115173146 Diseno Estructural Del Reservorio

7/30/2019 115173146 Diseno Estructural Del Reservorio

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DISEO ESTRUCTURAL DEL RESERVORIO

Para el diseo estructural del Reservorio, se cuenta con el Estudio de Mecnica de Suelos,

otorgada por la entidad.

1.00 Descripcin y Concepcin Estructural

El Reservorio de Almacenamiento forma parte del proyecto de MEJORAMIENTO E

INSTALACION DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO C.P.

LOS ANGELES, DISTRITO DE MOQUEGUA, PROVINCIA MARISCAL NIETO -

MOQUEGUA. Para proveer de agua a los pobladores de de dicha zona de Moquegua, tendr

una capacidad de 450.00m3 de volumen mximo, con una carga hidrosttica de 3.00 m de

altura y con un dimetro interior de 15.00 metros, y una altura bruta de pared circular de 5.35

metros. El reservorio tiene un piso plano circular totalmente apoyado sobre el suelo

debidamente compactado, cuya pared circular tiene espesor de 0.25 metros y con un techo en

forma de cpula de espesor variable de 0.15 a 0.08 metros.

Se ha concebido la estructura del reservorio tomando en cuenta de que va estar sometido

continuamente a la presin del lquido durante toda su vida til, este reservorio trabaja

principalmente en modo esttico a presiones del lquido y peso propio, como es sabido una

estructura en forma de cpula como es el techo de la estructura, trabaja principalmente a

esfuerzos normales de compresin a excepcin de sus bordes que tienen grandes esfuerzos

normales por traccin, debido a ello se ha provisto de una viga collar, por ello se ha hecho

necesario hacer una seccin de mayor robustez para que absorba los esfuerzos por flexin en

forma adecuada y tambin para incluir mayor peralte efectivo al refuerzo radial por flexin.

Del mismo modo ocurre en la viga de cimentacin del reservorio o zapata de espesor de 0.60

metros debido a su gran rigidez tangencial va restringir los desplazamientos de la pared en la

parte inferior lo cual har decrecer los esfuerzos normales por traccin en la pared. Por este

motivo se ha optado por plantear una viga que absorba los esfuerzos por flexin y traccin

que induce el muro al interactuar con la viga de cimentacin. Esto permite reducir los

esfuerzos normales por traccin en las paredes. La pared del reservorio tiene un espesor de

0.25 metros para proporcionarle mayor seccin y evitar esfuerzos normales excesivos por


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traccin, lo cual evitar e agrietamiento de este elemento. Adems puesto que el diseo de

toda la pared y viga de fondo y el piso (fondo del reservorio) es por cargas de servicio es que

se ha planteado mayores secciones a fin de que garanticen dicho comportamiento.

La Subestructura de este reservorio se ha concebido de acuerdo a las cargas a que se

encuentra sometido y se ha encontrado que la hiptesis de carga por volteo es la ms crtica y

es inducida por el sismo, pero debido a que la estructura es baja tiene una buena estabilidad al

volteo, sin embargo al deslizamiento puede ser crtico por ello, es que se ha sumergido en

forma ms profunda a las zapatas y subzapatas para que estas trabajen como dentellones en el

suelo. Por otro lado se ha optado por armar a la cimentacin como una viga puesto que esta

sometida a flexin, torsin y esfuerzo normal por traccin combinados, siendo una viga y

planteada con estribos esta resista mejor la torsin inducida por las paredes del reservorio.

