VIII Etapa Tranque Talabre Metodologa de Trabajo Anexo 3

ANEXO 3

METODOLOGA DE

DISEO ESTRUCTURAL

VIII Etapa Tranque Talabre Metodologa de Trabajo Anexo 3

METODOLOGA DE

DISEO ESTRUCTURAL

CONTENIDO

1. GENERALIDADES .............................................................................................. 1 1.1 Normas de Diseo Estructural ............................................................................. 2 1.2 Bases de Clculo y Criterios de Diseo Estructural ............................................. 2

VIII Etapa Tranque Talabre Metodologa de Trabajo Anexo 3 1

METODOLOGA DE

DISEO ESTRUCTURAL

1. GENERALIDADES

El proyecto estructural, considera todos los clculos, dimensionamientos, y especificaciones constructivas para permitir el correcto desarrollo de la construccin de las obras, asegurando su estabilidad, durabilidad y operatividad, en un marco de economa coherente. Comprende el diseo de todas las obras civiles, elementos estructurales y fundaciones, a nivel de ingeniera de detalle, que estn presentes en las siguientes obras: Canales Estanques Cmaras vertederos Estructuras de soporte de tuberas Radieres Interferencias, soluciones de cruces y obras de arte Fundaciones Estructuras de hormign en general Estructuras de acero Las estructuras de Hormign Armado sern especificadas con hormigones H20, H25 y H30 dependiendo de las solicitaciones estructurales y de la estanqueidad necesaria para la obra. El espesor de los elementos de canales ser definido para una fatiga admisible en Fase I, igual a 7% de la resistencia a los 28 das. El acero de las armaduras de refuerzo para el hormign ser A63-42H, esto es, se considerar fy = 4200 kg/cm2. La determinacin de la armadura de refuerzo se har mediante la norma ACI 318-05. En lo relativo a las juntas, se definirn los lugares donde se debern realizar las juntas de hormigonado, elsticas y de dilatacin. La disposicin de cada tipo de junta est dada por las restricciones de movimiento relativo entre los elementos unidos por la junta, as como por el cambio de materiales y las condiciones de exposicin y servicio de la obra. En el proyecto estructural se definir la forma en que se materializarn estas particularidades, la definicin del tipo y cantidad de las juntas. Se definir tambin la utilizacin de cintas de PVC, sellantes asflticos, poliestireno, barras de corte, etc., segn el tipo de junta. La presente metodologa de diseo estructural expone las bases de clculo y criterios de diseo que utilizar MN Ingenieros Ltda., y que ser adems complementada con los criterios incluidos en el Anexo 2 (Estndares Corporativos, Estructuras), de las Base Tcnicas de la presente licitacin, correspondiendo principalmente a:

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Ref.1: Criterio de Diseo Estructural Ssmico (SGP-GFIP-ES-CRT-002). Ref. 2: Criterio de Diseo Fundaciones de Equipos Vibratorios (SGP-GFIP-ES-CRT-

004). Ref. 3: Criterio de Diseo Corporativo Estructural (DCC2008-VCP.GI-CRTES02-0000-

001-0). La metodologa a utilizar se expresa en los puntos siguientes.

1.1 Normas de Diseo Estructural

Para el diseo de los proyectos estructurales se utilizarn las siguientes Normas: ACI 318 Building Code Requirements for Reinforced Concrete

ACI 350 Cdigo de Diseo de Estructuras de Hormign Armado en contacto con agua

ACI 224.2R-92 Fisuracin de Miembros de Hormign en Traccin Directa

ACI 224. Causas, Evaluacin y Reparacin de Fisuras en Estructuras de Hormign.

NCh430. Hormign Armado

NCh2369. Diseo Ssmico de estructuras e instalaciones industriales.

Guas de diseo estructural, ENDESA, 1983.

