MC-PSD-1602-019 Cerco Perimétrico Antapaccay - AiD Ing_RevB

MEMORIA DE CÁLCULO Cod. Doc. MC-PSD-1601-019

Fecha: Febrero 2016

Nombre del Proyecto MEMORIA DE CÁLCULO PARA CIMENTACIÓN DE MURO DE ALBAÑILERÍA

PSD - DiseñoPág. 1 de 12

MEMORIA DE CÁLCULO PARA CIMENTACIÓN DE MURO DE ALBAÑILERÍACIVIL

REV. B

APROBADO PORJefe de Proyecto Ing. Fernando Coaguila Líder de Disciplina Ing. Aldo Cala G. Cliente COMPAÑÍA MINERA ANTAPACCAY S.A.

Revisión Elaborado Descripción Fecha RevisadoAprobado

A P. Sánchez Emitido para revisión interna 09/02/2016 F. Coaguila A. CalaB P. Sánchez Emitido para aprobación del Cliente 09/02/2016 F. Coaguila A. Cala

Comentarios del Cliente:

AREQUIPA - 2016

COMPAÑÍA MINERA ANTAPACCAY S.A.

EXPEDIENTE DE INGENIERÍA DE OBRAS MÍNIMAS BAHÍAS 08 Y 09 COROCCOHUAYCO EN S.E. TINTAYA NUEVA

PROYECTO AID N° OT 7700


Fecha: Febrero 2016



INDICE

1. GENERAL 03

1.1 ALCANCE 03

1.2 CÓDIGOS Y ESTÁNDARES 03

1.3 DOCUMENTOS REFERENCIALES 03

1.4 MATERIALES 03

1.5 CONDICIONES DEL SUELO DE FUNDACIÓN 04

2. ANÁLISIS DE REACCIONESN MUROS DE CERCO 04

3. PARÁMETROS SISMORRESISTENTES 04

4. CARGAS 05

4.1 CARGA MUERTA 05

4.2 CARGA DE VIENTO EXTREMO 05

5. DISEÑO DE LOS ELEMENTOS 05

5.1 DISEÑO DE MUROS - VERIFICACIÓN DEL ESPESOR DEL MURO 05

5.2 DISEÑO DE MUROS – REVISIÓN DE LA ALBAÑILERÍA 06

5.3 DISEÑO DE LA VIGA SOLERA – REACCIONES 07

5.4 DISEÑO DE LA VIGA SOLERA – COMPROBACIONES 08

5.5 DISEÑO DE LAS COLUMNAS – RECCIONES 08

5.6 DISEÑO DE LAS COLUMNAS – COMPROBACIONES 08

5.7 DISEÑO DE LAS CIMENTACIONES 09

5.7.1 VERIFICACIÓN POR DESLIZAMIENTO 10

5.7.2 VERIFICACIÓN POR VOLTEO 11

5.7.3 VERIFICACIÓN DE ESFUERZOS EN EL TERRENO 11

6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 12

7. BIBLIOGRAFÍA 12


Fecha: Febrero 2016



1. GENERAL1.1.ALCANCE

La presente Memoria de Cálculo desarrolla el diseño de los muros de cerco y sus cimentaciones del proyecto “Obras Mínimas bahía 08 y 09 Corocoohuayco Tintaya Nueva”

1.2.CÓDIGOS Y ESTÁNDARESReglamento Nacional de Edificaciones (Perú)NTE.020 – CargasNTE.030 – Diseño Sismorresistente NTE.060 – Concreto ArmadoNTE.070 – Albañilería

1.3.DOCUMENTOS REFERENCIALESPlanos: “AMPLIACIÓN S.E. 220Kv TINTAYA NUEVA PROPUESTA DE CERCO PERIMÉTRICO SECCIONES Y DETALLES” Cod. CA-165/15-100-D-C-DWG-001 Rev. C

1.4.MATERIALES1.4.1. CONCRETO ARMADO F’C=280 KG/CM2

DESCRIPCIÓN SÍMBOLO FÓRMULA VALOR

Resistencia de Diseño f'c - 280 kg/cm2

Peso Unitario ϒ - 2400 kg/m3

Módulo de Elasticidad Ec 252671 kg/cm2

Módulo de Poisson ν - 0.2

Módulo de Corte Gc 105279 kg/cm2

1.4.2. ALBAÑILERÍA CONFINADA UNID. 19X19X39 KING BLOCK KONCRETO®

DESCRIPCIÓN SÍMBOLO FÓRMULA VALOR

Tipo de Unidad P - Bloque Tipo P

Peso Unitario ϒ - 1700 kg/m3

Resistencia en Pilas f'm - 74 kg/cm2

Resistencia en muretes v'm - 8.6 kg/cm2

Ec=15100 ∙√ f 'c

Gc= E2 ∙(υ+1)


