Calculo Diseño Estructural Reservorio Elevado
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Memoria de Cálculo Estructural Reservorio Elevado (V = 125 m3)
Dimensiones para Volumen de 125 M3
a= 3.60 m
b= 2.55 m
r'= 3.60 m
h2= 3.60 m
h1= 2.55 m
f'= 1.05 m
f= 1.20 m
r= 6.00 m
Control de Fisuramiento
Para la determinación del área de refuerzo, se ha considerado los siguientes niveles de esfuerzo:
Tracción: ƒs = 1.400 kg/cm2 (ƒs = ƒ y/3)
Flexión: ƒs = 1.680 kg/cm2 (ƒs = 0,40 ƒy)
Asimismo, se ha verificado el agrietamiento según el reglamento ACI-318, determinando el
valor Ζ:
Z = ƒs 3 A dc ≤ 115 Kips/in < > 20.500 kg/cm
ACI – 350 R
dc = Espesor del recubrimiento medido hasta el centro de la primera línea de refuerzo
A = Area de concreto en tracción, entre el número de barras
1) Análisis Sísmico
H = R
ZUSC P H =
5,7
)5,2(4,1)5,1(4,0 = 0,28 P
Metrado de Cargas
PESO DE COLUMNAS Y VIGAS DE ARRIOSTRE
P1 06 Columnas 27.22
18 vigas arriostre 10.37
37.58 ton
PESO DE VIGA CIRCULAR DE FONDO
P2 6.02 ton
PESO DE CUPULA DE FONDO
P3 2*π*R*f*e*2.4
P3 13.10 ton
PESO DE FONDO CONICO
P4 14.96 ton
PESO DE ANILLO CIRCULAR INFERIOR
P5 6.33 ton
PESO DE CUBA
P6 16.32 ton
Por tanto:
H=766.17 Ton
PESO DE ANILLO CIRCULAR SUPERIOR
P7 4.22 ton
PESO DE COBERTURA DE CUPULA ESFERICA
P8 2*π*R*f*e*2.4
P8 8.73 ton
PESO DE CHIMENEA DE ACCESO
P9 4.07 ton
PESO DE AGUA
P9 125.00 ton
RESUMEN DE CARGAS
PA 37.58 columnas y vigas
PB 198.73 Cuba, cupula, vigas
PESO TOTAL 2,736.32 ton
2. Diseño de Cimentación
Según Estudio de Mecánica de Suelos, se tiene una capacidad portante de
una profundidad de 2,00
diámetro de 4.90 m.
ANALISIS TIPO ZAPATAS COMBINADAS (METODO RIGIDO) Hipótesis: - La cimentación es infinitamente rígida, por lo tanto la cimentación no influye en la distribución de las presiones-La presión del terreno está distribuida en una línea recta o en una superficie plana
DATOS:
t1
P1D=
76.50 Ton
P2D= 76.50 Ton
Gt= 0.80 Kg/cm2 (capacidad portante del suelo)
Pprom= 1.80
Ton/m3 (peso promedio del suelo y la cimentación)
Hf= 2.20 m (profundidad cimentac
S/C= 200.00 Kg/m2 (sobrecarga sobre el piso)
t1= 0.35 m. dimension columna 1
t2= 0.35 m. dimension columna 2
L= 2.75 m. (distancia entre ejes de columna) F'c=
280.00
Kg/cm2
Fy= 4,200.00 Kg/cm2
Según Estudio de Mecánica de Suelos, se tiene una capacidad portante de τ
0 m, se cimentará mediante un anillo circular de 1.6m
ZAPATAS COMBINADAS
La cimentación es infinitamente rígida, por lo tanto la deflexión de la
no influye en la distribución de las presiones el terreno está distribuida en una línea recta o en una
t2
B
L
L2
Kg/cm2 (capacidad portante del suelo) Ton/m3 (peso promedio del suelo y la cimentación)
m (profundidad cimentación a partir del NPT)
Kg/m2 (sobrecarga sobre el piso)
m. dimension columna 1
m. dimension columna 2
m. (distancia entre ejes de columna)
Kg/cm2
Kg/cm2
τ = 0.8 kg/cm2 a
.6m de ancho y
1.- DIMENSIONES DE LA ZAPATA
PT=P1+P2=
153.00 Ton
Gn= 3.84 Ton/m2
Az=PT/Gn= 39.84 m2
Xo= 1.55 m
L2=2Xo 3.10 m Usar:
B=Az/L2= 7.52 m Usar:
DIMENSIONANDO LA ALTURA USANDO LA EXPRESION:
H=0.11*L1 RAIZ(Wnu) =
1.- DISEÑO EN EL SENTIDO LONGITUDINAL
P1u=
107.10
Mumax para Xo=
Mumax =
-
VERIFICACION POR CORTANTE
y1
Ton/m2
m Usar: 5.30 m
m Usar: 1.60 m
DIMENSIONANDO LA ALTURA USANDO LA EXPRESION:
0.42 m. Usar: 1.2 m.
