MEMORIA DISEÑO tanque puerto rondon

MEMORIA DE CLCULO ESTRUCTURALOPTIMIZACION DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

Municipio de Puerto Rondn Departamento de Arauca

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DISEO ESTRUCTURAL

Se plantea el diseo estructural de los diferentes elementos que componen la planta de tratamiento de aguas residuales del Municipio de Puerto Rondn. Para el diseo se han contemplado las especificaciones y reglamentos dados en la Norma sismoresistentes NSR-10 y la norma ACI-350. Para el diseo de las estructuras de cimentacin se utilizaron los parmetros definidos en el estudio de suelos . DISEO DE LOS MUROS 1.1.1 PREDIMENSIONAMIENTO La estructura de los muros ser de concreto reforzado que se modela en el programa de anlisis estructural por elementos finitos, SAP2000 v14.0. La estructura se modela por medio de elementos tipo shell de concreto reforzado de 0.25x1.0 m de seccin en muros y 0.25x1.0 m en losa de fondo. Se tomar para el modelo la seccin rectangular de tanque. Esta seccin se modelar como tanque abierto. El espesor de los elementos obedece a consideraciones de esbeltez refuerzo. 1.1.2 PROPIEDADES FSICO MECNICAS DE LOS MATERIALES Concreto: o y espaciamiento para el

o

, para muros.

Jardines de Miln Mz 1 C 16 - Cel 312 720 0818 / 315 597 7572 - E-mail: [email protected] Dosquebradas

o Acero de refuerzo: o

, para losa de fondo.

o Suelo de lleno (arena limosa compactada mecnicamente): o ngulo de friccin interna:

o

Cohesin:

o

Peso unitario efectivo del suelo:

Suelo de fundacin: o Suelo arcilloso color gris claro descrito mas adelante en el estudio de suelos.

1.1.3 CARGAS DE DISEO El tanquel se disea para las cargas vivas y muertas, empujes de tierra y subpresiones del suelo que deber soportar la estructura segn se especifica en la Norma Colombiana de Diseo y Construccin Sismorresistente (NSR 10) en el Ttulo B y Ttulo H. Se aplicar una sobrecarga lateral a los muros del tanque representada en 0.60m de altura de lleno, para tener en cuenta efectos de cargas adicionales sobre los taludes laterales como vehculos, maquinaria pesada o depsitos de material.


SECCIN TRANSVERSAL TANQUE ILUSTRACIN 1 MODELO DE CARGA

1.1.3.1

MUROS:

Carga muerta (D): o Peso propio: 1920.0 kg/m

Carga de empujes (H): o Empuje activo: variable en altura desde cero (0) en la parte ms alta del muro hasta 1530.0 kg/m en la base. Para el empuje activo se considera un el efecto ssmico sobre las fuerzas de empuje. , para tener en cuenta

Carga viva (L):

Se considera una sobrecarga debida a las cargas aledaas localizadas sobre las mrgenes del tanque De este modo, sumando la sobrecarga sobre el terreno como una altura adicional, se obtiene un empuje activo variable en altura desde 459 kg/m en la parte ms alta del muro hasta 1989.0 kg/m en la base, ver Ilustracin 1. Puede decirse que el empuje activo se incrementa en 459 kg/m con la carga viva.


1.1.3.2

LOSA DE FONDO:

Carga muerta (D): o Peso propio: 1200.0 kg/m

Carga viva (L): o Se considera la carga del agua sobre la losa de 5000 kg/m (el efecto de esta carga sobre los muros laterales no se tiene en cuenta para valorar el efecto del lleno lateral a tanque vaco).

1.1.3.3

COMBINACIONES DE CARGA NSR 10, B.2.4 6

1.1.3.4

ANLISIS ESTRUCTURAL

Con el anlisis estructural se determinan las solicitaciones mximas por flexin, cortante y fuerza axial que se causan en la estructura cuando se somete a las combinaciones de carga descritas. La estructura del tanque se modela en el programa SAP2000 V 14.0 (ver Ilustracin 1) para la seccione propuestas: Ancho de tanque: o 2.00m (seccin rectangular final)

Altura de Muros: 2.70 metros Elementos: Tipo FRAME o o Muros: 0.25x1.0m Losa de fondo: 0.25x1.0m

Material: o Concreto de 28MPa (3000psi) en losa de fondo


o

Concreto de 21MPa (3000psi) en muros

El elemento viga que simula la losa de fondo se apoya sobre toda su longitud con restricciones tipo SPRING que representan las condiciones elsticas del suelo de soporte (se simula para un mdulo de 70MPa).

ILUSTRACIN 2 AREA DE REFUERZO

ILUSTRACIN 3 DIAGRAMA DE MOMENTOS


VALORES DE TENSIONES MAXIMAS (MOMENTOS)

Se presentan los resultados del anlisis en la Tabla 1.

TABLA 1 VALORES MXIMOS DE LAS SOLICITACIONES GENERADAS EN EL TANQUE

b[cm ] h[cm ]MURO LOSA 100 100 25 25

Mmax

[kg-

Vmax

[k

N max

[k

x ,maxm] 5.82 0.05

[m

z,maxm] 0.05 0.66

[m

cm/m] N] N] SECCIN RECTANGULAR FINAL (tanque) 433.43 76.54 161.6 433.43 61.71 161.6

De la Tabla 1 se puede observar que:

. La estructura satisface la condicin de esfuerzo axial.

