DISEO

SUSTENTO DE CLCULOCdigo del Proyecto:Revisin:Especialidad: ESTRUCTURAS Proyecto:MEJORAMIENTO Y AMPLIACION DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y SANEAMIENTO BSICO EN EL CASERO DE HUALANGO, DISTRITO TACABAMBA, PROVINCIA DE CHOTA - CAJAMARCAConsultor: Sector:HUALANGODiseo: SCHJ Descripcin del Trabajo:DISEO ESTRUCTURAL DEL RESERVORIO CIRCULAR DE 16.00 m3I. GEOMETRA DEL RESERVORIOBorde libre:0.70 mAltura del agua:2.10 mDimetro interno:3.04 mAltura total del Reservorio:2.80 mDimetro tub. Llegada:2Altura de cpula:0.30 mAltura total la pared::2.50 mP.e. del concreto (c):2.50 Tn/m3Gravedad:9.81 m/s2Volumen:15.59 m3Resistencia del concreto:280Mdulo de Elasticidad:E+= 250998.01 Kg/cm2Mdulo de Poisson:0.20

II. CAPACIDAD DE CARGA DEL SUELO SEGN TERZAGHIPara el siguiente clculo debemos de asumir un ancho de cimentacin igual a un metro lineal (B) con la finalidad de determinar la capacidad portante del suelo. Para fines de diseo se estimar adems la profundidad de la cimentacin, teniendo en cuenta que por lo general el cimiento tiene un espesor t=0.30 a 0.50m. debajo del nivel plataformeado del suelo.

=15 (ngulo de friccin interna del suelo)

PV.natural =1800
USER: USER:DEL ESTUDIO DE SUELOS, DENSIDAD HMEDA DEL SUELOKg / m3 =0.00180Kg / cm3 C =0.10
USER: USER:VER HOJA "SUELOS"B =1.00m =100cmZ =0.50m =50cm

Segn grfico de Terzaghi tenemos :Segn grfico de Terzaghi tenemos :a) Factores de Capacidad de CargaNc =10.98Nq =3.94Nw =2.65qd = qc / csCs = 31) Cimentacin Corrida

q=PVxZ

C1 qc =1.6911Kg / cm^2t =0.56Kg / cm^22) Cimentacin Cuadrada

C2 qc =1.9728Kg / cm^2t =0.66Kg / cm^2

3) Cimentacin Circular

C3 qc =1.9251Kg / cm^2t =0.64Kg / cm^2

qd =0.56
USER: FRANCISCO:En caso de que se tenga la capacidad portante del suelo mediante otro ensayo, trabajar con ese valorKg / cm^2Tt =0.56Kg / cm^2III. DISEO DE LA PARED DEL RESERVORIO1. PREDIMENSIONAMIENTO DE LA PAREDEl Empuje del agua en las paredes de un reservorio circular muestra la siguiente distribucin de fuerzas:0.70 ma) Clculo del Empuje del agua:2.10 m1Wu= 1.65*1.7*W=Wu= 2.81 Tn/m3H= 2.10 mE=2.21 Tn

T=ExD/2b) Predimensionamiento del espesor de la pared ( e )f'c=280 Kg/cm
USER: FRANCISCO:Se ingresar hasta que cumplan todos los estadosfy=4200 Kg/cm =0.65(Del RNE)t=14.47e=3.093835522Adoptamos:e=0.15 m

2. PREDIMENSIONAMIENTO DE LA CPULA DEL TECHO

h=0.10 m(Se considera entre 7 y 10 cm.)

3. PREDIMENSIONAMIENTO DE LA LOSA DE FONDO

(RNE 2009)

h=3.04/20=0.20 m

4. PREDIMENSIONAMIENTO DEL ANILLO O VIGA CIRCUNFERENCIAL

a) Peralte de la vigaDimetro Interno:3.04 m(Considerando la mitad del reservorio)

(RNE 2009)

h=3.04/18.5=0.20 m

b) Ancho de la viga

(RNE 2009)

b=3.04/18.5=0.20 m

IV. IDEALIZACIN DEL MOVIMIENTO DE UN FLUIDO EN UN TANQUEDe acuerdo a la Norma ACI, en su captulo 9 (Modelo dinmico), la cual se basa en el Sistema Mecnico Equivalente (S.M.E.) 1963 de George W. Housner, apreciamos dos masas.

Posicin Esttica de la superficie del aguaOscilacin de la superficie del agua por efectos dinmicosWL hhChiDMovimiento del fluido en el ReservorioModelo Dinmicoa) Determinacin de la masa de la estructura cuando el agua alcanza la altura esttica mxima:Como es de conocido, la fuerza ssmica est directamente relacionada con el peso de la estructura, por ello nos planteamos a hacer el anlisis cuando el agua alcanza su altura mxima (caso ms crtico).

