Calculo De Zapata

1.0 DESCRIPCIÓN

LA ESTRUCTURA SERÁ DE CONCRETO ARMADO (F'C= 250 KG/CM²) Y ACERO DE REFUERZO (FY=4200 KG/CM²) CONFORMADA POR ZAPATA Y DADO, DESPLANTADA EN UNA PLANTILLA DE CONCRETO POBRE (F'C= 100 KG/CM²) DE 5 CM. DE ESPESOR, ESTA ESTRUCTURA ESTA DISEÑADA PARA SOPORTAR EL CABEZAL DEL POZO CHILAPILLA 102 DEL PROYECTO DENOMINADO " CONSTRUCCIÓN DE L.D.D. DE 4"Ø x 3.2 KM. DEL POZO CHILAPILLA 102 A LA ESTACIÒN DE RECOLECCIÒN DE GAS JOSE COLOMO 1”.

NOTA: EL CÁLCULO DE ESTA MEMORIA SERA TOMADO PARA EL ANALISIS Y DISEÑO DE LOS SOPORTES TIPO MOCHETA MSC-01/A, MSC-01/B Y MSC-01/C UBICADOS EN EL AMARRE DE POZO CHILAPILLA 102, EN EL SECCIONAMIENTO Y DISPARO DISPONIBLE UBICADO A 80 MTS. DEL P.P DE LA LÌNEA REGULAR, ASI COMO EL SECCIONAMIENTO EN LA INTERCONEXIÒN A EN LA ESTACIÒN DE RECOLECCIÒN DE GAS JOSE COLOMO 1. SE TOMA COMO REFERENCIA CARGA DEL TERRENO DE LA PERA DEL POZO CHILAPILLA 102, YA QUE ES LA DE MAYOR CAPACIDAD.

2.0 NORMAS Y CRITERIOS EMPLEADOS

EL ANÁLISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL SE HAN EFECTUADO DE ACUERDO A LAS RECOMENDACIONES DE LOS SIGUIENTES CÓDIGOS.

NRF-138-PEMEX-2012 DISEÑO DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO TERRESTRES

NRF-139-PEMEX-2012 SOPORTES PARA TUBERÍA – DISEÑO

NRF-159-PEMEX-2006 CIMENTACIÓN DE ESTRUCTURAS Y EQUIPO

P.2.0131.02 PRINCIPIOS GENERALES DE DISEÑO ESTRUCTURAL

ACI-318 2011 AMERICAN CONCRETE INSTITUTE

P.2.0131.04 DISEÑO DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO, PRINCIPIOS GENERALES

N.T.C.D.F. - 2004 NORMAS TÉCNICAS COMPLEMENTARIAS DEL REGLAMENTO DE CONSTRUCCIONES PARA EL DISTRITO FEDERAL

3.0 DATOS GENERALES

PLANTA DE SOPORTE

ELEVACIÓN DE SOPORTES

3.1 DIMENSIONES DEL SOPORTE:

LARGO (A) = 0.900 M

ANCHO (B) = 0.900 M

ESPESOR (h) = 0.150 M

(A1) = 0.300 M

(A2) = 0.300 M

(A3) = 0.300 M

(B1) = 0.300 M

(B2) = 0.300 M

(B3) = 0.300 M

PROF. DE DESPLANTE = 0.600 M

DADO

LARGO (A1) = 0.300 M

ANCHO (B1) = 0.500 M

ALTURA SOBRE SUELO (H1) = 0.530 M

PROFUNDIDAD DE DADO (H2) = 0.400 M

ALTURA TOTAL DE DADO = 0.930 M

PLANTILLA ( e ) = 0.05 M

TUBERÍA A SOPORTAR

DIÁMETRO EXTERIOR DE LA LÍNEA 4"Ø = 114.3 MM =

ESPESOR DE PARED = 6.02 MM =

DIAMETRO INTERIOR DE LA LÍNEA = 102.26 MM =

DIÁMETRO EXTERIOR DE LA LÍNEA 4"Ø = 114 MM =

ESPESOR DE PARED = 6.02 MM =

DIAMETRO INTERIOR DE LA LÍNEA = 107.98 MM =

SEPARACIÓN ENTRE SOPORTES = 6.97 M (DEL PLANO K-100)

