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Pág. 1 Eje del Camino Eje del cajón  A  B1  B B  B3  A  Progresiva  PLANTA Sección A Sección B  Ancho del Camino Bo  Sección C Sección D  c.F  zo zo  Cobertura Mínima = hr  h y1 c.A y c.B c.C c.D h  H  flujo y3  s1 = 0.0024. Lte = 1.50 m mín. L  Lts = 1.50 m mín.  CORTE A - A A. Calculo Hidráulico a). Determinado el caudal máximo de diseño con 20 años de retorno para el cauce en estudio, se diseñará una alcantarilla,  la misma que se ubicará en el eje del cauce. La geometría del cauce es muy irregular y se ha establecido una sección  promedio en el tramo donde se ubicará la estructura; el tramo de ingreso se aproxima a una sección trapezoidal  determinada al tomar las características geométricas de varias secciones. La salida de agua por la alcantarilla es al mismo cauce, el cual no tiene forma de sección definida y predomina una pendiente muy fuerte. Características Geométricas e Hidráulicas del cauce  Aguas Arriba Aguas Arriba Q = 0.40 Q*n / S = [A / P ] y1 = 0.43 B3 = 0.40 y3 = 0.43 B1 = 0.40 0.114 = [A / P ] v1 = 1.12 s3 = 0.0024 v3 = 1.12 s1 = 0.0024  Asumiendo y1 = 0.43 hv1 = 0.06 z3 =1 hv3 = 0.06 n = 0.014 0.13 O.K.! F = 0.67 h1 = 0.60 z1 = 1 h1 = 0.60 b). Analizando las condiciones del flujo a la entrada y salida de la alcantarilla, se determina que la sección de control estará al ingreso, ya que no hay nivel de agua significativo en la salida como para afectar el flujo aguas arriba de la alcantarilla  por ser la pendiente fuerte c). Criterios de Diseño La Dirección de Vialidad del Estado de California (USA) utiliza un control racional práctico para el difícil problema del área transversal mínima que constituye una práctica muy aceptable en alcantarillas de cajón, las cuales las proyectan para dar paso : - Avenidas con recurrencia probable cada 10 años, sin carga estática a la entrada; y - Avenidas con recurrencia probable cada 100 años, utilizando la carga disponible a la entrada Este criterio para el proyecto es muy recomendable, si se tiene en cuenta los resultados satisfactorios obtenidos por esta Dirección por más de 50 años En nuestro caso vamos a emplear este criterio que se presentaría bien para la mayoría de los eventos hidrológicos singulares ALCANTARILLA DE CAJON DE CONCRETO ARMADO : CAUCE CRUZA UNA CARRETERA

Alcantarilla Cajon Vial

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  • Pg. 1Eje del Camino

    Eje del cajn

    A B1 B B B3 A Progresiva

    PLANTA

    Seccin A Seccin B Ancho del Camino Bo Seccin C Seccin D c.F

    zo zo

    Cobertura Mnima = hr

    h y1 c.A y c.B c.C c.D h H flujo y3

    s1 = 0.0024.Lte = 1.50 m mn. L Lts = 1.50 m mn.

    CORTE A - A

    A. Calculo Hidrulico

    a). Determinado el caudal mximo de diseo con 20 aos de retorno para el cauce en estudio, se disear una alcantarilla, la misma que se ubicar en el eje del cauce. La geometra del cauce es muy irregular y se ha establecido una seccin promedio en el tramo donde se ubicar la estructura; el tramo de ingreso se aproxima a una seccin trapezoidal determinada al tomar las caractersticas geomtricas de varias secciones.

    La salida de agua por la alcantarilla es al mismo cauce, el cual no tiene forma de seccin definida y predomina una pendientemuy fuerte.

