diseÑo y anÁlisis de la estructura de depÓsito para

DISEÑOYANÁLISISDELAESTRUCTURA

DEDEPÓSITOPARAREGADÍOUBICADO

ENELT.MDEPICASSENT(VALENCIA)

Alumno:RAFAELCRESPOASUNCIÓN

Dirigidopor:CARLOSMIGUELGISBERTDOMENECH

(Depto.Ingenieríadelaconstrucción,UPV)

Fechadepresentación:05/2017

EscuelaTécnicaSuperiordeIngenieros

deCaminos,CanalesyPuertos

GradoenIngenieríadeObrasPúblicas

UniversidadPolitécnicadeValencia

Curso2016/17

DISEÑOYANÁLISISDELAESTRUCTURA

DEDEPÓSITOPARAREGADÍOUBICADO

ENELT.MDEPICASSENT(VALENCIA)

MEMORIA

Alumno:RAFAELCRESPOASUNCIÓN

Dirigidopor:CARLOSMIGUELGISBERTDOMENECH

(Depto.Ingenieríadelaconstrucción,UPV)

Fecha:05/2017GradoenIngenieríadeObrasPúblicas

Curso2016/17

MEMÓRIA

ANÁLISISYDISEÑODELAESTRUCTURADEDEPÓSITOUBICADAENPICASSENT 1

ÍNDICE

1 ANTECEDENTES 3

2 INTRODUCCIÓN 3

3 OBJETIVODELALUMNO 4

4 OBJETIVODELPROYECTO 5

5 ALCANCEDELPROYECTO 56 INFORMACIÓNDISPONIBLEYCONDICIONANTES 7

7 MATERIALES 9

8 ACCIONES 9

9 MODELIZACIÓN 11

9.1 MODELOEXCEL 13

9.1.1 Análisisycálculodelosmuros 13

9.1.2 Sistemáticadecálculoparaeldimensionamiento

seccional 15

9.1.2.1 Modeloresistenteenrotura 15

9.1.2.1.1 Hipótesisbásicas 15

9.1.2.1.2 Esfuerzosdeagotamientodelasección17

9.1.2.1.3 Procesodedimensionamiento18

9.1.3 ComprobaciónELUdeCortante 22

9.1.3.1 Comprobacionesarealizar 22

9.1.4 ComprobaciónELSdeFisuración 27

9.2 MODELOSAP2000 29

9.2.1 ComprobaciónELUdeCortante 32

9.2.2 ComprobaciónELSdeFisuración 32

10 SOLUCIÓNDELACIMENTACIÖN 33

10.1 SOLUCIÓNYCÁLCULODELACIMENTACIÓNPERIMETRAL

DELOSMUROS 33

10.2 SOLUCIÓNYCÁLCULODELACIMENTACIÓNDELMURO

DIVISORIO 40

10.3 SOLUCIÓNYCÁLCULODELALOSADECIMENTACIÓN 43

11 CUANTÍAMÍNIMAMECÁNICA 45

12 CUANTÍAMÍNIMAGEOMÉTRICA 48

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13 RESULTADOSOBTENIDOS 49

13.1 RESULTADOS.MODELOEXCEL 49

13.1.1 Armadoverticaldelosmurosperimetrales 49

13.1.2 Armadohorizontaldelosmurosperimetrales50

13.1.3 Armadoverticaldelmurodivisorio 51

13.1.4 Armadohorizontaldelmurodivisorio 51

13.1.5 Armadohorizontaldebidoalastracciones 51

13.2 RESULTADOS.MODELOSAP2000 52

14 COMPARACIÓNDELOSRESULTADOSENTREMODELOS 54

15 ARMADO 57

15.1 ARMADO(ELU) 57

15.2 RESULTADOSDELACOMPROBACIÖNDE

FISURACIÓN 57

15.3 MODIFICACIÓNPROPUESTAPORCONDICIONESDE

FISURACIÓN 59

15.4 COMPROBACIÓNACORTANTE 61

15.5 ARMADOPROPUESTO 61

16 CRITERIOSDECOLOCACIÓN,DISEÑOYARMADO 66

17 RESUMENYCONCLUSIONES 68

18 ÍNDICEDEDOCUMENTOSANEXOS 71

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1- ANTECEDENTES

Confechade21deJuniode2016elalumnoRafaelCrespoAsunciónsedirigióalprofesor Don Carlos Gisbert Domenech para que ejerciera como tutor en sutrabajo final de grado (TFG) en la modalidad de concierto directo. Entre lasdistintas propuesta realizadas por ambas partes, el alumno se decantó por eldesarrollodelapropuestatitulada“DiseñoyanálisisdelaestructuradedepósitopararegadíoubicadoenelT.MdePicassent(Valencia)”aprobadaconfechade12deJuliode2016porlaComisiónAcadémicadeTítulo.La propuesta se escoge por la motivación del alumno de estudiar y resolverelementosestructuralessuperficiales,enlosquesepresentencomportamientostipomembrana,conelfindeprofundizarensuconocimientoyentendimiento.Ademáselmanejodevariashipótesisdecargaenunamismaestructura,elcálculodelasaccionesderivadasdelascondicionesgeotécnicasexistentes(empujesdelterreno), el tratarse de una tipología estructural en la que frecuentemente laimportanciadelafisuracióncondicionaelarmadofinalponiendodemanifiestola importancia de los Estados Límite de Servicio, y la amplia variedad deactuacionesenlasquealolargodelavidaprofesionaldelalumnosepresentaráelcálculodeelementossuperficiales,sonalicientesparalaeleccióndeltrabajoanteriormentecitado.2- INTRODUCCIÓNEltrabajoquesepresenta“Diseñoyanálisisde laestructuradeldepósitopararegadíoubicadoenelT.MdePicassent(Valencia)”secentrabásicamenteenelcálculoydiseñoestructuraldeldepósitoencuestión,incluyendoeldesarrollodeuna metodología de cálculo de la cimentación propia para esta actuación enfunción de los condicionantes impuestos para presentar la soluciónfuncionalmenteóptima.Elestudiodesolucionesquedarelegadosolamentealacimentacióndelaestructura.Laestructuraseubicaenlaparcela294delpolígono34(Realón),juntoalcanalJúcar-Turia, en el términomunicipal de Picassent,municipio de la comarca de“l’HortaSud”,provinciadeValencia.Laparcelatieneunasdimensionestotalesde13.483m2 y contorno irregular en la que se ejecutaundepósito dehormigónarmado in situ, compuesto por dos vasos, uno de planta rectangular con unacapacidadde17.200m3,yotrodeplantapoligonalconunacapacidadde13.900m3,siendolacapacidadtotaldeldepósitode31100m3.Laalturadedepósitoes

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de 5,75 m, de disposición cuasi enterrada en una zona de arenas limosas decompacidadcrecienteenprofundidad(demediaamuydensa).Elespesortantodelosmurosperimetralescomodelmurodivisorioesde0,6m,siendoigualalcantodelacimentacióndeéstos(zapatacorrida).Lalosadeimpermeabilizaciónencajadaentrelaszapatasdecimentaciónpresentauncantode0,25m.3- OBJETIVODELALUMNOElobjetivoprincipaldelalumnoes laentregaysuperacióndelTrabajoFinaldeGrado (TFG), cumpliendo de estamanera con los créditos necesario para darfinalizaciónalplandeestudiosofrecidoporlaUniversidadPolitécnicadeValencia(UPV) ymás concretamente por la Escuela Técnica Superior de Ingenieros deCaminos, Canales y Puertos (ETSICCP) para el Grado en Ingeniería de ObrasPúblicas(GIOP).Sehaceentregadelmismoensecretaríadelaescuelaafechade20/05/2017quedandosinfechaprevistaparasudefensahastaelmomento.Conlarealizacióndeltrabajoseleccionadoelalumnopretendeprofundizarenelanálisis y diseño de estructuras de hormigón armado, concretamente enelementossuperficialesycimentaciones.Paraelloseproponelaelaboracióndecálculos seccionales aproximados derivados de hipótesis simplificativas, quepermitanentenderlarealidadfísicadelfuncionamientoestructuralyobtenerunorden demagnitud representativo de los esfuerzos solicitantes, cuya finalidadserá la comparación y el análisis crítico de los resultados obtenidos entre losdiferentes modelos propuestos, así como un predimensionamiento inicial delarmadonecesario.Conelempleodesoftwaredecálculodeestructuras(SAP2000)seprofundizaenelanálisisydiseñodeldepósito,refinandoelarmadofinaldelaestructura.La finalidad es la de presentar unos planos adecuados al entendimiento decualquier jefe de obra, detallando los aspectos constructivos oportunos,derivadosdeunbuencriteriodediseño.

