7.- Digestor de Lodo

MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL

PROYECTO: “MEJORAMIENTO Y AMPLIACION DE LA PLANTA DE

TRATAMIENTO DE AGUASRESIDUALES DE LA CIUDAD DE JULIACA, PROVINCIA

DE SAN ROMAN - PUNO"

DEPARTAMENTO: PUNO

PROVINCIA: SAN ROMAN

DISTRITO: JULIACA

REALIZADO PARA:

- _____________________________________________________________

AGOSTO – 2014

“MEJORAMIENTO Y AMPLIACION DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DE LA CIUDAD DE JULIACA, PROVINCIA DE SAN ROMAN - PUNO". 2014

I ESTRUCTURAS

CONTENIDO

1. GENERALIDADES

1.1. NORMAS EMPLEADAS

1.2. ESPECIFICACIONES – MATERIALES EMPLEADOS

1.3. CARACTERISTICAS DEL TERRENO Y CONSIDERACIONES DE CIMENTACION

2. IDENTIFICACION

2.1. ESTRUCTURACION

2.1.1. INTERPRETACION ESTRUCTURAL

2.1.2. CONFIGURACION GEOMETRICA

2.1.3. ESTRUCTURACION

3. ESTADOS DE CARGAS Y COMBINACIONES DE CARGAS

3.1.1. ESTADOS DE CARGAS

3.1.2. COMBINACIONES DE CARGAS

3.1.3. ALTERNANCIAS DE CARGAS - DIAFRAGMAS (PLANTAS Y 3D)

4. DISEÑO DE COMPONENTES DE C° A°

4.1. PARAMETROS DE DIMENCIONAMIENTO DE CIMENTACION ESTADO DE CARGA

MUERTA Y ESTADOS DE CARGA VIVA

4.2. DISEÑO DE CIMENTACIONES.


I ESTRUCTURAS

1. GENERALIDADES

La presente Memoria corresponde al análisis y calculo estructural del proyecto

“MEJORAMIENTO Y AMPLIACION DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

DE LA CIUDAD DE JULIACA, PROVINCIA DE SAN ROMAN - PUNO".

Componentes de un sistema de tratamiento de aguas servidas como son:

Desarenador, Ecualizador, Parshall, Distribuidor de caudales, Sedimentador primario,

Filtro percolador y Digestor de lodo, con ubicación en la comuna de Juliaca, provincia

de San Román y departamento de Puno y consta según solicitud de estructuras

colocadas sobre un suelo estabilizado.

1.1. NORMAS EMPLEADAS

Se sigue las disposiciones de los Reglamentos y Normas Nacionales e Internacionales

descritos a continuación.

Reglamento Nacional de Edificaciones (Perú) - Normas Técnicas de Edificación

(N.T.E.):

NTE E.020 "CARGAS”

NTE E.060 "CONCRETO ARMADO”

NTE E.070 "ALBAÑILERIA”

NTE E.030 "DISEÑO SISMORRESISTENTE”

NTE E.050 "SUELOS Y CIMENTACIONES”

NTE OS.090 " NTE E.050 "SUELOS Y CIMENTACIONES”

A.C.I. 318 - 2009 (American Concrete Institute) - Building Code Requirements for

Structural Concrete

Se entiende que todos los Reglamentos y Normas están en vigencia y/o son de la

última edición.

1.2. ESPECIFICACIONES – MATERIALES EMPLEADOS

CONCRETO:

Resistencia :(fć) 210Kg/cm2 (zapatas, camineras, y

cimientos armados) 280 Kg/cm2 muros armados, placas y losas)

Módulo de Elasticidad (E) : 217,000 Kg/cm2 fć = 210 Kg/cm2)

(E) : 253,000 Kg/cm2 fć = 280 Kg/cm2)

Módulo de Poisson (u) : 0.30

Peso Específico (γC): 2300 Kg/m3 (concreto simple); 2400 Kg/m3

(concreto armado)

ACERO CORRUGADO (ASTM A605):

Resistencia a la fluencia (fy) : 4,200 Kg/cm2 (Gº 60): “E”: 2100,000 Kg/cm2

RECUBRIMIENTOS MÍNIMOS (R):

Cimientos, zapatas, vigas de cimentación 7.50 cm

Columnas, Vigas, Placas, Muros (Cisternas, Tanques) 4.00 cm


I ESTRUCTURAS

Losas Aligeradas, Vigas chatas, Vigas de borde 2.50 cm

Losas macizas, Escaleras 2.50 cm

1.3. CARACTERISTICAS DEL TERRENO Y CONSIDERACIONES DE CIMENTACION

Según especificaciones del Estudio de Mecánica de Suelos con fines de Cimentación

se obtuvo los siguientes datos:

CIMIENTO SUPERFICIAL (para ancho de L= variable m)

Capacidad portante (a'T) : 0.63 Kg/cm2, el mismo que será mejorado con material y

enrocado con la finalidad de mejorar esta capacidad.

