diseño de estribo con contrafuerte

7/27/2019 Diseo de Estribo con Contrafuerte

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Proyecto : CONSTRUCCION PUENTE CARROZABLE DE 45 m

FECHA : Agosto 2012

I . DISE O DE LA SECCION CENTRAL A-A (Cuerpo del Estribo)

I.1.- DATOS DE DISE O :- Luz del puente entre ejes de apoyo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45.00 mts.- Ancho de via del puente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.20 mts.- T ipo de sobrecarga de diseo (s/c) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0.970 ton/m- Capacidad portante del terreno ( cimiento ) . . . . . . . . . . . . . . . 4.20 Kg/cm2- Altura total del cuerpo de estribo ( H ) . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.00 mts.- Peso especifico del Concreto (Wc) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.40 Tn/m3- Peso especifico del Relleno (Wr) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.00 Tn/m3- Angulo de friccin interna de terreno ( 0 ) . . . . . . . . . . . . . . . 33.70 - Peso propio de la Superestructura del Puente (Wpp) . . . . . . .. 3.467 Tn/m- Reaccin del Puente por peso propio (R1). . . . . . . . . . . . . . . . . 156.014 Tn- Reaccin del Puente por sobrecarga, HL-93 (R2) . . . . . . . . . . 141.108 Tn,- Reaccin del Puente por fuerza de frenado (R3).. . . . . . . . . . . . . 7.055 Tn- Ancho de diseo del elemento (b). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 cms- Peralte efectivo de diseo (d) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 cms- Resistencia a la compresin del concreto a los 28 dias (f'c). . . . 210 Kg/cm2- Resistencia a la traccin del acero de refuerzo (fy) . . . . . . . . . . . 4200 Kg/cm2

s/c PREDIMENSIONAMIENTO:h: altura cimentacin minima minimo 40cm

H: altura total actuante

hz: altura de zapata 1/12 a 1/10*H

b b: ancho superior mnimo 30cmB: base 0.4 a 0.7H

p: taln delantero B/3

t: taln posteriorMATERIAL DE RELLENO:

r: 33.70H P. Especifico: 2.00 Tn/m3

MATERIAL DE BASE:

b: 33.70P. Especifico: 2.00 Tn/m3

u: 1.4Esf. Permisible 4.20 Kg/cm2

p a t CONCRETO:P. Especifico: 2.40 Tn/m3fc: 210 Kg/cm2SOBRECARGA (s/c):

s/c: 0.97 Tn/m2CONTRAFUERTES:

L = 0.3H a 0.6H L: Separacin entre contrafuertesespesor mnimo: 0.20m. Esp:

DATOS ASUMIDOS (en metros)H h hz B p a t b

7.00 1.50 0.80 6.00 2.40 0.50 3.10 0.50min. 0.40 m. H/12 a H/10 0.4 a 0.7H B/3 H/12 a H/10 min. 0.30 m.

0.58 2.80 2.00 0.580.70 4.90 0.70

CALCULO DE ESTRIBO EN VOLADIZO DE CONTENCION CON CONTRAFUERTE

h

hz

B

CONTRAFUERTE


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CONTRAFUERTESH L esp. L 2.10 esp. 0.20

7.00 2.95 0.35 4.20 0.30

I.2.- VERIFICACI N DE LA ESTABILIDAD :

Coeficiente de empuje activo segn Rankine:

1-sen() Ca= 0.2863 1+sen() Cp= 3.49281+sen() 1-sen()

S/C

Wr h' Ca

0.30

2.251.05

0.55

0.50 0.65

2.75 h: pantalla

p a t

hz

0 hd

Seccin Fv br Mo1 1.620 3.050 4.9412 1.782 2.800 4.990

3 1.443 3.001 4.330 3.254 3.300 2.733 9.020 3.35 11.520 3.000 34.5606 1.650 3.050 5.0337 0.195 3.100 0.6058 34.720 4.600 159.712

TOTAL 56.230 ton 223.190 tn-m

Empuje activo del terreno (Relleno - S/C) :

Ea = 0.5*Wr*H(H + 2h' ) x Ca = 15.97 Tn

Para : Ca = Tg 2 ( 45 - 0 / 2) = 0.286h' = sobrecarga / Wr = 0.485

Empuje pasivo del terreno (Cimentacin) :

