Analisis y Diseño de Tanque Apoyado

ANLISIS Y DISEO DE UN RESERVORIO APOYADO DE CONCRETO ARMADO

PARA UNA CAPACIDAD DE 115 m3

PROYECTO:

LOCALIDAD :DISTRITO :PROVINCIA :DEPARTAMENTO :

MEMORIA DE CLCULO ESTRUCTURAL

MARZO 2015

VOL. 115.00 m3

AGUA Y DESAGUE DE LAMBAYEQUE



1. Pre-dimensionado- Clculo de H : Considerando las recomendaciones prcticas, tenemos que para:

Asumiremos : Hl = Altura de la salida de agua hs =a = Hw = Hl + a + hs =

HT = Hw + hz =

- Clculo de D

D =

- Clculo de Fc : Se considera =

- Clculo de espesor de paredes (We) :Se calcula considerando dos formas:

1. - Segn Company:=

2. - Considerando una junta libre de movimiento entre la pared y el fondo, se tiene que slo en lapared se producen esfuerzos de traccin. La presin sobre un elemento de pared situado a "Hl"metros por debajo del nivel de agua es de w*h (Kg/cm2), y el esfuerzo de traccin de las paredes de un anillo de altura elemental "Hl" a la profundidad "Hl" tal como se muestra en elgrfico es:

Analizando para: Dh =Reemplazando en la frmula, tenemos: T =La traccin ser mxima cuando el agua llega: Hw =Reemplazando en la frmula, tenemos: Tmax =La fuerza de traccin admisible del concreto se estima de 10 % a 15% del f'c:

igualando a Tmax obtenidoWe =

3.80 m 13300.00 kg

10 - 60VOLUMEN (m3)

60 - 150150 - 500

600 - 1000mas 1000

ALTURA (m)2.22.5

2.5 - 3.56.50 como mx.

10.00 como mx.

ALTURA DE AIRE (m)

0.60.8

1.00 m 10500.00 kg

0.80.81

3.00 m 0.80 m

0.00 m 3.80 m

13.00 cm

3.00 m

4.05 m

7.00 m

0.70 m

6.33 cm

= 2

4

=

10

= 7 +2

100

T

2 T

Hl=

T

Dh

Presin ejercida por el agua

a las paredesT T

T =1000 * Hl * Dh * D

2

D

= 10% 1.00



Las dimensiones mnimas que debe tener un muro se describen en la seccin 14.5.3 y 14-6del ACI 350-06

- Para muros portantes:

- Para muros no portantes:

- El espesor mnimo de muros convencionales reforzados colados in-situ que estn en contacto con lquidos y tienen una altura menor a 3.00m debe ser de 30cm (ACI 350 - 06/14.6.2)

de las consideraciones del ACI adoptamos: We =

Espesor Adoptado: We =

- Clculo de dimetro exterior (De) : De = D + 2*We =

- Clculo de espesor de la cpula (Ce) :

PFc

Fc = CompresinFt = Traccin

Viga perimetral

Junta asfaltica

D = Fc = Ft + P

PE

Fc =

R R R - Fc = R =

. (1)

- La cubierta tendr forma de bveda, y se asentar sobre las paredes por intermedio de una junta de

cartn asfaltico, evitandose asi empotramientos que originaran grietas en las paredes por flexin.

- Asimismo, la viga perimetral se comportar como zuncho y ser la que contrareste al empuje debido a su

forma de la cubierta. El empuje horizontal total en una cpula de revolucion es :

8.40 m 9.10 m

7.00 m

7.40 m

Fc

20.00 cm

20.00 cm

Ft 0.70 m

Ft 0.35 m

0.35 m

Se calcularn 3 valores del espesor, teniendo en cuenta el esfuerzo a la compresin y el esfuerzo cortante

del concreto. Para ello primero ser necesario calcular los esfuerzos de Compresin y Traccin originados

por el peso y su forma de la cpula (Fc y Ft ).

= 25

; 20

= 30

; 15

=

2 tan()

2

2

2

tan

2=



Del grfico:

reemplazando se tiene: R =

entonces = entonces /2 =

(2)

Metrado de Cargas:- Peso propio = (se ha asumido un espesor de 10cm)- Sobrecarga =- Acabados =

TOTAL =

- Area de la cupula = = (casquete esferico)- Peso P = x =

reemplazando en (1) y (2) :Ft =Fc =

- Desarrollo de la linea de arranque (longitud de la circunferencia descrita) = LcLc = *D =

- Presin por metro lineal de la circunferencia de arranque es: = Fc / Lc =

- Esfuerzo a la compresin del concreto fc:por seguridad: fc = 0.45*f'c*b*Ce para un ancho de b =

igualando a Fc/Lc = Ce = (primer espesor)

Este espesor es totalmente insuficiente para su construccion, mas aun para soportar las cargas antesmencionadas

- Esfuerzo cortante por metro lineal en el zuncho (viga perimetral) V/m :V/m = P/Lc =

- Esfuerzo permisible al corte del concreto Vu:para un ancho de b =

igualando a P/Lc = Ce = (segundo espesor)

9.10 m

100.00 kg/m2 440.00 kg/m2

40.024 m2

100.00 cm

1.23 cm

45.2397 22.6199

240.00 kg/m2 100.00 kg/m2

21.991 m

2082.080 kg/m

100.00 cm

0.22 cm

440.00 40.024 17610.51 kg

42265.23 kg 45787.33 kg

800.800 kg/m

2 +

2

2

= 2

tan

2=

2

sen

2=

2

= 0.85 0.53



- El espesor minimo para un techo de esta forma se describe mediante la ecuacin (G-1) del ACI 350-06.

- Pu = presion unitaria de diseo factorada en el domo lb/ft^2- Bi = factor de reduccion del pandeo por imperfecciones

geometricas.

, ri = 1.4rd entonces Bi =

- Bc = factor de reduccion de pandeo por creep, no linealidad y fisuracion del concreto

Ec = modulo de elasticidad del concreto rd = radio interno del domo, ft.L = carga viva sin factorar, lb

rd =Pu =L = entonces Bc =Ec =

reemplazando hd = =

segn el RNC el espesor mnimo es de 9 cm para losas armadas en dos direccionese.min =

entonces espesor adoptado Ce =

0.5014 3115196.072 Psi

0.563 in. 1.43 cm

9.00 cm

29.856 ft 132.311 lb/ft^2 20.482 lb/ft^2

0.5102

10.00 cm

= 1.5

= 0.70

=

2

=

0.44 + 0.003, 12

2 30

2

0.53, 30

2

57000 ()



2. Datos Generales.

2.1. Geometra.- Tipo :

- Volumen : De almacenamiento igual a Vol. =- Radio : Interior D =- Alturas : Altura Efectiva para almacenamiento de agua Hl =

Profundidad enterrada He =Altura Total del muro Hw =Flecha de diseo para la cpula Fc =

- Espesor de muros : We =- Espesor de cpula : ce = con un ensanchamiento de

a de la union cpula - muro.

- Espesor de la fundacin : hz =- Volado en la fundacin : v =

2.2. Materiales.- Resistencia del Concreto f'c = a los 28 dias- Modulo de elasticidad del concreto De acuerdo a ACI 350M-01 seccin 8.5.1

=- Peso especifico del concreto co =

- Limite de fuencia de acero fy =- Modulo de elasticidad del acero Es =- Esfuerzo admisible del suelo t =

- Se considerar un reservorio para el almacenamiento de agua para el consumo

humano, segn el ACI 350.3-01 seccin 2.1.1

- se clasificar como tanque circular de concreto armado con conexin muro-losa

no flexible 2.2(1).

7.00 m 3.00 m 1.00 m 3.80 m 0.70 m

0.20 m 0.10 m 0.15 m

2100000.000 kg/cm2 1.00 kg/cm2

0.25 m 0.50 m

210 kg/cm2

218819.789 kg/cm2

4200 kg/cm2

2.40 Tn/m3

1.00 m

115.00 m3

= 15100



2.3. Normativa Usada.-

-

-

-

-

-

-

-

3. Anlisis (segn Metodologa del Apndice A del ACI 350.3-01).

3.1. Anlisis Ssmico Esttico.Los resultados presentados fueron evaluados en hojas de clculo en Excel y el programa Sap2000.