    Caractersticas Geomtricas e Hidrulicas del cauce

    Aguas Arriba Aguas ArribaQ = 0.40 Q*n / S1/2 = [A5 / P2 ]1/3 y1 = 0.43 B3 = 0.40 y3 = 0.43B1 = 0.40 0.114 = [A5 / P2 ]1/3 v1 = 1.12 s3 = 0.0024 v3 = 1.12s1 = 0.0024 Asumiendo y1 = 0.43 hv1 = 0.06 z3 = 1 hv3 = 0.06n = 0.014 0.13 O.K.! F = 0.67 h1 = 0.60z1 = 1 h1 = 0.60

    b). Analizando las condiciones del flujo a la entrada y salida de la alcantarilla, se determina que la seccin de control estaral ingreso, ya que no hay nivel de agua significativo en la salida como para afectar el flujo aguas arriba de la alcantarilla

    por ser la pendiente fuerte

    c). Criterios de Diseo

    La Direccin de Vialidad del Estado de California (USA) utiliza un control racional prctico para el difcil problema del reatransversal mnima que constituye una prctica muy aceptable en alcantarillas de cajn, las cuales las proyectan para darpaso :- Avenidas con recurrencia probable cada 10 aos, sin carga esttica a la entrada; y- Avenidas con recurrencia probable cada 100 aos, utilizando la carga disponible a la entrada

    Este criterio para el proyecto es muy recomendable, si se tiene en cuenta los resultados satisfactorios obtenidos por estaDireccin por ms de 50 aos

    En nuestro caso vamos a emplear este criterio que se presentara bien para la mayora de los eventos hidrolgicos singulares

    ALCANTARILLA DE CAJON DE CONCRETO ARMADO : CAUCE CRUZA UNA CARRETERA

  • ALCANTARILLA DE CAJON DE CONCRETO ARMADO : CAUCE CRUZA UNA CARRETERAcon el Fenmeno del Nio

    Pg. 2La direccin de Vialidad del Estado de California utiliza la siguiente frmula para determinar el rea transversal, conociendo elcaudal de avenida probable.Q = 1.704 * H1.5 * B (Tomando Caudal mximo en rgimen crtico y en seccin cuadrada : qmx = 1.704 * H3/2 )

    Q = 1.704 * H2.5 Por Seccin Cuadrada : B = H

    donde : Q = caudal para una avenida con recurrencia de 10 aos, (m3/s)H = altura interna de la alcantarilla, (m)B = ancho interno o luz de la alcantarilla, (m)

    Consideraremos una rea transversal cuadrada y adicionaremos el 30%, para evitar obtrucciones

    H (m) : 1.1402 * (Q / 1.704 )1/2.5 H = 0.64Asumimos : H = 0.50

    B = 0.90

    Para comprobar si la pendiente es super-crtica, calcularemos la pendiente crtica, para la seccin asumida:

    Tirante Crtico (m) : [ ( Q / B )2 / g ]1/3 yc = 0.27Area (m2) : yc * B A = 0.24Permetro (m) : 2 * yc + B P = 1.44Radio (m) : A / P R = 0.17Rugosidad en la alcantarilla n = 0.014Pendiente Crtica (m/m) : [Q * n / (A * R2/3 )]2 sc = 0.0058

    La pendiente de la alcantarilla es subcritica por : sc> s1 0.0058 > 0.0024

    d). Determinacin de la carga de agua ( y ) al ingreso de la alcantarilla

    Esta se ha determinado empleando la figura N 7 (Tomo 10, Prcticas Mecnico-Estructurales del Manual Silvo Agropecuario) y/o Figura B-12 pg. 486 Diseo de Presas Pequeas), adems que incluye las prdidas de carga

    Caudal Q = 0.40 m3/s = 14.13 p3/sAltura de la alcantarilla : H = 0.50 m = 1.64 piesAncho o luz de alcantarilla, B = 0.90 m = 2.95 pies

    Seleccionaremos los aleros de entrada en la transicin de 45, entonces de la Figura indicada, se tiene: H = 1.64Q / B = 0.44 m2/s = 4.74 p2/s

    y / B = 0.48 de donde :

    y = 1.41 pies

    y = 0.43 m comprobando:Comprobando carga de agua (y) al ingreso:

    Tirante de agua al ingreso : y = 1.5 * yc y = 0.41 m O.K !

