Memoria Caculo Paso Ancho

DISE O DEL PUENT PUENTE E PASO PASO A DESNIVEL DESNIVEL PASO PASO ANCHO ANCHO 1. GENERALIDADES 1.1 Ubicación La estructura a construir se s e encuentra en la Carretera Carretera Nacional de Circunvalación No.39. Provincia de San José.

2.

PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

2.1 Concreto Concreto Prefabricado (Vigas doble Te)  Resistencia al desmolde (pretensión): (pretensión):

f´c :=

Resistencia al postensar:

f´cp :=

280 350

kg/cm2 kg/cm2

2.2.2 Pantalla y viga cabezal cabezal de los pilotes Resistencia a los 28 días:

f´cs :=

420

kg/cm2

Peso volumétrico:

γcs

:=

2.4

T/m 3

Ecs

=

Módulo de elasticidad a los 28 días: Ecs :=

15100 ⋅

Relación modular:

f´cs

nc :=

Ecs Ec

nc

=

3.095 095 × 10

5

kg/cm2

0.841

2.3 Carpeta o superficie de desgaste  Peso volumétrico:

γcar

:=

2.1

T/m 3

2.4 Acero de refuerzo ASTM ASTM A-615 

Varillas # 3 y # 4 grado 40, excepto cuando se especifique distinto:

fyv :=

Varillas # 5 en adelante grado 60:

fy :=

2.5 Acero de preesfuerzo ASTM A-416: 

2800

4200

kg/cm2

kg/cm2

5. CARGAS DE DISEÑO Cargas Permanentes (Cp): as correspondientes al peso de los elementos y demás dispositivos.

Cargas Vehicular (Ct): AASHTO HS20-44+25%. Cargas por sismo (Cs): Para la carga sísmica se utilisará un suelo tipo S3 , para una Zona tipo III Aceleración efectiva

aef :=

Importancia

I :=

Sobreresistencia

SR :=

0.36

1.25 1.5

ESPECTROS ELASTICOS E INELASTICOS DE DISEÑO, D ISEÑO, PUENTE ROTONDA PASO ANCHO SITIO S3, ACELERACIÓN PICO EFECTIVA = 0.400 g, ß = 9%, µ= 1.5, 2.0, 3.0, 4.0 Y 6.0 1.000

  g0.100  ,    N     Ó    I    C    A    R    E    L    E    C    A    O    D

Elástico µ = 1.5 µ = 2.0 µ = 3.0 µ = 4.0

DISEÑO DE SUPERESTRUCTURA PASO A DESNIVEL PASO ANCHO -CIRCUNVALACIÓN-

DISENO SUPER ROTONDA DE PASO ANCHO 1. GENERALIDADES: Ubicación: La estructura a construir se encuentra ubicada en la carretera a de Circunvalación en la intersección con Paso Ancho.

Descripción: El puente es una estructura de dos caclaros simplemente apoyados, cada uno con un claro efectivo de26.5 metros. La superestructura está propuesta mediante el uso de vigas de concreto prefabricadas tipo "Doble Te" con una sobre losa de completamiento estructural colada en sitio y juntas entre piezas.

Las vigas de la superestructura son continuas en sus apoyos para la carga muerta superimpuesta y para la carga vehicular. Adicionalmente, dadas las características geométricas, la superestructura estará vinculada a la subestructura en ambos bastiones. Se colocarán diafragmas transversales en el centro del claro.

Ambos bastiones serán iguales en geometría y estarán cimentados mediante cabezales con pilotes con un largo mínimo de 12.0 m. Estos pilotes son de concreto reforzado e prescavados a la profundidad necesaria para garantizar tanto la estabilidad como la capacidad de soporte.

2. PROPIEDADES DE LOS MATERIALES: 2.1 Concreto Prefabricado: Elementos Presforzados: 2

Resistencia a la Transferencia:

f´ci =

280 Kg/cm

Resistencia a los 28 días:

f´c =

750 Kg/cm

2

Puente Rotonda de Paso Ancho Page 1 of 14

4.135E+05 Kg/cm

Módulo de Elasticidad:

EC =

Peso Volumétrico:

gc =

2.5 Ton/m

Resistencia a los 28 días:

f´c =

280 Kg/cm

Módulo de Elasticidad:

EC =

2.527E+05 Kg/cm

Peso Volumétrico:

gc =

2.5 Ton/m

Resistencia a los 28 días:

f´c =

280 Kg/cm

Módulo de Elasticidad:

EC =

2.527E+05 Kg/cm

Peso Volumétrico:

gc =

Elementos Reforzados: 2

2.2 Concreto Colado en Sitio: Elementos Reforzados y Otros: 2

2.4 Ton/m

2.3 Acero de Refuerzo: ASTM A-615

2

Grado 40

fy =

2800 Kg/cm

Grado 60

fy =

4200 Kg/cm

Grado 270

fy =

18900 Kg/cm

2

2.4 Acero de Presfuerzo: ASTM A-416

2

Puente Rotonda de Paso Ancho Page 2 of 14

2.5 Acero Liso: ASTM A-82

Grado 40

2

2800 Kg/cm

fy =

3. CONDICIONES DEL SITIO: Geotécnia: De acuerdo con el estudio de suelos suministrado para este proyecto, la capacidad de soporte admisible en el nivel superficial es bajo por lo tanto se utilizaran pilotes circulares de 80 centimetros de diametro y de un largo aproximado de 11 metros capacidad de 88.5 ton con un F.S. =3.0 (265.0 ton ultimas) a partir de una profundidad de 5.50 metros con respecto a la rasante futura del paso inferior. El material de suelo predominante es un limo-arcilloso, posteriormente una arcilla-limoso con un nivel freatico a una De acuerdo con la Clasificación definida en el Código Sísmico de Costa Rica 2002, el sitio de cimentación puede ser clasificado como tipo S3. Los materiales de relleno contarán con un peso volumétrico de 1.6 ton/m3. Los coeficientes para empujes activos, de reposo y o

pasivos serán 0.50, 0.63 y 2.00 respectivamente, el ángulo de fricción interna sera de 18 y el coeficiente de fricción entre el suelo el concreto será de 0.50.

4. CODIGOS Y REFERENCIAS DE DISEÑO: n

Standard Specification for Highway Bridges 2

edition LRFD, AASHTO 2004 y LFD 2003.

Requisitos del Reglamento para Concreto Estructural y Comentarios ACI 318S-05. Código Sísmico de Costa Rica 2002.

Puente Rotonda de Paso Ancho Page 3 of 14

5. CARGAS DE DISEÑO: Cargas Permanentes: Las correspondientes al peso de los elementos y demás dispositivos.

Cargas Vehiculares: La carga Vehicular será la tipo HL-93 del LRFD o HS20-44 + 25%.

Cargas por Sismo: Para la carga sísmica se utilisará un suelo tipo S3 , para una Zona tipo III. Aceleración Efectiva:

aef  =

Importancia

I=

Sobre-Resistencia

SR =

1.3

Factor Espectral Dinámico para una ductilida entre 1.0 y 1.5

FED =

2.2

Coeficiente Sísmico de acuerdo con el CSCR y metodología de AASTO 2004

CS =

0.36 1

0.61

6. CALCULO DE LA LOSA: 6.1. Calculo de los Momentos: tlosa pref.(cm)= tlosa c.s.(cm)= tcarpeta asf.(cm)= 2

wSuperimp. (t/m ) = Slosa(cm)=

7.50 12.50 5.00 0.60

112.00

*Momentos Negativos: -

(Md ) (m-t/m) = -

(ML+ 1 ) (m-t) = -

MU (m-t/m)=

0.09 1.67 3.75 Puente Rotonda de Paso Ancho

Page 4 of 14

Tipo de Carga Incremento N Tramos =

HS-20 25% 9

F.R. = Impacto ( I ) =

0.80 0.30

*Momentos Positivos: +

(Md ) (m-t/m) = + (ML+ 1 ) (m-/mt) = +

MU (m-t/m)=

0.09 1.67 3.75

6.2. Calculo del Acero por Flexion: i. Acero para Momentos Negativos: -

MU (m-t/m)= Recubr. Super.(cm)=

3.75

As (cm2)req = As (cm2)temp =

4.00

As (cm2)col =

dp (cm)=

16.00

b f (cm)=

100.00

f'c (kg/cm2)= fy (kg/cm2)=

6.35 4.00 6.35

Utilizar acero en varilla #4 grado 60 @17.50 cm

420 4200.00

ii. Acero para Momentos Positivo: +

MU (m-t/m)= Recubr. Super.(cm)=

3.75

As (cm2)req = As (cm2)temp =

3.00

As (cm2)col =

dp (cm)=

17.00

b f (cm)=

100.00

f'c (kg/cm2)= fy (kg/cm2)=

6.02 4.00 6.02

Utilizar acero en varilla #4 grado 60 @20.0 cm

280 4200.00

iii. Acero Inferior por Distribucion: %As (cm2)trans = As (cm2)trans = As (cm2)temp =

67.0% 4.25 4.00

Utiliza varillas #4 @20 longitudinal en la cama inferior y #4 @ 25.0 cm longitudinal en la cama superior

Puente Rotonda de Paso Ancho Page 5 of 14

7. CALCULO DE LAS VIGAS DE LA SUPERESTRUCTURA: 7.1.DESCRIPCION DEL TABLERO: Ldiseño(m) = Acalzada(m)= Skew (grados)= Nbeam = NLanes= S (m)= AAceras(m2)= WBarandas(ton/m)= ACarpeta (m2)=

26.50 9.80 0.00 4.00 2.00 2.10 0.20 1.15 0.44

7.1.1 GEOMETRIA:

Puente Rotonda de Paso Ancho Page 6 of 14

7.2.DESCRIPCION DE LAS VIGAS Y LOSA: 7.2.1 Vigas S.S.: A(cm2)= I(cm4)= htotal(cm)= Yg(cm)= f'c(kg/cm2)= f'ci(kg/cm2)= Humed. Relativa = f pu(kg/cm2)= f pi(kg/cm2)=

7.2.2 Losa: 5890.00 2.450E+07 112.50 70.50 750.00 350.00 70.00 18900.00

7.2.3 Vigas S.C.:

12.50 280.00

ts(cm)= f'c(kg/cm2)= Yg losa(cm)=

118.75

n=EL/EV= befectivo(cm)=

A(cm2)= I(cm4)= Yg(cm)=

7493.90 2.75E+07 80.83

0.61

Stop(cm3)=

8.668E+05

128.31

Sbot(cm3)=

3.397E+05

(Stop)losa(cm3)=

6.215E+05

14175.00

bflange(cm)=

2.10

Stop(cm3)=

5.833E+05

Sbot(cm3)=

3.475E+05

Puente Rotonda de Paso Ancho Page 7 of 14

7.3.DEMANDAS CARGAS PERMANENTES POR VIGA: wviga (t/m) =

1.47

Md1+2 (m-t) =

221.93 Vd1+2 (m-t) =

33.75

Wd1+2 (t/m) =

2.51

MDW (m-t) =

21.24 VDW (m-t) =

3.21

wDW (t/m) =

0.24

Vdiafrag.(m-t)=

MD (m-t) =

243.17 VD (m-t) =

Mdiafrag.(ton)=

0.50 1.60

Wd1 (t/m) =

2.10

Mviga (m-t) =

129.26

Wd2 (t/m) =

0.41

Md1 (m-t) =

186.16

Md2 (m-t) =

35.77

36.96

7.4. DEMANDA CARGA VEHICULAR 7.4.1 Carga Vehicular segun LRFD: i. Momentos y Cortantes: X1(m) =

0.53

X2(m) =

0.19

MTRUCK(m-t)=

177.21

MTAND(m-t)=

139.22

Mun-lane(m-t)=

81.51

Mun-lane(m-t)=

81.62

VTRUCK(ton)=

29.24

VTAND(ton)=

28.44

Vun-lane(tont)=

12.32

Vun-lane(tont)=

12.32

ML+I(ton)=

317.20

ML+I(ton)=

266.78

VL+I(ton)=

51.21

VL+I(ton)=

50.15 M*L+I(ton)=

317.20

V*L+I(ton)=

51.21

Puente Rotonda de Paso Ancho Page 8 of 14

ii. Factor de Distribucion (DF): F.C.*Flexion= F.C**.Flexion= F.C.Flexion=

1.00 1.00 1.00

F.C.*Cortante=

1.00 1.12 1.00

F.C.Cortante=

Una linea S(m) = Eviga/Elosa= I(cm4) = A(cm2) =

2.10 1.64 2.450E+07 5890.00

eg (cm) =

118.75

ts(cm) = Kg(cm4) =

Dos o mas lineas

DFM =

0.56

DFM =

0.78

DFV =

0.64

DFV =

0.74

M*L+I(ton)=

12.50 1.760E+08

247.94

V*L+I(ton)=

37.66

iii. Combinacion de Carga: Md1+2 (m-t) =

221.93

Vd1+2 (m-t) =

33.75

MDW (m-t) =

21.24

VDW (m-t) = M(L+I) 1 =

3.21

V(L+I) 1 =

247.94

Combinacion Strength I Strength II Service I Service III

Expresion

M (m-t)

