DISEÑO HIDRÁULICO Y ESTRUCTURAL DE CAÍDA VERTICAL

"MEJORAMIENTO DE TRAMOS CRITICOS DE LOS CANALES DE RIEGO SAN JOSE,"CULTAMBO, JEQUETEPEQUE, SANTA MARIA Y EL PALMO DEL VALLE JEQUETEPEQUE, PROVINCIA DE PACASMAYO- LA LIBERTAD"

DISEÑO ESTRUCTURAL DE CAÍDA VERTICAL "MEJORAMIENTO DEL SISTEMA DE RIEGO ALTO PLANTANOYACU DISTRITO

Proyecto:

NUEVA CAJAMARCA, PROVINCIA DE RIOJA"  CAIDA:

KM:1+254.00 CANAL ESPERANZA, COMISION DE REGANTES REGANTES EL INDEPENDIENTE 

1000.00 Kg/m² 

S/c =

Características físicas del suelo γ S

a = 1.72 m.

1206.67 Kg/m³ 

Ø= 15.67 °  Características del Concreto F'c 210.00 Kg/cm² 

Y = 0.42 m.

γ C 

2400.00 Kg/m³ 

r= 5.00 cm. Características del Refuerzo F'y 4200.00 Kg/cm²  Espesor de Losa Muro: 0.200 m. e=

b = 1.20 m.

Capacidad Portante del estrato ubicado en el fondo del Canal  0.99 Kg/cm²

σ= Presión que ejerce el sistema en el  fondo del canal

La = 1.82 m.

0.42 m.

Presión que ejerce la estructura (kg/cm2) Presión que ejerce el Agua Contenida en la Losa de Fondo (kg/cm2)

0.20 m. •

Cálculo de la Presión que ejerce la Estructura

210.00 Kg/m³ •

( 1.92 m. •

1.60 m. 1.60 m.

-

0.20

1.20 m. Lb = 1.40 m.

1.72 m. •

1.200 m. )

0.20

132.31 Kg/m²  Cálculo de la Presión que ejerce el agua en la Plantilla, considerando que trabaja a máxima Capacidad  •

1720.23 Kg/m²  • Finalmente, la Presión que ejerce el sistema en el estrato sobre el cual se Apoya

 La Estructura es:

1852.54 Kg/m²

0.19 Kg/cm²

Conclusión: La Estructura no Fallará por asentamiento

<

0.99 Kg/cm²  

ok 

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CÁLCULO DEL EMPUJE ACTIVO  h´

Coeficiente de empuje  Activo a

E a 

H 

16 ° 2

w 

w 

e/ 2 

0.575

Cálculo de H

Cálculo de h´  

H = 1.72 m. +

0.20 m. 2

1000.00 Kg/m²  1206.67 Kg/m³ 

H= 1.82 m. Remplanzando Valores 0.50•

0.575•

0.83 m. 1206.67 Kg/m³ 

• 1.82 m. ( 

1.82 m.

+ 2 • 0.83 m.  )

1.82 m. 1.82 m.

+ 3• + 2•

0.83 m. 0.83 m.

2197.231 Kg/m •

CÁLCULO DEBIDO AL EMPUJE ACTIVO

2197.231 Kg/m

• 1.82 m. •

3 1650.912 Kg-m

Para el análisis de la Losa de fondo consideramos la estructura vacía No se considera el peso propio de la losa inferior porque no genera momento . Carga de las Losas Verticales

P=

2400.00 Kg/m³

• 0.20 m.

• 1.72 m.

• 1.00 m.

1.40 m.

P= 2P=

589.79 Kg/m 1179.58 Kg/m

Wi = 2P  La carga distribuida a lo largo de la losa inferior es : 1179.58 Kg/m El maximo momento para un elemento simplemente apoyado se presenta en la parte central, es decir: Cuando:

w 

w 

w  n i 

Calculo del momento isotático máximo = 1179.58 Kg/m = 1.400 m. 1179.58 Kg/m

8 288.997 Kg-m

 • ( 1.400 m )² 

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Momentos de Diseño Muros Laterales : 2971.642 Kg-m Losa : 2538.146 Kg-m Dimensionamiento Final de la Toma Lateral  •

Cálculo del Peralte Efectivo

 f´c=  fs=

210.00 Kg/cm² 1680.00 Kg/cm² 

K= j=

e=

15

20.00 cm.

