7 Diseño de Reservorio Circular La Mroada 100 m3

DISEÑO DE UN RESERVORIO CIRCULAR Obra

:

Lugar

:

I.-

II.-

DATOS V = hl = &c = &a = f'c = fy = S/C = Ócp = fct = fat = Ós =

CONSTRUCCIÓN Y MEJORAMIENTO SISTEMA DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO DEL C.P. LA MORADA - CHOLÓN - MARAÑÓN - HUÁNUCO

Loc. La Morada, Distrito Cholón, Prov. Marañon, Dpto. Huánuco 100.00 0.25 2400.00 1000.00 210.00 4200.00 100.00 15.00 10.00 850.00 1.12

m³ m. kg./m³ kg./m³ kg./cm² kg./cm² kg./m² kg./cm² kg./cm² kg./cm² kg./cm²

: : : : : : : : : : :

Volumen necesario del Reservorio Altura de borde libre Peso especifico del concreto Peso especifico del agua Esfuerzo ultimo del concreto Esfuerzo de fluencia del concreto Sobre carga en la cúpula Esfuerzo permisible del concreto a compresion por pandeo Esfuerzo permisible de tension directa del concreto Esfuerzo permisible de tension directa del acero Capacidad Portante del suelo

DISEÑO DE LA CUPULA Se recomienda que el diámetro de la cuba sea igual al mitad de la altura del reservorio. De = 6.60 m. : Diámetro de la cúpula f = 0.95 m. : Flecha de la cúpula tc = 0.100 m. : Espesor de la cúpula Dc = 6.75 m. : Diámetro del eje central de la cúpula R = 6.47 m. : Radio de la cúpula Dv = 0.80 m. : Diámetro de ventilación parte superior Øo = 3.544 Grados : Angulo de integracion Inicial Øf = 31.442 Grados : Angulo de integracion Final

CARACTERISTICAS DEL RESERVORIO

Volumen efectivo =

111

f = 0.95

m³

h = 3.25

H = 3.50

De =

1.- METRADOS POR CARGA MUERTA Peso Propio de la cúpula Acabado

6.60

= = Wcm =

240.00 70.00 310.00

kg./m² kg./m² kg./m²

Wu cm =

465.00

kg./m²

= Ws/c =

100.00 100.00

kg./m² kg./m²

Wu s/c =

180.00

kg./m²

POR CARGA VIVA

2.- CÁLCULOS ESFUERZOS Y VERIFICACION DEL ESPESOR Se tiene : Nø : Fuerza en sentido meridiano N'ø : Fuerza en sentido paralelo Empleando la ecuación para una cascara esferica se determina los esfuerzos.

DISEÑO DE UN RESERVORIO CIRCULAR Obra

:

Lugar

:

CONSTRUCCIÓN Y MEJORAMIENTO SISTEMA DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO DEL C.P. LA MORADA - CHOLÓN - MARAÑÓN - HUÁNUCO

Loc. La Morada, Distrito Cholón, Prov. Marañon, Dpto. Huánuco Fuerza de tension

Nø =

2573.87 kg./m

Fuerza de compresión

N'ø =

1599.32 kg./m

Verificamos el espesor Tambie n = 9, relación de modulos de elasticdad Es/Ec * Por tension t t = (1/fct - n/fat ) T *

tt =

2.30

<

10

cms.

ok.

tp =

1.07

<

10

cms.

ok.

Por Compresion ( la falla es mas por pandeo ) t p = C / Ócp

La zona critica de las cascaras son los bordes, es por eso que se recomienda realizar un ensanche L L = tce =

2.00 16

m. cm.

: Longitud de ensanche 20 tc : espesor de la cúpula ensanchada 1,5 tc

3.- CÁLCULO DE ACEROS * CALCULO DE REFUERZO CIRCUNFERENCIAL Se sabe que : As = NØ / fat Pero también : Asmin = 0,18 tc

As

=

3.03

> Asmin

Asmin

=

1.80

cm²/m

ok.

Para : Ø

3/8"

=

0.71

cm²

El espaciamiento será:

Pero se colocara

S =

Ø 3/8"

a

23.45

cm

0.15 cmts.

