06.00 Diseño Del CRP Tipo 7

MUNICIPAL MU NICIPALIDAD IDAD DISTRITA DISTRITALL DE CHA CHARAT RAT OBR BRA: A: “MEJO “MEJ ORAMI RAMIENTO ENTODEL SER VIC VICII O DE AGUA POTABLE POTABLE Y AMPLIACIÓ AMPLIACI ÓN DEL ALCANTARI ALCANTARILLADO LLADOEN EL CASER CAS ERII O DE CAYANCHAL, DISTRI DIS TRITO TO DE CHARAT, CHAR AT, PRO PR OVI VINCI NCIA A DE OTUZ OTUZCO, DEPARTAMENTOLA LIBERTAD” LIB ERTAD”

DISEÑO DE LA CÁMARA ROMPE PRESIÓN TIPO 7 (CRP-7) I. DISEÑO HIDRÁULICO DE LA CÁMARA ROM ROM PE PRESIÓN PRESIÓN TIPO 7 (CRP-7 ) DATOS: CAUDAL MAXIMO DIARIO DIÁMETRO DE LA TUBERÍA DE ENTRADA DIÁMETRO DE LA TUBERÍA DE SALIDA DIÁMETRO DE LA TUBERÍA DE LIMPIEZA Y REBOSE

Qmd = Dent = Dsal = Dlr = Dent =

2 .1 2 3 .0 0 3 .0 0 3.00

L i t / s eg " " "

A.- CÁLCULO CÁLCULO DE LA CARGA CARGA REQUERIDA REQUERIDA (H ) PARA QUE EL GASTO GASTO DE SALIDA PUEDA FLUIR Para determinar la altura de la Cámara Rompe Presión (CRP-7), es necesario conocer la VELOCIDAD DEL FLUJO "V", "V", para ello se determina m ediante la siguiente fórmula: 1.9735  = 1.9

 

D V

= =

3.00 0.46

" m/seg

Conocida la Velocidad del Flujo, se puede determinar la altura de la Cámara Rompe Presión (CRP-7) conociendo laCARGA la CARGA REQUERIDA "H", "H", para ello se determina mediante la siguiente fórmula:   = 1.56 2

g = H = H asumida

=

9 .8 1 0.02 0 .5 5

m/seg 2 ; Aceleración gravitacional m m ; A s u m im im os os u n a Altu ra

0 .1 0 0.55 0 .3 .3 5 1.00

m ; A ltu ra m ín im a d e 1 0 c m m ; Carga de Agua m ; B or ord e L ib re re, m ínín im im o d e 3 0 c m m

B.- CÁLCULO CÁLCULO DE LA ALTURA ALTURA TOTAL DE LA LA CÁMARA ROMPE PRESIÓN (HT)

 =  +  + 

A H BL HT

= = = =

C.- DIMENSIONAMIENTO Por facilidad, en el proceso constructivo y en la instalacion de accesorios, se consideraran las siguientes dimensiones (internas): CÁMARA HÚMEDA L1 L2 A H BL HT

= = = = = =

0 .6 0 0 .8 0 0.10 0.55 0.35 1.00

m; m; m; m; m; m

señado por palaceport@ palaceport@ eiensolution.com eiensolution.com

CÁMARA SECA An c h o L a rg o Altura mínima de 10 cm Carga de Agua Borde Libre, Libre, mínimo mínimo de 30 cm

l1 l2 hT

= = =

0 .4 0 0 .4 0 0 .7 0

m ; Ancho m ; L a rg o m ; A lt o

1 de 9

MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE CHARAT OBRA: “MEJORAMIENTODEL SER VICIO DE AGUA POTABLE Y AMPLIACIÓN DEL ALCANTARILLADOEN EL CASERIO DE CAYANCHAL, DISTRITO DE CHARAT, PROVINCIA DE OTUZCO, DEPARTAMENTOLA LIBERTAD”

