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darwinmiguel
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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