cruce aereo
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DISEÑO DE CRUCE AEREO DE TUBERIA
DATOS A INGRESAR PARA EL DISEÑO
Longitud del puente LP= 20 mDiametro de la tuberia de agua Dtub= 4 ( 1/2, 3/4", 1" 11/2", 2", 21/2" 3" y 4" )Material de la tuberia de agua ( FG o PVC ) PVCSeparacion entre pendolas Sp= 0.75 m
CALCULO DE LA FLECHA DEL CABLE (Fc)
Fc1= LP/11= 1.8 Fc= 2.2mFc2= LP/9 = 2.2
Fc= 2.2
CALCULO DE LA ALTURA DE LA TORRRE DE SUSPENSION
Fc= 2.2m
ALTURA DE LA COLUMNA DE SUSPENSION= 4.2 m
0.75
1.2 CL
a) DISEÑO DE PENDOLAS
Peso de tuberia 4 " 6.0 kg/mPeso accesorios (grapas, otros) 2.5 kg/m
WL= 8.5 kg/m
Peso de cable pendola 0.7 kg/mAltura mayor de pendola 3.0 m
Peso total / pendola = WL*(separacion de pendolas) + (altura mayor pendola)*(peso de cable-pendola)
Peso total /pendola= 8.4 Kg
Factor de seguridad a la tension (3 - 6)= 5
Tension a la rotura / pendola = 0.04 Ton
DIAMETRO TIPO BOA (6x19) Pulg, Peso (Kg/m) Rotura (Ton) 1/4" 0.17 2.67 3/8" 0.39 5.95 1/2" 0.69 10.44
SE ADOPTARA CABLE DE 1/4" TIPO BOA ( 6x19 ) PARA PENDOLASb) DISEÑO DE CABLES PRINCIPALES
Peso de tuberia 4 " 6.0 kg/mPeso accesorios (grapas, otros) 2.5 kg/mPeso de cable pendola 1.0 kg/mPeso de cable Principal ( asumido ) 2.8 kg/m
WL= 12.3 kg/m
PROYECTO : MEJORAMIENTO DE SISTEMA DE RIEGO EN EL ANEXO DE VILACHUA, DISTRITO DE ICHUÑA PROVINCIA GENERA SANCHEZ CERRO - MOQUEGUA
Pvi (Peso por unidad de longitud por efecto de viento )Pvi =0.005*0.7*velocidad viento^2*ancho del puente
Pvi= 7.9 kg/mPsis (Peso por unidad de longitud por efecto de sismo )Psis =0.18*Peso de servicio (zona tipo 2)
Psis= 2.2 kg/m
(Peso por unidad de longitud maxima) Wmax= 22.4 kg/m
Mmax.ser (Momento maximo por servicio)Mmax.ser=Wmax*luz puente^2/8)
Mmax.ser= 1.1 Ton-m
Tmax.ser (Tension maxima de servicio)Tmax.ser=Mmax.ser / flecha cable
Tmax.ser= 0.5 Ton (HORIZONTAL)
Tmax.ser= 0.5 Ton (REAL)
Factor de seguridad a la tension (2 -5)= 4
Tmax.rot (Tension maxima a la rotura)Tmax.rotr=Mmax.ser * Fac.seguridad
Tmax.rot= 2.2 Ton
Tmax.rot / cable= 2.2 Ton
Tmax.ser / cable= 0.5 Ton ( DATO DE COMPARACION )
DIAMETRO TIPO BOA (6x19) Pulg, Peso (Kg/m) Rotura (Ton)1/4" 0.17 2.673/8" 0.39 5.951/2" 0.69 10.445/8" 1.07 16.23/4" 1.55 23.2
1" 2.75 40.7 1/4"1 1/8" 3.48 51.31 1/4" 4.3 631 3/8" 5.21 75.71 1/2" 6.19 89.71 5/8" 7.26 1041 3/4" 8.44 121
2" 11 156
SE ADOPTARA:
1 CABLES DE 1/4" TIPO BOA ( 6x19 ) PARA CABLES PRINCIPALES
1 CABLE DE 3/8" TIPO BOA ( 6x19 ) PARA CABLES Secundarios
H) DISEÑO DE LA CAMARA DE ANCLAJE
11
1
ANALISIS DE LA CAMARA DE ANCLAJE
Capacidad portante admisible del terreno 1.8 kg/cm2 (verificar in situ)
Peso unitario del terreno Pu= 1900 kg/m3
Calidad del concreto (camara de anclaje) f´c= 175 kg/cm2
Angulo de friccion interna " & " 30
Angulo de salida del cable principal " o "= 45 °
X1 = 0.3
Tmax.ser*SEN(o) Tmax.ser
Tmax.ser*COS(o)0.3 ´= Y1
q2 X= Wp*b/2-Tmax,serSEN(o)*X1-Tmax,serCOS(o)*Y1 wp-Tmax,serSEN(o)
q1 X= 0.47978
b =1
e d
b/2
Et (Empuje del estrato de tierra)Et= P.u*H^2*prof**(Tan(45-&/2))^2 / 2
Et= 0.3
Tmax.ser*SEN(o)= 0.4 Ton-m
Tmax.ser*COS(o)= 0.4 Ton-m
Wp (peso propio de la camara de anclaje)Wp=P.u concreto*H*b*prof
Wp= 2.3 tonb/2= d + e
e=b/2-d < b/3
d=( suma de momentos)/(suma de fuerzas verticales)
d= Wp*b/2-Tmax,serSEN(o)*X1-Tmax,serCOS(o)*Y1Wp-Tmax.ser*SEN(o)
d= 0.5 m
e (excentricidad de la resultante de fuerzas)
e= 0.020 < b/3= 0.3 OK !
