diseño estructural tanque elevado circular 50m3

8/13/2019 diseo estructural tanque elevado circular 50m3

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DISEO ESTRUCTURAL DEL TANQUE ELEVADO

1. PREDIMENSIONAMIENTO

Capacidad del Reservorio 50.00 m3Altura total de agua Ha 2.55 mBorde libre de agua BL 0.50 mAltura del Castillo 16.00 m

Espesor de la pared del reservorio ep 0.20 mEspesor de losa de techo del reservorio et 0.10 mEspesor de losa de fondo del reservorio ef 0.20 mRecubrimiento en losas y muros 2.50 mRecubrimiento de zapatas .50 mConcreto Armado !"# 210 Kg/cm2eso especifico del concreto Pe. 2$%00 Kg/m3eso especifico del agua Pa. 1$000 Kg/m3Acero !& %$200 Kg/cm2Esfuerzo admisible del suelo Qa'( 1.25 Kg/cm2eso especifico del suelo Pe. 1.)52 Kg/cm3Angulo de fricci!n interna del suelo * +0.,0 "#ivel de cimentaci!n Df 1.%0 m

ALTURA NETA DEL RESERVORIO $n % $a & B' & et$n % 3()* m

DIAMETRO INTERIOR DEL RESERVORIO +i % *(,, m

D-a(et/ a(-'/ D- 3 5.00 ( - $ / + % ,(.3 ,(0* o1

olumen de Reservorio olumen de Almacenamiento*,(,.4 m3 5 *,(,, m3 o1

VISTA PRELIMINAR DE LA ESTRUCTURA

*(6, m

,(2, m *(,, m

,(), m

,(*, m

2(** m 3(,* m 3()* m

olado circular de 7ervicio ,(2, m

+i8metro9 .(6, m

,(*, m iga de Cone:i!n

). m

rofundidad de analisis

+f +efinido del estudio

eralte de la cimentaci!n mecanica suelos

Di=4V

h


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2. DISEO DE LA CUBA

LOSA DE TECHO 4 TAPA e 3 0.10 (

Dat/+i8metro ;nterior del y % 62,, Kg/cm2

Meta'/ 'e Ceso ropio ,(), m : 26,, % 26,(,, Kg/m2Acabados % ),,(,, Kg/m2

+ % 36,(,, Kg/m2

7obrecargas % *,(,, Kg/m2tros % *,(,, Kg/m2

' % ),,(,, Kg/m2

Caa U7t-(a u % +u & 'u - +u % )(*,+% *),(,, Kg/m2'u % )(D,'% )D,(,, Kg/m2

u % .4,(,, Kg/m2

M/(e8t/ U7t-(/ - M 3 1$25.00 9:( ; (7

Ve-f-#a#-?c % 2), Kg/cm2 refuerzo supuesto9>y % 62,, Kg/cm2 J % 3/D

rm@n % ,(,,)D J % ,(4* cmAv % ,(0) cm2

+el calculo +e la ;teraci!n As(m@n Acero s

H G1 * +;,? @ 0.10 ( 'ongitud Manchos9

' % )(*6 m'diseLo% )(** m

J 3/D N ,(), m J 3/D N ,(), m

,(), m

)(** m )(** m

*(6, m

Vc=0.53F'c bd

Mu=0.1*Wu*Di2


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.(6, m

PAREDES DEL RESERVORIO e 3 0.20 (

Dat/Concreto Armado >?c % 2), Kg/cm2eso Espec@fico del Concreto e % 26,, Kg/m3recubrimiento rec( % 2(*, cm

Acero Estructural >y % 62,, Kg/cm2

C>7#7/ 'e7 Epe/ Considerando para presiones m8:imas9Altura #eta del Reservorio $ % 3(,* m+iametro del Reservorio + % *(,, mEl espesor de paredes se calcular89

E % ,(,0 & G 2$ / ),, I % ,()3 m

Se a(-> 8 epe/ 'e pae'e e 3 0.20 (

M/(e8t/ 'e E(p/ta(-e8t/ e8 7a Bae

> % G)/2I G),,,$I G2/3 $I

> % G),,,/3I> % 3),,(D3 Kg G2/3I$

H % F> G 2/4 $I >

H % FG2,,,/20I G2/4I$H % F2),)(.D KgFm

),,,$

M/(e8t/ I/tat-#/

% ),,,$ % 3,*,(,, Kg/ml

+ % *(,, m

+/2 % 0.2*(,, Kg 0.2*(,, Kg

Ho % G),,, $ + / 2I : G + / 2 I F G ),,, $ + / 2 I : G + / 6 IHo % 4*3)(2* KgFm

M/(e8t/ 'e !7e-


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Mf 3 $%2).5 9:(

Cee/ 'e7 Pea7te / Epe/ 'e Pae' H % F2),)(.D KgFmHu % )(0, HHu % F3*02(D* KgFm

r % rma: % ,(0* rb rb % ,(D* b >?c .))* b % ,(D*>y G.))* & >yI

rb % ,(,2)6

rma: % ,(,).)

