217359921 Memoria Estructural Represa 43 Copia

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    02-May-2017

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1.- COEFICIENTE SISMICO2.- ANALISIS ESTRUCTURAL MUROS "PICO DE PATO"3.- ANALISIS ESTRUCTURAL MUROS PILAS REPRESA4.- DISEO DE LOSA DE FONDO5.- DISEO DE MUROS VERTEDORES6.- DISEO DE PILAS CENTRALES7.- DISEO DE MENSULAS8.- DISEO DE PASARELA9.- DISEO DE LOSA DE MANIOBRAS10.- DISEO DE LOSA VEHICULAR11.- DISEO DE ESTRIBOS EXTEMOS PARA LOSA VEHICULARESTRUCTURA DE BOCATOMA CANAL PRINCIPAL CENTENARIO KM 43MEMORIA DE CALCULO ESTRUCTURAL 1.- COEFICIENTE SISMICOESTRUCTURA DE BOCATOMA CANAL PRINCIPAL CENTENARIO KM 43MEMORIA DE CALCULO ESTRUCTURAL De acuerdo al Manual de obras Civiles de la CFE, Diseo por Sismo se tiene lo siguiente:Zona Ssmica Tipo de suelo a0 C Ta Tb rI 0.02 0.08 0.2 0.6 0.50II 0.04 0.16 0.3 1.5 0.67III 0.05 0.2 0.6 2.9 1.00I 0.04 0.14 0.2 0.6 0.50II 0.08 0.3 0.3 1.5 0.67III 0.1 0.36 0.6 2.9 1.00I 0.36 0.36 0 0.6 0.50II 0.64 0.64 0 1.4 0.67III 0.64 0.64 0 1.9 1.00I 0.5 0.5 0 0.6 0.50II 0.86 0.86 0 1.2 0.67III 0.86 0.86 0 1.7 1.00PARA EL CASO QUE NOS OCUPA SE TOMARA LO SIGUIENTEZONA SSMICA "C"TIPO DE SUELO IIIZona Ssmica Tipo de suelo a0 C Ta Tb rC II 0.64 0.64 0 1.4 0.6667POR SEGURIDAD ESTRUCTURAL ESTA ESTRUCTURA DE CLASIFICA DENTRO DEL GRUPO "B"POR SU ESTRUCTURACION LA ESTRUCTURA QUE NOS OCUPA SE CLASIFICO DENTRO DEL GRUPO 7 "PUENTES"SIN EMBARGO SE ANALIZARA TAMBIEN COMO ESTRUCTURA DEL TIPO 5 "TANQUES DEPOSITOS Y SIMILARES"DE TAL FORMA QUE EL COEFICIENTE SISMICO EMPLEADO RESULTA SER:ESTRUCTURA GRUPO "7 PUENTES" Q= 2 C= 0.32ESTRUCTURA GRUPO "5 TANQUES Y DEPOSITOS" Q= 1.5 C= 0.43DADAS LAS CARACTERISTICAS DE LA ESTRUCTURA, SE TOMARA EL COEFICIENTE PARA PUENTES EN TODO EL TRAMO DEL CANAL CENTENARIO, PARA REPRESAS.ABCDPARA LA CLASIFICACION DEL GRUPO 7 SE DETERMINO UN COEFICIENTE DE DUCTILIDAD Q= 2, YA QUE LA RESISTENCIA A FUERZAS LATERALES ESTA SUMINISTRADA POR EL SISTEMA PILA - MARCO, SIENDO LA PILA UN MURO.PARA LA CLASIFICACION DEL GRUPO 5, SE DETERMINO UN COEFICIENTE DE DUCTILIDAD Q=1.5, PARA RECIPIENTES DE CONCRETO2.- ANALISIS ESTRUCTURAL MUROS "PICO DE PATO"ESTRUCTURA DE BOCATOMA CANAL PRINCIPAL CENTENARIO KM 43MEMORIA DE CALCULO ESTRUCTURAL La estructura se analizar bajo las condiciones de carga crtica:a).- Estructura vaca.b).- Estructura vaca con sismo.c).- Estructura llena elev. 23.30d).- Estructura llena con sismo.Material de relleno (banco):Peso Vol. Seco= 1789 kg/m3Peso Vol. Sat.= 2100 kg/m3Angulo de friccin interna = 6 Cohesion C= 3350 kg/m2ANALISIS DE ESTABILIDADTalud de los muros izquierdo y derecho 1.5angulo con la horizontal 33.69 altura de muro vertical 3.70 mCondicin a).- Estructura vaca.Peso de la Estructura.-P1= Peso del muro izquierdoP1= 3.70 x 0.35 x 18 x 2400 = 55944 kg XB= 8.70 mP2= Peso del muro derechoP2= 3.70 x 0.35 x 18 x 2400 = 55944 kg XB= 0.00 mP3= Peso del talud izquierdoP3= 1.90 x 18 x 2400= 82080 kg XB= 11.90 mP4= Peso del talud derechoP4= 1.90 x 18 x 2400= 82080 kg XB= -3.17 mP5= Peso de la losa de fondoP5= 8.35 x 0.35 x 19 x 2400= 133266 kg XB= 4.18 mP6= Empuje del relleno talud izq.K= tan2 (talud /2 - /2 )= 0.06 g = 1789 kg/m3h= 5 mESTRUCTURA DE INICIO, BOCATOMA LATERAL 43+590 (CANAL 4 DE ABRIL) DEL CP REFORMA.MEMORIA DE CALCULO ESTRUCTURALTRAMO COMPRENDIDO ENTRE LA ESTACION 0+000 Y 0+0194.115.196 m Debido al angulo que forma el talud 1.5:1 la cohesin no tiene efecto1358 kg XB= -1.67 m24450 kg empuje en todo el taludP7= Empuje del relleno talud der.K= tan2 ( 16.84 - 3 )= 0.06 g = 1789 kg/m3h= 5 mP7= 1/2 g K h2 = 1358 kg XB= 1.67 m24450 kg empuje en todo el taludTomando momentos de las cargas con respecto al punto "B" en el desplante del muro se tiene:ESTRUCTURA CLAVE PESO BRAZO MOMENTO(Kg) (m) (Kg-m)Muro izquierdo P1 55944 8.70 486713Muro derecho P2 55944 0.00 0Talud izquierdo P3 82080 11.90 976752Talud derecho P4 82080 -3.17 -260194Losa de fondo P5 133266 4.18 556386Relleno talud izquierdo P6 24450 -1.67 -40750Relleno talud derecho P7 24450 1.67 40750 P= 458213.583 Kg Fh= 24450 Kg M(+)= 2060600 Kg-m M(V) = 300943 Kg-mRevisin de la estabilidad de la estructura, suponiendo solo empuje de un lado.Al deslizamientoCoeficiente de friccion entresuelo y concreto= 0.55FS= 10.4 >> 1.5 O.K.Al volteamientoFS= 6.8 >> 1.5 O.K.Paso de la resultanteXB= 3.84 mExcentricidad e= 0.53 mEsfuerzos en la cimantacinAncho= 8.74 mLargo= 19 mA= 166.06 m2X= 4.37 mI= 1057.1 m4fB= 3762.8 kg/m2fA= 1755.8 kg/m2Capacidad de carga admisible del terreno fC terr= 8760 kg/m2Para la condicion de carga (a.- estructura vacia), los factores de seguridad de la estructura, as como los esfuerzos de trabajo en la cimentacin son aceptables; por lo tanto se proceder a estudiar la siguiente condicin de carga.NZhCKhE)2/(221 02 )2/84.16(1tgNNCZ20FhPFSMVMRFS PMVMRXBIyyPeXAPfCondicin b).- Estructura vaca con sismo.Coeficiente sismico usado = 0.43Fuerzas provocadas por el sismo.- P=F, M=FYTabulando se tiene:ESTRUCTURA CLAVE FUERZA BRAZO MOMENTO(Kg) (m) (Kg-m)Muro izquierdo F1 23869.44 -2.20 -52513Muro derecho F2 23869.44 -2.20 -52513Talud izquierdo F3 35020.8 -2.44 -85346Talud derecho F4 35020.8 2.44 85451Losa de fondo F5 56860.16 -0.18 -9951Relleno talud izquierdo F6 10432 -2.50 -26080Relleno talud derecho F7 10432 2.50 26080 F = 150052 kg F = 45453 kg M(V) = 140951 kg-m M(R) = 26080 kg-mSumando estos elementos con los del anlisis (a).