q ( presion con que actua la estructura sobre el terreno)
q =(suma Fzas. verticales/ Area)*(1+ 6* e/ b)
q1=[(Wp-Tmax.ser*SEN(o) )/(b*prof)]*(1+6* e/ b)q1= 0.2145 < 1.8 kg/cm2 OK!
q2=[(Wp-Tmax.ser*SEN(o) )/(b*prof)]*(1-6* e/ b)q2= 0.16810643 < 1.8 kg/cm2 OK!
ANALISIS DE LOS FACTORES DE SEGURIDAD
F.S.D (Factor de seguridad al deslizamiento)
F.S.D=(Fzas. estabilizadoras/ Fzas.desestabilizadoras)
F.S.D=[ (Wp -Tmax.ser*SEN(o))*U ] / [ Tmax.ser*COS(o) ]
F.S.D= 3.7 > 1.75 OK!F.S.V (Factor de seguridad al volteo)
F.S.V=(Momentos estabilizadores/ Momentos desestabilizadores)
F.S.V= (Wp *b/2 )/ ( Tmax.ser*SEN(o)*X1+Tmax.ser*COS(o)*Y1)
c
W
F.S.V= 5.0 > 2 OK!
I) DISEÑO DE LA TORRE DE SUSPENSION
CALCULO DE LAS FUERZAS SISMICAS POR REGLAMENTO
Factor de importancia U= 145° o o2 15°
Factor de suelo S= 1
Coeficiente sismico C= 0.35
Factor de ductilidad Rd= 3
Factor de Zona Z= 0.7
Angulo de salida del cabletorre-camara o= 45 °
Angulo de salida del cable (valor de comparacion =arctan(2*Fc/LP)torre-Puente o2= 15 ° 12.58 °
DIMENSIONAMIENTO DEL TORREON
,
0.4 Ht 4.2 m
0.3
11.0
1
Fs3 =0.05
Ht/3
Fs2 =0.03
Ht/3 Ht= 4.2
Fs1 =0.02
Ht/3
Fs (fuerza sismica total en la base)
Nivel hi wi*hi Fs ( i )3 4.2 3.31 0.05 Ton2 2.8 2.2 0.03 Ton1 1.4 1.1 0.02 Ton
6.61Fs= (S.U.C.Z / Rd )*Peso de toda la estructura
Fs= 0.10 Ton
ANALISIS DE ESTABILDAD
Fs3 =0.05 Tmax.ser *COS(o) Tmax.ser *COS(o2)
Ht/3
Fs2 =0.03 Tmax.ser*SEN(o) Tmax.ser *SEN(o2)
Ht/3 Ht= 4.2
=0.02
Ht/3
q2 q1
b =1
e d b/2
Tmax.ser*SEN(o2)= 0.1 Ton-m
Tmax.ser*COS(o2)= 0.5 Ton-m
Tmax.ser*SEN(o)= 0.4 Ton-m
Tmax.ser*COS(o)= 0.4 Ton-m
Wp (peso propio de la torre-zapata)Wp=P.u concreto*volumen total
Wp= 1.2 ton Wz= 2.4 ton
b/2= d + e
e=b/2-d < b/3
d=( suma de momentos)/(suma de fuerzas verticales)
(Wp*2b/3+Wz*b/2+Tmax.ser*SEN(o2)*2b/3+Tmax.ser*SEN(o)*2b/3-[ Tmax.ser*COS(o2)-Tmax.ser*COS(o) ]*(H+hz)-Fs3*(H+hz)-Fs2*2*(H+hz)/3-Fs1*(H+hz)/3)Wp+Wz+Tmax.ser*SEN(o)+Tmax.ser*SEN(o2)
d= 0.3 m e (excentricidad de la resultante de fuerzas)
e= 0.209 < b/3= 0.3 OK !
q ( presion con que actua la estructura sobre el terreno)
q =(suma Fzas. verticales/ Area)*(1+ 6* e/ b)
q1=[(Wp+Wz+Tmax.ser*SEN(o2)+Tmax.ser*SEN(o) ))/ (b*prof)]*(1+6* e/ b) q1= 0.90 < 1.8 kg/cm2 OK!
q1=[(Wp+Wz+Tmax.ser*SEN(o2)+Tmax.ser*SEN(o) ))/ (b*prof)]*(1-6* e/ b) q2= -0.10 < 1.8 kg/cm2 OK!
