Memoria 2x2.5

ESTUDIO ESTRUCTURAL ESTUDIO ESTRUCTURAL

SEGÚNSEGÚN

CÓDIGO COLOMBIANO DE DISEÑO CÓDIGO COLOMBIANO DE DISEÑO

SÍSMICO DE PUENTES CCDSPSÍSMICO DE PUENTES CCDSP--95 Y 95 Y

LA NORMA COLOMBIANA DE DISE-LA NORMA COLOMBIANA DE DISE-

ÑOS Y CONSTRUCCIONES SISMO ÑOS Y CONSTRUCCIONES SISMO

RESISTENTES NSRRESISTENTES NSR--1010

Organización

INFORME DE ANÁLISIS Y INFORME DE ANÁLISIS Y

DISEÑO ESTRUCTURALDISEÑO ESTRUCTURAL

NO

MBRE D

EL PRO

YEC

TO

:NO

MBRE D

EL PRO

YEC

TO

:

DIS

EÑO

ESTRUC

TURAL D

E BO

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SEC

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x 6

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EN LA

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EN LA

VIA

RURAL

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M

UNIC

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D

E SAN C

ARLO

S

MUNIC

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Diseñó y Calculó:Diseñó y Calculó:

DIEGO GONZALEZ SANCHEZDIEGO GONZALEZ SANCHEZ

T.P. 2520202214 De CundinamarcaT.P. 2520202214 De Cundinamarca

Consultor Estructural.Consultor Estructural.

AGOSTO de 2014AGOSTO de 2014

Colombia.Colombia.

PPRROOYYEECCTTOO:: DDIISSEEÑÑOO EESSTTRRUUCCTTUURRAALL DDEE

BBOOXX CCUULLVVEERRTT 22..0000XX22..5500,, LL==66..0000mm

MMUUNNIICCIIPPIIOO DDEE SSAANN CCAARRLLOOSS

DDIIEEGGOO GGOONNZZAALLEEZZ SSAANNCCHHEEZZ

TT..PP.. 22552200220022221144 DDee CCuunnddiinnaammaarrccaa

CCoonnssuullttoorr EEssttrruuccttuurraall..

I N D I C E

MEMORIA DESCRIPTIVA DEL PROYECTO

1.- DESCRIPCION DEL PROYECTO

1.1.- NOMBRE DEL PROYECTO.

1.2.- LOCALIZACION

1.3.- DESCRIPCION DEL SISTEMA ESTRUCTURAL

2.- CATEGORÍA DE COMPORTAMIENTO SÍSMICO (CCS)

3.- CARGAS

3.1.- CARGAS MUERTAS Y VIVAS DE DISEÑO.

3.2.- PROCEDIMIENTO DE ANÁLISIS SÍSMICO (PAS).

3.3.- FUERZAS SISMICAS

4.- COMBINACIONES DE CARGA

5. - ANALISIS Y DISENO ESTRUCTURAL

PROGRAMA DE COMPUTADOR.

6. - ESPECIFICACION DE MATERIALES

7. - CÁLCULO DE FLOTACIÓN.

8. - NORMAS DE DISENO Y CONSTRUCCION.







MEMORIA DE DISEÑO Y CALCULO ESTRUCTURAL

1.- DESCRIPCION DEL PROYECTO

1.1.- NOMBRE DEL PROYECTO:

DISEÑO ESTRUCTURAL DE UN (1) BOX CULVERTS DE 2.00 m X 2.50 m

LONGITUD L= 6.00 m SOBRE LAS VÍAS RURALES DE SAN CARLOS

CORDOBA.

El diseño estructural contempla una Alcantarilla en cajón con las secciones transversales

indicadas a continuación:

BOX CULVERT DE SECCIÓN TRANSVERSAL 2.00 m X 2.50 m (Ver planos

anexos).

