Alcantarilla Cajon.pdf 21581i

ALC. CAJON

ALC. CAJON TIPO 9

MEMORIA DE CALCULO DISEÑO : ALCANTARILLADO CAJON TIPO 9 C0DIGO: DVAP- ACAJE - 09

SECCIÓN: 3.3mX1.8m

TIPO : 9

1.- DATOS GEOMETRICOS

Hs = H= L= ts = tinf = Hc = Bc = Tramos = 2

0.00 1.75 3.30 0.30 0.30 2.35 3.90

m. m. m. m. m. m. m.

Altura de Relleno Altura libre Ancho Libre Espesor losa superior Espesor losa inferior Altura de AC Ancho de AC

2.- CARGAS CONSIDERADAS Para calcular el peso propio y las sobrecargas debidas al relleno, se adopta los siguientes datos: Peso específico del hormigón armado: Peso específico del hormigón : Peso específico del Asfalto : Peso específico del relleno granular: Angulo de fricción interna relleno granular:

24 22 22 19 30

KN/m3 KN/m3 KN/m3 KN/m3 °

3.- CARACTERISTICAS RESISTENTES DE LOS MATERIALES El hormigón y el acero de construcción deben cumplir con las siguientes propiedades: Resistencia a compresión del hormigón a los 28 días (Puente cajón): Resistencia a compresión del hormigón a los 28 días (Aleros): Resistencia a la fluencia del acero de construcción:

21 Mpa 21 Mpa 420 Mpa

4.- CARACTERISTICAS RESISTENTES DEL SUELO DE FUNDACION Del estudio de suelos (ANEXOS), se tienen los datos siguientes: Tipo de suelo en la cota de fundación: Capacidad portante del suelo de fundación: Coeficiente de balasto del suelo de fundación:

qad = Ks = a= b= K=

0.06 1.48 0.36 m 1.00 m

Suelo granular con presencia de arena y arcilla Mpa a la profundidad mayor de 0.35metros kg/cm3 = 14514.1 KN/m3 ; longitud de particiones ; ancho

5225

KN/m

5.- PREDIMENSIONAMIENTO DE LOSA Y MUROS La Tabla 2.5.2.6.3-1 (AASHTO LRFD- 2007), recomienda utilizar espesores mínimos en función a la longitud del puente:

1.20·

sv  3000  165mm 30

e=

264

Donde:

Sv = 3600 mm ;Separación de apoyos e = Espesor de la losa

mm

Por lo tanto se realizará el análisis de esfuerzos con un espesor de losa y muro de:

e=

0.30

m.

6.- ANALISIS DE CARGAS

6.1.- CARGA MUERTA (DC, DW, EV, EW) Peso propio de la losa (DC): Peso del Asfalto (DW):

0.3x1.0x24=7.20

KN/m

0.05x1.0x22= 1.10

KN/m

0.00

Peso del relleno (EV): Donde :

1.31x1.0x9.8=

KN/m

Ft  1 0.20·

Factor Interaccion suelo estructura

Peso del relleno (EWA):

EDW= 0.05

12.86

Hs Bc

Ft = 1.00

KN/m

NOTA.-El peso propio (DC) de la estructura sera tomado en cuenta por el programa que realiza el análisis de esfuerzos 6.2.- CARGA VIVA (LL) La carga viva esta constituido principalmente por el Camión Tipo, que sera cargado automáticamente por el programa computacional (SAP 2000). L La carga viva esta constituido por el Camión Tipo HL-93, que posee las características siguientes: Camión de diseño: Consiste en un camion de 325 KN, cuya distribucion de cargas y espaciamineto entre cargas se muestra en la figura adjunta

Tandem de Diseño: El tanden de diseño consistira en un par de ejes de 110 KN con una separacion de 1.20 m, la separacion transversal Separación entre ejes: Carga por eje :

1.2 m. 110 KN

Carril de diseño: Carga distribuida:

Momento por Impacto, M I

9.3 KN/m

IM  33·(1.0  4.1·10 4 ·H S )  0%

IM = 33.00% IM   FI  1    100 

FI =

1.33

Determinacion del ancho de influencia



L1  18000 w1  9000 1 2

NL = 2 L1 = 3300 mm W 1 = W2 = 23000 mm Para un Carril: Para Dos Carriles:

E = 2539 mm E = 3025 mm Usar:

E=

 18000  18000

Ancho de calzada

< 11500

CORRECTO

2539 mm (Para ingresar en el Sap2000: 1/2.54=0.39)

6.3.- EMPUJE DE SUELOS (EH)

Hs

DATOS: Hc = Hs = =  S=

E1=0.00

2.35 0.00 30 19

m. m. ° KN/m3

EMPUJE DEL RELLENO:

K O  1  sen 

Hc

Ko =

0.5

E1  K o · S ·H S E1 =

0

E2  K O · S ·( H C  H S )

