ALCANTARILLA CAJON

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CALCULO ESTRUCTURAL DE ALCANTARILLA TIPO CAJON DATOS: F'c Concreto (kg/cm^2) 200 Peso especifico del concreto (kg/m^3) 2400 Fy acero de refuerzo (kg/cm^2) 4200 Peso especifico del suelo (t/m^3) 1800 Capacidad portante del suelo (kg/cm^2) 1.5 Angulo de friccion interna del suelo (°) 18 Profundidad del nivel freático (m) 2 1.50 m Camión de diseño HS-20-44 Peso rueda trasera (kg) 7250 2 m DIMENSIONES DE LA SECCION Ancho de alcantarilla (Ancho de via) (m) 20 Altura "H" (m) 1 Ancho "B" (m) 1 Espesor de losas "e" (m) 0.2 NF Espesor "r" (m) 1.5 Altura total "A" 1.4 H=1.00 m Ancho total "L" 1.4 A= 1.40 m PESO DE LA ESTRUCTURA Peso losa superior (kg) 480 Peso losa inferior (kg) 480 B=1.00 m Peso muro izquierdo (kg) 672 Peso muro derecho (kg) 672 Peso total de la estructura (kg) 2304 L= 1.40 m Peso de relleno sobre la estructura (kg/m^2) 2700 CALCULO DE LA CARGA VIVA POR TRAFICO Area de contacto Rueda HS-20-44 a (m) 0.2 b (m) 0.51 Dimensiones de propagacion del area de contacto Propagacion a (m) 2.919 Propagacion b (m) 3.229 Carga P (kg) 7250 Coeficiente de impacto 0.3857 Carga P+I (kg) 9425 Carga vehicular (kg/m^2) 999.95 Superficie del cam ino

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Transcript of ALCANTARILLA CAJON

UN CAJON

CALCULO ESTRUCTURAL DE ALCANTARILLA TIPO CAJON

DATOS:

F'c Concreto (kg/cm^2)200Peso especifico del concreto (kg/m^3)2400Fy acero de refuerzo (kg/cm^2)4200Peso especifico del suelo (t/m^3)1800Capacidad portante del suelo (kg/cm^2)1.5Angulo de friccion interna del suelo ()18Profundidad del nivel fretico (m)21.50 m

Camin de diseoHS-20-44Peso rueda trasera (kg)72502 mDIMENSIONES DE LA SECCION

Ancho de alcantarilla (Ancho de via) (m)20Altura "H" (m)1Ancho "B" (m)1Espesor de losas "e" (m)0.2NFEspesor "r" (m)1.5Altura total "A"1.4H=1.00 mAncho total "L"1.4A= 1.40 m

PESO DE LA ESTRUCTURA

Peso losa superior (kg)480Peso losa inferior (kg)480B=1.00 mPeso muro izquierdo (kg)672Peso muro derecho (kg)672Peso total de la estructura (kg)2304L= 1.40 mPeso de relleno sobre la estructura (kg/m^2)2700

CALCULO DE LA CARGA VIVA POR TRAFICO

Area de contacto Rueda HS-20-44a (m)0.2b (m)0.51

Dimensiones de propagacion del area de contactoPropagacion a (m)2.919Propagacion b (m)3.229Carga P (kg)7250Coeficiente de impacto0.3857Carga P+I (kg)9425Carga vehicular (kg/m^2)999.95

EMPUJE DE TIERRAS

2.00 mNF

Angulo de friccion interna (Radianes)0.3142 Coeficiente activo "Ka"0.5279Esfuerzo zona superior de muro (kg/m^2)2892.65Esfuerzo en el nivel fretico (kg/m^2)3557.76Esfuerzo en la zona inferior del muro (kg/m^2)7529.92

