DISEO BUZON DE INSP.MEMORIA DE CLCULO ACUEDUCTO ESTRUCTURAS DE CONCRETO ARMADOEspecificaciones de Diseo Reglamento Nacional de Edificaciones Norma Peruana de Diseo E-0.20, E-0.30, E-050, E-060.Cdigo de Edificaciones ACI-318-99Proyecto:INSTALACION DEL SISTEMA DE AGUA PARA EL SISTEMA DE RIEGO HUENQUE-ILAVE EN LOS DISTRITOS DE CONDURIRI E ILAVE, PROVINCIA DE EL COLLAO REGION PUNOObra:CONSTRUCCIN DE CANAL DE MARGEN DERECHOFecha:NOVIEMBRE DEL 2014PROGRESIVA KM20+8111.-TIPIFICACION DE ESTADOS DE CARGAS Y COMBINACIONES DE DISEO SEGN REGLAMENTO.1.1. Nomenclatura de Estados de Cargas CriticasSimbolo:SignificaU: Resistencia RequeridaCL: Carga hidrostatica (F: floating)CM: Carga Muerta (D: dead)CE: Empuje Lateral del TerrenoCV: Carga Viva (L: live)CVi: Carga de Viento (W: wind)CS: Carga de Sismo (E: earthquake)CT: Asentamientos Diferenciales1.2. Combinaciones para el DiseoSegn Item. 9.2. Resistencia Requerida de la norma E-060, los Coeficientes de Amplificacion se mencionan acontinuacion.Combinacin U1=1.40*CM + 1.70*CV(9-1)Formula segn E-060Combinacin U2=1.25(CM + CV + CVi)(9-2)Formula segn E-060Combinacin U3=1.25(CM + CV - CVi)(9-2)Formula segn E-060Combinacin U4=0.90*CM + 1.25*CVi(9-3)Formula segn E-060Combinacin U5=0.90*CM - 1.25*CVi(9-3)Formula segn E-060Combinacin U6=1.25*CM + 1.25*CV + CS(9-4)Formula segn E-060Combinacin U7=1.25*CM + 1.25*CV - CS(9-4)Formula segn E-060Combinacin U8=0.90*CM + CS(9-5)Formula segn E-060Combinacin U9=0.90*CM - CS(9-5)Formula segn E-060Combinacin U10=1.4*CM + 1.7*CV +1.7*CE(9-6)Formula segn E-060Combinacin U11=0.90*CM - 1.7*CE(9-7)Formula segn E-060Combinacin U12=1.4*CM + 1.7*CV +1.4*CL(9-8)Formula segn E-060Combinacin U13=1.05*CM + 1.25*CV +1.05*CT(9-9)Formula segn E-060Combinacin U14=1.4*CM + 1.4*CT(9-10)Formula segn E-060Combinacin U15=ENVOLVENTE1.3. Bases LegalesNormas Peruanas de Estructuras:& Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE- Edicin 2009)& Norma Tcnica de Edificaciones E.060 Concreto Armado edicin 2012.& Norma Tcnica de Edificacin de Concreto Armado& ACI, Captulo Peruano, 2008.& Especificaciones Tcnicas para Ejecucin de Obras de Agua Potable Y Alcantarillado (PCM).2.-ANALISIS DE PREDIMENCIONAMIENTO ESTRUCTURAL DE LA ESTRUCTURA.Suponiendo que la estructura se encuentre en un primer instante en un estado de reposo esto se utiliza solo para predimencionar los Muros y piso de la estructura Hidraulica, solo para este caso tomares el empuje hidrostaticoAltura de las Paredes del Aliviadero2.40mRelacion B/H1.0Base de la Caja de Aliviadero3.00mConcreto fc280.00kg/cm2CALCULO DEL ESPESOR DE LA PAREDED DE LA ESTRUCTURA APOYADACOEFICIENTE ( K ) PARA CALCULOS DE LAS PAREDES DE LIBRES TAPA LIBRE Y FONDO EMPOTRADO.B/HX/HY = 0Y = B/4Y = B/2DETERMINACION DE MOMENTOSMXMYMXMYMXMYM = 1000*h^3=13824.01.0000.00000.00900.00000.00200.0000-0.0180M*0=0.0018501.851.001/40.00200.01100.00000.0030-0.0050-0.0230M*1/4=0.6040704.071.001/20.00900.01300.00500.00500.0060-0.0290M*1/2=1.201.003/40.00800.00800.00500.0040-0.0040-0.0200M*1=1.801.001-0.0350-0.0070-0.0220-0.00500.00000.0000M*1=2.40CALCULO DEL ESPESOR DE PAREDES DE LA ESTRUCTURA APOYADA.MOMENTOS