ANALISIS Y DISEÑO DE LA ESTRUCTURA COLGANTE PARA TUBERIA

DATOS GENERALES PARA EL DISEÑO DE PENDOLA Y CABLE PRINCIPAL

GEOMETRIA DEL PUENTE ingresar datos en las celdas amarillas Longitud Total del Puente(L) 80.0 m no tocar las celdas rojas Longitud de la Flecha(f) 8.0 m Por Proceso Constructivo Redondear flecha (f) 8.0 m Long. Min. de la pendola (∆H) 0.5 m Espaciamiento entre Péndolas(l) 3.0 m Diámetro de la Tuberia de FºGº (d) 14.0 pulg

8.5 m

METRADO DE CARGAS TOTALES QUE SOPORTA LA TUBERIA Carga Muerta (WD) 20.0 Kg/m Carga Viva (WL) 50.0 Kg/m Carga de Viento (WV) 2.0 Kg/m

Carga Ultima de diseño (Wu) 88.0 Kg/m

Factor de seguridad para el diseño de Péndolas 5.0

factor de seguridad para el diseño del cable principal 5.0

DATOS PARA DISEÑO DE LAS ABRAZADERAS Datos para el Diseño de los pernos por corte Se utilizará pernos de grado 5 (A-325) Esfuerzo unitario permisible en corte.(Fv) 1055.0

Datos para el Diseño por aplastamiento de pernos3375.0

ANALISIS Y DISEÑO DE LA ESTRUCTURA COLGANTE

DISEÑ0 DE LA TUBERIA

0.22 cm2.2 mm

Luego el espesor de tuberia de FºGº a usar será 3.0 mmDonde :

d : Es el diámetro de la tubería de FºGª

DISEÑ0 DE LA PENDOLA

Esfuerzo de tracción en la Péndola (Tp) 264 KgEsfuerzo de tracción de Rotura en la Péndola(TR) 1320.0 Kg = 1.32 Tn

Según el cuadro del Anexo Nº …. USAR CABLES PROLANSA Diámetro 3/16 pulgSERIE 6 X 19 TIPO COBRA Peso 0.08 Kg/m

ALMA DE FIBRA TR efectiva 1.3 TnDebe cumplirse la siguiente restricción usar otro cable

Longitud de las Péndolas (Yi) Numero de Péndolas (Np) 25.67

Altura Total del Puente (HT)

FACTORES DE SEGURIDAD PARA EL DISEÑO DE PENDOLA Y CABLE PRINCIPAL

Kg/cm2

Esfuerzo unitario permisible en compresión.(FP) Kg/cm2

Espesor Mínimo de la tubería de FºGº (tMín)tmin

Especificacionesde las Péndolas

Centro 0.0 0.50 0.2 0.70RESUMEN DE DISEÑO DE PENDOLA

DE

RE

CH

A

1 3.0 0.55 0.2 0.752 6.0 0.68 0.2 0.88 Longitud Total de Péndolas 17.29 m3 9.0 0.91 0.2 1.11 Numero de Péndolas (Np) 25.66674 12.0 1.22 0.2 1.42 4 5 15.0 1.63 0.2 1.83 Longitud total doblez arriba y a bajo 18 cm6 18.0 2.12 0.2 2.32

Centro 0.50 ESPECIFICACIONES DE PENDOLA

IZQ

UIE

RD

A

1 -3.0 0.55 0.2 0.75 CABLES PROLANSA2 -6.0 0.68 0.2 0.88 SERIE 6 X 19 TIPO COBRA3 -9.0 0.91 0.2 1.11 ALMA DE FIBRA4 -12.0 1.22 0.2 1.42 Diámetro 3/16 pulg5 -15.0 1.63 0.2 1.83 Peso 0.08 Kg/m6 -18.0 2.12 0.2 2.32 TR efectiva 1.3 Tn

Longitud Total de Péndolas 17.29

DETERMINACION DEL NUMERO DE GRAMPAS PARA SUJECION DE CABLES

pulg. mm pulg. mm pulg. mm pulg. mm

1/8 3 2 3/4 18 1 1/2 36 3/4 18

3/16 5 2 1 1/8 30 2 1/4 60 1 1/8 30

4

Unión Péndola-Cable Principal 2 3 cm 3 cm 6 cmUnión Péndola-Tubería 2 3 cm 3 cm 6 cm 18 cm

DISEÑO DE LAS ABRAZADERAS

Tracción Tangente al Cable Principal (T1) Esfuerzos en las Abrazaderas(P1)

