analisis estructural y dimensional de alcantarillas

25
DISEÑO DIMENSIONAL Y ESTRUCTURAL DE ALCANTARILLAS FIC-UNSA DISEÑO DE ALCANTARILLAS A: CALCULO DE LOS CAUDALES DE DISEÑO Caudal de Quebrada Caudal de Cuneta Caudal de Quebrada Cuneta Vi a Caudal Total Via Perfil Longitudinal P l a n ta Caudal Total Cuadro de caudales que pasaran por las alcantarillas, originados por el paso de quebradas o manantiales, haciendo mayor el caudal agregado a la cuneta Tramo Alcantarilla Are a Variabl es Caudal Caudal L (m) has . C I Qq Qq (m3/s) 1 0+002.5 5.0 0 Alc. N° 01 1.8 0 0.4 0 10. 0 0.0200 0.023 2 0+032.5 5.0 0 Alc. N° 02 1.8 0 0.4 0 10. 0 0.0200 0.050 3 0+265.7 5.0 0 Alc. N° 03 1.8 0 0.4 0 10. 0 0.0200 0.253 4 0+709.5 5.0 0 Alc. N° 04 1.8 0 0.4 0 10. 0 0.0200 0.079 5 1+150.0 5.0 0 Alc. N° 05 1.8 0 0.4 0 10. 0 0.0200 0.559 6 1+460.0 5.0 0 Alc. N° 06 1.8 0 0.4 0 10. 0 0.0200 0.334 7 1+792.0 5.0 0 Alc. N° 07 Eliminada 8 2+080.0 5.0 0 Alc. N° 08 Eliminada 9 2+459.0 5.0 0 Alc. N° 09 1.8 0 0.4 0 10. 0 0.0200 0.051 10 2+690.0 5.0 0 Alc. N° 10 1.8 0 0.4 0 10. 0 0.0200 0.304 11 2+974.5 5.0 0 Alc. N° 11 1.8 0 0.4 0 10. 0 0.0200 0.080 12 3+034.5 5.0 0 Alc. N° 12 1.8 0 0.4 0 10. 0 0.0200 0.296 13 3+310.0 5.0 0 Alc. N° 13 1.8 0 0.4 0 10. 0 0.0200 0.276 14 3+566.0 5.0 0 Alc. N° 14 1.8 0 0.4 0 10. 0 0.0200 0.254 15 3+800.0 5.0 0 Alc. N° 15 1.8 0 0.4 0 10. 0 0.0200 0.492 16 4+271.5 5.0 0 Alc. N° 16 1.8 0 0.4 0 10. 0 0.0200 0.209 17 4+460.0 5.0 0 Alc. N° 17 1.8 0 0.4 0 10. 0 0.0200 0.273 18 5+334.0 5.0 0 Alc. N° 18 Eliminada 19 5+851.0 5.0 0 Alc. N° 19 1.8 0 0.4 0 10. 0 0.0200 0.093 20 5+911.5 5.0 0 Alc. N° 20 1.8 0 0.4 0 10. 0 0.0200 0.020 21 6+144.5 5.0 0 Alc. N° 21 1.8 0 0.4 0 10. 0 0.0200 0.020 22 6+381.0 5.0 0 Alc. N° 22 1.8 0 0.4 0 10. 0 0.0200 0.386 23 6+485.5 5.0 0 Alc. N° 23 1.8 0 0.4 0 10. 0 0.0200 0.187 24 6+653.0 5.0 0 Alc. N° 24 1.8 0 0.4 0 10. 0 0.0200 0.305 Caudal Maximo en Alcantarillas 0.559 0.559 (*) A este caudal, se ha sumado el caudal que trae la cuneta

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Page 1: Analisis Estructural y Dimensional de Alcantarillas

DISEÑO DIMENSIONAL Y ESTRUCTURAL DE ALCANTARILLAS

FIC-UNSA

DISEÑO DE ALCANTARILLAS

A: CALCULO DE LOS CAUDALES DE DISEÑO

Caudal de Quebrada

Caudal deCuneta

Caudal de Quebrada

Cuneta Via

Caudal Total

Via Perfil Longitudinal

P l a n ta CaudalTotal

Cuadro de caudales que pasaran por las alcantarillas, originados por el paso de quebradas o manantiales, haciendo mayor el caudal agregado a la cuneta

Tramo Alcantarilla Area Variables Caudal Parcial Caudal Alcant.