2.00 Cargas

Las cargas de diseo empleadas son debido al peso propio, a la carga viva, carga esttica de la

columna de agua y la carga por efectos del sismo. Y estas son como se detalla a continuacin:

Peso especfico del AguaPeso especfico del Concreto

ArmadoCarga viva (Techo en cpula)Carga Hidrosttica

1000.00 kg/m3

2400.00 kg/m350.00 kg/m24.50 m de altura


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S=1.00%

0.55

1.00

0.08

2.50

0.60

4.950.25

0.25

1.80

0.60

0.10

0.20

0.75 0.80

0.80

0.40

Niv. Mximo 1461.16 msnm

Niv. Mnimo 1457.90 msnm

NPT 1456.81 msnm

0.20

0.80

0.15

2.80

3.26

1.09

Niv. 1462.36 msnm

Niv. 1464.74 msnm

Niv. 1459.61 msnm

Niv. 1456.61 msnm

Niv. 1463.36 msnm

0.60

4.95

2.38

Ducto de Ventilacin

3"

NPT 1456.81 msnm

0.20

CASETA DEVALVULAS

Niv. 1459.61 msnm

1.20

Niv. 1462.36 msnm

Niv. 1464.74 msnm

Niv. 1463.36 msnm

3.00 Anlisis y Diseo de la Estructura

El Anlisis Estructural del reservorio se ha ejecutado considerando al reservorio como una

estructura laminar por el mtodo de los elementos finitos y considerando 6 grados de libertad


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por nudo y modelado al suelo y zapatas como una cimentacin flexible. Se idealizaron dos

masas (mvil y fija) que representaron un sistema mecnico equivalente simplificado en un

depsito cilndrico, que representarn el movimiento del agua en condiciones ssmicas de

movimiento en base a un espectro de respuesta. Dichas masas sern conectadas e interactancon el reservorio por medio de resortes distribuidos en forma radial, los muros y losa de piso

del reservorio sern afectados por la carga de agua, al igual que la cpula por la sobrecarga

viva de montaje. El diseo en concreto armado se ha elaborado en base al mtodo de la rotura

con sus respectivas combinaciones de carga.

Comb - 1

Comb

2Comb3Comb4Comb5

1.50CM+1.80CV

1.25(CM+CV+CS)1.25(CM+CV-CS)0.90CM+1.25CS0.90CM-1.25CS

Modelado Sap2000


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Modos de Vibracin

Modo 1Periodo = 4.26 seg.Desplazamiento = 5.6

Modo 2Periodo = 4.26 seg.Desplazamiento = 5.60 m

Modo 3Periodo = 4.26 seg.Desplazamiento = 6.58 mm


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Diagrama de Momentos Diagrama de Cortantes

Mmax = 1.78 ton.m (Viga de cimentacin)Mmax = 0.15 ton.m (Viga collar)

Vmax =6.67 ton (Viga de cimentacin)Vmax = 1.01 ton (Viga collar)

Diagrama de Esfuerzos

S11max = 825.89 ton/m2S11min = -26.06 ton/m2

S22max = 832.37 ton/m2S22min = -30.40 ton/m2


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3.01 Verificacin de la capacidad portante del terreno

Datos:

t 1.50kg

cm2

ts 1.33t

ts 2.00kg

cm2

R 7.75m

A R2

L R2

Pcm 429.94ton

Pcv 10.20ton

Pch 1014.05ton

Pcs 201.92ton

Pt Pcm Pcv Pch Pcs Mcs 762.73ton m

XMcs

Pt

exL

6

1Pt

A

16 ex

L

1 1.76kg

cm2

2Pt

A1

6 ex

L

2 0.00kg

cm2

1 ts Ok!!!

Donde:t: Capacidad portante del terrenoR: Radio exteriorL: Longitud equivalentePcm: Peso carga muertaPcv: Peso por sobrecargaPch: Peso por carga hidrulicaPcs: Peso por carga ssmicaPt: Peso total del reservorioMcs: Momento por carga ssmicaX: Excentricidadex: Excentricidad geomtrica1, 2: Esfuerzos sobre el terreno


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3.02 Verificacin del efecto de Torsin

3.03 Diseo de muros

Datos:

Ri 7.50m

Re 7.75m

L Re2

V 111.44ton

ex 0.00m

T V 1.50 ex 0.05L( )

T 76.54ton m

T Re

2Re4

Ri4

0.85ton

m2

max 2V

Re2

max 1.18ton

m2

max Ok!!!