- P= 458213.583 kg Fh= 104599 kg M(+)= 2086680 kg-m M(V) = 441894 kg-mAl deslizamientoCoeficiente de friccion entre suelo y concreto= 0.55FS= 2.4 >> 1.5 O.K.Al volteamientoFS= 4.7 >> 1.5 O.K.Paso de la resultanteXB= 3.59 mExcentricidad e= 0.78 m < B/6= 4.12Esfuerzos en la cimantacinAncho= 8.74Largo= 19A= 166.06 m2X= 4.37 mI= 1057.1 m4fB= 4237.7 kg/m2fA= 1281.0 kg/m2Capacidad de carga admisible del terreno fC terr= 8760 kg/m2Para la condicion de carga (b.- estructura vacia con sismo), los factores de seguridad de la estructura, as como los esfuerzos de trabajo en la cimentacin son aceptables; por lo tanto se proceder a estudiar la siguiente condicin de carga.FhPFSMVMRFS PMVMRXBIyyPeXAPfCondicin c).- Estructura llenaPeso del agua H= 23.3 -19.60= 3.7 mPa= 3.7x8.35x19x1000= 587005 kgX= 8.74/2 4.37 mPara la subpresin se considera el 67% de la carga.h= 3.7 x 0.67= 2.479 mS= 8.74 x 2.479 x 18 x 1000= 411663 kgXB= 8.74/2 4.37 mMR= 556,110 x 4.37 = 2565211.85 kg - mMV= 389996 x 4.37 = 1798966.2 kg - mDe los elementos finales para la condicin (a) P= 633556 kg Fh= 24450 kg M(+)= 4625812 Kg-m M(V) = 2099909 Kg-mAl deslizamientoCoeficiente de friccion entresuelo y concreto= 0.55FS= 14.4 >> 1.5 O.K.Al volteamientoFS= 2.2 >> 1.5 O.K.Paso de la resultanteXB= 3.99 mExcentricidad e= 0.38 m < B/6= 4.12Esfuerzos en la cimantacinAncho= 8.74Largo= 19A= 166.06 m2X= 4.37 mI= 1057.1 m4fB= 4818.7 kg/m2fA= 2811.7 kg/m2Capacidad de carga admisible del terreno fC terr= 8760 kg/m2De los anlisis antes realizados se agregar el peso del agua sobre la estructura, el empuje del agua sobre los muros y la subpresin.-Para la condicion de carga (c.- estructura llena), los factores de seguridad de la estructura, as como los esfuerzos de trabajo en la cimentacin son aceptables; por lo tanto se proceder a estudiar la siguiente condicin de carga.FhPFSMVMRFS PMVMRXBIyyPeXAPfCondicin d).- Estructura llena con sismoPeso del agua H= 23.3 -19.60= 3.7 mPa= 3.7x8.35x19x1000= 587005 kgX= 8.74/2 4.37 mPara la subpresin se considera el 67% de la carga.h= 3.7 x 0.67= 2.479 mS= 8.74 x 2.479 x 18 x 1000= 411663 kgXB= 8.74/2 4.37 mMR= 556,110 x 4.37 = 2565211.85 kg - mMV= 389996 x 4.37 = 1798966.2 kg - mDe los elementos finales para la condicin (b) P= 633556 kg Fh= 104599 kg M(+)= 4651892 Kg-m M(V) = 2240860 Kg-mAl deslizamientoCoeficiente de friccion entresuelo y concreto= 0.55FS= 3.4 >> 1.5 O.K.Al volteamientoFS= 2.1 >> 1.5 O.K.Paso de la resultanteXB= 3.81 mExcentricidad e= 0.56 m < B/6= 4.12Esfuerzos en la cimantacinAncho= 8.74Largo= 19A= 166.06 m2X= 4.37 mI= 1057.1 m4fB= 5293.6 kg/m2fA= 2336.9 kg/m2Capacidad de carga admisible del terreno fC terr= 8760 kg/m2RESUMEN DE CONDICIONES DE CARGAESFUERZOS EN LA CIMENTACIONCONDICION Fa Fbcapacidad de carga del terreno observacioneskg/cm2 kg/cm2 kg/cm2a).- Estructura vaca. 1755.8 3762.8 8760 O.K.b).- Estructura vaca con sismo. 1281.0 4237.7 8760 O.K.c).- Estructura llena elev. 23.30 2811.7 4818.7 8760 O.K.d).- Estructura llena con sismo. 2336.9 5293.6 8760 O.K.Para la condicion de carga (d.- estructura llena, con sismo), los factores de seguridad de la estructura, as como los esfuerzos de trabajo en la cimentacin son aceptables; por lo tanto se proceder a estudiar la siguiente condicin de carga.De los anlisis antes realizados se agregar el peso del agua sobre la estructura, el empuje del agua sobre los muros y la subpresin.-FhPFSMVMRFS PMVMRXBIyyPeXAPfESTABILIDAD DE LA ESTRUCTURA EN SENTIDO LONGITUDINALEstructura Clave Peso X Fuerza Y Mxx MyyMuro izquierdo P1 55944 4.35 243356.4Muro derecho P2 55944 4.35 243356.4Talud izquierdo P3 82080 7.52 617241.6Talud derecho P4 82080 7.52 617241.6Losa de fondo P5 133266 4.35 579707.1Relleno talud izquierdo P6 24450 7.52 183862.433Relleno talud derecho P7 24450 7.52 183862.433Peso agua P8 587005 9 5283045Subpresin P9 -411663 4.35 -1790732.92Muro izquierdo F1 23869 -2.20 -52512.768Muro derecho F2 23869 -2.20 -52512.768Talud izquierdo F3 35021 -2.44 -85345.6896Talud derecho F4 35021 2.44 85450.752Losa de fondo F5 56860 -0.18 -9950.528Relleno talud izquierdo F6 10432 -2.50 -26079.7777Relleno talud derecho F7 10432 2.50 26079.7777Empuje del agua F8 57156 1.23 70492.0917 P= Fh= M(+)= M(V) =633556 161755 6160940 -44379Al deslizamientoCoeficiente de friccion entresuelo y concreto= 0.55FS= 2.2 >> 1.5 O.K.Al volteamientoFS= 138.8 >> 1.5 O.K.Paso de la resultanteXB= 9.79 mExcentricidad e= -0.29 m < B/6= 3.17Esfuerzos en la cimantacinAncho= 8.74Largo= 19A= 166.06 m2X= 4.37 mI= 1057.1 m4fB= 3044.1 kg/m2fA= 4586.4 kg/m2Capacidad de carga admisible del terreno fC terr= 8760 kg/m2Se usar concreto de fc= 210 kg/cm2acero fs= 2000 kg/cm2Para este anlisis se tomarn las cargas antes calculadas as como las fuerzas provocadas por el sismo y se tomarn momentos con respecto al nivel de desplante de la losa en la zona de aguas abajo.Para las condiciones de estabilidad de la estructura, los esfuerzos son aceptables, por lo que se proceder a efectuar el diseo estructural de cada uno de los elementos que la integran.-FhPFSMVMRFS PMVMRXBIyyPeXAPf3.- ANALISIS ESTRUCTURAL MUROS PILAS REPRESAESTRUCTURA DE BOCATOMA CANAL PRINCIPAL CENTENARIO KM 43MEMORIA DE CALCULO ESTRUCTURAL La estructura se analizar bajo las condiciones de carga crtica:a).- Estructura vaca.b).- Estructura vaca con sismo.c).- Estructura llena elev. 32.83d).- Estructura llena con sismo.Material de relleno (banco):Peso Vol. Seco= 1789 kg/m3Peso Vol. Sat.= 2100 kg/m3Angulo de friccin interna = 6 Cohesion C= 3350 kg/m2Capacidad de carga admisible del terreno 20000 kg/m2ANALISIS DE ESTABILIDADTalud de los muros izquierdo y derecho 1.5angulo con la horizontal 33.69 altura de muro vertical 4.50 mespesor muros 0.45 mespesor losa 0.40 mancho losa 8.69 mlargo losa 18.45 mCondicin a).