Kg-m DEBIDO AL EMPUJE DEL AGUAB/HX/HY = 0Y = B/4Y = B/2DEL CUADRO EL MAXIMO MOMENTO ABSOLUTO ESMXMYMXMYMXMYM max(+)=179.71M max (-)=483.84kg-m00.00124.420.0027.650.00-248.83EL ESPESOR DE LA PARED ORIGINADO POR EL MOMENTO AMPLIFICADO ES1/427.65152.060.0041.47-69.12-317.95M max (+ o -)=483.80kg-m1.001/2124.42179.7169.1269.1282.94-400.90Predimencionamiento para verificacion3/4110.59110.5969.1255.30-55.30-276.48e=10.40cm1-483.84-96.77-304.13-69.120.000.00Se Asume Un Espesor De Pared=0.15mVisto que se esta asumiendo el Valor de 0.15en Ambos lados se tiene un Espesor de0.25Los buzones podrn ser prefabricados o construidos in situ. De ser estos de concreto, tendrnuna resistencia de fc = 210 Kg/cm2. De acuerdo al dimetro de la tubera, sobre la que secoloca al buzn estos se clasifican en tres tipos.Para tuberas de mayor dimetro o situaciones especiales, se desarrollarn diseos apropiadosde buzones o cmaras de reunin.Las cmaras de inspeccin se construyen en concreto simple y armado, mampostera de piedra y mampostera de ladrillo, prefabricadas, PVC. Pueden ser de seccin circular o cuadrada. Las paredes en mampostera tendrn un espesor mnimo de 20 a 25 cm., las juntas se realizarn con mortero de cemento y arena fina en proporcin 1:3 1:4, las paredes internas debern ser enlucidas con una capa de 2,0 cm de espesor con mortero de cemento-arena fina 1:2 1:3.Fuente: Especificaciones tecnicas (PCM)Por lo que se considera un espesor de :0.25m.Los muros de cortante de concreto armado han sido modelados como elementos laminares tipo Shell, mientras que la bases de la estructura se modelan de la misma manera en el caso que adicionen o que la estructura necesite arriostres o refuerzos de columnas o vigas estos se Modelaran como tipo Frame (elementos reticulares). Sobre este sistema completo se le asisgnaron las cargas que afectan a la estructura, para los chequeos y los diseos respectivamente.Para el diseo de los elementos estructurales se ha usado las ecuaciones de concreto armado para elementos en flexin (vigas) y flexocompresin (muros de albailera y concreto) con el diseo a la rotura en concreto armado y cargas de servicio para los dimensionamientos y chequeos.2.1. DiseoEl diseo estructural es la etapa final de todo proyecto de ingeniera, en donde se evala la eficiencia de la estructura en forma global, es decir si cada uno de los elementos que conforman la estructura tienen la capacidad de absorber los efectos actuantes en los mismos (etapa de anlisis). En concreto armado CA bsicamente ello consiste en proporcionar refuerzo al concreto (acero corrugado) para absorber cada efecto, asi mismo se determinana la verificacion de los mismos.Las teoras de diseo en CA se desarrollan para cada efecto o efectos asociados (flexin, cortante, flexo-compresin, cortante-torsin) y estn basadas fundamentalmente en la experimentacin por tratarse de un material heterogneo. Durante mucho tiempo se utilizo el mtodo de diseo de esfuerzos de trabajo (teora elstica), despus de ms de medio siglo de experimentacin practica y pruebas de laboratorio, se conoce mejor el comportamiento del concreto, y es