Clculo del peso del agua del reservorio

WA=15.24 TnmA=1.55

b) Clculo de los parmetros para el modelo dinmico:De acuerdo a la Norma ACI 350.3-01, en el captulo 9 Modelo Dinmico, calculamos los parmetros para el diseo dinmico (recordando que la rigidez impulsiva es infinita)

Reemplazando los valores en las frmulas, se tiene

1) Relacin del Dimetro interno y la altura

D/H=1.4476

Masa impulsiva (mi) y masa convectiva mc:

2) Determinacin de las masas impulsiva y convectiva

Factor de participacinmi=1.05fi=0.68mC=0.51fC=0.33Total=1.01

Donde:mi: Masa impulsivamA:Masa del aguamC: Masa convectivaH: Altura del AguaD: Dimetro interno del agua

Por lo tanto el:68.00%Participa en el modo impulsivo33.00%Participa en el modo convectivo-1.00%Es menor que la masa del lquido

3) Determinacin de las alturas a las que se encuentran los resortes de las masas impulsiva y convectiva

Donde:hi: Altura de la Masa impulsiva a la base del tanquehc: Altura de la Masa convectiva a la base del tanque

Para hi, tenemos que D/H=1.4476Por lo tanto usaremos la ecuacin (b) para el clculo de hi

hI=0.79 mhC=1.39 m

4) Determinacin de la Rigidez del resorte de la masa convectiva (Kc)

KC=5.91 Tn/m(Segn Ramrez )KC=0.72 Tn/m(Segn Llasa )

Debido a que la Rigidez es directamente proporcional a la fuerza (Ley de Hooke), elegimos el mayor de los resultados:

KC=5.91 Tn/mPara el modelamiento en el programa SAP2000 dividiremos a la estructura en cierto nmero partes de forma radial, (en cuya idealizacin el resorte sujeta una masa concentrada en el Centro de Gravedad), debemos descomponer la rigidez del resorte convectivo (Kc) entre el mismo nmero partes.

Nmero de partes a dividir:32Incremento del ngulo :11.25

Clculo de la rigidez Kcingulo ()cos2()0.0001.00011.2500.96222.5000.85433.7500.691Donde:45.0000.50056.2500.309KCI=Rigidez convectiva de cada resorte.67.5000.146KC=Rigidez convectiva total78.7500.038=ngulo acumulado90.0000.000101.2500.038112.5000.146KCI=0.37 Tn/m123.7500.309135.0000.500146.2500.691157.5000.854168.7500.962180.0001.000191.2500.962202.5000.854213.7500.691225.0000.500236.2500.309247.5000.146258.7500.038270.0000.000281.2500.038292.5000.146303.7500.309315.0000.500326.2500.691337.5000.854348.7500.962Suma Total:16c) Clculo del espectro de diseo para el reservorio circularFACTOR DE ZONA (Z)De la Tabla 6, tenemos:Zona:3Z=0.4FACTOR DE IMPORTANCIA - Uso del Tanque (I)Descripcin del tanque:Tanques que son parte de un sistema de abastecimiento importante

De la Tabla 7, tenemos:I=1.25PARMETROS DEL SUELO (S) Y (Tp)Tipo de suelo:Suelos IntermediosDe la Tabla 8, tenemos:S=1.2Tp=0.6FACTORES DE MODIFICACIN DE RESPUESTA (Rwi) Y (Rwc)Tipo de apoyo en el suelo:EnterradoTipo de tanque:Tanques sin anclar, encerrados o abiertos

De la Tabla 9, tenemos:Rwi=2.75Para t=2.4Obtenemos el grfico de Espectro de Pseudoaceleracin para el reservorio, sin considerar la gravedad, ya que sta ser ingresada como factor en el programa SAP2000:

T(s)CZISC/Rw0.002.500.54550.102.500.54550.202.500.54550.302.500.54550.402.500.54550.502.500.54550.602.500.54550.702.140.46750.801.880.40910.901.670.36361.001.500.32731.101.360.29751.201.250.27271.301.150.25171.401.070.23381.501.000.21821.600.940.20451.700.880.19251.800.830.18181.900.790.17222.000.750.16362.100.710.15582.200.680.14882.300.650.14232.400.630.37502.500.600.36002.600.580.34622.700.560.33332.800.540.32142.900.520.31033.000.500.30004.000.380.22505.000.300.18006.000.250.15007.000.210.12868.000.190.11259.000.170.100010.000.150.0900El Mximo valor de la Aceleracin espectral es:0.5455d) Combinaciones de Cargas para el Anlisis SsmicoYa que el Programa SAP2000 trabajar con el Anlisis Dinmico mediante el uso del Espectro de Aceleraciones, ser necesario determinar las cargas adicionales que representarn la masa de la estructura en s. Cabe destacar que el Programa SAP2000 tiene la facilidad de incluir el peso propio en el metrado de la carga muerta de acuerdo a los elementos que se dibujen en la idealizacin.

