memoria tanque y lecho de filtrado ptar portones

DISEÑO ESTRUCTURAL TANQUE DE ALMACENAMIENTO Y LECHO DE FILTRADO PTAR POBLADO PORTONES

BASADO EN

DISEÑO ESTRUCTURAL TANQUE DE ALMACENAMIENTO Y LECHO DE FILTRADO

PTAR POBLADO PORTONES

Contenido 1 DISEÑO PLANTA DE TRATAMIENTO .................................................................................... 3 1.1. GENERALIDADES ........................................................................................................... 3

1.2. SUPOSICIONES DE DISEÑO ............................................................................................ 3

1.3. MÉTODO DE DISEÑO ..................................................................................................... 4

1.4. MATERIALES .................................................................................................................. 4

1.5. COMBINACIONES DE CARGA ........................................................................................ 5

1.6. CARGAS ACTUANTES ..................................................................................................... 5

1.6.1 Carga Muerta ......................................................................................................... 5 1.6.2 Carga viva ............................................................................................................... 6 1.6.3 Carga de sismo ....................................................................................................... 6 1.6.4 Carga hidrostática .................................................................................................. 6 1.6.5 Empuje de tierras y Sobre Carga de Equipos durante la construcción ................. 7 1.6.6 Efecto de Rebote ................................................................................................. 11

2 MODELO ESTRUCTURAL TANQUE DE ALMACENAMIENTO. .............................................. 11 3 SOLICITACIONES EN LAS ESTRUCTURAS Y DISEÑO ............................................................ 13 3.1 SOLICITACIONES EN EL TANQUE DE ALMACENAMIETO ............................................. 15

3.2 DISEÑO ESTRUCTURAL TANQUE DE ALMACENAMIENTO .......................................... 20

4 MODELO ESTRUCTURAL LECHO DE FILTRADO. ................................................................. 22 5 SOLICITACIONES EN LAS ESTRUCTURAS Y DISEÑO ‐ TANQUE ........................................... 23 5.1 SOLICITACIONES EN EL LECHO DE FILTRADO .............................................................. 25

5.2 DISEÑO ESTRUCTURAL LECHO DE FILTRADO .............................................................. 28

5.3 RECOMENDACIONES CONSTRUCTIVAS ...................................................................... 30


PTAR POBLADO PORTONES 1 DISEÑO PLANTA DE TRATAMIENTO

1.1. GENERALIDADES En este capítulo se presenta el diseño estructural del Tanque de Almacenamiento y el lecho de filtrado, en el municipio de San Bernardo, poblado Portones. La estructura del tanque de almacenamiento tiene la forma típica de un tanque rectangular con tapa superior, el cual tiene unas dimensiones internas de 3.0 m de ancho por 11.48 m de largo, y 3.95 m de profundidad, con un nivel de lámina de agua de 2.70 m. la estructura del lecho de filtrado tiene forma típica de tanque rectangular sin tapa, la cual tiene dimensiones internas de 4.73 de largo por 1.22 m de ancho y profundidad 1.70 m con nivel de lamina de agua de 1.50 m. Es una estructura compuesta por placas (muros) apoyada en sus cuatro lados, por una losa de fondo en concreto reforzado y un muros tabique en la mitad de los muros longitudinales. Esta estructura Puede estar con contenido de agua al 100 % de su capacidad. La estructuras mencionadas estarán cimentadas sobre un suelo con una capacidad portante admisible de 0.50 Kg/cm2 (50 KPa). Esta capacidad portante fue asumida ya que no se conocen datos geotécnicos del sitio. Así sobre las estructuras del tanque de almacenamiento y del lecho de filtrado construida de acuerdo a esta memoria de cálculo estará solicitada por: La presión hidrostática, el empuje activo de tierras, las fuerzas sísmicas tanto de la estructura como del relleno, la fuerza de impulsión y convección del agua ante un evento sísmico, cargas vivas de personas sobre la tapa del tanque de almacenamiento que la tiene, y las cargas muertas de la estructuras.

1.2. SUPOSICIONES DE DISEÑO Para los análisis matemáticos se consideraron los siguientes aspectos básicos: Recomendaciones dadas en el Reglamento NSR‐10, Titulo C.23 TANQUES Y ESTRUCTURAS DE INGENIERIA AMBIENTAL DE CONCRETO. Para el análisis sísmico se calcula la fuerza de sismo en la estructura por el método de análisis pseudo estático de Mononobe – Okabe (aceptado por el reglamento NSR‐10) y se considera el agua como un líquido en estado sólido el cual produce los mayores efectos de fuerzas sísmicas, la masa de este liquido se repartirá en los elementos tipo “Shells” que componen las paredes del modelo.


PTAR POBLADO PORTONES El análisis consistió en el cálculo de las solicitaciones máximas sobre las estructuras del tanque de almacenamiento y el lecho de filtrado, bajo la acción de la carga muerta correspondiente, la carga viva, las presiones de agua contenida, el empuje de terreno sobre los muros, las exigencias por carga sísmica y el efecto de rebote que se presenta en el momento de desocupar el tanque.

