Memoria de Cruce Aéreo(140915)

DISEÑO DE CRUCES DE RIO Y QUEBRADAS PARA REDES DE AGUA POTABLE

Proyecto : Construcción Sistema de Agua Potable 04 Barrios, Distrito de Nuevo Occoro - Huancavelica - Huancavelica

Puente : KM 9+429.580 17.00 m.

DISEÑO DE CRUCE DE QUEBRADA

DATOS PARA EL DISEÑO DEL CRUCE DE QUEBRADA

DATOS: en ml. y/o kg/ml. cant. PESOS EN KG/ML.

Luz del puente " L " 62.60 ml. DIAM. Tub. Cable

Peso unit. de la tubería " x " 12.00 kg/ml. ads Acero

Peso unit. de los cables " y " 0.69 kg/ml. 1/4" 0.17

Peso unit. de pendolas " z " 0.28 kg/ml. 5/16" 0.28

Separación de péndolas " s " 2.50 ml. 3/8" 0.39

Altura mayor de pendola " h " 2.33 m. 1/2" 0.69

F.Seg. de Cables " F.S.1 " 2.50 9/16" 0.88

F.Seg. de Pendolas " F.S.2 " 3.00 5/8" 1.08

" f " del puente 5.20 m. 3/4" 1.54

Separacion entre Cable y Tuber." c " 1.00 m. 1" 2.75

Peso Especifico del Concreto 2.30 Tn/m3. 1 1/2" 6.20

Concreto f'c 175.00 kg/cm2. 2" 10.82

Fierro 4200.00 kg/cm2. 2.5"

Esfuerzo del Terreno 1.00 kg/cm2. 8"

8" 2.70

SOLUCION:

A.- DISEÑO DE LA PENDOLAS

1.- Longitudes de las Péndolas

y' = s + ((4/ l^2) * x^2)(f + f'))

Cuando: s = es una constantex y x y

s = 1.00 m. 0 1.000f = 5.20 m. 2 1.021f' = 0.00 m. 4 1.085

6 1.191x = Distancia del centro a la péndola (m.)y = Altura de la péndola (m.)

3.- Datos para el Diseño

P. Tubería 12.00 kg/ml.P. Accesorios 7.00 kg/ml.P. Pendola 0.28 kg/ml.Factor de Seguridad 2 3.00H > Pndola 6.20 m.

4.- Peso Total / Pendola

Peso Total por Pendola 49.24 kg.

5.- Tensión Máxima en la Péndola " Tp ".

T máx. en = Pseo Total*F.S.2/1000 T p máx. = 0.148 Tn.

Péndolas

6.- Diámetro de las Péndolas

Diámetro ¼ "Cantidad 25.04 Und.

Diámetro 5/16 " Tipo BOA 6 x 19Cantidad 25 Und.

6.1.- Diámetro Comercial se Recomienda



Puente : KM 9+429.580 17.00 m.


B.- DISEÑO DEL CABLE PRINCIPAL

1.- Peso Total del Puente " P " / ml.,

P.cable 0.69 kg/ml.

Peso del Cable +Accesorios 19.97 kg/ml.

P.viento = 0.005x0.7x Velocidad viento^2xancho del puente

P.viento 21.00 kg/ml.

P.sismo = 0.18 x Peso

P.sismo 3.59 kg/ml.

Wtotal = P.cable + P.Viento + P.sismo

Wtotal = 44.56 kg/ml.

M.max.ser = Peso x un. Long. Max. x Long. del Puente^2/8

M.max.ser = 21.83 Tn - m.

T.max.ser = 4.20 Tn.

T.max.ser.real = 4.42 Tn.

2.- Tensión Horizontal Izquierdo" H' ".31.30

ß ß

a 5.20ht

tg ß = 0.166134185303514ß = 9.52 °

3.- Tensión Máxima de Rotura del Cable3.1- Tensión Horizontal " H "

Calculado anteriormente:H = 4.42 Tn.

1.1.- Peso del Cable Principal

1.2.- Peso del Viento

1.3.- Peso del Sismo

1.4.- Peso por Unidad de Longitud Máxima

1.5.- Momento Máximo por Servicio

1.6.- Tensión Máximo por Servicio Horizontal

1.7.- Tensión Máximo por Servicio Horizontal Real



Puente : KM 9+429.580 17.00 m.


