Análisis y Diseño de Reservorios Superficiales Circulares

DATOS:H = 8.00 m Altura del tanque

BL = 0 50 m Borde libre

DISEÑO ESTÁTICO DE RESERVORIOS CIRCULARES

t

BL = 0.50 m Borde libreHL = 7.50 m Altura del liquidoDi = 20.00 m Diametro interior del tanque

t = 0.25 m Espesor del tanquetl = 0.50 m Espesor de la losa

f'c = 280 Kgf/cm2 Resistencia del concretoV = 2356.19 m3 Capacidad del tanque

Rd = 10.125 m Radio de diseño del tanque

H

tl

HL

BL

a). Análisis y diseño anular por presión hidrostática:Se considera un muro con base fija, extremo superior libre y carga triangular, como se muestra en lafigura

Di

Según el PCA (Portland Cement Assocition), recomienda el uso de tablas en función de las condiciones deextremo y apoyo, para lo cual se sigue el siguiente procedimiento.

H = 7.50 m Altura del aguaD = 20.00 m Diemetro interno del tanquetD

Hfa.

2

=D 20.00 m Diemetro interno del tanquet = 0.25 m Espesor del tanque

R = 10.000 m Radio interno del tanquefa = 11.25fa = 12 Se asume

Calculo del valor de wu: wu = 2.81 Tn/m3

fc = 1.70 Factor de amplificacion de cargaCs = 1.65 Coeficiente sanitario W = 210.38Tn/m

aCsfcwu γ..=

11

RHwuW ..=

γa = 1.00 Tn/m3 Peso especifico del agua

Var.H Altura Coefi T=Coef*W1.0 7.50 -0.008 -1.680.9 6.75 0.098 20.510.8 6.00 0.205 43.130.7 5.25 0.318 66.790.6 4.50 0.433 91.090.5 3.75 0.543 114.130.4 3.00 0.618 130.01 6 0

6.5

7.0

7.5

8.0

Diagrama de Tensión

0.3 2.25 0.611 128.540.2 1.50 0.467 98.250.1 0.75 0.195 41.020.0 0.00 0.000 0.00

Tensión máxima: Tmax = 130.01Tn/m

Con la fuerza de tensión se verifica el espesor del muro:

C = 0.0003 Coeficiente de contracción de fragua 1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

5.0

5.5

6.0

Altura (m

)

f'c = 280 Kgf/cm2 Resistencia del concretofy = 4200 Kgf/cm2 Fluencia del acero grado 60

fct = 28 Kgf/cm2 Resistencia admisible del concreto (0.1f'c)fs = 2520 Kgf/cm2 Resistencia admisible a tensión

Es = 2000000 Kgf/cm2 Módulo de elasticidad del aceroEc = 250998.0 Kgf/cm2 Módulo de elasticidad del concreto

n = 7.97 Relación de módulos de elasticidad entre el acero y el concretoTmax = 130.01Tn/m

t = 0.53cm

0.0

0.5

‐5 20 45 70 95 120 145

Tensión (Tn/m)

Tfsfct

fctnfsEsCt..100

.. −+=

Ing. Alberto T. Ramírez García 1

Análisis y Diseño de Reservorios Superficiales Circulares

Con lo que se puede considerar un espesor igual a :t = 0.25 m

DISEÑO ESTRUCTURAL:

fTAs90

=

As = 34.39cm2/m

Si usamos φ = 3/4 As φ = 2.85cm2 Entonces la distribucion será:S =2Asφ/As

S = 0.17 m

3/4 @ 0.150 m en dos capas hastauna altura de

3.75 m

Se colocara acero φ

fy9.0

Apartir de la altura de tensión máxima se calcula la siguiente distribución para un momento de H/2:

T = 114.13Tn/mAs = 30.19cm2/m

Si usamos φ = 5/8 As φ = 1.98cm2 Entonces la distribucion será:S =2Asφ/As

S = 0.13 m

5/8 @ 0.125 m en dos capas hastaSe colocara acero φaltura final

b). Análisis y diseño en flexión por presión hidrostática:

Calculo del valor de wu:wu = 2.21 Tn/m3

fc = 1.70 Factor de amplificacion de cargaCs = 1.30 Coeficiente sanitarioγa = 1.00 Tn/m3 Peso especifico del agua W = 932.34Tn.m/m

aCsfcwu γ..=

3.HwuW =

Var.H Altura Coefi M=Coef*W1.0 7.50 0.0000 0.0000.9 6.75 0.0000 0.0000.8 6.00 0.0000 0.0000.7 5.25 0.0001 0.0930.6 4.50 0.0003 0.2800.5 3.75 0.0005 0.4660.4 3.00 0.0016 1.4920.3 2.25 0.0026 2.4240 2 1 50 0 0027 2 517

8.0

Diagrama de Momento

0.2 1.50 0.0027 2.5170.1 0.75 -0.0009 -0.7920.0 0.00 -0.0113 -10.535

Momento máximo: Mmax = 2.52Tn.m/mMomento mínimo: Mmin = -10.54Tn.m/m

Con el momento se realiza el diseño:

t = 0.25 m Espesor del murof'c = 280 Kgf/cm2 Resistencia del concretofy = 4200 Kgf/cm2 Fluencia del acero grado 60 2 5

3.0

3.5

4.0

4.5

5.0

5.5

6.0

6.5

7.0

7.5

Altura (m

)

fy = 4200 Kgf/cm2 Fluencia del acero grado 60r = 0.05 m Recubrimientod = 20.00cm Peralte del muro φ = 0.9b = 100.00cm

DISEÑO ESTRUCTURAL:

Momento Positivo: Mu = 2 52Tn m/m

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

‐12‐11‐10 ‐9 ‐8 ‐7 ‐6 ‐5 ‐4 ‐3 ‐2 ‐1 0 1 2 3 4

Momento (Tn.m/m)fyabfAs c .100..85.0

'

=100...85.0

.2 '2

bfMu

ddac φ

−−=

Momento Positivo: Mu = 2.52Tn.m/ma = 0.005877

As = 3.33 cm2

Si usamos φ = 1/2 As φ = 1.27cm2 Entonces la distribucion será:S =Asφ/As

S = 0.38 m

1/2 @ 0.375 mSe colocara acero φ

Ing. Alberto T. Ramírez García 2

Análisis y Diseño de Reservorios Superficiales Circulares

Momento Negativo: Mu = -10.54Tn.m/ma = 0.025

As = 13.94 cm2

Si usamos φ = 5/8 As φ = 1.98cm2 Entonces la distribucion será:S usa os φ s φS =Asφ/As

S = 0.14 m

5/8 @ 0.125 m

c). Análisis y diseño en corte por presión hidrostática:fa = 11.25fa = 12 Se asume

Calculo del valor de wu:

Se colocara acero φ

aCsfcwu γ..=

11

fc = 1.70 Factor de amplificacion de cargaCs = 1.00 Coeficiente sanitario wu = 1.70 Tn/m3γa = 1.00 Tn/m3 Peso especifico del agua

W = 95.63Tn/m

Coefi V=Coef*W0.152 14.49 Carga Triángular en base fija0.165 15.78 Carga Rectángular en base fija0.083 7.94 Carga Triángular o Rectángular en base apoyada-6.095 -582.83 Momento en el extremo

2.HwuW =

Calculo del cortante del concreto:

t = 0.25 m Espesor del murof'c = 280 Kgf/cm2 Resistencia del concreto

r = 0.05 m Recubrimientod = 20.00cm Peralte del muro φ = 0.85b = 100.00cm bdfVc c

'53.0 φ=

Vc = 15076.61 Kgf

3

Vu = 7936.88 Kgf

Vu<Vc, OK

Carga Triángular o Rectángular en base apoyada

Ing. Alberto T. Ramírez García 3