1.3. MÉTODO DE DISEÑO Las estructuras del tanque de almacenamiento y del lecho de filtrado, se modelaron mediante el método de los elementos finitos usando como herramienta de procesamiento un programa basado en operaciones con matrices denominado SAP2000; los diferentes elementos como muros y placa se simularon mediante elementos tipo “ shells ” de dimensiones acordes para optimizar el modelo en cuanto a la obtención de resultados lo más reales posibles, el suelo bajo el cual se encuentran cimentadas las estructuras del tanque de almacenamiento y del lecho de filtrado y el que ofrece restricción lateral de los muros se simuló mediante el uso de resortes “ cimentación flexible tipo Winkler ”, la constante del resorte en el modelo es el módulo de balasto, Ks = 5000 kN/m3, el cual ha sido asumido, dada la ausencia de un informe geotécnico. Las presiones debidas a empujes hidrostáticos y de tierras fueron asignados a los shells usando la herramienta del programa SAP2000 “Joint Patterns” y el peso especifico de agua (10 kN/m3) o de relleno (19 kN/m3), así como el coeficiente activo de presiones determinado para un ángulo de fricción interna de 22 °.

1.4. MATERIALES En los análisis que siguen se utilizaron los siguientes materiales, los cuales deben usarse en la construcción del tanque: CONCRETO: f’c= 28 MPa (280 Kg/cm2) Ec= 22224.3 MPa. (222243.1 Kg/cm2) ACERO DE REFUERZO: fy= 420 MPa (4200 Kg/cm2) E= 200000 MPa. (2000000 Kg/cm2)



1.5. COMBINACIONES DE CARGA El diseño de las estructura del tanque de almacenamiento y del lecho de filtrado, se realizó siguiendo los dictámenes de el reglamento NSR/10, para el método de la resistencia última usando los factores de reducción de resistencia y de mayoración de cargas allí descritos, así como las diferentes combinaciones descritas en el capítulo B.2.4.2 de la NSR‐10. Las combinaciones a utilizar fueron las siguientes: I: 1.40D II: 1.20D + 1.60L +1.60H III: 1.20D + 1.00L +1.00EX + 0.3EY IV: 1.20D + 1.00L +1.00EY + 0.3EX V: 0.90D +1.60H (Tierras, Estructuras semienterradas desocupadas) VI: 0.90D + 1.60H + 1.00EX + 0.3EY VII: 0.90D + 1.60H + 1.00EY + 0.3EX VIII: 1.40D +1.70L (Para diseño de las tapas de los tanques) Donde: D: Carga muerta L: Carga viva Sobre Tapas E: Carga de sismo (para Tierras y estructura) H: Cargas hidrostáticas y de empujes de tierra E: Sismo de diseño actuando en la estructura y presión de tierras bajo condición de sismo.

1.6. CARGAS ACTUANTES 1.6.1 Carga Muerta La carga muerta de la estructura está compuesta por el peso propio de los elementos que la conforman. Dado el dimensionamiento de los mismos, el programa de análisis utilizado genera este cálculo automáticamente al asignarle el multiplicador de peso propio al caso de carga correspondiente y lo incluye dentro del caso estático correspondiente.


PTAR POBLADO PORTONES 1.6.2 Carga viva Se considera una carga de 3.0 kN/m2 sobre la losa superior del tanque, para tener en cuenta posible solicitaciones que se puedan presentar por tránsito de personas sobre la tapa. La carga se aplicó como una presión uniforme sobre los elementos “shells” que componen la losa superior, actuando en dirección a la gravedad. 1.6.3 Carga de sismo Se adiciona la masa que aporta el agua para efectos sísmicos tal como lo define el título A‐1 del reglamento NSR‐10, esta masa se reparte en las paredes de los muros en el modelo matemático. El análisis sísmico se realizó de acuerdo a los parámetros sísmicos del municipio de Venecia (Cundinamarca), el cual se encuentra en zona de amenaza sísmica alta con valores de Aa: 0.25 y Av: 0.20. 1.6.4 Carga hidrostática La fuerza lateral del agua, que insta abrir la paredes de su estructura contenedora, se puede

evaluar mediante un triangulo de presiones, considerando el Agua (10 kN/m3), y la correspondiente altura de la lámina del agua.


PTAR POBLADO PORTONES 1.6.5 Empuje de tierras y Sobre Carga de Equipos durante la construcción Se considera para el caso de las estructuras enterradas, una sobre‐altura de relleno de 0.6 m de altura, para efectos de tener en cuenta un posible aumento de presiones debido a los equipos de compactación que se usen en el proceso constructivo. A continuación se presentan los cálculos realizados para obtener los empujes activos y el empuje del suelo en acción sísmica, sobre las paredes del tanque y del lecho de filtrado.

