DISEÑO ESTRIBO TIPO CAJON

DISEÑO ESTRIBO TIPO CAJON M.F.B. VERSION 2.0

DISEÑO DE ESTRIBO TIPO CAJON

PROYECTO: ESTRIBO IZQUIERDO PUENTE HUMAYACUDATOS :Factor de seguridad deslizamiento FSD= 1.50 Factor de seguridad por volteo FSV= 2.00 Angulo de fricción interno = 32.00 gradosCoeficiente de empuje activo Ka= 0.31 Coeficiente de fricción deslizamiento f= 0.55

1.80 ton/m3Peso muro de concreto = 2.40 ton/m3Sobrecarga Ws/c= 1.00 ton/m2Altura equivalente por sobrecarga Ho= 0.56 m.Altura de la pantalla Hp= 5.35 m.Capacidad portante del suelo Gt= 2.50 kg/cm2Altura de la cimentación Hz= 2.00 m. Altura de socavación Hs= 1.00 m.Altura total para empuje activo H=Hs+Hp = 6.35 m.

1.0 FUERZAS RESISTENTES1.1 PESO PROPIO DEL ESTRIBOEsta dado por el peso propio del estribo mismo, para evaluar este peso se ha dividido el estribo en secciones simplesfáciles de calcular su peso, así como su brazo de palanca con respecto a la arista exterior, en nuestro caso la distribuciónse ha hecho de la siguiente manera (Ver gráficos) :

A B C D

Donde:

Elemento 01: Pantalla lateral 1 (columnas)Elemento 02: Pantalla lateral 2Elemento 03: Pantalla lateral 3Elemento 04: Pantalla lateral 4 Elemento 05: Cimentación 1(laterales)Elemento 06: pantalla frontal superiorElemento 07: losa de aproximaciónElemento 08: viga frontalElemento 09: viga lateralElemento 10: pantalla posteriorelemento 11: pantalla frontal inferiorElemento 12: columna lateralElemento 13: columnas frontales Elemento 14: cimentación 2(central)

A B C D

PLANTA TIPICA

2

1 4

3

X CORTE A-A X CORTE B-B

Pesodel rellenog=

55

9

13

85

11

65

7

10

D9

ROCA : 0.7 GRAVA : 0.6 ARENA : 0.5-0.6 COHESIV: 0.45-0.5

D10

GRAVA : 2.0 ARENA : 1.9 COHESIVO: 1.8


X CORTE C-C X CORTE D-D

ELEMENTOS LONGITUD ESPESOR ALTO NUMERO BRAZO PESO MOMENTOm. m. m. VECES m. ton. ton-m.

DIMENSIONES DEL ESTRIBOElemento 06: pantalla frontal superior 8.46 0.30 1.70 1.00 2.18 10.36 22.57 elemento 11: pantalla frontal inferior 8.46 0.30 3.30 1.00 1.35 20.10 27.14 Elemento 08: viga frontal 8.46 1.13 0.60 1.00 1.77 13.77 24.37 Elemento 13: columnas frontales 0.83 0.45 3.30 2.00 1.92 5.92 11.36 Elemento 12: columna lateral 0.70 0.40 3.30 2.00 4.60 4.44 20.40 Elemento 01: Pantalla lateral 1 (columnas) 1.13 0.40 5.90 2.00 1.77 12.80 22.66 Elemento 02: Pantalla lateral 2 4.87 0.30 3.55 2.00 4.77 24.90 118.75 Elemento 03: Pantalla lateral 3 2.47 0.30 2.35 2.00 3.57 8.36 29.84 Elemento 04: Pantalla lateral 4 2.40 0.30 1.18 2.00 5.60 4.08 22.84 Elemento 10: pantalla posterior 8.66 0.30 2.25 1.00 7.05 14.03 98.91 Elemento 05: Cimentación 1(laterales) 5.00 2.00 2.00 2.00 2.50 96.00 240.00 Elemento 14: cimentación 2(central) 4.00 6.26 2.00 1.00 2.00 120.19 240.38 Elemento 07: losa de aproximación 4.87 8.60 0.25 1.00 4.77 25.13 119.87 Elemento 09: viga lateral 4.57 0.70 0.60 2.00 4.62 9.21 42.56