PESO DE TUBERÍA 6"Ø = 43.00 KG/M

PESO DE TUBERÍA 4"Ø = 22.00 KG/M

PESO DE A TEE RECA DE 6"Ø = 58.00 KG/M

PESO DE A CODO DE 45° DE 6"Ø = 40.80 KG/M

PESO VOLUMÉTRICO DEL FLUIDO = 1000 KG/M³

PESO DE LA VÁLVULA DE COMP. 4"Ø-150# = 239 KG

PESO DE TEE DE 3" = 4.50 KG

LONGITUD TOTAL DE TUBERIA DE 4" = 7.28 M

SEPARACION TRIBUTARIA TUB DE 6 = 1.25 M

3.2 DATOS DE MECÁNICA DE SUELOS

DATOS DE MECÁNICA DE SUELOS

CAPACIDAD DE CARGA DE SUELO: (qad) = 3 TON/M² = 3000 KG/M²

PESO VOLUMÉTRICO DEL SUELO (γs) = 1.45 TON/M² = 1450 KG/M²

ÁNGULO DE FRICCIÓN INTERNA (φ) = 2.82

COEFICIENTE DE FRICCIÓN ( c ) = 0.00 KG/CM²

PROFUNDIDAD DE NIVEL FREÁTICO = 3.00 M

NOTA: NO SE PRESENTA EFECTO DE SUBPRESIÓN

3.3 MATERIALES

RESISTENCIA A LA COMPRESION F´C = 250 KG/CM²

MÓDULO DE ELASTICIDAD DEL CONCRETO EC = 221359 KG/CM²

PESO VOLUMÉTRICO DEL CONCRETO REFORZADO (ΓC) = 2400 KG/M³

ACERO DE REFUERZO FY = 4200 KG/CM²

PESO VOLUMETRICO DEL CONCRETO SIMPLE FY = 2400 KG/CM²

EL CONCRETO SE RECOMIENDA SEA PREMEZCLADO, ELABORADO CON CEMENTO CPO 30 RS, DE ACUERDO A LA NORMA MEXICANA NMX-C-414-ONNCCE-2004, UTILIZANDO COMO AGREGADO FINO ARENA LIBRE DE IMPUREZAS BIEN GRADUADA, AGREGADO GRUESO DE GRAVA DE 3/4" Ø PRODUCTO DE ROCA SANA, OBTENIDO DE MATERIAL TRITURADO DE BANCO O DE RIO.

TODO EL ACERO DE REFUERZO A UTILIZAR DEBERÁ CUMPLIR CON LO ESTABLECIDO EN LA NORMA NMX-B-294-1986 Ó ASTM-A-615 GR. 60.

4.0 NÁLISIS DE CARGAS

4.1 PESO PROPIO

PESO DE LA ZAPATA = 291.60 KG.

ÁREA DE LA ZAPATA = 0.81 M²

VOLUMEN DE ZAPATA = 0.1215 M³

PESO DE LA PLANTILLA = 110 KG

PESO DEL DADO = 334.80 KG

ÁREA DEL DADO = 0.15 M²

VOLUMEN DE DADO = 0.14 M³

PESO DE LA LÍNEA 4"Ø + VALV. = 357.11 KG

ÁREA DIAM. INTERIOR = 0.008 M²

PESO TRIBUTARIO DE TUBERÍA = 300 kg

PESO TRIBUTARIO DE VÁL. = 0

PESO TRIBUTARIO DE LA TEE 8" = 9

PESO DEL MATERIAL DE RELLENO = 466.03 KG

γs PESO VOL. DE RELLENO = 1600 KG/M³ (TABLA 1 DE P.2.0131.02)

AREA DEL RELLENO = 0.66 M²

ALTURA DE RELLENO = 0.400 M

4.2 CARGA MUERTA

CARGA MUERTA (CM) = 1981.93 KG

4.3 CARGA VIVA

CARGA VIVA (CV) = 244.04 KG

ÁREA TRIBUTARIA DE TUBO 3"Ø = 0.80 M²

ÁREA TRIBUTARIA DE TUBO 3"Ø = 0.83 M²

POR MONTAJE DE TUBO = 150 KG/M² (SEC. 8.4.4.2. DE LAS NRF-139-PEMEX-2006)

4.4 ANÁLISIS POR CARGAS VERTICALES

Pu = 1.4 (CM + CV) = 3707.72 KG

Pu = CARGA ÚLTIMA

CENTRO GEOMETRICO:

CGX: 0.4 M CGY: 0.4 M

MOMENTOS RESPECTO AL PUNTO "C" (Ver figura en 3.0DATOS GENERALES)

