Calculos Puente Colgante

ANALISIS Y DISEÑO DE LA ESTRUCTURA COLGANTE PARA TUBERIA DATOS GENERALES PARA EL DISEÑO DE PENDOLA Y CABLE PRINCIPAL GEOMETRIA DEL PUENTE Longitud Total del Puente(L) Longitud de la Flecha(f) Por Proceso Constructivo Redondear flecha (f) Long. Min. de la pendola (∆H) Espaciamiento entre Péndolas(l) Diámetro de la Tuberia de FºGº (d) Altura Total del Puente (HT)

80.0 8.0 8.0 0.5 3.0 14.0 8.5

ingresar datos en las celdas amarillas no tocar las celdas rojas

m m m m m pulg m

METRADO DE CARGAS TOTALES QUE SOPORTA LA TUBERIA Carga Muerta (WD) 20.0 Kg/m Carga Viva (WL) 50.0 Kg/m Carga de Viento (WV) 2.0 Kg/m Carga Ultima de diseño (Wu) 88.0 Kg/m

FACTORES DE SEGURIDAD PARA EL DISEÑO DE PENDOLA Y CABLE PRINCIPAL Factor de seguridad para el diseño de Péndolas 5.0 factor de seguridad para el diseño del cable principal 5.0 DATOS PARA DISEÑO DE LAS ABRAZADERAS Datos para el Diseño de los pernos por corte Se utilizará pernos de grado 5 (A-325) Esfuerzo unitario permisible en corte.(Fv) 1055.0 Kg/cm2 Datos para el Diseño por aplastamiento de pernos Esfuerzo unitario permisible en compresión.(FP) 3375.0 Kg/cm2

ANALISIS Y DISEÑO DE LA ESTRUCTURA COLGANTE DISEÑ0 DE LA TUBERIA Espesor Mínimo de la tubería de FºGº (tMín) tmin

0.22 cm 2.2 mm 3.0 mm

Luego el espesor de tuberia de FºGº a usar será Donde : d : Es el diámetro de la tubería de FºGª DISEÑ0 DE LA PENDOLA Esfuerzo de tracción en la Péndola (Tp) Esfuerzo de tracción de Rotura en la Péndola(TR)

264 Kg 1320.0 Kg =

1.32

Tn

Según el cuadro del Anexo Nº …. USAR CABLES PROLANSA Diámetro 3/16 pulg Peso 0.08 Kg/m Especificacionesde SERIE 6 X 19 TIPO COBRA las Péndolas ALMA DE FIBRA TR efectiva 1.3 Tn Debe cumplirse la siguiente restricción usar otro cable Longitud de las Péndolas (Yi) Numero de Péndolas (Np) 25.67

Distancia longitud de Doblez Pénd del Longitud centro a la Péndola i arriba y ola (i) la pendola i (Yi)m abajo (m) Total (m) Centro 0.0 0.50 0.2 0.70 1 3.0 0.55 0.2 0.75 2 6.0 0.68 0.2 0.88 3 9.0 0.91 0.2 1.11 4 12.0 1.22 0.2 1.42 5 15.0 1.63 0.2 1.83 6 18.0 2.12 0.2 2.32 Centro 0.50 1 -3.0 0.55 0.2 0.75 2 -6.0 0.68 0.2 0.88 3 -9.0 0.91 0.2 1.11 4 -12.0 1.22 0.2 1.42 5 -15.0 1.63 0.2 1.83 6 -18.0 2.12 0.2 2.32 Longitud Total de Péndolas 17.29

RESUMEN DE DISEÑO DE PENDOLA

DERECHA

Longitud Total de Péndolas Numero de Péndolas (Np) # Total de grampas por pendola Longitud total doblez arriba y a bajo

17.29 m 25.67 4 18 cm

IZQUIERDA

ESPECIFICACIONES DE PENDOLA CABLES PROLANSA SERIE 6 X 19 TIPO COBRA ALMA DE FIBRA Diámetro 3/16 pulg Peso 0.08 Kg/m TR efectiva 1.3 Tn