Fecha: Febrero 2016



Módulo de Elasticidad Em 51800 kg/cm2

Módulo de Poisson ν - 0.2

Módulo de Corte Gm 20720 kg/cm2

1.4.3. ACERO DE REFUERZO FY=4200 kg/cm2Acero de Refuerzo ASTM A615Gr60, fy=4200 kg/cm2

1.5.CONDICIONES DEL SUELO DE FUNDACIÓNSegún el estudio de Mecánica de Suelos 1400-001-FRP “Estudio de Suelos con fines de Cimentación para la Línea de Transmisión Antapaccay 220kV, Cusco” (Peruvian Engineering S.A.C.)

DESCRIPCIÓN SÍMBOLO VALOR

Profundidad mínima de Cimentación Df 1.50 mCapacidad Portante del Terreno Qadm 1.97 kg/cm2Capacidad Lateral Admisible Qlat 0.73 kg/cm2Ángulo de Fricción Interna Ø 30°Cohesión C 0.00 kg/cm2Coeficiente de Balasto Vertical K1 15.51 kg/cm3Coeficiente de Balasto Lateral Kh 6.30 kg/cm3Peso Unitario Natural Seco γn 1.429 ton/m3Factor de Suelo S 1.20Periodo Fundamental Suelo Tp 0.60 s

2. ANÁLISIS DE REACCIONES EN MUROS DE CERCOPara el diseño de la viga solera, columnas y cimentaciones, es necesario realizar la estimación de cargas según las recomendaciones de la norma NTE.070, siendo los muros de cerco susceptibles a cargas de sismo y vientos en la dirección ortogonal a su plano. Revisando que los esfuerzos en el muro a tracción por flexión no excedan los valores recomendados. El muro se encuentra arriostrado en cuatro lados

3. PARÁMETROS SISMORRESISTENTESA continuación se definen los parámetros sismorresistentes para el diseño del Muro de Cerco.

Descripción Símbolo Valor

Ubicación Espinar, CuscoFactor de Zona NTE.030 - Z2 Z 0.30

Gm=0.40 ∙Em


Fecha: Febrero 2016



Factor de Importancia - SSEE U 1.50Coeficiente Sísmico C1 0.60Espesor Bruto del Cerco e 0.19 mPeso Volumétrico Albañilería γ 2000 kg/m3Esfuerzo Máx. Permisible a tracción por flexión

f't 1.50 kg/cm2

4. CARGAS4.1.CARGA MUERTA

Se considerará el peso propio del Concreto armado y las unidades de albañileríaPeso Específico Concreto Armado 2400 Kg/m3Peso Específico Albanilería de Concreto 1800 Kg/m3

4.2.CARGA DE VIENTO EXTREMODesarrollado según ASCE 7-11 Minimum Design Loads for buildings and other Structures.

Presión Dinámica p=(Q)(kz )(kzd )(kd )(V 2)(lfw)

p=71.93kg /m2

5. DISEÑO DE LOS ELEMENTOS5.1.DISEÑO DE MUROS – VERIFICACIÓN DEL ESPESOR DEL MURO

Según NTE.070 (Cap. 9)Momento Actuante (Ma)

M=m ∙a2 ∙ωω=0.8 ∙Z ∙U ∙C1 ∙ γ ∙t

M=0.8 ∙m∙a ∙Z ∙U ∙C1 ∙ γ ∙t

Momento Resistente (Mr)


Factor Densidad de Aire Q 0.00256Factor de Exposición del Terreno - Cat. C kz Factor de Topografía kzt 1.00Coeficiente de Forma α 9.50Factor de Direccionalidad kd 0.85Altura qz 900 ftVelocidad básica viento V 113 Km/hFactor de Importancia lfw 1.00Factor Efecto de Ráfagas Grf 0.85


