Memoria 2 x2.5

ESTUDIO ESTRUCTURALESTUDIO ESTRUCTURAL
SEGÚNSEGÚN
CÓDIGO COLOMBIANO DE DISEÑOCÓDIGO COLOMBIANO DE DISEÑO
SÍSMICO DE PUENTES CCDSPSÍSMICO DE PUENTES CCDSP--95 Y95 Y
LA NORMA COLOMBIANA DE DISE-LA NORMA COLOMBIANA DE DISE-
ÑOS Y CONSTRUCCIONES SISMOÑOS Y CONSTRUCCIONES SISMO
RESISTENTES NSRRESISTENTES NSR--1010
Organización
INFORME DE ANÁLISIS YINFORME DE ANÁLISIS Y
DISEÑO ESTRUCTURALDISEÑO ESTRUCTURAL
NOMBREDELPROYECTO:NOMBREDELPROYECTO:
DISEÑOESTRUCTURALDEBOXCULVERTDEDISEÑOESTRUCTURALDEBOXCULVERTDE
SECCIÓN2.00mX2.50mx6.00mENLASECCIÓN2.00mX2.50mx6.00mENLA
VIARURALVIARURAL——MUNICIPIODESANCARLOSMUNICIPIODESANCARLOS
Diseñó y Calculó:Diseñó y Calculó:
DIEGO GONZALEZ SANCHEZDIEGO GONZALEZ SANCHEZ
T.P. 2520202214 De CundinamarcaT.P. 2520202214 De Cundinamarca
Consultor Estructural.Consultor Estructural.
AGOSTO de 2014AGOSTO de 2014
Colombia.Colombia.

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I N D I C E
MEMORIA DESCRIPTIVA DEL PROYECTO
1.- DESCRIPCION DEL PROYECTO
1.1.- NOMBRE DEL PROYECTO.
1.2.- LOCALIZACION
1.3.- DESCRIPCION DEL SISTEMA ESTRUCTURAL
2.- CATEGORÍA DE COMPORTAMIENTO SÍSMICO (CCS)
3.- CARGAS
3.1.- CARGAS MUERTAS Y VIVAS DE DISEÑO.
3.2.- PROCEDIMIENTO DE ANÁLISIS SÍSMICO (PAS).
3.3.- FUERZAS SISMICAS
4.- COMBINACIONES DE CARGA
5. - ANALISIS Y DISENO ESTRUCTURAL
PROGRAMA DE COMPUTADOR.
6. - ESPECIFICACION DE MATERIALES
7. - CÁLCULO DE FLOTACIÓN.
8. - NORMAS DE DISENO Y CONSTRUCCION.

MEMORIA DE DISEÑO Y CALCULO ESTRUCTURAL
1.- DESCRIPCION DEL PROYECTO
1.1.- NOMBRE DEL PROYECTO:
DISEÑO ESTRUCTURAL DE UN (1) BOX CULVERTS DE 2.00 m X 2.50 m
LONGITUD L= 6.00 m SOBRE LAS VÍAS RURALES DE SAN CARLOS
CORDOBA.
El diseño estructural contempla una Alcantarilla en cajón con las secciones transversales
indicadas a continuación:
BOX CULVERT DE SECCIÓN TRANSVERSAL 2.00 m X 2.50 m (Ver planos
anexos).
1.2.- LOCALIZACION:
San Carlos - Córdoba
Nivel de Amenaza Sísmica: Intermedia
1.3.- DESCRIPCION DEL SISTEMA ESTRUCTURAL:
El sistema estructural es hiperestático. Se trata de una estructura espacial convencional no
arriostrada, capaz de resistir las fuerzas verticales y horizontales causadas empujes laterales
de tierra, hidrodinámicos y por sismos.
2.- CATEGORÍA DE COMPORTAMIENTO SÍSMICO (CCS):
De acuerdo con la descripción del proyecto y características del sistema de resistencia
sísmica, se establece la importancia del proyecto dentro del Grupo III, por lo que el diseño
está gobernado por la Categoría de Comportamiento sísmico CCS-B.
3.- CARGAS
3.1.- CARGAS MUERTAS Y VIVAS DE DISEÑO.
Las cargas muertas se calcularon de acuerdo con las cargas por peso propio y
sobreimpuestas a las estructuras, para el caso de cargas vivas, se toman las establecidas por