- Estructura vaca.Peso de la Estructura.-P1= Peso del muro izquierdoP1= 89667 kg XB= 8.69 mP2= Peso del muro intermedioP2= 89667 kg XB= 4.35 mP3= Peso del muro derechoP3= 89667 kg XB= 0.00 mP4= Peso del talud izquierdoP4= 81032.4 kg XB= 11.75 mP5= Peso del talud derechoP5= 81032.4 kg XB= -3.06 mP6= Peso de la losa de fondoP6= 153917.28 kg XB= 4.35 mP7= Peso puente de maniobrasP7= 31837 kg XB= 4.35 mP8= Peso losa para coloc. de agujasP8= 7375 kg XB= 4.35 mP9= Peso de compuertas (1 piezas)=con todo y malacates 5745 kg XB= 6.57 mESTRUCTURA DE INICIO, BOCATOMA LATERAL 43+590 (CANAL 4 DE ABRIL) DEL CP REFORMA.MEMORIA DE CALCULO ESTRUCTURALTRAMO COMPRENDIDO ENTRE LA ESTACION 0+019 Y 0+040P10= Peso de compuertas (1 piezas)=con todo y malacates 5745 kg XB= 2.12 mP11= losa de camino de operacinP11= 170514 kg XB= 4.35 mP12= Carga viva para caminos=una faja de circulacion 18446 kg XB= 8.72 mP13= Carga viva para caminos=una faja de circulacion 7378 kg XB= 4.37 mP14= Carga viva para caminos=una faja de circulacion 18446 kg XB= 0.00 mP15= Empuje del relleno talud izq.K= tan2 (talud /2 - /2 )= 0.06 g = 1789 kg/m3h= 4.5 m4.115.196 m Debido al angulo que forma el talud 1.5:1 la cohesin no tiene efecto1100 kg XB= -1.50 m20299 kg empuje en todo el taludP16= Empuje del relleno talud der.K= tan2 ( 16.84 - 3 )= 0.06 g = 1789 kg/m3h= 4.50 mP7= 1/2 g K h2 = 1100 kg XB= 1.50 m20299 kg empuje en todo el taludTomando momentos de las cargas con respecto al punto "B" en el desplante del muro se tiene:ESTRUCTURA CLAVE PESO BRAZO MOMENTO(Kg) (m) (Kg-m)Muro izquierdo P1 89667 8.69 779206Muro intermedio P2 89667 4.35 389603Muro derecho P3 89667 0.00 0Talud izquierdo P4 81032.4 11.75 952131Talud derecho P5 81032.4 -3.06 -247959Losa de fondo P6 153917.28 4.35 668771Puente de maniobras P7 31837 4.35 138330Losa para coloc. Agujas (2) P8 7375 4.35 32045Peso compuerta (1 pieza) P9 5745 6.57 37745Peso compuerta (1 pieza) P10 5745 2.12 12179Peso losa camino operacin P11 170514 4.35 740884Carga viva para caminos pila izq. P12 18446 8.72 160848Carga viva para caminos pila central P13 7378 4.37 32243Carga viva para caminos pila der. P14 18446 0.00 0Relleno talud izquierdo P15 20299 -1.50 -30449Relleno talud derecho P16 20299 1.50 30449 P= 891068 Kg Fh= 20299 Kg M(+)= 3974434 Kg-m M(V) = 278408 Kg-mNZhCKhE)2/(221 02 )2/84.16(1tgNNCZ20Revisin de la estabilidad de la estructura, suponiendo solo empuje de un lado.Al deslizamientoCoeficiente de friccion entresuelo y concreto= 0.55FS= 24.3 >> 1.5 O.K.Al volteamientoFS= 14.3 >> 1.5 O.K.Paso de la resultanteXB= 4.15 mExcentricidad e= 0.20 mEsfuerzos en la cimantacinAncho= 8.69Largo= 18.45A= 160.3 m2X= 4.345 mI= 1009.0 m4fB= 6314.2 kg/m2fA= 4801.2 kg/m2Para un FS = 2Capacidad de carga admisible del terreno fC terr= 20000 kg/m2Condicin b).- Estructura vaca con sismo.Coeficiente sismico usado = 0.43Fuerzas provocadas por el sismo.- P=F, M=FYTabulando se tiene:ESTRUCTURA CLAVE PESO BRAZO MOMENTO(Kg) (m) (Kg-m)Muro izquierdo F1 38258 -2.65 -101383Muro intermedio F2 38258 -2.65 -101383Muro derecho F3 38258 -2.65 -101383Talud izquierdo F4 34574 -2.37 -81940Talud derecho F5 34574 2.37 81940Losa de fondo F6 65671 -0.20 -13134Puente de maniobras F7 13584 -5.26 -71450Losa para coloc. Agujas (2) F8 3147 -4.55 -14318Peso compuerta (1 pieza) F9 2451 -3.00 -7354Peso compuerta (1 pieza) F10 2451 -3.00 -7354Peso losa camino operacin F11 72753 -4.72 -343393Relleno talud izquierdo F15 8661 -2.50 -21653Relleno talud derecho F16 8661 2.50 21653 F = 318066 kg F = 43235 kg M(V) = 761152 kg-m M(R) = 103593 kg-mSumando estos elementos con los del anlisis (a).- P= 891068 kg Fh= 295130 kg M(+)= 4078027 kg-m M(V) = 1039561 kg-mPara la condicion de carga (a.- estructura vacia), los factores de seguridad de la estructura, as como los esfuerzos de trabajo en la cimentacin son aceptables; por lo tanto se proceder a estudiar la siguiente condicin de carga.FhPFSMVMRFS PMVMRXBIyyPeXAPfAl deslizamientoCoeficiente de friccion entresuelo y concreto= 0.55FS= 1.7 >> 1.5 O.K.Al volteamientoFS= 3.9 >> 1.5 O.K.Paso de la resultanteXB= 3.41 mExcentricidad e= 1.09 m < B/6= 1.45Esfuerzos en la cimantacinAncho= 8.69Largo= 18.45A= 160.3305 m2X= 4.345 mI= 1009.0 m4fB= 9740.7 kg/m2fA= 1374.7 kg/m2Para un FS = 2Capacidad de carga admisible del terreno fC terr= 20000 kg/m2Condicin c).- Estructura llenaPeso del agua H= 3.89 mPa= 574164 kgX= 4.225 mPara la subpresin se considera el 67% de la carga.h= 2.6063 mS= 417869 kgXB= 4.225 mMR= 2425842.9 kg - mMV= 1765498.1 kg - mDe los elementos finales para la condicin (a) P= 1047363 kg Fh= 20299 kg M(+)= 6400277 Kg-m M(V) = 2043906 Kg-mAl deslizamientoCoeficiente de friccion entresuelo y concreto= 0.55FS= 28.6 >> 1.5 O.K.Al volteamientoFS= 3.1 >> 1.5 O.K.Paso de la resultanteXB= 4.16 mExcentricidad e= 0.34 m < B/6= 1.45De los anlisis antes realizados se agregar el peso del agua sobre la estructura, el empuje del agua sobre los muros y la subpresin.-Para la condicion de carga (a.- estructura vacia), los factores de seguridad de la estructura, as como los esfuerzos de trabajo en la cimentacin son aceptables; por lo tanto se proceder a estudiar la siguiente condicin de carga.FhPFSMVMRFS PMVMRXBIyyPeXAPfFhPFSMVMRFS PMVMRXBEsfuerzos en la cimentacinAncho= 8.69Largo= 18.45A= 160.3305 m2X= 4.345 mI= 1009.0 m4fB= 8068.9 kg/m2fA= 4996.2 kg/m2Para un FS = 2Capacidad de carga admisible del terreno fC terr= 20000 kg/m2Condicin d).