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PLANTA DE ABATIMIENTO

MOLIBDENOTRANQUE CAREN

CRITERIOS DE DISEOESTRUCTURAL

Proyecto E405005CDoc. N DB-E0-175

Revisin AFecha 16-Dic.-2005

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CONTENIDO

1. INTRODUCCIN 31.1 ALCANCE 31.2 SISTEMA DE UNIDADES 31.3 IDIOMA DEL PROYECTO 32. NORMAS, CODIGOS Y REGLAMENTOS 32.1 NORMAS DE DISEO ESTRUCTURAL 32.2 NORMAS DE MATERIALES 33. MATERIALES A EMPLEAR EN EL PROYECTO 33.1 HORMIGONES 33.1.1 Estructuras Hidrulicas 33.1.2 Estructuras No Hidrulicas 33.2 ACEROS 33.2.1 Barras para Hormign Armado 33.2.2 Acero Estructural 33.3 PERNOS 33.3.1 Pernos Conectores de uniones en estructuras metlicas 33.3.2 Pernos de Anclaje 33.4 SUELO 34. CARGAS Y SOBRECARGAS 3


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4.1 CARGAS PERMANENTES: D (CARGAS MUERTAS) 34.2 SOBRECARGAS DE UTILIZACION: L (CARGAS VIVAS) 34.2.1 Valores 34.2.2 Factores de Reduccin de Sobrecargas 34.3 SOBRECARGAS DE MONORRIELES Y MAQUINARIAS (CARGAS DE

OPERACION) 34.3.1 Cargas de Monorrieles: CG 34.3.2 Cargas Dinmicas e Impacto 34.4 SOBRECARGAS EVENTUALES 34.4.1 Temperatura: T 34.4.2 Viento: W 34.4.3 Nieve: S 34.4.4 Sismo: E 35. COMBINACIONES DE CARGAS 35.1 OBRAS NO HIDRULICAS DE HORMIGN ARMADO 35.2 OBRAS HIDRULICAS DE HORMIGN ARMADO 35.3 ESTRUCTURAS DE EDIFICIOS DE ACERO 35.4 COMBINACIONES DE CARGAS EN ESTANQUES SEMIENTERRADOS 36. CONTROL DEL ANCHO DE FISURAS EN EL HORMIGN DE ESTANQUES Y

OTRAS ESTRUCTURAS HIDRULICAS ESTANCAS 36.1

DISEO PARA EL LMITE DE ANCHO DE FISURAS 3

6.2 VALOR ADOPTADO PARA EL ANCHO DE FISURAS EN EL PROYECTO 36.3 PROCEDIMIENTOS DE CLCULO PARA GARANTIZAR EL ARMADO QUE

LIMITA EL ANCHO DE FISURAS ADOPTADO 3


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6.3.1 Hormign Inmaduro 36.3.2 Hormign Endurecido 36.4 VALORES DE LAS TENSIONES ADMISIBLES DE LOS MATERIALES EN

OBRAS HIDRULICAS DE HORMIGN ARMADO 36.4.1 Superficies en Contacto con Lquidos 36.4.2 Superficies que no Contactan con el Lquido (Caras Secas, Fase II) 36.5 RECUBRIMIENTOS DE LAS ARMADURAS Y COEFICIENTE DE RETRACCIN

DEL HORMIGN 36.5.1 Recubrimientos de las Armaduras 36.5.2 Retraccin 36.6 OTRAS NORMAS RELATIVAS A FISURACIN EL HORMIGN EN OBRAS

HIDRULICAS 37. DEFORMACIONES ADMISIBLES 38. SOLICITACIONES SISMICAS 38.1 SOLICITACIONES SSMICAS EN ESTRUCTURAS NO HIDRULICAS YEQUIPOS INDUSTRIALES 38.1.1 Alcances 38.1.2 Objetivos 38.1.3 Clculo de las Solicitaciones Ssmicas en Obras No Hidrulicas 38.1.4 Reduccin de las Sobrecargas de Utilizacin de la Masa Ssmica 38.1.5 Separacin entre Estructuras 38.1.6

Deformaciones por Sismo 3

8.2 DETALLES DE DISEO 38.2.1 Placas Bases de Columnas de Acero 38.2.2 Marcos Dctiles 3


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8.2.3 Muros de Albailera en Estructuras de Acero 38.2.4 Equipos Mayores 38.2.5 Equipos Menores 38.3 SOLICITACIONES SSMICAS EN ESTANQUES DE HORMIGN ARMADO

(OBRAS ESTANCAS) 39. PESOS UNITARIOS 310. JUNTAS 310.1 DE DILATACIN 310.2 DE RETRACCIN 311. COEFICIENTES DE SEGURIDAD 3


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1. INTRODUCCIN

La empresa CODELCO DIVISIN EL TENIENTE. (DET) ha contratado con

DEGRMONT, LTDA. (DGT), la Ingeniera de Procesos de Tratamiento, la Ingeniera de

Detalles y todos los estudios asociados, el suministro de todos los equipos, la Obra Civil y

Obras Anexas, el Montaje completo de la planta y obras anexas, la Puesta en Marcha y

Marcha Blanca de la planta, hasta el cumplimiento de las garantas de tratamiento

contractuales y la Operacin Inicial, de la Planta de Abatimiento de Molibdeno Tranque

Carn (PAMo).

El presente documento corresponde a los Criterios de Diseo Estructural, del Proyecto en

referencia.

1.1 ALCANCE

Este documento contiene los Criterios de Diseo Estructural en aspectos tales como

nomenclaturas, normas, reglamentos, cargas y sus combinaciones, materiales y sus

tensiones admisibles, control de figuracin y solicitaciones ssmicas. Estas bases se

debern aplicar en el clculo estructural de las obras de procesos, edificios en hormignarmado y acero que conforman la Planta de Abatimiento de Molibdeno del Efluente

Tranque Carn (PAMo) de CODELCO CHILE DIVISION TENIENTE.

Las caractersticas del suelo, tanto natural como de relleno, sus propiedades mecnicas,

grado de compactacin, nivel de napa fretica, debern estar en conformidad con los

parmetros indicados en el Informe de Ingeniera N TEN05002-REP-GI-001 Estudios de

Ingeniera para Emplazamiento y Diseo de Fundaciones, Planta de Abatimiento de

Molibdeno en Carn, Julio de 2005, preparado por MWH. En caso de no existir

informacin del suelo en algn sector determinado, se dejar clara constancia en los

planos de la tensin de soporte admisible al nivel del sello de fundacin.