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4- OBJETIVODELPROYECTOElobjetivodelproyectoeseldeponerenmarchaunaserieinfraestructurasquepermitantrasformareláreaagrícoladelT.MdePicassentyalrededoresqueenlaactualidadalbergaunsistemaderiegoporinundaciónenagriculturaderegadíopor goteo, además de incrementar el volumende agua embalsada para hacerfrentealincrementodelaproducciónagrícolafutura,inclusoensituacionesdesequía,lascualesseesperaqueserecrudezcanenelfuturo.

5- ALCANCEDELPROYECTOElTFGsecentraenelcálculoydiseñoestructuraldeldepósitopararegadíoubicado en el término municipal de Picassent (Valencia), excluido delalcancepropuestoeldiseñodelasdimensionesdelmismo,asícomodelasinstalacionesyotrosaspectosnorelacionadosdirectamenteconelcálculoestructural.

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Acontinuaciónsedetallaelalcancepropuestoparalaelaboracióndeltrabajo:

1. Recopilaciónyanálisisdelainformaciónexistentesobreloscondicionantesdediseño.

-Informacióngeotécnica-Topografía-Estudiodesolucionesanterioressiloshubiera-Régimenhidráulicoquepuedaafectaralaobra-Planosdegeometríabásica-Normativadeaplicación-Otroscondicionantesoafecciones

2. Materialesempleadosparalarealizacióndelaobra.

3. Estudioyexplicacióndelasaccionessolicitantesdeacuerdoalanormativavigente, incluso cálculo aproximado de la acción sísmica empleando elmétododeMononobe-Okabe

4. Análisisdelascombinacionesdeaccionesenfasedeejecución,servicioo

inclusoencasospuntualesdemantenimientooreparación.Determinacióndelascombinacionesmásdesfavorablesparalaobtencióndelosesfuerzosdediseñoylosesfuerzosrequeridosparalascomprobacionesestructuralesygeotécnicas.

5. Descripción, explicación y análisis de los diferentes modelos físico-

matemáticospropuestosquepermitanlaobtencióndelarmadoadisponerenfunciónde latipologíade loselementosquecomponenlaestructura.Explicacióndelasistemáticadecálculoseguidaparaeldimensionamientoseccional.

-Modelos de cálculo aproximados, mediante el empleo de métodos deaplicacióndirectaquepermitanacotarelordendemagnitudencuantoaesfuerzossolicitantesyarmadorequerido,conlafinalidaddepoderrealizaruna comparación y un análisis crítico de los resultados obtenidos entremodelos,verificandolaconsistenciadelosmismos.-Modelosdecálculoauxiliadosporelempleodeherramientasinformáticas(SAP2000), que permitan un dimensionamiento más refinado de laestructura.

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6. Desarrollodeunametodologíadepredimensionamientodelaszapatasde

cimentación propia para dicho proyecto, basada en las condicionesgeotécnicasimpuestas,quepermitaestablecerlasoluciónóptimadesdeelpuntodevistafuncional.

7. Cálculo y obtención de las cuantías mínimas a disponer (geométricas,mecánicas).

8. Comprobacionesgeotécnicasyestructuralesde losdiferenteselementos

quecomponenlaestructura.

9. Obtencióndelaslongitudesdeanclajeysolapodearmaduras.10. Diseñodelasjuntasdedilataciónycontracción.

11. Diseñodeldrenajedelaestructura.

12. Desarrollodeplanosenfuncióndelosresultadosobtenidosenelanálisisy

cálculodelaestructura,yatendiendoaloscriteriosargumentadosalolargodedichoproyecto.

13. Medición aproximada del material utilizado en la estructura (acero yhormigón).

6-INFORMACIÓNDISPONIBLEYCONDICIONANTESEnelpresente capítulo sedetalla la informaciónapartirde la cual se iniciaeldesarrollodeltrabajo.Condicionantesimpuestos-Condicionantesgeotécnicos:Elinformegeotécnicodepartida,realizadoporlaempresaLincoapeticióndelaempresaRoymarS.A,yfacilitadoalalumnoporeltutor encargado de dirigir el Trabajo Final de Grado, impone una serie decondicionantesqueseenuncianacontinuación:

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• Datossísmicos:

-Aceleraciónbásicadecálculo(ab):0,7g-Coeficientedecontribución(k):1-Clasificacióndelaconstrucción:Normal-Clasificacióndelterreno:TipoI-Coeficientedesuelorecomendado:1,2

• Datosgeotécnicos:

-Cohesión(c=c’):10KN/m2

-Módulodeelasticidad(E):35MN/m2-CoeficientedePoisson(ν):0,3-Permeabilidad(k):10-3m/s-Densidadaparente(γ):19KN/m3-Densidadrelativa(G):26KN/m3

-Tensiónadmisible(Qadm):200KN/m2-Módulodebalasto(k30):90MN/m3

-Material:Arenaslimosasdecompacidadmedia-densa.

• Agresividaddelsuelo

• No se ha detectado presencia de agua freática ni se espera hasta

profundidadesde20metros.

• Noseconstatariesgosdeexpansividadynicolapso.-Condicionantesgeométricos:Lageometríadelaestructuravienedadaporunaseriedeplanosdepartida,deloscualesseinfierenlasdimensionesdelosmurosy la capacidadaproximadadeldepósito.Elespesordelalzadodeterminadoendichosplanosesde0,45m.Seproponeincrementarelespesorhastalos0,60mconlafinalidaddeevitarladisposicióndearmaduradecortante.Ladisposicióncuasienterradadeldepósitosuponeotrocondicionantedediseño.Enelanejodecálculoseconsideradeformaconservadoraeldepósitototalmenteenterrado.

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Aunqueenlosplanosdepartidanosedetalla,seproponedividireldepósitoendos vasos mediante un muro divisorio, permitiendo que no se interrumpa elservicioensituacionesdelimpiezaoreparación.-Otroscondicionantes:

• Lavidaútildelproyectoseestableceen50años.• LaconstrucciónseubicaenunambientetipoIV

• Se considera un nivel de control de ejecución normal para elementos

ejecutados“insitu”.7-MATERIALESAcontinuaciónsecitanlosmaterialesempleadosparalarealizacióndelaestructura. Su elección aparece justificada en el documento “Anejo decálculo”:

-Hormigónestructural:HA-30/F/20/IV-Hormigóndelimpieza:HL-150/F/20-Acerode500N/mm2deresistenciacaracterística:B500S-Pinturabituminosadeimpermeabilización-Tubosdren-Capadegravasparaelsistemadrenante-Juntas“wáter-stop”ydepoliestirenoexpandido-Geotextil

8-ACCIONES

Acontinuaciónsedetallanenlassiguientestablaslasaccionesquesolicitanlaestructuraylatipologíadelasmismas,clasificándolasconformeaalosgruposestablecidosporlaInstrucciónespañolaatendiendoalaintensidaddeactuación,alavariaciónenelespacioyalavariacióneneltiempo.

Laclasificaciónestablecidaapareceargumentadaeneldocumento“Anejodecálculo”.

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Semuestrantrestablas,cadaunadelascualessecentraenlasaccionesque solicitan a un elemento determinado (alzado de muro, zapata decimentación,losadefondo)enlasecciónconsideradamásdesfavorable.

NOTA:Lasaccionesmostradasenlaanteriortablanosonexcluyentes,esdecir,enlalosadecimentaciónporejemplo,ademásdelpesopropiodelalosaydelasobrecargadeuso,éstaestarásometidaademásalpesodelagua.La tablaanteriorseentiendeasumiendoquelasaccionesqueantecedenelelementoencuestiónpuedenafectarlo,apareciendoenlosrecuadroslosqueleafectanexclusivamente.