V (ton)

CU=1.25DC + 1.5DW + 1.75(L+I)

743.18

112.90

CU=1.25DC + 1.5DW + 1.35(L+I)

644.00

97.84

CU=1.0DC + 1.0DW + 1.0(L+I)

491.12

74.62

CU=1.0DC + 1.0DW + 0.8(L+I)

441.53

67.09

37.66

7.4.2 Carga Vehicular segun LFD: Puente Rotonda de Paso Ancho Page 9 of 14

i. Momentos y Cortantes: Incremento Carga=

0.25

Xcritico(m) =

0.73

MTRUCK(m-t)=

111.79

ML (m-t)=

111.79

VTRUCK(ton)=

18.27

VL (ton)=

18.27

Mun-lane(m-t)=

86.03

Vun-lane(tont)=

15.25

Impacto =

0.24

ML+I(m-t)=

138.16

IMAX =

0.24

VL+I(ton)=

22.58

ii. Factor de Distribucion (DF): DFM =

1.25

DFV =

1.25

ML+I(m-t)=

173.07

VL+I(ton)=

28.29

iii. Combinacion de Carga: Md1+2 (m-t) = Vd1+2 (m-t) =

221.93

MDW (m-t) = VDW (m-t) =

21.24

33.75 3.21

M(L+I) 1 =

173.07

V(L+I) 1 =

28.29

Combinacion Strength I Service I

Expresion

M (m-t)

CU=1.3DC + 1.3DW + 2.171(L+I)

691.86

CU=1.0DC + 1.0DW + 1.0(L+I)

416.24

V (ton) 109.47 N.A.

Puente Rotonda de Paso Ancho Page 10 of 14

7.5. CALCULO DEL PRESFUERZO EFECTIVO REQUERIDO: f b(kg/cm2)=

Md1 (m-t) =

186.16

Md2 (m-t) =

35.77

(f b)Max(kg/cm2)=

MDW (m-t) =

21.24

∆f b(kg/cm2)=

-128.75 -43.82 84.93

247.94

Ypresf.(cm)=

6.00

Sbot S.S.(cm3)=

3.475E+05

epresf.(cm)=

64.50

Sbot S.C.(cm3)=

3.397E+05

∆f pT=

Stop s.s.(cm3)=

5.833E+05

Ppe(ton)=

238.98

Stop s.C.(cm3)=

8.668E+05

Ppi(ton)=

298.72

M(L+I) 1 =

0.20

As.s.(cm2)=

5890.00

# torones 0.6" =

16.29

As.c.(cm2)=

7493.90

Aps(cm2)=

39.20

Acero Requerido:

Utilizar 14 torones de 0.6" pretensado en cada nervio como acero inferior y 3 torones de 3/8" en la parte superior

7.6. REVISION DEL ESTADO LIMITE DE RESISTENCIA: MU(m-t)= k= Aps(cm2)= As(cm2)= A's(cm2)=

f y(kg/cm2)=

743.18

c(cm)=

16.75

0.28

a(cm)=

14.24 18155.03

39.20

0.00 0.00 4200.00

f ps(kg/cm2)=

796.23

ΦMn(m-t)=

Puente Rotonda de Paso Ancho Page 11 of 14

f pu(kg/cm2)=

18900.00

f'c(kg/cm2)= dp(cm)=

280.00 119.00

bf (cm)=

210.00

1.07

ΦMn/Mu=

Nota:

El acero colocado por esfuerzos es suficiente para cumplir con el estado limite de resistencia. OK

7.7. REVISION DE ESFUERZOS: Pretension

Postension

19.60

19.60

13300.00

13300.00

Ypresf.(cm)=

7.00

10.50

epresf.(cm)=

63.50

60.00

0.15

0.20

15.88

17.45

91.89

89.27

Aps(cm2)= f ps(kg/cm2)=

∆f pT= f top i. (kg/cm2)= f bot i.(kg/cm2)=

Etapas de Carga

ftop

fbot

(kg/cm2)

(kg/cm2)

Transferencia

36.45

ok

45.51

ok

Postension

52.15

ok

125.85

ok

100% C. Muerta

67.95

ok

79.40

ok

Service I Service III

140.94 No Aplica

ok

No Aplica 21.01

ok

Puente Rotonda de Paso Ancho Page 12 of 14

7.8 REVISION DEL CORTANTE: 7.8.1 Calculo de la seccion Critica: d*critica 1 (cm)=

96.89

d*critica 2 (cm)=

111.88

dcritica (cm)= dcritica/(L/2)=

111.88 0.08

Demandas en dcritico MU VU m-t ton 62.75

112.65

7.8.2 Resistencia Nominal: Vn = Vc + Vs + Vp Vp (ton)=

28.48 ^.5

Vc(ton)= .265*β*(f'c) *bv*dv βmin=2.0

((para Concreto Reforzado) usar  β =

2.1

usar  θ = α= Vc(ton)=

45

0 < θ < 30

Vs(ton)requerido= Av (cm2) = fy(kg/cm2)= Srequerido(cm) =

(Mas critico) 0.75 66.95

37.09

2.84

Utilizando aros # 3 en cada nervio (Av = 2.84cm2)

2800.00 24.0 Puente Rotonda de Paso Ancho Page 13 of 14

SMax(cm) = # aros = Smaxc.c.(cm) =

21.1 17 39 REFUERZO DE CORTANTE: Usar aros #3 grado 40. Colocar el primer aro @7.5cm del extremo, luego colocar 21 aros @10 cm, luego 18 @ 20 cm y el resto de los aros se colocaran @ 35 cm. En los extremos de los diafragmas se colocaran dos aros a cada 15 cm.

Puente Rotonda de Paso Ancho Page 14 of 14

DISEÑO DE SUBESTRUCTURA PASO A DESNIVEL PASO ANCHO -CIRCUNVALACIÓN-

MEMORIA DE CÁLCULO ESTIMACIÓN DE LONGITUD DE PILOTES PASO A DESNIVEL PASO ANCHO -CIRCUNVALACIÓN1. GENERALIDADES Concreto 

Resistencia del Concreto

fc := 280

kg/cm2

Modulo de elasticidad (kg/cm2)

Ec := 2500000

kg/cm2

fy := 4200

kg/cm2

fyl := 2800

kg/cm2

Acero Refuerzo ASTM A-615 Grado 60 

Esfuerzo de fluencia refuerzo Acero liso ASTM A-82 Grado 40 

Esfuerzo de fluencia refuerzo 2. CONDICIONES DEL SITIO

Los estudios geotécnicos del proyecto fueron preparados por la empresa INSUMA S.A. De acuerdo con el estudio de suelos se tiene: Según la clasificación definida en el Código Sísmico de Costa Rica 2002, el sitio de cimentación puede ser clasificado como tipo S3, zona III.

3. CÓDIGOS Y REFERENCIAS DE DISEÑO

- Standard Specification for Highway Bridges 2nd edition LRFD, AASHTO 2004. - Requisitos del Reglamento para Concreto Estructural y Comentarios ACI 318S-05. - Código Sísmico de Costa Rica 2002. - Código de Cimentaciones de Costa Rica

4. CARGAS DE DISEÑO Cargas permanentes: Las correspondientes al peso de los elementos y demás dispositivos. Carga vehicular: AASHTO HS20-44+25%. Carga vehicular sobre relleno: 0.500 ton/m2 Cargas por sismo: Para la carga sísmica se utilizará un suelo tipo S3 , para una Zona tipo III para Escazú.

Aceleración efectiva:

aeff := 0.36

Importancia: 1.25 Sobre resistencia: 1.5 Consideraciones para el diseño

El diseño del puente considera dos casos: a. Cargas Gravitacionales: El análisis supone que la pantalla de pilotes resiste la presión activa detrás de la pared (carga temporal, empuje de suelos y sismo de suelo detrás de la pantalla) como una tablestaca anclada a media altura del peralte de la superestructura. b. Cargas de Sismo Superestructura: Las carga de sismo de la superestructura se suponen aplicadas en el nivel superior de los pilotes y los esfuerzos en el mismo se calculan como un pilote con carga lateral, en el que actúa la mitad de las solicitaciones de sismo en la superestructura. Los efectos se superponen y se obtiene los diagramas correspondientes.

5.

GEOMETRÍA

Diámetro pilotes

Dp := 0.8

m

Peralte vigas super

Hv := 1.125

m

Separación pilotes

Sp := 2.0

m

Area sec. trans/ml

Ast := 0.25

m

Altura libre bajo super

HL := 5.5

m

Area tributaria/pilote

Atp := Ast⋅ Sp

m2

Nivel anclaje desde c orona

Za := Hv⋅ 1

m

Altura libre nivel superior

H := HL + Hv

Luz libre del puente

LL := 27.45

H = 6.625

m

m

Atp = 0.5

6.

PROPIEDADES DEL SUELO

Número de capas frente al muro:

np := 1

ip := 1 .. np

Número de capas atrás del muro:

na := 4

ia := 1 .. na

Densidades del material (si es 1.0 es densidad sumergida) Frente del muro

γp

ip

T/m3

:= 1.6

Atrás del muro

γa

ia

:=

T/m3

1.6 1.75 1.9 1.9

Ángulo fricción terreno (º, conversión a rad) Frente del muro

ϕp ⋅ π ϕp

ip

:= 30

ϕp := ip

ip

180

ϕp

ip

=

0.524

Atrás del muro

ϕa

ia

ϕa ⋅ π

:=

ϕa := ia

17

ia

ϕa

ia

180

0.297 0.314 0.524 0.524

18 30

7.

30

CARACTERÍSTICAS DEL TERRENO

Inclinación muro

Ψ :=

Inclinación terreno frente del muro

βf  :=

Inclinación terreno atrás del muro

βa :=

(0)⋅ π 180 −0 ⋅ π

180 0⋅ π 180

Agua Residual

Ψ=0

Sobrecarga temporal lado atrás (ton/m2)

qa := 0.5

βf = 0

Sobrecarga temporal frente muro (ton/m2)

qp := 0

βa = 0

Ángulo de fricción muro suelo atrás (rad)

δa :=

Ángulo de fricción muro suelo frente (rad)

Nivel Atrás

Zwa := 0

Nivel Frente

Zwf := 0

=

1 2

⋅ ϕa

−1⋅ ϕp

δp :=

2

δa = 0.148

1

1

δp = −0.262

8.

