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modelo de alcantarilla triple utilizado como cisterna, en zona de garaje de vehículos pesados
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MEMORIA DE CALCULO DE CISTERNA
Cisterna.-
Una cisterna es un depsito subterrneo que se utiliza para recoger y guardar agua de lluvia
(aljibe) o procedente de un ro o manantial, y en el caso ms usual, agua potable. Su capacidad va
desde unos litros a miles de metros cbicos.
De acuerdo a la conceptualizacin expuesta anteriormente y las necesidades que se van a
solucionar; para la construccin de un reservorio de agua, es necesario detallar el diseo
estructural y la conceptualizacin de nuestra cisterna.
La seccin hidrulica ser de 3.40x1.85m (3bocas) por una longitud de 9.00m, teniendo una
capacidad de 56.61m3.
Debido a su considerable amplitud, la estructura tendr paredes intermedias que nos ayudarn a
rigidizar la estructura evitando las deformaciones de la losa superior. De la misma forma, debido
al uso exclusivo que tendr (cisterna), en stas paredes intermedias se colocarn tubos de PVC de
Presin de 4 denominados vasos comunicantes. Mediantes estos vasos comunicantes y la
pendiente que posee la losa inferior del 0.05% se podr conducir el agua a la cmara de
acumulacin (Crcamo) de seccin de 50x50cm ubicada a lo largo del elemento, como punto de
acopio para la facilidad de la captacin y distribucin del agua . Se deber colocar tubera de
presin para que aporte estructuralmente a estas paredes intermedias, ya que los vasos
comunicantes debern tener la misma longitud que el espesor de dicho muro, es decir 25cm.
.25 3.40 .25 3.40
.60
.60
.05
.60
.60
.05
2
1
Tubo PVC 4'' @1.00m Tubo PVC 4'' @1.00m
.25 3.40 .25
11.20
.25
1.8
0.3
0
2.3
5
.25
1.8
5.2
5.2
5.2
5
2.6
0.2
5
http://es.wikipedia.org/wiki/Aljibehttp://es.wikipedia.org/wiki/Metro_c%C3%BAbico
2
DETALLES DE UBICACIN DE VASOS COMUNICANTES:
Ubicacin de vasos comunicantes verticalmente.
Ubicacin de vasos comunicantes longitudinalmente
.60
.60
.05
Tubo PVC 4'' @1.00m
Vasos Comunicantes
1.00
1.00
1.00
Tubo PVC 4'' @1.00m
.60
.60
.05
1.00
1.00
1.00
Tubo PVC 4'' @1.00m
0.05% DE PENDIENTE
3
Es necesario indicar que en el proceso constructivo, deber armarse y fundirse en conjunto las
paredes perimetrales y la losa inferior para lograr con efectividad una forma monoltica que
asegure la no conformacin de juntas fras que permitan la fuga del agua contenida.
El dibujo siguiente nos explica de mejor manera lo sealado:
En el anexo se muestra el desarrollo del clculo estructural de la cisterna.
Seccin: 3.40x1.85x9.00m (3 bocas), la cual tendr sus muros laterales y losas inferior y
superior con un espesor de 0.25 m., teniendo un armado hierro de dimetro de varillas
de:
Losa superior.- varillas 14mm cada 15cm (Acero superior e inferior)
Acero de reparto.- varillas de 14mm cada 15cm
Paredes.- varilla de 14mm cada 15cm armadura vertical (en ambas caras)
Losa inferior.- varillas de 14mm cada 15cm (Acero superior e inferior)
PD: La armadura de la losa inferior, en el clculo, se ha definido con la armadura aqu
descrita y sealada en el clculo, pero es posible armar de la losa inferior con su armadura
equivalente, es decir, varilla de 12mm cada 10cm.
