calculo reservorio circular apoyado torre torre

CONSTRUCCIN RESERVORIO TORRE-TORRE - PERFORACIN POZO Y CONSTRUCCIN ESTACIN DE BOMBEO LA MERCED, LNEA

DE IMPULSIN E INTERCONEXIN DE LA LNEA DE CONDUCCIN Y ADUCCIN - HUANCAYO JUNN

0 Datos:

TIPO DE RESERVORIO: APOYADO

FORMA DEL RESERVORIO: CIRCULAR

TIPO DE MATERIAL: CONCRETO ARMADO

1. DIMENSIONAMIENTO DEL DIAMETRO INTERIOR DEL RESERVORIO

VOLUMEN V= 2,000.00 m3.

ALTURA ASUMIDA H= 6.7 m3.

EL DIAMETRO SERA:

D= 19.50

ASUMIMOS D= 19.50 m.

--> R= 9.75 m.

2. CALCULO DE LA FECHA Y RADIO DE LA CUPULA DEL RESERVORIO

Reemplazando valores:

a= 9.75 m.

Rc= 20.14 m. 17.62

f= 2.52 m.

3. CALCULO DEL DIMENSIONAMIENTO DE LA VIGA CIRCULAR DEL RESERVORIO: (b,h)

Para el diseo se asumir una viga de 0.40 m. x 0.50 m. tal como se observa en el grfico.

b= 0.4 m.

h= 0.5 m.

4. CALCULO DEL DIMENSIONAMIENTO DE LA LOSA DE FONDO

5. CALCULO DEL DIMENSIONAMIENTO DE LA ZAPATA:

5.1. PESO DE LA ESTRUCTURA:

RESERVORIO APOYADO CIRCULAR V=2000 M3

PREDIMENSIONAMIENTO

Del grgfico que se observa, y con la recomendacin que la flecha (f) sea aproximadamente un octavo del

radio esferico de la cpula.

Para el diseo se asumir una losa de fondo de un espesor de 40 cm. (el cual ser verificado).

=(()/())

A

B

C H

V

aa

f

Rc-f

O

Rc Rc

=(^2+^2)/2 =

=8/15

1



5.1.1. Peso por metro cuadrado (PT1):

Peso de la cupula (P1):

e' = 0.08 m.

P1 = 61,226.74 Kg.

Peso de la sobrecarga (S/C):

S/C= 31,888.92 Kg.

Peso de la losa de fondo (P2):

e"= 40 cm

P2 = 286,701.75 Kg.

Peso total del agua (P3):

Peso especfico del agua (p) = 1000 kg/m3

P3 = V x p

P3 = 2,000,000.00 Kg.

PT1 = P1 + P2 + P3 + S/C = 2,379,817.41 Kg.

5.1.2. Peso por metro lineal (PT2):

Peso PT1 (P4):

P4 = 38,847.15 Kg/m.

Peso de la viga (P5):

P5 = 480.00 Kg/m.

Peso de las paredes de la cuba (P6):

e =

Hmuro=

P6 = 5,040.00 Kg/m.

PT2 = P4 + P5 + P6 = 44,367.15 Kg/m.

5.2. DIMENSIONAMIENTO DE LA ZAPATA:

5.2.1. DIMENSIONAMIENTO EN PLANTA:

Tomando un uso de 1m. De arco medido sobre la circunferencia de la base, el peso por metro

lineal sobre dicha circunferencia ser:

30.00 cm

7.00 m

1=2^2400 ^3

/=2100 ^2

2="^22400 ^3

4=_(2)

5=2400 ^3

6=2400 ^3

2



A. Clculo del ancho de la zapata (A)

Estimacin del peso de la zapata

Gt (Kg/cm2) Peso Zapata (%Pt2)

6 2% PT2 Gt = 0.93 kg/cm2

4 4% PT2

3 6% PT2 1.00 10.00 %PT2

2 8% PT2 0.93 10.00

1 10% PT2 0.50 10.00 %PT2

PT3 = 10.00% PT2

PT3 = 4,436.71 Kg / m.

