Camara de Alcantarillado

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CONTRATO IDU-033-2006

CONSORCIO ALIZAN 11

MEMORIA DE CÁLCULO

CAMARAS DE ALCANTARILLADO

Contiene:

Análisis y Diseño Cámara 14-18

JOSE DEL C. NIETO MUÑOZ ING. CIVIL-M.I.C. UNIVERSIDAD NACIONAL

BOGOTÁ, D.C. JUNIO DE 2014

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1. INDICE

Contenido

1. INDICE 2

2. INTRODUCCION 3

3. OBJETIVO 3

4. ALCANCE 3

5. METODOLOGIA 4

6. MATERIALES 6

7. NORMAS Y ESPECIFICACIONES 6

8. COMBINACIONES DE CARGA 6

9. DISEÑO 9

10. ANÁLISIS Y DISEÑO CÁMARA 14-18 10

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2. INTRODUCCION

En los proyectos de alcantarillado es necesario prever pozos de acceso para las

tuberías con diámetro mayor a 36”, que al nivel de la tubería se amplían formando

cámara cuya anchura mínima es de 1.20m con longitudes variables, que en

general se deben ajustar a un número completo de tubos de 2.5 m; a través del

pozo se facilitará la inspección de las tuberías, y realizará la limpieza de las

mismas, por medio de equipos adecuados para su periódico mantenimiento.

3. OBJETIVO

Elaborar la Memoria de Cálculo, los Planos de Construcción y el cómputo de las

Cantidades de Obra de las estructuras con el objeto de estimar el costo de la

construcción y proceder a realizar la licitación y llevar a cabo la obra.

4. ALCANCE

Realizar los Análisis y Diseños estructurales y elaborar los planos de Construcción

en un todo de acuerdo con las necesidades planteadas por el proyecto hidráulico

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bajo la Normativa que satisfaga las condiciones de seguridad, economía y

durabilidad. Para ello, se plantearán las condiciones de entorno, los parámetros de

diseño; materiales, cargas verticales, cargas horizontales, espectro de diseño, etc.

5. METODOLOGIA

Una vez conocido el proyecto hidráulico, la profundidad de la obra; la ubicación

dentro de la vía, la deflexión del alineamiento, se procederá a plantear la solución

estructural teniendo en cuenta los diámetros de las tuberías, las cotas claves de

entrada y salida, la deflexión establecida por el alineamiento, así como las

longitudes hacia atrás y hacia adelante, previendo en ambos casos que entre pozo

y pozo se pueda colocar un número entero de tubos.

Se adoptará la calidad de los materiales y se estimarán las cargas verticales

correspondientes al relleno y a la carga viva luego se calcularan los empujes,

máximos y mínimos en donde para secciones cerradas se utilizará el coeficiente

de presión en reposo.

Para cámaras superficiales se tendrá en cuenta la acción del sismo apelando a la

expresión establecida en la formulación de Mononobe – Okabe.

Con el objeto de encontrar los esfuerzos más desfavorables en placas y muros se

analizan las cámaras bajo diferentes condiciones de carga y se combinan

adecuadamente sus efectos.

Con los datos anteriores se procede a elaborar los modelos matemáticos

estructurales a que haya lugar para realizar los Análisis

Para los Diseños se tienen en cuenta los siguientes métodos que prescriben las

Normas:

Para carga de servicio teniendo en cuenta la separación del refuerzo para

minimizar la Fisuración según se su tipo de exposición.

Por resistencia ultima para condiciones de durabilidad con el factor de mayoración

según sea la variación de esfuerzos en el acero de refuerzo.

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Datos básicos para Análisis y Diseños

Cargas permanentes

Densidad del relleno = 2.0 Ton/m3

Densidad del Agua = 1.0 Ton/m3

Densidad del concreto = 2.4 Ton/m3

Carga viva: Camión C40-95 del INVIAS

Ejes traseros e intermedios 15.0 Ton

Ejes delantero 10.0 TON

Separación entre eje 4.0m.

