CAMARA DE CARGAPág. 1

Cálculo Estructural de la Cámara de Carga

Caso I

La cámara de carga se encuentra sin agua, con relleno a ambos lados de los muros laterales y el nivel freático en la cotamás alta observada en campo

Espesor de muros y/o losa

Profundidad de Cámara de Carga (m) hp = 3.00

Espesor de muro (m) : hp / 15 d1 = 0.200Asumimos : d1 = 0.25

Espesor de losa (m) : hp / 15 d2 = 0.200Asumimos : d2 = 0.30

Sobrecarga por tránsito semitrayler HS-20 w = 330 Kg/m2carretera (4 m de ancho)

Ps2 hp - ha = hnf

N. Freático

Ps1

hp P2 P3 Ps3

h2 ha

h1 Ps4 Pa

h4 h5

d2 B A

P1 h1 = hp / 2

B / 2 d1 x h2 = (hp + 2 * ha) / 3

h3 = ha / 2

h4 = ha / 3

Q q = da * (hp + d2) h5 = ha / 3

nota : m = 0.80 Suelos compactos

m = 0.60 Suelos arenosos

Datos

Textura del suelo T = Suelo ArenosoPeso unitario del agua (Kg/m3) da = 1000Peso Unitario del material seco (Kg/m3) ds = 1800Peso Unitario del material bajo agua (Kg/m3)ds - m * da dsat = 1200Profundidad de cámara de carga (m) hp = 3.00Ancho de la cámara de carga (m) B = 5.00Longitud de la cámara de carga (m) L = 20.00Profundidad del nivel freático (m) : hp - ha hnf = 3.00Altura de agua en el suelo (m) : hp - hnf ha = 0.00Angulo de fricción Interna (°) Ø = 30Capacidad Portante del suelo (seco) : (Kg/cm2) Cc = 1.50Capacidad Portante del suelo (saturado) : (Kg/cm2) Csat = 0.50Peso específico del concreto (Kg/m3), cem. tipo I dc = 2400Resistencia del concreto (Kg/cm2) f 'c = 210Fluencia del Acero (Kg/cm2) fy = 4200Recubrimiento para muros y losa (m) r = 0.05Factor de Presión Neutra : ( 1 - senoØ) Yn = 0.50Ancho de "Oreja" (m) x = 0.00Altura de agua en la estructura (m) y = 0.00

Supresión (Kg/m2) : da * (y + d2) q = 300.00Ancho de cimentación (m) : B + 2 * d1 + 2 * x Ac = 5.50

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Presión Neutra del Suelo (Kg/m)

Ps1 : Yn * w * hp Ps1 = 495

Ps2 : Ps2 = 4050Ps3 : Yn * ds * (hp - ha) * ha Ps3 = 0

Ps4 : Ps4 = 0

Presión del agua (Kg/m)

Pa : Pa = 0

Momentos

MA (Kg-m/m) = [ (Pa + Ps4) * (ha / 3) + Ps1 * (hp / 2) + Ps2 * [(hp + 2 * ha) / 3] + Ps3 * (ha / 2) ]

MA = 4793

MB (Kg-m/m) = MA -

MB = -7685

Seguridad Contra la Sub-presión

P1 (Kg/m) : (B / 2 + d1 + x) * d2 * dc P1 = 1980P2 (Kg/m) : hp * d1 * dc P2 = 1800P3 (Kg/m) : (x * ha) * dsat + [x * (hp - ha)] * ds + x * w

P3 = 0

Supresión

Q (Kg/m) : q * (B + 2 * d1 + 2 * x) Q = 1650

1.1 )

F : 2 * (P1 + P2 + P3) / Q F = 4.58 > = 1.1 O.K

En este caso se prueba aumentando el ancho de la "oreja" y/o el espesor de la losa ó muros

Ct (Kg/cm2) : [2 * (P1 +P2 + P3) - Q ] / [ (B + 2 * d1 + 2 * x) * 10000]