$allando9 f % ,(4, refuerzo supuesto9b % ),, cm J % )/2

J % )(20 cm

d % D(*2 cm

e % D(*2 cm & 2(*, cm & )(20 cm / 2e % ))(.. cm

erificar9e % ))(.. cm O 2,(,, cm o1

Ca7#7/ 'e7 A#e/ H/-=/8ta7 4Taa/ a Ta##-?c % 2), Kg/cm2ad % 0(2* Kg/cm2

C/ta8te T/ta7 e t/(a e7 C/8#et/

c % J ad (b(d f % ,(D*c % ),3D.(DD Kg/cm2 b % ),, cm

u %u % 3),,(D3 Kg/cm2

G a $2/ 2 I +

,(* G >?e I )/2

G ),,, $2I / 3

As= Mu

Fy( da / 2) a=

AsFy0.85F ' cb


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+. ANALISIS DINAMICO

or estar ubicada en la ciudad de Horrope la zona presenta riesgo sismico siendo necesario =ue la estructura seaanalizada para soportar las fuerzas sismicas('as paredes de la Cuba deben de ser diseLadas para soportar ademas las presiones hidrostaticas causadas por elmovimiento impulsivo del agua contenida inducido por la vibraci!n de la estructura('as presiones hidrodin8micas son causadas por el impacto del agua contra la pared circular de la cuba resultado deestas cuando son aceleradas por el movimiento sismico(

SISTEMA MECANICO EQUIVALENTE

eso del l@=uido =ue oscila libremente en el reservorio(

Efecto de masa de agua

Mt 3 Mf F M(

+onde9

Hf % eso del agua fiPa =ue acompaLa a la estructuraHm % eso del agua m!vilHt % eso total del volumen del l@=uido % *,(,.4


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+ % +i8metro interior de la cuba % *(,, m

+el an8lisis9- $ % 2(** m

Entonces9


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23()4*


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%. ANALISIS DEL CASTILLO

PREDIMENSIONADO

Dat/+i8metro interior de la cuba +i % *(,, m+i8metro e:terior de la cuba +e % *(6, m+i8metro e:terior de mantenimiento +e? % .(6, mEspesor del techo de la cuba et % ,(), m

Espesor de la pared de la cuba ep % ,(2, mEspesor del fondo de la cuba ef % ,(2, mAltura de la pared de la cuba hn % 3(,* mAltura neta de agua ha % 2(** meso especifico del concreto e % 26,, Kg/m3eso especifico del agua a % ),,, Kg/m3

V-a #ivel 7uperior 0.+5 0.+5 (#iveles ;nferiores 0.+5 0.+5 (

C/7(8a


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RESERVORIO ELEVADO

#(R( &0,(4* m

*(6,

#(A( &0,(3* m

3()*

#(>( &.0(D, m,(3*

2.,5 .(6,

,(3*

2(D*

,(3* ,(2, *(,, ,(2,

).(,, m

2(D*

,(3* ,(),

,(*,

2(D*

3(3* 3(,* 2(**

,(3*

,(2,

2(D*

,(2, *(,, ,(2,

#(


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6(,D m 6(,D m

CARJA MUERTA CARJA VIVA


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5. ANALISIS SISMICO

PARAMETROS

+onde9 % >uerza horizontal o cortante total en la base debido a la acci!n s@simica(T % >actor de Tona % 0.% GTona 3 +epartamento 'ambaye=ueI

U % >actor de Uso % 1.5 GCategor@a A reservorios de aguaI7 % >actor de 7uelo % 1.% Gara suelos fle:iblesIC % >actor de solicitaci!n 7@smicaR % Coeficiente de solitaci!n 7@smica % 10 G!rticos de concreto armadoI % eso total de la estructura

Calculo de C9

+onde9< % eriodo fundamental de la estructura % 8 ; Ct Gpara estructuras formadas por p!rticosI

hn % 1).15 ( Galtura de la estructuraICt % +5 Gelementos formados por p!rticosI

a % ,

C / R % ,(2* 5 ,(), o1ara la Cuba C % )()6 2(* - C % )()6

CALCULO DEL PESO DE LA ESTRUCTURA 4 P

5K N-e7 Cuba 9 % 60()3*


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) ))(,.D 3(.2* 6,()2 ,(,2 ,(., ,(244