Capacidad portante (a'T) : 0.63 Kg/cm2 - Desplante de cimiento (DF): 1.80 m

La cimentación considerada está conformada básicamente por zapatas corridas

conectadas hacia muros armados los que contendrán las agua negras a tratar y en

algunos casos agua tratadas. En caso de no encontrar terreno firme se colocaran

sub-zapatas, con la finalidad de llegar a este.

2. IDENTIFICACION

2.1.1. INTERPRETACION ESTRUCTURAL

El sistema estructural planteado para este proyecto, se caracteriza principalmente por

muros armados a doble capa y estas a su vez conectadas a la cimentación

conformada por zapatas y en otras losas de cimentación. A su vez la estructura es

simétrica en su geometría no presentando excentricidades resaltantes.

2.1.2. CONFIGURACION GEOMETRICA

Se ha asumido la topografía del terreno como plano donde se deberá de hacer un

relleno dado que el terreno está al nivel diferencial de la pista existente o buzón de

conexión más cercano. El proyecto está conformado por los elementos antes

mencionados los mismos que son necesarios para el cumplimiento de la función pal

cual son diseñados.

En la propuesta de diseño se ha considerado la parte formal como parte de la

concepción del diseño la que está planteada con elementos puros que le da la

ortogonalidad, en la elevaciones no se denota la claridad de volúmenes entrantes y

salientes, pero todos estos elementos cumplen un papel importante en la

funcionalidad que se priorizo.


I ESTRUCTURAS

IMAGEN 01: Propuesta Arquitectónica.

2.1.3. ESTRUCTURACION

2.1.3.1. RESEÑA DEL SISTEMA ESTRUCTURAL PROPUESTO

El sistema estructural, propuesto en general está conformado principalmente por un

CONJUNTO DE MUROS ARMADOS.

El objetivo de adoptar todo este sistema estructural es garantizar la seguridad a las

personas y al servicio que brinda, así como optimizar costos.

2.1.3.2. PREDIMENSIONAMIENTO DEL SISTEMA ESTRUCTURAL

Después de haber fijado la forma, ubicación y distribución de los elementos

estructurales, es necesario partir inicialmente de dimensiones que se acerquen lo más

posible a las dimensiones finales requeridas por el diseño.

El pre dimensionamiento se llevó a cabo por el especialista en este tipo de estructuras

los mismos que ya se desarrollaron en el capítulo correspondiente, referente a las

necesidades del tipo de estructuras.

PLANO TOPOGRAFICOESC: 1/2000

Area libre: 14.23Hás

EM-1

S I M B O L O G I A

Viviendas

Laguna Temporal

Rio

Carretera

Planta de Tratamiento

BM

Cerco Perimetrico

Curvas Principales

Curvas Secundaria

Puntos de muestreo


I ESTRUCTURAS

G).- DIGESTOR DE LODO.

IMAGEN 02: Sistema estructural.

Existen muchos criterios para pre dimensionar los elementos estructurales, unos más

empíricos que otros. Pero finalmente la experiencia y el buen criterio del especialista

primara en la elección de algunos criterios y porque no en la elaboración de otros

propios. Los criterios que asumiremos en adelante serán tratando de cumplir los

requerimientos del R.N.E., E-060. ESTRUCTURACION FINAL

La estructuración final cumple con todos los requisitos de continuidad, ductilidad,

rigidez lateral, así mismo los elementos estructurales cumplen satisfactoriamente las

secciones propuestas para su posterior análisis estructural, en el proceso de análisis se

ha ido mejorando el modelo a analizar. Del pre dimensionamiento inicial ha variado en

algunas secciones.

3. ESTADOS DE CARGAS Y COMBINACIONES DE CARGAS

3.1.1.1. ESTADOS DE CARGAS

CARGAS.- De acuerdo a las Normas NTE. E.020, E060 y al reglamento ACI 318-09, se

consideran los siguientes estados de Carga en la estructura según valores definidos en

R.N.E., además del Espectro definido en el Ítem 1.2:


I ESTRUCTURAS

Dónde: - LIVE alternancias consideradas para la carga viva total (L).

3.1.1.2. COMBINACIONES DE CARGAS

Definiendo primero las primeras combinaciones auxiliares “COM1” al “COMB3”:

“ENVOL” es la Envolvente de las 10 alternancias de la carga viva, muerta y

nieve total, según cuadro de abajo definidos anteriormente y del Espectro,

según cuadro de abajo.


I ESTRUCTURAS

De dichos Estados de Cargas se considera las siguientes combinaciones en cuadro

“Define Load Combinations”:

U = CM + CV

U = 1.4 CM +- 1.7 CV

U = CM + CV+ CW

De dichas combinaciones, el diseño Estructural se efectúa → con la “ENVOLVENTE”

definida.


