01 Memoria de Calculo Pizana.pdf

PROYECTO:

FECHA: ene-12

PERIODO DE DISEÑO

Periodo de vida util T: 20 AÑOS

POBLACION ACTUAL

Nº DE VIVIENDAS:

PUERTO PISANA: 428

TOTAL VIVIENDAS: 428

Hab/vivienda: 4 hab

Población Actual Pa: 1712 hab

POBLACION FUTURA O DE DISEÑO

Donde:

Población actual Pa: 1712 hab

Coeficiente de crecimiento anual r: 18 x mil hab

Periodo de diseño t: 20 años

Población futura Pf: 2328 hab

DOTACIÓNDomestico:

MINSA: ZONAS RURALES

Costa: Norte 70 Lts/hab/dia

sur 60 Lts/hab/dia

Sierra: >1500 msnm 50 Lts/hab/dia

<1500 msnm 60 Lts/hab/dia

Selva: 70 Lts/hab/dia

RNE: Clima frio: 180 Lts/hab/dia

Clima templado/calido: 220 Lts/hab/dia

Lotes <90 m2

Clima frio: 120 Lts/hab/dia

Clima templado/calido: 150 Lts/hab/dia

CALCULO DE CAUDALES Y VOLUMEN DE RESERVORIO

AMPLIACION Y MEJORAMIENTO DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE, DESAGUE Y

ALCANTARILLADO PLUVIAL DEL CENTRO POBLADO DE PUERTO PISANA DISTRITO

DE POLVORA - PROVINCIA DE TOCACHE - REGION SAN MARTIN

)1000

.1(

trPP af +=

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ORGANIZACIÓN PANAMERICANA DE LA SALUD

Costa: 50 Lts/hab/dia

Sierra: 40 Lts/hab/dia

Selva: 60 Lts/hab/dia

>2000 hab. Pequeñas Ciudades: 100 Lts/hab/dia

Asumimos Dotación Dot: 150 Lts/hab/dia

Comercial:

Consumo Promedio por conexión: 70 m3/mes/conexión

Número de conexiones: 15

Total: 0.41 Lts/seg

Otros (Colegios, puestos de salud,etc):

Consumo Promedio por conexión: 160 m3/mes/conexión

Número de conexiones: 7

Total: 0.43 Lts/seg

CALCULO DE CAUDALES DE DISEÑO Y VARIACIONES DE CONSUMO

Consumo Promedio Anual

Domestico

Qp1: 4.04 Lts/seg

Comercial:

Qp2: 0.41 Lts/seg

Otros:

Qp3: 0.43 Lts/seg

Qp: 4.88 Lts/seg

Consumo Máximo Diario

K1: 1.30

Qmd: 6.34 Lts/seg

Consumo Máximo Horario:

K2: 2.00

Qmh: 9.76 Lts/seg

86400

.DotPQ FP =

Pmd QKQ .1=

Pmh QKQ .2=

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CALCULO DE VOLUMEN DE RESERVORIOVolumen de Rerservorio:

Porcentaje de almacenamiento P: 25 %

Volumen de almacen.: 137.00 m3

150.00

Reservorio Vol. Calcu. Vol. Real

1 (existente) 50.00 50

2 (nuevo) 100.00 100

150.00

RESERVORIO N° 02Volum.: 100.00 M3

Dimensiones: RECTANGULAR

Largo: 5.00 m.

Ancho 5.00 m.

Alto: 4.00 m.

altura libre: 0.30 m.

Alto total: 4.30

Asumimos:

Largo: 5.00 m.

Ancho 5.00 m.

Alto: 4.80 m.

Dimensiones: CIRCULAR

Diámetro: 6.00 m.

Altura: 3.54 m.

Asumimos:

Diámetro: 6.00 m.

Altura: 4.00 m.

Distribución de Reservorios

xPxQVr md 40.86=

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PROYECTO:

FECHA: ene-12

DATOS BASICOS:

Factor de retorno:

C= 0.8

Población futura:

Pf: 2328 hab

Dotación:

Dot: 150 Lts/hab/dia

Comercial:

Qp2= 0.41 Lts/seg

Otros:

Qp3= 0.43 Lts/seg

K1= 1.2

K2= 1.5

K= 1.8

Longitud Total de Tuberias:

L= 6808.24 ml

CALCULO DE CAUDALES DE DISEÑO

Caudal medio:

Domestico

Qp1: 3.23 Lts/seg

Comercial:

Qp2: 0.41 Lts/seg

Otros:

Qp3: 0.43 Lts/seg

Qp: 4.07 Lts/seg

CALCULO DE CAUDALES DE AGUAS RESIDUALES

AMPLIACION Y MEJORAMIENTO DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE, DESAGUE Y

ALCANTARILLADO PLUVIAL DEL CENTRO POBLADO DE PUERTO PISANA

DISTRITO DE POLVORA - PROVINCIA DE TOCACHE - REGION SAN MARTIN

86400

.. DotPCQ F

med =

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Caudal Máximo Horario:

Qmh: 7.33 Lts/seg

Caudal de infiltración:

Qi= 0.5000 Lts/seg/Km

Qi= 0.0005 Lts/seg/ml

Qit= 3.40 Lts/seg

Caudal de Entradas ilicitas:

Qe= 10.00 % Qmh

Qe= 0.73 Lts/seg

Caudal de Diseño:

Qd=Qmh+Qit+Qe

Qd= 11.46 Lts/seg

Caudal por tramos en la red:

Qu= Qd/L

Qu= 0.0017 Lts/seg/ml

Caudal minimo en la tuberia:

Qmin= 1.50 Lts/seg

Pmh QKQ .=

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PROY:

1. Datos Generales

Qmax= 10.67 m3/s Caudal maximo de diseño

Qmin= 0.02 m3/s Caudal minimo

Q= 0.00634 m3/seg Caudal de derivacion

S= 0.07 m/m Pendiente del Cauce del Rio.

n= 0.045 coeficiente de Manning para el cauce del Rio,

b= 8.00 m. Ancho de encausamiento (Se debe cuidar las condiciones naturales).

2. Tirante normal del Rio dentro de los muros de encausamientoSeccion Rectangular

S= 0.07 m/m

n= 0.04 Asumimos menos que el rio por que los bordes seran menos rugosas que el fondo

Formula de Manning:

Calculamos "Y" por tanteos:

Y= 0.4020 m. Tirante normal

A= 3.216 m2 Area Hidraulica

P= 8.804 m Perimetro mojado

R= 0.37 m Radio Hidraulico.

Qprueba= 10.69 m3/seg Caudal calculado por la formula de Manning

Qreal= 10.67 m3/seg Caudal Real

Error: -0.020967448

3. Diseño del Canal de LimpiaVelocidad requerida para Iniciar el arrastre:

c= 3.2 Para arena y grava

d= 0.2 m. diametro del grano mayor

Vo= 2.15 m/s

Ancho del Canal de limpia:

Q= Caudal a discurrir en el canal de limpia Q=2*Qder= 0.01268 m3/seg

Vo= Velocidad de arrastre Vo= 2.15 m/seg

g= Aceleracion de la gravedad

B= 0.01 m.

No debe ser menor que: b/10= 0.8 m.

Asumimos: B= 0.80 m.

Pendiente del canal de limpia:

Ic= Pendiente del canal de limpia

n= 0.025 Coeficiente de Mannig

g= 9.81 m/s2

q= 0.01585 m3/seg/m caudal unitario

Ic= 0.020 m/m

DISEÑO DE BOCATOMA CON PRESA DERIVADORA

AMPLIACION Y MEJORAMIENTO DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE, DESAGUE Y ALCANTARILLADO PLUVIAL DEL CENTRO POBLADO DE

PUERTO PISANA DISTRITO DE POLVORA - PROVINCIA DE TOCACHE - REGION SAN MARTIN

dn

3H

h

P

d1

d2

e>0.90

1.5D

dn

LdPerfilBanqueta o solado

Colchon disipador

Escollera

Nivel cauce

Nivel Normal

Nivel minimo

PERFIL BARRAJE-PRESA DERIVADORA

Nivel hidrostatico

Vn2/2g

C

C1Cn

Co

2/13/2.1

SRAn

Q =

2/15.1 cdVo =

9/2

9/102

q

gnIc =

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Modificacion de los parametros:

Qbarra= 10.66366 m3/seg Suponemos que en algun momento el canal de limpia estara cerrada

Longitud del Barraje= 7.2 m.

4. Diseño de la Toma o CaptacionDiseño de las rejillas

Perdida de Carga:

H= Perdida de carga en pulgadas

T= 0.125 espesor de la platina en pulgadas

V= 3.28 Velocidad de ingreso a travez de la rejilla en pies/seg

A= 90.00 Angulo de la rejilla con la horizontal

B= 0.00 Angulo de aproximacion

D= 2.50 Separacion entre ejes de cada platina en pulgadas

H= 0.0355209 Pulg

H= 0.00090223 m.

Ventana de Captacion:

Formula de Vertedero:

Q= 0.00634 m3/seg Caudal a derivar

c= 1.84 Coeficiente de Vertedero

L= 0.10 m. Longitud de la ventana.

h= 0.11 m. Altura de la ventana de captacion

ht=h+H= 0.11 m. Altura total mas perdidas.

5.Diseño del Barraje Vertedero o AzudAltura del barraje vertedero

Co= Cota de la cresta del barraje

C= 0.00 msnm Cota del lecho detras del barraje

ho= 0.60 m Altura necesaria para evitar el ingreso de material

h= 0.11 m. Altura de la ventana de captacion.

0.20 m Para corregir efectos de oleaje.

Co= 0.91 m.

Carga de agua sobre al cresta del vertedero:

Capacidad de descarga del Vertedor:

Q= 10.66366 m3/seg Descarga

C= 2.18 Coeficiente de descarga

L= 7.2 m. Longitud del barraje

Se calcula verificando con la tabla.

H= 0.77 m.

P= 0.91 m Altura del barraje

P/H= 1.17

Forma de la cresta del barraje vertedero.

Perfil teorico:

H= 0.77 m.

R1= 0.386 X1= 0.135243452

Perfil de la US. Bureau of Reclamation R2= 0.155 X2=

X Y0 0.00

0.1 -0.01

0.2 -0.03

0.3 -0.07

0.4 -0.11

0.5 -0.17

0.6 -0.24

0.7 -0.32

0.8 -0.41

0.9 -0.51

1 -0.62

1.1 -0.74

1.2 -0.87

1.3 -1.01

1.4 -1.16

1.5 -1.32

1.6 -1.48 Relacion del perfil sugerido: 1: 1.5

Ubicación de la Ordenada en el disipador: 0.214 m.

6.Diseño del Solado o Colchon DisipadorCalculo de d1 ( Tirante al pie del Barraje Vertedero):

V1= Velocidad al pie del Talud

C: Cota del terreno en O.

C1: Cota del colchon disipador

P: Altura del barraje

H= Altura de lamina vertiente

d1: Tirante del rio al pie del talud.

hf: Perdida por friccion entre 0-1

Vh: Velocidad en la cresta del barraje.

-2.00

-1.80

-1.60

-1.40

-1.20

-1.00

-0.80

-0.60

-0.40

-0.20

0.00

X

8/15

2

))().(((.

32.1 BSecASenD

VTH ÷

ø

öçè

æ=

2/3cLhQ =

20.0+++= hhoCCo

YHX 85.085.1 0.2=

2/3CLHQ =

3/2

÷ø

öçè

æ=CL

QH

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C-C1= 0.95 m.

P= 0.91 m.

H= 0.77 m.

Esta formula debe verificarse para el caudal dado. Vh=Q/(HL)= 1.92 m/s

hf= 0.02 m.

Variar d1 hasta obtener dos V1 muy parecidos d1= 0.21 m Prueba

V1= 7.12588417 m/seg

V1=Q/A= 7.05268519 m/seg

Error: -0.07319899

Calculo del Tirante conjugado d2:d1= 0.210 m

V1= 7.09 m/seg

Y= 0.402 m. Tirante normal

r= 0.95 m.

d2= 1.37 m.

Y+r= 1.352 m.

error= 0.014 m. Aceptable.

Calculo de la longitud del colchon disipador.d1= 0.21 m

Schoklitsch: d2= 1.37 m.

L=5(d2-d1)= 5.78 m.

Safranez:

L=6d1F1 6.22 m

F1=V1/(gd2)^0.5= 4.94 Numero de Froude

US Bureau of Reclamation:

L=4d2= 5.463 m.

Asumimos: L= 6.20 m.

Longitud de la Banqueta o Solado:Ho= 0.77

Lb=3Ho= 2.32 m.

Asumimos: Lb= 2.35 m.

Calculo del control de infiltracion:Formula de Lane: Lw=ch

c: Coeficiente de Lane.

h: Diferencia de Carga hidrostatica

c= 6 Arenas de tamaño mediano.

h= 0.50

Lw= 3.03 m.

Tomaremos una pantalla de:Lw= 3.00 m.

Calculo del Espesor del Colchon disipador:T: Espesor del solado

h: 0.50 m Carga hidrostatica

ß= 2300 kg/m3 Peso especifico del colchon

γ= 1000 Kg/m3 Peso especifico del agua

T= 0.52 m

Asumimos: T= 0.55 m

7. Diseño del Muro de EncausamientoHm=P+Ho+BL P= 0.91 m Altura del barraje

Ho= 0.77 m Carga sobre el barraje

BL= 0.5 m Borde libre para muros.

Hm= 2.18 m Altura del muro.

Asumimos: Hm= 2.20 m

Longitud aguas Arriba:

Longitud de la curva de remanso: L=2h/Io

h= 0.05 Sobreelevacion del tirante normal

Io= 0.06771329 Pendiente del cauce del rio

Lm= 1.41774239 mLongitud aguas abajo. Terminara en el extremo de la poza de disipacion

Profundidad de Socavacion

q= 1.48 m3/s/m Caudal unitario

q= 15.942 pies3/seg/pie

f= 5 Material rocoso

Ps= 3.33 pies

Ps= 1.02 m

2/12

111 ))2

(2( fH hg

VdHPCCgV -+-++-=

g

Vh Hf

21.0

2

=

2/1

1

2

1

2

112 2

42 ÷÷ø

öççè

æ++

-= d

g

Vddd

1

1

3

4

-=

gb

hT

)(9.0

3/12

piesf

qPs ÷÷

ø

öççè

æ=

Pag. 3 de 5

1.05 m.

8. Diseño del Enrocado de Proteccion o EscolleraLs: Longitud de escollera

C= 4 Coeficiente de Bligh. Arena gruesa, gravas.

q= 1.48 m3/s/m Caudal unitario.

Db= 0.91 m.

D1= 0.50 m.

Ls= 1.41 m.

Asumimos Ls= 1.45 m.

9. Diseño del Desarenador.Dimensiones: Asumimos los siguientes datos:

Dd= 0.3 m. Profundidad de decantacion.

f= 2 Factor de seguridad

Vh= 0.1 m/s Velocidad en el desarenador

Vd= 0.01 m/s Velocidad de Decantacion para particulas

de arena 0.5 mm.

Q= 0.00634 m3/seg Caudal en el canal.

W= 0.21 m. Ancho del desarenador

Ld= 6.00 m Longitud del desarenador

Asumimos: W= 0.60 mLd= 6.00 m

Capacidad del Tanque colector:

S= 0.05 Kg/m3 Capacidad de transporte de sedimentos.

Tl= 60 dias Frecuencia de limpia

Cs= 1643.328 Kg Cantidad de sedimento

Da= 2600 Kg/m3 Densidad de la Arena.

Vol= 0.63 m3 Volumen del sedimento.

Capacidad del tanque: Ct= 1.26 m3 Considerando una densidad de

acumulacion del 50%

Profundidad de recoleccion:

Dr= 0.35 m.

Asumimos: Dr= 0.35 m.

Canal de transicion: Q= 0.00634 m3/seg

bt= 0.2 m. Ancho Seccion Rectangular.

S= 0.07 m/m Pendiente del canal

n= 0.015 Coeficiente de Manning

Y= 0.02 m. Tirante. Cambiar hasta que el error sea pequeño.

A= 0.004 m2 Area hidraulica

P= 0.24 m. Perimetro mojado

R= 0.016666667 m. Radio Hidraulico

Q rea= 0.006 m3/seg

Q Calculado= 0.005 m3/seg

Error: 0.001812364

V= 1.59 m/s Velocidad. aceptable

Borde Libre= 0.5 m. Para corregir demasias antes del aliviadero

Altura Canal= 0.52 m. Altura total del Canal.

Asumimos: B= 0.20 m. Ancho canal.

H= 0.60 m. Altura total del canal.

Longitud de Transicion: B1= 0.20 m Ancho canal transicion

B2= 0.60 m. Ancho del desarenador.

Lt= 0.80 m. Longitud de la transicion de entrada.

Asumimos: 0.80 m

Longitud de transicion de salida:

Ls= 0.40 m. Longitud de transicion de salida

Asumimos: 0.40 m.

Profundidad de cimentacion Ps=

÷÷

ø

ö

çç

è

æ-÷÷

ø

öççè

æ= 112.16.0

2/1

1

2/1

1D

qDbCDLs

VhDd

QW =

fDdVd

VhLd .=

TSQCs ..=

LdW

Ctdr

.=

2/13/2.1

SRAn

Q =

( )122 BBLt -=

12 BBLs -=

Pag. 4 de 5

9. Diseño del Aliviadero de Demasias.Se colocara en el Desarenador.

W= 0.60 m. Ancho del desarenador.

Q= 0.00634 m3/seg Caudal de diseño

V= 0.1 m/seg Velocidad en el desarenador.

%Q= 30 % Porcentaje de incremento de caudal.

Qd= 0.008242 m3/seg Caudal de avenida

d1= 0.11 m. Tirante normal

d2= 0.14 m. Tirante de avenida

hc= 0.03 m. Carga en el vertedero.

Qev= 0.001902 m. Caudal a evacuar.

Ecuacion del vertedero Standar:

Q= 0.001902 m3/seg Caudal a evacuar,

Cw= 1.6 Coeficiente de descarga

hc= 0.03 m Carga del vertedero.

Lv= 0.21 m. Longitud del aliviadero

Asumiremos: Lv= 0.50 m Ya que su construccion no implica demasiados costos.

10. Diseño de la Compuerta Reguladora.Q= 0.00634 m3/seg Caudal que debe pasar por la compuerta

C= 0.80 Coeficiente de descarga.

V= 2.50 m/s Velocidad de diseño recomendado.

h= 0.32 m. Diferencia de niveles entre aguas arriba y abajo de la comp.

A= 0.00317 m2. Area de abertura de la compuerta.

Bc= 0.20 m. Ancho de compuerta. Asumimos igual al ancho del canal.

H= 0.02 m. Altura de la abertura de la compuerta.

VW

Qd =

2/3... chLvCwQ =

( ) CAVghCAQ == 2/12

Pag. 5 de 5

OBRA:

TRAMO DESARENADOR - SEDIMENTADOR

DATOS DE DISEÑO

Q= 6.34 Lts/seg Caudal de Diseño

C= 150 Material de la Tuberia

Cota Entrada= 550.38 msnm Captación

Cota Salida= 529.02 msnm Caja rompe presión Nº 01

Longitud Total= 989.84 mts

P min= 0 mts. Presion minima de Salida

CALCULO DEL DIAMETRO

J= 0.022 m/m

D= 3.06 pulg

Usaremos D1= 4 pulg

D2= 4 pulg

Carga disponible total: H= 21.36 m.

D1= 4 pulg J1= 0.006 m/m

V1= 0.78 m/s

0.031 m.

D2= 4 pulg J2= 0.006 m/m

V2= 0.78 m/s

0.031 m.

Longitudes de Tuberias= L1= 989.84 m. D1= 4 pulg

L2= 0.00 m. D2= 4 pulg

DISEÑO DE LINEA DE CONDUCCION

AMPLIACION Y MEJORAMIENTO DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE, DESAGUE Y ALCANTARILLADO PLUVIAL DEL CENTRO POBLADO DE PUERTO PISANA DISTRITO DE POLVORA - PROVINCIA DE TOCACHE - REGION SAN MARTIN

54.063.22785.0 JxCDQ =

L

PNNJ .min21 --=

=g

V

2

2

1

=g

V

2

2

2

Pag. 1 de 3

VERIFICACION DE LAS PERDIDAS

a) Perdidas por cambio de dirección

Codos Horizontales:

Codos Cantidad Alt. Velo. Perdidas

90 5 0.03 0.04

45 5 0.03 0.03

22 1/2 29 0.03 0.11

11 1/4 0 0.03 0.00

Total: 0.18

Codos Verticales:

Codos Cantidad Alt. Velo. Perdidas

90 5 0.03 0.04

45 5 0.03 0.03

22 1/2 29 0.03 0.11

11 1/4 0 0.03 0.00

Total: 0.18

Perdidas Total: 0.36 m.

b) Perdidas por Valvula de Control:

Valvula de Compuerta Abierta K= 0.2

Numero de Valvulas= 2

V1= 0.78 m/seg

V2= 0.78 m/seg

hf= 0.01 m.

c) Perdidas por entrada normal al tubo:

0.02 m.

d) Perdidas en la Te:

de paso directo (Purga): K= 0.6

Cantidad: 2

De paso lateral (Salida lateral): K= 1.3

Cantidad: 2

hf= 0.12 m.

g

Vkh f

2

2

=

==g

Vh f

25.0

2

Pag. 2 de 3

e) Perdidas por ampliacion gradual:

K= 0.3

Cantidad: 0

hf= 0.00 m.

f) Perdidas por reduccion gradual:

K= 0.15

Cantidad: 0

hf= 0.00 m.

g Perdidas por salida de la Tuberia:

0.03 m.