DISEÑO DE LA CÁMARA ROMPE PRESIÓN TIPO 7 (CRP-7) C.- REPRESENTACIÓN GRÁFICA

0.80

0.40 TUBERÍA DE ENTRADA

TUBERÍA DE SALIDA

0.60

0.40

A

A

CÁMARA ROMPE PRESIÓN TIPO 7 (CRP-7): VISTA EN PLANTA

0.80

0.40

0.15 0.35 0.70 1.00 0.55

S = 1%

TUBERÍA DE ENTRADA

0.10 TUBERÍA DE SALIDA

CÁMARA ROMPE PRESIÓN TIPO 7 (CRP-7): CORTE A-A

señado por palaceport@ eiensolution.com

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DISEÑO DE LA CÁMARA ROMPE PRESIÓN TIPO 7 (CRP-7) II. DISEÑO ESTRUCTURAL DE LA CÁMARA ROMPE PRESIÓN TIPO 7 (CRP-7) Para el diseño estructural de la Cámara Rompe Presión Tipo 7, se utilizará el método Portland Cement Association, que determina momentos y fuerzas cortantes como resultado de experiencias sobre modelos basados en la teoría de "Plates and Shells" de Timoshenco, donde se consideran la partes empotradas entre si. Para este tipo de sistema, típicos para po blaciones rurales, s e utiliza preferentemente la condición que co nsidera la tapa libre y el fondo em potrado. Para este caso cuando actúa solo el empuje del agua, la presión en el borde es cero y la presión máxima (P), ocurre en la base.  =  ℎ

 =  ℎ 

El empuje del agua es:

 2

Donde:  =  =

Gt =

1000.00 Kg/m 3 1800.00 Kg/m 3 1.00 Kg/cm²

; Peso especifico del agua ; Peso especifico d el terreno ; Capacidad Portante del terreno

A.- CÁLCULO DE MOMENTOS Y ESPESORES A.1) PAREDES A.1.1) CÁLCULO DEL MOMENTO DE DISEÑO DE LA PARED El calculo se realiza cuando la Cámara Rom pe Presión Tipo 7 se encuentra llena y su jeta a la presión de agua. h= b=

0.55 0.80

m m

Relación :

b/h = 1.45

Para la relación b/h, se presentan los coeficientes (K) para el calculo de los momentos. b/h

x/h

1.50

0 1/ 4 1/ 2 3/ 4 1

Y= 0 Mx 0.000 0.008 0.016 0.003 -0.060

Y = b/4 My 0.021 0.020 0.016 0.006 -0.012

Los momentos se determinan mediante la siguiente formula: Conocidos los datos s e calcula:


 ℎ =

Mx 0.000 0.004 0.010 0.003 -0.041 M

Y = b/2 My 0.005 0.007 0.008 0.004 -0.008

Mx 0.000 -0.009 -0.008 -0.005 0.000

My -0.040 -0.044 -0.042 -0.026 0.000

=    ℎ 

166.38 Kg

3 de 9


DISEÑO DE LA CÁMARA ROMPE PRESIÓN TIPO 7 (CRP-7) MOMENTOS (Kg-m) DEBIDO AL EMPUJE DEL AGUA b/h

x/h

1.50

0 1/ 4 1/ 2 3/ 4 1

Y= 0 Mx 0.00 1.33 2.66 0.50 -9.98

Y = b/4 My 3.49 3.33 2.66 1.00 -2.00

Del cuadro anterior se obtiene el Máximo Momento Absolu to: A.1.2 ) CÁLCULO DEL ESPESOR DE LA PARED Se determina mediante la siguiente formula: Donde:  f'c = e= 6  ft = b = Reemplazando valores se tiene: e =

210.00 12.32 100.00 2.21

Mx 0.00 0.67 1.66 0.50 -6.82

Y = b/2 My 0.83 1.16 1.33 0.67 -1.33

Mx 0.00 -1.50 -1.33 -0.83 0.00

M =

Kg/cm² Kg/cm² cm cm

My -6.66 -7.32 -6.99 -4.33 0.00

9.98 Kg-m

; Resistencia del concreto ft = 0.85

′⬚

Se asume e =

15.00 cm

A.2) LOSA DE FONDO: A.2.1) CÁLCULO DEL MOMENTO DE DISEÑO DE LA LOSA DE FONDO Asumiendo un espesor de la losa de fondo. Y conocida la altura de agua, el valor de P será: Se asume E = 15.00 cm METRADO DE CARGAS: Peso propio del agua: Peso del concreto:

ℎ = 

=

W =

550.00 Kg/m² 360.00 Kg/m² 910.00 Kg/m²

La losa de fondo será analizada como una placa flexible y no como una placa rígida, debido a que el espesor es pequeño en relación a la longitud; además se considerará apoyada en un medio cuya rigidez aumenta con el empotramiento. Dicha placa estará empotrada en los bordes. Debido a la acción de las cargas verticales actuantes para una luz interna, se originan los siguientes momentos: MOMENTO DE EMPOTRAMIENTO EN LOS EXTREMOS: L = 0.80 m = −

 192

Entonces M =

-3.03 Kg-m

Entonces M =

1.52 Kg-m

MOMENTO EN EL CENTRO: =

 384

Para losas planas rectangulares armadas con armaduras en dos direcciones, se recomienda los siguientes factores:


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DISEÑO DE LA CÁMARA ROMPE PRESIÓN TIPO 7 (CRP-7) Para un momento en el centro: Para un momento de empotramiento:

0.0513 0.5290

MOMENTOS FINALES: Empotramiento: M (e) = 0.5290 x M -1.60 Kg-m Centro: M (c) = 0.0513 x M 0.08 Kg-m Por lo tanto el Máximo Momento Absoluto de los mom entos finales obtenidos es :

M=

1.60 Kg-m

A.2.2) CÁLCULO DEL ESPESOR DE LA LOSA DE FONDO El espesor se calcula mediante el método elástico sin agrietamiento, considerando el máximo momento absoluto de los momento finales obtenidos Se determina mediante la siguiente formula:

e=

6

 

Donde: f'c = ft = b =

Reemplazando valores se tiene: e = Recubrimiento = Para el diseño se considera:


210.00 12.32 100.00 0.88 4.00

Kg/ cm ² Kg/cm² cm cm cm

; Resistencia del conc reto ft = 0.85

′⬚

Se asume e =

15.00 cm

d = e - recub. =

11.00 cm

5 de 9


DISEÑO DE LA CÁMARA ROMPE PRESIÓN TIPO 7 (CRP-7) B.- DISTRIBUCIÓN DE LA ARMADURA: Para determinar el valor del área de Acero de la armadura de la pared, de la losa d e cubierta y de fondo, se consid era la siguiente relación:  =

Donde:

   

M ; M om ento m áxim o absoluto en Kg- m fs; Fatiga de trabajo en Kg/cm² j ; Relac ión entre la dis tancia de la res ultante de los esfuerzos d e com pres ión al c entro d e gravedad de los esfuerzos de tensión. d ; Peralte efectivo en (cm ).

B.1) DISTRIBUCIÓN DE LA ARMADURA EN LA PARED: Para la armadura vertical, resulta un mom ento: Para la armadura horizontal el momento:

Mx = My =

-9.98 Kg-m -6.66 Kg-m

Para resistir los momentos originados por la presión del agua y tener una distribución de la armadura, se considera: fs = 0.4 Fy = Es =  = 15,000  =

n = fc = b = e = recubrimiento = Peralte efectivo (d) = Fy = f'c =

1680.00 Kg/cm²; fatiga de Trabajo 2 ,1 00 ,0 00 .0 0 217,370.65 9.66 94.50 Kg/cm² 100.00 cm 15.00 cm 7.50 cm 7.50 cm 4,200.00 Kg/cm²; Esfuerzo de Fluencia del Acero 210.00 Kg/c m²; Resistencia a la Compresión del Concreto

1

= 1+

  

0.35



0.88

 = 1 −

3

As min = 0.0015 (b)(e)

2.25 cm ²

ACERO VERTICAL  =

   

As adecuado = Se usará acero de diámetro: Área Varilla = Espaciamiento =


0.09 cm ² 2.25 cm ² 3/8"

DISTRIBUCIÓN:

Ø 3/8" @ 30 cm

0.71 cm ² 30.00 cm

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DISEÑO DE LA CÁMARA ROMPE PRESIÓN TIPO 7 (CRP-7) ACERO HORIZONTAL  =

 

