DISEO Y CALCULO ESTRUCTURAL DE BASAMENTO, PARA TANQUE CILINDRICO DE ACERO VITRO FUSIONADO DE 27.43 M. DE DIAMETRO PARA EL ALMACENAMIENTO DE AGUA POTABLE, CON CAPACIDAD DE 5,117 M3.

CONSULTOR:ARQ. ING. VICTOR ALFONSO LOPEZ ORTEGA.CED. PROF. 1734741.D.R.O. No. 301.ANTECEDENTES.SE SOLICITA EL DISEO Y CALCULO ESTRUCTURAL DE UN BASAMENTO DE CONCRETO ARMADO, PARA EL DESPLANTE DE UN TANQUE CILINDRICO METALICO DEL TIPO VITROFUSIONADO DE 27.43 MTS DE DIAMETRO, CON UNA ALTURA DE 8.66 MTS. Y CON UN PESO TOTAL DEL TANQUE EN VACIO DE 37,200 KGS. APROXIMADAMENTE.DATOS.CPACIDAD DEL TANQUE.... ...5,117 M3DIAMETRO (D). .27.43 MTS.ALTURA (h). ..8.66 MTS.PESO ESPECIFICO DEL AGUA (a). .1000.00 KG/M3PESO ESPECIFICO DEL ACERO (ac). 7850.00 KG/M3PESO APROX. DEL TANQUE VACIO. ...37200 KG.CAPACIDAD DE CARGA ADMISIBLE DE LA CIMENTACION (SUELO). ..1.00 KG/C M2DISEO.SE PROPONE EL USO DE UN BASAMENTO DE CONCRETO ARMADO, DEL TIPO PLACA RIGIDA CON UN ESPESOR DE 40 CMS. EN BORDE PERIMETRAL PARA FORMAR UNA LOSA DE CIMENTACION CON ESTE TIPO DE BASAMENTO TENDRA COMO OBJETIVO EN TODO CASO PROVEER AL DEPOSITO, UN PISO PARA TRANSMISION DE CARGA UNIFORME AL CIMIENTO (SUELO) Y SE ARMARA PRACTICAMENTE POR TEMPERATURA, O SI ES NECESARIO POR REVISION DE LOS MOMENTOS FLEXIONANTES, PERO PROCURANDOSE EL MAXIMO DE ESTANQUEIDAD, ES DECIR, DEBERA EVITARSE CUALQUIER TIPO DE AGRIETAMIENTO GARANTIZANDO LA IMPERMEABILIDAD DE ESTA PLACA. ESTA PLACA DEBERA DESPLANTARSE SOBRE UNA CAPA DE SUELO O MATERIAL DE BANCO COMPACTADO AL 95% DE LA PROCTOR ESTNDAR, ATRAVES DE UNA PLANTILLA SIMPLE DE 5 CMS. DE ESPESOR COMO MINIMO. LA COMPACTACION DE LA CAPA DE TRANSICION, SE HARA EN CAPAS NO MAYORES DE 15 CMS. HOMOGENIZANDO EL MATERIAL CON LA HUMEDAD OPTIMA QUE PROPORCIONE EL LABORATORIO.

CRITERIO ESTRUCTURAL.LA ESTRUCTURA SE CONCIBE COMO UN DEPOSITO CILINDRICO METALICO QUE SERVIRA PARA ALMACENAR AGUA Y QUE ESTANDO TOTALMETE LLENO COMPRIME AL CIMIENTO NATURAL (SUELO) DEL LUGAR, DISTRIBUYENDO SU CARGA UNIFORMEMENTE REPARTIDA EN EL AREA DE SUSTENTACION Y ESTANDO VACIO, EL PESO DEL TANQUE O CILINDRO METALICO, SE DISTRIBUYE PERIMETRALMENTE, COMPRIIENDO EL CIMENTO EN CIERTA AREA DE SUSTENTACION ANULAR, QUE CORRESPONDE A LA CIRCUNFERENCIA QUE FORMA LA BASE DEL CILINDRO.LA SITUACION DE CARGA CRITICA ES LA QUE CORESPONDE A LA DE ANALISIS A TANQUE VACIO, PUES AL COMPRIMIR PERIMETRALMENTE SOBRE EL CIMIENTO, ESTE REACCIONA EMPUJANDO A LA LOSA O PLACA RIGIDA, HACIA ARRIBA PRODUCIENDO CIERTA INTENSIDAD DE MOMENTOS FLEXIONANTES NEGATIVOS Y POSITIVOS EN LA PARTE CENTRAL DE LA PLACA RIGIDA (SE CONSIDERARA COMO EMPOTRAMIENTO PERFECTO).1. SE ANALIZARA UNA FAJA UNITARIA DE PLACA RIGIDA COMO SI FUERA UNA VIGA DOBLEMNTE EMPOTRADA (A TANQUE VACIO).1. SE REVISARA EL ESFUERZO A QUE SE SOMETE EL PESO DEL TANQUE LLENO DE AGUA A LA CIMENTACION PARA OBSERVAR SI ESTA INTENSIDAD DE ESFUERZO NO SOBREPASA EL ADMISIBLE DEL CIMIENTO NATURAL.1. SE REVISARA EL AREA DE SUSTENTACION REQUERIDA PARA SOPORTAR SOLO EL PESO DEL TANQUE Y COMPARAR CON ZAPATA PROPUESTA.