N° L (m) has. C I Qq (m3/s) Qq (m3/s) (*)

1 0+002.5 5.00 Alc. N° 01 1.80 0.40 10.0 0.0200 0.0232 0+032.5 5.00 Alc. N° 02 1.80 0.40 10.0 0.0200 0.0503 0+265.7 5.00 Alc. N° 03 1.80 0.40 10.0 0.0200 0.2534 0+709.5 5.00 Alc. N° 04 1.80 0.40 10.0 0.0200 0.0795 1+150.0 5.00 Alc. N° 05 1.80 0.40 10.0 0.0200 0.5596 1+460.0 5.00 Alc. N° 06 1.80 0.40 10.0 0.0200 0.3347 1+792.0 5.00 Alc. N° 07 Eliminada8 2+080.0 5.00 Alc. N° 08 Eliminada9 2+459.0 5.00 Alc. N° 09 1.80 0.40 10.0 0.0200 0.05110 2+690.0 5.00 Alc. N° 10 1.80 0.40 10.0 0.0200 0.30411 2+974.5 5.00 Alc. N° 11 1.80 0.40 10.0 0.0200 0.08012 3+034.5 5.00 Alc. N° 12 1.80 0.40 10.0 0.0200 0.29613 3+310.0 5.00 Alc. N° 13 1.80 0.40 10.0 0.0200 0.27614 3+566.0 5.00 Alc. N° 14 1.80 0.40 10.0 0.0200 0.25415 3+800.0 5.00 Alc. N° 15 1.80 0.40 10.0 0.0200 0.49216 4+271.5 5.00 Alc. N° 16 1.80 0.40 10.0 0.0200 0.20917 4+460.0 5.00 Alc. N° 17 1.80 0.40 10.0 0.0200 0.27318 5+334.0 5.00 Alc. N° 18 Eliminada19 5+851.0 5.00 Alc. N° 19 1.80 0.40 10.0 0.0200 0.09320 5+911.5 5.00 Alc. N° 20 1.80 0.40 10.0 0.0200 0.02021 6+144.5 5.00 Alc. N° 21 1.80 0.40 10.0 0.0200 0.02022 6+381.0 5.00 Alc. N° 22 1.80 0.40 10.0 0.0200 0.38623 6+485.5 5.00 Alc. N° 23 1.80 0.40 10.0 0.0200 0.18724 6+653.0 5.00 Alc. N° 24 1.80 0.40 10.0 0.0200 0.305

Caudal Maximo en Alcantarillas 0.5590.559

(*) A este caudal, se ha sumado el caudal que trae la cuneta

Page 2: Analisis Estructural y Dimensional de Alcantarillas

B: DISEÑO HIDRÁULICO DE ALCANTARILLASAplicando la formula de MANNING Donde :

Q: Caudal en m3/seg..2/3 1/2 A: Área hidráulica en m2

Q = A R S P: Perímetro mojado en m

n R: Radio hidráulico = A/PS: Pendiente de la alcantarilla n: coeficiente de rugosidad

Valores de "n" para la formula de MANNINGN° TIPO DE MATERIAL " n "1 Tierra común nivelada. 0.0202 Roca lisa y uniforme 0.0803 Roca con salientes y entrantes 0.0404 Lecho pedregoso y bordes enyerbados 0.0305 Plantilla de tierra, taludes ásperos 0.0306 revestidos de: Concreto áspero o bituminoso 0.0177 Piedra lisa 0.0208 Pasto bien mantenido, profundidad de Flujo:

-Mayor a 15.24 cm 0.040-Menor a 15.24 cm 0.060

9 Concreto Liso 0.013

C: DISEÑO HIDRÁULICO DE ALCANTARILLA TIPO MARCO PARA VÍAS

1.- Caudal de Diseño para alcantarillas: Nº 01, 02,03

Q= 0.559 m3/seg. Es el Caudal maximocaudal por Riego, Q = 1.300 m3/seg.

Adoptamos: Q= 1.300 m3/seg.

