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PROYECTO: “CÁLCULO DE ACUEDUCTO PARA CRUCE DE

EMISARIO DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO SANITARIO”

MEMORIA DE CÁLCULO

ESTRUCTURAL

MEMORIA DE CÁLCULO

CONTENIDO: CÁLCULO DEL ACUEDUCTO PARA CRUCE DE EMISARIO UBICACIÓN: AV. KANTUTANI ENTRE HECTOR ORMACHEA - RIO ORKOJAHUIRA FECHA ELABORACIÓN DE INFORME: 02/11/2013

1. CONDICIONES DE DISEÑO.-

Uno de los requerimientos del proyecto es vencer obstáculos para un efectivo funcionamiento del

sistema de alcantarillado sanitario, en este caso se deberá pasar el río Orkojahuira mediante un

acueducto de sección tubular cuadrado (tipo canal). Paralelamente al acueducto que se proyecta

(aproximadamente a 1[m]) existe la estructura de un puente de longitud de 24 [m], asimismo se

debe mencionar que las cámaras de inspección del emisario se encuentran separadas por el

mismo río a un distancia de 43.97 [m] de eje a eje. También se tiene como un principal dato que el

río Orkojahuira no alcanza la cota de la solera del emisario en épocas de máximas crecidas

(Fuente Proyectista Ing. Sanitario), por el cual no tendrá impactos laterales debidos al flujo del río.

1.1. NORMAS Y REGLAMENTOS.-

El diseño estructural para la implementación del puente grúa se ajustará a las recomendaciones

de la Norma del ACI-318-05 (American Concrete Institute / 2005) en lo que respecta al cálculo del

hormigón armado, complementándose con la Norma de AISC para lo que se refiere al diseño de

estructura metálica. También nos regiremos a las disposiciones emanadas por las siguientes

entidades:

Instituto Americano de Normas ANSI (EE.UU.): Cargas Mínimas de Diseño en Edificios y otras

Estructuras ANSI A 58.1-1982.

Código Uniforme de las Construcción UBC(EE.UU. 1988)

Colegio de Ingenieros Estructurales de Bolivia CIE: Norma Boliviana de Elaboración y

Presentación de Proyectos Estructurales (1988).

CRUCE EMISARIO PASO CON ACUEDUCTO

L= 43.97m

H= 2.35m H= 2,50m

RIO ORKOJAHUIRA

PENDIENTE 0,6% a x b = 1000 x 800 a x b = 1000 x 800

H= 6.30m

EMISARO CM - CHY - 07 3306.527 (COTA TERRENO)

EMISARO CM - CHY - 08 3206.408 (COTA TERRENO)

PASO CON PUENTE CAJON RUGOSIDAD 0.013

(COTA SOLERA) 3304.482 m.s.n.m (COTA SOLERA) 3304.218 m.s.n.m

AV.HECTOR ORMACHEA AV.KANTUTANI

L= 24.00m



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1.2. PROPIEDADES FÍSICO – ESTRUCTURALES DE LOS MATERIALES.-

Propiedades para estructuras de Hormigón Armado γ Ho= Peso volumétrico del hormigón = 2400.00 [kg/m 3] E Ho= Modulo elástico lineal del Ho = 2.10E9 [kg/m²] E Ho= Modulo elástico transversal del Ho = 1.00E9 [kg/m²] Coeficiente de Poison = 0.2 Fluencia del Acero de refuerzo = 4200 [kg/cm²] Esfuerzo de compresión del concreto = 350 [kg/cm²]

2. DISEÑO Y CÁLCULO DE LOS ELEMENTOS PRINCIPALES DEL ACUEDUCTO.-

Como se mencionó anteriormente, el acueducto que deberá pasar el río Orkojahuira para poder

continuar el trazado del emisario del sistema de alcantarillado sanitario se asemejará a una

sección tubular cuadrado (tipo canal cerrado), el cual deberá soportar como sobrecarga el fluido o

descargas del sistema de alcantarillado sanitario que recorrerá por el mismo emisario, no obstante

este canal deberá estar recubierto de una tapa para proteger que no se infiltre residuos sólidos, u

otros fluidos generados por lluvias, granizos o nevadas que puedan afectar el caudal del emisario,

por otra parte es necesario colocar la tapa para proteger que no escapen los gases generados en

el mismo sistema de alcantarillado sanitario por factores medio ambientales. La tapa será

empotrada al canal para poder rigidizar el mismo, la limpieza del canal se podrá realizar a través

de las cámaras de inspección, los cuales se lo realizará periódica y/o preventivamente.

