CALCULO ESTRUCTURAL DEL TANQUE ELEVADO

DISEO Y CALCULO ESTRUCTURAL DE UN RESERVORIO1. DATOS DEL DISEO.-

1.1 PESOS ESPECIFICOS.

_ Peso especfico del hormign armado................... 2500 kg/m3.

_ Peso especfico del hormign ................................2400 kg/m3.

_ Peso especfico del mortero....................................2200 kg/m3.

_ Peso especfico del agua..........................................1000 kg/m3.

_ Peso especfico del ladrillo .....................................1800 kg/m3.

1.2 SOBRECARGA DE USO.

_ Sobrecarga de la losa de techo...................................150 kg/m2.

1.3 COEFICIENTES DE SEGURIDAD Y TENSION DE ROTURA.

_ Acero.......................................1,15

;fyk = 5000 kg/cm2.

_ Hormign ............................... 1,50

;fck = 210 kg/cm2.

_ Mayoracin de acciones ......... 1,60

1.4 SECCIONES ADOPTADAS.

RESISTENCIA DE TERRENO : 1.2 kg/cmB= largo del muro : 4.40

H= altura de agua : 2.80

_ Losa de techo................................... h = 15 cm.

_ Pared lateral .................................... e = 15 cm.

_ Losa de fondo ................................. h = 25 cm.

_ Viga de seccin rectangular ............ 30 / 50 cm.

_ Columna de seccin rectangular...... 30 / 50 cm.

PARED LATERAL .

Momento = coeficiente = K x 1,000 x (28) = 21,952 K

Amplificacin de cargas por resistencia

M = 1.8 x 21,952K = 39,513K

Amplificacion por durabilidad

M = 1.3 x 39,513K = 51,367K b/hx/hY=0Y=b/4Y=b/2

MxMyMxMyMxMy

1.5000107902560 -2,054

4111079205360-426-2,260

822822514411-480-2,157

154308154205-256-1,326

1-3,802-616-2,106-41100

Mx = momento vertical My = momento horizontal

Armadura vertical :Mr > M act.

Falla x traccin

Disea simplemente reforzada

S

3/8 @ 0.075 m

Asmin = 4 cmAst = 0.002 x b x d = 2.4 cm

As = 4 + 2.4 = 6.4 cm

S=

3/8 @ 0.10 cm

Armadura horizontal :Acero interior :

Mmax = -2,260 kg-m

Ast = 0.002 x b x d = 0.002 x 100 x 13As = 5.21 cm

S =

3/8 @ 0.125mAcero exteriorr :

Mmax = 1,079 kg-m

As = 2.43 cm

As = 2.43 + 4.00 = 6.43 cm

S =

3/8 @ 0.10mLOSA DE FONDO .

La losa de fondo esta constituida por dos elementos que son: voladizo y la losa. Como se muestra en la figura los que se calculan en de la siguiente manera.

M resistente = 0.167 x fc b d

= 0.167 x 210 x 100 x 12

Metrado :

P.P.0.15 x 1.00 x 2.4 tn/m = 0.36 tn/m

Acabado 0.100 x 1.00 =

0.10 tn/m

0.46 tn/m

WL = 1 tn/m x 2.80 x 1.00 = 2.80 tn/m

Amplificacion por resistencia

Wu = 0.64 + 5.04 = 5.73 tn/m

Amplificaion por durabilidad

= 0.9 + 6.55 = 7.5 tn/mmomentos:

Md = 0.036 x 0.9 x (4.20) = 0.57 tn/m

Ml = 0.036 x 6.55 x (4.20) = 4.15 tn/m

4.72 tn/m.

Franja centralAs = 11.55 cm

S = 10 cm

@ 0.10 cm

Franja de columna

S = 1.5 S = 16.5 cm

@ 0.15 m

Acero negativo

As- = 1/3 As+

As- = 1/3(11.5) = 3.8 cm

S = 15 cm

3/8 @ 0.15 cm

Franja de columna

As- = 1/3 (16.5) = 5.5 cm

S = 13 cm

3/8 @ 0.125

DIMENSIONAMIENTO DE VIGA DE SOPORTE DEL TANQUE.Las vigas se dimensionan considerando un peralte del orden de 1/10 a 1/12 de la luz libre, esta altura incluye el espesor de la losa de entrepiso o techo.