DISEÑO EN EL SENTIDO LONGITUDINAL
P2u= 107.10
40.42 Ton/m
2.65 m.
123.17 Ton-m
y3 y2
Vc=0.85*0.53raiz(f'c)bd = 137.17 Ton.
d1= 113.73 Cm. (recubrimiento 5 cm) d2= 111.55 Cm. (recubrimiento 7.5 cm) y1=t1/2+d1= 1.31 Mt. Vy1= - 46.99 Ton. <= Vc BIEN
y2=t2/2+d1= 1.31 Mt. Vy2= - 41.92 Ton. <= Vc BIEN
y2=t2/2+d2= 1.29 Mt. Vy3= 43.83 Ton. <= Vc BIEN
DISEÑO POR PUNZONAMIENTO
a) Columna Exterior
A1= 1.37 m2
Vu=Pu1-Wnu A1=
72.59 Ton.
1.00
bo=
3.32 m. (perímetro)
Vc=
591.57 Ton. >=Vu BIEN
b) Columna Interior
A2= 2.21 m2
Vu=Pu2-Wnu A2=
51.22 Ton.
bo=
5.95 m. (perímetro)
Vc=
1,058.58 Ton. >=Vu BIEN
Vc f c b d f c b do o= +
≤φ
βφ027 2
4110. ' . '
β = =D
D
mayor
menor
DISEÑO POR FLEXION
a) REFUERZO SUPERIOR
d= 113.73 Cm. (recubrimiento 5 cm)
b= 160.00 Cm.
Mu= 123.17 Ton-m.
W= 0.024 As= 29.06 cm2
Asmin= 32.75 cm2
b) REFUERZO INFERIOR
d= 111.55 Cm. (recubrimiento 7.5 cm)
b= 160.00 Cm.
Lv= 2.20 m.
Mu= 97.80 Ton-m.
W= 0.020
As= 23.47 cm2
Asmin= 32.12 cm2
2.- DISEÑO EN DIRECCION TRANSVERSAL
t1
113.73 =d
b1
b1=t1+d/2= 0.92 mt. Usar =
b2=t2+d= 1.49 mt. Usar =
Cm. (recubrimiento 5 cm)
m.
Usar acero de 1" cada 22
Se usara acero de 3/4" cada 20 cm como va ha ser continua
Cm. (recubrimiento 7.5
m.
Lv
Usar acero 3/4" cada
13
Se usara acero de 3/4" cada 15 cm como va ha ser continua
DISEÑO EN DIRECCION TRANSVERSAL
t2
b2
mt. Usar = 0.90 mt. mt. Usar = 1.50 mt.
Cm.
d
Lv
Cm.
a) DISEÑO DE VIGA EXTERIOR
Qnu=P1u/B= 66.94 Ton/m
d= 111.55 Cm. (recubrim. 7.5 cm)
b1= 90.00 Cm.
Lv= 0.625 mt.
Mu= 13.07 Ton-m
W= 0.005
As= 3.11 cm2
Asmin= 18.07 cm2
a) DISEÑO DE VIGA EXTERIOR
Qnu=P2u/B= 66.94 Ton/m
d= 111.55 Cm. (recubrimi. 7.5 cm)
b1= 150.00 Cm.
