DISEÑO DE ACUEDUCTO PASO AEREO Pasos aéreos: Los pasos aéreos se utilizan para superar obstáculos naturales como barrancos, zanjones, ríos, quebradas, etc. Los pasos aéreos están constituidos por dos torres de concreto reforzado debidamente cimentadas que sostienen un cable de acero, el cual va sujetado a dos pesos muertos que están enterrados uno a cada lado; esto con la finalidad de que este cable cuelgue, por medio de péndolas. La tubería es de HG entre las torres. Para este estudio se localizan así:
PENDOLAS
DISEÑO DEL PASO AÉREO DE 30 METROS Cota1: 99.01 m Cota2: 98.95 m Longitud = 30 Caudal (Qc) = 5.16 l/s. = 0.00516 m3 s C = 100
Calculo De La Pendiente De La Tubería
S
=
( 99.013098.95 ) x100 = 0.2% −
Calculo Del Diámetro De La Tubería
Se aplica la fórmula de HAZEN-WILLIAMS, la cual es:
D
=
Q
( 0 . 2 8 5 C x S 0 . 5 4 )
1 2.63
D= Diámetro de la tubería Q = Caudal S= Pendiente C=coeficiente de fricción
D = (
0.00516 0.285 x100 x 0.0030.54
)
1 2.63
=
0.135m = 5.31"
Tomando El Diámetro Comercial Mayor D=6” = 0.1524 M
El diseño de un paso aéreo de 30 metros de luz se realizará con base a los Datos siguientes: Diámetro de tubería= 6” Longitud= 20 metros Cargas verticales: Carga muerta (CM´): CM´= Peso de tubería + peso de agua W tubería φ 6” = 115.20 kg + accesorios =120 kg/m Peso del agua: Vol= π (0.0762m)2 X 30 m= 0.54 m3 Wagua = 54 kg CM´ = 120 kg + 54 kg = 174 kg/m
Carga viva (CV) Aunque se recomienda proteger la tubería con alambre espigado, se asumirá que ésta podría ser utilizada por alguna persona para pasar de un extremo a otro, por lo que se distribuirá el peso promedio de una persona a lo largo de cada tubo. CV = 80 kg/m Cviento = 20 kg/m
Integración de cargas: Según el reglamento de la ACI 318-83, cuando existen cargas de viento, la carga última está dada por:
U
=
0.75(1.4Cm + 1.7Cv + 1.7Cviento)
U
=
0.75(1.4(174) + 1.7(80) + 1.7(20)) = 310kg / m
La U no debe ser menor de U = 1.4CM +1.7CV
U
=
1.4(174) + 1.7(80) = 380kg / m
Debido a que no cumple, se contemplará la carga mas crítica para U’ entonces:
U
=
380kg / m
TENSIÓN DEL CABLE De acuerdo con el Wire Rope Hand Book 1963, sección 3:
Donde U’ = Carga última L=Luz D = Flecha Para determinar la flecha (d) en pasos aéreos y puentes colgantes, el Dr. D.B. Steinman recomienda una relación económica entre flecha y luz, de L/19 a L/12; sin embargo, en pasos aéreos, regularmente da como resultado columnas (torres de soporte) muy esbeltas, por lo que se determinará la flecha cumpliendo con las condiciones de esbeltez 2Lu/r < 22, según lo estableció en el reglamento de la A.C.I 398-83. Partiendo de d = L/12 = 30/12 = 2.5 mts. Y luego modificando d se obtienen las relaciones para calcular la flecha en paso aéreo de 30 metros. El cable a utilizar es de 3/4” cuyo peso es de 0.95 kg/m, al integrar el peso del cable a la carga muerta se obtiene: CM= CM´+ Wcable = 174 + 0.95 = 174.95 kg/m Mientras que la carga última será:
U = 1.4(174.95)+1.7(80)= 380.93 kg/m Calculando tensión del cable
TH
2
=
(380.93 x 30 ) 8 x 34
=
2285.58kg
T
=
TV
2285.58 1 +
=
2296.97
2
+
16( 34 ) (30)
2
2
2285.58
=
2
2296.67 kg
=
228.46 kg
Péndolas. La carga de tensión (Q), soportada por cada péndola está dada por: Q = U*S, donde: U = carga última S: separación entre péndolas, entonces: Q = 380.93 x 3 = 1142.79 kg
Para las péndolas se utilizará cable de 1/2” de diámetro. De acuerdo con el Wire Rope Hand Book, la longitud de péndolas se calcula de acuerdo con la siguiente ecuación:
Donde: U = Carga última kg/m X= Separación de la péndola, respecto de la torre de soporte más cercana, m. L= Luz del paso aéreo, m. TH= Tensión horizontal, kg. X = 1.50 m L = 30 m
Y
(380.93)(1.5)(30−1.5) = = 2(2285.58)
3.56m
Longitud de péndola= 3.56 – 1.5 = 2.06 m A esta longitud se le debe agregar un 15% por ataduras y dobleces, la longitud final será de 237 m.