El ancho puede variar de 0.3 a 0.5 de la altura, la norma establece que las vigas deben tener un ancho mnimo de 0.30 m, en caso que estas formen parte de prticos sismo resistentes.

H(altura)L/10L: luz libre

B(ancho)AT/20AT: ancho tributario

EJEVIGALUZ LIBREHANCHO TRIBUTARIOBUSAR

HB

1,2V-14.400.444.400.220.500.30

V-24.400.444.400.220.500.30

V-34.400.444.400.220.500.30

A,BV-44.200.424.200.210.500.30

V-54.200.424.200.210.500.30

V-64.200.424.200.210.500.30

Las dimensiones de las vigas sern: ( 0.30 x 0.50 ) mDIMENSIONAMIENTO DE COLUMNAS.Columnas del nivel 1.Ag =

Ag = rea bruta

PG = peso bruto

A = rea tributaria

W = carga de servicio la columna

Nivel 3

L(m)B(m)H(m)N VECESPESO UNIT.PESO (KG)

VIGA X-X2.100.300.5012400756.00

VIGA Y-Y2.200.300.5012400792.00

ACABADOS2.202.101100462.00

S/CARGA2.202.101150693.00

LOSA1.952.05124009594.00

12297.00

A=

Nivel 2

L(m)B(m)H(m)N VECESPESO UNIT.PESO (KG)

VIGA X-X2.100.300.5012400756.00

VIGA Y-Y2.200.300.5012400792.00

ACABADOS2.202.101100462.00

S/CARGA2.202.101150693.00

COLUMNA0.300.503.00124001080.00

LOSA1.952.05124009594.00

13377.00

A=

Nivel 1

L(m)B(m)H(m)N VECESPESO UNIT.PESO (KG)

VIGA X-X2.100.300.5012400756.00

VIGA Y-Y2.200.300.5012400792.00

ACABADOS2.202.101100462.00

S/CARGA2.202.101150693.00

COLUMNA0.300.503.00124001080.00

LOSA1.952.05124009594.00

13377.00

A=

La seccin de las columnas es (0.30 x 0.50) m

DISEO POR SISMOTabla N1

FACTORES DE ZONA

ZONAZ

30,4

20,3

10,15

El Z a utilizar ser: Z = 0,4

Condiciones Geotcnicas

Tabla

Parmetros del Suelo

TipoDescripcinTp (s)S

S1Roca o suelos muy rgidos0,41,0

S2Suelos intermedios0,61,2

S3Suelos flexibles o con estratos de gran espesor0,91,4

S4Condiciones excepcionales**

(*) Los valores de Tp y S para este caso sern establecidos por el especialista, pero en ningn caso sern menores que los especificados para el perfil tipo S3.

Asum que mi terreno es un tipo S2, suelo flexible por lo que elegir Tp =0.6; S =1.2.

FACTOR U

1,5

El factor U a utilizar ser debido a que la edificacin es considerada de categora A el cual ser:

Factor de Amplificacin Ssmica

De acuerdo a las caractersticas de sitio, se define el factor de amplificacin ssmica por la siguiente expresin:

; C(2,5

Perodo Fundamental

El periodo fundamental para cada direccin se estimar con la siguiente expresin:

Donde:CT = 35 para edificios cuyos elementos resistentes en la direccin considerada sean nicamente prticos.

CT = 45 para edificios de concreto armado cuyos elementos sismo resistentes sean prticos y las cajas de ascensores y escaleras.

CT = 60 para estructuras de mampostera y para todos los edificios de concreto armado cuyos elementos sismo resistentes sean fundamentalmente muros de corte.

Calculando el periodo fundamental de la estructura.

Ct = 35 elegido segn reglamento.

hn= 3 m + 3 m + 3.7 m = 9.7 m

Reemplazando en:

; C(2,5

Como es mayor al mximo admisible queda C = 2.5

Sistemas Estructurales

R = 8

Fuerza Cortante en la Base

La fuerza cortante total en la base de la estructura, correspondiente a la direccin considerada, se determinar por la siguiente expresin:

Debiendo considerarse para C/R el siguiente valor mnimo:

Reemplazando

Distribucin de la Fuerza Ssmica en Altura

Calculando las cargas de sismo en cada nivel:

PISOPi(Tn)hi(m)HiPi.HiFi(Tn)

368.8639.7667.9422.51

268.8636.7461.3615.55

169.873.73.7256.528.71

1385.82

METRADOS DE CARGA

CARGA MUERTA

TAB. MOVIL

0.100

P.P LOSA

0.600

RECUBRIMIENTO0.100

TOTAL

0.800 T/m2

CARGA VIVA

SOBRECARGA

0.15 T/m2

AGUA

51.74 Tn

TOTAL

51.89 Tn/m2ANALISIS ESTRUCTURAL DEL PORTICO

El diseo estructural se realizar de manera que las cargas puedan ser soportadas en forma segura, adems de cumplir con los siguientes objetivos esenciales:

Que la estructura sea funcional, as como esttica.

Seleccin de elementos estructurales para soportar adecuadamente las cargas.

Combinaciones Cargas

Se consideran las siguientes alternativas de combinacin de carga:

1.4D1.2D+1.6L+0.5(S Lr R)

1.2D+1.6(Lr S R)+(0.5L 0.8W)

1.2D+1.3W+0.5L+0.5 (Lr S R)

1.2D+1.5E+(0.5L 0.2S)

0.9D(1.3W 1.5E)

W = Viento

S = Carga de nieve

R = Carga inicial de lluvia en techos planos cuando falla el desage.

DISEO DE VIGAS

- Diseando la Viga mas Desfavorable

Caractersticas generales

H= 0.5

D= 0.45B= 0.3

Fc = 210 kg/cm2

1 = 0.85

Fy = 4200 kg/cm2

Es = 2 E+6 kg/ cm2

Cuanta y acero mnimo

Cuanta y acero mximo

Momento nominal

Mmax = 47.04

Mact=31.97 < Mmax=47.04

Mtodo del tanteo

1 tanteoa=d/5=45/5 = 9

Mu=AsFy(d-a/2)

31.97 x 10^5=0.90 x As x 4200 (45-9/2)

As = 20.88

2 tanteoa= 16.37

Mu=AsFy(d-a/2)

31.97 x 10^5=0.90 x As x 4200 (45-16.37/2)

As = 22.97

3 tanteoa= 18.02

Mu=AsFy(d-a/2)

31.97 x 10^5=0.90 x As x 4200 (45-18.02/2)

As = 23.50

4 tanteoa= 18.43

Mu=AsFy(d-a/2)

31.97 x 10^5=0.90 x As x 4200 (45-18.43/2)

As = 22.97

5 tanteoa= 18.53Mu=AsFy(d-a/2)

31.97 x 10^5=0.90 x As x 4200 (45-18.53/2)

As = 23.67

As calculado = 23.67 > As min = 4.50

As = 23.67 cm2

1-------- As=5.07cmN varillas = 23.67/5.07

= 4.66 = 4 1 , 2

3/8 4 @ 0.05, 2 @ 0.10, rest @ 0.25

Esto se aplica a todas la vigas que actan en el diseo del tanque elevado

DISEO DE COLUMNAS

Verificando la carga en el primer nivel

En la direccin del prtico

Dimensionamiento de columnas

B = 0.5

H = 0.3

Fy= 4200

Fc = 210 kg/cm

Es = 2 E+6 kg/cm2

As1 = 10.14d1 = 3.27

As2 = 3.98d2 = 25

As3 = 10.14d3 = 46.73

a) condicin de carga concntrica

Ag = 30*50=1500 cm2; Ast=24.26 cm2

Pno = 0.85fcAg+AstfY =369.64 t

b) condicin balanceada

Ey=fy/Es=0.0021

Cb/d=(6000*46.73)/(6000+4200)=27.48 cm

1=0.80

Ab=0.8*cb = 21.98

Esi = 0.003((c-di)/c)

fy/Es=0.0021

Esi = 0.003((27.48-3.27)/27.48) = 0.0026 > 0.0021fy = 4200

Esi = 0.003((27.48-25)/27.48) = 0.00027 < 0.0021fy = 540

Esi = 0.003((27.48-46.73)/27.48) = 0.0021 = 0.0021fy = 42000.85fc= 0.85*210 = 178.5 kg/cm2