el Código Colombiano de Diseño Sísmico de Puentes CCDSP-95. De manera específica se
ha tomado el Camión C32-95 como referencia de carga para efectuar el diseño.
Se asignaron al modelo los empujes de tierra y agua a los que se sometrá la estructura.
3.2.- PROCEDIMIENTO DE ANÁLISIS SÍSMICO (PAS).
Para efectos del cálculo de las fuerzas, se tomaron en cuenta los parámetros de la NSR -10
Coeficiente aceleración horizontal pico efectiva Aa = 0.10
Coeficiente velocidad horizontal pico efectiva Av = 0.15
Coeficiente de sitio periodos cortos Fa = 1.20
Coeficiente de sitio periodos intermedios Fv = 1.70
Se realizó el Procedimiento de Análisis Sísmico 2 (PAS-2). Método de respuesta espectral
con varios modos.
3.4.- FUERZAS SISMICAS.
Las fuerzas sísmicas las introduce el sofware de diseño de acuerdo a los parámetros
sísmicos establecidos y las secciones transversales de la alcantarillas en cajón a diseñar,
considerando las cargas propias de la estructura, empujes laterales de tierra y agua, además
de las fuerzas hidrodinámicas generadas durante un evento sísmico.
4.- COMBINACIONES DE CARGA.
Las combinaciones de carga con las cuales se obtiene la envolvente de los mayores efectos
en los miembros estructurales, son las siguientes:
PARA BOX LLENO:
1,- Carga Muerta + Viva
U=1.5D+1.8L
2,- Carga Muerta + Viva + Sismo + Fluido
U=1.25D+1.25L+1.25E+1.25F
U=0.9D+1.25E+1.25F
U=1.25D+1.25E+1.25F
3,- Carga Muerta + Viva + Fluido
U=1.5D+1.8L+1.5F
U=0.9D+1.5F

PARA BOX VACÍO:
1,- Carga Muerta + Viva
U=1.5D+1.8L
2.,- Carga Muerta + Viva + Sismo
U=1.25D+1.25L+1.25E
D=DEAD (Cargas Muertas y Peso Propio)
L=LIVE (Cargas Vivas)
E=QUAKE (Cargas de Sismo)
F=FLUID (Cargas de Fluido)
5.- ANALISIS Y DISENO ESTRUCTURAL.
PROGRAMA DE COMPUTADOR.
Mediante el uso del programa MÓDULO BOX CULVERT V.1.04, se analiza y confecciona
la estructura. Se crea la estructura con lo cual se define la geometría y conformación de la
estructura. El programa calcula inicialmente la matriz de rigidez, considerando
deformaciones axiales y de corte, y a partir de ella, obtiene las deformaciones, reacciones y
elementos mecánicos para el correspondiente diseño.
El diseño se realizó de acuerdo con los requisitos propios del sistema estructural de
resistencia sísmica y del material estructural utilizado. Los despieces se realizaron de
acuerdo con el grado de capacidad de disipación para los valores más desfavorables
obtenidos de las combinaciones mas desfavorables señaladas en el numeral 4.
6.- ESPECIFICACION DE MATERIALES.
Los materiales con los cuales se realiza el presente estudio y deben corresponder a los que
se utilizarán en la construcción de la obra son:
1.Concretos:
De limpieza: f'c = 140 kg/cm2
( 14 MPa)
Revestimientos : f'c = 210 kg/cm2
(21 MPa)

2.Refuerzo:
3/8” y mayores: fy = 4200 kg/cm2
(420 MPa)
1/4" y menores: fy = 2400 kg/cm2
(240 MPa)
7.- CÁLCULO DE FLOTACIÓN.
Se asume que las infiltraciones en el terreno se encuentran por debajo de la cota de fondo
de la estructura, por lo que no se producen desplazamientos de agua que produzcan
flotabilidad en la estructura.
8.- NORMAS DE DISEÑO Y CONSTRUCCION.
El presente estudio, se realiza de acuerdo con el Código Colombiano de Diseño Sísmico de
Puentes CCDSP-95 y las Normas contenidas en el Decreto 926 del 19 de Marzo de 2010, o
NORMAS COLOMBIANAS DE DISEÑO Y CONSTRUCCION SISMO-RESISTENTE
“NSR-10”.
Si por alguna circunstancia existe alguna variación en ellos, que impliquen modificaciones
al proyecto estructural, se deberá hacer conocer al suscrito para estudiar su incidencia y
definir la solución más adecuada.
Atentamente,
DIEGO GONZALEZ SANCHEZ
T.P. 2520202214 De Cundinamarca
Consultor Estructural.

