i r ~j¡ :'J :,:- :3~t~~::)f.'" ¡ :";;{! ~~t". ". l _~,.~ CEI S.A.
Doc. N°: 50.31-002-630-011
Hoja A-2 I Rev.: 3
AVENIDA LONGITUDINAL DE OCCIDENTE ENTRE EL RIO BOGOTA y LA CALLE 13
DISEÑOS ESTRUCTURALES Y DE INSTALACIONES DEFINITIVOS
TRAMO 2
REVISION 3
1. ALCANCE Y DESCRIPCIÓN GENERAL
1.1 ALCANCE
El presente informe tiene por objeto presentar los Análisis y Diseños de las Estructuras para
Instalaciones' (Redes) que se encuentran dentro del alineamiento de la Avenida Longitudinal de
Occidente, sector entre el Río Bogotá y la Calle 13, de la Ciudad de Bogotá, D.C, en el
denominado Tramo 2, comprendido entre la Avenida Basa y la Avenida de las Américas, que son
objeto de Actualización, Adecuación, Verificación, Revisión, Ajustes y Complementación( trdfflo
parte del objeto del Contrato 042-2006, celebrado entre el Instituto de Desarrollo Urbarfb, 'n50,y la Compañía de Estudios e Interventorías, CEI.
1.2 DESCRIPCIÓN GENERAL
Se describen a continuación las Obras Estructurales de Instalaciones presentadas en estos
diseños.
1.2.1 OBRAS PARA INSTALACIONES DE DRENAJE DE AGUAS LLUVIAS
En los alineamientos de la calzada Oriental, y de la Franja de Espacio Público, se requiere
implementar un sistema de drenaje de aguas lluvias, que descargue a los diferentes canales que
CEI S.A.Doc. N°: 50.31-002-630-011
Hoja A-3 I Rev.: 3
cruzan la Avenida ALa. En el proceso de diseño se estudiaron varias alternativas de sistemas de
drenaje, entre las que se evaluaron sistemas convencionales basados en sumideros y redes de
tuberías con pozos, canales laterales de sección rectangular paralelos a las vías, con rejillas, y
sistemas de cunetas, también paralelos a los alineamientos de las vías. De la evaluación
realizada, por razones técnicas y económicas, se seleccionó la alternativa de cunetas en V, de
concreto, paralelas a las calzadas vehiculares y de espacio público, que entregan directamente a
los canales de aguas lluvias. También hay una cuneta especial de sección trapezoidal. Para su
descarga, se ha previsto la construcción de unas losas de concreto que obren a manera de
revestimiento de los taludes de canal que no se encuentren protegidos. Existen en el
alineamiento de las cunetas, sitios donde estas deben empalmarse, para lo cual se han previsto
varios tipos de cajas, que también se detallan en los planos del presente informe. Existen
además empalmes de tuberías a pozos existentes, empalmes de cunetas a cabezales existentes,
y cajas especiales que reciben cunetas y trasladan el flujo a través de tubos pasando debajo de
la vía. Se incluyen unos detalles típicos de cabezal, aplicable tanto a la entrada como a la salida
de tuberías de 36", 14" Y de 12" que atraviesan la estructura de la vía para dar paso a vallados
y otros cursos de agua menores. Para descargar un tubo de drenaje de 30" al actual colector
rectangular Primero de Mayo, se ha previsto una modificación a la parte superior del colector,
con pozo de inspección. Por último, se han incluido los detalles de mejoramiento de la descarga
del Canal Tintal II en el sector de la Calzada Oriental de la Avenida ALa, donde en la actualidad
existe un paso en tuberías, al cual se le ha aumentado la capacidad, colocando 3 tubos de 2.20
metros de diámetro, con sus muros cabezales de entrada y salida. Aparte de las obras
anteriores, no hay otro tipo de estructuras para redes de aguas lluvias, que puedan ser objeto
de diseño estructural en el Tramo 2.
1.2.2 OBRAS PARA INSTALACIONES ELECTRICAS
El sistema de iluminación de la franja de espacio público, y de las calzadas viales, se realizará
mediante elementos tipo poste, cuyos detalles de cimentaciones, ductos y otras estructuras
están debidamente normalizados, razón por la cual no se requiere de diseños especiales
estructurales para redes eléctricas en el Tramo 2.
CEI S.A.Doc. NO: 50.31-002-630-011
Hoja AA I Rev.: 3
2. CODIGOSy NORMASUTILIZADOS
El análisis y diseño de las estructuras viales descritas en el Alcance¡ se realiza siguiendo la
normatividad expedida por el Instituto Nacional de Vías¡ Código Colombiano de Diseño Sísmico
de Puentes¡ Edición de 1995¡ y su Adendo No. 1 de 1996¡ adoptado mediante resolución 3600
de 1996 (Ministerio de Transporte - INVIAS). En adelante¡ esta norma será citada de manera
abreviada como CCP-95.
Aunque su propósito es principalmente el diseño de edificios¡ aplican de manera general las
Normas Colombianas de Diseño y Construcción Sismo Resistente¡ Ley 400 de 1997¡ Decreto 33
de 1998¡ modificado por el Decreto 34 de 1999¡ posteriormente por el Decreto 2809 del 2000¡ y
luego por el Decreto 52 de 2002. En adelante¡ esta norma será citada de manera abreviada
como NSR-98
Aplican además Normas y Estándares relacionados¡ como los que se citan a continuación.