* CALCULO DE REFUERZO MERIDIONAL Como se sabe que los momentos que se producen en las cascaras son despresiables se trabajara con el Asmin. Asmin = 0,18 tc

Asmin

=

1.80

cm²/m

Para : Ø

3/8"

=

0.71

cm²

El espaciamiento será:

Pero se colocara

S =

Ø 3/8"

a

39.44

cm

0.20 cmts.

4.- DISEÑO DE LA VIGA DE BORDE El esquema de fuerza que actua sobre la viga es el siguiente: Nø Ø

H

H = NØ x Cos Øf

H =

2195.95 kg.

T = H x Dc/2

T =

7411.33 kg.

Av =

662.66

CALCULO DE LA SECCION DE LA VIGA Av = (1/fct - n/fat ) T La viga será de :

0.25 m x

cm²

0.35 m

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:

Lugar

:

CONSTRUCCIÓN Y MEJORAMIENTO SISTEMA DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO DEL C.P. LA MORADA - CHOLÓN - MARAÑÓN - HUÁNUCO

Loc. La Morada, Distrito Cholón, Prov. Marañon, Dpto. Huánuco

CALCULO DEL ACERO As = T/ f at

As

=

8.72

cm²

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:

Lugar

:

CONSTRUCCIÓN Y MEJORAMIENTO SISTEMA DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO DEL C.P. LA MORADA - CHOLÓN - MARAÑÓN - HUÁNUCO

Loc. La Morada, Distrito Cholón, Prov. Marañon, Dpto. Huánuco 4 2 POR LO TANTO

Av = As = As =

Será

875.000 8.000 acero de 5/8" para la viga 2.580 acero de 1/2" para la viga ( por efecto constructivo) 10.580 cm2 > 8.72 … OK 4 Ø 5/8" y 2 de Ø 1/2" con estribos de 3/8" cada 0,20 m.

III.- DISEÑO DE LA CUBA 1.- CÁLCULO DE TENSIONES Mediante una tabla de coeficientes se determinar las tensiones ( ACI, JULIO RIVERA FEIJOO) Se diseñara con un : Y t = De 20 cm. H T = Coef x w H Dc /2 t

Y

T

0.00 0.35 0.70 1.05 1.40 1.75 2.10 2.45 2.80 3.15 3.50

2242.15 3325.54 4523.28 5793.78 7127.80 8444.50 9362.73 9484.00 7970.95 4713.85 2195.95

Y

0.00 0.35 0.70 1.05 1.40 1.75 2.10 2.45 2.80 3.15 3.50

Tmax.

=

9484.00

Kg.

DIAGRAMA DE TENSIONES VERIFICACION DEL ESPESOR Se sabe que : t = (1/fct - n/fat ) T

t

=

8.48

<

20

cms.

ok.

2.- CÁLCULO DE MOMENTOS También se empleara los coeficientes para determinar los Momentos (ACI, JULIO RIVERA FEIJOO) M = Coef x w x H³ Y

M

0.00 0.35 0.70 1.05 1.40 1.75 2.10 2.45 2.80 3.15 3.50

0.00 0.21 0.64 3.90 7.29 8.58 51.45 94.33 107.19 -17.15 -424.46

Y

0.00 0.35 0.70 1.05 1.40 1.75 2.10 2.45 2.80 3.15 3.50

Mmax. =

424.46

Kg.-m

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Lugar

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CONSTRUCCIÓN Y MEJORAMIENTO SISTEMA DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO DEL C.P. LA MORADA - CHOLÓN - MARAÑÓN - HUÁNUCO

Loc. La Morada, Distrito Cholón, Prov. Marañon, Dpto. Huánuco DIAGRAMA DE MOMENTOS

3.- CÁLCULO DE REFUERZOS REFUERZO HORIZONTAL se sabe que d = 17 cm. Para un recubrimiento de :

3

As = T/ f at También se sabe : Asmin = 0,18 d

cm. En la cuba As

=

11.16

cm²/m. > Asmin.

Asmin

=

3.06

cm²/m

Para : Ø 3/8"

=

0.71

cm²

El espaciamiento será:

Pero se colocara

S =

Ø 3/8"

a

12.73 20

cm

cmts en doble malla

REFUERZO VERTICAL Tambien se sabe que el momento ultimo es: Mu = Ø * f'c * b * d² * X * (1-0,59 * X) Donde : Ø: 0.9 b: 100 d: 17.0 X: ??