Clculo de la Masa Efectiva, segn ACI 350.3-01 seccin 9.5.2:

3.1.1 Peso del tanque- losa de techo =- viga perimetral =- muros =

factor de correcin

Peso del muro (Ww) + Peso de la cpula (Wr)Peso del muro (Ww) Peso de la cpula (Wr)Peso por carga viva en la cpulaDiametro interior (D)Altura efectiva del Liquido (Hl)coeficiente de masa efectiva () (por peso propio)Masa efectiva (We) (por peso propio)

3.1.2 clculo de la masa efectiva del lquido almacenado, componente impulsiva (Wi) y componente convectiva (Wc), segn ACI 350.3-01 seccin 9.3.1:

Environmental Engineering Concrete Structures (ACI 350.R-89), Reported by ACI Committee 350.

Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318M-08) and Commentary, Reported by ACI

Committee 318.

Norma Tcnica de Edificaciones "Diseo Sismoresistente" E-030.

Code Requirements for Environmental Engineering Concrete Structures (ACI 350M-01) And Commentary (ACI

350RM-01), Reported By ACI Committee 350.

Seismic Design of Liquid-Containing Concrete Structures (ACI 350.3-01) and Commentary (350.3R-01),

Reported by ACI Committee 350.

Design Considerations for Environmental Engineering Concrete Structures (ACI 350.4R-04), Reported by

ACI Committee 350.

Concrete Structures for Containment of Hazardous Materials (ACI 350.2R-04), Reported by ACI Committee

350.

Tightness Testing of Environmental Engineering Concrete Structures (ACI 350.1-01) and Commentary (350.1R-

01), Reported by ACI Committee 350.

44326.616 kg 13722.477 kg

7.00 m.3.00 m.0.65801

13.722 Tn 7.389 Tn 36.938 Tn

62727.133 kg

4678.041 kg

47567.923 kg

= 0.0151

2

0.1908

+ 1.021 1.0

= +

=

tanh 0.866

0.866

= 0.230

3.68



Masa total del lquido almacenado (Wl)D/HLWi/WlWc/WlPeso equivalente de la componente impulsiva WiPeso equivalente de la componente convectiva Wc

3.1.3 Calculo de la frecuencia de vibracin natural combinada (wi) de la estructura y el componenteimpulsivo del lquido almacenado, segn ACI 350.3-01 seccin 9.3.4:

55162.808 kg 56888.910 kg

115453.530 kg2.333330.477790.49274

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Wi/

WL

& W

c/W

L

D/HL RATIO

IMPULSIVE AND CONVECTIVE MASS FACTORS vs. D/HL RATIO

Wi/WL

Wc/WL



Fig. 9.10 - Coeficiente Cw para estanques circularesPara D/HL > 0.667

Hl/D

Coef. Para det. Frecuencia fund. Tanque-liquido (Cw)

Espesor del muto (We)

Radio circular interno R

coef. Para det. Frecuencia fund. Tanque-liquido (Cl)

Resistencia a compresin del concreto (fc)

Mdulo de elasticidad del concreto (Ec)Densidad del concreto (c)

Frec. Circ. Del modo de vibracin impulsivo (wi)

Periodo Fund. De oscilacion del tanque + comp. Impulsivo (Ti)

3.1.4 Clculo de la frecuencia de vibracin de la componente convectiva (wc)segn ACI 350.3-01 secc. 9.3.4

(9-28)

(9-29)

(9-30)

0.42857

0.15609

2.40 kN.s2/m4

371.979 rad/s

0.0169 s

0.20 m.

3.50 m.

0.37314

210.00 kg/cm2

21466.22 MPa

0.1

0.11

0.12

0.13

0.14

0.15

0.16

0.17

0.18

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00

CO

EFFI

CIE

NT

Cw

D/HL RATIO

COEFFICIENT Cw

= 9.375102 + 0.2039

0.1034

2

0.1253

3

+ 0.1267

4

3.186102

5

=

= 3.68 3.68

=2

=

2

0.5

0.55

0.6

0.65

0.7

0.75

0.8

0.85

0.9

0 1 2 3 4 5 6 7 8

FAC

TOR

(2/)

D/HL RATIO

FACTOR (2/)



Aceleracin debido a la gravedad (g)

Frec. Circular de vibracin del primer modo convectivo (wc)

Periodo natural del primer modo convectivo (Tc)

3.1.5 Parmetros para el clculo de la fuerza ssmica, segn ACI 350.3-01 seccin 4.2 y NTE E-030

El factor de la zona que corresponde a la zona ssmica sel ACI 350.3 es similar a los valores especificados en la NTE E-030 seccin 2.1. Por encontrarse en la zona de mayor amenaza ssmica, se tomar como zona 3, con una aceleracin de 0.40g (segpun NTE E-030), lo que equivale a la zona 4del ACI 350.3-01.