ANALISIS DE LOS FACTORES DE SEGURIDAD
F.S.D (Factor de seguridad al deslizamiento)
F.S.D=(Fzas. estabilizadoras/ Fzas.desestabilizadoras)
Wp
F.S.D= [ (Wp+Wz +Tmax.ser*SEN(o2)+Tmax.ser*SEN(o))*U ] [Tmax.ser*COS(o2)- Tmax.ser*COS(o) +Fs3+Fs2+Fs1 ]
F.S.D= 8.5 > 1.5 OK!F.S.V (Factor de seguridad al volteo)
F.S.V=(Momentos estabilizadores/ Momentos desestabilizadores)
F.S.V= Wp*2b/3+Wz*b/2+ Tmax.ser*SEN(o2)*2b/3+Tmax.ser*SEN(o)*2b/3(Tmax.ser*COS(o2)*(Ht+hz)-Tmax.ser*COS(o)*(Ht+hz)+Fs3*(Ht+hz)+Fs2*(2*Ht/3+hz)+Fs1*(Ht/3+hz))
F.S.V= 2.0 > 1.75 OK!DISEÑO ESTRUCTURAL DE LA TORRE DE SUSPENSION
Fs3 =0.05 Tmax.rot *COS(o) Tmax.rot *COS(o2)
Ht/3
Fs2 =0.03 Tmax.rot *SEN(o) Tmax.rot *SEN(o2)
Ht/3 Ht= 4.2
Fs1 =0.02
0.3 Ht/3
0.4 A A
DISEÑO POR METODO A LA ROTURA(por columna y en voladizo)
Tmax.rot/columna=1.5*Tmax.ser/columna
Mu=( Tmax.rot*COS(o2)-Tmax.rot*COS(o))*Ht+Fs3*Ht+Fs2*Ht*2/3+Fs1*Ht/3
Mu= 0.76 Ton-m
DISEÑO DE LA COLUMNA A FLEXION
MU= 1 Ton-m
f 'c 210 kg/cm2 ¿N° DE CAPAS DE VARILLAS (1 o 2)?= 1 d= 34 Fy= 4200 kg/cm2 b= 30 cm d= 34 cm
° ° ° ° ° ° ° °
CORTE A-A
w= 0.0116752 &= 0.001 < 75&b= 0.016 ( FALLA DUCTIL )
As(cm2)= 0.595 cm2 3 VARILLAS DE 1/2 " As,min= 3.4 cm2
As principal(+) = 3.4 cm2
3 var 1/2" ° ° ° °
2 var 1/2" ° °
° °
3 var 1/2" ° ° ° ° corte A-A
DISEÑO DE LA COLUMNA A COMPRESION
Wp
Pn(max) [carga axial maxima resistente]
Pn(max)=0.80*(0.85*f¨c*(b*h-Ast)+Ast*fy) Pn(max)= 182 Ton
Tmax.rot/columna=1.7*Tmax.ser/columna
Pu [carga axial ultima actuante]
Pu=Wp + Tmax.rot*SEN(o2)+Tmax.rot*SEN(o) Pu= 0.9 Ton
Pu= 0.9 Ton < Pn(max)= 182 Ton OK !
DISEÑO DE LA COLUMNA POR CORTE
Tmax.rot/columna=1.5*Tmax.ser/columna
VU (cortante ultimo) Vu= Tmax.rot*COS(o2)-Tmax.rot*COS(o)+Fs3+Fs2+Fs1
Vu= 0.3 Ton33
Vcon= fi*(0,5*(f´c)^0,5+175*&*Vu*d/Mu 3.0
V que absorve el concreto => Vcon= 7 Ton
V que absorve acero = Vace= Vu - Vcon= Vace= -6.4 Ton NO REQUIERE REFUERZO POR CORTEADOPTE EL MINIMO
S= Av*fy*b/Vace
S= 30 cm
SE ADOPTARA S= 30 cm VAR. 3/8" 2 var 1/2"
VAR. 3/8" 3 var 1/2¨ 3 var 1/2¨
1 a 5, 2 a 30 , r a 30 /e.
3 var 1/2¨
3 var 1/2¨ 1.5
2.5 m
0.5 m 0.5m0.4 0.4
cable 1/4" Fc= 2.2
cable 3/8" cable 1/4" 4.2
0.3
45°
1
1 3.22 1.0 18.67 1.0 3.22 1
H.2). DISEÑO DE CRUCE AEREO DE TUBERIA 45 METROS
DATOS A INGRESAR PARA EL DISEÑO
Longitud del puente LP= 45 mDiametro de la tuberia de agua Dtub= 1 1/2 ( 3/4", 1" 11/2", 2", 21/2" 3" y 4" )Material de la tuberia de agua ( FG o PVC ) FGSeparacion entre pendolas Sp= 1.2 m
CALCULO DE LA FLECHA DEL CABLE (Fc)
Fc1= LP/11= 4.1 Fc= 2mFc2= LP/9 = 5.0
Fc= 2.0
CALCULO DE LA ALTURA DE LA TORRRE DE SUSPENSION
Fc=2m
ALTURA DE LA COLUMNA DE SUSPENSION= 3.4 m
0.5
0.900 CL
a) DISEÑO DE PENDOLAS
Peso de tuberia 1 1/2 " 3.2 kg/mPeso accesorios (grapas, otros) 2.0 kg/m
WL= 5.2 kg/m
Peso de cable pendola 0.69 kg/mAltura mayor de pendola 2.5 m
Peso total / pendola = WL*(separacion de pendolas) + (altura mayor pendola)*(peso de cable-pendola)
Peso total /pendola= 8.0 Kg
Factor de seguridad a la tension (3 - 6)= 5
Tension a la rotura / pendola = 0.04 Ton
