1. Explique el procedimiento de cálculo de una alcantarilla para flujo con control de entrada.

R. – El procedimiento de cálculo consta de seis pasos:

- Primero, se adopta un caudal de diseño

- Luego, se propone un tipo de alcantarilla y sus características (forma y dimensiones)

- Seguidamente, se elige un tipo de entrada (con aletas, sobresaliente o chaflaneado con la pendiente del talud).

- Se cálcula el nivel de agua a la entrada (He), (el cual debe ser menor de la altura máxima admisible, de ser mayor, se debe proponer otro tipo de alcantarilla o cambiar las dimensiones).

- Se chequea que el Nivel (He) no sea muy pequeño y nos este quedando sobredimensionado el diseño. (el cual ocasiona gastos innecesarios).

- Y por último, se adopta la alcantarilla propuesta como posible solución del problema.

Existe otro tipo de cálculo que depende del uso de nomogramas que nos ayudan a resolver con mucha más facilidad este tipo de ejercicios.

2. Explique el procedimiento de cálculo de una alcantarilla para flujo con control de salida.

R. – Los pasos son los mismos que los que utilizamos en el Control de Entrada, pero en este caso se incluyen otras variantes que determinan nuestros niveles de entrada y salida, tomando en cuenta las pérdidas ocasionadas por fricción con la tubería y la entrada, la fórmula a utilizar es:

Para los casos A, B, C D, se utiliza

He = H + H1 – (L * i),

Donde:

He = Nivel a la Entrada

H1 = Nivel a la Salida

H = energía empleada en la obtención de energía de velocidad a la salida, mas la pérdida por fricción y pérdidas a la entrada

L = Longitud del Conducto

i = Pendiente del Conducto.

Para el caso A, debemos calcular (H) por la siguiente fórmula:

H = ( 1 + Ke + ((2gn2 * L) / R4/3)) * (V2 / 2g)

Para el resto de los casos (B, C y D). Solo conocemos el término (L * i)

Para estimar (H1), debemos utilizar el mayor valor entre:

- Hs (Nivel de agua de Salida cuando es conocido)

- y, el promedio entre (Hc + D) / 2

Hc = es el Tirante Crítico para el Caudal de Diseño (por tabla)

D = Diámetro o Altura de la Alcantarilla.

Para estimar (H) se utilizan los nomogramas.

3. Diga las ventajas y desventajas que presentan los estribos ciclópeos.

R. – Ventajas:

- Bajo costo por no llevar armaduras de acero (en algunos casos acero por retracción)

- Su elaboración no requiere mano de obra especializada

- Utilización de concreto de baja resistencia f’c=8 a 120 kg/cm2, donde, se utiliza el 70% de piedra proveniente del propio sitio.

Desventajas:

- Requiere un subsuelo bastante resistente a la compresión con una capacidad de carga mínima de Rs=2,5 kg/cm2

- Las secciones del estribo deben tener suficiente espesor para que no puedan desarrollarse esfuerzos de tensión por no tener aceros de refuerzo

- Su ejecución debe ser ejecutada en sitios donde exista piedra bruta de buena calidad (los costos de transporte de piedra resultan antieconómicos)

- Limitación de la altura (H), no deben ser mayores de 5 mts

- No se contempla en ningún caso la utilización de pilotes, por lo que su estabilidad deberá ser verificada por deslizamiento y volcamiento.

4. Explique las condiciones que se chequean en los estribos de gaviones.

R. – En los estribos tipo Gaviones se deben realizar los chequeos de:

La Estabilidad: se debe verificar la estabilidad tanto por deslizamiento como de volcamiento

El Deslizamiento: El factor de seguridad normativo del deslizamiento es de F.S.=1,5.

Las fuerzas que contribuyen a resistir el deslizamiento del estribo son la fricción y la adherencia entre la base del estribo y el subsuelo donde se encuentra fundado.

Y el Volcamiento: El factor de seguridad normativo del volcamiento es de F.S.=1,5. Este factor de seguridad es la relación entre el momento de las fuerzas que resisten el volcamiento y el momento de las fuerzas que tienden a provocar el volcamiento.

Se determina tomando momento con respecto a la punta delantera del estribo, de todas las fuerzas actuando por encima del plano de la base.

5. Describa las partes integrantes de un estribo tipo cantilever.

R. – Las partes que integran un estribo tipo Cantilever son:

- Asiento de la Superestructura: Sirve para apoyar la superestructura del puente y alojará los aparatos de apoyo el cual debe cumplir con un ancho mínimo exigido por norma.

- Pantalla Trasera: Es una losa de concreto de poco espesor (no menor de 30cms) las cuales están expuestas a solicitaciones de poca magnitud (por lo que requieren solo aceros mínimos), que tiene el propósito de separar físicamente el terraplén de acceso al tablero del puente para impedir la penetración de tierra en el Asiento del Tablero.