Como valor para el parmetro del suelo, segn la NTE E-030 le corresponde el Tipo S3 con un valor de 1.4,

esta vez tambin el valor es muy similar al propuesto por el ACI 350.3-01

La NTE E-030, categoriza a los reservorios como Edificacin Esencial (A) al que le corresponde el factor 1.5. Se

ve que la NTE E-030 no tiene mayores categoras para reservorios como el ACI 350.3-01, en el que

categorizaramos este modelo en el segundo tipo que corresponde a reservorios destinados a permanecer en

uso para propsitos de emergencia en eventos ssmicos. Para este modelo usaremos el valor ms alto de 1.5.

9.807 m/s2

10.42659

3.941 rad/s

1.5944 s



Rwi = Rwc =

Clculo de los factores de amplificacin espectral Ci y Cc, segn ACI

350.3-01 seccin 4.2:

El coeficiente de modificacin de Respuesta o

coeficiente de reduccin de fuerza ssmica, si

usramos la NTE E-030 tendra un valor de 6, como

en el parmetro anterior, vemos que el ACI 350.3-01

entrega valores para distintos tipos de reservorios, y

son mas restrictivos que la NTE E-030. Al necesitar

factores para las componentes impulsivas y

convectivas usaremos los valores de Rwi = 2.75 y

Rwc = 1.0 (tipo b)

2.75 1



Coeficiente representativo de las caractersticas del suelo (S)

Factor de amplificacin espectral para el mov. Horizontal (Ci)

Factor de amplificacin espectral para el mov. Horizontal (Cc)

Clculo del desplazamiento mximo del lquido contenido (dmax), segn ACI 350.3-01 seccin 7.1:

Factor de zona (Z)

Factor de importancia (I)

Desplazamiento mximo vertical del lquido contenido (dmax)

hi/Hl

Altura al centro de gravedad de la comp. Impulsiva (hi)

hc/Hl

Altura al centro de gravedad de la comp. Convectiva (hc)

Clculo de las fuerzas laterales dinmicas, segn ACI 350.3-01 seccin 4.1.1:

1.4

1.96429

1.37386

0.4

1.50

1.749 m

4.039 m

Clculo de las alturas al centro de gravedad de la ubicacin de las componentes impulsivas y convectivas,

segn ACI 350.3-01 seccin 9.3.2:

0.375

1.125 m

0.583



Factor de zona (Z)



coef. De modificacin de respuesta fuerzas impulsivas (Rwi)

coef. De modificacin de respuesta fuerzas convectivas (Rwc)

Peso efectivo del muro del tanque (.Ww)

Peso de la cpula tanque (Wr)

Peso equivalente de la componente impulsiva (Wi)

Peso equivalente de la componente convectiva (Wc)



Fuerza inercial lateral por aceleracin del muro (Pw)

fuerza inercial lateral por aceleracin de la cpula (Pr)

Fuerza lateral impulsiva (Pi)

Fuerza lateral convectiva (Pc)

3.2. Anlisis Dinmico Espectral Horizontal.

Factor de zona (Z)



coef. De modificacin de respuesta fuerzas impulsivas (Rwi)

coef. De modificacin de respuesta fuerzas convectivas (Rwc)



1.96429

1.37386

17500.44 kg

11040.31 kg

33097.68 kg

1.00

29167.41 kg

18400.52 kg

55162.81 kg

56888.91 kg

0.40

1.50

1.40

2.75

1.9643

1.3739

El Espectro de Diseo para evaluar las fuerzas inerciales producidas por el muro + cpula + componente

impulsivo, quedar de la siguiente manera.