DIAMETRO TIPO BOA (6x19) Pulg, Peso (Kg/m) Rotura (Ton) 1/4" 0.17 2.67 3/8" 0.39 5.95 1/2" 0.69 10.44
SE ADOPTARA CABLE DE 1/4" TIPO BOA ( 6x19 ) PARA PENDOLASb) DISEÑO DE CABLES PRINCIPALES
Peso de tuberia 1 1/2 " 3.2 kg/mPeso accesorios (grapas, otros) 3.0 kg/mPeso de cable pendola 0.86 kg/mPeso de cable Principal ( asumido ) 2.75 kg/m
WL= 9.81 kg/m
Pvi (Peso por unidad de longitud por efecto de viento )Pvi =0.005*0.7*velocidad viento^2*ancho del puente
Pvi= 7.9 kg/m
Psis (Peso por unidad de longitud por efecto de sismo )Psis =0.18*Peso de servicio (zona tipo 2)
Psis= 1.8 kg/m
(Peso por unidad de longitud maxima) Wmax= 19.5 kg/m
Mmax.ser (Momento maximo por servicio)Mmax.ser=Wmax*luz puente^2/8)
Mmax.ser= 4.9 Ton-m
Tmax.ser (Tension maxima de servicio)Tmax.ser=Mmax.ser / flecha cable
Tmax.ser= 2.5 Ton (HORIZONTAL)
Tmax.ser= 2.7 Ton (REAL)
Factor de seguridad a la tension (2 -5)= 4
Tmax.rot (Tension maxima a la rotura)Tmax.rotr=Mmax.ser * Fac.seguridad
Tmax.rot= 10.6 Ton
Tmax.rot / cable= 10.6 Ton
Tmax.ser / cable= 2.7 Ton ( DATO DE COMPARACION )
DIAMETRO TIPO BOA (6x19) Pulg, Peso (Kg/m) Rotura (Ton)
1/4" 0.17 2.673/8" 0.39 5.951/2" 0.69 10.445/8" 1.07 16.23/4" 1.55 23.2
1" 2.75 40.7 5/8"1 1/8" 3.48 51.31 1/4" 4.3 631 3/8" 5.21 75.71 1/2" 6.19 89.71 5/8" 7.26 1041 3/4" 8.44 121
2" 11 156
SE ADOPTARA:
1 CABLES DE 5/8" TIPO BOA ( 6x19 ) PARA CABLES PRINCIPALES
1 CABLE DE 1/4" TIPO BOA ( 6x19 ) PARA CABLES Secundarios
H) DISEÑO DE LA CAMARA DE ANCLAJE
1.51.2
1.2
ANALISIS DE LA CAMARA DE ANCLAJE
Capacidad portante admisible del terreno 1.5 kg/cm2 (verificar in situ)
Peso unitario del terreno Pu= 1900 kg/m3
Calidad del concreto (camara de anclaje) f´c= 175 kg/cm2
Angulo de friccion interna " & "= 30
Angulo de salida del cable principal " o "= 45 °
X1 = 0.3
Tmax.ser*SEN(o) Tmax.ser
X= Wp*b/2-Tmax,serSEN(o)*X1-Tmax,serCOS(o)*Y1 wp-Tmax,serSEN(o)
Tmax.ser*COS(o)0.3 ´= Y1
q2
q1 X= 0.6
b =1.2
e d
b/2
Et (Empuje del estrato de tierra)Et= P.u*H^2*prof**(Tan(45-&/2))^2 / 2
Et= 0.86
Tmax.ser*SEN(o)= 1.88 Ton-m
Tmax.ser*COS(o)= 1.88 Ton-m
Wp (peso propio de la camara de anclaje)Wp=P.u concreto*H*b*prof
Wp= 4.97 ton
b/2= d + e
e=b/2-d < b/3
d=( suma de momentos)/(suma de fuerzas verticales)
d= Wp*b/2-Tmax,serSEN(o)*X1-Tmax,serCOS(o)*Y1Wp-Tmax.ser*SEN(o)
d= 0.600 m
e (excentricidad de la resultante de fuerzas)
e= 0.000 < b/3= 0.400 OK !
q ( presion con que actua la estructura sobre el terreno)
q =(suma Fzas. verticales/ Area)*(1+ 6* e/ b)
q1=[(Wp-Tmax.ser*SEN(o) )/(b*prof)]*(1+6* e/ b)q1= 0.2144 < 1.5 kg/cm2 OK!
q2=[(Wp-Tmax.ser*SEN(o) )/(b*prof)]*(1-6* e/ b)q2= 0.21441 < 1.5 kg/cm2 OK!
ANALISIS DE LOS FACTORES DE SEGURIDAD
F.S.D (Factor de seguridad al deslizamiento)
F.S.D=(Fzas. estabilizadoras/ Fzas.desestabilizadoras)
F.S.D=[ (Wp -Tmax.ser*SEN(o))*U ] / [ Tmax.ser*COS(o) ]
F.S.D= 1.231 < 1.75 NO CUMPLE
c
W
F.S.V (Factor de seguridad al volteo)
F.S.V=(Momentos estabilizadores/ Momentos desestabilizadores)
F.S.V= (Wp *b/2 )/ ( Tmax.ser*SEN(o)*X1+Tmax.ser*COS(o)*Y1)
F.S.V= 2.64 > 2 OK!