AASHTO¡ American Association of State Highway and Transporting Officials: Standard
Specification for Highway Bridges¡ 17th Edition¡ 2005.
Normas SISTEC de la Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá.
3. CARGAS
Para las cunetas de drenaje de aguas lIuvias¡ que van apoyadas sobre el terreno (materiales de
relleno de características eqUivalentes a los de la estructura de la vía)¡ deben soportar su peso
propio¡ el peso del agua que contienen y drenan¡ y una eventual carga de tráfico sobre ellas¡ si
un vehículo se localiza en la zona de la berma. Las losas de descarga de las cunetas en los
canales no presentan condiciones de carga especiales ya que su propósito es solo revestir el
talud de descarga en el canal. Los cabezales de las tuberías de paso se diseñan para soportar el
empuje de tierras proveniente de los terraplenes de las vías. El paso de tuberías en el sitio del
CEI S.A.Doc. NO: 50.31-002-630-011
Hoja A-5 I Rev.: 3
canal Tintal II se revisa para empujes de tierras de la vía, tráfico de vehículos sobre los muros
cabezales, y evaluación de comportamiento en un evento sísmico.
4. MATERIALES
4.1 CONCRETOS
Concreto: f' c= 3.500 psi, 245 kg/cm2, 24.5 MPa, para cunetas de concreto, cajas, losas de
descarga, y cabezales de tuberías.
4.2 ACERO DE REFUERZO
El acero de refuerzo para concreto será Grado 60, fy=60.000 psi, 4.200 kg/cm2, 420 MPa, para
varillas corrugadas de· diámetro #3 (<1> 3/8''). En los sitios donde eventualmente se indiquen
barras de diámetro #2 (<1> 1/4''), estas serán de acero A-37, con fy=34.200 psi, 2.400 kg/cm2,
240 MPa. En general, el acero en las cunetas se utilizará como refuerzo de temperatura, y no
requiere de requisitos especiales de sismo-resistencia.
5. ANAUSIS y DISEÑO ESTRUCTURAL
La sección transversal de cunetas se define según las características del flujo, determinando su
capacidad. El área de diseño hidráulico estableció cinco (5) tipos de cunetas, dependiendo de su
localización (Ciclo Ruta o Calzada Vehicular) y de la cantidad de agua que deben evacuar. Se
definieron entonces los siguientes tipos:
Cuneta Tipo A: En Ciclo Ruta, ancho 1.30 m. libre, altura 0.30 m. en el bordillo, inclinación de la
cara 5: 1 (H:V)
CEI S.A.Doc. NO: 50.31-002-630-011
Hoja A-6 I Rev.: 3
Cuneta Tipo B: En Ciclo Ruta, ancho 1.10 m. libre, altura 0.30 m. en el bordillo, inclinación de la
cara 5: 1 (H:V)
Cuneta Tipo C: En calzada Vehicular, ancho 1.35 m. libre, altura 0.35 m. en el bordillo,
inclinación de la cara 4: 1 (H:V)
Cuneta Tipo D: En Calzada Vehicular, ancho 0.90 m. libre, altura 0.30 m. en el bordillo,
inclinación de la cara 4: 1 (H:V)
Cuneta Tipo E: En calzada Vehicular, ancho 1.00 m. libre, altura 0.30 m. en el bordillo,
inclinación de la cara 4: 1 (H:V)
Cuneta Tipo F: En Calzada Vehicular, sección trapezoidal, ancho mayor 1.00 m. libre, altura 0.30
m. en el bordillo, y ancho menor 0.40 m. en la base
Todas las secciones descritas son sensiblemente similares respecto de sus características
estructurales. La única diferencia sustancial respecto de eventuales cargas, es que las cunetas
de la calzada vehicular pueden estar sujetas eventualmente a las cargas de rueda de vehículos,
mientras que las de ciclo-ruta no tendrán este régimen de carga. Es pOSible entonces adoptar
un diseño estructural similar para las Cunetas Tipo A Y B, Y otro para las cunetas C, D, E Y F. En
general, en cunetas de vías se adoptan soluciones con elementos de concreto simple dado que
no se prevén mayores esfuerzos en ellas, ya que van apoyadas sobre el terreno. En el caso
particular, se adopta utilizar en vez de la sección de concreto simple una sección de cuneta
reforzada, en la cual se controlen por un lado los efectos de retracción y temperatura, y por otro
lado, se confiera a la cuneta una resistencia a flexión al ser aplicada la carga de rueda, mayor
que la que proporciona el concreto simple. Las juntas se programan a distancias máximas de 30
veces el espesor, y serán del tipo junta Asfalto-Arena.
CEI S.A.Doc. NO: 50.31-002-630-011
Hoja A-7 I Rev.: 3
Las placas de descarga no requieren de evaluaciones de esfuerzos ya que su propósito es solo
revestir los taludes de los canales en que descargan las cunetas, de modo que se controlen los
efectos de la erosión. Para tal fin, se adoptan las dimensiones recomendadas en los cálculos de
drenajes, y se adopta un refuerzo basado en cuantía mínima para control de fisuración,
retracción y temperatura. Cosa similar ocurre con las cajas de empalme entre cuneta?
Para los cabezales de entrada y salida de tuberías para paso de agua bajo la vía, se pueden
adoptar los diseños normalizados incluidos en las normas EAAB, para los diámetros de tubería
indicados en los planos de drenajes. Se han incluido detalles de dimensiones y de acero de
refuerzo en todos los elementos, para cabezales de 12"/14" (aplica el mismo diseño), y 36".