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9-MODELIZACIÓNLa modelización estructural va a depender del elemento tratado y delmétododecálculoquesedeseaemplear.Enunaprimeraaproximación,elalzadodelosmurosdelaszonasalejadasde esquinas y nudos, se idealizan como muro ménsula empotrado encimentación, realizando un cálculo mediante métodos aproximados deaplicacióndirecta.Dichoscálculosseejecutaránsobreunaseriedehojasde cálculo basadas en la sistemática de cálculo que se detalla en eldocumento“Anejodecálculo”,desarrolladasparaagilizarlosresultadosdelosmismos.Además, conscientes del efecto esquina en esta tipología estructural, serealiza un análisis de las zonasdenudos y esquinasmediantemétodosaproximadosdeunmodelodeplacasempotradas,conelfindeobtenerunordendemagnitudaproximadode losmomentosde flexiónhorizontalyvertical,asícomodelastraccionesinducidas.ConelauxiliodelsoftwaredecálculodeestructurasSAP2000v18,serealizaunmodelomássofisticadodeplacastriempotradas,quepermiteelanálisisespacialdelaestructuraymuestrasufuncionamientodeformaglobal.LosalgoritmosempleadosporSAP2000permitenobtenerdeformatotalmenteintegradalamodelación,elanálisisyeldimensionamientodelaestructura,realizando el cálculo estructural mediante el Método de los ElementosFinitos(MEF).Paradarsoluciónalaszapatasdecimentacióndelosmurossediseñaunmétododepredimensionamiento,queseimplementaenhojasdecálculoExcel,quepermiteelvolcadodediversasgráficasconducentesalaeleccióndelageometríaycaracterísticasdeéstasenfocadasaoptimizarla.LaslosasdefondoseanalizanydimensionanconelauxiliodelSAP2000.Se resume a continuación la secuencia empleada y desarrollada en el“Anejodecálculo”.

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Establecidaslasbasesdecálculoseanalizanlascombinacionesdeacciones.La combinación de acciones se realizará de acuerdo a la situaciónpersistenteotransitoriaparaelcasodedimensionamientoenEstadoLímiteÚltimo (ELU) para solicitaciones normales y de corte, y de acuerdo a lacombinación cuasi permanente para realizar la comprobación en EstadoLímitedeServicio(ELS)deFisuracióndeloselementosdelaestructura.

• Combinacióndeaccionesensituaciónpersistenteotransitoria(ELU):

• Combinacióndeaccionesensituacióncuasipermanente(ELS):

Se plantean en ambosmodelos las siguientes hipótesis de carga con lafinalidaddeobtenerlosesfuerzospésimosencadasituación.

*NOTA: Los valores de los recuadros anteriores hacen referencia a los coeficientestotalesaaplicaralaaccióncaracterísticaparalaobtencióndelvalordecálculodelaacción.

Nosehaconsideradoenelcálculoelresguardoensituaciónpersistenteotransitoria,quedandoestaelecciónargumentadaenel“Anejodecálculo”.

Elanálisisde lasanterioreshipótesisdecargasdeterminan losesfuerzosobtenidos en los distintos modelos empleados. Estos esfuerzos quedandetalladosenel“Anejodecálculo”.

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9.1-MODELOEXCEL9.1.1-AnálisisycálculodelosmurosConelobjetivodedesarrollarelanálisisycálculodelalzadodelosmurosse plantea lamodelización de la estructuramediante dos idealizacionesdistintasdeésta,realizandodosanálisisdistintosqueseenglobandentrodelmodeloExcel.Tratando las paredes del depósito como una placa triempotrada, en lacimentaciónyen lasdosparedes laterales,yconelbordesuperior libre,aparecenmomentosflectoresenlasdireccionesverticalyhorizontal,yparadeterminarsusleyesproponemoshacerusodelasTablasdeBares(1970)queseadjuntanalfinaldeesteapartado(“ModelodelasTablasdeBares(1970)”).Además,debidoalasdimensionesdelaestructura,losflectoresverticales también se obtendrán idealizando ésta como una ménsulaempotrada en su base, funcionamiento similar al que presentaran losmurosensuszonascentrales,aldespreciarseelefectoesquina(“Modelodemuroménsula”).Elprimerodeellos,quesehadenominado“ModelodelasTablasdeBares(1970)”, permite tener en cuenta el denominado “efecto esquina”, deforma que el comportamiento de la estructura idealizada (placasempotradas)seasemejealcomportamientorealdelaestructuraendichasregiones.Lasistemáticadecálculoseguidasepresentaminuciosamenteenel“Anejodecálculo”.Respectoal“Modelodemuroménsula”,elalzadosedivideen11seccionesentrecoronaciónyempotramiento,separadas0,575metros,paralasquese obtendrán los esfuerzos solicitantes, pasando posteriormente aldimensionamientoparaunasecciónde longitudunitariay0,6metrosdeespesor. Se sigue la siguiente formulación para la obtención de losesfuerzosenfuncióndeloprofundidaddelastierrasodelagua(x):

• Cortantes(Vx):

! " = $2 − $12 ∗ "

)

* − $1

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• Momentosflectores(Mx):

+ " = − ")

6* ∗ [ $2 − $1 ∗ " + 3* ∗ $1]

Sepretendelaobtencióndelosesfuerzossolicitantesencadaunadelasregiones estudiadas e hipótesis de cargas planteadas, permitiéndonosobtener las envolventes de esfuerzos pésimos, tanto para eldimensionamientofrenteasolicitacionesnormalesyacortanteenEstadoLímiteÚltimo,comoparalacomprobacióndelaaberturacaracterísticadefisura(ELS),teniendoencuentalainteracciónflector-cortante(envolventesdecaladas).Obtenidos los esfuerzos pésimos para cada sección se procede aldimensionamiento seccional en ELU frente a solicitaciones normales enprimera instancia, y a la comprobación frente a esfuerzos cortantes ensegundainstancia.Acontinuaciónseproponeunaposibledistribucióndearmadoquecumplaconlosrequisitosresistentesderivadosdeldimensionamientoseccionaly

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de la comprobación del cortante, para realizar posteriormente lacomprobacióndelEstadoLímitedeServiciodeFisuración.ElcumplimientodelELSdeFisuraciónenestetipodeestructurasesdegranimportancia, ya que las condiciones necesarias para el buenfuncionamientodelaestructurarequierendeunaestanqueidadelevada,siendolasfisuraszonasenlasquelaéstasepodríavermermada.Aunqueenestructurassumergidasnoseesperan fenómenosdecorrosiónde lasarmadura, la variación relativamente frecuente en el nivel de aguas deldepósitonopermiteaceptardichaconsideración,siendoelaguaunagenteoxidante. Por tanto, la limitación de la abertura de fisura característicatambiéntendrásentidoporrequisitosdedurabilidad.Frecuentemente,elarmadofinalmentedispuestovienecondicionadoporlacomprobacióndeésteEstadoLímite.SecompruebaelcumplimientodelEstadoLímitedeServiciodeFisuración,y, en caso de que los resultados no sean aceptables, se procede a lamodificacióndelarmadopropuestoenprimerainstanciaporcondicionesresistentes(ELU),aménaloscriteriosyargumentosdetalladosenelanejode cálculo, proponiéndose un armado final que cumpla las limitacionesimpuestasenesteEstadoLímitedeServicio.9.1.2-Sistemáticadecálculoparaeldimensionamientoseccional9.1.2.1-ModeloresistenteenroturaEnprimerlugarseexpondráelmodelodecomportamientoresistenteenroturadeseccionesdehormigónestructuralyposteriormenteseexplicaránlasistemáticaaseguirenesteprocesodedimensionamiento.9.1.2.1.1Hipótesisbásicas

La instrucciónEHE-08estableceenelartículo42.1.2 lashipótesisbásicasdelmodelo:

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a) Laroturadelasecciónsedefinemedianteundiagramadepivotes

que se determina fijando los valores de agotamiento de losmaterialesenunasfibrasconcretas:

b) Ladeformacióndelhormigónεcacualquiercotaz,ladeformación

decadaarmadurapasivaεsyelincrementodedeformacióndecadaarmadura activa respecto al estado de neutralizaciónΔεp puedendeducirsesuponiendounaleyplanadedeformaciones.

c) Lasdeformacionestotalesdelasarmadurasactivasdebentenerencuentasusrespectivasdeformacionesdeneutralización.

d) Las tensiones de cada una de las fibras del hormigón pueden

obtenerseapartirde lasdeformacionesmediante lautilizacióndealgunosdelosdiagramastensión-deformacióndefinidosenel

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artículo39.5delaEHE-08.Sehaadoptadoenesteanejodecálculoeldiagramarectangular.

e) Latensióndecadaunadelasarmaduraspasivaspuedeobtenerseapartir de su deformación utilizando el diagrama definido en elartículo38.4delaEHE-08.Sehaempleadoeldiagramabilinealconramahorizontal.

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f) Latensióndecadaunadelasarmadurasactivaspuedeobtenersea

partir de su deformación utilizando el diagrama definido en losartículos38.5y38.7delaEHE-08.