γ relleno = 1.9 T/m3 σadm = 5 T/m2 0.6 1.14 T/m2

f = 22 ° 0.3839724 μ= 0.404

f'c = 280 Kg/cm2

concreto= 2.4 T/m3

Aa = 0.25profundidad de enterramiento de la estructura = 3.95 m

β = 0.00 0 h' = 0.60 m

PRESIÓN LATERAL DE TIERRAS

= 0.45

= 8.7 T/m.

PUNTO DE APLICACIÓN

0.51 T/m/m Sobre Carga

Pa 3.38 T/m/m Empuje Activo

ÁREA yi AREA*yi2.03 2.0 4.006.67 1.32 8.788.70 12.78

DATOS DE SUELO DE RELLENO Y DE CIMENTACION PAREDES DE TANQUE

'

PRESIÓN LATERAL DE TIERRAS (EMPUJE ACTIVO DE RANKINNE) PAREDES DE TANQUE

SUELO DE SOPORTE SOBRECARGA

Ycg 1.47

MURO

RELLENO

γ relleno

'coscoscos

'coscoscoscos22

22

Ka

'2*2

*Pa 2 HhH

Ka



γ relleno = 1.9 T/m3 σadm = 5 T/m2 0.6 1.14 T/m2

f = 22 ° 0.3839724 μ= 0.404

f'c = 280 Kg/cm2

concreto= 2.4 T/m3

Aa = 0.25profundidad de enterramiento de la estructura = 1.7 m

β = 0.00 0 h' = 0.60 m

PRESIÓN LATERAL DE TIERRAS

= 0.45

= 2.11 T/m.

PUNTO DE APLICACIÓN

0.51 T/m/m Sobre Carga

Pa 1.45 T/m/m Empuje Activo

ÁREA yi AREA*yi0.87 0.9 0.741.24 0.57 0.702.11 1.44

DATOS DE SUELO DE RELLENO Y DE CIMENTACION PAREDES DE LECHO

'

PRESIÓN LATERAL DE TIERRAS (EMPUJE ACTIVO DE RANKINNE) PAREDES DE LECHO

SUELO DE SOPORTE SOBRECARGA

Ycg 0.68

MURO

RELLENO

γ relleno

'coscoscos

'coscoscoscos22

22

Ka

'2*2

*Pa 2 HhH

Ka



av = aceleración vertical del terreno, debida al sismo

a = ángulo de la cara del muro con la horizontal

ah = aceleración horizontal del terreno, debida al sismo

β = ángulo del terreno con la horizontald' = ángulo de las fuerzas con la normal de la car adel muro

av = 0.20

a = 90

ah = 0.125 ah=0.5*Aa, (A.5.5.3 a C.C.D.P\95)

d' = 0.00β = 0y = 8.88

= 1.67

5.51 T/m

= 0.46

0.00

P R ES IÓ N LATER AL DE TIER R AS BAJO CO NDIC IO NES S ÍSMICAS DE ACUER DO A MO NO NO BE-O K ABE (MÉTO DO P SEUDO ESTÁTICO )

2.79

2

)()'(

)'()''(1

sensen

sensenDA

)'()()cos(

)'()1(2

2

sensenD

senaKae

A

v

KaeaH

Pae v )1(2

2



av = aceleración vertical del terreno, debida al sismo

a = ángulo de la cara del muro con la horizontal

ah = aceleración horizontal del terreno, debida al sismo

β = ángulo del terreno con la horizontald' = ángulo de las fuerzas con la normal de la car adel muro

av = 0.20

a = 90

ah = 0.125 ah=0.5*Aa, (A.5.5.3 a C.C.D.P\95)

d' = 0.00β = 0y = 8.88

= 1.67

1.02 T/m

= 0.46

0.00

P R ES IÓ N LATER AL DE TIER R AS BAJO CO NDIC IO NES S ÍSMICAS DE ACUER DO A MO NO NO BE-O K ABE (MÉTO DO P SEUDO ESTÁTICO )

1.20

2

)()'(

)'()''(1

sensen

sensenDA

)'()()cos(

)'()1(2

2

sensenD

senaKae

A

v

KaeaH

Pae v )1(2

2


PTAR POBLADO PORTONES 1.6.6 Efecto de Rebote Al aliviarle las presiones al suelo este reacciona produciéndose el efecto conocido como rebote, que para fines prácticos se puede considerar como un 40 % de las cargas aplicadas, esta estimación se hace ya que el estudio de suelos no define ningún parámetro para estimar este efecto. 2 MODELO ESTRUCTURAL TANQUE DE ALMACENAMIENTO. TANQUE DE ALMACENAMIENTO


PTAR POBLADO PORTONES LECHO DE FILTRADO

El modelo matemático utilizado para realizar el análisis del tanque y del lecho de filtrado se ha elaborado en una herramienta computacional, software SAP2000, la cual se alimenta con la geometría, propiedades físicas y mecánicas de cada uno de los elementos que serán modelados. Para la simulación de las paredes y las losas de los tanques se utilizaron elementos tipo “Shell”, los cuales fueron subdivididos en varios Shell más pequeños, con el objeto de discretizar el modelo y obtener resultados más aproximados.


