MEMORIA CALCULO LOSA

SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES PROYECTO N.I.M. - MINERA LOS PELAMBRES MEMORIA CÁLCULO DE LOSA DE FUNDACIÓN UNIDAD DE TRATAMIENTO, SALA ELECTRICA, SALA SOPLADORES, FAL Nº DE DOCUMENTO: MY0306-3DMS001-B CLIENTE: MINERA LOS PELAMBRES

Av. Pdte. Errázuriz 3113  Las Condes  Chile   (56-2) 3353905  : (56-2) 335 3890 www.manantial.cl

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24-03-14

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-2SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES – PROYECTO N.I.M. MINERA LOS PELAMBRES MEMORIA DE CALCULO DE ESTRUCTURA INDICE ITEM PAG.

MATERIA

1. GENERALIDADES...................................................................2 2. BASES DE CÁLCULO...............................................................2 2.1 DESCRIPCIÓN ESTRUCTURAL.....................................................................2 2.2 DESCRIPCIÓN ESTRUCTURAL.....................................................................2 2.3 PARÁMETROS MECÁNICOS Y FÍSICOS...........................................................5 2.4 CARGAS HORIZONTALES...........................................................................5 2.5 CARGAS VERTICALES...............................................................................5 2.6 COMBINACIONES DE CARGA......................................................................5 2.7 MATERIALES Y TENSIONES ADMISIBLES........................................................6 3. CALCULOS............................................................................. 6 3.1 SOLICITACIONES DEBIDO AL EMPUJE HIDRODINÁMICO.....................................6 3.2 CALCULO DE CARGAS VERTICALES..............................................................9 3.3 CÁLCULO DE LA CONSTANTE DE BALASTO..................................................12 3.4 DISEÑO LOSA DE FUNDACIÓN..................................................................13 3.5 VERIFICACIÓN TENSIONES ADMISIBLES......................................................15 4. ANEXOS..............................................................................16 4.1 ANEXO A............................................................................................16

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-31. GENERALIDADES El presente documento corresponde a la Memoria de cálculo de la losa de fundación en cuanto al armado y verificación de tensiones, correspondiente a la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales (PTAR) a ser instalada como parte del proyecto “Nuevas Infraestructura Mina” de Minera Los Pelambres, ubicado en la región de Coquimbo, próximo a la frontera con Argentina, a una elevación de 3.130 m.s.n.m.

2. BASES DE CÁLCULO 2.1

Descripción estructural

Provincia del Choapa, Municipio de Salamanca, IV Región-Coquimbo. 2.2

Descripción estructural

La estructura está conformada por dos espesores de 25cm y 60cm, este último bajo el filtro FAL y el espesador de lodos. Las dimensiones y forma de la losa se muestran en la figura adjunta a continuación:


-4-

Figura 1: Vista planta de losa fundación

Sobre la losa se encuentran ubicadas diversas áreas de servicio, dentro de estas: Filtro FAL, espesador de lodos, sala eléctrica, modulo sala y la unidad de tratamiento. La distribución de cada una se detalla en la Figura 2.


-5-

Figura 2: Distribución de áreas de servicio


-62.3

Parámetros mecánicos y físicos

 Densidad líquidos en general: γA = 1.0 Ton/m3.  Aceleración efectiva máxima: Ao = 0.4g  Ángulo de fricción suelo: ϕ = 39°  Tensión admisible estático del suelo: qadm = 8 kg/cm2  Tensión admisible dinámico del suelo: qadm = 10.5 kg/cm2 2.4

Cargas horizontales

 Empuje Hidrodinámico: Según NZS 3106:1986, Code of Practice for Concrete Structures for the Storage of Liquids. 2.5

Cargas verticales

 Carga de nieve1 (S) conforme a NCh431 of.1977  Peso propio de las instalaciones correspondientes a cada área de servicio (incluyendo la losa misma). 2.6

Combinaciones de carga

De acuerdo a lo anunciado en los criterios de diseño civil estructural, las combinaciones de carga a utilizar corresponden a lo mencionado en ACI-318-08:

 a) 1.4 * D + 1.4*CM  b) 1.2 * D + 1.2 * CM + 1.6*S  c.1) 1.2* D + 1.2 * CM + 0.5*S + 1.4 * Sismo en x  c.2) 1.2* D + 1.2 * CM + 0.5*S - 1.4 * Sismo en x  d.1) 1.2* D + 1.2 * CM + 0.5*S + 1.4 * Sismo en y 1 La carga de nieve en combinación con el sismo se reduce en un 50% según “Criterio de diseño civil estructural” 25690-230-3DR-S15-30001. Av. Pdte. Errázuriz 3113  Las Condes  Chile   (56-2) 3353905  : (56-2) 335 3890  www.manantial.cl

-7 d.2) 1.2* D + 1.2 * CM + 0.5*S - 1.4 * Sismo en y

2.7

Materiales y tensiones admisibles

Hormigón: H35-95 Peso específico

γc= 2,5 ton/m3

Resistencia cilíndrica a la compresión f’c= 30 MPa Módulo de elasticidad estático

Eh.est= 2.574.300 ton/m 2

Acero de refuerzo calidad A 630-420H Tensión de fluencia

Fy= 420 MPa

3. CALCULOS 3.1

Solicitaciones debido al empuje hidrodinámico

Como primer etapa, se calcula el empuje hidrodinámico producto del sismo sobre el filtro FAL y empesador de lodos. Los resultados se presentas en las siguientes figuras (Ver cálculos en Anexo A):


-8-

Figura 3: Empuje hidrodinámico y reacciones sobre espesador de lodos

Se obtiene el momento en la base producto de empuje hidrodinámico (V) obtenido:

M =V ∗( h+1.34 ) =6.91t∗m Las reacciones C y T se obtienen por la superposicion de los esfuerzos generados en la base por el momento calculado recientemente y el peso del espesador. Así: Av. Pdte. Errázuriz 3113  Las Condes  Chile   (56-2) 3353905  : (56-2) 335 3890  www.manantial.cl

-9P F1= =5.25 t , con P=10.5 t ( peso del espesador) 2 F2 =

M =5.76 t R

Considerando además que el espesador se modelo como 4 apoyos, se tiene finalmente que:

C=

F 1 + F2 =5.5 t 2

T=

F 1−F 2 =0.25t 2

Analogamente, se calculan las reacciones en la base del filtro FAL pero en este caso considerando solo dos puntos de apoyo.


