Diseo de Reservorio

PRE-DIMENCIONAMIENTO Y DISEO DE RESERVORIOPROYECTO: AMPLIACION Y MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DE SANEAMIENTO BASICO INTEGRAL EN LA LOCALIDAD QUILCAPUNCU - DISTRITO DE QUILCAPUNCU - SAN ANTONIO DE PUTINA - PUNO

DEPARTAMENTO: PUNODISTRITO: QUILCAPUNCUPROVINCIA: SAN ANTONIO DE PUTINAFECHA: Junio del 2015

1. Consideraciones Generales

Volumend el Reservorio:150.000m3

* Consideraciones Generales* 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=210.000kg/cm2f'y=4200.000kg/cm2q adm=1.500kg/cm215ton/m2

2. Pre-dimencionamiento

Volumend el ReservorioV=150.000m3Diametro Interior del reserv.di=7.800mDiametro exterior del reserv.de=8.300mEspesor de la Paredep=0.250mFlecha de tapaf=1.300mEspesor de la Losa de Techoet=0.070cmAltura de salida del aguahs=0.000mAltura de muroH=3.600mAltura de Aguah=3.200mAltura Librea=0.400mAltura de Collarinhc0.350mAltura del murohm3.250mDiametro mediodm8.050m

Calculo del Diametro Interior

Diametro interior del reserv.di=7.725m(Calculado)Diametro interior asumidodi=7.800m(Asumido Opcional)Diametro interior de reserv.di=7.800m(Usado)

Calculo de la flecha de la tapa

Flcha de tapaf=1.300m

Calculo del Espesor de la Pared

Calculo segn Copany:ep=13.400cmCalculo segn Normatividad:ep=>30.000cmCalculo considerando junta libre de movimiento entre la pared y el fondo, se tiene que slo en la pared se producenesfuerzos 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".Dh=1.000mT=12480.000Kg

Considerando un traccion admisile del concreto de 10% a 15% de su resistencia a la compresin, es decirep=5.943cmfc =10.00%

Espesor de Pared asumidoep=25.000cm

Verificacion de espesorep min=22.850cmEspesor adecuado

Calculo del Diametro Exterior

Diametro Exterior del reserv.de=8.300m

Calculo del Espesor de la Losa de Techo

La forma del techo sera completamente en forma de bveda, y se asentara sobre las paredes por intermedio de una junta, evitandose empotramientos que originan grietas en las paredes por flexion.

Viga Collarinh=0.350mb=0.350m

Radio de la CupulaR=6.500m6.73514981271.8001498127Flecha de la Tapaf=1.300mAltura de RadioR-f=5.200mCateto adiacente a la pared interna del reservorio.Algulo de cupulaa=73.740.646.7351498127Algulo medio de cupulaa/2=36.874.31398645516PARTES2.3043686029Metrado de Cargas de CupulaPeso Propio=168.00kg/m2360Sobre Carga=100.00kg/m236PARTESAcabados=100.00kg/m210Otros=50.00kg/m2Total=418.00kg/m2

Area de la Cupula=31.856m2Casquete EsfericoPeso Total=13315.703kg

Ft=2825.68kgFc=22192.84kg

Desarrollo de la Linea de Arranque (Longitud de la Circunferencia Descrita)Lc=24.50m

Presin por metro lineal de la circunferencia de ArranqueFc/Lc=905.67Kg/m

Esfuerzo a compresin del Concreto PcAncho de analisisb=100.00cmIgualando Pc = Fc/Lc0.45*f'c*b*et = Fc/Lcet=0.096cm

Esfuerzo cortante por metro lineal en viga perimetral - V/mlP/Lc=543.40Kg/m

Esfuerzo permisible al corte por el concretoIgualando Vu = P/Lc0.5*(f'c^(1/2))*b*et = P/Lcet=0.750cm

Devido a que los resultados anterior son inferiores a 0.05m, se opta por asumir el valor.Espesor de Cupulaet=7.00cm

3. Diseo Estructural

Diseo de Pared CilindricaTensiones HorizontalesW=1000.000kg/m3H=3.200mR=3.900mC=5.251T=12480.000kg/m

b=2.800To = b Tu

De acuerdo al diagrama de tensiones anulares, se calculara el refuerzo a cada tercio de la altura, segu la relacin siguiente:

Prof.565.251ToTuTu maxs0.0 H0.0250.0180.023290.073812.2030.1 H0.1370.1190.1321653.3754629.4510.2 H0.2450.2340.2423023.1438464.8000.3 H0.3460.3440.3454311.81512073.08212073.0820.4 H0.4260.4410.4305363.46715017.7080.5 H0.4770.5040.4846037.53716905.1030.6 H0.4690.5140.4805994.08216783.42816905.1030.7 H0.3980.4470.4105120.53214337.4880.8 H0.2590.3010.2703363.8849418.8760.9 H0.0920.1120.0971210.8103390.26714337.488

De donde se obtiene que el Tu max es:Tu max=16905.103Para el diseo de Acero tomamos en maximo por seguridad.