Alcantarilla N° 15: TIPICA KM: 3+800.0

1.- DATOS DE DISEÑO (Dato de Alcantarilla N° 01)Q max: Caudal Máximo =

S: Pend. Alcant. O Pend paso de agua = n: Coef de fricción o Rugosidad =

1.3000.0020.013

m3/seg.% (Concreto)

Page 3: Analisis Estructural y Dimensional de Alcantarillas

1

2.- SECCIÓN DEL OJOAsumiendo Valores, con la condicion de: e b e

h = 1.50 x bDonde: e°Ancho: b = 0.90

H hAltura: h = 1.10

Con la condicion que : e°Asumimos :

e = 0.20 e° = 0.20

Con lo que se obtiene: B =H =

B

1.30 m1.50 m

3.- CAPACIDAD DE LA ALCANTARILLALa capacidad la calculamos con la formula de MANNING

A = 0.990 m2 Remplazando:P = 3.100 m Q= 1.591 m3/seg.R = 0.319 m Se Verifica entonces que:S = 0.002 n = 0.013

Q=

Qmax.=Ok Cumple

1.591>1.300

m3/seg.

m3/seg.

DISEÑO HIDRÁULICO FINAL PARA ALCANTARILLAS TIPO MARCO

Tabulacion de datos:Con el Caudal maximo: Q =

n = S =

1.5910.0130.002

m3/s

.50 y

e = 0.20 Espesor de losa y Paredb = Ancho libre Interno = 0.90 h = Alto libre Interno = 1.10

Area =1.30 Perimetro =

0.90 x Y m20.90 + 2Y m

Se Verifica que: 51 n Q . 3

5 1/2 =b S

Y

2 ( b + 2Y)

..... Ecuacion (I)

Page 4: Analisis Estructural y Dimensional de Alcantarillas

1

Probamos que: 5Y

0.1676 = 2

Usamos Aprox. Y = 1.10Donde: 0.168 =

(0.90 + 2Y)

0.168

Donde:

Ok el Valor de Y es CorrectoAsumimos Y = 1.10 m

Área Mojada: Perímetro Mojado: Radio Hidráulico: Velocidad del flujo:

0.99003.10000.31941.6073

m2 m m

m/s

Tabulacion de datos cuando Transporte el Caudal Normal AsumidoCon el Caudal maximo: Q =

n = S =

1.30000.01300.0020

m3/s

.50 y

e = 0.20 Espesor de losa y Paredb = Ancho libre Interno = 0.90 h = Alto libre Interno = 1.10

Area =1.30 Perimetro

Probamos que:

0.0914

0.90 x Y m20.90 + 2Y m

5Y

= 2

Usamos Aprox. Y =(0.90 + 2Y)

0.935Donde: 0.091 = 0.091

Donde:

Ok el Valor de Y es CorrectoAsumimos Y = 0.94 m

Área Mojada: Perímetro Mojado: Radio Hidráulico: Velocidad del flujo:

0.84602.78000.30431.5366

m2 m m

m/s

Page 5: Analisis Estructural y Dimensional de Alcantarillas

DISEÑO ESTRUCTURAL Y DIMENSIONAL DE ALCANTARILLAS – CAMINOS I

Disñ. Estrc. Alcantarillas, pág.1818

1.3

0

1.5

0H

=

Peso de la viga Sardinel = e x h x pe. Concreto= 96.00 kg/m

Peso propio de losa superior = e x B x pe. Concreto= 624.00 kg/m

5.- DISEÑO ESTRUCTURAL DE ALCANTARILLAS

5.1- DISEÑO DE ALCANTARILLAS, TIPO MARCO

El diseño de alcantarillas que cruzan la Via, tienen la caracteristica de tener contacto mas directos con el peso de loa vehiculos que pasan por caminos vecinales y tramos en donde estas son necesarias, ademas su carga maxima la encontramos en un vehiculo conocido, es decier tendran un eje sobre estas de un camion

H20 S16, cuyo peso en una de sus ruedas es de 8 toneladas.

A: DATOS DE CALCULO

f`c = 175.00

Fy = 4,200

S/C = 8.00

16,00

0 =

1,900

kg/cm2

kg/cm2 tonlbs

kg/m3

H20 S16

Resistencia del concreto a los 28 diasResistencia del Acero

si 01 LB= 0.45

kg peso especif del suelo

ø = 30° 30.00° Àngulo de reposo

K = 0.33

tan2(45º- /2)

=0.33

h = 1.30 m H = 1.50 m b = 0.90 m B = 1.30 me = 0.20 m espesor de la losa de concreto de las

paredes h1 = 0.20 m altura del sardinel

= 2,400 kg/m3 peso especifico del concreto

Suponiendo que se llegaran a pavimentar las via de cruce, se tiene.