TUBERIA8"Ø 0.375 TON x 2.33M = 0.8335 TON-M

ZAPATA 0.292 TON x 0.45M = 0.1312 TON-M

DADO 0.335 TON x 0.45M = 0.1507 TON-M

RELLENO 0.422 TON x 0.45M = 0.1901 TON-M

TUBERIA6"Ø 0.357 TON x 0.68M = 0.2443 TON-M

PLANTILLA 0.110 TON x 0.45M = 0.0495 TON-M

MT= 1.5992 TON-M

0.81 M

0.36 M

MOMENTOS RESPECTO AL PUNTO "D" (Ver figura en 3.0DATOS GENERALES)

TUBERIA DE 3" 0.36 TON x 0.45M = 0.1607 TON-M

ZAPATA 0.292 TON x 0.45M = 0.1312 TON-M

DADO 0.335 TON x 0.45M = 0.1507 TON-M

RELLENO 0.422 TON x 0.45M = 0.1901 TON-M

TUBERIA 4"Ø 0.357 TON x 0.45M = 0.1607 TON-M

PLANTILLA 0.110 TON x 0.45M = 0.0495 TON-M

MT= 0.8429 TON-M

0.43 M

-0.02 M

σu = σu = PRESION ÚLTIMA DE CONTACTO

σu = 2419.83 KG/M² < qa = 3000 KG/M² OK!

5.0 ANÁLISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL

5.1 DISEÑO DE LA ZAPATA

DISEÑO POR ANCHO UNITARIO

PESO DEL RELLENO = (H2 ) x γs x 1.0 = 0.64 TON/M

PESO DE LA ZAPATA = h x 2.40 x 1.0 = 0.360 TON/M

1.00 TON/M

Mp = 0.128 TON-M

Mp = 127.80 KG-M SENTIDO X

Vp = 0.426 TON LARGO

Vp = 425.90 KG-M

Mp = 0.128 TON-M

Mp = 127.80 KG-M SENTIDO Y

Vp = 0.426 TON CORTO

Vp = 425.90 KG-M

CÁLCULO POR PENETRACIÓN DE COLUMNA (FALLA COMO VIGA)

PORCENTAJE DE ACERO MÍNIMO Y MÁXIMO

ρ mín. = 0.7 (f'c)1/2 = 0.0026 (EC. 2.2 DE LAS NTCDF)

fy

ρ bal. = (f''c) 6000 β1 = 0.0202 (EC. 2.3 DE LAS NTCDF)

(fy) fy + 6000

β1 = 0.85 ; SI f*c ≤ 280 KG/CM²

β1 = 1.05 - f*c ≥ 0.65; SI f*c > 280 KG/CM²

1,400

β1 = 0.85

ρ máx. = (0.75) ρ bal. = 0.0152

PORCENTAJE DE ACERO CALCULADO PARA EL LADO CORTO

= 0.00037

ρ mín. = ρ máx. =

0.0026 > 0.00049 < 0.0152

SE CALCULARÁ CON ρ = 0.0026 q = 0.0651

AS = p b d = 2.372 CM² MR = 135519.0 KG-CM

1355.19

UTILIZAMOS VARILLAS DEL NO. 3 CON UN as = 0.71 MR > MP

4.0 VARILLAS Sv = ANCHO = 90 = 22.50

NO.VAR. 4

ARMAMOS CON:

VARILLAS # 3 @ 20.00

PORCENTAJE DE ACERO CALCULADO PARA EL LADO LARGO

= 0.00049

||

ρ mín. = ρ máx. =

0.0026 > 0.00049 < 0.0152

SE CALCULARÁ CON ρ = 0.0026

AS = p b d = 2.3717 CM²

UTILIZAMOS VARILLAS DEL NO. 3 CON UN as = 0.71

4.0 VARILLAS Sv = ANCHO = 90 = 22.50

NO.VAR. 4

ARMAMOS CON:

VARILLAS # 3 @ 20.00 CM

DIMENSIONES DE LA ZAPATA

LARGO (A) = 90 CM

ANCHO (B) = 90 CM

ESPESOR (h) = 15 CM

RECUBRIMIENTO ( r ) = 5 CM

PERALTE EFECTIVO (d) = 10 CM

LARGO DE DADO (A1) = 30 CM

ANCHO DE DADO (B1) = 50 CM

PARAMETROS DE DISEÑO FACTORES DE RESISTENCIA

f'c = 250 KG/CM² FR = 0.9 FLEXIÓN

f*c = 200 KG/CM² FR = 0.8 CORTANTE Y TORSIÓN

f''c = 170 KG/CM² FR = 0.7 FLEXIÓN Y CORTANTE

fy = 4200 KG/CM² FR = 0.7 APLASTAMIENTO

CÁLCULO POR PENETRACIÓN DE COLUMNA (FALLA COMO LOSA O ZAPATA)

• CORTANTE ÚLTIMO (2.5.9 DE LAS N.T.C.D.F.)

