DISEÑO ESTRUCTURAL DE LA ALCANTARILLA (luz libre=2.40)

I. Predimensionamiento

a) Longitud L > 6 m. H = L/15b) Longitud L < 6 m. H = L/12

* Para L= 2.80 m H= 0.23 Asumimos H= 0.30 m

18.66667

II. Metrado de Cargas:

Carga Muerta (WD):Reemplazando L, H y el peso volumétrico de concreto Wc= 2.40 Tn/m3 en la ecuación 1 Tenemos:

WD=2.80*0.30*2.40 WD= 2.02 Tn/m

Carga Viva (PL): La carga de diseño corresponde al grupo de sobrecargas HS 20 - 44 del Reglamento AMERICANO AASHTO

CAMIÓN TIPO HS 20 - 44

A) Elevación Principal

La condición mas desfavorable para nuestro caso de acuerdo a la luz, es la sobrecarga de un eje de 16 Tn Por lo tanto: PL= 16 Tn

III. Cálculo Estructural:

Modelo Estructural

P LW D

L

H

)1.....(..........** WcHLWD

MD=WD∗L 2̂

8. .. . . .. . . .. . . ..(2 )

ML'=PL∗L

4.. . . .. . . .. . . .. . .. . . .. . .(3 )

ILAVE

SUB GERENCIA DE PROYECTOS E INFRAESTRUCTURA

CAMIÓN HS 20-44

4 Tn 16 Tn 16 Tn

4.27 m > 4.27 < 9.15

Reemplazando valores en las ecuaciones 2 y 3 Tenemos:MD= 1.976 Tn-m

ML'= 11.20 Tn-m

Cálculo del Momento de Diseño (Meq)

Donde:

w= 4.5N= 1

w: ancho del puente entre sardineles en mts.N: Número de vías de tránsito

Reemplazando valores en las ecuaciones 5 y 6 Tenemos:E= 1.387 m

E < Emax OK!Emax= 2.250 m

Cálculo del Momento por Sobre Carga (ML=ML'/E)

ML= 8.07 Tn-m

Reemplazando valores en la ecuación 4, Tenemos:

Meq= 10.05 Tn-m (Momento de Diseño Meq=Mu)

IV. Diseño:

Caracteristicas del refuerzo

Denominación

cm

6mm 0.600 0.28 1.91/4" 0.635 0.32 2.0

8mm 0.800 0.50 2.53/8" 0.950 0.71 3.0

12mm 1.200 1.13 3.8

1/2" 1.270 1.29 4.05/8" 1.590 1.98 5.03/4" 1.910 2.84 6.07/8" 2.222 3.87 7.01" 2.540 5.10 8.0

1-1/8" 2.865 6.45 9.01-1/4" 3.226 8.19 10.01-3/8" 3.580 10.06 11.3

Verificacion del peralte en servicio:

Para:

Meq= 1.01E+06 kg-cmb= 100 cm

f'c= 210 Kg/cm2 fc=0.4*f'c = 84 Kg/cm2

Sección (cm2)

Perímetro (cm)

d=√ 2∗Meqfc∗k∗ j∗b

. .. . . .. .(7 )

Meq=MD+MLE

. .. . . .. . .. . . .. . . .. . .(4 )

E

E=0 .06∗L+1 .219m . .. . . .. . . .. . . .. . . .(5)

Emax=w

2∗N. . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .(6 )

fy= 4200 kg/cm2 fs=0.4*fy = 1680 Kg/cm2

Donde:

Módulos de ElasticidadAcero (Es) Es= 2.10E+06 Kg/cm2

Concreto (Ec) Ec= 217370.65 Kg/cm2

r=fsfc

. . .. . . .. . . .. .(10 )

k=nn+r

. .. . . .. . . .. . .(8 )

n=EsEc

. . .. . .. . . .. . .(9 )

Ec=15000√ f ´ c

Reemplazando Valores en las Ecuaciones 8, 9 y 10 Tenemos:n= 9.7r= 20k= 0.326

Donde:

Reemplazando k en la ecuación (11) Tenemos:

0.891

Reemplazando valores calculados en la ecuación (7) Tenemos:

d= 28.7 cm < 0.30 OK!

Asumiendo: d= 30 cm

Cálculo del area de acero del refuerzo en tracción o acero principal

(factor de reducciónde capacidad)

Reemplazando los valores en la ecuación 13 y despejando As se tiene:

Asp= 9.19 cm2 (acero principal)

Cálculo del area de acero de repartición

Reemplazando valores se tiene: %Asr= 33.00% Asp

Entonces: Asr= 3.03 cm2 (acero de repartición)

Cálculo del acero de temperatura

Reemplazando valores se tiene: Ast= 15.12 cm2

DISTRIBUCIÓN DEL ACERO:

Acero Principal: Asp= 9.19 cm2si empleamos varillas de 5/8" 1.98 cm2el espaciamiento será: 1.98*100/9.19= 21.545 cm asumimos: 0.20 m.

Asp: ø 5/8" @ 0.20

Acero de Reparticion: Asr= 3.03 cm2si empleamos varillas de 3/8" 0.71 cm2el espaciamiento será: 0.71*100/3.03= 23.413 cm asumimos: 0.25 m

Asr: ø 3/8" @ 0.25

Acero de Temperatura: Ast= 15.12 cm2si empleamos varillas de 5/8" 1.98 cm2el espaciamiento será: 1.98*100/15.12= 13.095 cm asumimos: 0.15m

Ast: ø 5/8" @ 0.15

j=1−k /3. . . .. . . .. . .(11 )

j=

Mu=φ∗As∗fy∗[d−As∗fy1 .7∗f ' c∗b ] . . .. . . .. . . .. . . .. . .(12) φ=0 .9

Mu=1 .3∗(MD+1.67∗ML ). . . .. . . .. . . .. . .. . . .. . .(12 )

Asr=100(3 .28∗L ) 0̂. 50

. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . .(13)

Ast=0 .0018∗L∗H . . .. . . .. . . .. . . .. . . .(14 )

Tn/m

La carga de diseño corresponde al grupo de sobrecargas HS 20 - 44 del Reglamento AMERICANO AASHTO

La condición mas desfavorable para nuestro caso de acuerdo a la luz, es la sobrecarga de un eje de 16 Tn

(factor de reducción