Donde:Ri: Radio interior

Re: Radio exteriorL: Lado equivalenteV: Fuerza cortanteex: ExcentricidadT: Momento torsor

: Efecto de corte tangencial

max: Efecto de corte tangencial mximo

Datos:

S11 23.75ton

m2

S22 118.74ton

m2

e 0.25m b 1.00m

f y 4200kg

cm2

Donde:S11: Esfuerzo horizontalS22: Esfuerzo verticale: Espesos paredb: Ancho efectivoAsh: rea acero hor izontalAsv: rea acero verticalSh: Espaciamiento horizontalSv: Espaciamiento verticalfy: Esfuerzo de fluencia del acero

Refuerzo horizontalAsh

S11 e b

0.90 f y

Ash 1.57cm2

Sh2 0.71cm

2 bAs h

Sh = 27.50cm

Usar 23/8"@0.25

Refuerzo verticalAsv

S22 e b

0.90 f y

Asv 7.85cm2

Sv2 2.00cm

2 bAsv

Sv = 25.30cm

Usar 25/[email protected]


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3.04 Diseo de cpula esfrica

3.05 Diseo de losa de fondo

Datos:

S11 93.02ton

m2

S22 144.15ton

m2

e 0.15m b 1.00m

f y 4200kg

cm2

Donde:S11: Esfuerzo horizontalS22: Esfuerzo verticale: Espesor de la cpulab: Ancho efectivoAsh: rea acero hor izontalAsv: rea acero verticalSh: Espaciamiento horizontalSv: Espaciamiento verticalfy: Esfuerzo de fluencia del acero

Refuerzo transversal

As hS11 e b

0.90 f y

Ash 3.69cm2

Sh 0.71cm

2 b

As h

Sh = 21.50cm

Usar 23/8"@0.20

Refuerzo central

AsvS22 e b

0.90 f y

Asv 5.72cm2

Sv 1.29cm

2 b

As v

Sv = 15.30cm

Usar 11/[email protected]


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3.06 Diseo de la viga de cimentacin

Asmin 0.0020 b e

Refuerzo radial

Mr 728.32kg m

m

AsrMr b

J fs d

Sr1.29cm

2 bmax Asmin Asr( )

Sr 0.32m Usar 11/2"@0.30

Refuerzo central

Mc 714.32kg m

m

AscMc b

J fs d

Sc1.29cm

2 bmax Asmin Asc( )

Sc 0.32m Usar 11/[email protected]

Datos:Mu 270407.43kg c b 150c m h 60cm d 0. 54 m

f c 210kg

cm2

f y 4200kg

cm2

Donde:Mu: Momento ultimo de diseob: Ancho de vigah: Altura de la vigad: Peralte efectivoAs: Area de acero por flex inAv: Area acero por corteAsm in: Acero mnimoS: EspaciamientoNf: Nmero de varillas por flexinfy: Esfuerzo de fluencia del acero

Diseo por flexin

KuMu

b d2

0.00017 As b d As min 0.0024 b d

Nfmax As Asmin( )

2.84cm2

Nf 6.85 Usar 73/4"

Diseo por corteS 20.00c

Av3.50

2

kg

cm2

b S

f y

Av 1.25cm2

Usar 11/2"@0.20


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3.07 Diseo de la viga collar

Datos:Mu 31983.74kg c b 40cm

h 60cm d 0.54 m

f c 210kg

cm2

f y 4200kg

cm2

Donde:Mu: Momento ultimo de diseob: Ancho de vigah: Altura de la vigad: Peralte efectivoAs: Area de acero por flex inAv: Area acero por corteAsm in: Acero mnimoS: EspaciamientoNf: Nmero de varillas por flexinfy: Esfuerzo de fluencia del acero

Diseo por flexin

KuMu

b d2

0.00008 As b d As min 0.0024 b d

Nfmax As Asmin( )

1.29cm2

Nf 4.02 Usar 41/2"

Diseo por corteS 20.00cm

Av3.50

2

kg

cm2

b S

f y

Av 0.33cm2

Usar 13/8"@0.20

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