INFORME TECNICO DEL PROYECTO EDIFICIO-BRASIL

DISEO ESTRUCTURAL PROYECTO: AMPLIACIN Y REHABILITACIN DEL SISTEMA DE AGUA DE LA COMUNIDAD ARCA PACAHUARA "

MEMORIA DE CLCULO DE DISEO ESTRUCTURALPROYECTO: AMPLIACIN Y REHABILITACIN DEL SISTEMA DE AGUA DE LA COMUNIDAD ARCA PACAHUARA"

ESPECIALIDAD: ESTRUCTURAPROYECTISTA: CONSORCIO SANEAMIENTO PAUCARPATAUBICACIN: COMUNIDAD ARCA PACAHUARA DISTRITO DE IBERIA PROVINCIA DE TAHUAMANU REGION MADRE DE DIOS

TIPO DE ANALISIS: ANALISIS SISMICO POR EL METODO ESTATICONORMA CONSIDERADAS: ACI 350.3-01 SEISMIC DESIGN OF LIQUID CONTAINING CONCRETE

STRUCTURES CARGAS E020, DISEO SISMORRESISTENTE E030, SUELOS Y CIMENTACIONES E050, CONCRETO ARMADO E060MEMORIA DE CLCULO DEL PROYECTO AMPLIACIN Y REHABILITACIN DEL SISTEMA DE AGUA DE LA COMUNIDAD ARCA PACAHUARA1.- INTRODUCCION

La Memoria de Calculo tiene por objetivo sustentar el anlisis y diseo de las estructuras del proyecto AMPLIACIN Y REHABILITACIN DEL SISTEMA DE AGUA DE LA COMUNIDAD ARCA PACAHUARA ", la cual se refiere al diseo de un Reservorio Elevado de concreto armado, cuya capacidad es 11 m3.El sistema estructural de los reservorios est basado en prticos de concreto armado, las cuales controlan las deformaciones causadas por la accin de las cargas ssmicas.Como se comento el soporte de la cuba son prticos conformados por columnas de .40mx.40m y vigas riostras de .25mx.50m, la cuba est formada por muros de e=.20 m, losa base de e=.20m y techo de e=.15m. El diseo ssmico se ha realizado segn E.030 y el ACI-350.3-01.

2.- NORMATIVA CONSIDERADAEl proyecto de estructuras se ha efectuado teniendo como antecedentes de diseo lo siguiente:

a.-Los alcances y definiciones dados a travs del estudio de suelos.b.-Lo que establece la Norma Cargas E-0.20, Norma Sismorresistente E-030, Norma de Suelos y Cimentaciones E-50, Norma de Concreto Armado E-60. c.- Adems se puede citar como reglamento de base al cdigo: Seismic Design of Liquid

Containing Concrete Structures (ACI 350.3-01) and Commentary (350.3R-01),

Reported by ACI Committee 350.

Bajo estos criterios de diseo citados procedemos a realizar el anlisis y diseo.3.- PARAMETROS DE DISEO ADOPTADOS

Acero

fy = 4200 Kg/cm

Concreto (muros, losa de base y techo de cuba) fc= 280 Kg/cm Concreto (vigas, columnas, zapatas) fc= 210 Kg/cm

Mdulo de elasticidad del concreto E = 15000*sqr (fc) Kg/cm2

Peso del concreto

W = 2,400 Kg/m

Masa del concreto

M = 244 Kgxs2/m

4.- PROCEDIMIENTO DEL ANLISISPara el anlisis de los reservorios se ha empleado el software sap2000 v14Tcnica de modelamiento: Elementos Finitos

Para la cual se procedi a modelar: Los muros con elementos Shell. Losa de base y techo con elementos Shell. Viga y columnas con elementos frame.