- Estructura llena con sismoPeso del agua H= 3.89 mPa= 574164 kgX= 4.345 mPara la subpresin se considera el 67% de la carga.h= 2.6063 mS= 417869 kgXB= 4.225 mMR= 2494742.58 kg - mMV= 1765498.1 kg - mDe los elementos finales para la condicin (b) P= 1047363 kg Fh= 295130 kg M(+)= 6572770 Kg-m M(V) = 2805059 Kg-mAl deslizamientoCoeficiente de friccion entresuelo y concreto= 0.55FS= 2.0 >> 1.5 O.K.Al volteamientoFS= 2.3 >> 1.5 O.K.Paso de la resultanteXB= 3.60 mExcentricidad e= 0.90 m < B/6= 1.45Esfuerzos en la cimantacinAncho= 8.69Largo= 18.45A= 160.3 m2X= 4.345 mI= 1009.0 m4fB= 10603.9 kg/m2fA= 2461.2 kg/m2Para un FS = 2Capacidad de carga admisible del terreno fC terr= 20000 kg/m2Para la condicion de carga (c.- estructura llena), los factores de seguridad de la estructura, as como los esfuerzos de trabajo en la cimentacin son aceptables; por lo tanto se proceder a estudiar la siguiente condicin de carga.De los anlisis antes realizados se agregar el peso del agua sobre la estructura, el empuje del agua sobre los muros y la subpresin.-IyyPeXAPfFhPFSMVMRFS PMVMRXBIyyPeXAPfRESUMEN DE CONDICIONES DE CARGAESFUERZOS EN LA CIMENTACIONCONDICION Fa Fbcapacidad de carga del terreno observacioneskg/m2 kg/m2 kg/m2a).- Estructura vaca. 4801.2 6314.2 20000 O.K. 15157852b).- Estructura vaca con sismo. 1374.7 9740.7 20000 O.K. 6695300c).- Estructura llena elev. 32.83 4996.2 8068.9 20000 O.K. 20156725d).- Estructura llena con sismo. 2461.2 10603.9 20000 O.K. 13048900ESTABILIDAD DE LA ESTRUCTURA EN SENTIDO LONGITUDINALEstructura Clave Peso X Fuerza Y Mxx MyyMuro izquierdo P1 89667 4.45 399018.15Muro intermedio P2 89667 0 0Muro derecho P3 89667 4.45 399018.15Talud izquierdo P4 81032 7.41 600450.084Talud derecho P5 81032 7.41 600450.084Losa de fondo P6 153917 0.2 30783.456Puente de maniobras P7 31837 5.66 180195.5635Losa para coloc. Agujas (2) P8 7375 4.95 36507.24Peso compuerta (1 pieza) P9 5745 6.54 37572.3Peso compuerta (1 pieza) P10 5745 2.19 12581.55Peso losa camino operacin P11 170514 5.10 869622.012Carga viva para caminos pila izq. P12 18446 8.72 160847.6667Carga viva para caminos pila central P13 7378 5.26 38810.03333Carga viva para caminos pila der. P14 18446 0.00 0Relleno talud izquierdo P15 20299 7.14 144937.9979Relleno talud derecho P16 20299 7.14 144937.9979Peso agua P9 574164 9.225 5296662.9Subpresin P10 -417869 4.35 -1817731.81Muro izquierdo F1 38258 -2.65 -101383.488Muro intermedio F2 38258 -2.65 -101383.488Muro derecho F3 38258 -2.65 -101383.488Talud izquierdo F4 34574 -2.37 -81939.9629Talud derecho F5 34574 2.37 81939.9629Losa de fondo F6 65671 -0.20 -13134.2746Puente de maniobras F7 13584 -5.26 -71449.9817Losa para coloc. Agujas (2) F8 3147 -4.55 -14317.7216Peso compuerta (1 pieza) F9 2451 -3.00 -7353.6Peso compuerta (1 pieza) F10 2451 -3.00 -7353.6Peso losa camino operacin F11 72753 -4.72 -343392.702Relleno talud izquierdo F15 8661 -2.50 -21652.7354Relleno talud derecho F16 8661 2.50 21652.7354Empuje del agua F17 54760 1.50 82140 P= Fh= M(+)= M(V) =1047363 372826 7134663 -679012Para la condicion de carga (d.- estructura llena, con sismo), los factores de seguridad de la estructura, as como los esfuerzos de trabajo en la cimentacin son aceptables; por lo tanto se proceder a estudiar la siguiente condicin de carga.Para este anlisis se tomarn las cargas antes calculadas as como las fuerzas provocadas por el sismo y se tomarn momentos con respecto al nivel de desplante de la losa en la zona de aguas abajo.De las cuatro condiciones de carga analizadas se obtuvieron que los esfuerzos mximos se presentan en la condicin de carga c.- Estructura llena elev. 32.83, que servira de base para el diseo de la estructura.4996 kg/m2 8069 kg/m2 Al deslizamientoCoeficiente de friccion entresuelo y concreto= 0.55FS= 1.6 >> 1.5 O.K.Al volteamientoFS= 10.5 >> 1.5 O.K.Paso de la resultanteXB= 7.46 mExcentricidad e= 1.76 m < B/6= 3.08Las condiciones de estabilidad de la estructura son aceptables, por lo que se procedera a efectuar el diseo estructural de cada uno de los elementos que la integran. FhPFSMVMRFS PMVMRXB4.- DISEO DE LOSA DE FONDOESTRUCTURA DE BOCATOMA CANAL PRINCIPAL CENTENARIO KM 43MEMORIA DE CALCULO ESTRUCTURAL LOSA DE CIMENTACIONSe usar concreto de fc= 250 kg/cm2acero fs= 2100 kg/cm2Carga de diseo.- Se considera el efecto de la reaccion como carga uniforme Carga uniforme= 6533 kg/mW neta= 5693 kg/mConsiderando la losa de cimentacion la estructura queda de la siguiente manera:M flex.= 9394 kg -mV= WL/2= 12666 kgM (+)= 4697 kg -mM pao= V2 X + W X2/2= 6704 kg -mAcero de refuerzo.-Constantes de clculofc = 250 kg/cm2 fy = 4200 kg/cm2fc = 0.45 fc = 112.5 fs = 0.5 (fy)= 2100 kg/cm2 fs = 2100 kg/cm2n = 8.430.311 j = 1 k/3 = 0.896 R = k j fc = 15.69 kg/cm2Entonces el momento se calcular como: M = R b d2 DISEO DE LA LOSAPeralte efectivo por momento flexionante M = 6703.9 kg - m b = 10020.7Se propone reforzar la losa con un solo tipo de armado, por lo que se analizar una seccion dentro del km 13+440 al km 13+458CARGA NETA cfEcEs'15000102 6fcnfsk11bRMd cmd = 20.7 cm h = 40 cmPeralte por cortanteEl esfuerzo permisible de trabajo, es:8.4El cortante mximo en la losa es de: V = 12666 kgEl cortante al pao es de V = 6704 kg15.1 cm < 40 CORRECTO!ACERO DE REFUERZORefuerzo por momento negativoM = 6704 kg - m17.2 cm2Utilizando varillas # 6 2.85 Se colocarn @ 16.5 15 lecho superiorEl momento positivo mximo es de M = 4696.9 kg -m12.0 cm2Utilizando varillas # 6 2.85 Se colocarn @ 23.8 20 lecho inferiorEl rea de acero mnima por cambios volumtricos es:As = 0.0018 b h = 7.2 cm2Utilizando varillas # 5 1.99 Se colocarn 27.6 25 longitudinalmenteSe adopta un peralte efectivo de 20 cm y un recubrimiento de 7 cm, lo que da un espesor total de: h = 34 cmpor lo que se adopta un espesor de 35 cm, as= cm2 , as= cm2 , as= cm2 bRMd '53.0 cP fv 2/ cmkgbVVdPdjfsMAsdjfsMAs5.