0.40

1.50

1.40

2.75

1.00

65652.39 kg

Parmetros Iniciales y Formulacin de Espectros Inelsticos: Se tomarn los valores siguientes

especificados en el Anlisis Esttico:



El Espectro de Diseo para el Componente Convectivo ser el siguiente:

Para ambos registros se tomaron los parmetros del Anlisis Esttico



Modelamiento de la Masa Impulsiva y Convectiva:

Se construy un modelo tridimensional y se asigno un nudo central para asignar el peso del componente impulsivo , a una altura . Los nudos al nivel de hi se modelaron para que tengan un mismo desplazamiento y simular la masa Wi en movimiento con las paredes del tanque.

La componente convectiva se model con el peso ,a una altura deEste peso ir unido a las paredes del tanque con resortes, que tendrn una

rigidez de

=

3.3. Empuje Dinmico del Suelo.

( Wc = 56.889 Tn ) ( hc = 1.749 m ) 60.0

38.615 Tn/m

1.770 Tn/m

La masa del suelo que interviene en un sismo se calcular por el mtodo de la fuerza pseudoesttica. El Peso

para el clculo de la masa de suelo actuante se considerar para un largo igual al dimetro del reservorio

dividido en el rea tributaria de cada tramo del muro. Se modelar a una altura de 0.3H de la base del muro.

Se tomarn los criterios desarrollados por Housner, G. W. que se puede encontrar en Dynamic Pressure on Fluid

Containers, Technical Information (TID) Document 7024, Chapter 6, and Appendix F, U.S. Atomic Energy

Commission, 1963. Este modelo nos da buena aproximacin en comparacin a modelos ms refinados como el

que presenta Graham y Rodriguez, (1952).

( Wi = 55.163 Tn ) ( hi = 1.125 m )

= 45

2

2

0.5



Segn Monobe-Okabe:

Peso especifico del suelo ()

Profundidad a la que esta enterrada el reservorio (he)

Inclinacin del muro ()

ngulo de friccin del suelo ()

ngulo de friccin entre el muro y el suelo ()

Pendiente de inclinacin del suelo ()

a max

K ae

Peso por masa de suelo

Peso que interacta ZISCi/Rwi (Pb)

3.4. Cargas por Peso Propio, Cargas Vivas, Presin del Agua y Empuje Activo del Suelo.- Las cargas por peso propio sern las que aporten los muros del reservorio y el techo.- Como sobrecarga de diseo se asignar una carga mnima de sobre la cpula del

reservorio.- La presin del agua se modelar aplicando en todo el contorno de las paredes del reservorio al

igual que las fuerzas provenientes del empuje activo del suelo. Ambas hasta la atura en que se encuentren, para el agua y para el suelo.

3.5. Resumen del Anlisis EstructuralClculo de la Cortante y el Momento Total en la Base, segn ACI 350.3-01 seccin 4.1.2 y 4.1.3:La Cortante Basal ser igual a la suma de las fuerzas inerciales del reservorio, ms las fuerzas que promueven las componentes impulsiva y convectiva, ms la fuerza producida por la masa de suelo; la combinacin de estas fuerzas se har con el criterio de la raiz cuadrada de la suma de los cuadrados.

1100.00 Kg/m3

1.00 m.

0.0000

17.0000

12.7500

0.0000

0.20 g

11.3099

0.72844

2804.488 kg

1682.693 kg

100.00 kg/m2

3.00 m. 1.00 m.



Cortante total en la base (V)

Altura del centro de gravedad del muro (hw)

Altura al centro de gravedad de la cpula (hr)

altura al centro de gravedad de la comp. Impulsiva (hi)

altura al centro de gravedad de la comp. Convectiva (hc)

altura a la ubicacin de la fuerza del empuje de suelo (he/3)

Momento por aceleracin del muro (Mw)

Momento por aceleracin de la cpula (Mr)

Momento por fuerza lateral impulsiva (Mi)

Momento por fuerza lateral convectiva (Mc)

Momento por fuerza lateral de la masa del suelo (Pb)

Momento total en la base (Mb)

PESO TOTAL =V = = PESO CONFORME > 12%PESO

Perimetro de la pared del tanque =

FUERZAS HORIZONTALES DISTRIBUIDAS LATERALMENTE EN CADA MASA

PESO PROPIOCONVECTIVOIMPULSIVOSUELO

TOTAL

Cortante total en la base al 80% del anlisis esttico

Cortante total en la base de anlisis dinmico (V)

Factor a escalar el espectro para el diseo

Desplazamientos en direccin de anlisis

Altura a a que se ubica el punto

Deriva

Deriva mxima

99.506 Tn-m 62.058 Tn-m

Fi 41.308 Tn 30.559 Tn

1.125 m.