PTAR POBLADO PORTONES 3 SOLICITACIONES EN LAS ESTRUCTURAS Y DISEÑO PRESIÓN DE AGUA SOBRE PAREDES EXTERNAS DEL TANQUE DE ALMACENAMIENTO Y LOSA DE PISO

PRESIÓN DE TIERRAS SOBRE PAREDES DEL TANQUE DE ALMACENAMIENTO


PTAR POBLADO PORTONES PRESIÓN TIERRAS EN CONDICIONES SISMICAS SOBRE MUROS DEL TANQUE DE ALMACENAMIENTO

EFECTO DE REBOTE SOBRE LA LOSA DE PISO DEL TANQUE DE ALMACENAMIENTO


PTAR POBLADO PORTONES CARGA VIVA SOBRE LOSA SUPERIOR (TAPA), DEL TANQUE DE ALMACENAMIENTO

3.1 SOLICITACIONES EN EL TANQUE DE ALMACENAMIETO MOMENTO M1‐1 SOBRE MUROS DE TANQUE DE ALMACENAMIENTO

Los resultados que se aprecian en la figura son para la combinación 6, estos momentos actúan paralelo al eje 1 local.


PTAR POBLADO PORTONES MOMENTO M2‐2 SOBRE MUROS DE TANQUE DE ALMACENAMIENTO

Los resultados que se aprecian en la figura son para la combinación6, estos momentos actúan paralelo al eje 2 local y este eje está en la dirección Vertical de la ilustración del tanque. MOMENTO M1‐1 EN LOSA DE PISO DEL TANQUE DE ALMACENAMIENTO


PTAR POBLADO PORTONES Los resultados que se aprecian en la figura actúan paralelo al eje 1 local y este eje está en la dirección vertical de la ilustración. Corresponde a losa de fondo. MOMENTO M2‐2 EN LOSA DE PISO DEL TANQUE DE ALMACENAMIENTO

Los resultados que se aprecian en la figura actúan paralelo al eje 2 local y este eje está en la dirección horizontal de la ilustración. Corresponde a losa de fondo. MOMENTO M1‐1 EN TAPA DE TANQUE DE ALMACENAIENTO


PTAR POBLADO PORTONES Los resultados que se aprecian en la figura actúan paralelo al eje 1 local y este eje está en la dirección vertical de la ilustración. Corresponde a la tapa superior del tanque. MOMENTO M2‐2 EN TAPA DE TANQUE

Los resultados que se aprecian en la figura actúan paralelo al eje 2 local y este eje está en la dirección horizontal de la ilustración del tanque corresponde a la tapa del tanque. CORTANTE V1‐3 EN MUROS DE TANQUE DE ALMACENAMIENTO


PTAR POBLADO PORTONES Los resultados que se aprecian en la figura actúan en la cara 1 de la los “shell“ y en dirección del eje 3 local que es perpendicular a los muros, estos cortantes están en unidades de kN/(ml de muro), por lo cual habrá que multiplicar en el ancho efectivo de cada shell para calcular el esfuerzo en la sección y así poder compararlo con el corte que resiste el concreto según NSR‐10 cabe anotar que los cortantes que acá se muestran son en la dirección vertical de la ilustración. CORTANTE V1‐3 EN LOSA DE PISO DEL TANQUE DE ALMACENAMIENTO

Los resultados que se aprecian en la figura actúan en la cara 1 de la los “shell“ y en dirección del eje 3 local que es perpendicular a los muros, estos cortantes están en unidades de kN/(ml de muro), por lo cual habrá que multiplicar en el ancho efectivo de cada shell para calcular el esfuerzo en la sección y así poder compararlo con el corte que resiste el concreto según NSR‐10, cabe anotar que los cortantes que acá se muestran son en la dirección horizontal de la ilustración.


PTAR POBLADO PORTONES CORTANTE V1‐3 EN TAPA DE TANQUE DE ALMACENAMIENTO.

Los resultados que se aprecian en la figura actúan en la cara 1 de la los “shell“ y en dirección del eje 3 local que es perpendicular a los muros, estos cortantes están en unidades de kN/(ml de muro), por lo cual habrá que multiplicar en el ancho efectivo de cada shell para calcular el esfuerzo en la sección y así poder compararlo con el corte que resiste el concreto según NSR‐10, cabe anotar que los cortantes que acá se muestran son en la dirección horizontal de la ilustración. 3.2 DISEÑO ESTRUCTURAL TANQUE DE ALMACENAMIENTO El espesor de los muros perimetrales es de 30 cm, El espesor de la losa de fondo es de 25 cm por lo que la evaluación del refuerzo se realizará para las combinaciones de carga definidas de acuerdo al reglamento NSR 10 con una sección de este espesor, recubrimiento de 5 cm. para concreto en contacto con tierra y de 5 cm. en contacto con el agua, y un ancho unitario 1.0 m. Los diseños se presentan a continuación:



fy :

f'c:

ρmín: 0.0050 Según C.23 NSR-10 Rojo: 1

Sep. Máx. Blanco: 2Mod. Balasto: Azul: 3

Diseño a flexión

Ele

men

to

b (cm)

h(cm)

rec(cm)

M (kN·m)

φ princip

al(#)

φ transv.