FUERZAS DE DISEÑO

8.1 Condición normal (sin sismo)

θa := 0 ia

θp := 0 ip

Los coeficientes de presión activa y pasiva para cada capa de terreno y el ángulo de falla de la superficie frente a la pantalla son, utilizando Mononobe Okabe: a. Condición activa: Ka

ia

b. Condición pasiva: Kp

=

ip

0.497 0.48 0.308 0.308

c. Condición de reposo: Ko

=

ia

4.807

Ángulo de falla en zona presión pasiva:

ANG⋅

180

π

=

0.708 0.691 0.5 0.5

= 20.654

Atrás de la pantalla:

Frente de la pantalla:

a. Presión activa del suelo

 ⌠ Z Pas( Z) :=

a. Presión pasiva del suelo

 

 γA( Z) dZ ⋅ KA( Z) ⌡

 

0

 

b. Presión activa de sobrecarga Pat( Z) := qa⋅ KA( Z)

Z

⌠ 

Pps( Z) := 

⌡

H

γP( Z) dZ⋅ KP ( Z)

8.2 Condición con sismo

Los coeficientes de sismo son: Normal:

Aparente:

k := 0.3

ka := 1⋅ k  

Frente del muro:

Atrás del muro:

θp := atan( ka)

θp

ip

ip

θa

=

ia

:=

θa

ia

0.291

atan( k )

=

0.291 0.291 0.291 0.291

atan( ka) atan( ka) atan( ka)

Los coeficientes de presión activa y pasiva para cada capa de terreno y el ángulo de falla de la superficie frente a la pantalla son: a. Condición activa: Kaeq

ia

b. Condición pasiva: Kpeq

=

ip

1.035 0.933 0.553 0.553

3.545

Ángulo de falla en zona presión pasiva:

ANG⋅

180

π

c. Condición de reposo: Ko

ia

=

0.708 0.691 0.5 0.5

= 20.654

Atrás del muro: a. Presión activa del suelo Paseq( Z) :=

=

Frente del muro: a. Presión pasiva del suelo

 ⌠ Z

 

  0

 

 γA( Z) dZ ⋅ KAeq( Z) ⌡

b. Presión activa de sobrecarga

Factor corrección carga temporal Pateq( Z) := qa⋅ fct⋅ KAeq( Z)

fct := 0.5

 ⌠ Z

Ppseq( Z) := 

⌡

  0

  γP( Z) dZ ⋅ KPeq( Z)

 

8.2.1 Fuerza de sismo detrás de la pantalla 

La fuerza de sismo se calcula como la diferencia de la presión detrás del muro entre las condiciones sin sismo y con sismo. Se calcula utilizando los coeficientes de Mononobe Okabe con o sin sismo. H

⌠ 

Fuerza total de sismo

Psis := 

⌡

Paseq( Z) − Pas( Z) dZ

ton/m

Psis = 18.79

0

La fuerza de sismo se analiza suponiendo como una carga trapezoidal distribuida detrás de la pantalla de pilotes, con la resultante actuando a 0.6 H ps1 :=

  PEQ(Z) := if Z ≤ H, 4ps1 −

Psis

3ps1

 

2.5H

0

   )   m    (    d − Z   a    d    i    d   n − Z   u    f   o   r    P

   

ton/m

Z, 0

0

   )   m − Z    (    d   a    d    i − Z    d   n   u    f   o   r − Z    P

−5

−5

− 10

− 10

− 50

H

− 40

− 30

− 20

− 10

− Pps( Z) , − Ppseq( Z)

Presion (t/m2/m) Suelo sin sismo Suelo con sismo

0

0

2

4

6

Pas( Z) ,Pat ( Z) , PEQ( Z) Presion (t/m2/m) Suelo Temporal 100%

8

9.

ESTIMACIÓN DE LA LONGITUD DE PILOTE

9.1 Caso 1: sin sismo (tomando momento con respecto a ubicación supuesta de anclaje)

Factor de seguridad a aplicar a momentos detrás de la pantalla:

FS := 2

Presión activa detrás de la pantalla:

Pa( Z ) := Pas( Z) + Pat( Z)

Presión pasiva adelante de la pantalla:

Pp( Z ) := Pps( Z)

0

   )   m    (    d   a    d    i − Z    d   n   u    f   o   r    P

0

   )   m    (    d   a    d    i − Z    d   n   u    f   o   r    P

−5

− 10

−5

− 10

− 50 − 40 − 30 − 20 − 10

0

0

− Pp( Z)

2

4

6

8

Pa( Z)

Presion (t/m2/m)

Presion (t/m2/m)

Pasiva

Activa total

Despejando la raíz de la ecuación de momentos tomados con respecto al nivel del anclaje de los diagramas de presiones anteriores se tiene:

M( Z) := ( MA( Z) + MW( Z) ) ⋅ FS − MP( Z)

Profundidad de hinca

D := root( M( Lhinc) , Lhinc) − H

D = 3.946

m

9.2 Caso 2: con sismo (tomando momento con respecto a ubicación supuesta de anclaje)

Factor de seguridad a aplicar a momentos detrás de la pantalla: Presion activa detrás de la pantalla: Presion pasiva adelante de la pantalla:

FS := FS⋅ 0.75 Pa( Z ) := Pas( Z) + Pateq( Z) + PEQ(Z) Pp( Z) := Ppseq( Z)

0

   )   m    (    d   a    d    i − Z    d   n   u    f   o   r    P

0

   )   m    (    d   a    d    i − Z    d   n   u    f   o   r    P

−5

− 10 − 40

FS = 1.5

−5

− 10 − 30

− 20

− 10

0

4

5

6

− Pp( Z)

Pa( Z)

Presion (t/m2/m)

Presion (t/m2/m)

Pasiva

7

8

Activa total

Despejando la raíz de la ecuación de momentos tomados con respecto al nivel del anclaje de los diagramas de presiones anteriores se tiene:

M( Z) := ( MA( Z) + MW( Z) ) ⋅ FS − MP( Z)

Profundidad de hinca

Deq := root( M( Lhinc) , Lhinc) − H

Deq = 4.281

m

MEMORIA DE CÁLCULO MODELO Y DISEÑO SUBESTRUCTURA PASO A DESNIVEL PASO ANCHO -CIRCUNVALACIÓN1. GENERALIDADES Concreto 

Resistencia del Concreto

fc := 280

kg/cm2

Modulo de elasticidad (kg/cm2)

Ec := 2500000

kg/cm2

fy := 4200

kg/cm2

fyl := 2800

kg/cm2

Acero Refuerzo ASTM A-615 Grado 60 

Esfuerzo de fluencia refuerzo Acero liso ASTM A-82 Grado 40 

Esfuerzo de fluencia refuerzo 2. CONDICIONES DEL SITIO

Los estudios geotécnicos del proyecto fueron preparados por la empresa INSUMA S.A. De acuerdo con el estudio de suelos se tiene: Según la clasificación definida en el Código Sísmico de Costa Rica 2002, el sitio de cimentación puede ser clasificado como tipo S2, zona III.

3. CÓDIGOS Y REFERENCIAS DE DISEÑO

- Standard Specification for Highway Bridges 2nd edition LRFD, AASHTO 2004. - Requisitos del Reglamento para Concreto Estructural y Comentarios ACI 318S-05. - Código Sísmico de Costa Rica 2002. - Código de Cimentaciones de Costa Rica

4. CARGAS DE DISEÑO Cargas permanentes: Las correspondientes al peso de los elementos y demás dispositivos. Carga vehicular: AASHTO HS20-44+25%. Carga vehicular sobre relleno: 0.500 ton/m2 Cargas por sismo: Para la carga sísmica se utilizará un suelo tipo S3 , para una Zona tipo III para Escazú.

Aceleración efectiva:

aeff

:=

0.36

Importancia: 1.25 Sobre resistencia: 1.5 Coeficiente sísmico: 0.104 Consideraciones para el diseño

El diseño del puente considera dos casos: a. Cargas Gravitacionales: El análisis supone que la pantalla de pilotes resiste la presión activa detrás de la pared (carga temporal, empuje de suelos y sismo de suelo detrás de la pantalla) como una tablestaca anclada a media altura del peralte de la superestructura. b. Cargas de Sismo Superestructura: Las carga de sismo de la superestructura se suponen aplicadas en el nivel superior de los pilotes y los esfuerzos en el mismo se calculan como un pilote con carga lateral, en el que actúa la mitad de las solicitaciones de sismo en la superestructura. Los efectos se superponen y se obtiene los diagramas

correspondientes. Consideraciones para el modelo El modelado de la estructura se llevó a cabo mediante un modelo en el programa SAP2000; se consideraron las siguientes propiedades:

- Se han modelado ambos bastiones considerando los pilotes de 80cm de diámetro espaciados a cada 2m centro a centro. - Se ha modelado la superestructura articulada en ambos apoyos. - La rigidez del suelo se ha modelado utilizando el coeficiente de reacción horizontal del suelo proporcionado por INSUMA S.A. igual a 0.900kg/cm3. - Ante cargas verticales los pilotes se han supuesto sin desplazamiento vertical en el nivel inferior. - Los desplazamientos horizontales de los pilotes en la zona bajo la pared se modela en función de la rigidez del suelo representada mediante resortes en los nudos (Winkler) espaciados a cada 25cm. - La pared del muro se modeló considerando desde la zona bajo el nivel del apoyo de la viga. - La pared del muro se modela mediante un elemento tipo shell con un espesor de 15cm.

- Las cargas de sismo de la superestructura se suponen aplicadas en el nivel superior de los pilotes. Se modela la carga de empuje inducida por el sismo en el mismo bastión en que actúan los empujes de suelo. - Las cargas laterales debidas a empujes de suelos y carga temporal, así como las cargas de sismo en el suelo se aplican en la pared del muro entre pilote. - Una vez estimada la longitud del pilote, se modela para una profundidad de hinca de 5m.

5.

GEOMETRÍA

Diámetro pilotes

Dp := 0.8

m

Peralte vigas super

Hv := 1.125

m

Separación pilotes

Sp := 2.0

m

Area sec. trans/ml

Ast := 0.25

m

Altura libre bajo super

HL := 5.5

m

Area tributaria/pilote

Atp := Ast⋅ Sp

m2

Espesor pantalla

Ep := 0.15

m

Nivel anclaje desde corona

Za := Hv⋅ 1

m

Altura libre nivel superior

H := HL

Luz libre del puente

LL := 27.45

+

Hv

H = 6.625

m

m

Atp = 0.5

6.

PROPIEDADES DEL SUELO

Número de capas frente al muro:

np := 1

ip := 1 .. np

Número de capas atrás del muro:

na := 4

ia := 1 .. na

Densidades del material (si es 1.0 es densidad sumergida) Frente del muro

γp

ip

:=

T/m3

1.6

Atrás del muro

γa

ia

:=

T/m3

1.6 1.75 1.9 1.9

Ángulo fricción terreno (º, conversión a rad) Frente del muro

ϕp ϕp

ip

:=

30

ϕp

ip

:=

⋅π

ip

ϕp

180

ip

=

0.524

Atrás del muro

ϕa

ia

ϕa

:=

ϕa

ia

17

:=

ia

⋅π

ϕa

ia

180

0.297 0.314 0.524 0.524

18 30

7.

30

CARACTERÍSTICAS DEL TERRENO

Inclinación muro

(0)⋅ π

Ψ :=

180

Inclinación terreno frente del muro

βf  :=

Inclinación terreno atrás del muro

βa :=

−0 ⋅ π

180 0⋅ π 180

Agua Residual

Ψ

=

0

Sobrecarga temporal lado atrás (ton/m2)

qa := 0.5

βf

=

0

Sobrecarga temporal frente muro (ton/m2)

qp := 0

βa

=

0

Ángulo de fricción muro suelo atrás (rad)

δa :=

Ángulo de fricción muro suelo frente (rad)

Nivel Atrás

Zwa := 0

Nivel Frente

Zwf

:=

0

=

1 2

⋅ ϕa

1

−1 ⋅ ϕp

δp :=

2

1

δa

=

δp

= −0.262

0.148

8.

MODELADO DE LA ESTRUCTURA

Se presenta, a continuación, las cargas modeladas en la subestructura, en el siguiente orden:

8.1

Pantalla 8.1.1 8.1.2 8.1.3 8.1.4 8.1.5

8.2

Empuje de suelos Empuje por carga temporal Empuje por sismo Carga peso superestructura Carga vehicular

Pilotes 8.2.1 Empuje por carga temporal 8.2.2 Empuje por sobrecarga suelo

SAP2000

12/8/08 8:45:03

0.00

0.68

1.36

2.04

SAP2000 v9.0.3 - File:geometria - Area Surface Pressure - Face 5 (PresSuelo) - Ton, m, C Units

2.71

3.39

4.07

4.75

5.43

6.11

6.79

7.46

8.14

8.82

SAP2000

12/8/08 8:46:00

0.

28.

57.

85.

SAP2000 v9.0.3 - File:geometria - Area Surface Pressure - Face 5 (PresTemp) - Ton, m, C Units

114.

