memoria estructural - ovalo

MINISTERIO DE TRANSPORTES Y COMUNICACIONES

MUNICIPALIDAD PROVINCIAL DE TACNAprefactibilidad de Inversin Pblica CONSTRUCCION DE INTERCAMBIO VIAL DEL OVALO CUZCO DE LA CIUDAD DE TACNA

ANALISIS Y DISEO ESTRUCTURAL

BY PASS - OVALO CUSCO

(Memoria de Calculo)

INDICE

1. Aspectos Generales.

2. Concepcin Estructural

3. Predimensionado y metrado de cargas.

4. Anlisis Estructural.

5. Diseo de elementos Estructurales.

6. Conclusiones y Recomendaciones.

ANALISIS Y DISEO ESTRUCTURALBY PASS OVALO CUZCO

PROYECTO :CONSTRUCCIN DE INTERCAMBIO VIAL DEL OVALO CUZCO DE LA CIUDAD DE TACNA

PROPIETARIO :MUNICIPALIDAD PROVINCIAL DE TACNA

UBICACIN :OVALO CUZCODISTRITO: TACNAPROVINCIA: TACNADEPARTAMENTO: TACNA

1. ASPECTOS GENERALESLa infraestructura del Intercambio Vial del Ovalo (By Pass) de Tacna se encuentra ubicado en las intersecciones de la avenida Cuzco, Av. Municipal, Av. Collpa, y Av. Jorge Basadre.En la actualidad los pobladores de la zona de influencia del proyecto, a raz del malestar que ocasiona el congestionamiento vehicular en el Ovalo Cuzco (Interseccin de la Avenida Jorge Basadre y Cuzco), los accidentes de trnsito, la demora en llegar a sus centros de trabajo y mercados locales, han originado que se plantea su preocupacin a travs del presupuesto participativo 2,008, solicitando apoyo a los entes gubernamentales para que se les atienda y de esta manera puedan contar con anhelado Pase a Desnivel.

2. CONCEPCIN ESTRUCTURALEl planteamiento estructural del proyecto, tiene por objetivo principal dar la seguridad y estabilidad de todos sus componentes estructurales, para el anlisis estructural se han considerado las cargas de gravedad y las cargas ssmicas a la que es sometida la estructura durante su vida til; por las condiciones de ubicacin, de alto riesgo ssmico, zona III. En el planteamiento estructural del BY PASS se han proyectado prticos de concreto armado, separadas en bloques por juntas ssmica e=5 cm., con el fin de evitar el cabeceo entre ellas durante un evento ssmico. En lo referente a las condiciones del suelo de cimentacin de la zona, el estudio de mecnica de suelo realizado, presenta las siguientes caractersticas; es un suelo de estratigrafa homognea hasta la profundidad de los 3.00 m. a 4.0m. La naturaleza del suelo, est Compuesto por un suelo gravo-arenoso, pobremente graduado con bolonera de piedra de ro de tamao mximo de 8 en estado compacto. La clasificacin SUCS, corresponde a un suelo GP, la capacidad de carga para cimentaciones superficiales a la profundidad de 3.40 m. es del orden de 4 Kg/cm2.

3. PREDIMENSIONADO Y METRADO DE CARGAS

El dimensionamiento de los elementos estructurales, se realiza con la finalidad de dar medidas geomtricas que garanticen un comportamiento ptimo del modelo estructural.Siguiendo las recomendaciones existentes de los Cdigos y Reglamentos se realiz el dimensionamiento de los elementos estructurales del proyecto en concordancia con el planteamiento arquitectnico, cuidando al mximo la seguridad de la estructura proyectada.Para el anlisis y diseo de los elementos estructurales del proyecto se han considerado los siguientes documentos tcnicos. El Reglamento Nacional de Construcciones. Norma Tcnica E-060, Concreto armado (ININVI) Norma Tcnica E-020, Cargas (ININVI). Norma Tcnica E-030, Diseo Sismoresistente (ININVI). Norma ACI 318-99. Norma LRFD Mtodo de Factores de Carga. AASHTO LRFD 2004 Manual de Diseo de Puente MTC-DGCF

3.1 Dimensionamiento de losas:Losas Maciza: El peralte de las losas macizas se ha dimensionado considerando la siguiente frmula:

Donde:h = Altura de Losa en mm.= 128.72 (clculo)S = Espaciamiento de vigas en mm.= 218 mmSe adopta:h = 20.00 cm