.25 3.40 .25 3.40
.60
.60
.05
.60
.60
.05
2
1
Tubo PVC 4'' @1.00m Tubo PVC 4'' @1.00m
.25 3.40 .25
11.20
.25
1.8
0.3
0
2.3
5
.25
1.8
5.2
5.2
5.2
5
2.6
0.2
5
4
1 14 @ 15cm Mc A1
1 14 @ 15cm Mc A2
1 14 @ 15cm Mc A4 1 14 @ 15cm Mc A41 14 @ 15cm Mc A4 1 14 @ 15cm Mc A5
1 14 @ 15cm Mc A3
1 14 @ 15cm Mc A3
Tubo PVC 4'' @1.00m
1 14 @ 15cm Mc A2'
Tubo PVC 4'' @1.00m
1 14 @ 15cm Mc A3
1 14 @ 15 cm Mc A6
1 14 @ 15 cm Mc A7
.25 3.40 .25 3.40 .25 3.40 .25
11.20
.25
1.8
0.3
0
2.3
5
.25
1.8
5.2
5.2
5.2
5
2.8
5
.25 3.40 .25 3.40 .25 2.65 .25 .50 .25
11.20
2.8
5
.25 .50 .25
1 14 @ 15cm Mc A3'
1 14 @ 15 cm Mc A3'
5
ESPECIFICACIONES TCNICAS
Impermeabilizante:
Se deber adicionar al hormign a emplearse en la estructura un impermeabilizante como el Sika1 u otro de similares caractersticas.
Sika1
Impermeabilizante integral para morteros. Sika-1 es un aditivo lquido que reacciona con los componentes de la mezcla de cemento y arena para bloquear los capilares y poros de morteros y hormigones. Sika 1, impide el paso del agua y permite la respiracin del sustrato
PROTECCIN CONTRA LA CORROSIN DEL ACERO DE REFUERZO
1.- FASE CONSTRUCTIVA
Todos los elementos de hormign armado con la finalidad de ser protegidos contra la
corrosin debern utilizar en su mezcla fresca un inhibidor de corrosin el mismo que
deber tener las siguientes caractersticas:
Caractersticas del Inhibidor: Migra por difusin y presin de vapor a travs del
hormign para depositar sobre la armadura una pelcula protectora de propiedades
hidrofbicas.
Alcance de la Proteccin: reas andicas y catdicas del metal estructural
Tipo de Inhibidor: Carboxilato de amina
Dosificacin: 1 litro por metro cbico de hormign.
6
2.- ESTRUCTURAS DE HORMIGN ENDURECIDO
Con la finalidad de proteger contra la corrosin el acero de refuerzo embebido en el
hormign, se deber aplicar sobre todas las superficies de las estructuras de hormign un
inhibidor de corrosin, el mismo que deber tener las siguientes caractersticas:
Caractersticas del Inhibidor: Migra por difusin y presin de vapor a travs de las
paredes de hormign endurecido hasta alcanzar la armadura y depositar sobre el metal
una pelcula protectora de propiedades hidrofbicas.
Alcance de la Proteccin: reas andicas y catdicas del metal estructural
Tipo de Inhibidor: Carboxilato de amina
Limpieza: Previo a la aplicacin del inhibidor, todas las superficies de hormign debern
ser limpiadas con chorro de agua a presin (> 1500 psi) para remover suciedad, polvo,
partculas, componentes del curado, grasas o cualquier otro material suelto. No se
utilizar medios qumicos para limpiar superficies.
Forma de aplicacin: Impregnacin acuosa
Dosificacin: De acuerdo a la dosis por metro cuadrado recomendada por el fabricante
del inhibidor.
Nmero de capas: Segn la recomendacin del fabricante del inhibidor.
Tiempo entre capas: Segn la recomendacin del fabricante del inhibidor.
Lavado Posterior: Si luego de la aplicacin del inhibidor fuera requerido el uso de un
sellador o recubrimiento protector, se deber enjuagar Previamente las superficies con
agua.
Luz Libre de Alcantarilla (por 3)= 3,40 m Altura Libre de alcantarilla (por 3) = 1,85 m
Espesor paredes y losas = 0,25 m
1-) Determinacion de cargas:
peso de estructura del pavimento:
peso propio de losa superior en inferior:
peso propio de paredes:
cantidad: 4,00
la carga viva considerada es una "baera" y el
50% de la carga total se divide para la longitud
de la alcantarilla en 1 metro de ancho
empuje de suelo:
Resumen de cargas + Mayoracin para losa superior: estructura de pavimeto: 0,00 x 1,4 0,00
peso propio: 0,60 x 1,4 0,84 6,65 T/m
peso de camin ("baera"): 3,41 x 1,7 5,81
Resumen de cargas + Mayoracin para losa inferior: peso propio: 0,60 x 1,4 0,84
peso de paredes: 0,50 x 1,4 0,71 1,55 T/m
Resumen de cargas + Mayoracin para paredes externas: empuje de suelo: 1,74 x 1,4 2,44
2,44 T/m
Carga total sobre el suelo =
NOTA: La carga reactiva del suelo considerada es para el anlisis estructural, en la realidad el esfuerzo es menor a 1 kg/cm2.
