Mejoramiento del canal de riego Casablanca (página 9)

• Etapa de estructuración

Es probable la etapa mas importante del diseño estructural pues, la optimización del resultado final del diseño depende de gran medida del acierto que se haya obtenido en adoptar la estructura esqueletal mas adecuada para una estructura específica. En esta etapa de estructuración se seleccionan los materiales que van a constituir la estructura, se define el sistema estructural principal y el arreglo y dimensiones preliminares de los elementos estructurales mas comunes. El objetivo debe ser el de adoptar la solución optima dentro de un conjunto de posibles opciones de estructuración.

• Estimación de las solicitaciones o acciones

En esta segunda etapa del proyecto, se identifican las acciones que se consideran que van a incidir o que tienen posibilidad de actuar sobre el sistema estructural durante su vida útil. Entre estas acciones se encuentra, por ejemplo, las acciones permanentes como la carga muerta, acciones variables como la carga viva. Acciones accidentales como el viento y el sismo. Cuando se sabe de antemano que en el diseño se tienen que considerar las acciones accidentales es posible seleccionar en base a la experiencia la estructuración mas adecuada para absorber dichas acciones.

• Análisis estructural

Procedimiento que lleva la determinación de la respuesta del sistema estructural ante la solicitación de las acciones externas que puedan incidir sobre dicho sistema. La respuesta de una estructura o de un elemento es su comportamiento bajo una acción determinada; está en función de sus propias características y puede expresarse en función de deformaciones, agrietamiento, vibraciones, esfuerzos, reacciones, etc.

Para obtener dicha respuesta requerimos considerar los siguientes aspectos: Idealización de la estructura. Seleccionar un modelo teórico y analítico factible de ser analizado con los procedimientos de cálculo disponible. La selección del modelo analítico de la estructura puede estar integrado de las siguientes partes:

1. Modelo geométrico: Esquema que representa las principales características geométricas de la estructura.
2. Modelo de las condiciones de continuidad en las fronteras. Debe establecerse como cada elemento esta conectado a sus adyacentes y cuales son las condiciones de apoyo de la estructura.
3. Modelo del comportamiento de los materiales. Debe suponerse una relación acción – respuesta o esfuerzo – deformación del material que compone la estructura.
4. Modelo de las acciones impuestas. Las acciones que afectan la estructura para una condición dada de funcionamiento se representan por fuerzas o deformaciones impuestas.
5. Determinar las acciones de diseño: En muchas situaciones las cargas y otras acciones que introducen esfuerzos en la estructura están definidos por los reglamentos de las construcciones y es obligación del proyectista sujetarse a ellos.
6. Determinar la respuesta de las acciones de diseño en el modelo elegido para la estructura: Es necesario obtener los elementos mecánicos y los desplazamientos en el sistema estructural.
7. Dimensionamiento: En esta etapa se define a detalle la estructura y se revisa si se cumple con los requisitos de seguridad adoptados.

1. Métodos del diseño estructural

1. Método de la resistencia o método de factores de carga y de reducción de resistencia o teoría plástica.

Los elementos mecánicos se determinan por medio de un análisis elástico-lineal. Las secciones se dimensionan de tal manera que su resistencia a las diversas acciones de trabajo a las que puedan estar sujetas sean igual a dichas acciones multiplicadas por factores de carga, de acuerdo con el grado de seguridad deseado o especificado. La resistencia de la sección se determina prácticamente en la falla o en su plastificación completa.

1. Acciones y sus efectos sobre los sistemas estructurales

Atendiendo los conceptos de seguridad estructural y de los criterios de diseño, la clasificación mas racional de las acciones se hace en base a la variación de su intensidad con el tiempo. Se distinguen así los siguientes tipos de acciones:

1. Acciones permanentes.

Son las que actúan en forma continua sobre la estructura y cuya intensidad pude considerarse que no varía con el tiempo. Pertenecen a este grupo las siguientes.

1. Cargas muertas debidas al propio peso de la estructura y al de los elementos no estructurales de la construcción.
2. Empujes estáticos de líquidos y tierras.
3. Deformaciones y desplazamientos debido al esfuerzo de efecto del pre-esfuerzo y a movimientos diferenciales permanentes en los apoyos
4. Contracción por fraguado del concreto, flujo plástico del concreto, etc.

1. Acciones variables.

Son aquellas que inciden sobre la estructura con una intensidad variable con el tiempo, pero que alcanzan valores importantes durante lapsos grandes.

Se pueden considerar las siguientes:

1. Cargas vivas, o sea aquellas que se deben al funcionamiento propio de la construcción y que no tienen carácter permanente.
2. Cambios de temperaturas.
3. Cambios volumétricos