- DISEO DE MUROS VERTEDORESESTRUCTURA DE BOCATOMA CANAL PRINCIPAL CENTENARIO KM 43MEMORIA DE CALCULO ESTRUCTURAL DISEO DE MUROS ESTRUCTURA CON AGUAElev. 26.7033.8 NAME, Elev. 32.830.45Haht = 4.86 Ew4.86 ha 1000A A Elev. 28.94Longitud de muro 18.45 m Ha = 3.89ha = 1.30Presin del agua al nivel de la seccin A-A, (P2)P2 = w Ha = 3890 kg/m2Entonces el empuje del agua ser:7566.05 kgLa distancia de aplicacin X, de este empuje, con respecto a la seccin A-A, es:1.30 mEntonces el empuje resultante Er, ser7566 kgClculo de la distancia vertical del punto de aplicacin del empuje resultante, a la seccin A-A, (D)D = X = 1.3 mHemos calculadoEr = 7566 kg1.1 Clculo del momento en la seccin A - AMv = Er * D = 9836 kg-mDISEO POR SISMOFUERZA APLICADA AL MURO POR EL EFECTO DEL SISMO POR CADA METRO DE MUROFs= 2074 KGBRAZO DE APLICACIN d= -2.65 cfEcEs '15000 102 6293.01 1 fcnfsmmw 3/ mkg wEE r hmPPE221w3mhXMs = Es * d = 5495 kg-mFUERZA APLICADA AL MURO POR EL EFECTO DEL AGUA EN MOVIMIENTOMASA DE AGUA 2.39 mEMPUJE DE ESTA AGUA 2856 kgDISTANCIA 2.3 mMOMENTO APLICADO 6559 kg-mEL MOMENTO RESULTANTE ES LA SUMA DE LOS MOMENTO PROVOCADOS POR EL SISMO + EL EMPUJE DEL AGUAMr= 21890 kg-mVr= 12496 kg1.2 Determinacin del espesor y acero de refuerzo del muro1.2.1 Constantes de clculof'c = 250 kg/cm2 fy = 4200 kg/cm2fc = 0.45 fc = 112.5 kg/cm2 fs = 0.5 fy = 2100 kg/cm28.430.311 j = 1 - k/3 = 0.896 R = 0.5 k j fc = 15.688El momento resistente es igual a : R b d21.2.2 Diseo de la seccin Clculo del peralte37.35 cmSe adopta un peralte efectivo de 35 cm y un recubrimiento de 5 cm d = 37.35 cmr= 5 cmh = 45 cmRevisin por cortanteEl esfuerzo permisible al cortante es: 8.4 kg/cm2De los clculos anteriores, V = Er = 12496 kg3.35 kg/cm2 < al esfuerzo permisible al cortanteEL CORTANTE RESULTANTE ES LA SUMA DE LOS CORTANTES PROVOCADOS POR LAS ACCIONES DEL SISMO Y DEL EMPUJE Y MOVIMIENTO DEL AGUAcfEcEsn'15000102 6nfcfsk11RbMd cfvd '53.0bdVv Acero principal por momento13.99 cm2Considerando varillas del N 6a = 2.850 cm220.4 cmSe colocarn varillas del N 6, @ 20 cmAcero por temperaturaAs = 0.0018 b h = 7.62 cm2Considerando varillas del N 5a = 1.979 cm226.0 cmSe colocarn varillas del N5, @ 25 cmdjfsMAsAsaS100AsaS1006.- DISEO DE PILAS CENTRALESESTRUCTURA DE BOCATOMA CANAL PRINCIPAL CENTENARIO KM 43MEMORIA DE CALCULO ESTRUCTURAL DISEO DE PILAS CENTRALESESTRUCTURA CON AGUAElev. 26.7033.8 NAME, Elev. 32.830.45Haht = 4.86 Ew4.86 ha 1000A A Elev. 28.94Ha = 3.89ha = 1.30Presin del agua al nivel de la seccin A-A, (P2)P2 = w Ha = 3890 kg/m2Entonces el empuje del agua ser:7566.05 kgLa distancia de aplicacin X, de este empuje, con respecto a la seccin A-A, es:1.30 mEntonces el empuje resultante Er, ser7566 kgClculo de la distancia vertical del punto de aplicacin del empuje resultante, a la seccin A-A, (D)D = X = 1.3 mHemos calculadoEr = 7566 kg1.1 Clculo del momento en la seccin A - AMv = Er * D = 9836 kg-mDISEO POR SISMOFUERZA APLICADA AL MURO POR EL EFECTO DEL SISMO POR CADA METRO DE MUROFs= 2074 KGBRAZO DE APLICACIN d= -2.65mmw 3/ mkg wEE r hmPPE221w3mhXMs = Es * d = 5495 kg-mFUERZA APLICADA AL MURO POR EL EFECTO DEL AGUA EN MOVIMIENTOMASA DE AGUA 2.39 mEMPUJE DE ESTA AGUA 2856 kgDISTANCIA 2.3 mMOMENTO APLICADO 6559 kg-mEL MOMENTO RESULTANTE ES LA SUMA DE LOS MOMENTO PROVOCADOS POR EL SISMO + EL EMPUJE DEL AGUAMr= 21890 kg-mVr= 12496 kg1.2 Determinacin del espesor y acero de refuerzo del muro1.2.1 Constantes de clculof'c = 250 kg/cm2 fy = 4200 kg/cm2fc = 0.45 fc = 112.5 kg/cm2 fs = 0.5 fy = 2100 kg/cm28.430.311 j = 1 - k/3 = 0.896 R = 0.5 k j fc = 15.688El momento resistente es igual a : R b d21.2.2 Diseo de la seccin Clculo del peralte37.35 cmSe adopta un peralte efectivo de 40 cm y un recubrimiento de 5 cm d = 40 cmr= 5 cmh = 45 cmRevisin por cortanteEl esfuerzo permisible al cortante es: 8.4 kg/cm2De los clculos anteriores, V = Er = 12496 kg3.12 kg/cm2 < al esfuerzo permisible al cortanteEL CORTANTE RESULTANTE ES LA SUMA DE LOS CORTANTES PROVOCADOS POR LAS ACCIONES DEL SISMO Y DEL EMPUJE Y cfEcEsn'15000102 6nfcfsk11RbMd cfvd '53.0bdVv Acero principal por momento13.06 cm2Considerando varillas del N 6a = 2.850 cm221.8 cmSe colocarn varillas del N 6, @ 20 cmAcero por temperaturaAs = 0.0018 b h = 8.10 cm2Considerando varillas del N 5a = 1.979 cm224.4 cmSe colocarn varillas del N5, @ 25 cmdjfsMAsAsaS100AsaS1007.- DISEO DE MENSULASESTRUCTURA DE BOCATOMA CANAL PRINCIPAL CENTENARIO KM 43MEMORIA DE CALCULO ESTRUCTURAL DISEO DE MENSULACota NAME 32.83 mCota PISO 28.94 mAncho de la compuerta 4 mAltura de pivote 3 mRadio de la compuerta 4.8 mPresion hidrosttica 3890 Kg/m2P1= wh1=Empuje por metro7566.05 kg/mP=P1xH/2=Empuje total sobre la compuerta EH= 30264.2 kgBrazo de palanca= 1.30 mEmpuje VerticalCos (beta)= 0.625Beta= 51.31769254Alfa= 38.68230746Area 1 - 3 - 4= 7.78 m2dist. 2-3= 3.75 mArea 2 - 3 - 4= 5.62 m2Area del segmento ashurado= 2.16 m2Area arriba de la compuerta= 0.00 m2Area total= 2.16 m2Ev= 8628 kgEstos elementos tienen la funcion de sujetar a las chumaceras d elas compuertas y deberan de tener la capacidad de soportar los empujes del agua que les transmiten las compuertasEl diseo se har considerando como condicin critica de carga que la S.L.A. este a la elevacin 32.83 (NAME) y las compuertas esten cerradas.Resultante= 31470 kgTg = 0.2851 = 15.913El empuje correspondiente a cada mensula es=E mensula= 15735 kgInclinacin de la mnsula con respecto a la horizontal = 15.913DISEO DE LA MENSULADe acuerdo a las