5.- IDEALIZACION DEL MODELO ESTRUCTURALEs necesario crear un modelo con un nmero de masas que simule el comportamiento real de la estructura, para el cual nos basaremos en el ACI 350, que dice que ante un evento ssmico la masa de agua se descompone en una masa convectiva oscilando en la parte superior y una masa impulsiva que se mueve con el peso propio del reservorio, entonces se ha tenido tres tipos de masas: la del peso propio, la del agua subdividida en una masa convectiva y una masa impulsiva.Para realizar este anlisis se ha tenido en cuenta lo siguiente:

Las columnas se considera empotrada en el suelo.

Se analiza la estructura a flexin, corte, compresin, etc. La presin de agua acta perpendicular a los muros.

Se asigno las fuerzas ssmica convectiva, impulsiva y peso propio en forma lineal actuando en su respectivo centro de gravedad (ver ms abajo).

6.- ESTADOS DE CARGAS

La estructura fue analizada bajo los siguientes Estados de Carga:

CARGA MUERTA: (CM)

Considerado como el peso propio de cada elemento de la edificacin.

Peso propio: asumido por el programa Sap2000 v14 segn la geometra. CARGA VIVA: (CV)Sobrecarga: 0.00 kg/m2 (sobre la techo, debido a la eventualidad del uso) CARGA AGUA: (CL)

Peso especifico del agua: 1000 kg/m3

CARGAS DE SISMO: (CS)

Segn especificaciones del ACI 350, se detalla ms abajo dicha carga.7.- COMBINACIONES DE CARGALas Combinaciones de Cargas, segn E060 consideradas fueron las siguientes: 1.4CM + 1.4CL

1.25 CM + CS 1.25 CM CS 0.9CM + CS 0.9CM - CS 1.25CM + 1.25CwDonde: CM : carga muerta

CV : carga viva CL : carga agua

CS : carga ssmica esttica resultante segn NTE 030 y ACI 350 Cw : carga viento

Por durabilidad se ha castigado por 1.30 al refuerzo provisto por flexin8.- ANALISIS SISMICO8.1 DATOS GENERALESLongitud interior paralela al sismo:

Altura de agua:

Espesor del muro:

Altura interior de muro:

Espesor de losa de tapa:

Espesor de losa de base:

Dimensiones de viga

Dimensiones de columna

Altura efectiva de columnas (Hct/3)

Altura centroide tapa desde NTN

Altura centroide muros desde NTN

Altura centroide base desde NTN

Altura a la base desde NTN

Peso del concreto

8.2 ANALISIS SISMICO ESTATICO8.2.1 Clculo de la Masa Efectiva, segn ACI 350.3-01 seccin 9.5.2, por peso propio: WePeso del muro:

Factor de correccin del peso de lod muros segn ACI 350-01 seccin 9.5.1

peso de la tapa, base y viga de apoyo:

peso de vigas y columnas:

masa efectiva:

8.2.2 Clculo de la Masa Efectiva del lquido almacenado, componente impulsiva (Wi) y componente convectiva (Wc), segn ACI 350.3-01 seccin 9.2.1masa total del lquido almacenado:

Componente Impulsiva: Wi

Componente Convectiva: Wc

8.2.3 Clculo de las alturas al centro de gravedad de la ubicacin de las componentes impulsivas y convectivas, segn ACI 350.3-01 seccin 9.2.2:Para la componente impulsiva: hi

para tanques con

Con referencia al N.T.N.

Para la componente convectiva: hcpara todo tanque

Con referencia al N.T.N.

Para la masa del recipiente (Referencia N.T.N.)

