DISEO ESTRUCTURAL CAMARA DE BOMBEO
CRITERIOS DE DISEO* Las paredes de la Camara de Bombeo estarn sometidas al esfuerzo originado por la presin del los residuos liquidos, y la presion del suelo.
* Se usar los siguientes datos para el diseo:
f 'c = 210 Kg/cm
f 'y = 4200 Kg/cm
5.140 Kg/cm
DISEO Y CALCULOSConsiderando lo siguiente :
a.- Cuando camara de bombeo esta vacia, 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.
a.1.- Cuando el terreno actua completamente alrededor de las paredes del reservorio.Analisis por el metodo de las fuerzas.
Y
1
= +
Mo
Calculo de Mo :
qt.r.da
q adm =
qt
r.sen(-a)
= r
a
Mo
da
Calculo de M1 :
1
1-r.cos
r
M1
Calculo de M2 :
1
M2
Aplicando las ecuaciones de condicin del Mtodo de las Fuerzas, tenemos:
21 X1 +
Para :
Desarrollando y sustituyendo valores obtenidos en las ecuaciones de condicin tenemos que :
- r [ (3 + 8) / 4] X1 +
- r [ ( + 2) / 2] X1 +
Resolviendo se tiene que :
qt = 6.854
r = 4.00 m
f'c (Kg/cm) = 210
fy (Kg/cm) = 4200
El reservorio trabajar a esfuerzo tanjencial Vu< X1
a.2.- Cuando el terreno actua solamente en una franja de las paredes del reservorio.
qt
10 + 11 X1 +
20 +
0 /2 ,
qt.r4 [ (3 + 8) / 4] +
qt.r [ ( + 2) / 2] +
X1 = qt . r ; X2 = 0.00
Analisis por el metodo de las fuerzas.Y
qt
P
30
Mo
Clculo de PP - qt . r sen = 0
Clculo de Mo , M1
Mo =(qt. r/ 2 ) ( 1 - Cos )
Mo = P. r ( 1 - Sen) - qt r (sen30 - sen) - qt r
Mo = qt. r / 2 (1-sen) - qt. r [ 1 - cos(30 - ) ]
Aplicando las condiciones:
0
. ds
EI
Con estos valores hallamos el valor de X1 :
Momentos flectores :
M = Mo . M1 . X1 = qt . r/2 (1 - cos) - qt . r/6
Clculo del Valor de qt :
qt
despejando, =
Cuando 0 /3
Cuando 0 /6
10 + 11.X1 =
10 = Mo . M1
10 = qt . r / 12
Vamos a considerar una presin del terreno sobre las paredes del reservorio de una altura de h =
es decir la estructura est enterrado a sta profundidad.
Por mecanica 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 = qt
Ps/c = Presin de la sobrecarga =
Remplazando tenemos:
Ka = 2.882
Asi tenemos que : qt =
Aplicando el factor de carga util :
Clculo de los Momentos flectores :Datos necesarios : r = radio = 4.00 m
qt u = 6.85Tn/m
L anillo = 25.13 m
Mu = qt . r/2 (1 - cos) - qt . r/6
Mu ( T-m / anillo) Mu ( T-m / m-anillo)
0.00 -18.27767 -0.7272
10.00 -17.44463 -0.6941
20.00 -14.97083 -0.5957
30.00 -10.93144 -0.4349
40.00 -5.44918 -0.2168
48.15 -0.02830 -0.0011
60.00 9.13883 0.3636
Diagrama de Momentos :
Cuando 0 /3
-0.7272
30
Calculo de Esfuerzos cortantes.
Q = (1/r) * dM/d = qtu . r sen /2
Mu ( T-m / anillo)
0.00 0.00000
10.00 2.38041
20.00 4.68850
30.00 6.85413
40.00 8.81149
50.00 10.50113
60.00 11.87169
Diagrama de Cortantes :
0.0000
-11.87169
30
Clculo de acero en las paredes del Reservorio debido a los esfuerzos calculados:f 'c = 210 kg / cm
f y = 4200 kg / cm
recubrim.= 5 cm
Acero Horizontal:
Cuando 0 /3
d = e - recub. - refuerzo / 2 =
M(Tn-m) b (cm) d(cm) a (cm)
1.5971 100.00 24.69 0.406
Las paredes de la Camara de Bombeo estarn sometidas al esfuerzo originado por la presin del los residuos liquidos, y la presion del suelo.
Cuando camara de bombeo esta vacia, 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.
X2
X1
=
M
1
+
M1 M2
a =
qt
Cuando: 0 /2
Mo = qt.r .da . r . sen( - a)
a = 0
Mo = - qt x r (1 - cos )
M1 = 1 * (1 - cos)
M2 = 1
= 0
22 X2 + = 0
ds = r * d
Desarrollando y sustituyendo valores obtenidos en las ecuaciones de condicin tenemos que :
r [ (3 + 8) / 4] X1 + r [ ( + 2) / 4] X2 = 0.00
r [ ( + 2) / 2] X1 + r [ ( / 2] X2 = 0.00
X1 = 6.854 x 4.00 m. = 27.417 Ton.
Cortante asumido por el concreto en una franja de 1m.
100cm.
e = 0.03 m
= 0.85
Vc = 1.848 Ton.
Cuando: 0 /2
Cuando: 0 /2
12 X2 +
Vc = 0.5 210 * b * e , siendo b =
X1
P
qt
=
30
M
1
+
M1
30 P = qt .r / 2
M1 = 1
- qt r (sen30 - sen) - qt r
Entonces : X1 =
desarrollando la ecuacin, obtenemos lo siguiente:
X1 = - qt . r /6
qt . r/2 (1 - cos) - qt . r/6
qt
10 / 11
11 = r / 2
Segn datos del Estudio de Suelos, tenemos que :
Peso especifico del suelo s = 1.66
Angulo de friccin interna = 29
h= 7.00 m
Vamos a considerar una presin del terreno sobre las paredes del reservorio de una altura de h = 7.00 m
Por mecanica 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 :
4.03Tn/m
qt u = 1.70 . qt = 6.85Tn/m
6.85Tn/m
Mu = qt. r / 2 (1-sen) - qt. r [1 - cos(30 - )]
Mu ( T-m / m-anillo) Mu ( T-m / anillo) Mu ( T-m / m-anillo)
-0.7272 0.00 40.14054 1.5971
-0.6941 5.00 39.77914 1.5828
-0.5957 10.00 38.69768 1.5397
-0.4349 15.00 36.90440 1.4684
-0.2168 20.00 34.41294 1.3692
-0.0011 25.00 31.24226 1.2431
0.3636 30.00 27.41650 1.0909
s . h = Ka . qt qt = s . h / Ka
Cuando 0 /6
1.5971
Mu = qtu. r [-cos/2 + sen(30 - )]
Mu ( T-m / anillo)
0.00 0.00000
5.00 -2.06937
10.00 -4.12300
15.00 -6.14524
20.00 -8.12072
25.00 -10.03439
30.00 -11.87169
11.87169
Clculo de acero en las paredes del Reservorio debido a los esfuerzos calculados: = 0.85 = 0.90
p min = 0.002
30 cm - 5 cm - 0.31cm = 24.69 cm
Cuando 0 /6
refuerzo predimens. =
As (cm) As min p=As/bd 1/4 Total Disposicin
1.73 4.94 0.2500 4 1.267 1/4 @
gr/cc
1/4 ''
Disposicin
0.25
Hoja1
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