ANALISIS DE CARGAS.PESO DEL TANQUE VACIO = 37,200 KG.CARGA PERIMETRAL O CIRCUNFERENCIAL = 431.68 KG/M.L.REACCION DE TERRENO: 2 .

EL MOMENTO FLEXIONANTE OBTENIDO PARA TANQUE VACIO SERA: PERO W = 1.2 WD + 1.6 WL. W = (1.2 X 62.95) + (1.6 X 0 W = 75.54 KG / ML.

= 4,736.39 Kg-mSUPONIENDO UN Fc = 250 Kg/CM2 TENEMOS LAS SIGUIENTES CONSTANTES DE DISEO:Pb = 0.02550 ; K = 58.60Pmax = 0.01913 W = 0.0506Mu = W 2 / 12

PERALTE REQUERIDO

= 8.99 CMS.

8.99 40 SE ADOPTA EL PROPUESTOEL MOMENTO FLEXIONANTE PARA TANQUE LLENO SERIA ENTONCES EL MAS CRITICO PUES EL BORDE DEL TANQUE SE COMPORTA COMO UN CANTILIVER POR LA REACCION DEL TERRENO.

ANALISIS DE CARGAS.CARGA TOTAL DEL TANQUE LLENO =...5,117.00 TON

PESO DE BASAMENTO PROPUESTO = 0.7854X (27.43)2 X0.20 X 2.4 + x27.43x2x0.20x2.4 = 366.37 TON

PESO PLANTILLA = 0.7854 X (27.43)2 0.05 X 2.2..= 65.00 TON TOTAL: 5,548.37 TON.REACCION DE CIMIENTO:P/A = 5,548.37 / 590.94 = 9.389 T/M2W = (1.2 X 9,389) + (1.6 X 0) = 11,266.80 KG/MLCON ESTA CARGA LTIMA EL MOMETO FLEXIONANTE MAXIMO EN EL CANTILIVER (VIGA UNITARIA) X 12 = 5,633.40 KG-MPERALTE REQUERIDO:dr = 9.80 CMS.9.80 40POR LO TANTO SE CALCULARA EL ACERO CON LOS ESPUERZOS MAXIMOS M = 5,633.40 Kg-mV =11,266.80 KG/MLACERO POR TEMPERATURAAs=0.0018bd = 0.0018 x 100 x 35 = 6.3 CM2PROPONIENDO VARILLAS No 4 As=1.27 CM2 No. DE VARILLAS = 4.96 = 5 VARSSEPARACION (ESPACIANDO A EXTREMOS 5 VARILLAS 4 ESPACIOS).S= = 25 CMS