    e). Comprobacin del Caudal de Diseo

    Caudal (m3/s) : B * ( g )1/2 * ( y / 1.5 )3/2 Q = 0.40 ~ 0.40 m3/s

    f). Fijacin de la Alcantarilla

    Por clculos, la carga de agua en la entrada de la alcantarilla es mayor que el tirante de aproximacin del cauce, por lo que la estructura ir por debajo del nivel del fondo del cauce para evitar desbordes por remanso, por consiguiente el nivel del fondo de la alcantarilla estar a: dy = y - y1 = -0.02 m, por debajo del cauce natural existente

    g). Tirante Normal Super-Crtico en la Alcantarilla

  • ALCANTARILLA DE CAJON DE CONCRETO ARMADO : CAUCE CRUZA UNA CARRETERA Este tirante se puede alcanzar en una longitud relativamente corta, es decir, puede ocurrir dentro de la alcantarilla Por Manning Q * n / (s1)1/2 = ( A5 / P2 )1/3

    Pg. 3 donde : A = yn * B

    P = B + 2 * yn

    Reemplazando valores y asumiendo yn, y realizando el clculo por tanteos, se tiene :

    Asimiendo : yn = 0.37

    0.1143 = 0.115

    yn = 0.37

    h). Velocidad de Salida del agua de la Alcantarilla, (Vn)

    Velocidad (m/s) : Q / (yn * B) Vn = 1.2

    Esta velocidad es muy alta por lo que es necesario un disipador de energa; sin embargo considerando que la alcantarillapodra drenar aguas pluviales, permaneciendo seca la mayor parte del tiempo, se opta por una proteccin con enrocado, quede acuerdo al cuadro adjunto y conociendo el caudal, se determina que:

    Longitud de Enrocado a la salida de la alcantarilla (m) es: L = 1.00

    i). Trasicin de Entrada y de Salida (Lte y Lts)

    Lte (m) : [(B1 + 2 * z1 * h) - B] / [2 * tan(12.5)] Lte = 1.58Asumimos : Lte = 1.60

    Lts (m) : [(B3 + 2 * z3 * h) - B] / [2 * tan(12.5)] Lts = 1.58Asumimos : Lts = 1.60

    j). Caractersticas de la carretera

    - Ancho de la carretera (m) Bo = 5.00- Talud de la cobertura zo = 1.50- Cota del centro de la carretera (msnm) c. F = 96.33

    k). Caractersticas de la Alcantarilla

    - Cota en A (msnm): inicio de transicin de entrada c.A = 95.10- Pendiente de alcantarilla mnima, (m/m) s1 = 0.0024- Altura interna de alcantarilla (m) H = 0.50- Ancho interno de alcantarilla, (m) B = 0.90- Rugosidad n = 0.014- Area hidrulica de alcantarilla, (m2) : yc * B A = 0.24- Radio hidrulico R (m) : A / P R = 0.17- Velocidad en la alcantarilla (m/s) : Q / A Vn = 1.20- Carga de velocidad, (m) : (v2)2 / 19.62 hvn = 0.07- Espesor de muros, (m) : H / 12 d1 = 0.04 ~ 0.10 m- espesor de losa superior e inferior, (m) : H / 12 d2 = 0.04 ~ 0.10 m- Espesor de sardinel, (m) : H / 12 es = 0.04 ~ 0.10 m- Altura de sardinel, (m) : hs = 0.20

    Cota en B (c. B)

    c. B (msnm) : c. A - dy c. B = 95.120

    Longitud de Alcantarilla (L)

    L (m) : 2 * es + 2 * zo * (c. F - c. B - H - d2) + Bo L = 7.03

    Cota en C (c. C)

  • ALCANTARILLA DE CAJON DE CONCRETO ARMADO : CAUCE CRUZA UNA CARRETERAc. C (msnm) : c. B - s1 * L c. C = 95.103

    Altura de relleno (m), hr = (c. F - c. B - H - d2) hr = 0.61Asumiendo : hr = 0.35

    Pg. 4Diseo Estructural de la Transicin

    95.920 B = 0.90

    hp = 0.8095.120

    Lt = 1.600.60 = h1

    1 95.1001.00

    B1 = 0.40

    Para facilitar el clculo estructural lo haremos para el caso ms desfavorable, es decir : cuando la seccin est sin aguay el empuje lateral del relleno es hacia los muros verticales. Cabe mencionar que el rea de la armadura ser igual parael talud inclinado como el vertical; as mismo, el clculo de la losa del piso se har para la seccin de mayor ancho