= 2,000 kg/m3 peso especifico del concreto asfalticoe2 = 0.05 kg/m3 espesor del concreto asfaltico

1.10 0.20

0.20

0.20

0.16

0.94

0.20

0.20 0.90

1.30

0.20

B: METRADOS DE CARGAS

a) CA R GA S O B R E L O S A S U P ERIO R

a.1) Cargas Muertas (CM)

Page 6: Analisis Estructural y Dimensional de Alcantarillas

Peso del Concreto Asfaltico = e1 x B x pe tierra= 130.00 kg/m

total C.M. = 850.00 kg/m

Efecto como carga distribuida

Efecto como carga distribuida

= WCM

= 850.00 kg/m

a.2) Carga Viva ( CV)La carga transmitida por el Vehiculo hacia la Vía

P cv = 7,264.00

kg total C.V. =

7,264.00 kg

Efecto como carga distribuidaEfecto como carga

distribuida a.3) Carga de Diseño W1

Según el R.N.C. W1=

= WCV

= 5,587.69 kg CV/B

1.5( CM ) + 1.8( C.V )

W1= 11,332.85

kg/m ; Carga distribuida en losa Superior

b)

b.1)

CA R GA S O B R E L O S A I N FERIO R

Cargas Muertas (CM)

Pesos de la losa Superior (Calculados) = 850.00 kg/m

Peso propio de losa inferior =

e x B x pe. Concreto= 624.00 kg/m

Peso propio de las paredes =

e x H x pe. Concreto= 1,440.00 kg/m

total C.M. = 2,914.00 kg/m

Efecto como carga distribuida

Efecto como carga distribuida

WCM

WCV= 2,914.00 kg/m

b.2) Carga Viva ( CV)La carga transmitida por el Vehiculo hacia la Via se considera

P cv = 7,264.00

kg total C.V. =

7,264.00 kgEfecto como carga distribuida

Efecto como carga distribuida

WCM

WCV= 5,587.69 kg/m

b.3) Carga de Diseño W1

Según el R.N.C. W1 = 1.50 ( C.M. ) + 1.80 ( C.V .)

W2= 14,428.85

kg/m Carga distribuida de la losa Inferior

c.) CARGA SOBRE LAS PAREDES LATERALES

c.1) Cargas Muertas (CM)Las Cargas Muertas que actuan sobre las paredes laterales de la estructura son los empujes de la tierra.

Estos empujes de tierra pueden calcularse por cualquier metodo conocido, recomendandose el

metodo gràfico o el mètodo analìtico de RANKINE.

Page 7: Analisis Estructural y Dimensional de Alcantarillas

FIC - UNSA, pág.2020

Donde :

E= 1/2 g h² x C

E= Empuje en ( Kg ) Densidad del suelo o peso especifico en ( kg/m³ )

h = Altura del material actuante contra la estructura en

(m) K= Coeficiente de BalastroCuando la parte superior del relleno es horizontal, el valor de K esta dado por la formula

K = TAN² (45-θ/2)

Donde : θ es el angulo de reposo del material actuante.

Cuando la parte superior del relleno forma un angulo α con la horizontal, el valor de K

esta dado por la siguiente tablaα θ

1:1 1:1.5 1:2 1:2.5 1:3 1:4A NIVEL

45º 33º41' 26º34 21º48 19º26 14º02

20° 0.72 0.58 0.48

25° 0.60 0.52 0.46 0.40

30° 0.54 0.44 0.40 0.37 0.33

35° 0.48 0.38 0.33 0.31 0.29 0.27

40° 0.36 0.29 1.00 0.24 0.23 0.22

45° 0.26 0.22 0.20 0.19 0.18 0.17

50° 0.29 0.18 0.16 0.15 0.14 0.14 0.13

55° 0.18 0.13 0.12 0.11 0.11 0.14 0.10

COMO EL RELLENO ES HORIZONTAL TENEMOS QUE,

K = TAN² (45-θ/2)

Donde ø = 30.00° ;

tan2(45º-ø/2)

=0.33

Según se sabe se esta usando las valores maximos en cada Alcantarilla:donde se ha obtenido :Donde hacen que exista dos cargas o valores: Ps uno Superior: Ps = x h1 x K = 0otro Inferior: Pi = x H x K > = 0

