Descripción: Diseño estructural de un tanque rectangular enterrado de hormigón armado, utilizando el metodo de secciones y codigo ACI
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Memoria de cálculo para el diseño estructural de un tanque de elevación.Descripción completa
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DISEÑO ESTRUCTURAL DEL TANQUE DE ALMACENAMIENTO Datos asumidos: Al respecto se debe aclarar que todo el grupo de datos requeridos son adaptados ya sea viento, resistencia característica característica del concreto reforzado reforzado que se describirán más adelante adelante respectivamente. Norma empleada: Para el procedimiento del cálculo estructural y para el diseño de elementos estructurales se Empleara la norma American Concret Institute (ACI 318-08) Nombre del Software empleado: El programa de simulación estructural empleado para las solicitaciones y acciones en los elementos estructurales estructurales es el Staad pro v8i Análisis de cargas Para el análisis de cargas y para el pre diseño de elementos estructurales se empleara la norma American Concret Institute (ACI 318-08) Determinación de cargas muertas: “D” El programa estructural considera considera la carga muerta de toda to da la estructura, como el peso de las losas, vigas y también de las columnas por tal t al motivo especificamos que para la sobrecarga del tanque no se toma en cuenta porque es insignificante. Determinación de cargas vivas: “L”
Carga viva viva según el NTC DF y el código código ACI. La carga viva para cualquier otra construcción de techos, se toma de la norma un valor de: 250 KG/m2 Combinación de cargas Combinación 1: 1.4D Combinación 2: 1.4 (D+F) Combinación 3: 1.2 (D+F)+0.5Lr Combinación 4: D+F+Lr+W Dónde: D=Carga muerta Lr=Carga viva cubierta o tapa F=Carga debido a la presión del fluido
W= Carga de viento Pre dimensionamiento de elementos estructurales Se realizó el pre diseño tomando en cuenta las dimensiones y situaciones críticas de la estructura. Losas: Para losas en dos direcciones se tiene la siguiente ecuación. DEFINICION TIPO: Se analiza el caso más desfavorable.
Dónde: Ln = longitud larga fy = Tensión de fluencia del acero β=relación entre la longitud larga y corta de luz
Para la losa tiene que tener un peralte mínimo de 12.2 cm y por criterios constructivos recomienda un espesor de 15 cm. Según la norma ACI 318S-08 en la tabla 9.5(a) alturas de vigas no pre esforzado simplemente apoyado es como se muestra:
ℎ = 16 = 51600 = 31.25
El peralte mínimo es de 31.25 más 5 cm de recubrimiento= 36.26 cm Y por criterios de diseño se determina que el peralte será de 40 cm
Y la base es o.5 veces la altura por lo tanto se tiene En los sentidos x,y se adoptan vigas de 20x40
Columnas: Alguna de las limitaciones del código ACI 318-08 específica se refieren a las dimensiones de sección de la columna no menores a 625 cm2. Especificación de columnas: Columna de 1 hasta los 5 niveles: por lo cual se determina que será de 40x40
Simulación estructural La concepción del modelo estructural sistema de Pórtico de forma tridimensional. Para ello se asocia tanto las vigas como las columnas como elementos unidimensionales, denominados frames en tanto los puntos de intersección de los mismos como nodos joints. El análisis de las losas se realizó de una forma: Colocando placas de acero. Datos de entrada Para el modelo se utiliza un solo tipo de concreto. Concreto grado 250 kg/cm2 para elementos columnas, vigas, losas y fundaciones.
Empuje del agua Para el cálculo de la presión del agua se tiene como peso específico del agua 1000 kg/m3. Volumen=5*5*2.5=62.5 m3 volumen encerrado en el tanque de almacenamiento. La presión lateral empuje en el fondo del tanque será: F=2.5*1000=2500kg/m2 La presión hacia la losa en el fondo del tanque será: Q=2.5*1000=2500 kg/m2
Nota: las presiones del agua se introducen en programa y el hace los cálculos por cada pared
Datos de salida
Diseño estructural de trabe Sección transversal
Materiales
Base, b=20 cm
f’c =250 kg/cm2
Altura, h= 40 cm
fy=4200 kg/cm2
Luz, L=5 m Recubrimiento=2.5 cm Para facilitar el análisis se tomara la viga más crítica .
Momento ultimo Mu (+) = 12688kgm Mu (-) = 7744 kgm Diseño a flexión Cuantia de acero: Calculo de la cuantia máxima de acero de acuerdo al ACI 2002 β1= 0.85 para concreto menores a 280 kg/cm2
El ACI 318 - 2002 marca la siguiente fórmula para encontrar el acero mínimo para secciones a flexión:
0.8√ 4200250
Pmin=
=0.00319992
Determinación de la altura real de la viga: Para la verificación de nuestro peralte consideremos un promedio entre la cuantía máxima y la cuantía mínima de acero, de esta manera se obtendrá una viga equilibrada.
.+0.0030116 = 0.02197
=
0.02197∗250 4200 = 0.3690
Para ajustar el peralte efectivo de la viga se toma el momento de mayor magnitud a lo largo de la viga (de acuerdo a los cálculos anteriores), considerando que será una sección uniforme.
De Se despeja d para encontrar el peralte efectivo de la viga: Suponiendo que la base es de 20 cm
Verificación de la Necesidad de Armadura de Compresión: Si se supone que el acero de tracción se encuentra en fluencia, se puede utilizar la siguiente expresión para calcular la armadura requerida para resistir el momento flector solicitante:
