DISEÑO DE CAMARA DE REPARTICION 1. DIMENSIONAMIENTO DEL RESERVORIO D =
8.75
M
h =
4.80
M KG/CM2 M3
s
t
V=
10.00 250.00
CARACTERISTICAS GEOMETRICAS DEL RESERVORIO CIRCULAR m Kg/CM2 Fy= 4200 1.85 2 KG/CM F'c= 210 2.40 AGUA r = AGUA 0.0020 1.00 VIGA ANULAR
35 cm
x
40 cm
N=
TN/M3 TN/M3 TN/M3
1.00
D
C
f
NIV. MAX
B
h O S E R G N I
A
NIV.MIN
TUBERIA DE INGRESO
1.1 DIMENSIONAMIENTO DE CUPULA SUPERIOR 0.50(r 12 f 2 ) R f
La relacion relacion optima optima de la la flecha flecha con el diametr diametroo para dom dom f D
1 10
1 5
Considerando f=D/7 f= 1.25
f
r 1
Nota: Con el fin de que el oleaje producido por un sismo, no tenga efectos sobre la cupula. Se considera, por experiencias practicas la relación (f/R) debe estar comprendida entre 1/2 @ 1/5.
Considerando R=5 f
f
r 12 9
r 1 =
4.375 m
f=
1.46 m
R = 7.29 m Obtenido los valores geometricos de la cupula, consideramos un espesor minimo de 10 cm. Este valor se toma debido a que en la cupula s produciran principalmente esfuerzos de compresion. e = 7 cm 0.2
La cupula solo se diseña para soportar su peso propio y una sobrecarga; para que la cupula conserve su estado inicial, es necesario arriost su contorno para evitar desplazamientos laterales, como se muestra a continuación.
PESO PROPIO DE CUPULA POR M2 = Pp/M2 = SOBRECARGA POR M2 = CARGA TOTAL:
P T m
168 KG/M2 (W1) 100 KG/M2 (S/C)
W (2 R)( f ) 2 r 1
ESFUERZO HORIZONTAL:
TENSION TANGENCIAL:
E
T f CT (100)
268 KG/M2 P T 651.4 m
P T ( R f ) r 1
f CT 0.5 f SP
11.59
KG/M
868.5 KG/M
T
T 2 P 2 E 2
ESPESOR DE CUPULA SUPERIOR: e
e
1085.6 KG/M
f SP 1.6
f C '
23.1862
e = 0.94 CM
Nota: Por recubrimiento y para evitar fisuras se considera el espesor de 7.00 cm como minimo según reglamento, pero usaremos un espesor de 10 cm. e = 7.00 cm
2. DIMENSIONAMIENTO DE LA PARED CILINDRICA O FUSTE: La pared cilindrica o fuste presentara mayores esfuerzos debido a las cargas estaticas. Los mayores esfuerzos de tracción se presentaran en la parte inferior (h/3, aprox), debido al empuje del agua. D
h1
h
E
hD 2
E = 21000 KG/M
ESPESOR DE PARED CILINDRICA: f CT 1.3(0.90) e
f CT 16.95
f C '
E 100( f CT )
e = 12.39 cm
Si bien la presión disminuye mientras decrece "h", no es recomendable disminuir el espesor; según el analisis que se haga, puesto que en predimensionamiento no se considera el analisis sismico dinamico.
ok 15 e 20 cm El dimensionamiento d elas vigas se realizara de acuerdo al requerimiento estructural.
3. PESO PROPIO DE LA ESTRUCTURA Y METRADO DE CARGAS: Teniendo la geometria del tanque y conociendo las caracteristicas de los materiales a emplear se realiza el metrado de cargas.
A.-
CUPULA SUPERIOR:
P P
M 2
268 KG/M2
P 2 Rf ( P P
)
P = 17.9 Ton
M 2
B.-
PARED CILINDRICA O FUSTE: P 2 r 1eh P= 63.3 Ton
C.-
PESO DE VIGAS:
ASUMIENDO VC =
0.35 x 0.40 M 9.23 Ton
P 2 .r 1a.b.