En el sitio donde se realiza la modificación de la descarga del Canal Tintal lI, se prevé la
construcción de los muros cabezales para un grupo de 3 tubos de 2.20 metros de diámetro,
sobre los cuales pasa la vía. Estos muros, además de los empujes de tierras estáticos, se revisan
para las sobrecargas de vehículos que circulan sobre el relleno que contienen, de acuerdo con
las teorías de Spangler y Gerber. En los eventos sísmicos, se consideran también los empujes de
tierra dinámicos, de acuerdo con las formulaciones de Mononobe-Okabe.
6. MEMORIA DE CALCULOSDE LAS ESTRUCTURAS
Se anexa a continuación la Memoria de Cálculo Estructural de las cunetas de aguas lluvias, y de
los cabezales de tuberías, según lo descrito anteriormente
7. PLANOS
Los siguientes planos indican los detalles constructivos adoptados para construcción de las
cunetas de drenaje de aguas lluvias, y otras obras de drenaje del proyecto.
CEI S.A.Doc. N°: 50.31-002-630-011
Hoja A-S I Rev.: 3
RELACiÓN DE PLANOS
PLANO No. DESCRIPCiÓN
630-11-1 (DVESAL26) Redes de Aguas Lluvias - Tramo 2 -Cunetas - Dimensiones y Refuerzo.
630-11-2 (DVESAL27) Redes de Aguas Lluvias - Tramo 2 - Cajas
Tipos 1 y 2 para Cunetas - Dimensiones y
Refuerzo.
630-11-3 (DVESAL28) Redes de Aguas Lluvias - Tramo 2 -
Cabezales ~ 36" - Dimensiones y Refuerzo.
630-11-4 (DVESAL29) Redes de Aguas Lluvias - Tramo 2 -Cabezales ~ 12" Y ~ 14"- Dimensiones y
Refuerzo
630-11-5 (DVESAL30) Redes de Aguas Lluvias - Tramo 2 - Placas
de Descarga a Canales - Dimensiones y
Refuerzo
630-11-6 (DVESAL31) Redes de Aguas Lluvias - Tramo 2 -Adecuación paso Tuberías Canal Tintal 11 -
Dimensiones y Refuerzo 1
630-11-7 (DVESAL32) Redes de Aguas Lluvias - Tramo 2 -Adecuación paso Tuberías Canal Tintal 11 -
Refuerzo 2
630-11-8 (DVESAL33) Redes de Aguas Lluvias - Tramo 2 - Cruce ~
27" Bajo Vía - Cajas 3 A Y 3 B- Dimensiones
y Refuerzo
630-11-9 (DVESAL34) Redes de Aguas Lluvias - Tramo 2 - Entrega
~ 30" a Colector Primero de Mayo -
CEI S.A.Doc. NO: 50.31-002-630-011
Hoja A-9 I Rev.: 3
Dimensiones y Refuerzo 1
630-11-10 (DVESAL35) Redes de Aguas Lluvias - Tramo 2 - Entrega
f 30" a Colector Primero de Mayo - Refuerzo
2
630-11-11 (DVESAL36) Redes de Aguas Lluvias - Tramo 2 - Caja tipo
4 -Paso Tubo <l> 16" Y Descarga a Pozo
existente - Dimensiones y Refuerzo
630-11-12 (DVESAL37) Redes de Aguas Lluvias - Tramo 2 - Entrega
Cunetas a Cabezal Existente - Dimensiones y
Detalles
C.E.I. AVENIDA ALO
OBRA:CANALES PARA AGUAS LLUVIAS
AVENIDA ALO - DRENAJES TRAMO 2
DIMENSIONES BASICAS DETERMINADAS POR EL FLUJO
l· Ic bb
'1- '1
DIMENSIONES ESTABLECIDAS CUNETA TIPO A - CICLO RUTAAncho Bordillo bb= 0.300 mAltura Bordillo hb= 0.300 mLongitud placa Ic= 1.300 mEspesor placa tl= 0.100 mPendiente Losa s= 0.200 m (5:1)
Distancia entre Juntas, control fisuraciónDjunfas=
Cuantía mínima para control de fisuraciónArea de acero por metro:
Usar #3 a 0.25, una mallaConformar además un fleje en la zona de bordillo, y colocar 4#3 longitudinales
303.00
veces t (ACI-350)m
2.8p= 0.0028
cm2/m(NSR-Cap 20)
DIMENSIONES ESTABLECIDAS CUNETA TIPO B - CICLO RUTAAncho Bordillo bb= 0.300 mAltura Bordillo hb= 0.300 mLongitud placa Ic= 1.100 mEspesor placa tl= 0.100 mPendiente Losa s= 0.200 m (5:1)
Distancia entre Juntas, control fisuraciónDjunfas=
Cuantía mínima para control de fisuraciónArea de acero por metro:
Usar #3 a 0.25, una mallaConformar además un fleje en la zona de bordillo, y colocar 4#3 longitudinales
303.00
vecest (ACI-350)m
2.8p= 0.0028
cm2/m(NSR-Cap 20)
