Memoria de Cálculo Estructural Reservorio Elevado (V = 125 m 3)
Dimensiones para Volumen de 125 M3 a= b= r'= h2= h1= f'= f= r=
3.60 2.55 3.60 3.60 2.55 1.05 1.20 6.00
m m m m m m m m
Control de Fisuramiento Para la determinación del área de refuerzo, se ha c onsiderado los siguientes niveles de esfuerzo: Tracción:
ƒs = 1.400 kg/cm2
Flexión: ƒs = 1.680 kg/cm2
(ƒs = ƒ y/3)
(ƒs = 0,40 ƒy)
Asimismo, se ha verificado el agrietamiento según el reglamento ACI-318, determinando determinando el valor Ζ :
Z = ƒs
3
≤
dc A
115 Kips/in < > 20.500 kg/cm ACI – 350 R
dc = Espesor del recubrimiento medido hasta el centro de la primera línea de refuerzo A = Area de concreto en tracción, entre el número de barras
1)
Análisis Sísmico
H=
ZUSC R
P
H =
0,4(1,5)1,4(2,5) 7,5
= 0,28 P
Metrado de Cargas
PESO DE COLUMNAS Y VIGAS DE ARRIOSTRE
P1
06 Columnas 18 vigas arriostre
27.22 10.37
37.58 ton PESO DE VIGA CIRCULAR DE FONDO
P2
6.02 ton
PESO DE CUPULA DE FONDO P3
2*π*R*f*e*2.4
P3
13.10 ton
PESO DE FONDO CONICO
P4
14.96 ton
PESO DE ANILLO CIRCULAR INFERIOR
P5
6.33 ton
PESO DE CUBA
P6
16.32 ton
PESO DE ANILLO CIRCULAR SUPERIOR
P7
4.22 ton
PESO DE COBERTURA DE CUPULA ESFERICA P8
2*π*R*f*e*2.4
P8
8.73 ton
PESO DE CHIMENEA DE ACCESO
P9
4.07 ton
PESO DE AGUA
P9
125.00 ton
RESUMEN DE CARGAS
PA PB PESO TOTAL
Por tanto: H=766.17 Ton
37.58 columnas y vigas 198.73 Cuba, cupula, vigas 2,736.32 ton
2.
Diseño de Cimentación Según Estudio de Mecán ica de Suelos, se tiene una capacidad portante de τ = 0.8 kg/cm2 a una profundidad de 2,0 m, se cimentará mediante un anillo circular de 1.6m de ancho y diámetro de 4.90 m.
ANALISIS TIPO ZAPATAS CO BINADAS (METODO RIGIDO) Hipótesis: - La cimentación es infinitament rígida, por lo tanto la deflexión de la cimentación no influye en la distribución de l s presiones -La presión del terreno está dist ibuida en una línea recta o en una superficie plana DATOS:
t1
t2 B L L2
P1D=
76.50
Ton
P2D=
76.50
Ton
Gt=
0 .80
Pprom=
1.80
Kg/c 2 (capacidad portante del suelo) Ton/ 3 (peso promedio del suelo y la cime tación)
Hf=
2.20
m (profundidad cimentación a partir del NPT)
S/C=
200.00
Kg/m2 (sobrecarga sobre el piso)
t1=
0.35
m. dimension columna 1
t2=
0.35
m. dimension columna 2
L=
2.75 m. (distancia entre ejes de columna)
F'c=
280.00
Kg/c 2
Fy=
4,200.00
Kg/c 2
1.- DIMENSIONES DE LA ZAPATA PT=P1+P2=
153.00
Ton
Gn=
3.84
Ton/ 2
Az=PT/Gn=
39.84
m2
Xo=
1.55
m
L2=2Xo
3.10
m
Usar:
5.30 m
B=Az/L2=
7.52
m
Usar:
1.60 m
DIMENSIONANDO LA ALTURA USA DO LA EXPRESION: H=0.11*L1 RAIZ(Wnu) =
0.42 m. Usar:
1.2 m.
1.- DISEÑO EN EL SENTIDO LONGI UDINAL P1u= 107.10
P2u=
107.10
40.42 Ton/m
Mumax para Xo= Mumax =
2.65 m. -
123.17
Ton-m
VERIFICACION POR CORTANTE
y3 y1
y2
Vc=0.85*0.53raiz(f'c)bd =
137.17 Ton.
d1= d2= y1=t1/2+d1= y2=t2/2+d1= y2=t2/2+d2=
113.73 111.55 1.31 1.31 1.29
Cm. (recubrimiento 5 cm) Cm. (recubrimiento 7.5 cm) Mt. Vy1= 46.99 Ton. <= Vc Mt. Vy2= 41.92 Ton. <= Vc Mt. Vy3= 43.83 Ton. <= Vc
DISEÑO POR PUNZONAMIENTO a) Columna Exterior A1=
1.37
m2
Vu=Pu1-Wnu A1=
72.59
Vc = φ 027 . 2 +
β
=
4
β
D mayor D menor
=
f ' c bo d ≤
Ton.
