estructural 2.xlsx

DISEÑO DE ACUEDUCTOS

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DISEÑO ESTRUCTURAL DE ACUEDUCTO (PUENTE CANAL)PROYECTO: IRRIGACION SAMBOROBRA: SUBSISTEMA CHAQUEPAY HUAYLLACOCHA

CANAL PINCIPAL CHAQUEPAY PITUCOCHAACUEDUCTO KM 2+865

DISTRITO: HUAROCONDOPROVINCIA: IZCUCHACADEPARTAMENTO: CUSCO

1. CARACTERISTICAS HIDRAULICAS DEL CANAL Y ACUEDUCTO

1.1. CARACTERISTICAS HIDRAULICAS DEL CANAL

Caudal máximo (Qce) 3.310 m³/segAncho solera (Bce) 0.900 mAltura de canal (Hce) 1.250 mTalud (Zce) 2.000Rugosidad (nce) 0.014Pendiente (Sce) 0.0006 m/mTirante para iteración = 0.993 mTirante normal (Yce) = 0.993 mArea hidráulica (Ace) = 2.864 m²Espejo de agua (Tce) = 4.871 mNúmero Froud (Fce) = 0.370Tipo de flujo = SubcríticoPerímetro (Pce) = 5.340 mRadio hidráulico (Rce) = 0.536 mVelocidad (Vce) = 1.156 m/segEnergía Específica (Ece) = 1.061 m-kg/kg

238.500 msnm.

1.2. CALCULO HIDRAULICO DEL ACUEDUCTO

1.2.1. Características hidráulicas del acueducto

Ancho del canal en el acueducto 0.900 mLongitud del acueducto 30.000 mPendiente del Acueducto 0.0006 m/mPeso Especifico del agua 1000 Kg/m3Peso Especifico del concreto 2400 Kg/m3Z= 0 m/m

1.2.2. Resultados de las características del acueducto

Y (Tanteado)= 3.853 mY (Calculado)= 3.853A (AREA MOJADA)= 3.468R (RADIO H.)= 0.403Q. ACUEDUCTO= 3.310 m3/segV. ACUEDUCTO= 0.954 m/segH acueducto = 4.000 m

1.2.3. Longitud de transición (aguas abajo y aguas arriba)

Lt (CALCULADO)= 8.956 m Criterio de Ven Te ChowLt (ASUMIDO)= 9.000 m

1.2.4. Disminución del pelo de agua en la transición de entrada

CUADRO DE COEFICIENTES C1 Y C0 RECOMENDADOSTIPO DE TRANSICION C1 C0Curvado 0.10 0.20Cuadrante Cilíndrico 0.15 0.25Simplificado en línea recta 0.20 0.30Línea recta 0.30 0.50Extremos Cuadrados 0.30 0.75

C1= 0.2DHV (DISMINUCION)= -0.0216 m/segDY = -0.0259 mDY (REDONDEADO)= -0.030 m

1.2.5. Calculando cotas

Cota Fondo Canal al inicio de la trans (cota A) =

Itera hasta que sean iguales



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COTA B= 235.670 msnm DISMINUCION DEL PELO DE AGUA EN LA TRANSICION DE SALIDAC0= 0.3DY = -0.0151 mCALCULANDO COTASCOTA C= 235.652 msnmCOTA D= 238.497 msnmPERDIDAS DE CARGA TOTAL EN ACUEDUCTOCOTA A - COTA D = 0.00314 m Normal para este tipo de estructuras

1.2.6. Comprobando

1 < (r = b/y) < 3 ) => 0.234, Fuera de parametrosF (FROUD) = 0.273Como (FROUD = 0.273) < 1, SUBCRITICO - BIEN!