DIMENSIONES ESTABLECIDAS CUNETA TIPO C - VEHICULARAncho Bordillo bb= 0.300 mAltura Bordillo hb= 0.350 mLongitud placa Ic= 1.350 mEspesor placa tl= 0.100 mPendiente Losa s= 0.250 m (4:1)
Distancia entre Juntas, control fisuración 30 veces t (ACI-350)Djunfas= 3.00 m
Cuantía mínima para control de fisuración p= 0.0028 (NSR-Cap 20)Area de acero por metro: 2.8 cm2/m
Esta área se incrementa en un 30% para impacto de tráfico vehicular sobre la cuneta
jrs Redes T2.xlsx-Cunetas
C.E.!. AVENIDAALO
Area incrementada: 3.64Usar #3 a 0.20, una malla
Conformar además un fleje en la zona de bordillo, para controlar un posiblegolpe de rueda, y colocar 4#3 longitudinales en bordillo
DIMENSIONESESTABLECIDASCUNETATIPODAncho Bordillo bb= 0.300 mAltura Bordillo hb= 0.300 mLongitud placa Ic= 0.900 mEspesorplaca tl= 0.100 mPendiente Losa s= 0.250 m (4:1 )
Distancia entre Juntas, control fisuración 30 veces t (ACI-350)Djunfas= 3.00 m
Cuantía mínima para control de fisuración p= 0.0028 (NSR-Cap20)Area de acero por metro: 2.8 cm2/m
Estaárea se incrementa en un 30%para impacto de tráfico vehicular sobre la cunetaArea incrementada: 3.64
Usar #3 a 0.20, una mallaConformar además un fleje en la zona de bordillo, para controlar un posiblegolpe de rueda, y colocar 4#3 longitudinales en bordillo
DIMENSIONESESTABLECIDASCUNETATIPOEAncho Bordillo bb= 0.300 mAltura Bordillo hb= 0.300 mLongitud placa Ic= 1.000 mEspesorplaca tl= 0.100 mPendiente Losa s= 0.250 m (4:1)
Distancia entre Juntas, control fisuración 30 veces t (ACI-350)Djuntas= 3.00 m
Cuantía mínima para control de fisuración p= 0.0028 (NSR-Cap20)Area de acero por metro: 2.8 cm2/m
Estaárea se incrementa en un 30%para impacto de tráfico vehicular sobre la cunetaArea incrementada: 3.64
Usar #3 a 0.20, una mallaConformar además un fleje en la zona de bordillo, para controlar un posiblegolpe de rueda, y colocar 4#3 longitudinales en bordillo
DIMENSIONESESTABLECIDASCUNETATIPOFAncho Bordillo bb= 0.100 mAltura Bordillo hb= 0.600 mLongitud placa Ic= 1.200 mEspesorplaca tl= 0.100 mPendiente Losa s= 1.000 m (1 :1)
Distancia entre Juntas, control fisuración 30 veces t (ACI-350)Djuntas= 3.00 m
Cuantía mínima para control de fisuración p= 0.0028 (NSR-Cap20)Area de acero por metro: 2.8 cm2/m
Estaárea se incrementa en un 30%para impacto de tráfico vehicular sobre la cunetaArea incrementada: 3.64
Usar #3 a 0.20, una malla
VERIFICACIONDECARGA PUNTUALACTUANDO ENUNA CUNETA(CASO CAMiÓN ESTACIONADOLa cuneta se apoya sobre el material que conforma la estructura de la vía, en cuyo caso
jrs 2 RedesT2.xlsx-Cunetas
C.E.I.
actúa como un pavimento de concreto reforzado, bajo la acción de cargas puntuales
AVENIDA ALO
CARGA PUNTUAL P= 7.50 t, llanta trasera C-40-95Area de repartición: Ancho= 1.35 m, caso cunetas vehiculares
Largo= 0.8X +1.1 L= 2.18 mLa carga se reparte en un área de : 2.943 m2
Presión promedio bajo losa: 2.55 Ton/m2Momento por metro de cuneta: 0.387 t-m
Concreto f 'c = 245.0 kg/cm2 b= 100 cmRefuerzo fy= 4200.0 kg/cm2 d= 5 cm
CUANTIA p req = 0.00447 REFUERZO MAYOR QUE MINIMOCUANTIA MINIMA= 0.00280 P usar = 0.00447
As =1 2.241cm2Area colocada según temperatura 3.64 cm2El área colocada es superior a la requierida. OK
LOSAS DE DESCARGA DE CUNETMEstos elementos no sufren acciones generadas por cargas, y su propósito es revestir localmenteel talud de descarga de cunetas para controlar erosión. Se adopta para su diseño el uso decuantía mínima de control de fisuración y temperaturaDIMENSIONES ESTABLECIDAS TíPICAS PLACA
Ancho PlacaLongitud placaEspesor placa
bp=Ip=tp=
3.0002.5000.200
Cuantía mínima para control de fisuraciónArea Totalde acero por metro: 5.6