(#)ρ ρdef

As requeridocm 2

Separación

máxima

(cm)

Separación

adoptada

(cm)

Asadopta

docm2

Refuerzo adoptado

¿C

um

ple

?

100 30 5 16.93 4 4 0.0006 0.0025 6.25 20.3 20 6.33 # 4 c/ 20cm OK

100 30 5 22.96 4 4 0.0009 0.0025 6.25 20.3 20 6.33 # 4 c/ 20cm OK

100 30 5 11.22 4 4 0.0004 0.0025 6.25 20.3 20 6.33 # 4 c/ 20cm OK

100 30 5 16.22 4 4 0.0006 0.0025 6.25 20.3 20 6.33 # 4 c/ 20cm OK

100 30 5 6.13 4 4 0.0002 0.0025 6.25 20.3 20 6.33 # 4 c/ 20cm OK

100 30 5 19.79 4 4 0.0007 0.0025 6.25 20.3 20 6.33 # 4 c/ 20cm OK

100 30 5 3.45 4 4 0.0001 0.0025 6.25 20.3 20 6.33 # 4 c/ 20cm OK

100 30 5 2.50 4 4 0.0001 0.0025 6.25 20.3 20 6.33 # 4 c/ 20cm OK

100 25 5 9.43 4 4 0.0005 0.0025 5.00 25.3 20 6.33 # 4 c/ 20cm OK

100 25 5 7.37 4 4 0.0004 0.0025 5.00 25.3 20 6.33 # 4 c/ 20cm OK

100 25 5 7.57 4 4 0.0004 0.0025 5.00 25.3 20 6.33 # 4 c/ 20cm OK

100 25 5 10.75 4 4 0.0006 0.0025 5.00 25.3 20 6.33 # 4 c/ 20cm OK

100 20 5 12.32 4 4 0.0013 0.0025 3.75 33.8 20 6.33 # 4 c/ 20cm OK

100 20 5 5.72 4 4 0.0006 0.0025 3.75 33.8 20 6.33 # 4 c/ 20cm OK

100 20 5 12.19 4 4 0.0013 0.0025 3.75 33.8 20 6.33 # 4 c/ 20cm OK

100 20 5 9.88 4 4 0.0010 0.0025 3.75 33.8 20 6.33 # 4 c/ 20cm OK

Revisión de agrietamiento

b (cm)

h(cm)

rec(cm)

Mu(kN·m)

Mserv icio

(kN·m)

principal

(#)

transv

. (#)

Separación adoptada(cm)

N° barras

100 30 5 16.93 12.09 4 4 20 5.00 84.4 50.0 115.2 Ok

100 30 5 22.96 16.40 4 4 20 5.00 114.4 50.0 82.1 Ok

100 30 5 11.22 8.01 4 4 20 5.00 55.9 50.0 179.4 Ok

100 30 5 16.22 11.59 4 4 20 5.00 80.8 50.0 120.7 Ok

100 30 5 6.13 4.38 4 4 20 5.00 30.6 50.0 337.4 Ok

100 30 5 19.79 14.14 4 4 20 5.00 98.6 50.0 97.0 Ok

100 30 5 3.45 2.46 4 4 20 5.00 17.2 50.0 607.9 Ok

100 30 5 2.50 1.79 4 4 20 5.00 12.5 50.0 843.1 Ok

100 25 5 9.43 6.74 4 4 20 5.00 59.6 50.0 167.6 Ok

100 25 5 7.37 5.26 4 4 20 5.00 46.6 50.0 217.5 Ok

100 25 5 7.57 5.41 4 4 20 5.00 47.9 50.0 211.4 Ok

100 25 5 10.75 7.68 4 4 20 5.00 68.0 50.0 145.7 Ok

Debido a que las solicitaciones son pequeñas, se consideran sólo dos momentos (uno en cada dirección por cada cara) para toda la losa.

485.00 MPa Nomenclatura de ejes:

28.00 MPa

30 cm5000.00 kN/m³

Geometría Mom. Refuerzo por flexión Refuerzo requerido

Cara

Mur

o la

rgo Hor. Int. M11(+)

Hor. Ext. M11(-)

Ver. Int. M22(+)

Ver. Ext. M22(-)

Mur

o co

rto Hor. Int. M11(+)

Hor. Ext. M11(-)

Ver. Int. M22(+)

Ver. Ext. M22(-)

Losa

Inf. Corto M11(+)

Sup. Corto M11(-)

Sup. largo M22(+)

Inf. largo M22(-)

F Reducción: 1.40

Geometría Momentos Refuerzo

fs(MPa)

Tap

a

Inf. Corto M11(+)

Sup. Corto M11(-)

Sup. largo M22(+)

Inf. largo M22(-)

Cc(mm)

Separación (S)

Máxima Refuerzo

(cm) s/ACI ¿C

um

ple

?

