217359921 Memoria Estructural Represa 43 Copia

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  • 1.- COEFICIENTE SISMICO

    2.- ANALISIS ESTRUCTURAL MUROS "PICO DE PATO"

    3.- ANALISIS ESTRUCTURAL MUROS PILAS REPRESA

    4.- DISEO DE LOSA DE FONDO

    5.- DISEO DE MUROS VERTEDORES

    6.- DISEO DE PILAS CENTRALES

    7.- DISEO DE MENSULAS

    8.- DISEO DE PASARELA

    9.- DISEO DE LOSA DE MANIOBRAS

    10.- DISEO DE LOSA VEHICULAR

    11.- DISEO DE ESTRIBOS EXTEMOS PARA LOSA VEHICULAR

    ESTRUCTURA DE BOCATOMA CANAL PRINCIPAL CENTENARIO KM 43

    MEMORIA DE CALCULO ESTRUCTURAL

  • 1.- COEFICIENTE SISMICO

    ESTRUCTURA DE BOCATOMA CANAL PRINCIPAL CENTENARIO KM 43

    MEMORIA 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 r

    I 0.02 0.08 0.2 0.6 0.50

    II 0.04 0.16 0.3 1.5 0.67

    III 0.05 0.2 0.6 2.9 1.00

    I 0.04 0.14 0.2 0.6 0.50

    II 0.08 0.3 0.3 1.5 0.67

    III 0.1 0.36 0.6 2.9 1.00

    I 0.36 0.36 0 0.6 0.50

    II 0.64 0.64 0 1.4 0.67

    III 0.64 0.64 0 1.9 1.00

    I 0.5 0.5 0 0.6 0.50

    II 0.86 0.86 0 1.2 0.67

    III 0.86 0.86 0 1.7 1.00

    PARA EL CASO QUE NOS OCUPA SE TOMARA LO SIGUIENTE

    ZONA SSMICA "C"

    TIPO DE SUELO III

    Zona Ssmica Tipo de suelo a0 C Ta Tb r

    C II 0.64 0.64 0 1.4 0.6667

    POR 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= 0.32

    ESTRUCTURA GRUPO "5 TANQUES Y DEPOSITOS" Q= 1.5 C= 0.43

    DADAS LAS CARACTERISTICAS DE LA ESTRUCTURA, SE TOMARA EL COEFICIENTE PARA PUENTES EN TODO EL TRAMO DEL CANAL

    CENTENARIO, PARA REPRESAS.

    A

    B

    C

    D

    PARA 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 CONCRETO

  • 2.- ANALISIS ESTRUCTURAL MUROS "PICO DE PATO"

    ESTRUCTURA DE BOCATOMA CANAL PRINCIPAL CENTENARIO KM 43

    MEMORIA 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. 23.30

    d).- Estructura llena con sismo.

    Material de relleno (banco):

    Peso Vol. Seco= 1789 kg/m3

    Peso Vol. Sat.= 2100 kg/m3

    Angulo de friccin interna = 6 Cohesion C= 3350 kg/m2

    ANALISIS DE ESTABILIDAD

    Talud de los muros izquierdo y derecho 1.5

    angulo con la horizontal 33.69 altura de muro vertical 3.70 m

    Condicin a).- Estructura vaca.

    Peso de la Estructura.-

    P1= Peso del muro izquierdo

    P1= 3.70 x 0.35 x 18 x 2400 = 55944 kg XB= 8.70 m

    P2= Peso del muro derecho

    P2= 3.70 x 0.35 x 18 x 2400 = 55944 kg XB= 0.00 m

    P3= Peso del talud izquierdo

    P3= 1.90 x 18 x 2400= 82080 kg XB= 11.90 m

    P4= Peso del talud derecho

    P4= 1.90 x 18 x 2400= 82080 kg XB= -3.17 m

    P5= Peso de la losa de fondo

    P5= 8.35 x 0.35 x 19 x 2400= 133266 kg XB= 4.18 m

    P6= Empuje del relleno talud izq.

    K= tan2 (talud /2 - /2 )= 0.06

    g = 1789 kg/m3

    h= 5 m

    ESTRUCTURA DE INICIO, BOCATOMA LATERAL 43+590 (CANAL 4 DE ABRIL) DEL CP REFORMA.

    MEMORIA DE CALCULO ESTRUCTURAL

    TRAMO COMPRENDIDO ENTRE LA ESTACION 0+000 Y 0+019

  • 4.1

    15.196 m Debido al angulo que forma el talud 1.5:1

    la cohesin no tiene efecto

    1358 kg XB= -1.67 m

    24450 kg empuje en todo el talud

    P7= Empuje del relleno talud der.

    K= tan2 ( 16.84 - 3 )= 0.06

    g = 1789 kg/m3

    h= 5 m

    P7= 1/2 g K h2 = 1358 kg XB= 1.67 m

    24450 kg empuje en todo el talud

    Tomando 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 486713

    Muro derecho P2 55944 0.00 0

    Talud izquierdo P3 82080 11.90 976752

    Talud derecho P4 82080 -3.17 -260194

    Losa de fondo P5 133266 4.18 556386

    Relleno talud izquierdo P6 24450 -1.67 -40750

    Relleno talud derecho P7 24450 1.67 40750

    P= 458213.583 Kg

    Fh= 24450 Kg

    M(+)= 2060600 Kg-m

    M(V) = 300943 Kg-m

    Revisin de la estabilidad de la estructura, suponiendo solo empuje de un lado.

    Al deslizamiento

    Coeficiente de friccion entresuelo y concreto= 0.55

    FS= 10.4 >> 1.5 O.K.

    Al volteamiento

    FS= 6.8 >> 1.5 O.K.

    Paso de la resultante

    XB= 3.84 m

    Excentricidad e= 0.53 m

    Esfuerzos en la cimantacin

    Ancho= 8.74 m

    Largo= 19 m

    A= 166.06 m2

    X= 4.37 m

    I= 1057.1 m4

    fB= 3762.8 kg/m2

    fA= 1755.8 kg/m2

    Capacidad de carga admisible del terreno fC terr= 8760 kg/m2

    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.

    N

    ZhCKhE

    )2/(2

    2

    1 02

    )2/84.16(

    1

    tgN

    NCZ

    20

    Fh

    PFS

    MV

    MRFS

    P

    MVMRXB

    Iyy

    PeX

    A

    Pf

  • Condicin b).- Estructura vaca con sismo.

    Coeficiente sismico usado = 0.43

    Fuerzas provocadas por el sismo.- P=F, M=FY

    Tabulando se tiene:

    ESTRUCTURA CLAVE FUERZA BRAZO MOMENTO

    (Kg) (m) (Kg-m)

    Muro izquierdo F1 23869.44 -2.20 -52513

    Muro derecho F2 23869.44 -2.20 -52513

    Talud izquierdo F3 35020.8 -2.44 -85346

    Talud derecho F4 35020.8 2.44 85451

    Losa de fondo F5 56860.16 -0.18 -9951

    Relleno talud izquierdo F6 10432 -2.50 -26080

    Relleno talud derecho F7 10432 2.50 26080

    F = 150052 kg

    F = 45453 kg

    M(V) = 140951 kg-m

    M(R) = 26080 kg-m

    Sumando estos elementos con los del anlisis (a).-

    P= 458213.583 kg

    Fh= 104599 kg

    M(+)= 2086680 kg-m

    M(V) = 441894 kg-m

    Al deslizamiento

    Coeficiente de friccion entre suelo y concreto= 0.55

    FS= 2.4 >> 1.5 O.K.

    Al volteamiento

    FS= 4.7 >> 1.5 O.K.

    Paso de la resultante

    XB= 3.59 m

    Excentricidad e= 0.78 m < B/6= 4.12

    Esfuerzos en la cimantacin

    Ancho= 8.74

    Largo= 19

    A= 166.06 m2

    X= 4.37 m

    I= 1057.1 m4

    fB= 4237.7 kg/m2

    fA= 1281.0 kg/m2

    Capacidad de carga admisible del terreno fC terr= 8760 kg/m2

    Para 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.

