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ALCALDIA MAYOR DE BOGOTA, D. C.
AlCAlDIA MAYORBOGOTAD.C.
InstitutoDESARROLLO URBANO
CONTRATO IDU-133-05
Estudios y Diseños de la Troncal Calle 26Av. 3a - Aeropuerto El Dorado - Av. José Celestino Mutis, en Bogotá D.C.
Contiene:DISEÑO RAMPA DE ACCESO EN CONCRETO REFORZADO PUENTE PEATONAL
CONCEJO
CLIENTE:
1E1RJ71/ INGENIERIA L TDA.NIT 900029283-9
/ ert@te/ecom.com.co
BOGOTA, D.C. DICIEMBRE DE 2007
CONTRA TO IDU-133-05 11~-- -.l!!':!l; ••,V~JF~i:J;a ESTUDIOS y DISENOS DE LA TRONCAL CALLE 26 (AV. 3a-"-.;,." ." 'AEROPUERTO EL DORADO-AV JOS E MUTIS), EN BOGOTA D.C.
~ ••~.~ ALCALOIA MAYORIIOGQ!A D.C.
IfttfitutoPUENTE PEATONAL CONCEJO OESAMOlLOUABAHO
IEIRJI! DISEÑO DE RAMPAS DE ACCESO EN CONCRETO REFORZADO Hoja 2INGENIERIA LTDA.
INDICE
1. INTRODUCCION ..................................................•.........•.....•........................................... 31.1 DESCRIPCION DE LA ESTRUCTURA 3
2. CONSIDERACION'ES DE DISEÑO 42.1 NORMAS DE CÁLCULO Y DISEÑO 42.2 ANÁLISIS ESTRUCTURAL 4
3. SECCIONES Y MATERIALES 53.1 MATERIALES 5
4. ANALlSIS DE ESTABILIDAD Y DISEÑO 54.1 DESLIZAMIENTO 54.2 VOLCAMIENTO 64.3 CA,RGAS DE'DISEÑO 64.3.1 PESO PROPIO DEL MURO 64.3.2 PRESION DE LLENO SOBRE EL RESPALDO DEL MURO 64.3.3 PRESION DE TIERRA CONTRA EL FRENTE DEL MURO 64.3.4 FRICCION 74.3.5 SOBRECARGAS 7
5. ANALISIS y DISEÑO , 8
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PUENTE PEATONAL CONCEJO
AlCAlD MAYORDL
CONTRATO IDU-133-05ESTUDIOS y DISEÑOS DE LA TRONCAL CAlLE 26 (AV. 3a-
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IEIRJ'lf DISEÑO DE RAMPAS DE ACCESO EN CONCRETO REFORZADO Hoja 3======INGENIERIA LTDA.
1. INTRODUCCION-
La presente memoria de cálculo corresponde al análisis estructural y de lasrampas de acceso en concreto reforzado de los puentes peatonales. De acuerdocon los requerimientos de los términos de referencia del contrato IDU 133-05.
La estructura esta conformada por muros en voladizo de altura variable y unaplaca de contrapiso, soportada por un relleno.
1.1 DESCRIPCION DE LA ESTRUCTURA
El tipo de muro a diseñar es Muro en Voladizo. Este se construye en concretor~forzado y su estabilidad depende de su forma, de sus·dimensiones y del pesodel suelo que esta sobre este. Su estabilidad depende básicamente de a la acciónde _empotramientodel extremo inferior, de esta manera el muro funciona como unaviga vertical en voladizo que soporta las cargas horizontales debidas al empuje detierras y a la sobrecarga dada por la placa de contrapiso.
CONTRATO IDU-133-05
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2.1 NORMAS DE CÁLCULO Y DISEÑO
El diseño de las estructuras de concreto se desarrolla utilizando los siguientescódigos de diseño:
• Normas Colombianas de Diseño y Construcción Sismorresistente (NSR-98)Titulo C - Concreto estructural.
2.2 ANÁLISIS ESTRUCTURAL
Para el análisis de la estructura se empleara una hoja de cálculo de muros decontención, en el cuál se modelan las estructuras correspondientes involucrandolos diferentes tipos de elementos, materiales y propiedades estructurales.
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PUENTE PEATONAL CONCEJO
3. SECCIONES Y MATERIAt!ES .
3.1 MATERIALES
La tabla siguiente presenta los materiales y la calidad de los mismos utilizadospara cada uno de los elementos que conforman las rampas.
MATERIAL F'c(Kg Icm2)
MUROS Concreto 210ZARPA Concreto 2~0PLACA Concreto 210
4. ANALlSIS D~EESTABILIDAD Y DISEÑO
4.1 DESLIZAMIENTO
El muro tiende a deslizarse por efecto del empuje horizontal del lleno. Lo queimpide que el muro se deslice es el rozamiento que se presenta entre su base y elsuelo de su fundación, por ello es conveniente que la superficie de contacto sea lomas rugosa posible para lograr mayor adherencia.