- 10 -

Figura 4: Empuje hidrodinámico y reacciones sobre filtro FAL

M =V ∗h=13.71 t∗m Las reacciones C1 y C2 se obtienen por la superposicion de los esfuerzos generados en la base por el momento calculado recientemente y el peso del filtro. Así:

P F1= =9.65 t , con P=19.3t ( peso del filtro) 2 F2 =

M =6.53 t D

C1 =F 1 + F2 =16.18t C2 =F 1−F 2=3.12 t Av. Pdte. Errázuriz 3113  Las Condes  Chile   (56-2) 3353905  : (56-2) 335 3890  www.manantial.cl

- 11 3.2

Calculo de cargas verticales

Las cargas verticales contemplan el peso propio de las instalaciones como carga muerta y la carga de nieve que se podrían tener el lugar. Para las cargas por peso propio se consideró una carga distribuida uniforme igual al peso de la instalación dividida por el área que tributa (exceptuando el espesador de lodos y el filtro FAL, cuyo peso se considera puntual como se mencionó en el punto 3.1):

q=

Peso instalación Área tributaria

Las cargas de nieve fueron calculadas conforme a la norma NCh431 of.1977, la cual argumenta que:

S=K∗n0 , con n0 =0.75

t 2 m

K=1 , para α <30 ° K=1−

α−30 ° , para α ≥ 30 ° 40 °

En donde:  

S: Sobrecarga de nieve

n0 : Sobrecarga básica de nieve (determinada según “Criterios de diseño civil estructural” 25690-230-3DR-S1530001)

 

K: Coeficiente de reducción

α : Pendiente de la techumbre de la instalación respecto a la horizontal.


- 12 Tenemos pendientes de 40° y 45° para el modulo sala y la unidad de tratamiento respectivamente. Para la sala eléctrica y las áreas donde se encuentra el espesador de lodos y filtro FAL se tienen pendientes menores de 30°. A continuación se presenta una imagen en planta zonificada para dar a conocer las cargas por peso propio y de nieve obtenidas según las expresiones antes mencionadas.


- 13 -

Figura 5: Zonificación de cargas Zona Azul Roja

Peso propio (q) [t/m2] 1.04 0.59

SC Nieve (S) [t/m2] 0.75 0.56

Verde Amarilla

1.51 -

0.47 0.75

Tabla 1: Cargas asociadas a cada área


- 14 3.3

Cálculo de la constante de balasto

La constante de balasto de obtuvo según lo explicitado en el informe de mecánica de suelos desarrollado por PETRUS. En esta se señala que la constante de balasto queda determinada por:

k ev =

q´ t ρe

En donde: 

k ev : Cte.balasto vertical estático [kg/cm3]



q´ t : Tensión estática promedio bajo la fundación [kg/cm 2]



ρe : Asentamiento total [cm]

Para el cálculo de la tensión estática promedio se debe determinar el peso total estático sobre el suelo. Esto implica el peso de las instalaciones, el peso por sobrecarga de nieve y el peso propio de la fundación. Para el cálculo del peso aportado por la sobrecarga de nieve, se consideró una tensión uniforme pareja sobre la losa de 0.75 t/m 2 con la intención de simplificar cálculos, siendo de esta forma, además, más conservador. Por lo tanto se tiene lo siguiente: 

Peso instalaciones y nieve ( Pi )=387.9 ton



Peso propia losa fundac ión ( Pl )=133.4 ton



Superficie total ( A T ) =190.27 m2

q´ t=

Pi+ Pl kg =0.274 2 AT cm


- 15 ρe =ρ1 + ρ2=0.21cm ρ1=

q0 =0.12cm Ke1

q 0=1.8∗H =0.18 K e 1=1.5 ρ2=

kg , con H =1 m ( Alturade rebaje considerado ) cm 2

kg cm3

q´ t −q 0 =0.09 cm K e2

K e 2=1.05

kg 3 cm

Por último, la constante de balasto corresponde a:

k ev =

3.4

q´ t kg t =1.305 3 =1305 3 ρe cm m

Diseño losa de fundación

Con los parámetros y cargas calculadas anteriormente, se modelo en un programa de elementos finitos la losa de fundación con la geometría propuesta.


- 16 -

Figura 6: Modelo de elementos finitos considerado

De los esfuerzos obtenidos se concluye que:  Losa e = 25 cm se utilizará DMф8a20  Losa e = 60 cm se utilizará DMф12a20


- 17 3.5

Verificación tensiones admisibles

De los cálculos previos, se determinó que la tensión bajo la fundación para el caso estático:

q´ t=0.274

kg kg < qadm=8 2 OK 2 cm cm

En cuanto al caso dinámico, se tiene que la máxima tensión obtenida del modelo de elementos finitos es de:

q´ t=0.75

kg kg
Por otro lado, no se aprecian zonas traicionadas sobre el 20% en el suelo, por lo que se cumple con lo exigido en el informe de mecánica de suelos.


- 18 4. ANEXOS 4.1

Anexo A


- 19 -


- 20 -


- 21 -


MEMORIA CALCULO LOSA

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