DiseoPROYECTO :MEJORAMIENTO DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO DE LA LOCALIDAD DE VISTA HERMOSA - DISTRITO DE OCUMAL - PROVINCIA DE LUYA - AMAZONASUBICACIN :Distrito: OCUMAL Provincia: LUYA Region: AMAZONASDISEO DEL RESERVORIO ( VOL. = 25 M3 )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 =1.30Kg/cm=13.00Ton/mPREDIMENSIONAMIENTOV :Volumen del reservorio25.00mdi :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 =1.70m.Altura de salida de agua hs =0.10m.a =0.35m.H = h + a + hs=2.15m.HT = H + E losa =2.35Calculo de di :okRemplazando los valores :V =p * di * hdi =4.33 m4optamos por :di =4.40 mCalculo de f :Se considera f = 1/8 * di =0.55m.Calculo de ep :Se calcula considerando dos formas :1.-Segn company:ep = (7 + 2h/100) cm.h = altura de agua en metros =1.70m.Remplazando, se tiene: ep =7.03cm.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=1.70TDhdiPresin ejercida por el aguaTTa las paredesAnalizando para unDh =1.00mRemplazando en la formula, tenemos :T =3740Kg.La Traccin ser mxima cuando el agua llega H =2.15m.Remplazando en la formula, tenemos :T max =4730Kg.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)4730=210.0010.00%100.00Despejando, obtenemos :ep =2.2523809524es < 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 =4.7Calculo 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 =4.4Fc = Ft + PPFcEFta/2f =0.55R =4.675RRR - f =4.125Tg a = P / Fta/2 a/2(R-f) + (di/2) = RRemplazando los valores, tenemos el valor de R :R=4.675Tg a/2 = [di / 2] / (R-f) =0.5333======>a =56.145 a/2 =28.07 Del Grafico :Fc = P / Seno aMetrado de Cargas :Peso propio=150Kg/mSobre carga=150Kg/mAcabados=100Kg/mOtros=50Kg/mTOTAL=450Kg/mArea de la cpula =p * di / 4 =15.21 mPeso = P=450Kg/m *15.21 mP =6842.39Kg.Remplazando en las formulas, tenemos :Ft =2041.88Kg.FC =14540.08Kg.Desarrollo de la Linea de Arranque (Longitud de la circunferencia descrita) - Lc:Lc = pi * d i =4.40 pi=13.82m.Presin por metro lineal de circunferencia de arranque es - P / ml:P /ml =Fc / Lc =14540.076198977/ 13.82=1051.88Kg/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 /ml0.45210.00100.00* et =1051.88Primer espesor :et =0.11 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 =6842.39/ 13.82=495.00Kg/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 /ml0.5210.00100.00* et =495.00Segundo espesor :et =0.68 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 :0.10.550.3531.80.2Zapata perimetral0.154.40.154.7dc =4.55diametro centralPeso especifico del concreto c =2.40Tn/mPeso especifico del agua a =1.00Tn/mZapata perimetral :b =0.5h =0.5METRADO DEL RESERVORIO.Losa de techo : e =10.00 cm x di * e *c / 4 =1.54Ton.Viga perimetral x dc * b *d * c =0.95Ton.Muros o pedestales laterales x dc * e *h * c =6.59Ton.Peso de zapata corrida x dc * b *h * c =5.94Ton.Peso de Losa de fondo x di * e * c /4 =3.39Ton.Peso del agua x di * h * a /4 =10.60Ton.Peso Total a considerar :29.01Ton.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.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 =1.57 Tn/mAngulo de friccin interna =16.80 h=1.5qtVamos a considerar una presin del terreno sobre las paredes del reservorio de una altura de h =1.5es 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 =1.813Asi tenemos que :qt =1.30Tn/mAplicando el factor de carga util :qt u =1.552.01Tn/mClculo de los Momentos flectores :Datos necesarios :r = radio =2.35qt u =2.01Tn/mL anillo =14.7654854719Cuando 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)0.00-1.853-0.1260.004.0700.27610.00-1.769-0.1205.004.0330.27320.00-1.518-0.10310.003.9230.26630.00-1.108-0.07515.003.7420.25340.00-0.552-0.03720.003.4890.23648.15-0.003-0.00025.003.1670.21560.000.9270.06330.002.7800.188Diagrama de Momentos :-0.126300.276Calculo 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)0.000.0000.00-0.00010.000.4115.00-0.35720.000.80910.00-0.71230.001.18315.00-1.06040.001.52120.00-1.40150.001.81225.00-1.73260.002.04930.00-2.049Diagrama de Cortantes :0.0002.049-2.04930Clculo 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 =0.002f y =4200 kg/cm =0.90M(Tn-m)b (cm)d(cm)a (cm)As (cm)As minAs diseo a usarDisposicin0.276100.0011.070.1560.662.212.213/83/820.00 mAcero VerticalSe hallar con el momento de volteo (Mv)P = qt . h / 2 =2.366Ton.Mv = P. h /3 =1.183Ton-m1.5Mvu = 1.6 * Mv =1.893Ton-mPh/3=0.50qtM(Tn-m)b (cm)d(cm)a (cm)As (cm)As minAs diseo a usarDisposicin1.893100.0012.021.0234.352.404.353/83/80.20 mb.-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 :0.352.351.8h/3=0.600.20.154.40.154.7Analizando una franja de un metro de ancho, de los marcos en "U", tenemos el siguiente diagrama de momentos :3.38Ma =0.97Mo0.970.970.97Calculando :P = (a . H / 2) * 1.00 m. =1.62Ton.Ma = P . H / 3 =0.97Ton-mMu = Ma *1.70=1.65Ton-mPara el momento en el fondo de la losa se despreciar por completo la resistencia del suelo.Presin en el fondo W= a . H =1.80Ton/m =Carga repartidaMo = W . D / 8 =4.36Ton-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 =1.65Ton-mM(Tn-m)b (cm)d(cm)a (cm)As (cm)As minAs diseo a usarDisposicin1.65100.0012.020.893.782.403.783/83/80.20 mEcuacin :Y = K . Xcuando X=1.80Y = Mau =1.653/80.40Entonces :K =0.283Lc=1.4286609468Mau / 2 =K . Lc =0.826Entonces :Lc =1.4286609468d 12h =1.8d=12.020.491576553212 =11.433/80.2001.65Ton-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