dimensiones de la chumacera, se usar mnsula de 65 x 120a= 0.65 mb= 1.2 mdist. a pao= 0.3Mpao= 4721 kg-mV= 15735 kgDeterminacin del espesor y acero de refuerzo del muroConstantes de clculof'c = 250 kg/cm2 fy = 4200 kg/cm2fc = 0.45 fc = 112.5 kg/cm2 fs = 0.5 fy = 2100 kg/cm28.43cfEcEsn'15000102 6nfcfsk110.311 j = 1 - k/3 = 0.896 R = 0.5 k j fc = 15.688El momento resistente es igual a : R b d2Diseo de la seccin Clculo del peralte por momento flexionante17.35 cm Clculo del peralte por cortantedv= 31.7 cmSe acepta mensula propuesta Acero principal por momento7.90 cm2Considerando varillas del N 6a = 2.850 cm2Numero de varillas= 3 Varillas Debido a que el diseo fue regido por el peralte a cortante, se colocarn estribos por especificacionRefuerzo especial en pilas.EV= 4314 kg por mnsulaEH= 15132.1 kg por mnsulaConsiderando varillas del N 6a = 2.850 cm2F= 5985 kg por varillaRefuerzo verticalNo. Varillas= 1 piezaRefuerzo verticalNo. Varillas= 3 piezaSe colocarn en forma simetrica en la zona de la mnsulanfcfsk11RbMddjfsMAs8.- DISEO DE PASARELAESTRUCTURA DE BOCATOMA CANAL PRINCIPAL CENTENARIO KM 43MEMORIA DE CALCULO ESTRUCTURAL CONCEPTO CANTIDAD UNIDADLongitud de la Losa 6.5 mPeso Concreto Reforzado 2400.0 kg/m2Carga viva 300.0 kg/m2Espesor Losa 0.10 mWpp = 240.0 kg/m2W= 540.0 kg/m2M(-) = W L2 / 12 = 1901.3 kg-mM(+) = W L2 / 24= 950.6 kg-mV = WL/2 = 1755.0 kgdm= 12.6 cmdv = 4.2 cm Se propone d=12.6 cm r=3 cm h=15.6As= 14.1 cm2Constantes de clculofc = 250 kg/cm2 fy = 4200 kg/cm2fc = 0.45 fc = 112.5 kg/cm2 fs = 0.5 (fy)= 2100 kg/cm2n = 8.430.311 j = 1 k/3 = 0.896 R = k j fc = 15.69 kg/cm2Entonces el momento se calcular como: M = R b d2 DISEO DE LA LOSAPeralte efectivo por momento flexionante M = 1901.3 kg - m b = 10011.0 cmd = 12 cm r= 3 cm h= 15 cm Peralte por cortanteEl esfuerzo permisible de trabajo, es:8.4 kg/cm2El cortante mximo en la losa es de: V = 1755 kg2.1 cm < 35 CORRECTO!PASARELA.- Esta estructura se disear con la condicin de carga equivalente al peso propio y carga viva y se considera empotrado en ambos extremos.Con vars 5/8" @ 30 al centro en ambos sentidosSe adopta un peralte efectivo de 12 cm y un recubrimiento de 3 cm, lo que da un espesor total de: h = 15 cmpor lo que se adopta un espesor de 15 cmcfEcEs'15000102 6fcnfsk11bRMd '53.0 cP fvbVVdPACERO DE REFUERZORefuerzo por momento negativoM = 1901 kg - m8.4 cm2Utilizando varillas # 5 1.99 Se colocarn @ 23.6 20 lecho superiorEl momento positivo mximo es de M = 950.6 kg -m4.2 cm2Utilizando varillas # 4 1.27 Se colocarn @ 30.2 25 lecho inferiorEl rea de acero mnima por cambios volumtricos es:As = 0.0018 b h = 2.7 cm2Utilizando varillas # 3 0.71 Se colocarn @ 26.3 25 transversales, as= cm2 , as= cm2 , as= cm2 bVVdPdjfsMAs9.- DISEO DE LOSA DE MANIOBRASESTRUCTURA DE BOCATOMA CANAL PRINCIPAL CENTENARIO KM 43MEMORIA DE CALCULO ESTRUCTURAL CONCEPTO CANTIDAD UNIDADPeso aproximado P = 2500 kgCapacidad malacate C = 5000 kgMotorreductor de 5000 kgDistribucin de cargas en el puente de maniobras.-CONCEPTO CANTIDAD UNIDADPeso de cada Malacate 1000 kg (2 Pzas.)Peso Motorreductor 500 kgCapacidad mecanismo 2500 kg Cada malacate (2 Pzas.)Suponiendo una distribucin proporcional del peso en cada perno de apoyo.-P (Malacate) = 3500 kg 6 pernos de anclajeP c/u = 583 kgRevisin de una trabe secundaria.-Seccin propuesta 20 x 50CONCEPTO CANTIDAD UNIDADDistancia entre ejes 1.35 mancho= 0.2 malto= 0.2 mpeso concreto reforzado= 2400 kg/cm2Wpp = 96 kg/mPor losa W = 360 kg/mPor Malacate W = 393.26 kg/mWt = 849.26 kg/mL = 1.350 mM(-) = W L2 / 8 = 193.5 kg-mM(+) =( 9/128) W L2= 108.8 kg-mVB = 5/8 WL = 716.6 kgEl puente de maniobras localizado en la parte superior de la estructura de represa, tiene el propsito de alojar los malacates y motorreductores para el movimiento de las compuertas radiales.-Los malacates a usar, segn informe del departamento de eletromecnica ser el de 5 Ton. Constantes de clculofc = 250 kg/cm2 fy = 4200 kg/cm2fc = 0.45 fc = 112.5 kg/cm2 fs = 0.5 (fy)= 2100 kg/cm2n = 8.430.311 j = 1 k/3 = 0.896 R = k j fc = 15.69 kg/cm2Diseo.-M = 193.5 kg - m b = 207.9 cmDebido a la corta distancia de palanca no se requiere estos elementos (trabes secundarias, po lo que se eliminaran.Se considerar la carga uniformemente repartida en toda longitud.-CONCEPTO CANTIDAD UNIDADDistancia entre ejes= 4.45 mAlto= 0.6 mAncho= 0.2 mPt=6 pernos*1000+500 motorreductor)= 11500 kgW mecanismos = 2584 kg/mPeso propio W = 288 kg/mPeso losa W = 360 kg/mPeso carga viva = 350 kg/mWT = 3782 kg/mLongitud L= 4.45 mV = WL/2 = R=V 8416 kgMomento al centro de la trabe.-M=WT*(L2)/8 9362 kg-mDiseo.-V = 8415.55 kgM = 9362 kg-mb = 20 cm54.6 cmPeralte por cortanteEl esfuerzo permisible de trabajo, es:8.4 kg/cm250.2 cm d= 54.6 cmSe dejara h= 60 cmTrabe principal.- Este elemento recibe el peso proporcional de los malacates mas las cargas que le transmite la losa.cfEcEs'15000102 6fcnfsk11bRMdbRMd '53.0 cP fvbVVdPACERO DE REFUERZORefuerzo por momento negativoM = 9362 kg - m9.1 cm2Utilizando varillas # 6 2.85 Se colocarn 3.2 3 lecho inferiorEl rea de acero mnima por cambios volumtricos es:As = 0.0018 b h = 2.16 cm2Utilizando varillas # 5 1.99 Se colocarn 1.1 2 lecho superiorCarga de diseoEspesor de la losa 0.15 mPp losa = 360 kg/mCarga viva Wcv = 300 kg/mW = Pp losa + Wcv = 660 kg/mLosa N 1.-Longitud 1 = L1 = 1.45 mLongitud 2 = L2 = 4.45 mLongitud 3 = L3 = 0.55 mm = L1/L2 0.326 < 1.0Dos bordes contiuos y uno discontinuoSe usar el mtodo 2 del aci-63.-Claro corto M=CW L2 = 1388 CM(-) = 0.076*M 105 kg-mM(-) = 0.038*M 53 kg-mM(+) = 0.057*M 79 kg-mClaro largoM(-) = 0.041*M 57 kg-mM(+) = 0.031*M 43 kg-mLosa N 2.