9.1.2.1.2Esfuerzosdeagotamientodelasección

Fijadoselvalordelafibraneutrayelsignodelacurvaturadelasección,el esfuerzo axil y elmomento flector resistidos por la sección (Nu(x),Mu(x)) se obtienenmediante la integración de los esfuerzos de cadaelemento diferencial de área de la sección de hormigón y de lasarmadurastantoactivascomopasivas:

9.1.2.1.3Procesodedimensionamiento

Eldimensionamientodeunasecciónconsisteendeterminarlasarmaduraspasivasnecesariasparaquelasecciónsometidaalasolicitacióndecálculo(Nd,Md)resistafrenteaELUdeagotamientoporsolicitacionesnormales.

Cuandolaarmadurasedisponeendoscapas,eldimensionamientoconsisteencalcularlasáreasAsyAs’cuyasposicionessonconocidasosupuestas,siendolaarmaduraestrictamentenecesariaaquellaqueparalasolicitacióndecálculoactuante,hagaqueseverifiqueunasituaciónderoturadefinidaporeldiagramadepivotes.Enlasituaciónenquelaarmaduradelasecciónestédefinidaendoscapas,lasolicitaciónresistenteseobtienedelasuma

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decuatrocomponentes:ladelhormigón,ladelasarmadurasactivas,ladelaarmadurainferioryladelaarmadurasuperior:

EstasdosecuacionesnopermitencalculardirectamentelasdosarmadurasAsyAs’porquelaposicióndelafibraneutranoestádeterminada,siendonecesarioformularunaterceraecuaciónquepermitadeterminar lastresincógnitas,As,As’yx.Laterceraecuaciónpuedeestablecersebienapartirdeunaposicióndefibraneutraprefijadaobienapartirdecondicionesdeductilidadyeconomía,siendoestaúltimaopciónlaelegidaenesteanejo.Enlafiguraanteriorpuedeobservarselaformulaciónmediantelacual,sepuedeeliminarlaintervencióndeunadelasdosarmadurasenelcálculo.Habiendo elegido dimensionar la sección a partir de condiciones deductilidad y economía, éstas conducen a que el dimensionamientomásadecuadoseaaquelque,cuandoactúelasolicitacióndecálculo,lasecciónalcanceunmododeroturaconplastificacióndelaceroentracción.Paraello,siemprequeseaposible,laprofundidaddelafibraneutradelplanodedeformacionesenroturadeberíaserinferioralaprofundidadlímite(xlim)definidadelasiguienteforma:

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Nosiempresepodráalcanzarunmododeroturaconx<xlim,seránecesariopues,adoptarenestoscasoselcriteriodedimensionamientoqueconduzcaalamenorcuantíadearmaduraaunquenoesténplastificadasentracción.Según los valores de la solicitación de cálculo, se adoptan diferentescriteriosdedimensionamiento,porelloesnecesario identificar laszonasdelplanoN-Menlasqueseaplicacadaunodeestoscriterios.Dichaszonassedeterminancomosigue:

ZonaB:M1d≤M1c(-∞)ZonaC:M1c(-∞)<M1d≤M1c(xlim)ZonaD:M1c(xlim)<M1dyM2d≥M2c(xlim)ZonaE:M2c(xlim)>M2d≥M2c(∞)ZonaF:M2c(∞)>M2d

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En función de la zona de dimensionamiento en que se sitúa el par Axil-Momento,seescogeuncriteriodedimensionamientoysedeterminaráeláreadearmaduranecesariaconlasecuacionessiguientes:ZonaB:Criteriodedimensionamiento

ZonaC:Enestazonanoesnecesariaarmaduracomprimida.Sedeterminalaprofundidaddelafibraneutraenroturaysecompruebaqueesinferioral valor de xlim, aplicándose ésta para la determinación de la armaduratraccionada.Criteriodedimensionamiento

ZonaD:Criteriodedimensionamiento

ZonaE:Enestazonanoesnecesariaarmaduratraccionada.Sedeterminalaprofundidaddelafibraneutraenroturaysecompruebaqueesinferioralvalordeh,aplicándoseéstaparaladeterminacióndelaarmaduracomprimida.Criteriodedimensionamiento

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ZonaF:Criteriodedimensionamiento 9.1.3-ComprobaciónELUdeCortanteEstetipodeestructurassediseñangeneralmenteparalanodisposicióndearmaduradecortante,atribuyendolaresistenciafrenteaesteesfuerzoalaseccióndehormigónmayoritariamente.Acontinuaciónsedescribirálasistemáticadecálculoseguidapararealizartalcomprobación.9.1.3.1-Comprobacionesarealizar

Segúnelartículo44.2.3delaEHE-08,elEstadoLímiteporesfuerzocortantesepuedealcanzar,yaseaporagotarselaresistenciaacompresióndelalma,o por agotarse su resistencia a tracción. En consecuencia, es necesariocomprobarquesecumplesimultáneamente:

Vrd≤Vu1 Vrd≤Vu2Donde:Vrd EsfuerzocortanteefectivoVu1EsfuerzocortantedeagotamientoporcompresiónoblicuaenelalmaVu2Esfuerzocortantedeagotamientoportracciónenelalma

Elesfuerzocortantedeagotamientoporcompresiónoblicuadelalmasededucedelasiguienteexpresión:

Siendo:

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f1cd Resistenciaacompresióndelhormigón

b0 Anchuranetamínimadelelemento,definidadeacuerdocon40.3.5.

K Coeficientequedependedelesfuerzoaxil.

donde:

σ’cd Tensión axil efectiva en el hormigón (compresiónpositiva) que, en pilares, debe calcularse teniendo encuenta la compresión absorbida por las armadurascomprimidas.

Nd Esfuerzoaxildecálculo(compresiónpositiva)incluyendoelpre-tensadoconsuvalordecálculo.

Ac Áreatotaldelaseccióndehormigón.

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As Área total de armadura comprimida. En compresióncompuestapuedesuponersequetodalaarmaduraestásometidaalatensiónfyd

fyd ResistenciadecálculodelaarmaduraAs’

§ Paraarmaduraspasivasfyd=σ’sd

α Ángulodelasarmadurasconelejedelapieza

ϑ Ángulo entre las bielas de compresión de hormigón y el eje de lapieza.Seadoptaráunvalorquecumpla:

ObtencióndeVu2.Piezassincortante

Enpiezas sin armadurade cortante (este caso) en regionesno fisuradas(Mfis>Md)laresistenciadecortantedebelimitarsea:

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Enregionesfisuradas(Md>Mfis)elcortantedeagotamientoportracciónenelalmavale:

Conunvalormínimo:

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Enhipótesisdeflexiónsimplelasformulacionesanteriormenteexpuestassepuedensimplificarcomosigue:

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9.1.4-ComprobaciónELSdeFisuraciónEnelcasodelosdepósitos,lacomprobacióndelELSdeFisuraciónadquiereunaenormetrascendencia,yaquedesucorrectocumplimientodependelafuncionalidadydurabilidaddelmismo,siendogeneralmenteelarmadofinalmentedispuestoeldeterminadoparasatisfacerdichoEstadoLímite.La Instrucción EHE nos impone que las tensiones de compresión en elhormigóncumplan:

σc≤0,60fckj

siendo fckj la resistencia característicaa j días (edaddelhormigónenelmomentoconsiderado).Respecto a la fisuración por solicitaciones de tracción, EHE nos obliga asatisfacerlainecuación:

wk≤wmáxsiendo:wk;laaberturacaracterísticadefisura.Wmáx;laaberturamáximadefisurapermitida.

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La abertura característica de fisura se calculará mediante la siguienteexpresión:

wk=β·sm·εsmsiendo:β: coeficiente del cuantil 95%en la distribución gaussiana de anchos defisura,quevale1,64sm:separaciónmediaentrefisuras,enmm:con:c:espesordelrecubrimiento,enmm.s: separación entre ejes de barras, enmm. Si s>15ø se introduce en lafórmulas=15ø.k1:coeficientequevale0,125paraflexiónsimple.ø:diámetrodelasbarrasenmm.Siseempleanbarrasdedistintosdiámetros,setomaeldiámetrodelamayor.Ac,eficaz:áreadehormigónallídondelasbarrasinfluyenenlaaberturadefisuras:Sis≤15ø,entoncesAc,eficaz=b(anchounitario)·h/4Sis>15ø,entoncesAc,eficaz=15ø·h/4As,eficaz:áreatotaldelasarmadurassituadasdentrodeláreaAc,eficaz.εsm:alargamientomediodelasarmaduras:con:

Es: módulo de deformación longitudinal de las barras de acero; Es =200.000 N/mm2. k2: coeficiente de valor 0,5 (pues las cargas son de larga duración).