ANALISIS EN SITUACION DE ESTRUCTURA LLENA

CARGAS ULTIMAS SOBRE LOS ELEMENTOSMOMENTOS DE EMPOTRAMIENTO

Carga sobre la losa superior (kg/m^2)5071.92Extremo de losa superior (kg.m)828.41Reaccin del terreno (kg/m^2)7703.92Extremo de losa inferior (kg.m)1258.31Carga sobre la losa inferior (kg/m^2)-7703.92Zona superior de pared lateral (kg.m)775.43Carga en zona superior del muro lateral (kg/m^2)2892.65Zona inferior de pared lateral (kg.m)926.92Carga en zona inferior del muro lateral (kg/m^2)7529.925071.92 kg/m^2

2892.65 kg/m^22892.65 kg/m^2

7529.92 kg/m^27529.92 kg/m^2

-7703.92 kg/m^2

DISTRIBUCION DE MOMENTOS POR EL METODO DE CROSS

Calculo de rigidecesK=4EI/LLas secciones son iguales en todo el cajon y el material es el mismo, asi que "EI" es constante

KAB2.86KAD2.86767.12-767.12SUMA=5.71-48.0548.05Factor de distribucion13.24-13.24FAB0.50-26.4926.49FAD0.50828.410.50-828.41-775.43775.43-26.4926.4982.85-82.85-48.0548.05-767.12767.12

0.500.50

1127.41-1127.4148.05-48.05-13.2413.24165.69-165.69926.92-926.92-1258.310.501258.31165.69-165.69MOMENTOS FINALES-82.8582.85MA=MB767.1248.05-48.05MC=MD1127.41-1127.411127.41

CORTANTES EN LA ESTRUCTURACORTANTE IGUAL A CERO PARA CALCULAR EL MOMENTO MAXIMOREVISION POR CORTANTE EN MUROS

En losa superior (kg)3550.34Calculando el cortante igual a cero para determinar el momento mximoCortante que absorve el concreto (kg)10118.70En losa inferior (kg)5392.74

EN PAREDES LATERALESX (cortante igual a cero)0.629En losa superiorCUMPLECORTANTE ISOSTATICAf(x)=RA- (P1(2L-X)+P2X/2L)X-0.00En losa inferiorCUMPLEZona superior de pared lateral (kg)3215.09f(x)^20.00En muros lateralesCUMPLEZona inferior de pared lateral (kg)4080.71NOTA: Encontramos la distancia "X" con ayuda de la herramienta "SOLVER",cada vez que se cambien algun parametro del diseo se tendra que realizar de nueva cuenta el clculo.CORTANTE HIPERESTATICAV-257.3507389174

En parte superior (kg)2957.74CAPACIDAD DEL SUELOEn parte inferior (kg)4338.06

MOMENTOS EN LOS CENTROS DE CLAROCARGA (kg/m^2)7703.92CAPACIDAD DEL SUELO (kg/m^2)15000Losa superior (kg)414.21FACTOR DE SEGURIDAD ">1.5"1.95SI CUMPLELosa Inferior (kg)629.15Paredes laterales (kg)356.33

767.1229243843767.12292438433550.34 kg

1127.41395886861127.41395886862957.74 kg2957.74 kg414.20669027373550.34 kg

356.3302394016356.3302394016

5392.74 kg629.15335694034338.06 kg1127.41395886861127.41395886864338.06 kg

1127.41395886861127.41395886865392.74 kg

ANALISIS EN SITUACION DE ESTRUCTURA VACIA

CARGAS SOBRE LOS ELEMENTOSMOMENTOS DE EMPOTRAMIENTO

Carga sobre la losa superior (kg/m^2)5071.9186564123Extremo de losa superior (kg.m)828.41Reaccin del terreno (kg/m^2)6703.9186564123Extremo de losa inferior (kg.m)1094.97Carga sobre la losa inferior (kg/m^2)-6703.9186564123Zona superior de pared lateral (kg.m)775.43Carga en zona superior del muro lateral (kg/m^2)2892.65zona inferior de pared lateral (kg.m)926.92Carga en zona inferior del muro lateral (kg/m^2)7529.92