ANEXOS

MÓDULO BOX CULVERT v 1.05
ANÁLISIS Y DISEÑO DE BOX CULVERTS
FECHA : 2014/08/28
Referencia 1
DATOS DEL TERRENO
Altura Total de Relleno hr (m) 0
GEOMETRÍA ALCANTARILLA
Ancho Total (a bordes exteriores), La (m) 3
Altura Total (a bordes exteriores), Ha (m) 2.55
Número de Celdas 1
Espesor Losa Superior ts (m) 0.25
Espesor Losa Inferior ti (m) 0.3
Espesor Paredes Verticales tp (m) 0.25
INFORMACIÓN DEL CAMIÓN
Camión de Diseño C 40-95
Factor de Amplificación del Camión 1
Intervalo Desplazamiento Camión ( m ) 0.1
INFORMACIÓN DEL SUELO Y CONSTANTES SÍSMICAS
Sobrecarga Superficial W (t/m) 0
Considerar Presión Hidrostática Ext. No Pr Hidrost
Incluir Emp Efecto Mononobe Okabe NO Mononobe
Ángulo Fricción Ø Relleno (grados) 30
Espesor Capa o Placa Rodadura (m) 0
Tomar alivio del 30% Empuje Suelos 100% Emp Sue
Peso Volumétrico Gs Relleno (t/m3) 1.8
Coeficiente Sísmico Horizontal Kh 0.1
Coeficiente Sísmico Vertical Kv 0.05
Coef Disipac Energía, Aa 0.15
Capacidad Admisible Qa (kg/cm2) 0.5
Mód Reacc Subrasante Ks (kg/cm3) 3
Intervalo para los Resultados L / 8
RESULTADOS DE ANÁLISIS
Estado 1 : C Muerta Vert + Emp Laterales . Tanque Vacío
SOLICITACIONES APLICADAS
SOLICITACIONES POR CARGA VERTICAL MUERTA
Volumen Total Box Culvert ( a ejes )
Vol Box Culv = 2.65 m3 / m de box culv
Peso Total del Box Culvert
Peso Box Culv = 6.36 t / m de box culv, vacío
Cargas Verticales Distribuidas
Peso Losa de Rodadura (sobre el relleno)
WRD = 0 t/m / m de box culv
Peso del Relleno
WRL = 0 t/m / m de box culv ( H rell= 0 m )
Peso Losa Superior Box Culvert
WTS = 0.6 t/m / m de box culv
______________________________________________________________
Carga Vert Distr Muerta WDS, sobre Losa Superior Box Culvert
WDS = 0.6 t/m / m de box culv
Pág.

Carga por Peso de las Paredes
WPR = 0.8 t / m de box culv
Peso Losa Inferior Box Culvert
WIS = 0.72 t / m de box culv
______________________________________________________________
Carga V Distr Muerta WRR (Reacción), sobre Losa Inferior Box Culvert
WR = 2.12 t / m de box culv
EMPUJES DE TIERRA Y EFECTO HIDROSTÁTICO
Altura Total de Suelo HTR = 2.4 m
1) EMPUJE ACTIVO ESTÁTICO
Coef Empuje Activo Ka = 0.333
Esf Es1 (Inf) = 1.44 t/m / m de box culv
Esf Es2 (Sup) = 0.075 t/m / m de box culv
Empuje (Efecto Mononobe Okabe)
2) EMPUJE ACTIVO DINÁMICO
Diferencia Delta Eae - Ea = 0 t / m box culv
Brazo Aplic Empuje Eae = 0 m (al fondo box culv)
3) EMPUJE POR LA SOBRECARGA
P' = 0 t/m / m box culv
3) EMPUJE HIDROSTÁTICO EXTERIOR
No existe efecto adicional por Emp Hidrostático
Estado 1 : C Muerta Vert + Emp Laterales . Tanque Vacío DESPLAZAMIENTOS DE LOS NUDOS
NUDO DESPLAZ X (cm) DESPLAZ Y (cm) ROTACION Z (rad)
1 0 0 0.0001
2 0 0 -0.0001
3 0.0001 -0.0004 -0.0001
4 -0.0001 -0.0004 0.0001
Estado 1 : C Muerta Vert + Emp Laterales . Tanque Vacío ACCIONES FINALES EN LOS ELEMENTOS
ELEMENTO NUDO F. AXIAL ( t ) CORTANTE ( t ) MOMENTO ( t-m )
1 1 0 -2.92 -0.877
2 0 -2.92 0.877
2 1 0.82 1.4 0.877
3 -0.82 0.33 -0.251
3 2 0.82 -1.4 -0.877
4 -0.82 -0.33 0.251
4 3 0.33 0.82 0.251
4 -0.33 0.82 -0.251
Estado 1 : C Muerta Vert + Emp Laterales . Tanque Vacío REACCIONES EN LOS APOYOS
NUDO REACCION X ( t ) REACCION Y ( t ) MOMENTO ( t-m )
1 -1.4 -2.09 0
2 1.4 -2.09 0
RESULTADOS DE ANÁLISIS
Estado 2 : C Muerta Vert + Emp Laterales . Tanque Lleno
SOLICITACIONES POR CARGA VERTICAL MUERTA
Volumen Total Box Culvert ( a ejes )
Vol Box Culv = 2.65 m3 / m de box culv
Peso Total del Box Culvert
Peso Box Culv = 6.36 t / m de box culv, vacío
Cargas Verticales Distribuidas
Peso Losa de Rodadura (sobre el relleno)
WRD = 0 t/m / m de box culv
Peso del Relleno
Pág.