1.749 m.

0.333 m.

33250.842 kg-m

47454.182 kg-m

37234.895 kg-m

2.828 m. 134.508 Tn-mPi x hi

19.058 Tn

Wi = Fi /L 0.913 Tn/m 0.676 Tn/m 0.421 Tn/m

114834.712 kg-m

560.898 kg-m

ANLISIS ESTTICO

165013.499 kg-m

161.477 Tn 91.213 Tn 56.49%

45.239 m

NIVEL Pi 47.568 Tn 56.889 Tn 55.163 Tn

hi

1.749 m.1.125 m.

91212.946 kg

1.900 m.

4.298 m.

2.804 Tn 0.333 m. 0.935 Tn-m 0.287 Tn 0.006 Tn/m

0.00830 cm

3.800 m

0.000060066

0.007

OK

297.008 Tn-m

ANLISIS DINMICO 72970.357 kg

77938.300 kg

9.81

DESPLAZAMIENTOS MXIMOS

91.213 Tn



4.0. Diseo de las Partes del Reservorio.

4.1. Factores de Mayoracin de Carga y Reduccin de Resistencia. Segn ACI 350M-01 y NTE E-060

FACTORES DE MAYORACIN DE CARGAS- Resistencia requerida por Cm y Cv

U = 1.4Cm + 1.7Cv

- Si se considera cargas de viento adicional a la Cm y CvU = 1.25(Cm + Cv CVi)U = 0.9Cm 1.25CVi

- Si se considera cargas de sismo adicional a la Cm y CvU = 1.25(Cm + Cv ) CsU = 0.9Cm Cs

no es necesario considerar simultaneamente Cvi y Cs

- Si se incluye en el diseo el empuje lateral de suelos u otro material (CE)U = 1.4Cm + 1.7Cv + 1.7CEU = 0.9Cm + 1.7CE en caso la Cm o Cv reduzcan el efecto del empuje lateral

- Si se incluye en el diseo la presin de lquidos (CL)U = 1.4Cm + 1.7Cv + 1.4CL

la carga de nieve y de impacto se debe incluir en carga viva si es considerada

- Si fuera necesario incluir los efectos (CT) de los asentamientos diferenciales, flujo plstico delconcreto, retraccin restringida del concreto, expansin de concretos con retraccincompensada o cambios de temperatura, la resistencia requerida.

U = 1.05Cm + 1.25Cv + 1.05CTU = 1.4Cm + 1.4CT

Las estimaciones de los asentamientos diferenciales, flujo plstico del concreto, retraccinrestringida, la expansin de concretos de retraccin compensada o cambios de temperaturadeben basarse en una determinacin realista de tales efectos durante la vida til de laestructura.

FACTORES DE REDUCCIN DE RESISTENCIA

- Flexin sin carga axial ..- Carga axial y carga axial con flexin:

(a) Carga axial de tracin con o sin flexin (b) Carga axial de compresin con o sin flexin

Elementos con refuerzo en espiral segn 10.9.3 ..Otros elementos .

Para elementos en flexocompresin puede incrementarse linealmente hasta 0,90 en lamedida que Pn disminuye desde 0,1 fc Ag Pb, el que sea menor, hasta cero.