DETERMINACION DEL NUMERO DE GRAMPAS PARA SUJECION DE CABLES NOTA : Para fijar la pendola con la abrazadera asi como la pendola y el extremo superior de la tubería, los dobleces tanto como en el extremo superior y extremo inferior de la pendola se estiman según el cuadro DIAMETRO DE CABLE Y TAMAÑO DE GRAMPAS pulg. 1/8 0.19

mm 3 5

# Total de grampas por pendola

DISTANCIA ENTRE CADA GRAMPA

CANTIDAD GRAMPAS

pulg. 3/4 1 1/8

2 2

4

# de grampas

Unión Péndola-Cable Principal Unión Péndola-Tubería

LONG. CABLE A DOBLAR DESDE GUARDACABO

mm 18 30

pulg. 1 1/2 2 1/4

Distancia entre cada grampa

2 2

3 3

cm cm

mm 36 60

Longitud de extremo libre 3 3

LONGITUD EXTREMO LIBRE

cm cm

pulg. 3/4 1 1/8

mm 18 30

Longitud de Longitud cable a total doblez doblar arriba y a bajo 6 cm 6

cm

18 cm

DISEÑO DE LAS ABRAZADERAS Tracción Tangente al Cable Principal (T1)

Esfuerzos en las Abrazaderas(P1) Diseño de los pernos por corte

P1 : Carga de corte que actúa en el perno Abraz adera Xi (m) (i) 1 3.0 2 6.0 3 9.0 4 12.0 5 15.0 6 18.0

1.7183580 3.4336304 5.1427646 6.8427734 8.5307656 10.2039737

7.92 15.81 23.66 31.45 39.16 46.77

79.16 158.12 236.64 314.54 391.62 467.68

Diseño de los pernos por Aplastamiento t=Espesor de la plancha de abrazadera

n=Numero de pernos en la abrazadera d Ø Perno 3/8 3/8 3/8 3/8 3/8 1/2

Area del Perno 0.71 0.71 0.71 0.71 0.71 1.27

0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.40

555.49 739.66 830.26 882.86 916 922.99

ok ok ok ok ok ok

mm 1.23 1.64 1.84 1.96 2.03 2.73

t asumido pulg. mm 1/8 3.18 1/8 3.18 1/8 3.18 1/8 3.18 1/8 3.18 1/8 3.18

1308.9 1742.8 1956.3 2080.2 2158.3 2899.6

ok ok ok ok ok ok

DIMENSIONAMIENTO DE LA ABRAZADERA L

a2

H

n : Distancia mínima d : Diámetro del orificio para perno D : Diámetro del orificio para péndolas mas guardacabo a : Distancia mínima al extremo de la plancha dp : Diámetro del perno dpd : Diámetro de pendola

a n

a1 : Dist. Al extremo inferior de la plancha, minimo 2" dcp : Diámetro del cable principal

D a1

Gemetría de la abrazadera

dpd d (pulg.) (pulg.) p 3/16 1/2

d (pulg.) 5/8

D (pulg.) n (pulg.) a (pulg.) 3/8

1 5/9

1 1/4

DISEÑO DEL CABLE PRINCIPAL n= Longitud del Cable Principal (Lc) xi f L α HT L1 Longitud de los Fiadores (Lf)

0.1 82.08 m 40 m 8.0 m 80.0 m 21.8 º 8.5 m 22.00 m 23.58 m

centro del puente

Tracción Máxima Horizontal en el Fiador (Hmax)

Tracción Máxima Horizontal por Carga Ultima (Hwu) Tracción Máxima Horizontal por Temperatura (Ht) Tracción Máxima Horizontal por Peso del Cable (Hc) Diámetro Peso (Wc) Tracción Máxima Horizontal por Peso de las Péndolas (Hp) Diámetro Estos datos han sido calculados en Especificacionesde el diseño de las Péndolas Peso (Wp) las Péndolas HMáx Luego la Tracción Máx. Hor. en el Fiador (Hmax) El peso del cable se Asume Para una primera aprox.según el cuadro Nº..

Especificaciones del Cable Principal

α cosα Tracción Máxima en el Fiador del Cable Principal (Tmax) Tracción Máxima de Rotura en el Cable Principal (TR) Según el cuadro Nº 01 USAR CABLES PROLANSA Especificaciones SERIE 6 X 19 TIPO BOA del Cable Principal ALMA DE ACERO Debe cumplirse la siguiente restricción

8800 132 154

Kg Kg Kg 3/4 pulg 1.54 Kg/m 8 Kg 3/16 pulg 0.08 Kg/m 9094 Kg 21.8 º 0.93 9794.54 Kg 48973 Kg = Diámetro Peso TR efectiva

48.97

Tn

3/ 4 pulg 1.54 Kg/m 23.75 Tn usar otro cable

a1 (pulg.) 2

a2 L (pulg.) H (pulg.) (pulg.) 2

3

6

DISEÑO DE LA CAMARA DE ANCLAJE Geometría de la Cámara de anclaje (Predimensionamiento)