Perdida Total: 6.30 m.

Presion de Salida: 15.06 m.

Perdidas locales

Totales:0.54 m.

Perdida por

longitud:5.76 m.

==g

Vh f

20.1

2

2

å =fh

2211 LJLJ +=

Pag. 3 de 3

OBRA PASE AEREO N° 01

LUGAR PUERTO PIZANA - POLVORA - TOCACHE - SAN MARTIN

DATOS GENERALESL= 35 m. longitud del pasef= 3.5 m. flecha

n= 0.1 f/L

Ø= 4 pulg 110 mm

Fy= 2530 kg/cm2

Fy adm= 1265 Kg/cm2

Peso acero: 7850 kg/m3

Angulo del fiador I: 29.00 °

Angulo del fiador D: 29.00 °

X (m) Y (m)

0.00 0.00

1.00 0.39

2.50 0.93

4.00 1.42

5.50 1.85

7.00 2.24

8.50 2.57

10.00 2.86

11.50 3.09

13.00 3.27

14.50 3.40

16.00 3.47

17.50 3.50

Longitud total de cable: 35.91 ml

Angulo del cable: Tg = 0.40

α= 21.80 °

CARGAS ACTUANTES

Peso tuberia: 41.03 kg/m

Peso de pernos, platinas, soldadura, etc: 20 kg/m

Peso de agua + impacto 30%: 12.35 kg/m

Sobrecarga de montaje: 100 kg/m

Total: 173.38 kg/m

DISEÑO DE PENDOLAS

Distancia entre pendolas: 1.50 m

Carga actuante: 260.07 Kg

Fy adm= 1265 Kg/cm2

0.91

0.73

0.60

0.53

0.50

3.07

2.58

2.15

1.76

1.43

1.14

DISEÑO DE PASE AEREO PARA TUBERIAS

GEOMETRIA DEL CABLE LONGITUD DE PENDOLASY(M)

3.61

Pag. 1 de 5

Area: 0.21 cm2

Usaremos pendolas de 3/8" para evitar deformaciones excesivas

Area: 0.71 cm2

Longitud total de pendolas: 5797.71 cm

Volumen total: 0.0041 m3

Peso total: 32.31 kg

Peso por metro lineal de puente: 0.92 Kg/m

DISEÑO DE CABLES:

Para el calculo del peso del cable usaremos: 1 cable de 3/4".

Peso del cable: 1.34 kg/m

Cargas previas 173.38 kg/m

Peso de pendolas. 0.92 kg/m

Total: P= 175.64 kg/m

Tension Horizontal: 7684.39 kg

Tension en el cable: 8276.34 Kg.

8.28 Tn.

Factor de seguridad: 3

Diametro PesoClase A

(Tn)# cables

1 3/8" 4.51 71.20 0.349

1 1/4" 3.72 58.95 0.421

1 1/8" 3.02 48.10 0.516

1" 2.38 38.10 0.652

7/8" 1.83 37.60 0.660

3/4" 1.34 31.50 0.788

Usaremos: 1 cable de 1"

DISEÑO DE ABRAZADERA DE LA PENDOLA

Tension en la pendola: 0.26 Tn

Tension Ult. en la pendo: 0.42 Tn

Usaremos 1 perno de 3/8"

Fub= 8.4 Tn/cm2

m= 2 Planos de corte

Ab= 0.71 cm2

4.65 Tn

6 torones de 19 alambres c/u alma de cañamo:

==f

PLH

8

2

=+= 22

1618

nf

PLT

== mAbxFubxRu )60.0(65.0

Pag. 2 de 5

Aplastamiento en la plancha:Usaremos una platina de 1/4":

t= 0.64 cm

d= 0.95 cm

Fu= 4.08 Tn/cm2

Ø= 0.75 Factor de reduccion de resistencia.

4.44 Tn

DISEÑO DE LA CAMARA DE ANCLAJE

Angulo de inflexion del fiador: 29.00 °

Tension Horizontal: 7,684.39 Kg

Tension inclinada en el fiador: 8,785.99 Kg

Componente Horizontal: 7,684.39 Kg

Componente Vertical: 4,259.54 Kg

Probamos con:

Ancho= 2.00 m Camara:

Largo= 2.00 m a= 0.6 m

Alto= 1.50 m hc= 1.15 m.

Volumen= 6.00 m3 Vol= 0.414 m3

Volumen real= 5.59

PE Concreto= 2300 Kg/cm3

Peso maciso= 12847.8 Kg.

Componente Vertical de la reaccion:

Rv= 8,588.26 Kg

Verificacion al volteoT= 4,259.54 Kg.

P= 12,847.80 Kg

h= 1.50 m.

θ= 61.00 °

a= 1.00 m.

m= 2.00 Factor de seguridad

x= 0.81 m

Cae dentro del tercio central

Verificacion de la capacidad portante:Presion maxima:

P= 0.21 Kg/cm2

Capacidad portante:

Pa= 1.5 Kg/cm2 > P OK

== dtFuRup 4.2f

qq

mTCosP

mThCosPax

--

=

Pag. 3 de 5

Verificacion al deslizamiento:Coeficiente de seguridad al arrastre: 2

Componente Vertical:

P= 4328.72 Kg

Coeficiente de rozamiento: 0.7

Fr= 3030.10 Kg (1)

Empuje de tierras sobre las paredes laterales

h= 1.50 m. Altura del maciso

Pe suelo= 1700 Kg/m3 Peso especifico del suelo.

Ø= 35 ° Angulo de friccion interna del suelo.

2073.09 Kg

La friccion sera= 1451.16 Kg (2)

Empuje pasivo ejercido sobre la pared delantera:

14115.08 Kg (3)

Sumando (1)+(2)+(3): 18596.35 Kg

Reaccion Horizontal: 15368.78 Kg Ok

TENSIONES EN LOS FIADORES

Angulo del fiador Izquierdo: 29.00 °

Angulo del fiador Derecho: 29.00 °

Angulo del cable principal: 21.80 °


Tension en el fiador Izquierdo: 8,785.99 Kg

Tension en el fiador Derecho: 8,785.99 Kg

Reacciones en las torres:

P= 7,333.30 Kg Torre izquierda

P= 7,333.30 Kg Torre derecha

DEZPLAZAMIENTO DE LOS CARROS

P= 175.64 kg/m

L1= 8.46 m Longitud Horizontal del fiador

α1= 29.00 °

E= 1,400,000 kg/cm2

A= 5 cm2 Area de los cables

7684.39 kg

1.21 cm

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1 22 qTghPE

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1 22 qTghPE

==D a31Sec

EA

HLL

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PLH

8

2

Pag. 4 de 5

CALCULO DE LOS CARROS DE DILATACION

Presion total vertical:

p= 7,333.30 kg

Diametro de los rodillos de acero moldeado:

f= 7 Tn/cm2 Esfuerzo admisible sobre el rodillo.

E= 2150 Tn/cm2 Modulo de elasticidad.

P= p/an Tn/cm2 Presion unitaria en cada rodillo

r= 2.5 cm radio del rodillo

n= 4 Numero de rodillos.

a= 19.38 cm

Asumimos: 12 cm.

Ancho total: 16 cm Plancha Inferior

Voladizo: 6 cm

Largo: 22.5 cm

P= 20.37 Kg/cm2 Presion en la plancha

rE

Pf 42.0=

Pag. 5 de 5

OBRA PASE AEREO N° 02

LUGAR PUERTO PIZANA - POLVORA - TOCACHE - SAN MARTIN

DATOS GENERALESL= 20 m. longitud del pasef= 2 m. flecha

n= 0.1 f/L

Ø= 4 pulg 110 mm

Fy= 2530 kg/cm2

Fy adm= 1265 Kg/cm2

Peso acero: 7850 kg/m3

Angulo del fiador I: 29.00 °

Angulo del fiador D: 29.00 °

X (m) Y (m)

0.00 0.00

1.00 0.38

2.50 0.88

4.00 1.28

5.50 1.60

7.00 1.82

8.50 1.96

10.00 2.00

Longitud total de cable: 20.52 ml

Angulo del cable: Tg = 0.40

α= 21.80 °

CARGAS ACTUANTES

Peso tuberia: 41.03 kg/m

Peso de pernos, platinas, soldadura, etc: 20 kg/m

Peso de agua + impacto 30%: 12.35 kg/m

Sobrecarga de montaje: 100 kg/m

Total: 173.38 kg/m

DISEÑO DE PENDOLAS

Distancia entre pendolas: 1.50 m

Carga actuante: 260.07 Kg

Fy adm= 1265 Kg/cm2

Area: 0.21 cm2

Usaremos pendolas de 3/8" para evitar deformaciones excesivas

Area: 0.71 cm2

Longitud total de pendolas: 1981.00 cm

Volumen total: 0.0014 m3

Peso total: 11.04 kg

Peso por metro lineal de puente: 0.55 Kg/m

DISEÑO DE PASE AEREO PARA TUBERIAS

GEOMETRIA DEL CABLE LONGITUD DE PENDOLASY(M)

2.12

1.63

1.22

0.91

0.68

0.55

0.50

Pag. 1 de 4

DISEÑO DE CABLES:

Para el calculo del peso del cable usaremos: 1 cable de 3/4".

Peso del cable: 1.34 kg/m

Cargas previas 173.38 kg/m

Peso de pendolas. 0.55 kg/m

Total: P= 175.27 kg/m

Tension Horizontal: 4381.80 kg

Tension en el cable: 4719.34 Kg.

4.72 Tn.

Factor de seguridad: 3

Diametro PesoClase A

(Tn)# cables

1 3/8" 4.51 71.20 0.199

1 1/4" 3.72 58.95 0.240

1 1/8" 3.02 48.10 0.294

1" 2.38 38.10 0.372

7/8" 1.83 37.60 0.377

3/4" 1.34 31.50 0.449

Usaremos: 1 cable de 3/4"

DISEÑO DE ABRAZADERA DE LA PENDOLA

Tension en la pendola: 0.26 Tn

Tension Ult. en la pendo: 0.42 Tn

Usaremos 1 perno de 3/8"

Fub= 8.4 Tn/cm2

m= 2 Planos de corte

Ab= 0.71 cm2

4.65 Tn

Aplastamiento en la plancha:Usaremos una platina de 1/4":

t= 0.64 cm

d= 0.95 cm

Fu= 4.08 Tn/cm2

Ø= 0.75 Factor de reduccion de resistencia.