Se reparte 50% en cada cara, en ambos sentidosUsar#3 a 0.20,dos mallas
p= 0.0028cm2/m
mmm
(NSR-Cap 20)
CAJAS DE EMPALME DE CUNETA~Estos elementos no sufren acciones generadas por cargas, y su propósito es permitir ajustes dedirección de cunetas. Se adopta para su diseño el uso de cuantía mínima de control defisuración y temperaturaDIMENSIONES ESTABLECIDAS TíPICAS CAJA TIPO 1
Ancho PlacaLongitud placaEspesor placa
DIMENSIONES ESTABLECIDAS TíPICAS CAJA TIPO 2Ancho PlacaLongitud placaEspesor placa
bp=Ip=tp=
2.0004.0000.200
bp=Ip=tp=
1.6002.1000.200
Cuantía mínima para control de fisuraciónArea Totalde acero por metro: 5.6
Se reparte 50% en cada cara, en ambos sentidosUsar#3 a 0.20,dos mallas
p= 0.0028cm2/m
jrs 3
mmm
mmm
(NSR-Cap 20)
Redes T2. xlsx-Cu netas
CEI AVENIDAALO
CABEZALES PARA TUBERIAS AGUAS LLUVIASOBRA: AVENIDA ALa - DRENAJES TRAMO 2 - CABEZAL 36"DIMENSIONES BASICAS DETERMINADAS POR ELDIÁMETRO DELTUBO
hd
l. B :r td
LONGITUDINAL
, ,l .I
FRONTAL
DATOS DE DIMENSIONESDiámetro interno de la tuberíaDimensión Longitudinal CabezalDimensión Transversal CabezalAltura CabezalAltura menor AletasEspesor Losa fondoEspesor Muros LateralesAltura Diente anclajeEspesor Diente anclajeDATOS DE TIERRAS Y EMPUJES
ángulo fricción suelo, <P=ángulo talud relleno, [3 =
ángulo fricción vástago-relleno, 0=peso específico suelo ys=
capacidad portante admisible ()=coeficiente fricción base !.l
Cohesión fundación c=En sentido transversal (frontal) se tiene compensación de empuJes. Se analiza el sentido longitudinal
ha=t1=t2=hd=t3=
0.9001.7501.5001.5000.8500.2500.2500.2500.250 m
mmmmmmmm
30 grados20 gradosO (no se consid
2.000 tlm3 (campa5.DaD Ton/m2
=tan(3/4 <P)= 0.41 I1.000 Ton/m2
era fricción-conservativo)ctado)
EVALUACION GENERAL DE CARGAS
PESO PROPIO DEL CABEZAL
Análisis para todo el ancho
jrs
elemento peso I brazo (A) I momentoPlaca 1.58 0.88 1.38
Diente(s) 0.45 0.88 0.39Muro trasero 1.13 1.625 1.83
Aletas 1.89 0.99 1.87TOTALES 5.04 ITon I 5.47
centro gravedad cabezal, x1A= I 1.086Ton-mm
EMPUJES DE TIERRAS LADO IZQUIERDOCriterio de cálculo de empuje: activo, Rankinecos p(cos p - -Jcos 2 P - cos 2 t/I)
Ka =--~~--~r=~~~==~==~~cosp+-Jcos2 p-cos2 t/I
4
Ka=LI ~0~.4~14~.-IComponente horizontal= 0.389
Componente vertical= 0.142
RedesT2.xlsx-CabezaI36
ANAUSIS DE ESTABILIDADDeslizamiento, F.S.D
FSD= (W-U).u+cAFH
Volcamiento, F.S.V.FSV= Mr
MvEVALUACION SEGURIDAD AL DESLIZAMIENTO
W-U= 5.04FSD=I 3.59 Ibien
EVALUACION SEGURIDAD AL VOLCAMIENTOMr= 5.47 T-m Mv=
Fsv=1 8.33 IbienESFUERZOS EN EL TERRENO
(j =P(1±6e)1.2 A L
P= 5.04 T LM= 0.66
0"1=1f--_....;2;:.:...:...78::.¡1Tonlm2 bien0"2=. 1.06.Tonlm2 bien
CALCULO DEL ACERO DE REFUERZOFACTORES DE MAYORACION DE CARGA
Empujes de tierras, U= 1.67 Coeficiente Durabilidad para control estanqueidadCargas verticales, U= 1.3 FD= 1.30 NSR-98 C.20
CALCULO DEL VASTAGO
CEI
empuje tie s
Momento en la base mavorado:Mu=1 1.43 Ton-m
Concreto f 'c = 245Refuerzo fv= 4200
b=1 150 cmCUANTIA r req = 0.00066CUANTIA MINIMA=O:ótif4Ó::. . . . , . . . .
AVENIDAALO
empuje horizontal=:empuje verticalL_J_---.f__ ResultanteResultante R= 1.31 Ton
W= Suma fuerzas verticales hacia abajoU= SubpresiónFH= Suma de fuerzas horizontalesJl, c = fricción y cohesión en la base
Mr = Suma de momentos resistentesMv = Suma de momentos de vuelco
T 1.31 T
0.66 T-m
A=LxB= 2.625
e= 0.130
no hay tensiones
Ikglcm2Ikglcm2
d=1 20 IcmREFUERZO MENOR QUE MINIMOp usar = 0.00140
Chequeo cortanteVu= 2.19 Ton vc=.5~= 8.30 kg/cm2vu=1 0.86 Ikglcm2 bien
REFUERZO ADOPTADO = # 3 A 0.20 Vertical, lado relleno, base vástagoPor ser cuantía mínima, se adopta también para cara exterior.