8.2.4 Calculo de la frecuencia de vibracin natural combinada (wi) de la estructura y el componente impulsivo del lquido almacenado, segn ACI 350.3-01 seccin 9.3.4:kg*s2/m

frecuencia circular del modo de vibracin impulsivo:

kg/m2

periodo fundamental de oscilacin del tanque + componente impulsiva:

8.2.5 Clculo de la frecuencia de vibracin y periodo de la componente convectiva (wc), segn ACI 350.3-01 seccin 9.2.4:

(9 - 13)

Frecuencia circular de vibracin del primer modo convectivo: Wc

(9 - 12)

Periodo natural del primer modo convectivo: Tc

(9 - 14)

8.2.6 Parmetros para el Clculo de la Fuerza Ssmica, segn ACI 350.3-01 seccin 4.2 y NTE E-030factor de zona:

parmetro de suelo:

importancia de uso:

coeficiente de reduccin de fuerza ssmica

componente impulsiva:

componente convectiva:

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

350.3-01 seccin 9.4: Factor de Amplificacin Espectral para el Movimiento Horizontal: Ci

para

Factor de Amplificacin Espectral para el Movimiento Horizontal: Cc

para

8.2.8 Clculo del desplazamiento mximo vertical del lquido contenido (dmax),

segn ACI 350.3-01 seccin 7.1:

8.2.9 Clculo de las fuerzas laterales dinmicas, segn ACI 350.3-01 seccin 4.1.1:Fuerza Inercial Lateral por Aceleracin del Muro: Pw

Fuerza Inercial Lateral por Aceleracin de la base, tapa, vigas, columnas: Pr

Fuerza Lateral Impulsiva: Pi

Fuerza Lateral Convectiva: Pc

8.2.10.- Fuerza Cortante en la Base:

CargaPi (kg)h (m)pixhiFi (kg)W (tn/m)

Peso propio

9.- ANALISIS DE VIENTO9.1.- Velocidad de diseo Vd= 90 Km/h9.2.- Presin dinmica q= 0.005(Vd)2 q=0.005(90)2 = 40.5 Kg/m29.3.- Coeficientes de presin exterior e interior

Cpe1 = 0.80 Cpe2 = -0.60 Cpe3 = -0.60

Cpe4 = -1.00

Cpi = +/-0.30

C = Cpe-Cpi

C1= 1.10

C2= -.90

C3= -.90

C4= -1.30

9.4.- Carga de presiones P = C*q

P1= 44.55 Kg/m2 P2= -36.45 Kg/m2 P3= -36.45 Kg/m2 P4= -52.65 Kg/m210.- MODELO ESTRUTURALVista en 3D del modelo 11.- CARGAS ASIGNADAS

Adems de las cargas de peso propio y presin de agua se asigno las siguientes cargas:

Fig. superior izquierdo: carga ssmica debido al peso propio, superior derecha: fuerza ssmica impulsiva del agua, inferior izquierdo: fuerza ssmica conectiva del agua, inferior derecha: cargas de presin de agua.12.- ANALISIS12.1.- Presin en paredes laterales y base.

En la figura se observa la presin del agua segn la combinacin 1, en la pared se obtiene un mximo esfuerzo al corte de 2.90 kg/cm2 y en la base de la cuba un esfuerzo de 6.29 kg/cm2 como valor mximo, el esfuerzo al corte admisible es 6.52 kg/cm2, se comenta que los cargas amplificadas se ha castigado por el factor de durabilidad de 1.3012.2.- Distorsin mxima

Se calculo la distorsin debido a la carga ssmica impulsiva (agua ms peso propio) y convectiva = 0.75*3*0.033 + 0.75*1*0.0038= 0.0063 < 0.007 ok cumpleH 12.2813.- DISEO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES

13.1.- Diseo de columnas y vigasEn la figura se observa el rea de acero en cm2 en las columnas y vigas

13.2.- Diseo de losas y muros

En la figura se observa los momentos mximos en tn.m/m tanto en el techo, paredes y la base, del reservorio en 3D del primer cuadro, se observa concentracin de esfuerzos en el encuentro inferior entre la base-pared.Se observa que los momentos en el techo, paredes son inferiores a los momentos resistentes de los aceros optados por colocar, salvo que en las esquinas de paredes con base se producen una concentracin de esfuerzos, como los momentos indicados 3.2 y 7.5 tn.m/m , por este motivo se coloca aceros en diagonal en dichas esquinas.