Largo (l) Ancho (a) Alto (h)

2 m 2 m 1.2 m

h

1.20 m

l 2.00 m Cargas que actúan en la Cámara de anclaje Tmáx Vmáx Hmáx Tmáx Hmáx Vmáx Q

α

9794.54 9094 3637.6 11040

21.8 °

Kg Kg Kg Kg

Q l/2

Estabilidad al Deslizamiento

1.0 Mr = 11040 Kg-m 7402.4 Kg Mv = 10912.8 Kg-m 9094.0 Kg FSV = 1.01 Aumentar l y disminuir a y h 0.81 Aumentar dimensiones de, a y h e= 0.98 m σt = 1.5 Kg/cm2 cap. Port.del terreno σ1 = 7307 Kg/m2 σ1 = 0.73 Kg/cm2 ok σ2 = -3605.8 Kg/m2 σ2 = -0.36 Kg/cm2 ok

FSD

Datos de Diseño Tmáx Rot. F.S fs

Estabilidad por Presión Sobre el Terreno

48973 Kg 2 2000 Kg/cm2 Tmáx F.S fs

Diseño del Macizo de Anclaje Calculos Area del Macizo

A= 48.97 D= 7.9 Diámetro del Macizo D= 3.1 usar Macizo de Anclaje D= 3.00 pulg Tracción Máxima en el Fiador Factor de seguridad Resistencia a la Tracción del Fierro Liso Vista en planta de la cámara de anclaje

Cable del Fiador

Macizo de anclaje

Cf = ∑Fv = Hmáx

Estabilidad al Volteo

l/2

l 2.00 m

a 2.00 m

cm2 cm pulg

DISEÑO ESTRUCTURA APORTICADA (DISEÑO DE LA TORRE) Carga Vertical Sobre la torre (P) Vmáx 3637.6 Kg P P

7275.2 Kg 7275.2 Kg

Carga Total Producida Sobre la Torre Carga Actuante en el centro de la torre

segundo nivel

primer nivel

nivel cero

predimensio namiento

Predimensionamiento del Pórtico Predimensionamiento de Columnas del pórtico P1 7275.2 Kg Ag dimensiones de las Ag usar Sección Mínima f'c calculada columnas 210 Kg/cm2 fy usar 4200 Kg/cm2 b 25 cm b 25 cm 54.99 cm2 625 cm2 2% cuantia t 25 cm t 25 cm Predimensionamiento de las Vigas de Arriostre RESUMEN GENERAL dimensiones de las dimensiones de las dimensiones de las Las vigas cumplirán Vigas Vigas columnas estrictamente la funcion de b 25 cm b 25 cm b 25 cm arriostramiento a las columnas h 25 cm h 25 cm t 25 cm DIMENSIONES DEL PORTICO (GEOMETRIA DEL PORTICO) dimensiones de las Area dimensiones de las Area Vigas columnas m2 m2 h b 0.25 m b 0.25 m 0.06 0.06 h 0.25 m t 0.25 m segundo nivel h2 columnas h = 0.25 m ho = 1.25 m longitud total 1.5 m vigas h = 0.25 m L = 1.5 m luz libre (L) 1.5 m columnas h = 0.25 m h1 = 2.25 m longitud total 2.5 m vigas h = 0.25 m L = 1.5 m luz libre (L) 1.5 m columnas h = 0.25 m h2 = 2.25 m longitud total 2.5 m vigas h = 0.25 m L = 1.5 m luz libre (L) 1.5 m

2 h

volumen 0.1875

m

3

primer nivel

1

h1

HT

volumen 0.094

h

m3 2

nivel cero

volumen 0.313

ho

m3 1

b

L

b

volumen 0.094

m3 2

volumen 0.313

m3 1

volumen 0.094

m3

ALTURA TOTAL DEL PORTICO (HT) HT = 6.5 m

γcºcº =

2.4 Tn/m 3

PESO TOTAL DEL PORTICO (P2) peso especifico del concreto

nivel cero

primer nivel

Segundo nivel

columnas volumen

columnas volumen

columnas volumen

0.188

m3

vigas volumen 0.094

m3

0.313

vigas volumen m3

Peso del nivel cero 0.68

0.313

Tn

0.094

m3

vigas volumen m3

0.094

m3

Peso del primer Peso del Segundo nivel nivel Tn 0.98 Tn 0.98 Peso Total del Pórtico (P2) 2.63 Tn P2 CARGAS QUE ACTUAN SOBRE EL PORTICO

Carga de viento proveniente del sistema aéreo, trasmitida como Fv una fuerza cortante que actúa en la cúspide de la torre.

