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

Itera hasta que sean iguales

DISEÑO DE ACUEDUCTOS

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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

DISEÑO DE ACUEDUCTOS

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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

DISEÑO DE ACUEDUCTOS

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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

Distribución del Acero:

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

Distribución del Acero:

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

DISEÑO DE ACUEDUCTOS

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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

DISEÑO DE ACUEDUCTOS

Pag. 7 de 24

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

Distribución del Acero:

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

Distribución del Acero:

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

DISEÑO DE ACUEDUCTOS

Pag. 8 de 24

Espaciamiento (S) = 62.98 30Espaciamiento mínimo (Smin) = 30 cm

VAR. 3/8 " @ 30 cm

ACERO DE TEMPERATURA:

Ast =0.0018 b*e = 3.6 cm2

Distribución del Acero:

3/8 "A = 0.71 cm2

Espaciamiento (S) = 19.79 20Espaciamiento mínimo (Smin) = 30 cm

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

DISEÑO DE ACUEDUCTOS

Pag. 9 de 24

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

Distribución del Acero:

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

DISEÑO DE ACUEDUCTOS

Pag. 10 de 24

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

Distribución del Acero:

1/4 "A = 0.32 cm2

Espaciamiento (S) = 171.29 30Espaciamiento mínimo (Smin) = 30 cm

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

DISEÑO DE ACUEDUCTOS

Pag. 11 de 24

DISEÑO DE ACUEDUCTOS

Pag. 12 de 24

DISEÑO ESTRUCTURAL DE ACUEDUCTO (PUENTE CANAL)

DISEÑO DE ACUEDUCTOS

Pag. 13 de 24

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

DISEÑO DE ACUEDUCTOS

Pag. 14 de 24

Φ de 5/8''

Φ de 1/2''

Φ de 3/8''

DISEÑO DE ACUEDUCTOS

Pag. 15 de 24

"

DISEÑO DE ACUEDUCTOS

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

DISEÑO DE ACUEDUCTOS

Pag. 17 de 24

cm

Acero principal paralelo al eje al eje ###

acabb

As*2

**42

DISEÑO DE ACUEDUCTOS

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

DISEÑO DE ACUEDUCTOS

Pag. 19 de 24

cm

acabb

As*2

**42

DISEÑO DE ACUEDUCTOS

Pag. 20 de 24

Acero principal perpenticular al eje ###

cm

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

DISEÑO ESTRUCTURAL DE ACUEDUCTO (PUENTE CANAL)

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

Itera hasta que sean iguales

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!

DISEÑO ESTRUCTURAL DE ACUEDUCTO (PUENTE CANAL)

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

Itera hasta que sean iguales

normal

ztiranteBStiranteztiranteB

BztirantenQTirante

**

1*

*

)1**2(

3

2

2

tirantetirantezBArea *

tirantezBespejo

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

Normal para este tipo de estructuras