Altura considerable Total: HH

Donde:

Ps = 0.00 kg/m Pi

Pi = 950.00 kg/mEnesta zona no existe carga Viva para diseño por lo que la combinacion

Según el R.N.C. W = 1.50 ( C.M. )

W3= 1,425.00

kg/m Carga distribuida Parte Inferior

Page 8: Analisis Estructural y Dimensional de Alcantarillas

I1

1.3

0

C : SISTEMA ESTATICO

1.10w1 = 11,332.85

1 2 1 2

4 3 4 3

I2

c1.- CALCULO DE LAS INERCIAS

w3 = 1,425.00 w3 = 1,425.00

w2 =14,428.85

I = b x h³

b =

12Ancho de losa

1.00 m (analizamos solo para 1 ml)h = e 0.20 m (espesor de losa)

Donde: I1 = I2 = 0.0007 m3

c2.- CALCULO DE LAS RIGIDECESK ij = I ij / L ij

K 12 = K34 = 0.00061 m2

K 14 = K23 = 0.00051 m2

c3.- SUMATORIA DE LAS RIGIDECESΣK i= Suma de todas las rigideses que sale del punto (i)ΣK 1 = ΣK 2 = ΣK 3 = ΣK 4 =

c4.- COEFICIENTE DE DISTRIBUCION

d ij = K/ΣK

0.0011

d 12 = d 21 = d 43 = d 34 = 0.542

d 14 = d 41 = d 32 = d 23 = 0.458

c5.- MOMENTOS DE EMPOTRAMIENTO PERFECTO

Mº12 = - Mº21= W1 x L^2 = 1,142.73 kg/m

Mº34 = - Mº43=

12W2 x L^2 =

12

1,454.91

kg/m

Mº23 = - Mº14= W3 x L^2 = 80.28 kg/m

Mº32 = - Mº41=

30- W3 x L^2

=

20

-120.41

kg/m

Momentos Finales Obtenidos por CrossM12 = 431.93M23 = 722.76M34 = 667.88

M41 = 975.91

kg/m ; - M14 = kg/m ; - M21 = kg/m ; - M32 =

kg/m ; - M43 =

431.93722.76667.88

975.91

kg/m kg/m kg/m

kg/m

Para tener completo el diagrama de momentos es necesario conocer los valores de los momentos en el centro de la luz de la losa

Page 9: Analisis Estructural y Dimensional de Alcantarillas

D : CALCULO DE MOMENTOS CORTANTES

Formula general:

Vx =Vix +

MB - MA

- L

Vx = Esfuerzo Cortante a la distancia "x"

Vix = Cortante a la distancia "x" Originado por las cargas sobre la vigaL = Longitud del tramo en analisis

Mi = Momento en el punto "i"

Mj = Momento en el punto "j"

d1.- Esfuerzo Cortante para Los Puntos 1 - 2 ( losa Superior)

Vx(+) = 5,968.68 kg Vx(+/-) Promedio: = 6,233.07 kg

Vx(-) = 6,497.45 kg

d2.- Esfuerzo Cortante para Los Puntos 3 - 4 ( losa Inferior)Vx(+) = 7,655.84 kg Vx(+/-) Promedio: = 7,935.87 kg

Vx(-) = 8,215.89 kg

d3.- Esfuerzo Cortante para Los Puntos Laterales 1 - 4 ó 2 - 3Vx(+) = 350.96 kg

Vx(-) = 432.79 kg

E : MOMENTOS MAXIMOS POSITIVOS

e1.- DIAGRAMA GENERAL PARA CALCULAR MOMENTOS MAXIMOS

WW : Carga Distribuida

Mij : Momento en el Tramo ij

Mij Mx Mx : Momento en el punto X

i Vx : Cortante en el punto X V : Cortante en el Tramo ij

X Vx X : Distancia a un punto fijo

VPor Equilibrio: 2

Mx = V * X - W * X - Mij .....(1)

2Para Calcular el Momento maximo se debe cumplir que el cortante para un punto "x" sa Cero, es decir el equilibrio de fuerzas cortantes sea cero:

Por Equilibrio se Tiene: Vx + W * X - V = 0Pero : Vx =

0Entonces: X = V / W ....(2)

Punto donde el cortante es cero

Remplazando (2) en (1):

