reservorio cilindrico agua
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5/10/2018 reservorio cilindrico agua - slidepdf.com
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MEMORIA DE CALCULO ESTRUCTURAL DEL RESERVORIO CILINDRICO
PROYECTO : AGUA POTABLE YERBAS BUENAS
CRITERIOS DE CALCULO
Donde:
f'c = 210 Kg/cm²fy = 4200 Kg/cm²
Esfuerzo de trabajo del concreto f c = 0.4 f'c = 84 kg/cm²
Esfuerzo de trabajo del acero fs = 0.4 fy = 1680 kg/cm²
GEOMETRIA
Las características geométricas del reservorio cilíndrico son las siguientes:
Volumen del reservorio Vr = 26.00 m³Altura de agua h = 2.10 m
Diámetro del reservorio D = 4.00 mAltura de las paredes H = 2.30 m
Area del techo at = 14.52 m²Area de las paredes ap = 29.99 m²
Espesor del techo et = 0.15 mEspesor de la pared ep = 0.15 m
Volumen de concreto Vc = 6.68 m³
FUERZA SISMICA
H = (ZUSC / Ro) P
Según la ubicación del reservorio, tipo de estructura y tipo de suelos, se asumen los siguientes valores:
Z = 1.0 Zona sísmica IU = 1.3 Estructura categoría BS = 1.4 Suelo granular
C = 0.4 Estructura críticaRo = 3.0 Estructura E4
Pc = 16.02 ton Peso propio de la estructura vacía
Pa = 26.00 ton Peso del agua cuando el reservorio esta lleno
P = Pc + Pa = 42.02 ton
H = 10.20 ton
Esta fuerza sísmica representa el H/Pa = 39% del peso del agua, por ello
ANALISIS DE LA CUBA
La pared de la cuba será analizada en dos modos:1. Como anillos para el cálculo de esfuerzos normales y
2. Como viga en voladizo para la determinación de los momentos flectores.
Por tratarse de una estructura hidráulica en la cual no puede permitirse la fisuración excesiva del concreto queatente contra la estanqueidad y ponga en riesgo la armadura metálica por corrosión, se ha empleado el
método de diseño elástico o método de los esfuerzos de trabajo, que limita los esfuerzos del concreto y aceroa los siguientes valores:
El coeficiente de amplificación sísmico se estimará según la norma del Reglamento Nacional
La masa líquida tiene un comportamiento sísmico diferente al sólido, pero por tratarse de una estructurapequeña se asumirá por simplicidad que esta adosada al sólido, es decir:
se asumirá muy conservadoramente que la fuerza hidrostática horizontal se incrementa en el mismoporcentaje para tomar en cuenta el efecto sísmico.
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MEMORIA DE CALCULO ESTRUCTURAL DEL RESERVORIO CILINDRICO
PROYECTO : AGUA POTABLE YERBAS BUENAS
Por razones constructivas, se adoptará un espesor de paredes de:
ep = 15.00 cmConsiderando un recubrimiento de 3 cm, el peralte efectivo de cálculo es:
d = 12.00 cm
Fuerzas NormalesLa cuba estará sometida a esfuerzos normales circunferenciales Nii en el fondo similares a los
de una tubería a presión de radio medio r:r = D/2 + ep/2 = 2.075 m
Nii = Y r h = 4.36 ton
Este valor se incrementará para tener en cuenta los efectos sísmicos:Nii = 6.07 ton
K = 1.3 h (r*ep)^(-1/2) = 4.89
Según dicho gráfico se tiene:
Esfuerzo máximo Nmax = 0.45 Nii
Este esfuerzo ocurre a los = 0.45 hNmax = 2.73 ton
El área de acero por metro lineal será:As = Nmax / fs = 1.62 cm²
As temp = 0.0018*100*ep = 2.7 cm²Espaciamiento para fierro: 3/8 @ 53 cm
Este acero se repartirá horizontalmente en dos capas de:
3/8 @ 45 cm. En ambas caras de las paredes.Momentos Flectores
Mmax+= 0.2 Nii*ep 0.182 ton-m
Mmax-= 0.063 Nii*ep 0.057 ton-m
Para el cálculo elástico del área de acero, se determinarán las constantes de diseño:r =fs/fc = 20.00 (ver cuadro)
n =Es/Ec = 9.00 f'c (kg/cm²) 210 280 350k=n/(n+r)= 0.31 n=Es/Ec 9 8 7
j = 1-k/3= 0.90
El peralte efectivo mínimo dm por flexión será:
dM =(2Mmax / (k fc j b) )^(1/2) = 3.95 cm
dM < d = 12.00 Ok
El área de acero positivas es:As + = Mmax + / ( fs j d ) = 1.01 cm²
As min = 0.0033*100*d = 3.96 cm²Espaciamiento para fierro: 1/2 @ 32 cm
Este acero vertical se distribuye como:1/2 @ 32 cm. En toda la altura de la cara interior.
