diseño apoyos intermedios - tramo anclas a11-a12

PROYECTO CENTRAL HIDROELCTRICA MISICUNI

DISEO APOYOS INTERMEDIOS

TRAMO ANCLAS A11 A12

COCHABAMBA - BOLIVIA

OCTUBRE 2015

CENTRAL HIDROELCTRICA MISISCUNI DISEO APOYOS INTERMEDIOS ENTRE ANCLAS A11 - A12

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CONTENIDO

1. Introduccin

2. Programa de Diseo

3. Propiedades de los Materiales

4. Propiedades del Suelo

5. Cargas Aplicadas

5.1. Datos

5.2. Fuerzas sobre la Tubera

5.3. Fuerzas sobre la Estructura

5.4. Combinaciones de Carga

6. Resultados

7. Plano


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DISEO APOYOS INTERMEDIOS

1. Introduccin

A continuacin se presenta el diseo de 4 apoyos intermedios de la tubera forzada de la central

hidroelctrica Misicuni que presentan problemas de estabilidad. Dichos apoyos se ubican entre las

anclas A11 y A12, y se denominan F5, F6. F7 y F8 respectivamente. Ver Figura 1.

Figura 1. Ubicacin de Apoyos Intermedios

Para el diseo se han considerado dos modelos:

Modelo N1. Fundacin F5.

Empleando 4 micropilotes D=15 cm, con una longitud de 5 m por debajo del cabezal. Profundidad

al estrato rocoso de 2 m.

Modelo N2. Fundacin F6, F7, F8.

Empleando 6 micropilotes D=15 cm, con una longitud de 11 m para los cuatro micropilotes de las

esquinas y 5 m para los dos micropilotes intermedios. Profundidad al estrato rocoso de 5 m, 7 m y

6 m respectivamente.

2. Programa de Diseo

Para la simulacin se emple el programa FB-MultiPier v.4.12, que permite introducir una variedad de

condiciones de cargas en un entorno grfico, y considera de manera particular la interaccin del suelo

estructura. El programa permite verificar la capacidad estructural de la fundacin, as como tambin

la capacidad del suelo ante las solicitaciones de la estructura.

3. Propiedades de los Materiales

Las propiedades mecnicas del hormign y del acero de refuerzo, utilizadas para el anlisis de las

fundaciones se resumen en la Tabla 3.1.


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Tabla 3.1. Resistencia de los Materiales

4. Propiedades del Suelo

Los parmetros geotcnicos empleados en la simulacin son concordantes con la informacin general

del proyecto asumiendo valores caractersticos segn el tipo de suelo. Sera necesaria la verificacin

de dichos parmetros durante la construccin.

Se asumieron dos estratos de suelo. El estrato superior corresponde a un suelo limo-arcilloso con un

valor promedio de cu=50 kPa (0.05 MPa). El segundo estrato corresponde a un suelo rocoso con un

valor adoptado de modo conservador de qu=10 kgf/cm2 (1 MPa). La profundidad del estrato superior

es variable y se adopt como valor critico una altura de 2 m para el modelo N1 (F5) y 7 m para el

modelo N2 (F6, F7 y F8). Las Figuras 4.1 y 4.2 detallan los parmetros adoptados.

Figura 4.1. Perfil Estratigrfico del Suelo

Figura 4.2. Parmetros Geotcnicos Adoptados

Hormigon (f'c) Acero (fy)

Micropilotes 280 kgf/cm2 4200 kgf/cm2

Cabezal 250 kgf/cm2 4200 kgf/cm2

Pila - Soporte 250 kgf/cm2 4200 kgf/cm2

ElementoResistencia


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5. Cargas Aplicadas

5.1. Datos

Resistencia del hormign, fc: 250 kgf/cm2

Resistencia del acero, fy: 4200kgf/cm2

Peso especfico del hormign armado, ha: 2400 kgf/m3

Peso especfico del agua, w: 1000 kgf/m3

Peso especfico del acero, a: 7840 kgf/m3

Radio interno de la tubera, rt: 800 mm

Espesor tubera, et: 12 mm

Separacin entre apoyos, sb: 12.50 m

Inclinacin de la tubera, : 25.96

Coeficiente de friccin, : 0.25

Presin de viento en barlovento, pvb: 160 kgf/m2

Presin de viento en sotavento y succin, pvs: 80 kgf/m2

5.2. Fuerzas sobre la Tubera

Las cargas de diseo empleadas corresponden a:

Peso propio de la tubera, Dpp:

Actuando en direccin vertical, en la parte superior de la estructura.

