DISEÑO ESTRUCTURAL DE ALCANTARILLA CAJON SIMPLE

Basado en AASHTO LRFD Diseño de Puentes 2007 SI Cliente: Diseñado por: Fecha: 1-Jul-12

Trabajo: Revision:

nivel del camino

INGRESO DE DATOSRESISTENCIA COMPRESION CONCRETO, f'c 28 MPA

RESISTENCIA ACERO DE REFUERZO, fy 420 MPA

24 kN/cum

18 kN/cum

ALTURA ALCANTARILLA, H 1500 mm

BASE DE LA ALCANTARILLA, B 2000 mm

350 mm

350 mm

350 mm

2000 mm

0 KPa

144 KPa

30 Deg.

ACERO DE REFUERZO ASUMIDO 12 mm

RECUBRIMIENTO DEL CONCRETO 75 mm Revision de Diseño

NUMERO DE CAPAS DE REFUERZO 2 Revision a Corte O.K.

ESPACIAMIENTO REFUERZO PRINCIPAL 200 mm Revision a Flexion O.K.

ESPACIAMIENTO REFUERZO POR TEMPERATUR 200 mm Rev. Presion del suelo O.K.

CARGAS EN LA ALCANTARILLAPara propositos de diseño se considera la longitud de la alcantarilla 1 m.

Top SlabCarga Viva Vehicular (HS 20 AASHTO Camion)

2000 mm LL considerado (AASHTO 3.6.1.2.6)

Factor de Presencia Multiple 1.20 Trafico Viaja paralelo al tramo (AASHTO 3.6.1.1.2)

Ancho de Carga Distribuida (paralelo al tramo) 2250 mm (AASHTO 3.6.1.2.6)

Longitud de Carga distribuida (perpend. Al tramo) 4510 mm Carga de Rueda Equiv. no solapa (AASHTO 3.6.1.2.6)

Intensidad de Presion en la profundidad del relleno 7.14 KPa Carga de Rueda = 72.5 KN

Carga Lineal en la Losa Superior 7.14 KN/m

Carga Dinamica Admisible (Factor de Impacto) (AASHTO 3.6.2.2)

5.94 % Factor para incrementar carga viva debido a efectos de impacto

carga Viva Lineal Incrementada 9.08 KN/m Impacto y factor de presencia multiple incluido.

Peso del relleno de Tierra

Peso Lineal de relleno en la Losa 36.00 KN/m

Carga Muerta Impuesta

Carga Muerta Lineal impuesta en la losa 0 KN/m

Peso Propio

Peso Propio Lineal de la Losa 8.4 KN/m

ParedesPresion de Suelo

0.333

PESO UNITARIO CONCRETO, gc

PESO UNITARIO SUELO SATURADO, gs

ESPESOR LADOS DE LA PARED, tw

ESPESOR DE LA LOSA SUPERIOR, tts

ESPESOR DE LA LOSA INFERIOR, tbs

ALTURA DEL RELLENO, hf

CARGA MUERTA DE SERVICIO IMPUESTA, wd

PRESION DE SUELO ADMISIBLE, Qa

ANGULO DE FRICCION DEL SUELO, f

Incluye carga Viva si hf < 2400mm hf = Diseño Basado en →

IM = 33(1 - 0.00041 hf) > 0%

kah = (1 - sinf ) / (1 + sinf )

ref principal

ref temp

Sobre carga en la pared debido al Suelo 36.0 KPa

2.0 m

Presion Lineal en la base de la pared 21.0 kN/m

Peso Propio

13.4 KN

Losa InferiorPeso propio de la Estructura Completa

Presion Lineal del suelo debido al Peso propio Estr. 59.52 kN/m Ver nota 1

Carga Viva Vehicular (HS 20 AASHTO Camion)

Presion Lineal del Suelo Debido a carga Viva 9.08 KN/m ver nota 1

FACTORES DE CARGAFactor de carga Para carga Muerta 1.25 (AASHTO 3.4.1)

Factor de Carga Para Presion horizontal de Tierra 1.50 (AASHTO 3.4.1)

Factor de carga Para Carga Viva 1.75 (AASHTO 3.4.1)

55.50 15.89

18.00 18.00

31.5 31.5

74.4 15.89

ANALISIS DE LA ESTRUCTURALa estructura es analizada usando el metodo de distribucion de momentos.

los momentos de empotramiento de cada union es la superposicion de los momentos de empotramiento debido a

Carga muerta, Viva y Cargas de presion de Tierra.

Union A B D CMiembro AC AB BA BD DB DC CD CALongitud 0.80 2.00 2.00 0.80 0.80 2.00 2.00 0.80Mom. de Inertia 0.0292 0.0292 0.0292 0.0292 0.0292 0.0292 0.0292 0.0292Factor Distrib. 0.71 0.29 0.29 0.71 0.71 0.29 0.29 0.71FEM 1.25 -23.80 23.80 -1.25 1.39 -30.10 30.10 -1.39Distribucion 16.11 6.44 -6.44 -16.11 20.50 8.20 -8.20 -20.50Transporte -10.25 -3.22 3.22 10.25 -8.05 -4.10 4.10 8.05Distribucion 9.62 3.85 -3.85 -9.62 8.68 3.47 -3.47 -8.68Transporte -4.34 -1.92 1.92 4.34 -4.81 -1.74 1.74 4.81Distribucion 4.48 1.79 -1.79 -4.48 4.68 1.87 -1.87 -4.68Transporte -2.34 -0.90 0.90 2.34 -2.24 -0.94 0.94 2.24Distribucion 2.31 0.92 -0.92 -2.31 2.27 0.91 -0.91 -2.27Transporte -1.13 -0.46 0.46 1.13 -1.15 -0.45 0.45 1.15Distribucion 1.14 0.46 -0.46 -1.14 1.15 0.46 -0.46 -1.15Transporte -0.57 -0.23 0.23 0.57 -0.57 -0.23 0.23 0.57Distribucion 0.57 0.23 -0.23 -0.57 0.57 0.23 -0.23 -0.57