3.2 Predimensionamiento de Vigas La recomendaciones en el RNC, las vigas se predimensionan en el orden 1/10 a 1/12 de la luz libre, el ancho vara entre 0.70m ~ 1.00m de la altura. La Norma Peruana indica que el ancho mnimo es 25 cm. para el caso que estos formen parte de prticos o elementos de sismo-resistentes de las estructuras de concreto armado. Esta limitacin no impide tener vigas de menor espesor (15 o 20 cm) si se trata de vigas que no formen prticos.Las vigas denominadas secundarias tambin cargan la losa maciza o techos y no pueden tener menor peralte ya que estas vigas tambin reciben carga de gravedad como el peso propio de los elementos estructurales y no estructurales y adems de la sobrecarga y la carga ssmica, sin embargo si se tiene en cuenta que los esfuerzos debido a sismo son mucho ms importantes que las cargas de gravedad, no debe disminuirse su peralte, lo cual origina que se reduzca su rigidez lateral en esa direccin. Para luces en rangos de 18.00 metros a 21.50 metros se recomienda usar las siguientes secciones de viga.Dimensionamiento en la direccin principal:

H = L / 12Donde:H = 21.80 / 12H = peralte de viga.H = 1.79 m.L = longitud de vigaH = 1.80m (asumido).

Sin embargo, se ha optado por elegir una seccin preestablecida por ASSHTO que ms se aproxime a las dimensiones predimensionadas. Se ha optado por elegir Viga Tipo V (Tipo T).

3.3 DIMESIONAMIENTO DE COLUMNAS

Las columnas dentro de las estructuras proyectadas se dimensionaron estimando su carga la cual suele ser crtica para definir su seccin.Las columnas se pueden dimensionar suponiendo un rea igual a:

P (servicio)= Corresponde a la carga en servicio que carga la columnaA = Corresponde al rea de la columnaLas secciones tipo de columnas son las siguientes:C-1 ---- 125x100Revisando las reas ms cargadas del By Pass, los ejes con mayor rea tributaria resultan en el eje intermedios ya que el By Pass presenta simetra con un rea tributaria de 36.00 m2, resultando columnas de 50x60, asumiendo columnas de 125x100, con el fin de que aporte para restringir los desplazamientos laterales en el sentido X-X, por efectos del sismo.

PREDIMENSIONAMIENTO DE MUROS DE CORTE:Es difcil dar un criterio de dimensionamiento para placas puesto que como su funcin principal es absorber las fuerzas de sismo, se han considerado la siguiente dimensin:Placa P-1 160x700cm 3.4 Metrado de Cargas.Para cuantificar las cargas se han considerado los siguientes valores:Cargas permanentes o muertas:Peso de Concreto Armado....................2400 kg/m3.Peso de Concreto Simple ....................2300 kg/m3.Peso de Acero Estruc. Metlica ....................7850 kg/m3.

Cargas Vivas:Vehicular.................... HS20Baranda Peatonal.................... 100 kg/m2.Estructura Metlica .................... 300 kg/m2.Carpeta Asfltica .................... 100 kg/m2.

3.5 Materiales:ConcretoResistencia a la Compresin fc.................... 280Kg/cm2Modulo de Elasticidad Ec.................... 15000fc

4.0 ANLISIS ESTRUCTURAL

4.1 ANLISIS SISMICOLos mtodos ms comnmente usados para determinar las fuerzas ssmicas son dos:El mtodo esttico:Es el mtodo adoptado por la mayora de cdigos de diseo y esta ligados a la determinacin de las fuerzas horizontales en los dos sentidos ortogonales.Debido a la simplicidad y al buen comportamiento en muchas estructuras que han sufrido sismos severos, este mtodo tiene gran aceptacin y seguir emplendose, a pesar de ser en cierta forma emprico.El mtodo dinmico:El mtodo esttico, segn lo indica el reglamento, no es aplicable a estructuras grandes y complejas, especialmente en estructuras no simtricas, tanto en planta como en elevacin, para esto se requiere un anlisis ms riguroso. Para el anlisis dinmico espacial tenemos tres mtodos de discretizacion: El mtodo de la masa concentrada, el mtodo de los desplazamientos generalizados y el mtodo de los elementos finitos.El procedimiento de anlisis ssmico ms utilizado para este tipo de estructuras, es el modelo de la masa concentrada donde suele considerarse tres grados de libertad de oscilacin lineal por nudo, no se contempla la oscilacin angular por el giro, debido a que tendra que aplicarse un modelaje mas real como es el modelo de la masa consistente. Sin embargo, los resultados del modelaje de la masa concentrada en comparacin con los de la masa consistente son muy similares; en consecuencia, por su simplificacin es ms adecuado aplicar el modelo de masa concentrada.En el modelo de masa concentrada, se puede hacer algunas simplificaciones en los grados de libertad de las masas que estn contenidas en una misma losa, reduciendo de esta manera los grados de libertad de oscilacin por condensacin cinemtica de los desplazamientos comunes que tienen algunas masas concentradas.Las masas inerciales concentradas y los grados de libertad de oscilacin considerados que dependen de la direccin de oscilacin. Por ejemplo las masas del nudo pueden oscilar en tres direcciones ( x, y, z ) y la del nudo solamente en dos direcciones.El anlisis ssmico esttico no se aplicara en nuestras estructuras por presentar caractersticas asimtricas, tanto en planta como en elevacin, por lo que en el proyecto solo se utiliz este mtodo para la determinacin del cortante basal que es necesario para compararlo con el cortante obtenido en el anlisis dinmico y cumplir de esta manera las especificaciones del reglamento.