1. Sección I

   DISEÑO ESTRUCTURAL DEL CANAL LANCHILOMA – CHILACAT
   Material de Excavación	Ws	=	1028.00	kg/m3
   	Wsat	=	1600.00	kg/m3
   	Ø	=	30.00	º
   Capacidad Portante Terreno Seco	σc	=	1.50	kg/cm2
   Capacidad Portante Terreno Saturado	σc	=	0.80	kg/cm2
   Espesor Inicial de Losa de Fondo	d2	=	0.15	m
   Espesor Inicial de Pared	d1	=	0.15	m
   Distancia entre la parte Superior de la Pared y el Nivel Freático	H	=	0.45	m
   Coeficiente de Presión Neutra en Terreno	K	=	0.50
   Presión Neutra del Terreno	Ps	=	196.00	kg / m
   Presión del Agua	Pa	=	245.00	kg / m
   Momento de Vuelco en el Punto " A "	MA	=	11.43	kg – m / m
   Supresión en el Punto " A "	SpA	=	700.00	kg / m2
   Momento de Vuelco en el Punto " B "	MB	=	10.44	kg – m / m
   Longitud de Desplazamiento del Peso	X	=	0.05	m
   Peso de la Estructura	P1	=	268.32	kg / m
   	P2	=	218.40	kg / m
   	P3	=	84.00	kg / m
   Supresión Total	SpT	=	350.00	kg / m
   Presión de la Estructura sobre el Terreno	σt	=	0.06	kg / cm2
   Factor de Seguridad	F	=	2.49	≥ 2.00
   Fuente : Elaboración Propia

   Sección II

   Material de Excavación	Ws	=	1600.00	kg/m3
   	Wsat	=	1028.00	kg/m3
   	Ø	=	30.00	º
   Capacidad Portante Terreno Seco	σc	=	1.50	kg/cm2
   Capacidad Portante Terreno Saturado	σc	=	0.80	kg/cm2
   Peso Especifico del Agua	W	=	1000.00	kg/m3
   Profundidad Nivel del Freatico bajo el Terreno	Nf	=	0.15	m
   Altura de las Paredes	h	=	0.60	m
   Ancho de Base	b	=	0.50	m
   Espesor Inicial de Losa de Fondo	d2	=	0.10	m
   Espesor Inicial de Pared	d1	=	0.10	m
   Distancia entre la parte Superior de la Pared y el Nivel Freatico	H	=	0.45	m
   Coeficiente de Presiòn Neutra en Terreno	K	=	0.50
   Presiòn Neutra del Terreno	Ps	=	144.00	kg / m
   Presiòn del Agua	Pa	=	180.00	kg / m
   Momento de Vuelco en el Punto " A "	MA	=	7.20	kg – m / m
   Subpresiòn en el Punto " A "	SpA	=	600.00	kg / m2
   Momento de Vuelco en el Punto " B "	MB	=	11.55	kg – m / m
   Peso Especifico del Concreto	Wc	=	2400.00	kg/m3
   Longitud de Desplazamiento del Peso	X	=	0.10	m
   Peso de la Estructura	P1	=	216.00	kg / m
   	P2	=	144.00	kg / m
   	P3	=	144.00	kg / m
   Subpresiòn Total	SpT	=	300.00	kg / m
   Presiòn de la Estructura sobre el Terreno	σt	=	0.05	kg / cm2
   Factor de Seguridad	F	=	2.64	≥ 2.00

   Sección III

   Material de Excavaciòn	Ws	=	1600.00	kg/m3
   	Wsat	=	1028.00	kg/m3
   	Ø	=	30.00	º
   Capacidad Portante Terreno Seco	σc	=	1.50	kg/cm2
   Capacidad Portante Terreno Saturado	σc	=	0.80	kg/cm2
   Peso Especifico del Agua	W	=	1000.00	kg/m3
   Profundidad Nivel del Freatico bajo el Terreno	Nf	=	0.15	m
   Altura de las Paredes	h	=	0.50	m
   Ancho de Base	b	=	0.50	m
   Espesor Inicial de Losa de Fondo	d2	=	0.10	m
   Espesor Inicial de Pared	d1	=	0.10	m
   Distancia entre la parte Superior de la Pared y el Nivel Freatico	H	=	0.35	m
   Coeficiente de Presiòn Neutra en Terreno	K	=	0.50
   Presiòn Neutra del Terreno	Ps	=	100.00	kg / m
   Presiòn del Agua	Pa	=	125.00	kg / m
   Momento de Vuelco en el Punto " A "	MA	=	4.17	kg – m / m
   Subpresiòn en el Punto " A "	SpA	=	500.00	kg / m2
   Momento de Vuelco en el Punto " B "	MB	=	11.46	kg – m / m
   Peso Especifico del Concreto	Wc	=	2400.00	kg/m3
   Longitud de Desplazamiento del Peso	X	=	0.10	m
   Peso de la Estructura	P1	=	216.00	kg / m
   	P2	=	120.00	kg / m
   	P3	=	120.00	kg / m
   Subpresiòn Total	SpT	=	250.00	kg / m
   Presiòn de la Estructura sobre el Terreno	σt	=	0.05	kg / cm2
   Factor de Seguridad	F	=	2.78	≥ 2.00

2. Diseño del Canal Lanchiloma :
3. Diseño de Bocatoma: Para el diseño preliminar de la bocatoma, se ha tenido en cuenta los

Siguientes datos:

Peso Especifico de Sedimentos = 1,200.00 kg / cm3

Angulo de Reposo = 26º

Peso de Concreto = 2,400 kg / m3

Coeficiente de Fricción = 0.40

Capacidad Portante del Suelo = 1.5 kg / cm2

Caudal Máximas Avenidas = 24.90 m3 / seg

Tirante Normal del Rio = 0.49 m

Autor:

Jorge Antonio Figueroa Uriarte