Diseño Reservorio Circular 22 m3 Huajul
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DISEÑO HIDRÁULICO RESERVORIO 1. Volumen de Reservorio Porcentaje de Abasteciemiento 0.25 Volumen del Reservorio (m3) 22.00 2. Dimensionamiento del Tanque Altura de tanque (m) 1.50 Diámetro de tanque (m) 4.32 Chequeamos la Relación d/h : Relación (d/h) 2.88 Tiene que estar entre 0.50 y 3.00 (Sí Cumple) 3. Tiempo de Vaciado del Reservorio Diámetro tubo de Desagüe (pulg) 1.5 Area del Reservorio (m2) 14.67 Carga Hidráulica (m) 1.50 Coeficiente 0.60 Entre 0.6 - 0.65 (Sí cumple) Area tubo de Desagüe (m2) 0.005 Aceleración de la Gravedad (m/seg) 9.81 Tiempo de Vaciado (hr) 0.82 Tiene que estar entre 2 y 4 horas (Sí cumple) ¿????, 0.82 es menor que 2 Se recomienda un tiempo de vaciado de 2 - 4 horas que depende básicamente de la carga hidráulica y diámetro del tubo de salida. 4. Dimensionamiento de la Tapa La tapa tendra la forma de un domo esférico Altura o Flecha de la Cúpula (m) 0.72 Diámetro de Cúpula (m) 4.32 Se recomienda del 25% - 40% del volumen de abastecimiento medio diario (Q md). Esto equivaldría a un almacenamiento de 6 horas por día (aprox am). NOTA: Cuando el gasto de la fuente de abastecimiento (captación) es menor al gasto máximo horario, es necesario construir un tanque de amor Las dimensiones se calculan teniendo en cuenta la relación del diá la altura de agua (d/h), la misma que varía entre 0.50 y 3.00. En un reservorio de sección rectangular, para este mismo rango de va considera la relación del ancho de la base y la altura (b/h
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RESERVORIO CIRCULAR SAN FRANCISCO -BAGUA
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HidrulicaDISEO HIDRULICO RESERVORIO1. Volumen de ReservorioSe
recomienda del 25% - 40% del volumen de abastecimiento medio diario
(Q md). Esto equivaldra a un almacenamiento de 6 horas por da
(aproximadamente 10 pm a 4 am).Porcentaje de
Abasteciemiento0.25Volumen del Reservorio (m3)22.00NOTA: Cuando el
gasto de la fuente de abastecimiento (captacin) es menor al gasto
mximo horario, es necesario construir un tanque de amortiguamiento
o regulacin.2. Dimensionamiento del TanqueAltura de tanque
(m)1.50Las dimensiones se calculan teniendo en cuenta la relacin
del dimetro con la altura de agua (d/h), la misma que vara entre
0.50 y 3.00. En el caso de un reservorio de seccin rectangular,
para este mismo rango de valores, se considera la relacin del ancho
de la base y la altura (b/h).Dimetro de tanque (m)4.32Chequeamos la
Relacin d/h :Relacin (d/h)2.88Tiene que estar entre 0.50 y 3.00 (S
Cumple)3. Tiempo de Vaciado del ReservorioDimetro tubo de Desage
(pulg)1.5Area del Reservorio (m2)14.67Carga Hidrulica
(m)1.50Coeficiente0.60Entre 0.6 - 0.65 (S cumple)Area tubo de
Desage (m2)0.005Aceleracin de la Gravedad (m/seg)9.81Tiempo de
Vaciado (hr)0.82Tiene que estar entre 2 y 4 horas (S cumple) ????,
0.82 es menor que 2Se recomienda un tiempo de vaciado de 2 - 4
horas que depende bsicamente de la carga hidrulica y dimetro del
tubo de salida.4. Dimensionamiento de la TapaLa tapa tendra la
forma de un domo esfricoAltura o Flecha de la Cpula (m)0.72Dimetro
de Cpula (m)4.32
DiseoPROYECTO :DISEO DE RESERVORIO(VOL. =22.0 m )CRITERIOS DE
DISEO*El tipo de reservorio a disear ser superficialmente
apoyado.*Las paredes del reservorio estarn sometidas al esfuerzo
originado por la presin del agua.*El techo ser una losa de concreto
armado, su forma ser de bveda, la misma que se apoyar sobre una