φ 110 .
f ' c bo d
1.00
bo=
3.32
m. (perímetro)
Vc=
591.57
Ton. >=Vu
BIEN
b) Columna Interior A2=
2.21
Vu=Pu2-Wnu A2=
m2 51.22
bo=
5.95
m. (perímetro)
Vc=
1,058.58
Ton. >=Vu
Ton.
BIEN
BIEN BIEN BIEN
DISEÑO POR FLEXION a) REFUERZO SUPERIOR d= b= Mu= W= As=
113.73 160.00 123.17 0.024 29.06
Asmin=
Cm. (recubrimiento 5 cm) Cm. Ton- . cm2
32.75 cm2
Usar acero de 1" cada
22
Cm.
Se usara acero de 3/4" cada 20 cm b) REFUERZO INFERIOR d= b= Lv= Mu=
111.55 160.00 2.20 97.80
W=
0.020
As=
23.47
Asmin=
como va ha ser continua Cm. (recubrimiento 7.5 cm) Cm. m. Ton- .
d L
cm2
32.12 cm2
Usar acero 3/4" cada
13
Se usara acero de 3/4" cada 15 cm como va ha ser continua
2.- DISEÑO EN DIRECCION TRANSV ERSAL t1
t2
113.73 =d b1
b1=t1+d/2= b2=t2+d=
0.92 1.49
mt. mt.
b2
sar = sar =
0.90 1.50
mt. mt.
Cm.
a) DISEÑO DE VIGA EXTERIOR P1u= 107.10 Qnu=P1u/B = d= b1= Lv= Mu=
66.94 111.55 90.00 0.625 13.07
W=
Ton.
Ton/ Cm. (recubrim. 7.5 cm) Cm. mt. Ton-
0.005
Lv 1.60
As=
Asmin=
3.11
cm2
18.07 cm2
Usar acero 3/4" cada
14
Cm.
Se usara acero de 3/4" cada 15 cm a) DISEÑO DE VIGA EXTERIOR P2u= 107.10 Qnu=P2u/B = d= b1= Lv= Mu=
66.94 111.55 150.00 0.625 13.07
W=
Ton.
Ton/ Cm. (recubrimi. 7.5 cm) Cm. mt. Ton-
0.003
Lv 1.60
As=
Asmin=
3.11
cm2
30.12 cm2
Usar acero 3/4" cada
14
Se usara acero de 3/4" cada 15 cm
Cm.
Diseño de Columna b= h= d= d' = As = As' = f 'c= fy=
35.00 45.00 40.00 5.00 13.34 13.34 280.00 4200.00
cm cm cm cm cm2 cm2 kg/cm2 kg/cm2
8φ3/4”+2φ5/8”
d"
e h
b As
A's
Pu
d' d
δ= 1.7% cuantía Es= 2,000,000 kg/cm2 (Módulo elasticidad acero) d'' = 17.5 cm (centroide plástico) Φ= 1= 0.85 FALLA BALANCEADA Coordenadas del punto balance cb=
23.53 cm
Pb=
166.60 ton
Mb=
40.43 ton-m
AP =
0.35
AM =
1.96
0.7
Diseño de Cúpula e=0,08 m
2a = 7.20m R = 6.00 m
f
f = 1.20 m �
2a
w = 2.400 (0,08) 1,1 = 211 s/c
= 50
Wservicio
= 261 kg/m2
Peso de cúpula: P = 2 πRfw= 11.807 kg V=
P 2aπ
tan φ =
= 522 kg/m a
R - f
= 0,750
; V(1,3) = 678 kg/m
φ = 36°,52
H = V tan (90°- φ) = 904 kg/m
R=
H 2 + V 2 = 1.130 kg/m
Espesor mínimo :
e=
R 100τ c
,
τc = 10 kg/cm2/m
emínimo = 1,13 cm < 8 cm
Refuerzo As =
V
τ acero
=
678 kg/m 800 kg/cm
2
= 0,85 cm2/m
corte
Asmin = 0,0018 (100)8 = 1,44 cm 2/m En general usar φ 1/4” @ 0,20
Diseño Anillo Viga Superior Tmáxima = Ha = 678 (10) = 6.780 kg
Area mínima de concreto: Ac = As =
T ft c
=
6.780 kg 15 kg/cm
6.780 kg 900 kg/cm
2
2
= 0.452 cm2 =30 x 30 cm2
= 7.53 cm2
As mínimo = 0,008 (30) 30 = 7.20 cm 2 Usar 8 φ1/2”
Diseño Pared Cilíndrica f 1c = 280 kg/cm2 , t = 0,12 m Refuerzo Vertical
- Mmax. servicio = 2,5 Tm -Mu= 3,50 Tm +Mmax servicio = 1,8
d mínimo = 0,12 m -As = 6,03 cm2
Usar 1 φ 1/2” @ 0,20 m
+Mu = 2,45 Tm
+As = 5,56 cm 2
Usar φ 1/2” @ 0,20 m Refuerzo Horizontal
H (m)
As (cm2)
2.00 1.00 0.00