A partir de la figura 24.34 del libro citado, se puede encontrar los máximos momentos positivos y negativos:
En la realidad, la pared esta empotrada en el fondo lo cual modifica la distribución de fuerzas normales según
muestra la figura 24.33 del libro "Hormigón Armado" de Jimenez Montoya (la fuerza normal en el fondo esnula, pues no hay desplazamiento). Estos esfuerzos normales estan en función del espesor relativo del muro,
caracterizado por la constante K.
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MEMORIA DE CALCULO ESTRUCTURAL DEL RESERVORIO CILINDRICO
PROYECTO : AGUA POTABLE YERBAS BUENAS
El área de acero negativa es:As - = Mmax - / ( fs j d ) = 0.32 cm²
As min = 0.0033*100*d = 3.96 cm²Espaciamiento para fierro: 1/2 @ 32 cm
Este acero vertical se distribuye como:1/2 @ 32 cm. En toda la altura de la cara exterior.
Análisis por corte en la baseEl cortante máximo en la cara del muro es igual a:
V = 3.5 (1.52 Y r ep) = 1.66 tonEl esfuerzo cortante crítico v es:
v = 0.03 f'c = 6.3 Kg/cm²El peralte mínimo dv por cortante es:
dv = V / ( v j b ) = 2.93 cm Ok
Análisis por fisuración
Para verificar que las fisuras en el concreto no sean excesivas se emplearán dos métodos:1. Area mínima por fisuración:
El esfuerzo del concreto a tracción ft = 0.03f'c = 6.3 Kg/cm²El área mínima Bp de las paredes será:
Bp = Nmax / ft + 15 As = 473.83 cm²
Para un metro de ancho, el área de las paredes es:100 ep = 1500 cm² > Bp Ok
2. Espaciamiento entre las varillas de acero:Se verificará si el espaciamiento entre varillas s = 45 cm es suficiente:
1.5 Nmax <100 ep ft + 100 As ( 100/(s+4) - s2/300 )
4095 Kg < 8,179 Kg Ok
ANALISIS DE LA LOSA DEL TECHO
Espesor de la LosaEl espesor mínimo para losas bidireccionales sin vigas ni ábacos es 12.5 cm, por ello se adoptará:
et = 15 cmConsiderando un recubrimiento de 3 cm, el peralte efectivo de cálculo es:
d = 12 cm
Momentos Flectores
La carga unitaria por metro cuadrado corresponde únicamente al peso propio, al cual se le añadiráuna sobrecarga:Peso propio wpp = 0.36 ton/m²
Sobrecarga wsc = 0.1 ton/m²Carga unitaria W = 0.46 ton/m²
M+= Wr^2 /12 = 0.17 ton-mM-= W r^2 /12 = 0.17 ton-m
El peralte efectivo en losas bidireccionales debe cumplir:
d >= 3.2 M + 5 = 5.5 Ok
Empleando los mismos valores de los parámetros de diseño elástico empleados para el cálculode la cuba se tiene:
El peralte efectivo dM mínimo por flexión será:
dM =( 2 M / ( k fc j b ) )^(1/2) = 3.8 < 12 Ok
Para el cálculo del momento flector es usual considerar una viga diametral simplemente apoyada, pero este
procedimiento está ampliamente sobredimensionado. Por ello se empleará el valor real de los momentos deservicio positivo y negativo de una placa circular empotrada:
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MEMORIA DE CALCULO ESTRUCTURAL DEL RESERVORIO CILINDRICO
PROYECTO : AGUA POTABLE YERBAS BUENAS
El área de acero positiva es:
As + = M+ / ( fs j d ) = 0.91 cm²Asmin= 0.0033*100*d= 3.96 cm²
Espaciamiento para fierro: 3/8 @ 18 cm
El área de acero negativa es:As - = M+ / ( fs j d ) = 0.91 cm²
Asmin= 0.0033*100*d= 3.96 cm²Espaciamiento para fierro: 3/8 @ 18 cm
Este acero se distribuye como: 3/8 @ 18 cm.en dirección radial. Formando una parrilla de 3/8 @ 10 cm en el centro de la losa con
diametro de: 2.0 m. El acero radial se doblará en los apoyos para dotar de fierronegativo con bastones de longitud 1.0 m.
El área de acero por temperatura es:Atemp=0.0018*b*et= 2.7 cm²
Espaciamiento para fiero: 3/8 @ 26 cm
Este acero se distribuye como: 3/8 @ 26 cm.en dirección circunsferencial. Tanto en el acero radial como en los bastones de fierro negativo.
Análisis por corteEl cortante máximo repartido en el perímetro de los apoyos de la losa es igual a:
V = 141.13 Kg
El esfuerzo cortante crítico v es:v = 0.03 f'c = 6.3 Kg/cm²
El peralte mínimo dv por cortante es:
dv=V/(v*j*b)= 0.25 cm < 12 Ok
CALCULO DE LA CIMENTACION
Altura del Centro de Gravedad
Elemento Volumen Peso Altura CG Momentom³ ton m ton-m
Pared 4.498 10.795 1.150 12.414Techo 2.178 5.228 2.375 12.416
Agua 26.000 26.000 1.050 27.30042.023 52.131
La altura del centro de gravedad del reservorio lleno es:Ycg = 1.24 m
A esta altura se supone que actuará la fuerza sísimica H, generando un momento de volteoMv = H*Ycg = 12.65 ton-m
La excentricidad e resulta ser:
e = Mv / P = 0.30 m
La cimentación será una losa continua de las siguientes características:Diámetro externo D = 4.5 mArea de la Zapata A = 15.90 m²
Espesor de losa el = 0.2 m
Peralte d = 0.17 m
Estabilidad al Volteo
El momento equilibrante es:Me = P D / 2 = 94.55 ton-m
Factor de seguridad al volteo:F.S. = Me / Mv = 7.47 > 2.5 Ok
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MEMORIA DE CALCULO ESTRUCTURAL DEL RESERVORIO CILINDRICOPROYECTO : AGUA POTABLE YERBAS BUENAS
Esfuerzos en el Suelo
Capacidad Portante del Suelo : Gadm= 1 Kg/cm²
Si se asume que el fondo del reservorio recibe el total de las cargas aplicadas, el esfuerzomáximo y mínimo en el suelo bajo la zapata se calculán según la siguiente expresión:
Gmax =P/A(1+ 8*e/D)= 4.06 ton/m² ó 0.406 kg/cm²
Gmin =P/A(1- 8*e/D)= 1.23 ton/m² ó 0.123 kg/cm²
Gmax < Gadm Ok
Verificación por Cortante en la Zapata
El cortante máximo se calcula a 0.5 d de la cara del muro y se asume por simplicidadGmax= 4.06 ton/m² como esfuerzo constante en el suelo.
Diámetro de corte Dc = 3.83 mArea de corte Ac = 11.52 m²
Perimetro de corte Pc = 12.03 mV = G Ac = 46.73 ton
El esfuerzo cortante último por flexión es vu =0.85 (0.53) (f'c)^1/2
vu = 6.53 Kg/cm²
El cortante por flexión es:Vu = V / ( 10000 Pc d ) = 2.28 Kg/cm²
Vu < vu Ok
Verificación por flexión en la Zapata
Utilizando el mismo procedimiento de cálculo para la losa de techo, considerando como cargaunitaria por metro cuadrado constante al esfuerzo máximo en el suelo se tiene:
W= 4.06 ton/m²
Se empleará el valor real de los momentos de servicio positivo y negativo de una placa circular empotrada:
M+=Wr^2/12= 1.71 ton/m²M-=Wr^2/12= 1.71 ton/m²
El peralte efectivo en losas bidireccionales debe cumplir:
d >= 3.2 M + 5 = 10.5 Ok
El peralte efectivo dM mínimo por flexión será:
dM =( 2 M / ( k fc j b ) )^(1/2) = 12.1 < 17 Ok
El área de acero positiva es:As + = M+ / ( fs j d ) = 6.68 cm²
Asmin= 0.0033*100*d= 5.61 cm²Espaciamiento para fierro: 1/2 @ 19 cm
El área de acero negativa es:
As - = M - / ( fs j d ) = 6.68 cm²Asmin= 0.0033*100*d= 5.61 cm²
Espaciamiento para fierro: 1/2 @ 19 cm
Este acero se distribuye como: 1/2 @ 19 cm.en dirección radial. Formando una parrilla de 1/2 @ 10 cm en el centro de la losa con
un diametro de: 2.0 m. El acero radial se doblará en los apoyos para dotar de fierronegativo con bastones de longitud 1.0 m.