1.2.- LOCALIZACION:

San Carlos - Córdoba

Nivel de Amenaza Sísmica: Intermedia

1.3.- DESCRIPCION DEL SISTEMA ESTRUCTURAL:

El sistema estructural es hiperestático. Se trata de una estructura espacial convencional no

arriostrada, capaz de resistir las fuerzas verticales y horizontales causadas empujes laterales

de tierra, hidrodinámicos y por sismos.

2.- CATEGORÍA DE COMPORTAMIENTO SÍSMICO (CCS):

De acuerdo con la descripción del proyecto y características del sistema de resistencia

sísmica, se establece la importancia del proyecto dentro del Grupo III, por lo que el diseño

está gobernado por la Categoría de Comportamiento sísmico CCS-B.

3.- CARGAS

3.1.- CARGAS MUERTAS Y VIVAS DE DISEÑO.

Las cargas muertas se calcularon de acuerdo con las cargas por peso propio y

sobreimpuestas a las estructuras, para el caso de cargas vivas, se toman las establecidas por







el Código Colombiano de Diseño Sísmico de Puentes CCDSP-95. De manera específica se

ha tomado el Camión C32-95 como referencia de carga para efectuar el diseño.

Se asignaron al modelo los empujes de tierra y agua a los que se sometrá la estructura.

3.2.- PROCEDIMIENTO DE ANÁLISIS SÍSMICO (PAS).

Para efectos del cálculo de las fuerzas, se tomaron en cuenta los parámetros de la NSR -10

Coeficiente aceleración horizontal pico efectiva Aa = 0.10

Coeficiente velocidad horizontal pico efectiva Av = 0.15

Coeficiente de sitio periodos cortos Fa = 1.20

Coeficiente de sitio periodos intermedios Fv = 1.70

Se realizó el Procedimiento de Análisis Sísmico 2 (PAS-2). Método de respuesta espectral

con varios modos.

3.4.- FUERZAS SISMICAS.

Las fuerzas sísmicas las introduce el sofware de diseño de acuerdo a los parámetros

sísmicos establecidos y las secciones transversales de la alcantarillas en cajón a diseñar,

considerando las cargas propias de la estructura, empujes laterales de tierra y agua, además

de las fuerzas hidrodinámicas generadas durante un evento sísmico.

4.- COMBINACIONES DE CARGA.

Las combinaciones de carga con las cuales se obtiene la envolvente de los mayores efectos

en los miembros estructurales, son las siguientes:

PARA BOX LLENO:

1,- Carga Muerta + Viva

U=1.5D+1.8L

2,- Carga Muerta + Viva + Sismo + Fluido

U=1.25D+1.25L+1.25E+1.25F

U=0.9D+1.25E+1.25F

U=1.25D+1.25E+1.25F

3,- Carga Muerta + Viva + Fluido

U=1.5D+1.8L+1.5F

U=0.9D+1.5F







PARA BOX VACÍO:

1,- Carga Muerta + Viva

U=1.5D+1.8L

2.,- Carga Muerta + Viva + Sismo

U=1.25D+1.25L+1.25E

D=DEAD (Cargas Muertas y Peso Propio)

L=LIVE (Cargas Vivas)

E=QUAKE (Cargas de Sismo)

F=FLUID (Cargas de Fluido)

5.- ANALISIS Y DISENO ESTRUCTURAL.

PROGRAMA DE COMPUTADOR.

Mediante el uso del programa MÓDULO BOX CULVERT V.1.04, se analiza y confecciona

la estructura. Se crea la estructura con lo cual se define la geometría y conformación de la

estructura. El programa calcula inicialmente la matriz de rigidez, considerando

deformaciones axiales y de corte, y a partir de ella, obtiene las deformaciones, reacciones y

elementos mecánicos para el correspondiente diseño.

El diseño se realizó de acuerdo con los requisitos propios del sistema estructural de

resistencia sísmica y del material estructural utilizado. Los despieces se realizaron de

acuerdo con el grado de capacidad de disipación para los valores más desfavorables

obtenidos de las combinaciones mas desfavorables señaladas en el numeral 4.