369.27 1,041.64 1.2 PESO DEL RELLENOSe considera el peso de la tierra de relleno que gravita sobre la zapata, al igual que el caso del cálculo del peso propio del estribose debe dividir el relleno en secciones fáciles de calcular su peso y su brazo de palanca (Ver gráficos)

A B C D

Donde:

Elemento 01: Relleno sobre cimiento 1, sin considerar columna ni viga lateral Elemento 02: Relleno sobre cimiento 2Elemento 03: Relleno bajo la viga frontalElemento 04: PRelleno sobre viga lateralElemento 05: Descuento de viga lateral metrada como rellenoElemento 06: Descuento de columna lateral metrada como relleno

A B C D

PLANTA TIPICA

14

85

13

65

7

10

14

85

11

65

7

10

2

1 1

4 4


X CORTE A-A X CORTE B-B

X CORTE C-C X CORTE D-D


DIMENSIONES DEL RELLENOElemento 01: relleno sobre cimiento 1sin considerar columna ni viga lateral 2.67 1.20 5.35 2.00 3.67 61.71 226.47 Elemento 02: relleno sobre cimiento 2 1.67 6.26 5.35 1.00 3.17 100.67 319.14 Elemento 03: relleno bajo la viga frontal, 0.83 7.44 3.30 1.00 1.92 36.68 70.43 Elemento 04: relleno sobre la viga lateral 1.90 0.70 2.05 2.00 5.95 9.82 58.40 Elemento 05: descuento viga lateral metrad 4.57 0.70 0.60 -2.00 4.62 -6.91 -31.92 Elemento 06: descuento de columna latera 0.70 0.40 3.30 -2.00 4.60 -3.33 -15.30

198.64 627.211.3 SOBRECARGA EN RELLENO DEL ESTRIBOSe considera una sobrecarga de 1 ton/m2 en el relleno del estribo por efecto del tráfico cercano al estribo, estasobrecarga también se utiliza para el incremento del empuje sobre el estribo


Sobrecarga (proyectada sobre cimiento 1) 1.00 2.67 1.20 2.00 3.67 6.41 23.52 Sobrecarga (proyectada sobre cimiento 2) 1.00 1.67 6.26 1.00 3.17 10.45 33.14

16.86 56.66

1.4 CARGAS Y REACCIONES DEL PUENTE

1

9

6

5

4

2 23

3


La carga pemanente del puente está dado pro el peso propio del puente como son las vigas principales, secundarias y la losa; y elpeso muerto como es el peso del asfalto, las veredas, barandas, etc. La reacción calculada corresponde a un puente típico de 1 víaLa reacción por sobrecarga corresponde al tren de carga HS20 del reglamento AASHTO en su última versión.

BRAZO PESO MOMENTOm. ton. ton-m.

Reacción por carga permanente 1.6 76.60 122.56 Reacción por sobrecarga 1.6 70.12 112.19

146.72 234.75

2.0 FUERZAS ACTUANTES

2.1 FUERZA DE FRICCIONOriginada por las dilataciones o contracciones del puente ubicado en la posición más desfavorable que es cuando afecta la estabilidaddel estribo. En el cálculo de esta fuerza interviene el tipo de material del puente, las variaciones de temperatura y el tipo de juntade dilatación por lo que se ha elaborado una hoja de cálculo para diferentes luces del puente:


Fuerza de fricción 7.60 4.00 30.40

2.2 FUERZA LONGITUDINAL POR CARGA VIVAOriginada por el frenado y aceleraciones de los vehículos que transitan en el puente, se aplica a 1.83 m (6 pies) sobre el nivel de la losa del tablero y su magnitud es el 5% de la sobrecarga del puente


Fuerza longitudinal de frenado 9.43 3.51 33.06

2.3 EMPUJE DE TIERRAS

Para el cálculo de empuje de tierras se ha utilizado el método de Rankine S/C P1

Peso de losa aproximac.= 0.6 ton/m2Ancho pantalla frontal Bp= 9.26 mAncho de cimentacion Bc= 10.26 m

