Memoria Técnica

MEMORIA TÉCNICA
MUELLE DE SERVICIO EN ISLA SANTAY
1.0 Antecedentes
El Informe presenta un resumen de los criterios utilizados para el prediseño, análisis y diseño
de los elementos de la superestructura y de la subestructura del Muelle de Servicio en la isla
Santay.
2.0 Arreglo estructural
Selección de los elementos estructurales de la superestructura
En base a los planos arquitectónicos disponibles, se realizó el estudio estructural del MUELLE
DE SERVICIO EN LA ISLA SANTAY
La solución analizada tomo en cuenta varios aspectos entre los cuales se puede mencionar los
siguientes:




Alineación horizontal y vertical del muelle, sedimentación en el fondo del río en el
sitio donde se ubicará el muelle y el gálibo mínimo que debe haber bajo los diversos
elementos estructurales.
Rapidez en el proceso constructivo.
Economía.
Estética
El análisis de la alternativa seleccionada, determinó que los tableros deben estar compuestos
de vigas doble T pretensadas de 10 m de longitud, con una loseta fundida en segunda fase de 6
cm de espesor.
Una de las grandes ventajas de usar vigas prefabricadas pretensadas, es la rapidez con la que
el muelle será construido.
Selección de los elementos de la subestructura
Los cabezales, que servirán de apoyo de las vigas, también serán de concreto armado
prefabricados, con fundición de segunda fase, Las pilas están compuestas de pilotes a fricción
de 30 m de longitud de concreto pretensado de 50x50 cm de sección transversal.
De las perforaciones realizadas en la zona del distribuidor, el especialista geotécnico definió
los perfiles estratigráficos. En base a esta estratigrafía, los técnicos recomendaron el uso de
cimentación profunda. La cimentación profunda planteada es con pilotes prefabricados
pretensados hincados en sitio.
3.0 Parámetros de diseño
Normas de diseño
Las normas ACI 2008, American Concrete Institute, fueron utilizadas para el diseño de los
elementos estructurales del muelle.
Cargas.
Para el análisis y diseño de los elementos de la superestructura y subestructura, se tomo en
cuenta la carga muerta, carga viva.
Las cargas utilizadas son las siguientes:
Muertas
Peso propio de vigas y loseta de 6 cm
Peso de cubierta, barandas, revestimientos, iluminación y pesos adicionales: 100 Kgf/m²
Peso propio de cabezales y pilotes
Vivas
Carga uniforme de 500 Kgf/m²
Espectro de aceleraciones de diseño
Para el análisis dinámico del muelle, se utilizaron los espectros de diseño NSR98.
Materiales
Los materiales seleccionados para las estructuras son los siguientes:
Hormigón:
f´ c = 42 MPa para estructuras pretensadas
f´ c = 28 MPa para estructuras de concreto armado
Acero de Refuerzo; fy = 420 MPa
Acero de Presfuerzo fsu = 1860 MPa
Galibo mínimo
El diseño de las estructuras tomo en cuenta las recomendaciones del diseñador arquitectónico.
4.0 Análisis y diseño estructural del muelle
Análisis y diseño estructural de las vigas pretensadas
El diseño de las vigas pretensadas, fue realizado considerando como carga muerta el peso
propio de la viga, loseta y de cargas adicionales para la determinación del momento
solicitante para el diseño por carga muerta. Para determinar el momento por carga viva, se
aplicó una carga de 500 Kgf/m². El momento de diseño fue determinado siguiendo la
combinación de carga de la norma ASCE 7-05, considerando el método de diseño por factores
de carga. Para el control de las deflexiones, se tomo en cuenta la sección 9 y 18.
5.0 Análisis y diseño estructural de los cabezales y pilas (pilotes)
Para el diseño preliminar de los cabezales y las pilas de la estructura, se consideró la descarga
por carga muerta y carga viva proveniente de las vigas del muelle y se determinaron los
esfuerzos utilizando un programa para el cálculo de estructuras.
Para la determinación de la carga sísmica se considero que la Categoría de Desempeño Sísmico
es D con un coeficiente de aceleración en roca A = 0.30g. La categoría de uso del muelle es 1.
El perfil de suelo del sitio corresponde al Tipo III, con la siguiente descripción. “Es un perfil
donde entre la roca y la superficie hay más de 20m de arcillas cuya dureza varía entre
mediana y blanda”. Los estudios de suelos que se han realizado en el sitio donde se construirá
el mulle muestran que el perfil del suelo existente en el lugar corresponde a la anterior
descripción. El coeficiente De sitio S asignado a este tipo de suelo es igual a 2.
6.0 Espectro del diseño
El espectro suavizado de diseño, expresado como fracción de la gravedad esta dado por la
siguiente ecuación.
Aa·I ≤ Sa = 1.2 ·Aa·S·I/T ≤ 2.5·A·I
Aa = 0.30 Coeficiente de Aceleración
S = 2.0 Coeficiente de Sitio
T periodo de vibración de la estructura de 1 GDL. Para el diseño de las columnas de las
diversas pilas, se determinó la demanda (fuerza sísmica y momento flector producido por la
carga sísmica) considerando que la estructura es elástica lineal. Posteriormente, la demanda
elástica fue reducida utilizando un factor de reducción de respuesta R = 3 para el sentido
longitudinal y transversal.
Las columnas así diseñadas fueron verificadas mediante la construcción de sus respectivos
diagramas de interacción. Esta capacidad de desplazamiento se verifico con los resultados de
los análisis dinámicos del muelle.
En el diseño de la superestructura apoyada sobre pilotes, se utilizaron las recomendaciones
dadas por el especialista geotécnico. La capacidad ultima y admisible de los pilotes fue
determinada considerando la estratigrafía del sector. Pilotes cuadrados de 50 cm de lado fue
finalmente considerado para las pilas del muelle. Para mayor información remitirse al Informe
Geotécnico.
7.0 Interacción suelo-estructura
A fin de determinar la importancia del efecto de la interacción suelo- pilote en el sistema
estructural del muelle completo, se modelo la estructura con longitudes de pilotes según la
longitud de empotramiento de cada pila.
Se analiza el sistema de suelo- pilote- cabezal utilizando las recomendaciones de Davisson y
Robinson, modelando el suelo con resortes independientes y empleando el concepto de
modulo de reacción para suelos cohesivos como las arcillas, adoptando la hipótesis de que el
modulo de reacción del suelo es constante con la profundidad y los resultados obtenidos
pueden reproducirse con una precisión muy aceptable si se adopta la longitud equivalente de
empotramiento dada por la expresión siguiente:
Le = 1.4 (E·I/ks·b)
Donde:
¼
Le:
longitud de empotramiento virtual
E:
módulo de elasticidad del pilote
I:
momento de inercia del pilote
Kv:
módulo de reacción del suelo
b:
ancho o diámetro del pilote
Para resultados de las fuerzas axiales, fuerzas cortantes y momentos flectores ver anexos.
Para revisión de los elementos estructurales, ver memorias de cálculos.