viga perimetral , esta viga trabajar como zuncho y estar apoyada
directamente sobre las paredes del reservorio.*Losa de fondo, se
apoyar sobre una capa de relleno de concreto simple, en los planos
se indica.*Se disear una zapata corrida que soportar el peso de los
muros e indirectamente el peso del techo y la viga perimetral.*A su
lado de este reservorio, se construir una caja de control, en su
interior se ubicarn los accesorios de control de entrada, salida y
limpieza del reservorio.*Se usar los siguientes datos para el
diseo:f 'c =210Kg/cmf 'y =4200Kg/cmq adm =0.80Kg/cm=8.00Ton/mq adm
: Capacidad de carga admisiblePREDIMENSIONAMIENTOV :Volumen del
reservorio22.00mdi :Diametro interior del Reservorioet :Espesor de
la losa del techo.de :Diametro exterior del ReservorioH :Altura del
muro.ep :Espesor de la Paredh :Altura del agua.f :Flecha de la Tapa
(forma de bveda)a :Brecha de Aire.Calculo de H :Considerando las
recomendaciones practicas, tenemos que para:VOLUMEN (m)ALTURA
(m)ALTURA DE AIRE
(m)10-602.200.6060-1502.500.80150-5002.50-3.500.80600-10006.50como
mx0.80ms100010.00como mx1.00Asumiremos : h =1.50m.Altura de salida
de agua hs =0.15m.a =0.30m.H = h + a + hs=1.95m.HT = H + E losa
=2.15Calculo de di :okRemplazando los valores :V =p * di * hdi
=4.32m.4optamos por :di =4.80m.Calculo de f :Se considera f = 1/6 *
di =0.80m.Calculo de ep :Se calcula considerando dos formas
:1.-Segn company:ep = (7 + 2h/100) cm.h = altura de agua en metros
=1.50m.Remplazando, se tiene: ep =10.00cm.2.-Considerando una junta
libre de movimiento entre la pared y el fondo, se tiene que slo en
la pared se producen esfuerzos de traccin. La presin sobre un
elemento de pared situado a "h" metros por debajo del nivel de agua
es de g agua * h (Kg/cm), y el esfuerzo de traccin de las paredes
de un anillo de altura elemental "h" a la profundidad "h" tal como
se muestra en el grfico es:T =1000 * h * Dh * di2TN.A.2
Th=1.50TDhdiPresin ejercida por el aguaTTa las paredesAnalizando
para unDh =1.00mRemplazando en la formula, tenemos :T =3600Kg.La
Traccin ser mxima cuando el agua llega H =1.95m.Remplazando en la
formula, tenemos :T max =4680Kg.Sabemos que la fuerza de Traccin
admisible del concreto se estima de 10% a 15% de su resistencia a
la compresin, es decir :Tc = f 'c * 10% * 1.00m * ep , igualando a
"T" (obtenido)4680=210.0010.00%100.00Despejando, obtenemos :ep
=2.228571429es < e1, no se tendr en cuentaPor facilidad de
construccin y practica es recomendable usar como espesor de pared
:ep =15. cmCalculo de de :de = di + 2*ep =5.1Calculo del espesor de
la losa del techo e t :Como se indicaba anteriormente esta cubierta
tendr forma de bveda, y se asentar sobre las paredes por intermedio
de una junta de cartn asfaltico, evitandose asi empotramientos que
originaran grietas en las paredes por flexin.Asimismo, la viga
perimetral se comportar como zuncho y ser la que contrareste al
empuje debido a su forma de la cubierta. El empuje horizontal total
en una cpula de revolucion es :PFcFc =CompresinFt =Traccin0.20Viga
perimetralFt0.20Junta asfalticaFt = P / (2 * p * Tg a)Se calcularn
2 valores del espesor, teniendo en cuenta el esfuerzo a la
compresin y el esfuerzo cortante del concreto. Para ello primero
ser necesario calcular los esfuerzos de Compresin y Traccin
originados por el peso y su forma de la cpula (Fc y Ft ).di =4.8Fc
= Ft + PPFcEFta/2f =0.8R =4RRR - f =3.2Tg a = P / Fta/2 a/2(R-f) +
(di/2) = RRemplazando los valores, tenemos el valor de R :R=4Tg a/2