E2=22.33

E2 =

22.33

6.4.- Presion de sobrecarga (LS) HT

heq

1.5 3 6

1.2 0.9 0.6

HT = heq =

2.35 1.03

Ka = 0.333

SC   S ·heq

PS / C  Sobrec arg a·K a ·1m

KN/m2

SC = 19.57

KN/m2

LS = 6.52

KN/m

KN/m2

6.5.- EMPUJE DE AGUA (WA) DATOS: hw = w =

E

1.31 9.80

 

INF

ESUP= EINF =

w

0.00 12.86

m. KN/m3

· hw KN/m2 KN/m2

7.- ANALISIS ESTRUCTURAL Las combinaciones de carga consideradas para el análisis de esfuerzos son:

U  n· i ·Qi

n= 1

COMB. I

U  n·1.25·DC  1.50·DW  1.50·EH 

COMB. II

U  n·0.90·DC  0.65·DW  1.50·EH 

COMB. III

U  n·1.25·DC  1.50·DW  0.90·EH  0.75·ES  1.30·EV  1.0·WA

COMB. IV

U  n·1.25·DC  1.50·DW  0.90·EH  0.75·ES  1.30·EV 

COMB. V

U  n·0.90·DC  0.65·DW  1.50·EH  1.50·ES  0.90·EV  1.75·LS  1.0·WA

COMB. VI

U  n·0.90·DC  0.65·DW  1.50·EH  1.50·ES  0.90·EV  1.75·LS 

COMB. VII

U  n·1.25·DC  1.50·DW  1.75·( LL  IM )  0.90·EH  0.75·ES  1.30·EV  1.0·WA

COMB. VIII

U  n·1.25·DC  1.50·DW  1.75·( LL  IM )  0.90·EH  0.75·ES  1.30·EV 

COMB. IX

U  n·0.90·DC  0.65·DW  1.35·( LL  IM )  1.5·EH  1.50·ES  0.90·EV  1.75·LS  1.0·WA

COMB. X COMB. XI

SERVICIO:

U  n·0.90·DC  0.65·DW  1.35·( LL  IM )  1.5·EH  1.50·ES  0.90·EV  1.75·LS 

U  COMB.I  COMB.II  COMB.III  COMB.IV  COMB.V  COMB.VI  COMB.VII  (ENVOLVENTE) COMB.VIII COMB.IX  COMB. X U  DC  DW  ( LL  IM )  EH  ES  EV  LS  WA

Donde: U= DC = DC = LL= IM = EH = ES = EV = WA =

Carga Ultima Peso Propio de la estructura Peso propio capa rodadura Carga Viva Carga de impacto Empuje activo horizontal del suelo Empuje de sobrecarga del suelo Empuje vertical del peso propio del suelo Carga hidraulica y presion del flujo de agua

El análisis estructural para las anteriores combinaciones de carga se ha realizado por medio del programa computacional SAP 2000. Los resultados obtenidos del análisis de esfuerzos se presentan al final de la presente memoria de calculo.

A

B

C

D

8.- REFUERZO DE ACERO POR FLEXION Los datos empleados para el diseño son:

LOSA INF.

MUROS Exterior

LOSA SUP.

EL.

C

MOMENTOS KN-m Tramo: 86.00 Apoyos A: 54.75

C

f'c = fy = B=

CANTO mm 300 300

REC. mm 25 25

Apoyos B:

118.38

300

25

Tramo: Apoyos A:

73.15 54.75

300 300

50 50

Apoyos C:

93.87

300

50

Tramo: Apoyos C:

66.17 93.87

300 300

50 50

Apoyos D:

93.43

300

50

ACERO mm. 16 10 10 16 10 16 10 10 16 12 16 12 12 12 12

21 420 1000

Mpa Mpa mm

CANTO UTIL 267 270

Asmin cm2 500 500

ASmax cm2 4281 4329

267

500

4281

1240.77

1240.77

242 245

454 454

3880 3929

833.43 609.00

833.43 609.00

242

454

3880

1083.21

1083.21

242 244

454 454

3880 3913

750.76 1073.30

750.76 1073.30

244

454

3913

1067.98

1067.98

CALCULO Cal. Rev. 886.76 886.76 549.61 549.61

USAR

              

16 c/20 10 c/20 10 c/20 16 c/20 10 c/20 16 c/20 10 c/20 10 c/20 16 c/20 12 c/20 16 c/20 12 c/20 12 c/20 12 c/20 12 c/20

Armadura de Distribucion :

% 

A

1750  50 % S

% = 30.46% 306.25 mm2 / m sd =

Cumple

Ø10c/ 25

Usar:

Ø10c/ 20

Refuerzo por temperatura y contracción. Acero minimo por agrietamiento:

fr  0.63 

f ' c= 2.887 N/mm².