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1.2 SISTEMA DE UNIDADES

El sistema de unidades a emplear en los clculos ser el sistema mtrico decimal

(m, cm, mm, t, kg).

Todas las dimensiones sern expresadas preferiblemente en milmetros. Los niveles y

elevaciones sern en metros. Las tensiones se expresarn en kg/cm2 o MPa.

La designacin del acero estructural ser la del Instituto Chileno del Acero (ICHA) en caso

de procedencia nacional. En caso de disear con acero importado, adems de indicar ladesignacin propia del pas de origen, se deben detallar todas sus caractersticas

estructurales, en el sistema mtrico (tensin de rotura, tensin de fluencia, relajacin).

Los pernos de anclaje sern especificados en pulgadas de acuerdo a ANSI B1.1-1982,

UNC (Unified National Coarse Thread, Class 2A).

Los pernos estructurales de alta resistencia sern de calidad ASTM A325 y se

especificarn en pulgadas. Las dimensiones de los pernos y tuercas sern las

estipuladas en ANSI B18.2.1.

1.3 IDIOMA DEL PROYECTO

El idioma del proyecto ser el espaol; sin embargo las memorias de clculo, planos y

otros documentos que preparen proveedores extranjeros podrn ser en ingls, con

traduccin al espaol de las partes relevantes.

2. NORMAS, CODIGOS Y REGLAMENTOS

Todas las estructuras sern diseadas de acuerdo a las estipulaciones de las normas yreglamentos que se indica ms adelante. Podrn aplicarse otras normas, cuando as se

especifique en las bases tcnicas de un diseo determinado, con la previa conformidad

de CODELCO.


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2.1 NORMAS DE DISEO ESTRUCTURAL

Ley y Ordenanza General de Construcciones y Urbanizacin. (Decreto 854

de 1949 y sus modificaciones posteriores)

AISC, American Institute of Steel Construction. Specifications for Structural

Steel Buildings, Allowable Stress Design, 9a Edition.

ACI, American Concrete Institute. Building Code Requirements for

Reinforced Concrete ACI 318-02.

ACI 350 R-01 Environmental Engineering Concrete Structures.

NCh 1928. Of 93 Albailera Armada - Requisitos para el diseo y clculo. NCh 2123. Of 97 Albailera confinada- Requisitos de diseo y clculo

NCh 1198. Of 91 Madera - Construcciones en madera - Clculo

American Association of State Highway and Transportation official Standard

Specification for Highway Bridges AASHTO, 16 edicin (1996).

NCh 2369-2003 - Diseo ssmico de estructuras e instalaciones

industriales.

NCh 1537.Of 86 - Diseo estructural de Edificios - Cargas permanentes y

sobrecargas de uso.

NCh 431. Of 77 Construccin - Sobrecargas de nieve.

NCh 432. Of 71 Clculo de la accin del viento sobre las construcciones. NCh 427.CR 76 Especificaciones para clculo y ejecucin de

construcciones en acero.

NCh 428. Of 57 Ejecucin de construcciones de acero

NCh 429 . E Of 57 Hormign armado (Parte 1)

NCh 430. E Of 61 Hormign armado (Parte 2)

AWS D1.1-86 Structural Welding.

AWS D1.4-79 Welding of Reinforced Rods.

Uniform Building Code (UBC), Vol. 2, 1997.

Norma Inglesa BS 8007, ao 1987 para estructuras hidrulicas de hormign

armado. (Design of concrete structures for retaining aqueous liquids).

Norma Neozelandesa en su aspecto ssmico para diseo de estanques.

NZS 3106 1986 - Concrete structures for the storage of liquids.

AISE, Standards N 6 y N 13 Guide for the Design of Steel Buildings.


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2.2 NORMAS DE MATERIALES

NCh 203. Of 77 Acero para uso estructural - Requisitos.

NCh 204. Of 77 Barras laminadas en caliente para hormign armado.

NCh 211. Of 70 Barras con resaltes para hormign armado

NCh 434. Of 70 Barras de acero de alta resistencia

NCh 218.Of 77 Mallas de alta resistencia para hormign armado

NCh 219. Of 77 Mallas de acero alta resistencia. Condiciones de uso en

hormign armado NCh 173. Of 73 Madera-Terminologa

NCh 790. Of 95 Madera-Preservacin

NCh 167.Of 54 Ladrillos de Arcilla

NCh 169. Of 73 Ladrillos Cermicos

NCh 148. Of 68 Cemento. Especificaciones Generales

NCh 158. Of 67 Ensayos de compresin y flexin de morteros

NCh 163. Of 79 Agregados ptreos para morteros y hormigones-

Requisitos.

NCh 170. Of 85 Hormign. Requisitos generales

NCh 1498. Of 82 Hormign. Agua de Amasado. Requisitos

NCh 1198. Of 91 Clculo de construcciones en madera

NCh 1017. E Of 75 Hormign - Confeccin de probetas

NCh 1037. Of 77 Ensayos de compresin de probetas cbicas y cilndricas

NCh 1998. Of 89 Hormign - Evaluacin estadstica de la resistencia

mecnica.

NCh 2221. Of 94 Hormign y mortero Determinacin de los cambios de

longitud.

ASTM C157-80 Length Change of Hardened Cement Mortar and Concrete.

ASTM A36 94. Carbon Structural Steel ASTM A325-94 Structural Bolts, Steel Heat Trated

ASTM A416-94a Standard Specification for Steel Strands, Uncoated, Seven

- Wire for Prestressed Concrete.


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3. MATERIALES A EMPLEAR EN EL PROYECTO

3.1 HORMIGONES

3.1.1 Estructuras Hidrulicas

El hormign a utilizar en las estructuras hidrulicas ser grado H30, de fc = 300 kg/cm2

resistencia cbica a los 28 das, equivalente a f'c = 250 kg/cm2 resistencia cilndrica a igual

edad (NCh 170 Anexo A, Tabla 19), con 90% nivel de confianza. Se emplear tambin enrellenos de hormign en segunda etapa. La dosis mnima ser de 320 kg Cem/m3.

Los valores de las tensiones admisibles de los hormigones para estructuras hidrulicas se

indican en el punto 6.4 de estos Criterios de Diseo.