Lv= 0.625 mt.
Mu= 13.07 Ton-m
W= 0.003
As= 3.11 cm2
Asmin= 30.12 cm2
P1u=
107.10
Ton/m
Cm. (recubrim. 7.5 cm)
m
1.60
Usar acero 3/4" cada
14
Se usara acero de 3/4" cada 15 cm
P2u=
107.10
Ton/m
Cm. (recubrimi. 7.5 cm)
m
1.60
Usar acero 3/4" cada
14
Se usara acero de 3/4" cada 15 cm
Ton.
Lv
Cm.
Ton.
Lv
Cm.
Diseño de Columna
b= 35.00 cm
h= 45.00 cm d= 40.00 cm d' = 5.00 cm As = 13.34 cm2 8φ3/4”+2φ5/8”
As' = 13.34 cm2 f 'c= 280.00 kg/cm2 fy= 4200.00 kg/cm2
δ= 1.7% cuantía
Es= 2,000,000 kg/cm2 (Módulo elasticidad acero) d'' = 17.5 cm (centroide plástico)
Φ= 0.7
1= 0.85 FALLA BALANCEADA
Coordenadas del punto balance
cb= 23.53 cm Pb= 166.60 ton
AP = 0.35
Mb= 40.43 ton-m
AM = 1.96
d" e
h
b
As A's Pu
d'
d
Diseño de Cúpula
e=0,08 m 2a = 7.20m
R = 6.00 m
f = 1.20 m w = 2.400 (0,08) 1,1 = 211
s/c = 50
Wservicio = 261 kg/m2
Peso de cúpula: P = 2πRfw= 11.807 kg
kg/m 5222a
P V ==
π ; V(1,3) = 678 kg/m
tan φ = f-R
a= 0,750 φ = 36°,52
H = V tan (90°-φ) = 904 kg/m
R = 22 VH + = 1.130 kg/m
Espesor mínimo : e = c100
R
τ, τc = 10 kg/cm2/m
emínimo = 1,13 cm < 8 cm
Refuerzo As = 2
corteacero kg/cm 800
kg/m 678
V=
τ= 0,85 cm2/m
Asmin = 0,0018 (100)8 = 1,44 cm2/m
En general usar φ 1/4” @ 0,20
f
2a R
Diseño Anillo Viga Superior
Tmáxima = Ha = 678 (10) = 6.780 kg
Area mínima de concreto:
Ac = 2
c kg/cm 15
kg 780.6
ft
T= = 0.452 cm2 =30 x 30 cm2
As = 2kg/cm 009
kg 780.6= 7.53 cm2
As mínimo = 0,008 (30) 30 = 7.20 cm2
Usar 8 φ1/2”
Diseño Pared Cilíndrica
f1c = 280 kg/cm2 , t = 0,12 m
Refuerzo Vertical
- Mmax. servicio = 2,5 Tm d mínimo = 0,12 m
-Mu= 3,50 Tm -As = 6,03 cm2 Usar 1 φ 1/2” @ 0,20 m
+Mmax servicio = 1,8 +Mu = 2,45 Tm +As = 5,56 cm2
Usar φ 1/2” @ 0,20 m
Refuerzo Horizontal
H (m) As (cm2) φφφφ
2.00
1.00
0.00
49,42
42,15
34,89
φ 1/2” @ 0,20 c/c
φ 1/2” @ 0,20 c/c
φ 1/2” @ 0,20 c/c
Diseño Anillo Viga Inferior
0,20
F1
Ta
CARGA TRASMITIDA POR LA PARED:
Pc = 678 + 2.400(0,30)(0,30)+(2.15)0,20(2.400)
Pc = 1.926 kg/m
F1 = Pc ctg β = 1.926 kg/m
C1 = Pc /Sen β = 2.724 kg/m
Ta = F1R = 6.934 kg
Ac = 30 x 45 = 1.350 cm2
As = 8φ5/8, 4” φ1/2 = 21.16 cm2
Ftc = 2
cs
kg/cm 50,41350)9(16.21
934.6
AnA
Ta=
+=
+
Ftc = 4,5 kg/cm2 < 15 kg/cm2
Conforme
Diseño Fondo Tronco-Cónico
Y
45°
X