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con:Mk:momentoflectorporunidaddeanchurabajolacombinaciónparalaquesecompruebalafisuración.d:cantoútildelasección;d=h–c–ø/2As:áreatotaldelaarmaduradetracciónexistenteenelanchounitariodecálculo.b:anchounitariodelasección.h:cantototaldelasección.fctm:resistenciamediaatraccióndelhormigón,enN/mm2;9.2-MODELOSAP2000SemodelizanlasparedesdelalzadodelmurocomoplacastriempotradasaligualquesehizoenelmodeloExcelparaanalizarydimensionarlazonadeesquinaydetransicióndeéstas.

SAP2000esunsoftwaredecálculoestructuralquenosdalaposibilidaddetrabajarempleandoelMEF.Acontinuaciónsedescriberesumidamenteelmétododecálculodeloselementosfinitos:

La ideageneraldelMétodode losElementosFinitoses ladivisióndeuncontinuoenunconjuntodepequeñoselementosinterconectadosporunaseriedepuntosllamadosnodos.

Lasecuacionesquerigenelcomportamientodelcontinuoregirántambiéneldelelemento.Deestaformaseconsiguepasardeunsistemacontinuo(infinitosgradosdelibertad),queesregidoporunaecuacióndiferencialoun sistemadeecuacionesdiferenciales, aun sistemaconunnúmerodegradosdelibertadfinitocuyocomportamientosemodelaporunsistemadeecuaciones,linealesono.

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Elmétododeloselementosfinitossupone,parasolucionarelproblema,eldominiodiscretizadoensubdominiosdenominadoselementos.Eldominiosedividemediantepuntos(enelcasolineal),mediantelíneas(enelcasobidimensional)osuperficies(eneltridimensional) imaginarias,deformaque el dominio total en estudio se aproxime mediante el conjunto deporciones(elementos)enquesesubdivide.

Los elementos se definen por un número discreto de puntos, llamadosnodos, que conectan entre si los elementos. Sobre estos nodos sematerializan las incógnitas fundamentales del problema. En el caso deelementosestructuralesestasincógnitassonlosdesplazamientosnodales,yaqueapartirdeéstospodemoscalcularelrestode incógnitasquenosinteresen:tensiones,deformaciones,...Aestasincógnitasselesdenominagradosdelibertaddecadanododelmodelo.Losgradosdelibertaddeunnodosonlasvariablesquenosdeterminanelestadoy/oposicióndelnodo.

Celda1

Celda2

Geometríainicial

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EnconcordanciaconelModeloExcel,enlaszonasdeesquinasynudosenqueladeformidaddelalzadoesmenor,seconsideraráactuando el empuje al reposo mientras que en el resto de laestructuraelempujeconsideradoseráelactivo.

Empujesencelda2

Zonasdeempujealreposo

Zonasdeempujealreposo

Empujesencelda1

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9.2.1-ComprobaciónELUdeCortante

Con el software SAP2000 no es posible realizar undimensionamientonicomprobaciónseccionalfrenteaesfuerzoscortantes, se empleará pues la sistemática presentada en elmodeloExcel.

9.2.2-ComprobaciónELSdeFisuración

Ocurre lo mismo que en el apartado anterior, pero para estacomprobaciónemplearemosunmétodosimplificadodecarácteraproximadoconsistenteenlimitarellimiteelásticodelacero,detal forma que las deformaciones seanmenores y se presentenaberturasdefisurasmenores.Valoresdelímiteelásticodelaceroentornoa130MPapresentan,en principio, aberturas de fisuras válidas para la estructuracalculada.Se trata de obtener un armado necesario por condiciones defisuraciónaproximativoypoderrealizarlacomparativaconlos

Armadovertical(m2/m)enlascarasvisibles.(Fisuración)

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resultadosdelmétodoobtenidosmedianteelmétodoexpuestoenlaEHE.10-SOLUCIÓNDELACIMENTACIÓN10.1-SOLUCIÓN Y CÁLCULO DE LA CIMENTACION PERIMETRAL DE LOSMUROS.Parasolucionarlacimentacióndelosmurossehadesarrolladounsistemadepredimensionamientodelaszapatascorridasconlafinalidaddeevitariteraciones innecesarias en la comprobación de las dimensiones de lamismaqueconsumanexcesivotiempo,permitiéndonos,además,proponerla solución óptima funcionalmente, atendiendo a los condicionantes departidayaloscriteriosdediseñoempleados,entodaslassituacionesdeservicio,inclusoensituacionesdelimpiezaoreparación.Para las zapatas perimetrales, el sistema seguido se basafundamentalmenteenelanálisisycomparacióndelastensionessobreelsueloenfuncióndelaexcentricidadfísicadelabasedelalzadodelmuro,paracadaunadelashipótesisconsideradas.Paraello,lashojasdecálculoimplementadas vuelcan gráficamente las variaciones de las variablesestudiadas,ypermiteninferirlasoluciónóptimaporcriteriosfuncionales.Eldimensionamientoestructuralasícomolacomprobacionesacortanteyafisuracióntambiénsedeterminandeigualforma.Enel“Anejodecálculo”sedescribeminuciosamentelasistemáticadeanálisisempleada.

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Semuestranacontinuación lasgráficasempleadaspara laelecciónde lageometríadelazapatayeldimensionamientodeésta:

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10.2-SOLUCIÓNYCÁLCULODELACIMENTACIONDELMURODIVISORIOSe realiza el dimensionamiento y, por tanto, las comprobacionespertinentesquedanverificadas,sisecumplecondeterminadosrequisitos,delamismaformaquesehizoparalazapataperimetral,esdecir,conelempleo de las gráficas que vuelcan los resultados de las hojas Excelprogramadas.La variaciónquepresentandichashojasparaeldimensionamientode lazapatadelmurodivisorioconrespectoalasdelazapataperimetralesquelos parámetros analizados no varían en función de la relación“Puntera/Ancho de zapata”; sino que ahora la variación de éstos va enfuncióndelanchototaldelazapata.Estoesasíporqueantelasimetríadeacciones a la que se ve sometida la cimentación no cabe estudiar unaposible excentricidad física del alzado del muro respecto al c.d.g de lacimentación, puesto que la solución óptima es la de excentricidad físicanula.Sehasupuestoqueparaanchossuperioresa3metros,larecomendaciónde limitar las tensiones en el terreno por consideraciones de asientosdiferencialesseseguirámanteniendoen200KN/m2.Semuestranacontinuaciónlasgráficasempleadas:

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10.3-SOLUCIÓNYCÁLCULODELALOSADEIMPERMEABILIZACIÓNElanálisisycálculodelalosaserealizarámodelandoéstacomounaplacaflotante de 25 cm de espesor, idealizando la respuesta del terrenomediante unos resorte cuya rigidez se establecerá a través de un factordenominadomódulodebalastodelsuelo.ElcoeficientedebalastoKsesunparámetroquesedefinecomolarelaciónentrelapresiónqueactúaenunpunto,p,yelasientoqueseproduce,y,esdecirKs=p/y.Esteparámetrotienedimensióndepesoespecíficoy,aunquedependedelaspropiedadesdelterrenonoesunaconstantedelmismoyaquetambiéndependedelasdimensiones del área que carga contra el terreno. Por tanto se ha demodificarelmódulodebalastodeterminadomediante laplacadecarga,cuyovalorparaelterrenoquenoscompeteyqueseindicaenelinformegeotécnicoesde90MN/m3.Dichaadaptaciónalasdimensionesdelacimentaciónserealizaenfuncióndelageometríadelalosa,eligiendoenesteanejolaformulaciónpropuestaporTherzaghi:

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• Paraunalosacuadradayconsiderandounsueloarenoso:

• ParalosarectangulardeladosB(m)yL(m)(L>B)setiene:

La existencia de juntas de dilatación en donde se interrumpen lasarmadurasdelimitalassuperficiesdelaslosasqueformanelfondodecadavaso,elmódulodebalastoaintroducirenelsoftwareencadaunadeéstaslosashadeserfuncióndedichasdimensiones.Acontinuaciónsemuestraunatablaconelmódulodebalastoaaplicaracadasub-losa:PuedeverseseguidamenteelmodelorealizadomedianteSap2000,en laquesehaintroducidounaseriededivisionesencadalosaysehaasignadounresortecuyarigidezsedeterminaenlaanteriortablaenfuncióndelazonaenqueseencuentre:

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11-CUANTÍAMÍNIMAMECÁNICAElarmadomínimomecánicoescalculadodirectamenteenlahojadeExcel,programada para el dimensionamiento seccional, devolviendo ésta elarmado más exigente entre la mínima mecánica y la estrictamentenecesariaporcálculo.ComodeterminalaEHE,estearmadomínimosecalculadedistintasformasenfuncióndelasolicitaciónactuanteenlaseccióndeestudio:- Flexión simple o compuesta : En todos aquellos casos en los que elagotamientodeunasecciónseproduzcaporflexiónsimpleocompuesta,laarmaduraresistentelongitudinaltraccionadadeberácumplirlasiguientelimitación:

Ap*fpd*dp/ds+As*fyp>=(W1/z)*fct,m,fl+(P/z)*(W1/A+e)

donde:

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Ap:Áreadelaarmaduraactivaadherente.As:Áreadelaarmadurapasiva.fpd:Resistenciadecálculodelacerodelaarmaduraactivaadherenteentracción.fyd:Resistenciadecálculodelacerodelaarmadurapasivaentracción.fct,m,fl:Resistenciamediaaflexotraccióndelhormigón.W1: Módulo resistente de la sección bruta relativo a la fibra mástraccionada.dp:Profundidaddelaarmaduraactivadesdelafibramáscomprimidadelasección.ds:Profundidaddelaarmadurapasivadesdelafibramáscomprimidadelasección.P:Fuerzadepretensadodescontadaslaspérdidasinstantáneas.A:Áreadelasecciónbrutadehormigón.e: Excentricidad del pretensado respecto del centro de gravedad de lasecciónbruta.z: Brazomecánico de la sección.A falta de cálculosmás precisos puedeadoptarsez=0,8h.En caso de que solo exista armadura activa en la sección de cálculo, seconsiderarádp/ds=1enlaexpresiónanterior. Paraseccionesdehormigónarmadoenflexiónsimplecuandolaresistenciacaracterísticaesmenorque50N/mm2,seadmitedisponerunaarmaduramínimadetracciónreducidaαAs,dondeαeselfactorreductordefinidopor:

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-Compresiónsimpleocompuesta:Enlasseccionessometidasacompresiónsimpleocompuesta,lasarmaduras,principalesencompresiónA’s1yA’s2deberáncumplirlaslimitacionessiguientes:

A’s1*fyc,d>=0,05*Nd;�A’s1*fyc,d<=0,5*fcd*Ac;

A’s2*fyc,d>=0,05*Nd;�A’s2*fyc,d<=0,5*fcd*Ac

donde:fyc,d: Resistencia de cálculo del acero a compresión fyc,d = fyd < 400N/mm2.Nd:Esfuerzoactuantenormalmayoradodecompresión.fcd:Resistenciadecálculodelhormigónencompresión.Ac:Áreadelaseccióntotaldehormigón.-Tracción simple o compuesta: En el caso de secciones de hormigónsometidas a tracción simple o compuesta, provistas de dos armadurasprincipales,deberáncumplirselassiguienteslimitaciones:

Ap*fpd+As*fyd>=P+Ac*fct,m

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dondePeslafuerzadepretensadodescontandolaspérdidasinstantáneas.12-CUANTÍAMÍNIMAGEOMÉTRICALaEHEestableceunascuantíasmínimasgeométricasdecaraasatisfacerlas solicitaciones inducidas por fenómenos tales como la retracción y lavariacióndetemperaturas.Paraello,sepresentaunatablaconlascuantías,en tantopormilde la seccióndehormigón,adisponeren funciónde latipologíadelelementoydeltipodeaceroempleado:NadadicelaEHEacercadelascuantíasmínimasendepósitosdeagua.Sinembargo laexperienciaacumulada juntoconrigurososanálisismuestranque muchos fallos de estanqueidad, los cuales suponen costosasimpermeabilizacionesa“posteriori”,sedebenafisurashorizontalesenlasparedes por la no consideración en el análisis estructural de diferentesefectosquepuedenllegaraproducirelevadosesfuerzosdeflexión,comoexponenLlombartyAntón (1985).Deahí lanecesidaddedisponerunascuantías mínimas de las armaduras con objeto de prevenir posiblesfisuraciones debidas a la retracción del fraguado, variaciones detemperatura e incluso otras acciones que en general no seráncontempladasenelcálculodeldepósito.

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SesiguenpueslasrecomendacionesexpuestasporJimenezMontoyaetal(1987) para hacer la siguiente propuesta de cuantías mínimas, siemprereferidasalaseccióntotaldehormigón:

• Paraarmaduraverticalconwmáx=0,2mm;ρmín,flexión=0,0015

• Paraarmadurahorizontalconwmáx=0,2mm;ρmín,flexión=0,0015

Estosuponeadoptarunarmadoverticalyhorizontalmínimogeométricode:

As,geo=Acx0,0015=60x100x0,0015=9cm/cara13-RESULTADOSOBTENIDOS13.1-RESULTADOS.MODELOEXCEL13.1.1-ArmadoverticaldelosmurosperimetralesPuestoque lamagnitudde la variaciónde los esfuerzosentre seccionesconsecutivas no resulta determinante para el armado del muro, seconsideracalcularlasseccionessiguientes:A continuación semuestraunaTabla con los resultadosobtenidoseneldimensionamiento seccionalen funciónde la zonaconsiderada (zonadeesquinas,zonadetransiciónyzonadecomportamientosimilaraldeunaménsulaempotradaquedenominaremoszonacentral):

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13.1.2-Armadohorizontaldelosmurosperimetrales

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13.1.3-Armadoverticaldelmurodivisorio

13.1.4-Armadohorizontaldelmurodivisorio

13.1.5-ArmadohorizontaldebidoalastraccionesLametodología a seguir para la obtención del armado en Estado LímiteÚltimodeTracciónSimpleconsistenteenlimitarlatensióndelaceroa130N/mm2,elarmadorequeridoresponderáalasiguienteformulación:donde:Ah3;armadurahorizontalportracción.Napd=Nbpd;tracciónenlapareddebidaalempujehidrostático.

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σs;tensióndelacerolimitadaa130N/mm2.Hw;alturadelaláminadeagua.Substituyendovaloresobtenemos:

Ah3 = 1425820.313130 ∗ �.�� ∗ 1

100 = 19.07;<2

Correspondiendounarmadohorizontalporcarade9.54cm2

13.2-RESULTADOS.MODELOSAP2000SemuestraacontinuaciónlosresultadosobtenidosmedianteelempleodelsoftwareSAP2000.

Armadovertical(m2/m)enlascarasvisibles.Envolventemáxima.

Vista1 Vista2.Deformada

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Armadohorizontal(m2/m)enlascarasvisibles.Envolventemáxima.

Vista1Vista2.Deformada

Armadovertical(m2/m)enlascarasvisibles.Envolventemínima.

Vista1 Vista2

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14-COMPARACIÓNDELOSRESULTADOSENTRELOSMODELOSREALIZADOSSemostraráacontinuaciónunatabladecomparacióndelarmadoobtenidoenfuncióndelmétodoempleadoydelasseccionesconsideradas:

Armadohorizontal(m2/m)enlascarasvisibles.Envolventemínima.

Vista1 Vista2

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A la vista de los resultados se observa una suficiente similitud en lascuantíasdearmadodeterminadasmedianteambosmétodos,loqueindicalaconsistenciayvalidacióntantodelashipótesissimplificativasempleadascomodelosresultadosderivadosdeéstas.Seobservaquelavariacióndedichosresultadosesmenoralacercarnosalazonacentraldelosmuros,lejosdelaszonasdeencuentroconlosmurosperpendiculares, en donde el comportamiento real del alzado coincideprácticamente con la idealización realizada de ménsula empotrada encimentación.Lavariacióndelosresultadosobtenidosenzonadeesquinasytransiciónpuededebersealosmotivosquesedescribenacontinuación:

• El método de las Tablas de Bares permite la obtención de losesfuerzosendiferenteszonasdelasuperficiedelalzadodelosmurosenfuncióndelageometríadelaestructura.Deestaformaseobtiene

uncoeficienteγ,resultadodelcocienteentrelalongituddeldepósitoylaprofundidaddelasaguasacontener,quepermitelaobtenciónde los factores a emplear para la determinación de los esfuerzossolicitantes. Las dimensiones de los muros perimetrales sonsuperioresa17.25metros, longitudéstaúltima,quesehatomadopara la aplicabilidad del método de las Tablas de Bares (1980)

obteniendouncoeficienteγiguala3.