2. DISEÑO ESTRUCTURAL DEL ACUEDUCTO

2.1 DATOS GENERALES

Ancho del canal en el acueducto 0.900 mH acueducto = 4.000 mAncho de la viga de borde (A) = 0.2 mEspesor de la losa = 0.2 mEspesor de la tapa = 0.1 m

L = 30 m

2.2 DISEÑO ESTRUCTURAL DE VIGA DE BORDE

2.2.1. Momento por peso propio y carga muerta (md):

Concreto simple y ciclópeo : 2300 Kg/m3 2.3 Tn/m3Concreto armado: 2400 Kg/m3 2.4 Tn/m3Agua 1000 Kg/m3 1 Tn/m3

f'c = 210 Kg/cm2fy = 4200 Kg/cm2

bw = 0.20 mh viga 4.20 mL = 30.00 m

Pp Viga borde= W1 = 2.016 T/mPp losa = W2 = 0.216 T/mPp tapa = W3 = 0.132 T/m

bw

h viga

H

A bw

e losa

bw

h viga

H

A bw

e losa

W1

W2

W4

W3

Y

e tapa e tapa


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Pp Agua = W4 = 1.734 T/mWd = 4.098 T/m

Línea de influencia de momentos para la sección al centro de la luz:

Wm = 4.10 Tn/m

lm = (L/2*L/2)/(L) = 7.5

Md = Wm*lm*L= 922.03 Tn-m

2.2.2. Momento por sobrecarga o carga viva ( ms/c):

Ws/c = 100 Kg/m 0.1 T/mMs/c = 22.50 Tn-m

2.2.3. Determinación del peralte por servicio:

M = Md + Ms/c = 944.53 Tn-m

As = M / (Fs*j*d)

622.311 cm > H (420 cm) Mal!

Donde:fc = Esfuerzo de compresión en el concreto = 0.4*f'c = 84fs = Esfuerzo permisible en el acero = 0.4*fy = 1680 j = Factor adimensional = 1- k/3 = 0.891k = Factor adimensional = n/(n+r) = 0.326r = fy / f'c = 20.000n = Es/Ec 9.661Es = Modulo de elasticidad del acero = 2100000.000 Kg/ cm2

217370.651 Kg/ cm3

2.2.4 Diseño por Rotura:

ACERO EN TRACCION:

Recubrimiento ( r ) = 4 cmNº de capas de varillas = 1d = 415.21 cm

Mu = 1.5*Mm + 1.8*Mv = 1423.54

a = As*fy/0.85/f'c/b

0.9

106.887 cm

598.963 cm

=> As = 106.887 cm

Verificando la cuantía:

0.021675

β1 = 0.85

0.013 < 0.022 Bien!

Ec = Mod.de elasticidad del concreto = 15000 Öf'c =

Mu = f*As*fy(d - a/2)Mu = f*As*fy(d - As*fy/1.7/f'c/b)f =

Cuantía balanceada (rb) = 0.85*f'c*β1/fy * 0.003*Es/(0.003*Es+fy) =

Cuantía para la viga (r) = As/b/d =

lm

L/2 L/2

bjkfc

Mperalted

***

*2

2

*

*'*7.1**4

2*'*7.1**'*7.1*

2fy

bcfMu

fy

bcfd

fy

bcfd

Asf

2

*

*'*7.1**4

2*'*7.1**'*7.1*

2fy

bcfMu

fy

bcfd

fy

bcfd

Asf


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Distribución del Acero:

Φ = 5/8 "A = 1.98 cm2

=> Nº de fierros = 54.00 ~ 4 \ 4

Distribución:

4 Φ de 5/8''

ACERO EN COMPRESION:

M(-)= 474.51

0.0038 < 0.022 Bien!

A's = 31.65 cm2


Φ = 1/2 "A = 1.27 cm2

=> Nº de fierros = 24.99 ~ 2 \ 2

Distribución:

2 Φ de 1/2''

RECUBRIMIENTO Asl:

Asl = 10% As= 10.689 cm2


3/8 "A = 0.71 cm2

=> Nº de fierros = 15.00 ~ 2 \ 2

Distribución:

2 Φ de 3/8''

Cuantía (r) =

Φ =

bw

h viga

H

h/2

bw

h viga

H

bw

h viga

H


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DISTRIBUCION TOTAL DE FIERRO EN VIGA DE BORDE

2 Φ de 1/2''

2 Φ de 3/8''

4 Φ de 5/8''

4.2.2. Diseño por corte:

Por peso propio:Wm = 4.10 Tn/m

L= 30 mVm = 61.47 Tn

Por sobrecarga:

Ws/c = 0.1 T/mVv = 1.50 Tn

Vu = 1.5 Vm+1.8 Vv = 94.90 Tn

CALCULO DE ESTRIBOS

d= 415L/2= 15.00 m

CALCULO DE ESTRIBOS TRAMO AB

Esfuerzo cortante nominal:

0.013 Tn = 13.445 Kg/cm2

Esfuerzo cortante resistente del concreto:

7.051 Kg/cm2

Como 7.05 < 13.45 REQUIERE REFUERZO

Por seguridad colocaremos acero mínimo con estrivos de 3/8

Ʋu = Vu/f/b/d =

Ʋc =f(0.5(f`c)^0.5+175*rb*Vu*d/Mu=

f =

1

A B C

bw

h viga

H

h/2

bw

h viga

H

h/2


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A = 0.713Av = 2*A = 1.425

Espaciamiento = S = Av*fy/

-46.806 ~ 160

Espaciamiento maximo = 30 cm

\ S = ~ 30 cm

Nº de estribos = 14

CALCULO ESTRIBO TRAMO BC

S = Av*Fy/3.5/bw = 85.507 cm ~ 85

S < 30 cmS < 20 cm (bw)

\ S = ~ 30 cm

La disposición de los estribos será:

Φ de 3/8'' 1 @ 0.04, 14 @ 0.3, r @ 0.3 Φ de 3/8'' 1 @ 0.04, 14 @ 0.3, r @ 0.3

2.3. DISEÑO ESTRUCTURAL DE LOSA

e = 0.20 mA = 0.90 mL= 30.00 m

2.3.1. Diseño por rotura:

Momento por peso propio por metro de longitud: b = 1 m

Losa: W1 = 0.48 Tn/mAgua: W2 = 3.85 Tn/m

Wt = 4.33 Tn/m

Momento por peso propio por metro de longitud: Md = 0.88 Tn-m

Momento por sobrecarga:

W = 0.1 T/mM = 0.020 Tn-m

ACERO PRINCIPAL:

Espaciamiento = S = Av*fy/(Ʋu - Ʋc)/bw =

bw

h viga

H

A

bw

e losa

Y

W1

W2

bw

h viga

H

A bw

e losa

Y

e tapa e tapa


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Momento ultimo (Mu) = 1.353 Ton-m

e= 0.20 m f 'c= 210 kg/cm2 Fy= 4200 kg/cm2 b= 1.00 m

r = 0.04

Determinación del peralte por servicio por metro de longitud :

b = 1.000 m

M = Md + Ms/c= 0.898 Tn-m

As = M / (Fs*j*d)

8.580 cm < e (20 cm) Bien!

Recubrimiento ( r ) = 4 cmNº de capas de varillas = 1

d = 15.37 cm

Determinación del área de acero

Mu = 1.5*Md + 1.8*Ms/c = 1.353

a = As*fy/0.85/f'c/b 133.900

0.9

2.372 cm2

128.230 cm2

=> As = 2.372 cm2As,min= 5.122 cm2

=> As = 5.122 cm2


Φ = 1/2 "A = 1.27 cm2

Espaciamiento (S) = 24.73 25Espaciamiento mínimo (Smin) = 30 cm

S = 25 cm

\ 4 Φ de 1/2''

ACERO DE REPARTICION:

% Asr = 121/(L)^0.5 = 22.091 < 50 Bien! Acero principal paralelo al eje al eje

Asr = 1.131 cm2


3/8 "A = 0.71 cm2

Mu = f*As*fy(d - a/2)Mu = f*As*fy(d - As*fy/1.7/f'c/b)

f =

cm »

Φ =

0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 (Tn)

bjkfc

Mperalted

***

*2

2

*'*7.1**4

2*'*7.1**'*7.1*

fbcfMu

fy

bcfd

fy

bcfd

As

2

*'*7.1**4

2*'*7.1**'*7.1*

fbcfMu

fy

bcfd

fy

bcfd

As


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VAR. 3/8 " @ 30 cm

ACERO DE TEMPERATURA:

Ast =0.0018 b*e = 3.6 cm2


3/8 "A = 0.71 cm2


Φ de 3/8'' @ 20 cm

Fierro de temperatura paralelo al eje 5 Φ de 3/8''