El área de acero por temperatura es:Atemp=0.0018*b*el= 3.6 cm²
Espaciamiento para fierro: 3/8 @ 20 cm
Este acero se distribuye como: 3/8 @ 20 cm.en dirección circunsferencial. Tanto en el acero radial como en los bsatones de fierro negativo.
Empleando los mismos valores de los parámetros de diseño elástico empleados para el cálculo de la cuba, setiene:
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AGUA POTABLE CARDAL 0219970514
RESERVORIO CILINDRICO APOYADO (D=4m)
V= 26.00 m3
4.00 m3.70 m
H= 2.30 m0.150.15
2 ''
2 ''Parcial Total Unidad
1.00 OBRAS PRELIMINARES1.01 Limpieza de terreno 0.25*P*(De+0.50)^2 15.904 15.90 m21.02 Trazo y replanteo 0.25*P*(De+0.50)^2 15.904 15.90 m2
2.00 MOVIMIENTO DE TIERRAS2.01 Excavación Manual
0.25*P*(De+0.50)^2*0.6 9.543 9.54 m32.02 Apisonado y Compactación
0.25*P*(De+0.50)^2 15.904 15.90 m22.03 Eliminación de material excedente
12.405 12.41 m3
3.00 OBRAS DE CONCRETO SIMPLE3.01 Solado de Concreto 1:4:8
0.25*P*(De+0.50)^2 15.904 15.90 m2
4.00 OBRAS DE CONCRETO ARMADO4.01 Concreto F'c=210 Kg/cm2., losas y muros
Losa 0.25*P*(De+0.2)^2*0.15 2.078Tech 0.25*P*(De+0.1)^2*Et 2.078Tapa -0.6*0.6*Et -0.054Muro 0.25*P*H*(De^2-Di^2) 4.173 8.28 m3
4.02 Encofrado y Desencofrado, reservorioLosa P*(De+0.50)*0.15 2.121
Fondo Techo 0.25*P*(Di^2+((De+0.1)^2-De^2)) 11.388Lateral techo P*(De+0.1)*Et 1.932
Ducto insp -0.6*0.6+0.6*4*Et 0.000Muro pared interior P*Di*H 26.735
Muro pared exterior P*De*H 28.903 71.08 m24.03 Acero, reservorio 0.00 m2
Acero ParedVertical 3/8 80.062 561.22 kgHorizontal 1/2 209.511
Acero TechoRadial 3/8 53.956Parrilla central 3/8 19.866Temperatura 3/8 33.295
Acero Losa de fondo
Radial 1/2 95.921
Parrilla central 1/2 35.317
Temperatura 3/8 33.295
5.00 REVOQUES Y ENLUCIDOS
5.01 Tarrajeo int. c/ impermeabilizanteP*Di^2 43.008P*Di*H 26.735 69.74 m2
5.02 Mortero 1:5 para dar pendiente al fondoP*Di^2 43.008 43.01 m2
5.03 Tarrajeo exteriorMuro P*De*H 28.903Techo 0.25*P*((De+0.1)^2+Di^2+((De+0.1)^2-De^2)) 24.591
Lateral techo P*(De+0.1)*Et 1.932Ducto de inspección -0.6*0.6+0.6*4*Et 0.000 55.43 m2
6.00 VARIOS6.01 Ventilación FºGº Ø 2" 1.00 und6.02 Tapa metálica de 0.80x0.80m 1.00 und6.03 Junta Wather Stop de Neoprene 6" P*(Di+Ep) 12.095 12.10 ml
6.04 Llave de corona de 1/2" 3.00 und
Diámetro de tuberá de aducción
Diametro exterior del reservorio De =
Diametro interior del reservorio Di =
Espesor del techo Et =Espesor de la pared Ep =Diámetro de tuberá de conducción
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AGUA POTABLE CARDAL 0219970514
7.00 CASETA PARA HIPOCLORADOR7.01 Concreto F'c=175 Kg/cm2.
0.1*(0.5*0.6-0.4*0.45) 0.0120.1*(0.6+0.5)*0.7 0.0770.1*0.5*0.5 0.025
0.1*0.5*0.5 0.0250.8062*0.8*0.05 0.032 0.17 m3
7.02 Encofrado y Desencofrado2*(0.7*0.6-0.4*0.45)+0.1*2*(0.45+0.4) 0.650
(0.6+0.5)*0.7+(0.6+0.5)*0.5 1.320
2*0.5*0.5 0.5000.6062*0.6 0.3642*(0.8062+0.8) 3.212 6.05 m2
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AGUA POTABLE CARDAL 0219970514