4.44 Tn

DISEÑO DE LA CAMARA DE ANCLAJE

Angulo de inflexion del fiador: 29.00 °


Tension inclinada en el fiador: 5,009.95 Kg

Componente Horizontal: 4,381.80 Kg

Componente Vertical: 2,428.88 Kg

Probamos con:

6 torones de 19 alambres c/u alma de cañamo:

==f

PLH

8

2

=+= 22

1618

nf

PLT

== mAbxFubxRu )60.0(65.0

== dtFuRup 4.2f

Pag. 2 de 4

Ancho= 1.60 m Camara:

Largo= 1.60 m a= 0.6 m

Alto= 1.50 m hc= 1 m.

Volumen= 3.84 m3 Vol= 0.36 m3

Volumen real= 3.48

PE Concreto= 2300 Kg/cm3

Peso maciso= 8004 Kg.

Componente Vertical de la reaccion:

Rv= 5,575.12 Kg

Verificacion al volteoT= 2,428.88 Kg.

P= 8,004.00 Kg

h= 1.50 m.

θ= 61.00 °

a= 0.80 m.

m= 2.00 Factor de seguridad

x= 0.59 m

Cae dentro del tercio central

Verificacion de la capacidad portante:Presion maxima:

P= 0.22 Kg/cm2

Capacidad portante:

Pa= 1.5 Kg/cm2 > P OKVerificacion al deslizamiento:Coeficiente de seguridad al arrastre: 2

Componente Vertical:

P= 3146.24 Kg

Coeficiente de rozamiento: 0.7

Fr= 2202.37 Kg (1)

Empuje de tierras sobre las paredes laterales

h= 1.50 m. Altura del maciso

Pe suelo= 1700 Kg/m3 Peso especifico del suelo.

Ø= 35 ° Angulo de friccion interna del suelo.

1658.47 Kg

La friccion sera= 1160.93 Kg (2)

Empuje pasivo ejercido sobre la pared delantera:

11292.07 Kg (3)

Sumando (1)+(2)+(3): 14655.37 Kg

Reaccion Horizontal: 8763.60 Kg Ok

TENSIONES EN LOS FIADORES

Angulo del fiador Izquierdo: 29.00 °

Angulo del fiador Derecho: 29.00 °

Angulo del cable principal: 21.80 °

=-= )2

45(..2

1 22 qTghPE

=+= )2

45(..2

1 22 qTghPE

qq

mTCosP

mThCosPax

--

=

Pag. 3 de 4


Tension en el fiador Izquierdo: 5,009.95 Kg

Tension en el fiador Derecho: 5,009.95 Kg

Reacciones en las torres:

P= 4,181.60 Kg Torre izquierda

P= 4,181.60 Kg Torre derecha

DEZPLAZAMIENTO DE LOS CARROS

P= 175.27 kg/m

L1= 5.21 m Longitud Horizontal del fiador

α1= 29.00 °

E= 1,400,000 kg/cm2

A= 2.8 cm2 Area de los cables

4381.80 kg

0.76 cm

CALCULO DE LOS CARROS DE DILATACION

Presion total vertical:

p= 4,181.60 kg

Diametro de los rodillos de acero moldeado:

f= 7 Tn/cm2 Esfuerzo admisible sobre el rodillo.

E= 2150 Tn/cm2 Modulo de elasticidad.

P= p/an Tn/cm2 Presion unitaria en cada rodillo

r= 2.5 cm radio del rodillo

n= 4 Numero de rodillos.

a= 11.05 cm

Asumimos: 12 cm.

Ancho total: 16 cm Plancha Inferior

Voladizo: 6 cm

Largo: 22.5 cm

P= 11.62 Kg/cm2 Presion en la plancha

==D a31Sec

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HLL

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Pag. 4 de 4

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1.- DATOSCaudal de diseño: 6.34 lps

Q= 0.00634 m3/s

Numero de Unidades: N= 2

Velocidad de filtracion: Vf= 2.00 m/h 2 - 3 m/h

Relacion Largo/Ancho: M= 4.00 /1.00

2.- CÁLCULOSRESULTADO UND

1 Area total del filtro At= 11.41 m2

2 Area del filtro de cada unidad: Af= 5.71 m

3 Caudal del filtro Qf= 0.0032 m3/s

b= 1.19 m2

b= 1.20 m

L= 4.80 m

b= 5.00 m

lc= 1.00 m

h= 1.00 m

3.- RESUMEN

PARAMETROS VALOR UND

Velocidad de filtración 2.00 m/h

Area máxima de cada unidad 5.71 m2

Número de unidades 2.00

Borde libre 0.30 m 0.30

6-13 mm

13-19 mm

19-25 mm

1-2 mm

2-5 mm

5-10 mm

10-25 mm

Altura total: 1.20 m

Granulometría del lecho de soporte: 0.3

0.6

H=

Asumimos

Ancho del filtro:

SIMBOLO

Vf

Granulometría del lecho filtrante:

Capa 01: 20cm

Capa 02: 20cm

Capa 03: 20cm

6Longitud de la capa de recuperación de

arena

Asumimos

Capa 01: 5cm

Capa 02: 5cm

Capa 03: 5cm

Capa 04: 15cm

As

N

H1

5 Largo del filtro:

Asumimos

4

DISEÑO DE FILTRO GRUESO DINAMICO

CRITERIO CÁLCULOS


M.b

Pag. 1 de 1


Q= 0.00634 m3/s


Velocidad de filtracion: Vf= 0.60 m/h 0.3-0.6 m/h


1 Area total del filtro At= 38.04 m2

2 Area del filtro de cada unidad: Af= 19.02 m2

3 Caudal del filtro: Qf= 0.0032 m3/s

b= 4.00 m

L= 4.76 m

L= 4.80 m

5 Area final del filtro: Af= 19.20 m

3.- RESUMEN





Borde libre 0.30 m 0.30

1.6-3 mm

3-6 mm

6-13 mm

13-19 mm

Granulometría del lecho de soporte: 19-25 mm 0.3

Altura total: 1.50 mH=

4 Dimensiones de la caja:

Capa 04: 30cm

Granulometría del lecho filtrante:

Capa 01: 30cm

SIMBOLO

Vf

Asumimos

Asumimos

0.9

As

N

H1

Capa 01: 20cm

Capa 02: 20cm

Capa 03: 20cm

DISEÑO DE FILTRO GRUESO ASCENDENTE

CRITERIO CÁLCULOS


Pag. 1 de 1


Q= 22.82 m3/h


Velocidad de filtracion: Vf= 0.20 m/h

Espesor de la capa de arena extraida en cada raspadoE= 0.02 m

Numero de raspados por año: n= 6.00


1 Area del medio filtrante de cada unidad As= 57.06 m2

2 Coeficiente de minimo costo K= 1.33

B= 8.72 m

B= 8.75 m

A= 6.54 m

A= 6.55 m

5Volumen del deposito para almacenar arena

durante 2 años= 13.76 m3

3.- RESUMEN





Borde libre 0.30 m

Capa de agua 1.00 m

Altura del lecho filtrante 0.80 m

0.20-0.35 mm

1.80-2.00

Altura de la capa de soporte 0.20 m

1.5-4.0 mm

4.0-15.0 mm

10.0-40.0 mm

Altura de drenaje 0.25 mH5

Granulometria del lechod10

CU

H3

Granulometría de la grava de la capa de

soporte

Capa 01: 5cm

Capa 02: 5cm

Capa 03: 10cm

CÁLCULOS

H3

4 Ancho de cada unidad

Asumimos

SIMBOLO

Vf

As

N

H1

H2

3 Largo de cada unidad

Asumimos

CRITERIO

AMPLIACION Y MEJORAMIENTO DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE, DESAGUE Y ALCANTARILLADO PLUVIAL DEL CENTRO POBLADO DE PUERTO PISANA DISTRITO DE POLVORA - PROVINCIA DE TOCACHE - REGION SAN

MARTIN

DISEÑO DEL FILTRO LENTO

Pag. 1 de 1

1) DEL TERRENO :Capacidad Portante Cap. Port. = 4.00 kg/cm²

Peso Volumetrico P.vol. = 1.80 kg/m³

Angulo de Friccion Arena ø = 30 °

2) ESPECIFICACIONES TECNICAS :ACERO : Fy = 4,200.00 kg/cm² Acero Corrugado Grado 60

fs = 2,000.00 kg/cm² Traccion Pura/Flexion; en caras secas

fs = 1,000.00 kg/cm² Traccion Pura/Flexion; en caras humedas

CONCRETO :

Cuba : fć = 210 kg/cm² El fć nunca sera < a 210 kg/cm²

Esf.Concr.Traccion fst = 0.05 fć fst = 10.5 kg/cm²

n = Es 2 x 1`000,000 n = 2,000,000.00

Ec 15,000( fć)^½ 217,370.65

n = 9.20

K = n ; r = fs 10.582

r + n fc

K = 0.465 ; j = 1 - K/3 ; j = 0.845

3) CARACTERISTICAS DEL TANQUE :R = 3.00 m

HT = 4.00 m

Hh2o = 3.55 m Wh2o = 1,000.00 kg/m³

e = 0.25 m Asumido

Vol = 100.00 m³

4) CALCULOS : Todo analisis se llevar a cabo por metro lineal de pared del reservorio

a) Calculo de la presion generada en la CUBA ( þ ) þ = Wh2o x Hh2o þ = 3,550.00 kg/m²

b) Calculo de la Fuerza generada por el agua en el anillo ( T ) T = þ x R T = 10,650.00 kg/m

c) Calculo del Area de Acero Necesaria ( As )As = T As = 10.65 cm² fs = 1000 kg/cm² porque estamos

fs calculando As para el empuje T

Zona Humeda

d) Chequeamos el esfuerzo de trabajo del concreto a la Traccion ( fct )n = 9.20

fct = T = 10,650.00 kg/m

As = 10.65 cm²

b = 1.00 m 100.00 cm

fct = e = 0.25 25.00 cm

100 x 15 + ( 9.2 - 1) x 6

fct = 4.12 kg/cm²

Aquí se debe cumplir que : fct < 0.05 fć 0.05 x 210 = 10.5 kg/cm²

Como : 4.12 kg/cm² < 10.5 kg/cm² OK !!!!