Diseño de los pernos por corte Diseño de los pernos por Aplastamiento

P1 : Carga de corte que actúa en el perno n=Numero de pernos en la abrazadera t=Espesor de la plancha de abrazadera

Xi (m) mmt asumido

pulg. mm1 3.0 1.7183580 7.91644 79.1644 3/8 0.71 0.20 555.495 ok 1.23 1/8 3.175 1308.9 ok2 6.0 3.4336304 15.8116 158.116 3/8 0.71 0.30 739.663 ok 1.64 1/8 3.175 1742.8 ok3 9.0 5.1427646 23.6644 236.644 3/8 0.71 0.40 830.261 ok 1.84 1/8 3.175 1956.3 ok4 12.0 6.8427734 31.4543 314.543 3/8 0.71 0.50 882.858 ok 1.96 1/8 3.175 2080.2 ok5 15.0 8.5307656 39.1619 391.619 3/8 0.71 0.60 916 ok 2.03 1/8 3.175 2158.3 ok6 18.0 10.2039737 46.7684 467.684 1/2 1.27 0.40 922.986 ok 2.73 1/8 3.175 2899.6 ok

Péndola (i)

Distancia del centro a la pendola i

longitud de la Péndola i

(Yi)m

Doblez arriba y

abajo (m)

Longitud Total (m)

# Total de grampas por pendola

NOTA : Para fijar la pendola con la abrazadera asi como la pendola y el extremo superior de la tubería, los dobleces tanto como en el extremo superior y extremo inferior de la pendola se estiman

según el cuadro

DIAMETRO DE CABLE Y

TAMAÑO DE GRAMPAS

CANTIDAD GRAMPAS

DISTANCIA ENTRE CADA

GRAMPA

LONG. CABLE A DOBLAR DESDE GUARDACABO

LONGITUD EXTREMO

LIBRE

# Total de grampas por pendola

# de grampas

Distancia entre cada

grampa

Longitud de extremo libre

Longitud de cable a doblar

Longitud total doblez arriba y a

bajo

Abrazadera (i)

d Ø

PernoArea del Perno

DIMENSIONAMIENTO DE LA ABRAZADERAL

a2n : Distancia mínimad : Diámetro del orificio para pernoD : Diámetro del orificio para péndolas mas guardacabo

Ha a : Distancia mínima al extremo de la plancha

n

Da1 : Dist. Al extremo inferior de la plancha, minimo 2"

a1

d (pulg.) D (pulg.) n (pulg.) a (pulg.) L (pulg.) H (pulg.)Gemetría de la abrazadera

3/16 1/2 5/8 3/8 1 5/9 1 1/4 2 2 3 6

DISEÑO DEL CABLE PRINCIPAL

n = 0.1 Longitud del Cable Principal (Lc) 82.082133 m

xi 40 m centro del puentef 8.0 mL 80.0 mα 21.801409 º

8.5 mL1 22.00 m

Longitud de los Fiadores (Lf) 23.58 m

Tracción Máxima Horizontal en el Fiador (Hmax)

8800 Kg132 Kg

Tracción Máxima Horizontal por Peso del Cable (Hc) 154 KgDiámetro 3/4 pulgPeso (Wc) 1.54 Kg/m

Tracción Máxima Horizontal por Peso de las Péndolas (Hp) 8 KgDiámetro 3/16 pulgPeso (Wp) 0.08 Kg/m

Luego la Tracción Máx. Hor. en el Fiador (Hmax) 9094 Kgα 21.801409 º

0.9284767Tracción Máxima en el Fiador del Cable Principal (Tmax) 9794.5378 Kg Tracción Máxima de Rotura en el Cable Principal (TR) 48973 Kg = 48.9727 Tn

Según el cuadro Nº 01USAR CABLES PROLANSA Diámetro 3/4 pulgSERIE 6 X 19 TIPO BOA Peso 1.54 Kg/m

ALMA DE ACERO TR efectiva 23.75 TnDebe cumplirse la siguiente restricción usar otro cable

dp : Diámetro del pernodpd : Diámetro de pendola

dcp : Diámetro del cable principal

dpd (pulg.)

dp (pulg.)

a1 (pulg.)

a2 (pulg.)

HT

Tracción Máxima Horizontal por Carga Ultima (Hwu) Tracción Máxima Horizontal por Temperatura (H t)

El peso del cable se Asume Para una primera aprox.según el cuadro Nº..