WRL = 0 t/m / m de box culv ( H rell= 0 m )
Peso Losa Superior Box Culvert
WTS = 0.6 t/m / m de box culv
______________________________________________________________
Carga Vert Distr Muerta WDS, sobre Losa Superior Box Culvert
WDS = 0.6 t/m / m de box culv
Carga por Peso de las Paredes
WPR = 0.8 t / m de box culv
Peso Losa Inferior Box Culvert
WIS = 0.72 t / m de box culv
______________________________________________________________
Carga V Distr Muerta WRR (Reacción), sobre Losa Inferior Box Culvert
WR = 2.12 t / m de box culv
EMPUJES DE TIERRA Y EFECTO HIDROSTÁTICO
Altura Total de Suelo HTR = 2.4 m
1) EMPUJE ACTIVO ESTÁTICO
Coef Empuje Activo Ka = 0.333
Esf Es1 (Inf) = 1.44 t/m / m de box culv
Esf Es2 (Sup) = 0.075 t/m / m de box culv
Empuje (Efecto Mononobe Okabe)
2) EMPUJE ACTIVO DINÁMICO
Diferencia Delta Eae - Ea = 0 t / m box culv
Brazo Aplic Empuje Eae = 0 m (al fondo box culv)
3) EMPUJE POR LA SOBRECARGA
P' = 0 t/m / m box culv
3) EMPUJE HIDROSTÁTICO EXTERIOR
No existe efecto adicional por Emp Hidrostático
Estado 2 : C Muerta Vert + Emp Laterales . Tanque Lleno DESPLAZAMIENTOS DE LOS NUDOS
NUDO DESPLAZ X (cm) DESPLAZ Y (cm) ROTACION Z (rad)
1 0 0 0.0003
2 0 0 -0.0003
3 -0.0001 -0.0004 -0.0002
4 0.0001 -0.0004 0.0002
Estado 2 : C Muerta Vert + Emp Laterales . Tanque Lleno ACCIONES FINALES EN LOS ELEMENTOS
ELEMENTO NUDO F. AXIAL ( t ) CORTANTE ( t ) MOMENTO ( t-m )
1 1 0 -2.92 -0.537
2 0 -2.92 0.537
2 1 0.82 -0.4 0.537
3 -0.82 -0.47 -0.069
3 2 0.82 0.4 -0.537
4 -0.82 0.47 0.069
4 3 -0.47 0.82 0.069
4 0.47 0.82 -0.069
Estado 2 : C Muerta Vert + Emp Laterales . Tanque Lleno REACCIONES EN LOS APOYOS
NUDO REACCION X ( t ) REACCION Y ( t ) MOMENTO ( t-m )
1 0.4 -2.09 0
2 -0.4 -2.09 0
Pág. 1

SECCIÓN TIPICA BOX-CULVERT DE 2,00M x 2,50M x 6,00M
Proyecto: Firma: Dibujo:
Box-Culvert de 2,00m x 2,50m x 6,00m DIEGO GONZALEZ SANCHEZ H.R.H
Vías: Contiene: Fecha:
MUNICIPIO DE SAN CARLOS Sección Transversal Box-Culvert Agosto de 2014
MUNICIPIO DE SAN CARLOS
Nota 2: La cota clave del concreto de la solera
localizada aguas abajo en el sentido de la
corriente del cauce, será 10 cm por debajo del
terreno natural existente en el sitio de la obra
0,05
0,05
0,05
401 - 1/2" c / 0,20, L = 2,35
2,35
Solado concreto pobre, e = 0,08 m
0,30
2,00
0,30
0,25 2,50 0,25
403 - 1/2" c / 0,20, L = 2,35
2,35
2,40
0,90
0,90
403 - 1/2" c / 0,20; L = 4,20
0,10
0,05
302 - 1/2", c / 0,20
402 - 1/2", c / 0,20
401 - 1/2" c / 0,20
0,05
301 - 3/8", c / 0,25
301 - 3/8", c / 0,25
301 - 3/8", c / 0,25
302 - 3/8", c / 0,25
301 - 3/8", c / 0,25
302-3/8",c/0,30;L=2,35
2,35
403 - 1/2", c / 0,20

