DISEÑO DE UN PUENTE AEREO PARA TUBERIAS(LUANRAMO)

NOMBRE DEL PROYECTO: Instalacion alcantarillado con tratamiento en HuahuapuquioLOCALIDAD: HUAHUAPUQUIODISTRITO: CANGALLO

DATOS A INGRESAR PARA EL DISEÑO

Longitud del puente LP= 17.2 mDiametro de la tuberia de agua Dtub= 8 ( 3/4" , 1", 1 1/2" , 2", 2 1/2" , 3" y 4" )Material de la tuberia de agua ( FG o PVC ) FGSeparacion entre pendolas Sp= 1 m

CALCULO DE LA FLECHA DEL CABLE (Fc)

Fc1= LP/11= 1.6 Fc= 1.9mFc2= LP/9 = 1.9 (de preferencia el mayor valor)

Fc= 1.9

CALCULO DE LA ALTURA DE LA TORRRE DE SUSPENSION

Fc= 1.9m

ALTURA DE LA COLUMNA DE SUSPENSION= 5.6 m

0.5

3.2 CL

a) DISEÑO DE PENDOLAS

Peso de tuberia 8 " 10 kg/mPeso accesorios (grapas, otros) 30.7 kg/m

WL= 40.7 kg/m

Peso de cable pendola 0.69 kg/mAltura mayor de pendola 2.4 m

Peso total / pendola = WL*(separacion de pendolas) + (altura mayor pendola)*(peso de cable-pendola)

Peso total /pendola= 42.4 Kg

Factor de seguridad a la tension (3 - 6)= 4

Tension a la rotura / pendola = 0.17 Ton

DIAMETROS TIPO BOA (6x19) Pulg, Peso (Kg/m) Rotura (Ton) 1/4" 0.17 2.67 3/8" 0.39 5.95 1/2" 0.69 10.44

SE ADOPTARA CABLE DE 1/4" TIPO BOA ( 6x19 ) PARA PENDOLAS

b) DISEÑO DE CABLES PRINCIPALES

Peso de tuberia 8 " 10 kg/mPeso accesorios (grapas, otros) 30.7 kg/mPeso de cable pendola 0.83 kg/mPeso de cable Principal ( asumido ) 2.75 kg/m

WL= 44.28 kg/m

Pvi (Peso por unidad de longitud por efecto de viento )Pvi =0.005*0.7*velocidad viento^2*ancho del puente

Pvi= 7.9 kg/m

Psis (Peso por unidad de longitud por efecto de sismo )Psis =0.18*Peso de servicio (zona tipo 2)

Psis= 8 kg/m

(Peso por unidad de longitud maxima) Wmax= 60.2 kg/m

Mmax.ser (Momento maximo por servicio)Mmax.ser=Wmax*luz puente^2/8)

Mmax.ser= 2.2 Ton-m

Tmax.ser (Tension maxima de servicio)Tmax.ser=Mmax.ser / flecha cable

Tmax.ser= 1.2 Ton (HORIZONTAL)

Tmax.ser= 1.3 Ton (REAL)

Factor de seguridad a la tension (2 -5)= 2.5

Tmax.rot (Tension maxima a la rotura)Tmax.rotr=Mmax.ser * Fac.seguridad

Tmax.rot= 3.2 Ton

Tmax.rot / cable= 3.2 Ton

Tmax.ser / cable= 1.3 Ton ( DATO DE COMPARACION )

DIAMETROS TIPO BOA (6x19) Pulg, Peso (Kg/m) Rotura (Ton)

1/4" 0.17 2.673/8" 0.39 5.951/2" 0.69 10.445/8" 1.07 16.23/4" 1.55 23.2

1" 2.75 40.7 3/8"1 1/8" 3.48 51.31 1/4" 4.3 631 3/8" 5.21 75.71 1/2" 6.19 89.71 5/8" 7.26 1041 3/4" 8.44 121

2" 11 156

SE ADOPTARA:

1 CABLES DE 3/8" TIPO BOA ( 6x19 ) PARA CABLES PRINCIPALES

1 CABLE DE 1/4" TIPO BOA ( 6x19 ) PARA CABLES Secundarios

H) DISEÑO DE LA CAMARA DE ANCLAJE

1.21.3

1.3

ANALISIS DE LA CAMARA DE ANCLAJE

Peso unitario del terreno Pu= 1900 kg/m3

Calidad del concreto (camara de anclaje) f´c= 175 kg/cm2

Angulo de salida del cable principal " o "= 45 °

1.3

Tmax.ser*SEN(o) Tmax.ser

Tmax.ser*COS(o)0.3

Tmax.ser*SEN(o)= 0.89 Ton-m

Tmax.ser*COS(o)= 0.89 Ton-m

Wp (peso propio de la camara de anclaje)Wp=P.u concreto*H*b*prof

Wp= 4.66 ton

b/2= d + e

e=b/2-d < b/3

d=( suma de momentos)/(suma de fuerzas verticales)

d=(Wp*b/2-Tmax.ser*SEN(o)*b/4-Tmax.ser*COS(o)*3H/4)Wp-Tmax.ser*SEN(o)

d= 0.43 m

e (excentricidad de la resultante de fuerzas)

e= 0.225 < b/3= 0.433 OK !

ANALISIS DE LOS FACTORES DE SEGURIDAD

F.S.D (Factor de seguridad al deslizamiento)

F.S.D=(Fzas. estabilizadoras/ Fzas.desestabilizadoras)

F.S.D=[ (Wp -Tmax.ser*SEN(o))*U ] / [ Tmax.ser*COS(o) ]

F.S.D= 3.172 > 1.75 OK!

F.S.V (Factor de seguridad al volteo)

F.S.V=(Momentos estabilizadores/ Momentos desestabilizadores)

F.S.V= (Wp *b/2 )/ (Tmax.ser*SEN(o))*b/4 + Tmax.ser*COS(o)*3H/4 )

F.S.V= 2.12 > 2 OK!

I) DISEÑO DE LA TORRE DE SUSPENSION

CALCULO DE LAS FUERZAS SISMICAS POR REGLAMENTO

Factor de importancia U= 145° o o2 37°

Factor de suelo S= 1.2

Coeficiente sismico C= 0.35

Wp

Wp

o

Factor de ductilidad Rd= 3

Factor de Zona Z= 0.3

Angulo de salida del cabletorre-camara o= 45 °

Angulo de salida del cable (valor de comparacion =arctan(2*Fc/LP)torre-Puente o2= 37 ° 12.64 °

DIMENSIONAMIENTO DEL TORREON

0.3 Ht 5.6 m

0.3

2.11.5

1.3

Fs3 =0.03

Ht/3

Fs2 =0.02

Ht/3 Ht= 5.6

=0.01

Ht/3

Fs (fuerza sismica total en la base)

Nivel hi wi*hi Fs ( i )3 5.6 4.516 0.03 Ton

Fs1

2 3.7 3.011 0.02 Ton1 1.9 1.505 0.01 Ton

9.032

Fs= (S.U.C.Z / Rd )*Peso de toda la estructura

Fs= 0.05 Ton

ANALISIS DE ESTABILDAD

Fs3 =0.03 Tmax.ser *COS(o) Tmax.ser *COS(o2)

Ht/3

Fs2 =0.02 Tmax.ser*SEN(o) Tmax.ser *SEN(o2)

Ht/3 Ht= 5.6

=0.01

Ht/3

b/3 b/2

b =2.1

e d b/2

Tmax.ser*SEN(o2)= 0.76 Ton-m

Tmax.ser*COS(o2)= 1.01 Ton-m

Tmax.ser*SEN(o)= 0.89 Ton-m

Tmax.ser*COS(o)= 0.89 Ton-m

Wp (peso propio de la torre-zapata)Wp=P.u concreto*volumen total

Wp= 1.21 ton Wz= 9.828 ton

b/2= d + e

e=b/2-d < b/3

d=( suma de momentos)/(suma de fuerzas verticales)

d= (Wp*2b/3+Wz*b/2+Tmax.ser*SEN(o2)*2b/3+Tmax.ser*SEN(o)*2b/3-[ Tmax.ser*COS(o2)-Tmax.ser*COS(o) ]*(H+hz)-Fs3*(H+hz)-Fs2*2*(H+hz)/3-Fs1*(H+hz)/3)

Wp+Wz+Tmax.ser*SEN(o)+Tmax.ser*SEN(o2)

Fs1Wp

Wz

d= 1.037 m

e (excentricidad de la resultante de fuerzas)

e= 0.013 < b/3= 0.700 OK !

ANALISIS DE LOS FACTORES DE SEGURIDAD

F.S.D (Factor de seguridad al deslizamiento)

F.S.D=(Fzas. estabilizadoras/ Fzas.desestabilizadoras)

F.S.D= [ (Wp+Wz +Tmax.ser*SEN(o2)+Tmax.ser*SEN(o))*U ] [Tmax.ser*COS(o2)- Tmax.ser*COS(o) +Fs3+Fs2+Fs1 ]

F.S.D= 43.390 > 1.5 OK!

F.S.V (Factor de seguridad al volteo)

F.S.V=(Momentos estabilizadores/ Momentos desestabilizadores)

F.S.V= (Wp *2b/3+Wz*b/2 + Tmax.ser*SEN(o2)*2b/3+Tmax.ser*SEN(o))*2b/3+ Tmax.ser*COS(o)*(Ht+hz) )(Tmax.ser*COS(o2)*(Ht+hz)+Fs3*(Ht+hz)+Fs2*2*(Ht+hz)/3+Fs1*(Ht+hz)/3)

F.S.V= 2.75 > 1.75 OK!

DISEÑO ESTRUCTURAL DE LA TORRE DE SUSPENSION

Fs3 =0.03 Tmax.rot *COS(o) Tmax.rot *COS(o2)

Ht/3

Fs2 =0.02 Tmax.rot *SEN(o) Tmax.rot *SEN(o2)

Ht/3 Ht= 5.6

=0.01

0.3 Ht/3

0.3 A A

Fs1Wp

DISEÑO POR METODO A LA ROTURA(por columna y en voladizo)

Tmax.rot/columna=1.5*Tmax.ser/columna

Mu=( Tmax.rot*COS(o2)-Tmax.rot*COS(o))*Ht+Fs3*Ht+Fs2*Ht*2/3+Fs1*Ht/3

Mu= 0.75 Ton-m

DISEÑO DE LA COLUMNA A FLEXION

MU= 1 Ton-m

f 'c= 175 kg/cm2 ¿N° DE CAPAS DE VARILLAS (1 o 2)?= 1 d= 24 Fy= 4200 kg/cm2 b= 30 cm d= 24 cm

° ° ° ° ° ° ° °

CORTE A-A

w= 0.028019 &= 0.001 < 75&b= 0.013 ( FALLA DUCTIL )

As(cm2)= 0.84 cm2 2 VARILLAS DE 1/2 " As,min= 2.4 cm2

As principal(+) = 2.4 cm2

2 var 1/2" ° ° ° °

2 var 1/2" ° °

2 var 1/2" ° °

2 var 1/2" ° ° ° ° corte A-A

DISEÑO DE LA COLUMNA A COMPRESION

Pn(max) [carga axial maxima resistente]

Pn(max)=0.80*(0.85*f¨c*(b*h-Ast)+Ast*fy) Pn(max)= 115 Ton

Tmax.rot/columna=1.7*Tmax.ser/columna

Pu [carga axial ultima actuante]

Pu=Wp + Tmax.rot*SEN(o2)+Tmax.rot*SEN(o) Pu= 2.8 Ton

Pu= 2.8 Ton < Pn(max)= 115 Ton OK !

DISEÑO DE LA COLUMNA POR CORTE

Tmax.rot/columna=1.5*Tmax.ser/columna

VU (cortante ultimo) Vu= Tmax.rot*COS(o2)-Tmax.rot*COS(o)+Fs3+Fs2+Fs1

Vu= 0.2 Ton22

Vcon= fi*(0,5*(f´c)^0,5+175*&*Vu*d/Mu 2.0

V que absorve el concreto => Vcon= 4 Ton

V que absorve acero = Vace= Vu - Vcon= Vace= -4.1 Ton NO REQUIERE REFUERZO POR CORTE

ADOPTE EL MINIMOS= Av*fy*b/Vace

S= 30 cm

SE ADOPTARA S= REDIMcm VAR. 3/8"

2 var 1/2"

VAR. 3/8" 2 var 1/2"2 var 1/2¨ 2 var 1/2¨

: . . : : . . :

1 a 5, ### a RED , r a 20 /e.

2 var 1¨

2 var 1¨ 2.3

3.8 m

0.5 m 0.5m

0.3 0.3 cable 3/8"

Fc= 1.9

cable 1/4" cable 1/4" 5.6

1.3

45°1.2

1.5

1.3 3.25 2.1 14.40 2.1 3.25 1.3

4.60 17 4.60

1.3 1.3 1.3 1.3