Especificaciones del Cable Principal

Estos datos han sido calculados en el diseño de las Péndolas

Especificacionesde las Péndolas

HMáx

cosα

Especificaciones del Cable Principal

DISEÑO DE LA CAMARA DE ANCLAJE

Geometría de la Cámara de anclaje (Predimensionamiento)

Largo (l) 2 m Ancho (a) 2 m h 1.20 m Alto (h) 1.2 m

l2.00 m

Cargas que actúan en la Cámara de anclaje

Tmáx

VmáxHmáx α 21.8 °

9794.54 Kg9094 Kg

3637.6 Kg QQ 11040 Kg

l/2 l/2

Estabilidad al Volteo Estabilidad por Presión Sobre el Terreno

Cf = 1.0 Mr = 11040 Kg-m∑Fv = 7402.4 Kg Mv = 10912.8 Kg-m

9094.0 Kg FSV = 1.01 Aumentar l y disminuir a y hFSD 0.814 Aumentar dimensiones de, a y h e = 0.9828 m

1.5 cap. Port.del terreno

73070.7307 ok-3605.8

-0.36058 ok

Diseño del Macizo de AnclajeDatos de Diseño Calculos

Area del Macizo A = 48.972748973 Kg

Diámetro del MacizoD = 7.89645 cm

F.S 2 D = 3.1 pulg2000 usar Macizo de Anclaje

D = 3.00 pulgTracción Máxima en el Fiador

F.S Factor de seguridadResistencia a la Tracción del Fierro Liso

Vista en planta de la cámara de anclaje

Cable del Fiadora 2.00 m

l2.00 m

Tmáx

Hmáx

Vmáx

Estabilidad al Deslizamiento

Hmáx

σt = Kg/cm2

σ1 = Kg/m2

σ1 = Kg/cm2

σ2 = Kg/m2

σ2 = Kg/cm2

cm2

Tmáx Rot.

fs Kg/cm2

Tmáx

fs

Mac

izo

de

ancl

aje

DISEÑO ESTRUCTURA APORTICADA (DISEÑO DE LA TORRE)

Carga Vertical Sobre la torre (P)3637.6 Kg

P 7275.2 Kg Carga Total Producida Sobre la TorreP 7275.2 Kg Carga Actuante en el centro de la torre

Predimensionamiento del PórticoPredimensionamiento de Columnas del pórtico

P1 7275.2 KgAg usar Sección Mínima

usar

2104200

55b 25 cm

625b 25 cm

2% cuantia t 25 cm t 25 cmPredimensionamiento de las Vigas de Arriostre RESUMEN GENERAL

b 25 cm b 25 cm b 25 cmh 25 cm h 25 cm t 25 cm

DIMENSIONES DEL PORTICO (GEOMETRIA DEL PORTICO)

Area Areah

b 0.25 m0.063

b 0.25 m0.063

segundo nivelh 0.25 m t 0.25 m

h2

niv

el

cero

columnas 2h = 0.25 m volumen h

ho = 1.25 m0.1875

primer nivellongitud total 1.5 m

h1vigas 1

h = 0.25 m volumen

L = 1.5 m0.094

hluz libre (L) 1.5 m

nivel cero

prim

er n

ivel

columnas 2ho

h = 0.25 m volumen

h1 = 2.25 m0.313

longitud total 2.5 m

vigas 1 b L b

h = 0.25 m volumen

L = 1.5 m0.094

luz libre (L) 1.5 m 6.5 m

segu

ndo

niv

el

columnas 2h = 0.25 m volumen

h2 = 2.25 m0.313

longitud total 2.5 m

vigas 1h = 0.25 m volumen

L = 1.5 m0.094

luz libre (L) 1.5 m

Vmáx

Ag calculada

dimensiones de las columnasf'c Kg/cm2

fy Kg/cm2

cm2 cm2

dimensiones de las Vigas Las vigas cumplirán

estrictamente la funcion de arriostramiento a las columnas

dimensiones de las Vigas

pred

imen

sio

nam

ien

to dimensiones de las columnas

dimensiones de las Vigas

dimensiones de las columnasm2 m2

m3

HT

m3

m3

m3ALTURA TOTAL DEL PORTICO (HT)

HT =

m3

m3

PESO TOTAL DEL PORTICO (P2)2.4 peso especifico del concreto

nivel cero primer nivel Segundo nivel

columnas columnas columnasvolumen volumen volumen

0.188 0.313 0.313

vigas vigas vigasvolumen volumen volumen

0.094 0.094 0.094

Peso del nivel cero

0.675 Tn 0.975 Tn 0.975 TnPeso Total del Pórtico (P2)P2 2.63 Tn

CARGAS QUE ACTUAN SOBRE EL PORTICO

Fv

P1

W2FvF2 Fv

W1

F1

Wo

Fo

P1

P2

CALCULO DE LAS CARGAS QUE ACTUAN SOBRE EL PORTICODatos para el cálculo de Fv

resultados de CálculoCn = 0.55 Coeficiente para tubos con superficies lisosq = 15 Presión dinámica del viento