V = 0.38 TON Vu = 1.02 TON

vu = Vu = 0.4620 KG/CM² (ECUACIÓN 2.27 DE LAS NTCDF)

bo * d

bo = 2(A1 + d) + 2(B1 + d) = 220.00 CM

• CORTANTE RESISTENTE

VCR = FR (0.5 + γ) (f*c)1/2 NI DE: FR (f*c)1/2 (EC. 2.29 DE LAS NTCDF)

γ = B1/A2 = 0.6

VCR = 21.449 NI DE: 1.6667 KG/CM²

Vu = 0.4620 < VCR = 9.899 OK!

5.2 DISEÑO DEL DADO

DIMENSIONES DEL DADO

LARGO (A1) = 30.00 CM

ANCHO (B1) = 50.00 CM

ALTURA SOBRE SUELO (H1) = 53.00 CM

PROFUNDIDA DE DADO (H2) = 40.00 CM

ALTURA TOTAL DE DADO = 93.00 CM

PARAMETROS DE DISEÑO

f'c = 250 KG/CM²

f*c = 200 KG/CM²

f''c = 170 KG/CM²

fy = 4200 KG/CM²

CÁLCULO DEL REFUERZO LONGITUDINAL.

(Pu) = 3707.72 KG

(b) = 50.00 CM

(h) = 30.00 CM

RECUBRIMIENTO ( r ) = 5 CM

PERALTE EFECTIVO (d) = 25.00 CM

ρ mín. = 20 = 0.0048 (SECCIÓN 6.2.2 DE LAS N.T.C.D.F.)

fy

AS = p b d = 5.3571 CM²

UTILIZAMOS VARILLAS DEL NO. 4 CON UN as = 1.27 CM²

6 VARILLAS Sv = ANCHO = 25 = 8.33

NO.VAR. 4

AS = 6 * 1.27 = 7.62 CM²

ARMAMOS CON:

3 VARILLAS DEL # 4 EN AMBAS CARAS

AC= 1484.8 PR= 228567 KG PR>PU

AS= 15.24

CÁLCULO DEL REFUERZO TRANSVERSAL.

PROPONEMOS UTILIZAR VAR. DEL NO. 3 PARA LOS ESTRIBOS

LA SEPARACION DE LOS ESTRIBOS ESTARAN A UNA SEPARACIÓN NO MAYOR QUE:

S1 = 850(dv) = 850 * 0.95 = 12 CM (SECC. 6.2.3.2 DE LAS N.T.C.D.F.)

fy1/2 64.8074

S2 = 48(dv) = 48 * 0.95 = 46 CM

S3 = b/2 = 30 / 2 = 15 CM

SE ARMARA DADO CON ESTRIBOS DEL # 3 @ 10

6.0 RESULTADOS Y CONCLUSIONES

COMO SE PUEDE OBSERVAR EN EL DESARROLLO DEL DISEÑO DE LOS ELEMENTOS QUE CONFORMAN LA ESTRUCTURA DEL SOPORTE TIPO MOCHETA; SU COMPORTAMIENTO SERÁ SATISFACTORIO YA QUE PARA NINGUNA DE LAS SECCIONES SE SOBREPASAN LOS PORCENTAJE DE ACERO MÁXIMOS PERMITIDOS, SEGÚN LAS NORMAS TÉCNICAS COMPLEMENTARIAS PARA DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO REFORZADO DEL DISTRITO FEDERAL. LA CIMENTACIÓN TIENE UN COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL ADECUADO Y NO SOBREPASA LA CAPACIDAD DE CARGA ADMISIBLE DEL SUELO RECOMENDADA, POR LO QUE TRABAJARA SATISFACTORIAMENTE YA QUE LAS DIMENSIONES SON ADECUADAS PARA NO PROVOCAR ASENTAMIENTOS POR SOBREPESO

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