3.2.- Tensión Horizontal por Temperatura" H t".

Como aún no se diseñado la cámara de anclaje, no se conoce la distancia de anclaje a anclaje, por lo tanto no se puede calcular la Tensión Horizontal por Temperatura, para efecto de calculo de la cámara y cable consideraremos la TensiónHorizontal por Temperaturadel orden del 1.5 % de la tensión Horizontal.

Ht = 1.5 % (H)

Ht = 0.07 Tn.

3.3- Tensión Maxima Horizontal " Hm ".

Hm = H + Ht

Hm = 4.49 Tn.

3.5.- Tensión Máxima de Rotura a Cada Lado

Tr = Hm x C.S.Donde:

Tr = Tensión Máxima de RoturaC.S. = Coeficiente de Seguridad = 2.00

Luego:Tr = 8.98 Tn.

3.6.- Diámetro del Cable Diseñado (en la Tabla):

Diam. Diseñado 1 "Cantidad 2 Und.Sección 1.27 cm2.Tc. 41710.00 kg.

Nota: Para la obra se recomienda usar Cable de Ø 1/2"

Diámetro del Cable a Utilizar Tipo BOA 6 x 19

Diam. Recom. 1 " Tipo BOA 6 x 19Cantidad 2 Und.Sección 1.27 cm2.Tc = Tr = 41710.00 kg.

3.7- Tensión Vertical " V ".

V = Hm x 4*f / L = Tr x tg ß

Teorico V = 0.75

Practico V = 6929.46

C.- DISEÑO DE LAS CAMARAS DE ANCLAJE

1.- Datos para diseñoPeso Estimado de Cámara de anclajeMedidas (m)H. c.a. 1.00 m. Altura de la cámara de anclajeB. c.a. 2.20 m. Ancho de la cámara de anclaje (Paralela a lalongitud del puente)b. c.a. 2.00 m. Profundidad de la cámara de anclaje (Perpendicular al ancho).Angulo O° 45.00 Grados Se recomienda este ángulo para efectos constructivos.Volumen 4.40 m3.Peso Anclaje 10.12 Ton. Peso por lado del puente

8980.11 < 10120.00 CONFORME



Puente : KM 9+429.580 17.00 m.


Para nuestro caso utilizaremos una cámara de concreto ciclopeo sólidaH

TV

1.00 2.20

2.20

2.- Esfuerzo que Actuan

a) Por Efecto del Puente

Tensión Maxima Horizontal " Hm ".

Hm = 4.49 Tn.

b) Por Peso Propio de la Cámara

Pp cámara = 10.12 Tn.

Descomposición de FuerzasTmax.ser SEN O = 3.17 Ton-mTmax.ser COS O = 3.17 Ton-m

3.- Calculo de la Excentricidad

d = (Wp*b/2-Tmax.serSEN(O)*b/4-Tmax.serCOS(O)*3/4H)Wp-Tmax.serSEN(O)

d = 7.004569272 1.01 m6.95

e = b/2-d 0.09 < b/3 = 0.73 Ok Verficación de la excentricidad de fuerzas

4.- Chequeo del Deslizamiento y Volteo

Factores de Seguridad al Deslizamiento y Volteo U = 0.7 Coeficiente de fricción del terreno

F.S.D.= U*(Wp-Tmax.serSEN(O)) 4.86 1.53 1.5 Ok Verificación al deslizamiento Tmax.serCOS(O) 3.17 de la cámara de anclaje

F.S.V.= Wp*b/2Tmax.serSEN(O)*b/4+Tmax.serCOS(O)*3H/4

F.S.V.= 11.13 2.70 >2.00 Ok Verificación al volteo de la cámara de anclaje4.13



Puente : KM 9+429.580 17.00 m.