= [di / 2] / (R-f) =0.7500======>a =73.740 a/2 =36.87 Del
Grafico :Fc = P / Seno aMetrado de Cargas :Peso
propio=240.00Kg/mPeso Especifico Concreto =2.40Ton/m32.40Sobre
carga=150Kg/mSobre Carga S/C =0.15Ton/m20.10Acabados=255Kg/mPiso
Terminado =0.10Ton/m2Otros=50Kg/mAsumiendo un espesor de
=0.10mTOTAL=695Kg/mArea de la cpula =p * di / 4 =18.10 mPeso =
P=695Kg/m *18.10 mP =12576.42Kg.Remplazando en las formulas,
tenemos :Ft =2668.80Kg.FC =20960.71Kg.Desarrollo de la Linea de
Arranque (Longitud de la circunferencia descrita) - Lc:Lc = pi * d
i =4.80 pi=15.08m.Presin por metro lineal de circunferencia de
arranque es - P / ml:P /ml =Fc / Lc =20960.7061847511/
15.08=1390.00Kg/mlEsfuerzo a la compresin del concreto Pc :Por
seguridad :Pc = 0.45 * f'c * b * etpara un ancho de b=100.00cmet
=espesor de la losa del techoIgualamos esta ecuacin al valor de la
Presin por metro lineal : P /ml0.45210.00* et =1390.00Primer
espesor :et =0.15 cmEste espesor es totalmente insuficiente para su
construccin ms an para soportar las cargas antes
mencionadas.Esfuerzo cortante por metro lineal en el zuncho (viga
perimetral) - V /ml :V / ml =P / Lc =12576.42/
15.08=834.00Kg/mlEsfuerzo permisible al corte por el concreto - Vu
:Vu = 0.5 * ( f`'c ^ ())* b * etpara un ancho de
b=100.00cmIgualamos esta ecuacin al valor del cortante por metro
lineal : V /ml0.5210^* et =834.00Segundo espesor :et =1.15 cmDe
igual manera este espesor es totalmente insuficiente. De acuerdo al
R.N.C., especifica un espesor mnimo de 5 cm. para losas, por lo que
adoptamos un espesor de losa de techo:et =10.00 cmValores del
predimensionado :0.10.80.33.051.650.2Zapata
perimetral0.154.80.155.1dc =4.95diametro centralPeso especifico del
concreto c =2.40Tn/mPeso especifico del agua a =1.00Tn/mZapata
perimetral :b =0.4h =0.2METRADO DEL RESERVORIO.Losa de techo : e
=10.00 cm x di * e *c / 4 =4.90Ton.Viga perimetral x dc * b *d * c
=1.49Ton.Muros o pedestales laterales x dc * e *h * c
=10.92Ton.Peso de zapata corrida x dc * b *h * c =2.99Ton.Peso de
Losa de fondo x di * e * c /4 =8.69Ton.Peso del agua x di * h * a
/4 =29.86Ton.Peso Total a considerar :58.84Ton.DISEO Y
CALCULOSConsiderando lo siguiente :a.-Cuando el reservorio esta
Vacio, la estructura se encuentra sometida a la accin del suelo,
produciendo un empuje lateral; como un anillo sometido a una carga
uniforme, repartida en su perimetro.b.-Cuando el reservorio esta
Lleno, la estructura se encuentra sometida a la accin del agua,
comportandose como un portico invertido siendo la junta de fondo
empotrada.a.-Diseo del reservorio (Vacio).Momentos flectores:M = Mo
. M1 . X1 =qt . r/2 (1 - cos) - qt . r/6Clculo del Valor de qt
:Segn datos del Estudio de Suelos, tenemos que :Peso especifico del
suelo s =1.76 Tn/mAngulo de friccin interna =11.67 h=0.5qtVamos a
considerar una presin del terreno sobre las paredes del reservorio
de una altura de h =0.5es decir la estructura est enterrado a sta
profundidad.Por mecnica de suelos sabemos que el coeficiente de
empuje activo Ka = Tang (45 + /2)Adems cuando la carga es uniforme
se tiene que Ws/c =====> Ps/c = Ka * Ws/c, siendo :Ws/c =qtPs/c
=Presin de la sobrecarga =s . h = Ka . qtqt = s . h / KaRemplazando
tenemos:Ka =1.507Asi tenemos que :qt =0.58Tn/mAplicando el factor
de carga util :qt u =1.70.99Tn/mClculo de los Momentos flectores
:Datos necesarios :r = radio =2.55qt u =0.99Tn/mL anillo
=16.02212253Cuando 0 /3Cuando 0 /6Mu = qt . r/2 (1 - cos) - qt .
