DISEÑO ALTURA TANQUE

MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE PACORA 

FORMA ANALITICA PARA DETERMINAR LA ALTURA DEL TANQUE ELEVADO  HR = C.TD - CTHR + P MIN + hf  Donde : HR = Altura de Reservorio ( losa de fondo de Reservorio) C.TD C.TD = Cota Cota del punto punto mas desfav desfavora orable ble CTHR = Cota del terreno donde se ubicara el tanque elevado P MIN = Presion Minima  hf = Sumatoria de todas las perdidas de cargas HR =

16.11 por diseño se redondeo a

40.00 40.00 38.00 10.00 4.11

m.s.n. m.s.n.m m m.s.n.m m m 7.26

16.25

2.7

1.80 m. 0.35

2.90

0.35

18 .60 2.90 16.25 0.35

2.90 0.35

2.90 0.35

2.90 N.T.N

0.50

2.80 mt 0.50

1.60.

1.60.

DISE DISE O ESTRU ESTRUCT CTUR URA AL a) DISEÑO DE LA CUBA Predimensionando Losa de Tapa y Fondo . Para losa Armada en dos direcciones t= L / 40 0.063

L= H=

2.5 1.95 t>= perimetro Losa /180 =

0.056

. Espesor de Pared:

t>= Perimetro Losa /180  Asumimos : t= 0.10 m. Tapa y Paredes: Losa de fondo de Cub

0.077

t= t=

0.15 0.20

m. m.

a-1) Diseño de la Tapa: Se considero como si fuera una losa armada en dos direcciones, simplemente apoyada en sus bordes Metrado de cargas: W propio = Sobrecarga=

360 kg/m2 100 kg/m2

WU= 1.5 CM + 1.8 CV WU= 1.5 CM + 1.8 CV CM = CV= W U=

540 180 720

KG/M2 KG/M2 KG/M2

Calculo de Momentos: Por el Metodo de Coeficientes para Losas Armadas en Dos Direcciones, dado en el Cap. 17 de las NPE. E-060( Concreto Armado) Momentos Positivos: 

Haremos uso de la tablas: 17.9.2.2b ( Coeficientes para momentos positivos debidos a la C.M.) y 17.9.2.2c ( Coeficientes para momentos positivos debidos a la C.V) Tenemos:  A=

2.8

m.

B=

2.8 m.

(A/B)=

Para CM.

1

( Caso 1: Losa Articulada Articulada

Para CV.

M A(CM)=C A(CM) X W CM A2 MB(CM)=CB(CM) X W CM B2

M A(CV)=C A(CV) X W CV A2 MB(CV)=CB(CV) X W CV B2

Segun tablas obtenemos : C ACM = C ACV CBCM = CBCV

= =

0.036 0.036

Reemplazando valores para CV. Y CM., hallamos los Momentos: M A+(CM) M A+(CV)

= =

152.410 50.803

kg-m kg-m

M A+=

203.213

kg-m

MB+(CM) MB+(CV)

= =

152.410 50.803

kg-m kg-m

M A+=

203.213

kg-m

DISE DISE O ESTRU ESTRUCT CTUR URA AL a) DISEÑO DE LA CUBA Predimensionando Losa de Tapa y Fondo . Para losa Armada en dos direcciones t= L / 40 0.063

L= H=

2.5 1.95 t>= perimetro Losa /180 =

0.056

. Espesor de Pared:

t>= Perimetro Losa /180  Asumimos : t= 0.10 m. Tapa y Paredes: Losa de fondo de Cub

0.077

t= t=

0.15 0.20

m. m.

a-1) Diseño de la Tapa: Se considero como si fuera una losa armada en dos direcciones, simplemente apoyada en sus bordes Metrado de cargas: W propio = Sobrecarga=

360 kg/m2 100 kg/m2

WU= 1.5 CM + 1.8 CV WU= 1.5 CM + 1.8 CV CM = CV= W U=

540 180 720

KG/M2 KG/M2 KG/M2

Calculo de Momentos: Por el Metodo de Coeficientes para Losas Armadas en Dos Direcciones, dado en el Cap. 17 de las NPE. E-060( Concreto Armado) Momentos Positivos: 

Haremos uso de la tablas: 17.9.2.2b ( Coeficientes para momentos positivos debidos a la C.M.) y 17.9.2.2c ( Coeficientes para momentos positivos debidos a la C.V) Tenemos:  A=

2.8

m.

B=

2.8 m.

(A/B)=

Para CM.

1

( Caso 1: Losa Articulada Articulada

Para CV.

M A(CM)=C A(CM) X W CM A2 MB(CM)=CB(CM) X W CM B2

M A(CV)=C A(CV) X W CV A2 MB(CV)=CB(CV) X W CV B2

Segun tablas obtenemos : C ACM = C ACV CBCM = CBCV

= =

0.036 0.036

Reemplazando valores para CV. Y CM., hallamos los Momentos: M A+(CM) M A+(CV)

= =

152.410 50.803

kg-m kg-m

M A+=

203.213

kg-m

MB+(CM) MB+(CV)

= =

152.410 50.803

kg-m kg-m

M A+=

203.213

kg-m

M o m e n t o s N e g a t i v o s :  Según la tabla 17.9.2.2a( Coeficientes para Momentos Negativos) es cero(0), ya que A=B, de acuerdo

a lo establecido en el Item 17.9.1.3: ( En bordes dsicontinuos se considerara un momento negativo = 1/3 del Momento Positivo) M A- = MB-

=

1/3 MA+

67.738

kg-m

1/3 MA+

M A+ M = 0.85 f'c*b*d

Verificacion del peralte de Flexion: 

Reemplazando: d= 0.616 e=

3.116

f'c= b= <

15cm.

d= (M / (0.85f'c*b))´1/2 210 100

kg/cm2 cm

OK

Verificacion por Esfuerzo Cortante: Según tabla 17.9.2.5 

C A=

CB=

0.5

Wu = Ca x W

360 Kg.

Vu = 1/2 (W u x L)

504 Kg Kg.

0.5

Cortante tomado por el concreto: Vc = 0.53 x (F'C)¨ 1/2 x b x d Donde d 15- 2.5 cm.

9600.54 12.5

Vc > Vu

OK

CALCULO DEL ACERO: ACERO MINIMO  As Min= (0.7*(f'c)¨1/2 * b*d)/fy

fy =

3.019 cm2.

Usar 1 Diam. 3/8" @ 20 cm.

4200 kg/cm2

ACERO POSITIVO

 As = M / (0.90 * fy(d -a/2)) a/2 =

donde:

a =(As* fy)/(0.85*f'c*b)

0.118 As

Reemplazando en la formula tenemos: Resolviendo la ecuacion tenemos

As=

As = (374.25*100) / (0.90 * 4200(12.5 -0.118As)) 0.963 cm2

0.963

<

3.019

Usar 1 Diam. 3/8" @ 20 cm. ACERO NEGATIVO

 As = M / (0.90 * fy(d -a/2)) a/2 =

donde:

a =(As* fy)/(0.85*f'c*b)

0.118 As

Reemplazando en la formula tenemos: Resolviendo la ecuacion tenemos

As=

As = (124.76*100) / (0.90 * 4200(12.5 -0.118As)) 0.3189 cm2

0.3189

<

3.019

Usar 1 Diam. 3/8" @ 20 cm. PARRILLA DE TORSION: Se colocara en los angulos libres de la losa, es una malla cuadrada ques se colocara en la parte sup

de la losa en una longitud igual a 1/5 de su long. L/5=

0.56

a-1) Diseño de la Losa de Fondo: Consideramos como una losa Armada en dos direcciones con Vigas de Apoyo empotrada en sus cuatro extremos. Metrado de cargas: W propio = 0.20 *2400 kg/m3= 480.00 kg/m2 W acabados= 100.00 kg/m2

WD W agua= WL

2.00*1000

WU= 1.5 CM + 1.8 CV WU= 1.5 CM + 1.8 CV CM = CV= WU=

870.00 3600.00 4470.00

kg/m2 kg/m2 kg/m2

kg/m3=

580.00 2000.00 2000.00

kg/m2 kg/m2 kg/m2

Calculo de Momentos: Por el Metodo de Coeficientes para Losas Armadas en Dos Direcciones, dado en el Cap. 17 de las NPE. E-060( Concreto Armado) Momentos Positivos: 

Haremos uso de la tablas: 17.9.2.2b ( C oeficientes para momentos positivos debidos a la C.M.) y 17.9.2.2c ( Coeficientes para momentos positivos debidos a la C.V) Tenemos:  A=

3.6

m.

B=

3.6 m.

(A/B)=

1

( Caso 2: Losa Armada e con vigas de apoyo e

Según tablas para el caso 2: losa armada en dos direcciones con Vigas de apoyo en todos los bordes: Para CM.

Para CV. 2

M A(CV)=C A(CV) X W CV A2 MB(CV)=CB(CV) X W CV B2

M A(CM)=C A(CM) X W CM A MB(CM)=CB(CM) X W CM B2 De las tablas obtenemos los sgtes valores: C A+(CM) CB+(CM)

= =

0.018 0.018

C A+(CM) CB+(CV)

= =

0.027 0.027

Reemplazmos valores y hallamos los momentos: M A +(CM)= M A+(CV)=

202.95 1259.71

kg-m kg-m

M A+=

1462.666

kg-m

MB +(CM)= MB+(CV)=

202.95 1259.71

kg-m kg-m

M A+=

1462.666

kg-m

M o m e n t o s N e g at i v o s :  

Haremos uso de la tablas: 17.9.2.2a ( C oeficientes para momentos negativos) Tenemos:  A=

3.6

m.

B=

3.6 m.

(A/B)=

1

Según tablas para el caso 2: losa armada en dos direcciones con Vigas de apoyo en todos los bordes: M A-=C A - X Wu A2 MB-=CB - X Wu B2

Wu = carga total ultima uniformemente repartida.

De las tablas obtenemos los sgtes valores: C ACB-

= =

0.045 0.045

Reemplazamos valores y hallamos los momentos: M A - = MB-

2606.90

kg-m

( Caso 2: Losa Armada e vigas de apoyo

Verificacion del peralte de flexion: M = 0.85 f'c*b*d

d= (M / (0.85f'c*b))´1/2

Reemplazando: d= 3.822 e=

6.322

f'c= b= <

20cm.

210 100

kg/cm2 cm

OK

Verificacion por Esfuerzo Cortante: Según tabla 17.9.2.5 ( Coeficientes para cortantes) Para el caso 2 obtenemos:

C A=

CB=

0.5

Wu = Ca x W

2235 Kg.

Vu = 1/2 (Wu x L)

4023 Kg.

0.5

Cortante tomado por el concreto: Vc = 0.53 x (F'C)¨ 1/2 x b x d Donde d 20- 2.5 cm.

13440.75

Vc > Vu

OK

17.5

CALCULO DEL ACERO: ACERO MINIMO  As Min= (0.7*(f'c)¨1/2 * b*d)/fy

fy =

4.227 cm2.

Usar 1 Diam. 1/2" @ 20 cm.

4200 kg/cm2

ACERO POSITIVO

 As = M / (0.90 * fy(d -a/2)) a/2 =

donde:

a =(As* fy)/(0.85*f'c*b)

0.118 As

Reemplazando en la formula tenemos:

As = (1629.70.*100) / (0.90 * 4200(17.5 -0.118As))  As=

Resolviendo la ecuacion tenemos

As=

38.694857 /(17.5-0.118As) 3.028 cm2

3.028

<

4.227

Usar 1 Diam. 1/2" @ 20 cm. ACERO NEGATIVO

 As = M / (0.90 * fy(d -a/2)) a/2 =

donde:

a =(As* fy)/(0.85*f'c*b)

0.118 As

Reemplazando en la formula tenemos:

As = (2904.61*100) / (0.90 * 4200(17.5 -0.118As))  As=

Resolviendo la ecuacion tenemos

As=

68.966 /(17.5-0.118As) 5.98 cm2

5.98

>

Usar 1 Diam. 1/2" @ 20 cm.

4.227

a-3) Diseño de Paredes: Las paredes de la cuba deben ser diseñadas, para soportar ademas de las presiones hidrostaticas, la causadas por el movimiento impulsivo del agua contenida, inducido por la vibracion de la estructura soporte. Estas presiones hidrodinamicas son causadas por el impacto del agua contra las paredes del tanque, cuando este es acelerado por el movimien

2.15 m.

2.80m.

Se debera calcular las reacciones en el apoyo para el diseño de las paredes. a-3- 1) Analisis Dinamico:

1.-Calculo de la Fuerza Movil: Fa= Z * U * S * C (Wi)/ Rd Donde: Wi = Peso de la masa movil Z= Factor de zona = U= Factor de uso = S= Factor de suelo= Rd = factor ductilidad C= Coeficiente Sismico

0.4 1.3 1.4 10

C= 0.8/ (Ta / Ts +1)*0.16, c

As=

3.02

Usar 1 Diam. 1/2" @ 20 cm. b- 3.- Franja Superior:

ACERO POSITIVO

 As = M / (0.90 * fy(d -a/2)) a/2 =

donde:

a =(As* fy)/(0.85*f'c*b)

0.118 As

Reemplazando en la formula tenemos:

As = (327.0*100) / (0.90 * 4200(12.5 -0.118As))  As=

Resolviendo la ecuacion tenemos

As=

0.731 cm2

0.005 /(12.5-0.118As) 0.731 <

3.02

Usar 1 Diam. 1/2" @ 20 cm. ACERO NEGATIVO

 As = M / (0.90 * fy(d -a/2)) a/2 =

donde:

a =(As* fy)/(0.85*f'c*b)

0.118 As

Reemplazando en la formula tenemos:

As = (653.0*100) / (0.90 * 4200(12.5 -0.118As))  As=

Resolviendo la ecuacion tenemos

As=

1.472 cm2

0.009 /(12.5-0.118As) 1.472 <

Usar 1 Diam. 1/2" @ 20 cm. C.- DISEÑO DEL CASTILL O 

 Asumiremos columnas de :

0.3

x

0.3

m.

Vigas de :4 to. Nivel: 1ro - 3ro. Nivel:

0.3 0.3

x x

0.25 0.25

m. m.

Concreto

2400

Kg/m3

PESO DE LA CUBA

* Losa de Tapa : * Losa de Fondo : * Losa de Paredes :

2.8002 x 0.15 x 2400 = 2.8002 x 0.20 x 2400 = 4(2.15*2.80 x 0.15 x 2400) =

2250.00 Kg. 3000.00 Kg. 7020.00 Kg. Total :

* Peso del Agua : WD = WL =

2.8002 x 2.00 x 1000 Kg/ m 3 =

12270.00 Kg. 12500 Kg.

Distribuyendo las cargas en el area de cada Portico W CD = W CL =

2.360 T/m 2.404 T/m

12270.00 Kg.

12500 Kg.

3.02

Mayorando Cargas: 1.5 xW CD = 1.8 x W CL =

3.539 T/m 4.327 T/m

P e s o p r o p i o d e l o s e l em e n t o s  

Peso de Vigas

4 to. Nivel: 1ro - 3 ro. Nivel:

0.3x 0.25 x 2400 Kg/m3 0.3 x 0.25 x 2400 Kg/m3

= =

180.00 Kg/m 180.00 Kg/m

Cargas Factorizadas: 4 to. Nivel: 1ro - 3 ro. Nivel:

0.27 0.270

T/m T/m

AN AL ISIS SISMICO 

Metrado de Cargas Columna 1ro - 4to. Nivel: H prom. 3

7.776 Tn

Vigas: 4 to. Nivel: 1ro - 3 ro. Nivel:

1.800 Tn 3.600 Tn 5.400 Tn

Total = W total del Castillo :

13.176 Tn.

Las Cargas se consideran concentradas en los niveles respectivos: 4 to. Nivel: 1ro - 3 to. Nivel:

5.69 Tn 7.49 Tn

Se considera el Peso de la Cuba cuando este con agua en el cuarto Nivel:

0.18 T/m 0.18 T/m

W=

24.77 Tn.

Entonces en el Quinto Ni vel tendremos: W=

30.46 Tn.

FUERZA SISMICA : 

según las NPE ( cap. 3: Diseño Sismorresistente) H = ( Z * U* C* S) P R

Donde: H= Fuerza horizontal o cortante total en la base debido a ala accion sismica. Z = Factor de Zona 0.4 ( Zona 3) U = Factor de Uso 1.5 (Reservorio elevado, edificacion especial) C= Coeficiente Sismico S= Factor de Suelo 1.4 ( Suelo tipo 3) R= Factor de Reduccion 10 ( Porticos de Concreto Armado) P= Peso de la Estructura 37.95 Tn. *Calculo del Coeficiente Sismico:

C = 2.5 ( Tp/T) 1.25

C