= (( + )2 2)

= 5963 = 60

Peso propio del agua en la tubera, Dag:

Actuando en direccin vertical, en la parte superior de la estructura.

= 2

= 25133 = 251

Fuerzas por efectos de dilatacin, T:

Actuando en direccin longitudinal, en la parte superior de la estructura.

= ( + ) cos2

= 6284 = 63

Fuerzas por efectos del sismo, E2t y Ezt:

Actuando en direccin transversal y vertical respectivamente, en la parte superior de la estructura.

2 = = 0.22 ( + )

2 = = 6841 = 68

Fuerzas por efecto del viento, W2t y Wzt:

Actuando en direccin transversal y vertical respectivamente, en la parte superior de la estructura.

= 2 = 20 2 ( )

2 = +

2 = 4800 = 48

=

= 1600 = 16


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5.3. Fuerzas sobre la Estructura

Las cargas de diseo empleadas corresponden a:

Fuerzas por efectos del sismo, E2 y Ez:

Actuando en direccin transversal y vertical respectivamente, en el centro de gravedad de la

superestructura.

= (2 0.80 0.60 5.50 + 2.25 2.60) = 26712 ( . )

2 = = 0.22 ()

2 = = 5877 = 59

Fuerzas por efecto del viento, W2b y W2s:

Actuando en direccin transversal a barlovento en una columna y a sotavento en la otra.

= 6.45 2 ( , )

2 =

2 = 1161 = 12

=

= 516 = 5

5.4. Combinaciones de Carga

Se emplean las siguientes combinaciones de resistencia:

COMB 1 = 1.4(Dpp+Dag)

COMB 2 = 1.2(Dpp+Dag) + 1.6(T)

COMB 3 = 1.2(Dpp+Dag) + 1.0(T) + 1.0(W2t+Wzt+W2b+W2s)

COMB 4 = 1.2(Dpp+Dag) + 1.0(T) + 1.0(E2t+Ezt+E2+Ez)

COMB 5 = 0.9(Dpp+Dag) + 1.0(W2t+Wzt+W2b+W2s)

COMB 6 = 0.9(Dpp+Dag) + 1.0(E2t+Ezt+E2+Ez)

Se emplean las siguientes combinaciones de servicio:

COMB 7 = 1.0(Dpp+Dag) + 1.0(T)

6. Resultados

Se ha realizado la simulacin para el Modelo N1 (Fundacin F5) y para el modelo N2 (Fundaciones

F6, F7 y F8). Las Figuras 6.1 a 6.10 muestran el proceso realizado dentro del programa FbPier.

Los resultados han permitido la verificacin estructural de los apoyos y la verificacin del conjunto

suelo estructura. La geometra y el refuerzo de acero de los apoyos se puede apreciar en el plano

adjunto.

Es importante recalcar la necesidad de enterrar el cabezal de fundacin al menos 50 cm. Lo que

permitir un comportamiento seguro de la estructura ante acciones ssmicas.


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Figura 6.1. Modelo N1 (F5) Vista General

Figura 6.2. Modelo N1 (F5) Resultados Micropilotes D/C=0.68


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Figura 6.3. Modelo N1 (F5) Resultados Columnas D/C=0.31

Figura 6.4. Modelo N1 (F5) Resultados Viga de Soporte D/C=0.38


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Figura 6.5. Modelo N1 (F5) Desplazamientos Max=0.3 mm

Figura 6.6. Modelo N2 (F6, F7 y F8) Vista General


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Figura 6.7. Modelo N2 (F6, F7 y F8) Resultados Micropilotes D/C=0.81

Figura 6.8. Modelo N2 (F6, F7 y F8) Resultados Columnas D/C = 0.48


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Figura 6.9. Modelo N2 (F6, F7 y F8) Resultados Viga de Soporte D/C = 0.40

Figura 6.10. Modelo N2 (F6, F7 y F8) Desplazamientos Max=1.1 mm

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