142.

171.

199.

228.

256.

285.

313.

342.

370.

E-3

SAP2000

12/8/08 8:46:55

0.00

0.11

0.22

0.33

SAP2000 v9.0.3 - File:geometria - Area Surface Pressure - Face 5 (EQ) - Ton, m, C Units

0.44

0.56

0.67

0.78

0.89

1.00

1.11

1.22

1.33

1.44

SAP2000

SAP2000 v9.0.3 - File:geometria - Joint Loads (PesoSuper) (As Defined) - Ton, m, C Units

12/8/08 8:59:43

SAP2000

SAP2000 v9.0.3 - File:geometria - Joint Loads (CVehicular) (As Defined) - Ton, m, C Units

12/8/08 9:01:17

SAP2000

12/8/08 8:54:35

SAP2000

12/8/08 8:55:14

9.

RESULTADOS DEL ANÁLISIS

Se presenta, a continuación, los diagramas de fuerzas internas de la subestructura, en el siguiente orden: 8.1

Diagrama de momentos - Pantalla 8.1.1 8.1.2 8.1.3 8.1.4 8.1.5 8.1.6 8.1.7 8.1.8 8.1.9 8.1.10

8.2

Diagrama de momentos - Pilotes 8.2.1 8.2.2 8.2.3 8.2.4 8.2.5

8.3

Empuje de suelo - M11 Empuje de suelo - M22 Empuje por carga temporal - M11 Empuje por carga temporal - M22 Empuje por sismo - M11 Empuje por sismo - M22 Carga peso superestructura - M11 Carga peso superestructura - M22 Carga vehicular - M11 Carga vehicular - M22

Empuje de suelo Empuje por carga temporal Empuje por sismo Empuje por sobrecarga suelo Carga peso propio de elementos

Diagrama de carga axial - Pilotes 8.3.1 8.3.2 8.3.3 8.3.4 8.3.5 8.3.6 8.3.7

Empuje de suelo Empuje por carga temporal Empuje por sismo Empuje por sobrecarga suelo Carga peso superestructura Carga vehicular Carga peso propio de elementos

SAP2000

-1.60

-1.20

12/8/08 9:02:22

-0.80

-0.40

0.00

0.40

0.80

1.20

1.60

SAP2000 v9.0.3 - File:geometria - Resultant M11 Diagram (PresiSuelo) - Ton, m, C Units

2.00

2.40

2.80

3.20

3.60

SAP2000

-0.90

-0.75

12/8/08 9:05:20

-0.60

-0.45

-0.30

-0.15

0.00

0.15

0.30

SAP2000 v9.0.3 - File:geometria - Resultant M22 Diagram (PresiSuelo) - Ton, m, C Units

0.45

0.60

0.75

0.90

1.05

SAP2000

-64.

-48.

12/8/08 9:06:37

-32.

-16.

0.

16.

32.

48.

SAP2000 v9.0.3 - File:geometria - Resultant M11 Diagram (PresTemp) - Ton, m, C Units

64.

80.

96.

112.

128.

144.

E-3

SAP2000

-50.0

-40.0

12/8/08 9:07:51

-30.0

-20.0

-10.0

0.0

10.0

20.0

30.0

SAP2000 v9.0.3 - File:geometria - Resultant M22 Diagram (PresTemp) - Ton, m, C Units

40.0

50.0

60.0

70.0

80.0

E-3

SAP2000

-600.

-525.

12/8/08 9:08:39

-450.

-375.

-300.

-225.

-150.

-75.

SAP2000 v9.0.3 - File:geometria - Resultant M11 Diagram (EQ) - Ton, m, C Units

0.

75.

150.

225.

300.

375.

E-3

SAP2000

-160.

-80.

12/8/08 9:10:02

0.

80.

160.

240.

320.

400.

SAP2000 v9.0.3 - File:geometria - Resultant M22 Diagram (EQ) - Ton, m, C Units

480.

560.

640.

720.

800.

880.

E-3

SAP2000

0.0

12/8/08 9:16:03

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

SAP2000 v9.0.3 - File:geometria - Resultant M11 Diagram (PesoSuper) - Ton, m, C Units

9.0

10.0

11.0

12.0

13.0

E-9

SAP2000

-2.45

-2.10

12/8/08 9:16:40

-1.75

-1.40

-1.05

-0.70

-0.35

0.00

0.35

SAP2000 v9.0.3 - File:geometria - Resultant M22 Diagram (PesoSuper) - Ton, m, C Units

0.70

1.05

1.40

1.75

2.10

E-9

SAP2000

0.00

0.12

12/8/08 9:14:22

0.24

0.36

0.48

0.60

0.72

0.84

0.96

SAP2000 v9.0.3 - File:geometria - Resultant M11 Diagram (CVehicular) - Ton, m, C Units

1.08

1.20

1.32

1.44

1.56

E-9

SAP2000

-280.

-240.

12/8/08 9:14:57

-200.

-160.

-120.

-80.

-40.

0.

40.

SAP2000 v9.0.3 - File:geometria - Resultant M22 Diagram (CVehicular) - Ton, m, C Units

80.

120.

160.

200.

240.

E-12

SAP2000

12/8/08 9:33:49

SAP2000

12/8/08 9:34:23

SAP2000

12/8/08 9:33:26

SAP2000

12/8/08 9:32:41

SAP2000

12/8/08 9:31:20

SAP2000

12/8/08 9:25:22

SAP2000

12/8/08 9:25:54

SAP2000

12/8/08 9:26:11

SAP2000

12/8/08 9:26:36

SAP2000

12/8/08 9:27:31

SAP2000

12/8/08 9:27:04

SAP2000

12/8/08 9:24:54

10.

DISTRIBUCIÓN DE PRESIONES ÚLTIMAS Combinaciones de Carga

Combinación 1 (Servicio):

Servicio := CP

+

CT

Combinación 2 (Ultima):

Cu2 := 1.3⋅ CP

+

2.171⋅ CT

Combinación 3 (Ultima):

Cu3 := CP

+

CS

Combinación 4 (Sismo Leve):

Cu4 := CP

+

0.4CS

10.1

PANTALLA

Del análisis del modelo se obtienen los siguientes resultados: a. Combinación 1 = CP + CT C1M11max := 1.5

T-m/m

C1M22max := 1.5

T-m/m

b. Combinación 2 = 1.3 CP + 2.171 CT C2M11max := 2.1

T-m/m

C2M22max := 2.0

T-m/m

C3M22max := 1.6

T-m/m

c. Combinación 3 = CP + CS C3M11max := 1.4

T-m/m

d. Combinación 4 = CP + 0.4 CS C4M11max := 1.3

T-m/m

C4M22max := 1.6

T-m/m

10.2

PILOTE

Del análisis del modelo se obtienen los siguientes resultados: a. Combinación 1 = CP + CT

c. Combinación 3 = CP + CS

Out1 := READPRN("Pilote Comb1.prn" )

〈1〉

PuC1 := Out1

〈2〉

VuC1 := Out1

Out3 := READPRN("Pilote Comb3.prn" )

〈3〉

〈1〉

MuC1 := Out1

PuC3 := Out3

b. Combinación 2 = 1.3 CP + 2.171 CT

〈1〉

〈2〉

VuC2 := Out2

Out4 := READPRN("Pilote Comb4.prn" )

〈3〉

〈1〉

MuC2 := Out2

PuC4 := Out4

10

Zui

Diagrama de demanda

   )   m Zui    (    d   a Zu    d i    i    d   n   u    f Zui   o   r    P Zui

5

Comb 1 Comb 2 Comb 3 Comb 4 Pilote 0

−

100

〈3〉

MuC3 := Out3

d. Combinación 4 = CP + 0.4 CS

Out2 := READPRN("Pilote Comb2.prn" ) PuC2 := Out2

〈2〉

VuC3 := Out3

−

50

0

50

100

MuC1i , MuC2i , MuC3 i , MuC4 i , Pilote Momentos (T-m)

150

〈2〉

VuC4 := Out4

〈3〉

MuC4 := Out4

11. 11.1

CÁLCULO DE CAPACIDAD PANTALLA Refuerzo vertical

Acero número

AvertNo := 4

Espaciamiento acero vertical (cm)

Svert := 20

Acero vertical/m

 AvertNo⋅ 2.54  8    

Avert :=

Capacidad (ton-m/m)

2 ⋅

⋅

4 Svert

Avert⋅ fy

avert :=

π 100

ϕMnvert :=

0.85⋅ fc⋅ 100

0.9Avert⋅ fy 100000

⋅

 100Ep − 4 −  

avert  2

 

T-m

ϕMnvert = 2.5

Refuerzo horizontal

Acero número

AhorNo := 4

Espaciamiento acero horizontal (cm)

Shor := 15

Acero horizontal/m

 AhorNo⋅ 2.54  8    

Ahor :=

Capacidad (ton-m/m)

ahor :=

Ahor⋅ fy 0.85⋅ fc⋅ 100

ϕMnhor

=

3.274

2 ⋅

π 100 ⋅

4 Shor

ϕMnhor :=

0.9Ahor⋅ fy 100000

⋅

 100Ep − 4 −  

T-m

Capacidad / Demanda

a. Combinación 1 = CP + CT C1vert :=

C1hor :=

ϕMnvert

=

C1M11max

ϕMnhor C1M22max

=

c. Combinación 3 = CP + CS

1.667

C3vert :=

2.182

C3hor :=

ϕMnvert

=

1.786

=

2.046

C3M11max

ϕMnhor C3M22max

ahor  2

 

b. Combinación 2 = 1.3 CP + 2.171 CT C2vert :=

C2hor :=

11.2

ϕMnvert

=

C2M11max

ϕMnhor C2M22max

=

d. Combinación 4 = CP + 0.4 CS

1.19

C4vert :=

1.637

C4hor :=

ϕMnvert

=

1.923

=

2.046

C4M11max

ϕMnhor C4M22max

PILOTES

El diagrama de interacción de un pilote de 80cm de diámetro, reforzado con 21 varillas No. 9 Grado 60, con concreto fc=280 kg/cm2 se presenta a continuación: Como puede observarse, para flexión pura, sin carga axial, la capacidad en flexión es:

3

1×10

ϕMnPilote := 140 500

ϕPnipm

0

−

−

50

100

500

3

1×10

ϕMnipm

150

200

T-m

Capacidad / Demanda para flexión pura

10

Zui Zui    ) Zui   m    (    d   a Zui    d    i    d   n   u Zui    f   o   r    P Zui

5

Zui Comb 1 Comb 2 Comb 3 Comb 4 Pilote Capacidad Capacidad 0 200

−

−

100

0

100

MuC1i , MuC2i , MuC3i , MuC4 i , Pilote , ϕMnPilote, − ϕMnPilote Momentos (T-m)

200

Capacidad / Demanda para flexo-compresión

3

1×10

ϕPnipm

500

ϕPnipm ( − PuC1) ( − PuC2) ( − PuC3) ( − PuC4)

i i

−

200

−

100

0

100

i i −

−

500

3

1× 10

ϕMnipm , − ϕMnipm , MuC1i , MuC2i , MuC3i , MuC4i

200

12.

REVISIÓN CAPACIDAD DE PILOTE

Capacidad de carga última a compresión

Qu := 265

Factor de seguridad (estática)

FSest := 3

Factor de seguridad (dinámica)

FSdin := 2

Del modelo, la reacción máxima corresponde a:

Rmax := 77.6

ton

ton

DISEÑO DE MUROS DE RETENCIÓN PASO A DESNIVEL PASO ANCHO -CIRCUNVALACIÓN-

PROYECTO: DISEÑO MUROS DE RETENCION ROTONDA DE PASO ANCHO TIPO DE MURO: SOIL NAILING Descripción del Proyecto:

El proyecto consite en el diseño de los muros de retención del paso inferior de la Rotonda de Paso Ancho. La altura de los muros es variable con una altura máxima de 7.10 metros. Los muros deberán soportar una sobrecarga vehicular correspondiente a una carga tipo HS20-44 + 25%. Adicionalmente deberá considerarce la acción de fuerzas sísmicas aefec= 0.36g. Debido a que el muro contará con los drenajes respectivos no se incluirá la sobrecarga por presión hidrostática. De igual forma se deberán colocar las juntas para evitar  problemas de retracción.