Quiere decir que aparentemente la seccion de la pared del Tanque en conjunto con el area de acero calculado,

pueden absorver los efectos de traccion generados por el empuje horizontal de agua, mas adelante cuando

hallemos el maximo esfuerzo de traccion producido en la pared del reservorio, ajustaremos estos valores.

e) Hallamos el anillo de Maxima Tension ( Tmax ) y su ubicación ( Lmax ) ............... Tabla N°2 Debemos hacer uso de la Tabla N°2 con la cual obtenemos el valor de KT y KL que son las constantes

de reduccion de la maxima tension generada en el reservorio y de su posicion respectivamente

Para entrar en dicha tabla debemos conocer los siguientes valores :

Hh2o = 3.55 m

Hh2o y Hh2o D = 6.00 m

e D e = 0.25 m

Por lo tanto : Hh2o = 14.2 y Hh2o = 0.59

e D Obtenemos en la tabla : KT = 0.68 y KL = 0.31

Luego hallamos la Maxima tension ( Tmax ) y su ubicación ( Lmax )

Tmax = KT x þ x D ; Tmax = Tmax = 7,242.00 kg

2

Lmax = KL x Hh2o ; Lmax = KL.Hh20 Lmax = 1.1005 m

TANQUE APOYADO DE SECCION CIRCULAR

T

b x e + ( n -1) As

10,650.00


1,000.00 kg/cm² ; r =

0.68 x 5.20x 7.00

2

0.45 (210) kg/cm²

Seccion Circular :

Volumen Necesario :

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f) Rectificamos el efuerzo de Traccion del Concreto ( fct )As = T As = 4,080 kg As = 7.242 cm²

fs 1,000 kg/cm²

n = 9.20

fct = T = 7,242.00 kg

As = 7.24 cm²

b = 1.00 m 100.00 cm

fct = e = 0.25 25.00 cm

100 x 15 + ( 9.2 - 1) x 6

fct = 2.83 kg/cm²

Como : 2.83 kg/cm² < 10.5 kg/cm² OK !!!!

g) Hallamos el factor de REISSNER ( K ) ......................... Tabla N°1 Este factor K nos indica la curva sobre la cual se encuentran los valores de lo esfuerzos generados en el

reservorio Hh2o = 3.55 m

Según REISSNER : K = 12 x (Hh2o) ^4 D = 6.00 m

(D/2)² x (e)² e = 0.25 m

K = 12 x (5.20)^4 K = 3,388.22

(7.00/2)² x (0.25)²

Como en la tabla N°1 el maximo valor de K es 10,000 ; debemos extrapolar la curva

h) Analizamos el tipo de Deformacion de la CUBA : Para saber el tipo de deformacion que se va a desarrollar en la CUBA, debemos hallar el valor

ya que según este valor, existen diferentes diagramas de deformacion establecidos

l = Hh2o S = (R x e)½

S 1.316

Si : Hh2o = 3.55 m

R = 3.00 m

e = 0.25 m

S = 0.658 m

Luego :

l = 3.55 l = 5.39

0.658

Como el valor obtenido : l = 5.66 el mismo que se encuentra dentro del rango :

i) Hallamos el punto de Infleccion "X" en la CUBA : Sera medido desde la parte superior del Tanque

Se calcula mediante la siguiente expresion :

tan [ 1 - 1 ........................................... ( a )

l

Despejando el valor de C de la formula anterior :

C = ......................................... ( b )

Reemplazando valores : Hh2o = 3.55 m ; l = 5.39 En ( b )

C = C = 3.10 m

5.39 0.683596449

j) Hallamos el ACERO VERTICAL de la CUBA : Sera calcula con el Momento negativo " M(-)"

Hacemos uso de la Tabla N°4 , entrando con los siguientes valores :

Hh2o = 3.55 m

Hh2o y Hh2o D = 6.00 m

e D e = 0.25 m

Por lo tanto : Hh2o = 14.2 y Hh2o = 0.59

e D

Obtenemos en la Tabla N°4 el valor : K = 0.009

4.40 x { 1 - Arcotan[( 5.79 - 1 )/5.79] }

4.80 < l < 11.30

l ( 1 - C ) ] =

Hh2o

b x e + ( n -1) As

7,242.00

l

Hh2o [ 1 - Arcotang [( l - 1 ) / l]

T

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Con este valor K = 0.009 , hallamos el momento generado en las paredes de la CUBA

K = 0.009

M(-) = K x þ x (Hh2o)² þ = 3,550.00 kg/m²

Hh20 = 3.55 m

M(-) = 40,264.99 kg-cm

Hallamos el As(V-) y el As(V+) ; pero para construir elegimos el mayor de ambos

As(-) = M(-) Aquí : M(-) = 40,264.99 kg-cm

fs x j x d fs = 1,000.00 kg/cm²

d = 21 cm. ---- Armad. DOS CARAS

j = 0.845

As(-) = 2.27 cm²/m

fs = 1,000.00 kg/cm²

As(Refinam.) = Q(Refinam.) h(Refinam.) = Se obtiene del Diagrama de REISSNER

fs h(Refinam.) = 0.78 m

Q (Refinam.) = þ x h(Refinam.) ; Donde : þ = 3,550.00 kg/cm²

2

Q (Refinam.) = 1,375.63 kg/cm Luego : As(Refinam.) = 1.38 cm²/m

As(V) = 3.64 cm²/m (a)

NOTA : El Acero de refinamiento es generalmente equivalente al 30% del As(-)

Es decir : As(V) = 1.30 As(-)

: As(V+) = M(+)

fs x j x d

Se halla teniendo en cuenta que el M(+) oscila entre (1/3 y 1/4) del M(-)

Es decir : M(+) = M(-)

3

Luego : M(+) = 40,264.99 kg-cm M(+) = 13,421.66 kg-cm

3

Si : fs = 2,000.00 kg/cm²

As(V+) = j = 0.845

d = 21.00 cm

As(V+) = 0.38 cm²/m

CHEQUEAMOS ACERO MINIMO :

f`c = 210 kg/cm²

As min. = ..... ( d ) fy = 4,200.00 kg/cm²

b = 100 cm

d = 21.00 cm

As min. = 5.07 cm²

Quiere decir que : Al As(V+), se le debe considerar el minimo hallado según de la expresion ( d )

As(+) = 5.07 cm²/m (b)

Con la finalidad de llevar un procedimiento constructivo y a la vez tener mayor seguridad, debemos

uniformizar el Acero Vertical de la CUBA , elegimos el mayor de los aceros hallados según (a y b )

As(V-) = 3.64 cm²/m

As(V+) = 5.07 cm²/m Diam. Nom.

(-) Si : ø 1/2" 1 ø 1/2" @ 0.35 Largos ø 1/2" 1.27 cm

(+) Si : ø 1/2" 1 ø 1/2" @ 0.25 Largos y Bastones ø 1/2" 1.27 cm

d (CIMENT.) + HT + 2 ldg + (d viga collar)

b) CORTOS : L = h (CIMENT.) + (HT - C) + 2 ldg

Donde : ldg = (318 x db)/(fć)½ = 0.28

(HT - C) = h (al Pto Inflex.) = 0.90

d (CIMENT.) = h(ciment) - rec. 0.28

HT = 4.00 m

Por lo tanto : ø LARGOS L = 5.03 m

ø CORTOS L = 1.74 m

a) LARGOS : L =

Longitud Total de los ACEROS VERTICALES :

Nunca < 0.15 m.

2,000.00 x 0.845 x 21.00

ACERO VERTICAL :

ACERO VERTICAL :

ACERO VERTICAL ( - ) :

ACERO VERTICAL (+)

13,421.66

0.7 f`c x b x d ............

fy

As(V-) = As(-) + As(Refinam.)

As(V) = As(-) + As(Refinam.)

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k) Hallamos el ACERO HORIZONTAL de la CUBA : Se divide la CUBA en 03 FAJAS (de abajo hacia arriba)

donde cada Faja es un % de la altura total del Agua

FAJA 3 : FAJA 1 = 1.42 m

FAJA 2 : FAJA 2 = 1.5975 m

FAJA 1 : FAJA 3 = 0.53 m

Hh2o = 3.55 m

Maxima Tension " T " en cada una de ellas. Tabla N°1KT =

Tmax. = KT x þ x D As = Tmax þ = 3,550.00 kg/cm²

2 fs D = 6.00 m

fs = 1,000.00 kg/cm²

T3 = 4,579.50 kg/m As3 = 4.58 cm²

T2 = 8,520.00 kg/m As2 = 8.52 cm²

T1 = 5,538.00 kg/m As1 = 5.538 cm²

Faja Altura (m) KT Area (cm²) N° caras

3 1.42 0.43 4.58 2 0.56

2 1.5975 0.8 8.52 2 0.30

1 0.53 0.52 5.538 2 0.47

40% de Hh2o

1 ø 1/2" @

ø de Anillos

Ver Tabla N°1

1 ø 1/2" @

1 ø 1/2" @

15% de Hh2o

Procedemos a calcular el ACERO HORIZONTAL según cada Faja, para ello debemos conocer la

45% de Hh2o

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II DISEÑO DE LA CUPULA (Losa superior)

CUPULA ESFERICA : Es una curva tridimensional engendrada por el giro de un

arco de circulo alrededor de un eje principal que pasa por el centro del circulo.El arco circular se llama

MERIDIANO,al girar un punto del arco circular respecto al eje de la cupula describe un eje PARALELO

Las cupulas soportan las cargas que se les aplican casi totalmente por tensiones de membrana en el

plano tangente a la superficie de la mayor parte de la lamina.

TEORIA MEMBRANAL :Según esta teoria, si se conoce la carga sobre la lamina por encima de cualquier Paralelo determinado

puede calcularse el esfuerzo en los Meridianos por consideraciones de equilibrio vertical en la lamina.

Si se considera el caso de Cupula de espesor y carga uniformes, se encuentra que el esfuerzo según

los Meridianos (siempre Compresion) varia desde un minimo de -Wu x R/2 (en el vertice) a -Wu x R

para un angulo de ø = 90°. La tension según los Paralelos varia desde -Wu x R/2(Compresion.) en el

vertice a Wu x R (Traccion) para un angulo ø = 90°. El punto de transicion donde la Tension Paralela

Nq = 0.00 corresponde a un angulo ø = 51° 50´ 0.00" , quiere decir que para que sea aplicable la

teoria membranal, el angulo de diseño (ød ) menor a ø = 51°50´0.00" ; es decir :

ød < 51°50´0.00"

Nomenclatura : Para el diseño de cupulas esfericas, utilizaremos la siguiente nomenclatura :

Nø = Fuerza en el sentido Meridiano por unidad de longitud (Negat. = Compres)

Nq = Fuerza en el sentido Paralelo por unidad de longitud (Negat. = Compres.)

w = Carga sobre la Cupula distribuida en toda su area

e = Componente Horizontal del desplazamiento

h = Componente Vertical del desplazamiento

f = Rotacion de la tangente a un meridiano en un punto generico

m = Coeficiente de POISSON R = Radio de la esfera

E = h = Espesor de la cupula

Notas : a) El subindice " p" indicara que es debido a cargas.

b) N son esfuerzos de membrana

TIPOS DE CUPULA :Las Cupulas Esfericas se diseñan según el uso al que vana a estar sometidas. Asi tenemos :

A.- Cupula Esferica sujeta a Peso Propio :Nø = - w x R Nq = - w x R (cosø - 1 )