• En el modelo SAP2000 no se ha despreciado el incremento delempujedelterrenodebidoalasobrecargasobreelmismo.Además,sehaconsideradolaactuacióndelempujealreposoenfuncióndelosdesplazamientosesperadosdelalzadodelmuroconsiderandoenlasrestanteszonaslaactuacióndelempujeactivo,mientrasqueenelmodeloExcelseconsideraúnicamentelaactuacióndelempujealreposoenlatotalidaddesuperficiedemuroenelmodelodeBares.

• Para el dimensionamiento seccional el recubrimiento mecánicoempleado en el modelo Excel corresponde a el recubrimientonominalquefiguraenlasbasesdecálculomásunincrementodeésteporrazonesdegrosoresdebarrasempleadasydeposicionamientodelasarmadurasparafacilitarelmontaje,mientrasqueenelarmado

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propuesto por SAP2000 el recubrimiento mecánico se estableceautomáticamenteenfuncióndelcantodelelemento,cuyovalorseestablecegeneralmenteenel10%deéste.

• EneldimensionamientoseccionalmedianteExcelsehaconsideradolasseccionestrabajandoenflexiónsimple,hechoquehafavorecidoel empleo del coeficiente reductor de armado en regiones nofisuradas.

Lacomparacióndelosresultadosseharealizadoparaelmurodivisorioyelmuroperimetral1pornopresentaréstesingularidadesgeométricas.LaszonasdearmadosedeterminaránenfuncióndelosresultadosdelmodeloSAP2000, ya que validados mediante los métodos aproximativosempleados,representaconmayorfidelidadelcomportamientorealdelaestructura, permitiéndonos obtener el armado requerido las zonas desingularidadesgeométricasetc.

ParalaobtencióndelarmadohorizontalenelmodeloExcel,sehaobtenidoelarmadorequeridopor tracciónporun lado,yel requeridopor flexiónhorizontalporotro,elsumatoriodelcualdeterminaráelarmadohorizontaladisponer(aexpensasdelascomprobacionesdelELS),mientrasqueenelmodeloSAP2000,elarmadohorizontalvolcadoporelsoftwareincluye

Incrementoenelarmadoverticaldebidoa lasingularidadgeométricaquerestringe el movimiento del alzado y propicia la actuación del empuje alreposo.

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tanto el requerido por flexión como por tracción, es decir, el armadohorizontalparahacerfrenteasolicitacionesdeflexotracción.Ambosmodelospresentansimilitudesdearmadoenzonasdetransiciónycentrales,mientrasqueenlazonadenudosyesquinaslasdiferenciasenelarmadoobtenidoaumentanyaqueelmodeloaproximativoenExceldistadel comportamiento esperado de la estructura (sobre todo en la parteinferior del perfil del muro), aun así, el armado obtenido en Excel essuperior al del modelo SAP2000, el empleo del cual supondríaestablecernosdelladodelaseguridad.15-ARMADO15.1-ARMADO(ELU)Seproponeenunaprimeraaproximación,afaltadelascorrespondientescomprobaciones,elsiguientearmado:15.2-RESULTADOSDELACOMPROBACIÓNFRENTEAFISURACIÓNA continuación se muestra una tabla con los resultados obtenidos delarmadovertical:

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Eshabitual,dadoqueladeterminacióndelanchodefisuraenelementossometidosalmismotiempoaflexiónytracciónnoestáresueltademanerasatisfactoria,comprobarelarmadohorizontalsolicitadoúnicamenteporlaflexión,yalfinalsumarlelaarmaduranecesariaportracción.Sinembargo,enesteanejosevaarealizarlacomprobacióndelarmadohorizontalparasolicitaciones de flexo-tracción por hacer uso de una herramienta quepermite dicha comprobación como es el “prontuario informático delhormigónenExcel”.Lacondicióndeestructuracuasienterradajuntoalashipótesis de cargas empleadas en situación de servicio conllevan laobtencióndeaxilesdecompresión,noapareciendo traccionesendichassituaciones.Portantoserealizaralacomprobaciónfrenteafisuraciónparaunmomentodeserviciomáximolocalizadoenlazonadeesquinasynudosde185mKN,cuyoresultadossemuestraacontinuación:

SemuestraseguidamentelacuantíadearmadopropuestaporSAP2000quecumpleconlosrequisitosdeaberturamáximadefisura:

Armadovertical(m2/m)enlascarasvisibles.(Fisuración)

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15.3-MODIFICACIÓNPROPUESTAPORCONDICIONESDEFISURACIÓNSe observa que ciertas secciones no cumplen los requerimientos deaberturadefisuramáxima,siendoesteestadolímitemásrestrictivoqueeldeagotamientoporsolicitacionesnormales,casofrecuenteenestetipodeestructuras.Por tanto, se procederá a modificar el armado propuesto a priori porsolicitacionesnormales.

Lasdiferentesposibilidadesquesenosplanteansonlassiguientes:

• Incrementar la cuantía de armadura, aumentando el número debarras.

• Incrementarlacuantíadearmadura,aumentandoeldiámetro.• Incrementarlaresistenciacaracterísticadelhormigón.• Incrementarelcantodelasección.

Acontinuaciónseanalizanconcálculosresumidoscadaunadeestasposibilidades:

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Por lo que al armado vertical se refiere, en los muros perimetrales seincrementará el número de barras a disponer al considerarse que laseparación entre éstas no dificulta el montaje. Queda descartadoincrementarlaresistenciadelhormigónniaumentarelcantodelasecciónqueademástraeríaconsigoel incrementode lascuantíasmínimas.Enelmurodivisorio se optapor emplear barras dediámetro superior, lo quefacilitaráelmontaje.

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La armadura horizontal a disponer se verá incrementada porrequerimientosdefisuración,aumentandoelnúmerodebarrasadisponer.15.4-COMPROBACIÓNACORTANTELa sección de 0,6 metros de espesor finalmente elegida con el armadopropuesto es suficiente para resistir el cortante en la seccionesdeterminantes. Los cálculos y resultados numéricos se presentan ydescribenminuciosamenteeneldocumento“Anejodecálculo”.15.5-ARMADOPROPUESTOA continuación se muestra gráficamente las zonas y configuración dearmadoelegida:

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16-CRITERIOSDECOLOCACIÓN,DISEÑOYARMADOSecitaráenesteapartadoalgunosdeloscriteriosrecomendadosyseguidosparalaconsecucióndeunbuendiseño,armadoyunabuenadisposiciónenobrade todos los elementos ymaterialesnecesarios, conel objetivodegarantizarelbuenfuncionamientodelaestructura.

• Sedeberálosmaterialesquelleguenalaobra,realizandouncontroldecalidaddelosmismos.Cadamaterialdeberállevarsumarcadoosello de calidad distintivo. Respecto al hormigón, éste deberá iracompañado de una hoja de suministro, donde se especifique lascaracterísticasycondicionesacumplirparapodersercolocadoenobra.

• Eldobladodebarrasdeberárespetarlosradiosdedobladoexigiblesylosdiámetrosmínimos,representándolosaescalaenlosplanos.Seexpone a continuación la tabla que limita el diámetromínimo dedobladodelasbarras(EHE-08,art.69.3.4):

• La distancia entre barras de armadura pasiva se ajustarán a las

geometríasdefinidasenproyecto.Sedisposicióndebepermitirun

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• correcto hormigonado, limitando la distancia libre horizontal y

verticalentredosbarrasaisladasalmayordelossiguientesvalores:

1- 20mm2- Eldiámetrodelamayor3- 1,25veceseltamañomáximodelárido

• La posición de las armaduras y en especial el espesor de los

recubrimientos nominales indicados en el artículo 37.2.4 de lainstrucción EHE-08, se garantiza mediante separadores o calzos.Éstos han de cumplir con una serie de características que vienenredactadasenlosartículos37.2.5y69.8.2delainstrucción.Algunasdeestascaracterísticasson:

1- Materialresistentealaalcalinidad2- Noinduciráncorrosiónenlaarmadura3- Impermeablesalaguayhormigón

• Parabarrasdelmismotiposeemplearándiámetrosnomuydistintos,

nomásdedosescalonesenlaserienormalizada.• Se procura limitar el número de longitudes distintas, utilizando

longitudescomercialesosubmúltiplas.Seprocurareducirelnúmerode doblados, la casuística de formas y evitar doblados noperpendicularescontaldefacilitar laejecuciónyel transporte,asícomominimizarelnúmerodeacopios.

• Paralaslongitudesdeanclajeysolapesetendráencuentatodoloreferentealartículo69delainstrucción.

• Lapuestaenobradelhormigónseguirálosrequisitosestablecidosenelartículo71delaEHE.

• Se pondrá especial atención a las temperaturas y condicionesclimatológicasalahoradecolocarelhormigón.