Hp E1

Y1 P2

Hc Hs E2 P3

nivel de socavación

SIN CONSIDERAR EMPUJE PASIVO DE LA CIMENTACIONEmpuje con sobrecarga Empuje sin sobrecargap1= 0.49 ton/m2 p1= 0.18 ton/m2p2= 3.45 ton/m2 p2= 3.14 ton/m2p3= 4.00 ton/m2 p3= 3.70 ton/m2E1= 97.65 ton E1= 82.43 tonE2= 38.24 ton E2= 35.09 tonY1= 3.01 m Y1= 2.88 mY2= 0.49 m Y2= 0.49 m

2.4 FUERZA DE SISMO (puente de un solo tramo)Según el AASHTO (sección 3.10.9), los puentes de un solo tramo no requieren un análisis sísmico detallado. La conexiónentre el puente y el estribo debe diseñarse para resistir una fuerza horizontal igual a la reacción por carga permanente multiplicadopor el coeficiente de aceleración de la zona. De acuerdo con el Reglamento Nacional de Construcciones la fuerza sísmicaestá dada por la siguiente expresión:

Norma Técnica de Edificación E-030

Factor de zona Z= 0.3 (zona 2)Factor de Uso U= 1.3 (edificaciones tipo B)Parámetro de suelos S= 1.2

Fsismo=Z U S CR

P


Factor de Amplificación Sísmica C= Período del suelo Tp= 0.6 seg Altura del estribo He= 9.1 m

60

Período de la estructura T= 0.15 C= 2.50

Coeficiente de Reducción R= 7.5 (para muros de concreto armado)C/R>=0.1 0.33 ZUCS/R= 0.16 Usar : 0.20

Para la carga permanente se está considerado el peso permanente de las superestructuraPpermanente= 76.60 ton

Entonces la fuerza de sismo será:Fsismo= 15.32 tonYsismo 7.60 m

2.5 PRESION DE TIERRAS DEBIDO AL SISMOSimultáneamente a la fuerza de sismo, actúa la presión activa bajo sismo que se analiza por el método deMononobe Okabe descrito en AASHTO en la sección 11.6.5 Apéndice A

El empuje activo de tierras debido al sismo está dado:

Donde:Peso unitario del relleno Y= 1.80 ton/m3Altura total del estribo H= 6.35 m (hasta nivel de socavación)Ancho del estribo (pantalla frontal) Bp= 9.26 mAlto de la cimentación Hc= 2.00 mAncho de la cimentación Bc= 10.26 mAngulo de fricción del relleno F= 32.00 grados

8.87 gradosAngulo de fricción entre el relleno y el estribo D= 20.00 grados

0.00

0.16 Angulo de inclinación del terreno i= 0.00 gradosAngulo de la pendiente de la cara interior de estribo B= 0.00 grados

Reemplazando:

0.38

129.17 ton

3.18 m ( se recomienda que actua en H/2, ver Apéndice A,seción 11 AASHTO)

3.0 VERIFICACION DE ESTABILIDAD

3.1 CONDICION I: ESTRIBO SIN PUENTE Y CON RELLENO SOBRECARGADOP= 584.77 tonHr= 321.63 tonMr= 1,725.51 ton-mHa= 135.89 ton Ma= 312.15 ton-m FSD= 2.37 > 1.50 BIENFSV= 5.53 > 2.00 BIEN

VERIFICACION DE PRESIONES SOBRE EL TERRENO

A= 10.26 m CB= 5.00 m

Coeficiente CT=

seg (He/CT)

T= arc tan KH/(1-KV)

Coeficiente de aceleración vertical KV=

Coeficiente de aceleración horizontal KH=

KAE=

EAE=

YAE=

C=2 .5 (TpT )1.25

≤2 .5

E AE=12YH 2 (1−KV )K AE

K AE=COS2 (F−T−B )

COS (T )COS2 (B )COS (D+B+T )(1+√SEN (F+D )SEN (F−T−i )COS (D+B+T )COS (i−B ) )

