MEMORIA TÉCNICA. Selección de los elementos estructurales de la superestructura

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Alejandra Aguilar Fuentes
hace 6 años
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1 MEMORIA TÉCNICA MUELLE DE SERVICIO EN ISLA SANTAY 1.0 Antecedentes El Informe presenta un resumen de los criterios utilizados para el prediseño, análisis y diseño de los elementos de la superestructura y de la subestructura del Muelle de Servicio en la isla Santay. 2.0 Arreglo estructural Selección de los elementos estructurales de la superestructura En base a los planos arquitectónicos disponibles, se realizó el estudio estructural del MUELLE DE SERVICIO EN LA ISLA SANTAY La solución analizada tomo en cuenta varios aspectos entre los cuales se puede mencionar los siguientes: Alineación horizontal y vertical del muelle, sedimentación en el fondo del río en el sitio donde se ubicará el muelle y el gálibo mínimo que debe haber bajo los diversos elementos estructurales. Rapidez en el proceso constructivo. Economía. Estética El análisis de la alternativa seleccionada, determinó que los tableros deben estar compuestos de vigas doble T pretensadas de 10 m de longitud, con una loseta fundida en segunda fase de 6 cm de espesor. Una de las grandes ventajas de usar vigas prefabricadas pretensadas, es la rapidez con la que el muelle será construido. Selección de los elementos de la subestructura Los cabezales, que servirán de apoyo de las vigas, también serán de concreto armado prefabricados, con fundición de segunda fase, Las pilas están compuestas de pilotes a fricción de 30 m de longitud de concreto pretensado de 50x50 cm de sección transversal. De las perforaciones realizadas en la zona del distribuidor, el especialista geotécnico definió los perfiles estratigráficos. En base a esta estratigrafía, los técnicos recomendaron el uso de cimentación profunda. La cimentación profunda planteada es con pilotes prefabricados pretensados hincados en sitio.

2 3.0 Parámetros de diseño Normas de diseño Las normas ACI 2008, American Concrete Institute, fueron utilizadas para el diseño de los elementos estructurales del muelle. Cargas. Para el análisis y diseño de los elementos de la superestructura y subestructura, se tomo en cuenta la carga muerta, carga viva. Las cargas utilizadas son las siguientes: Muertas Peso propio de vigas y loseta de 6 cm Peso de cubierta, barandas, revestimientos, iluminación y pesos adicionales: 100 Kgf/m² Peso propio de cabezales y pilotes Vivas Carga uniforme de 500 Kgf/m² Espectro de aceleraciones de diseño Para el análisis dinámico del muelle, se utilizaron los espectros de diseño NSR98.

3 Materiales Los materiales seleccionados para las estructuras son los siguientes: Hormigón: f c = 42 MPa para estructuras pretensadas f c = 28 MPa para estructuras de concreto armado Acero de Refuerzo; fy = 420 MPa Acero de Presfuerzo fsu = 1860 MPa Galibo mínimo El diseño de las estructuras tomo en cuenta las recomendaciones del diseñador arquitectónico. 4.0 Análisis y diseño estructural del muelle Análisis y diseño estructural de las vigas pretensadas El diseño de las vigas pretensadas, fue realizado considerando como carga muerta el peso propio de la viga, loseta y de cargas adicionales para la determinación del momento solicitante para el diseño por carga muerta. Para determinar el momento por carga viva, se aplicó una carga de 500 Kgf/m². El momento de diseño fue determinado siguiendo la

4 combinación de carga de la norma ASCE 7-05, considerando el método de diseño por factores de carga. Para el control de las deflexiones, se tomo en cuenta la sección 9 y Análisis y diseño estructural de los cabezales y pilas (pilotes) Para el diseño preliminar de los cabezales y las pilas de la estructura, se consideró la descarga por carga muerta y carga viva proveniente de las vigas del muelle y se determinaron los esfuerzos utilizando un programa para el cálculo de estructuras. Para la determinación de la carga sísmica se considero que la Categoría de Desempeño Sísmico es D con un coeficiente de aceleración en roca A = 0.30g. La categoría de uso del muelle es 1. El perfil de suelo del sitio corresponde al Tipo III, con la siguiente descripción. Es un perfil donde entre la roca y la superficie hay más de 20m de arcillas cuya dureza varía entre mediana y blanda. Los estudios de suelos que se han realizado en el sitio donde se construirá el mulle muestran que el perfil del suelo existente en el lugar corresponde a la anterior descripción. El coeficiente De sitio S asignado a este tipo de suelo es igual a Espectro del diseño El espectro suavizado de diseño, expresado como fracción de la gravedad esta dado por la siguiente ecuación. Aa I Sa = 1.2 Aa S I/T 2.5 A I Aa = 0.30 Coeficiente de Aceleración S = 2.0 Coeficiente de Sitio T periodo de vibración de la estructura de 1 GDL. Para el diseño de las columnas de las diversas pilas, se determinó la demanda (fuerza sísmica y momento flector producido por la carga sísmica) considerando que la estructura es elástica lineal. Posteriormente, la demanda elástica fue reducida utilizando un factor de reducción de respuesta R = 3 para el sentido longitudinal y transversal. Las columnas así diseñadas fueron verificadas mediante la construcción de sus respectivos diagramas de interacción. Esta capacidad de desplazamiento se verifico con los resultados de los análisis dinámicos del muelle. En el diseño de la superestructura apoyada sobre pilotes, se utilizaron las recomendaciones dadas por el especialista geotécnico. La capacidad ultima y admisible de los pilotes fue determinada considerando la estratigrafía del sector. Pilotes cuadrados de 50 cm de lado fue finalmente considerado para las pilas del muelle. Para mayor información remitirse al Informe Geotécnico. 7.0 Interacción suelo-estructura A fin de determinar la importancia del efecto de la interacción suelo- pilote en el sistema estructural del muelle completo, se modelo la estructura con longitudes de pilotes según la longitud de empotramiento de cada pila.

5 Se analiza el sistema de suelo- pilote- cabezal utilizando las recomendaciones de Davisson y Robinson, modelando el suelo con resortes independientes y empleando el concepto de modulo de reacción para suelos cohesivos como las arcillas, adoptando la hipótesis de que el modulo de reacción del suelo es constante con la profundidad y los resultados obtenidos pueden reproducirse con una precisión muy aceptable si se adopta la longitud equivalente de empotramiento dada por la expresión siguiente: Le = 1.4 (E I/ks b) ¼ Donde: Le: longitud de empotramiento virtual E: módulo de elasticidad del pilote I: momento de inercia del pilote Kv: módulo de reacción del suelo b: ancho o diámetro del pilote Para resultados de las fuerzas axiales, fuerzas cortantes y momentos flectores ver anexos. Para revisión de los elementos estructurales, ver memorias de cálculos.

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