I) DISEÑO DE LA TORRE DE SUSPENSION
CALCULO DE LAS FUERZAS SISMICAS POR REGLAMENTO
Factor de importancia U= 145° o o2 15°
Factor de suelo S= 1
Coeficiente sismico C= 0.35
Factor de ductilidad Rd= 3
Factor de Zona Z= 0.7
Angulo de salida del cabletorre-camara o= 45 °
Angulo de salida del cable (valor de comparacion =arctan(2*Fc/LP)torre-Puente o2= 15 ° 5.09 °
DIMENSIONAMIENTO DEL TORREON
,
0.5 3.4 Ht m
0.5
1.51.2
1.2
Fs3 =0.09
Ht/3
Fs2 =0.06
Ht/3 Ht 3.4
Fs1 =0.03
Ht/3
Fs(fuerza sismica total en la base)
Nivel hi wi*hi Fs ( i )3 3.4 4.624 0.09 Ton
2 2.3 3.0827 0.06 Ton1 1.1 1.5413 0.03 Ton
9.248
Fs= (S.U.C.Z / Rd )*Peso de toda la estructura
Fs= 0.17 Ton
ANALISIS DE ESTABILDAD
Fs3 =0.09 Tmax.ser *COS(o) Tmax.ser *COS(o2)
Ht/3
Fs2 =0.06 Tmax.ser*SEN(o) Tmax.ser *SEN(o2)
Ht/3 Ht= 3.4
=0.03
Ht/3
q2 q1
b =1.5
e d b/2
Tmax.ser*SEN(o2)= 0.69 Ton-m
Tmax.ser*COS(o2)= 2.57 Ton-m
Tmax.ser*SEN(o)= 1.88 Ton-m
Tmax.ser*COS(o)= 1.88 Ton-m
Wp (peso propio de la torre-zapata)Wp=P.u concreto*volumen total
Wp= 2.04 ton Wz= 5.184 ton
b/2= d + e
e=b/2-d < b/3
d=( suma de momentos)/(suma de fuerzas verticales)
d (Wp*2b/3+Wz*b/2+Tmax.ser*SEN(o2)*2b/Wp+Wz+Tmax.ser*SEN(o)+Tmax.ser*SEN(o2)
d= 0.474 m
e (excentricidad de la resultante de fuerzas)
e= 0.276 < b/3= 0.500 OK !
q ( presion con que actua la estructura sobre el terreno)
q =(suma Fzas. verticales/ Area)*(1+ 6* e/ b)
q1=[(Wp+Wz+Tmax.ser*SEN(o2)+Tmax.ser*SEN(o) ))/ (b*prof)]*(1+6* e/ b) q1= 1.10 < 1.5 kg/cm2 OK!
q1=[(Wp+Wz+Tmax.ser*SEN(o2)+Tmax.ser*SEN(o) ))/ (b*prof)]*(1-6* e/ b) q2= -0.05 < 1.5 kg/cm2 OK!
ANALISIS DE LOS FACTORES DE SEGURIDAD
F.S.D (Factor de seguridad al deslizamiento)
Wp
F.S.D=(Fzas. estabilizadoras/ Fzas.desestabilizadoras)
F.S.D= [ (Wp+Wz +Tmax.ser*SEN(o2)+Tmax.ser*SEN(o))*U ] [Tmax.ser*COS(o2)- Tmax.ser*COS(o) +Fs3+Fs2+Fs1 ]
F.S.D= 5.639 > 1.5 OK!
F.S.V (Factor de seguridad al volteo)
F.S.V=(Momentos estabilizadores/ Momentos desestabilizadores)
F.S.V= Wp*2b/3+Wz*b/2+ Tmax.ser*SEN(o2)*2b/3+Tmax.ser*SEN(o)*2b/3(Tmax.ser*COS(o2)*(Ht+hz)-Tmax.ser*COS(o)*(Ht+hz)+Fs3*(Ht+hz)+Fs2*(2*Ht/3+hz)+Fs1*(Ht/3+hz))
F.S.V= 2.20 > 1.75 OK!
DISEÑO ESTRUCTURAL DE LA TORRE DE SUSPENSION
Fs3 =0.09 Tmax.rot *COS(o) Tmax.rot *COS(o2)
Ht/3
Fs2 =0.06 Tmax.rot *SEN(o) Tmax.rot *SEN(o2)
Ht/3 Ht= 3.4
Fs1 =0.03
0.5 Ht/3
0.5 A A
DISEÑO POR METODO A LA ROTURA(por columna y en voladizo)
Tmax.rot/columna=1.5*Tmax.ser/columna
Mu=( Tmax.rot*COS(o2)-Tmax.rot*COS(o))*Ht+Fs3*Ht+Fs2*Ht*2/3+Fs1*Ht/3
Mu= 2.23 Ton-m
DISEÑO DE LA COLUMNA A FLEXION MU=
2 Ton-m
f 'c 210 kg/cm2 ¿N° DE CAPAS DE VARILLAS (1 o 2)?= 1 d 44 Fy= 4200 kg/cm2 b= 50 cm d= 44 cm
° ° ° ° ° ° ° °
CORTE A-A0.001
w= 0.01228 &= < 75&b= 0.016 ( FALLA DUCTIL )
As(cm2)= 1.4 cm2 6 VARILLAS DE 1/2 " As,min= 7.3 cm2
As principal(+) = 7.3 cm2
6 var 1/2" ° ° ° °
2 var 1/2" ° °
2 var 1/2" ° °
6 var 1/2" ° ° ° ° corte
Wp
A-A
DISEÑO DE LA COLUMNA A COMPRESION
Pn(max) [carga axial maxima resistente]
Pn(max)=0.80*(0.85*f¨c*(b*h Pn(max)=381 Ton
Tmax.rot/columna=1.7*Tmax.ser/columna
Pu [carga axial ultima actuante]
Pu=Wp + Tmax.rot*SEN(o2)+Tmax.rot*SEN(o) Pu= 4.4 Ton
Pu= 4.4 Ton < Pn(max)= 381 Ton OK !