,20 R1 = 2.65 m
CI = 2.724 kg/m
A) COMPRESIONES MERIDIANAS POR PESO PROPIO
C = β2Sen2
Y 400x)(0,20)2.(3.6
×
+
X = 3.60 Y = 0 CI = 0
X = 2.65 Y = 0.95 CIII = 285
Por Peso de Agua
β
γβ
Sen 2x
}tan3
3.6)(2XX)-(3.60 2.15 )X-{(3.6
C
222 ++
=
x = 3.60 CI = 0 x = 2.65 CII = 2.424 kg/m
R=3,60 m 2,15 m
β = 45°
0.95 m
C1
V
R=3,60
β
2,15 m
C1
β = 45°
τc máxima = )20(100
424.2 = 1.21 kg/cm2 < 0,4f’c = 112 kg/cm2
Conforme
As mínimo = 0,008 (100)20 = 16 cm2
Usar φ 1/2” @0,20 en 3 capas
B) Tracciones Paralelas
Por Peso Propio:
T = 0,20 (2400) [2.65 + (0.95-y) tan β]
x = 3.60 y =0 TI = 1.728 x = 2,65 y = 0.95 TII = 1.272 Por Peso de Agua:
βSen
X 1.000 x)1}-(3.6 {2.15 T
+=
x = 3.60 TI = 10.948 x = 2.65 TII = 11.620 kg/m
As = kg/cm2 1.000
kg/m 11.620= 11,62 cm2/m usar φ1/2”@0,20 en 3 capas
ftc = kg/cm2 15 kg/cm2 3.46 9(150)20(100)
11.620<=
+ Conforme
Diseño Fondo Esférico
t = 0,20 m
2b
2b = 5.10 m
γc = 2.400 kg/m3
γ = 1.000 kg/m3
a) Compresiones Meridianas
Por Peso Propio
En la clave C = ½ γc tR1 = 864 kg/m
En el arranque C = kg/m 1.012 f-2R
) t(R2.4001 1
21
=
Por Peso de Agua
En la clave C = ½ R1h’γ = 1.980 kg/m
En el arranque
C = γR1[(2R1-f1)(h1+f1)-f1(R1-f1/3)]
2(2R1-f1)
C = 1.658 kg/m
Compresiones Meridianas Acumuladas
En la clave C = 2.844 kg/m
En el arranque C = 2.670 kg/m
b) Compresiones Paralelas Anulares
Por Peso Propio
En la clave T = ½γc tR1 = 864 kg/m
h1 = 1,10 m
F’ = 1,05 m
r’ = 3.60 m
En el arranque T = γct
)f-(2R
)(R-)f-R(
11
211 1 = 212.64 kg/m
Por Peso De Agua
En la clave T= ½ R’h’γ = 1.980 kg/m
En el arranque T = 2
'Rγ
++
)(2R'-f'
/3)f(R'-f'-)f'(h' )(2R'-f' )f' 2(h'
T = 7.820 kg/m
Compresiones Paralelas Acumuladas:
En la clave T = 4.824 kg/m
En el arranque T = 8.033 kg/m
Esfuerzo de Compresión Anular:
τc máximo = )20(100
033.8 = 4,02 kg/cm2 < 0,4f’c = 112 kg/cm2
As mínimo = 0,002 (100)20 = 10 cm2
usar φ 1/2 “ @0,20 c/cara
Refuerzo circular: φ ½” @0,20
Seguridad al Pandeo
Cp =21 )(R
6EI =
2
33
(360)
12 / )(100)(20)6(210)(10 = 648,148.148 kg/m
Kp = 033.8
148.148,648 = 80,69 > 10
Conforme
Diseño Anillo Circular de Fondo
C = 47.257 kg/m
Ac = L 45x25 x 25= 1.577 cm2
τ = c/Ac = 29,97 kg/cm2 < 0,4f’c = 112 kg/cm2
As = 12φ5/8” + 5φ 1/2” = 30.45 cm2
Conforme