CARGA MUERTAPor Acabados:0.10 Tn/m2Peso Propio:(Ser considerado dentro del Programa SAP2000)CARGA VIVASobrecarga del techo:0.10 Tn/m2Para techos con inclinacin menor a 3 (Norma E.020 RNE 2009)PRESIN DEL AGUADel Anlisis Esttico tenemos:w=1.00 Tn/m3

Cuando H= 2.10 m:w x H= 0.00 Tn/m2

Cuando H= 0.00 m:w x H= 2.10 Tn/m2COMBINACIN DE CARGAUtilizaremos las ecuaciones 3.3 y 3.4, recordemos que la carga wu, recordando que la presin del agua (considerada como carga viva) debe ser afectada por el coeficiente sanitario igual a 1.65:

V. MODELAMIENTO DEL ANLISIS DINMICO EN EL PROGRAMA SAP2000Ejes y Coordenadas a ingresar en el SAP20000.30 m00.0000.10.2300.20 m0.20.4600.30.6900.40.920R= 4.390042 m2.30 m0.51.1500.61.3800.71.6100.81.8400.92.07012.3001.60= 21.304370

Divisiones:8

Dividido=2.663046 VI. DISEO DEL ACERO EN LA SUPER ESTRUCTURA

a) Diseo de la Pared del Reservorio

-) DISEO ESTRUCTURAL POR FUERZA ANULAR - CARA INTERNAT=5.85 Tn/mPmin=0.0025As=2.32 cmb=100.00 cmt=0.15 mre= 4.0 cm
USER: FRANCISCO:En muros expuestos a la intemperie / Cara expuesta a la humedadd=11.00 cmAsh mnimo=2.75 cm2

- ESPACIAMIENTO DEL ACERO ANULAR INTERNOCONSIDERANDO =3/8 Ab = 0.71 cmS=100xAb/AsS=25.00 cm3/825

-) DISEO ESTRUCTURAL POR FUERZA ANULAR - CARA EXTERNAT=1.71 Tn/mPmin=0.0025As=0.68 cmb=100.00 cmt=0.15 mre= 4.0 cmd=11.00 cmAsh mnimo=2.75 cm2

- ESPACIAMIENTO DEL ACERO ANULAR EXTERNOCONSIDERANDO =3/8 Ab = 0.71 cmS=100xAb/AsS=25.00 cm3/825

Comprobacin del espesor de la pared:C=0.0003fct=28 Kg/cmfs=2520 Kg/cmEc=250998.01 Kg/cm2t=0.02 cmOkEs=2000000 Kg/cmn=7.97-) DISEO ESTRUCTURAL POR MOMENTO FLEXIONANTE CARA INTERNAMr mx = K b d^2d =11recubrimi =4DECRIP.FLEXION =0.90Mu =0.36 Tn-mb =100W =0.01189d =11 =0.00079OK!fc =280 Kg/cmb=0.0289fy =4200 Kg/cmmin =0.00250ACI - 318-11 Ku mx = 66.04 Kg/cmmax=0.02168Mr mx =7.19 Tn/mAs (+)=2.75 cm2Ok, cumpleDIAM.3/8Abarra0.71 cm2Espac. S=25 cmAs (-) =3/8@ 25 cm-) DISEO ESTRUCTURAL POR MOMENTO FLEXIONANTE CARA EXTERNAMr mx = K b d^2d =11recubrimi =4DECRIP.FLEXION =0.90Mu =0.17 Tn-mb =100W =0.00559d =11 =0.00037OK!fc =280 Kg/cmb=0.0289fy =4200 Kg/cmrt =0.00250ACI - 318-11 Ku mx = 66.04 Kg/cmmax=0.02168Mr mx =7.19 Tn/mAs (+)=2.75 cm2Ok, cumpleDIAM.3/8Abarra0.71 cm2Espac. S=25 cmAs (+) =3/8@ 25 cm-) VERIFICACIN DEL CORTANTE EN LA PARED DEL RESERVORIOCortante Positivo (V):0.76 Tn/mCortante Negativo (V):1.40 Tn/mVc = 0.53 ((fc)^(1/2)) b d = 0.75

Vc = 7.32TnVc = 7.32Tn >Vu. =1.40TnOK, La seccin no necesita refuerzo por corte (Diseo de estribos)b) Diseo de la viga anular superior

-) ACERO LONGITUDINAL INTERNO EN VIGA ANULART=2.63 Tn/mPmin=0.00279As=1.04 cmb'=20.00 cmh'=0.20 mre= 4.0 cm
USER: FRANCISCO:En muros expuestos a la intemperie / Cara expuesta a la humedadd=16.00 cmAsh mnimo=0.89 cm2As=1.04 cm

223/83/81.42 cm1.42 cmrea total = 2.84 cm

-) ACERO LONGITUDINAL EXTERNO EN VIGA ANULART=0.45 Tn/mPmin=0.00279As=0.18 cmb'=20.00 cmh'=0.20 mre= 4.0 cmd=16.00 cmAsh mnimo=0.89 cm2As=0.89 cm

223/83/81.42 cm1.42 cmrea total = 2.84 cm-) ACERO POR CORTANTE EN VIGA ANULARVdu=0.320 TnVc=2.838 TnVs=-2.411 TnNo necesita Diseo por corteVs