PU = PESO TOTAL (PT4) = 48,803.86 Kg / m.

Pero:

Az = A x B

B = 100 cm.

A = 524.77 cm.

Asumiendo A = 450 cm. = 4.50 m.

5.2.2. DIMENSIONAMIENTO EN ELEVACION:

m = 1.5 cm.

Asumiendo un peralte efectivo para la cimentacin:

d = 1.4 cm.

VERIFICANDO

* Cortante por punzonamiento (Presin real del suelo)

Wu = 1.08 Kg/cm2

* Cortante por Flexin (Vc)

Vu = 0.08 Kg/cm2

* Esfuerzo admisible (Vuc)

Para = 0.85

F'c = 280 Kg/cm2

Vuc = 7.54 Kg/cm2 > Vu CONFORME

Se asumir:

d = 1.4 cm.

h = 1.5 cm.

6. CALCULOS HIDRAULICOS

6.1. DATOS DEL RESERVORIO

* Dimetro del reservorio (D) 19.5 m.

_=(_2+_

_ =(_2+_3)/(

_=_/

_=(_ (

_=0.53(^

3



* Radio del reservorio (R.) 9.75 m.

* Altura del reservorio (H) 6.7 m. (del Agua)

* Volmen del reservorio (V) 2,000 m3.

* Peso especifico del agua (Pe) 1,000 kg/m3

6.2. PESO TOTAL DEL AGUA

--> WF= 19,620,000 Nt

--> WF= 2,000,000 kg-f

H/D = 0.36 < 0.75 (CONFORME RELACION ALTURA-DIAMETRO)

D/H = 2.79 > 1.333 (CONFORME RELACION DIAMETRO-ALTURA)

PARA EL ANALISIS EN EL PROGRAMA DE SAP-2000

= 0 Evaluando las expresiones de Housner:

= 1

Datos de masa fija para el programa SAP-2000

==> MO = 783,289.52 kg

Datos de masa movil para el programa SAP-2000

M1 = 956,671.39 Kg.

Rigidez de la masa movil

K = 181,419.38 kg/m.

Altura de la masa fija para el programa SAP-2000

ho = 2.513 m.

Altura de la masa movil para el programa SAP-2000

h1 = 3.73 m.

7.

Aceleracin Espectral (Sa).

PARAMETROS SISMICOS SEGN LA NORMA DE DISEO SISMORESISTENTE E-030 ESPECTRO DE PSEUDO-

ACELERACION NORMA E-030

(Para el anlisis dinmico de un reservorio circular apoyado de 2000 m3)

Para cada una de las direcciones analizadas se utilizar un espectro inelstico de pseudo - aceleraciones

definido por:

_=_.

_/_ =tanh(3 )/2/((3 )/2)

_1/_ =363/512 tanh(13.5 /)/(13.5 /)

/_ =45/2 (_1/_ )^2 (/)^2

_=3/8 [1+(_/_ 1)]

_1=[1cosh(13.5 /)/(13.5 / sinh(13.5 /) )]

_=/

4



donde:

a) Factor de Zona (Z):

Z= 0.3 (zona 2)

b) Coeficiente de Reduccin (R):

R= 6

c) Factor de Uso (U):

U= 1.5

d) Parmetros del Suelo:

Tipo Tp (S) S

S1 0.4 1.0

S2 0.6 1.2

S30.9 1.4

S4 * *

e) Factor de Amplificacin ssmica (C):

donde: C



C= 19.286 >2.5

C= 2.50

C/R= 0.417

En resumen:

Z= 0.3 (zona 2)

U= 1.25 Sistema de abastecimiento importante.

S= 1.4 Factor de Suelo.

Tp= 0.9 Periodo que define la plataforma para cada tipo de suelo.

R= 6 Coeficiente de reduccin para solicitaciones sismicas.