• Seexponenacontinuaciónalgunasrecomendacionesseguidasparalarealizacióndelosplanosquepermitanelbuenentendimientodeljefedeobra:

1- Notaseinformaciónfácilmenteinterpretable2- Acotación en metros (2 decimales) excepto

armadurasytuberías(mm)3- Representaciónaescaladelasarmaduraslomás

exactaposible

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4- Representacióndelosdetallesamayorescala

• Debefiguraruncuadrodecaracterísticasquecuenteconlasiguiente

información:

1- Tipificacióndelhormigón(ambiente)2- Propiedadesespecíficasdelhormigón3- Característicasresistentesdelosaceros4- Modalidaddecontrol5- Tipodeejecución6- Coeficientesdeseguridad

• Lasdesviacionesgeométricasquedanlimitadasporlanormativaen

cuantoalaejecuciónycolocacióndeloselementosenobra.

17-RESUMENYCONCLUSIONESEn el presente capítulo se pretende describir i resumir los aspectos ydificultadesdemayor relevancia surgidosen laelaboracióndelpresentetrabajo.Larevisióndelestadodelconocimientoreflejaqueelnúmerodenormasypublicaciones dedicadas a estas estructuras es muy inferior alcorrespondienteaotrostiposestructurales,comopuedenserlospuentesy los edificios. Las normas específicas para depósitos más conocidaspertenecenapaísesdeinfluenciaanglosajona,comoelReinoUnido,USAyNueva Zelanda. A nivel nacional, no hay en estosmomentos normas nirecomendaciones específicas para depósitos. La vigente Instrucción deHormigónEstructuralEHE(08)tampococontemplaelcasoparticulardelosdepósitos. Este vacío normativo ha contribuido a crear una aureola deconfusiónycomplejidadalahoradecalcularundepósitodeagua.Aellosesuma la particularidad de que en el cálculo de un depósito se une lametodología de cálculo en Estado Límite Último (flexión y cortante), enEstadoLímite deServiciodefisuración,queengeneral,serámásrestrictivo,ytambiénelmétodoclásicodeemplearunatensiónadmisibledelaceromuyreducida(tracción).

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Enlaprimerapartedeltrabajosesitúaaldepósitodentrodeuncontextodeexposiciónambiental,recubrimientoyclasedehormigónyarmadurasquepreconiza la InstrucciónEHE. Seguidamente se analizan las accionesque deben considerarse en el cálculo del depósito y especialmente lamaneradecombinarlasafindepodercumplirconelEstadoLímiteÚltimoytambién,conelEstadoLímitedeServiciodeFisuración,engeneralmásrestrictivo.Seexponenloscriteriosaemplearenuntematansensiblecomoeslaaberturamáximadefisurapermitidaeneldepósito.Asícomo las armaduras mínimas que debemos considerar con objeto deprevenir posibles fisuraciones debidas a retracción del fraguado,variacionesdetemperaturayotrasaccionesnocontempladasenelcálculo.Tambiénseexponendiferentescriteriosyrecomendacionesparaeldiseñoqueconvienetenerencuentaalproyectareldepósito,yaquesindudavanarevertirenunamejorfuncionalidadydurabilidaddelmismo.Seguidamenteseabordaelcálculodelapareddedepósitosrectangularesde hormigón armado,mediante distintosmodelos e idealizacionesde laestructura.EnglobadosdentrodeloquesehadenominadomodeloExcel,se realizan dos sub-modelos, el de las Tablas de Bares, que permiteacercarnosalcomportamientoestructuralenregionesinfluenciadasporelefecto esquina, y el modelo de muro ménsula, que se acerca más alcomportamientodelasparedesenlaszonascentrales,endondeelanteriorefectoesdespreciable.Tambiénse realizaunmodeloconelempleodelsoftwaredecálculoSAP200quepermitelavalidaciónyelrefinamientodelanálisisycálculodelaconstrucción.Seguidamentesedasolucióna lacimentaciónde laestructura,diseñadacon zapatas corridas en las que se encajan las soleras deimpermeabilización.Sedescribenacontinuaciónlosprincipalescondicionantesydificultadesenlaconsecucióndeltrabajo:

• La geometría del depósito viene impuesta en un principio. No seconsidera la posibilidad de variar dicha geometría, por ejemplovariandolaplantadeésteniejecutandounmurodesecciónvariablealolargodelaalturadelmismo.Únicamenteseconsideravariarelespesordelosmuroscontaldenodisponerdearmaduradecortanteysedecidedividirelvasodeldepósitomedianteunmurodivisorio

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con la intención de no interrumpir el servicio en situaciones delimpiezaoreparación.

• Laaccióndelsismoesanalizadaycalculadaenfuncióndelmodeloempleado.EnelmodeloExcelseempleaelmétododeMononobe-OkabeModificadoparaanalizarelincrementodelempujedebidoalaacciónsísmica,mientrasqueenelmodeloSAP200seanalizatalefectomediante la introduccióndelespectroderespuestaelásticaenelsoftwaredecálculo.

• Se destaca la peculiaridad en el tratamiento de los depósitos dehormigónarmado,albuscardemaneraindependientelasarmadurasde flexiónydetracciónporcaminostotalmentediferentesparaalfinalsumarlas.LaarmaduradeflexiónsedeterminaenfuncióndelEstadoLímiteÚltimoydelaaberturamáximaadmitidaparalafisura;yladetracciónsimple,adoptandounvalormuybajoparalatensiónadmisibledelacero,quesefijaen:

o σs=100N/mm2paraelcasodewmáx=0,1mm.o σs=130N/mm2paraelcasodewmáx=0,2mm.

• Ladeterminacióndelaaberturadefisuraenelementossuperficialessometidosalmismotiempoaflexiónytracción,comoeselcasodelas paredes y solera de un depósito, no está satisfactoriamenteresuelta,peroconelauxiliodelprontuarioinformáticodelhormigónenExcelpermiteelcálculoaproximativodelaaberturadefisuraenflexo-tracción.

• NadadicelaInstrucciónEHEsobrearmadurasmínimasendepósitos,deahíqueseguiremoslasrecomendacionesexpuestasporJimenezMontoyaetal(1987)parahacerlasiguientepropuestadecuantíasmínimas,siemprereferidasalaseccióntotaldehormigón:

o Paraarmaduraverticalconwmáx=0,1mm;ρmín,flexión=0,0020

o Paraarmaduraverticalconwmáx=0,2mm;ρmín,flexión=0,0015

o Paraarmadurahorizontalconwmáx=0,1mm;ρmín,flexión=0,0020

o Paraarmadurahorizontalconwmáx=0,2mm;ρmín,flexión=0,0015

• Eldiseñodelencajedelarmadoquesepuedeverenlosplanosserealizateniendoencuentaelprocesoconstructivodelaestructura,intentando en la medida de lo posible aportar facilidades a losoperarios.

MEMÓRIA


• Destacarfinalmentequeeltrabajorealizadosebasaenunanálisis

estructuralquetieneporobjetivoresolverlaestructurabajounbuendiseño. Para ello se elaboran hojas de cálculo Excel en las que seimplementa lasistemáticadecálculoseguidapara laobtencióndelosresultadosdelosmétodosdirectosquepermitanlaobtencióndeunordendemagnitud,posibilitandolacomparaciónyvalidacióndelosresultadosobtenidosmedianteelempleodelsoftwaredecálculoSAP2000.Quedafueradelalcancedelproyectotodoloreferenteacálculoshidráulicosyequiposnecesarios,puessesuponequedichosaspectos se han estudiado con anterioridad y simplemente hantenido repercusión, para nuestro trabajo, en la geometríainicialmenteimpuesta.

18-ÍNDICEDEDOCUMENTOSANEXOS

1. ANEJODECÁLCULODEESTRUCTURAS2. PLANOS

2.1 Situaciónyemplazamiento2.2 Planotopográfico2.3 Plantageneral2.4 Perfillongitudinalytransversal2.5 Zonasdearmadoenmuros2.6 DespiecemurozonaA2.7 DespiecemurozonaB2.8 DespiecemurozonaC2.9 DespiecemurozonaD2.10 DespiecemurozonaE2.11 Zonasderefuerzohorizontal2.12 Refuerzoenesquina1y22.13 Refuerzoennudo1y22.14 Refuerzoenesquina3,4y52.15 Despiecelosaimpermeabilización2.16 Despiecelosaimpermeabilización2.17 Cuadrodedespiecelosas2.18 Juntas2.19 Tuberíasdedrenaje2.20 Detallesdedrenaje

diseÑo y anÁlisis de la estructura de depÓsito para

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