Fecha: Febrero 2016



Mr= f ' t ∙ t2

6Igualando Mr=Ma

t=U ∙s ∙m∙a2

Donde:

s=4.8∙ Z ∙C1 ∙ γ

f ' tHallamos el valor de “m” según la tabla 12 del NTE.070

El valor de “m” se asume 0.0659

Reemplazando

s= 4.8∙0.3 ∙0.6 ∙2000 kg /m315000kg/m 2s=0.1152/m

t=1.5 ∙ 0.1152m

∙0.0659 ∙2.402m2

t=0.07mNorma NTE.070

t ≥ h20

t ≥0.12Confinamientos verticales

L≤2H y L≤5.00m3≤4.8

5.2.DISEÑO DE MUROS – REVISIÓN DE LA ALBAÑILERÍASe revisará que las alturas, separación y espesor del muro de albañilería cumpla con los requisitos de la norma NTE.070

Carga actuante en la albañileríaω=0.8 ∙Z ∙U ∙C1 ∙ γ ∙t

ω=0.8 ∙0.3 ∙1.5 ∙0.6 ∙2000 kg /m3 ∙0.19m


Fecha: Febrero 2016



ω=82.08 kg /m2

Momento actuante en la albañileríaMs=m ∙a2 ∙ω

Ms=0.0659 ∙2.402 ∙82.08 kg .m /mMs=31.16kg .m /m

Esfuerzo a la tracción producido por flexión

f ' t=6 ∙Mst2

f ' t=6 ∙21.16kg .m /m0.192m2

f ' t=5178.95 kg /m2f ' t=0.52 kg /cm2

5.3.DISEÑO DE LA VIGA SOLERA – REACCIONESSe ha propuesto una viga solera con las siguientes características:

Longitud 3.00mAltura 0.20mAncho 0.25m

Asignándole las cargas provenientes por la albañilería y el peso propio de la viga. La distribución de cargas se realizó por el método del sobre.

Carga última proveniente de la albañileríaωu1=1.25∙ Z ∙U ∙C1 ∙ γ ∙ t ∙ h/2

ωu1=1.25∙0.3 ∙1.5∙0.6 ∙2000kg/m3 ∙0.19m∙2.40m /2ωu1=136.08 kg/m

Carga última proveniente de la vigaωu2=1.25∙0.8 ∙ Z ∙U ∙C1 ∙ γc ∙ bw ∙d

ωu2=1.25∙0.8 ∙0.3 ∙1.5 ∙0.6 ∙2400kg /m3 ∙0.25m∙0.20mωu2=40.50 kg /m

Momento último proveniente de la albañilería

Mu1=ωu1 ∙ h2

3+ωu1∙

(L−h )2

∙( h2 + L−h8 )

Momento último proveniente de la viga solera

Mu2=ωu 2∙ L2

8


Fecha: Febrero 2016



Momento último CombinadoMu=166.00 kg .m

Cortante último combinadoVu=183.22 kg .m

5.4.DISEÑO DE LA VIGA SOLERA – COMPROBACIONESA continuación se verificará la resistencia de la sección propuesta comprobándola con los momentos y cortantes últimos.

Descripción Fórmula Valor

Ancho de la Viga bw 25.0 cm

Peralte Efectivo d 17.0 cm

Area de Refuerzo Avs 1.42 cm2

Tensión 5964 kg

Compresión 5964 kg

Concreto en compresión a 1.0 cm

Momento Resistente88559 kg.cm

Resistencia al Corte 3204

5.5.DISEÑO DE LAS COLUMNAS – REACCIONESSe ha propuesto una viga solera con las siguientes características:

Longitud 3.00mAltura 0.25mAncho 0.25m

Momento último combinadoMu=593.70 kg ∙m

Cortante último combinadoVu=385.40 kg .m

5.6.DISEÑO DE LAS COLUMNAS – COMPROBACIONESA continuación se verificará la resistencia de la sección propuesta comprobándola con los momentos y cortantes últimos.

T=Asv ∙ fy

Cc=0.85 ∙ f ' c ∙a ∙bw

Mr=φ ∙T ∙(d−a2 )Vc=φ ∙0.53 ∙√ f 'c ∙bw ∙d


Fecha: Febrero 2016



Descripción Fórmula Valor

Ancho de la Columna bw 25.0 cm

Peralte Efectivo d 22.0 cm

Area de Refuerzo Asc 3.80 cm2

Tensión 15960 kg

Compresión 15960 kg

Concreto en compresión a 2.7 cm

Momento Resistente296744 kg.cm

Resistencia al Corte 4146 kg

5.7.DISEÑO DE LAS CIMENTACIONESSe diseñarán las cimentaciones bajo la premisa que se trata de un cerco, por lo tanto el cimiento corrido es céntrico.