7.03 Acero Fy=4200 Kg/cm2.
1/4'' 0.262 2*7*1+7*0.7562 19.2934 5.055
1/4'' 0.262 9*2.9 26.1000 6.838 45.39 Kg
7.05 Puerta de metálica Hipoclorador1.000 1.00 Und
7.04 Tarrajeo exterior
0.8062*0.8 0.645 m2
2*0.8062*0.1 0.161 m2
2*0.8*0.1 0.160 m2
0.7*0.6+0.7*0.5-0.4*0.45+0.1*2*(0.4+0.45) 0.760 m2(0.6+0.5)*0.7 0.770 2.50 m2
7.05 Sumin. e instalación de hipoclorador
1.00 gbl
CASETA DE VALVULAS
1.00 OBRAS PRELIMINARES
1.01 Limpieza de terreno 1.50*1.80 2.700 2.70 m2
1.02 Trazo y replanteo 1.50*1.80 2.700 2.70 m2
2.00 MOVIMIENTO DE TIERRAS2.01 Excavación Manual
1.50*1.80*0.6 1.62 1.62 m3
2.02 Apisonado y Compactación
1.50*1.80 2.700 2.70 m2
2.03 Eliminación de material excedente
2.106 2.11 m3
3.00 OBRAS DE CONCRETO SIMPLE
3.01 Solado de Concreto 1:4:81.5*1.8 2.700 2.70 m2
4.00 OBRAS DE CONCRETO ARMADO
4.01 Concreto F'c=175 Kg/cm2., losas y muros
Losa 1.40*1.60*0.15 0.336Muros (1.50+2*1.2)*1.05*0.15 0.614
Techo 1.2*1.2*0.05-0.6*0.6*0.05 0.054 1.00 m3
4.02 Encofrado y Desencofrado, caja
Losa (1.4*2+1.6)*0.15 0.660Muros (1.5+1.35*2+1.2*3)*1.05 8.190
Fondo techo 1.2*1.2-0.6*0.6+0.6*4*0.05 1.200 10.05 m24.03 Acero fy=4200 kg/cm2. caja
3/8'' 0.590 6*3.9+5*4 43.400 25.606
3/8'' 0.590 4*1.4+2*1.4 8.4000 4.956
3/8'' 0.590 6*2.3 13.8000 8.142
3/8'' 0.590 6*1.3+5*(0.6+1.4) 17.8000 10.502 49.21 Kg
5.00 REVOQUES Y ENLUCIDOS5.01 Tarrajeo interior y exterior
Losa 1.2*1.2 1.44
Muros (1.35*2+1.5+1.2*3)*1.05 8.19
Techo 1.2*1.2+1.35*1.5-0.6*0.6*2+0.6*4*0.05 2.865 12.50 m2
6.00 VALVULAS Y ACCESORIOS6.01 1.00 Und.
6.02 2.00 Und.
6.03 1.00 Und.
6.04 Tubería de f°g°de 2" 6.00 Ml
6.05 6.00 Und.
6.06 Cono de rebose 2" 1.00 Und.6.07 Niple FºGº de 2"x10cm 8.00 Und.
6.08 1.00 Und.
6.09 2.00 Und.
6.10 1.00 Und.
6.11 1.00 Und.6.12 1.00 Und.
6.13 3.00 Ml
6.14 3.00 Und.
6.15 4.00 Und.6.16 2.00 Und.
6.17 7.00 Und.
6.18 2.00 Und.
6.19 10.00 Und.6.20 Válvula de 1/2" 1.00 Und.
6.21 2.00 Und.
6.22 6.00 Ml
7.00 VARIOS
7.01 Tapa metálica de 0.80x0.80m 1.00 Und.
As Horiz pared As Vert pared As Est. TechoAs Temp.
TechoAs Est . Losa As Temp. Losa
0.45 0.32 0.18 0.26 0.19 0.20
Espaciamiento (cm)
Uniones universales de 2 ''
Tubería de 2 '' FºGº
Codo de 2 ''
Tubería de 2 '' FºGº
Niple de FºGº 7.5 cm x 2 ''
Niple de FºGº 7.5 cm x 1/2''
Tee de 2 ''
Válvula 2 ''
Reducción de 2" @ 2"
Unión Univ. de 2 ''Tee de 1 '' F°G°
Niple de FºGº 7.5 cm x 2 ''
Valvula de 2 ''
Valvula de 2 ''
Uniones universales de 2 ''
Canastilla de bronce de 2 ''
Codo de 2 '' F°G°
Tee de 2 '' F°G°