5071.92 kg/m^2

2892.65 kg/m^22892.65 kg/m^2

7529.92 kg/m^27529.92 kg/m^2

-6703.92 kg/m^2

DISTRIBUCION DE MOMENTOS POR EL METODO DE CROSS

Calculo de rigidecesK=4EI/LLas secciones son iguales en todo el cajon y el material es el mismo, asi que "EI" es constante

787.54-787.54KAB2.86-27.6327.63KAD2.8613.24-13.24SUMA=5.71-26.4926.49Factor de distribucion828.410.50-828.41FAB0.50-775.43775.43FAD0.50-26.4926.4942.01-42.01-27.6327.63-787.54787.54

0.500.50

1025.33-1025.3327.63-27.63-13.2413.2484.03-84.03926.92-926.92-1094.970.501094.9784.03-84.03-42.0142.0127.63-27.63-1025.331025.33MOMENTOS FINALESMA=MB787.54MC=MD1025.33

CORTANTES EN LA ESTRUCTURAREVISION POR CORTANTE EN MUROS

En losa superior (kg)3550.34Cortante que absorve el concreto (kg)10118.70En losa inferior (kg)4692.74

EN PAREDES LATERALESEn losa superiorCUMPLECORTANTE ISOSTATICAEn losa inferiorCUMPLEZona superior de pared lateral (kg)3215.09En muros lateralesCUMPLEZona inferior de pared lateral (kg)4080.71

CORTANTE HIPERESTATICACAPACIDAD DEL SUELOV-169.8507389174

Zona superior de pared lateral (kg)3045.24CARGA (kg/m^2)6703.92Zona inferior de pared lateral (kg)4250.56CAPACIDAD DEL SUELO (kg/m^2)15000FACTOR DE SEGURIDAD ">1.5"2.24SI CUMPLEMOMENTOS EN LOS CENTROS DE CLARO

En losa superior (kg.m)414.21En losa inferior (kg.m)547.49Centro de pared lateral (kg.m)356.33

3550.34 kg787.539591051787.539591051

3045.24 kg787.539591051787.5395910514250.56 kg414.20669027373550.34 kg

356.3302394016356.3302394016

4692.74 kg

547.48669027371025.33062553521025.33062553524250.56 kg4250.56 kg

1025.33062553521025.33062553524692.74 kg

CALCULO DE ACERO

LECHO EXTERIORLECHO INTERIOR

Mmx (kg.cm)112741.40Mmx (kg.cm)62915.34f'c (kg/cm^2)200f'c (kg/cm^2)200Base (cm)100Base (cm)100Peralte d15Peralte d15K0.0278373817K0.0155346508Indice de refuerzo w0.0283102491Indice de refuerzo w0.0156797041Porcentaje de acero0.0013481071Porcentaje de acero0.0007466526Porcentaje minimo0.0033333333NO CUMPLE
Anabel: SI EL PORCENTAJE CALCULADO ES MENOR QUE EL MINIMO, SE USARA EL PORCENTAJE MINIMO PARA EL CALCULO DE ACERO.Porcentaje minimo0.0033333333NO CUMPLEPorcentaje maximo0.0152970276SI CUMPLE
Anabel: SI EL PORCENTAJE CALCULADO ES MAYOR QUE EL MAXIMO, NO CUMPLE Y SE TIENE QUE MODIFICAR LA SECCION.Porcentaje maximo0.0152970276SI CUMPLE

Area de acero (cm^2)5.00Area de acero (cm^2)5.00Varilla a utilizar2.5Varilla a utilizar2.5Separacion de barras (cm)9Separacion de barras (cm)9

ACERO POR TEMPERATURA PARA TODOS LOS ELEMENTOS

Porcentaje por temperatura0.0018Base (cm)100Peralte d15Area de acero (cm^2)2.7Varilla a utilizar2.5Separacion de barras (cm)18

ARMADO DE LA ALCANTARILLA

3 @ 9 cm3 @ 18 cmNOTAS:

3 @ 9 cm3 @ 9 cm3 @ 9 cm3 @ 9 cm3 @ 9 cm3 @ 18 cm3 @ 18 cm3 @ 18 cm3 @ 9 cm3 @ 9 cm3 @ 18 cm

