2.2.5 Memoria Cálculo Estructuras.pdf

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Memoria de Clculo MC-PRJ001-13-01-002 Pgina 1

MEMORIADE CALCULO

SISTEMA DE RECEPCION ALMAENAMIENTO Y EMBARQUE DEDE ALCOHOL ETILICO 2x3000 m3

PROYECTON MC-PRJ001-13

MEMORIA DE CALCULO

DISCIPLINA: ESTRUCTURAS

TISUR:MC-PRJ001-13-01-002

Aprobadopor:

JefedeProyecto : J. Gmez

GerentedeIngeniera : D. Cassinelli

REV. POR REVISADO EMITIDOPARA FECHA CHKD

A J. Rodriguez Revisininterna 24/05/2013

Comentarios:


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Tabla de contenido

1.0 Objetivo ............................................................................................................................................ 3

2.0 Bases de Clculo................................................................................................................................ 3

2.1 Muros de cerramiento ...................................................................................................................... 3

2.2 Modulo de laboratorio de toma de muestras. ................................................................................. 4

3.0 Materiales ......................................................................................................................................... 4

4.0 Normas y Documentos de Referencia .............................................................................................. 4

5.0 Herramientas de Cmputo ............................................................................................................... 5

6.0 Estados de Carga ............................................................................................................................... 5

6.1 Cargas de Diseo ............................................................................................................................... 5

7.0 DISEO DE MUROS DE CONTENCION. .............................................................................................. 6

8.0 DISEO DE LABORATORIO ................................................................................................................ 6


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1.0 Introduccin:

Se presenta el desarrollo de la memoria de clculo que corresponde a los diseos deestructuras metlicas para la ingeniera bsica del Proyecto "RECEPCION

ALMACENAMIENTO Y EMBARQUE DE ALCOHOL ETILICO", que comprende laconstruccin de dos tanques de acero de 3000 m3 de volumen, un cerco hermticode concreto ciclpeo que impida derrames del alcohol. Un sistema de recepcin yembarque del alcohol, dos losas de adoqun de concreto y un laboratorio demuestreo.

Fig.1.reas estudio del documento

1.0 Objetivo

El objetivo de este documento es desarrollar el clculo y diseo, a nivel de IngenieraBsica, de los elementos estructurales metlicos de los Tanques de alcohol, murosde cerramiento y laboratorio de toma de muestras.

2.0 Bases de Clculo

2.1 Muros de cerramientoSe considero para el cerramiento de los Tanques de alcohol, Muros de concreto ciclopeo, en las

zonas bajas y hacia la zona alta en la cual se realiza corte de terreno, un solado de concreto

simple, para la impermeabilizacin se utilizara geomembrana HDPE DE 0.75mm. de espesor


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2.2 Modulo de laboratorio de toma de muestras.Se trata de una edificacin de un solo nivel, el cual se estructura con muros de albailera y

columnas de concreto armado.

3.0 Materiales

Se utilizarn aceros ASTM-A36 y ASTM-570-Modulo de elasticidad E= 2.04E+06 kg/cm-Acero estructural segn normaASTM-A36-Acero estructural segn normaASTM-A570-Peso especfico

Fy=Fy=g=

2530kg/cm (Planchas)cm(doblados en fro)7850kg/m

Acero de refuerzo:Todos los elementos que conforman la estructura existente sern de acero ASTM-A36.

Fy= 2530 kg/cm2 Esfuerzo de fluencia aceroEs= 2000000 kg/cm2 Mdulo de elasticidad acero

Pernos de conexin:

Se utilizarn pernos de conexin A325 para las conexionesprincipales. Se utilizarn pernos de conexin A307 para lasconexiones secundarias.

4.0 Normas y Documentos de Referencia

Cdigosynormas:

RNE Reglamento Nacional de Edificaciones, Per (ltima edicin)

-E. 020Norma de Cargas.-E. 030Norma de Diseo Sismo Resistente.

-E. 090Norma de Diseo de Estructuras Metalicas.

IBC2006 International Building Code.International Code Council, Inc

ASCE/SEI7-05 American Society of Civil Engineers.Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures.

ACI-318 -05 Building Code Requirements for Structural Concrete(ACI318-05) and Commentary (ACI318R-05).

American Concrete Institute


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AISC-05 American Institute of Steel Construction

El diseo de las estructuras de acero y sus conexiones se realizarn con lasespecificaciones ASD-AISC-2005 "Allowable Stress Design del American Institute ofSteel Construccn.

Sin embargo se hara comparaciones entre este mtodo y el mtodo LRFD "Load andResistance Factor Design".

Documentos:

CD-723GP0011 A-200-01-001 Criterios de Diseo

-El modelo, anlisis y diseo se realiz de acuerdo alo indicado en los siguientesplanos de arreglo de la disciplina mecnica.

-723GP0011A-200-04-101-723GP0011A-200-04-102-723GP0011A-200-04-103

Ingenieria Basica Alt.II -Arreglo General PlantaIngenieria Basica Alt.II -Arreglo General Seccin AIngenieria Basica Alt.II-Arreglo General Seccin B

5.0 Herramientas de Cmputo

SAP 2000 Versin 15.0.0Excel Version 2007

6.0 Estados de Carga

6.1 Cargas de Diseo

Carga Muerta (D)

El peso propio de los elementos estructurales ser considerado en elprograma de clculo, adems de las siguientes cargas muertas:

Liquido alcohol = 800 kg/m3

Carga Viva (L)

-Carga viva en techos planos = 100kg/m2-Carga viva escaleras = 400kg/m2

Cargas de sismo (E)

Se realizar un anlisis dinmico con las masas asociadas a las cargas aplicadas ensu posicin correspondiente, paralelamente se calcular la fuerza cortante esttica


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equivalente, la cual nos servir de comparacin y posible mayoracin.

Norma E-030 Diseo Sismo resistente

Parmetros:

-Zona: 3-Categora: C-Suelo: S1

Coeficientes Ssmicos:

Z= 0.4U = 1S= 1.0 ; Tp= 0.60s

7.0 DISEO DE MUROS DE CONTENCION.En el anexo 1 se detalla el anlisis estructural de los diferentes tipos de muros decontencin que se presenta en el presente proyecto.

Se presenta los caso en los cuales hay el empuje del alcohol y el empuje de tierras.

8.0 DISEO DE LABORATORIOEl anlisis empleado ha sido el mtodo matricial de las rigideces, considerando 6 grados de

libertad por nivel y punto a analizar, esto ha sido aplicado al anlisis ssmico dinmico y alanlisis por cargas permanentes y sobrecargas

Modelo estructural se obtiene:

TS=0.18 seg.


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Envolvente de momento Cargas

Envolvente de Esfuerzo Cortante

DISEO DE CIMENTACIN.

DIMENSIONAMIENTO DE CIMIENTOS.

Az = Ps/a

Ps = Carga axial de servicio.

Donde:


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a = presin admisible del suelo.

Az = rea de la cimentacin.

Las vigas de cimentacin se utilizara debido a que se trata de un suelo de baja capacidadportante, y ser para disminuir los asentamientos diferenciales, las vigas de cimentacinasumirn estos sobre esfuerzos.

De diagrama de Reacciones y esfuerzos se obtiene esfuerzos de 0.4 a 0.50 kg/cm2.

DISEO POR FLEXIN.

DISEO POR EL MTODO DE LA ROTURA.

El R.N.C. presenta la siguiente formula que da el rea del acero de refuerzo que requiere unaseccin:

As = Mu/(fy (d-a/2)

a = As fy/(0.85 fc b)

en donde:

Mu es el momento actuante de rotura.

es el factor de reduccin de capacidad

d es el peralte efectivo.

a es la altura del rectngulo de esfuerzos.

b es el ancho efectivo de viguetas.

LIMITACIONES

A. Cuanta balanceada

Pb = 0.85*K1 * fc * 6100 = 0.0214fy (6100 + fy)

B. Cuanta mxima, que asegura la fluencia del acero.

Pmax = 0.75 Pb = 0.16

C. Cuanta mnima.

Pmin = 14/fy


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Todas las losas cumplen con el as. mnimo

DISEO POR CORTE

A. El esfuerzo cortante nominal en la rotura, como medida de la traccin diagonal secalcula por:

vu = Vu/bd

Vu = fuerza cortante total a la rotura situada a una distancia d

De la cara del apoyo.

vu = esfuerzo cortante nominal.

B. El esfuerzo que toma el concreto no debe exceder de:Vc = 0.5 raiz(fc)

C. DISEO DE REFUERZO POR CORTANTECuando vu > vc se debe proporcionar un refuerzo en el alma para tomar el exceso delcortante.

S= Av fy d

(Vu - Vc)En el cual:

s = separacin del refuerzo en direccin paralela el refuerzo horizontal.Av = rea del refuerzo por cortante.

Vu = fuerza cortante factorizada en la seccin.

Vc = vc*b*d = resistencia nominal al cortante proporcionada por el concreto.

Segn la norma sismo resistente debe cumplirse:

El dimetro mnimo de estribos es de 3/8, establece una zona de confinamiento en ambosextremos de las vigas con una separacin del 25% del peralte efectivo, u 8 veces el dimetrode barra longitudinal ms delgada u 12 cm. Fuera de la zona de confinamiento la separacinmxima es del 50% del peralte efectivo.

SUELO :

Capacidad portante de suelo st = 4.92 kg/cm2


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ANEXO No 1

MURO DE CONTENCIN DE CONCRETO CICLPEO Ht


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Fuerzas Pi (Tn) Xi (m) Mi (Tn-m)P1 1.584 0.35 0.554 Xv = Mt / Pt 0.793 mP2 2.640 0.83 2.200 z = Eh * dh / 0.451 mP3 0.936 1.17 0.905P4 2.244 0.85 1.907 e = b/2 - (Xv-z 0.429 mP5 0.374 1.60 0.599 b/6 = 0.283 mEv 0.000 1.70 0.000

Total 7.778 6.166 e < b/6 VERIFICAR ESF.b/2 0.85 m

CHEQUEOS :Chequeo de Compresiones y Tracciones

11.50 Tn/m2 < fc CONFORME

Esfuerzo a compresin del concreto (fc)fc = 0.4fc = 560 Tn/m2

Chequeo al volteoFSV = Mt / (Eh*dh) = 1.76 > 1.50 CONFORME

Chequeo al DeslizamientoFSD = (Pt * f) / Eh = 1.55 > 1.5 CONFORMEf = 0.70 para albailera sobre roca

=+= )b

e61(.

b.a

Ptp


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P3 0.667 1.01 0.570P4 1.958 0.74 1.452 e = b/2 - (Xv-z 0.358 mP5 0.320 1.38 0.443 b/6 = 0.247 mEv 0.000 1.48 0.000







=+=)b

e6

1(.b.a

Pt

p


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Punto de aplicacin de empuje (Eh)

0.70 m

Fuerzas v erticales estabilizadorasFuerzas Pi (Tn) Xi (m) Mi (Tn-m)

P1 0.990 0.25 0.248 Xv = Mt / Pt 0.554 mP2 0.990 0.60 0.594 z = Eh * dh / Pt 0.297 mP3 0.360 0.80 0.252P4 1.584 0.60 0.950 e = b/2 - (Xv-z) 0.262 mP5 0.240 1.10 0.264 b/6 = 0.200 mEv 0.000 1.20 0.000







=+

+=

h2h

h3h

3

hdh

=+= )b

e61(.

b.a

Ptp


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ANALISIS DE ESTABILIDAD EN LA SECCION B-B

Empuje terreno:H = 2.20 m 1.764 Tn

h' = 0.50 m 0.000 Tn

Ecuacin #1, C = 0.29 1.764 Tn


0.85 m

Fuerzas verticales estabilizadorasFuerzas Pi (Tn) Xi (m) Mi (Tn-m)



CHEQUEOS :

Chequeo de Compresiones y Tracciones




)(.

)(.

).2(.5.0

CosEEh

SenEEv

ChhhWE

=+

+=

h2h

h3h

3

hdh

=+= )b

e61(.

b.a

Ptp

Chequeo al DeslizamientoFSD = (Pt * f) / Eh = 1.68 > 1.5 CONFORMEf = 0.60 para albailera sobre cascajo

EMPUJE SISMICO DE TIERRAS

Para muros con respaldo interno vertical y con relleno horizontal-2

Kae = 1+ sen(+)sen(--)

Eae = 1/2 g H2(1-Kv)kae x103

donde:Eae= fuerza activa del suelo kNg = aceleracion de la gravedad (m/s2) = densidad del suelo (kg/m3)H = altura de la cara del suelo (m) = angulo de friccion del suelo

= arc tan Kn(1-kv)

= angulo de friccion entre el suelo y el estriboKn = coeficiente de acelaracion horizontalkv = coeficiente de aceleracion vertical = angulo de inclinacion del terreno = pendiente de la cara del suelo

Para: = 0.576 rad.kv = 0.105 (valores entre 0.00 y 0.05)Csv= 0.700Kn = 0.50A = 0.150

= 0.166 rad. = 0.384 rad. (valores entre 0.50 y 0.75) = 0

Se verifica con el metodo seudo estadistico de Mononobe-Okabe para calcular el empuje de tierra inducido por sismo.

cos2 ( --) xcos cos 2cos(+-) cos(++)cos(-)

Fspp= kv*Wpp= 0.64 TnBspp= 0.00 m.


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Mspp= Bspp*Fspp= 0.00 Tn-m

Kae= 0.382EHa= 0.466 Tn 50%

Bsis(2/3H)= 1.467Mto empuje sis.= 0.683 Tn-m

Empuje Total(Ehi)= 2.042 Tn

Momentos actuantes suelo(Mti)= 1.25 Tn-m

Chequeo al volteoFSVi = Mti/ (EHh*dh) = 2.22 > 1.5 CONFORMESe utilizara tensores con el fin de disminuir las fuerzas de empuje sobre los muros de concreto armado, y esfuerzos sobre el terreno

Chequeo al DeslizamientoFSDi = (Pt * f) / EHhi = 1.69 > 1.3 CONFORMEf = 0.70 para albailera sobre cascajoSe usara tensores para evitar el deslizamiento del muro

MD15

EAh+EHa+Fspp =


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ANALISIS DE ESTABILIDAD EN LA SECCION B-B

Empuje terreno:H = 2.60 m 2.345 Tn

h' = 0.50 m 0.000 Tn

Ecuacin #1, C = 0.29 2.345 Tn


0.99 m

Fuerzas verticales estabilizadorasFuerzas Pi (Tn) Xi (m) Mi (Tn-m)


Total 7.039 5.313 e < b/6 CONFORMEb/2 0.73 m




Chequeo al v olteo

)(.

)(.

).2(.5.0

CosEEh

SenEEv

ChhhWE

=+

+=

h2h

h3h

3

hdh

=+= )b

e61(.

b.a

Ptp

FSV = Mt / (Eh*dh) = 2.29 > 1.75 CONFORME

Chequeo al DeslizamientoFSD = (Pt * f) / Eh = 1.80 > 1.5 CONFORMEf = 0.60 para albailera sobre cascajo

EMPUJE SISMICO DE TIERRAS

Para muros con respaldo interno vertical y con relleno horizontal-2

Kae = 1+ sen(+)sen(--)

Eae = 1/2 g H2(1-Kv)kae x103

donde:Eae= fuerza activa del suelo kNg = aceleracion de la gravedad (m/s2) = densidad del suelo (kg/m3)H = altura de la cara del suelo (m) = angulo de friccion del suelo

= arc tan Kn(1-kv)

= angulo de friccion entre el suelo y el estriboKn = coeficiente de acelaracion horizontalkv = coeficiente de aceleracion vertical = angulo de inclinacion del terreno = pendiente de la cara del suelo

Para: = 0.576 rad.kv = 0.105 (valores entre 0.00 y 0.05)Csv= 0.700

Kn = 0.50A = 0.150 = 0.166 rad. = 0.384 rad. (valores entre 0.50 y 0.75)

Se verifica con el metodo seudo estadistico de Mononobe-Okabe para calcular el empuje de tierra inducido por sismo.

cos2 ( --) xcos cos 2cos(+-) cos(++)cos(-)

. . . .

= 0


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Fspp= kv*Wpp= 0.84 TnBspp= 0.00 m.

Mspp= Bspp*Fspp= 0.00 Tn-m

Kae= 0.382EHa= 0.619 Tn 41%

Bsis(2/3H)= 1.733Mto empuje sis.= 1.074 Tn-m

Empuje Total(Ehi)= 2.966 Tn

Momentos actuantes suelo(Mti)= 2.24 Tn-m

Chequeo al v olteoFSVi = Mti/ (EHh*dh) = 2.37 > 1.5 CONFORMESe utilizara tensores con el fin de disminuir las fuerzas de empuje sobre los muros de concreto armado, y esfuerzos sobre el terreno

Chequeo al DeslizamientoFSDi = (Pt * f) / EHhi = 1.66 > 1.3 CONFORMEf = 0.70 para albailera sobre cascajoSe usara tensores para evitar el deslizamiento del muro

MD15

EAh+EHa+Fspp =

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