ANALISIS SISMICOLUGAR DE CONSTRUCCION: QUERETAROREGION SISMICA: B ZONA DE INTENSIDAD SISMICA MEDIA BAJATIPO DE CIMENTACION: (TERRENO TIPO II)TERRENO DE COMPRESIBILIDAD MODERADA COMPARABLE A LA DE ARCILLAS DE CONSISTENCIA MEDIA CLASIFICACION DE LA CONSTRUCCION: GRUPO B.DEPOSITOS Y ESTRUCTURAS URBANAS INDUSTRIALES CLASIFICACION SEGN ESTRUCTURACION:TIPO 5 DEPOSITO SUPERFICIAL PARA ALMACENAR LIQUIDOS.(INCREMENTESE LOS VALORES UN 50% RESPECTO AL GRUPO B)FACTOR DE COMPORTAMIENTO SISMICO Q=3 PARA DEPOSITOS DE ACERO CON PERNOS DE ANCLAJE DUCTILESESPECTROS DE DISEO: ZONA SISMICA Bo=0.08C= 0.45Ta=Ti= 0.30Tb=t2= 1.50R= 0.33Q=3 recipiente de aceroPARA DISEO SISMICO DE TANQUES Y DEPOSITOS SE TOMARA EN CUENTA LOS EFECTOS HIDRODINAMICOS DEL LIQUIDO AL MACENADO EN ADICCION A LOS EFECTOS DE INERCIA DE LA MASA DEL CONJUNTO ( PSREDES Y PISO) BAJO PRESIONES IMPULSIVAS Y CONVECTIVAS DEL FLUIDO DEBIDAS AL IMPACTO DEL LIQUIDO CON EL RECIPIENTE EN MOVIMIENTO Y A LAS OSCILACIONES DEL MISMO AL INTERIOR DEL RECIPIENTE.PARA TRATAR ESTOS EFECTOS HIDRODINAMICOS, EL FLUIDO ALMACENADO SE REMPLAZA POR DOS MASAS VIRTUALES LIGADAS AL RECIPIENTE EN CONJUNTO,UNA MASA IMPULSIVA LIGADA RIGIDAMENTE AL RECIPIENTE COMO REPRESENTATIVA DE LOS EFECTOS HIDRODINAMICOS POR EL MOVIMIENTO DE CUERPO RIGIDO DEL RECIPIENTE Y UNA MASA CONVECTIVA CON LIGA FLEXIBLE EN LAS PAREDES QUE REPRESENTA LOS EFECTOS HIDRODINAMICOS POR EL MODO FUNDAMENTAL DE VIBRACION DEL LIQUIDO.SE SUPONE UN DEPOSITO CILINDRICO CON PAREDES Y FONDO RIGIDOS Q = 1+(Q-1)T/Tas T < TaT periodo fundamental de vibracionQ = QS T >TaDEPOSITO CIRCULAR: = = 0.63 COMO 0.63 1.5 M = = = 565,583.08Mo = x MMi = x MHo = 0.38 H [1 + ( - 1)]Hi = H [1-0.21 ()2 + 0.55 2-1]K1 = DONDE:G = ACELERACION DE LA GRAVEDADR = RADIO DEL BASAMENTOZL = DIMENSION DEL DEPOSITO EN LA DIRECCION DEL MOVIMIENTO DEL TERRENOH = TIRANTE O PROFUNDIDADM = MASA ALMACENADA = 1.3 CON EFECTO HIDRODINAMICO EN EL FONDO = 2.00 = 0 CON EFECTO HIDRODINAMICO EN LAS PAREDES = 1.00

Mo = (565,583.08) = 340,516.11Mo = 340,516.11 kg-m/seg2

M1 = (565,583.08) = 470,044.00

H0 = 0.38x8.66 [1+0 )] = 3.29HI = 8.66 [1-0.21 )2 + 0.55 X 1 X 2 -1)] = 4.78

KI = = 512,292.05 PERIODO DE LA ESTRUCTURAT=

MASA CONVECTIVA:MI = 470,044.00 KG-SEG/M MASA IMPULSIVA: Mo= 340,516.11 KG-SEG/M T= = To= 0.022 > 0.05APLICACIN HI=4.78 MTSAPLICACIN Ho=3.29 MTS KI = 512,292.05

FUERZA CORTANTE Y MOMENTOS IMPULSIVOS EN LA BASE:Vo = Mo g a Mo = Vo HoVo = = 5225.97kgsMo = 5225.97X 3.29 = 17193.44 kg-m

FUERZA CORTANTE Y MOMENTO CONVECTIVOS EN LA BASEV1 = M1 g a ; T1 = 2 1/2 PERIODO FUNDAMENTAL DEL LIQUIDOM1 = V1 H1 T1 = 2 1/2TI ) =6.018 V1 = 470044 X 9.81 X 0.08 X 6.02 /3 X 6.02 V1 = 122963.51M1 = 122963.51 x 4.78 = 587,765.58

FUERZAS CORTANTES Y MOMENTOS DE VOLTEO MAXIMOS Vs = [S02 + S12]1/2 = [5,225.97 + 122963.51]1/2=123,074.51MS= (17,193.44+587,765.58) 1/2 = 588,016.99 kg/m

ADOPTANDO EFECTOS ASOCIADOS.CORTANTE UNITARIO: V= (123,074.51 / x 13.715) = 2,856.41kgs/mlMOMENTO UNITARIO: M= 588,016.99 / x 13.715=13,647.19 kg/m

MOMENTOS MAXIMO 13,647.19 + 5633.40 = 19,280.59 con sismoCORTANTE MAXIMO11,266.80 + 2,856.41= 14,123.21 con sismo