2

Mx = V - Mij ..... (3)2W

Page 10: Analisis Estructural y Dimensional de Alcantarillas

Mx = 280.846

- 93.615 - 722.757

Mx = -535.53 kg - m

e2.- Momento Maximo en la losa Superior (1 - 2)Mx = 1,282.16 kg -

m

e3.- Momento Maximo en la losa Inferior (3 - 4)Mx = 1,206.45 kg -

m

e4.- Momento Maximo en Paredes Laterales de la

Alcantarilla: DIAGRAMA GENERAL

y

W : Carga DistribuidaMij : Momento en el Tramo ij

Mij Mx Mx : Momento en el punto X

i Vx : Cortante en el punto X V : Cortante en el Tramo ij

X Vx X : Distancia a un punto fijo y : W3*X/H

VPor Equilibrio: 3

Mx = V * X - W3 * X - Mij .....(1)6 H

Para Calcular el Momento maximo se debe cumplir que el cortante para un punto "x" sa Cero, es decir el equilibrio de fuerzas cortantes sea cero:

Por Equilibrio se Tiene: 2

Vx + y * X - V = 0

2

Remplazando Y = W3*X/H ; Pero : Vx = 0Llegamos a la Expresion: 2

(W3) * X - V = 0

2 HDonde: W3

= H

= V

=Calculamos: X

= X1 =

X2 =

1,425.00

1.30350.960.80

0.80

-0.80

kg/m mkg

m

m

Donde el Valor verdadero de "X" es: 0.80 mRemplazando en (1),Tenemos:

3

Mx = V * X - W3 * X - Mij6 H

Page 11: Analisis Estructural y Dimensional de Alcantarillas

F : DIAGRAMA DE MOMENTO FLECTOR

431.93 -722.76

-431.93 722.76

-535.53

1,282.16

1,206.45-535.53

975.91

-975.91 667.88

-667.88

G : DIAGRAMA DE ESFUERZO CORTANTE

6,233.07

350.96

350.96

6,233.07

8,215.89

432.79

432.79

7,655.84

H : VERIFICACIONES DE DATOS ASUMIDOS

h . a ) VERIFICACIONES DEL PERALTE ASUMIDO

h .a .1 ) POR CORTANTEd asumido=

r =17.00 cm

3.00 cm

Maximo cortante actuante ( Vi )

V = 7,655.84 kgMaximo cortante Nominal que toma el concreto Vc

Vc = 0.053*√ f`c

Vc = 7.011

kg/cm2

Page 12: Analisis Estructural y Dimensional de Alcantarillas

d= 17.00 cm

fy= 4,200 kg/cm2

peralte calculadodV = V = donde V= 7,655.84 kg

Ǿ*b*Vc Ǿ= 0.85

b= ancho unitario

b= 100

cm

Donde:

dV = 12.85

Vc= 7.01 kg/cm2

cm ok 'd' asumido es correcto

h .a .2 )

donde:

POR MOMENTOS

d = M K*b

d= peralte calculado

g= M = momento Max actuante

1

1+fs.max/(n*fc)

M = 975.91

kg-m fs= 0.50*fy

b= Ancho unitario fs=

b= 100 cm fs.max=

2100

1680kg/

cm2

kg/cm

2K= 0.50 * fc * g * j n=

fc= 0.40 * f'c

Es

Ec * √ f`c

y f'c= 175.00

kg/cm2 Pero: ; Es = 2.54 x 1E+06

fc= 70 kg/cm2 Ec = 1.60 x 1E+04 j= 1-g/3 n= 12

j= 0.889 g= 0.333K= 0.50 * fc * g * j

K= 10.370Entonces d =

9.70 cm < d asum.= 17.00

cm ok 'd' asumido es Correcto

h .b ) VERIFICACIONES DE LA SECCION TRANSVERSAL

h .b .1) Cortante Nominal Actuante (Vu)Vu =

Vu =

VǾ*b*d

0.231 kg/cm2

h .b .2) Cortante Unitario que toma el concreto

(Vc) Vc = 0.53* *√ f´cVc =

entonces:7.011

kg/cm2

Vu = 0.231 kg/cm2 Comparamos que:Vc = 7.011 kg/cm2 Vu < Vc Ok 'b' asumido es

correcto

I : CALCULO DEL ACERO DE REFUERZO

i .1) PARA LA LOSA SUPERIOR

i .1.1) Cara Externa (Nudos)As = M

fs * j * dM= 431.93 kg-m =fs= 1680 kg/cm2 j=

0.889

43,193.29

kg-cm

Page 13: Analisis Estructural y Dimensional de Alcantarillas

As = As.min

=

As.min =

1.701

14*b*d fy

5.67

cm2; con b= 100 cm

cm2

As < As.min

Usaremos: As = 5.67 cm2

Asumimos:

As = 5 ø 1/2'' = 6.33 cm2Espaciamiento: S =

S =

Ǿ½" *100As

22.35 cmUsaremos: 1 ø 1/2 @ 20.00 cm

i .1.2) Cara Interna (Centro de la Losa)As =

As =

Mfs * j * d

5.051 cm2

M= 1282.16 kg-m =

128,216.01

kg-cm

As = 5.051

cm2 < As.min = 5.67 cm2

Usaremos: As = 5.67 cm2

Asumimos:

As = 5 ø 1/2'' = 6.33 cm2Espaciamiento: S =

S =

Ǿ½" *100As

22.35 cmUsaremos: 1 ø 1/2 @ 20.00 cm

i .2) PARA LA LOSA INFERIOR

i .2.1) Cara Externa (Nudos)As =

As =

Mfs * j * d

2.631 cm2

M= 667.88 kg-m =fs= 1680 kg/cm2 j=

0.889d= 17.00 cm

fy= 4,200 kg/cm2

66,788.20

kg-cm

As.min =

As.min =

14*b*d fy

5.67

; con b= 100 cm

cm2 ; As

< As.min

Usaremos: As = 5.67 cm2Asumimos: As = Espaciamiento: S =

5 ø 1/2'' = 6.33 cm2Ǿ½" *100

As

S = 22.35 cmUsaremos: 1 ø 1/2 @ 20.00 cm

Page 14: Analisis Estructural y Dimensional de Alcantarillas

S =

Usaremos: 1 ø 1/2 @

S =

Usaremos: 1 ø 1/2 @

S =

Usaremos: 1 ø 1/2 @

i .2.2) Cara Interna (Centro de la Losa)As =

As =

Mfs * j * d

4.752 cm2

M= 1206.45 kg-m =

120,645.35

kg-cm

As = 4.752 cm2 < As.min = 5.67 cm2

Usaremos: As = 5.67 cm2Asumimos: As = Espaciamiento: S =

5 ø 1/2'' = 6.33 cm2Ǿ½" *100

As

22.35 cm

20.00 cm

i .3) PARA LAS PAREDES LATERALES

i .3.1) Cara Externa (Nudos)As =

As =

Mfs * j * d

3.844 cm2

M= 975.91 kg-m =fs= 1680 kg/cm2 j=

0.889d= 17.00 cm

fy= 4,200 kg/cm2

97,590.95

kg-cm

As.min =

As.min =

14*b*d fy

5.67

; con b= 100 cm

cm2 ;As < As.min

Usaremos: As = 5.67 cm2

Asumimos: As = 5 ø 1/2'' = 6.33 cm2Espaciamiento: S = Ǿ½

"*100

As

22.35 cm

20.00 cm

i .3.2) Cara Interna (Centro de la Losa)As =

As =

Mfs * j * d

-2.109 cm2

M= -535.53 kg-m =

-53,552.63 kg-cm

As = -2.109 cm2 < As.min = 5.67 cm2

Usaremos: As = 5.67 cm2Asumimos: As = Espaciamiento: S =

5 ø 1/2'' = 6.33 cm2Ǿ½" *100

As

22.35 cm20.00

cm

Page 15: Analisis Estructural y Dimensional de Alcantarillas

J : ACERO POR CONTRACCION Y TEMPERATURA (Ast)

j.1) SEGÚN EL ACI -77-7.12.2 b= 100.00 cm.Ast = 0.0018*b*d donde : d= 17.00 cm.