DISEÑO DE LA COLUMNA POR CORTE
Tmax.rot/columna=1.5*Tmax.ser/columna
VU (cortante ultimo) Vu= Tmax.rot*COS(o2)-Tmax.rot*COS(o)+Fs3+Fs2+Fs1
Vu= 1.2 Ton66
Vcon= fi*(0,5*(f´c)^0,5+175*&*Vu*d/Mu 6.0
V que absorve el concreto => Vcon= 14 Ton
V que absorve acero = Vace= Vu - Vcon= Vace= -13.2 Ton NO REQUIERE REFUERZO POR CORTEADOPTE EL MINIMO
S= Av*fy*b/Vace
S= 30 cmcm
SE ADOPTARA S= 30 VAR. 3/8"
2 var 1/2"
VAR. 3/8" 2 var 1/2"6 var 1/2¨ 6 var 1/2¨
1 a 5, 3 a 30 , r a 40 /e.
6 var 1¨
6 var 1¨ 1.5
2.7 m
0.5 m 0.5m
0.5 0.5 cable 5/8"
Fc= 2.0
cable1/4" cable 1/4" 3.4
0.3
45°2
1.2
1.2 2.35 1.5 43.00 1.5 2.35 1.2
3.45 45 3.45
1.2 1.2 1.2 1.2
DISEÑO DE CRUCE AEREO DE TUBERIA
DATOS A INGRESAR PARA EL DISEÑO LP=
Longitud del puente Dtub= 24 mDiametro de la tuberia de agua 1 ( 3/4", 1" 11/2", 2", 21/2" 3" y 4" )Material de la tuberia de agua ( FG o P Sp= FGSeparacion entre pendolas 1 m
CALCULO DE LA FLECHA DEL CABLE (Fc)
Fc1= LP/11= 2.2 Fc= 2.5mFc2= LP/9 = 2.7
Fc= 2.5
CALCULO DE LA ALTURA DE LA TORRRE DE SUSPENSION
Fc=2.5m
ALTURA DE LA COLUMNA DE SUSPENSION= 3.9 m
0.5
0.900 CL
a) DISEÑO DE PENDOLAS
Peso de tuberia 1 " 2.4 kg/mPeso accesorios (grapas, otros) 2.0 kg/m
WL= 4.4 kg/m
Peso de cable pendola 0.69 kg/mAltura mayor de pendola 3.0 m
Peso total / pendola = WL*(separacion de pendolas) + (altura mayor pendola)*(peso de cable-pendola)Kg
Peso total /pendola= 6.5
Factor de seguridad a la tension (3 - 6)= 5
Tension a la rotura / pendola = 0.03 Ton
DIAMETRO TIPO BOA (6x19) Pulg, Peso 0.17 Rotura (Ton) 1/4" 0.39 2.67 3/8" 0.69 5.95 1/2" 10.44
TIPO BOA ( 6x19 )SE ADOPTARA CABLE DE 1/4" PARA PENDOLAS
b) DISEÑO DE CABLES PRINCIPALES
Peso de tuberia 1 " 2.4 kg/mPeso accesorios (grapas, otros) 3.0 kg/mPeso de cable pendola 1.04 kg/mPeso de cable Principal ( asumido ) 1.55 kg/m
WL= 7.99 kg/m
Pvi (Peso por unidad de longitud por efecto de viento )Pvi =0.005*0.7*velocidad viento^2*ancho del puente
Pvi= 7.9 kg/m
Psis (Peso por unidad de longitud por efecto de sismo )
Psis =0.18*Peso de servicio (zona tipo 2) Psis= 1.4 kg/m
(Peso por unidad de longitud maxima) Wmax= 17.3 kg/m
Mmax.ser (Momento maximo por servicio)Mmax.ser=Wmax*luz puente^2/8)
Mmax.ser= 1.2 Ton-m
Tmax.ser (Tension maxima de servicio)Tmax.ser=Mmax.ser / flecha cable
Tmax.ser= 0.5 Ton (HORIZONTAL)
Tmax.ser= 0.5 Ton (REAL)
Factor de seguridad a la tension (2 -5)= 4
Tmax.rot (Tension maxima a la rotura)Tmax.rotr=Mmax.ser * Fac.seguridad
Tmax.rot= 2.1 TonTmax.rot / cable=
2.1 TonTmax.ser / cable=
0.5 Ton ( DATO DE COMPARACION )
DIAMETRO TIPO BOA (6x19) Pulg, Peso (Kg/m) Rotura (Ton)
1/4" 0.17 2.673/8" 0.39 5.951/2" 0.69 10.445/8" 1.07 16.23/4" 1.55 23.2
1" 2.75 40.7 1/4"1 1/8" 3.48 51.31 1/4" 4.3 631 3/8" 5.21 75.71 1/2" 6.19 89.71 5/8" 7.26 1041 3/4" 8.44 121
2" 11 156
SE ADOPTARA:
1 CABLES DE 1/4" TIPO BOA ( 6x19 ) PARA CABLES PRINCIPALES