DISEO DE ALCANTARILLA TRIPLE
W (T/m)
0,00 11,20 1,00 0,00 1,65 0,00 0,00
espesor (m) longitud (m) ancho (m) volumen (m3) p.e. mat.(T/m3) Peso (T)
1,00 2,80 2,40 6,72 0,60
espesor (m) longitud (m) ancho (m) volumen (m3) p.e. HA (T/m3) Peso (T) W (T/m)
0,25 11,20
W (T/m)
0,25 2,35 1,00 2,35 2,40 5,64 0,50
espesor (m) altura (m) ancho (m) volumen (m3) p.e. HA (T/m3) Peso (T)
W (T/m)
25,00 24,00 1,41 58,84 30,00% 76,49 3,41
p.p. baera (T) capacidad (m3) p.e. material peso c. viva impacto Peso Total
TOTAL
TOTAL
TOTAL
6,64519642857143 x 11,2 = 74,43 Ton
1,65 0,45 1,00 1,74 1,74
p. suelo (T/m3) ka ancho (m) pres. inf. (T/m2) W tri. (T/m)
91,73 Ton
Q suelo: 8,19 Ton/m2
Carga reactiva del suelo: 8,19 Ton/m
1,545 x 11,2 = 17,30 Ton
2-) Planteo del prtico
W = 6,65
2,35
W= 2,44 W= 2,44
W= 1,55
W = 8,19
L= 3,73 L= 3,73 L= 3,73
Kv = 0,27 Kv' = 0,27 Kv = 0,27 Kv' = 0,27 Kv = 0,27 Kv' = 0,27
E a = 0,13 F a = 0,13 G a = 0,13 H
Kc = 0,43 Kc = 0,43 Kc = 0,43 Kc = 0,43
b = 0,27 b = 0,27 b = 0,27 b = 0,27
a = 0,21 a = 0,21 a = 0,21 a = 0,21 T= 0,92
t = 0,23 t = 0,23 t = 0,23 t = 0,23
b' = 0,27 b' = 0,27 b' = 0,27 b' = 0,27
Kc' = 0,43 Kc' = 0,43 Kc' = 0,43 Kc' = 0,43
A a = 0,13 B a = 0,13 C a = 0,13 D
Kv = 0,27 Kv' = 0,27 Kv = 0,27 Kv' = 0,27 Kv = 0,27 Kv' = 0,27
7,72 -7,72 7,72 -7,72 7,72 -7,72
-0,45 E F G H 0,45
0,67 A 1,79 -1,79 B 1,79 -1,79 C 1,79 -1,79 D -0,67
-9,513 9,513 -9,513 9,513 -9,513 9,513
RIGIDESES
M.E.P.
3-) Matriz de rigidez y momentos finales en barras:
A B C D E F G H des. = - m
A 0,69 0,13 0,00 0,00 0,21 0,00 0,00 0,00 0,27 7,04 A 15,73
B 0,13 0,96 0,13 0,00 0,00 0,21 0,00 0,00 0,27 0,00 B -3,438
C 0,00 0,13 0,96 0,13 0,00 0,00 0,21 0,00 0,27 0,00 C 3,438
D 0,00 0,00 0,13 0,69 0,00 0,00 0,00 0,21 0,27 -7,04 D -15,73
E 0,21 0,00 0,00 0,00 0,69 0,13 0,00 0,00 0,27 -7,27 E -15,98
F 0,00 0,21 0,00 0,00 0,13 0,96 0,13 0,00 0,27 0,00 F 3,471
G 0,00 0,00 0,21 0,00 0,00 0,13 0,96 0,13 0,27 0,00 G -3,471
H 0,00 0,00 0,00 0,21 0,00 0,00 0,13 0,69 0,27 7,27 H 15,98
des. 0,27 0,27 0,27 0,27 0,27 0,27 0,27 0,27 0,92 0,00 des. -9E-16
3,90 -8,93 8,18 -8,18 8,93 -3,90
-3,90 5,2979 3,39 5,298 3,90
3,97 5,274 3,40 5,274 -3,97
-3,97 8,90 -8,18 8,18 -8,90 3,97
-8,88178E-16
15,9784746
0,75 -0,75
M. FINALES
NEGATIVOS
15,72553355
-0,72 0,72
M. MAX.
POSITIVO
-3,438324606
3,438324606
-15,72553355
-15,9784746
3,470895098
-3,470895098
4-) Determinacin de M. positivos y cortantes:
W = 6,65
ANALISIS DE BARRA E-F: 3,90 8,93
1,66 m
V ISOSTATICO: 12,40 12,40
5,298 T-m
V HIPERESTATICO -1,35 1,35
V TOTAL 11,06 13,75
W = 6,65
ANALISIS DE BARRA F-G: 8,18 8,18
1,87 m
V ISOSTATICO: 12,40 12,40
3,39 T-m
V HIPERESTATICO 0,00 0,00
V TOTAL 12,40 12,40
WR = 6,65
ANALISIS DE BARRA A-B: 3,97 8,90
2,07 m
V ISOSTATICO: 12,40 12,40
5,274 T-m
V HIPERESTATICO -1,32 1,32
V TOTAL 11,08 13,73
Punto de corte 0 (izq. a der.) :
Mmax positivo:
Punto de corte 0 (izq. a der.) :
Mmax positivo:
Punto de corte 0 (der. a izq.) :
Mmax positivo:
WR = 6,65
ANALISIS DE BARRA B-C: 8,18 8,18
1,87 m
V ISOSTATICO: 12,40 12,40
3,40 T-m
V HIPERESTATICO 0,00 0,00
V TOTAL 12,40 12,40
ANALISIS DE BARRA E-A: V ISOS. V HIP. V. Tot.
3,90 X1= 3,69 m
0,96 -0,027 0,930 X2= 1,01 m
-3,07 T-m
W = 2,44 Nota: debido a las cargas externas (activas y reactivas)
no existe M. positivo en las paredes exteriores.
1,91 0,027 1,94
3,97
ANALISIS DE BARRA C-G: V ISOS. V HIP. V. Tot.
0,75
0,00 0,01 0,01 No existe M positivo.
0,00 -0,009 -0,01
0,72
Punto de corte 0 (der. a izq.) :
Mmax positivo:
Punto de corte 0 (izq. a der.) :
Mmax positivo:
e.q. cuadrtica:
5-) Diseo del Hormign Armado:
Diseo a
flexin
Para el momento mximo de diseo se necesita cuanta mnima, equivalente a 5 varillas de 16 mm / metro.
Se utiliza la misma cuanta para el resto de elementos, el mismo que funciona a su vez como acero de armado y temperatura.
Diseo a
corte
El cortante unitario actuante es menor al resistente, por lo que la seccin se acepta.
Chequeo de resistencia ante esfuerzos axiales: - A COMPRESION: AS x FY + AC x F'C =
Ningn esfuerzo axial sobrepasa la capacidad de los
elementos. - A TRACCION:: AS x FY + AC x F'C =
NOTA: la separacin de 20 cm entre varillas se encuentra dentro de las normas de hormign armado.
100 cm
25 cm
745246,6 kg
170261,9755 kg
745,2466 Ton
170,2619755 Ton
13750,44705 kg 8,868596281 kg/cm2
V. unitario
8,088498265 kg/cm2
1 var. De 14 mm cada 15 cm
1 var. De 14 mm cada 15 cm
0,00625 12,499528 cm2 0,00360 7,205232 cm2 10,773 cm892854,2825 kg-cm 527400,2562 kg-cm
100 cm 25 cm 5,00 cm 20,00 cm 280 kg/cm2 4200 kg/cm2 0,80
V. diseo V resistente
ro calculo As ro calculo As As finalM. Diseo M. Positivo
b h r ro maximo
0,01333
ro mnimo
0,00180
d f'c fy B1
6-) Detalles de cambio de suelo:
7-) Chequeo de esfuerzo en el suelo:
La peor condicin considerada fue que en un metro de ancho el suelo reacciona con 8,19 T/m2 en cada metro de ancho.
Ahora consideramos la alcantarilla llena de agua con las mismas cargas externas:
peso del agua = ( L.Total x 3 x 1 ) m3 x 1 T/m3 = 33,60 T
esfuerzo adicional = Peso del Agua / (L.EXTERIOR x 1 ) m2 = 3 T / m2
Esfuerzo total maximo en el suelo: 11,19 T / m2 que equivalen a : 1,12 Kg/cm2un poco mayor que el admisible de 1 kg/cm2
pero se acepta, ya que el peso del 50% de la carga viva en realidad se
distribuye en un ancho mayor de 1 metro; adems el esfuerzo admisible
esta disminiudo por un factor de seguridad de 3.
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