    Sobrecarga w = 330 Kg/m2

    Ps1hp P2

    Ps2 hp/2

    hp/3

    d2 B A

    P1 B / 2 d1

    Datos

    Peso especfico del suelo - relleno (Kg/m3) ds = 2100Peso especfico del concreto (Kg/m3) C = 2400Peso especfico del agua (Kg/m3) da = 1000Altura de muro vertical de transicin (m) hp = 0.80Espesor de muro vertical y/o talud inclinado (m) dm = 0.10Espesor de piso o losa de transicin (m) dl = 0.10Ancho de llegada de transicin = Ancho de alcantarilla (m) B = 0.90Angulo de Friccin interna del relleno grava-arena () f = 45Sobrecarga por trfico (Kg/m2) w = 330Capacidad Portante del suelo (Kg/cm2) Cc = 1.00 (SUELO MEJORADO)Ancho de cimentacin (m) : B + 2 * d1 Ac = 1.10Presin Activa : tan2 [45 - (f) / 2] Yn = 0.17

    Presin Activa del Suelo

  • ALCANTARILLA DE CAJON DE CONCRETO ARMADO : CAUCE CRUZA UNA CARRETERA

    Ps1 (Kg/m) Yn * w * hp Ps1 = 45Ps2 (Kg/m) (1 / 2) * Yn * ds * (hp)2 Ps2 = 114

    Pg. 5Momentos

    MA (Kg-m/m) = - ((hp / 2) * Ps1 + (hp / 3) * Ps2)MA = -48

    MB (Kg-m/m) = - MA MB = -48

    Peso de la Estructura

    P1 (Kg/m) (B / 2 + dm) * dl * C P1 = 132P2 (Kg/m) hp * dm * C P2 = 192Pa (Kg/m) hp * B * da Pa = 720

    Presin de la Estructura sobre el suelo : (Ct)

    Ct (Kg/cm2) : [2 * (P1 + P2) + Pa] / [ Ac * 10000]

    Ct = 0.12Factor de Seguridad : ( FS > = 2)

    FS : Cc / Ct FS = 8.33 > 2 O.K. !

    DatosResistencia del concreto (Kg/cm2) f 'c = 210Afluencia del acero (Kg/cm2) fy = 4200Metro lineal de losa y/o muro, (m) b = 1Mdulo de elasticidad del acero (Kg/m2) Es = 2100000Mdulo de elasticidad del concreto (Kg/m2), Ec = 230067 = (pc/1000)1.5 * 4270 * (f 'c)1/2

    Esfuerzo del concreto (Kg/cm2) : 0.45 * f 'c Fc = 94.5Esfuerzo del acero (Kg/cm2) : 0.50 * f y Fs = 2100r : Fs / Fc r = 22.22n : Es / Ec n = 9k : n / (n + r) k = 0.288j : 1 - k / 3 j = 0.904K : 0.5 * j * Fc * k K = 12.3

    El espesor de los muros y la losa, tendrn el espesor mnimo : 0.10 m, el cual ser comprobado y como refuerzouna sola malla ubicada a 0.05 m de la cara en contacto con el agua

    Muros

    Determinacin del peralte til del muro (dum)

    dum (cm) : [ 2 * MA / ( Fc * k * j * b)] 1/2 dum = 2

    Asumiendo dum = 15 cm, para 10 cm que es el espesor, nos da un recubrimiento que excedea los 3 cm mnimos solicitados

    Diseo por Carga de Servicio

    La estructura se disear por el mtodo de carga de servicio por estar sta en contacto con el agua

    Area de Acero Vertical por metro de ancho de Muro

    El rea de acero por metro de ancho de muro para diseo por carga de servicio sera:

  • ALCANTARILLA DE CAJON DE CONCRETO ARMADO : CAUCE CRUZA UNA CARRETERAAsm (cm2) : MA / ( Fs * j * b) Asm = 0.03Acero vertical 0.03 1/4" @ 0.30 m