1 CABLE DE 1/4" TIPO BOA ( 6x19 ) PARA CABLES SecundariosH) DISEÑO DE LA CAMARA DE ANCLAJE
1.51.2
1.2
ANALISIS DE LA CAMARA DE ANCLAJE
Capacidad portante admisible del terreno 1.5 kg/cm2 (verificar in situ)
Peso unitario del terreno Pu= 1900 kg/m3
Calidad del concreto (camara de anclaje) f´c= 175 kg/cm2
Angulo de friccion interna " & "= 30
Angulo de salida del cable principal " o "= 45 °
X1 = 0.3
Tmax.ser*SEN(o) Tmax.ser
Tmax.ser*COS(o)0.3 ´= Y1
q2 X= Wp*b/2-Tmax,serSEN(o)*X1-Tmax,serCOS(o)*Y1 wp-Tmax,serSEN(o)
q1 X= 0.6
b =1.2d
eb/2
Et (Empuje del estrato de tierra)Et= P.u*H^2*prof**(Tan(45-&/2))^2 / 2
Et= 0.86
Tmax.ser*SEN(o)= 0.38 Ton-m
Tmax.ser*COS(o)= 0.38 Ton-m
Wp (peso propio de la camara de anclaje)Wp=P.u concreto*H*b*prof
Wp= 4.97 ton
b/2= d + e
e=b/2-d < b/3
d=( suma de momentos)/(suma de fuerzas verticales)
d= Wp*b/2-Tmax,serSEN(o)*X1-Tmax,serCOS(o)*Y1Wp-Tmax.ser*SEN(o)
d= 0.600 m
e (excentricidad de la resultante de fuerzas)
e= 0.000 < b/3= 0.400 OK !
q ( presion con que actua la estructura sobre el terreno)
q =(suma Fzas. verticales/ Area)*(1+ 6* e/ b)
q1=[(Wp-Tmax.ser*SEN(o) )/(b*prof)]*(1+6* e/ b)q1= 0.3187 < 1.5 kg/cm2 OK!
q2=[(Wp-Tmax.ser*SEN(o) )/(b*prof)]*(1-6* e/ b)q2= 0.31867 < 1.5 kg/cm2 OK!
ANALISIS DE LOS FACTORES DE SEGURIDAD
F.S.D (Factor de seguridad al deslizamiento)
F.S.D=(Fzas. estabilizadoras/ Fzas.desestabilizadoras)
F.S.D=[ (Wp -Tmax.ser*SEN(o))*U ] / [ Tmax.ser*COS(o) ]
F.S.D= 9.076 > 1.75 OK!
F.S.V (Factor de seguridad al volteo)
F.S.V=(Momentos estabilizadores/ Momentos desestabilizadores)
F.S.V= (Wp *b/2 )/ ( Tmax.ser*SEN(o)*X1+Tmax.ser*COS(o)*Y1)
F.S.V= 13.10 > 2 OK!
I) DISEÑO DE LA TORRE DE SUSPENSION
c
W
CALCULO DE LAS FUERZAS SISMICAS POR REGLAMENTO U=
Factor de importancia 1 S= 45° o o2 15°
Factor de suelo 1 C=
Coeficiente sismico 0.35 Rd=
Factor de ductilidad 3 Z=
Factor de Zona 0.7
Angulo de salida del cable o=torre-camara 45 °
Angulo de salida del cable o2= (valor de comparacion =arctan(2*Fc/LP)torre-Puente 15 ° 11.92 °
DIMENSIONAMIENTO DEL TORREON
,
0.5 3.9 Ht m
0.5
1.51.2
1.2
Fs3 =0.1
Ht/3
Fs2 =0.06
Ht/3 3.9 Ht=
Fs1 =0.03
Ht/3
Fs(fuerza sismica total en la base)
Nivel hi wi*hi Fs (Ton3 3.9 6.084 0.10 Ton2 2.6 4.056 0.06 Ton1 1.3 2.028 0.03
12.168
Fs= (S.U.C.Z / Rd )*Peso de toda la estructura
Fs= 0.19 Ton
ANALISIS DE ESTABILDAD
Fs3 =0.1 Tmax.ser *COS(o) Tmax.ser *COS(o2)
Ht/3
Fs2 =0.06 Tmax.ser*SEN(o) Tmax.ser *SEN(o2)
Ht/3 Ht= 3.9
=0.03
Ht/3
q2 q1
b =1.5
e d b/2
Tmax.ser*SEN(o2)=0.14 Ton-m
Tmax.ser*COS(o2)=0.52 Ton-m
Tmax.ser*SEN(o)=0.38 Ton-m
Tmax.ser*COS(o)=0.38 Ton-m
Wp (peso propio de la torre-zapata)Wp=P.u concreto*volumen total
Wp= 2.34 ton Wz= 5.184 ton
b/2= d + e
e=b/2-d < b/3
d=( suma de momentos)/(suma de fuerzas verticales)
(Wp*2b/3+Wz*b/2+Tmax.ser*SEN(o2)*2b/Wp+Wz+Tmax.ser*SEN(o)+Tmax.ser*SEN(o2)
d= 0.650 m
e (excentricidad de la resultante de fuerzas)
e= 0.100 < b/3= 0.500 OK !