0.88 

M= 2971.642 Kg-m  , que biene hacer el mayor momento y que se presenta en la losa lateral  K = 15 , obtenida de tabla 1.00 b= 2971.64 d= 15• 1.00 d= 14.075 cm Si el recubrimiento empleado es: 5.00 cm. y un refuerzo principal de diámetro Ø 1/2"  el espesor de losa teórico t c : 1.27 cm Nº 4 ; Ø = 1/2"  ; tc = 14.075 cm +

1.27 cm.

+ 5.00 cm.

2

tc = 19.71 cm. Comparando en espesor teórico con el Asumido tc = 19.71 cm. Por lo tanto el peralte efectivo es igual = - ( 1.27 cm + 20.00 cm. 2 14.37 cm. d=

<

20.00 cm.

Ok.

5.00 cm. )

Calculo del refuerzo:

Los momentos obtenidos son diferentes para cada una de las losas (superior, inferio y laterales) Por lo que el área de acero As. Se plantea en funcion de este parámetro Donde: 4200.00 Kg/cm²  ; b = 100.00cm a = 0.235 As 210.00 Kg/cm²  0.118 As² -14.365 As + 0.026 Mu = 0 0.90 Para Muros Laterales 2971.642 Kg-m As = 5.64cm²   Para Losa 2538.146 Kg-m As = 4.78cm²    Antes de iniciar los cáculos, determinamos el área de acero mínimo As min., y el espaciamiento entre barras máximo Sbmax. Exigido por RNC 

 As min = 0.0017• 100.00• 14.37   As min = 2.442cm²  Si Sbmax ≤ 3.e ≤ 45, y el espesor de la losa es : 20.00 cm. 3.e = 60.00 cm. SbMax = 45.000 cm.

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•En la losa Inferior, el area de refuerzo principal es :

 As = = 4.78cm²   Asmin = 2.442cm² 4.78cm²   < Entonces el área de acero es el área Calculada :  As = 4.78cm²  Dimensiones del acero empleado Tabla A.2 Nº 4 Ø = 1/2"  Varilla Diamentro Peso  Área a s  = 1.27cm²  Nº Pulg. mm. Kg/Cm 2* 1/4" 6.4 0.248 El espaciamiento entre barras 2.5* 5/16" 7.9 0.384 que le correspondes es :

Área cm 2

Perímetro 1.99 2.48 2.98 3.99

cm.

3 4

3/8" 1/2"

9.5 12.7

0.566 0.994

0.32 0.49 0.71 1.27

Sb = 26.00

5

5/8"

15.9

1.552

1.99

4.99

Elegimos S b 26.00cm El es paciamiento es: Conclusión: 26.00cm Ø  1/2"  @

6

3/4"

19.05

2.235

2.85

5.98

7 8 9 10 12

7/8" 1" 1 1/8" 1 1/4" 1 1/2"

22.225 25.4 28.6 31.8 38.1

3.042 3.973 5.033 6.225 8.938

3.88 5.07 6.42 7.94 11.40

6.98 7.98 8.98 9.99 11.97  

•En la Losa Lateral.

 As = = 5.64cm²   Asmin = 2.442cm² 5.64cm²   < Entonces el área de acero es el área Calculada :  As = 5.64cm² , Nº 4 Ø = 1/2"   Área a s  = Ø  1/2"  @ 22.00cm

as

1.27cm² ;

Sb=

22.00cm

1.27cm² 

CÁLCULO DE LA CUATÍA MÁXIMA CÁLCULO DE LA CUANTIA BALANCEADA

 f´c= 210.00 Kg/cm²   fy= 4,200.00 Kg/cm²  0.85 0.85•

0.85•

210.00 Kg/cm² 4,200.00 Kg/cm²

•

6000 6000 + 4,200.00 Kg/cm²  

Resumen de Acero Calculado

0.0213

Muros Laterales

Ø 0.75•

0.0213

0.0160

1/2"

@

22.00cm

As = 5.64cm²  

;

Losa de Fondo

Ø 1/2" @ 26.00cm ; As = 4.78cm²   Por Efectos de proceso contructivo adoptamos la siguiente distribución: Muros verticales

b=

100.00 cm. d = 14.37 cm.