6.- ESPECIFICACION DE MATERIALES.

Los materiales con los cuales se realiza el presente estudio y deben corresponder a los que

se utilizarán en la construcción de la obra son:

1.Concretos:

De limpieza: f'c = 140 kg/cm2 ( 14 MPa)

Revestimientos : f'c = 210 kg/cm2 (21 MPa)







2.Refuerzo:

3/8” y mayores: fy = 4200 kg/cm2 (420 MPa)

1/4" y menores: fy = 2400 kg/cm2 (240 MPa)

7.- CÁLCULO DE FLOTACIÓN.

Se asume que las infiltraciones en el terreno se encuentran por debajo de la cota de fondo

de la estructura, por lo que no se producen desplazamientos de agua que produzcan

flotabilidad en la estructura.

8.- NORMAS DE DISEÑO Y CONSTRUCCION.

El presente estudio, se realiza de acuerdo con el Código Colombiano de Diseño Sísmico de

Puentes CCDSP-95 y las Normas contenidas en el Decreto 926 del 19 de Marzo de 2010, o

NORMAS COLOMBIANAS DE DISEÑO Y CONSTRUCCION SISMO-RESISTENTE

“NSR-10”.

Si por alguna circunstancia existe alguna variación en ellos, que impliquen modificaciones

al proyecto estructural, se deberá hacer conocer al suscrito para estudiar su incidencia y

definir la solución más adecuada.

Atentamente,

DIEGO GONZALEZ SANCHEZ

T.P. 2520202214 De Cundinamarca

Consultor Estructural.







ANEXOS

MÓDULO BOX CULVERT v 1.05ANÁLISIS Y DISEÑO DE BOX CULVERTS

FECHA : 2014/08/28

Referencia 1

DATOS DEL TERRENO Altura Total de Relleno hr (m) 0

GEOMETRÍA ALCANTARILLA Ancho Total (a bordes exteriores), La (m) 3 Altura Total (a bordes exteriores), Ha (m) 2.55 Número de Celdas 1 Espesor Losa Superior ts (m) 0.25 Espesor Losa Inferior ti (m) 0.3 Espesor Paredes Verticales tp (m) 0.25

INFORMACIÓN DEL CAMIÓN Camión de Diseño C 40-95 Factor de Amplificación del Camión 1 Intervalo Desplazamiento Camión ( m ) 0.1

INFORMACIÓN DEL SUELO Y CONSTANTES SÍSMICAS Sobrecarga Superficial W (t/m) 0 Considerar Presión Hidrostática Ext. No Pr Hidrost Incluir Emp Efecto Mononobe Okabe NO Mononobe Ángulo Fricción Ø Relleno (grados) 30 Espesor Capa o Placa Rodadura (m) 0 Tomar alivio del 30% Empuje Suelos 100% Emp Sue Peso Volumétrico Gs Relleno (t/m3) 1.8 Coeficiente Sísmico Horizontal Kh 0.1 Coeficiente Sísmico Vertical Kv 0.05 Coef Disipac Energía, Aa 0.15 Capacidad Admisible Qa (kg/cm2) 0.5 Mód Reacc Subrasante Ks (kg/cm3) 3 Intervalo para los Resultados L / 8

RESULTADOS DE ANÁLISIS Estado 1 : C Muerta Vert + Emp Laterales . Tanque Vacío

SOLICITACIONES APLICADASSOLICITACIONES POR CARGA VERTICAL MUERTAVolumen Total Box Culvert ( a ejes )Vol Box Culv = 2.65 m3 / m de box culvPeso Total del Box CulvertPeso Box Culv = 6.36 t / m de box culv, vacíoCargas Verticales DistribuidasPeso Losa de Rodadura (sobre el relleno)WRD = 0 t/m / m de box culvPeso del RellenoWRL = 0 t/m / m de box culv ( H rell= 0 m )Peso Losa Superior Box CulvertWTS = 0.6 t/m / m de box culv______________________________________________________________Carga Vert Distr Muerta WDS, sobre Losa Superior Box CulvertWDS = 0.6 t/m / m de box culv

Pág.