    Acero Minimo Inclinado y Vertical

    asmmn (cm2) : 0.0015 * b * dum asmmn = 2.25

    Se tomar el mayor valor de acero inclinado y vertical 2.25 3/8" @ 0.30 m

    Pg. 6Acero de Temperatura Horizontal

    Atm (cm2) = 0.0025 * b * d1 Atm = 2.50

    Acero horizontal al sentido del flujo : 2.50 1/2" @ 0.25 m

    Piso o Losa

    Determinacin del peralte til de losa (dul)

    dul (cm) : [ 2 * MB / ( Fc * k * j * b)] 1/2 dul = 2

    Asumiendo dul = 15 cm, para 10 cm que es el espesor, nos da un recubrimiento que excedea los 3 cm mnimos solicitados

    Area de Acero Perpendicular al sentido de flujo por metro de ancho de Losa

    El rea de acero por metro de ancho de losa para diseo por carga de servicio sera:

    Asl (cm2) : MB / ( Fs * j * b) Asl = 0.03

    Acero perpendicular al sentido del flujo 0.03 1/4" @ 0.30 m

    Acero Minimo

    aslmn (cm2) : 0.0017 * b * dul aslmn = 2.55

    Se tomar el mayor valor de acero perpendicular al sentido del flujo 2.55 3/8" @ 0.28 m

    Acero de Temperatura, Paralelo al sentido de flujo

    Atl (cm2) : 0.0018 * b * d2 Atl = 1.80

    Acero paralelo al sentido del flujo : 1.80 3/8" @ 0.25 m 0.705556

    0.10

    3/8" @ 0.28 m

    0.80

    3/8" @ 0.25 m 1/2" @ 0.25 m

    0.10

  • ALCANTARILLA DE CAJON DE CONCRETO ARMADO : CAUCE CRUZA UNA CARRETERAB1/2

    MEDIA SECCION TRANSVERSAL DE TRANSICIN

    Pg. 7Diseo Estructural del Cajn de la Alcantarilla

    Caractersticas del suelo y geometra del cajn

    - Tipo de suelo : Grava-Arena- Cobertura o Relleno sobre la alcantarilla (m) : hr = 0.35- Peso especfico del relleno (Kg/m3) ds = 2100- Peso especfico del agua (Kg/m3) da = 1000- Altura de alcantarilla (m) H = 0.50- Ancho de alcantarilla (m) B = 0.90- Ancho Medio de alcantarilla (m) : B / 2 bo = 0.45- Espesor de muro vertical (m), d1 = bo / 6 d1 = 0.20 0.08- Espesor de losa superior e inferior (m), d2 = bo / 6 d2 = 0.20 0.08- Ancho por metro lineal de alcantarilla (m) b = 1.00- Angulo de Friccin interna del relleno () f = 45- Capacidad Portante del suelo (Kg/cm2) Cc = 1.00Presin Activa : tan2 (45 - (f) / 2) Yn = 0.17

    Caractersticas del concreto y rea de acero de refuerzo

    - Carga Viva del trfico H -20- Cemento tipo I- Peso especfico del concreto (Kg/m3) C = 2400- Resistencia del concreto (Kg/m3) f 'c = 210- Fluencia del acero (Kg/cm2) f y = 4200- Mdulo de elasticidad del acero (Kg/m2) Es = 2100000- Mdulo de elasticidad del concreto (Kg/m2), Ec = 230067 = (pc/1000)1.5 * 4270 * (f 'c)1/2

    - Esfuerzo en el concreto (Kg/m3) Fc = 94.5- Esfuerzo en el acero (Kg/cm2) Fs = 2100r : Fs / Fc r = 22.22n : Es / Ec n = 9k : n / (n + r) k = 0.288j : 1 - k / 3 j = 0.904K : 0.5 * j * Fc * k K = 12.3- Recubrimiento de muros, losa sup. y cara sup. Losa inf. (m) r1 = 0.04- Recubrimiento de cara inf. Losa inf. (expuesta al suelo) r2 = 0.075