DISTRIBUCION TOTAL DE FIERRO EN LOSA

Φ de 3/8'' @ 20 cm

5 Φ de 3/8''

4 Φ de 1/2''

Φ de 3/8'' @ 30 cm

2.3. DISEÑO ESTRUCTURAL DE LA TAPA

e = 0.10 mA = 0.90 mL= 30.00 mA total= 1.30 m

cm »

Φ =

cm »

\ Fierro de temperatura perpenticular al eje

0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 (Tn)

bw

h viga

H

bwb

e losa

e tapa

bw

h viga

A bw

e losa

A total

e tapa

bw

h viga

A bw

e losa

W1

A total

e tapa


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2.3.1. Diseño por rotura:

Momento por peso propio por metro de longitud:

b = 1 m

Losa: W1 = 0.24 Tn/mWt = 0.24 Tn/m

Momento por peso propio por metro de longitud: Md = 0.05 Tn-m

Momento por sobrecarga:

W = 0.1 T/mM = 0.020 Tn-m

ACERO PRINCIPAL:

Momento ultimo (Mu) = 0.109 Ton-m

e= 0.10 m f 'c= 210 kg/cm2 Fy= 4200 kg/cm2 b= 1.00 m

r = 0.04

Determinación del peralte por servicio por metro de longitud :

b = 1.000 m

M = Md + Ms/c= 0.069 Tn-m

As = M / (Fs*j*d)

2.376 cm < e (10 cm) Bien!

Recubrimiento ( r ) = 4 cmNº de capas de varillas = 1

d = 5.52 cm

Determinación del área de acero

Mu = 1.5*Md + 1.8*Ms/c = 0.109

a = As*fy/0.85/f'c/b 48.137

0.9

0.530 cm2

46.422 cm2

=> As = 0.530 cm2As,min= 1.841 cm2

=> As = 1.841 cm2


Φ = 3/8 "A = 0.71 cm2

Espaciamiento (S) = 38.70 30

Mu = f*As*fy(d - a/2)Mu = f*As*fy(d - As*fy/1.7/f'c/b)

f =

cm »

0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 (Tn)

bjkfc

Mperalted

***

*2

2

*'*7.1**4

2*'*7.1**'*7.1*

fbcfMu

fy

bcfd

fy

bcfd

As

2

*'*7.1**4

2*'*7.1**'*7.1*

fbcfMu

fy

bcfd

fy

bcfd

As


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Espaciamiento mínimo (Smin) = 30 cm

VAR. 3/8 " @ 30 cm

ACERO DE REPARTICION:

% Asr = 55/(L)^0.5 = 10.042 < 50 Bien! Acero principal perpenticular al eje

Asr = 0.185 cm2


1/4 "A = 0.32 cm2


VAR. 1/4 " @ 30 cm

DISTRIBUCION TOTAL DE FIERRO EN TAPA

Φ de 3/8'' @ 30 cm

Φ de 1/4'' @ 30 cm

2.4 DISTRIBUCION TOTAL DE FIERRO EN ACUEDUCTO

Φ de 3/8'' @ 30 cm

Φ de 1/4'' @ 30 cm

1.30

0.10

2 Φ de 1/2'' 2 Φ de 1/2''

2.10Φ de 3/8'' @ 20 cm Φ de 3/8'' 1 @ 0.04, 14 @ 0.3, r @ 0.3

4.205 Φ de 3/8''

2 Φ de 3/8'' 2 Φ de 3/8''

4 Φ de 5/8''

4 Φ de 5/8'' 0.20

0.20 0.90 0.20

4 Φ de 1/2''

Φ de 3/8'' @ 30 cm

Φ =

cm »

0.04

0.04

0.04

0.040.04

bw

h viga

A bw

e losa

A total

e tapa


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Pag. 12 de 24

DISEÑO ESTRUCTURAL DE ACUEDUCTO (PUENTE CANAL)


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Normal para este tipo de estructuras

bw

h viga

H

A bw

e losa

bw

h viga

H

A bw

e losa

W1

W2

W4

W3

Y

e tapa e tapa


Pag. 14 de 24

Φ de 5/8''