    Fh

    PFS

    MV

    MRFS

    P

    MVMRXB

    Iyy

    PeX

    A

    Pf

  • Condicin c).- Estructura llena

    Peso del agua H= 23.3 -19.60= 3.7 m

    Pa= 3.7x8.35x19x1000= 587005 kg

    X= 8.74/2 4.37 m

    Para la subpresin se considera el 67% de la carga.

    h= 3.7 x 0.67= 2.479 m

    S= 8.74 x 2.479 x 18 x 1000= 411663 kg

    XB= 8.74/2 4.37 m

    MR= 556,110 x 4.37 = 2565211.85 kg - m

    MV= 389996 x 4.37 = 1798966.2 kg - m

    De los elementos finales para la condicin (a)

    P= 633556 kg

    Fh= 24450 kg

    M(+)= 4625812 Kg-m

    M(V) = 2099909 Kg-m

    Al deslizamiento

    Coeficiente de friccion entresuelo y concreto= 0.55

    FS= 14.4 >> 1.5 O.K.

    Al volteamiento

    FS= 2.2 >> 1.5 O.K.

    Paso de la resultante

    XB= 3.99 m

    Excentricidad e= 0.38 m < B/6= 4.12

    Esfuerzos en la cimantacin

    Ancho= 8.74

    Largo= 19

    A= 166.06 m2

    X= 4.37 m

    I= 1057.1 m4

    fB= 4818.7 kg/m2

    fA= 2811.7 kg/m2

    Capacidad de carga admisible del terreno fC terr= 8760 kg/m2

    De 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.

    Fh

    PFS

    MV

    MRFS

    P

    MVMRXB

    Iyy

    PeX

    A

    Pf

  • Condicin d).- Estructura llena con sismo

    Peso del agua H= 23.3 -19.60= 3.7 m

    Pa= 3.7x8.35x19x1000= 587005 kg

    X= 8.74/2 4.37 m

    Para la subpresin se considera el 67% de la carga.

    h= 3.7 x 0.67= 2.479 m

    S= 8.74 x 2.479 x 18 x 1000= 411663 kg

    XB= 8.74/2 4.37 m

    MR= 556,110 x 4.37 = 2565211.85 kg - m

    MV= 389996 x 4.37 = 1798966.2 kg - m

    De los elementos finales para la condicin (b)

    P= 633556 kg

    Fh= 104599 kg

    M(+)= 4651892 Kg-m

    M(V) = 2240860 Kg-m

    Al deslizamiento

    Coeficiente de friccion entresuelo y concreto= 0.55

    FS= 3.4 >> 1.5 O.K.

    Al volteamiento

    FS= 2.1 >> 1.5 O.K.

    Paso de la resultante

    XB= 3.81 m

    Excentricidad e= 0.56 m < B/6= 4.12

    Esfuerzos en la cimantacin

    Ancho= 8.74

    Largo= 19

    A= 166.06 m2

    X= 4.37 m

    I= 1057.1 m4

    fB= 5293.6 kg/m2

    fA= 2336.9 kg/m2

    Capacidad de carga admisible del terreno fC terr= 8760 kg/m2

    RESUMEN DE CONDICIONES DE CARGA

    ESFUERZOS EN LA CIMENTACION

    CONDICION Fa Fb

    capacidad de carga

    del terreno observaciones

    kg/cm2 kg/cm2 kg/cm2

    a).- 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.-

    Fh

    PFS

    MV

    MRFS

    P

    MVMRXB

    Iyy

    PeX

    A

    Pf

  • ESTABILIDAD DE LA ESTRUCTURA EN SENTIDO LONGITUDINAL

    Estructura Clave Peso X Fuerza Y Mxx Myy

    Muro izquierdo P1 55944 4.35 243356.4

    Muro derecho P2 55944 4.35 243356.4

    Talud izquierdo P3 82080 7.52 617241.6

    Talud derecho P4 82080 7.52 617241.6

    Losa de fondo P5 133266 4.35 579707.1

    Relleno talud izquierdo P6 24450 7.52 183862.433

    Relleno talud derecho P7 24450 7.52 183862.433

    Peso agua P8 587005 9 5283045

    Subpresin P9 -411663 4.35 -1790732.92

    Muro izquierdo F1 23869 -2.20 -52512.768

    Muro derecho F2 23869 -2.20 -52512.768

    Talud izquierdo F3 35021 -2.44 -85345.6896

    Talud derecho F4 35021 2.44 85450.752

    Losa de fondo F5 56860 -0.18 -9950.528

    Relleno talud izquierdo F6 10432 -2.50 -26079.7777

    Relleno talud derecho F7 10432 2.50 26079.7777

    Empuje del agua F8 57156 1.23 70492.0917

    P= Fh= M(+)= M(V) =

    633556 161755 6160940 -44379

    Al deslizamiento

    Coeficiente de friccion entresuelo y concreto= 0.55

    FS= 2.2 >> 1.5 O.K.

    Al volteamiento

    FS= 138.8 >> 1.5 O.K.

    Paso de la resultante

    XB= 9.79 m

    Excentricidad e= -0.29 m < B/6= 3.17

    Esfuerzos en la cimantacin

    Ancho= 8.74

    Largo= 19

    A= 166.06 m2

    X= 4.37 m

    I= 1057.1 m4

    fB= 3044.1 kg/m2

    fA= 4586.4 kg/m2

    Capacidad de carga admisible del terreno fC terr= 8760 kg/m2

    Se usar concreto de fc= 210 kg/cm2

    acero fs= 2000 kg/cm2

    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.

    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.-

    Fh

    PFS

    MV

    MRFS

    P

    MVMRXB

    Iyy

    PeX

    A

    Pf

  • 3.- ANALISIS ESTRUCTURAL MUROS PILAS REPRESA

    ESTRUCTURA DE BOCATOMA CANAL PRINCIPAL CENTENARIO KM 43

    MEMORIA 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. 32.83

    d).- Estructura llena con sismo.

    Material de relleno (banco):

    Peso Vol. Seco= 1789 kg/m3

    Peso Vol. Sat.= 2100 kg/m3

    Angulo de friccin interna = 6 Cohesion C= 3350 kg/m2

    Capacidad de carga admisible del terreno 20000 kg/m2

    ANALISIS DE ESTABILIDAD

    Talud de los muros izquierdo y derecho 1.5

    angulo con la horizontal 33.69 altura de muro vertical 4.50 m

    espesor muros 0.45 m

    espesor losa 0.40 m

    ancho losa 8.69 m

    largo losa 18.45 m

    Condicin a).- Estructura vaca.

    Peso de la Estructura.-

    P1= Peso del muro izquierdo

    P1= 89667 kg XB= 8.69 m

    P2= Peso del muro intermedio

    P2= 89667 kg XB= 4.35 m

    P3= Peso del muro derecho

    P3= 89667 kg XB= 0.00 m

    P4= Peso del talud izquierdo

    P4= 81032.4 kg XB= 11.75 m

    P5= Peso del talud derecho

    P5= 81032.4 kg XB= -3.06 m

    P6= Peso de la losa de fondo

    P6= 153917.28 kg XB= 4.35 m

    P7= Peso puente de maniobras

    P7= 31837 kg XB= 4.35 m

    P8= Peso losa para coloc. de agujas

    P8= 7375 kg XB= 4.35 m

    P9= Peso de compuertas (1 piezas)=

    con todo y malacates 5745 kg XB= 6.57 m

    ESTRUCTURA DE INICIO, BOCATOMA LATERAL 43+590 (CANAL 4 DE ABRIL) DEL CP REFORMA.