Ct = 0.11

2 )

FS : Csat / Ct FS = 4.50 > = 2.00 O.K

Se colocaran lloradores en los muros laterales de la cámara de carga; ubicados a 0.70 m de altura y distanciados cada 0.50malternadamente

(1 / 2) * Yn * ds * (hp - ha)2

(1 / 2) * Yn * dsat * ha2

(1 / 2) * da * ha2

[ (1 / 8) * q * (B + 2 * d1 + 2 * x)2 ]

Factor de Seguridad : ( F > =

Presión de la Estructura sobre el suelo : (Ct)

Factor de Seguridad : ( FS > =

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Caso II

La poza de disipación está con agua hasta la cota superior del muro lateral, con relleno a ambos lados de los muros, pero con el nivel freático por debajo de la cimentación de la estructura.

q = da * hp w = 330 Kg/m2

Q

hp P2 P3

Pa Ps2

hp/2

hp/3 hp/3

d2 B A

P1

B / 2 d1 x

Supresión (Kg/m2) : da * hp q = 3,000.00

Ancho de cimentación (m) : B + 2 * d1 + 2 * x Ac = 5.50

Presión Neutra del Suelo (Kg/m)

Ps1 : Yn * w * hp Ps1 = 495

Ps2 : Ps2 = 4050

Presión del agua (kg/m)

Pa : Pa = 4500

Momentos

MA (Kg-m/m) : (1/3) * hp * Pa - [(hp / 2) * Ps1 + (hp / 3) * Ps2]

MA = -293

MB (Kg-m/m) : MB = 9082

Peso de la Estructura (Kg/m)

P1 : (B / 2 + d1 + x) * d2 * dc P1 = 1980P2 : hp * d1 * dc P2 = 1800P3 : x * hp * ds + x * w P3 = 0

Supresión

Q (Kg/m) : hp * B * da Q = 15000

1.1 )

F = 2 * (P1 + P2 + P3) / Q F = 0.50 < 1.1 Mal !

(1 / 2) * Yn * ds * (hp)2

(1 / 2) * da * hp2

- MA + (1/8) * q * B2

Factor de Seguridad : ( F > =

Presión de la Estructura sobre el suelo : (Ct)

Ps1

Ct (Kg/cm2) : [2 * (P1 +P2 + P3) + Q ] / [ (B + 2 * d1 + 2 * x) * 10000]

Ct = 0.41

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2 )

FS : Cc / Ct FS = 3.66 > = 2.00 O.K

Caso III

La poza de disipación está con agua hasta la cota superior del muro lateral, sin relleno lateral; con el nivel freático por debajode la cimentación de la estructura.

q = da * hp

Q

hp P2

Pa

hp/3

d2 B A

P1

B / 2 d1 x

Supresión (Kg/m2) : da * hp q = 3,000.00Ancho de cimentación (m) : B + 2 * d1 + 2 * x Ac = 5.50

Presión del agua (Kg/m)

Pa : Pa = 4500

Momentos

MA (Kg-m/m) : (1/3) * hp * Pa MA = 4500

MB (Kg-m/m) : MB = 4875

Peso de la Estructura (Kg/m)

P1 : (B / 2 + d1 + x) * d2 * dc P1 = 1980P2 : hp * d1 * dc P2 = 1800

Supresión

Q (Kg/m) : hp * B * da Q = 15000

1.1 )

F : 2 * (P1 + P2) / Q F = 0.50 < 1.1 Mal !

