DISEÑO ESTRUCTURAL DE LA ALCANTARILLA (luz libre=2.40)
I. Predimensionamiento
a) Longitud L > 6 m. H = L/15b) Longitud L < 6 m. H = L/12
* Para L= 2.80 m H= 0.23 Asumimos H= 0.30 m
18.66667
II. Metrado de Cargas:
Carga Muerta (WD):Reemplazando L, H y el peso volumétrico de concreto Wc= 2.40 Tn/m3 en la ecuación 1 Tenemos:
WD=2.80*0.30*2.40 WD= 2.02 Tn/m
Carga Viva (PL): La carga de diseño corresponde al grupo de sobrecargas HS 20 - 44 del Reglamento AMERICANO AASHTO
CAMIÓN TIPO HS 20 - 44
A) Elevación Principal
La condición mas desfavorable para nuestro caso de acuerdo a la luz, es la sobrecarga de un eje de 16 Tn Por lo tanto: PL= 16 Tn
III. Cálculo Estructural:
Modelo Estructural
P LW D
L
H
)1.....(..........** WcHLWD
MD=WD∗L 2̂
8. .. . . .. . . .. . . ..(2 )
ML'=PL∗L
4.. . . .. . . .. . . .. . .. . . .. . .(3 )
ILAVE
SUB GERENCIA DE PROYECTOS E INFRAESTRUCTURA
CAMIÓN HS 20-44
4 Tn 16 Tn 16 Tn
4.27 m > 4.27 < 9.15
Reemplazando valores en las ecuaciones 2 y 3 Tenemos:MD= 1.976 Tn-m
ML'= 11.20 Tn-m
Cálculo del Momento de Diseño (Meq)
Donde:
w= 4.5N= 1
w: ancho del puente entre sardineles en mts.N: Número de vías de tránsito
Reemplazando valores en las ecuaciones 5 y 6 Tenemos:E= 1.387 m
E < Emax OK!Emax= 2.250 m
Cálculo del Momento por Sobre Carga (ML=ML'/E)
ML= 8.07 Tn-m
Reemplazando valores en la ecuación 4, Tenemos:
Meq= 10.05 Tn-m (Momento de Diseño Meq=Mu)
IV. Diseño:
Caracteristicas del refuerzo
Denominación
cm
6mm 0.600 0.28 1.91/4" 0.635 0.32 2.0
8mm 0.800 0.50 2.53/8" 0.950 0.71 3.0
12mm 1.200 1.13 3.8
1/2" 1.270 1.29 4.05/8" 1.590 1.98 5.03/4" 1.910 2.84 6.07/8" 2.222 3.87 7.01" 2.540 5.10 8.0
1-1/8" 2.865 6.45 9.01-1/4" 3.226 8.19 10.01-3/8" 3.580 10.06 11.3
Verificacion del peralte en servicio:
Para:
Meq= 1.01E+06 kg-cmb= 100 cm
f'c= 210 Kg/cm2 fc=0.4*f'c = 84 Kg/cm2
Sección (cm2)
Perímetro (cm)
d=√ 2∗Meqfc∗k∗ j∗b
. .. . . .. .(7 )
Meq=MD+MLE
. .. . . .. . .. . . .. . . .. . .(4 )
E
E=0 .06∗L+1 .219m . .. . . .. . . .. . . .. . . .(5)
Emax=w
2∗N. . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .(6 )
fy= 4200 kg/cm2 fs=0.4*fy = 1680 Kg/cm2
Donde:
Módulos de ElasticidadAcero (Es) Es= 2.10E+06 Kg/cm2
Concreto (Ec) Ec= 217370.65 Kg/cm2
r=fsfc
. . .. . . .. . . .. .(10 )
k=nn+r
. .. . . .. . . .. . .(8 )
n=EsEc
. . .. . .. . . .. . .(9 )
Ec=15000√ f ´ c
Reemplazando Valores en las Ecuaciones 8, 9 y 10 Tenemos:n= 9.7r= 20k= 0.326
Donde:
Reemplazando k en la ecuación (11) Tenemos:
0.891
Reemplazando valores calculados en la ecuación (7) Tenemos:
d= 28.7 cm < 0.30 OK!
Asumiendo: d= 30 cm
Cálculo del area de acero del refuerzo en tracción o acero principal
(factor de reducciónde capacidad)
Reemplazando los valores en la ecuación 13 y despejando As se tiene:
Asp= 9.19 cm2 (acero principal)
Cálculo del area de acero de repartición
Reemplazando valores se tiene: %Asr= 33.00% Asp
Entonces: Asr= 3.03 cm2 (acero de repartición)
Cálculo del acero de temperatura
Reemplazando valores se tiene: Ast= 15.12 cm2
DISTRIBUCIÓN DEL ACERO:
Acero Principal: Asp= 9.19 cm2si empleamos varillas de 5/8" 1.98 cm2el espaciamiento será: 1.98*100/9.19= 21.545 cm asumimos: 0.20 m.
Asp: ø 5/8" @ 0.20
Acero de Reparticion: Asr= 3.03 cm2si empleamos varillas de 3/8" 0.71 cm2el espaciamiento será: 0.71*100/3.03= 23.413 cm asumimos: 0.25 m
Asr: ø 3/8" @ 0.25
Acero de Temperatura: Ast= 15.12 cm2si empleamos varillas de 5/8" 1.98 cm2el espaciamiento será: 1.98*100/15.12= 13.095 cm asumimos: 0.15m
Ast: ø 5/8" @ 0.15
j=1−k /3. . . .. . . .. . .(11 )
j=
Mu=φ∗As∗fy∗[d−As∗fy1 .7∗f ' c∗b ] . . .. . . .. . . .. . . .. . .(12) φ=0 .9
Mu=1 .3∗(MD+1.67∗ML ). . . .. . . .. . . .. . .. . . .. . .(12 )
Asr=100(3 .28∗L ) 0̂. 50
. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . .(13)
Ast=0 .0018∗L∗H . . .. . . .. . . .. . . .. . . .(14 )
Tn/m
La carga de diseño corresponde al grupo de sobrecargas HS 20 - 44 del Reglamento AMERICANO AASHTO
La condición mas desfavorable para nuestro caso de acuerdo a la luz, es la sobrecarga de un eje de 16 Tn
(factor de reducción
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