SOLICITACIONES APLICADASCarga por Peso de las ParedesWPR = 0.8 t / m de box culvPeso Losa Inferior Box CulvertWIS = 0.72 t / m de box culv______________________________________________________________Carga V Distr Muerta WRR (Reacción), sobre Losa Inferior Box CulvertWR = 2.12 t / m de box culvEMPUJES DE TIERRA Y EFECTO HIDROSTÁTICOAltura Total de Suelo HTR = 2.4 m1) EMPUJE ACTIVO ESTÁTICOCoef Empuje Activo Ka = 0.333Esf Es1 (Inf) = 1.44 t/m / m de box culvEsf Es2 (Sup) = 0.075 t/m / m de box culvEmpuje (Efecto Mononobe Okabe)2) EMPUJE ACTIVO DINÁMICODiferencia Delta Eae - Ea = 0 t / m box culvBrazo Aplic Empuje Eae = 0 m (al fondo box culv)3) EMPUJE POR LA SOBRECARGAP' = 0 t/m / m box culv3) EMPUJE HIDROSTÁTICO EXTERIORNo existe efecto adicional por Emp Hidrostático

Estado 1 : C Muerta Vert + Emp Laterales . Tanque Vacío DESPLAZAMIENTOS DE LOS NUDOS

NUDO DESPLAZ X (cm) DESPLAZ Y (cm) ROTACION Z (rad)1 0 0 0.00012 0 0 -0.00013 0.0001 -0.0004 -0.00014 -0.0001 -0.0004 0.0001

Estado 1 : C Muerta Vert + Emp Laterales . Tanque Vacío ACCIONES FINALES EN LOS ELEMENTOS

ELEMENTO NUDO F. AXIAL ( t ) CORTANTE ( t ) MOMENTO ( t-m )1 1 0 -2.92 -0.877

2 0 -2.92 0.8772 1 0.82 1.4 0.877

3 -0.82 0.33 -0.2513 2 0.82 -1.4 -0.877

4 -0.82 -0.33 0.2514 3 0.33 0.82 0.251

4 -0.33 0.82 -0.251

Estado 1 : C Muerta Vert + Emp Laterales . Tanque Vacío REACCIONES EN LOS APOYOS

NUDO REACCION X ( t ) REACCION Y ( t ) MOMENTO ( t-m )1 -1.4 -2.09 02 1.4 -2.09 0

RESULTADOS DE ANÁLISIS Estado 2 : C Muerta Vert + Emp Laterales . Tanque Lleno

SOLICITACIONES APLICADASSOLICITACIONES POR CARGA VERTICAL MUERTAVolumen Total Box Culvert ( a ejes )Vol Box Culv = 2.65 m3 / m de box culvPeso Total del Box CulvertPeso Box Culv = 6.36 t / m de box culv, vacíoCargas Verticales DistribuidasPeso Losa de Rodadura (sobre el relleno)WRD = 0 t/m / m de box culvPeso del Relleno

Pág.