3.1.2 Estructuras No Hidrulicas

En estructuras no hidrulicas se utilizarn los siguientes grados de hormign:

Grado f'c (kg/cm2) Nivel deconfianza

Elementos

H25 200 90% Edificios de procesos y

administrativos, fundaciones de

equipos, radieres.

H5 40 Rellenos de sobre excavaciones,

emplantillados dosis mnima 170

kg Cem/m3 120 kg Cem/m3 si es

de Planta.

Los valores a considerar para obtener las resistencias de diseo de los materiales seobtendrn de multiplicar la resistencia nominal por un "factor de reduccin " menor que 1,

dependiendo del tipo de esfuerzo, conforme al cdigo ACI 318.


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3.2 ACEROS

3.2.1 Barras para Hormign Armado

Para estructuras hidrulicas o no hidrulicas se utilizar barras de acero calidad A63-

42H, con resaltes. Se considerar una tensin de fluencia garantizada fy = 4200 kg/cm2.

En algunos elementos menores - no ssmicos - podr emplearse malla electro soldada

AT56-50H de fy = 5000 kg/cm2. (Ver ACI 318).

Se podr disponer barras de acero calidad A44-28H en las armaduras de espera de los

hormigones de segunda fase las que se doblan para el paso de tuberas e insertos y

posteriormente se desdoblan antes de hormigonar.

Los desarrollos de longitudes de anclaje, traslapes, dobleces se basarn en ACI 318

ayudado por las tablas y esquemas del ACI 315.

Las cuantas de acero mnimas, para obras hidrulicas sern en conformidad con BS

8007 del 87 o ACI 350 R-01, la que sea mayor. Las cuantas de acero calculadas

debern garantizar para el hormign inmaduro (menor de 3 das de colocado) y maduroque las solicitaciones de hidratacin del cemento, temperatura y estticas de utilizacin

no generen fisuras > 0,2 mm conforme a BS 8007. (Ver punto 6.4 de este

documento).

3.2.2 Acero Estructural

El acero estructural a utilizar en el proyecto ser calidad A42-27ES o ASTM A36. Para

fines de diseo se utilizarn las propiedades mecnicas del acero ASTM A36,

especialmente el valor de la tensin de fluencia fy = 2530 Kg/cm2.


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3.3 PERNOS

3.3.1 Pernos Conectores de uniones en estructuras metlicas

Pernos de alta resistencia (sus tuercas y golillas): ASTM A 325 o ASTM A

490

Pernos corrientes: A 42-23 o ASTM A 307

3.3.2 Pernos de Anclaje

Los pernos de anclaje de las estructuras metlicas sern calidad A42-23.

Nota: Las tensiones admisibles de los aceros estarn basadas en los valores adoptados

por AISC "Manual of Steel Construction, Allowable Stress Design" Part 5, 9a Edition.

3.4 SUELO

Para el diseo de las estructuras sern adoptados de los valores recomendados en el

Informe de Ingeniera N TEN05002-REP-GI-001 Estudios de Ingeniera para

Emplazamiento y Diseo de Fundaciones, Planta de Abatimiento de Molibdeno en

Carn, Julio de 2005, preparado por MWH.

4. CARGAS Y SOBRECARGAS

4.1 CARGAS PERMANENTES: D (CARGAS MUERTAS)

Cargas de peso propio de todas las estructuras y componentes no estructurales tales

como muros y tabiques, pisos incluyendo pavimentos, techos, cielos, equipos fijos,

materiales almacenados en forma permanente y toda carga que est aplicada en forma

habitual en la obra a disear. Los valores de las densidades de masa se obtendrn dela norma NCh 1537 Apndices A y B.


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4.2 SOBRECARGAS DE UTILIZACION: L (CARGAS VIVAS)

4.2.1 Valores

Las sobrecargas de utilizacin incluirn todas las sobrecargas no habituales

distribuidas, concentradas, mviles de vehculos y gras horquillas y de trnsito.

El valor de las sobrecargas ser el indicado en los diagramas de carga en los planos del

proveedor de equipos o el cliente. Si esta informacin no es suministrada, se usarn las

siguientes:

Pisos industriales con equipamiento liviano 500 kg/m

(menor a 500 kg por unidad).

Pisos industriales con equipos pesados 700 kg/m

Bodegas y talleres con equipos livianos 600 kg/m

Bodegas y talleres con equipos pesados 1200 kg/m

Salas de reunin, bibliotecas y archivos 500 kg/m

Oficinas y reas privadas 250 kg/m

Pasillos, pasarelas, plataformas y escaleras 400 kg/m

Estacionamientos de vehculos livianos 400 kg/m

Techos (Distribuidas sobre la proyeccin 100 kg/m

horizontal de la superficie) (ver 4.2.2)

Barandas (Horizontal en un punto cualquiera) 100 kg

Pisos en reas de montaje de equipo pesado 5000 kg/m

Otros valores de sobrecargas podrn obtenerse de la Norma NCh 1537 of 86, Tabla 3.

4.2.2 Factores de Reduccin de Sobrecargas

Las sobrecargas podrn ser reducidas de acuerdo a la probabilidad de ocurrencia

simultnea o segn se indique en los diagramas de cargas. A falta de criterios, se

aplicar las recomendaciones de NCh 1537 que se sealan a continuacin. (Ver NCh

1537 pto. 7.2 Tablas 1 y 2).


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rea Factor

Bodegas talleres, archivos 1,00

Pisos con sobrecarga 500 kg/m o menor 1-0,008 A

(A = rea de influencia 10 m)

Techos con pendiente Cs * Ca

S = pendiente; A= rea de influencia

Cs = 1 - 2,33*S S 0,30

Ca = 1,00 A 20 m

Ca = 1 - 0,008*A 20 m A 50 m

Ca = 0,60 A 50 m

Para el caso de sismo las sobrecargas de utilizacin podrn reducirse en:

Bodegas, talleres, archivos, oficinas, etc. 50%

Otros pisos de uso poco frecuente 75%

Techos 100%

4.3 SOBRECARGAS DE MONORRIELES Y MAQUINARIAS (CARGAS DEOPERACION)

4.3.1 Cargas de Monorrieles: CG

Las cargas de ruedas de monorrieles sern las indicadas por el proveedor de los

equipos, o las mostradas en los diagramas de carga en planos de ste o del cliente.

4.3.2 Cargas Dinmicas e Impacto

4.3.2.1 Mquinas: MQ

Los esfuerzos derivados de la operacin de mquinas rotatorias o recprocas, se

obtendrn de las especificaciones del fabricante o, en su defecto, de los valoresindicados para cargas vibratorias por AISE, Standard N 13, 3.7.1, "Vibratory Loads",

que se considerarn como mnimos.


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4.3.2.2 Monorrieles: PG

Las cargas de impacto verticales, transversales y longitudinales de monorrieles sern,

en general, las especificadas en el Manual of Steel Construction, AISC o en las

Specifications for the Design and Construction of Mill Buildings, AISE, Standard # 13.

Podrn aplicarse tambin, los coeficientes recomendados por la Norma DIN 120 u otras

reconocidas internacionalmente. Los pesos a los cuales se aplicarn los porcentajes de

impacto, sern los dados por el fabricante del monorriel o, en su defecto, los valores

dados por las tablas para equipos normales similares.

El estado de carga generado por monorriel corresponder al monorriel con carga

mxima e impacto vertical.

4.4 SOBRECARGAS EVENTUALES

4.4.1 Temperatura: T

Las estructuras sern diseadas y especificadas considerando que durante la ejecucin

de hormign de la obra podr existir una variacin trmica ambiental T2 de 20 Celcius;

para el caso de los estanques, que se aplica la Norma BS 8007, ver 6.3 de estas bases.

4.4.2 Viento: W

Los edificios sern diseados considerando las cargas de viento especificadas en la

norma chilena NCh 432, Of. 71.

4.4.3 Nieve: S

Las cargas de nieve sern las especificadas en la norma chilena NCh 431, Of. 77.

4.4.4 Sismo: E

Se trata ms adelante, acpite 8, su accin tanto sobre obras no hidrulicas (edificios)

como sobre obras estancas destinadas a contener lquidos.


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5. COMBINACIONES DE CARGAS

Los elementos estructurales sern diseados para aquella combinacin de cargas que

provoque la condicin ms desfavorable en cuanto a su resistencia requerida.

Los estados de carga sern modificados por factores de mayoracin o minoracin de

acuerdo a la combinacin general de cargas, segn se indique en la norma

correspondiente.

Como criterios generales de combinacin para todas las estructuras se establece que:

nunca se combinarn los estados de carga de Viento y Sismo.

nunca se combinar los estados de carga de los monorrieles con impacto y

con Viento o con Sismo.

En el diseo debe considerar al menos las siguientes combinaciones de carga:

Cargas muertas + cargas vivas Cargas muertas + cargas vivas + cargas operacin

Cargas muertas + cargas vivas + cargas operacin + cargas de nieve

Cargas muertas + cargas vivas + cargas operacin + cargas de viento

Cargas muertas + cargas vivas + cargas operacin + cargas de sismo

Cargas muertas + cargas de montaje

El empuje del lquido interior en una estructura destinada a contener lquido, no debe

considerarse en forma simultnea con el empuje de suelo exterior (ver combinaciones

de cargas para estanques semienterrados punto 5.4).


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5.1 OBRAS NO HIDRULICAS DE HORMIGN ARMADO

La aplicacin de la norma ACI 318 implica analizar las siguientes combinaciones de

cargas, con sus correspondientes factores de mayoracin a los estados de carga

individuales:

COMBINACION D L H F T PG W E S

1 1,4 1,4

2 1,2 1,6 1,6 1,2 1,2 1,6 0,5

3 1,2 1,0 1,6

4 1,2 0,8 1,6

5 1,2 1,0 1,6 0,5

6 1,2 1,0 1,4 0,2

7 0,9 1,6 1,6

8 0,9 1,6 1,4

D: cargas muertas

H: empujes de tierra

F: presin de lquidos con altura controlada (no considerar en estanques u obrashidrulicas)

L: sobrecarga con impacto incluido

E: sismo (ver nota)

W: viento

S: nieve

Nota: En las combinaciones de cargas que incluyen el sismo se debern comparar con

lo indicado en la norma ssmica NCh 2369, tomando el valor mayor. La aceleracin

efectiva mxima del suelo se obtendr de la zonificacin ssmica que define la norma

antes citada.


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5.2 OBRAS HIDRULICAS DE HORMIGN ARMADO

Estas estructuras se disearn tomando como base el lmite de utilizacin (diseo

elstico) que condiciona el ancho de las fisuras en el hormign armado, producidas por

ciclos de humedad-sequedad, retraccin de fraguado, variacin de temperatura, etc. El

valor del ancho mximo de fisura ser de 0,2 mm (ver 6.2 de este documento).

Para estas obras se considerar que los factores de mayoracin de las cargas

actuantes son iguales a la unidad (BS 8007 punto 2.2 "Structural design"), y la

combinacin de las cargas se har conforme a la norma NZS3106,86 punto 2.3 LoadCombinations grupo A y B (ver punto 8.3 de estos criterios de diseo).

Aquellas obras que consideran recubrimiento superficial interior mediante lminas de

HDPE se disearn por el mtodo de tensiones ltimas (mtodo a la rotura).

5.3 ESTRUCTURAS DE EDIFICIOS DE ACERO

El clculo se har segn el "Manual of Steel Construction" del AISC, 9th edition, basado

en el mtodo de las tensiones admisibles.

Las cargas permanentes y sobrecargas de utilizacin se combinarn, segn se indica

en dicho Manual del AISC, con coeficientes de mayoraciones unitarios; pero si se le

suman las sobrecargas eventuales la tensin admisible del acero se podr incrementar

en 1/3.

5.4 COMBINACIONES DE CARGAS EN ESTANQUES SEMIENTERRADOS

1. Estanque vaco con presin esttica externa del suelo.

2. Estanque vaco con presin esttica y dinmica del suelo ms la accin ssmica

sobre la masa propia del estanque. (Nota 3)

3. Estanque lleno sin presin externa del suelo.

4. Estanque lleno sin presin externa del suelo ms sismo (segn NZS 3106). Se

emplear las combinaciones de carga Grupo B, punto 2.3 y las tensiones

admisibles para combinacin B de Tabla 4.2.


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5. Estanque lleno con presin esttica externa del suelo reducida al 50%.

6. Estanque lleno con presin esttica y dinmica externa del suelo reducida al

50%, ms la accin ssmica sobre el estanque con agua.

7. Muros interiores con igual nivel de agua por ambos lados, solicitacin por sismo

sobre el agua (carga en un lado, descarga al otro) ms la accin del sismo sobre

la masa propia del muro.

8. Considerar todas las fuerzas interactivas y combinacin de ellas, que puedan

presentarse entre la losa de cubierta y los muros del estanque para los casos:

esttico, dinmico, efectos de temperatura y de retraccin.

9. Verificar a la flotacin los estanques, cuando corresponda, por efecto de laaccin de la napa subterrnea.

Nota 1: Ver acpite 8.3 para el clculo del efecto ssmico en estanques.

Nota 2: Las situaciones 5 y 6 reemplazan a las 3 y 4 en los casos de estanques,

cmaras o canales enterrados totalmente y cuya construccin garantiza

que quedarn confinados con relleno antes de llenarlas con agua.

Nota 3: Empujes laterales del suelo, ver estudio de mecnica de suelos indicado

en 3.4.

6. CONTROL DEL ANCHO DE FISURAS EN EL HORMIGN DE ESTANQUESY OTRAS ESTRUCTURAS HIDRULICAS ESTANCAS

6.1 DISEO PARA EL LMITE DE ANCHO DE FISURAS

Las fisuras en el hormign se producen fundamentalmente por :

Calor de hidratacin del cemento en el hormign fresco, antes que ste

alcance una adecuada resistencia a traccin.

Retraccin de fraguado si hay impedimento de acortamiento. Cambios por ciclos humedad - sequedad.

Por efecto de cambios de temperatura.

Por asentamientos diferenciales.


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Estas fisuras dependiendo de un exceso de sus anchos, daan la estanqueidad y

aceleran la corrosin de las armaduras en obras hidrulicas.

Los anchos de fisura se pueden controlar por:

Limitacin del valor de las tensiones de trabajo de traccin del hormign y

del acero, as como el de compresin del hormign (ver punto 6.3).

Disposicin de armaduras con dimetros y separaciones pequeas para

una misma rea.

Disposicin adecuada de juntas de deformacin y de retraccin de loselementos (muros, losas de fondo y cubierta).

6.2 VALOR ADOPTADO PARA EL ANCHO DE FISURAS EN EL PROYECTO

Con el propsito de adoptar un valor del ancho mximo de fisura w del hormign,

compatible con las condiciones de utilizacin de una obra hidrulica solicitada a

distintas formas de traccin directa, por flexin, efectos de temperatura, cambios de

humedad, etc., se adoptar, tanto para el hormign inmaduro (de 3 das), como el

maduro (de igual o mayor a 28 das):

= 0,2 mm

Este valor ha sido preconizado por la norma BS 8007 en "Section two: Design", para

"hormigones expuestos a exposicin severa o muy severa". Se verificar la fisuracin

slo para las solicitaciones estticas.

Esta exigencia no se aplicar a aquellas obras que se encuentran revestidas

superficialmente en su interior con lminas de HDPE.

6.3 PROCEDIMIENTOS DE CLCULO PARA GARANTIZAR EL ARMADO QUELIMITA EL ANCHO DE FISURAS ADOPTADO

La sola limitacin de las tensiones admisibles del hormign y acero, a los valores que se

indica ms adelante en el punto 6.4, no garantiza la obtencin de anchos de fisuras


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menores que = 0,20 mm. Se deber efectuar las siguientes comprobaciones de las

dimensiones del hormign y cuantas de acero, obtenidas de clculos basados en la

norma BS 8007, que considera el efecto de temperatura en hormign fresco hasta la

edad de 3 das y la fisuracin producida por flexin y traccin en el hormign

maduro.

6.3.1 Hormign Inmaduro

Refuerzo mnimo (asociado a la limitacin del espesor del elemento segn BS 8007,

Fig. A1 y A2), espaciamiento y ancho de fisura por efecto de temperatura y humedad,segn el Apndice A de la norma sealada. Para calcular la cuanta para hormign

fresco, se adoptar para T1, diferencia entre la mxima temperatura de hidratacin y la

temperatura ambiental:

T1 = 23C muros de espesor 300 mm.T1 = 15C losas de fondo espesor 300 mm.

Los valores para otras condiciones de moldajes y espesores del elemento ver tabla A.2

de BS 8007

Se considerar, adems, la temperatura T2 (valor medio estacional). T2 = 20C.

El valor del coeficiente de dilatacin trmica del hormign, que depende del tipo de

rido, se tomar como:

= 0,000012 (0,012 mm por metro y C)

Para determinar estos valores, se ha considerado la cantidad de cemento por metro

cbico igual a 325 Kg Cem/m3, y la relacin agua cemento A/C = 0,50.

6.3.2 Hormign Endurecido

El ancho de fisura del hormign endurecido se calcular en conformidad con las

relaciones del Apndice B de la misma norma, asegurndose que la deformacin


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unitaria del refuerzo, en la fisura 1, ser siempre menor a 0,8 fy / Es, en traccin directa

o en traccin por flexin y que, la tensin de compresin del hormign, por flexin, no es

mayor de 0,45 fc.

6.4 VALORES DE LAS TENSIONES ADMISIBLES DE LOS MATERIALES EN OBRASHIDRULICAS DE HORMIGN ARMADO

Tal como se indic en el punto 3, las calidades de los materiales para el hormign

armado en las obras hidrulicas sern:

Hormign: Grado H30, 90% nivel de confianza (3.1.1)

Acero de refuerzo: Calidad A 63-42H (3.2.1)

El dimensionado de los elementos se har segn la Teora Clsica del Hormign

Armado, por el Mtodo de las Tensiones Admisibles (Fase I y Fase II, controlando el

ancho de fisura 0,2 mm).La estanqueidad de las obras hidrulicas se deber obtener con el hormign que la

conforma.

Se adoptar distintos valores de las tensiones admisibles segn sea la funcionalidad y

solicitacin del material del elemento:

6.4.1 Superficies en Contacto con Lquidos

SOLICITACION TENSIONES ADMISIBLES Kg/cm2 TENSION DE TRABAJO

HORMIGON ACERO H y A

Traccin

Ha

Compresin

'Ha

Traccin

Aa

Esttica 19 --- Esttica 1300a) Traccinpura

Ssmica 23 Ssmica 1500

sA

sgH

A

T

A)1n(AT

=

+=


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SOLICITACION TENSIONES ADMISIBLES Kg/cm2 TENSION DE TRABAJO

HORMIGON ACERO H y A

Traccin

Ha

Compresin

'Ha

Traccin

Aa

b) Traccin porflexin

Esttica 22 Esttica 1400

Ssmica 26 Ssmica 1500g

H W

M6,0=

c) Traccinpura con

traccin porflexin

A)1n(A(T

WM6,0

W/M06*319

sgg

g

+++

sggH

A)1n(A

T

W

M6,0

+

+=

Esttica 22 Esttica 110 Esttica 1400d) Compresiny traccinpor flexin Ssmica 26 Ssmica 130 Ssmica 1400 )1n(A

N

W

M6,0

sgH

=

e) Traccin puramuroscirculares

23 1400

sg

ssH A)1n(A

TAEC

+

+=

f) Corte 4,5 1500

Con los materiales indicados la cuanta mnima de refuerzo min, para cada superficie y

en ambas direcciones ser para acero A63-42H y hormign endurecido igual a min, =

0,0038. Para hormign inmaduro se adoptar el valor que resulte de evaluar la siguiente

expresin:

W*2

)TT(**5,0**67,0 21min

+=

El rea del acero mnima se obtendr al multiplicar la cuanta por los espesores

definidos en BS 8007, Fig. A1 y A2.


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6.4.2 Superficies que no Contactan con el Lquido (Caras Secas, Fase II)

HORMIGN H30, TENSIONES ADMISIBLES Kg/cm2

ESTADO DE TRABAJO NORMAL EVENTUAL

Caras comprimidas en:

Vigas y losas de espesor 8 cm

mayor

110 130

Losas de espesor menor que 8 cm

Corte sin armar

90

8

90

9Corte mximo con armaduras 20 23

TENSIONES ADMISIBLES DEL ACERO A63-42H Kg/cm2

ESTADO DE TRABAJO NORMAL EVENTUAL

Caras mojadas traccionadas,en seccin fisurada en:

- Traccin simple o flexo-traccin

1300 1600

- Flexin simple o flexo-compresin

1400 1700

Caras secas traccin porflexin Fase II en:

- Vigas 2000 2300

- Losas 2400 2700

Ha Tensin admisible hormign a traccin (Kg/cm2)'Ha Tensin admisible hormign a compresin (Kg/cm2)Aa Tensin admisible acero a traccin (Kg/cm2)H Tensin de trabajo del hormignA Tensin de trabajo del aceroAg rea total de la seccin de hormign (cm

2)

Wg Mdulo resistente seccin total (cm3)

n Razn entre los mdulos de elasticidad de acero y hormign n = EA/EH = 11


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AS rea del acero de refuerzo

C Retraccin de fraguado del hormign (0,00035) (ver en 6.5 de estos criterios)

Es Coeficiente de Young del acero (2.100.000 Kg/cm2)

T Fuerza normal de traccin

N Fuerza normal de compresin

M Momento Flector

La solicitacin ssmica del lquido y elemento se obtendr de NZS 3106, multiplicada por

0,8, segn la combinacin de cargas B del punto 2.3 de esa norma y 8.3 e de estos

criterios.

6.5 RECUBRIMIENTOS DE LAS ARMADURAS Y COEFICIENTE DE RETRACCINDEL HORMIGN

6.5.1 Recubrimientos de las Armaduras

Elementos en contacto con agua: 4 cm. libres

Elementos secos: 3 cm. libres

En casos no especificados para Edificios, se utilizarn los recubrimientos indicados en

ACI 318.

6.5.2 Retraccin

Se especifica el coeficiente de retraccin mxima de fraguado en 0,00035, medido

antes de iniciar la construccin (podr determinarse conforme a la norma ASTM C 157-

80 Length Change of Hardened Cement Mortar and Concrete.

6.6 OTRAS NORMAS RELATIVAS A FISURACIN EL HORMIGN EN OBRASHIDRULICAS

En todos los aspectos de fisuracin del hormign de obras hidrulicas, no tratados en

los puntos anteriores o que sean ms exigentes que los all especificados, se aplicar,

adems de la norma BS 8007-1987, la norma ACI 350R-01 "Environmental Engineering

Concrete Structures".


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La fisuracin local producida por flexin (vigas y losas) se determinar aplicando el

criterio de Gergely Lutz (ACI-318 Cap. 10). Se adoptar el valor Z= 15 MN/m para un

ancho de fisura 0,2 mm.

7. DEFORMACIONES ADMISIBLES

Se indica una lista de deformaciones de elementos de acero tomadas de NCh 427

(Tabla 45), Clculo, fabricacin y construccin de estructuras de acero.

Vigas en general : carga muerta ms sobrecarga L/300

Enrejados : carga muerta ms sobrecarga L/700

Vigas portagra : carga muerta , sobrecarga e impacto L/600

Vigas portagra : impacto horizontal L/500

Costaneras de techo : carga muerta ms sobrecarga L/200

Columnas de viento : carga muerta ms viento H/200

Costaneras de muro : carga muerta ms viento L/200

L = Luz y H = Altura del elemento

En miembros en que se ha previsto contraflecha, sta podr ser descontada, parcial o

totalmente segn corresponda, de las deformaciones producidas por las cargas

muertas.

Las deformaciones horizontales por sismo debern ser compatibles con la rigidez de las

caeras, ductos, muros, tabiques y todo otro elemento no estructural solidario a la

estructura, y con la capacidad de deformacin de las juntas de expansin.

En estructuras de marcos rgidos, deber ser considerado el efecto de segundo ordenP-DELTA, inducido por fuerzas ssmicas, excepto cuando la estabilidad lateral est

asegurada con muros de corte o elementos con contraventacin. En general, se

aceptar un anlisis de primer orden.


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Para los espesores de los elementos de hormign se tomarn los indicados en ACI 318.

Cuando en estructuras de hormign, no se cumple con los espesores mnimos exigibles

para no verificar deformaciones, los espesores elegidos debern ser justificados por un

anlisis de las deformaciones a corto y largo plazo.

Para la deformacin instantnea, se considerar el momento de inercia efectivo de la

pieza, se adoptar el valor del mdulo de elasticidad instantneo del hormign y del

acero de refuerzo segn ACI 318, captulo 8. Para el caso de deformacin diferida se

adoptar lo indicado en 9.5.2.5 del mismo cdigo ACI, para una carga mantenida porms de cinco aos. Si los valores de flechas instantneas, ms la diferida, no son

compatibles con la utilizacin del elemento, se deber indicar la contra flecha adecuada.

