Entregable Losa en Concreto Complement Ada Con Norma. Rev.b (1)

CONTRATO No. 4031193"OBRAS PARA LA ADECUACIN DE PATIO DE LAVADO DE INTERCAMBIADORES DE CALOR, INCLUIDA LAS COMPRAS, INGENIERIA DE DETALLE, MONTAJE Y CONSTRUCCION EN LA GERENCIA DE REFINERIA DE BARRANCABERMEJA PARA ECOPETROL S.A.

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TABLA DE CONTENIDO

1.0 2. 0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 3.0 4.0 4.1 4.2 5.0 5.1 6.0 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5

OBJETIVO DESCRIPCION DE LA ESTRUCTURA Ubicacin Uso Normas de clculo Nivel de amenaza ssmica. Dimensiones de la estructura. CARACTERISTICAS ESPECIFICACIONES METODOLOGIA TEORIA DE WESTERGAARD CON EL METODO DE COE. TEORIA DE DISEO DE LOSAS DE PISO TIPOS DE CARGA. FACTORES DE SEGURIDAD Y DE IMPACTO DE LAS CARGAS ANALISIS DE LA ESTRUCTURA EN CONCRETO Dimensionamiento Cargas aplicadas Suelo Mtodo utilizado para el anlisis. Clculos de los momentos mediante ecuaciones de Westergaard y diseo de acero de refuerzo para una losa de 4000 psi con un espesor de 50 cms. DE LA ESTRUCTURA, MATERIAL UTILIZADO Y

6.1.1 Estructura

6.6

Clculos de los momentos mediante ecuaciones de Westergaard y diseo de acero de refuerzo para una losa de 4000 psi con un espesor de 40 cms.


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6.7


6.8


6.9

Clculo del modulo de elasticidad del concreto mediante las ecuaciones de Westergaardpara resistir los esfuerzo con un espesor de losa de 40 cms.

6.10 6.11 6.12

Cuadro resumen de iteraciones. DISEO Y CONSTRUCCIN DE JUNTAS CONCLUSION


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MEMORIAS DE DISEO ESTRUCTURAL PROYECTO: CONTRATISTA: LOCALIZACION: CONSTRUCCION CONSORCIO PRAGO - MR INGENIEROS LTDA. DEPARTAMENTO DE SANTANDER JUAN GABRIEL GOMEZRODRIGUEZ MAT: 68202098994 STD

DISEADOR ESTRUCTURAL: MATRICULA: NSR 2010 1.0 y OBJETIVOS

NORMA: NORMA COLOMBIANA DE DISEO Y CONSTRUCCION SISMO RESISTENTE

Analizar el comportamiento dela losa en concreto reforzado al ser sometido a cargas vivas mediante las ecuaciones de Westergaard aplicando la normatividad ACI-360R-06.

y

Determinar las dimensiones y calcular los elementos estructurales que conforman la losa en concreto. Proyectar una estructura con la capacidad de resistir las cargas de impacto y cargas vivas. Disear las losas de piso para el patio de lavado de intercambiadores.

y

y

2.0DESCRIPCIN DE LA ESTRUCTURA

2.1 Ubicacin Se encuentra localizada en el Municipio de Barrancabermeja (Santander). 2.2 Uso La estructura va a ser usada como un patio de maniobras para el lavado y mantenimiento de intercambiadores.


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2.3 Normas de clculo.

Las normas utilizadas para el diseo son las Normas Colombianas de Diseo y Construccin Sismo Resistente NSR-10 y ACI-360R-06.

2.4 Nivel de amenaza ssmica.

La edificacin se encuentra ubicada en una zona de amenaza ssmica Intermedia.2.5 Dimensiones de la estructura. La estructura est conformada pos paneles regulares de 3*3 mts distribuidos de tal manera que no afecte las juntas de dilatacin con las estructura adicionales a construir. 3.0 y CARACTERISTICAS Acero estructural o o o y Acero longitudinal Acero de estribos Acero de retraccin por fraguado y temperatura Modulo de elasticidad Resistencia a la compresin (Concreto mejorado con humo de silice) o Resistencia al esfuerzo cortante 8.8 Kg/cm2. fy = 4200 Kg/cm2 fyv= 4200 Kg/cm2 fy= 4200 Kg/cm2 252.671,33 Kg/cm2 280 Kg/cm2 DE LA ESTRUCTURA, MATERIAL UTILIZADO Y

ESPECIFICACIONES

Concreto 4000 Psi o o

y

SISTEMA DE CLCULO: o ANALISIS ESTRUCTURAL: ECUACIONES Westergaard aplicadas por la normatividad ACI-360R-06


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y

SISTEMA ESTRUCTURAL: SOBRE EL TERRENO. MATERIAL ESTRUCTURAL:

LOSAS

EN

HORMIGON

REFORZADO

APOYADO

y y

CONCRETO REFORZADO INTERMEDIA

CAPACIDAD DE DISIPACION DE ENERGIA:

4.0 METODOLOGA Para los diseos de losas de piso para pavimentos hay diferentes maneras y mtodos de evaluarlos tales como el mtodo de la PCA (Section 6.2.1) Mtodo de WRI (Section 6.2.2) y el Mtodo de COE (Section 6.2.1) establecidos en la normatividad ACI-360R-06. Unos de los mtodos ms enfocados es el mtodo de COE del consejo de Europa, el cual es utilizado para el presente diseo estructural ya que es una de las formas mas acertadas, en la aplicacin de la normatividad ACI-360R-06, este documento presenta la informacin sobre el diseo de la losa de piso, sobre todo pisos industriales. El presente informe trata el planeamiento, el diseo y detalle de losas. El mtodo de diseo es dado para el concreto sin refuerzo, el concreto reforzado, concreto contraccin compensada, el concreto postensionado, la losa de piso con concreto reforzado con fibras. En el contexto de esta metodologa se define la losa de piso como: una losa, apoyada por la tierra, cuyo propsito principal es transmitir uniformemente las cargas concentradas al terreno. La losa puede estar de grueso uniforme o variable, y puede incluir elementos tales como costillas o vigas. La losa puede ser en concreto sin refuerzo, reforzado, o postensionado. El acero del refuerzo se coloca para limitar grietas resultantes de la contraccin, de la temperatura y de las cargas aplicadas.Esta gua (ACI-360R-06) cubre el diseo de losas de piso para las cargas del material almacenado directamente en la losa, las cargas del estante del almacenaje, y las cargas estticas y dinmicas asociadas al equipo y a vehculos. Adems de diseo, esta gua habla de los sistemas de apoyo; efectos de la contraccin y de la temperatura; losagrietamientos, el encresparse o curvearse; y otras preocupaciones que afectan el diseo de la losa.


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4.1 TEORIA DE DISEO DE LOSAS DE PISO Los esfuerzos en las losas de piso resultan de cargas aplicadas y de cambios de volumen del suelo y del concreto. La magnitud de estas tensiones depende de factores tales como el grado de continuidad, fuerza y uniformidad del subsuelo, mtodo de construccin, calidad de la construccin, y magnitud y posicin de las cargas. En la mayora de los casos, los efectos de estos factores pueden ser evaluados solamente haciendo suposiciones para las simplificacin con respecto a caractersticas y ala interaccin materiales del suelo-estructura. 4.2 TEORA DE WESTERGAARD CON EL MTODO DE COE. Los mtodos de diseo para losas de piso se basan en las teoras desarrolladas originalmente para los pavimentos del aeropuerto y de vas. Una tentativa temprana en un acercamiento racional de disear, fue hecha alrededor de 1920, cuando Westergaard (1926) propuso la frmula de esquina para losesfuerzos. Aunque las observaciones en la primera prueba del camino con pavimentos rgidos parecan estar en el acuerdo con las predicciones de esta frmula, se ha limitado su uso. Westergaard desarroll una de las primeras teoras rigurosas del comportamiento estructural del pavimento rgido en los aos 20. Esta teora considera una losa homognea, isotrpica, y elstico que se basa sobre un subsuelo ideal que ejerza en todos los puntos, una presin reactiva vertical proporcional a la desviacin de la losa. Esto se conoce como modulo de reaccin dedeWinkler (Winkler 1867). El subsuelo acta como resorte linear, con una proporcionalidad k constante con las unidades de la presin. sta es la constante ahora reconocida como el coeficiente (o mdulo) de la reaccin del subsueloo coeficiente de balastro. Las investigaciones extensas del comportamiento estructural de las losas del pavimento en concreto se realizaron en los aos 30 en laboratorios de Arlington Virginia y en el experimento de la ingeniera del estado de Iowa la estacin demostr el buen acuerdo entre las tensiones observadas y sas computado por la teora de Westergaard, mientras la losa siguiera apoyada


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continuamente por el subsuelo. Las correcciones fueron requeridas solamente para la frmula de la esquina de Westergaard. Las ecuaciones de Westergaard (ACI 360R-06 CAP 6.2) estn basadas en tres casos separados, distinguidos en base de la localizacin de la carga con respecto al borde de la losa, pudieron ser considerados (Winter y otros. 1964). Estos casos se dan adjunto para ilustrar el efecto de la localizacin de la carga, particularmente en las esquinas o los bordes libres. Caso 1: Carga aplicada en el ngulo de la losa.

Con una carga aplicada en el ngulo de la losa, la tensin critica en el hormign es la traccin en la cara superior de la losa. Westergaard obtiene la siguiente expresin para la traccin crtica en la cara superior de la losa, que se produce a una distancia de su vrtice

2 a1 v L. ACI 360R-06 Ec 6.2 0.6 3P a 2 2 1 h ! ft L

Donde L es el radio de rigidez relativa. ACI 360R-06 Ec 6.3

Ec h 3 L! 12(1 Y 2 )k4


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Caso 2: Carga a distancia considerable de los bordes de la losa. Si la carga se aplica a cierta distancia de los bordes de la losa, la tensin critica en el hormign ser la traccin en la cara inferior. Esta traccin es mxima directamente bajo el centro de la superficie cargada y viene dada por la expresin.ACI 360R-06 Ec

P f ! 0.316 v b h2

3 2 2 Log h 4 Log 1.60 v a h 0.675h Log K 5.33

Caso 3: Carga en un borde de la losa, pero a distancia considerable de lsoangulos. Cuando la carga esta aplicada en un punto del borde de la losa, la tensin de traccin critica se produce en la cara inferior del hormign directamente bajo la carga y vale. Viene dada por la expresin.ACI 360R-06 Ec 6.5

P f ! 0.572 v b h2

3 2 2 Log h 4 Log 1.60 v a h 0.675h Log K 4.62

En el caso de que la traccin a tensin de traccin en la losa dada por las ecuaciones del ACI 360R (6.2, 6.4, 6.5), supere las tracciones admisibles del hormign es necesario aumentar el espesor de la losa o prever armadura. Esta armadura se proyecta usualmente para absorber toda la traccin indicada por el estudio de la losa en supuesto homogneo y elstico.


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5.0 TIPOS DE CARGA. Segn la normatividad ACI 360R-06 captulo 4, este captulo describe las cargas, las variables que controlan los efectos de las cargas y entrega una gua de los factores de seguridad para losas de concreto. Las losas en concreto se sujetan tpicamente a una cierta combinacin de cargas y de efectos: Cargas de la rueda del vehculo. Cargas concentradas. Cargas de la lnea y de rueda. Cargas distribuidas. Cargas de la construccin. Efectos ambientales. Cargas inusuales. Para efectos de la consideracin de cargas en el diseo que nos ocupa consideramos las cargas, como cargas concentradas debido a las condiciones presentadas en campo en cuanto a que se refiere a una gra cargando un intercambiador, apoyado en sus cuatro estabilizadores las cuales ejercen fuerza sobre las losas. 6.0 ANLISIS DE LA ESTRUCTURA EN CONCRETO 6.1 Dimensionamiento El dimensionamiento se analiz inicialmente efectuando iteraciones como prueba de respaldo y chequeo con el programa de anlisis de diseo estructural para losas en hormign apoyadas sobre el terreno desarrollado por el Ingeniero Rafael Garca Martinez el cual usa las ecuaciones de Westergaard. (Figura 1, Figura 2 , Figura 3 y Figura 4) 6.1.1 Estructura


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Espesor de losa:

0.40 m (tomado de la ingeniera bsica)

6.2 Cargas aplicadas Cargas Muertas:

El propio peso del concreto equivalente 10800 kgf por losa Cargas vivas:

Para la evaluacin de cargas y la posterior ejecucin del diseo se har la consideracin de las mismas bajo condiciones estticas y dinmicas. Las cargas dinmicas se asocian al factor de impacto que se ocasiona por el desplazamiento o movimiento aleatorio y tambin por condiciones de operacin con el transporte de los intercambiadores de los equipos sobre la estructura de estudio, la cual es la condicin real. Las cargas estticas se asocian, entre tanto, a un elemento que genera, por su propio peso, una accin sobre el suelo en condiciones de no-movimiento, que no es el caso que nos ocupa. Cargas vivas en condicin esttica: En estas condiciones, de acuerdo con lo establecido en la tabla No. 4.2, que se presenta ms adelante, de la norma ACI360R-06 las cargas estticas deben ser mayoradas por un factor de seguridad de entre 1.7 y 2.0.


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De este modo cuando se hace la evaluacin de cargas estticas debe multiplicarse por un factor mnimo de 70% hasta un 100%. Carga esttica: 80 Ton (Grua) + 35 Ton (intercambiador)= 115 Ton Factor de mayoracin mnimo segn Tabla 4.2 de la ACI 360R-06: 1.7 Carga esttica: 1.7 *115 Ton: 195.5 Ton Divido en 4 puntos de apoyo= 48.88 Ton Cargas vivas en condicin dinmica: Los factores de impacto utilizados para carga dinmica que produce el equipo al maniobrarse sobre las losas de piso en concreto estn establecidos en la NSR 2010 capitulo B.4.4 que para nuestro caso es el 25%, as mismo el mtodo COE en el numeral 6.2.3 de la norma ACI 360R-06 asume para el diseo un factor de impacto del 25%.


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Se deja claridad que en la memoria de diseo de la ingeniara bsica no se tuvo en cuenta el factor de mayoracin dinmico de maniobra por impacto del 25% establecido en la norma NSR 2010 y ACI 360R-06 y el factor de mayoracin del 1.7 para la carga esttica establecido en la ACI 360R-06 (Tabla 4.2). Por otra parte la carga esttica y dinmica es la sumatoria de la carga vivas repartidas en sus 4 apoyos, como se describe a continuacin: Carga dinmica: Carga esttica * Factor de impacto o efecto dinmico de la carga segn NSR 2010 y la ACI 360R-06 (25%)= 115 Ton* 1.25= 143.75 Ton Dividido en cuatro puntos=35.93 Ton CARGA DE TRABAJO Gra = 80 ton Intercambiador= 35 ton Ms impacto de frenado y arranque 25% Puntos de apoyo=4 El presente diseo se trabaja y efecta solamente para la situacin real y no la ms critica que se presenta en el manejo de la asignacin de cargas a las losas de piso del patio de lavado de intercambiadores que en nuestro caso sera la carga esttica; es decir se utiliza la carga dinmica, la cual hace referencia al peso de la gra, ms el peso del intercambiador y ms el peso de impacto por maniobra de la gra conjuntamente en movimiento;en consecuencia no considero necesario efectuar el anlisis estructural para la carga esttica, ya que considero como diseador que tiene un factor de seguridad muy alto para el uso el cual est destinado la losa. Se aclara que para el presente diseo estructural en el anlisis de las cargas cumple con la NSR 2010, el cual utiliza un factor aceptable para el presente anlisis estructural. 6.3 Suelo 35.938 kgf


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De conformidad con el estudio de suelos partimos que para un CBR del 6%, se tiene un mdulo de la subrasanteo coeficiente de balastro k de 4,40 kg/cm3, chequeado y corroborado mediante la figura de la Tabla 2-12. Relacin entre la clasificacin del suelo y los valores de CBR y K establecida en manual de diseo de pavimentos de concreto para vas con bajos, medios y altos volmenes de transito del Ministerio de Transporte y el Instituto Nacional de Vas.

6.4 Mtodo utilizado para el anlisis.


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El anlisis estructural se efecto mediante las ecuaciones de Westergaard aplicando el mtodo de COE el cual se aplica en la normatividad ACI-360R-06, dicha ecuaciones son un herramienta fundamental para evaluar los esfuerzos en los pavimentos de concreto. Westergaard consider tres lugares crticos de la carga de rueda del pavimento para deducir ecuaciones y continuacin se describe su desarrollo. Mediante el programa de anlisis de diseo estructural para losas en hormign apoyadas sobre el terreno usando ecuaciones de Westergaard y en aplicacin al mtodo COE de la norma ACI-360R-06 se desarroll iteraciones como prueba de respaldo y chequeo inicial del espesor de la losa de 40 cm establecido en la ingeniera bsica, aclarando que el desarrollo de la memoria de diseo de la ingeniara bsica no obedece a ningn tipo de mtodo conocido para el diseo de losa apoyadas sobre piso ya que simplemente se limitan a aplicar una carga viva y carga muerta sin tener en cuenta los factores de mayoracin (25%) establecidos en la normatividad, analizando su comportamiento estructural como una viga. Se aclara que el comportamiento estructural y metodologa de diseo de una viga es totalmente diferente al de una losa apoyada sobre piso. Se describe a continuacin las iteraciones de chequeo y respaldo efectuadas:

Figura 1


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Figura 2

En la figura 2 se ingresa al MENU 1 con la opcin 8> LOSA DE PISO CUALQUIERA CON CARGA CONCETRADA.

Figura 3

En la figura 3, en continuacin a la entrada de los datos se ingresa la capacidad del concreto que en este diseo es de 4000 psi o 280 kg/cm2 , as mismo se ingresa el modulo de balastro del terreno o el modulo de la subrasante que nos especifica y suministra el estudio de suelos, (4.4 kg/cm3 para un CBR del 6%). De igual forma


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ingresamos un valor prefijado de iteracin de 40 cm para el espesor de la losa que se establece en la ingeniera bsica con el fin de chequearlo.

Figura 4

En la Figura 4 se muestra el resultado del anlisis de iteracin inicial, el cual nos confirma que para una losa de piso con un espesor de 40 cm, la carga mxima concentrada que se puede aplicar es de 17.904 Ton con una cuanta de acero inferior a flexin de 7.92 cm2 /ml; determinndose claramente que el espesor de la placa planteado en la ingeniera bsica no cumple las exigencias estructurales ya que la carga viva de trabajo y diseo es de 35.938 Ton mayor a 17.904 Ton.

Figura 5


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En la figura 5 procedemos a realizar un nuevo chequeo de iteracin con el fin de verificar cual seria el espesor mnimo permito de la losa; pero esta vez, ingresando el valor prefijado de carga viva de diseo es decir 35.93 ton.