0.06 cm ² 2.25 cm ²




DISTRIBUCIÓN:

Ø 3/8" @ 30 cm

3/8" 0.71 cm ² 30.00 cm

B.2.- DISTRIBUCIÓN DE LA ARMADURA EN LA LOSA DE FONDO: Como en el caso del calculo de la armadura de la pared, en la losa de fondo se considera un máximo momento absoluto de Mab : fs = 0.4 Fy = n = fc = b = e = recubrimiento = Peralte efectivo (d) = Fy = f'c =

1.60 Kg-m 1,680.00 9.66 94.50 100.00 15.00 4.00 11.00 4,200.00 210.00

Kg/cm²; fatiga de Trabajo Kg/cm² cm cm cm cm Kg/c m²; Esfuerzo de Fluencia del Acero Kg/c m²; Resistencia a la Compresión del Concreto

1

= 1+

  

0.35



0.88

 = 1 −

3

As min = 0.0017 (b)(e)

2.55 cm ²

ACERO LONGITUDIN AL Y TRANSVERSAL  =

   



0.01 cm ² 2.55 cm ² 3/8"

DISTRIBUCIÓN:

Ø 3/8" @ 25 cm

0.71 cm ² 25.00 cm

7 de 9


DISEÑO DE LA CÁMARA ROMPE PRESIÓN TIPO 7 (CRP-7) C . - CHEQUEO POR ESFUERZO CORTANTE Y ADHERENCIA: El chequeo por esfuerzo cortante tiene la finalidad de verificar si la estructura requiere estribos o no; y el chequ eo por adherencia sirve para verificar si existe una perfecta adhesión entre el concreto y el acero d e refuerzo. C.1.- CHEQUEO DE LA PARED: ESFUERZO CORTANTE: La fuerza cortante total máxima (V), será:

Esfuerzo cortante Nominal (v):

 =  

=

El es fu erzo perm is ib le n om in al en lo s m uro s, n o exc ed erá a:

 

ℎ 2

V=

151.25

Kg

v=

0.23

Kg/cm²

Vm ax = 0 .0 2 x f 'c =

4.20

Kg/cm²

Como Vmax > v = = = = = = > las dimensiones del muro por corte, satis facen las condiciones de diseño, OK!!! ADHERENCIA: Para elementos sujetos a flexión, el esfuerzo de adherencia en cualquier punto de la sección s e calcula mediante: Adh = perímetro de la varilla de fierro x Numero de varill as  = Para Ø = 3/8" La Adherencia será: 2.99 ℎ Espaciamiento = Ø 3/8" @ 30 cm N°varillas = 3.33 u= 2.29 Kg/cm² El esfuerzo permis ible por adherencia (um ax) es: umax = 0.05 x f'c = 10.50 Kg/cm² Como umax > u = = = = = = > las dimensiones del muro por adherencia, satisfacen las condiciones de diseño OK!!!


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DISEÑO DE LA CÁMARA ROMPE PRESIÓN TIPO 7 (CRP-7) D. - REPRESENTACIÓN GRÁFICA DE LA DISTRIBUCIÓN DE LA ARMADURA

0.10

1.10 0.15

0.80

0.10 0.15

0.10

0.10 0.15 0.10

0.15 Ø 3/8" @ 30 cm

0.90

0.40

Ø 1/4" @ 20 cm

Ø 3/8" @ 30 cm

0.60

0.90

0.10 0.15

0.15

0.10

0.10 0.15 0.10

0.80

0.15

1.10

0.10

CÁMARA ROMPE PRESIÓN TIPO 7 (CRP-7): VISTA EN PLANTA - DISTRIBUCIÓN DE ARMADURA

0.10

0.40

1.10 0.15

Ø 1/4" @ 20 cm

0.70

0.80

0.15

Ø 3/8" @ 30 cm Ø 3/8" @ 30 cm

0.15

0.10

1.00

Ø 3/8" @ 25 cm

0.15 0.15 0.10

0.15 0.10

CÁMARA ROMPE PRESIÓN TIPO 7 (CRP-7 ): CORTE A-A - DISTRIBUCIÓN DE ARMADURA


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06.00 Diseño Del CRP Tipo 7

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