Tramo Cara

Muro largo

Hor. Int. M11(+)

Hor. Ext. M11(-)

Ver. Int. M22(+)

Ver. Ext. M22(-)

Muro corto

Hor. Int. M11(+)

Hor. Ext. M11(-)

Ver. Int. M22(+)

Ver. Ext. M22(-)

Losa

Inf. Corto M11(+)

Sup. Corto M11(-)

Sup. largo M22(+)

Inf. largo M22(-)


PTAR POBLADO PORTONES Revisión a cortante

Rojo: 1

Blanco: 2

Azul: 3

b(cm)

h(cm)

recub(cm)

VukN

vukN/m²

φVckN/m²

φVskN/m²

Asm²/m

100 30 5 43.08 172.3 661.4 0.0 0.0000 -100 30 5 52.58 210.3 661.4 0.0 0.0000 -100 30 5 34.03 136.1 661.4 0.0 0.0000 -100 30 5 44.07 176.3 661.4 0.0 0.0000 -100 30 5 35.89 143.6 661.4 0.0 0.0000 -100 30 5 35.92 143.7 661.4 0.0 0.0000 -100 30 5 14.23 56.9 661.4 0.0 0.0000 -100 30 5 15.50 62.0 661.4 0.0 0.0000 -100 25 5 15.66 78.3 661.4 0.0 0.0000 -100 25 5 18.57 92.9 661.4 0.0 0.0000 -100 25 5 22.09 110.5 661.4 0.0 0.0000 -100 25 5 22.78 113.9 661.4 0.0 0.0000 -100 20 5 5.18 34.5 661.4 0.0 0.0000 -100 20 5 5.73 38.2 661.4 0.0 0.0000 -100 20 5 10.23 68.2 661.4 0.0 0.0000 -100 20 5 8.07 53.8 661.4 0.0 0.0000 -

Nomenclatura de ejes:661.4 kN/m²

Geometría Cortante

As sum.Elemento Resultante

Muro largo

V13(+)

V13(-)

V23(+)

V23(-)

Muro corto

V13(+)

V13(-)

V23(+)

V23(-)

Losa

V13(+)

V13(-)

V23(+)

V23(-)

Tapa

V13(+)

V13(-)

V23(+)

V23(-)

'cVc 0.17 f 0.75

4 MODELO ESTRUCTURAL LECHO DE FILTRADO. LECHO DE FILTRADO


PTAR POBLADO PORTONES 5 SOLICITACIONES EN LAS ESTRUCTURAS Y DISEÑO ‐ TANQUE PRESIÓN DE AGUA SOBRE PAREDES EXTERNAS DEL LECHO DE FILTRADO Y LOSA DE PISO

PRESIÓN DE TIERRAS SOBRE PAREDES DEL LECHO DE FILTRADO


PTAR POBLADO PORTONES PRESIÓN TIERRAS EN CONDICIONES SISMICAS SOBRE MUROS DEL LECHO DE FILTRADO

EFECTO DE SOBRECARGA SOBRE MUROS EXTERIORES


PTAR POBLADO PORTONES 5.1 SOLICITACIONES EN EL LECHO DE FILTRADO MOMENTO M1‐1 SOBRE MUROS DEL LECHO DE FILTRADO

Los resultados que se aprecian en la figura son para la combinación 6, estos momentos actúan paralelo al eje 1 local. MOMENTO M2‐2 SOBRE MUROS DEL LECHO DE FILTRADO


PTAR POBLADO PORTONES Los resultados que se aprecian en la figura actúan paralelo al eje 2 local y este eje está en la dirección Vertical de la ilustración del tanque. MOMENTO M1‐1 EN LOSA DE PISO DEL LECHO DE FILTRADO

Los resultados que se aprecian en la figura actúan paralelo al eje 1 local y este eje está en la dirección vertical de la ilustración. Corresponde a losa de fondo. MOMENTO M2‐2 EN LOSA DE PISO DEL LECHO DE FILTRADO


PTAR POBLADO PORTONES Los resultados que se aprecian en la figura actúan paralelo al eje 2 local y este eje está en la dirección horizontal de la ilustración. Corresponde a losa de fondo. CORTANTE V1‐3 EN MUROS DEL LECHO DE FILTRADO

Los resultados que se aprecian en la figura actúan en la cara 1 de la los “shell“ y en dirección del eje 3 local que es perpendicular a los muros, estos cortantes están en unidades de kN/(ml de muro), por lo cual habrá que multiplicar en el ancho efectivo de cada shell para calcular el esfuerzo en la sección y así poder compararlo con el corte que resiste el concreto según NSR‐10 cabe anotar que los cortantes que acá se muestran son en la dirección vertical de la ilustración.