Ø 1/2"  Área a s  =

Cálculo de Acero Máximo 22.98cm² En Muros = 22.98cm² En Losa =

Losa de Fondo

Ø 1/2"  Área a s  =

@ 20.00cm 1.27cm²

;

As = 6.35cm²   ok  

@

;

As = 5.08cm²   ok  

25.00cm 1.27cm²

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RESUMEN DE REFUERZOS    m    c     0     0  .     0     2

 Ø      1      /      2     "      @    

    @      "     2      /     1

 0      . 0       0      c     m   

     Ø

Ø

1/2"

@ 25.00cm

Chequeo por corte y Adherencia Verificamos que el es fuerzo cortante calculado V  e ,debe ser menor que el esfuerzo cortante admisible V adm : V adm  =

(210.00 Kg/cm²)

0.50•

V adm  = 7.25 Kg/cm²   para encontrar el esfuerzo cortante calculado utilizamos el máximo cortante calulado y utilizamos la siguiente fórmula: 1.53 Kg/cm²  2197.231Kg ; V c  = = 100.00 cm.

14.37 cm.

V adm V c Ok. > Comprobamos que el esfuerzo de adherencia calculado μc  , debe ser menor que el esfuerzo de adherencia adminisible μadm 35.20 Kg/cm² 

≤ μadm =  μ adm  =

3.23•

210.00 Kg/cm²  1.27 

36.86 Kg/cm² 

Para calcular el esfuerzo de adherencia calculado  μ c ,usamos la sigueinte formula:

Donde: V' = Maximo cortante que soporta la Alcantarilla.  ∑ = Sumatoria de Perímetro P as  = 3.99 2197.231Kg

 μ c

16• 0.8800•

 ∑ = 16

 j = d=

14.37 

 μ c  10.86 Kg/cm² 

Conclusión:

 μ c 

<

 μ adm

0.88 14.37 cm. Ok

2197.231Kg

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Chequeo a la Losa Vertical Por Compresión

 Aquí comprobamos si la losa vertical con sus dimensiones y el refuerzo es capaz de soportar P una fuerza axial P a  mayor que la fuerza cortante máxima a

Donde:  f'c = 210.00 Kg/cm²   A g b.e 100.00cm • 20.00 cm.

 A g

2000.00cm²

 f s = 1680.00 Kg/cm²   A s = 4.78cm² P a = 0.850 ( 0.250• 210.00 Kg/cm² • 2000.00cm² P a = 96075.840Kg V max: 2197.231Kg V max  < P a 2197.231Kg < 96075.840Kg

+

4.78cm² • 1680.00 Kg/cm² )

Conclusión:

Ok

 Acero de Temperatura y Longitud de Anclaje El acero de temperatura se colocara en dos capas  A st  = 0.0018.b.e  A st  = 0.0018•  A st  =

100.00cm • 20.00 cm.

3.60cm²

Habiendoce seleccionado el acero Nº:

Nº Ø 

4 Ø=

1/2" 

1/2"   Área a s  =

@

1/2"  a s

4 Ø =

1.27cm² 

Sb=

1.27cm² 

35.00cm

Respecto a la longitud de anclaje =

•

1.27cm • 1680.00 Kg/cm²  4• 36.86 Kg/cm² 

= 14.47cm

•

0.06•

4200 210.00 Kg/cm²  1.27•

22.08

≥

≥

0.0057•

1.270•

4200

30.4

De ambas alternativas, seleccionamos la mayor reodondeando l a=

20.00cm

35.00cm