M cr 



f'c = 21 N/mm². b = 1000 mm. d = 267 mm.



1.2  b  h  fr 6 2

Mcr = 41162592 N-mm. Mcr = 41.16 kN-m.

M u  1.2  M cr Mu = 49.40 kN-m. Asmin = 500 mm²

< As =

Area= 514 mm².

Ø 12 c/22 Usar:

306 mm².

Ø12c/ 19

Refuerzo por temperatura y contracción. Acero minimo por agrietamiento:

fr  0.63 

f'c = 21 N/mm². b = 1000 mm. d = 242 mm.

f ' c= 2.887 N/mm².

M cr 





1.2  b  h  fr 6 2

Mcr = 33815119 N-mm. Mcr = 33.82 kN-m.

M u  1.2  M cr Mu = 40.58 kN-m. Asmin = 454 mm² Ø 12 c/24

< As =

306 mm².

Area= 471 mm².

Usar:

Ø12c/ 15

Refuerzo por temperatura y contracción.

Astemp  Losa Superior:

Astemp =

0.75·b·h 2b  h · fy

Ø 10 c/38 Losa Inferior y Muro:

USAR: Astemp =

206.044 mm2/m Usar:

Ø10c/ 25

233

mm2/m

Area=

314

mm2

Area=

314

mm2

Astemp = 206.044 mm2/m Ø 10 c/38

Usar:

Ø10c/ 25

ALC. CAJON TIPO 9

9.- VERIFICACION A CORTANTE:

LONG. m.

Base m.

CORTANTE KN

CANTO mm

REC. cm.

ACERO mm.

d cm.

Vud Kg

Vc KN

Losa sup.

2.35

1.0

193.19

300

50

16

249.2

152.22

203.27

RESISTE

Muros

6.45

1.0

102.28

300

50

10

249.5

94.37

203.52

RESISTE

Losa inf.

2.35

1.0

176.86

300

50

16

249.2

139.35

203.27

RESISTE

ELEMENTO

10.- VERIFICACIÓN DE LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO Presiones transmitidas al terreno: Recciones :

k= k=

30.79 20.35

a = 0.36 m b = 1.00 m Area = 0.36 m².

T = T =

85.54 56.53

KN KN

Resistencia Servicio

; longitud de particiones ; ancho

KN KN

Resistencia Servicio

Por lo tanto, la capacidad de soporte del suelo de fundacioón es suficiente:

 T  Q 56.53

<

60

(KN/m2) El suelo soporta

REVISION

ALC. CAJON TIPO 9

11.-

CABEZAL DE ALCACANTARILLA

11.1.- DATOS GEOMETRICOS CORTE A - A

ts

L

H= L= ts = tinf = Hc = Bc =

H

1.80 7.80 0.30 0.30 2.10 8.40

m. m. m. m. m. m.

Altura libre Ancho Libre Espesor muro Espesor losa ingerior Altura de AC Ancho de AC

Bc 11.2.- CARGAS CONSIDERADAS Para calcular el peso propio y las sobrecargas debidas al relleno, se adopta los siguientes datos: Peso específico del hormigón armado: Peso específico del hormigón : Peso específico del Asfalto : Peso específico del relleno granular: Angulo de fricción interna relleno granular:

24 22 22 19 30

KN/m3 KN/m3 KN/m3 KN/m3 °

11.3.- CARACTERISTICAS RESISTENTES DE LOS MATERIALES El hormigón y el acero de construcción deben cumplir con las siguientes propiedades: Resistencia a compresión del hormigón a los 28 días (Puente cajón): Resistencia a compresión del hormigón a los 28 días (Aleros): Resistencia a la fluencia del acero de construcción:

21 Mpa 21 Mpa 420 Mpa

11.4.- CARACTERISTICAS RESISTENTES DEL SUELO DE FUNDACION Del estudio de suelos (ANEXOS), se tienen los datos siguientes: Tipo de suelo en la cota de fundación: Capacidad portante del suelo de fundación: Coeficiente de balasto del suelo de fundación:

K  Ks·a·b

qad = Ks = a= b=

0.60 1.48 0.49 m 1.00 m

Suelo granular con presencia de arena y arcilla Mpa a la profundidad mayor de 0.35metros kg/cm3 = 14514.1 KN/m3 ; longitud de particiones ; ancho

K = 7112

KN/m

11.5.- ANALISIS DE CARGAS

11.6.- EMPUJE DE SUELOS (EH) DATOS: Hc =

2.10

m.