Ya definidas las cotas de solera de las cámaras de inspección del emisario, se tiene como

antecedente que el río Orkojahuira no alcanza la cota de la solera del emisario en épocas de

máximas crecidas (Fuente Proyectista Ing. Sanitario), por el cual no tendrá impactos laterales

debidos al flujo del río. Teniendo estos antecedentes como requerimiento, se debe tomar los

siguientes datos:

Peso específico del fluido en el sistema de alcantarillado sanitario, suponiendo que en la solución más desfavorable de este fluido tiene el 90% de líquido y el 10% de

desecho sólido → γfluido = 1111 [kg/m3]

2.1. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DE LA SECCIÓN DEL ACUEDUCTO.-

CARACTERÍSTICAS FISICAS DE LA SECCIÓN

ÁREA A = 0.5529 [m2]

CENTROIDE (ref. base) Z = 0.5239 [m]

MOMENTO DE INERCIA IX = 0.0945 [m4]

IY = 0.1002 [m4]

PRODUCTO DE INERCIA IXY = 0.0000 [m4]

RADIO DE GIRO RX = 0.4135 [m]

RY = 0.4256 [m]

DET

ALL

ES

En la parte superior de dispondrá diafragmas cada 2[m] para rigidizar las paredes laterales del canal; en la parte inferior del interior del canal se tiene chaflanes de 2.5[cm] de lado, la longitud de cálculo de este canal es de 25[m] y se postensará con cables (Ver detalles en planos).



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2.2. PRORRATEO DE CARGAS

CARGA MUERTA

CARGA MUERTA DEBIDO AL PESO PROPIO (DEAD) Peso acueducto de sección tipo canal cerrado y el peso de los tensores o cables de tensado

→ Asume el Prog. Sap2000

CARGA VIVA (Sobrecarga) Se mayorará a la carga viga con un factor de seguridad del 70% (ver combinaciones de carga), el mismo también absorberá la carga de impacto debido a cargas móviles por ser despreciable ya que la velocidad del fluido es de 2.42 [m/s] (8.72 [km/hr]), y caudal de 1.43 [m3/s] el cual empezará a generarse gradualmente llenando todo el largo del canal cerrado paralelamente al nivel de la solera.

Prorrateo de cargas vivas linealizadas en dirección al tramo del acueducto:

CARGA VIVA DEBIDO AL FLUIDO (FLUID)

[

] [ ] [ ]

[ ]

CARGA VIVA DEBIDO A LA NEVADA (SNOW)

[

] [ ] [ ]

FUERZA EN LOS CABLES DE TENSADO (PRESTRES)

El tipo de material que se usará para el tesado de los tendones es de A416Gr270, cada tendón tiene un área de 19.35[cm2] y se tesará en forma simultanea de ambos extremos para reducir las pérdidas de fricción. Los tendones 1 y tendones 2 van variando longitudinalmente en forma parabólica, los tendones 3 se mantienen linealmente, ver siguiente gráfico:



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2.3. COMBINACIONES DE CARGA.-

Para un solo tramo con ambos bordes empotrados, debido a la continuidad del canal hacia las cámaras de inspección y fijados a los estribos de anclaje.

COMBO 1 = 1.4 DEAD + 1.0 PRESTRES

COMBO 2 = 1.4 DEAD + 1.7 FLUID + 1.6 SNOW

COMBO 3 = 1.4 DEAD + 1.7 FLUID + 1.6 SNOW + 1.0 PRESTRES

2.4. CALCULO EN EL PROGRAMA SAP 2000

Fig. 1. Canal cerrado generada en el programa Sap2000 y designación de placas.

Fig. 2. Designación de ejes locales para las placas del Canal cerrado generada en el programa Sap2000



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Fig. 3. Carga del fluido en sentido gravitacional [kg/m

2]; y la Carga del fluido en sentido horizontal [kg/m

2]

Fig. 4. Carga de la cubierta por nevada [kg/m

2]; y la Carga de los tendones [kg]

Fig. 5. Momento M11[Ton-m] y Momento M22[Ton-m] ] (Comb3)



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Fig. 6. Esfuerzo F11[Ton-m] y Esfuerzo F22[Ton] (Comb3)

Fig. 7. Deformaciones en las combinaciones Comb1; Comb2; Comb3)

Fig. 8. Sección del Canal Cerrado [m]



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2.5. DISPOSICIÓN DE LA ENFERRADURA.-

Fluencia del Acero de refuerzo= 4200 [kg/cm²] Esfuerzo de compresión del concreto = 350 [kg/cm²] Tendones A416Gr270; área por tendón = 19.35 [cm2]

Recubrimiento en la tapa = 2.50 [cm]

Recubrimiento en el canal = 3.00 [cm]

Contra flecha en la parte media del tramo del canal=2.50[cm]



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