P=
P V . H 2O
P=
D.-
PESO DE AGUA:
E.-
PESO DE LA ESTRUCTURA:
P EST 340.43 Ton
250 Ton
4. CALCULO DE LA ACELERACION ESPECTRAL SEGÚN RNE - NORMA E.030 Z= U= S= R= A.-
0.30 1.50 1.00 4.00
Tp = hn = CT =
PERIODO FUNDAMENTAL DE LA ESTRUCTURA T
hn
T = 0.08
C T
Tp 2 .5 T
C 2 .5
C R
B.-
0.40 4.80 60
0.1
< 0.70 C=
Ok
C = 2.5
12.5
0.625 OK
CALCULO DE LA ACELERACION ESPECTRAL S A
ZUCS xg R
T
C
0.10 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00 2.25 2.50 2.75 3.00 3.25 3.50
2.50 2.50 2.00 1.33 1.00 0.80 0.67 0.57 0.50 0.44 0.40 0.36 0.33 0.31 0.29
S A 1.10 C Sa (x,y) Sa (z) 2.76 2.76 2.21 1.47 1.10 0.88 0.74 0.63 0.55 0.49 0.44 0.40 0.37 0.34 0.32
1.84 1.84 1.47 0.98 0.74 0.59 0.49 0.42 0.37 0.33 0.29 0.27 0.25 0.23 0.21
T
C
3.75 4.00 4.25 4.50 4.75 5.00 5.25 5.50 5.75 6.00 6.25 6.50 6.75 7.00 7.25
0.27 0.25 0.24 0.22 0.21 0.20 0.19 0.18 0.17 0.17 0.16 0.15 0.15 0.14 0.14
Sa (x,y) Sa (z) 0.29 0.28 0.26 0.25 0.23 0.22 0.21 0.20 0.19 0.18 0.18 0.17 0.16 0.16 0.15
0.20 0.18 0.17 0.16 0.15 0.15 0.14 0.13 0.13 0.12 0.12 0.11 0.11 0.11 0.10
T
C
7.50 7.75 8.00 8.25 8.50 8.75 9.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 20.00 25.00
0.13 0.13 0.13 0.12 0.12 0.11 0.11 0.10 0.09 0.08 0.08 0.07 0.07 0.05 0.04
Sa (x,y) Sa (z) 0.15 0.14 0.14 0.13 0.13 0.13 0.12 0.11 0.10 0.09 0.08 0.08 0.07 0.06 0.04
0.10 0.09 0.09 0.09 0.09 0.08 0.08 0.07 0.07 0.06 0.06 0.05 0.05 0.04 0.03
ESPECTRO DE ACELERACION SISMICA
) a S ( N O I C A R E L E C A
3.00 2.50 2.00 1.50 1.00 0.50 0.00 0 1 . 0
5 7 . 0
0 5 . 1
5 2 . 2
0 0 . 3
5 7 . 3
0 5 . 4
5 2 . 5
0 0 . 6
PERIODOS (T)
5 7 . 6
0 5 . 7
5 2 . 8
0 0 . 9
0 0 . 2 1
0 0 . 5 1
5. INTERACCION LIQUIDO - ESTRUCTURA Considerando los siguientes efectos de chapoteo del agua en el reservorio en estudio.
h h
a.- Los principales problemas hidrodinamicos son las presiones dinamicas ejercidas en los reservorios. Con la finalidad de simplificar su estudio, se desprecia la viscocidad del agua y se supone que no existen efectos de turbulencia. b.- En el estudio de reservorios el oleaje o chapoteo que se produce es muy importante por los efectos que produce. Para efectos de simplificar el estudio se puede despreciar los efectos de compresibilidad del agua. c.-
Con fines de analisis simplificado se sustituye el liquido por una masa (Mo) fija rigidamente al tanque a una elevación (Ho) sobre el fondo; mas una masa (M1) unida por medio de resortes con rigidez total (K), a la elevación (H1). Estos parametros se obtienen de las expresiones de HOUSNER (1963).
