DiseoPROYECTO :MEJORAMIENTO, CONSTRUCCION Y AMPLIACION DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO DE LA COMUNIDAD CAMPESINA DE PUCACOCHA, DISTRITO DE ANDAMARCA - CONCEPCION - JUNINBARRIO CENTRO - COMUNIDAD CAMPESINA DE PUCACOCHA - ANDAMARCADISEO DE RESERVORIO(VOL. =30.0 m )CRITERIOS DE DISEO*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 =210Kg/cmf 'y =4200Kg/cmq adm =0.80Kg/cm=8.00Ton/mPREDIMENSIONAMIENTOV :Volumen del reservorio30.00mdi :Diametro interior del Reservorioet :Espesor de la losa del techo.de :Diametro exterior del ReservorioH :Altura del muro.ep :Espesor de la Paredh :Altura del agua.f :Flecha de la Tapa (forma de bveda)a :Brecha de Aire.Calculo de H :Considerando las recomendaciones practicas, tenemos que para:VOLUMEN (m)ALTURA (m)ALTURA DE AIRE (m)10-602.200.6060-1502.500.80150-5002.50-3.500.80600-10006.50como mx0.80ms100010.00como mx1.00Asumiremos : h =2.20m.Altura de salida de agua hs =0.15m.a =0.30m.H = h + a + hs=2.65m.HT = H + E losa =2.85Calculo de di :okRemplazando los valores :V =p * di * hdi =4.17m.4optamos por :di =4.50m.Calculo de f :Se considera f = 1/6 * di =0.75m.Calculo de ep :Se calcula considerando dos formas :1.-Segn company:ep = (7 + 2h/100) cm.h = altura de agua en metros =2.20m.Remplazando, se tiene: ep =11.40cm.2.-Considerando una junta libre de movimiento entre la pared y el fondo, se tiene que slo en la pared se producen esfuerzos 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" tal como se muestra en el grfico es:T =1000 * h * Dh * di2TN.A.2 Th=2.20TDhdiPresin ejercida por el aguaTTa las paredesAnalizando para unDh =1.00mRemplazando en la formula, tenemos :T =4950Kg.La Traccin ser mxima cuando el agua llega H =2.65m.Remplazando en la formula, tenemos :T max =5962.5Kg.Sabemos que la fuerza de Traccin admisible del concreto se estima de 10% a 15% de su resistencia a la compresin, es decir :Tc = f 'c * 10% * 1.00m * ep , igualando a "T" (obtenido)5962.5=210.0010.00%100.00Despejando, obtenemos :ep =2.8392857143es < e1, no se tendr en cuentaPor facilidad de construccin y practica es recomendable usar como espesor de pared :ep =15. cmCalculo de de :de = di + 2*ep =4.8Calculo del espesor de la losa del techo e t :Como se indicaba anteriormente esta cubierta tendr forma de bveda, y se asentar sobre las paredes por intermedio de una junta de cartn asfaltico, evitandose asi empotramientos que originaran grietas en las paredes por flexin.Asimismo, la viga perimetral se comportar como zuncho y ser la que contrareste al empuje debido a su forma de la cubierta. El empuje horizontal total en una cpula de revolucion es :PFcFc =CompresinFt =Traccin0.20Viga perimetralFt0.20Junta asfalticaFt = P / (2 * p * Tg a)Se calcularn 2 valores del espesor, teniendo en cuenta el esfuerzo a la compresin y el esfuerzo cortante del concreto. Para ello primero ser necesario calcular los esfuerzos de Compresin y Traccin originados por el peso y su forma de la cpula (Fc y Ft ).di =4.5Fc = Ft + PPFcEFta/2f =0.75R =3.75RRR - f =3Tg a = P / Fta/2 a/2(R-f) + (di/2) = RRemplazando los valores, tenemos el valor de R :R=3.75Tg a/2 = [di / 2] / (R-f) =0.7500======>a =73.740 a/2 =36.87 Del Grafico :Fc = P / Seno aMetrado de Cargas :Peso propio=150Kg/mSobre carga=150Kg/mAcabados=100Kg/mOtros=50Kg/mTOTAL=450Kg/mArea de la cpula =p * di / 4 =15.90 mPeso = P=450Kg/m *15.90 mP =7156.94Kg.Remplazando en las formulas, tenemos :Ft =1518.75Kg.FC =11928.23Kg.Desarrollo de la Linea de Arranque (Longitud de la circunferencia descrita) - Lc:Lc = pi * d i =4.50 pi=14.14m.Presin por metro lineal de circunferencia de arranque es - P / ml:P /ml =Fc / Lc =11928.2346065987/ 14.14=843.75Kg/mlEsfuerzo a la compresin del concreto Pc :Por seguridad :Pc = 0.45 * f'c * b * etpara un ancho de b=100.00cmet =espesor de la losa del techoIgualamos esta ecuacin al valor de la Presin por metro lineal : P /ml0.45210.00* et =843.75Primer espesor :et =0.09 cmEste espesor es totalmente insuficiente para su construccin ms an para soportar las cargas antes mencionadas.Esfuerzo cortante por metro lineal en el zuncho (viga perimetral) - V /ml :V / ml =P / Lc =7156.94/ 14.14=506.25Kg/mlEsfuerzo permisible al corte por el concreto - Vu :Vu = 0.5 * ( f`'c ^ ())* b * etpara un ancho de b=100.00cmIgualamos esta ecuacin al valor del cortante por metro lineal : V /ml0.5210^* et =506.25Segundo espesor :et =0.70 cmDe igual manera este espesor es totalmente insuficiente. De acuerdo al R.N.C., especifica un espesor mnimo de 5 cm. para losas, por lo que adoptamos un espesor de losa de techo:et =8.00 cmValores del predimensionado :0.080.750.33.682.350.2Zapata perimetral0.154.50.154.8dc =4.65diametro centralPeso especifico del concreto c =2.40Tn/mPeso especifico del agua a =1.00Tn/mZapata perimetral :b =0.6h =0.5METRADO DEL RESERVORIO.Losa de techo : e =8.00 cm x di * e *c / 4 =3.47Ton.Viga perimetral x dc * b *d * c =1.40Ton.Muros o pedestales laterales x dc * e *h * c =13.94Ton.Peso de zapata corrida x dc * b *h * c =10.52Ton.Peso de Losa de fondo x di * e * c /4 =7.63Ton.Peso del agua x di * h * a /4 =37.38Ton.Peso Total a considerar :74.34Ton.DISEO Y CALCULOSConsiderando lo siguiente :a.-Cuando el reservorio esta Vacio, 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.b.-Cuando el reservorio esta Lleno, la estructura se encuentra sometida a la accin del agua, comportandose como un portico invertido siendo la junta de fondo empotrada.a.-Diseo del reservorio (Vacio).Momentos flectores:M = Mo . M1 . X1 =qt . r/2 (1 - cos) - qt . r/6Clculo del Valor de qt :Segn datos del Estudio de Suelos, tenemos que :Peso especifico del suelo s =1.83 Tn/mAngulo de friccin interna =11.25 h=0.5qtVamos a considerar una presin del terreno sobre las paredes del reservorio de una altura de h =0.5es decir la estructura est enterrado a sta profundidad.Por mecnica 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 =qtPs/c =Presin de la sobrecarga =s . h = Ka . qtqt = s . h / KaRemplazando tenemos:Ka =1.485Asi tenemos que :qt =0.62Tn/mAplicando el factor de carga util :qt u =1.550.96Tn/mClculo de los Momentos flectores :Datos necesarios :r = radio =2.4qt u =0.96Tn/mL anillo =15.0796447372Cuando 0 /3Cuando 0 /6Mu = qt . r/2 (1 - cos) - qt . r/6Mu =qt. r / 2 (1-sen) - qt. r [1 - cos(30 - )]Mu ( T-m / anillo)Mu ( T-m / m-anillo)Mu ( T-m / anillo)Mu ( T-m / m-anillo)0.00-0.919-0.0610.002.0170.13410.00-0.877-0.0585.001.9990.13320.00-0.752-0.05010.001.9450.12930.00-0.549-0.03615.001.8550.12340.00-0.274-0.01820.001.7290.11548.15-0.001-0.00025.001.5700.10460.000.4590.03030.001.3780.091Diagrama de Momentos :-0.061300.134Calculo de Esfuerzos cortantes.Cuando 0 /3Cuando 0 /6Q = (1/r) * dM/d = qtu . r sen /2Mu =qtu. r [-cos/2 + sen(30 - )]Mu ( T-m / anillo)Mu ( T-m / anillo)0.000.0000.00-0.00010.000.1995.00-0.17320.000.39310.00-0.34530.000.57415.00-0.51540.000.73820.00-0.68050.000.88025.00-0.84060.000.99430.00-0.994Diagrama de Cortantes :0.0000.994-0.99430Clculo de acero en las paredes del Reservorio debido a los esfuerzos calculados:Acero Horizontalep =15. cmrecubrim.=2.5 cmf ' c =210 kg/cm =0.85p min =0.0020f y =4200 kg/cm =0.90M(Tn-m)b (cm)d(cm)a (cm)As (cm)As minAs diseo3/8TotalDisposicin0.134100.0012.020.0690.302.402.4042.853/80.25Acero VerticalSe hallar con el momento de volteo (Mv)P = qt . h / 2 =1.363Ton.Mv = P. h /3 =0.227Ton-m0.5Mvu = 1.6 * Mv =0.364Ton-mPh/3=0.17qtM(Tn-m)b (cm)d(cm)a (cm)As (cm)As minp=As/bd3/8TotalDisposicin0.364100.0012.020.1900.812.400.002042.853/80.25b.-Diseo del reservorio (Lleno) considerando : la unin de fondo y pared Rigida (empotramiento).Si se considera el fondo y las paredes empotradas, se estara originando momentos de flexin en las paredes y en el fondo de la losa, ambas debern compartir una armadura para evitar el agrietamiento. Para ello se a creido combeniente dejar de lado la presin del suelo (si fuera semi enterrado), ademas se considera el reservorio lleno, para una mayor seguridad en el diseo. Tanto las paredes y el fondo de la losa se considerarn dos estructuras resistentes a la presin del agua. para ello se considera lo siguiente:* .-Los anillos horizontales que estn resistiendo los esfuerzos de traccin.* .-Los marcos en "U", que seran las franjas verticales, denominados porticos invertidos que estn sometidos a flexin y adems resistiran esfuerzos de traccin en el umbral o pieza de fondo; es decir la presin se supondr repartida en los anillos (directrices) y en los marcos (generatrices).Grfico :0.32.852.35h/3=0.780.20.154.50.154.8Analizando una franja de un metro de ancho, de los marcos en "U", tenemos el siguiente diagrama de momentos :3.79Ma =2.16Mo2.162.162.16Calculando :P = (a . H / 2) * 1.00 m. =2.76Ton.Ma = P . H / 3 =2.16Ton-mMu = Ma *1.55=3.35Ton-mPara el momento en el fondo de la losa se despreciar por completo la resistencia del suelo.Presin en el fondo W= a . H =2.35Ton/m =Carga repartidaMo = W . D / 8 =5.95Ton-m.La traccin en el fondo ser :T = W . D / 2 =5.29Ton.Clculo de acero en las paredes del Reservorio debido a los esfuerzos calculados:Acero VerticalMau =3.35Ton-mM(Tn-m)b (cm)d(cm)a (cm)As (cm)As minp=As/bd3/8TotalDisposicin3.35100.0012.021.888.002.400.006742.853/80.25Ecuacin :Y = K . Xcuando X=2.35Y = Mau =3.353/80.50Entonces :K =0.258Lc=1.8651962361Mau / 2 =K . Lc =1.676Entonces :Lc =1.8651962361d 12h =2.35d=12.020.605041263912 =11.433/80.253.35Ton-mDiagrama de MomentoCortante asumido por el concreto en una franja de 1.00 m.:Vc = 0.5 210 * b * d , siendo b =100.0 =0.85d =0.1202375Vc =7.41Ton.La traccin en el fondo de la losa Vu = T =5.29Ton.T