Figura 6

La figura 6 nos arroja como resultado de la iteracion, que el espesor minimo requerido de la losa para soporta una carga concentrada de 35.93 Ton, es de 59 cm, con una cuantia de acero de 11.68 cm2/ml. En consecuencia una vez realizadas las iteraciones de chequeo y comprobado que el espesor de 40 cm de la losa que estipula la ingenieria basica no esta en capacidad de soportar las cargas vivas de diseo (35.93 Ton), procedemos teoricamente mediante las ecuaciones de Westergaard a dismimuir el espesor de la losa y aumentar la cuantia de acero hasta lo estipulado en el diseo de la ingenieria basica, que establece una cuantia de 14.00 kg/ml.


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6.5


35938 Kgf Grua: 80 Ton Intercambiador: 35 Ton Mas Impacto frenado y arranque 25%:28.75 Ton= 35.938 Ton Punto de apoyo: 4 SUPERFICIE DE CONTACTO (a) 20 cm ESPESOR DE LA LOSA (cm) 50 cm MODULO DE BALASTO (Kg/cm3) 4.4 RESISTENCIA DEL CONCRETO A COMPRESION 280 Kgf/cm2 RESISTENCIA DEL CONCRETO A TRACCION 16.73 Kgf/cm2 MODULO DE ELASTICIDAD (Kg/cm2) 252671 MODULO DE POISON 0.15C AR GA DE TRABAJO

CACULAMOS LA RIGIDEZ RELATIVA

L !-1 157.28 cm

4

Ech3 12 (1 Y 2 ) k

L!h2

SE CALCULA ALTURA DE LA LOSA SIN REFUERZO PARA LA RESISTENCIA DEL CONCRETO DE 4000 PSI A COMPRESION

3 ! 1 ft 4417.18 cm2

a 2 L

0 .6

h2 !

h!

66.46 cm

POSTERIORMENTE PROCEDEMOS A CALCULAR LOS ESFUERZOS PARA UNA LOSA DE 50 CM


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C ASO 1:

ft !

M

!

t

3

.

f/ f/

.

64 64

r . f' f

.

2 R 5 U TSR 6 22 2 5 0 7 7 X ) 6 7W V 4 Q P 46 DIH 3G 64 F 0 ) I 8 87 5 6 ) 87 4 22 @1 99 12 A1 ) 10 0 0 & ! $ $ $# "

C ON EL MO M EN TO C AL CULAMO S EL REFUERZO DE LO SA

I

x

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2

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3M 2 h

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CONTRATO No. 4031193"OBRAS PARA LA ADECUACIN DE PATIO DE LAVADO DE INTERCAMBIADORES DE CALOR, INCLUIDA LAS COMPRAS, INGENIERIA DE DETALLE, MONTAJE Y CONSTRUCCION EN LA GERENCIA DE REFINERIA DE BARRANCABERMEJA PARA ECOPETROL S.A.C AS O 2: CA RG A A DIST ANC IA CO NS ID ERA B LE D E L OS BO RD ES D E L A LO S A

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f

b

! 0 .316 v

2h

?3Lo g h1 66 23 .33 Kg f-m

4 Log

?

2 h

2

1 . 60 v a

0 .675 h

A

Log

K

5 .33

A

fb !

M!h

C AS O 3: CA RG A E N UN B O RDE D E LA LO S A, PE RO A DIS TA NCIA CO NS IDE RAB LE DE L O S A NG ULO S

f

b

! 0 . 572 v

h

fb !

R EFU ER O DE LO SA b = h = r ec. = f'c = fy = m n= 1 0.5 0 .05 2 80 42 00 0 .00 20 m m m Kg f/cm Kg f/cm DISE O Mm = 25 22 5.28 = 0 .0 03 40 As = 1 5.32 18 75 5 As su m = Se pa ra cio n (cm )= 0.12 89 DE FINITIVA 5 C ADA 0.1 5

R ECO M EN DACION ES 1 -A PO Y AR L A L O SA SO B RE UN A BA S E CO MP A CTA DA DE ES P ES O R DE 0 .2 0m 2 - S E DE BE CO LO CA R UNA ARM AD URA D E RE TRA CIO N PO R FRA G UAD O DE 5/8 C /0 .20 E N A MBO S SE NTIDO S 3 - CO L OC AR CO L ECT O RES DE T RAN SFE RE NCIA DE DIAM ETR O 1 1/2" CAD A 0.3 0m

f

a

M!b

e

e

d ac

g2

19 .95 K gf/cm 2 EN E S TE CA S O NO S E CA LCU LO EL REF UER ZO DE B ID O A QU E E S LA SITA UCIO N ME NO S CR IT IC A

?3Lo g h

4 Lo g

?

2 h

2

1. 60 v a

0 . 675 h

A

Lo g

K

4 .62

A

30 .27 K gf/cm 2

2 52 25 .28 Kg f-m

CA SO MA S CRITICO DE L DIS E O

Kg f-m cm cm m


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6.6

Clculos de los momentos mediante ecuaciones de Westergaard y diseo de acero de refuerzo para una losa de 4000 psi con un espesor de 40 cms.35938

rr

5%: 8. 5 T

35.938 T

I

I

. 80 . 3 52671 0.15

CACULAMOS LA RI IDEZ RELATI A

L !