    MEMORIA DE CALCULO ESTRUCTURAL

    TRAMO COMPRENDIDO ENTRE LA ESTACION 0+019 Y 0+040

  • P10= Peso de compuertas (1 piezas)=

    con todo y malacates 5745 kg XB= 2.12 m

    P11= losa de camino de operacin

    P11= 170514 kg XB= 4.35 m

    P12= Carga viva para caminos=

    una faja de circulacion 18446 kg XB= 8.72 m

    P13= Carga viva para caminos=

    una faja de circulacion 7378 kg XB= 4.37 m

    P14= Carga viva para caminos=

    una faja de circulacion 18446 kg XB= 0.00 m

    P15= Empuje del relleno talud izq.

    K= tan2 (talud /2 - /2 )= 0.06

    g = 1789 kg/m3

    h= 4.5 m

    4.1

    15.196 m Debido al angulo que forma el talud 1.5:1

    la cohesin no tiene efecto

    1100 kg XB= -1.50 m

    20299 kg empuje en todo el talud

    P16= Empuje del relleno talud der.

    K= tan2 ( 16.84 - 3 )= 0.06

    g = 1789 kg/m3

    h= 4.50 m

    P7= 1/2 g K h2 = 1100 kg XB= 1.50 m

    20299 kg empuje en todo el talud

    Tomando 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 779206

    Muro intermedio P2 89667 4.35 389603

    Muro derecho P3 89667 0.00 0

    Talud izquierdo P4 81032.4 11.75 952131

    Talud derecho P5 81032.4 -3.06 -247959

    Losa de fondo P6 153917.28 4.35 668771

    Puente de maniobras P7 31837 4.35 138330

    Losa para coloc. Agujas (2) P8 7375 4.35 32045

    Peso compuerta (1 pieza) P9 5745 6.57 37745

    Peso compuerta (1 pieza) P10 5745 2.12 12179

    Peso losa camino operacin P11 170514 4.35 740884

    Carga viva para caminos pila izq. P12 18446 8.72 160848

    Carga viva para caminos pila central P13 7378 4.37 32243

    Carga viva para caminos pila der. P14 18446 0.00 0

    Relleno talud izquierdo P15 20299 -1.50 -30449

    Relleno talud derecho P16 20299 1.50 30449

    P= 891068 Kg

    Fh= 20299 Kg

    M(+)= 3974434 Kg-m

    M(V) = 278408 Kg-m

    N

    ZhCKhE

    )2/(2

    2

    1 02

    )2/84.16(

    1

    tgN

    NCZ

    20

  • Revisin de la estabilidad de la estructura, suponiendo solo empuje de un lado.

    Al deslizamiento

    Coeficiente de friccion entresuelo y concreto= 0.55

    FS= 24.3 >> 1.5 O.K.

    Al volteamiento

    FS= 14.3 >> 1.5 O.K.

    Paso de la resultante

    XB= 4.15 m

    Excentricidad e= 0.20 m

    Esfuerzos en la cimantacin

    Ancho= 8.69

    Largo= 18.45

    A= 160.3 m2

    X= 4.345 m

    I= 1009.0 m4

    fB= 6314.2 kg/m2

    fA= 4801.2 kg/m2

    Para un FS = 2

    Capacidad de carga admisible del terreno fC terr= 20000 kg/m2

    Condicin b).- Estructura vaca con sismo.

    Coeficiente sismico usado = 0.43

    Fuerzas provocadas por el sismo.- P=F, M=FY

    Tabulando se tiene:

    ESTRUCTURA CLAVE PESO BRAZO MOMENTO

    (Kg) (m) (Kg-m)

    Muro izquierdo F1 38258 -2.65 -101383

    Muro intermedio F2 38258 -2.65 -101383

    Muro derecho F3 38258 -2.65 -101383

    Talud izquierdo F4 34574 -2.37 -81940

    Talud derecho F5 34574 2.37 81940

    Losa de fondo F6 65671 -0.20 -13134

    Puente de maniobras F7 13584 -5.26 -71450

    Losa para coloc. Agujas (2) F8 3147 -4.55 -14318

    Peso compuerta (1 pieza) F9 2451 -3.00 -7354

    Peso compuerta (1 pieza) F10 2451 -3.00 -7354

    Peso losa camino operacin F11 72753 -4.72 -343393

    Relleno talud izquierdo F15 8661 -2.50 -21653

    Relleno talud derecho F16 8661 2.50 21653

    F = 318066 kg

    F = 43235 kg

    M(V) = 761152 kg-m

    M(R) = 103593 kg-m

    Sumando estos elementos con los del anlisis (a).-

    P= 891068 kg

    Fh= 295130 kg

    M(+)= 4078027 kg-m

    M(V) = 1039561 kg-m

    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.

    Fh

    PFS

    MV

    MRFS

    P

    MVMRXB

    Iyy

    PeX

    A

    Pf

  • Al deslizamiento

    Coeficiente de friccion entresuelo y concreto= 0.55

    FS= 1.7 >> 1.5 O.K.

    Al volteamiento

    FS= 3.9 >> 1.5 O.K.

    Paso de la resultante

    XB= 3.41 m

    Excentricidad e= 1.09 m < B/6= 1.45

    Esfuerzos en la cimantacin

    Ancho= 8.69

    Largo= 18.45

    A= 160.3305 m2

    X= 4.345 m

    I= 1009.0 m4

    fB= 9740.7 kg/m2

    fA= 1374.7 kg/m2

    Para un FS = 2

    Capacidad de carga admisible del terreno fC terr= 20000 kg/m2

    Condicin c).- Estructura llena

    Peso del agua H= 3.89 m

    Pa= 574164 kg

    X= 4.225 m

    Para la subpresin se considera el 67% de la carga.

    h= 2.6063 m

    S= 417869 kg

    XB= 4.225 m

    MR= 2425842.9 kg - m

    MV= 1765498.1 kg - m

    De los elementos finales para la condicin (a)

    P= 1047363 kg

    Fh= 20299 kg

    M(+)= 6400277 Kg-m

    M(V) = 2043906 Kg-m

    Al deslizamiento

    Coeficiente de friccion entresuelo y concreto= 0.55

    FS= 28.6 >> 1.5 O.K.

    Al volteamiento

    FS= 3.1 >> 1.5 O.K.

    Paso de la resultante

    XB= 4.16 m

    Excentricidad e= 0.34 m < B/6= 1.45

    De 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.

    Fh

    PFS

    MV

    MRFS

    P

    MVMRXB

    Iyy

    PeX

    A

    Pf

    Fh

    PFS

    MV

    MRFS

    P

    MVMRXB

  • Esfuerzos en la cimentacin

    Ancho= 8.69

    Largo= 18.45

    A= 160.3305 m2

    X= 4.345 m

    I= 1009.0 m4

    fB= 8068.9 kg/m2

    fA= 4996.2 kg/m2

    Para un FS = 2

    Capacidad de carga admisible del terreno fC terr= 20000 kg/m2

    Condicin d).- Estructura llena con sismo

    Peso del agua H= 3.89 m

    Pa= 574164 kg

    X= 4.345 m

    Para la subpresin se considera el 67% de la carga.

    h= 2.6063 m

    S= 417869 kg

    XB= 4.225 m

    MR= 2494742.58 kg - m

    MV= 1765498.1 kg - m

    De los elementos finales para la condicin (b)

    P= 1047363 kg

    Fh= 295130 kg

    M(+)= 6572770 Kg-m

    M(V) = 2805059 Kg-m

    Al deslizamiento

    Coeficiente de friccion entresuelo y concreto= 0.55

    FS= 2.0 >> 1.5 O.K.

    Al volteamiento

    FS= 2.3 >> 1.5 O.K.