MASA FIJA: M O
tanh 1.7 R H M F 1.7 R H
M
H O 0.38 H 1
M O
1
MASA MOVIL: M 1
0.71 tanh 1.8 H R M F 1.7 H R
2
RIGIDEZ: K
4.75 gM 12 H M R
2
K/2
K/2 M1
H
R
H1 Mo
Ho
5.1.- CALCULO DE MASA MOVIL Y FIJA: A.- ALTURA PROMEDIO.-
H
4 V D 2
H 4.16 m
2
M F R RM F R 0.55 1 0.15 H M 1 H HM 1
H 1 H 1 0.21
M O
B.- MASA FIJA Y ALTURA (Ho).-
M F 25510 kg-s2/m
13490 kg-s2/m
Nota: Cuando se toman en cuenta las presiones del fondo y paredes del tanque: 1.33 2 Cuando solo se consideran los efectos de las presiones en las paredes: 0 1
M
M O
H O 0.38 H 1
1
H O 0.38 H
H O 1.58 m
M 1 10498 kg-s2/m
C.- MASA MOVIL Y ALTURA (H 1).
2 2 M F R RM F R 0.55 1 0.15 H M 1 H HM 1
H 1 H 1 0.21
0.00 1.00 Solo se consideran efectos de las presio Hidrodinamicas en las Paredes del recipi
H 1
#NUM!
D.- CALCULO DE LA RIGIDEZ. K
4.75 gM 12 H M R
2
K=
43703 kg/m
K/2
K/2 W1
h
H1 Wo
Ho
La masa fija se modela concentrandola en los nudos de la estructura laminar esto debido al comportamiento de cuerpo rigido de es masa fluida, dichas masas concentradas se calculan en función de la masa tributaria de cada nudo, es decir, estas masas luego so discretizadas según la altura para simular la continuidad de la masa, caso contrario la masa actuara en forma puntual sobre la estructura concentrando esfuerzos y lo cual no presenta el comportamiento real de la masa y estructura.
E.- RIGIDEZ DEL RESORTE.-
K
K E cos 2 1
Ecuacion rigidez de resorte (de un solo resorte)
Por deformacón lineal:
PL EA
K
P
K
EA L
Rigidez d e resorte (tipico)
K
K E
cos 2 1
= 2731 KG/M Rigidez equivalente de cada resorte. (Modelo de 32 resortes). Considerando: 1 masas moviles, las cuale s se han sub divid ido en 32 res equivalentes.
E.- CALCULO DEL AREA EQUIVALENTE EN C°A°.Por deformación lineal:
PL EA
A =
A
11.95 cm2
KL E
Considerando que E = 1.0 Teniendo que la longitud es L=
4.38 m
CALCULO DE Kr DE LOS RESORTES Y ACERO
Ko =
-
Kg/cm3
promedio
AREAS DESCRIPCION
AREA EFECT
ANILLO 01 ANILLO 02 ANILLO 03 ANILLO 04 CENTRO
Ko
9722.00 cm2 15555.00 cm2 10370.00 cm2 5185.00 cm2 20739.00 cm2
GRADO DE LIBERTAD
VERTICAL
4Gr K 1
Kv
-
171138 216492 176769 125015 250000
Kh
kg/cm kg/cm kg/cm kg/cm kg/cm
171633 217118 177280 125377 250722
GIRO
kg/cm kg/cm kg/cm kg/cm kg/cm
250156277 506402620 275669393 97512191 779809570
TORSION
491047507 994049588 541128809 191412821 1530737304
CONSTANTE DE RESORTE
171138 kg/cm
8Gr HORIZONTAL
2
140938 kg/cm
GIRO
8Gr 3 3(1 )
352954183.24
TORSION
16
494135856.53
3
Donde:
G
Gr 3
E 2(1 )
G= 538 kg/cm2
0.3
E = 1,400 kg/cm2 r = 56 cm
CARGA UNIFORME PARA GRADERIOS Y TRIBUNAS = 500 KG/M2 (SEGÚN RNC) CALCULO DE ACERO POR ESFUERZOS
S11 PARA ACERO TRANSVERSAL
As T
S22 PARA ACERO LONGITUDINAL
AsL
f f Y