D.- DISEÑO DE LA TORRE DE ELEVACION

1.- Datos para el Diseño 31.30

O ß

3.00ht

tg ß = 0.0958466453674121ß = 5.49 °

O2 en grados 5.49 ° O2= 9.43261322

Torre d 0.35 m Lados de la sección de la Tmax.ser SEN O2 =d 0.35 m columna o torre (cuadrada) Tmax.ser COS O2 =H 6.20 m Tmax.ser SEN O =p.e. cto. 2.40 Ton/m3 peso específico del cto. a. Tmax.ser COS O =Wp 1.82 Ton

Zapata hz 0.80 m Altura de la zapatab 2.50 m Ancho de la zapata (paralela a la longitud del puente)prof. 2.00 m Profundidad de la zapata (perpendicular al ancho)p.e.cto. 2.40 Ton/m3 peso específico del cto. a.Wz 9.60 Ton Cálculo de las cargas de sismo

Nivel hi (m) pi (Ton)S 1.20 Factor de suelo 3 6.20 0.61U 1.00 Factor de importancia 2 4.13 0.61C 0.40 Coeficiente sísmico 1 2.07 0.61Z 1.00 Factor de zonaRd 4.00 Factor de ductilidadH (cortante bas 0.22 Ton

2.- Calculo de la Excentricidad

e = b/2 - d = 0.41 < b/3 = 0.83 Ok Verficación de la excentricidad de fuerzas

d = (Wp*2b/3+Wz*b/2+Tmax.ser*SEN(O2)*2b/3+Tmax.ser*SEN(O)*2b/3-(Tmax.ser*COS(O2)-Tmax.serCOS(O))*(H+hz)-Fs3*(H+hz)-Fs2*2*(H+hz)/3-Fs1*(H+hz)/3

Wp+Wz+Tmax.ser*SEN(O)+Tmax.ser*SEN(O2)

d = 11.69 0.837 m13.97

3.- Chequeo del Deslizamiento y VolteoFactores de seguridad al deslizamiento y volteo

F.S.D. = (Wp+Wz+Tmax.ser*SEN(02)+Tmax.ser*SEN(O))*U 9.78 8.62(Tmax.ser*COS(O2)-Tmax.ser*COS(O)+Fs3+Fs2+Fs1) 1.13

F.S.V. = (Wp*2b/3+Wz*b/2+Tmax.ser*SEN(O2)*2b/3+Tmax.ser*SEN(O)*2b/3+Tmax.ser*COS(O)*(H+hz))(Tmax.ser*COS(O2)*(H+hz)+Fs3*(H+hz)+Fs2*2*(H+hz)/3+Fs1*(H+hz)/3)

F.S.V. = 35.00 1.5023.31



Puente : KM 9+429.580 17.00 m.


E.- CALCULO DE LA LONGITUD DEL CABLE PRINCIPAL

1.- Longitud del Cable " L1 "

Lc = l *( (1 + ((8/3)*n^2) - ((32/5)*n^4))Donde:

Lc = Longitud de Curva del Cablef = Flecha del Cable = 5.20 m.n = f / l = 0.0831

Remplazando valores Lc = 63.73 m.

2.- Altura de la Torre " ht ":

ht = f + c + h'

c = Distancia entre cable y tuberíaf = Flecha de la Tuberíah` = Altura de la tubería hasta la zapata

ht = 6.90 m.

3.- Longitud de los Fiadores

ß O

L1ht

ßl1

Del gráfico:L1 = (ht^2) + (l1)^2

Tg ß = ht / l1 l1 = ht / TgDonde:

L1 = Longitud del fiadorl1 = Longitud horizontal del fiador = 6.20 m.l2 = Longitud horizontal del fiador = 1.95 m.

tg = (8 x f x X) / l1^2 = (8 x f x l1) / l1^2 = 4xf / l1 = 4 x n

Sustituyendo datos: O = 45.00tg O = 1.00

l1 = 6.90 m.

L1 = 9.76 m.Para nuestro caso se usaran las siguientes dimenciones por tener una sección con pendiente fuerte

L1 = Longitud del Fiador Izquierdo = 3.25 m.L2 = Longitud del Fiador Derecho = 5.73 m.



Puente : KM 9+429.580 17.00 m.


4.- Longitud de los Fiadores

A) Cámara de Anclaje Margen Derecha

7.30Lh1

Por Semejanza de TriánguloL1

3.25 6.2 L1 = 3.83 m.

1.00 a

2.20 6.20

b

B) Cámara de Anclaje Margen Izquierda

3.05Lh2

Por Semejanza de TriánguloL2

5.73 1.95 L2 = 8.96

1.00

2.20 1.95

bLuego:Longitud de Fiadores

L1 = 3.83 m.L2 = 8.96 m.

Longitud Horizontal de FiadoresLh1 = 7.30 m.Lh2 = 3.05 m.

Donde :L1 = Longutud del Fiador DerechoL2 = Longitud del Fiador IzquierdoLh1 = Longutud Horizontal del Fiador DerechoLh2 = Longitud Horizontal del Fiador Izquierdo



Puente : KM 9+429.580 17.00 m.


5.- Flecha de Montaje

5.1 Aumento de Flecha Por Alargamiento del Cable entre Torres

fm

f1l'

Sabemos que:15

f1 = L (A)16 n1(5 - 24 n1^2)

H'ypp x l1 L = (1 + 16/3 x n^2) (B)

E x ADonde:

f1= Aumento de flecha por alargamiento de cable entre torres. L= Aumento de longitud de cable entre torres

E = Modulo de elasticidad del cableA = Area del cable

n1 = fm / l'

n = f / l'

Hvpp = Tensión Horizontal verdadera por peso propio total

H'vpp = Hvpp / 2 A cada lado del puente

5.2 Aumento de Flecha Por Disminución de Luz entre Torres

f'1 l- l1 - 12 f'2

L1 L2L2+ L2

L1+ L1 L+ L

l1 l' l2

Sabemos que:15 - 40x n^2 + 288xn^4

f2 = l'16 n1(5 - 24 n1^2)

H'ypp (l1 + l2) l' = sec ^3ß

E x A



Puente : KM 9+429.580 17.00 m.


Donde:l1,2 = Longitud horizontal de fiador f2 = Aumento de flecha por disminución de la luz entre torressec ß = 20.82402sec^3 ß = 9030.130022E = 16900000 Tn/cm2.A = 0.0127 m2.0.9f = 4.68

HmDonde:

ß Vmsec = 1 + tg² ß Tmn = 0.08tg ß = 4 x n1 = 20.80000

sec ß = 20.82402Hpor columna = 4.49 Tn.

5.3 Cálculo de la flecha de MontajeLa flecha de montaje se cálcula por aproximaciones sucesivas

f = f m + f

f = f 1 + f 2

f = fm + f1 + f2 .(01)

Primer TanteoPara este primer tanteo consideraremos una flecha de montaje igual a 9/10 de la flecha del cable

n1 = 0.9* f / l'

n1 = 0.0747604Sustituyendo:En B: L = 0.0001573 m.

En D: l' = 1.9552194 m. H'ypp (l1 + l2)

Luego: E x AEn A: f1 = 0.0004053 m.

En C: f2 = 4.9668184 m.

Reemplazando en 01: f = fm + f1 + f2

5.20 = 9.6472Diferencia en 01:

-4.45 m.

-4.45 < 0.05 CONFORME



Puente : KM 9+429.580 17.00 m.


Segundo Tanteo

f m = f m primer tanteo + diferencia

f m = 0.2328n/1 = 0.0037

Sustituyendo:En B: L = 0.001310 m.

En D: l' = 1.539617 m.

Luego:En A: f1 = 0.066044 m.

En C: f2 = 77.635882 m.

Reemplazando en 01:

5.20 = 77.9347Diferencia en 01:

-72.73 m.

-72.734702 < 0.05 CONFORME

6.- Longitudes de Cable en Montaje

Lm = Lc + l + L

Lm = 65.27 m.

7.- Longitudes Total del Cable (Incluido los Fiadores)"Ltc"

Ltc = Lm + L1 + L2

Ltc = 78.06 m.RESUMEN:

a.- Cables : El proyecto se diseñará con 2 cables de 1/2"b.- Péndolas : Suficiente con 5/16" a cada 2.5 metros.c.- Cámara : Las camaras de anclaje debe ser de 2.2 x 2.2 x 1.5

anclaje Se tiene un peso de 11.13 ton.



Puente : KM 9+429.580 17.00 m.