1. PROPIEDADES DE LOS MATERIALES: 1.1 Material de Suelo y Relleno: Relleno con Nails:

7.10

1.2 Concreto de la Pantalla en sitio m

γ

f'c

c ka keq

1.60 18.00 0.50 0.53 0.46

kp ko (s u)suelo =

1.90 0.69 47.50

γ Φ

2.40 225.00

3

T/m 2 Kg/cm

3

T/m grados T/m

2

1.3 Concreto prefabricado

γ

2.50

3

T/m

1.4 Acero refuerzo Suelo Retenido:

7.10

m fy

γ Φ

c ka keq kp ko

1.60 18.00 0.50 0.53 0.46 1.90 0.69

4200.00

Kg/cm

2

3

T/m grados T/m

2

1.5 Recubrimiento

rec

3.50

cm

1.4 Barras de Anclaje (Nails) fy Ab

4200.00

Kg/cm 2

5.05

cm

ult

2.50

T/m

SV=

1.25

m

SH=

1.25

m

Lnail =

11.00 5.00 15.00

m

μ

# Filas=

Dnail =

2

Dbarra=

2.54

cm

cm Diseño Muros Rotonda de Paso Ancho h=7.10m

Page 1 of 15

2. GEOMETRIA GENERAL:

β= 0.00

1.05

α=

Hsuelo =

15.00

7.10 m

1.25

1.25

H=

7.10 m

Lnail i 1.25

1.25

1.05

B=

10.63 m

Diseño Muros Rotonda de Paso Ancho h=7.10m Page 2 of 15

3. ANALISIS ESTABILIDAD GLOBAL Hmuro=

7.10 m σ1a

3.1 EMPUJE POR PESO PROPIO DEL SUELO Y RELLENO: 0.00

σ1a = σ2a = σ3a = σ4a =

2

0.00

T/m

1.76

T/m

3.51

T/m

5.27

T/m

σ2a

2

2.37

2 2

7.10

σ3a

2.37

2.37

σ4a

3.2 EMPUJE POR SOBRECARGA VEHICULAR: 1.52 Carga Temporal Ancho de vía=

T/m

HS-20+25 3.00

m 0.00

σCT

0.705

2

T/m

2.37

σCT 7.10

2.37

2.37

Diseño Muros Rotonda de Paso Ancho h=7.10m Page 3 of 15

3.3 EMPUJE POR SISMO: 3.3.1 Empuje por Sismo en el Suelo: σS max Zona Suelo amax=

III Tipo 3 0.36 g

Am =

0.35 g

P AE 

σ  s max

γs

1.60

T/m

H

7.10

m

PAE =

10.43

PIR =

13.91

1 =

3

T/m T/m

2

γ  s H 

2

3 4

 Am

3 = (γ    H  )⎛  ⎜ a ⎝ 4 s

max

1 =

2

H σ  s max

σS 1

0.00

.50 PAE

 ⎞ ⎟  ⎠

2.37

σS 2 PIR

7.10 σS max

2.939

2 2

σS 1

2.939

T/m

σS 2

1.960 0.980

T/m 2 T/m

σS 3

σS 3

4.73

T/m

2.37

3.55

2

2.37

Bsismo= 3.55

3.4 DISTRIBUCION DE PRESIONES Y COMBINACIONES DE CARGA 3.4.1 Condiciones de Carga: 0.0 T/m2

0.705 T/m2

2.939 T/m2 0.00 PAE 2.37 PIR 2.37 3.55 2.37

5.272 T/m2

0.705 T/m2

0.0 T/m2 Bsismo= 3.55

C. Permanente

C. Temporal

Sismo

Diseño Muros Rotonda de Paso Ancho h=7.10m Page 4 of 15

3.4.2 Combinaciones Ultimas: COMB. CU 1 CU 2

C. P.

C. T.

C. S.

1.30 1.00

2.17 0.00

0.00 1.00

1.53 T/m2

2.94 T/m2 0.00

3.81 T/m2

3.72 T/m2

2.37 PIR

6.10 T/m2

4.49 T/m2

2.37 3.55 2.37

8.38 T/m2

CU 1

5.27 T/m2

CU 2

Bsismo= 3.55

3.4 REVISION DE LA CAPACIDAD DE LA BASE (s u)1

CU 7.10

CU1 CU2

Pu

(s u)1

(s u)2

(ton/m )

(ton/m )

1.53 2.94

8.38 5.27

Pu (ton) 191.92 120.70

Mu (m-ton) 96.12 118.38

e (m) 0.50 0.98

Lefec (m) 9.62 8.66

(s u)v (ton/m ) 19.94 13.93

FS --2.00 1.75

(s resist.)v (ton/m ) 23.75 27.14

Estado --OK OK

Las dimensiones dela base del bloque son suficientes para no exceder las presiones maximas de apoyo sobre el suelo (bearing). OK. (s u)2 Xefec

Diseño Muros Rotonda de Paso Ancho h=7.10m Page 5 of 15

3.5 REVISION DEL VOLCAMIENTO:

(s u)1

Combinaciones para Volcamiento:

7.10

COMB. CS1 CS2

C. P.

C. T.

C. S.

1.00 1.00

1.00 0.00

0.00 1.00

CS

VS (ton)

Mresist. (m-ton)

Mvolcam. (m-ton)

Pu

CS1 CS2

120.70 120.70

641.23 641.23

62.06 118.38

FS OT ---

FS min ---

Estado ---

10.33 5.42

2.00 1.50

OK OK

Las dimensiones del bloque son suficientes para garantizar la estabilidad del muro ante volcamiento. OK.

(s u)2 L= 10.63

3.5 REVISION DEL DESLIZAMIENTO: (s u)1

Combinaciones para Deslizamiento:

7.10

COMB. CS1 CS2

C. P.

C. T.

C. S.

1.00 1.00

1.00 0.00

0.00 1.00

CS

VS (ton)

Fresist. (ton)

Fdesliz (ton)

Pu

CS1 CS2

120.70 120.70

55.16 55.16

37.63 37.85

Adher. =

1.50 ton/m2

FS OT ---

FS min ---

Estado ---

1.47 1.46

1.50 1.13

X OK

Las dimensiones del bloque son suficientes para garantizar la estabilidad del muro ante deslizamiento. OK.

(s u)2 L= 10.63

Diseño Muros Rotonda de Paso Ancho h=7.10m Page 6 of 15

4. ANALISIS ESTABILIDAD INTERNA 4.1 PARAMETROS GENERALES: 4.1.1 Barras de Anclaje (Nails) fy Ab

4.1.2 Material de Suelo y Relleno:

4200.00 Kg/cm 2 5.05 cm

Relleno con Nails:

2

7.10

Suelo Retenido:

m

7.10

0.00

m

0.00 3

3

μ ult

2.50

T/m

γ

1.60

T/m

γ

1.60

T/m

SV=

1.25

m

Φ

18.00

grados

Φ

18.00

grados

T/m

c

0.50

T/m

ka kp ko

0.46 1.90 0.69

SH=

1.25

m

c

0.50

Lnail =

11.00 5.00 15.00

m

ka kp ko

0.46 1.90 0.69

yi (m)

xi (m)

# Filas=

Dnail =

cm

2

2

4.2 DISTRIBUCION DE LOS NAILS: 4.2.1 Calculo de las Longitudes de Anclaje Efectivas: Nail 1 2 3 4 5

hi (m) 6.05 4.80 3.55 2.30 1.05

Lnail i (m) 11.00 11.00 11.00 11.00 11.00

Δi

--2.44E+02 1.94E+02 1.44E+02 9.35E+01 4.32E+01

5.27 4.11 2.95 1.82 0.72

2.70 2.38 2.02 1.59 1.00

(Lactivo)i (m)

(Lanclaje)i (m)

2.81 2.48 2.11 1.66 1.05

8.19 8.52 8.89 9.34 9.95

4.2.2 Calculo de las Fuerzas Maximas de Anclaje para los Nails: Nail 1 2 3 4 5

(Lanclaje)i (m) 8.19 8.52 8.89 9.34 9.95

(Fanclaje)i (ton) 18.42 19.16 20.01 21.02 22.38

(Fn)Barra (ton) 21.21 21.21 21.21 21.21 21.21

(Fn)Max (ton) 18.42 19.16 20.01 21.02 21.21

Diseño Muros Rotonda de Paso Ancho h=7.10m Page 7 of 15

4.2.3 Definicion Zona de Falla:

3.14 3.14

0.00

β=

1.05 k= φ=

1.25

α=

7.10

0.72 10.06

15.00

1.25

1.25

1.05

AIN = Area de la cuña inestable AIN =

14.80 m

(Lancl.)T =

44.89 m

Diseño Muros Rotonda de Paso Ancho h=7.10m Page 8 of 15

4.2.4 Calculo de los Empujes I nternos para las Cargas: i. Empuje por Carga Permanente en el Suelo: (FCP)H = (s CP) =

ii. Empuje por Sobrecarga Vihicular en el Suelo: (FCT)H =

18.72 ton 3.51 ton/m

(s CT) =

5.00 ton 0.70 ton/m

iii. Empuje por Carga Permanente en el Suelo: (FCS)H = (s CS) =

8.17 ton 2.30 ton/m

3.51 ton/m2

0.70 ton/m2

2.30 ton/m2

1.78

Nail 1 2 3 4 5

3.55

h /H i --6.05 4.80 3.55 2.30 1.05

(s cp)*i 2

ton/m 2.08 3.51 3.51 3.51 2.08

1.78

Diseño Muros Rotonda de Paso Ancho h=7.10m Page 9 of 15

4.2.5 Calculo de las Fuerzas Internas en l os Nails: Componente Horiontal de la Fuerza en el Nail

Nail 1 2 3 4 5

(Atrib) i (m2)

(Lanclaje)i (m)

2.09 1.56 1.56 1.56 2.09

(TCP)i (ton)

8.19 8.52 8.89 9.34 9.95

4.35 5.49 5.49 5.49 4.35

(TCT)i (ton)

(TCS)i (ton)

1.48 1.10 1.10 1.10 1.48

*Factor de Correccion=

Fuerza total en el Nail corregidas por Inclinacion

(TCP)i (ton)

1.86 1.94 2.02 2.13 2.26

4.51 5.69 5.69 5.69 4.51

(TCT)i (ton) 1.53 1.14 1.14 1.14 1.53

(TCS)i (ton) 1.93 2.01 2.09 2.20 2.34

(Tser.)1 (ton) 5.83 6.59 6.59 6.59 5.83

0.97

(Tser.)2 (ton) 6.57 7.37 7.40 7.44 6.73

4.2.6 Combinaciones Ultimas: COMB. CU 1 CU 2

C. P.

C. T.

C. S.

1.30 1.00

2.17 0.40

0.00 1.00

COMBINACION 1

Nail 1 2 3 4 5

(TCU1)i (ton) 11.10 11.87 11.96 12.07 11.52

ø(Tn)i (ton) 15.66 16.29 17.01 17.87 18.03

COMBINACION 2

Estado --OK OK OK OK OK

(TCU1)i (ton) 7.05 8.15 8.24 8.34 7.46

ø(Tn)i (ton) 16.58 17.25 18.01 18.92 19.09

Estado --OK OK OK OK OK

El uso de barras en diametro de #8 grado 60 es suficiente para soportar las demandas ultimas de los diferentes empujes para una separacion vertical de 1.5 m y horizontal de 1.5m c.a.c

Diseño Muros Rotonda de Paso Ancho h=7.10m Page 10 of 15

5. DISEÑO DE LA PANTALLA FRONTAL 5.1 PARAMETROS GENERALES: 5.1.1 Concreto de la Pantalla en sitio γ=

f'c = Espesor=

5.1.2 Acero refuerzo

2.40 T/m3 225.00 Kg/cm2 22.50 cm

fy = Rec. Inte= Rec. Exte=

2800.00 Kg/cm2 5.00 cm 4.00 cm

5.2 DISEÑO POR FLEXION DE LA PANTALLA:

COMB. CU 1 CU 2

C. P.

C. T.

C. S.

1.30 1.00

2.17 0.40

0.00 1.00

CU

(TCU1)i (ton)

-

(MU )Max

+

(MU )Max

CU1 CU2

12.07 8.34

-

(MU )Max

+

(MU )Max

(m-ton/m) (m-ton/m) 1.51 1.04

1.51 1.04

-

(MU )Max

Diseño Muros Rotonda de Paso Ancho h=7.10m Page 11 of 15

i. Acero para Momonto Negativo:

COMB.

ii. Acero para Momento Positivo:

M (T-m/m)

CU 1 CU 2

M (T-m/m)

COMB. CU 1 CU 2

1.51 1.04

Mu b t d f'c fy Φ

1.51 10 100 22.50 17.50 225 2800.00 0.9

T-m/m cm cm cm

As,aprox As, min

3.80 4.50

cm /m 2 cm /m

Usando #

3

s

15.83

Mu b t d f'c fy Φ

1.51 100 22.5 18.5 225 2800 0.9

TT -m/m cm cm cm

As,aprox As, min

3.59 4.50

cm /m 2 cm /m

Usando #

3

s

15.83

2

Kg/cm 2 Kg/cm

2

Rige

cm

Utilizar Malla en #3 @ 15 cm grado 60 mas 2 # 4 vertivales por cada tramo de 1.25 metros con largo de toda la altura. OK.