4200 kg/cm2 100 cm 20.00 kg/cm2 25.00 kg/cm2 40 cm
Ast = 21.16 cm2 Para acero transversal
Usar f
S 22 Ac
DATOS PARA FUSTE
CALCULO DE ACERO EN RESERVORIO:
Fy = Ancho = Esfuerzo S11 = Esfuerzo S22 = Espesor de concreto =
Ac f f Y
S11
CUADRO Nº 01 As
7.4 2.85 6
@ 13 cm
Diam
Area
1 6 mm 2 1/4" 3 3/8"
0.30 0.64 0.95
0.28 0.32 0.71
4 1/2" 5 5/8" 6 3/4" 7 1"
1.27 1.59 1.91 2.54
1.27 1.98 2.85 5.07
7
Para acero longitudinal 9.3 Ast = 26.46 cm2
Usar f
2.85 6
@ 11 cm
Ø 1/2" @ 0.20
Ø 1/2" @ 0.20
Ø 1/2" @ 0.20
DISTRIBUCION DE ACERO EN CIMENTACION
Ø 1/2" @ 0.20
Ø 3/8" @ 0.20
Ø 3/8" @ 0.20
El refuerzo es por zonas DISTRIBUCION DE ACERO EN FUSTE
DISTRIBUCION DE ACERO EN TECHO CURVO
0.10 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00 2.25 2.50 2.75 3.00 3.25 3.50 3.75 4.00 4.25 4.50 4.75 5.00 5.25 5.50 5.75 6.00 6.25 6.50 6.75 7.00 7.25 7.50 7.75 8.00 8.25 8.50 8.75 9.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 20.00 25.00
2.76 2.76 2.21 1.47 1.10 0.88 0.74 0.63 0.55 0.49 0.44 0.40 0.37 0.34 0.32 0.29 0.28 0.26 0.25 0.23 0.22 0.21 0.20 0.19 0.18 0.18 0.17 0.16 0.16 0.15 0.15 0.14 0.14 0.13 0.13 0.13 0.12 0.11 0.10 0.09 0.08 0.08 0.07 0.06 0.04
CALCULO DE DOTACIONES Y RESERVORIOS DE ALMACENAMIENTO - CAMARA DE REPARTICION PUNO SAN ROMAN
TOTAL
LAMPA
/AÑO AÑO
ATUNCOLLA MAÑAZO PUNO PAUCARCOLL TIQUILLACA VILQUE CABANA CABANILLAS CARACOTO JULIACA CABANILLA LAMPA SANTA LUCIA 2005 3,984 5,537 123,906 4,511 2,019 2,947 4,602 5,658 7,570 218,485 6,683 11,202 8,130 2037
341
3,904
187,832
935
219
1,056
1,386
3,996
1,439
1.2 1.8
1.5 2.5
1,862
6,642
405,234
7,253
601,354
JULIACA CABANILLA 1.94 534.01 2.91 801.02 4.85 961.22
LAMPA SANTA LUCIA 6.92 7.56 10.38 11.33 17.30 18.89
TOTAL 825.13 1,237.70 2,062.83
11,534,670 11,534.67 8 1450 M3
149,445 149.45 1 150 M3
17,822,873 17,822.87
384,489
Fuente : Elaboracion Propia según datos estadisticos del INEI POBLACIONES URBANAS PUNO Y JULIACA POBLACIONES URBANAS DISTRITOS
DESCRIPCION GASTO MEDIO DIARIO GASTO MAXIMO DIARIO GASTO MAXIMO HORARIO VOL. ALMACENAMIENTO EN M3//DIA RESERVORIO DE ALMAC.
CAMARA DE REPARTICION FRENTE PUNO FRENTE JULIACA FRENTE LAMPA
120 LIT/HAB/DIA CURVA MASA 90 LIT/HAB/DIA
ATUNCOLLA 0.36 0.53 0.89
MAÑAZO 4.07 6.10 10.17
7,673 7.67
87,840 87.84 1 90 M3
1 25 M3
722.52 1,461.02 44.32
VARIACION DIARIA VARIACION HORARIA
AUCARCOLL TIQUILLACA PUNO 0.97 0.23 260.88 1.46 0.34 391.32 2.43 0.57 469.58
5,634,960 5,634.96 4 1450 M3
750 M3 1450 M3 45 M3
21,038 21.04 1 25 M3
4,928 4.93
1 25 M3
VILQUE 1.10 1.65 2.75 23,760 23.76 1 25 M3
CABANA CABANILLAS CARACOTO 1.44 4.16 1.50 2.17 6.24 2.25 3.61 10.41 3.75 31,185 31.19 1 45 M3
89,910 89.91 1 90 M3
32,378 32.38 1 45 M3
ASUMIMOS
41,895 41.90 1 45 M3
1.5
163,193 163.19 1 200 M3