Impacto: I = 30% 0.00 <=Hr <=0.30 m

I = 20% 0.30 < Hr<= 0.60m

I = 10% 0.60 < Hr<= 0.90m

Para 0 < Hr < 0.60 m P = 7.5 Ton

Para el refuerzo paralelo al tráfico P se distribuye en un ancho E = 1.20 + 0.06 L

Pcr = E

lP )(

Para 0.6 m < Hr < 2.4 m P se distribuye en un área igual a BL L = 1.75 Hr

CARGAS HORIZONTALES PARA EMPUJE

Angulo de fricción interna = 30º Coeficiente de presión en reposo Ko= 1-sen 30º = 0.5

Angulo en la pared del Box = 0º

Angulo de fricción en paredes = 0º Aceleración Sísmica Am = 0.25

Coeficiente de aceleración horizontal Kh= Am / 2

Angulo en la expresión de Mononobe-Okabe = Arctg (Kh/ (1-Kv))

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Angulo del talud en el terreno i = 0º

Empuje lateral máximo: Emax= Ko (Hr +0.70)

Empuje lateral mínimo: Emin= Ko Hr

Empuje por nivel freático

s = e

meG

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G = peso específico G = 2.7 t/m3

e = porcentaje de vacíos 60 % < e < 70% e = 65%

m = porcentaje de saturación 85 % < m < 95 % m = 90%

= densidad del agua = 1.0 t/m3 s = 2.05 t/m

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Ps = + (s - ) Ko = 1.525 t/m2/m

6. MATERIALES

Concretos: Cámara fć = 280kg/cm2

Atraque fć = 210kg/cm2

Limpieza fć = 140kg/cm2

Acero de refuerzo: fy = 4200 kg/cm2

7. NORMAS Y ESPECIFICACIONES

- Normas Colombianas de Diseño y Construcción Sismo Resistentes NSR-10

- Código Colombiano de Diseño Sísmico de Puentes CCP-95

- Code Requirements for Environmental Engineering Concrete Structures (ACI

350 06)

8. COMBINACIONES DE CARGA

Se plantean para Análisis dos tipos de secciones;

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Sección en Box como marco cerrado y sección en “U”, con restricción a

desplazamiento horizontal en los nudos superiores, debido a viga que configura

la entrada del cilindro a la cámara.

Para carga permanente se calculan todas las cargas que actúan en conjunto

sobre la cámara para hallar la reacción sobre el fondo.

Se establecen luego de condiciones de carga

- Empuje Vertical Cargas Permanentes ( Relleno + Peso Propio)

- Empuje de Relleno Horizontal Máximo

- Empuje de Relleno Horizontal Mínimo.

- Empujes por Flotación.

- Carga Viva 1

- Carga Viva 2

- Empujes por Agua Interior.

- Empujes Pseudoestáticos.

Se establecen las siguientes Combinaciones de Carga:

CONDICIONES EN SERVICIO

GRUPO I (Servicio)

Empuje Vertical Cargas Permanentes 1.00

Empuje de Relleno Horizontal Mínimo 1.00

GRUPO I B (Servicio)


Empuje de Relleno Horizontal Máximo 0.50

Carga Viva 1 1.00

Empujes Flotación 1.00

GRUPO I C (Servicio)


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Carga Viva 2 1.00


GRUPO I D (Servicio)




GRUPO I E (Servicio)



Empujes por Agua Interior. 1.00

GRUPO VII (Servicio)



Empujes Pseudoestáticos. 1.30

CONDICIONES ÚLTIMAS

GRUPO I (Ultimo)



GRUPO I B (Ultimo)



Carga Viva 1 2.17

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GRUPO I C (Ultimo)



Carga Viva 2 2.17


GRUPO I D (Ultimo)




GRUPO I E (Ultimo)



Empujes por Agua Interior. 1.30

GRUPO VII (Ultimo)



Empujes Pseudoestáticos. 1.30

9. DISEÑO

Para las hipótesis con cargas de servicio se realiza el Diseño teniendo en cuenta

el control de Fisuración.

Para las hipótesis con carga últimas se realiza el Diseño teniendo en cuenta el

concepto de Durabilidad.

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10. ANÁLISIS Y DISEÑO CÁMARA 14-18

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ENVOLVENTE DE MOMENTOS ULTIMOS (Ton-m)

ENVOLVENTE DE MOMENTOS DE SERVICIO (Ton-m)

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ENVOLVENTE DE CORTANTES ULTIMOS (Ton)

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Refuerzo Colocado en Planos A 1/2 c.18 B 1/2 c.18 C 1/2 c.18 (Cara Interior de la Cámara) D 1/2 c.18 (Cara Interior de la Cámara) E 1/2 c.18 (Cara Interior de la Cámara)

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