Calculo de Acero Requerido (As)1r Tercio2do Tercio3r TercioFatiga de trabajofs=100010001000kg/cm2As segn fatiga de trabajoAs=12.07316.90510348814.337488256cm2/m(En 1 metro de longitud)As segn fyAs=3.1944.4723.793cm2/m(En 1 metro de longitud)

Calculo de Acero Requerido1r Tercio2do Tercio3r TercioAcero minimoAs min=6.256.256.25cm2/mSeleccionamos :As=12.07316.90514.337cm2/m1/40.32(*) Por seguridad optamos por el mayor requerimiento de area de acero.3/80.71Distribucion de Acero:1/21.27Diametro de Barrilla3/4pulg5/81.99Area de Barrilla2.87cm23/42.87Espaciamiento16.977cm7/83.8715.07Distribucion (Auto)3/4@15cmCorrecto1 1/86.42Distribucion (Man.)3/4@15cmCorrecto1 1/47.941 1/211.4Momentos VericalesW=1000.000kg/m3H=3.200mD=7.800mC=5.251M=172074.010kg.m

c=1.500Mu = c Mo

Prof.565.251MoMu0.0 H0.00020.00010.000230.09645.1440.1 H0.00080.00030.0007116.064174.0960.2 H0.00160.00080.0014240.766361.1490.3 H0.00260.00190.0024415.870623.8050.4 H0.00460.00320.0042731.0741096.6100.5 H0.00590.00460.0056959.0891438.6330.6 H0.00590.00510.0057980.6841471.0260.7 H0.00280.00290.0028486.126729.1890.8 H-0.0058-0.0041-0.0054-924.605-1386.9080.9 H-0.0222-0.1870-0.0636-10937.850-16406.775

De donde se obtiene lo siguiente:M max=776.672kg.mSegn ecuacin.Mu max=16406.775kg.mMoneto ultimo seleccionadoMu=16406.77507072

Caculo del acero requerido:Fatiga de trabajofs=1000As segn fatiga de trabajoAs=16.407As segn fyAs=4.340

Calculo de Acero RequeridoAcero minimoAs min=3.15Seleccionamos :As=16.4071/40.323/80.71Distribucion de Acero:1/21.27Diametro de Barrilla3/4pulg5/81.99Area de Barrilla2.87cm23/42.87Espaciamiento17.493cm7/83.8715.07Distribucion (Auto)3/4@15cmCorrecto1 1/86.42Distribucion (Man.)3/4@15cmCorrecto1 1/47.941 1/211.4Verificacion por CorteSegn las Tablas del PCA:H=3.200mD=7.800mt=0.250mC=5.251H^2/Dt

V=80659.692kg/m806.5969230769kg/cm=0.9

Verificacion:v=0.384 Mt

Pit=1.431Pit 6.40*(f'c/fy)^(1/2)Pit=0.0331.431>0.033Correcto

Calculo de acero por traccinP=13315.703=73.740Ft=618.118Ft = P/(2*PI*tan )Acero por traccinAs=0.294cm2

As=2.445cm21/40.323/80.71Distribucion de Acero1/21.27Extremos:Diametro de Barrilla5/8pulg5/81.99Area de Barrilla1.99cm23/42.87Numero de Barrilas27/83.8715.07Intermedio:Diametro de Barilla1/2pulg1 1/86.42Area de Barrilla1.27cm21 1/47.94Numero de Barrilas11 1/211.4

Acero total empleadoAst=5.250cm2

Distribucion exterior2 5/8@0.079cmCorrectoDistribucion interior1 1/2

Diseo de Losa FondoPeso Total en la losaP=152.908tonCarga unitariaq=0.131ton/mPor unidad de longitud.di=7.800m

P'=5.120tonM=5.461ton.mMomento generado en la pared cilindrica a h/3R=0.255tonReaccion positiva en la pared interna del muroP'=0.000tonFuerza cortante negativa en la pared interna del muro

Calculo de cortanteCortante a una dist. x:qx = A (B-X)Desde el dentro de la losa.A=0.033B=3.900Cortante VxVx = R - P - 0.5(q' + qx)*X= C + D*X + E*X^2C=0.255D=-0.131E=0.017Momento MxMx = -M + (R +P)*X - (qx*X^2)/2 -((Q' - QX)*X^2)/3Mx = F + G*X + H*X^2 + I*X^3F=-5.461G=0.255H=-0.065I=0.006

Valores determinados desde el centro de la losa.

X(m)00.6501.3001.9502.6003.2503.9V(ton)0.2550.3470.4530.5730.7070.8561.019M(ton.m)-5.461-5.322-5.228-5.172-5.143-5.132-5.130

Revisin por cortanteCortante asumido por el concreto en una franja de 1.00m:Vc = 0.5*(f'c)^(1/2)*b*db=100.000cmd=25.000cmAltura de losa=0.850Vc=15397.088kgVc=15.397ton

La traxion maxima de la losa es Vu = T =1.019tonVc Vu15.397>1.019Correcto

CS=1.550Mau=7.952ton.mr=0.040m

Momento actuanteM=7.952ton.mSe considera el mas critico.d=21.000cm=0.850=0.900a=2.507Variable de ecuacin de calculo de acero.

Acero requerido calculadoAs=10.653cm2/mAcero minimoAs min=4.200cm2/m1/40.323/80.71Distribucion de Acero:1/21.27Diametro de Barrilla5/8pulg5/81.99Area de Barrilla1.99cm23/42.87Espaciamiento18.679cm7/83.8715.07Distribucion (Auto)5/8@15cmCorrecto1 1/86.42Distribucion (Man.)5/8@17.5cmCorrecto1 1/47.941 1/211.4Acero minimoAs min=4.200cm2/m1/40.323/80.71Distribucion de Acero de reparticion:1/21.27Diametro de Barrilla1/2pulg5/81.99Area de Barrilla1.27cm23/42.87Espaciamiento30.238cm7/83.8715.07Distribucion (Auto)1/2@27.5cmCorrecto1 1/86.42Distribucion (Man.)1/2@30cmCorrecto1 1/47.941 1/211.4