    Paso de la resultante

    XB= 3.60 m

    Excentricidad e= 0.90 m < B/6= 1.45

    Esfuerzos en la cimantacin

    Ancho= 8.69

    Largo= 18.45

    A= 160.3 m2

    X= 4.345 m

    I= 1009.0 m4

    fB= 10603.9 kg/m2

    fA= 2461.2 kg/m2

    Para un FS = 2

    Capacidad de carga admisible del terreno fC terr= 20000 kg/m2

    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.

    De los anlisis antes realizados se agregar el peso del agua sobre la estructura, el empuje del agua sobre los muros y la subpresin.-

    Iyy

    PeX

    A

    Pf

    Fh

    PFS

    MV

    MRFS

    P

    MVMRXB

    Iyy

    PeX

    A

    Pf

  • RESUMEN DE CONDICIONES DE CARGA

    ESFUERZOS EN LA CIMENTACION

    CONDICION Fa Fb

    capacidad de carga

    del terreno observaciones

    kg/m2 kg/m2 kg/m2

    a).- Estructura vaca. 4801.2 6314.2 20000 O.K. 15157852

    b).- Estructura vaca con sismo. 1374.7 9740.7 20000 O.K. 6695300

    c).- Estructura llena elev. 32.83 4996.2 8068.9 20000 O.K. 20156725

    d).- Estructura llena con sismo. 2461.2 10603.9 20000 O.K. 13048900

    ESTABILIDAD DE LA ESTRUCTURA EN SENTIDO LONGITUDINAL

    Estructura Clave Peso X Fuerza Y Mxx Myy

    Muro izquierdo P1 89667 4.45 399018.15

    Muro intermedio P2 89667 0 0

    Muro derecho P3 89667 4.45 399018.15

    Talud izquierdo P4 81032 7.41 600450.084

    Talud derecho P5 81032 7.41 600450.084

    Losa de fondo P6 153917 0.2 30783.456

    Puente de maniobras P7 31837 5.66 180195.5635

    Losa para coloc. Agujas (2) P8 7375 4.95 36507.24

    Peso compuerta (1 pieza) P9 5745 6.54 37572.3

    Peso compuerta (1 pieza) P10 5745 2.19 12581.55

    Peso losa camino operacin P11 170514 5.10 869622.012

    Carga viva para caminos pila izq. P12 18446 8.72 160847.6667

    Carga viva para caminos pila central P13 7378 5.26 38810.03333

    Carga viva para caminos pila der. P14 18446 0.00 0

    Relleno talud izquierdo P15 20299 7.14 144937.9979

    Relleno talud derecho P16 20299 7.14 144937.9979

    Peso agua P9 574164 9.225 5296662.9

    Subpresin P10 -417869 4.35 -1817731.81

    Muro izquierdo F1 38258 -2.65 -101383.488

    Muro intermedio F2 38258 -2.65 -101383.488

    Muro derecho F3 38258 -2.65 -101383.488

    Talud izquierdo F4 34574 -2.37 -81939.9629

    Talud derecho F5 34574 2.37 81939.9629

    Losa de fondo F6 65671 -0.20 -13134.2746

    Puente de maniobras F7 13584 -5.26 -71449.9817

    Losa para coloc. Agujas (2) F8 3147 -4.55 -14317.7216

    Peso compuerta (1 pieza) F9 2451 -3.00 -7353.6

    Peso compuerta (1 pieza) F10 2451 -3.00 -7353.6

    Peso losa camino operacin F11 72753 -4.72 -343392.702

    Relleno talud izquierdo F15 8661 -2.50 -21652.7354

    Relleno talud derecho F16 8661 2.50 21652.7354

    Empuje del agua F17 54760 1.50 82140

    P= Fh= M(+)= M(V) =

    1047363 372826 7134663 -679012

    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.

    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 deslizamiento

    Coeficiente de friccion entresuelo y concreto= 0.55

    FS= 1.6 >> 1.5 O.K.

    Al volteamiento

    FS= 10.5 >> 1.5 O.K.

    Paso de la resultante

    XB= 7.46 m

    Excentricidad e= 1.76 m < B/6= 3.08

    Las 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.

    Fh

    PFS

    MV

    MRFS

    P

    MVMRXB

  • 4.- DISEO DE LOSA DE FONDO

    ESTRUCTURA DE BOCATOMA CANAL PRINCIPAL CENTENARIO KM 43

    MEMORIA DE CALCULO ESTRUCTURAL

  • LOSA DE CIMENTACION

    Se usar concreto de fc= 250 kg/cm2

    acero fs= 2100 kg/cm2

    Carga de diseo.- Se considera el efecto de la reaccion como carga uniforme

    Carga uniforme= 6533 kg/m

    W neta= 5693 kg/m

    Considerando la losa de cimentacion la estructura queda de la siguiente manera:

    M flex.= 9394 kg -m

    V= WL/2= 12666 kg

    M (+)= 4697 kg -m

    M pao= V2 X + W X2/2= 6704 kg -m

    Acero de refuerzo.-

    Constantes de clculo

    fc = 250 kg/cm2 fy = 4200 kg/cm2

    fc = 0.45 fc = 112.5 fs = 0.5 (fy)= 2100 kg/cm2

    fs = 2100 kg/cm2

    n = 8.43

    0.311 j = 1 k/3 = 0.896

    R = k j fc = 15.69 kg/cm2

    Entonces el momento se calcular como: M = R b d2

    DISEO DE LA LOSA

    Peralte efectivo por momento flexionante

    M = 6703.9 kg - m b = 100

    20.7

    Se 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+458

    CARGA NETA

    cfEc

    Es

    '15000

    102 6

    fcn

    fsk

    1

    1

    bR

    Md cm

  • d = 20.7 cm h = 40 cm

    Peralte por cortante

    El esfuerzo permisible de trabajo, es:

    8.4

    El cortante mximo en la losa es de: V = 12666 kg

    El cortante al pao es de V = 6704 kg

    15.1 cm < 40 CORRECTO!

    ACERO DE REFUERZO

    Refuerzo por momento negativo

    M = 6704 kg - m

    17.2 cm2

    Utilizando varillas # 6 2.85 Se colocarn @ 16.5 15 lecho superior

    El momento positivo mximo es de

    M = 4696.9 kg -m

    12.0 cm2

    Utilizando varillas # 6 2.85 Se colocarn @ 23.8 20 lecho inferior

    El rea de acero mnima por cambios volumtricos es:

    As = 0.0018 b h = 7.2 cm2

    Utilizando varillas # 5 1.99 Se colocarn 27.6 25 longitudinalmente

    Se adopta un peralte efectivo de 20 cm y un recubrimiento de 7 cm, lo que da un espesor total de: h = 34 cm

    por lo que se adopta un espesor de 35 cm

    , as= cm2

    , as= cm2

    , as= cm2

    bR

    Md

    '53.0 cP fv 2/ cmkg

    bV

    Vd

    P

    djfs

    MAs

    djfs

    MAs

  • 5.- DISEO DE MUROS VERTEDORES

    ESTRUCTURA DE BOCATOMA CANAL PRINCIPAL CENTENARIO KM 43

    MEMORIA DE CALCULO ESTRUCTURAL

  • DISEO DE MUROS

    ESTRUCTURA CON AGUA

    Elev. 26.7033.8 NAME, Elev. 32.83

    0.45

    Ha

    ht = 4.86 Ew

    4.86 ha 1000

    A A Elev. 28.94

    Longitud de muro 18.45 m Ha = 3.89

    ha = 1.30

    Presin del agua al nivel de la seccin A-A, (P2)

    P2 = w Ha = 3890 kg/m2

    Entonces el empuje del agua ser:

    7566.05 kg

    La distancia de aplicacin X, de este empuje, con respecto a la seccin A-A, es:

    1.30 m

    Entonces el empuje resultante Er, ser

    7566 kg

    Clculo de la distancia vertical del punto de aplicacin del empuje resultante, a la seccin A-A, (D)