49,42 42,15 34,89
φ φ 1/2” @ 0,20 c/c φ 1/2” @ 0,20 c/c φ 1/2” @ 0,20 c/c
Diseño Anillo Viga Inferior CARGA TRASMITIDA POR LA PARED:
�
Pc = 678 + 2.400(0,30)(0,30)+(2.15)0,20(2.400)
0,20
Pc = 1.926 kg/m F1 = Pc ctg β = 1.926 kg/m
������
���� �
C1 = Pc /Sen β = 2.724 kg/m Ta = F1R = 6.934 kg Ac = 30 x 45 = 1.350 cm2
��
F1
As = 8φ5/8, 4” φ1/2 = 21.16 cm2
β
Ftc =
Ta
β = 45°
Ta Asn + Ac
=
6.934 21.16(9) + 1350
= 4,50 kg/cm 2
Ftc = 4,5 kg/cm2 < 15 kg/cm2 Conforme
Diseño Fondo Tronco-Cónico CI = 2.724 kg/m A) 2,15 m
R=3,60 m Y
45°
0.95 m
C=
X = 2.65
Y = 0.95
R1 = 2.65 m
β = 45° Por Peso de Agua
C=
x = 3.60 x = 2.65
2x Sen β
CI = 0 CII = 2.424 kg/m
(2X + 3.6) 3
2 × Sen 2 β
Y=0
��
{(3.6 2 - X 2 ) 2.15 + (3.60 - X) 2
(3.6 + x)(0,20)2.400 Y
X = 3.60
X
,20
COMPRESIONES MERIDIANAS POR PESO PROPIO
tan β }γ
CI = 0 CIII = 285
τc máxima =
2.424 100( 20)
= 1.21 kg/cm2 < 0,4f’c = 112 kg/cm 2 Conforme
As mínimo = 0,008 (100)20 = 16 cm 2 Usar φ 1/2” @0,20 en 3 capas B)
Tracciones Paralelas
Por Peso Propio: T = 0,20 (2400) [2.65 + (0.95-y) tan β] x = 3.60 x = 2,65
y =0 y = 0.95
TI = 1.728 TII = 1.272
Por Peso de Agua: T =
{2.15 + (3.6 - x)1} 1.000 X Sen β
x = 3.60 x = 2.65
As = ftc =
TI = 10.948 TII = 11.620 kg/m
11.620 kg/m 1.000 kg/cm2
= 11,62 cm2/m
11.620 20(100) + 9(150)
usar φ1/2”@0,20 en 3 capas
= 3.46 kg/cm2 < 15 kg/cm2
Conforme
Diseño Fondo Esférico �
� � ���� �
t = 0,20 m �
� � ���� �
2b
2b = 5.10 m
�� � ���� �
γ c = 2.400 kg/m3 γ = 1.000 kg/m3 a) Compresiones Meridianas Por Peso Propio En la clave
En el arranque
C = ½ γ c tR1 = 864 kg/m
C=
2.400 t(R 1 ) 2 2R 1 - f 1
= 1.012 kg/m
Por Peso de Agua En la clave
C = ½ R1h’γ = 1.980 kg/m
En el arranque C = γ R1[(2R1-f 1)(h1+f 1)-f 1(R1-f 1/3)] 2(2R1-f 1) C = 1.658 kg/m Compresiones Meridianas Acumuladas En la clave
C = 2.844 kg/m
En el arranque
C = 2.670 kg/m
b) Compresiones Paralelas Anulares Por Peso Propio En la clave
T = ½γ c tR1 = 864 kg/m
1 (R 1 ) 2 T = γ ct ( R - f ) = 212.64 kg/m (2R 1 - f 1 )
En el arranque
1
Por Peso De Agua En la clave
T= ½ R’h’γ = 1.980 kg/m
En el arranque
T = γ
2(h' + f' ) (2R'-f' ) (h'+f' ) - f(R'-f' /3) 2 (2R'-f' )
R '
T = 7.820 kg/m Compresiones Paralelas Acumuladas: En la clave
T = 4.824 kg/m
En el arranque
T = 8.033 kg/m
Esfuerzo de Compresión Anular:
τc máximo =
8.033
= 4,02 kg/cm2 < 0,4f’c = 112 kg/cm2
100(20)
As mínimo = 0,002 (100)20 = 10 cm2 usar φ 1/2 “ @0,20 c/cara Refuerzo circular: φ ½” @0,20 Seguridad al Pandeo Cp =
Kp =
6EI (R 1 ) 2
3
=
648,148.148 8.033
3
6(210)(10 )(100)(20) / 12 (360)
2
= 80,69 > 10
Conforme
= 648,148.148 kg/m
Diseño Anillo Circular de Fondo C = 47.257 kg/m Ac = L 45x25 x 25= 1.577 cm 2
τ
= c/Ac = 29,97 kg/cm2 < 0,4f’c = 112 kg/cm2
As = 12φ5/8” + 5 φ 1/2” = 30.45 cm2 Conforme