Se utilizo los siguientes espectros de respuesta para el anlisis dinmicoDe los sistemas estructurales planteados, con el uso del Software SAP2000.

MODELO ESTRUCTURAL TRAMO-1 (rampa)El sistema est compuesto prticos de concreto armado en la direccin X-X y con sistema dual en la direccin Y-Y

Modelo Tridimensional vista Atrs

Modelo Tridimensional vista frontal

Periodos y Frecuencias de vibracin para el modelo en estudio

Mximos desplazamientos.

Sentido XX

Desplazamiento = 1.393cms.

Sentido YY


RESULTADOS DE ANALISISEnvolventes Finales Tramo-1

Diagrama de Momentos Finales

Diagrama de Cortantes Finales

Diagrama de Fuerza Axial en Columnas Finales

MODELO ESTRUCTURAL TRAMO-2El sistema est compuesto prticos de concreto armado en la direccin X-X y con sistema dual en la direccin Y-Y

Modelo Tridimensional vista frontal

Modelo Tridimensional vista planta



Sentido XX


Sentido YY






MODELO ESTRUCTURAL TRAMO-3 (rampa)El sistema est compuesto prticos de concreto armado en la direccin X-X y con sistema dual en la direccin Y-Y

Modelo Tridimensional vista planta

Modelo Tridimensional vista de elevacin



Sentido XX


Sentido YY

Desplazamiento = 1.266cms





5.- DISEO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES

Para el diseo de los elementos estructurales, se ha aplicado la norma tcnica de edificaciones E-060.Para determinar los esfuerzos mximos en los elementos estructurales se ha realizado las combinaciones de cargas, usando las siguientesExpresiones:U= 1.5CM+1.8CV.U= 1.25CM+1.25CV 1.0CS.U= 0.90CM 1.0CSCon los diagramas de Envolvente Obtenidos, se ha determinado el diseo de los elementos estructurales, aplicando la Norma E-060

6.-CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CONCLUSIONES El suelo de cimentacin de la zona del proyecto, presenta las siguientes caractersticas tcnicas, suelo de una estratigrafa uniforme, conformada por suelo gruesos con bolonera de piedra de ri de 8, en estado compacto cuya capacidad de carga es de 4.0 kg/cm2 suelo adecuado para el uso de cimentaciones superficiales, la profundidad de desplante considerado en el diseo de las cimentaciones es de 3.4 mts.

El mtodo de anlisis ssmico utilizado en el proyecto es el anlisis dinmico por presentar en su estructuracin prticos irregulares planta y elevacin cuyo valor de cortante basal obtenido es mayor al esttico en el sentido Y-Y en 10% y menor al esttico en 8% en el sentido X-X.

Los periodos de vibracin obtenidos en el anlisis modal fueron:Tramo-1 (rampa) T= 0.225 seg.Tramo-2 (curva) T= 0.326 seg.Tramo-3 (rampa) T= 0.240 seg.

RECOMENDACIONES

En las cimentaciones se recomienda el uso del cemento puzolnico 1P con el fin proteger las estructuras por efecto agresivo del suelo, como son los sulfatos y carbonatos.

En el proceso constructivo de la obra, deber realizarse un estricto cumplimiento de las especificaciones tcnicas, planos y detalles estructurales proyectados.

Durante la ejecucin de la obra, deber realizarse un control de calidad permanente, referido a los materiales, mano de obra calificada, equipos adecuados, que permitan garantizar la calidad de la obra.

PREFACTIBILIDAD DE INVERSION PUBLICA Pgina 4

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