364917184-Calculo-Estructural-Caida-Vertical

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0.99 kg/cm2
Y s = 1206.7 kg/m3
Ф = 15.67°
F'c = 210.00 kg/cm2
Y c= 2400.00 kg/m3
r = 0.05 m
F'y = 4200.00 kg/cm2
e = 0.20 m
S/c = 1000.0 kg/m2
4.00 m3/s
 2.000 ‰ 0.46 m
≈ 0.45 m
1.43 m/s
I ) Cálculo de la Presión que ejerce la Estructura
0.99 kg/cm2 Q = 4.00 m3/s
b = 2.00 m
n = 0.02
S = 2.000 ‰
y = 1.31 m
F = 0.43
E = 1.43 m
T = 2.00 m
y c = 0.74 m
H= Y + BL
P= 4.61 m
A= 2.61 m2
V= 1.53 m/s
7769.60 kg/m2
1760.00 kg/m2
Velocidad de Diseño = 
II ) Cálculo de la Presión que ejerce el agua en la Plantilla, considerando que trabaja a 
maxima capacidad
DISEÑO ESTRUCTURAL DE UNA CAIDA VERTICAL (seccion caida)
Capacidad portante del estrato ubicado 
en el fondo del canal
B.L. (asumido = 
Caracteristicas fisicas del suelo
Caracteristicas del concreto 
Espesor de la Losa Muro
Caudal de diseño =
Presión que ejerce el Agua Contenida en la Losa de 
Fondo (Kg/cm2)
Presión que ejerce la estructura (Kg/cm2)
Caracteristicas del Refuerzo
Presion que ejerce el sistema en el fondo del canal
Pendiente del tramo =
𝝈𝑠 =
𝝈𝑠 =
𝜎 =
σ = σ𝑒 + σα
σ𝑒=
𝜎𝛼=
σ𝑒 = 2400
𝑘𝑔
𝑚3
∗
1.96 ∗ 2.40 − 1.76 ∗ 2.00
2.40
σ𝑒=
𝜎𝛼=
9529.60 kg/m2
0.95 kg/cm2 < 0.99 kg/cm2 OK
Conclusión: La estructura no fallará por asentamiento
IV) CALCULO DEL EMPUJE ACTIVO
Coeficiente de empuje activo
0.575
Calculo de H Calculo de h'
H = 1.86 h' = 0.83 m
Reemplazando valores:
2268.448 kg/m
V) MOMENTO DEBIDO AL EMPUJE ACTIVO
Para el analisis de la Losa de fondo consideramos la estructura vacía
No se considera el peso propio de la losa inferior porque no genera momento
.Carga de las Losas Verticvales
P = 384.00 kg/m
2P = 768.00 kg/m
III ) Finalmente, la Presión que ejerce el sistema en el estrato sobre el cual se apoya la 
estructura es :
1737.80 kg-m
σ = σ𝑒 + σα
𝜎 =
𝜎 =
𝐾
𝑎 = 𝑡𝑎𝑔2 45° −
16
2
𝐾𝑎 =
𝐻 = 1.76 +
0.20
2
h' =
1000 𝑘𝑔/𝑚2
1206.67 𝑘𝑔/𝑚3
𝐸𝑎 = 0.50 ∗ 0.575 ∗ 1206.67 𝐾𝑔/𝑚3 ∗1.86 1.86+2 ∗0.83
𝐸𝑎 =
𝑀
𝐸𝑎 = 2268.448
𝐾𝑔
𝑚
∗
1.86
3
∗
1.86 + 3 ∗0.83
1.86 + 2∗0.83
𝑀𝐸𝑎 =
𝑃 = 2400 𝐾𝑔/𝑚3 ∗
0.20 ∗1.76 ∗1.00
2.20
Wi = 2P
La carga distribuida a lo largo de la losa inferior es:
Wi = 768.00 kg/m
768.00 kg/m
2.20 m
464.64 kg-m
VI) MOMENTOS DE DISEÑO
Muros Laterales Losa
3128.040 kg-m 2431.080 kg-m
VII) DIMENSIONAMIENTO FINAL DE LA TOMA LATERAL
- Calculo del peralte efectivo (Asumimos refuerzo de 1/2") 1.27 cm
d = 0.1437 m
d = 14.37 cm
Calculo del refuerzo: 
Por lo que el área de acero As. Se plantea en funcion de este parámetro 
f'y= 4200.0 kg/cm2
b= 100.00 cm
f'c= 210.0 kg/cm2
 = 0.9
a= 0.2353As
d= 14.37 cm
b= 100.00 cm
Para Muros Laterales
Mu= 3128.04 kg.m As= 6.44 cm2
Los momentos obtenidos son diferentes para cada una de las losas (superior, inferio 
y laterales) 
El maximo momento para un elemento simplemente apoyado se presenta en la parte 
central, es decir:
⍵ = ⍵𝑖
𝐿 = 𝐿𝑏
𝑀𝑖 =
768.00 𝐾𝑔/𝑚3 ∗ (2.20 𝑚 )2
8
𝑀𝑖 =
𝑀𝐿 = 𝑀𝑑 =
𝑑 = 0.20 𝑚 −
1.27
2
− 5
𝐴𝑆 =
𝑀𝑢
∅ ∗ 𝑓′𝑦 ∗ (𝑑 −
𝑎
2)
𝑎 =
𝐴𝑆 ∗ 𝑓
′𝑦
0.85 ∗ 𝑓′𝑐 ∗ 𝑏
∅
Para Losa
Mu= 2431.08 kg.m As= 4.86 cm2
1) Cálculo de la Cuantía Mínima. 