Ep = ( Wr x (hz+hd)^2 x Cp ) / 2 = 2.24 Tn

Para : Cp = Tg 2 ( 45 + 0 / 2) = 3.49hz = Altura zapata = 0.80

Datos (Diseo de cajuela y parapeto)

Wr (H+h') Ca

O

Ca =

23

1

4

Cp =

5

6

7

8


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I.2.1.- PRIMER CASO ; ESTRIBO SIN PUENTE Y CON RELLENO SOBRECARGADO :

Sumatoria de momentos estables :

MMe = MMo + ( Ep x hz / 3 ) = 223.79 Tn - mSumatoria de momentos de volteo :

Punto de aplicacion con respecto al empuje horizontal: d = (H/3)x(H+3xh')/(H+2xh') = 2.48

MMv = Ea x d = 39.54 Tn - m

Verificacin al volteo :

MM estab.F.S.V. = = 5.7 > 1.75 CONFORME !

MM volteo

Verificacin al deslizamiento :

MFv.C + EpF.S.D. = = 2.25 > 1.50 CONFORME !

MF horiz. friccin C: 0.6Sum F h= Ea

Verificacin de presiones sobre el suelo :

Punto de aplicacion con respecto al empuje horizontal: d = (H/3)x(H+3xh')/(H+2xh') = 2.48Distancia de la resultante al borde : X = (Sum Me-Sum Mv) / Sum Fv X = 3.28

Clculo de la excentridad e = B/2 - X e = -0.28e < B/6 = 1 CONFORME !

Presin m xima s obre el s uelo : Como se calcula para un ancho unitarioentonces A = Bx1

q max = MFv x (1 + 6 e ) = 6.78 Tn/m2A BCapacidad Portante del Terreno 42.00 Tn/m2

CONFORME !

Presin mnima sobre el suelo :

q min = MFv x (1 - 6 e ) = 11.96 Tn/m2A B

I.2.2.- SEGUNDO CASO ; ESTRIBO CON PUENTE, RELLENO SOBRECARGADO Y SISMO :

a) Reaccin por peso propio : Rpp = R1 = 21.669 ton/m

b) Reaccin por Sobrecarga : Rs/c = R2 = 19.598 ton/m

c) Reaccin por fuerza de frenado:5%(s/c equivalente)R3= 0.178 ton/m

d) Reaccin por Sismo: R4 =4% x Wpp = 0.000 ton/m apoyo movilPeso propio del puente: Wpp = 138.679 ton

h" = 0.400 mtsd" = 5.150 mtse) Fuerzas Verticales estabilizadoras :

Sum Fv 56.23 3.97 223.190R1 21.67 2.65 57.422R2 19.60 2.65 51.936


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97.50 ton 332.55 ton-mXv = 3.411 mts

f) Fuerzas horizontalesEh 13.29 2.48 32.894R3 0.178 7.00 1.249R4 0.000 5.15 0.000

13.47 ton 34.14 ton-mYh = 2.535 mts

Sumatoria de momentos estables :

MM estables = 332.55 ton-mSumatoria de momentos de volteo :

MM volteo = 34.14 ton-m

g.- Verificacin al volteo :

MM estab.F.S.V. = = 9.7 > 1.75 CONFORME !

MM volteo

h.- Verificacin al deslizamiento :

MFv.C + EpF.S.D. = = 4.5 > 1.5 CONFORME !

MF horiz.friccin C: 0.6

i-.- Verificacin de presiones sobre el suelo :

Distancia de la resultante al borde : X = (Sum Me-Sum Mv) / Sum Fv X = 3.06

Clculo de la excentridad e = B/2 - X e = -0.06e < B/6 = 1 CONFORME !