8. SOLICITACIONES SISMICAS

8.1 SOLICITACIONES SSMICAS EN ESTRUCTURAS NO HIDRULICAS Y EQUIPOSINDUSTRIALES

8.1.1 Alcances

El propsito de este punto es definir los procedimientos para determinar las

solicitaciones que actan sobre las estructuras, equipos y las conexiones entre ellos,

debidos a una accin ssmica y las precauciones que deben adoptarse para absorber o

permitir las deformaciones asociadas a dichas solicitaciones.

La filosofa de diseo aplicada a edificios y estructuras de todo tipo se basa

principalmente en la proteccin a la vida humana y luego en el control de daos a un

costo y tiempo de reparacin razonable.

8.1.2 Objetivos

Conocidas las solicitaciones, el diseo ssmico deber asegurar que todas las

instalaciones industriales, su equipamiento y soportacin, sern diseadas

considerando, adems de la capacidad de resistir la accin ssmica, los criterios de


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serviciabilidad. Como criterios principales de serviciabilidad deber considerarse la

continuidad en la operacin despus de sismos severos y que si se han producido

daos, su deteccin y reparacin sean los mnimos.

Los elementos estructurales y la unin entre ellos, debern ser diseados, de tal

manera, que cuenten con gran ductilidad, siendo capaces de absorber energa ssmica,

ms all del comportamiento elstico, antes de llegar a estado lmite ltimo de falla (por

rotura o por exceso de deformacin).

8.1.3 Clculo de las Solicitaciones Ssmicas en Obras No Hidrulicas

El clculo de las solicitaciones ssmicas se basar en la norma NCh 2369 - 2003.

Diseo de estructuras e instalaciones industriales (valores de referencia de los

parmetros aceleracin efectiva, coeficientes de importancia, parmetros del suelo,

zonificacin).

Para las estructuras y equipos que tengan una distribucin de masas y rigideces

aproximadamente uniformes tanto en planta como en altura, podr emplearse un

anlisis esttico equivalente.

El esfuerzo basal Q0 viene dado por:

Q0 = C * I * P

I : Coeficiente de importancia del edificio o estructura (definido en las citadas

normas)

P: Peso ssmico

Ao: Aceleracin efectiva = 0,40 g. Para la localizacin de la Planta Zona 3 (ver tabla

5.1 de norma NCh 2369).

C : Coeficiente ssmico =g

A25,0

4,0n

*T

'T

Rg

A75,2 00 05,0


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Proyecto E405005CDoc. N DB-E0-175Revisin AFecha 16-Dic.-2005

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Parmetros relativos al tipo de suelo de fundacin:

Del estudio de mecnica de suelos indicado en 3.4, se desprende que el suelo de

fundacin se divide en dos tipos, segn clasificacin de la NCh 2369, Tabla 5.3:

Parmetro Sector al Sur del camino deacceso

Sector al Norte del caminode acceso

Tipo de suelo II III

n 1,33 1,80

T (seg.) 0,35 0,62

R: Factor de modificacin de respuesta por absorcin y disipacin de energa, se

tomar:

R = 5 Edificios de hormign armado con muros y/o prticos

R = 4 Edificio de albailera confinada.

: Razn de amortiguamiento, se tomar:

= 0,05 Estructuras de hormign armado y albailera.

Para la determinacin de "C", el perodo fundamental de la estructura T* podr serdeterminado por mtodos tericos o empricos, no obstante, las siguientes frmulas

podrn ser empleadas como referencia; si no se efecta un clculo ms exacto.

Tipo de estructura T*

(seg)

Estructuras con distribucin regular de

masasD2,0

Estructuras con distribucin irregular

de masas

uW

uWD2,0

2

Donde:

: Sumatoria


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D: Deformacin horizontal (cm) suponiendo que los pesos de los niveles actan

como fuerzas horizontales en el centro de masa

W: Peso de un nivel en Ton.

U: y/H

y: Altura del nivel en m.

H: Altura de la estructura en m.

La distribucin en altura del corte basal ser como se indica en NCh 2369, y ser

aplicada en el centro de gravedad de cada uno de los niveles de la estructura.

Los esfuerzos de torsin por excentricidad entre masa y rigidez sern calculados de

acuerdo a la norma antes indicada, as como tambin, las limitaciones en los valores

admisibles por torsin, en relacin a los de corte directo.

8.1.4 Reduccin de las Sobrecargas de Utilizacin de la Masa Ssmica

Las sobrecargas, para el clculo de la masa ssmica podrn reducirse conforme a lo

sealado en el punto 4.2.2, de estos criterios de diseo.

8.1.5 Separacin entre Estructuras

Las estructuras adyacentes y equipos debern estar separados entre s, a fin de

prevenir impactos ssmicos, segn lo indicado en 6.2 de NCh 2369.

Se verificar la separacin entre estructuras en funcin del sistema constructivo y la

consideracin del trnsito de maquinaria y equipos entre ellas, cuando corresponda.

8.1.6 Deformaciones por Sismo

Cuando las deflexiones ssmicas calculadas por anlisis elstico deban ser usadas

como dato para el diseo o especificacin de cualquier pieza, equipo, estructura, ducto,

separacin o similar, tales deformaciones debern ser amplificadas de acuerdo a la

frmula siguiente:


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d = R * de

con:

d: deflexin esperada o de diseo.

R: Factor de modificacin de respuesta.

de: deflexin elstica calculada.

8.2 DETALLES DE DISEO

8.2.1 Placas Bases de Columnas de Acero

Si el corte basal en una columna excede de 5 t, se colocar base con placa de corte, la

cual se disear para transmitir la totalidad del esfuerzo a la fundacin. Si no pudieran

usarse estos elementos, el corte deber ser resistido por los pernos de anclaje,

considerndose que slo el 50% de ellos son efectivamente resistentes a la solicitacin.

8.2.2 Marcos Dctiles

En estructuras en que la resistencia ssmica est dada por marcos, la contraventacin

en los frontones ser la mnima necesaria para asegurar la estabilidad lateral de las

columnas. Esta contraventacin no deber extenderse al suelo u otros niveles rgidos,

a menos que sean diseadas para resistir la proporcin de carga ssmica que les sea

trasmitida en funcin de su alta rigidez relativa al resto de los elementos.