ANSI/AISC 360-05, Specification for Structural Steel Buildings

Manual ICHA, manual de Diseo para Estructuras de Acero

1.2 Bases de Clculo y Criterios de Diseo Estructural

A continuacin se presentan las bases de diseo estructurales que se emplearn en el desarrollo de la presente etapa:

a) Materiales

Se considerarn los siguientes materiales:

Acero estructural: A37-24ES o similar

Traccin admisible 2400 kg/cm2

Acero de refuerzo: A63-42H con resaltes

Tensin de fluencia 4200 kg/cm2

Hormign H-30:

Mdulo de elasticidad E=15100*(fc) 1/2 kg/cm2 Mdulo de Poisson 0,30

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Resistencia cilndrica 250 kg/cm2

Hormign H-25:

Mdulo de elasticidad E=15100*(fc) 1/2 kg/cm2 Mdulo de Poisson 0,30 Resistencia cilndrica 200 kg/cm2

Hormign H-20:

Mdulo de elasticidad E=15100*(fc) 1/2 kg/cm2 Mdulo de Poisson 0,30 Resistencia cilndrica 180 kg/cm2

b) Cargas de Diseo

Se consideran las siguientes cargas de diseo:

Pesor Propio (Y)

Corresponde al peso de la estructura propiamente tal y su valor queda expresado como el producto del peso especfico del material por su volumen.

Sobrecarga en losas (L)

Se considerar una sobrecarga de 1,00 t/m2 para losas de interior y 100 kg/m2 para las losas de techo (si existiera el caso).

Empuje esttico de tierras (H)

Se considerar empuje en reposo con los siguientes parmetros: Peso unitario relleno: 2,00 t/m3 Angulo friccin interna: 30 Coeficiente empuje en reposo: 0,50

Fuerzas Hidrulicas (W)

Carga Hidrosttica:

Para las estructuras que contienen o conducen agua, se evaluarn empujes hidrostticos correspondientes a un tringulo de presiones mediante la expresin:

HP

Donde:

: Peso especfico del agua H : Profundidad a la que se evala la presin hidrosttica.

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Carga Hidrodinmica:

Al interior de una estructura volumtrica, se considera la masa de agua acelerada segn la distribucin propuesta por Westergaard que tiene la siguiente expresin:

Donde:

: Presin dinmica de agua (Ton/m2)

Cs : Coeficiente ssmico : Peso especfico del agua

H : Altura de la estructura que se encuentra sumergida Y: Profundidad a la que se evala la presin de agua dinmica medido

desde el espejo de agua.

Empujes del Suelo

Para evaluar los empujes de suelo en los tramos que sean rellenados para proteger estructuras, se considera un relleno estructural tipo con los siguientes parmetros conservadores: Angulo de Friccin Interna (): 30 Peso Especfico del Suelo (s): 2,0 t/m

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Empuje en Reposo

El empuje horizontal del suelo sobre estructuras que estn impedidas de tener desplazamiento en horizontal, se deber considerar como un diagrama triangular de carga en el que, la presin horizontal a la profundidad z est definida por la siguiente expresin:

En que: z : Profundidad a la cual se determina la presin en m.

K0 : Coeficiente de empuje en reposo, k0=1-sen().

Empuje Activo

El empuje horizontal del suelo sobre estructuras que puedan tener desplazamiento en horizontal, se deber considerar como un diagrama triangular de carga en el que, la presin horizontal a la profundidad z est definida por la siguiente expresin:

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En que:

z : Profundidad a la cual se determina la presin en m.

Ka : Coeficiente de empuje activo, c : Cohesin del suelo. Para un diseo conservador, se considerar en los clculos una cohesin nula.

Empuje Ssmico (Mononobe-Rankine)

El empuje horizontal del suelo sobre las estructuras que pueden tener desplazamiento en horizontal para el caso ssmico, se deber considerar como un diagrama triangular invertido de carga en el que la presin horizontal a la profundidad z est definida por la siguiente expresin:

En que: z :Profundidad a la cual se determina la presin en [m].