- Cortante y torsin - Aplastamiento en el concreto (excepto para zonas de anclajes de postensado) .- Zonas de anclaje de postensado - Concreto estructural simple (flexin, compresin, cortante y aplastamiento)

0.90

0.90

0.750.70

0.850.700.850.65



4.2. Diseo de la Cpula del Reservorio.

Se tomarn las consideraciones indicadas en el capitulo 19: Cscaras y Losas Plegadas del ACI 318M-08 y del RNE E.060.Segn la seccin 9.2.11, la resistencia de diseo ser igual a f'cLa cuanta mnima a proporcionar ser de acuerdo a la seccin 7.12, igual a El refuerzo se proporcionar para resistir los esfuerzos de traccin. Se verificar el diseo paralos esfuerzos asociados a la accin de la membrana (esfuerzos normales y cortantes) y los esfuerzos asociados a la flexin ( momentos de flexin, torsin y sus cortantes).El refuerzo se proveer en dos direcciones y en una sola capa.se analizar primero la seccin de la cpila de

0.00350.40

0.10 m



Los datos iniciales son los que se muestran en la tabla a continuacin:

Fluencia del acero (fy)

Resistencia a la compresin del concreto (fc)

Mdulo de elasticidad del concreto (Ec)

Espesor de la cpula

Espesor promedio de la cpula en zona de ensanchamiento

Resistencia a compresin de diseo del concreto (f'dc)

cuanta mnima

Factor de reduccin a Traccin ()

En ambas direcciones (radial y tangencial) se trabajan con cuantas mnimas. Se realiz la revisin ante efectos de momentos y cortantes.

0.125 m.

84.00 kg/cm2

0.0035

0.90

DISEO DE LA CPULA, espesor = 10.00 cm 4200.00 kg/cm2

210.00 kg/cm2

218819.79 kg/cm2

0.10 m.



Longitud del elemento a evaluarFuerza de Traccin circular NDes1rea de acero requeridarea de acero mnima requeridarea de acero usadaDimetro de barrarea de la barraseparacin de barrasSeparacin mxima

Se colocar varillas @

Momento M11 (circular)Peralte efectivoarea de acero necesariaCuanta necesaria rea de acero mnima requeridarea de acero usadaDimetro de barrarea de la barraseparacin de barrasSeparacin mxima

Se colocar varillas @Cortante V13 (Circular)Cortante que resiste la seccin propuesta

Longitud del elemento a evaluarFuerza de Traccin Radial NDes2rea de acero requeridarea de acero mnima requeridarea de acero usadaDimetro de barrarea de la barraseparacin de barrasSeparacin mxima


Momento M22 (Radial)Peralte efectivoarea de acero necesariaCuanta necesaria rea de acero mnima requeridarea de acero usadaDimetro de barrarea de la barraseparacin de barrasSeparacin mxima

Se colocar varillas @Cortante V13 (Radial)Cortante que resiste la seccin propuesta

El siguiente paso ser disear la zona de ensanchamiento de seccin en la cpula, se calcular para un espesor promedio de

0.50 m. 165.000 kg 0.0437 cm2 1.7500 cm2 1.7500 cm23/8''

0.710 cm2

refuerzo circular (acciones membrana)

20.29 cm

0.0403 cm2

REVISIN A MOMENTO Y CORTANTE

0.018973 cm

1.7500 cm2 1.7500 cm23/8''

0.710 cm2

20.00 cm3/8'' 0.200 m.

10.00 kg-m 6.57 cm

0.000122707

1.4000 cm2 1.4000 cm23/8''

0.710 cm2 20.29 cm

40.57 cm 20.00 cm

0.790 kg 4289.952 kg

NO NECESITA REFUERZO POR CORTANTE

3/8'' 0.200 m.

0.125 m.

0.000130081

1.4000 cm2 1.4000 cm23/8''

0.710 cm2 50.71 cm 20.00 cm

3/8'' 0.200 m.

20.00 cm3/8'' 0.200 m.

REVISIN A MOMENTO Y CORTANTE 8.48 kg-m 6.57 cm 0.020113 cm 0.0342 cm2

refuerzo Radial (acciones membrana)0.40 m. 0.590 kg 0.0002 cm2

15.470 kg 4289.952 kg




Los datos iniciales son los que se muestran en la tabla a continuacin:




Espesor de la cpula

Espesor promedio de la cpula en zona de ensanchamiento

Resistencia a compresin de diseo del concreto (f'dc)

cuanta mnima


En ambas direcciones (radial y tangencial) se trabajan con cuantas mnimas. Se realiz la revisin ante efectos de momentos y cortantes.

DISEO DE LA CPULA, espesor = 15.00 cm 4200.00 kg/cm2

210.00 kg/cm2

218819.79 kg/cm2

0.15 m.

0.125 m.

