Memoria de Cálculo Estructural Reservorio Elevado (V = 125 m3)

Dimensiones para Volumen de 125 M3

a= 3.60 m

b= 2.55 m

r'= 3.60 m

h2= 3.60 m

h1= 2.55 m

f'= 1.05 m

f= 1.20 m

r= 6.00 m

Control de Fisuramiento

Para la determinación del área de refuerzo, se ha considerado los siguientes niveles de esfuerzo:

Tracción: ƒs = 1.400 kg/cm2 (ƒs = ƒ y/3)

Flexión: ƒs = 1.680 kg/cm2 (ƒs = 0,40 ƒy)

Asimismo, se ha verificado el agrietamiento según el reglamento ACI-318, determinando el

valor Ζ:

Z = ƒs 3 A dc ≤ 115 Kips/in < > 20.500 kg/cm

ACI – 350 R

dc = Espesor del recubrimiento medido hasta el centro de la primera línea de refuerzo

A = Area de concreto en tracción, entre el número de barras

1) Análisis Sísmico

H = R

ZUSC P H =

5,7

)5,2(4,1)5,1(4,0 = 0,28 P

Metrado de Cargas

PESO DE COLUMNAS Y VIGAS DE ARRIOSTRE

P1 06 Columnas 27.22

18 vigas arriostre 10.37

37.58 ton

PESO DE VIGA CIRCULAR DE FONDO

P2 6.02 ton

PESO DE CUPULA DE FONDO

P3 2*π*R*f*e*2.4

P3 13.10 ton

PESO DE FONDO CONICO

P4 14.96 ton

PESO DE ANILLO CIRCULAR INFERIOR

P5 6.33 ton

PESO DE CUBA

P6 16.32 ton

Por tanto:

H=766.17 Ton

PESO DE ANILLO CIRCULAR SUPERIOR

P7 4.22 ton

PESO DE COBERTURA DE CUPULA ESFERICA

P8 2*π*R*f*e*2.4

P8 8.73 ton

PESO DE CHIMENEA DE ACCESO

P9 4.07 ton

PESO DE AGUA

P9 125.00 ton

RESUMEN DE CARGAS

PA 37.58 columnas y vigas

PB 198.73 Cuba, cupula, vigas

PESO TOTAL 2,736.32 ton

2. Diseño de Cimentación

Según Estudio de Mecánica de Suelos, se tiene una capacidad portante de

una profundidad de 2,00

diámetro de 4.90 m.

ANALISIS TIPO ZAPATAS COMBINADAS (METODO RIGIDO) Hipótesis: - La cimentación es infinitamente rígida, por lo tanto la cimentación no influye en la distribución de las presiones-La presión del terreno está distribuida en una línea recta o en una superficie plana

DATOS:

t1

P1D=

76.50 Ton

P2D= 76.50 Ton

Gt= 0.80 Kg/cm2 (capacidad portante del suelo)

Pprom= 1.80

Ton/m3 (peso promedio del suelo y la cimentación)

Hf= 2.20 m (profundidad cimentac

S/C= 200.00 Kg/m2 (sobrecarga sobre el piso)

t1= 0.35 m. dimension columna 1

t2= 0.35 m. dimension columna 2

L= 2.75 m. (distancia entre ejes de columna) F'c=

280.00

Kg/cm2

Fy= 4,200.00 Kg/cm2

Según Estudio de Mecánica de Suelos, se tiene una capacidad portante de τ

0 m, se cimentará mediante un anillo circular de 1.6m

ZAPATAS COMBINADAS

La cimentación es infinitamente rígida, por lo tanto la deflexión de la

no influye en la distribución de las presiones el terreno está distribuida en una línea recta o en una

t2

B

L

L2

Kg/cm2 (capacidad portante del suelo) Ton/m3 (peso promedio del suelo y la cimentación)

m (profundidad cimentación a partir del NPT)

Kg/m2 (sobrecarga sobre el piso)

m. dimension columna 1

m. dimension columna 2

m. (distancia entre ejes de columna)

Kg/cm2

Kg/cm2

τ = 0.8 kg/cm2 a

.6m de ancho y

1.- DIMENSIONES DE LA ZAPATA

PT=P1+P2=

153.00 Ton

Gn= 3.84 Ton/m2

Az=PT/Gn= 39.84 m2

Xo= 1.55 m

L2=2Xo 3.10 m Usar:

B=Az/L2= 7.52 m Usar:

DIMENSIONANDO LA ALTURA USANDO LA EXPRESION:

H=0.11*L1 RAIZ(Wnu) =

1.- DISEÑO EN EL SENTIDO LONGITUDINAL

P1u=

107.10

Mumax para Xo=

Mumax =

-

VERIFICACION POR CORTANTE

y1

Ton/m2

m Usar: 5.30 m

m Usar: 1.60 m

DIMENSIONANDO LA ALTURA USANDO LA EXPRESION:

0.42 m. Usar: 1.2 m.

DISEÑO EN EL SENTIDO LONGITUDINAL

P2u= 107.10

40.42 Ton/m

2.65 m.

123.17 Ton-m

y3 y2

Vc=0.85*0.53raiz(f'c)bd = 137.17 Ton.

d1= 113.73 Cm. (recubrimiento 5 cm) d2= 111.55 Cm. (recubrimiento 7.5 cm) y1=t1/2+d1= 1.31 Mt. Vy1= - 46.99 Ton. <= Vc BIEN

y2=t2/2+d1= 1.31 Mt. Vy2= - 41.92 Ton. <= Vc BIEN

y2=t2/2+d2= 1.29 Mt. Vy3= 43.83 Ton. <= Vc BIEN

DISEÑO POR PUNZONAMIENTO

a) Columna Exterior

A1= 1.37 m2

Vu=Pu1-Wnu A1=

72.59 Ton.

1.00

bo=

3.32 m. (perímetro)

Vc=

591.57 Ton. >=Vu BIEN

b) Columna Interior

A2= 2.21 m2

Vu=Pu2-Wnu A2=

51.22 Ton.

bo=

5.95 m. (perímetro)

Vc=

1,058.58 Ton. >=Vu BIEN

Vc f c b d f c b do o= +

≤φ

βφ027 2

4110. ' . '

β = =D

D

mayor

menor

DISEÑO POR FLEXION

a) REFUERZO SUPERIOR

d= 113.73 Cm. (recubrimiento 5 cm)

b= 160.00 Cm.

Mu= 123.17 Ton-m.

W= 0.024 As= 29.06 cm2

Asmin= 32.75 cm2

b) REFUERZO INFERIOR

d= 111.55 Cm. (recubrimiento 7.5 cm)

b= 160.00 Cm.

Lv= 2.20 m.

Mu= 97.80 Ton-m.

W= 0.020

As= 23.47 cm2

Asmin= 32.12 cm2

2.- DISEÑO EN DIRECCION TRANSVERSAL

t1

113.73 =d

b1

b1=t1+d/2= 0.92 mt. Usar =

b2=t2+d= 1.49 mt. Usar =

Cm. (recubrimiento 5 cm)

m.

Usar acero de 1" cada 22

Se usara acero de 3/4" cada 20 cm como va ha ser continua

Cm. (recubrimiento 7.5

m.

Lv

Usar acero 3/4" cada

13

Se usara acero de 3/4" cada 15 cm como va ha ser continua

DISEÑO EN DIRECCION TRANSVERSAL

t2

b2

mt. Usar = 0.90 mt. mt. Usar = 1.50 mt.

Cm.

d

Lv

Cm.

a) DISEÑO DE VIGA EXTERIOR

Qnu=P1u/B= 66.94 Ton/m

d= 111.55 Cm. (recubrim. 7.5 cm)

b1= 90.00 Cm.

Lv= 0.625 mt.

Mu= 13.07 Ton-m

W= 0.005

As= 3.11 cm2

Asmin= 18.07 cm2

a) DISEÑO DE VIGA EXTERIOR

Qnu=P2u/B= 66.94 Ton/m

d= 111.55 Cm. (recubrimi. 7.5 cm)

b1= 150.00 Cm.

Lv= 0.625 mt.

Mu= 13.07 Ton-m

W= 0.003

As= 3.11 cm2

Asmin= 30.12 cm2

P1u=

107.10

Ton/m

Cm. (recubrim. 7.5 cm)

m

1.60

Usar acero 3/4" cada

14

Se usara acero de 3/4" cada 15 cm

P2u=

107.10

Ton/m

Cm. (recubrimi. 7.5 cm)

m

1.60

Usar acero 3/4" cada

14

Se usara acero de 3/4" cada 15 cm

Ton.

Lv

Cm.

Ton.

Lv

Cm.

Diseño de Columna

b= 35.00 cm

h= 45.00 cm d= 40.00 cm d' = 5.00 cm As = 13.34 cm2 8φ3/4”+2φ5/8”

As' = 13.34 cm2 f 'c= 280.00 kg/cm2 fy= 4200.00 kg/cm2

δ= 1.7% cuantía

Es= 2,000,000 kg/cm2 (Módulo elasticidad acero) d'' = 17.5 cm (centroide plástico)

Φ= 0.7

1= 0.85 FALLA BALANCEADA

Coordenadas del punto balance

cb= 23.53 cm Pb= 166.60 ton

AP = 0.35

Mb= 40.43 ton-m

AM = 1.96

d" e

h

b

As A's Pu

d'

d

Diseño de Cúpula

e=0,08 m 2a = 7.20m

R = 6.00 m

f = 1.20 m w = 2.400 (0,08) 1,1 = 211

s/c = 50

Wservicio = 261 kg/m2

Peso de cúpula: P = 2πRfw= 11.807 kg

kg/m 5222a

P V ==

π ; V(1,3) = 678 kg/m

tan φ = f-R

a= 0,750 φ = 36°,52

H = V tan (90°-φ) = 904 kg/m

R = 22 VH + = 1.130 kg/m

Espesor mínimo : e = c100

R

τ, τc = 10 kg/cm2/m

emínimo = 1,13 cm < 8 cm

Refuerzo As = 2

corteacero kg/cm 800

kg/m 678

V=

τ= 0,85 cm2/m

Asmin = 0,0018 (100)8 = 1,44 cm2/m

En general usar φ 1/4” @ 0,20

f

2a R

Diseño Anillo Viga Superior

Tmáxima = Ha = 678 (10) = 6.780 kg

Area mínima de concreto:

Ac = 2

c kg/cm 15

kg 780.6

ft

T= = 0.452 cm2 =30 x 30 cm2

As = 2kg/cm 009

kg 780.6= 7.53 cm2

As mínimo = 0,008 (30) 30 = 7.20 cm2

Usar 8 φ1/2”

Diseño Pared Cilíndrica

f1c = 280 kg/cm2 , t = 0,12 m

Refuerzo Vertical

- Mmax. servicio = 2,5 Tm d mínimo = 0,12 m

-Mu= 3,50 Tm -As = 6,03 cm2 Usar 1 φ 1/2” @ 0,20 m

+Mmax servicio = 1,8 +Mu = 2,45 Tm +As = 5,56 cm2

Usar φ 1/2” @ 0,20 m

Refuerzo Horizontal

H (m) As (cm2) φφφφ

2.00

1.00

0.00

49,42

42,15

34,89

φ 1/2” @ 0,20 c/c

φ 1/2” @ 0,20 c/c

φ 1/2” @ 0,20 c/c

Diseño Anillo Viga Inferior

0,20

F1

Ta

CARGA TRASMITIDA POR LA PARED:

Pc = 678 + 2.400(0,30)(0,30)+(2.15)0,20(2.400)

Pc = 1.926 kg/m

F1 = Pc ctg β = 1.926 kg/m

C1 = Pc /Sen β = 2.724 kg/m

Ta = F1R = 6.934 kg

Ac = 30 x 45 = 1.350 cm2

As = 8φ5/8, 4” φ1/2 = 21.16 cm2

Ftc = 2

cs

kg/cm 50,41350)9(16.21

934.6

AnA

Ta=

+=

+

Ftc = 4,5 kg/cm2 < 15 kg/cm2

Conforme

Diseño Fondo Tronco-Cónico

Y

45°

X

,20 R1 = 2.65 m

CI = 2.724 kg/m

A) COMPRESIONES MERIDIANAS POR PESO PROPIO

C = β2Sen2

Y 400x)(0,20)2.(3.6

×

+

X = 3.60 Y = 0 CI = 0

X = 2.65 Y = 0.95 CIII = 285

Por Peso de Agua

β

γβ

Sen 2x

}tan3

3.6)(2XX)-(3.60 2.15 )X-{(3.6

C

222 ++

=

x = 3.60 CI = 0 x = 2.65 CII = 2.424 kg/m

R=3,60 m 2,15 m

β = 45°

0.95 m

C1

V

R=3,60

β

2,15 m

C1

β = 45°

τc máxima = )20(100

424.2 = 1.21 kg/cm2 < 0,4f’c = 112 kg/cm2

Conforme

As mínimo = 0,008 (100)20 = 16 cm2

Usar φ 1/2” @0,20 en 3 capas

B) Tracciones Paralelas

Por Peso Propio:

T = 0,20 (2400) [2.65 + (0.95-y) tan β]

x = 3.60 y =0 TI = 1.728 x = 2,65 y = 0.95 TII = 1.272 Por Peso de Agua:

βSen

X 1.000 x)1}-(3.6 {2.15 T

+=

x = 3.60 TI = 10.948 x = 2.65 TII = 11.620 kg/m

As = kg/cm2 1.000

kg/m 11.620= 11,62 cm2/m usar φ1/2”@0,20 en 3 capas

ftc = kg/cm2 15 kg/cm2 3.46 9(150)20(100)

11.620<=

+ Conforme

Diseño Fondo Esférico

t = 0,20 m

2b

2b = 5.10 m

γc = 2.400 kg/m3

γ = 1.000 kg/m3

a) Compresiones Meridianas

Por Peso Propio

En la clave C = ½ γc tR1 = 864 kg/m

En el arranque C = kg/m 1.012 f-2R

) t(R2.4001 1

21

=

Por Peso de Agua

En la clave C = ½ R1h’γ = 1.980 kg/m

En el arranque

C = γR1[(2R1-f1)(h1+f1)-f1(R1-f1/3)]

2(2R1-f1)

C = 1.658 kg/m

Compresiones Meridianas Acumuladas

En la clave C = 2.844 kg/m

En el arranque C = 2.670 kg/m

b) Compresiones Paralelas Anulares

Por Peso Propio

En la clave T = ½γc tR1 = 864 kg/m

h1 = 1,10 m

F’ = 1,05 m

r’ = 3.60 m

En el arranque T = γct

)f-(2R

)(R-)f-R(

11

211 1 = 212.64 kg/m

Por Peso De Agua

En la clave T= ½ R’h’γ = 1.980 kg/m

En el arranque T = 2

'Rγ

++

)(2R'-f'

/3)f(R'-f'-)f'(h' )(2R'-f' )f' 2(h'

T = 7.820 kg/m

Compresiones Paralelas Acumuladas:

En la clave T = 4.824 kg/m

En el arranque T = 8.033 kg/m

Esfuerzo de Compresión Anular:

τc máximo = )20(100

033.8 = 4,02 kg/cm2 < 0,4f’c = 112 kg/cm2

As mínimo = 0,002 (100)20 = 10 cm2

usar φ 1/2 “ @0,20 c/cara

Refuerzo circular: φ ½” @0,20

Seguridad al Pandeo

Cp =21 )(R

6EI =

2

33

(360)

12 / )(100)(20)6(210)(10 = 648,148.148 kg/m

Kp = 033.8

148.148,648 = 80,69 > 10

Conforme

Diseño Anillo Circular de Fondo

C = 47.257 kg/m

Ac = L 45x25 x 25= 1.577 cm2

τ = c/Ac = 29,97 kg/cm2 < 0,4f’c = 112 kg/cm2

As = 12φ5/8” + 5φ 1/2” = 30.45 cm2

Conforme