Altura de Sobrecarga (h' = s / gs )

Dos Caras de la Pared = tw (H - tbs - tts) gc

diagrama carga muerta

diagrama Presion Suelo

diagrama carga viva

Transporte -0.29 -0.11 0.11 0.29 -0.29 -0.11 0.11 0.29Distribucion 0.29 0.11 -0.11 -0.29 0.29 0.11 -0.11 -0.29

Momentos 16.84 -16.84 16.84 -16.84 22.41 -22.41 22.41 -22.41

DIAGRAMAS MOMENTOS Y CORTANTES

losa Superior

18.86 kN/m

-16.84 kN/m

Momento de Diseño 18.86 kN/m

71.39 kN

-64.26 kN

Cortante de Diseño 26.77 kN

en la distancia d desde la cara del soporte

Losa Inferior

22.41 kN/m

-22.73 kN/m

Momento de Diseño 22.73 kN/m

90.29 kN

-90.29 kN

Cortante de Diseño 33.86 kN

en la distancia d desde la cara del soporte

Mmax (+)

Mmax (-)

Vmax (+)

Vmax (-)

Mmax (+)

Mmax (-)

Vmax (+)

Vmax (-)

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

1.10

1.20

1.30

1.40

1.50

1.60

1.70

1.80

1.90

2.00

-20.0

-15.0

-10.0

-5.0

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

Diagrama de Momento

Distancia x (m)M

omen

to (k

N-m

)

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

1.10

1.20

1.30

1.40

1.50

1.60

1.70

1.80

1.90

2.00

-80.0

-60.0

-40.0

-20.0

0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

Diagrama de Cortante

Distancia x (m)

Cort

ante

(kN

)

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

1.10

1.20

1.30

1.40

1.50

1.60

1.70

1.80

1.90

2.00

-25.0

-20.0

-15.0

-10.0

-5.0

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

Diagrama de Momento

Distancia x (m)

Mom

ento

(kN

-m)

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

1.10

1.20

1.30

1.40

1.50

1.60

1.70

1.80

1.90

2.00

-100.0

-80.0

-60.0

-40.0

-20.0

0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

Diagrama de Cortante

Distancia x (m)

Cort

ante

(kN

)

Paredes

22.41 kN/m

-14.92 kN/m

Momento de Diseño 22.41 kN/m

-38.26 kN

-50.86 kN

Cortante de Diseño 49.03 kN

en la distancia d desde la cara del soporte

VERIFICACION ESPESOR(ACI 11.2.1.2)

Componente d (mm) Revision

Losa Superior 275 185.5 26.8 O.K.

Losa Inferior 275 185.5 33.9 O.K.

Paredes 275 185.5 49.0 O.K.

CALCULO DE REFUERZOS0.0007 Ver nota 2 (AASHTO 5.10.8)

0.0008 Ver nota 2 (AASHTO 5.10.8)

525 mm Max (1.5 t, 450) (AASHTO 5.10.3.2)

ComponenteREFUERZO PRINCIPAL REFUERZO TEMPERATURA

d (mm) Verific. Verific.

Losa Superior 275 21.0 202 1131 0.0032 0.0013 O.K. 0.0032 0.0015 O.K.

Losa Inferior 275 25.3 243 1131 0.0032 0.0013 O.K. 0.0032 0.0015 O.K.

Paredes 275 24.9 240 1131 0.0032 0.0013 O.K. 0.0032 0.0015 O.K.

VERIFICACION PRESION EN EL SUELOPresion en el suelo 68.60 KPa

Presion Admisible en el suelo 144.00 KPa

Verificacion O.K.

1- en realidad la presion de levante del suelo en la losa inferior podria no ser uniforme pero por simplicidad se a considerado como uniforme.

Mmax (+)

Mmax (-)

Vmax (+)

Vmax (-)

Resistencia a cortante del concreto = fVc = f0.17 (f'c)0.5 bw d

fVc (kN) Vd (kN)

Rho Minimo para refuerzo principal, ρmin

Rho Minimo para Refuerzo por temperatura, ρmin

Espaciamiento Maximo del refuerzo, smax

Mu(kN-m) As (mm2) As prov ρact ρmin ρact ρmin

0.00

0.04

0.08

0.12

0.16

0.20

0.24

0.28

0.32

0.36

0.40

0.44

0.48

0.52

0.56

0.60

0.64

0.68

0.72

0.76

0.80

-20.0

-15.0

-10.0

-5.0

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

Diagrama de Momentos

Distancia x (m)

Mom

ento

(kN

-m)

0.00

0.04

0.08

0.12

0.16

0.20

0.24

0.28

0.32

0.36

0.40

0.44

0.48

0.52

0.56

0.60

0.64

0.68

0.72

0.76

0.80

-60.0

-50.0

-40.0

-30.0

-20.0

-10.0

0.0

Diagrama de Cortantes

Distancia x (m)

Cort

ante

(kN

)

2- Rho Minimo de Refuerzo es calculada para una capa pero debe ser multiplicada por 2 si es dos capas de refuerzo

3- la separacion entre dos capas de refuerzo no puede ser mayor de 150mm y no menor de 25mm.

4- todo el suelo se considera como suelo saturado.

5- se a considerado que un solo eje de diseño del camion Pasa por la alcantarilla ala vez . Esto para alcantarillas de hasta 4300 de ancho.