P1 W2 Fv W v2

Fv Wv1

F2 Fo Fuerzas de sismo distribuido en F1 cada nivel del pórtico F2

W1 F1 Wv2

carga distribuida en cada nivel del pórtico; por ejemplo: W1 W2 representa el peso del primer nivel W1 expresado por metro lineal; W2 representa el peso del segundo nivel expresado en metro lineal.

Wo Fo

Wv1 Carga distribuida que el viento Wv2 ejerce sobre la torre Es la carga ejercida por el cable

P1 principal y el fiador

Es la carga debido al peso propio

P2 del pórtico

Esquema general en el que se muestra todas las fuerzas que actúan sobre el pórtico

CALCULO DE LAS CARGAS QUE ACTUAN SOBRE EL PORTICO Datos para el cálculo de Fv resultados de Cálculo Cn = 0.55 Coeficiente para tubos con superficies lisos 2 q = 15 Kg/m Presión dinámica del viento 234.7 Kg Fv d = 14.0 pulg Diámetro de la Tuberia de FºGº (d) 0.2347 Tn L = 80.0 m Longitud Total del Puente(L) Datos para el cálculo de Wv1 resultados de Cálculo Cn = 2.8 Coeficiente para torres 2 q = 25 Kg/m Presión dinámica del viento 17.5 Kg/m Wv1 d = 0.25 m Peralte de la viga de arriostre en la torre 0.0175 Tn/m 8.750 Kg/m Wv2 0.009 Tn/m 7275.2 Kg Resultados de Calculo de P1 P1 7.28 Tn 2625 Kg Resultados de Calculo de P2 P2 2.63 Tn

CALCULO DE LA FUERZA SISMICA QUE ACTUAN SOBRE EL PORTICO (F1, F2) Datos para el cálculo de las cargas producidas por resultados de Cálculo sismo Rd = Z= U = S = C =

4 0.4 1.5 1.2 0.4

Factor de ductilidad Factor de zona Factor de uso e importancia Factor de suelo Coeficiente Sísmico

Carga total sobre el pórtico(P) la cortante Basal (H)

Cálculo del Coeficiente Sísmico (C) datos N= 2 Número de pisos (Arriostre) Periodo predominante del suelo, Ts = 0.6 está en función al tipo de suelo

17175.4 17.18 1236.63 1.24

Kg Tn Kg Tn

calculos T = 0.16 seg C esta fuera C = 0.63 del rango

CALCULO FUERZAS SISMICAS EN CADA NIVEL DEL PORTICO h= 6.5 m b= 2 m f = 0.85 ; si : h/b >6 h/b = 3.25 f = 1.00 ; si : h/b <3 nivel Pi(Tn) hi(m) Pihi f Fi(Tn) 2 0.98 4.88 4.75 0.85 0.707 1 0.98 2.38 2.32 1 0.405 0 0.68 1.38 0.93 1 0.162 suma 7.07 Resultados de Calculo de F0

F0

Resultados de Calculo de F1

F1

Resultados de Calculo de F2

F2

162.37 0.16 405.1 0.41 706.8 0.71

CALCULO DE W1 Y W2 Calculos Peso total actuante en el segundo nivel 2 8.25 Tn Peso total actuante en el primer nivel 1 0.98 Tn W2 4.71 Peso total actuante en el primer nivel 0 0.68 Tn W1 0.56 Luz libre de Viga entre ejes de columnas (L') 1.75 m Wo 0.39 P'2 =P1+Peso segundo nivel P'1 = Peso del primer nivel

Tn/m Tn/m Tn/m

Resultados de Calculo de W2

W2

4.71

Tn/m

Resultados de Calculo de W1

W1

0.56

Tn/m

Resultados de Calculo de W2

Wo

0.39

Tn/m

RESUMEN DE CALCULO DE LAS CARGAS QUE ACTUAN SOBRE EL PORTICO Fv

234.70

Kg

P1

7275.2

Kg

F1

405.1

Kg

Wv1

17.50

Kg/m

P2

2625

Kg

F2

706.8

Kg

Wv2

8.75

Kg/m

Fo

162.37

Kg

Wo

385.71 Kg/m

4714.4 Kg/m

W1

557.14

Kg/m

W2

Kg Tn Kg Tn Kg Tn