1 + cos ø

Nota :

er = w x R² x senø( A ) fp =

E x h(1+cosø) E x h

hr = w x R² (1 + m) x (log(1 + cosø) - 1 ) + c - w x R² x ( cosø ) x A

E x h 1+cosø E x h (1 + cosø)

B.- Cupula Esferica sujeta a Peso de Nieve :Nø = - w x R Nq = - w x R x ( cos 2ø )

2 2

er = w x R² x senø( cos2ø - m ) fp = ( 3 + m ) x w x

2 x E x h

hr = w x R² cosø ( 3 - 2 sen²ø + m ) + c

2 x E x h

R x senø x cosø

E x h

1+ cosø


( 1 + m - cosø - cos²ø) = A

( 2 + m ) x w x R x senø

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C.- Cupula Esferica sujeta a Carga vertical " P " en el Vertice :

Nø = Nq =

er = hr =

fp = 0.00

DISEÑO DE CUPULA :

1.- Datos generales de Diseño : Apoyo : Viga perimetral de arriostre Por Geometria sabemos que :

Base : Diam. Tanque 6.00 m Area de cupula Ac = 2 p x R x f

Cuerda c = 3.00 m Volumen de cupula Vc = Ac x t

Espesor t = 0.08 m (asumido) Peso de cupula W = Vc x gCA

Concreto Estructural : f`c = 210.00 kg/cm²

Acero Grado 60 : fy = 4200.00 kg/cm²

P.Concreto Armado : gCA = 2400.00 kg/m³

2.- Predimensionado :

Definimos : Radio " R " y altura de cupula " f "

Si : R² = b² + ( R - f )²

Asumimos :f = R/6

R = 1.8 c y f = 0.3 c

3.00 m R = 5.40 m

f = 0.90 m

3.- Consideraciones para el Diseño : Por Reglamento , debe cumplirse que Nø y Nq deben ser

menores que la fuerza de resistencia al aplastamiento " Fc "

Es decir : ( Nø y Nq ) < Fc = ø ( 0.85 fć x b x t ) ............. ( I )( a )

Si se cumple ( a ) , entonces: Asmin =

Donde : b = 1.00 m = 100 cm

t = 0.08 m = 8 cm

ø = 0.70 fć = 210.00 kg/cm²

F =

F = 99,960.00 kg

Calculos previos : Si : t = 0.08 m gCA = 2.40 tn/m³

R = 5.40 m f = 0.90 m

Por Pitagoras

ademas se conoce que : R/6 < f < R/8

- P

2 p x R x sen²ø

- P

P x ( 1 + m )

2 p x R x sen²ø

Definimos la caracteristicas geometricas de la Cupula en funcion a la cuerda " c "

2 p x E x h x senø

- P x ( 1 + m )

2 p x E x h x senø

5.- Calculo del Peso de la Cupula : W(tn) ; la Carga Muerta wD(tn/m²) y la Carga ultima Wu(tn/m²)

Obtendremos que :

Como se conoce que c =

0.0025 x b x t

4.- Calculo de la fuerza de resistencia al aplastamiento " F "

ø ( 0.85 fć x b x t )

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Ademas : senød = c = 3.00 ød = 0.5890 Rad.

R 5.40 ød = 33.75 Sexag.

Como ocurre : ød = 33.75 < ø = 51° 50´ ...... OK!!!!

Area de la cupula : Ac = 2 p x R x f = Ac = 30.54 m²

Volumen de cupula : Vc = Ac x t = Vc = 2.44 m³

a) Peso total de Cupula: W = Vc x gCA W = 5.86 tn

b) Carga Muerta : wD = W wD = 0.192 tn/m²

Ac

NOTA : Para aceptar el valor de wD = 0.192 tn/m² debemos chequear que este valor se encuentre

debajo del valor admisible ( wd < wadm.)

E = 15,000 (fć)^½ = E = 217,370.65 tn/m²

wadm. = 0.0417 x E x t² donde: R = 5.32 m. (Radio interior)

R² t = 0.08 m

wadm. = 2.05 tn/m²

Como ocurre que : wD = 0.192 tn/m² < wadm = 2.05 tn/m²

Asumo wD= 0.192 tn/m²

c) Carga ultima : Wu = wD + wL ; Por Reglamento : wL = 0.10 tn/m²

Wu = (0.192 + 0.10) tn/m² Wu = 0.29 tn/m²

6.- Calculo de los esfuerzos de membrana Nø y Nq :

Aquí debemos tabular diferentes valores para ø con la finalidad de hallar los maximos esfuerzos Nø y Nq

Debo considerar el valor de ød obtenido según (****)

NOTA : Wu = 0.29 tn/m²

Rm = 5.360 m Radio medio (al eje de la cupula)

Sexages. Radianes

0 0

1 0.0175

2 0.0349

3 0.0524

4 0.0698

5 0.0873

10 0.1745

15 0.2618

20 0.3491

25 0.4363

30 0.5236

31 0.5411

32 0.5585

33 0.5760

33.5 0.5847

33.55 0.5856

33.6 0.5864

33.65 0.5873

33.7 0.5882

* * * *

-0.7799

-0.7157

-0.6638

-0.5975

-0.7841

-0.8541

-0.8543

-0.8427

-0.8469

-0.8512

-0.8534

-0.8537

-0.8539

-0.7885

-0.7961

-0.8069

-0.8210

-0.8387

-0.7826 -0.7826

-0.7826 -0.7823

-0.7831

-0.7835 -0.7778

-0.4804

-0.4614

-0.4517

-0.4507

- Wu x Rm ( cosø - 1 )

(1+cosø )

-0.5167

-0.4988

-0.7751

-0.7528

-0.4497

-0.4487

-0.4478

ø Nø (tn/m) Nq (tn/m)

( 1 + cosø )

- Wu x Rm

-0.7814-0.7828

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(****) 33.7489906 0.5890

33.7989906 0.5899

33.8489906 0.5908

33.8989906 0.5917

33.9489906 0.5925

33.9989906 0.5934

34.4989906 0.6021

34.7479795 0.6065

38.7479795 0.6763

42.7479795 0.7461

43.7479795 0.7635

44.2479795 0.7723

44.581 0.7781

44.9146 0.7839

45.2480 0.7897

45.5813 0.7955

45.9146 0.8014

47.7480 0.8334

60 1.0472

65 1.1345

70 1.2217

75 1.3090

80 1.3963

85 1.483590 1.5708

Nø max = -0.8546 Nq max = -0.7826

7.- Chequeamos la resistencia al aplastamiento :

Contamos con los siguientes datos : Nø max = -0.8546 tn/m

Nq max = -0.7826 tn/m

F = 99,960.00 kg

Para : Nø max = -854.57 kg < F = 99,960.00 kg OK !!!!

Nq max = -782.56 kg < F = 99,960.00 kg OK !!!!

Quiere decir que según la consideracion del paso (3) ; " Podemos utilizar Acero Minimo ".

8.- Hallamos el Area de Acero minimo :

Asmin = 0.0025 x b x t donde : b = 100.00 cm

t = 8.00 cm

Asmin =

Asmin = 2 cm²

1ø ¼" @ 0.16 m

9.- Hallamos el ensanche en la base de la cupula : El ACI recomienda un ensanche en la base de la cupula, debido a que es en esta zona donde se

produciran los maximos esfuerzos, dicho ensanche se debe llevar a cabo de la siguiente manera :

1.50 t < te < 2.00 t

Donde : t1 =

hasta ( t ) , en una longitud le = 16 t . La longitud ( le ) se mide

en sentido Axial del Eje Meridiano del cascaron esferico.

t = Peralte central del cascaron esferico (Asumido)

Si asumimos : te = 2.00 t

-1.3336

-1.4397-1.5651

-0.9230

-0.9359

-1.0434

-1.1002

-1.1662

-1.2433

-0.9087

-0.9119

-0.9141

-0.9163

-0.9185

-0.9207

-0.8555

-0.8557

-0.8580

-0.8592

-0.8793

-0.9024

-0.8546

-0.8548

-0.8550

-0.8552

-0.4458

-0.4448

-0.4438

-0.4428

-0.4468

-0.1165

0.2609

0.4387

0.6309

-0.4419

-0.4319

-0.4268

-0.3413

0.8382

1.0618

-0.1921

-0.1834

-0.1747

-0.1659

-0.2469

-0.2219

0.0025 x 100.00cm x 8.00cm

Si asumo ø ¼" : En ambos sentidos

Maximo ensanche en la base, que ira disminuyendo desde ( te )

Acero : Zona uniforme de cupula t = 8.00cm

1.3032

-0.2092

-0.2007

1.5651

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Obtendremos : te = 2.00 x 8.00cm te = 16.00 cm

le = 16 x t le = 128.00 cm

9.1.- Acero en zona de ensanche ( Ase ): Según " Thin Shell Concrete Structures "

b = 0.0035

Ase = b x b x tp donde : b = 100.00 cm

tp = t + te tp = 5.00+10.00 = 12.00 cm2 2

Reemplazando valores :

Ase = Ase = 4.200 cm²

Ase = 4.2 cm² Ase = 2.10 cm²

2

Según el paso (8), el Acero minimo debe ser : 2 cm²

Asmin = Asmin = 4.00 cm²

As = 4.00 cm²

1ø 1/4" @ 0.08 m

128 cm

DISEÑO DE VIGA DE APOYO : Lo haremos basandonos en la teoria de elementos sujetos a

1.- Datos del Diseño : Asumimos los valores de b , h y r : b = 30.00 cm

h = 25.00 cm

ø = 33.75 r = 4.00 cm

F = Nø = 854.57 kg fć = 210.00 kg/cm²

fy = 4200.00 kg/cm²

2.- Calculo de las componentes de la fuerza " F " : Graficamente observamos que :

F1 = F cosø F1 = 710.55 kg

F2 = F senø F2 = 474.76 kg

La componente horizontal F1 tratara de Torsionar la Viga mientras la componente vertical F2 producira

esfuerzos de Corte.

3.- Chequeamos si requiere Estribos por Torsion y por Corte :La teoria de elementos sujetos a esfuerzos de Torsion y Cortante

combinados dice que se debe diseñar estribos a la Torsion si se verifica que el Mto torsionante

factorizado ( Tu ) excede el valor de : ø [ 0.13 (fć)½ Sx²y ] siendo ø = 0.85

Cuando : Tu > ø [ 0.13 (fć)½ Sx²y ] .................... ´( 1 )

Hallamos ( Tu ) : Tu =

Tu = 3,521.04 kg-cm

Hallamos ( Sx²y ) : Sx²y = ( 20 )² x ( 15 )

Sx²y = 22,500.00 cm³

F1 x h - F2 x b

Sexagesim.

3.1.- Chequeo por Torsion :

Si asumo ø 3/8" : En ambos sentidos

0.0025 x b x te

Dentro de la distancia le =

esfuerzos de TORSION y CORTE debido a que las componentes de la fuerza que actua en los Meridianos

0.0035 x 100cm x12.0cm

Como se colocara en ambos sentidos :

Acero : Zona de ensanche de cupula

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Reemplazando valores en ( 1 )

Tu > ø [ 0.13 (fć)½ Sx²y ]

3,521.04 kg-cm > 0.85 [ 0.13 x (210)½ x 6,000 ] kg-cm

3,521.04 kg-cm > 36,029 kg-cm

La teoria de elementos sujetos a esfuerzos de Corte establece

que se debe diseñar estribos al Corte si se verifica que : Si la fuerza cortante factorizada ( Vu )

excede a la Resistencia Nominal al Cortante ( Vn ) multiplicada por la constante ø

Nota : ø = 0.85

SI : Vu < ø Vn ; `( 2 )

Si : Vu > = ø Vn `( 3 )

Diseñamos con : Vu = Vc + Vs

Vc = Ver Nota 1

Vs = Ver Nota 1

NOTA 1 :

; Vs = Contribuc. del Acero

donde : Nu = 1.65 x F2

Ag = b x h

Vs = Av x fy x d Av =

s Av = 3.50 x b x s

fy

s = Espaciamiento entre estribos

s = Av x fy

3.50 x b

Ademas : Vu = 1.65 x F2 Vu = 783.35 kg

Vc =

Aquí : b = 30.00 cm

d = h - r ; d = 21.00 cm

Vc = 4,838.67 kg

ø Vc = 4,112.87 kg

Reemplazando valores en ( 2 ) :

Vu < ø Vc

783.35 kg < 4,112.87 kg SI CUMPLE

3.2.- Chequeo por Cortante :

LA VIGA NO REQUIERE ESTRIBOS POR CORTANTE

Ver Cap.13.1 ININVI

LA VIGA NO REQUIERE ESTRIBOS POR TORSION

Vn = Vc = 0.53(f`c)½ b x d

Vn = Vc = 0.53(f`c)½ b x d

Verificamos si se cumple ( 2 ) :

Vc = 0.53 x (f`c)½ x b x d

No diseño estribos al cortante

Se debe diseñar estribos al cortante :

Vc = 0.53 x (f`c)½ x b x d ( 1 + 0.0071 x (Nu/Ag )

Area de acero Minima por Cortante

Vc = Contribuc.del Concreto en compresion

b = Base de la Viga

h = Altura de la Viga

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4.- Estribos en la Viga : Como vemos el calculo nos indica uqe la viga No requiere de estribos, pero le

colocaremos estribos por cuantia minima

Av = 3.5 x b x s s = Av x fy

fy 3.5 x b

Aquí : Si asumimos un acero de ø =3/8"

S = 28.40 cm

28.40 cm

5.- Acero longitudinal de la Viga : Como no se van a presentar esfuerzos de flexion, debido a que la

Viga va a estar apoyada en toda la longitud de las paredes del tanque, se le asignara Acero longitudinal

solo por cuantia minima.

b = 30.00 cm

Asmin = Aquí : d = 21.00 cm

Asmin = 1.522 cm²

Ahora : Como este acero debe de ir en ambas caras

As = Asmin As = 1.522 As = 0.76 cm²

2 2

ø As (cm²)

¼" 0.32 Acero longitudinal : As = 1.27 cm²

3/8" 0.71

½" 1.27 2 ø 1/2" (Arriba y Abajo)¾" 2.85

Estribos : 1 ø 3/8" @

fy

Eleccion del tipo de Acero :

0.7 ( fć)½ x b x d

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III DISEÑO DE LOSA DE FONDO

Debemos considerar el caso mas desfavorable que es cuando el tanque esta vacio, debido a que si el tanque

esta vacio, la reaccion del terreno va a tratar de levantar la losa.

I GEOMETRIA :Seccion : Circular Losa de Fondo : (m)

R = 3.00 m Med. al EJE hlf = 0.35

e = 0.25 m Asumido Rlf = 3.45

HT = 4.00 m recub. = 0.07

Hh20 = 3.55 m

Vol. = 100.00 m³ 2.40 tn/m³

wh2o = 1,000.00 kg/cm²

II ESPECIFICACIONES TECNICAS :ACERO : Fy = 4,200.00 kg/cm² Acero Corrugado Grado 60

fs = 2,000.00 kg/cm² Traccion Pura/Flexion; en caras secas

fs = 1,000.00 kg/cm² Traccion Pura/Flexion; en caras humedas

CONCRETO :

Cuba : fć = 210 kg/cm² El fć nunca sera < a 210 kg/cm²

Esf.Concr.Traccion fst = 0.05 fć fst = 10.5 kg/cm²

n = Es 2 x 1`000,000 n = 2,000,000.00

Ec 15,000( fć)^½ 217,370.65

n = 9.20

K = n ; r = fs 10.582

r + n fc

K = 0.465 ; j = 1 - K/3 ; j = 0.845

Cap. Port. = 4.00 kg/cm²

III CALCULOS :a) Verificamos que no falle por Asentamiento : Debe cumplirse que la presion actuante total GT, sea

menor que la capacidad portante del terreno

GT < Cap. Portante ......................... A

GT = ( w total de la Estructura + w Agua) = wT

Ac

wT = ..... ( 1 )

a) w Cupula = 5.86 tn

b) w Cuba = 47.12 tn

c) w Losa F. = 31.41 tn

d) w Agua = 100.00 tn

184.40 tn

Ac = 373,928.94 cm² ................... ( 2 )

Reemplazando valores :

GT = 2 x wT ............... Para Sismos GT = 0.99 kg/cm²

Ac

wC.A. =

2 x p x R x f x t x 2.40 =

p x R1f² x hlf x 2.40 =

1,000.00 kg/cm² ; r =0.45 (210) kg/cm²

wTecho + wCuba + wLosa Fondo + wAgua .

40.00 m³ x 1.00 t/m³ =

p x R1f² =


Para Sismo se considera 2GT

Area de contacto

SOBRECARGAS :

2 x p x R x e x HT x 2.40 =

Pag. 1 de 3

Verificando valores el A

GT = 0.99 kg/cm² < Cap. Port. = 4.00 kg/cm²

Por lo tanto :

b) Hallamos el Esfuerzo de Reaccion Neto sobre la losa de fondo : ( GN)

GN = G1 - Glf

Glf = Glf = 31.41 tn

solo losa fondo 37.39 m²

Glf = 0.84 tn/m²

G1 = G1 = 84.40

del terreno 37.39

G1 = 2.26 tn/m²

Por lo tanto : GN = 1.42 tn/m²

c) Armadura Inferior de la losa : Esta armadura se colocara en la cara seca de la losa, en sentido

Radial (abajo) y Circular (arriba)

c.1.- Armadura Radial : Tabla N°3Debemos conocer el Momento negativo ( M(-) ) generado en esta zona :

K = 0.125

M(-) = K x GN x a² GN = 1.42 tn/m²

a = Distancia del centro de la losa al

M(-) = 1.73 tn-m Centro de la Pared

a = 3.125 m

Acero necesario :

As(-) = M(-) Si : r = 0.07 m

fs x j x d d = 0.28

Ademas: j = 0.845

fs = 2,000.00 kg/cm²

As(-) = 3.66 cm²

1 ø 1/2" @ 0.54 m

CHEQUEAMOS ACERO MINIMO : f`c = 210 kg/cm²

As min. = fy = 4,200.00 kg/cm²

b = 100 cm

d = 28.00 cm

As min. = 6.76 cm²

As(-) = 6.76 cm²

1 ø 1/2" @ 0.19 m

Nota : Este acero radial se puede cortar a una distancia " La" medida desde la cara

interna del recubrimiento del ala, hasta el centro del tanque.

La = l1 + lo + 0.30

Donde :

hasta el punto de inflexion (medido en direccion del pto central

l1 = 0.40 x a l1 = 1.25 m

NO FALLARA POR ASENTAMIENTO OK!!!

El Acero Radial Inferior sera :

0.7 f`c x b x d

fy

Presion Neta sobre la Losa de fondo

Peso de la Losa

Area de contacto

Area de contacto

Peso del Reservorio Vacio

............ de la Tabla N°3

l1 = Es la distancia medida desde el eje del acero de muro "CUBA"

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lo =

lo = 0.26 m

Luego : La =

La = 1.81 m

c.2.- Armadura Tangencial (anillos) : Tabla N°3Debemos conocer el Momento negativo ( M(+) ) generado en esta zona :

K = 0.025

M(+) = K x GN x a² GN = 1.42 tn/m²

a = Distancia del centro de la losa al

M(+) = 0.34596 tn-m Centro de la Pared

a = 3.125 m

Acero necesario :

As(+) = M(+) Si : r = 0.07 m

fs x j x d d = 0.28 m

Ademas: j = 0.845

fs = 2,000.00 kg/cm²

As(+) = 0.73 cm²

1 ø 1/4" @ 0.44 m

Existen restricciones respecto al espaciamiento S < 0.30m. , ademas el acero

de los anillos es aproximadamente el 50% del Acero Radial.

Por lo tanto : As(+) = 0.50 x As(-)

As(+) = 3.38 cm²

As(+) = 3.38 cm²

1 ø 3/8" @ 0.21 m

d) Armadura Superior de la losa : Esta armadura se colocara en la cara humeda de la losa de fondo,

(arriba y abajo). La seccion sera la misma en ambas direcciones. Debemos conocer el Momento que se

genera en esta zona; el mismo que se halla mediante la siguiente expresion :

M(+) = GN x D² GN = 1.42 tn/m²

24 D = 6.00 m

M(+) = 2.12555 tn-m

Acero necesario : AsT(+) =

As(+) = M(+) Si : r = 0.07 m

fs x j x d d = 0.28 m

Ademas: j = 0.845

fs = 2,000.00 kg/cm²

As(+) = 4.49 cm²

Este acero calculado debe de Afinarse, se sabe que el acero de afinamiento oscila entre el

25% al 30% del As(+) Es decir : As(REFINAM.) = 0.30 x As(+)

As(REFINAM.) = 0.30 x 15.13cm² As(REFINAM.) = 1.35 cm²

AsT(+) = 15.13cm² +4.54cm²

AsT(+) = 5.84 cm²

1 ø 5/8" @ 0.34 m

............ de la Tabla N°3

Armadura superior en ambas direcciones

El Acero Tangencial inferior sera :

As(+) + As(REFINAM.)