E1=0.00 =  S=

30 19

° KN/m3

EMPUJE DEL RELLENO:

K O  1  sen 

Hc

Ko =

0.5

E1  K o · S ·H S E1 =

0

E2  K O · S ·( H C  H S )

E2=19.95

E2 =

19.95

11.7.- Presion de sobrecarga (LS) HT

heq

1.5 3 6

1.2 0.9 0.6

HT = heq =

2.10 1.08

Ka = 0.333

SC   S ·heq

PS / C  Sobrec arg a·K a ·1m

KN/m2

SC = 20.52

KN/m2

LS = 6.84

KN/m

KN/m2

11.8.- ANALISIS ESTRUCTURAL Las combinaciones de carga consideradas para el análisis de esfuerzos son:

U  n· i ·Qi

n= 1

COMB. I COMB. II

U  n·0.90·DC  1.50·EH 

COMB. III

U  n·1.25·DC  0.90·EH 

COMB. IV

U

COMB. V

U  COMB.I  COMB.II  COMB.III  COMB.IV

SERVICIO:

U  DC  EH  LS 

n·0.90·DC 1.50·EH  1.75·LS  (ENVOLVENTE)

Donde: U= DC = EH = LS =

Carga Ultima Peso Propio de la estructura Empuje activo horizontal del suelo Empuje de sobrecarga carga viva

El análisis estructural para las anteriores combinaciones de carga se ha realizado por medio del programa computacional SAP 2000. Los resultados obtenidos del análisis de esfuerzos se presentan al final de la presente memoria de calculo.

11.9.- REFUERZO DE ACERO POR FLEXION

Los datos empleados para el diseño son:

MURO

21 420 1000

Mpa Mpa mm

CANTO mm

REC. mm

ACERO mm.

CANTO UTIL

Asmin mm2

ASmax mm2

35.55

250

50

12

194

364

3111

499.94

499.94

0.5m

19.61

250

50

10

195

364

3127

270.46

363.63

1.0m Tramo: 1.0m 2.0m 3.0m 4.0m

6.10 35.55 22.08 9.84 2.05 0.08

250 250 250 250 250 250

50 50 50 50 50 50

10 12 12 12 12 12

195 194 194 194 194 194

364 364 364 364 364 364

3127 3111 3111 3111 3111 3111

83.17 499.94 306.80 135.29 28.00 1.09

363.63 499.94 363.63 363.63 363.63 363.63

MOMENTOS KN-m

EL.

LOSA INF.

f'c = fy = B=

Tramo:

CALCULO Cal. Rev.

Refuerzo por temperatura y contracción. Acero minimo por agrietamiento:

fr  0.63 

f '= c 2.887 N/mm².

M cr 



f'c = 21 N/mm². b = 1000 mm. d = 194 mm.



1.2  b  h  fr 6 2

Mcr = 21731197 N-mm. Mcr = 21.73 kN-m.

M u  1.2  M cr Mu = 26.08 kN-m. Asmin = 364 mm². Area= 365 mm².

Ø 12 c/31 Usar:

Ø12c/ 16

Refuerzo por temperatura y contracción. Acero minimo por agrietamiento:

fr  0.63  M cr

f '= c 2.887 N/mm².



f'c = 21 N/mm². b = 1000 mm. d = 194 mm.



1.2  b  h 2  fr  6 Mcr = 21731197 N-mm.

Mcr = 21.73 kN-m.

M u  1.2  M cr Mu = 26.08 kN-m. Asmin = 364 mm². Ø 12 c/31

Area= 365 mm².

Usar:

Ø12c/ 20

USAR

       

12 c/10 10 c/20 10 c/20 12 c/20 12 c/20 12 c/20 12 c/20 12 c/20

Refuerzo por temperatura y contracción.

Astemp 

0.75·b·h 2b  h · fy Astemp =

Losa Superior:

178.571

Ø 8 c/28 Astemp =

Losa Inferior y Muro:

mm2/m

Usar: 178.571

Ø 8 c/28

Ø8c/ 20

Area=

251

mm2

Area=

251

mm2

mm2/m

Usar:

Ø8c/ 20

11.10.- VERIFICACION A CORTANTE:

LONG. m.

Base m.

CORTANTE KN

CANTO cm.

REC. cm.

ACERO mm.

d cm.

Vud Kg

Vc KN

Muros

6.45

1.0

127.63

250

50

12

199.4

119.74

162.65

RESISTE

Losa inf.

2.10

1.0

54.90

250

50

12

199.4

44.47

162.65

RESISTE

ELEMENTO

REVISION

11.11.- VERIFICACIÓN DE LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO Presiones transmitidas al terreno: Recciones :

k= k=

16.20 10.11

KN KN

Resistencia Servicio

T = T =

162 101.10

KN KN

Resistencia Servicio

a = 0.10 m ; longitud de particiones b = 1.00 m ; ancho Area = 0.10 m².

Por lo tanto, la capacidad de soporte del suelo de fundacioón es suficiente:

 T  Q 101.10

<

600

(KN/m2) El suelo soporta