Φ de 1/2''

Φ de 3/8''


Pag. 15 de 24

"


Pag. 16 de 24

cm

bw

h viga

H

A

bw

e losa

Y

W1

W2

bw

h viga

H

A bw

e losa

Y

e tapa e tapa


Pag. 17 de 24

cm

Acero principal paralelo al eje al eje ###

acabb

As*2

**42


Pag. 18 de 24

cm

cm

bw

h viga

A bw

e losa

A total

e tapa

bw

h viga

A bw

e losa

W1

A total

e tapa


Pag. 19 de 24

cm

acabb

As*2

**42


Pag. 20 de 24

Acero principal perpenticular al eje ###

cm

Φ de 3/8'' 1 @ 0.04, 14 @ 0.3, r @ 0.3


1. CARACTERISTICAS HIDRAULICAS DEL CANAL Y ACUEDUCTO

1.1. CARACTERISTICAS HIDRAULICAS DEL CANALDatos

Caudal máximo (Qce) 0.350Ancho solera (Bce) 0.650Altura de canal (Hce) 0.600Talud (Zce) 0.000

Rugosidad (nce) 0.017Pendiente (Sce) 0.004Tirante para iteración = 0.442

ResultadosTirante normal (Yce) = 0.442Area hidráulica (Ace) = 0.287Espejo de agua (Tce) = 0.650Número Froud (Fce) = 0.585Tipo de flujo = SubcríticoPerímetro (Pce) = 1.534Radio hidráulico (Rce) = 0.187Velocidad (Vce) = 1.218Energía Específica (Ece) = 0.518

3811.472

1.2. CALCULO HIDRAULICO DEL ACUEDUCTO

1.2.1. Características hidráulicas del acueducto

Datos ingresados Ancho del canal en el acueducto 0.650 mLongitud del acueducto 9.000 mPendiente del Acueducto 0.004 m/mPeso Especifico del concreto 2400 Kg/m3Z= 0 m/m

1.2.3. Longitud de transición (aguas abajo y aguas arriba)

Lt (CALCULADO)= 0.000 mLt (ASUMIDO)= 0.000 m

1.2.4. Disminución del pelo de agua en la transición de entrada

CUADRO DE COEFICIENTES C1 Y C0 RECOMENDADOSTIPO DE TRANSICION C1 C0Curvado 0.10 0.20Cuadrante Cilíndrico 0.15 0.25

Cota Fondo Canal al inicio de la trans (cota A) =

iterar el tirante


Simplificado en línea recta 0.20 0.30Línea recta 0.30 0.50Extremos Cuadrados 0.30 0.75

C1= 0.3DHV (DISMINUCION)= 0.0000 m/segDY = 0.0000 mDY (REDONDEADO)= 0.000 m

1.2.5. Calculando cotas

COTA B= 3811.472 msnm DISMINUCION DEL PELO DE AGUA EN LA TRANSICION DE SALIDAC0= 0.5DY = 0.0000 mCALCULANDO COTASCOTA C= 3811.436 msnmCOTA D= 3811.436 msnmPERDIDAS DE CARGA TOTAL EN ACUEDUCTOCOTA A - COTA D = 0.04 m

1.2.6. Comprobando

1 < (r = b/y) < 3 ) => 1 < 1.47 < 3 BIEN!F (FROUD) = 0.502Como (FROUD = 0.502) < 1, SUBCRITICO - BIEN!


m³/seg m m

m/m m

m m² m

m m m/seg m-kg/kg msnm.

1.2.2. Resultados de las características del acueducto

Y (Tanteado)= 0.442 mY (Calculado)= 0.442A (AREA MOJADA)= 0.287R (RADIO H.)= 0.187Q. ACUEDUCTO= 0.350 m3/segV. ACUEDUCTO= 1.218 m/segH acueducto = 0.600 m

Criterio de Ven Te Chow


normal

ztiranteBStiranteztiranteB

BztirantenQTirante

**

1*

*

)1**2(

3

2

2

tirantetirantezBArea *

tirantezBespejo

B+1+z^2*Yce*2perimetro

Normal para este tipo de estructuras

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