133.04 c-1

4

h3 12 (1 Y 2 ) kc

L!h2

SE CALCULA ALTURA DE LA LOSA SIN REFUERZO ARA LA RESISTENCIA DEL CONCRETO DE 4000 SI A COMPRESION

3P 1 ! ft 4203.05 c 2

a 2 L

0 .6


h!

64.83 c

h !2

y y

T ( ) (c ) T ( /c 3 ) I T I T I T I T T TI I ( /c ) MODULO DE OI ON

po

r : 80 T I t rc i r: 35 T sI ct fr t : I I T

0 c 0 c

y

y i i lme ei md i j jf k f eflk h mei e l ke k jf l j ef hk jh mei l hke e f e hhl l j jh j h jh h y lm ln ei md i j m lm ei fj ej e lj j j hl kj h ei e h g fed xwpv pq u ts pr q p i q

f

f/c f/c

CONTRATO No. 4031193"OBRAS PARA LA ADECUACIN DE PATIO DE LAVADO DE INTERCAMBIADORES DE CALOR, INCLUIDA LAS COMPRAS, INGENIERIA DE DETALLE, MONTAJE Y CONSTRUCCION EN LA GERENCIA DE REFINERIA DE BARRANCABERMEJA PARA ECOPETROL S.A.C AS O 1: CARGA APLICADA EN EL ANGULO DE LA LOSA

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a 2 3P 1 ft ! 2 L h 40.77

0.6

ft

!

3 h 2

CON EL DATO DE ESFUERZO CACULAMOS EL MOMENTO GENERADO POR EL ESFUERZO

!

t

21745 Kgf-

3

C ON E L MO M EN TO C AL CULAMO S EL RE FUE R O DE LO S A

C AS O

CARGA A DISTANCIA CONSIDERABLE DE LOS BORDES DE LA LOSA

P f

b

! 0 .3 16 v h

2

?3 Lo g h16127.21 Kgf-m

4 Log

?

1 . 60 v a

2

h

2

0 .6 75 h

!

EN ESTE CASO NO SE CALCULO EL REFUERZO DEBIDO A SITAUCION MENOS CRITICA

fb !

30.24 Kgf/cm2 UE ES LA

{

w z

~} w y w

w

b h r c. f'c f m

1 0.4 0.05 280 4200 0.0020

m m m Kgf/cm Kgf/cm

21744.71 0.00492 As 17.218681 As s m 5 Separaci (cm) 0.1147 DEFINITI A #5 CADA 0.11

v

DISEO M mx

t

f

v h

2

u

t sr

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f/c 2

!

w~ w| w w x v v

Kgf-m cm cm m

A

Log

K

5 .3 3

A


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f

b

! 0 . 572 v

2h

?3Lo g h

4 Lo g

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2 h

2

1. 60 v a

0 . 675 h

A

Lo g

K

4 .62

A

fb !


C ON E L MO M EN TO C AL CULAMO S EL RE FUE R O DE LO S A DISE O = 24 32 7.25 b = 1 m Mm = h = 0.4 m 0 .0 05 54 r ec. = 0 .05 m As = 1 9.37 37 15 f'c = 2 80 Kg f/cm As su m = 5 fy = 42 00 Kg f/cm Se pa ra cio n (cm )= 0.10 19 m n= 0 .00 20 DE FINITIVA 5 C ADA 0.1 0

M!

45 .61 K gf/cm 2

2 43 27 .25 Kg f-m


Kg f-m cm cm m


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6.7


C AR GA

Gr a : 80 T I tercambiador: 35 Ton Mas Impacto frenado arranque 25%:28.75 Ton= 35.938 Ton Punto de apoyo: 4 SUPERFICIE DE CONTACTO (a) 20 cm ESPESOR DE LA LOSA (cm) 40 cm MODULO DE BALASTO (Kg/cm3) 4.4 RESISTENCIA DEL CONCRETO A COMPRESION 315 Kgf/cm2 RESISTENCIA DEL CONCRETO A TRACCION 17.75 Kgf/cm2 MODULO DE ELASTICIDAD (Kg/cm2) 267998 MODULO DE POISON 0.15

CACULAMOS LA RIGIDEZ RELATI A

L!h2


h !2

h!


RABAJO

35938 Kgf

L !135.02 cm-1

4

h3 12 (1 Y 2 ) kc

3P 1 ! ft 3980.10 cm2

a 2 L

0 .6

63.09 cm


Pg. 25 de 35

Rev. A

3P 1 ft ! h2

a 2 L

0.6

ft

!

3 h 2

ft !

41.01 Kgf/cm2


f

!

t

v h

2

!