r/6Mu =qt. r / 2 (1-sen) - qt. r [1 - cos(30 - )]Mu ( T-m /
anillo)Mu ( T-m / m-anillo)Mu ( T-m / anillo)Mu ( T-m /
m-anillo)0.00-1.078-0.0670.002.3670.14810.00-1.028-0.0645.002.3450.14620.00-0.883-0.05510.002.2810.14230.00-0.644-0.04015.002.1760.13640.00-0.321-0.02020.002.0290.12748.15-0.002-0.00025.001.8420.11560.000.5390.03430.001.6160.101Diagrama
de Momentos :-0.067300.148Calculo de Esfuerzos cortantes.Cuando 0
/3Cuando 0 /6Q = (1/r) * dM/d = qtu . r sen /2Mu =qtu. r [-cos/2 +
sen(30 - )]Mu ( T-m / anillo)Mu ( T-m /
anillo)0.000.0000.00-0.00010.000.2205.00-0.19120.000.43410.00-0.38130.000.63415.00-0.56840.000.81520.00-0.75150.000.97125.00-0.92860.001.09830.00-1.098Diagrama
de Cortantes :0.0001.098-1.09830Clculo de acero en las paredes del
Reservorio debido a los esfuerzos calculados:Acero Horizontalep
=15. cmrecubrim.=2.5 cmf ' c =210 kg/cm =0.85p min =0.0020f y =4200
kg/cm =0.90M(Tn-m)b (cm)d(cm)a (cm)As (cm)As minAs
diseo3/8TotalDisposicin0.148100.0012.020.0770.332.402.4042.853/80.25Acero
VerticalSe hallar con el momento de volteo (Mv)P = qt . h / 2
=1.069Ton.Mv = P. h /3 =0.178Ton-m0.5Mvu = 1.6 * Mv
=0.285Ton-mPh/3=0.17qtM(Tn-m)b (cm)d(cm)a (cm)As (cm)As
minp=As/bd3/8TotalDisposicin0.285100.0012.020.1480.632.400.002042.853/80.25b.-Diseo
del reservorio (Lleno) considerando : la unin de fondo y pared
Rigida (empotramiento).Si se considera el fondo y las paredes
empotradas, se estara originando momentos de flexin en las paredes
y en el fondo de la losa, ambas debern compartir una armadura para
evitar el agrietamiento. Para ello se a creido combeniente dejar de
lado la presin del suelo (si fuera semi enterrado), ademas se
considera el reservorio lleno, para una mayor seguridad en el
diseo. Tanto las paredes y el fondo de la losa se considerarn dos
estructuras resistentes a la presin del agua. para ello se
considera lo siguiente:* .-Los anillos horizontales que estn
resistiendo los esfuerzos de traccin.* .-Los marcos en "U", que
seran las franjas verticales, denominados porticos invertidos que
estn sometidos a flexin y adems resistiran esfuerzos de traccin en
el umbral o pieza de fondo; es decir la presin se supondr repartida
en los anillos (directrices) y en los marcos (generatrices).Grfico
:0.32.151.65h/3=0.550.20.154.80.155.1Analizando una franja de un
metro de ancho, de los marcos en "U", tenemos el siguiente diagrama
de momentos :4.00Ma =0.75Mo0.750.750.75Calculando :P = (a . H / 2)
* 1.00 m. =1.36Ton.Ma = P . H / 3 =0.75Ton-mMu = Ma
*1.55=1.16Ton-mPara el momento en el fondo de la losa se despreciar
por completo la resistencia del suelo.Presin en el fondo W= a . H
=1.65Ton/m =Carga repartidaMo = W . D / 8 =4.75Ton-m.La traccin en
el fondo ser :T = W . D / 2 =3.96Ton.Clculo de acero en las paredes
del Reservorio debido a los esfuerzos calculados:Acero VerticalMau
=1.16Ton-mM(Tn-m)b (cm)d(cm)a (cm)As (cm)As
minp=As/bd3/8TotalDisposicin1.16100.0012.020.622.622.400.002242.853/80.25Ecuacin
:Y = K . Xcuando X=1.65Y = Mau =1.163/80.50Entonces :K
=0.258Lc=1.309605868Mau / 2 =K . Lc =0.580Entonces :Lc
=1.309605868d 12h =1.65d=12.020.460631632112
=11.433/80.251.16Ton-mDiagrama de MomentoCortante asumido por el
concreto en una franja de 1.00 m.:Vc = 0.5 210 * b * d , siendo b
=100.0 =0.85d =0.1202375Vc =7.41Ton.La traccin en el fondo de la
losa Vu = T =3.96Ton.T