ZUS/R= 0.088

RESULTADO DE LA ACELERACION ESPECTRAL

T Sa

0.05 0.2188

0.06 0.2188

0.07 0.2188

0.08 0.2188

0.09 0.2188

0.10 0.2188

0.20 0.2188

0.30 0.2188

0.40 0.2188

0.50 0.2188

0.60 0.2188

0.70 0.2188

0.80 0.2188

0.90 0.2188

1.00 0.1969

1.10 0.1790

1.20 0.1641

1.30 0.1514

1.40 0.1406

1.50 0.1313

1.60 0.1230

1.70 0.1158

1.80 0.1094

1.90 0.1036

2.00 0.0984

2.50 0.0788

3.00 0.0656

C=2.5(Tp/T)

2.50

2.50

2.50

2.50

2.50

2.50

2.50

2.50

2.50

2.50

2.50

2.50

2.50

2.50

2.25

2.05

1.88

1.73

1.61

1.13

0.90

0.75

Con estos valores de aceleracin espectral, desarrollamos el modelo matemtico. Utilizando el programa de

computo SAP 2000. Realizando de esta manera un anlisis dinmico de la estructura.

1.50

1.41

1.32

1.25

1.18

0.00

0.10

0.20

0.30

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5

Sa

GRAFICO ACELERACION ESPECTRAL-PERIODO Espectro E 030

Sa

6



8. ARMADURA EN LA CUPULA

8.1 ACERO HORIZONTAL (CIRCUNFERENCIAL)

8.1.1. DATOS DE LA CUPULA DEL RESERVORIO

b = 100 cm.

e = 8 cm.

d = 5.5 cm.

f'c = 210 kg/cm2

f'y = 4200 kg/cm2

= 0.9 flexin

8.1.2. VERIFICACION POR FLEXION

A. EN CARA INFERIOR DE LA ESTRUCTURA

MOMENTO MAXIMO (m1 1) del programa:

m1 1= 48 kg-m

m1 1= 4800 kg-cm.

CALCULO DEL PERALTE EN COMPRESION (a):

a = 0.055 cm.

CALCULO DEL AREA DE ACERO (As):

As = 0.23 cm2.

CALCULO DEL ACERO MINIMO (As min):

Asmin= 1.1 cm2.

como: 1/2" = 1.3 cm2.

# de fierros = 1 und.

espaciamiento = 100 cm.

Se utilizar = 1/2" @ 100 cm.

B. EN CARA SUPERIOR DE LA ESTRUCTURA

MOMENTO MINIMO (m1 1) del programa:

m1 1= 180 kg-m

m1 1= 18,000 kg-cm.


a = 0.208 cm.


As = 0.88 cm2.

=(^22/(0.85_^ _^))

=/(/2)

=0.002

=(^22/(0.85_^ _^))

=/(/2)

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5

Periodo

7




Asmin= 1.1 cm2.

como: 1/2" = 1.3 cm2.




8.2. ACERO RADIAL



MOMENTO MAXIMO (m22) del programa:

m2 2= 102 kg-m

m2 2= 10,200 kg-cm.


a = 0.12 cm.


As = 0.5 cm2.


Asmin= 1.1 cm2.

como: 1/2" = 1.27 cm2.




B. EN CARA SUPERIOR DE LA ESTRUCTURA

MOMENTO MINIMO (m22) del programa:

m2 2= 505 kg-m

m2 2= 50,500 kg-cm.


=0.002

=(^22/(0.85_^ _^))

=/(/2)

=0.002

8



a = 0.6 cm.


As = 2.57 cm2.


Asmin= 1.1 cm2.

como: 1/2" = 1.27 cm2.




7.2.2. VERIFICACION POR CORTE

DEL PROGRAMA: V13 = 308.3 kg-m

Vc = 42.242 kg-m

COMO Vc < V13 CONFORME, NO VARIA LA SECCION

9. ACERO EN MUROS

9.1. ACERO HORIZONTAL (CIRCUNFERENCIAL)

9.1.1. DATOS DE LA PARED DEL RESERVORIO

b = 100 cm.

e = 60 cm.

d = 55 cm.

f'c = 280 kg/cm2

f'y = 4200 kg/cm2

= 0.9 flexin


A. EN CARA INTERIOR DE LA ESTRUCTURA


m1 1= 50,130 kg-m

m1 1= 5,013,000 kg-cm.