21870 Kgf-m


C AS O


P f

b

! 0 .3 16 v h

2

?3 Lo g h16127.21 Kgf-m

4 Log

?

1 . 60 v a

2

h

2

0 .6 75 h

!


fb !


b= h= rec. = f'c = fy = mn=

3

1 0.4 0.05 315 4200 0.0020

m m m Kgf/cm Kgf/cm

DISEO M mx = 21869.53 Kgf-m = 0.00492 As = 17.23115 cm As sum = #5 cm Separacion (cm)= 0.1146 m DEFINITI A #5 CADA 0.11

A

Log

K

5 .3 3

A


Pg. 26 de 35

Rev. A


f

b

! 0 . 572 v

2h

?3Lo g h

4 Lo g

?

2 h

2

1. 60 v a

0 . 675 h

A

Lo g

K

4 .62

A

fb !



M!

45 .61 K gf/cm 2

2 43 27 .25 Kg f-m


Kg f-m cm cm m


Pg. 27 de 35

Rev. A

6.8


C AR GA

RABAJO 35938 Kgf Grua: 80 Ton Intercambiador: 35 Ton Mas Impacto frenado y arranque 25%:28.75 Ton= 35.938 Ton Punto de apoyo: 4 SUPERFICIE DE CONTACTO (a) 20 cm ESPESOR DE LA LOSA (cm) 40 cm MODULO DE BALASTO (Kg/cm3) 4.4 RESISTENCIA DEL CONCRETO A COMPRESION 350 Kgf/cm2 RESISTENCIA DEL CONCRETO A TRACCION 18.7 Kgf/cm2 MODULO DE ELASTICIDAD (Kg/cm2) 282495 MODULO DE POISON 0.15


L!h2


h !2

h!


L !136.81 cm-1

4

h3 c 12 (1 Y 2 ) k

3P 1 ! ft 3793.55 cm2

a 2 L

0 .6

61.59 cm


Pg. 28 de 35

Rev. A

a 2 3P 1 ft ! 2 L h

0.6

ft

!

3 h 2

ft !

41.21 Kgf/cm2


f

!

t

v h

2

!

21980 Kgf-m


C AS O


P f

b

! 0 .3 16 v h

2

?3 Lo g h16127.21 Kgf-m

4 Log

?

1 . 60 v a

2

h

2

0 .6 75 h

!


fb !



3

1 0.4 0.05 350 4200 0.0020

m m m Kgf/cm Kgf/cm

DISEO M mx = 21980.27 Kgf-m = 0.00493 As = 17.24979 cm cm As sum = #5 Separacion (cm)= 0.1145 m DEFINITI A #5 CADA 0.11

A

Log

K

5 .3 3

A


Pg. 29 de 35

Rev. A


f

b

! 0 . 572 v

2h

?3Lo g h

4 Lo g

?

2 h

2

1. 60 v a

0 . 675 h

A

Lo g

K

4 .62

A

fb !



M!

45 .61 K gf/cm 2

2 43 27 .25 Kg f-m


Kg f-m cm cm m


Pg. 30 de 35

Rev. A

6.9

Clculo del modulo de elasticidad del concreto mediante las ecuaciones de Westergaardpara resistir los esfuerzo con un espesor de losa de 40 cms.

C AR GA

Grua: 80 Ton Intercambiador: 35 Ton Mas Impacto frenado y arranque 25%:28.75 Ton= 35.938 Ton Punto de apoyo: 4 SUPERFICIE DE CONTACTO (a) 20 cm ESPESOR DE LA LOSA (cm) 40 cm MODULO DE BALAST O (Kg/cm3) 4.4 RESISTENCIA DEL CONCRETO A COMPRESION 1050 Kgf/cm2 RESISTENCIA DEL CONCRETO A TRACCION 32.4 Kgf/cm2 MODULO DE ELASTICIDAD (Kg/cm2) 489295 MODULO DE POISON 0.15


L!h2

SE CALCULA ALTURA DE LA LOSA SIN REFUERZO PARA LA RESIST ENCIA DEL CONCRETO DE 15000 PSI A COMPRESION

h2 !

h!

POST ERIORMENT E PROCEDEMOS A CALCULAR LOS ESFUERZOS PARA UNA LOSA DE 40 CM

RABAJO

35938 Kgf

L !156.95 cm-1

4

h3 12 (1 Y 2 ) kc

3P 1 ! ft 2279.50 cm2

a 2 L

0 .6

47.74 cm


Pg. 31 de 35

Rev. A

a 2 3P 1 ft ! 2 L h

0.6

ft

!

3 h 2

ft !

43.28 Kgf/cm2


f

!

t

v h

2

!

23084 Kgf-m


C AS O


P f

b

! 0 .3 16 v h

2

?3 Lo g h16127.21 Kgf-m

4 Log

?

1 . 60 v a

2

h

2

0 .6 75 h

!


fb !