SOLICITACIONES APLICADASWRL = 0 t/m / m de box culv ( H rell= 0 m )Peso Losa Superior Box CulvertWTS = 0.6 t/m / m de box culv______________________________________________________________Carga Vert Distr Muerta WDS, sobre Losa Superior Box CulvertWDS = 0.6 t/m / m de box culvCarga por Peso de las ParedesWPR = 0.8 t / m de box culvPeso Losa Inferior Box CulvertWIS = 0.72 t / m de box culv______________________________________________________________Carga V Distr Muerta WRR (Reacción), sobre Losa Inferior Box CulvertWR = 2.12 t / m de box culvEMPUJES DE TIERRA Y EFECTO HIDROSTÁTICOAltura Total de Suelo HTR = 2.4 m1) EMPUJE ACTIVO ESTÁTICOCoef Empuje Activo Ka = 0.333Esf Es1 (Inf) = 1.44 t/m / m de box culvEsf Es2 (Sup) = 0.075 t/m / m de box culvEmpuje (Efecto Mononobe Okabe)2) EMPUJE ACTIVO DINÁMICODiferencia Delta Eae - Ea = 0 t / m box culvBrazo Aplic Empuje Eae = 0 m (al fondo box culv)3) EMPUJE POR LA SOBRECARGAP' = 0 t/m / m box culv3) EMPUJE HIDROSTÁTICO EXTERIORNo existe efecto adicional por Emp Hidrostático

Estado 2 : C Muerta Vert + Emp Laterales . Tanque Lleno DESPLAZAMIENTOS DE LOS NUDOS

NUDO DESPLAZ X (cm) DESPLAZ Y (cm) ROTACION Z (rad)1 0 0 0.00032 0 0 -0.00033 -0.0001 -0.0004 -0.00024 0.0001 -0.0004 0.0002

Estado 2 : C Muerta Vert + Emp Laterales . Tanque Lleno ACCIONES FINALES EN LOS ELEMENTOS

ELEMENTO NUDO F. AXIAL ( t ) CORTANTE ( t ) MOMENTO ( t-m )1 1 0 -2.92 -0.537

2 0 -2.92 0.5372 1 0.82 -0.4 0.537

3 -0.82 -0.47 -0.0693 2 0.82 0.4 -0.537

4 -0.82 0.47 0.0694 3 -0.47 0.82 0.069

4 0.47 0.82 -0.069

Estado 2 : C Muerta Vert + Emp Laterales . Tanque Lleno REACCIONES EN LOS APOYOS

NUDO REACCION X ( t ) REACCION Y ( t ) MOMENTO ( t-m )1 0.4 -2.09 02 -0.4 -2.09 0

Pág. 1

SECCIÓN TIPICA BOX-CULVERT DE 2,00M x 2,50M x 6,00M

Proyecto: Firma: Dibujo:

Box-Culvert de 2,00m x 2,50m x 6,00m DIEGO GONZALEZ SANCHEZ H.R.H

Vías: Contiene: Fecha:

MUNICIPIO DE SAN CARLOS Sección Transversal Box-Culvert Agosto de 2014

MUNICIPIO DE SAN CARLOS

Nota 2: La cota clave del concreto de la solera

localizada aguas abajo en el sentido de la

corriente del cauce, será 10 cm por debajo del

terreno natural existente en el sitio de la obra

0,05

0,05

0,05

401 - 1/2" c / 0,20, L = 2,35

2,35

Solado concreto pobre, e = 0,08 m

0,30

2,00

0,30

0,25 2,50 0,25

403 - 1/2" c / 0,20, L = 2,35

2,35

2,4

0

0,90

0,90

403 - 1/2" c / 0,20; L = 4,20

0,10

0,05

302 - 1/2", c / 0,20

402 - 1/2", c / 0,20

401 - 1/2" c / 0,20

0,05

301 - 3/8", c / 0,25

301 - 3/8", c / 0,25

301 - 3/8", c / 0,25

302 - 3/8", c / 0,25

301 - 3/8", c / 0,25

30

2 -

3

/8",

c / 0

,30

; L

= 2

,35

2,3

5

403 - 1/2", c / 0,20

SECCIÓN LONGITUDINAL

PLANTA A NIVEL DE LA SOLERA VISTA SUPERIOR




MUNICIPIO DE SAN CARLOS Sección Longitudinal y Planta Agosto de 2014

MUNICIPIO DE SAN

CARLOS

Nota 2: La cota clave del concreto de la

solera localizada aguas abajo en el sentido

de la corriente del cauce, será 10 cm por

debajo del terreno natural existente en el

sitio de la obra

0,60

1,90

0,20

0,25

2,00

0,30

0,30

Solado en concreto pobre, esp. = 0,08

6,00

0,25 0,25

0,25 5,50 0,25

C L

0,25

0,25

2,50

2,12

2,12

2,00

0,25 1,87

2

1,45

0,20

45o

0,11

0,55

2,00

0,14

0,14

2,12 2,12

0,20

0,14

0,05 0,05

2 1 1

SECCIÓN Y DETALLES DE ALETAS




MUNICIPIO DE SAN CARLOS Sección Transversal y Aletas Agosto de 2014

40

9

1/2

" c /

0,2

0;

L =

(3

,17

a 3

,75

)

Va

ria

ble

de

1,9

7 a

2,5

5

MUNICIPIO DE SAN

CARLOS

Nota 2: La cota clave del concreto de la solera localizada aguas abajo en el sentido de la

corriente del cauce, será 10 cm por debajo del terreno natural existente en el sitio de la obra

0,20

Variable de 1,90 hasta 2,50

0,20

305 - 3/8", c / 0,40

407 - 1/2" c / 0,20

0,80

408 - 1/2" c / 0,45

0,20

2,50

1,90

0,45

2,45 0,55

0,35 2,65

Solado en concreto pobre, e = 0,08 m

409 - 1/2", c / 0,20

410 - 3 1/2", L = 2,74

304 - 3/8", c / 0,40

30

4

3/8

"; c

/ 0

,40

, L

= (

1,9

7 a

2,5

5)

Va

ria

ble

de

1,9

7 a

2,5

5

DESPIECE ACERO DE REFUERZOTipo Sección Figuración Cant. Peso

301 42 3/8" 6.90 162.30

302 48 3/8" 2.35 63.20

401 29 1/2" 2.35 68.20

402 36 1/2" 2.35 84.60

403 72 1/2" 4.20 302.40

303 22 3/8" 1.40 17.20

404 8 1/2" 2.40 19.20

405 44 1/2" 1.25 55.00

406 8 1/2" 6.20 * 49.60

407 22 1/2" 4.92 * 108.20

408 26 1/2" 1.71 * 44.50

304 32 3/8" 2.30 * 41.20

305 52 3/8" 3.16 * 92.00

409 60 1/2" 3.56 * 213.60

410 12 1/2" 3.32 39.80

TOTAL: 1,361.00

* Longitud Promedio

CANTIDADES DE MATERIALES BOX-CULVERT Y ALETAS

ÍTEM Unidad Cantidad

Concreto de f´c = 210 Kg / cm2 (Cajón y Guardaruedas) M3 17.00

Concreto de f´c = 210 Kg / cm2 (Dentellón, Solera y Aletas) M3 10.10

Refuerzo P.D.R.-60

1/2" Kg 985.10

3/8" Kg 375.90




MUNICIPIO DE SAN CARLOS Despiece y Detalles de Bordillos y Dentellón Agosto de 2014

MUNICIPIO DE SAN CARLOS

Nota 2: La cota clave del concreto de la solera localizada aguas abajo en el sentido de la corriente del cauce, será 10

cm por debajo del terreno natural existente en el sitio de la obra

Longitud

ALETAS

CAJÓN

BORDILLOS

DENTELLÓN

SOLERA

Nota 1: El acero de repartición de la solera y muro de aletas, debe ir embebido 30 cm., en el concreto de las placas de

fondo y muros del cajón respectivamente

6,20

0,43 0,43

0,18

0,18

4,92

0,85

0,35 0,35

0,19

0,19

1,71

6,90

2,35

2,35

2,40 0,90 0,90

2,40

2,36 0,80

2,30

3,16

2,47

2,35

Memoria 2x2.5

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