CALCULO ZARPA DELANTERAPor equilibrio, el momento máximo en la base del vástago es de la mismamagnitud que en el extremo de la zarpa. Aplica entonces el mismo refuerzo, queresulta el mínimo para control de fisuración
REFUERZO ADOPTADO = # 3 A 0.20 Horizontal, lado terreno, losa fondoPor ser cuantía mínima, se adopta también para cara superior
jrs 5 RedesT2.xlsx-CabezaI36
CEI AVENIDAALO
CABEZALES PARA TUBERIAS AGUAS LLUVIASOBRA: AVENIDA ALO - DRENAJES TRAMO 2 - CABEZALES 12" Y 14"DIMENSIONES BASICAS DETERMINADAS POR ELDIÁMETRO DEL TUBO
hd , I1 .1
1, B ~td
LONGITUDINAL FRONTAL
DATOS DE DIMENSIONESDiámetro interno de la tuberíaDimensión Longitudinal CabezalDimensión Transversal CabezalAltura CabezalAltura menor AletasEspesor Losa fondoEspesor Muros LateralesAltura Diente anclajeEspesor Diente anclajeDATOS DE TIERRAS Y EMPUJES
q,= 0.300 m. también 0.350 mB= 0.960 mL= 1.400 m, promH= 0.750 mha= 0.750 mt1= 0.200 mt2= 0.200 mhd= 0.600 mt3= 0.200 m
ángulo fricción suelo, <1> =ángulo talud relleno, ~ =
ángulo fricción vástago-relleno, 0=peso específico suelo "(s=
capacidad portante admisible (J=coeficiente fricción base J.l
Cohesión fundación c=En sentido transversal (frontal) se tiene compensación de empuJes. Se analiza el sentido longitudinal
30 grados20 gradosO (no se consid
2.000 tlm3 (compa5.000 Ton/m2
=tan(3/4 <1»= 0.41 I1.000 Tonlm2
era fricción-conservativo)ctado)
Análisis para todo el anchoEVALUACION GENERAL DE CARGAS
jrs
PESO PROPIO DEL CABEZALelemento Deso I brazo (A) I momento
Placa 0.65 0.48 0.31Diente(s) 0.81 0.48 0.39
Muro trasero 0.37 0.860 0.32Aletas 0.47 0.50 0.24
TOTALES 2.30 ITon I 1.25centro gravedad cabezal, x1A=I 0.546
Ton-mm
EMPUJES DE TIERRAS LADO IZQUIERDOCriterio de cálculo de empuje: activo, Rankinecos p(cos p - -,)cos 2 P - cos 2 t/J )
Ka =--~~--~c=~==~======~~cos p + -Jcos 2 P - cos 2 t/J
Ka=IL~0~.4é..!.:14~....JComponente horizontal= 0.389
Componente vertical= 0.142
6 RedesT2.xlsx-Cabezal 12y14
CEI AVENIDAALO
ANAUSIS DE ESTABILIDADDeslizamiento, F.S.D
FSD= (W -U),u+cAFH
Volcamiento, F.S.V.FSV= Mr
MvEVALUACION SEGURIDAD AL DESLIZAMIENTO
W-U; 2.30FSD;I 7.49 Ibien
EVALUACION SEGURIDAD AL VOLCAMIENTOMr; 1.25 T-m Mv;
Fsv;1 16.34 IbienESFUERZOS EN EL TERRENO
(j = P(l± 6e)1,2 A L
p; 2.30 T LM; 0.08
01 ;~ __ -,2:;;.;....:.06.:...¡ITOnlm2 excesivo02; . 1.35. Tonlm2 excesivo
CALCULO DEL ACERO DE REFUERZOFACTORES DE MAYORACION DE CARGA
Empujes de tierras, U; 1.67 Coeficiente Durabilidad para control estanqueidadCargas verticales, U; 1.3 FD; 1.30 NSR-98 C.20
CALCULO DEL VASTAGOMomento en la base, mayorado:
Mu;1 0.17 Ton-mConcreto f 'c ; 245Refuerzo fy; 1 4200
b;1 140 cmCUANTIA r req ; 0.00015CUANTIA MINIMA;b:Ó028~:::::Chequeo cortante
Vu; 0.51 Ton vc;.5~;vu;1 0.29 Ikglcm2 bien
REFUERZO ADOPTADO; # 4 A 0.20 Vertical, en la cara lado rellenoPor ser cuantía mínima, se adopta también para cara exterior.