-m = L3/L2 = 0.124 Dos bordes continuos y uno discontinuoSe usar el mtodo 2 del aci-63.-Claro cortoC Corto M = W L C = 199.65 CM(-) = 0.076*M 15 kg-mM(-) = 0.038*M 8 kg-mM(+) = 0.057*M 11 kg-mClaro largoM(-) = 0.041*M 8 kg-mM(+) = 0.031*M 6 kg-mSe disear la losa 1 que tiene los mayores elementos mecnicos.-Losa de operacin.- De acuerdo a la estructuracin del puente de operacin se tienen dos tipos de losas de acuerdo a sus dimensiones y tipo de apoyo.-, as= cm2 , as= cm2 djfsMAsDiseo.-M = 105 kg-mb = 100 cm2.6 cmPor requerimientos de anclaje de elementos electromecnicos se propone espesor de losa deh = 15 cmACERO DE REFUERZORefuerzo por momento negativoM = 105 kg - m0.4 cm2El rea de acero mnima por cambios volumtricos es:As = 0.0018 b h = 2.7 cm2Utilizando varillas # 5 1.99 Se colocarn @ 74El acero de refuerzo ser por temperatura.-Se armara con varillas de 5/8" @25 en ambas direcciones y al centro., as= cm2 bRMddjfsMAs01- DISEO DE LOSA VEHICULARESTRUCTURA DE BOCATOMA CANAL PRINCIPAL CENTENARIO KM 43MEMORIA DE CALCULO ESTRUCTURAL Datos para el diseo.Se diseara el claro mas largo de la losa que en este caso es de 9.605 m, ya que esta apoyada en una pila intermediaCONCEPTO CANTIDAD UNIDADClaro del puente 6.525 mLongitud total 6.825 mAncho de la calzada 4.60 mAncho de las guarnicion 1 0.60 mAncho de las guarnicion 2 0.30 mAncho total del puente 5.50 mPeralte de las guarniciones 0.15 mEspesor de la losa (supuesto) 0.37 mEspesor de la carpeta asfltica 0.03 mBombeo 0.06 mPerfil recto con 2 % de pendienteEsviajamiento 0 gradosCarga viva considerada: Camin tipo HS - 20 en dos lneas de circulacinParapeto tipo: GD - 1312 con remates rectosConstantes de clculo para el concreto reforzado.CONCEPTO CANTIDAD UNIDADfs = 2100 kg/cm2f'c = 250 kg/cm2 n = 8.43fc = 0.45f'c = 112.5 kg/cm2n = 8.43 0.311k = 0.311j = 0.896 K = 14.69 kg/cm2 j = 1 k/3 = 0.896 = 0.252 R = k j fc = 15.69 kg/cm2 4.59 kg/cm236.37 kg/cm2 b) Por carga vivaCARGA VIVAPara L = 6.53 mM = M +((Dif M x inc L)/Dif L) = 24109 kg-m/fajaR = R + ((Dif R x inc L)/Dif L) = 19909 kg/faja TOTAL 39818 kgImpacto I = 15.24 / (L + 38.10) < 0.30I = 0.342 > 0.30Se adopta I = 0.30Ancho de distribucin:E = 0.06 L + 1.22 < 2.13 = 1.6115 mPor lo tanto, el momento por carga viva ms impacto vale:MCV + I = 1.30 x M / 2 x E = 9724 kg-mMomento total:MT = Mcm + Mcv + I = 14802 kg-mPeralte necesario:30.72 cmSe adopta:d = 31 cmr = 5 cmh = 36 cm3.5.2.5. Acero de refuerzo:a) Acero principal:As = MT x 100/(fs x j x d) = 25.37 cm2Considerando varillas del N 8a = 5.067 cm220.0 cmSe colocarn varillas del No. 8 @ 19As = 26.7 cm2 MTdAsaS100b) Acero para distribucin:50.00 %21.62 %Asd = % x As = 5.76 cm2Considerando varillas del N 4a = 1.267 cm222.0 cmSe colocarn varillas del No. 4 @ 21As = 6.0 cm2Acero por temperatura:Ast = 0.0015 x 100 x h = 5.4 cm2Considerando varillas del N 4a = 1.267 cm2S= 23.5 cmVarillas 4 C a cada 15 cm, paralelas al trnsito.Varillas 4 C a cada 15 cm, normales al trnsito.Doblado de varillas del refuerzo principal.Donde:L = claro del puenteAd = rea de acero por doblarAT = rea total de acero principal de refuerzoEntonces:X = 2.61 mDiseo de las guarniciones Vigas marginalesEl porcentaje recomendado por las Especificaciones de puentes para caminos est dado por la siguiente expresin:El clculo nos proporciona varilla 4 C a cada 15 cm pero para facilidad del armado las colocaremos de la siguiente manera:La distancia a la cual puede suprimirse o doblarse la mitad del acero principal de refuerzo, a partir del centro del claro, est dada por la expresin siguiente:Por lo tanto se doblar la mitad del acero principal de refuerzo a una distancia de 2.60 m a partir del centro del claro y medida sobre el semiperalte.De acuerdo con las especificaciones de puentes para caminos, las vigas marginales se pondrn en todas las losas que tengan el refuerzo principal paralelo al trnsito. Esta viga es una losa con refuerzo adicional, es una viga integrada a la losa pero con mayor peralte, o bien es una seccin integral reforzada formada por la losa y guarnicin.L28.3100%L28.3100%30.02ATAdLXAsaS100De acuerdo con las especificaciones de puentes para caminos, las vigas marginales se pondrn en todas las losas que tengan el refuerzo principal paralelo al trnsito. Esta viga es una losa con refuerzo adicional, es una viga integrada a la losa pero con mayor peralte, o bien es una seccin integral reforzada formada por la losa y guarnicin.a) Momento por carga muerta.Parapeto = 150 kg/m PESO DE LAS GUARNICIONESGuarnicin = 0.15 x 0.73 x 2400 = 262.8 kg/mvoladizo = 0.65 x 0.15 x 2400 = 234 kg/mW1 = 647 kg/m Peso 2 guarn. 8441 kgMCM = (W1 x L)/8 = 3442 kg-mb) Momento por carga vivaM = 0.20 MCV+I x 0.5Donde: 0.20 MCV + I = 6268 kg-m0.50 considerar que sea por lnea de ruedasM = 3134 kg-mc) Momento total:MT = MCM + M = 6576 kg-m3.5.2.7.2. Peralte necesario.20.47 cmAdoptamos:d = 61.92 cmb = 60 cm Acero de refuerzo.As = MT x b/(fs x j x d) = 3.39 cm2Considerando varillas del N 8a = 5.067 cm2Numero de varillas 1As = 5.07 cm2Se colocarn 1 varillas del No. 8De acuerdo a la comprobacin de esfuerzos para el acero requiere de una varilla adicionalConsiderando varillas del N 4a = 1.267 cm2Numero de varillas 2As = 2.53 cm2Area de acero total en guarnicion As= 7.60 cm2Comprobacin de la seccin. Por todo lo anterior procederemos a calcular la mencionada viga marginal con la ltima alternativa. MTdFigura N 1De la fig. 1, para obtener el eje neutro, tenemos:60X (X/2) = n As (d - X) = 0 Haciendo operaciones de la expresin anterior nos queda la ecuacin de 2 grado