DISEO:PERALTE REQUERIDOdr = = dr = = 18.14 cms.COMO 40 18.40 SE ACEPTA LA PROPUESTA REVISION POR CORTANTE:VC= 0.85 b X d X 0.53 X 250 = 0.85 X100 X 35 X 0.53 X 250VC=24,930.61 24,930.61 14,123.21 SE ACEPTA. ACERO DE REFUERZO:SECCION DE 40 CMS.As= Wbd = 0.0506 x 100 x 35 As = 15.22 cmUTILIZANDO VARILLAS DE 5/8; AS = 1.98 cms.EL NUMERO DE VARILLAS = = 7.68 vars=8 varsSEPARACION (ESPACIANDO A EXTREMOS 8 VARILLAS 7 ESPACIOS).SEPARACION= 100 / 7 = 14.28 cms. SE ADOPTA PARA SISMO EL SIGUIENTE ARMADO:VARILLAS DE 5/8 A CADA 14 CMS. A UN LECHO PARA LA ZAPATAVARILLAS DE 1/2 A CADA 20 CMS. A UN LECHO PARA LA LOSAPERALTE TOTAL: 40 CMS. PARA LA ZAPATAPERALTE TOTAL: 20 CMS. PARA LA LOSARECUBRIMIENTOS: 5 CMS.PERALTES EFECTIVOS: 35 Y 15 CMS.

CONCLUSIONES:SE CONCLUYE QUE EL BASAMENTO SE ARMARA POR ACERO POR FLEXION ES DECIR CON VARILLAS DE 5/8 @ 14 CMS. C. A. C. A UN LECHOS PUES ESTO AUMENTA LOS FACTORES DE SEGURIDAD PARA ABSORVER LOS ESFUERZOS DE FLEXION, AUN CON TODO ESTO ES RECOMENDABLE EL USO DE FIBRAS PARA EVITAR CUALQUIER FISURAMIENTO POSIBLE. Y UTILIZAR VARS @ 20 cm C.a.C. a LECHO SUPERIOR PARA ABSORVER LOS ESFUEZOS POR TEMPERATURAESPECIFICACIONES: LA RESISTENCIA ESPECIFICADA PARA EL CONCRETO A LOS 28 DIAS NO SERA MENOR A FC=250 KG/CM2 LA MEZCLA DEL CONCRETO DEBERA SER BIEN GRADUADA, DE ALTA DENSIDAD Y MAXIMA TRABAJABILIDAD, SE RECOMIENDA UTILIZAR ADITIVO INCLUSOR DE AIRE (SE ANEXA INFORMACION DE PRODUCTOS RECOMENDABLES. SE RECOMIENDA UTILIZAR EL CURADO POR 7 DIAS SI EL CEMENTO UTILIZADO ES DEL TIPO NORMAL Y POR 3 DIAS SI ES DE RESISTENCIA RAPIDA EL ACERO DE REFUERZO PARA CAMBIOS VOLUMETRICOS DEL CONCRETO EN LOSAS ESTRUCTURALES APOYADAS SOBRE EL TERRENO NO SERA MENRO DE 0.0025 VECES EL AREA BRUTA DE LA SECCION TRANSVERSAL DE LA LO Y SE COLOCARA EN CAPA APROXIMADAMENTE 6 CENTIMETROS BAJO LA SUPERFICIE DE LA LOSA, SE RECOMIENDA QUE ESTE ACERO SE SUMINISRE CON VARILLAS DELGADAS DE 3/8 O DE DIAMETRO ESPACIADOS NO MAS DE 15 CMS. Y EN NINGUN CASO MAYOR DE 30 CM., ASI MISMO SE RECOMIENDA EL USO DE FIBRAS DE POLIPROPILENO PARA REDUCIR FISURAMIENTOS DE CONTRACCION POSTCONSTRUCTIVAS SOBRE TODO CUANDO SE ADOPTE EL ESPACIAMIENTO DE 30 CMS. SE RECOMIENDA HACER EL COLADO MONOLITICO EL ESPESOR DE LA LOSA DE FONDO NUNCA SERA MENOR A 20 CMS. (PARA TODOS LOS CASOS)

EL CONCRETO DEBERA TENER PERMEABILIDAD MINIMA, SE DEBERA DISEAR LA MESCLA BAJO LOS SIGUIENTES REQUISITOS:1. MAXIMA RELACION AGUA CMENTO EN PESO0.452. TAMAO MAXIMO DE AGREGADO GRUESO2,2.5 4 CM.3. CONTENIDO MINIMO DE CEMENTO Y AIRE SEGN EL TAMAO DEL AGREGADO.TAMAO DEL AGREGADO (CMS)CONTENIDO MINIMO DE CEMENTO (KG/M3)CONTENIDO DE AIRE (%)

43105 +/- 1

2 2.53356 +/- 1

REVENIMIENTO MINIMO5.0 CMS.REVENIMIENTO MAXIMO14.0 CMS.