as que el diseo basado en la resistencia mxima (rotura) se acepto como una alternativa en los cdigos de diseo, este mtodo toma en cuenta las deformaciones inelsticas para alcanzar la mayor resistencia, es decir el concreto al refuerzo mximo y el acero a su esfuerzo de fluencia.Actualmente, el enfoque de diseo para el concreto armado combina las mejores caractersticas de los diseos por resistencia mxima y por esfuerzos de trabajo, ya que, si solamente se proporcionan secciones por los requerimientos de resistencia mxima, hay peligro que el agrietamiento y las deflexiones bajo cargas de servicio pueden ser excesivos. En consecuencia, para garantizar un diseo satisfactorio se deben comprobar las deflexiones y los anchos de grietas utilizando la teora por esfuerzos de trabajo y asegurar que estn dentro de los valores lmites razonables dadas por el cdigo ACI-89 y la norma peruana E.060.2.2.1. Factores del Metodo de Resistencia UltimaEl mtodo de resistencia ultima para el diseo estructural, est referido a que las secciones transversales de los elementos resistentes se disean tomando en cuenta las deformaciones inelsticas para alcanzar la resistencia mxima del concreto y del acero (estado de fluencia); esto cuando se aplica una carga mxima a la estructura, igual a la suma de cada carga de servicio multiplicando por su factor respectivo de carga y considerando un factor correspondiente de reduccin de la resistencia del material.El R.N.E. del Per y las normas del A.C.I. brindan recomendaciones para la seguridad estructural, esto es: factores de carga y reduccin por resistencia. Para el presente trabajo e consideran solamente los factores que da la norma peruana.2.2.2. Refuerzo Minimmo en Elemntos Sometidos a FlexionCuando el acero mnimo se distribuya en las dos caras de la losa, deber cumplirse que la cuanta de refuerzo en la cara en traccin por flexin no sea menor de 0.0012. El espaciamiento mximo del refuerzo no debe exceder tres veces el espesor ni de 400 mm.2.2.3. Refuerzo Minimo de CortanteDebe colocarse un rea mnima de refuerzo para cortante, Av min, en todo elemento de concreto armado sometido a flexin (preesforzado y no preesforzado) donde Vu exceda de 0,5 Vc, excepto en:(a) Losas y zapatas.(b) Losas nervadas y aligerados de concreto con viguetas(c) Vigas con un peralte h menor o igual que el mayor de los siguientes valores: 250 mm, 2,5 veces el espesor del ala y 0,5 veces el ancho del alma.Cuando se requiera refuerzo de cortante, de acuerdo con el prrafo anterior o por anlisis y cuando permita que la torsin sea despreciada, Av min para elementos preesforzados y no preesforzados se debe calcular mediante2.2.4. Consideraciones para el analisis estructuralCoeficiente para Empuje del SueloPropiedades de los suelos para la determiancion de los empujes sobre la estructuraOrdTipo de SueloPeso Volumetrico (tom/m3)Angulo de friccion InternaCoeficiente de Friccion entresuelo y Concreto1Arenas y gravas sin finos, altamente permeables1.801.9033400.500.602Arenas y gravas con cierto contenido de limos, baja permeabilidad1.902.1025350.400.503Arenas limosas, arena y grava con alto