Coeficiente de reduccion por flexion Ancho de la losa de analisis ( cm.) Espesor de losa menos recubrimiento Valor a determinar, resolviendo la ecuacion cuadratica

Para:

=

Mu

424.46

kg. x m

(Momento Máximo que se esta presentando en el muro )

Resiolviendo la Ecuación X1 X2

= =

1.687 0.008

Tomemos el menor valor positivo, reemplazando se tiene :

X2

= p * fy f'c

Por ser una estructura que contendra agua se tiene que : fy = faf

=

Reemplazando : p = As

850.00 kg/cm2

Esfuerzo permisible de tension por flexion del acero.

0.0019

También:

=

3.28

cm²/m > Asmin.

Ø 1/2" =

1.29

cm²

Asmin.

=

3.06

cm²/m

S =

19.67

cm

Ok

Para : El espaciamiento será: Se colocara IV.-

DISEÑO DE LA LOSA DE FONDO LOSA DE FONDO Se tiene que el Momento en el borde es de El espesor de losa es de: 20

Ø 1/2" a Ø 1/2" a

Mb cm.

=

20 25

cm malla inferior cm malla exterior

424.46

Kg.-m

ok.

DISEÑO DE UN RESERVORIO CIRCULAR Obra

:

Lugar

:

CONSTRUCCIÓN Y MEJORAMIENTO SISTEMA DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO DEL C.P. LA MORADA - CHOLÓN - MARAÑÓN - HUÁNUCO

Loc. La Morada, Distrito Cholón, Prov. Marañon, Dpto. Huánuco

Tambien se sabe que el momento ultimo es: Mu = Ø * f'c * b * d² * X * (1-0,59 * X)

DISEÑO DE UN RESERVORIO CIRCULAR Obra

:

Lugar

:

CONSTRUCCIÓN Y MEJORAMIENTO SISTEMA DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO DEL C.P. LA MORADA - CHOLÓN - MARAÑÓN - HUÁNUCO

Loc. La Morada, Distrito Cholón, Prov. Marañon, Dpto. Huánuco

Donde : Ø: b: dL : X:

0.9 100 17 ??

Coeficiente de reduccion por flexion Ancho de la losa de analisis ( cm.) Espesor de losa menos recubrimiento, siendo el Recubrimiento de : Valor a determinar, resolviendo la ecuacion cuadratica

Para:

Mu

=

424.46

kg. x m

3.5

cm.

(Momento Máximo que se esta presentando en la losa )

Resiolviendo la Ecuación X1 X2

= =

1.687 0.008

Tomemos el menor valor positivo, reemplazando se tiene :

X2

= p * fy f'c

Por ser una estructura que contendra agua se tiene que : fy = faf

=

850.0

Reemplazando : p =

0.0020

As

kg/cm2

Esfuerzo permisible de tension por flexion del acero.

También:

=

3.38

cm²/m > Asmin.

Ø 1/2" =

1.29

cm²

Asmin.

=

2.97

cm²/m

S =

38.17

cm

Ok

Para : El espaciamiento será: Se colocara

Ø 1/2" a

20

ambos sentidos

VIGA DE CIMENTACION Se tendrá que verificar la viga de cimentacion ya que este soportara todas las cargas actauntes. Metrados Peso de la Cúpula Pcp = 1046.25 Kg./m. Pcp = Pp / pDc Peso de la Cúba

Pc = t (H + 0,15 ) &c

Peso de la Viga de Cimentación Si consideramos para la viga una seccion de :

Pc =

60 cm. x

1752.00 Kg./m.

100 cm.

Pv = a x b x &c

Pv =

1440.00 Kg./m.

Pt = Pcp + Pc + Pv

Pt =

4238.25 Kg./m.

El peso total actuante es de :

Se sabe También que : Ós = 1.12 Esfuerzo actuante sobre la viga : a = 60.00

kg./cm² cm

Óa =

0.71

kg./cm²

Debido a que la viga debera presentar un posible asentamiento se tendrá que reforzar es . Asmin = 0,0018 x a x b Se colocara

Asmin. = 10

10.80

cm²

Ø 1/2" colocados en la viga @ 0,20 m

< Ós

ok.