PTAR POBLADO PORTONES CORTANTE V1‐3 EN LOSA DE PISO DEL LECHO DE FILTRADO

Los resultados que se aprecian en la figura actúan en la cara 1 de la los “shell“ y en dirección del eje 3 local que es perpendicular a los muros, estos cortantes están en unidades de kN/(ml de muro), por lo cual habrá que multiplicar en el ancho efectivo de cada shell para calcular el esfuerzo en la sección y así poder compararlo con el corte que resiste el concreto según NSR‐10, cabe anotar que los cortantes que acá se muestran son en la dirección horizontal de la ilustración. 5.2 DISEÑO ESTRUCTURAL LECHO DE FILTRADO El espesor de los muros perimetrales es de 20 cm, El espesor de la losa de fondo es de 20 cm por lo que la evaluación del refuerzo se realizará para las combinaciones de carga definidas de acuerdo al reglamento NSR‐10 con una sección de este espesor, recubrimiento de 5 cm. para concreto en contacto con tierra y de 5 cm. en contacto con el agua, y un ancho unitario 1.0 m. Los diseños se presentan a continuación:



fy :

f'c:

ρmín: 0.0050 Según C.23 NSR-10 Rojo: 1

Sep. Máx. Blanco: 2Mod. Balasto: Azul: 3

Diseño a flexión

Ele

men

to

b (cm)

h(cm)

rec(cm)

M (kN·m)

φ princip

al(#)

φ transv.

(#)ρ ρdef

As requeridocm 2

Separación

máxima

(cm)

Separación

adoptada

(cm)

Asadopta

docm2

Refuerzo adoptado

¿C

um

ple

?

100 20 5 10.06 4 4 0.0010 0.0025 3.75 33.8 20 6.33 # 4 c/ 20cm OK

100 20 5 19.31 4 4 0.0020 0.0025 3.75 33.8 20 6.33 # 4 c/ 20cm OK

100 20 5 4.18 4 4 0.0004 0.0025 3.75 33.8 20 6.33 # 4 c/ 20cm OK

100 20 5 8.18 4 4 0.0008 0.0025 3.75 33.8 20 6.33 # 4 c/ 20cm OK

100 20 5 10.26 4 4 0.0011 0.0025 3.75 33.8 20 6.33 # 4 c/ 20cm OK

100 20 5 1.62 4 4 0.0002 0.0025 3.75 33.8 20 6.33 # 4 c/ 20cm OK

100 20 5 2.15 4 4 0.0002 0.0025 3.75 33.8 20 6.33 # 4 c/ 20cm OK

100 20 5 1.80 4 4 0.0002 0.0025 3.75 33.8 20 6.33 # 4 c/ 20cm OK

100 20 5 3.60 4 4 0.0004 0.0025 3.75 33.8 20 6.33 # 4 c/ 20cm OK

100 20 5 2.12 4 4 0.0002 0.0025 3.75 33.8 20 6.33 # 4 c/ 20cm OK

100 20 5 4.25 4 4 0.0004 0.0025 3.75 33.8 20 6.33 # 4 c/ 20cm OK

100 20 5 0.24 4 4 0.0000 0.0025 3.75 33.8 20 6.33 # 4 c/ 20cm OK

Revisión de agrietamiento

b (cm)

h(cm)

rec(cm)

Mu(kN·m)

Mserv icio

(kN·m)

principal

(#)

transv

. (#)

Separación adoptada(cm)

N° barras

100 20 5 10.06 7.19 4 4 20 5.00 86.7 50.0 111.7 Ok

100 20 5 19.31 13.79 4 4 20 5.00 166.5 50.0 53.0 Ok

100 20 5 4.18 2.99 4 4 20 5.00 36.0 50.0 284.3 Ok

100 20 5 8.18 5.84 4 4 20 5.00 70.5 50.0 139.9 Ok

100 20 5 10.26 7.33 4 4 20 5.00 88.5 50.0 109.4 Ok

100 20 5 1.62 1.16 4 4 20 5.00 14.0 50.0 750.8 Ok

100 20 5 2.15 1.54 4 4 20 5.00 18.5 50.0 563.0 Ok

100 20 5 1.80 1.29 4 4 20 5.00 15.5 50.0 674.6 Ok

100 20 5 3.60 2.57 4 4 20 5.00 31.0 50.0 331.9 Ok

100 20 5 2.12 1.51 4 4 20 5.00 18.3 50.0 571.1 Ok

100 20 5 4.25 3.04 4 4 20 5.00 36.6 50.0 279.4 Ok

100 20 5 0.24 0.17 4 4 20 5.00 2.1 50.0 5130.6 Ok

Muro corto

Hor. Int. M11(+)

Hor. Ext. M11(-)

Ver. Int. M22(+)

Ver. Ext. M22(-)

Losa

Inf. Corto M11(+)

Sup. Corto M11(-)

Sup. largo M22(+)

Inf. largo M22(-)

Cc(mm)

Separación (S)

Máxima Refuerzo

(cm) s/ACI ¿C

um

ple

?