Kas : Coeficiente de empuje activo ssmico. Kas : Donde: i: Pendiente del terreno, en radianes : tan()-1 , donde =coeficiente ssmico. Para el caso de estructuras que estn impedidas de tener desplazamiento en horizontal, el coeficiente en reposo ssmico se calcula usando la siguiente relacin:

Fuerzas Ssmicas (E)

La carga ssmica es considerada a travs de un coeficiente ssmico horizontal, establecido de acuerdo a las disposiciones de la norma NCh2369.

c) Combinaciones de Carga

Diseo en Hormign Armado: se considerarn las siguientes combinaciones de carga, segn Cdigo ACI318-2005:

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Y L H W E

LC1 1,00 1,00 1,00 1,00

LC2 1,00 1,00 1,00

LC3 1,00 1,00 1,00 1,00

LC4 1,40 1,70 1,70 1,40

LC5 1,40 1,70 1,40

LC6 1,05 1,28 1,05 1,40

Diseo en Acero: se considerarn las combinaciones de carga del manual de diseos para estructuras de acero (ICHA): Comb1 = 1,4 D Comb2 = 1,2 D+0,5 Lr Comb3 = 1,2 D+1,6 Lr+0,8 Wx (o Wy) Comb4 = 1,2 D+1,3 Wx (o Wy)+0,5 Lr Comb5 = 1,4 D 1,4 E Donde: D = carga muerta Lr = sobrecarga de techo (si aplica) Wx (Wy) = Carga de viento en direccin x (y) (si aplica) E= Sismo

d) Mtodo de Diseo

Anlisis computacional:

Se utilizarn modelos de elementos finitos mediante el uso de software SAP2000.

Diseo hormign armado:

Los hormigones se calcularn por el mtodo de los factores de carga (LFRD) del ACI-318.

Verificacin agrietamiento:

Se verificar el ancho de grieta segn ACI 224, para un ancho de fisura mximo de 0,33 mm.

Verificacin Volcamiento y Deslizamiento:

Se verificar que se cumplan los factores de seguridad de seguridad cuyo valor corresponde a 1,5 para ambos casos.

Diseo en Acero:

El diseo de los elementos de acero se realizar mediante el Mtodo LRFD, especificado en ANSI/AISC 360-05 (Specificaction for Structural Steel Buildings).

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e) Fundaciones

Las diferentes obras debern fundarse en forma que aseguren la estabilidad de las estructuras, limiten las filtraciones a valores razonables y eviten la formacin de sifonaje (piping) y flotacin, usando criterios tcnicos reconocidos. Para el diseo de fundaciones y elementos en contacto con el suelo o rellenos se usarn los parmetros y recomendacin de fundaciones dados por el informe de Mecnica de Suelos, basado en ensayos in situ y de laboratorio, como por ejemplo ngulo de friccin interna, cohesin, tensiones admisibles, constante de balasto, asentamientos esperados, empujes, etc. Con estos antecedentes se determinarn y modelarn los distintos tipos de falla del suelo que llevan asociado un tipo de empuje; ya sea de reposo, activo, pasivo y/o activo ssmico, as como la determinacin de estabilidad de taludes. El diseo de fundaciones de cada obra quedar plasmado en las respectivas memorias de clculo y planos de formas y armaduras. Especial nfasis se dar a las fundaciones de obras que soporten equipos vibratorios.

f) Memorias de Clculo Estructural

Las memorias de clculo se desarrollarn en Word y Excel. Sern descriptivas y autosustentantes. Se entregarn los clculos estructurales que justifiquen espesores, enfierraduras, tipo hormign, especificaciones, etc., que requieran las obras. En caso de adjuntarse planillas de programas complementarios, se anexarn textos explicatorios de stas.

g) Planos del Proyecto Estructural

Los planos se desarrollarn en ambiente CAD, presentando las distintas plantas, elevaciones, secciones y detalles de acuerdo a la escala que convenga, segn las dimensiones de cada obra en particular. Los planos contendrn la geometra de las obras, consultando formas y/o enfierraduras, especificaciones, cotas, dimensiones, cubicaciones (sistema americano) y todo lo necesario para definir cabalmente las obras a construir.