=(^22/(0.85_^ _^))

=/(/2)

=0.002

_=0.53(_^ )

=(^22/(0.85_^

9



a = 4.434 cm.


As = 25.13 cm2.


Asmin= 11.00 cm2.

como: 3/4" = 2.85 cm2.




B. EN CARA EXTERIOR DE LA ESTRUCTURA

MOMENTO MINIMO (m1 1) del programa:

m1 1= 2,280 kg-m

m1 1= 228,000 kg-cm.


a = 0.19 cm.


As = 1.1 cm2.


Asmin= 11.00 cm2.

como: 5/8" = 1.98 cm2.




9.2. ACERO VERTICAL

A. EN CARA INTERIOR Y EXTERIOR DE LA ESTRUCTURA


m2 2= 2,280 kg-m

m2 2= 228,000 kg-cm.


=(^22/(0.85_^ _^))

=/(/2)

=0.002

=(^22/(0.85_^ _^))

=/(/2)

=0.002

10



a = 0.19 cm.


As = 1.1 cm2.


Asmin= 11.00 cm2.

como: 3/4" = 2.84 cm2.




9. ACERO EN VIGA

9.1. CALCULO DEL ACERO

9.1.1. DATOS DE LA VIGA DEL RESERVORIO

b = 40 cm.

h = 50 cm.

d = 46 cm.

f'c = 280 kg/cm2

f'y = 4200 kg/cm2

= 0.9 flexin

9.1.2. CALCULO ESTRUCTURAL


m3 3= 156 kg-m

m3 3= 15,600 kg-cm.


Si : a = 0.1 d a = 4.6 cm.


As = 0.09 cm2.

=(^22/(0.85_^ _^))

=/(/2)

=0.002

=/(/2)

11



VERIFICANDO EL VALOR DE "a"

a = 0.04 cm.

Tomando "a = 4.6 cm"

As = 0.09 cm2.

CALCULO DE LA CUANTIA DE LA VIGA

= 0.00005

CALCULO DE LA CUANTIA MAXIMA PERMITIDA DE LA VIGA

max = 0.0213 >

CONFORME

max = 0.014 >

CONFORME

CALCULO DE LA CUANTIA MINIMA DE LA VIGA

min = 0.00333 >

USAR ACERO MINIMO

CALCULO DEL ACERO MINIMO (Asmin):

Asmin = 6.13 cm2.

como: 5/8" = 1.98 cm2.




11. ACERO EN LOSA DE FONDO

11.1. ACERO HORIZONTAL (CIRCUNFERENCIAL)

11.1.1. DATOS DE LA LOSA DEL RESERVORIO

b = 100 cm.

e = 40 cm.

d = 25 cm.

f'c = 280 kg/cm2

f'y = 4200 kg/cm2

= 0.9 flexin




CALCULO DE LA CUANTIA MAXIMA PERMITIDA DE LA VIGA EN ZONA

SISMICA

0.00005

0.00005

0.00005

/2)

=(_ _)/(0.85_^ )

=/(/2)

=/(

_=0.32 (_^ )/

_=0.21 (_^ )/

_=14/

_=_

12



m1 1= 5,200 kg-m

m1 1= 520,000 kg-cm.


a = 0.99 cm.


As = 5.61 cm2.


Asmin= 5 cm2.

ACERO MINIMO INSUFICIENTE

como: 5/8" = 1.98 cm2.


espaciamiento = 33.33 cm.

Se utilizar = 5/8" @ 33.3 cm.

11.2. ACERO RADIAL


A. EN CARA INFERIOR Y SUPERIOR DE LA ESTRUCTURA

MOMENTO MAXIMO (m22) del programa:

m2 2= 3,000 kg-m

m2 2= 300,000 kg-cm.


a = 0.57 cm.


As = 3.21 cm2.


Asmin= 5 cm2.

como: 1/2" = 1.27 cm2.




=(^22/(0.85_^ _^))

=/(/2)

=0.002

=(^22/(0.85_^ _^))

=/(/2)

=0.002

13

calculo reservorio circular apoyado torre torre

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