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6. DISEO DEL CASTILLO

DISEO DE LAS VIJAS

'os momentos de diseLo de las vigas se obtendran del analisis sismoresistente de la estructura como producttodas las combinaciones de cargas e:istentes(

Dat/ Je8ea7e

>?c % 2), Kg/cm2 b % ,(D* Acero de refuerzo>y % 62,, Kg/cm2 E9 J % 3/Db % ),, cm '9 J % )d % h F G 6(,, & ,(4* & 2(*6, I % h F .(22

+e las formulas9 % ,(,,262

% ,(,)*46

L-(-ta#-/8e 'e D-e/

aI iga 9 ,(3* : ,(3* cm d % 2D(0D cm

As(m@n % 2(63 cm2As(m8:% ).(,* cm2

bI iga 9 ,(3* : ,(3* cm d % 2D(0D cmAs(m@n % 2(63 cm2As(m8:% ).(,* cm2

C/(-8a#-/8e 'e Caa

D 4Caa Meta L 4Caa V-a S 4Caa S-(/

'as =ue producir8n las efectos desfavorables son9 1 1.% D F 1. L2 1.25 4 D F L S+ 0.) D S

'

unto de Anali

$n %

d %

+ %

+el R(#(C(

+esplazamient

realt ivo permisi

Concreto Arm

+ %


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+iagrama Homento Envolvente +iagrama de Cortantes +iagrama de +esplazamiento

+el an8lisis sismoresisntente G7A 2,,,I se obtendra los momentos de empotramiento para cada tramo prodlos momentos envolventesW luego hallar el 8rea de acero con las siguientes f!rmulas9

5K NIVEL Apoyos 9 HGF I % 2).60


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+onde9Av 9 Es el 8rea de refuerzo por cortante dentro de una distancia 7 proporcional por la su8reas de las ramas del o de los estribos ubicados en el alma(

Refe=/ Ta8ea7 e8 E7e(e8t/ e e-ta8 !e=a 'e S-(/ p/ C/8f-8a(-e8t/)( Constituido pos estribos cerrados de di8metro m@nimo 3/D2( 'ongitud de la zona de confinamiento dos veces de peralte del elemento(3( Espaciamiento m8:imo en la zona de confinamiento el menor de los siguientes valores9

aI ,(2*d

bI cho veces el di8metro de la barra longitudinal de menor di8metrocI 3, cm

El primer estribo debe ubicarse a la mitad de 7o ! *cm6( Espaciamiento m8:imo fuera de la zona de confinamiento9 ,(*d

L-(-ta#-/8e 'e D-e/

aI iga 9 3* : 3* cm d % 2D(0D cmc % 0(03.


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73 % ,(64 m$asta una distancia d 9 7 % ,(2, m$asta una distancia l 9 7 % ,(22* m - 7 % ,(*)

En conclusi!n 9 * +;,? [email protected] [email protected]

2( or Confinamiento9+i8metro m@nimo 9 Jm@n( % 3/D'ongitud de la zona de confinamiento 9 ' % 2d % ,(*D

Espaciamiento m8:imo de la zona de confinamiento9 ,(,0 F ,()* F , (3,Espaciamiento m8:imo fuera de la zona de confinamiento9 ' % ,(*d % ,()6

En conclusi!n9 * +;,? [email protected] 10@ 0.10 [email protected]

DISEO DE LAS COLUMNAS


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* 3(6D, .(4., *(22, 2(26* 2(D* 60(346 .(4., .(4., .(4., 2(*34 2(D* *3(.)3 .(4., .(4., .(4., 2(*34 2(D* *3(.)2 .(4., .(**2 .(0*. 2(*,0 2(D* *2(42) .(**2 )(,,, 3(00. )(4.0 3(6* *,(20

7e observa =ue la esbeltez de columnas en todos los niveles es mayor a 22 por lo tanto se debe anel elemento por efectos de esbeltez(


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A8a7-- 'e7 Efe#t/ 'e Ee7te=

+onde9 ;g 9 ;nercia de la ColumnaEc 9 H!dulo de elasticida del concr

+onde9 H+ 9 Homento m8:imo de cargaHu 9 Homento m8:imo positivo de

carga total de diseLoEl Homento Ultimo para el diseLo de las columnas ser8 determina por9