1.51 1.04

2

Kg/cm 2 Kg/cm

2

Rige

cm

Utilizar Malla en #3 @ 15 cm grado 60 mas 2 # 4 vertivales por  cada tramo de 1.25 metros con largo de t oda la altura. OK.

Diseño Muros Rotonda de Paso Ancho h=7.10m Page 12 of 15

i. Detalle de Refuerzo: Recubrimiento Interno 22.50 cm

4.000

cm

Recubrimiento Interno

5.000

cm

Utilizar Malla en #3 @ 15 cm grado 60 mas 2 # 4 vertivales por cada tramo de 1.25 metros con largo de toda la altura. OK.

Utilizar Malla en #3 @ 15 cm grado 60 mas 2 # 4 vertivales por cada tramo de 1.25 metros con largo de toda la altura. OK.

Concreto f'c= Acero

fy =

2

225.00 Kg/cm

2

2800.00 Kg/cm

Diseño Muros Rotonda de Paso Ancho h=7.10m Page 13 of 15

5.3 DISEÑO DEL ANCLAJE: i. Dimensiones de la Placa de Anclaje: Espesor 1 Capa=

er 

22.5 22.50 0 CM

15.00

cm

L= fy = Espesor=

20.00 cm 2550.00 Kg/cm2 0.79 cm

5.00 5.00 cm

4.00 4.00 cm

D'c =

30.00

cm

15.0 15.00 0 cm

15.00

15.0 15.00 0 cm

Diseño Muros Rotonda de Paso Ancho h=7.10m Page 14 of 15

4.2.4 Calculo de la Capacidad del Anclaje: TFN =ø (Mn- + Mn+) * (8) *SH / SV

i. Flexion en la Pantalla: COMB.

Mn(m-ton/m)

Mn+ (m-ton/m)

TFN (ton)

øTFN (ton)

CU 1 CU 2

1.51 1.51

1.51 1.51

21.72 21.72

18.46 19.55

ii. Cortante por Punzonamiento:

VN =.75 * ( f'c )^.5 * (4 * D C') * t 225.00 kg/cm 30.00 cm 15.00 cm

f'c = D'c = t=

COMB.

VN (ton)

øVN (ton)

CU 1 CU 2

20.25 20.25

16.20 17.21

2

iii. Anclaje Barra - Placa: 15.00 cm

0.79 2.54 70 16.46

tplaca = Dbarra= Soldad. = 0.79 cm

øTSoldad. =

cm cm

-18 ton

Tbarra

iv. Demanda Maxima En el Anclaje:

Combinaciones:

COMB.

(TCU1) Max (ton)

ø(Tn)Min (ton)

Estado ---

CU 1 CU 2

12.07 8.34

16.20 16.46

OK OK

Diseño Muros Rotonda de Paso Ancho h=7.10m Page 15 of 15

PROYECTO: DISEÑO MUROS DE RETENCION ROTONDA DE PASO ANCHO TIPO DE MURO: SOIL NAILING Descripción del Proyecto:

El proyecto consite en el diseño de los muros de retención del paso inferior de la Rotonda de Paso Ancho. La altura de los muros es variable con una altura máxima de 5.50 metros. Los muros deberán soportar una sobrecarga vehicular correspondiente a una carga tipo HS20-44 + 25%. Adicionalmente deberá considerarce la acción de fuerzas sísmicas aefec= 0.36g. Debido a que el muro contará con los drenajes respectivos no se incluirá la sobrecarga por presión hidrostática. De igual forma se deberán colocar las juntas para evitar  problemas de retracción.

1. PROPIEDADES DE LOS MATERIALES: 1.1 Material de Suelo y Relleno: Relleno con Nails:

5.50

1.2 Concreto de la Pantalla en sitio m

γ

f'c

c ka keq

1.60 18.00 0.50 0.53 0.45

kp ko (s u)suelo =

1.90 0.69 47.50

γ Φ

2.40 225.00

3

T/m 2 Kg/cm

3

T/m grados T/m

2

1.3 Concreto prefabricado

γ

2.50

3

T/m

1.4 Acero refuerzo Suelo Retenido:

5.50

m fy

γ Φ

c ka keq kp ko

1.60 18.00 0.50 0.53 0.45 1.90 0.69

4200.00

Kg/cm

2

3

T/m grados T/m

2

1.5 Recubrimiento

rec

3.50

cm

1.4 Barras de Anclaje (Nails) fy Ab

4200.00

Kg/cm 2

5.05

cm

ult

2.50

T/m

SV=

1.25

m

SH=

1.25

m

Lnail =

8.50 5.00 15.00

m

μ

# Filas=

Dnail =

2

Dbarra=

2.54

cm

cm

Diseño Muros Rotonda de Paso Ancho h=5.50m Page 1 of 15

2. GEOMETRIA GENERAL:

β= 0.00

0.25

α=

Hsuelo =

15.00

5.50 m

1.25

1.25

H=

5.50 m

Lnail i 1.25

1.25

0.25

B=

8.21 m

Diseño Muros Rotonda de Paso Ancho h=5.50m Page 2 of 15

3. ANALISIS ESTABILIDAD GLOBAL Hmuro=

5.50 m σ1a

3.1 EMPUJE POR PESO PROPIO DEL SUELO Y RELLENO: 0.00

σ1a = σ2a = σ3a = σ4a =

2

0.00

T/m

1.31

T/m

2.61

T/m

3.92

T/m

σ2a

2

1.83

2 2

5.50

σ3a

1.83

1.83

σ4a

3.2 EMPUJE POR SOBRECARGA VEHICULAR: 1.52 Carga Temporal Ancho de vía=

T/m

HS-20+25 3.00

m 0.00

σCT

0.676

2

T/m

1.83

σCT 5.50

1.83

1.83

Diseño Muros Rotonda de Paso Ancho h=5.50m Page 3 of 15

3.3 EMPUJE POR SISMO: 3.3.1 Empuje por Sismo en el Suelo: σS max Zona Suelo amax=

III Tipo 3 0.36 g

Am =

0.35 g

P AE 

σ  s max

γs

1.60

T/m

H

5.50

m

PAE =

6.26

T/m

PIR =

8.35

1 =

3

T/m

2

γ  s H 

2

3 4

 Am

3 = (γ    H  )⎛  ⎜ a ⎝ 4 s

max

1 =

2

H σ  s max

σS 1

0.00

.50 PAE

 ⎞ ⎟  ⎠

1.83

σS 2 PIR

5.50 σS max

2.277

2 2

σS 1

2.277

T/m

σS 2

1.518 0.759

T/m 2 T/m

σS 3

σS 3

3.67

T/m

1.83

2.75

2

1.83

Bsismo= 2.75

3.4 DISTRIBUCION DE PRESIONES Y COMBINACIONES DE CARGA 3.4.1 Condiciones de Carga: 0.0 T/m2

0.676 T/m2

2.277 T/m2 0.00 PAE 1.83 PIR 1.83 2.75 1.83

3.920 T/m2

0.676 T/m2

0.0 T/m2 Bsismo= 2.75

C. Permanente

C. Temporal

Sismo

Diseño Muros Rotonda de Paso Ancho h=5.50m Page 4 of 15

3.4.2 Combinaciones Ultimas: COMB. CU 1 CU 2

C. P.

C. T.

C. S.

1.30 1.00

2.17 0.00

0.00 1.00

1.47 T/m2

2.28 T/m2 0.00

3.17 T/m2

2.82 T/m2

1.83 PIR

4.87 T/m2

3.37 T/m2

1.83 2.75 1.83

6.56 T/m2

CU 1

3.92 T/m2

CU 2

Bsismo= 2.75

3.4 REVISION DE LA CAPACIDAD DE LA BASE (s u)1

CU 5.50

CU1 CU2

Pu

(s u)1

(s u)2

(ton/m )

(ton/m )

1.47 2.28

6.56 3.92

Pu (ton) 120.98 72.25

Mu (m-ton) 47.90 54.20

e (m) 0.40 0.75

Lefec (m) 7.42 6.71

(s u)v (ton/m ) 16.31 10.77

FS --2.00 1.75

(s resist.)v (ton/m ) 23.75 27.14

Estado --OK OK

Las dimensiones dela base del bloque son suficientes para no exceder las presiones maximas de apoyo sobre el suelo (bearing). OK. (s u)2 Xefec

Diseño Muros Rotonda de Paso Ancho h=5.50m Page 5 of 15

3.5 REVISION DEL VOLCAMIENTO:

(s u)1

Combinaciones para Volcamiento:

5.50

COMB. CS1 CS2

C. P.

C. T.

C. S.

1.00 1.00

1.00 0.00

0.00 1.00

CS

VS (ton)

Mresist. (m-ton)

Mvolcam. (m-ton)

Pu

CS1 CS2

72.25 72.25

296.60 296.60

30.00 54.20

FS OT ---

FS min ---

Estado ---

9.89 5.47

2.00 1.50

OK OK

Las dimensiones del bloque son suficientes para garantizar la estabilidad del muro ante volcamiento. OK.

(s u)2 L= 8.21

3.5 REVISION DEL DESLIZAMIENTO: (s u)1

Combinaciones para Deslizamiento:

5.50

COMB. CS1 CS2

C. P.

C. T.

C. S.

1.00 1.00

1.00 0.00

0.00 1.00

CS

VS (ton)

Fresist. (ton)

Fdesliz (ton)

Pu

CS1 CS2

72.25 72.25

35.79 35.79

22.85 22.26

Adher. =

1.50 ton/m2

FS OT ---

FS min ---

Estado ---

1.57 1.61

1.50 1.13

OK OK

Las dimensiones del bloque son suficientes para garantizar la estabilidad del muro ante deslizamiento. OK.