0.83m + 0.175m + 0.30m

lo = Es la distancia medida desde el eje del acero de muro "CUBA"

hasta 0.10m. antes de la cara del ala de la losa

( z - 0.10) + e/2

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PROYECTO:

FECHA: ENERO 2012

1. Datos:Poblacion: 2328 Hab

Dotacion: 150 litros/hab/dia

Porc. Contribucion: 80 %

Temperatura: 15 °C

N° de sedimenta. : 1 und

N° de tolvas de lodo: 1 und

2.2. Caudal de tratamiento:Qmh= 7.33 lps

Qp= 4.07 lps

Qp= 351.65 m3/dia

Qp= 14.65 m3/hora

A. SEDIMENTADOR:Qps= 14.65 m3/hora Caudal en cada sedimentador

Area:

Cs= 1.00 m3/m2/hora

A= 14.65 m2

Volumen:

R= 2 horas

V= 29.30 m3

Relación Largo/Ancho

L/B= 4.00

B= 1.91 m

1.90 m

L= 7.60 m

7.60 m.

H1= 1.65 m.

1.65 m.

A1= 1.57 m2

V1= 11.91 m3

V2= 17.39 m3

H2= 1.20 m

1.20 m

DISEÑO DE TANQUE IMHOFF - LECHO DE SECADO


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B. DIGESTOR:Volumen del digestor:

Factor de capacidad relativa:

Fcr= 1.4

T= 15°C

Vd= 228.144 m3

Area superficial:

Bt= 4.40 m.

As= 33.44 m2

Area de ventilación:

AL= 15.2 m2

Verificación (AL>30%):

%A= 45 %

OK

Alturas del digestor:

n1= 2.00 Pozos

H1= 1.27 m

1.30 m

V1= 7.25 m3

V2= 213.65 m3

H2= 6.39 m

6.40 m

Longitud minima del vertedero:

Qmax= 457.1424 m3/dia

Chv= 250 m3/m/dia

Lv= 1.83 m

1.85 m.

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C. LECHO DE SECADO DE LODOS:Carga de solidos:

Contri. percápita: 35 gr.SS/(hab*dia)

C= 81.48 Kg.SS/dia

Masa de solidos:

Msd= 26.48 Kg.SS/dia

Volumen diario de lodos digeridos:

Plodo= 1.04 Kg/L

%de solidos= 12.5 %

Vld= 203.70 Litros/dia

Volumen de lodos a extraerse del tanque:

Td= 110.00 dias

Vel= 22.41 m3

Area del lecho de secado:

Profundidad Ha= 0.30 m. (0.20-0.40)

Als= 74.69 m2

Ancho: 6.00 m

Largo: 12.44833333 m.

12.50 m

Usaremos 01 lecho de secado de 6.00x12.50 m.

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PROYECTO:

FECHA: ENERO 2012

1.- DATOSFiltro biológico:Caudal de diseño: 4.07 lps

Q= 351.65 m3/d

Numero de Unidades: N= 1.00

DBO total Afluente DBOt 200.00 kg/m3, mg/l

DBO Efluente DBOe 50.00 kg/m3, mg/l

DBO reducido x tratamiento primario. Pr= 25.00 % 4.3.13 OS.090

Relacion de recirculación: R= 0.00

Profundidad P= 2.50 m.

Sistema de distribución de caudalCaudal de diseño Q= 244.20 l/min

Diámetro de tubería dt= 1 1/2 "

Coeficiente de tubería (Acero Galva.) C= 130.00

Espaciamiento entre tuberias et= 0.20 m

Distancia a las paredes del filtro dp= 0.100 m

Número de orificios por cada lateral No= 25.000

Diametro de orificio do= 2.00 mm

Coeficiente de descarga Cd= 0.61

Longitud de tuberia entre TC y RD L12= 5.00 m

Pendiente del terreno m= 0.43

Drenaje inferiorArea del orificio de drenaje Aod= 0.004 m2

Numero de orificios x ladrillo Nor= 6.00 orif

Area del ladrillo de drenaje Alad= 0.09 m2

Velocida mínima en el canal Vc= 0.60 m/s

Pendiente mínima del canal P= 1.00 %

Factor de rugosidad del canal n= 0.013

Longitud de abertura de ventilación La= 0.20 m

Altura de abertura de ventilación Aa= 0.10 m

Espaciamiento entre aberturas Ea= 0.20 m

Pendiente de solera Ps= 1.00 %

Sedimentador secundario:Velocidad Ascensional Vasc= 0.70 m3/m2.h

Tiempo de retención Tr= 1.50 h

SST SST= 0.65 kg

SSV SSV= 0.40 kg

Concentración de fango C= 8.00 %

Tiempo de evacuación de lodos Te= 6.00 meses

Altura del sedimentador hr= 2.00 m


DISEÑO DEL FILTRO BIOLOGICO

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2.- CÁLCULOSFiltro Biológico

RESULTADO UND

1 DBO del afluente: DBOa= 150.00 mg/l

1 Eficiencia requerida: E= 66.67 %

2 Carga organica afluente al filtro W= 52.75 kg/d

3 Factor de recirculación F= 1.00

4 Volumen del filtro Vf= 41.41 m3

5 Area superficial del filtro Af= 16.56 m2

L= 4.07 m

L= 4.20 m

Af= 17.64 m

7 Carga hidráulica superficial CHS= 21.23 m3/m2.d

8 Carga hidráulica volumétrica CHV= 8.49 m3/m3.d

9 Carga orgánica superficial COS= 3.18 Kg/m2.d

10 Carga orgánica volumétrica COV= 1.27 Kg/m3.d

CRITERIO CÁLCULOS

Asumimos (Mult. De 0.30 m)

6 Largo y ancho del filtro

100DBOa DBOe

E xDBOa

-=

31 10

aDBO xQW

x=

2

1

(1 0.1 )

RF

R

+=

+

20.443

.1

W EVf

F E

æ ö= ç ÷

-è ø

VfAf

P=

QCHS

Af=

QCHV

Vf=

WCOS

Af=

WCOV

Vf=

L Af=

Pr.DBOa DBOt=

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Sistema de distribución de caudalRESULTADO UND

1 Número de laterales #Lat= 42.00 und

2 Flujo en cada lateral ql= 5.81 L/min

3 Caudal en el último orificio de cada lateral qn= 0.23 L/min

4 Energía sobre el último orificio hn= 0.21 m

5 Longitud de tuberias laterales Lt= 1.92 m2

6 Perdida de carga en la tuberia lateral hft= 0.00015 m

7Perdida por fricción en la tuberia de

distribuciónhftd= 0.00015 m

8 Energia requerida en el primer orificio h1= 0.208671 m

Comprobacion de M: M= 0.99964 Kg/m2.d

%= 0.04 <2% Ok

10Perdida en la linea de conducción y la red

de distribuciónhf12= 0.40 m

11Columna de fluido en el tanque de

conexiónh2= 0.60 m

12Longitud de tuberia de descarga del tanque

ImhoffLi-t= 1.53 m

CRITERIO CÁLCULOS

9

2# 2 1

L dpLat

et

-æ ö= +ç ÷

è ø

#

Qql

Lat=

#

qlqn

Orif=

2

2

4

. .

2

qn

Cd Dhn

g

pæ öç ÷è ø=

2

2

L dp dtLt

- -=

1.85

4.872.09 .ql

hft Lt dtC

-æ ö= ç ÷

è ø

hftd hft=

1h hftd hn= +

1

hnM

h=

(1 ) 100 %M x- =

1.85

4.8712 2.09 12 .Q

hf L dtC

-æ ö= ç ÷

è ø

2 1 12h h hf= +

1( )

yLi t

sen tg m-- =

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Drenaje inferiorRESULTADO UND

1Número de ladrillo prefabricados de 30x30

cm a colocar#Ladr= 196.00 und

2 Area total de drenaje Atd= 4.70 m2

3 Porcentaje de abertura de drenaje %= 26.67 >15% Ok

4 Area del canal de desague semicircular Ac= 0.00678 m2

Dc= 3.43 pulg

Dc= 4.00 pulg

#aber= 65.97 und

#aber= 70.00 und

Sedimentador secundarioRESULTADO UND

1 Superficie del sedimentador As= 20.93 m2

Ls= 4.58 m

Ls= 3.00 m

3 Volumen del sedimentador Vs= 21.98 m3

4 DBO eliminada DBOelim= 35.16 Kg/d

5 Producción de fango x SST Fsst= 22.86 Kg.SST/d

6 Producción de fango x SSV Fssv= 14.07 Kg.SSV/d

7Volumen adicional para almacenamiento

de lodosVls= 19.78 m3

8Volumen total del sedimentador

secundarioVT= 41.76 m3

Asumimos

6

# de aberturas de ventilación. Se ubicaran

a 5 cm de la base del filtro excepto en la

parte posterior

CÁLCULOS

Asumimos

5Diámetro del canal semicircular y de la

tubería de salida

CRITERIO

CÁLCULOSCRITERIO

Asumimos

2 Largo y ancho del sedimentador

% .100Atd

Af=

QAc

Vc=

32/3

1/2

. .4

.

Q nDc

AS

æ ö= ç ÷

è ø

#Lf

averLa Ea

=+

QAs

Vasc=

Ls As=

.Vs QTr=

lim .DBOe EW=

. limFsst SST DBOe=

. limFssv SSV DBOe=

( ).

Fsst FssvVls Te

C

-=

VT Vs Vls= +

#Af

LadrAlad

=

# . .Atd Ladr Aod Nor=

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9 Tiempo de retención Tr= 2.85 h

10 Area real de sedimentador Ars= 20.88 m2

Lrs= 4.57 m

Lrs= 4.60 m

Ars= 21.16 m2

12 Velocidad ascencional real Var= 0.69 m/h

3.- RESUMEN DEL DISEÑOFiltro Biológico


Largo y ancho del filtro 4.20 m

Altura del medio filtrante 2.50 m

Número de unidades 1.00 und

Borde libre 0.30 m

Sistema de distribución de caudal


Diámetro de tubería 1 1/2 pulg

Longitud de tuberias laterales 1.92 m

Espaciamiento entre tuberias 0.20 m

Número de laterales 42.00 und

Número de orificios por cada lateral 25.00 und

Diametro de orificio 2.00 mm

Altura de fluido en el tanque de conexc. 0.60 m

Drenaje inferior


Número de viguetas prefabricadas 196 und

Area del orificio de drenaje 0.00 pulg

Diámetro del canal de drenaje 4.00 pulg

# de aberturas de ventilación 70.00 und

Altura del drenaje 0.30 m

Sedimentador secundario


Largo y ancho real del sedimentador 4.60 m

Altura del sedimentador 2.00 m

Tiempo de evacuación de lodos 6.00 meses

Borde libre 0.30 m

Te=

SIMBOLO

SIMBOLO

#Ladr=

Lrs=

hr=

Aod=

Dc=

#aber=

#Lat=

h2=

11

SIMBOLO

dt=

P=

Lt=

et=

BL=

Hd=

No=

do=

N

BL=

SIMBOLO

L=

Asumimos

Largo y ancho real del sedimentador

VrsArs

hr=

VTTr

Q=

Lrs Ars=

QVar

Ars=

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Documents

01 Memoria de Calculo Pizana.pdf