Tramo Cara

Muro largo

Hor. Int. M11(+)

Hor. Ext. M11(-)

Ver. Int. M22(+)

Ver. Ext. M22(-)

F Reducción: 1.40

Geometría Momentos Refuerzo

fs(MPa)

Mur

o co

rto Hor. Int. M11(+)

Hor. Ext. M11(-)

Ver. Int. M22(+)

Ver. Ext. M22(-)

Losa

Inf. Corto M11(+)

Sup. Corto M11(-)

Sup. largo M22(+)

Inf. largo M22(-)

Geometría Mom. Refuerzo por flexión Refuerzo requerido

Cara

Mur

o la

rgo Hor. Int. M11(+)

Hor. Ext. M11(-)

Ver. Int. M22(+)

Ver. Ext. M22(-)

485.00 MPa Nomenclatura de ejes:

28.00 MPa

30 cm5000.00 kN/m³

Debido a que las solicitaciones son pequeñas, se consideran sólo dos momentos (uno en cada dirección por cada cara) para toda la losa.


PTAR POBLADO PORTONES Revisión a cortante

Rojo: 1

Blanco: 2

Azul: 3

b(cm)

h(cm)

recub(cm)

VukN

vukN/m²

φVckN/m²

φVskN/m²

Asm²/m

100 20 5 32.26 215.1 661.4 0.0 0.0000 -100 20 5 32.26 215.1 661.4 0.0 0.0000 -100 20 5 7.54 50.3 661.4 0.0 0.0000 -100 20 5 25.33 168.9 661.4 0.0 0.0000 -100 20 5 19.94 132.9 661.4 0.0 0.0000 -100 20 5 19.94 132.9 661.4 0.0 0.0000 -100 20 5 1.10 7.3 661.4 0.0 0.0000 -100 20 5 6.28 41.9 661.4 0.0 0.0000 -100 20 5 7.25 48.3 661.4 0.0 0.0000 -100 20 5 8.73 58.2 661.4 0.0 0.0000 -100 20 5 10.67 71.1 661.4 0.0 0.0000 -100 20 5 10.97 73.1 661.4 0.0 0.0000 -

Losa

V13(+)

V13(-)

V23(+)

V23(-)

Muro largo

V13(+)

V13(-)

V23(+)

V23(-)

Muro corto

V13(+)

V13(-)

V23(+)

V23(-)

Nomenclatura de ejes:661.4 kN/m²

Geometría Cortante

As sum.Elemento Resultante

'cVc 0.17 f 0.75

5.3 RECOMENDACIONES CONSTRUCTIVAS

Todo el equipo para transporte y mezclado del concreto debe de estar limpio.

Todos los residuos se deben de retirar del lugar que va a ocupar el concreto.

La parte interna de las formaletas debe de estar protegida.

Refuerzo libre de grasa o cualquier otra sustancia no metálica que impida la adherencia con el concreto.

Las juntas de construcción deben de limpiarse removiendo la lechada, el agua estancada y humedecer antes de la otra fundida.

El tiempo de mezclado debe de ser el suficiente para producir una mezcla homogénea sin llegar a producir segregación tiempo aprox., recomendado 1 min. y medio luego que todos los componentes estén dentro de la mezcladora al menos que con un tiempo inferior se llegue a la homogeneidad de la mezcla.

Para evitar la segregación debida al exceso de manipulación de la mezcla esta se debe de realizar cerca del sitio de fundición.

La velocidad de colocación será tal que el concreto se encuentre en estado plástico permitiéndole fluir entre las barras de refuerzo.

No se debe de colocar el concreto que una vez mezclado se le adicione agua ni aquel que se someta a una nueva mezcla luego de su fraguado inicial. Excepto el visto bueno del supervisor.

Una vez iniciado el proceso de fundición este debe culminarse hasta las juntas de construcción definidas en los planos o de acuerdo los requisitos de la NSR/10.



El concreto exceptuando el de alta resistencia a temprana edad debe de mantenerse a una temperatura mayor a los 10° y húmedo para permitir su hidratación por lo menos durante los 7 primeros días contados a partir de su vaciado.

Se debe cumplir estrictamente con los recubrimientos mínimos y con la altura útil “d” de la sección de cálculo.

El Agregado grueso debe ser del mayor tamaño posible iniciando con un tamaño de 25 cm. Sin que se exceda 1/5 de la menor dimensión entre caras de las formaletas o 1/3 del espesor de las losas o 3/4 de la separación libre mínima entre barras de refuerzo.

En el diseño de la mezcla se debe de tener en cuenta las exigencias de la NSR/10 con respecto a la relación Agua/ cemento para este tipo de estructuras.

Se deben de manejar relaciones agua / cemento en peso menores de 0.45, el asentamiento máximo Slump medido en el lugar de fundición no debe de ser menor de 25 mm para el de la losa ni de 100 mm para el de los muros.

Se deben de tomar al menos dos cilindros no menos de una vez por día ni menos de una vez por cada 40 m3 o una vez por cada 200 m2 de muro o losa.

memoria tanque y lecho de filtrado ptar portones

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