CALCULO ZARPA DELANTERA
empuje horizontal~ empuje vertical
L_l'_--.T_-,ResultanteResultante R; 0.31 Ton
W; Suma fuerzas verticales hacia abajoU; SubpresiónFH; Suma de fuerzas horizontales¡.t, c ; fricción y cohesión en la base
Mr ; Suma de momentos resistentesMv; Suma de momentos de vuelco
T 0.31 T
0.08 T-m
A;LxB; 1.344
e; 0.033
no hay tensiones
Ikglcm2Jkglcm2
d;1 15 IcmREFUERZO MENOR QUE MINIMOp usar; 0.00280
8.30 kg/cm2
Por equilibrio, el momento máximo en la base del vástago es de la mismamagnitud que en el extremo de la zarpa. Aplica entonces el mismo refuerzo, queresulta el mínimo para control de fisuración
REFUERZO ADOPTADO; # 4 A 0.20 Horizontal, lado terreno, losa fondoPor ser cuantía mínima, se adopta también para cara superior
jrs 7 RedesT2.xlsx-Cabezal 12y14
CEI ALO
MUROS CABEZALES DESCARGA TlNTAL 11OBRA: AVENIDA ALO - DRENAJES TRAMO 2
1. ESQUEMA BASICO DEL MURO (análisis por metro de longitud)
DIMENSIONES GENERALESAltura de agua canal hw(m)= 5.600
Borde libre hl(m)= 1.000Zapata:
Ancho zarpa anterior bz1 (m)= 2.700Ancho zarpa posterior bz2 (m)= 2.000Espesor menor zarpa hz1(m)= 0.700Espesor mayor zarpa hz2(m)= 0.700
Vástago:
(Nivel máximo operación)Altura total H(m)=
B(m)=bz1 +bz2+tv1 =
Pasarela:ancho total b1 (m)= 0.000espesor losa tp (m)= 0.000
espesor inferior tv1 (m)= 0.700espesor superior tv2 (m)= 0.300
Materiales:f'c(kg/cm2)=
L(m)= 1.000
7.30
5.40
42002400
fs(kg/cm2)= 1900fs/kg/cm2)= 1400
Análisis para control fisuración
280 fy(kg/cm2)=
fye(kg/cm2)=
Datos geotécnicos:Rellenos laterales
)'Seco= 1.90)'Sat= 2.00yb= 1.00
<1>= 30 gradoska =1-sen <1>= 0.50
tlm3
tlm3
tlm3
ka= 0.33kp= 3.00
Parámetros para estabilidad al deslizamiento, y capacidad portante<1>= , 30 grados
Cohesión: c= 2.00 tlm2
Efecto de subpresión bajo la zarpaSe supondrá una subpresión máx. deincluyendo la influencia del Nivel Freático exteriorSea una altura de subpresión máxima h1=Para esta condición, se tiene entonces h2=
2. EMPWES LATERALES
Fricción f=tan (3/4 <1»=0.414(JADM 15.00 tlm2
I--=!:':::~=~--il~:
jrs 8
0.40 H
RedesT2.xlsx-Tintalll
En condición normal de operación el empuje de agua compensa parcialmente el empouje de tierras.
Para niveles bajos en el canal, el agua podrá no estar, creando una sitiación de empujes no
compensados, con rellenos y sobrecarga de un lado, y vacío del lado opuesto. Se estudian
la hipótesis normal de operación, la hipótesis de operación con sismo, y la hipótesis de canal
vacío, como la condición más severa.
Empujes del lado del canalEmpuje agua ew = r w h w
Resultante de empuje:brazo al piso:
Empuje sedimento es = kaYbh• .Resultante de empuJe:
brazo al piso:
CEI ALO
ew base=Ew=yw=
eb base=Es=
5.6015.682.570.000.000.70
tlm2tmtlm2tm
Empujes del lado de tierrasSobrecargaEl muro soporta tráfico de la vía, por lo que en condición normal debe preversela acción de sobrecarga de ruedas o sobrepresión de relleno adicional, considerandola que resulte más severa.A. Empujes producidos por efecto de rueda
Llanta diseño, semieje trasero C-40-95, P= 7.50Separación al borde del muro x= 1.50 mDistancia long. entre ruedas si = 4.00 mDistancia transo entre ruedas s2= 1.80 m
Se calcula según las ecuaciones de Spangler & Gerber
Llanta cercana al borde m=a/H 0.205 menor de 0.4, usar m=
Llanta lejana al borde m=a/H 0.452 mayor de 0.4, usar m=WQQJ~
presion cada 1.0 metroz(m) n <Jh(Ton/m2) <Jh(Ton/m 2) <Jh(Ton/m2)
Llanta cerca Llanta Lejos ambas llantas
0.00 0.000 0.000 0.000 0.0001.00 0.137 0.131 0.086 0.217
2.00 0.274 0.230 0.175 0.406
3.00 0.411 0.189 0.165 0.355
4.00 0.548 0.123 0.119 0.242
5.00 0.685 0.075 0.078 0.153
7.30 1.000 0.026 0.029 0.055
Se investiga la variación de la presión en planta, para analizar la superposición
del otro eje del camión ~
~
jrs
1
Para la llanta más cercana al muro tan o: =s1 Ix = 2.67
0:= 1.212 radianes cos2(1.10:)= 0.055
Para la llanta más lejana al muro tan o: =s1/(x+s2) = 1.212
0:= 0.881 radianes cos2(1.1O:)= 0.320
La influencia de la carga vecina es apreciable. Se superpondrán los dos
efectos para la evaluación de la presión total. Las presiones máximas
son:
9 RedesT2.xlsx-Tintalll
CEI ALO
z(m) <Jh(Ton/m2) p'h(Ton/m2 cr'h(Ton/m2) <Jh(Ton/m2) Area Brazo Mom
Linea acción Llanta Llanta TOTAL-4 Bulbo de Desde el
2 llantas cercana, Lejana, llantas presión punto más::m~rt~n~ ~n~rt~n~ . nmflmnn
0.00 0.000 0.000 0.000 0.0001.00 0.217 0.007 0.028 0.252 0.126 6.63 0.8352.00 0.406 0.013 0.056 0.474 0.363 5.75 2.0873.00 0.355 0.010 0.053 0.418 0.446 4.81 2.1464.00 0.242 0.007 0.038 0.287 0.352 3.83 1.3505.00 0.153 0.004 0.025 0.182 0.235 2.84 0.6657.30 0.055 0.001 0.009 0.065 0.285 1.33 0.379
SUMA 1.807 SUMA 7.463
Fuerza resultante bulbo de presión:Brazo desde el punto mas profundo:
B. Empuje de relleno de sobrecarga, calculado según kaes = k ti r , h s es base= 0.38 tlm2
Este empuje es de valor constante en toda la alturaResultante de empuje: Es= 2.77 t
brazo al piso: yet= 3.65 mSe debe utilizar la sobrecarga generada por relleno
Entonces Es=1 2.77yet= 3.65
1.814.13
Tonm
hs (m): 0.60
I~Empujes de TierrasCondición 1: Empujes de tierras sin presencia de N.F.Empuje de relleno convencional, seco, sin N.F. según ka
er = k a y s H er base= 4.62 tlm2Este empuje es de forma triangular
Resultante de empuje: Er= 16.88 tlm2brazo al piso: yer= 2.43 m
Condición 2: Empujes de tierras con presencia de N.FEmpuje de relleno convencional, seco, según ka
er = k a y, h2 er base= 2.77 tlm2Este empuje es de forma triangular
Resultante de empuje: Er= 6.08brazo al piso: yer= 4.38 m
Bajo la tabla de agua, el empuje seguirá rectangularEr= 8.10 t yer=
Empuje sumergido+Empuje de aguaEmpuje suelo eh = kUYbh, eb base=Empuje agua ew = y w h, ewbase=
eb+w=Resultante de empuje: Et= 5.68
brazo al piso: yet- 0.97 mRESULTANTE COMBINADA E=I 19.86 It,
3. CARGAS GRAVITACIONALESPeso propio
Zapata muro Peso: 9.07 Ton, brazo x=Vástago Peso: 7.92 Ton, brazo x=Pasarela Peso: 0.00 Ton, brazo x=
Total peso propio:1 16.99 ITon, brazo x=Peso rellenos lado izquierdo condición sin N.F.
