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MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL

PROYECTO: “CÁLCULO DE ACUEDUCTO PARA CRUCE DE EMISARIO DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO SANITARIO”

MEMORIA DE CÁLCULO CONTENIDO: CÁLCULO DEL ACUEDUCTO PARA CRUCE DE EMISARIO UBICACIÓN: AV. KANTUTANI ENTRE HECTOR ORMACHEA - RIO ORKOJAHUIRA FECHA ELABORACIÓN DE INFORME: 02/11/2013 1. CONDICIONES DE DISEÑO.Uno de los requerimientos del proyecto es vencer obstáculos para un efectivo funcionamiento del sistema de alcantarillado sanitario, en este caso se deberá pasar el río Orkojahuira mediante un acueducto de sección tubular cuadrado (tipo canal). Paralelamente al acueducto que se proyecta (aproximadamente a 1[m]) existe la estructura de un puente de longitud de 24 [m], asimismo se debe mencionar que las cámaras de inspección del emisario se encuentran separadas por el mismo río a un distancia de 43.97 [m] de eje a eje. También se tiene como un principal dato que el río Orkojahuira no alcanza la cota de la solera del emisario en épocas de máximas crecidas (Fuente Proyectista Ing. Sanitario), por el cual no tendrá impactos laterales debidos al flujo del río. CRUCE EMISARIO PASO CON ACUEDUCTO L= 43.97m EMISARO CM - CHY - 08 3206.408 (COTA TERRENO)

EMISARO CM - CHY - 07 3306.527 (COTA TERRENO)

L= 24.00m

H= 2.35m

H= 6.30m

H= 2,50m

a x b = 1000 x 800

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

AV.KANTUTANI

AV.HECTOR ORMACHEA PASO CON PUENTE CAJON RUGOSIDAD 0.013

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

1.1.

RIO ORKOJAHUIRA

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

NORMAS Y REGLAMENTOS.-

El diseño estructural para la implementación del puente grúa se ajustará a las recomendaciones de la Norma del ACI-318-05 (American Concrete Institute / 2005) en lo que respecta al cálculo del hormigón armado, complementándose con la Norma de AISC para lo que se refiere al diseño de estructura metálica. También nos regiremos a las disposiciones emanadas por las siguientes entidades: Instituto Americano de Normas ANSI (EE.UU.): Cargas Mínimas de Diseño en Edificios y otras Estructuras ANSI A 58.1-1982. Código Uniforme de las Construcción UBC(EE.UU. 1988) Colegio de Ingenieros Estructurales de Bolivia CIE: Norma Boliviana de Elaboración y Presentación de Proyectos Estructurales (1988). Página 1

MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL 1.2.

PROYECTO: “CÁLCULO DE ACUEDUCTO PARA CRUCE DE EMISARIO DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO SANITARIO”

PROPIEDADES FÍSICO – ESTRUCTURALES DE LOS MATERIALES.-

Propiedades para estructuras de Hormigón Armado γ Ho= Peso volumétrico del hormigón E Ho= Modulo elástico lineal del Ho E Ho= Modulo elástico transversal del Ho Coeficiente de Poison Fluencia del Acero de refuerzo Esfuerzo de compresión del concreto

= 2400.00 [kg/m 3] = 2.10E9 [kg/m²] = 1.00E9 [kg/m²] = 0.2 = 4200 [kg/cm²] = 350 [kg/cm²]

2. DISEÑO Y CÁLCULO DE LOS ELEMENTOS PRINCIPALES DEL ACUEDUCTO.Como se mencionó anteriormente, el acueducto que deberá pasar el río Orkojahuira para poder continuar el trazado del emisario del sistema de alcantarillado sanitario se asemejará a una sección tubular cuadrado (tipo canal cerrado), el cual deberá soportar como sobrecarga el fluido o descargas del sistema de alcantarillado sanitario que recorrerá por el mismo emisario, no obstante este canal deberá estar recubierto de una tapa para proteger que no se infiltre residuos sólidos, u otros fluidos generados por lluvias, granizos o nevadas que puedan afectar el caudal del emisario, por otra parte es necesario colocar la tapa para proteger que no escapen los gases generados en el mismo sistema de alcantarillado sanitario por factores medio ambientales. La tapa será empotrada al canal para poder rigidizar el mismo, la limpieza del canal se podrá realizar a través de las cámaras de inspección, los cuales se lo realizará periódica y/o preventivamente. Ya definidas las cotas de solera de las cámaras de inspección del emisario, se tiene como antecedente que el río Orkojahuira no alcanza la cota de la solera del emisario en épocas de máximas crecidas (Fuente Proyectista Ing. Sanitario), por el cual no tendrá impactos laterales debidos al flujo del río. Teniendo estos antecedentes como requerimiento, se debe tomar los siguientes datos:



CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DE LA SECCIÓN DEL ACUEDUCTO.CARACTERÍSTICAS FISICAS DE LA SECCIÓN ÁREA A = 0.5529 [m2] CENTROIDE (ref. base) Z= 0.5239 [m] MOMENTO DE INERCIA IX = 0.0945 [m4] IY = 0.1002 [m4] PRODUCTO DE INERCIA IXY = 0.0000 [m4] RADIO DE GIRO RX = 0.4135 [m] RY = 0.4256 [m] En la parte superior de dispondrá diafragmas cada 2[m] para rigidizar las paredes laterales del canal; en la parte inferior del interior del canal se tiene chaflanes de 2.5[cm] de lado, la longitud de cálculo de este canal es de 25[m] y se postensará con cables (Ver detalles en planos). DETALLES

2.1.

Peso específico del fluido en el sistema de alcantarillado sanitario, suponiendo que en la solución más desfavorable de este fluido tiene el 90% de líquido y el 10% de desecho sólido → γfluido = 1111 [kg/m3]

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2.2.

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PRORRATEO DE CARGAS

CARGA MUERTA CARGA MUERTA DEBIDO AL PESO PROPIO (DEAD) Peso acueducto de sección tipo canal cerrado y el peso de los tensores o cables de tensado → Asume el Prog. Sap2000 CARGA VIVA (Sobrecarga) Se mayorará a la carga viga con un factor de seguridad del 70% (ver combinaciones de carga), el mismo también absorberá la carga de impacto debido a cargas móviles por ser despreciable ya que la velocidad del fluido es de 2.42 [m/s] (8.72 [km/hr]), y caudal de 1.43 [m3/s] el cual empezará a generarse gradualmente llenando todo el largo del canal cerrado paralelamente al nivel de la solera. Prorrateo de cargas vivas linealizadas en dirección al tramo del acueducto: CARGA VIVA DEBIDO AL FLUIDO (FLUID) [ [

[ ]

]

[ ]

]

CARGA VIVA DEBIDO A LA NEVADA (SNOW) [

]

[ ]

[

]

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

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2.3.

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COMBINACIONES DE CARGA.-

Para un solo tramo con ambos bordes empotrados, debido a la continuidad del canal hacia las cámaras de inspección y fijados a los estribos de anclaje. COMBO 1 = 1.4 DEAD + 1.0 PRESTRES COMBO 2 = 1.4 DEAD + 1.7 FLUID + 1.6 SNOW COMBO 3 = 1.4 DEAD + 1.7 FLUID + 1.6 SNOW + 1.0 PRESTRES

2.4.

CALCULO EN EL PROGRAMA SAP 2000

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

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

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2

2

Fig. 3. Carga del fluido en sentido gravitacional [kg/m ]; y la Carga del fluido en sentido horizontal [kg/m ]

2

Fig. 4. Carga de la cubierta por nevada [kg/m ]; y la Carga de los tendones [kg]

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

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

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

Fig. 8. Sección del Canal Cerrado [m]

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2.5.

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DISPOSICIÓN DE LA ENFERRADURA.-

Fluencia del Acero de refuerzo= 4200 [kg/cm²] Esfuerzo de compresión del concreto = 350 [kg/cm²] Tendones A416Gr270; área por tendón = 19.35 [cm2] Recubrimiento en la tapa = 2.50 [cm] Recubrimiento en el canal = 3.00 [cm] Contra flecha en la parte media del tramo del canal=2.50[cm]

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