q ( presion con que actua la estructura sobre el terreno)
q =(suma Fzas. verticales/ Area)*(1+ 6* e/ b)
q1=[(Wp+Wz+Tmax.ser*SEN(o2)+Tmax.ser*SEN(o) ))/ (b*prof)]*(1+6* e/ b) q1= 0.60 < 1.5 kg/cm2 OK!
q1=[(Wp+Wz+Tmax.ser*SEN(o2)+Tmax.ser*SEN(o) ))/ (b*prof)]*(1-6* e/ b) q2= 0.19 < 1.5 kg/cm2 OK!
ANALISIS DE LOS FACTORES DE SEGURIDAD
F.S.D (Factor de seguridad al deslizamiento)
F.S.D=(Fzas. estabilizadoras/ Fzas.desestabilizadoras)
F.S.D= [ (Wp+Wz +Tmax.ser*SEN(o2)+Tmax.ser*SEN(o))*U ] [Tmax.ser*COS(o2)- Tmax.ser*COS(o) +Fs3+Fs2+Fs1 ]
F.S.D= 12.23 > 1.5 OK!
F.S.V (Factor de seguridad al volteo)
F.S.V=(Momentos estabilizadores/ Momentos desestabilizadores)
F.S.V= Wp*2b/3+Wz*b/2+ Tmax.ser*SEN(o2)*2b/3+Tmax.ser*SEN(o)*2b/3(Tmax.ser*COS(o2)*(Ht+hz)-Tmax.ser*COS(o)*(Ht+hz)+Fs3*(Ht+hz)+Fs2*(2*Ht/3+hz)+Fs1*(Ht/3+hz))
F.S.V= 4.44 > 1.75 OK!
DISEÑO ESTRUCTURAL DE LA TORRE DE SUSPENSION
Wp
Fs3 =0.1 Tmax.rot *COS(o) Tmax.rot *COS(o2)
Ht/3
Fs2 =0.06 Tmax.rot *SEN(o) Tmax.rot *SEN(o2)
Ht/3 Ht= 3.9
Fs1 =0.03
0.5 Ht/3
0.5 A A
DISEÑO POR METODO A LA ROTURA(por columna y en voladizo)
Tmax.rot/columna=1.5*Tmax.ser/columna
Mu=( Tmax.rot*COS(o2)-Tmax.rot*COS(o))*Ht+Fs3*Ht+Fs2*Ht*2/3+Fs1*Ht/3
Mu= 0.99 Ton-m
DISEÑO DE LA COLUMNA A FLEXION MU=
1 Ton-m
f 'c 210 kg/cm2 ¿N° DE CAPAS DE VARILLAS (1 o 2)?= 1 d 44 Fy= 4200 kg/cm2 b= 50 cm d= 44 cm
° ° ° ° ° ° ° °
CORTE A-A0.000
w= 0.00543 &= < 75&b= 0.016 ( FALLA DUCTIL )
As(cm2)= 0.6 cm2 6 VARILLAS DE 1/2 " As,min= 7.3 cm2
As principal(+) = 7.3 cm2
6 var 1/2" ° ° ° °
2 var 1/2" ° °
2 var 1/2" ° °
6 var 1/2" ° ° ° ° corte A-A
DISEÑO DE LA COLUMNA A COMPRESION
Pn(max) [carga axial maxima resistente]
Pn(max)=0.80*(0.85*f¨c*(b*h Pn(max)=381 Ton
Tmax.rot/columna=1.7*Tmax.ser/columna
Pu [carga axial ultima actuante]
Pu=Wp + Tmax.rot*SEN(o2)+Tmax.rot*SEN(o) Pu= 0.9 Ton
0.9 Pu= Ton < Pn(max)= 381 Ton OK !
Wp
DISEÑO DE LA COLUMNA POR CORTE
Tmax.rot/columna=1.5*Tmax.ser/columna
VU (cortante ultimo) Vu= Tmax.rot*COS(o2)-Tmax.rot*COS(o)+Fs3+Fs2+Fs1
Vu= 0.4 Ton66
Vcon= fi*(0,5*(f´c)^0,5+175*&*Vu*d/Mu 6.0
V que absorve el concreto => Vcon= 14 Ton
V que absorve acero = Vace= Vu - Vcon= Vace= -14.0 Ton NO REQUIERE REFUERZO POR CORTEADOPTE EL MINIMO
S= Av*fy*b/Vace
S= 30 cmcm
SE ADOPTARA S= 30 VAR. 3/8"
2 var 1/2"
VAR. 3/8" 2 var 1/2"6 var 1/2¨ 6 var 1/2¨
1 a 5, 3 a 30 , r a 40 /e.
6 var 1¨
6 var 1¨ 1.5
2.7 m
0.5 m 0.5m
0.5 0.5 cable 1/4"
Fc= 2.5
cable1/4" cable 1/4" 3.9
0.3
45°2
1.2
1.2 2.85 1.5 22.00 1.5 2.85 1.2
3.95 24 3.95