84.00 kg/cm2

0.0035

0.90











refuerzo circular (acciones membrana)0.50 m. 1479.560 kg 0.3914 cm2 2.6250 cm2 2.6250 cm23/8''

0.710 cm2 13.52 cm 30.00 cm

3/8'' 0.125 m.REVISIN A MOMENTO Y CORTANTE

6.39 kg-m 11.57 cm 0.006877 cm 0.0146 cm2

0.000025259

2.6250 cm2 2.6250 cm23/8''

0.710 cm2 27.05 cm 30.00 cm

3/8'' 0.250 m. 3.340 kg 7554.135 kg


refuerzo Radial (acciones membrana)0.90 m. 1285.200 kg 0.3400 cm2 4.7250 cm2 4.7250 cm23/8''

0.710 cm2 13.52 cm 30.00 cm


45.74 kg-m 11.57 cm

3/8'' 0.150 m. 36.630 kg 7554.135 kg


0.027372 cm 0.1047 cm2

0.000100535

4.7250 cm2 4.7250 cm23/8''

0.710 cm2 15.03 cm 30.00 cm



4.3. Diseo del Muro del Reservorio (Paredes).

Se tomarn las consideraciones indicadas en el captulo 21: Estructuras Resistentes a Fuerzas Ssmicas del ACI 318M-08. Segn la tabla 1613.5.2 de la Norma IBC 2006, clasificamos el sitio en la categora "D", y de acuerdo a la tabla R21.1.1 del captulo 21 del ACI 318-M-08, debemos cumplir con la seccin 21.9.

El muro de un reservorio trabaja para resistir esfuerzos de membrana en la direccin radial, en la direccin tangencial ser ms importante los efectos que producen los momentos y cortantes. El diseo est dado tanto para la cara exterior y la interior.




Espesor de la pared

cuanta mnima (horizontal)


cuanta mnima (vertical) 0.0015

0.0020

0.90

DISEO DEL MURO EXTERIOR, espesor = 20.00 cm 4200.00 kg/cm2

210.00 kg/cm2

218819.79 kg/cm2

0.20 m.











26.30 cm 40.00 cm

3/8'' 0.250 m. 36.630 kg 10818.317 kg


813.74 kg-m 16.57 cm 0.343184 cm 1.3127 cm2

0.000880159

2.7000 cm2 2.7000 cm23/8''

0.710 cm2

2.7000 cm2 2.7000 cm23/8''

0.710 cm2 23.67 cm 40.00 cm


3/8'' 0.350 m. 39.230 kg 10818.317 kg


refuerzo Tangencial (vertical) en la cara exterior (acciones membrana)

0.90 m. 5581.930 kg 1.4767 cm2

0.068635 cm 0.1458 cm2

0.000176027

2.0000 cm2 2.0000 cm23/8''

0.710 cm2 35.50 cm 40.00 cm

3/8'' 0.710 cm2 17.75 cm 40.00 cm


91.17 kg-m 16.57 cm

refuerzo circular (horizontal) en la cara exterior (acciones membrana)

0.50 m. 3265.000 kg 0.8638 cm2 2.0000 cm2 2.0000 cm2











2116.540 kg 10818.317 kg


0.000880159

2.7000 cm2 2.7000 cm23/8''

0.710 cm2 26.30 cm 40.00 cm

3/8'' 0.250 m.

23.67 cm 40.00 cm


813.74 kg-m 16.57 cm 0.343184 cm 1.3127 cm2


refuerzo Tangencial (vertical) en la cara exterior (acciones membrana)

0.90 m. 5533.210 kg 1.4638 cm2 2.7000 cm2 2.7000 cm23/8''

0.710 cm2

2.0000 cm23/8''

0.710 cm2 35.50 cm 40.00 cm

3/8'' 0.350 m. 40.380 kg 10818.317 kg


95.40 kg-m 16.57 cm 0.071826 cm 0.1526 cm2

0.000184212

2.0000 cm2

0.50 m. 3027.670 kg 0.8010 cm2 2.0000 cm2 2.0000 cm23/8''

0.710 cm2 17.75 cm 40.00 cm

refuerzo circular (horizontal) en la cara exterior (acciones membrana)

Documents

Analisis y Diseño de Tanque Apoyado