F- DISEÑO DE LOS CARROS DE DILATACION

1.- Peso Propio

Peso propio Wd= 44.56 Kg

2.- Empuje

Empuje =pl^2/8f=H 4198.03

3.- Desplazamiento del carro en cada torre por carga muerta

D=HL(Seca1)^2/EAE=2/3(2100000) 1400000.00A=seccion Total cable 1.27 cm2

ANGULOS FORMADOS EN EL PUENTE RADIANES GRADOS

Angulo con el cable principal a= Arc Tang( 4f/L) 0.32 18.38Angulo del fiador izquierdo a1= Arc Tang( L1/LH1) 0.48 27.66Angulo del fiador derecho a2= Arc Tang( L2/LH2) 1.24 71.21

Longitud del fiador izquierdo (L1) 3.83 m.Longitud del fiador derecho (L2) 8.96 m.Lh1 = Longutud Horizontal del Fiador Derecho 7.30 m.Lh2 = Longitud Horizontal del Fiador Izquierdo 3.05 m.

D= 1.15 cms Desplazamiento en portico izquierdo D= 20.44 cms Desplazamiento en portico derecho

Desplazamiento maximo con sobrecarga y temperaturala tension horizontal maxima es 4423.70 KgEl desplazamiento seraD1=Seca1( cxtxL1+HL1x(Seca1)^2/(EA)

c= 0.000012 t= 25 C*D1= 1.50 cmsLuego el desplazamiento neto es D=D1-D 1.00La plancha metalica debe tener un minimo de 1.00 cms a cada lado del eje de la torre



Puente : KM 9+429.580 17.00 m.


4.- Presion vertical sobre la torre

P=HxTg(a+a1)= 3788.73 Kg 3.8 TnPresion en la columna (P)= 3.79 TnEsfuerzo admisible (Fa) 7.5 Tn/cm2Diámetro de rodillos (d) 7.5 cmsNúmero de rodillos (n) 3 u

5.- Ancho de la platina

Ancho de la platina(A) = 760xP/(Fa^2nd) Presion en la plancha=P/ALA= 2.28 cms P= 14.35Dejando 2,5 cms de borde a cada ladoAp=A+2*2,5 8.00 cms

6.- Largo de platina

Largo de platina = (n-1)*(d+1)+2*8 = 33 Cm.

Si la plancha superior se desplaza 1.00 cms La distancia extrema aumentara 2 cms a 3 cms

El momento que se produce en el volado sera =( M) =P/A*B M= 64.58 f= 30 cms

C= Larg.plat./2 = 16.57.- Radio de la parte curva

r=(f^2+c^2)/(2f)= r= 19.54y=(r^2-^x^2)^0,5 y= 19.54E`=f-(r-y)+2 E`= 32.00

Considerando una faja de 1 cm de ancho y el espesor en la seccion E`S=ab^2/6 S= 170.67 cm2R=M/S R= 0.38 kg/cm2 Ra= 2100

Es R<Ra CONFORME

8.- Espesor de plancha inferior

Si la plancha superior se desplaza 1.00 cms , los rodillos giraran 0.5la distancia al borde libre sera 2.5M=P*L^2/2 M= 44.85

Considerando el espesor de la plancha inferior = 5 cmsS=ab^2/6 S= 4.17 cm2R=M/S R= 10.76 kg/cm2 Ra= 2100

Es R<Ra CONFORME


ALMA ACERO

Resist. Efect.

a Rot. en Ton.

2.74

4.25

6.08

10.68

13.20

16.67

23.75

41.71

91.80

159.66


Ancho de la cámara de anclaje (Paralela a lalongitud del puente)Profundidad de la cámara de anclaje (Perpendicular al ancho).


Verficación de la excentricidad de fuerzas

Coeficiente de fricción del terreno

Verificación al deslizamiento de la cámara de anclaje

Verificación al volteo de la cámara de anclaje


0.30 Ton3.16 Ton2.25 Ton2.25 Ton

Cálculo de las cargas de sismopi*hi Fsi (Ton)

3.77 0.112.51 0.071.26 0.047.53 0.22

Verficación de la excentricidad de fuerzas

(Wp*2b/3+Wz*b/2+Tmax.ser*SEN(O2)*2b/3+Tmax.ser*SEN(O)*2b/3-(Tmax.ser*COS(O2)-Tmax.serCOS(O))*(H+hz)-Fs3*(H+hz)-Fs2*2*(H+hz)/3-Fs1*(H+hz)/3

> 1.5 OkVerificación al deslizamientode la zapata

> 1.5 OkVerificación al volteode la zapata

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