4.02 cm2
a) En la losa Inferior, el area de refuerzo principal es : 
As= 4.86 cm2
4.02 cm2
Entonces el área de acero es el área Calculada As= 4.86 cm2
Dimensiones del acero empleado: 
Ø = 1/2''
Área a s = 1.27 cm2
El espaciamiento entre barras que le correspondes es: 
S b = 26.13 cm
El espaciamiento en conclusión es: 
b) En la Losa Lateral.
As= 6.44 cm2
4.02 cm2
Entonces el área de acero es el área Calculada As= 6.44 cm2
Dimensiones del acero empleado: 
Ø = 1/2''
Área a s = 1.27 cm2
Ø 1/2''@ 26 cm
Antes de iniciar los cáculos, determinamos el área de acero mínimo As min., y el 
espaciamiento entre barras maximo Sbmax.
0.0028𝐴𝑆 𝑚𝑖𝑛 = 𝜌𝑚𝑖𝑛 ∗ 𝑏 ∗ 𝑑 𝜌𝑚𝑖𝑛 = 0.8 ∗
𝑓′𝑐
𝑓𝑦
=
𝐴𝑆 𝑚𝑖𝑛 =
𝐴𝑆 𝑚𝑖𝑛 =
𝑆𝑏 =
100𝑎𝑠
𝐴𝑆
𝐴𝑆 𝑚𝑖𝑛 =
El espaciamiento entre barras que le correspondes es: 
S b = 19.73 cm
El espaciamiento en conclusión es: 
2) Cálculo de la cuantía Máxima
f'y= 4200.0 kg/cm2
f'c= 210.0 kg/cm2
B = 0.85
Por lo tanto:
0.0213
Entonces:
0.016
Acero máximo
22.89 cm2
3) Resumen de Acero Calculado
Muros Laterales 
Losa de Fondo 
Por Efectos de proceso contructivo adoptamos la siguiente distribución: 
Muros laterales
As= 6.44 cm2
Ø 1/2''@ 20
Ø 1/2''@ 20
Ø 1/2''@ 26 cm
Ø 1/2''@ 20 cm
𝑆𝑏 =
100𝑎𝑠
𝐴𝑆
𝜌𝑚á𝑥 = 0.75𝜌𝑏
𝜌𝑏 = 0.85𝛽 ∗
𝑓′𝑐
𝑓′𝑦
∗
6000
6000 + 𝑓′𝑦
𝜌𝑏 =
𝜌𝑚á𝑥 =
𝐴𝑆 𝑚á𝑥 = 𝜌𝑚á𝑥 ∗ 𝑏 ∗ 𝑑
𝐴𝑆 𝑚á𝑥 =
Losa de fondo 
As= 5.08 cm2
Chequeo por corte y Adherencia
Verificamos que el es fuerzo cortante calculado V e ,debe ser menor que el esfuerzo 
cortante admisible V adm :
7.25 kg/cm2
para encontrar el esfuerzo cortante calculado utilizamos el máximo cortante calulado 
y utilizamos la siguiente fórmula
v': Máximo esfuerzo que soporta
1.58 kg/cm2
Entonces:
OK
Comprobamos que el esfuerzo de adherencia calculado μ c , debe ser menor que 
el esfuerzo de adherencia adminisible μ adm 
36.86 kg/cm2
Ø 1/2''@ 25 cm
𝑆𝑏 =
100𝑎𝑠
𝐴𝑆
𝐴𝑆 =
100𝑎𝑠
𝑆𝑏
𝑉𝑎𝑑𝑚 = 0.50 𝑓′𝑐
𝑉𝑎𝑑𝑚 =
𝑉𝑐 =
𝑣′
𝑏 ∗ 𝑑
𝑉𝑐 =
𝑉𝑎𝑑𝑚 > 𝑉𝑐
𝜇𝑎𝑑𝑚 =
3.23 ∗ 𝑓′𝑐
∅
𝜇𝑎𝑑𝑚 =
Para calcular el esfuerzo de adherencia calculado μ c ,usamos la sigueinte formula: 
as Ø 1/2''
11.24 kg/cm2
Conclusion:
OK
𝜇𝑐 =
𝑣′
σ∗ 𝑗 ∗ 𝑑
෍=
𝑃𝑎𝑠 ∗ 𝐴𝑆
𝑎𝑠
𝜇𝑐 =
𝜇𝑎𝑑𝑚 > 𝜇𝑐