Para mejorar la fricción entre la base del muro y el suelo de fundación esrecomendable antes de construir el muro se coloque una capa de grava gruesa deunos 15 cm de espesor bien compactada.
El factor de seguridad contra el deslizamiento debe ser superior a 1.5, para sudeterminación debe verificarse que las fuerzas de fricción 'a nivel de la cimentaciónsean mayores que las acciones horizontales de los empujes.
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4.2 VOLCAMIENTO
Todo muro debido al empuje activo tiende a volcarse. Este vuelco es producidopor la componente horizontal del empuje activo. El peso propio del muro así comola componente vertical del empuje del lleno, tienden .a equilibrar el momento delefecto de vuelco.
Para evitar que p,arte del suelo sea solicitado a tracción la resultante que actúasobre la base del muro debe estar en su tercio central y para garantizar laseguridad del muro al volcamiento el factor de seguridad no debe ser inferior a 2.0.
F.s = I MF ESTABIUZADORAS
IMFEMPUJE
4.3 CARGAS DE DISEÑO
4.3.1 PESO PROPIO DEL MURO
Esta fuerza actút;1en el centro de gravedad de la sección.
4.3.2 PRESION DE LLENO SOBRE EL RESPALDO DEL MURO
Se denominan empujes activos por que van en la dirección de del desplazamientodel muro.
4.3.3 PRESION DE TIERRA CONTRA EL FRENTE DEL MURO
Se denominen empujes pasivos por que van en dirección contraria aldesplazamiento del muro.
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ESTUDIOS y DISEÑOS DE LA TRONCAL CALLE 26 (AV. 3a·"o:i'~.'-I"""~"''O:~'''.zr AEROPUERTO EL DORADO·AV JOSE MUTIS), EN BOGOTA D.C.
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4.3.4 FRICCION
Esta fuerza es desarrollada entre la base del muro y el suelo de fundación. Laresultante de estos efectos horizontales se calcula mediante la expresión.
4.3.5 SOBRECARGAS
Uniformemente distribuidas sobre el lleno, dentro de estas se pueden mencionarlas sobrecargas ocasionadas por efectos de construcción y peso de los vehículosque transitan a través del suelo localizado en las inmediaciones del muro.
CONTRATO IDU-133-05ESTUDIOS y DISEÑOS DE LA TRONCAL CALLE 26 (AV. 3a-
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5.~ANAlISIS y DISEÑO FINAL
.• t) n()oa,
DISEÑO DEL MURO RAMPA DE ACCESO EN CONCRETO
Coeficiente de presión activa: Ka = ( 1 - se,* ) / (1 + sen + ) = 0.33Coeficiente de presión pasiva: Kp = ( 1 + sentP) / (1 - sen + ) = 3.00
Pa = Ka * ys * h2 / 2 = 0.66 ton
Pp = Ka * ys * h2/ 2 = 2.63
Momento al volcamientcSp = Yw * (H - franco) * B/2Y = h /3 = 0.58333333 mMv = E' Y + Sp' 8/3Muv = 1,70' Mv 1.34
DATOSys= 1.75yh = 2.40
f'c = 210fy = 4200
q, = 30f = 0.44
as = 4.00
DIMENCIONAMIENTC
H 1.75Bo= 0.25
D= 0.25B= 1.40p= 0.40T= 0.75
Hs= 1.50
ESTABILIDAD DEL MURO
Vm3
Vm3
kg/cm2
kg/cm2
Peso específico del material de rellenoPeso específico del hormigón armadoResistencia del hormigónlímite de fluencia del aceroÁngulo de fricción interna ( limos secos y sueltos)Coeficiente de rozamiento
mm 1-I/24020cmm H/10-H/12m O.4H- 0.7Hm BI3mm
0.875
0.79 ton-mton-m
Espesor de la pantalla en su parte ¡nteñolMuv = 134494.79 kg-cm
b = 100 cmRu = 37.8:; kglcm2
d = [Muv / ( 0,90 • Ru • b) )1/2 6.283 cm
Espesor de Ia.s paredesI = d + recubrimiento =
Adoptamos: t =16.28 cm
0.25 cm
Comprobacion al esfuerzo cortantEh'= 1.50 mE' = 0.66 'TonEu=1,70*E '= 1.12 Tond= 15 cm
Vu=Eu/( 0,85*b*d) ,
V dm=0,53(fc)I/2 =kg/cm2
kgl~I!l~ ~_L_~.SPESOR t ES CORRECTO
0.88
7.68
FUERZA V ¡ H XI
Mv
IMh
ton ! ton m ton-m ton·mWl 0.84 0.7 0.59W2 0.9 0.525 0.47W3 O 0.65 0.00W4 0.00 0.525 0.00W5 0.00 0.65 0.00W6 1.97 1.025 2.02W7 0.53 0.2 0.11
PpPa 0.89 0.5833333 0.52- 4.23 I - 0.89 I 3.18 0.52
Factor de seguridad por deslizamiento
FSo= 2.09 O.K.FS.dm= 1.50
Factor de seg!lridad por volcamientc
FSo= 6.11 O.K.FS.dm= 2.00
Posicion de la resultante
XA = (Mr-Mv) /W =Excentricidad: e=B/2-~=
0.63
0.07
m Esta dentro del tercio medio
m
Presiones del suelo
.-.-'.,al
al = W/B*(1+6*e/B)a2 = W / B * ( t - 6 * e / B )
DISEÑO DE LA PANTALLA
Presiones en la base: p = Ka ·ys * hi
p1
p2
p3
3.95 tonlm2
2.10 tonlm2
0.88
0.58
0.29
tonlm2
tonlm2
tonlm2
Empuje horizontal en cada sección: F = p. hi /2
FlF2F3
2.380.580.15
TonTonTon
pI
lDOOO .. ~.".: '. '"... '-...