Presin mxima sobre el suelo :

q max = MFv x (1 + 6 e ) = 15.26 Tn/m2A BCapacidad Portante del Terreno 42 Tn/m2

CONFORME !Presin mnima sobre el suelo :

q min = MFv x (1 - 6 e ) = 17.24 Tn/m2A B


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I.3.- DISE O Y VERIFICACION DEL PARAPETO DE LA CAJUELA :

Frenadoh' 0.485 hz

2.735 0.30

h 2.25

a) Empuje de tierras :Ka = 0.286Ea = .5xWrxhx(h+2xh')xKa= 2.074 tonEh = Ea x Cos (o/2) = 1.985 ton

b) Punto de aplicacin con respecto al Eh :d = (h/3)x(h+3xh')/(h+2xh') = 0.863 mts

c) Fuerza de friccin :0.178 ton

d' = h + h' = 2.74 mts

d) Momentos :Momento por peso propio : Mpp = Eh x d = 1.713Momento por Friccin : Mff = Ff x d' = 0.488Momento Ultimo : Mu =1.3 x ( Mpp +1.67xMff) = 3.287

e) Calculo del acero de refuerzo : Peralte efectivo 24 cmAs = 3.69 cm2

As min = 7.25 cm2Se usar As minSi: As (1/2") 17.53 1/2" @ 0.15m

As temp = 0.002 x (d+5) x b

As temp = 4.81 cm2Si: As (3/8") 14.76 3/8" @ 0.14m

As min = 0.70 x (f'c^1/2) x b x d / fy


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I.4.- DISE O DE LA PANTALLA :

Mu (-)Mu (+)

L = 2.95 mTu

Mu (-)Mu (+)

Mu (-)hs = (s/c)/Wr

s/c : Sobrecarga Uniformes/c hs Wr : Peso especfico del suelo

s/c 0.97 Tn/m2Wr 2.00 Tn/m3

h 7.00 mh+hs Ca 0.2863

h hs 0.49 m

(Ca)(hs)(Wr) CaHWr

Distribucin del empuje del suelo para el clculo del refuerzo horizontal de la pantalla vertical

hs H/4 = 1.87L/4 = 2.95

P = 4.29H 7.49 m P/2 = 2.14

hMu (+) = wuLxL/24

Mu (-) = wuLxL/12

P/2P

1er Tramo: Desde el borde hasta los 1/3 de 1/3 h = 2.33 t 0.50

w =CaWr(hs+(1/3)h) = 1.61 Tn/m

wu = 1.7w wu = 2.74 Tn/m

Mu (+) = 0.99 Tn-m Mu (-) = 1.99 Tn-m

H/4 L/4


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Ancho unitario 100.00 cm Ancho unitario 100.00 cmPeralte efec. d =t-6 = 44.00 cm Peralte efec. d =t-6 = 44.00 cm

As = 0.60 cm2 As = 1.20 cm2As min = 0.002xbxt = 10.00 cm2 As min = 0.002xbxt = 10.00 cm2

Si: As (5/8") Si: As (5/8")Separacin 19.80 cm Separacin 19.80 cm

5/8" @ 0.20m 5/8" @ 0.20m

2do Tramo: El resto de la altura

w = P/2 = 2.14 Tn/m

wu = 1.7w wu = 3.64 Tn/m

Mu (+) = 1.32 Tn-m Mu (-) = 2.64 Tn-m

Ancho unitario 100.00 cm Ancho unitario 100.00 cmPeralte efec. d =b-6 = 44.00 cm Peralte efec. d =b-6 = 44.00 cm

As = 0.80 cm2 As = 1.60 cm2As min = 0.002xbxd = 10.00 cm2 As min = 0.002xbxd = 10.00 cm2


5/8" @ 0.20m 5/8" @ 0.20m

Diagrama de momentos para el clculo del refuerzo vertical de la pantalla vertical

M1 = 0.03PH^2(L/H)

M2 = M1/4

H/2 HM2 (+)M1 = 2.84 Tn -m

H/4 M2 = 0.71 Tn -m

H/2 = 3.74 mM1(-) H/4 = 1.87 m

Con M1 Con M2As = 1.71 cm2 As= 0.43 cm2As min = 0.0015xbxd= 7.50 cm2 As min = 0.0015xbxd= 7.50 cm2


5/8" @ 0.25m 5/8" @ 0.25m


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I.5.- DISE O DEL CONTRAFUERTE :

FUERZAS INTERNAS EN EL CONTRAFUERTE

h V MV M/d

d t

T

T = Vcos + Msen /d

: ngulo que forma el refuerzo del contrafuerte y la horizontal.d: Peralte efectivo en el nivel considerado.V: Fuerza cortante en el nivel considerado.

M: Momento flector en el nivel considerado.