+onde9 f % ,(0 Gpara aplastamiento delCm % ) Gpor no estar arriostrado

dl % Efectos 'ocalesdg % Efectos MlobalesHuv % Homento en el elemento debido a cargas verticales amplificadas del an8lisis de )"Hus % Homento en el elemento debido a cargas laterales amplificadas del an8lisi de )" o

7u % 7umatoria de cargas a:iales de todas las columnas del entrepiso(7c % 7umatoria de cargas criticas de pandeo de todas las columnas del entrepiso(K % >actor de longitud efectiva de columna(f % >actor de reducci!n de resistencia(bd % Relaci!n entre el momento m8:imo debido a carga muerta de diseLo y el momento

debido a carga total de diseLo siempre positivo(

+atos9 >?c % 2), Kg/cm2

Ec % 2()0


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fno % Es la resistencia de diseLo para e: % ey % , f % ,(D,


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Esta ecuaci!n es v8lida para valores de9

En caso contrario se usar8 la siguiente e:presi!n9 fHn: fHny 9 Resistencia de diseLoePes : e y(

Ca7#7/ 'e7 A#e/ L/8-t'-8a7ara la secci!n de la columna9 6* : 6* cm

+atos9 >?c % 2), Kg/cm2 J G3/DI %>y % 62,, Kg/cm2 J G ) I %

d % 6* F G 6(,, & ,(4* & 2(*6 / 2 I % 3D(0D cmd? % .(22 cm

$acemos uso del diagrama de iteraci!n para el diseLo de columnas( 7e diseLara la columna del primer piso pla mayor carga y se hara uniforme para los demas niveles(u % )30(60D uera de la zona de confinamiento la separacionn de estribos debe ser mayor =ue9[ ). db % ,(6) m[ Hayor de9 ,(), m

ex

b

LcLn /6


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En conclusi!n9 * +;,? [email protected] 5@ 0.10 R@0.+0 desde ambos e:tremos de la


25/41

de

,(4*

2(*6

sis

).(63 m

4(D4 cm

,(,,.

o lateral

ible para

do

,(,,0


26/41

ucto de

2 @ +;%?2 @ +;%?

2 @ +;%?2 @ +;%?

+ @ +;%?+ @ +;%?

+ @ +;%?+ @ +;%?

+ @ +;%?+ @ +;%?

or de


27/41

a de


28/41

m

m

mm

A:ial

iva se

e giroI


29/41

lizar


30/41

eto

uertaido a la

concretoII

orden( rden(

m8:imo

dg)(,0,)().D)(204)(6,3)(6..

n la


31/41


32/41

en los

,(4* cm2(*6 cm

r tener

*(), cm2

,(0) cm2

cm2


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olumna(


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. DISEO DE LA CIMENTACION

METRADO DE CARJAS

eso de la Cuba 9 % 60()3*


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+f 9 rofundidad de cimentaci!nh 9 eralte de zapata(

)2(*, F ,(D, : 2(6, F ,(., : )(4*24(6) actor =ue permite aumentar en ),\ y )*\ el area de zapata por posible aumento de momentos

y peso de la zapata respectivamente(

Carga y Homento de 7ervicio9s % 26(60 & )2(*2 % 3.(44


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R) % 3.(44 ,()*4 & ,()*4 I / 6(,DR) % 3.(4)


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3*(46 ] . ,()*4 - 3(00


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7e elige la mayor presi!n de todas las combinaciones anteriormente calculadas y a la reacci!n correspondiente se lemultiplicar8 por su respectivo factor de mayoraci!n de carga(En este caso result! 'a Carga de Mravedad y 7ismo( +ireccion 'ongitudinal F 7entido $orario

),4(46 ] . 23(3DD )(2* - 2,()DD y % 62,, Kg/cm2

,(4Remplazando9

rm@n % ,(,,26Hu % 0(..


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Cortante =ue absorve el concreto 9 ,(D*

c % )4(40


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7e analizar8 con9 cp % 0*4(4,


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VC 0.60 L 3 +.6+ Gde cara a cara de columnaI

0.25+.10 0.65

0.%0

0.%5

0.,0 L 3 0.), Gde cara a cara de zapataI

+.10

D-e/'as vigas de cone:i!n apoyadas sobre el suelo =ue soporta esfuerzos s@smicos de fle:i!n provenientes delos momentos en las columnasW deben tener una distribuci!n del refuerzo similar al de las vigas =ue formanparte del p!rtico sobre la cimentaci!nW esta encaPada en el peralte de la zapata(

Pe/Tapata 9 ,(D, : 3(), : 3(), : 2(6, : 6 % 03(D,*

diseño estructural tanque elevado circular 50m3

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