    Carga del Relleno SISTEMA DE CARGAS Nivel de afirmado

    htCarga Uniformemente Distribuida

    Hr v = Hr*ds hr

    B d2

    H1

    H

  • ALCANTARILLA DE CAJON DE CONCRETO ARMADO : CAUCE CRUZA UNA CARRETERA

    d2 D

    Ps1 Ps3Hr * ds = v Ps2

    B / 2 = bo d1

    Pg. 8- Cobertura (relleno) sobre la alcantarilla (m) hr = 0.35- Cobertura efectiva equivalente por trfico (m) ht = 4.60 (ver tabla adjunta, sobrecargas vehiculares)- Cobertura total sobre la alcantarilla (m): hr + ht Hr = 4.95- Altura total de alcantarilla (m): H + 2 * d2 + Hr H1 = 5.85

    a). Carga de relleno sobre la losa superior de la alcantarilla (V)

    v (Kg/m2) : Hr * ds v = 10395

    Este peso del relleno se convierte en una presin lateral sobre las paredes de la alcantarilla, la cual se divide en doscomponentes :

    b). Presin Lateral del relleno sobre la altura de la alcantarilla (Ps2)

    Ps2 (Kg/m2) : Yn * H1 * ds Ps2 = 2088

    b.1). Presin Lateral de relleno por carga horizontal uniformemente repartida (Ps1)

    Ps1 (Kg/m2) : Yn * v h = Ps1 = 1767

    b.2). Presin Lateral de relleno por carga horizontal triangular (Ps3)

    Ps3 (Kg/m2) : Ps2 - Ps1 q = Ps3 = 321

    c). Peso Propio de la Alcantarilla

    bo

    a b

    para : d1 = bo / 6

    a = 0.167 * C * bo = 180b = 1.071 * C * bo = 1157

    c). Aplicando los Coeficientes de los cuadros A.2 , A.3 , A.4 y A.5 , para d1 = bo / 6

    bo / 2 bo/2

    1 2 3 4

    bo/2 d1

    bo 5

    bo/2

  • ALCANTARILLA DE CAJON DE CONCRETO ARMADO : CAUCE CRUZA UNA CARRETERA 6

    bo 7

    8 d1 11 10 9

    Pg. 9

    A.2 A.5 A.4 A.3Por Carga Vertical Por Carga Horizontal Por Carga Horizontal Por Peso PropioUniformemente Repartida Triangular Uniformemente Repartida bo = B / 2

    v = 10395 q = 321 h = 1767 C = 2400Momento Cortante Momento Cortante Momento Cortante Momento CortanteM / v * bo2 S / v * bo M / q * bo2 S / q * bo M / h * bo2 S / h * bo M / C * bo3 S / C * bo2

    (Kg-m) (Kg) (Kg-m) (Kg) (Kg-m) (Kg) (Kg-m) (Kg)( a ) ( b ) ( c ) ( d ) ( e ) ( f ) ( g ) ( h )

    1 821 0 -6 0 -69 0 16 02 558 2339 -6 0 -69 0 11 403 -232 4678 -6 0 -69 0 -2 814 -408 0 -4 -51 -40 -795 -6 95 -408 0 7 -39 94 -398 -8 96 -408 0 12 -10 139 0 -10 97 -408 0 10 34 94 398 -12 98 -408 0 -4 93 -40 795 -14 99 -232 -4678 -7 0 -69 0 -7 -18910 558 -2339 -7 0 -69 0 -17 -4711 821 0 -7 0 -69 0 21 0

    d). Esfuerzos Totales

    MOMENTO FLECTOR ESFUERZO CORTANTE( Kg - m ) ( Kg )(a) + (c) + (e) + (g) (b) + (d) + (f) + (h)

    1 762 02 494 23793 -309 47594 -458 -8375 -315 -4286 -267 -17 -316 4418 -466 8979 -315 -486710 465 -238611 766 0