Relleno Peso: 33.86 Ton, brazo x=Total relleno izq.:1 33.86 ITon, brazo x=
Peso rellenos lado izquierdo condición con N.F.Relleno seco Peso: 22.47 Ton, brazo x=
Relleno saturado Peso: 11.99 Ton, brazo x=
jrs 10
1.46 m
0.97 tlm22.92 tlm23.89 tlm2
y= 2.21 1m
2.92 m2.35 m2.00 m2.65 1m
4.05 m4.05 1m
4.05 m4.05 m
RedesT2.xlsx-Tintalll
CEI ALO
Total relleno izq.:! 34.46 ITon, brazo x= 4.'05 1mPeso agua y sedimento derecho
Agua máxima Peso: 15.12 Ton, brazo x= 1.00 mTotal agua y sedimento der.:! 15.12 ITon, brazo x= 1.'0'0 1m
SubpresiónSubpresión U=! 15.77 ITon, brazo x= 2.92 1m
4. CARGAS DE SISMOLas fuerzas sísmicas que se utilizarán en el dimensionamiento de muros deben ser compatiblescon el método de los esfuerzos de trabajo. Ya que las fuerzas evaluadas con la norma NSR-98 oel CCP son últimas (factor de mayoración=1.0), la fuerza calculada por el método de losesfuerzos de trabajo, de acuerdo con el título B.2.3.2 de la NSR-98, puede reducirse a un
Aceleración del terreno Aa= 0.20 algCoeficiente de Sitio S= 1.20Coeficiente de Importancia 1= 1.00Capacidad de disipación R= 2.50
Sa max= 2.5.Aa I = 0.50 Estructura de bajo período.Para esfuerzos de trabajo Cs=%SalR=1 '0.14 I
Fuerzas sísmicas inercialesZapata muro Fh", 1.27 Ton,
Vástago Fh", 1.11 Ton,Pasarela Fh", O00 Ton,
Total sismo masa muro 1--=2:::~3::!8~-ITon,Sedimento Fh", '0.'0'0 Ton,
Relleno sin N.F: Fh", 4.74 Ton,Relleno con N.F: Fh", 4.82 Ton,
Empuje Sismico del agua:Parabola de Westergaard
Q = ~A H 212 a
Total sismo agua:!
Empuje Sismico de TierrasCriterio Mononobe-Okabe (estático mas dinámico)
D =[1+ sen(~+O)sen(~-p-v)]2A sen(a-t5)sen(a+ P)
(l-av)ser?(a+ tjJ-1ji)
Resultante de empuje:brazo al piso:
Componente dinámicaeE = (k/lE -k/l)Y,H
Resultante de empuje:brazo al piso:
RESULTANTE COMBINADA
jrs
brazo y=brazo y=brazo y=brazo y=brazo y'"brazo y=brazo y=
0.353.56
~_..:..7.:.::3:..:::0~~m
70%
mm
1-_.!.1~.8:!::5_---1m1-_.::,D:..:,.7<,::'D_---1m,lado derecho1-_.::;4~.OO:::....._ _Im, lado izquierdoL-_..:.4.~D;.:::D_-.Jm, lado izquierdo
Q", 3.66Brazo z=O.4H= 2.24
Brazo desde el piso, y= 2.943.66 !Ton, brazo y=
Tabla H.4.3 - NSR - 98
I{f= tan-I(~)l-a,
ah=Aal2= 0.10av= 0.00'i'= 5.71~= O
4.62 Ton/m2
<1>= 30 &= Ou= 90 DA= 2.11
Esta fuerza incluye las componentes estática y dinámicaComponente estática, según ka= 0.33Componente dinámica, KaE-ka= 0.12
Empujes del relleno en caso de sismo, sin N.F.Componente estática
eA=kAy,HEA= 16.88
YA= 2.43
eEtop= 1.71 Ton/m2EAE= 6.23 Ton
11
Tonmm!L....-=2.:=.94..:....-...J!m
RedesT2.xlsx-Tintalll