contenido de limos1.801.9023300.300.404Arcilla de compacidad media1.601.8025350.200.30(*) Valor utilizado en el presente proyecto.3Fuente: Diseo Estructural - Meli PirallaDATOS DE LABORATORIOPeso especifico del suelo3 =1.85ton/m3 =1.90ton/m3Altura de Sueloh =7.00mh =8.00mAngulo de Friccion interna3 =26.50 =28.00Ka (Rankine)Ka =0.38Ka =0.36Ka (Tomado)3Ka =0.35Consideraciones para el Modelo00.0001/41.372=5.4877089492tn/m21/22.7443/44.11615.4883. DISEO DE REFUERZO EN MUROS3.1 Diseo de Acero Vertical.Distribucion de MomentosDatos del muro de acueductob =100.00cme =25.00cmd =22.00cmfc =210.00kg/cm2fy =4200.00kg/cm2 =0.90flexinPor Resistencia Ultima se tiene:A =444.71B =-83160.00Mu =0.47Ton-m/mMu =46580.60Kg-cmAs1 =186.44As2 =0.56As=0.56cm2Acero MinimoAs(min) =5.31cm2Distribucion del Acero =1/2"As () =1.27cm2Cantidad =4.19Espaciamiento acero S1 =24.00cmAsumimos1/2@20.00cm3.2 Diseo de Acero Tangencial.Distribucion de MomentosDatos del muro de acueductob =100.00cme =25.00cmd =22.00cmfc =210.00kg/cm2fy =4200.00kg/cm2 =0.90flexinPor Resistencia Ultima se tiene:A =444.71B =-83160.0Mu =2.01Ton-cm/cmMu =200921.40Kg-cmAs1 =184.55As2 =2.45As=2.45cm2Acero Minimo por temperaturaAs(min) =3.96cm2Distribucion del Acero =1/2"As () =1.27cm2Cantidad =3.13Espaciamiento acero S1 =32.00cmAsumimos0.00-1.50m1/2@20.00cmAsumimos1.50-4.50m1/2@25.00cmAsumimos4.50-8.70m3/8@25.00cm3.3 Diseo por CortanteEl esfuerzo cortante nominal en la rotura u, como medida de la traccion diagonal, se calcula segn:Vu =4.64tnVu =2.11kg/cm2El esfuerzo cortante nominal en la rotura u debe ser menor del esfuerzo cortante uc, que toma un alma sin reforzar lo cual no excedera de :6.53kg/cm2uc>uel espesor y la resistencia del concreto cumplen.4.- DIMENSIONAMIENTO DE LA ZAPATACALCULO DIRECTOEsfuerzoP =40TnPmat. =15.2TnL=1.68mCap. Port. =2.8Kg/cm2A=1.40Area=19714.29Cm21.5Ancho =140.41Cm3.60m1.50m1.50m3.50m2.001.502.101.60m1.50m1.604.1.- DISEO DE ACERO ZAPATAf'c=210.00kg/cm2fy=4200.00kg/cm2r=4.00cmr'=4.00cmA=350.00 cmb1=0.85Es=2100000.00kg/cm2Ec=217371.00kg/cm3ZAPATA A=350.00cmZAPATA B=360.00cmB=360.00 cmZAPATA r=7.50cmvigas =0.90ojo verificar zapatad=40.00cmhc=0.50mCuantascuanta balanceada700cm40.00 cm50.00 cmpb=0.0213Cuanta mximapmax=0.01598Cuanta mxima sismica0.50 pb=0.0107acero=63.90cm2cuantia diseoMU=48.3tn-mbsss=0.045635w - 0.59 w^2ECUACION CUADRATICA0.59 W^2 - W + 0.bsssscalculadora polynmmenor =0.04693w=0.04693cuantia=w * (fc / f y)cuantia=0.002347acero dis. =9.39cm257Cuanta minimaBARRA DE CONSTRUCCIONACEROSDIMENSIONES Y PESOScuantia mincuantia disecuantia maxACEROS AREQUIPASIDERPERU9.69.3963.90NoDIAMETROAREA (As)PESOAREAPESOpmin=0.0024cm2cm2cm2cm2kg/mcm2kg/mAcero maximoLISO 6 mm0.280.220.280.22CANTIDADES3.43.322.5LISO 1/4"0.320.250.320.25espacios29.58 cm30.26 cm4.44 cm 8 mm0.500.400.500.39As max.223.653 3/8"0.710.560.710.56 12 mm1.130.891.130.89Calculando el valor deaproxime = d/5140.00cm4 1/2"1.290.991.270.995 5/8"2.001.551.981.556 3/4"2.842.242.852.248 1"5.103.975.073.9811 1 3/8"10.067.919.587.91a=15.04 cmVerificando el momento maximo del concreto: por falla de fluenciaMu =289531564.56VERIFICANDOMU=649000.00