    Losa SuperiorMOMENTO MAXIMO CORTANTE MAXIMO

    Momentos M = 762LOSAS LOSAS

    Cortante Ss = 4759766 4867

    Losa InferiorMUROS MUROS

    Momentos M = 766

    PU

    NTO

    PU

    NTO

    S

  • ALCANTARILLA DE CAJON DE CONCRETO ARMADO : CAUCE CRUZA UNA CARRETERA466 897

    Cortante Si = 4867

    Muros

    Momentos M = 466

    Cortante S = 897

    e) Ubicacin del Momento medido verticalmente a partir del punto D

    YD (m) : [1 - (1 / 31/2 )] * (H + d2) YD = 0.30

    Pg. 10Diagrama de Momentos Flectores ( Kg - m )

    - M = -309 -309 = - M A B

    G+ M = 762

    -267 = - M E F - M = -267

    + M = 766 YD = 0.30H

    C D - M = -315 -315 = - M

    Diagrama de Esfuerzos Cortantes ( Kg )S = 0 4759 = Ss

    -837 = - S

    -1 = - S

    897 = + S

    S = 0 -4867 = - Si

    Acero de Refuerzo en Losas y Muros

    Losa Superior

    Despus de analizar el Caso Crtico son los momentos en las esquinas que asciende a :

    Esquina : MB,A = -309

  • ALCANTARILLA DE CAJON DE CONCRETO ARMADO : CAUCE CRUZA UNA CARRETERA

    Centro : MG,H = 762

    Determinacin del peralte til de losa (dul)

    dul (cm) : [ 2 * MG,H / ( Fc * k * j * b)]1/2 dul = 7.87

    Asumiendo dul = 21.00 cm, para 20.00 cm que es el espesor, nos da un recubrimiento que excedea los 4 cm mnimos solicitados

    a) Cara Superior :

    a1) Acero de refuerzo perpendicular al eje de la estructura

    As1 (cm2) : MG,H / [fs * j * (d2 - r1)] As1 = 2.51 1/2" @0.25 m

    Pg. 11Asmin. (cm2) : 0.0017 * b * dul Asmn. = 3.57 1/2" @0.25 m

    a2) Acero de refuerzo paralelo al eje de la estructura, de temperatura

    Ast1 (cm2) : 0.0018 * b * d2 Ast1 = 3.60 1/2" @0.25 m

    b) Cara Inferior :

    b1) Acero de refuerzo perpendicular al eje de la estructura

    As1 (cm2) : MG,H / (Fs * j * (d2 - r1) As1 = 2.51 1/2" @0.25 m

    Asmin. (cm2) : 0.0017 * b * dul Asmn.= 3.57 1/2" @0.25 m

    b3) Acero de refuerzo paralelo al eje de la estructura, de temperatura

    Ast1 (cm2) : 0.0018 * b * d2 Ast1 = 3.60 1/2" @0.25 m

    Losa Inferior

    Despus de analizar el Caso Crtico son los momentos en las esquinas que asciende a :

    Esquinas : MD,C = -315

    Centro : MH,G = 766

    Determinacin del peralte til de losa (dul)

    dul (cm) : [ 2 * MH,G / ( Fc * k * j * b)]1/2 dul = 7.89

    Asumiendo dul = 21.00 cm, para 20.00 cm que es el espesor, nos da un recubrimiento que excede a los 4 cm

    a) Cara Superior :

    a1) Acero de refuerzo perpendicular al eje de la estructura

    As1 (cm2) : MH,G / (Fs * j * (d2 - r1) As1 = 2.52 1/2" @0.25 m

    Asmin. (cm2) : 0.0017 * b * dul Asmn. = 3.57 1/2" @0.25 m

    a2) Acero de refuerzo paralelo al eje de la estructura, de temperatura

    Ast1 (cm2) : 0.0018 * b * d2 Ast1 = 3.60 1/2" @0.25 m

    b) Cara Inferior :

  • ALCANTARILLA DE CAJON DE CONCRETO ARMADO : CAUCE CRUZA UNA CARRETERA

    b1) Acero de refuerzo perpendicular al eje de la estructura

    As1 (cm2) : MH,G / (Fs * j * (d2 - r1) As1 = 2.52 1/2" @0.25 m

    Asmin. (cm2) : 0.0017 * b * dul Asmn. = 3.57 1/2" @0.25 m

    b2) Acero de refuerzo paralelo al eje de la estructura, de temperatura

    Ast1 (cm2) : 0.0018 * b * d2 Ast1 = 3.60 1/2" @0.25 m

    Refuerzo en los "Ochavos"