SECCIÓN LONGITUDINAL
PLANTA A NIVEL DE LA SOLERA VISTA SUPERIOR
MUNICIPIO DE SAN CARLOS Sección Longitudinal y Planta Agosto de 2014
MUNICIPIO DE SAN
CARLOS
Nota 2: La cota clave del concreto de la
solera localizada aguas abajo en el sentido
de la corriente del cauce, será 10 cm por
debajo del terreno natural existente en el
sitio de la obra
0,60
1,90
0,20
0,25
2,00
0,30
0,30
Solado en concreto pobre, esp. = 0,08
6,00
0,25
0,25
0,25 5,50 0,25
CL
0,25
0,25
2,50
2,12
2,12
2,00
0,251,87
2
1,45
0,20
45o
0,11
0,55
2,00
0,14
0,14
2,12
2,12
0,20
0,14
0,05 0,05
2 1 1

SECCIÓN Y DETALLES DE ALETAS
MUNICIPIO DE SAN CARLOS Sección Transversal y Aletas Agosto de 2014
4091/2"c/0,20;L=(3,17a3,75)
Variablede1,97a2,55
MUNICIPIO DE SAN
CARLOS
Nota 2: La cota clave del concreto de la solera localizada aguas abajo en el sentido de la
corriente del cauce, será 10 cm por debajo del terreno natural existente en el sitio de la obra
0,20
Variable de 1,90 hasta 2,50
0,20
305 - 3/8", c / 0,40
407 - 1/2" c / 0,20
0,80
408 - 1/2" c / 0,45
0,20
2,50
1,90
0,45
2,45 0,55
0,35 2,65
Solado en concreto pobre, e = 0,08 m
409 - 1/2", c / 0,20
410 - 3 1/2", L = 2,74
304 - 3/8", c / 0,40
3043/8";c/0,40,L=(1,97a2,55)
Variablede1,97a2,55

DESPIECE ACERO DE REFUERZO
Tipo Sección Figuración Cant. Peso
301 42 3/8" 6.90 162.30
302 48 3/8" 2.35 63.20
401 29 1/2" 2.35 68.20
402 36 1/2" 2.35 84.60
403 72 1/2" 4.20 302.40
303 22 3/8" 1.40 17.20
404 8 1/2" 2.40 19.20
405 44 1/2" 1.25 55.00
406 8 1/2" 6.20 * 49.60
407 22 1/2" 4.92 * 108.20
408 26 1/2" 1.71 * 44.50
304 32 3/8" 2.30 * 41.20
305 52 3/8" 3.16 * 92.00
409 60 1/2" 3.56 * 213.60
410 12 1/2" 3.32 39.80
TOTAL: 1,361.00
* Longitud Promedio
CANTIDADES DE MATERIALES BOX-CULVERT Y ALETAS
ÍTEM Unidad Cantidad
Concreto de f´c = 210 Kg / cm2 (Cajón y Guardaruedas) M3 17.00
Concreto de f´c = 210 Kg / cm2 (Dentellón, Solera y Aletas) M3 10.10
Refuerzo P.D.R.-60
1/2" Kg 985.10
3/8" Kg 375.90
MUNICIPIO DE SAN CARLOS Despiece y Detalles de Bordillos y Dentellón Agosto de 2014
MUNICIPIO DE SAN CARLOS
Nota 2: La cota clave del concreto de la solera localizada aguas abajo en el sentido de la corriente del cauce, será 10
cm por debajo del terreno natural existente en el sitio de la obra
Longitud
ALETAS
CAJÓN
BORDILLOS
DENTELLÓN
SOLERA
Nota 1: El acero de repartición de la solera y muro de aletas, debe ir embebido 30 cm., en el concreto de las placas de
fondo y muros del cajón respectivamente
6,20
0,430,43
0,18
0,18
4,92
0,85
0,350,35
0,19
0,19
1,71
6,90
2,35
2,35
2,400,90 0,90
2,40
2,36 0,80
2,30
3,16
2,47
2,35

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