(s u)2 L= 8.21

Diseño Muros Rotonda de Paso Ancho h=5.50m Page 6 of 15

4. ANALISIS ESTABILIDAD INTERNA 4.1 PARAMETROS GENERALES: 4.1.1 Barras de Anclaje (Nails) fy Ab

4.1.2 Material de Suelo y Relleno:

4200.00 Kg/cm 2 5.05 cm

Relleno con Nails:

2

5.50

Suelo Retenido:

m

5.50

0.00

m

0.00 3

3

μ ult

2.50

T/m

γ

1.60

T/m

γ

1.60

T/m

SV=

1.25

m

Φ

18.00

grados

Φ

18.00

grados

SH=

1.25

m

c

0.50

T/m

c

0.50

T/m

Lnail =

8.50 5.00 15.00

m

ka kp ko

0.45 1.90 0.69

ka kp ko

0.45 1.90 0.69

yi (m)

xi (m)

# Filas=

Dnail =

cm

2

2

4.2 DISTRIBUCION DE LOS NAILS: 4.2.1 Calculo de las Longitudes de Anclaje Efectivas: Nail 1 2 3 4 5

hi (m) 5.25 4.00 2.75 1.50 0.25

Lnail i (m) 8.50 8.50 8.50 8.50 8.50

Δi

--2.74E+02 2.09E+02 1.44E+02 7.89E+01 1.40E+01

4.61 3.44 2.29 1.16 0.11

2.22 1.92 1.57 1.11 0.34

(Lactivo)i (m)

(Lanclaje)i (m)

2.31 2.00 1.63 1.17 0.37

6.19 6.50 6.87 7.33 8.13

4.2.2 Calculo de las Fuerzas Maximas de Anclaje para los Nails: Nail 1 2 3 4 5

(Lanclaje)i (m) 6.19 6.50 6.87 7.33 8.13

(Fanclaje)i (ton) 13.92 14.62 15.45 16.50 18.30

(Fn)Barra (ton) 21.21 21.21 21.21 21.21 21.21

(Fn)Max (ton) 13.92 14.62 15.45 16.50 18.30

Diseño Muros Rotonda de Paso Ancho h=5.50m Page 7 of 15

4.2.3 Definicion Zona de Falla:

2.43 2.43

0.00

β=

0.25 k= φ=

1.25

α=

5.50

0.93 12.98

15.00

1.25

1.25

0.25

AIN = Area de la cuña inestable AIN =

(Lancl.)T =

8.88 m 35.02 m

Diseño Muros Rotonda de Paso Ancho h=5.50m Page 8 of 15

4.2.4 Calculo de los Empujes I nternos para las Cargas: i. Empuje por Carga Permanente en el Suelo: (FCP)H = (s CP) =

ii. Empuje por Sobrecarga Vihicular en el Suelo: (FCT)H =

10.78 ton 2.61 ton/m

(s CT) =

3.72 ton 0.68 ton/m

iii. Empuje por Carga Permanente en el Suelo: (FCS)H = (s CS) =

4.90 ton 1.78 ton/m

2.61 ton/m2

0.68 ton/m2

1.78 ton/m2

1.38

Nail 1 2 3 4 5

2.75

h /H i --5.25 4.00 2.75 1.50 0.25

(s cp)*i 2

ton/m 0.48 2.61 2.61 2.61 0.48

1.38

Diseño Muros Rotonda de Paso Ancho h=5.50m Page 9 of 15

4.2.5 Calculo de las Fuerzas Internas en l os Nails: Componente Horiontal de la Fuerza en el Nail

Nail 1 2 3 4 5

(Atrib) i (m2)

(Lanclaje)i (m)

1.09 1.56 1.56 1.56 1.09

(TCP)i (ton)

6.19 6.50 6.87 7.33 8.13

0.52 4.08 4.08 4.08 0.52

(TCT)i (ton)

(TCS)i (ton)

0.74 1.06 1.06 1.06 0.74

*Factor de Correccion=

Fuerza total en el Nail corregidas por Inclinacion

(TCP)i (ton)

1.08 1.14 1.20 1.28 1.42

0.54 4.23 4.23 4.23 0.54

(TCT)i (ton) 0.77 1.09 1.09 1.09 0.77

(TCS)i (ton) 1.12 1.18 1.24 1.33 1.47

(Tser.)1 (ton) 1.26 5.14 5.14 5.14 1.26

0.97

(Tser.)2 (ton) 1.69 5.60 5.62 5.65 1.83

4.2.6 Combinaciones Ultimas: COMB. CU 1 CU 2

C. P.

C. T.

C. S.

1.30 1.00

2.17 0.40

0.00 1.00

COMBINACION 1

Nail 1 2 3 4 5

(TCU1)i (ton) 3.48 9.05 9.11 9.20 3.84

ø(Tn)i (ton) 11.83 12.43 13.13 14.03 15.56

COMBINACION 2

Estado --OK OK OK OK OK

(TCU1)i (ton) 1.97 5.84 5.91 5.99 2.32

ø(Tn)i (ton) 12.53 13.16 13.91 14.85 16.47

Estado --OK OK OK OK OK

El uso de barras en diametro de #8 grado 60 es suficiente para soportar las demandas ultimas de los diferentes empujes para una separacion vertical de 1.5 m y horizontal de 1.5m c.a.c

Diseño Muros Rotonda de Paso Ancho h=5.50m Page 10 of 15

5. DISEÑO DE LA PANTALLA FRONTAL 5.1 PARAMETROS GENERALES: 5.1.1 Concreto de la Pantalla en sitio γ=

f'c = Espesor=

5.1.2 Acero refuerzo

2.40 T/m3 225.00 Kg/cm2 22.50 cm

fy = Rec. Inte= Rec. Exte=

2800.00 Kg/cm2 5.00 cm 4.00 cm

5.2 DISEÑO POR FLEXION DE LA PANTALLA:

COMB. CU 1 CU 2

C. P.

C. T.

C. S.

1.30 1.00

2.17 0.40

0.00 1.00

CU

(TCU1)i (ton)

-

(MU )Max

+

(MU )Max

CU1 CU2

9.20 5.99

-

(MU )Max

+

(MU )Max

(m-ton/m) (m-ton/m) 1.15 0.75

1.15 0.75

-

(MU )Max

Diseño Muros Rotonda de Paso Ancho h=5.50m Page 11 of 15

i. Acero para Momonto Negativo:

COMB.

ii. Acero para Momento Positivo:

M (T-m/m)

CU 1 CU 2

M (T-m/m)

COMB. CU 1 CU 2

1.15 0.75

Mu b t d f'c fy Φ

1.15 100 22.50 17.50 225 2800.00 0.9

T-m/m cm cm cm

As,aprox As, min

2.90 4.50

cm /m 2 cm /m

Usando #

3

s

15.83

Mu b t d f'c fy Φ

1.15 100 22.5 18.5 225 2800 0.9

T-m/m cm cm cm

As,aprox As, min

2.74 4.50

cm /m 2 cm /m

Usando #

3

s

15.83

2

Kg/cm 2 Kg/cm

2

Rige

cm

Utilizar Malla en #3 @ 15 cm grado 60 mas 2 # 4 vertivales por cada tramo de 1.25 metros con largo de toda la altura. OK.

1.15 0.75

2

Kg/cm 2 Kg/cm

2

Rige

cm

Utilizar Malla en #3 @ 15 cm grado 60 mas 2 # 4 vertivales por  cada tramo de 1.25 metros con largo de t oda la altura. OK.

Diseño Muros Rotonda de Paso Ancho h=5.50m Page 12 of 15

i. Detalle de Refuerzo: Recubrimiento Interno 22.50 cm

4.000

cm

Recubrimiento Interno

5.000

cm

Utilizar Malla en #3 @ 15 cm grado 60 mas 2 # 4 vertivales por cada tramo de 1.25 metros con largo de toda la altura. OK.

Utilizar Malla en #3 @ 15 cm grado 60 mas 2 # 4 vertivales por cada tramo de 1.25 metros con largo de toda la altura. OK.

Concreto f'c= Acero

fy =

2

225.00 Kg/cm

2

2800.00 Kg/cm

Diseño Muros Rotonda de Paso Ancho h=5.50m Page 13 of 15

5.3 DISEÑO DEL ANCLAJE: i. Dimensiones de la Placa de Anclaje: Espesor 1 Capa=

er 

22.50 CM

15.00

cm

L= fy = Espesor=

20.00 cm 2550.00 Kg/cm2 0.79 cm

5.00 cm

4.00 cm

D'c =

30.00

cm

15.00 cm

15.00

15.00 cm

Diseño Muros Rotonda de Paso Ancho h=5.50m Page 14 of 15

4.2.4 Calculo de la Capacidad del Anclaje: TFN =ø (Mn- + Mn+) * (8) *SH / SV

i. Flexion en la Pantalla: COMB.

Mn(m-ton/m)

Mn+ (m-ton/m)

TFN (ton)

øTFN (ton)

CU 1 CU 2

1.15 1.15

1.15 1.15

16.56 16.56

14.07 14.90

ii. Cortante por Punzonamiento:

VN =.75 * ( f'c )^.5 * (4 * D C') * t 225.00 kg/cm 30.00 cm 15.00 cm

f'c = D'c = t=

COMB.

VN (ton)

øVN (ton)

CU 1 CU 2

20.25 20.25

16.20 17.21

2

iii. Anclaje Barra - Placa: 15.00 cm

0.79 2.54 70 16.46

tplaca = Dbarra= Soldad. = 0.79 cm

øTSoldad. =

cm cm

-18 ton

Tbarra

iv. Demanda Maxima En el Anclaje:

Combinaciones:

COMB.

(TCU1) Max (ton)

ø(Tn)Min (ton)

Estado ---

CU 1 CU 2

9.20 5.99

14.07 14.90

OK OK

Diseño Muros Rotonda de Paso Ancho h=5.50m Page 15 of 15

PROYECTO: DISEÑO MUROS DE RETENCION ROTONDA DE PASO ANCHO TIPO DE MURO: SOIL NAILING Descripción del Proyecto:

El proyecto consite en el diseño de los muros de retención del paso inferior de la Rotonda de Paso Ancho. La altura de los muros es variable con una altura máxima de 4.00 metros. Los muros deberán soportar una sobrecarga vehicular correspondiente a una carga tipo HS20-44 + 25%. Adicionalmente deberá considerarce la acción de fuerzas sísmicas aefec= 0.36g. Debido a que el muro contará con los drenajes respectivos no se incluirá la sobrecarga por presión hidrostática. De igual forma se deberán colocar las juntas para evitar  problemas de retracción.

1. PROPIEDADES DE LOS MATERIALES: 1.1 Material de Suelo y Relleno: Relleno con Nails:

4.00

1.2 Concreto de la Pantalla en sitio m

γ

f'c

c ka keq

1.60 18.00 0.50 0.53 0.41

kp ko (s u)suelo =

1.90 0.69 47.50

γ Φ

2.40 225.00

3

T/m 2 Kg/cm

3

T/m grados T/m

2

1.3 Concreto prefabricado

γ

2.50

3

T/m

1.4 Acero refuerzo Suelo Retenido:

4.00

m fy

γ Φ

c ka keq kp ko

1.60 18.00 0.50 0.53 0.41 1.90 0.69

4200.00

Kg/cm

2

3

T/m grados T/m

2

1.5 Recubrimiento

rec

3.50

cm

1.4 Barras de Anclaje (Nails) fy Ab

4200.00

Kg/cm 2

5.05

cm

ult

2.50

T/m

SV=

1.25

m

SH=

1.25

m

Lnail =

5.50 3.00 15.00

m

μ

# Filas=

Dnail =

2

Dbarra=

2.54

cm

cm Diseño Muros Rotonda de Paso Ancho h=4.00m

Page 1 of 15

2. GEOMETRIA GENERAL:

β= 0.00

0.75

α=

Hsuelo =

15.00

4.00 m

1.25

1.25

H=

4.00 m

Lnail i 1.25

1.25

0.75

B=

5.31 m

Diseño Muros Rotonda de Paso Ancho h=4.00m Page 2 of 15

3. ANALISIS ESTABILIDAD GLOBAL Hmuro=

4.00 m σ1a

3.1 EMPUJE POR PESO PROPIO DEL SUELO Y RELLENO: 0.00

σ1a = σ2a = σ3a = σ4a =

2

0.00

T/m

0.88

T/m

1.77

T/m

2.65

T/m

σ2a

2

1.33

2 2

4.00

σ3a

1.33

1.33

σ4a

3.2 EMPUJE POR SOBRECARGA VEHICULAR: 1.52 Carga Temporal Ancho de vía=

T/m

HS-20+25 3.00

m 0.00

σCT

0.629

2

T/m

1.33

σCT 4.00

1.33

1.33

Diseño Muros Rotonda de Paso Ancho h=4.00m Page 3 of 15

3.3 EMPUJE POR SISMO: 3.3.1 Empuje por Sismo en el Suelo: σS max Zona Suelo amax=

III Tipo 3 0.36 g

Am =

0.35 g

P AE 

σ  s max

γs

1.60

T/m

H

4.00

m

PAE =

3.31

T/m

PIR =

4.42

1 =

3

T/m

2

γ  s H 

2

3 4

 Am

3 = (γ    H  )⎛  ⎜ a ⎝ 4 s

max

1 =

2

H σ  s max

σS 1

0.00

.50 PAE

 ⎞ ⎟  ⎠

1.33

σS 2 PIR

4.00 σS max

1.656

2 2

σS 1

1.656

T/m

σS 2

1.104 0.552

T/m 2 T/m

σS 3

σS 3

2.67

T/m

1.33

2.00

2

1.33

Bsismo= 2.00

3.4 DISTRIBUCION DE PRESIONES Y COMBINACIONES DE CARGA 3.4.1 Condiciones de Carga: 0.0 T/m2

0.629 T/m2

1.656 T/m2 0.00 PAE 1.33 PIR 1.33 2.00 1.33

2.653 T/m2

0.629 T/m2

0.0 T/m2 Bsismo= 2.00

C. Permanente

C. Temporal

Sismo

Diseño Muros Rotonda de Paso Ancho h=4.00m Page 4 of 15

3.4.2 Combinaciones Ultimas: COMB. CU 1 CU 2

C. P.

C. T.

C. S.

1.30 1.00

2.17 0.00

0.00 1.00

1.37 T/m2

1.66 T/m2 0.00

2.52 T/m2

1.99 T/m2

1.33 PIR

3.66 T/m2

2.32 T/m2

1.33 2.00 1.33

4.81 T/m2

CU 1

2.65 T/m2

CU 2

Bsismo= 2.00

3.4 REVISION DE LA CAPACIDAD DE LA BASE (s u)1

CU 4.00

CU1 CU2

Pu

(s u)1

(s u)2

(ton/m )