fuerzas cuyos brazos,corresponden a los centro de gravedad de los triángulosde presiones, son : y = hi /3
yl 0.50 my2 0.33 my3 0.17 m
Momentos f1ectores en cada sección: M = Fi 'yi
M1 1.19 t-m/mM2 0.19 t-m/mM3 0.02 t-m/m
Armadura por flexion
Sección 1 :Mu = 118750.00 Kg-cm
b= 100d= 20
As= 1.59 cm2 REFUERZO MINIMO
Asmin = 6.67 cm2
No.3 No. 4 No. 5 No. 610 6 4 3
Sección 2:Mu = 19444.44 Kg-cm
b= 100d= 20
As = 0.26 cm2 REFUERZO MINIMO
Asmin = 6.67 cm2
No.3 No.4 No. 5 No. 610 6 4 3
Sección 2:Mu = 2430.56 Kg-cm
b= 100d= 20
As= 0.03 cm2 REFUERZO MINIMO
Asmin= 6.67 cm2
No. 3 No.4 I No. 5 No. 610 6 4 3
) Refuerzo por temperatura
Ast=O,0025*b*tm= 6.25
Cara exterior
Cara interior
4.2
2.1
DISEÑO PIE
\
I
¡--Ul~cr2
crl~
cr3=cr4=
3.423.09
Momento flectolMf=L 1/6y2* ul+crJ) =Mu=1,70*Mf=
0.0040.006
t-mlm
t-mlm
Momento resistente de la seccior
Ru= 37.85 kg/cm2
b= 100 cmd= 18 cm
Mr=O,90*Ru*b*<f= 11.04 Ton-mlm CUMPLE
Mu = 615.49 Kg-cmb= 100d= 18
As= 0.01?
REFUERZO MINIMOcm-
Asmin= 6.00 cm2
No. 3 No.4 No, 5 No. 69 5 3 3
Diseño a cortanteV=(crl+cr3)/2*L*1,70 = 2.50 Ton
Vu=V/(O,85*b*d)= 1.64 kg/cm'
Vadm=O,53(f 'C)'/'= 7.68 kg/cm' CUMPLE
.. ,
.DISEÑO DE TALON
Instituto de Desarrollo Urbano j
Centro de Documentación
0'4= 3.09 [Peso Talon 0.84 ton/m2
,ton/m2Peso terreno 3.68
cr= 4.52
Momento f1ectorMf=L 2 /6*(2*uA +uB ) =Mu=1,70*Mf=
::J 2.101 __ ---
0'= 4.52
=1.43 c==:J 0'8= 2.41
0.024 t-m/m0.042 t-mlm
Momento resistente d¡¡ la seccion
Ru = 37.85 kg/em2
b= 100 cmd = 18 cm
Mr=0,90'Ru*b*ct= 11.04 Ton-m/m
Mu = 4152.57 Kg-emb = 100d = 18
As = 0.06 em2
Asmin = 6.00
CUMPLE
REFUERZO MINIMO
9 3No. 3
Diseno a cortanteV=(0'4+0'2)/2*L*1,70 =
Vu=V/(0,85*b*d)=Vadm=0,53(f 'e)I/2=
PLACA
Ancho de placaEspesor de placaPeso propioCvMomento
3,16m0,15m0,36Ton0,25Ton0,761
NO.4 No. 5 NO.65 3
2.45
1.60
7.68
Ton
kg/em2
kg/em2 CUMPLE
As/mAsmin/mRefuerzo en ambas direcciones<1>7.5mm le 0.15m