- Losa de Acceso: Tiene el propósito de producir una transición cómoda entre los desniveles producidos entre la calzada y el puente. Tiene un espesor de más o menos 20cms con aceros mínimos y se debe anclar a la ménsula de apoyo por medio de trozos de cabillas.

- Aletas Colgantes: Funcionan como losa-pantallas en voladizos de sección variable trapezoidal longitudinalmente para reducir su peso. Sus dimensiones dependen de la pendiente del terraplén que soportan, debiendo estar hundidas

dentro del mismo un mínimo de 50cms. su espesor debe estar entre 20 y 30cms. El acero debe penetrar suficientemente dentro de la pantalla a fin de garantizar su anclaje.

- Juntas de Dilatación: Es el espacio libre (que es de 2 a 5cms) entre la cara de la pantalla trasera y el extremo del tablero del puente que permite un libre juego entre los dos elementos estructurales. Existen otros tipos de Juntas que se encuentran en el estribo que aloja al aparato de apoyo móvil (estas pueden ser de 10cms o mayores), para este caso se deben utilizar elementos de neopreno entre perfiles de acero anclados a ambos lados de los elementos estructurales o elementos de acero especialmente diseñados para estos casos.

6. Explique el procedimiento de cálculo de un estribo de tierra armada.

R. - En el diseño de estribos de tierras armadas se deben evaluar los empujes del suelo por la teoría de Rankine en los diferentes niveles donde debemos analizar las cargas Horizontales y una presión vertical uniforme, acumulando los esfuerzos en los niveles o bandas. El cálculo de la armadura necesaria se hace por niveles, ajustándola a la magnitud de los esfuerzos existentes. Para la selección del relleno se recomienda que no contengan demasiada arcilla, con un porcentaje granulométrico menor al 15 o 20% de granos con tamaños inferiores a 15 Micras.

7. Explique el procedimiento de cálculo de una pila ciclópea.

R. – El procedimiento de cálculo consta de cuatro pasos básicos:

- Primero, se evalúan las solicitaciones verticales externas ejercidas sobre la pila, como las reacciones por peso muerto y carga viva impactada.

- Luego, Calculamos los momentos provenientes de las fuerzas sísmicas, actuando en ambos sentidos ortogonales según las proporciones y Normas que lo rigen y para dos casos de carga, con respecto a uno de los extremos inferiores de la base.

- A continuación, calcularemos las excentricidades correspondientes a ambos lados y para los casos normativos.

- Por último, obtenemos la presión ejercida sobre el terreno en las cuatro esquinas de la fundación aplicando la siguiente fórmula:

q = ∑vÁrea

∗(1±( 6 xeLL )±( 6 xeBB )) donde,

q = Presión del terreno

∑v = Sumatoria de cargas verticales

Área = Área de la base

L = Longitud de la base

B = Ancho de la base

eL = Excentricidad con respecto a L

eB = Excentricidad con respecto a B

En el caso que dicha presión exceda la fatiga máxima permisible resultante del ensayo del suelo, habrá que rediseñar la fundación para pilotes, o escoger otro tipo de pila.

8. Nombrar los tipos de apoyo POT Bearing.

R. – Tipo Fijo, Tipo Multidireccional o Libre y Tipo Unidireccional o Guiado.

9. Nombre las características de los apoyos elastoméricos.

R. – Aparatos de apoyo fabricados con caucho normalizado que pueden ser con o sin armadura interior.

Son apoyos zunchados con láminas de acero embebidos en el caucho.

Permiten pequeños giros.

Permiten movimientos horizontales relativos en cualquier dirección entre el Tablero y la Pila o el Estribo.

Posibilidad de construir con orificios y pernos de anclaje lisos o roscados, también se pueden utilizar anclajes tipo “pin” o pernos tipo esparragos como conectores de corte.

10. Nombre los otros sistemas BASF para puentes y viaductos.

R. – Juntas de Expansión, Impermeabilización, Drenaje, Morteros Técnicos.

11.-Diseñar la pila y los estribos del siguiente diagrama y con las siguientes condiciones (5 ptos):

Número de carriles: 2Ancho de calzada: 8 mts.Vehiculo de diseño: HS-20 según Norma AASTHO.Resistencia del concreto: 250 Kg/cm2

Resistencia del acero: 4.200 Kg/cm2

Presión neta del suelo: ∑ = 2,0 Kg/cm2

Peso específico del suelo = 2.000 Kg/m3

Peso específico de la mampostería de piedra = 2.500 Kg/m3

Espesor de la losa = 20 cmAncho de rodaje = 6 mtsEspesor de asfalto = 6 cmPeso específico del asfalto = 1.300 Kg/m3

Peso específico del Concreto = 2.400 Kg/m3

Peso adicional = 120,00 Kg/mPeso viga = 250 kg/mPeso camión = WHS - 20 = 37.727,00 kgCondiciones estructurales: usar 4 vigas VICON, mediante el método LFD.

Solución: