Memoria de Cálculo Estructural

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Diciembre 2011

MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL DE LOS RESERVORIOS R-0(V=300m3) Y R-3 (V=250m3) 1. GENERALIDADES El presente memoria de cálculo muestra el análisis sísmico y diseño de elementos estructurales, para la estructura de los dos reservorios rectangulares apoyados, el R-0 de 300m3 y R-3 de 250m3. Cuya función es almacenar agua, el análisis sísmico se realizó por método de análisis dinámico cuyo modelamiento se realizó mediante el software SAP 2000. 2. REGLAMENTACIÓN Y NORMAS DE DISEÑO Las normas utilizadas para el análisis y diseño son las siguientes: ‫ ص‬NORMA E - 020 - CARGAS ‫ ص‬NORMA E - 050 - SUELOS Y CIMENTACIÓN ‫ ص‬NORMA E - 060 - CONCRETO ARMADO ‫ ص‬NORMA E - 030 - DISEÑO SISMO RESISTENTE Los estándares utilizados son: ‫ ص‬Reglamento ACI-318 ‫ ص‬Reglamento ACI-350 3. CARACTERISTICAS DEL RESERVORIO Características Generales. ‫ ص‬Tipo de estructura ‫ ص‬Ubicación ‫ ص‬Tipo de Suelo Características Geométricas

: : :

Reservorio cuadrado de concreto armado Distrito de Calana Intermedio

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Diciembre 2011 4. ESTRUCTURACION La estructura de los reservorios es de muros de concreto armado siendo estos de forma cuadrada apoyados sobre la superficie del suelo, los cuales serán sometidos a cargas de presión hidrostática del agua, así mismo las fuerzas hidrodinámicas generadas por el sismo. 5. PARAMETROS SISMICOS

‫ ص‬Factores tomadas de la Norma peruana E.030: (Z, S) ‫ ص‬Factores tomadas de la norma americana (U, R) 6. PROPIEDADES DE LOS MATERIALES UTILIZADOS EN EL ANÁLISIS ESTRUCTURAL Los materiales presentan las siguientes características: Propiedades de Concreto Armado ‫ ص‬Resistencia a la Compresión del Concreto f’c ‫ ص‬Peso especifico del concreto γc ‫ ص‬Límite de Fluencia del Acero fy ‫ ص‬Módulo de Elasticidad del Concreto Ec ‫ ص‬Módulo de Elasticidad del Acero Es ‫ ص‬Radio de Poisson para el concreto u Propiedades de Agua y suelo ‫ ص‬Peso especifico del agua γa ‫ ص‬Peso especifico suelo γs

= = = = = =

280 kg/cm2 2400kg/m3 4200 kg/cm2 15000 √f’c kg/cm2 2.00 E+6.00 kg/cm2 0.20

= =

1000 kg/m3 C-1 = 1936 kg/m3 C-2 = 1951 kg/m3 C-1 = 37.05° C-2 = 38.55° C-1 = 2.15 kg/cm2 C-2 = 2.30 kg/cm2 0.333333

‫ ص‬Angulo de fricción interna de suelo Ø

=

‫ ص‬Capacidad Portante (Df = 1.50m)

=

‫ ص‬Coeficiente de presión activa Suelo Ka

=

7. ESTUDIO ESTRUCTURAL El análisis dinámico se ha realizado con modelos de elementos finitos mediante procedimiento de superposición espectral, y se ha aplicado la teoría simplificada de Housner, la cual considera un modelo de masa y resorte.

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7.1. RESUMEN DE PARAMENTROS DEL MODELO DINAMICO Parámetros del modelo dinámico del Reservorio R-0 (V=300m3)

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Diciembre 2011 Parámetros del modelo dinámico del Reservorio R-3 (V=250m3)

7.2. MODELADO DINAMICO DE LA ESTRUCTURA Reservorio R-0 (V=300m3) Sin tapa

Reservorio R-0 (V=300m3) con tapa

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Diciembre 2011 Reservorio R-3 (V=250m3) sin tapa

Reservorio R-3 (V=250m3) con tapa

7.3. ANÁLISIS DE SUPERPOSICIÓN ESPECTRAL Los períodos naturales y modos de vibración podrán determinarse por un procedimiento de análisis que considera apropiadamente las características de rigidez y la distribución de las masas de la estructura y agua. Aceleración Espectral: Para cada una de las direcciones analizadas se utilizará un espectro inelástico de pseudos-aceleraciones, resulta en ambas direcciones igual y está determinado por la siguiente expresión.

Sa Z.U.C.S . g R

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7.4. COMBINACIONES DE LAS ACCIONES DE CARGAS La verificación de la capacidad de los elementos de concreto armado se basó en un procedimiento de cargas factorizadas, para el diseño se ha considerado las siguientes combinaciones de carga. U = 1.4 D + 1.7 H U = 1.4 D + 1.7 W U = 1.05 D +1.4 W +E U = 1.05 D +1.4 W –E U = 0.9 D +1.43 W +E U = 0.9 D +1.43 W –E Para diseño por carga anular Para diseño por flexión

= =

Donde: U=Carga factorizada. D=Carga muerta o permanente. H=Carga de presión del suelo. W=Carga de presión del agua. E=Carga de sismo.

1.65 U (envolvente) 1.30 U (envolvente)

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Diciembre 2011 8.00 RESULTADOS DE ANALIS ESTRUCTURAL Reservorio sin tapa R-0 (V=300m3): Diagrama de momentos

Reservorio sin tapa R-0 (V=300m3): Diagrama de fuerza anular

Reservorio sin tapa R-0 (V=300m3): Diagrama de fuerza cortante

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Diciembre 2011 Reservorio con tapa R-0 (V=300m3): Diagrama de momentos

Reservorio con tapa R-0 (V=300m3): Diagrama de fuerza anular

Reservorio con tapa R-0 (V=300m3): Diagrama de fuerza cortante

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Diciembre 2011 Reservorio sin tapa R-3 (V=250m3): Diagrama de momentos

Reservorio sin tapa R-3 (V=250m3): Diagrama de fuerza anular

Reservorio sin tapa R-3 (V=250m3): Diagrama de fuerza cortante

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Diciembre 2011 Reservorio con tapa R-3 (V=250m3): Diagrama de momentos

Reservorio con tapa R-3 (V=250m3): Diagrama de fuerza anular

Reservorio con tapa R-3 (V=250m3): Diagrama de fuerza cortante

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Diciembre 2011 RESUMEN DE LOS RESULTADOS DE ANALISIS ESTRUCTURAL Reservorio R-0 (V=300m3)

Reservorio R-0 (V=250m3)

DISEÑO DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES El cálculo del diseño de los elementos estructurales de concreto armado, ha sido realizada para los elementos más esforzados y más representativos (vigas, muros armados de reservorio, losa maciza, viga, etc.), habiéndose realizado por el método de resistencia última, en concordancia con la Norma Técnica E.060, las Normas ACI-318, cuyos resultados han sido detallados en planos de estructuras.