2


C= 4.00 mD= 6.26 mArea= 45.04 m2 Xc= 2.22 m (centro de gravedad) A DI= 77.83 m4

Xo= 2.42 m. e= 0.19 m. B/6= 0.83 m. BB/6>e ¡BIEN! DENTRO DEL TERCIO CENTRAL

Xo Pq1= 0.97 kg/cm2 BIEN <Gtq2= 1.56 kg/cm2 BIEN <Gtq3= 1.71 kg/cm2 BIEN <Gt

q1 q2 q3

3.2 CONDICION II: ESTRIBO CON PUENTE Y CON RELLENO SOBRECARGADOP= 731.49 tonHr= 402.32 tonMr= 1,960.26 ton-mHa= 143.39 ton Ma= 375.61 ton-m FSD= 2.81 > 1.50 BIENFSV= 5.22 > 2.00 BIEN


Xo= 2.17 m. e= -0.06 m. B/6= 0.83 m. B/6>e ¡BIEN! DENTRO DEL TERCIO CENTRAL

q1= 1.74 kg/cm2 BIEN <Gtq2= 1.53 kg/cm2 BIEN <Gtq3= 1.48 kg/cm2 BIEN <Gt

3.3 CONDICION III: ESTRIBO CON PUENTE Y SISMO (SIN SOBRECARGA)P= 644.51 tonHr= 354.48 tonMr= 1,791.42 ton-mHa= 144.49 ton Ma= 526.53 ton-m FSD= 2.45 > 1.50 BIENFSV= 3.40 > 2.00 BIEN


Xo= 1.96 m. e= -0.26 m. B/6= 0.83 m. B/6>e ¡BIEN! DENTRO DEL TERCIO CENTRAL

q1= 1.91 kg/cm2 BIEN <Gtq2= 1.05 kg/cm2 BIEN <Gtq3= 0.83 kg/cm2 BIEN <Gt

Manuel Flores B.Versión 2,0

CIMENTACION


sin considerar columna ni viga lateral

ANALISIS

Página 8

ANALISIS ESTRUCTURAL DE ESTRIBOS TIPO CAJON

PROYECTO: ESTRIBO IZQUIERDO PUENTE HUMAYACU

1.0 CARGA VIVA

Reacción por sobrecarga en el estribo 70.12 ton

35.06 ton (por cada viga principal)Ancho de columna frontal 1.13 mLongitud eje apoyo 0.40 mExcentricidad 0.16 m

5.78 ton-m

2.0 CARGA MUERTA

Reacción por carga permanente estribo 76.60 ton

38.30 ton (por cada viga principal)

6.32 ton-m

3.0 PRESION DE TIERRAS

Angulo de fricción interna = 32.00 gradosCoeficiente de empuje activo Ka = 0.31Peso del relleno = 1.80 ton/m3Ancho de pantalla Bp= 9.26 mLongitud tributaria columnas interiores = 3.09 mLongitud tributaria columnas exteriores= 1.54 mAltura pantalla Hp = 5.85 mAltura pantalla frontal superior = 2.25 m

P1= 1.92 ton/mP2= 4.99 ton/mP3= 3.84 ton/mP4= 9.99 ton/m

1.40 ton/m

1.62 ton/m

3.24 ton/m

4.0 SISMO EQ

Fuerza de sismo en estribo Fsismo = 15.32 ton

Reacción por sobrecarga PL=

Momento por sobrecarga ML=

Reacción por carga permanente PM=

Momento por sobrecarga ML=

WE=

ME1=

ME2=

ANALISIS

Página 9

Fuerza de sismo en estribo en cada eje= 7.66 ton

ACERO

Página 10

BASE DE DATOS (ACEROS AREQUIPA)

No DES AREA PESOcm2 kg/m

2 Ø 1/4" 0.282 0.22Ø 8 mm 0.5 0.4

3 Ø 3/8" 0.71 0.56Ø 12 mm 1.13 0.89

4 Ø 1/2" 1.29 0.995 Ø 5/8" 2 1.556 Ø 3/4" 2.84 2.248 Ø 1" 5.1 3.97

11 Ø 1 3/8" 10.06 7.91

DISEÑO ESTRIBO TIPO CAJON

Documents

Transcript of DISEÑO ESTRIBO TIPO CAJON