Se analizar en tres secciones:Altura total considerando la sobrecarga = 7.49 mAltura de la pantalla sin parapeto h = 4.75 mLongitud de la base t = 3.10 mEn la base y = 0.00 m

A un tercio de la altura y = 1.58 mAl centro del elemento y = 2.38 m

= arc tag (t/h) = 33.12974

Determinacin de la carga distribuida (w) Tn/mEn la base w = 11.29

A un tercio de la altura w = 8.62

Al centro del elemento w = 7.28

My = wy^3/6h - wy^2/2+why/2-wh^2/6

Vx = wy^2/2h - wy + wh/2

En la base A un tercio de la altura Al centro del elementoM (Tn - m) 42.46 9.60 3.42Mu 59.45 13.44 4.79V (Tn) 26.82 9.10 4.32Vu 37.55 12.73 6.05d (m) 3.54 2.34 1.74Tu (Tn) 40.62 13.80 6.57

As=Tu/0.9fy 10.75 cm2 3.65 cm2 1.74 cm22 varillas 1" 3 varillas 1" 1 varillas 1"


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Refuerzo horizontal: Se calcula de acuerdo a las reacciones que ste ejerce sobre la pantalla vertical

Tu (Tn) = 13.64 Si: As (5/8")As (cm2)= 3.61 Separacin 54.85 cm En ambas caras

5/8" @ 0.2m

Refuerzo vertical: Se calcula de acuerdo a las reacciones que ste ejerce sobre el taln posterior

Tu (Tn) = 5.74 Si: As (5/8")As (cm2)= 1.52 Separacin 130.28 cm

5/8" @ 0.20m En ambas carasVerificacin por corte

Seccin crtica y = 0.15 h = 0.71 w (y) = 10.09Vy = 17311.49 kg d (m) = 3.06Vu = 20773.79 kgVc = 69918.79 kg Vu < Vc

CONFORME !

I. 6.- DISE O Y VERIFICACION DE LA ZAPATA :

DISEO DE LA ARMADURA DEL TALON POSTERIOR:

El taln posterior se disea de modo similar a la pantalla vertical, es decir, con el refuerzo principalperpendicular a los contrafuertes en un ancho unitario de 1m.

w = 2.4hz + Wr(h+hz) = 15.29 Tn/m

Cargas ejercidas sobre la zapata Cargas ampli ficadas resultante para diseo

1.075.62

11.96d = 70.00 cm

6.78 b = 100 cm9.29 hz = 80.00 cm

8.85 Mu = wu(L-esp)^2/12) = 0.60 Tn - m

As = 0.23 cm2As min = 0.0018bhz = 14.40 cm2

Se usar As min en ambas direccionesSi: As (1") 35.28 1" @ 0.30m

Verificacin por corte

La fuerza cortante en la cara del taln posterior es: Vu = 1652.35 kgVc = 52226.9218 kg

Vu < Vc

CONFORME !hz 100.00 cm

15.29


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Refuerzo acero transversal As temp.=0.0018xbxt 18.00 cm215.83 3/4" @ 0.15

Refuerzo por montaje As mont.=0.0012xbxt 12.00 cm216.50 5/8" @ 0.16

DISEO DE LA ARMADURA DEL TALON ANTERIOR:

Cargas amplificadas resultante para diseo

d = 70.00 cmb = 100 cm

hz = 80.00 cm

borde del taln cara del taln Mu = wu(borde) p^2 /3+wu(cara) p^2 /6Mu = 36.57 Tn-m

15.05 As = 14.16 cm211.52 As min = 0.0018bhz = 14.4 cm2

Se usar Aen direccin perpendicular a la pantalla

Si: As (1") 36.00 1" @ 0.15m

Usar As min en direccin paralelo a la pantallaSi: As (3/4") 19.79 3/4" @ 0.16m

Verificacin por corteLa fuerza cortante en la cara del taln posterior es: Vu = 31888.68 kg

Vc = 52226.9218 kg


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STRUCTURAL

# 8 # 10 # 11 # 14

1" 1 1/4" 1 3/8" 1 3/4"

25.40 32.26 35.81 43.00

7.98 10.13 11.25 13.50

3.98 6.40 7.91 11.40

5.07 8.17 10.06 14.52

diseño de estribo con contrafuerte

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