    Generalmente se acostumbra a disear este tipo de estructuras con "ochavos"en las esquinas, variando los lados (catetos)de 10 x 10 cm a 20 x 20 cm. Nosotros para nuestro caso, proyectaremos "ochavos de 15 x 15 cm y calcularemos losesfuerzos cortantes en las secciones de los "ochavos", con lo que podremos observar el efecto que se produce en ladsminucin del refuerzo, ajustando finalmente la distribucin del acero a este clculo. Como en los muros verticales losesfuerzos cortantes son relativamente bajos, no haremos el clculo del cortante en las secciones de los "ochavos".

    Pg. 12LOSA SUPERIOR

    1.10 Ss

    B + d1 = 1.10 Ss1 0.550.15 Ss2

    a = 0.55 Vlsb = 0.45c = 0.30

    LOSA INFERIORLosa Superior 1.10

    SiSs1 (Kg) : Ss * b / a Ss1 = 3894 Ssi1 0.55

    Ssi2Ss2 (Kg) : Ss * c / a Ss2 = 2596

    Losa Inferior

    Ssi1 (Kg) : Si * b / a Ssi1 = 3982 a = 0.55 Vlib = 0.45

    Ssi2 (Kg) : Si * c / a Ssi2 = 2655 c = 0.30

    Con los valores obtenidos para los cortantes en los extremos de los "ochavos", calcularemos nuevamente las sumasnecesaria de los permetros, por requerimiento de adherencia.

    Losa Superior Long.Varilla N Varillas Area(cm) (Sls / / ) (cm2)

    Sls (cm) : 0.111 * Ss2 / d2 Sls = 14 N = 3 17.81 5/8" 0.11 m

    Losa Inferior

    Sli (cm) : 0.111 * Ssi2 / d2 Sli = 15 N = 3 17.81 5/8" 0.11 m

  • ALCANTARILLA DE CAJON DE CONCRETO ARMADO : CAUCE CRUZA UNA CARRETERAVerificacin por Adherencia

    Losa Superior

    ls (Kg/cm2) : Ss2 / (Sls * j * d2) ls = 10.26

    Losa Inferior 10.26 ~ 9.79 O. K. !

    li (Kg/cm2) : Ssi2 / (Sli * j * d2) li = 9.79

    Muros

    Despus de analizar el Caso Crtico son los momentos en las esquinas que asciende a :

    Muro : M1 = 315

    Determinacin del peralte til del muro (dum)

    dum (cm) : [ 2 * M1 / ( Fc * k * j * b)] 1/2 dum = 5.06

    Asumiendo dum = 21.00 cm, para 20.00 cm que es el espesor, nos da un recubrimiento que excede a los 4 cm

    Pg. 13a1) Acero de refuerzo Vertical en ambas caras

    Asm1 (cm2) : M1 / (Fs * j * (d1 - r1) Asm1 = 1.04 1/2" 0.25 m

    a2) Acero de refuerzo Vertical Mnimo en ambas caras

    Asmm (cm2) : 0.0015 * b * dum Asmm = 3.15 1/2" 0.25 m

    a3) Acero de refuerzo Horizontal en ambas caras

    Atm (cm2) : 0.0025 * b * d1 Atm = 5.00 1/2" 0.25 m

    Distribucin del Acero de Refuerzo 1/2" @0.25 m 1/2" @0.25 m

    5/8" 0.11 m 5/8" 0.11 m

    1/2" @0.25 m 1/2" @0.25 m

    1/2" 0.25 m 1/2" 0.25 m 1/2" 0.25 m

    1/2" 0.25 m

    1/2" 0.25 m 1/2" 0.25 m

    1/2" 0.25 m 1/2" 0.25 m

    1/2" @0.25 m 1/2" @0.25 m

    5/8" 0.11 m 5/8" 0.11 m

    1/2" @0.25 m 1/2" @0.25 m