. La estructura no requiere refuerzo por cortante.

Los desplazamientos que se generan son de baja magnitud (menores que 0.01H) por lo que puede concluirse que las dimensiones de la estructura son satisfactorias para soportar las condiciones de esfuerzo a las que estar sometida.


1.1.3.5

CLCULO DE LAS CUANTAS DE ACERO

Dadas las solicitaciones de la Tabla 1, se verifican los estados de esfuerzos en el concreto para determinar la necesidad de colocar acero de refuerzo. Recubrimiento Mnimo.

Para estructuras de hormign en contacto permanente con agua o tierra, NSR 10 C.7.7.1:

Lmites de la cuanta (NSR 10, C.10.5.1): o (Losas, muros y zapatas)

o

(vigas)

o La cuanta se calcula para una longitud de muro y de losa de 1.0 metro. Cuanta mnima por retraccin y fraguado (NSR 10, C.7.12.1):

Refuerzo por flexin:

Para verificar la cuanta de refuerzo por flexin se resuelve la siguiente ecuacin:

Donde

, es el factor de reduccin de resistencia por flexin (NSR 10, C.9.3).

Se debe satisfacer un rea de refuerzo por retraccin de fraguado de 3 cm en cada cara del elemento muro y elemento losa, de este modo se deben colocar minimoJardines de Miln Mz 1 C 16 - Cel 312 720 0818 / 315 597 7572 - E-mail: [email protected] Dosquebradas

barras N 3 (3/8) espaciadas cada 20cm en ambas caras en el sentido de amarre del elemento. Estas barras se orientan en el sentido longitudinal del tanque. Para la losa, debern poner barras N 4 (1/2) espaciadas a 0.15m, en ambas caras de la losa. Estas barras se orientan en el sentido vertical y transversal del tanque.

El detallado del refuerzo puede observarse en la Error: Reference source not found,ILUSTRACIN 5 SECCIN RECTANGULAR FINAL DE TRANSICIN, DIMENSIONES Y DETALLADO DEL REFUERZO


ESTUDIO GEOTCNICO







RECOMENDACIONES PARA LA CONSTRUCCINJardines de Miln Mz 1 C 16 - Cel 312 720 0818 / 315 597 7572 - E-mail: [email protected] Dosquebradas

Estas recomendaciones van dirigidas a obtener un revestimiento ms impermeable, acompaado de una adecuada ejecucin de los diferentes tipos de juntas. Uno de los factores ms importantes para obtener una buena impermeabilidad en el hormign en obra es sin duda la relacin agua/cemento, que sin embargo presenta muchas dispersiones entre uno y otro lote de muestras, pero que en general con el cuidado adecuado en la dosificacin de una produccin uniforme y la no alteracin de la pasta de cemento, adems de contar con una buena compactacin en obra y por sobre todo, un buen sistema de curado, considerando un sellado adecuado de las juntas, permitirn que ste hormign pueda funcionar adecuadamente en un ambiente saturado, como es el caso de un tanque.

1 Elaboracin del Hormign para Lograr una Alta ImpermeabilidadEspecificar una relacin a/c < 0,5 ideal entre 0,45 y 0,47 Tipo de rido usado, impermeable y estable. Buena granulometra en general, y cuidar la temperatura de los ridos Uso de agua de amasado de buena calidad(potable), y controlar su temperatura antes de ser mezclada, tal que la T del hormign sea 40 C. El cemento debe presentar una adecuada finura. Se recomienda usar cementos Puzolnicos y Siderrgicos. Mantener una consistencia plstica, con humedad baja, para lo cual se puede utilizar un aditivo plastificante.


2 Puesta en Obra del HormignEspecificar hormigones con un cono < 3cm. Este valor puede variar con el uso de un aditivo adecuado Lograr una buena compactacin por vibrado (equipos de alta potencia). para que la vibracin sea realmente efectiva y repartida sobre el hormign. Lograr que la obra de hormigonado se desarrolle en un ambiente protegido, que no existan cambios de temperaturas bruscos que determinen perdida de humedad del hormign, sobre todo en las diferencias de humedad producida entre el hormign que est en contacto con el suelo y el hormign superficial. Si existen cambios de temperatura importantes, se deben tomar las precauciones pertinentes, como el uso de protecciones y aditivos, por ejemplo. Lograr una terminacin superficial de buena calidad, disminuyendo al mnimo posible defectos o condiciones no homogneas del hormign, que tendran efectos tanto en la capacidad de la impermeabilidad como en la resistencia a la compresin. En nuestro caso, las imperfecciones en el revestimiento de hormign en un tanquel pueden causar desconches, producidos por cambios de presin entre un punto y otro. El Curado adecuado y sostenido durante las horas criticas (las primeras 24 horas) y los posteriores 14 das como mnimo (ideal 28 das), son fundamentales. Es por esta razn que se debe especificar un sistema de curado exigente, complementado con un buen diseo y construccin de las juntas. Ser mejor aquel sistema que pueda permitir mantener una pelcula que retenga la humedad, como por ejemplo, telas que no permiten el escape de la humedad dispuestas en los paos ya hormigonados como aspilleras(o yute) mantenidos a humedad permanente.


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