Calculo de acero mnimo y momento resistente:Para e: .20 m separacin mxima .45

Acero a flexin:

As(+) = 0.0012*b*d = 2.04 cm2/m 3/8@0.35 se opta por colocar 3/8@0.25 Mn = 1.8 Tn.m/m As(-) = 0.0006*b*d = 1.02 cm2/m 3/8@0.70

se opta por colocar 3/8@0.25 Mn = 1.8 Tn.m/mAcero por temperatura:

As = 0.0018*b*h = 3.06 cm2/m 3/8@0.46

se opta por colocar 3/8@0.25 Para e: .15 m separacin mxima .45

Acero a flexin:

As(+) = 0.0012*b*d = 1.44 cm2/m 3/8@0.49

se opta por colocar 3/8@0.30 Mn = 1.35 Tn.m/m As(-) = 0.0006*b*d = 0.72 cm2/m 3/8@0.99

se opta por colocar 3/8@0.30 Mn = 1.35 Tn.m/m

Acero por temperatura:

As = 0.0018*b*h = 2.70 cm2/m 3/8@0.53

se opta por colocar 3/8@0.30 13.3.- Diseo de zapataPserv. : 16.94 Tn Pu : 50.70 Tn Mu : -1.77 Tn.m

t : 0.97Kg/cm2 : 1.8 Tn/m3 hf : 1.50 m Predimensionamiento:Esfuerzo neto del terreno:

Dimensiones de zapata:

A*B = 16940 A: 1.56m y B: 1.56m

0.70

Se opta por: A: 1.80m y B: 1.80mCalculo de esfuerzos

e = Mu = 0.035 m < B = 0.30m

Pu 6

qmax. = 1.74 Kg/cm2 qmin. = 1.38 Kg/cm2

Verificacin por punzonamiento d: 0.60 (por ld a compresin)

q1 = 1.66 Kg/cm2 q2 = 1.46 Kg/cm2

Vu = 50.70 15.60 = 35.10 Tn

Vc = 0.85*Vc = 325.19 tn OK CUMPLEVerificacion por traccion diagonal

q3 = 1.72 Kg/cm2

Vu = 1.73*10*180 = 3.11 Tn

Vc = 0.85*Vc = 70.51 tn OK CUMPLE Debido q que existe fuerzas a traccin en las zapata debido al volteo que genera las cargas sismicas, para controlar dicho volteo se opta por colocar h=0.80. Entonces h = .80mDiseo de refuerzo a flexin

q4 = 1.60 Kg/cm2 Mu = 4.15 Tn.m/m Asmin: 0.0018*100*72 = 12.96 cm2/m 5/8@.15m As (diseado) = 1.53 cm2/m 1/2@.84m Entonces se colocara 5/8@.15m (acero mnimo)B

2.95

HL

1.27

Tw

0.20

Hw

1.85

Tt

0.15

Tb

0.20

b

0.25

h

0.50

t

0.40

d

0.40

Hc

4.00

c

2400

Z

0.3

Tp

0.90

S

1.40

U

1.5

Rwi

3.00

Rwc

1.00

EMBED AutoCAD.Drawing.18

2.90 kg/cm2

PAREDES

BASE

3.2

0.90

-0.90

7.5

0.45

TECHO

- 0.07

0.21

n

0.70

qmin

qmax

EMBED AutoCAD.Drawing.18

q2

q1

EMBED AutoCAD.Drawing.18

Vc

1.10

210

.400.

60

382.57 Tn

EMBED AutoCAD.Drawing.18

q3

qmax

005600a par, se opta por colcoarlcoar diagonal en dichas esquinaslos aceros optados por colocar, salvo que en las esquinas de pVc

0.53

210

180

.60

82.95 Tn

q4

qmax

EMBED AutoCAD.Drawing.18

15

_1379444933.dwg

_1379447036.dwg

_1379448155.dwg

_1379445752.dwg

_1379422980.dwg