Ct (Kg/cm2) : [2 * (P1 +P2) + Q ] / [ (B + 2 * d1 + 2 * x) * 10000]

Ct = 0.41

Factor de Seguridad : ( FS > =

(1/2) * da * hp2

- MA + (1 / 8) * q * B2

Factor de Seguridad : ( F > =

Presión de la Estructura sobre el suelo : (Ct)

2 )

FS : Cc / Ct FS = 3.66 > = 2.00 O.K

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RESUMEN DE MOMENTOS{ MA = 4793

Caso I { { MB = -7685

{ MA = -293Caso II {

{ MB = 9082

{ MA = 4500Caso III {

{ MB = 4875

Momentos con cuyos valores haremos los calculos estructurales :

MA = 4793

MB = 9082

Cálculo del Refuerzo

Datos

Metro lineal de losa y/o muro, (m) b = 1Módulo de elasticidad del acero (Kg/m2) Es = 2100000

Módulo de elasticidad del concreto (Kg/m2), Ec =Ec = 217371

Esfuerzo del concreto (Kg/m2) : 0.4 * f 'c Fc = 84Esfuerzo del acero (Kg/m2) : 0.4 * f y Fs = 1680r = Fs / Fc = r = 20n = Es / Ec = n = 10k = n / (n + r) = k = 0.33j = 1 - k / 3 = j = 0.89

Para nuestro caso, tomaremos el momento en el punto A del Caso I por ser mayor que el del Caso II

dum = 20

Asumiendo d 25 cm, para 25 cm que es el espesor, nos da un recubrimiento que excede a los 3 cm mínimos solicitados

Diseño por Carga de Servicio

La estructura se diseñará por el método de carga de servicio por estar ésta en contacto con el agua

Area de Acero por metro de ancho de Muro

El área de acero por metro de ancho de muro para diseño por carga de servicio sería:

Asm (cm2) : MA / ( Fs * j * b) Asm= 3.21

Acero vertical cara exterior (contacto con el agua) 3.21 Ø 1/2" @ 0.35 m

Acero Minimo

Factor de Seguridad : ( FS > =

15000 * (f 'c)1/2

Determinación del peralte útil del muro (dum)

dum (cm) : [ 2 * MA / ( Fc * k * j * b)]1/2

asmmín (cm2) : 0.0015 * b * dum asmmín = 3.75

Acero vertical cara interior (contacto con el relleno lateral) 3.75 Ø 1/2" @ 0.35 m

Acero de Temperatura

Atm (cm2) : 0.0025 * b * d1 Atm = 6.25

Acero horizontal al sentido del flujo en ambas caras : Atm = 6.25 Ø 1/2" @ 0.20 mPág. 6

Para nuestro caso, tomaremos el momento en el punto B del Caso I por ser mayor que el del Caso II

dul = 27

Asumiendo d 30 cm, para 30 cm que es el espesor, nos da un recubrimiento que excede a los 3 cm mínimos solicitados

Area de Acero por metro de ancho de Losa

El área de acero por metro de ancho de losa para diseño por carga de servicio sería:

Asl (cm2) = MB / ( Fs * j * b) = Asl = 6.07

Acero perpendicular al sentido del flujo en la cara inferior 6.07 Ø 1/2" @ 0.20 m

Acero Minimo

aslmín (cm2) : 0.0017 * b * dul aslmín = 5.10

Acero perpendicular al sentido del flujo en la cara superior 5.10 Ø 1/2" @ 0.25 m

Acero de Temperatura

Atl (cm2) : 0.0018 * b * d2 Atl = 5.40

Acero paralelo al sentido del flujo en ambas caras : Atl = 5.40 Ø 1/2" @ 0.25 m

Acero estructural de la cámara de carga

d1 = 0.25

Ø 1/2" @ 0.20 m

Ø 1/2" @ 0.35 m Ø 1/2" @ 0.35 m

hp = 3.00

Ø 1/2" @ 0.25 m

d2 = 0.30

1.0 m

Determinación del peralte útil de losa (dul)

dul (cm) : [ 2 * MB / ( Fc * k * j * b)]1/2

Ø 1/2" @ 0.25 m

Ø 1/2" @ 0.20 m

B / 2 = 2.50

SECCION TRANSVERSAL : CAMARA DE CARGA