Fv234.696 Kg

d = 14.0 pulg Diámetro de la Tuberia de FºGº (d) 0.2347 TnL = 80.0 m Longitud Total del Puente(L)

Datos para el cálculo de Wv1resultados de Cálculo

Cn = 2.8 Coeficiente para torresq = 25 Presión dinámica del viento

Wv117.5 Kg/m

d = 0.25 m Peralte de la viga de arriostre en la torre 0.0175 Tn/m

Wv28.750 Kg/m0.009 Tn/m

Resultados de Calculo de P1 P17275.2 Kg7.2752 Tn

Resultados de Calculo de P2 P22625 Kg2.625 Tn

γcºcº = Tn/m3

m3 m3 m3

m3 m3 m3

Peso del primer nivel

Peso del Segundo nivel

Carga de viento proveniente del sistema aéreo, trasmitida como una fuerza cortante que actúa en la cúspide de la torre.

Fo F1 F2

Fuerzas de sismo distribuido en cada nivel del pórtico

Wv 1

W v 2

W2 W1

carga distribuida en cada nivel del pórtico; por ejemplo: W1 representa el peso del primer nivel expresado por metro lineal; W2 representa el peso del segundo nivel expresado en metro lineal.

Wv 2

Wv1 Wv2

Carga distribuida que el viento ejerce sobre la torre

Es la carga ejercida por el cable principal y el fiador

Es la carga debido al peso propio del pórtico

Esquema general en el que se muestra todas las fuerzas que actúan sobre el pórtico

Kg/m2

Kg/m2

CALCULO DE LA FUERZA SISMICA QUE ACTUAN SOBRE EL PORTICO (F1, F2)

resultados de Cálculo

Rd = 4 Factor de ductilidadCarga total sobre el pórtico(P)

17175.4 KgZ = 0.4 Factor de zona 17.1754 TnU = 1.5 Factor de uso e importancia

la cortante Basal (H)1236.63 Kg

S = 1.2 Factor de suelo 1.23663 TnC = 0.4 Coeficiente Sísmico

Cálculo del Coeficiente Sísmico (C)datos calculos

N = 2 Número de pisos (Arriostre) T = 0.16 seg

Ts = 0.6 C = 0.632

CALCULO FUERZAS SISMICAS EN CADA NIVEL DEL PORTICOh = 6.5 mb = 2 m f = 0.85 ; si : h/b >6

h/b = 3.25 f = 1.00 ; si : h/b <3nivel Pi(Tn) hi(m) Pihi f Fi(Tn)

2 0.975 4.875 4.75313 0.85 0.7071 0.975 2.375 2.31563 1 0.4050 0.675 1.375 0.92812 1 0.162

suma 7.06875

Resultados de Calculo de F0 F0162.369 Kg0.16237 Tn

Resultados de Calculo de F1 F1405.103 Kg0.4051 Tn

Resultados de Calculo de F2 F2706.797 Kg0.7068 Tn

CALCULO DE W1 Y W2Peso total actuante en el segundo nivel 2 8.2502 Tn CalculosPeso total actuante en el primer nivel 1 0.975 Tn W2 4.7144 Tn/mPeso total actuante en el primer nivel 0 0.675 Tn W1 0.55714 Tn/m

Luz libre de Viga entre ejes de columnas (L') 1.75 m Wo 0.38571 Tn/mP'2 =P1+Peso segundo nivel P'1 = Peso del primer nivel

Resultados de Calculo de W2 W2 4.7144 Tn/m

Resultados de Calculo de W1 W1 0.55714 Tn/m

Resultados de Calculo de W2 Wo 0.38571 Tn/m

Fv 234.70 Kg P1 7275.2 Kg F1 405.103 Kg

Wv1 17.50 Kg/m P2 2625 Kg F2 706.797 Kg

Wv2 8.75 Kg/m Fo 162.369 Kg Wo 385.714 Kg/m

W2 4714.4 Kg/m W1 557.143 Kg/m

Datos para el cálculo de las cargas producidas por sismo

Periodo predominante del suelo, está en función al tipo de suelo

C esta fuera del rango

RESUMEN DE CALCULO DE LAS CARGAS QUE ACTUAN SOBRE EL PORTICO