Fig. 1: Pre dimensionamiento de muro


T=Asc ∙ fy

Cc=0.85 ∙ f ' c ∙a ∙bw

Mr=φ ∙T ∙(d−a2 )Vc=φ ∙0.53 ∙√ f 'c ∙bw ∙d


Fecha: Febrero 2016



Peso Específico Suelo γs 1429 kg/m3Angulo de Fricción ø 30°Coeficiente de Fricción μ 0.60Capacidad Portante Qadm 1.97 kg/cm2

Coeficiente de Empuje Activo 0.33

Coeficiente de Empuje Pasivo 3.00

Empuje Activo342.96 kg

Empuje Pasivo4822.88 kg

5.7.1. VERIFICACIÓN POR DESLIZAMIENTOPrimero se calculara el peso total del muro por metro de longitud


Cálculo del Peso Total Peso Propio Solera Psolera 120.00 kgPeso Propio Muro Pmuro 912.00 kgPeso Propio S/C Ps/c 230.00 kgPeso Propio Cimiento Pcimiento 1656.00 kgPeso Propio Relleno Prelleno 175.77 kgPeso TOTAL PTOTAL 3093.77 kg

Luego se calculan las fuerzas actuantes y resistentes


Fuerzas Resistentes Resistencia al Deslizamiento Ptot x μ 1856.26 kgEmpuje Pasivo Ep 4822.88 kgTOTAL FUERZA RESISTENTE FR 6679.14 kg

Fuerzas Actuantes

Empuje Sísmico Solera Ess 32.40 kgEmpuje Sísmico Albañilería Esa 246.24 kgEmpuje Sísmico s/c Ess/c 62.10 kgEmpuje Sísmico cimentación Esc 447.12 kgEmpuje Activo Ea 342.96 kgEMPUJE TOTAL ACTUANTE FA 1130.82 kg

Para Finalmente hallar el FSFS=FR /FA≥1.50

Ka=tan2(45 °−∅2

)

Ka=tan2(45 °+∅2

)

Ea=12∙Ka ∙ γs∙ hc2 ∙ B

Ep=12∙ Kp∙ γs∙ hc2 ∙B


Fecha: Febrero 2016



FS=5.91≥1.50

5.7.2. VERIFICACIÓN POR VOLTEOHallamos el momento de volteo

Elemento H (kg) d(m) M(kg.m)

Viga Solera 32.40 4.00 129.60Muro de Albañilería 246.24 2.90 714.10Sobrecimiento 62.10 1.45 90.05Cimiento 447.12 0.60 268.27Empuje Activo 342.96 0.40 137.18

Mv 1339.20

Momento Resistente

Mr=Ptot ∙ b2+Ep ∙ Df

3

Mr=1130.82 ∙ 0.62

+4822.88 ∙ 1.53

Mr=2857.28Hallamos el FS

FS=MrMa

≥2.00

FS=2.13≥2.00

5.7.3. VERIFICACIÓN DE ESFUERZOS EN EL TERRENO

x 0=Mr−MvPtot

x 0=0.491m

Excentricidad

e=X0−b2

e=−0.191m

Esfuerzo máximo sobre el suelo

σt= Ptot

2∙( B2−e )σt=0.32kg /cm2

6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES


Fecha: Febrero 2016



- Se concluye que el muro será de un espesor de 19cm con una viga solera de 20x25 reforzada con 4ø3/8” y con refuerzo por cortante mínimo ø1/4” 1@50, 4@100, resto @150 mm. Las columnas serán de sección 25x25 con refuerzo 6ø1/2” y refuerzo por cortante mínimo ø3/8” 1@50, 4@100, resto @150 mm.

- Se contará con un sobrecimiento de 20x50cm- El cimiento corrido es de 60x120 con una profundidad de desplante de 1.50m- EL factor de seguridad al deslizamiento es de FS=5.91- El factor de seguridad al volteo es de FS=2.13- Las presiones en el suelo no exceden 0.32kg/cm2, es decir un FS=7.38

7. BIBLIOGRAFÍA- Norma Técnica Peruana Edificaciones NTE.060 Concreto- Norma Técnica Peruana Edificaciones NTE.070 Albañilería- Norma Técnica Peruana Edificaciones NTE.030 Diseño Sismorresistente- Diseño de Concreto Reforzado 8va Edición – Jack C. McCormac- Comentarios a la Norma E070 Albañilería – San Bartolomé

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