Ast = 3.06 cm2

Usaremos: As = 3.06 cm2Asumimos: As = Espaciamiento: S =

5 ø 3/8'' = 3.56 cm2Ǿ½" *100

As

S = 23.29 cm

Usaremos: 1 ø 3/8 @ 20.00 cm

K : ACERO PARA ARMADURA DE REPARTICION (Asr)

Asr = 0.0018*b*dAsr = 3.06 cm2Usaremos: As = 3.06 cm2

Asumimos:As = 5 ø

Espaciamiento:S =

3/8'' = 3.56 cm2

Ǿ½" *100

As

S = 23.29 cmUsaremos: 1 ø 3/8 @ 20.00 cm

Page 16: Analisis Estructural y Dimensional de Alcantarillas

DISEÑO DE OBRAS DE ARTE, MEJ. CAMINO VECINAL CRUCE NARANJO - SAN MIGUEL - SABANAS

Cross, pág.2929

975.9

10

.26

-0.3

0

1.0

0

-1.1

4

3.8

2

-4.4

11

4.4

3

-16

.95

50

.98

-55

.66

20

0.2

2

-19

7.4

3

11

04

.15

-24

3.4

8

12

0.4

1

-0.5

42

-43

1.5

80

.13

-0.6

1

0.5

0

-2.2

9

1.9

1

-8.8

3

7.2

2

-33

.90

25

.49

-1

11

.31

10

0.1

1

-39

4.8

5

55

2.0

8

-48

6.9

6

-80

.28

-0.4

58

-0.4

58

-12

0.4

1

36

5.6

8

-77

9.2

5

16

8.7

1

-29

1.4

3

57

.28

-65

.08

14

.24

-16

.41

3.6

4

-4.4

6

0.9

7

-1.1

9

0.2

6

-0.3

1

-667.7

7

-0.5

42

80

.28

73

1.3

6

-38

9.6

2

33

7.4

3

-14

5.7

2

11

4.5

6

-32

.54

28

.47

-8.2

1

7.2

7

-2.2

3

1.9

4

-0.5

9

0.5

1

-0.1

6

722.7

6

6.- C A L C ULO D E MOMENTOS FI N A LES :METODO D E CR O S

A.- PARA ALC ANTARI LLAS

431.93 -722.910.22 0.44

-0.72 -0.36

0.82 1.64-2.70 -1.35

3.08 6.15-10.43 -5.22

12.05 24.09

-40.06 -20.03

48.47 96.93

-131.55 -65.78

142.76 285.52

-466.65 -233.32

309.42 618.84-575.50 -287.75

1142.73 -1142.731 -0.542 -0.458 2

4 -0.458 -0 3

-1454.91 1454.91-460.46 -920.93

934.28 467.14-172.21 -344.42

169.42 84.71-38.46 -

76.9143.13 21.5

7-9.70 -19.39

12.21 6.11-2.64 -5.28

3.23 1.62-0.70 -1.40

0.84 0.42

-0.18 -0.37

0.22 0.11

-975.91 667.88

1.- MOMENTOS FI NALES:

M12 = - M14 =

M23 = - M21 =

431.93

722.76

kg/m

kg/m

M34 = - M32

= M41 = - M43

=

667.88

975.91

kg/m

kg/m

Page 17: Analisis Estructural y Dimensional de Alcantarillas

DISEÑO DE OBRAS DE ARTE, MEJ. CAMINO VECINAL CRUCE NARANJO - SAN MIGUEL - SABANAS

Disñ, pág.30

7.- DISEÑO DE TRANSICIONES DE ENTRADA Y SALIDA PARA ALCANTARILLAS A: TRANSICIONES PARA ALCANTARILLAS, SI FUERA EL CASO DE QUE SE

USARAN, EN QUEBRADAS O PARA CANALES

Datos:

h : b1 : b2

: L : e

: :

z :

Altura o profundidad de la AlcantarillaAncho aguas arribaAncho aguas a bajolongitud de la transicion a calcularEspesor de MurosAngulo de inclinacion de la transicion, (menor 12.5°) Inclinacion de taludes aguas arriba, si existieran

L

e

h x z

e b1 b2

h x z

e e

Según diseño tenemos :h : 1.10 m b1 : 0.70 m b2 : 0.90 m e : 0.20 m : 12.50° m z : 0.10 m

L : 0.70 m

(b1/2+zxh) - b2/2 0.01L = =

tan Adoptamos: L = 0.70 m con lo que verificamos el angulo:

(b1/2+zxh) - b2/2

tan 12.50°

0.01

= 0.05 m

tan = = = 0.01L 0.70

Nota:

= 0.82 °

ok L es Correcto

No se usaran transiciones de entrada, debido a que las alcantarillas reciviran el agua de las cunetas, pero su calculo es necesario para saber, que medidas se pueden tomar al respecto.

Page 18: Analisis Estructural y Dimensional de Alcantarillas