc

Es

'15000

102 6

fcn

fsk

1

1

bR

Md

bR

Md

'53.0 cP fv

bV

Vd

P

ACERO DE REFUERZO


M = 9362 kg - m

9.1 cm2

Utilizando varillas # 6 2.85 Se colocarán 3.2 3 lecho inferior


As = 0.0018 b h = 2.16 cm2

Utilizando varillas # 5 1.99 Se colocarán 1.1 2 lecho superior

Carga de diseño

Espesor de la losa 0.15 m

Pp losa = 360 kg/m

Carga viva Wcv = 300 kg/m

W = Pp losa + Wcv = 660 kg/m

Losa N° 1.-

Longitud 1 = L1 = 1.45 m



m = L1/L2 0.326 < 1.0

Dos bordes contiuos y uno discontinuo

Se usará el método 2 del aci-63.-

Claro corto M=CW L2 = 1388 C

M(-) = 0.076*M 105 kg-m

M(-) = 0.038*M 53 kg-m

M(+) = 0.057*M 79 kg-m

Claro largo

M(-) = 0.041*M 57 kg-m

M(+) = 0.031*M 43 kg-m

Losa N° 2.-

m = L3/L2 = 0.124 Dos bordes continuos y uno discontinuo

Se usará el método 2 del aci-63.-

Claro corto

C Corto M = W L² C = 199.65 C

M(-) = 0.076*M 15 kg-m

M(-) = 0.038*M 8 kg-m

M(+) = 0.057*M 11 kg-m

Claro largo

M(-) = 0.041*M 8 kg-m

M(+) = 0.031*M 6 kg-m

Se diseñará la losa 1 que tiene los mayores elementos mecánicos.-

Losa de operación.- De acuerdo a la estructuración del puente de operación se tienen dos tipos de losas de acuerdo a sus dimensiones y tipo de apoyo.-

, as= cm2

, as= cm2

djfs

MAs

»

»»

Diseño.-

M = 105 kg-m

b = 100 cm

2.6 cm

Por requerimientos de anclaje de elementos electromecánicos se propone espesor de losa de

h = 15 cm

ACERO DE REFUERZO


M = 105 kg - m

0.4 cm2


As = 0.0018 b h = 2.7 cm2

Utilizando varillas # 5 1.99 Se colocarán @ 74

El acero de refuerzo será por temperatura.-

Se armara con varillas de 5/8" Ø @25 en ambas direcciones y al centro.

, as= cm2

bR

Md

djfs

MAs

73026874 Memoria Estructural Bocatoma 0 000

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