Las diagonales de arriostramiento no podrn ser calculadas como elementos slo

capaces de trabajar en traccin, a menos que se consideren conexiones que permitan

un control de pretensin inicial.

8.2.3 Muros de Albailera en Estructuras de Acero

Se evitar el uso de elementos de albailera en estructuras flexibles de acero, a menos

que las armaduras de los muros y las conexiones permitan deformaciones

independientes entre ambas.


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8.2.4 Equipos Mayores

Los ductos, caeras, estanques y otros equipos que deban ser colgados de la

estructura de soporte sin impedir deformaciones verticales u horizontales por cambios

de temperatura u otras condiciones de operacin, sern conectados mediante guas,

soportes deslizantes, o bien, dispositivos mecnicos con adecuada capacidad para

trasmitir las fuerzas ssmicas sin restriccin a las deformaciones trmicas.

En el diseo de estos equipos o ductos, en que las deformaciones de los puntos de

apoyo estn controladas por la estructura, estos corrimientos se incorporarn como datopara el anlisis de los equipos. En caso contrario, en que las deflexiones de las

tuberas o equipos influyen en la estructura, estos elementos debern ser incluidos en el

modelo de clculo con sus caractersticas elsticas, conexiones y condiciones de

operacin.

Se prestar especial atencin a equipos soportados en dos o ms puntos de diferente

sistema estructural o niveles de estructuras flexibles, a fin de evitar interaccin entre el

equipo y las estructuras.

8.2.5 Equipos Menores

Los anclajes a las fundaciones o a las losas soportantes de todos los equipos, debern

ser diseados para trasmitir las fuerzas ssmicas en dos direcciones horizontales no

simultneas, considerando adems el efecto ssmico vertical.

8.3 SOLICITACIONES SSMICAS EN ESTANQUES DE HORMIGN ARMADO(OBRAS ESTANCAS)

La norma que servir de base para el clculo de las solicitaciones ssmicas de obras

estancas de hormign armado destinados a contener lquidos ser la NZS 3106 : 1986,

"Code of practice for the storage of liquids" de la Standard Association of New Zeland,adaptando en lo posible a la norma NCh 2369, en los parmetros que en ella se indican.

Para el anlisis se consideran las fuerzas de inercia que generan las aceleraciones

horizontales de:


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a) Las masas de los elementos propios del estanque y elementos unidos a l en

forma permanente.

b) Las fuerzas hidrodinmicas generadas por el lquido contenido los que pueden

separarse en dos partes:

Impulsiva: lquido que se acelera junto a la masa del estanque

(inercia),

Convectiva: generado por la porcin del lquido que oscila dentro delestanque (distintos modos).

c) Por efecto del terreno, si existe rellenos laterales (no se considera si son

favorables).

d) Los valores de los coeficientes ssmicos que actan sobre el lquido son:

CI de Impulsin o Inercia (ver ecuacin 2.4 y C2.4 a C2.6 del punto 2.2.9 de

NZS 3106)

Para estanques rgidos CI = A0 = 0,3 * R = A0 = 0,30 con R = 1 (tabla 2.1 de

la misma norma).

Para estanques flexibles A0 se determina con 5% de amortiguamiento

(Espectro normalizado de respuestas).

CC de conveccin segn ecuacin 2.3 de NZS 3106, valor que depende

tambin de A0 y TC, siendo TC el perodo convectivo (ver figura C2.3 de la

norma NZS 3106).

los que dependen fundamentalmente de los perodos, de la mxima aceleracin del

suelo y estas ltimas a su vez del factor de riesgo R y zona geogrfica.


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Se considerar, para el factor de la mxima aceleracin horizontal del suelo A0 = 0,3 * R

(equivalente a la zona B de la tabla 2.1 de la NZS 3106) con factor de riesgo R = 1.

Con lo que se obtiene finalmente A0 = 0,30.

Para la determinacin de los pesos de inercia WI y convectivo WC se utilizar la figura

C2.2, de la norma NZS 3106.

Para la respuesta vertical se considerar un coeficiente ssmico vertical CV = 0,20 * R

(Tabla 2.2) de NZS 3106.

e) Combinacin de cargas solicitantes

Para los muros se adoptar la combinacin B de la norma NZS 3106, punto 2.3.

B = D + F + EP + 0,8E

y para las losas de techo

B = 0,8 D + 0,8 E

donde:

D: cargas permanentes (PP)

F: solicitaciones hidrostticas del lquido

EP: cargas del terreno (se eliminan si son favorables a la combinacin)

E: cargas ssmicas

f) Factores de modificacin de respuesta R

Se utilizarn los siguientes valores:

R = 1 para estanques circulares (traccin anular) y flexin en muros

R = 2 para muros con comportamiento principalmente como elementos continuos en su

base y lateralmente (estanques rectangulares).


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g) No se considerar la limitacin del ancho de fisura en el caso ssmico.

9. PESOS UNITARIOS

Se utilizarn los siguientes pesos unitarios:

Hormign armado H = 2,50 t/m3

Acero estructural A = 7,85 t/m3

Lquido en obras hidrulicas

con lodos W = 1,10 t/m3

sin lodos W = 1,00 t/m3

Pumicita natural o de relleno compactada

para clculo de capacidad de soporte y asentamientos

sobre napa t = 1,4 t/m3

bajo napa (saturado) t = 1,7 t/m3

bajo napa (boyante) b = 0,7 t/m3

Para el clculo de empujes sobre estructuras enterradas

sobre napa z = 1,5 t/m3

los valores de los pesos unitarios saturado y boyante son iguales al caso anterior

10. JUNTAS

10.1 De Dilatacin

Se dispondrn juntas de dilatacin a una separacin mxima de 40 m.

En las obras hidrulicas, stas se sellarn con una cinta de PVC compatible con la

carga hidrulica, adems se colocar un sello elstico superficial con respaldo.


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10.2 De retraccin

Se construirn por corte de galleta superficial, dejando un rea mxima de 30 m 2 y a

una distancia mxima de 6 m.

11. COEFICIENTES DE SEGURIDAD

Se considerarn de acuerdo a la siguiente tabla:

NORMAL EVENTUAL

Deslizamiento 1.5 1.3

Volcamiento 2.0 1.5

Flotacin 1.5 1.2

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a78_34_DB_E0_175_Criterios_de_Diseno_Estructural_Rev.A