    D = X = 1.3 m

    Hemos calculado

    Er = 7566 kg

    1.1 Clculo del momento en la seccin A - A

    Mv = Er * D = 9836 kg-m

    DISEO POR SISMO

    FUERZA APLICADA AL MURO POR EL EFECTO DEL SISMO POR CADA METRO DE MURO

    Fs= 2074 KG

    BRAZO DE APLICACIN

    d= -2.65

    cfEcEs '15000 102 6293.01 1 fcnfs

    mm

    w 3/ mkg

    wEE r

    hmPP

    E2

    21w

    3

    mhX

  • Ms = Es * d = 5495 kg-m

    FUERZA APLICADA AL MURO POR EL EFECTO DEL AGUA EN MOVIMIENTO

    MASA DE AGUA 2.39 m

    EMPUJE DE ESTA AGUA 2856 kg

    DISTANCIA 2.3 m

    MOMENTO APLICADO 6559 kg-m

    EL MOMENTO RESULTANTE ES LA SUMA DE LOS MOMENTO PROVOCADOS POR EL SISMO + EL EMPUJE DEL AGUA

    Mr= 21890 kg-m

    Vr= 12496 kg

    1.2 Determinacin del espesor y acero de refuerzo del muro

    1.2.1 Constantes de clculo

    f'c = 250 kg/cm2 fy = 4200 kg/cm2

    fc = 0.45 fc = 112.5 kg/cm2 fs = 0.5 fy = 2100 kg/cm2

    8.43

    0.311 j = 1 - k/3 = 0.896 R = 0.5 k j fc = 15.688

    El momento resistente es igual a : R b d2

    1.2.2 Diseo de la seccin

    Clculo del peralte

    37.35 cm

    Se adopta un peralte efectivo de 35 cm y un recubrimiento de 5 cm

    d = 37.35 cm

    r= 5 cm

    h = 45 cm

    Revisin por cortante

    El esfuerzo permisible al cortante es: 8.4 kg/cm2

    De los clculos anteriores, V = Er = 12496 kg

    3.35 kg/cm2 < al esfuerzo permisible al cortante

    EL CORTANTE RESULTANTE ES LA SUMA DE LOS CORTANTES PROVOCADOS POR LAS ACCIONES DEL SISMO Y DEL EMPUJE Y

    MOVIMIENTO DEL AGUA

    cfEc

    Esn

    '15000

    102 6

    nfc

    fsk

    1

    1

    Rb

    Md

    cfvd '53.0

    bd

    Vv

  • Acero principal por momento

    13.99 cm2

    Considerando varillas del N 6

    a = 2.850 cm2

    20.4 cm

    Se colocarn varillas del N 6, @ 20 cm

    Acero por temperatura

    As = 0.0018 b h = 7.62 cm2

    Considerando varillas del N 5

    a = 1.979 cm2

    26.0 cm

    Se colocarn varillas del N5, @ 25 cm

    djfs

    MAs

    As

    aS

    100

    As

    aS

    100

  • 6.- DISEO DE PILAS CENTRALES

    ESTRUCTURA DE BOCATOMA CANAL PRINCIPAL CENTENARIO KM 43

    MEMORIA DE CALCULO ESTRUCTURAL

  • DISEO DE PILAS CENTRALES

    ESTRUCTURA CON AGUA

    Elev. 26.7033.8 NAME, Elev. 32.83

    0.45

    Ha

    ht = 4.86 Ew

    4.86 ha 1000

    A A Elev. 28.94

    Ha = 3.89

    ha = 1.30

    Presin del agua al nivel de la seccin A-A, (P2)

    P2 = w Ha = 3890 kg/m2

    Entonces el empuje del agua ser:

    7566.05 kg

    La distancia de aplicacin X, de este empuje, con respecto a la seccin A-A, es:

    1.30 m

    Entonces el empuje resultante Er, ser

    7566 kg

    Clculo de la distancia vertical del punto de aplicacin del empuje resultante, a la seccin A-A, (D)