3

1 0.4 0.05 1050 4200 0.0020

m m m Kgf/cm Kgf/cm

DISEO M mx = 23084.22 = 0.00506 As = 17.696434 As sum = #5 Separacion (cm)= 0.1116 DEFINITI A #5 CADA 0.11

Kgf-m cm cm m

A

Log

K

5 .3 3

A


Pg. 32 de 35

Rev. A

C AS O 3: CARGA EN UN BORDE D E LA LOSA, PERO A DISTANCIA CONSIDERABLE DE LOS ANGULOS

f

b

! 0 . 57 2 v

2h

?3Lo g h24327.25 Kgf-m

4 Lo g

?

2 h

2

1. 60 v a

0 . 675 h

A

Lo g

K

4 .62

A

fb !

M!b= h= rec. = f'c = fy = mn=

CASO MAS CRITICO DEL DISE O


N OT A: LA RESITENCIA DEL CONC RET O CON QUE SE EFECTUA ESTE ANALISIS

C OR REPONDE A 15000 PSI EL CUAL NO SE ENCUENTRA EN EL MERC ADO

1 0.4 0.05 1050 4200 0.0020

m m m Kgf/cm Kgf/cm

DISE O Mm = 24327.25 = 0.00533 As = 18.661599 As sum = 5 Separacion (cm)= 0.1058 DEFINITIVA 5 C ADA 0.10

45.61 Kgf/cm2

Kgf-m cm cm m


Pg. 33 de 35

Rev. A

6.10 Cuadro resumen iteracionesITERACION RESISTENCIA CONCRETO PSI ESPESOR LOSA cm ESFUERZO Kgf/cm2 MOMENTO Kgf-m AS CM2 SEPARACION

1

(Numeral

4000

50

30.27

25225.28

15.321875

0.15

6.5 Tabla de contenido) 2 (Numeral 4000 40 45.61 24327.25 19.373715 0.10 6.6 Tabla de contenido) 3 (Numeral 4500 40 45.61 24327.25 19.258613 0.10 6.7 Tabla de contenido) 4 (Numeral 5000 40 45.61 24327.25 19.168517 0.10 6.8 Tabla de contenido) 5 (Numeral 15000 se encuentra en mercado) 6.11 DISEO Y CONSTRUCCIN DE JUNTAS el (No 40 45.61 24327.25 18.661599 0.10 6.9 Tabla de contenido)

El diseo de juntas en los pavimentos de concreto es el responsable del control del agrietamiento, as como de mantener la capacidad estructural del pavimento y su calidad de servicio en los m s altos niveles al menor costo anual. Adem s las juntas tienen funciones m s especficas, como lo son: El control del agrietamiento transversal y longitudinal provocado por las restricciones de contraccin combin ndose con los efectos de pandeo de las losas, as como las cargas del tr fico.


Pg. 34 de 35

Rev. A

Dividir el pavimento en incrementos pr cticos para la construccin (retculas) Absorver los esfuerzos provocados por los movimientos de las losas. Proveer una adecuada transferencia de carga. Darle forma al depsito para el sellado de la junta (ver planos ane os). Las juntas de diseo, conectores de transferencia y canasta de soporte se describen e identifican claramente en los planos ane os y se calcularon de conformidad con la tabla de dimensione minimas de la PCA (1975), se deben seguir un diseo apropiado de las juntas incluyendo un efectivo sellado con productos sika o similar, ya que son elementos claves para el buen comportamiento del sistema de juntas.

La PCA de 1991 recomiendadi metrosde1y de pulgada paraespesoresdelosamenoresde250mmy1y de pulgada paraespesoresigualesomayoresa250mm. Para el presente diseo se utilizan pasadores de carga con una longitud de 45 cm y un di metro de 1 y 1/2 pulgada separados cada 30 cm entre centros. Se aclara que el diseo de los pasarores de la ingeneria basica no cumple con los requeimiento minimos establecidos en la tabla de la PCA de 1975 y la PCA de 1991, en consecuncia se debe ajustar al nuevo diseo estipulado en los planos ane os.


Pg. 35 de 35

Rev. A

6.12 CONCLUSION

Realizado el an lisis se obtiene que la situacin m s crtica de la losa es cuando la carga se concentra en un borde de la losa, pero a distancia considerable de los ngulos; y arroja como resultado teniendo en cuenta un an lisis estructural detallado y acertado con criterios fundamentados y justificados mediante iteraciones en el presente informe, que el espesor planteado en la ingeniera b sica no cumple con los requerimientos mnimos estructurales y se debe subir a 50 cm. En cuanto a la cuanta de acero planteada en la ingeniera b sica cumple lo requerido en el presente an lisis y diseo estructural y se mantiene la cuanta de acero inferior y superior para retraccin por fraguado y temperatura.

Entregable Losa en Concreto Complement Ada Con Norma. Rev.b (1)

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