RESUMEN DE REFUERZOS

ELEMENTOLECHOAREA DE ACERO (cm^2)# DE BARRA A UTILIZARSEPARACION (cm)Losa superiorExterior5.002.59Losa superiorExterior por temperatura2.72.518Losa superiorInterior5.002.59Losa superiorInterior por temperatura2.72.518Losa inferiorInterior5.002.59Losa inferiorInterior por temperatura2.72.518Losa inferiorExterior5.002.59Losa inferiorExterior por temperatura2.72.518Paredes lateralesExterior5.002.59Paredes lateralesExterior por temperatura2.72.518Paredes lateralesInterior5.002.59Paredes lateralesInterior por temperatura2.72.518

VOLUMEN DE MATERIALES

Volumen de concreto

Losa superior (m^3)4Losa Inferior (m^3)4Paredes laterales (m^3)11.2Total de concreto (m^3)19.2

Cantidad de acero

LOSAS SUPERIOR E INFERIOR LECHO EXTERIORLOSAS SUPERIOR E INFERIOR LECHO INTERIOR

Acero principalAcero principalLargo de barras (m)1.46Largo de barras (m)1.46Numero de barras222.22Numero de barras222.22total de ml324total de ml324Varilla a utilizar #2.5Varilla a utilizar #2.5Total de varilla (kg)124.5866666667Total de varilla (kg)124.587

Acero por temperaturaAcero por temperaturaLargo de barras (m)20.06Largo de barras (m)20.06Numero de barras7.778Numero de barras7.778total de ml156.02total de ml156.02Varilla a utilizar #2.5Varilla a utilizar #2.5Total de varilla (kg)59.91Total de varilla (kg)59.91

PAREDES LATERALES LECHO EXTERIORPAREDES LATERALES LECHO INTERIOR

Acero principalAcero principalLargo de barras (m)1.46Largo de barras (m)1.46Numero de barras15.56Numero de barras15.56total de ml23total de ml23Varilla a utilizar #2.5Varilla a utilizar #2.5Total de varilla (kg)8.721Total de varilla (kg)8.721

Acero por temperaturaAcero por temperaturaLargo de barras (m)20.06Largo de barras (m)20.06Numero de barras7.778Numero de barras7.778total de ml156.02total de ml156.02Varilla a utilizar #2.5Varilla a utilizar #2.5Total de varilla (kg)59.91Total de varilla (kg)59.91

TOTAL DE ACERO REQUERIDO (kg)1012.53

HOJA DE APOYO

F'C CONCRETO180200250300350

GranularesOtrosTabla de varillas ELEGIRDiametro Nominal (mm)diametro cmsDiametro nomnal (pulg)Area (cm2)Peso(kg/m)26.40.64 1/4 0.320.2512.57.90.79 5/160.490.38439.50.95 3/8 0.710.557412.71.27 1/2 1.270.996515.91.59 5/8 1.991.56619.11.91 3/4 2.872.25722.22.22 7/8 3.873.034825.42.5415.073.975928.62.861 1/8 6.425.0331031.83.181 1/4 7.946.2251134.93.491 3/89.577.5031238.13.811 1/211.48.938

f'cB (beta)Porcentaje balanceadoPorcentaje maxporcentaj minporcentaje min1500.850.01529702760.01147277070.0034523810.0072901481800.850.01835643310.01376732480.0034523810.00798595712000.850.02039603670.01529702760.0034523810.00841793792500.850.02549504590.01912128450.0034523810.00941154072800.850.02855445140.02141583860.0034523810.00996023843000.840.03007986930.0225599020.0034523810.01030982623500.800.03359347230.02519510420.0034523810.0111358851

4000.760.03667858710.02750894030.0034523810.01190476194500.730.03933521370.02950141030.0034523810.01262690685000.690.04156335220.03117251410.0034523810.01330992845500.660.04336300250.03252225190.0034523810.01395957075600.650.0436715140.03275363550.0034523810.0140859042