    D = X = 1.3 m

    Hemos calculado

    Er = 7566 kg

    1.1 Clculo del momento en la seccin A - A

    Mv = Er * D = 9836 kg-m

    DISEO POR SISMO

    FUERZA APLICADA AL MURO POR EL EFECTO DEL SISMO POR CADA METRO DE MURO

    Fs= 2074 KG

    BRAZO DE APLICACIN

    d= -2.65

    mm

    w 3/ mkg

    wEE r

    hmPP

    E2

    21w

    3

    mhX

  • Ms = Es * d = 5495 kg-m

    FUERZA APLICADA AL MURO POR EL EFECTO DEL AGUA EN MOVIMIENTO

    MASA DE AGUA 2.39 m

    EMPUJE DE ESTA AGUA 2856 kg

    DISTANCIA 2.3 m

    MOMENTO APLICADO 6559 kg-m

    EL MOMENTO RESULTANTE ES LA SUMA DE LOS MOMENTO PROVOCADOS POR EL SISMO + EL EMPUJE DEL AGUA

    Mr= 21890 kg-m

    Vr= 12496 kg

    1.2 Determinacin del espesor y acero de refuerzo del muro

    1.2.1 Constantes de clculo

    f'c = 250 kg/cm2 fy = 4200 kg/cm2

    fc = 0.45 fc = 112.5 kg/cm2 fs = 0.5 fy = 2100 kg/cm2

    8.43

    0.311 j = 1 - k/3 = 0.896 R = 0.5 k j fc = 15.688

    El momento resistente es igual a : R b d2

    1.2.2 Diseo de la seccin

    Clculo del peralte

    37.35 cm

    Se adopta un peralte efectivo de 40 cm y un recubrimiento de 5 cm

    d = 40 cm

    r= 5 cm

    h = 45 cm

    Revisin por cortante

    El esfuerzo permisible al cortante es: 8.4 kg/cm2

    De los clculos anteriores, V = Er = 12496 kg

    3.12 kg/cm2 < al esfuerzo permisible al cortante

    EL CORTANTE RESULTANTE ES LA SUMA DE LOS CORTANTES PROVOCADOS POR LAS ACCIONES DEL SISMO Y DEL EMPUJE Y

    cfEc

    Esn

    '15000

    102 6

    nfc

    fsk

    1

    1

    Rb

    Md

    cfvd '53.0

    bd

    Vv

  • Acero principal por momento

    13.06 cm2

    Considerando varillas del N 6

    a = 2.850 cm2

    21.8 cm

    Se colocarn varillas del N 6, @ 20 cm

    Acero por temperatura

    As = 0.0018 b h = 8.10 cm2

    Considerando varillas del N 5

    a = 1.979 cm2

    24.4 cm

    Se colocarn varillas del N5, @ 25 cm

    djfs

    MAs

    As

    aS

    100

    As

    aS

    100

  • 7.- DISEO DE MENSULAS

    ESTRUCTURA DE BOCATOMA CANAL PRINCIPAL CENTENARIO KM 43

    MEMORIA DE CALCULO ESTRUCTURAL

  • DISEO DE MENSULA

    Cota NAME 32.83 m

    Cota PISO 28.94 m

    Ancho de la compuerta 4 m

    Altura de pivote 3 m

    Radio de la compuerta 4.8 m

    Presion hidrosttica 3890 Kg/m2

    P1= wh1=

    Empuje por metro

    7566.05 kg/m

    P=P1xH/2=

    Empuje total sobre la compuerta EH= 30264.2 kg

    Brazo de palanca= 1.30 m

    Empuje Vertical

    Cos (beta)= 0.625

    Beta= 51.31769254

    Alfa= 38.68230746

    Area 1 - 3 - 4= 7.78 m2

    dist. 2-3= 3.75 m

    Area 2 - 3 - 4= 5.62 m2

    Area del segmento ashurado= 2.16 m2

    Area arriba de la compuerta= 0.00 m2

    Area total= 2.16 m2

    Ev= 8628 kg

    Estos 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 compuertas

    El 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 kg

    Tg = 0.2851

    = 15.913

    El empuje correspondiente a cada mensula es=

    E mensula= 15735 kg

    Inclinacin de la mnsula con respecto a la horizontal

    = 15.913

    DISEO DE LA MENSULA

    De acuerdo a las dimensiones de la chumacera, se usar mnsula de 65 x 120

    a= 0.65 m

    b= 1.2 m

    dist. a pao= 0.3

    Mpao= 4721 kg-m

    V= 15735 kg

    Determinacin del espesor y acero de refuerzo del muro

    Constantes de clculo

    f'c = 250 kg/cm2 fy = 4200 kg/cm2

    fc = 0.45 fc = 112.5 kg/cm2 fs = 0.5 fy = 2100 kg/cm2

    8.43

    cfEc

    Esn

    '15000

    102 6

    nfc

    fsk

    1

    1

  • 0.311 j = 1 - k/3 = 0.896 R = 0.5 k j fc = 15.688

    El momento resistente es igual a : R b d2

    Diseo de la seccin

    Clculo del peralte por momento flexionante

    17.35 cm

    Clculo del peralte por cortante

    dv= 31.7 cm

    Se acepta mensula propuesta

    Acero principal por momento

    7.90 cm2

    Considerando varillas del N 6

    a = 2.850 cm2

    Numero de varillas= 3 Varillas

    Debido a que el diseo fue regido por el peralte a cortante, se colocarn estribos por especificacion

    Refuerzo especial en pilas.

    EV= 4314 kg por mnsula

    EH= 15132.1 kg por mnsula

    Considerando varillas del N 6

    a = 2.850 cm2

    F= 5985 kg por varilla

    Refuerzo vertical

    No. Varillas= 1 pieza

    Refuerzo vertical

    No. Varillas= 3 pieza

    Se colocarn en forma simetrica en la zona de la mnsula

    nfc

    fsk

    1

    1

    Rb

    Md

    djfs

    MAs

  • 8.- DISEO DE PASARELA

    ESTRUCTURA DE BOCATOMA CANAL PRINCIPAL CENTENARIO KM 43

    MEMORIA DE CALCULO ESTRUCTURAL

  • CONCEPTO CANTIDAD UNIDAD

    Longitud de la Losa 6.5 m

    Peso Concreto Reforzado 2400.0 kg/m2

    Carga viva 300.0 kg/m2

    Espesor Losa 0.10 m

    Wpp = 240.0 kg/m2

    W= 540.0 kg/m2

    M(-) = W L2 / 12 = 1901.3 kg-m

    M(+) = W L2 / 24= 950.6 kg-m

    V = WL/2 = 1755.0 kg

    dm= 12.6 cm

    dv = 4.2 cm Se propone d=12.6 cm r=3 cm h=15.6

    As= 14.1 cm2

    Constantes de clculo

    fc = 250 kg/cm2 fy = 4200 kg/cm2

    fc = 0.45 fc = 112.5 kg/cm2 fs = 0.5 (fy)= 2100 kg/cm2

    n = 8.43

    0.311 j = 1 k/3 = 0.896

    R = k j fc = 15.69 kg/cm2

    Entonces el momento se calcular como: M = R b d2

    DISEO DE LA LOSA

    Peralte efectivo por momento flexionante

    M = 1901.3 kg - m b = 100

    11.0 cm

    d = 12 cm

    r= 3 cm

    h= 15 cm

    Peralte por cortante

    El esfuerzo permisible de trabajo, es:

    8.4 kg/cm2

    El cortante mximo en la losa es de: V = 1755 kg

    2.1 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

    sentidos

    Se adopta un peralte efectivo de 12 cm y un recubrimiento de 3 cm, lo que da un espesor total de: h = 15 cm

    por lo que se adopta un espesor de 15 cm

    cfEc

    Es

    '15000

    102 6

    fcn

    fsk

    1

    1

    bR

    Md

    '53.0 cP fv

    bV

    Vd

    P

  • ACERO DE REFUERZO

    Refuerzo por momento negativo

    M = 1901 kg - m

    8.4 cm2

    Utilizando varillas # 5 1.99 Se colocarn @ 23.6 20 lecho superior

    El momento positivo mximo es de

    M = 950.6 kg -m

    4.2 cm2

    Utilizando varillas # 4 1.27 Se colocarn @ 30.2 25 lecho inferior

    El rea de acero mnima por cambios volumtricos es:

    As = 0.0018 b h = 2.7 cm2

    Utilizando varillas # 3 0.71 Se colocarn @ 26.3 25 transversales

    , as= cm2

    , as= cm2

    , as= cm2

    bV

    Vd

    P

    djfs

    MAs

  • 9.- DISEO DE LOSA DE MANIOBRAS

    ESTRUCTURA DE BOCATOMA CANAL PRINCIPAL CENTENARIO KM 43

    MEMORIA DE CALCULO ESTRUCTURAL

  • CONCEPTO CANTIDAD UNIDAD

    Peso aproximado P = 2500 kg

    Capacidad malacate C = 5000 kg

    Motorreductor de 5000 kg

    Distribucin de cargas en el puente de maniobras.-

    CONCEPTO CANTIDAD UNIDAD

    Peso de cada Malacate 1000 kg (2 Pzas.)

    Peso Motorreductor 500 kg

    Capacidad 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 anclaje

    P c/u = 583 kg

    Revisin de una trabe secundaria.-

    Seccin propuesta 20 x 50

    CONCEPTO CANTIDAD UNIDAD

    Distancia entre ejes 1.35 m

    ancho= 0.2 m

    alto= 0.2 m

    peso concreto reforzado= 2400 kg/cm2

    Wpp = 96 kg/m

    Por losa W = 360 kg/m

    Por Malacate W = 393.26 kg/m

    Wt = 849.26 kg/m

    L = 1.350 m

    M(-) = W L2 / 8 = 193.5 kg-m

    M(+) =( 9/128) W L2= 108.8 kg-m

    VB = 5/8 WL = 716.6 kg

    El 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 clculo

    fc = 250 kg/cm2 fy = 4200 kg/cm2

    fc = 0.45 fc = 112.5 kg/cm2 fs = 0.5 (fy)= 2100 kg/cm2

    n = 8.43

    0.311 j = 1 k/3 = 0.896

    R = k j fc = 15.69 kg/cm2

    Diseo.-

    M = 193.5 kg - m b = 20

    7.9 cm

    Debido 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 UNIDAD

    Distancia entre ejes= 4.45 m

    Alto= 0.6 m

    Ancho= 0.2 m

    Pt=6 pernos*1000+500 motorreductor)= 11500 kg

    W mecanismos = 2584 kg/m

    Peso propio W = 288 kg/m

    Peso losa W = 360 kg/m

    Peso carga viva = 350 kg/m

    WT = 3782 kg/m

    Longitud L= 4.45 m

    V = WL/2 = R=V 8416 kg

    Momento al centro de la trabe.-

    M=WT*(L2)/8 9362 kg-m

    Diseo.-

    V = 8415.55 kg

    M = 9362 kg-m

    b = 20 cm

    54.6 cm

    Peralte por cortante

    El esfuerzo permisible de trabajo, es:

    8.4 kg/cm2

    50.2 cm

    d= 54.6 cm

    Se dejara h= 60 cm

    Trabe principal.- Este elemento recibe el peso proporcional de los malacates mas las cargas que le transmite la

    losa.

    cfEc

    Es

    '15000

    102 6

    fcn

    fsk

    1

    1

    bR

    Md

    bR

    Md

    '53.0 cP fv

    bV

    Vd

    P

  • ACERO DE REFUERZO

    Refuerzo por momento negativo

    M = 9362 kg - m

    9.1 cm2

    Utilizando varillas # 6 2.85 Se colocarn 3.2 3 lecho inferior

    El rea de acero mnima por cambios volumtricos es:

    As = 0.0018 b h = 2.16 cm2

    Utilizando varillas # 5 1.99 Se colocarn 1.1 2 lecho superior

    Carga de diseo

    Espesor de la losa 0.15 m

    Pp losa = 360 kg/m

    Carga viva Wcv = 300 kg/m

    W = Pp losa + Wcv = 660 kg/m

    Losa N 1.-

    Longitud 1 = L1 = 1.45 m

    Longitud 2 = L2 = 4.45 m

    Longitud 3 = L3 = 0.55 mm = L1/L2 0.326 < 1.0

    Dos bordes contiuos y uno discontinuo

    Se usar el mtodo 2 del aci-63.-

    Claro corto M=CW L2 = 1388 C

    M(-) = 0.076*M 105 kg-m

    M(-) = 0.038*M 53 kg-m

    M(+) = 0.057*M 79 kg-m

    Claro largo

    M(-) = 0.041*M 57 kg-m

    M(+) = 0.031*M 43 kg-m

    Losa N 2.-

    m = L3/L2 = 0.124 Dos bordes continuos y uno discontinuo

    Se usar el mtodo 2 del aci-63.-

    Claro corto

    C Corto M = W L C = 199.65 C

    M(-) = 0.076*M 15 kg-m

    M(-) = 0.038*M 8 kg-m

    M(+) = 0.057*M 11 kg-m

    Claro largo

    M(-) = 0.041*M 8 kg-m

    M(+) = 0.031*M 6 kg-m

    Se 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

    djfs

    MAs

  • Diseo.-

    M = 105 kg-m

    b = 100 cm

    2.6 cm

    Por requerimientos de anclaje de elementos electromecnicos se propone espesor de losa de

    h = 15 cm

    ACERO DE REFUERZO

    Refuerzo por momento negativo

    M = 105 kg - m

    0.4 cm2

    El rea de acero mnima por cambios volumtricos es:

    As = 0.0018 b h = 2.7 cm2

    Utilizando varillas # 5 1.99 Se colocarn @ 74

    El acero de refuerzo ser por temperatura.-

    Se armara con varillas de 5/8" @25 en ambas direcciones y al centro.

    , as= cm2

    bR

    Md

    djfs

    MAs

  • 01- DISEO DE LOSA VEHICULAR

    ESTRUCTURA DE BOCATOMA CANAL PRINCIPAL CENTENARIO KM 43

    MEMORIA 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 intermedia

    CONCEPTO CANTIDAD UNIDAD

    Claro del puente 6.525 m

    Longitud total 6.825 m

    Ancho de la calzada 4.60 m

    Ancho de las guarnicion 1 0.60 m

    Ancho de las guarnicion 2 0.30 m

    Ancho total del puente 5.50 m

    Peralte de las guarniciones 0.15 m

    Espesor de la losa (supuesto) 0.37 m

    Espesor de la carpeta asfltica 0.03 m

    Bombeo 0.06 m

    Perfil recto con 2 % de pendiente

    Esviajamiento 0 grados

    Carga viva considerada: Camin tipo HS - 20 en dos lneas de circulacin

    Parapeto tipo: GD - 1312 con remates rectos

    Constantes de clculo para el concreto reforzado.

    CONCEPTO CANTIDAD UNIDAD

    fs = 2100 kg/cm2

    f'c = 250 kg/cm2 n = 8.43

    fc = 0.45

    f'c = 112.5 kg/cm2

    n = 8.43 0.311

    k = 0.311

    j = 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/cm2

    36.37 kg/cm2

  • b) Por carga viva

    CARGA VIVA

    Para L = 6.53 m

    M = M +((Dif M x inc L)/Dif L) = 24109 kg-m/faja

    R = R + ((Dif R x inc L)/Dif L) = 19909 kg/faja TOTAL 39818 kg

    Impacto I = 15.24 / (L + 38.10) < 0.30

    I = 0.342 > 0.30

    Se adopta I = 0.30

    Ancho de distribucin:

    E = 0.06 L + 1.22 < 2.13 = 1.6115 m

    Por lo tanto, el momento por carga viva ms impacto vale:

    MCV + I = 1.30 x M / 2 x E = 9724 kg-m

    Momento total:

    MT = Mcm + Mcv + I = 14802 kg-m

    Peralte necesario:

    30.72 cm

    Se adopta:

    d = 31 cm

    r = 5 cm

    h = 36 cm

    3.5.2.5. Acero de refuerzo:

    a) Acero principal:

    As = MT x 100/(fs x j x d) = 25.37 cm2

    Considerando varillas del N 8

    a = 5.067 cm2

    20.0 cm

    Se colocarn varillas del No. 8 @ 19

    As = 26.7 cm2

    MTd

    As

    aS

    100

  • b) Acero para distribucin:

    50.00 %

    21.62 %

    Asd = % x As = 5.76 cm2

    Considerando varillas del N 4

    a = 1.267 cm2

    22.0 cm

    Se colocarn varillas del No. 4 @ 21

    As = 6.0 cm2

    Acero por temperatura:

    Ast = 0.0015 x 100 x h = 5.4 cm2

    Considerando varillas del N 4

    a = 1.267 cm2

    S= 23.5 cm

    Varillas 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 puente

    Ad = rea de acero por doblar

    AT = rea total de acero principal de refuerzo

    Entonces:

    X = 2.61 m

    Diseo de las guarniciones

    Vigas marginales

    El 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.

    L28.3

    100%

    L28.3

    100%

    30.02

    AT

    AdLX

    As

    aS

    100

  • 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.

  • a) Momento por carga muerta.

    Parapeto = 150 kg/m PESO DE LAS GUARNICIONES

    Guarnicin = 0.15 x 0.73 x 2400 = 262.8 kg/m

    voladizo = 0.65 x 0.15 x 2400 = 234 kg/m

    W1 = 647 kg/m Peso 2 guarn. 8441 kg

    MCM = (W1 x L)/8 = 3442 kg-m

    b) Momento por carga viva

    M = 0.20 MCV+I x 0.5

    Donde: 0.20 MCV + I = 6268 kg-m

    0.50 considerar que sea por lnea de ruedas

    M = 3134 kg-m

    c) Momento total:

    MT = MCM + M = 6576 kg-m

    3.5.2.7.2. Peralte necesario.

    20.47 cm

    Adoptamos:

    d = 61.92 cm

    b = 60 cm

    Acero de refuerzo.

    As = MT x b/(fs x j x d) = 3.39 cm2

    Considerando varillas del N 8

    a = 5.067 cm2

    Numero de varillas 1

    As = 5.07 cm2

    Se colocarn 1 varillas del No. 8

    De acuerdo a la comprobacin de esfuerzos para el acero requiere de una varilla adicional

    Considerando varillas del N 4

    a = 1.267 cm2

    Numero de varillas 2

    As = 2.53 cm2

    Area de acero total en guarnicion As= 7.60 cm2

    Comprobacin de la seccin.

    Por todo lo anterior procederemos a calcular la mencionada viga marginal con la ltima alternativa.

    MTd

  • Figura N 1

  • De 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 = 0

    0.025 n As = 1.068

    0.025 As d = 7.844

    X +2.389 X - 16.286 = 0

    X = 2.409 cm < 15 cm

    ok

    Comprobacin de esfuerzos:

    jd = d - X /3 = 61.117 cm

    a) Para el acero:

    1415.72 kg/cm2 2100 kg/cm2

    OK

    b) Para el concreto:

    74 kg/cm2 < 112.5 kg/cm

    OK

    Revisin por cortante:

    Vcv = 19909 kg/faja

    Segn las especificaciones se considera el 40 % de la losa por lnea de ruedas, es decir:

    Vcv + I = 5176 kg/rueda

    Por carga muerta

    VCM = (W1 x L)/2 = 2110

    VTOTAL = VCV+I + VCM = 7287 kg

    4.59 kg/cm2

    calc. = VTOT/ 15 x d = 7.85 kg/cm2

    Cortante que deber absorberse con estribos

    E = calc. - perm = 3.26 kg/cm2

    Utilizando estribos 4C de una rama, la separacin sera:

    54.54 cm

    Clculo del voladizo.