I ESTRUCTURAS

3.1.1.3. APLICACIÓN DE PATRONES DE CARGA TRIANGULAR CON PE: 1.15

Ton/m3

La aplicación de carga trapezoidal necesaria para el cálculo de estas estructuras se

realizaron median un patrón que varía de acuerdo al tirante de agua por estructura el

mismo que considera un P.E.= 1.15 Ton/m3 para agua negra, proporcionado por el

ingeniero especialista sanitario, y un P.E.= 1.05 Ton/m3 para agua tratada en planta de

tratamiento, como se muestra en las siguientes imágenes realizadas en el programa

SAP2000 v.16.


I ESTRUCTURAS

G).- DIGESTOR DE LODO.

IMAGEN 03: Aplicación de cargas.


I ESTRUCTURAS

4. DISEÑO DE COMPONENTES DE C°A°

4.1. DISEÑO DE MUROS Y LOSAS ARMADAS

Diseño de refuerzo longitudinal en los miembros (frame) de C°A° (Se indican áreas “As”

en cm2):

4.1.1.REQUERIMIENTO DE REFUERZO ST1 Y ST2 TOP:

G).- DIGESTOR DE LODO

F).- TANQUE SEDIMENTADOR PRIMARIO

G).- DIGESTOR DE LODO – REQUERIMIENTO DE ACERO TOP DIRECCION 01.


I ESTRUCTURAS

G).- DIGESTOR DE LODO – REQUERIMIENTO DE ACERO TOP DIRECCION 02.


I ESTRUCTURAS

G).- DIGESTOR DE LODO – REQUERIMIENTO DE ACERO BOT DIRECCION 01.


I ESTRUCTURAS

DESPLAZAMIENTOS MAXIMOS:

TABLE: Joint Displacements

Joint U1 U2 U3 R1 R2 R3

cm cm cm Radians Radians Radians

DES. Max = 0.0555 0.0555 0.0000 0.0032 0.0032 0.0001

DES. Min = -0.0555 -0.0555 -1.3531 -0.0032 -0.0032 -0.0001

4.2. DISEÑO DE CIMENTACIONES:

4.2.1.PARAMETROS DE DISEÑO:

TERRENO:

Coef. Balasto: Ks = 1.48 kg/cm3

σADM= 0.63 kg/cm2

CARGA MUERTA:

Considerada de la información basada en Programa SAP2000 y diseñada en el párrafo

anterior mediante elección de refuerzo.

Nota: La distribución del refuerzo determinada por el software es referencia. La

distribución más óptima y definitiva es la indicada en los respectivos Planos del

proyecto. ANEXO – RELACION ESFUERZO ADMISIBLE vs COEFICIENTE DE BALASTO

MÓDULOS DE REACCIÓN DEL SUELO (CONOCIDO TAMBIÉN COMO COEFICIENTE DE BALASTO O MODULO DE

WINKLER)

Módulo de Reacción del Suelo

Datos para SAFE

Esf Adm (Kg/Cm2)

Winkler (Kg/Cm3)

0.25 0.65

0.30 0.78

0.35 0.91

0.40 1.04

0.45 1.17

0.50 1.30

0.55 1.39

0.60 1.48

0.65 1.57

0.70 1.66

0.75 1.75

0.80 1.84

0.85 1.93

0.90 2.02

0.76 2.11

1.00 2.20

1.05 2.29

Esf Adm (Kg/Cm2)

Winkler (Kg/Cm3)

1.55 3.19

1.60 3.28

1.65 3.37

1.70 3.46

1.75 3.55

1.80 3.64

1.85 3.73

1.90 3.82

1.95 3.91

2.00 4.00

2.05 4.10

2.10 4.20

2.15 4.30

2.20 4.40

2.25 4.50

2.30 4.60

2.35 4.70

2.40 4.80

Esf Adm (Kg/Cm2)

Winkler (Kg/Cm3)

2.85 5.70

2.90 5.80

2.95 5.90

3.00 6.00

3.05 6.10

3.10 6.20

3.15 6.30

3.20 6.40

3.25 6.50

3.30 6.60

3.35 6.70

3.40 6.80

3.45 6.90

3.50 7.00

3.55 7.10

3.60 7.20

3.65 7.30

3.70 7.40


I ESTRUCTURAS

1.10 2.38

1.15 2.47

1.20 2.56

1.25 2.65

1.30 2.74

1.35 2.83

1.40 2.92

1.45 3.01

1.50 3.10

2.45 4.90

2.50 5.00

2.55 5.10

2.60 5.20

2.65 5.30

2.70 5.40

2.75 5.50

2.80 5.60

3.75 7.50

3.80 7.60

3.85 7.70

3.90 7.80

3.95 7.90

4.00 8.00

Esta tabla se extrajo de la Tesis de maestría “Interacción Suelo-Estructuras: Semi-espacio de Winkler”,

Universidad Politécnica de Cataluña, Barcelona- España. 1993 (Autor Nelson Morrison).

7.- Digestor de Lodo

Documents

Transcript of 7.- Digestor de Lodo