siguiente:X + 0.025 n As X - 0.025 As d = 00.025 n As = 1.0680.025 As d = 7.844X +2.389 X - 16.286 = 0X = 2.409 cm < 15 cmokComprobacin de esfuerzos:jd = d - X /3 = 61.117 cma) Para el acero:1415.72 kg/cm2 2100 kg/cm2OKb) Para el concreto:74 kg/cm2 < 112.5 kg/cmOK Revisin por cortante:Vcv = 19909 kg/fajaSegn las especificaciones se considera el 40 % de la losa por lnea de ruedas, es decir:Vcv + I = 5176 kg/rueda Por carga muertaVCM = (W1 x L)/2 = 2110VTOTAL = VCV+I + VCM = 7287 kg4.59 kg/cm2calc. = VTOT/ 15 x d = 7.85 kg/cm2Cortante que deber absorberse con estribosE = calc. - perm = 3.26 kg/cm2Utilizando estribos 4C de una rama, la separacin sera:54.54 cm Clculo del voladizo.Momento por el parapetoConsideramos como estribos las varillas del acero para distribucin que se doblan haca la guarnicin y las varillas por temperatura del lecho superior que tambin se doblan.djAsMfsdjfcBXM** '29.0 cfpermbEfsasS**2MP = 79 kg-mMomento por el peso propioMPP = 36.45 kg-mMomento por carga vivaSegn las especificaciones:WCV = 415 kg/m2MCV = 42 kg-mMomento total MT = MP + MPP + MCV = 157.22 kg-mCortante total. VTOTAL = 499 kgPeralte por momentodM = 3.17 cmPeralte por cortantedV = VTOTAL / perm x fc = 1.46 cmPeralte adoptadod = 11 cmr = 4 cmh = 15 cm Acero de refuerzo.As = MT x 100/(fc x j x d) = 0.76 cmConsiderando varillas del N 4a = 1.267 cm2S= 166.8 cmEste refuerzo con varillas 4C, nos dara una separacin de 166.8 cm, por lo que concluimos que nos basta con las varillas del acero para distribucin que corremos hasta el voladizo.Adems, en el sentido paralelo al trnsito colocaremos en el voladizo acero por temperatura y fraguado, cuatro varillas 4C.02.- DISEO DE ESTRIBOS EXTEMOS PARA LOSA VEHICULARESTRUCTURA DE BOCATOMA CANAL PRINCIPAL CENTENARIO KM 43MEMORIA DE CALCULO ESTRUCTURAL Diseo de estribos para apoyo extremo de losa vehicularMaterial de relleno (banco):Peso Vol. Seco= 1789 kg/m3Peso Vol. Sat.= 2100 kg/m3Angulo de friccin interna = 6 Cohesion C= 3350 kg/m2Capacidad de carga admisible del terreno 8760 kg/m2Se propone la siguiente geometria:Largo de la cimentacion= 5.200 mAltura= 1.50 mAncho de cimentacion= 2.30 mAngulo con la horizontal (alfa)= 90 Ancho de muro soporte= 0.25 mA 0.31 mB 0.15 mC 0.37 mD 0.25 mE 0.23 mF 0.50 mG 0.060 mH 0.25 mI 0.05 mJ 0.20 mK 1.30 mL 1.50 mM 1.03 mN 1.03 m 2.30 mP1 0.455 m2P2 0.52375 m2Las cargas asociadas a la losa y al relleno del suelo son las siguientes:En donde:CARGA MUERTA 28634 kgCARGA VIVA 39818 kgGUARNICIONES 8441 kgN= 38447 kg(friccin) F= 7689 kgP1= 5673 kgP2= 6536 kgPeso terreno= 18692 kgEmpuje del rellenoK= tan2 (alfa x ) = 0.81 g = 2100 kg/m3h= 1.5 mE= 1/2 g K h2 = 1915 kgEmpuje del terreno E= 9960 kgY= 0.50 mDimensiones de la seccion de desplante de la zapata.Area= 11.96 m2Ixx= 26.95 m4Sxx= 10.365 m3Iyy= 5.27 m4Syy= 4.585 m3Clculos de las fatigas ene l terreno.Tomando momentos con respecto al desplante del estribo y con respecto a la lnea A-A.Fuerza Brazo (m) Momento (Kg-m)N= 38447 1.2 44214P1= 5673 1.15 6524P2= 6536 1.15 7517T1= 18692 1.788 33413F= 7689 1.5 11534E= 9960 0.50 -4980 Fv= 69348 M1= 98221 Kg-m M2= 75153 Kg-me1= -0.266 < 0.767 me2= 0.066 < 0.767 mLa resultante cae dentro del tercio medio.My1= 18470 kg-mMy2= 4598 kg-mAlternativa 1.-fmax= 9827 < 25000 kg/m2fmin= 1770 < 25000 kg/m2Alternativa 2.-fmax= 6801 < 25000 kg/m2fmin= 4796 < 25000 kg/m2Por lo que rige la alternativa 2Clculo de la zapata Dimension 1= 1.025 mDimension 2= 0.25 mDimension 3= 1.025 mEspesor de la zapata= 0.20 mEsfuerzo extremo= 9827Esfuerzo A= 5448Esfuerzo B= 4379Reaccin del terreno en el punto A Ra= 7828 kgXA= 0.54 mMA= 4252 Kg-mPeso de la zapata Pa= 492 kgXA= 0.51 mMA= 252.15 kg-mPeso de la tierra Pa= 2384 kgXA= 0.51 mMA= 1222 kg-mMomentos y cortantes totales MA= 2778 kg-mVA= 4952 kgReaccin del Terreno en el punto B PB= 2244 kgXB= 0.34 mMB= 767 kg-mPeso de la zapata PB= 492 kgXB= 0.51 mMB= 252 kg-mPeso de la tierra PB= 2384 kgXB= 0.51 mMB= 1222 kg-mMomentos y cortantes totales MB= 707 kg-mVB= -631 kgConstantes de clculoCONCEPTO CANTIDAD UNIDADfs = 2100 kg/cm2f'c = 250 kg/cm2 n = 8.43fc = 0.45f'c = 112.5 kg/cm2n = 8.43 0.311k = 0.311j = 0.896 K = 14.69 kg/cm2 j = 1 k/3 = 0.896 = 0.261 R = k j fc = 15.69 kg/cm2 4.59 kg/cm236.37 kg/cm2 DISEO DE MUROS EN ESTRIBOS Ff0.25Fsht = 1.50 E1.50 ha 2100A AHa = 1.50 mPresin del suelo en el punto de aplicacin ha = 0.50 mEsuelo= 1915 kg/mClculo del momento en la seccin A - AMv = Er * D = 958 kg-mPeso del muro P1= 1091 kg/mCarga muerta + carga viva (vertical) W= 7394 kg/mCarga por friccion (horizontal) Ff= 1479 kg/mMf = Ff * d = 2218 kg-mDISEO POR SISMOFUERZA APLICADA AL MURO POR EL EFECTO DEL SISMO POR CADA METRO DE MUROFs= 2715 KGBRAZO DE APLICACIN d= 0.75 mMs = Es * d = 2036 kg-mEL MOMENTO RESULTANTE ES LA SUMA DE LOS MOMENTO PROVOCADOS POR EL SISMO + EL EMPUJE DEL SUELO + FUERZA DE FRENADOMr= 5212 kg-mVr= 6109 kgDiseo de la seccin Clculo del peralte18.23 cmSe adopta un peralte efectivo de 20 cm y un recubrimiento de 5 cm d = 20 cmr= 5 cmh = 25 cmRevisin por cortanteEl esfuerzo permisible al cortante es:8.4 kg/cm2EL CORTANTE RESULTANTE ES LA SUMA DE LOS CORTANTES PROVOCADOS POR LAS ACCIONES DEL SISMO, EMPUJE DE SUELO Y FRENADORbMd cfvd '53.0 3/ mkgDe los clculos anteriores, V = Er = 6109 kg3.05 kg/cm2 < al esfuerzo permisible al cortante Acero principal por momento13.85 cm2Considerando varillas del N 5a = 1.979 cm214.3 cmSe colocarn varillas del N 5, @ 15 cmAcero por temperaturaAs = 0.0018 b h = 4.50 cm2Considerando varillas del N 4a = 1.267 cm228.2 cmSe colocarn varillas del N4, @ 25 cmbdVvdjfsMAsAsaS100AsaS100