    Momento por el parapeto

    Consideramos 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.

    djAs

    Mfs

    dj

    fcBX

    M

    **

    '29.0 cfperm

    bE

    fsasS

    *

    *2

  • MP = 79 kg-m

    Momento por el peso propio

    MPP = 36.45 kg-m

    Momento por carga viva

    Segn las especificaciones:

    WCV = 415 kg/m2

    MCV = 42 kg-m

    Momento total

    MT = MP + MPP + MCV = 157.22 kg-m

    Cortante total.

    VTOTAL = 499 kg

    Peralte por momento

    dM = 3.17 cm

    Peralte por cortante

    dV = VTOTAL / perm x fc = 1.46 cm

    Peralte adoptado

    d = 11 cm

    r = 4 cm

    h = 15 cm

    Acero de refuerzo.

    As = MT x 100/(fc x j x d) = 0.76 cm

    Considerando varillas del N 4

    a = 1.267 cm2

    S= 166.8 cm

    Este 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 VEHICULAR

    ESTRUCTURA DE BOCATOMA CANAL PRINCIPAL CENTENARIO KM 43

    MEMORIA DE CALCULO ESTRUCTURAL

  • Diseo de estribos para apoyo extremo de losa vehicular

    Material de relleno (banco):

    Peso Vol. Seco= 1789 kg/m3

    Peso Vol. Sat.= 2100 kg/m3

    Angulo de friccin interna = 6 Cohesion C= 3350 kg/m2

    Capacidad de carga admisible del terreno 8760 kg/m2

    Se propone la siguiente geometria:

    Largo de la cimentacion= 5.200 m

    Altura= 1.50 m

    Ancho de cimentacion= 2.30 m

    Angulo con la horizontal (alfa)= 90 Ancho de muro soporte= 0.25 m

    A 0.31 m

    B 0.15 m

    C 0.37 m

    D 0.25 m

    E 0.23 m

    F 0.50 m

    G 0.060 m

    H 0.25 m

    I 0.05 m

    J 0.20 m

    K 1.30 m

    L 1.50 m

    M 1.03 m

    N 1.03 m

    2.30 m

    P1 0.455 m2

    P2 0.52375 m2

  • Las cargas asociadas a la losa y al relleno del suelo son las siguientes:

    En donde:

    CARGA MUERTA 28634 kg

    CARGA VIVA 39818 kg

    GUARNICIONES 8441 kg

    N= 38447 kg

    (friccin) F= 7689 kg

    P1= 5673 kg

    P2= 6536 kg

    Peso terreno= 18692 kg

    Empuje del relleno

    K= tan2 (alfa x ) = 0.81

    g = 2100 kg/m3

    h= 1.5 m

    E= 1/2 g K h2 = 1915 kg

    Empuje del terreno E= 9960 kg

    Y= 0.50 m

    Dimensiones de la seccion de desplante de la zapata.

    Area= 11.96 m2

    Ixx= 26.95 m4

    Sxx= 10.365 m3

    Iyy= 5.27 m4

    Syy= 4.585 m3

    Clculos 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 44214

    P1= 5673 1.15 6524

    P2= 6536 1.15 7517

    T1= 18692 1.788 33413

    F= 7689 1.5 11534

    E= 9960 0.50 -4980

    Fv= 69348 M1= 98221 Kg-m

    M2= 75153 Kg-m

    e1= -0.266 < 0.767 m

    e2= 0.066 < 0.767 m

    La resultante cae dentro del tercio medio.

    My1= 18470 kg-m

    My2= 4598 kg-m

  • Alternativa 1.-

    fmax= 9827 < 25000 kg/m2

    fmin= 1770 < 25000 kg/m2

    Alternativa 2.-

    fmax= 6801 < 25000 kg/m2

    fmin= 4796 < 25000 kg/m2

    Por lo que rige la alternativa 2

    Clculo de la zapata Dimension 1= 1.025 m

    Dimension 2= 0.25 m

    Dimension 3= 1.025 m

    Espesor de la zapata= 0.20 m

    Esfuerzo extremo= 9827

    Esfuerzo A= 5448

    Esfuerzo B= 4379

    Reaccin del terreno en el punto A Ra= 7828 kg

    XA= 0.54 m

    MA= 4252 Kg-m

    Peso de la zapata Pa= 492 kg

    XA= 0.51 m

    MA= 252.15 kg-m

    Peso de la tierra Pa= 2384 kg

    XA= 0.51 m

    MA= 1222 kg-m

    Momentos y cortantes totales MA= 2778 kg-m

    VA= 4952 kg

    Reaccin del Terreno en el punto B PB= 2244 kg

    XB= 0.34 m

    MB= 767 kg-m

    Peso de la zapata PB= 492 kg

    XB= 0.51 m

    MB= 252 kg-m

    Peso de la tierra PB= 2384 kg

    XB= 0.51 m

    MB= 1222 kg-m

    Momentos y cortantes totales MB= 707 kg-m

    VB= -631 kg

  • Constantes de clculo

    CONCEPTO CANTIDAD UNIDAD

    fs = 2100 kg/cm2

    f'c = 250 kg/cm2 n = 8.43

    fc = 0.45

    f'c = 112.5 kg/cm2

    n = 8.43 0.311

    k = 0.311

    j = 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/cm2

    36.37 kg/cm2

  • DISEO DE MUROS EN ESTRIBOS

    Ff

    0.25

    Fs

    ht = 1.50 E

    1.50 ha 2100

    A A

    Ha = 1.50 m

    Presin del suelo en el punto de aplicacin ha = 0.50 m

    Esuelo= 1915 kg/m

    Clculo del momento en la seccin A - A

    Mv = Er * D = 958 kg-m

    Peso del muro P1= 1091 kg/m

    Carga muerta + carga viva (vertical) W= 7394 kg/m

    Carga por friccion (horizontal) Ff= 1479 kg/m

    Mf = Ff * d = 2218 kg-m

    DISEO POR SISMO

    FUERZA APLICADA AL MURO POR EL EFECTO DEL SISMO POR CADA METRO DE MURO

    Fs= 2715 KG

    BRAZO DE APLICACIN

    d= 0.75 m

    Ms = Es * d = 2036 kg-m

    EL MOMENTO RESULTANTE ES LA SUMA DE LOS MOMENTO PROVOCADOS POR EL SISMO + EL EMPUJE DEL SUELO + FUERZA DE FRENADO

    Mr= 5212 kg-m

    Vr= 6109 kg

    Diseo de la seccin

    Clculo del peralte

    18.23 cm

    Se adopta un peralte efectivo de 20 cm y un recubrimiento de 5 cm

    d = 20 cm

    r= 5 cm

    h = 25 cm

    Revisin por cortante

    El esfuerzo permisible al cortante es:

    8.4 kg/cm2

    EL CORTANTE RESULTANTE ES LA SUMA DE LOS CORTANTES PROVOCADOS POR LAS ACCIONES DEL SISMO, EMPUJE DE SUELO Y FRENADO

    Rb

    Md

    cfvd '53.0

    3/ mkg

  • De los clculos anteriores, V = Er = 6109 kg

    3.05 kg/cm2 < al esfuerzo permisible al cortante

    Acero principal por momento

    13.85 cm2

    Considerando varillas del N 5

    a = 1.979 cm2

    14.3 cm

    Se colocarn varillas del N 5, @ 15 cm

    Acero por temperatura

    As = 0.0018 b h = 4.50 cm2

    Considerando varillas del N 4

    a = 1.267 cm2

    28.2 cm

    Se colocarn varillas del N4, @ 25 cm

    bd

    Vv

    djfs

    MAs

    As

    aS

    100

    As

    aS

    100