(ton/m )

1.37 1.66

4.81 2.65

Pu (ton) 61.71 34.00

Mu (m-ton) 20.12 20.32

e (m) 0.33 0.60

Lefec (m) 4.66 4.12

(s u)v (ton/m ) 13.24 8.26

FS --2.00 1.75

(s resist.)v (ton/m ) 23.75 27.14

Estado --OK OK

Las dimensiones dela base del bloque son suficientes para no exceder las presiones maximas de apoyo sobre el suelo (bearing). OK. (s u)2 Xefec

Diseño Muros Rotonda de Paso Ancho h=4.00m Page 5 of 15

3.5 REVISION DEL VOLCAMIENTO:

(s u)1

Combinaciones para Volcamiento:

4.00

COMB. CS1 CS2

C. P.

C. T.

C. S.

1.00 1.00

1.00 0.00

0.00 1.00

CS

VS (ton)

Mresist. (m-ton)

Mvolcam. (m-ton)

Pu

CS1 CS2

34.00 34.00

90.31 90.31

12.11 20.32

FS OT ---

FS min ---

Estado ---

7.46 4.44

2.00 1.50

OK OK

Las dimensiones del bloque son suficientes para garantizar la estabilidad del muro ante volcamiento. OK.

(s u)2 L= 5.31

3.5 REVISION DEL DESLIZAMIENTO: (s u)1

Combinaciones para Deslizamiento:

4.00

COMB. CS1 CS2

C. P.

C. T.

C. S.

1.00 1.00

1.00 0.00

0.00 1.00

CS

VS (ton)

Fresist. (ton)

Fdesliz (ton)

Pu

CS1 CS2

34.00 34.00

19.02 19.02

12.24 11.38

Adher. =

1.50 ton/m2

FS OT ---

FS min ---

Estado ---

1.55 1.67

1.50 1.13

OK OK

Las dimensiones del bloque son suficientes para garantizar la estabilidad del muro ante deslizamiento. OK.

(s u)2 L= 5.31

Diseño Muros Rotonda de Paso Ancho h=4.00m Page 6 of 15

4. ANALISIS ESTABILIDAD INTERNA 4.1 PARAMETROS GENERALES: 4.1.1 Barras de Anclaje (Nails) fy Ab

4.1.2 Material de Suelo y Relleno:

4200.00 Kg/cm 2 5.05 cm

Relleno con Nails:

2

4.00

Suelo Retenido:

m

4.00

0.00

m

0.00 3

3

μ ult

2.50

T/m

γ

1.60

T/m

γ

1.60

T/m

SV=

1.25

m

Φ

18.00

grados

Φ

18.00

grados

SH=

1.25

m

c

0.50

T/m

c

0.50

T/m

Lnail =

5.50 3.00 15.00

m

ka kp ko

0.41 1.90 0.69

ka kp ko

0.41 1.90 0.69

yi (m)

xi (m)

# Filas=

Dnail =

cm

2

2

4.2 DISTRIBUCION DE LOS NAILS: 4.2.1 Calculo de las Longitudes de Anclaje Efectivas: Nail 1 2 3 4 5

hi (m) 3.25 2.00 0.75 -0.50 -1.75

Lnail i (m) 5.50 5.50 5.50 9.00 9.00

Δi

--2.33E+02 1.44E+02 5.46E+01 -3.47E+01 -1.24E+02

2.82 1.66 0.54 #NUM! #NUM!

1.48 1.14 0.65 #NUM! #NUM!

(Lactivo)i (m)

(Lanclaje)i (m)

1.54 1.19 0.68 #NUM! #NUM!

3.96 4.31 4.82 #NUM! #NUM!

4.2.2 Calculo de las Fuerzas Maximas de Anclaje para los Nails: Nail 1 2 3 4 5

(Lanclaje)i (m) 3.96 4.31 4.82 #NUM! #NUM!

(Fanclaje)i (ton) 8.90 9.70 10.84 #NUM! #NUM!

(Fn)Barra (ton) 21.21 21.21 21.21 21.21 21.21

(Fn)Max (ton) 8.90 9.70 10.84 #NUM! #NUM!

Diseño Muros Rotonda de Paso Ancho h=4.00m Page 7 of 15

4.2.3 Definicion Zona de Falla:

1.77 1.77

0.00

β=

0.75 k= φ=

1.25

α=

4.00

1.28 17.85

15.00

1.25

1.25

0.75

AIN = Area de la cuña inestable AIN =

(Lancl.)T =

4.70 m 13.09 m

Diseño Muros Rotonda de Paso Ancho h=4.00m Page 8 of 15

4.2.4 Calculo de los Empujes I nternos para las Cargas: i. Empuje por Carga Permanente en el Suelo: (FCP)H = (s CP) =

ii. Empuje por Sobrecarga Vihicular en el Suelo: (FCT)H =

5.31 ton 1.77 ton/m

(s CT) =

2.52 ton 0.63 ton/m

iii. Empuje por Carga Permanente en el Suelo: (FCS)H = (s CS) =

2.59 ton 1.30 ton/m

1.77 ton/m2

0.63 ton/m2

1.30 ton/m2

1.00

Nail 1 2 3 4 5

2.00

h /H i --3.25 2.00 0.75 -0.50 -1.75

(s cp)*i 2

ton/m 1.33 1.77 1.33 0.00 0.00

1.00

Diseño Muros Rotonda de Paso Ancho h=4.00m Page 9 of 15

4.2.5 Calculo de las Fuerzas Internas en l os Nails: Componente Horiontal de la Fuerza en el Nail

Nail 1 2 3 4 5

(Atrib) i (m2)

(Lanclaje)i (m)

1.72 1.56 1.56 1.56 1.72

(TCP)i (ton)

3.96 4.31 4.82 #NUM! #NUM!

2.28 2.76 2.07 0.00 0.00

(TCT)i (ton)

(TCS)i (ton)

1.08 0.98 0.98 0.98 1.08

Fuerza total en el Nail corregidas por Inclinacion

(TCP)i (ton)

0.98 1.07 1.19 #NUM! #NUM!

2.36 2.86 2.15 0.00 0.00

(TCT)i (ton) 1.12 1.02 1.02 1.02 1.12

(TCS)i (ton) 1.01 1.11 1.24 #NUM! #NUM!

(Tser.)1 (ton) 3.36 3.75 3.06 0.98 1.08

*Factor de Correccion=

0.97

(Tser.)2 (ton) 3.75 4.17 3.53 #NUM! #NUM!

4.2.6 Combinaciones Ultimas: COMB. CU 1 CU 2

C. P.

C. T.

C. S.

1.30 1.00

2.17 0.40

0.00 1.00

COMBINACION 1

Nail 1 2 3 4 5

(TCU1)i (ton) 6.51 7.03 6.23 #NUM! #NUM!

ø(Tn)i (ton) 7.57 8.25 9.21 #NUM! #NUM!

COMBINACION 2

Estado ---

(TCU1)i (ton)

OK OK OK #NUM! #NUM!

3.82 4.37 3.79 #NUM! #NUM!

ø(Tn)i (ton) 8.01 8.73 9.75 #NUM! #NUM!

Estado --OK OK OK #NUM! #NUM!

El uso de barras en diametro de #8 grado 60 es suficiente para soportar las demandas ultimas de los diferentes empujes para una separacion vertical de 1.5 m y horizontal de 1.5m c.a.c

Diseño Muros Rotonda de Paso Ancho h=4.00m Page 10 of 15

5. DISEÑO DE LA PANTALLA FRONTAL 5.1 PARAMETROS GENERALES: 5.1.1 Concreto de la Pantalla en sitio γ=

f'c = Espesor=

5.1.2 Acero refuerzo

2.40 T/m3 225.00 Kg/cm2 22.50 cm

fy = Rec. Inte= Rec. Exte=

2800.00 Kg/cm2 5.00 cm 4.00 cm

5.2 DISEÑO POR FLEXION DE LA PANTALLA:

COMB. CU 1 CU 2

C. P.

C. T.

C. S.

1.30 1.00

2.17 0.40

0.00 1.00

CU

(TCU1)i (ton)

-

(MU )Max

+

(MU )Max

CU1 CU2

7.03 4.37

-

(MU )Max

+

(MU )Max

(m-ton/m) (m-ton/m) 0.88 0.55

0.88 0.55

-

(MU )Max

Diseño Muros Rotonda de Paso Ancho h=4.00m Page 11 of 15

i. Acero para Momonto Negativo:

COMB.

ii. Acero para Momento Positivo:

M (T-m/m)

CU 1 CU 2

M (T-m/m)

COMB. CU 1 CU 2

0.88 0.55

Mu b t d f'c fy Φ

0.88 10 100 22.50 17.50 225 2800.00 0.9

T-m/m cm cm cm

As,aprox As, min

2.22 4.50

cm /m 2 cm /m

Usando #

3

s

15.83

Mu b t d f'c fy Φ

0.88 100 22.5 18.5 225 2800 0.9

TT -m/m cm cm cm

As,aprox As, min

2.10 4.50

cm /m 2 cm /m

Usando #

3

s

15.83

2

Kg/cm 2 Kg/cm

2

Rige

cm

Utilizar Malla en #3 @ 15 cm grado 60 mas 2 # 4 vertivales por cada tramo de 1.25 metros con largo de toda la altura. OK.

0.88 0.55

2

Kg/cm 2 Kg/cm

2

Rige

cm

Utilizar Malla en #3 @ 15 cm grado 60 mas 2 # 4 vertivales por  cada tramo de 1.25 metros con largo de t oda la altura. OK.

Diseño Muros Rotonda de Paso Ancho h=4.00m Page 12 of 15

i. Detalle de Refuerzo: Recubrimiento Interno 22.50 cm

4.000

cm

Recubrimiento Interno

5.000

cm

Utilizar Malla en #3 @ 15 cm grado 60 mas 2 # 4 vertivales por cada tramo de 1.25 metros con largo de toda la altura. OK.

Utilizar Malla en #3 @ 15 cm grado 60 mas 2 # 4 vertivales por cada tramo de 1.25 metros con largo de toda la altura. OK.

Concreto f'c= Acero

fy =

2

225.00 Kg/cm

2

2800.00 Kg/cm

Diseño Muros Rotonda de Paso Ancho h=4.00m Page 13 of 15

5.3 DISEÑO DEL ANCLAJE: i. Dimensiones de la Placa de Anclaje: Espesor 1 Capa=

er 

22.5 22.50 0 CM

15.00

cm

L= fy = Espesor=

20.00 cm 2550.00 Kg/cm2 0.79 cm

5.00 5.00 cm

4.00 4.00 cm

D'c =

30.00

cm

15.0 15.00 0 cm

15.00

15.0 15.00 0 cm

Diseño Muros Rotonda de Paso Ancho h=4.00m Page 14 of 15