A=1c = 0.85*27.48 = 23.40

Pu=0.85fc ab fsi*Asi (h/2-di)

Pu = (0.85 x 210 x23.4 x 50)+(4200-178.5)*5.07*2+1*1.99 = 174087.79

+(4200-178.5)*5.07*2+1*1.99 = 174087.79

348.17 tn

Mu = Pue=0.85fc ab ( h/2-b/c ) + fsi hsi ( h/2-di )

Mu = Pue=0.85(210) (23.4)(30) ( 30/2-23.4/2 ) + 4878.79 ( 30/2-3.27 ) = 47041.30

+ 4878.79 ( 30/2-46.72 ) = 15475.21

568.26 tn

e= 568.16/345.17 = 1.63 m

Pu = Pu = 0.7 * 345.17 = 241.61

Mu = Mu = 0.7 * 568.16 = 397.71

= (50-12.5)/50 = 0.75

Del diagrama de interaccin para columnas : se obtiene Pg=0.023

Pu/bt = (241610)/(50*30) = 161.04

Mu/bt = (397710)/(50*30) = 8.83Pg = Ast/bt

Ast = Pg * b *t

Ast = 0.023 * 30 * 50 = 34.5 cm2 (repatir 25% en cada cara )

Se colocara acero de la siguiente manera : 6 1

2 5/8

Estribos 3/8 2 @ 0.05, 2 @ 0.10, 2 @ 0.15 , rest. @ 0.25

DIMENSIONAMIENTO DE LA ZAPATA DE FUNDACION.

Area de la columna : 0.3 x 0.5 6 1

2 5/8

t =1.2 kg/cm2fc = 210 kg/cm2

Del metrado de cargas se obtiene :

Pd = 37.4 tn

Pl = 13.95 tn

1.- dimensionado en planta ( con cargas de servicio)Pu = 37.4 + 13.95 = 51.34 tn

tpeso dela zapata

44%

36%

28%

110%

Pt = 51.34 + 1.10% = 56.47 tn.

Area de la zapata :

Az = Pt/t = 56.47/12 = 4.71 m

2.30 x 2.10 >4.71 m2

M1 =(A-b)/2 = 0.90 m

M2 = (B-t)/2 = 0.90 m

2.- dimensionado en elevacin ( con cargas amplificadas)

Pu = 1.5(37.4) + 1.8(13.95) = 81.21 tn.Wu = 81.21/(2.30x2.10) = 16.81 tn/m

1) criterio por flexin

M1-1 = Wu x (Bxm)/2

= 16.81 x (2.30(0.9))/2 = 15.65 x 10^5 kg/cm1

Mresistente = 0.85 x fc x amax x b (d-(amax/2)

Amax=0.5ab

ab=6000/(6000+fy) x 1d

Mresistente = 0.167 x fc x b x d2

0.167 x fc x b x d = 15.65 x 10^50.167 x 210 x 0.5 x d = 15.65 x ^5

d= 29.87 cm

2) criterio por corte

=0.85

Vadm = 6.53 x b x d .1

Cortante actuante :

Vu = Wu x ( m-d ) x B

Vu = 6.53 x (90-d) x B..2

B = 2.30

6.53 x ( 90-d ) x 2.30 = 6.53 x (2.30 ) x d

1351.71 = 30.038 d

d=45 cm3) criterio por longitud de desarrollo

Lu = 0.004 x d x b x fy

Ld = 0.08 x fy x db/fy

Ld = > 20 cm

1

Ld = 0.004 x 2.54 x 4200

=

dmin = 59 cm.

Peralte obtenidos en m al mn recomendado

hmin=60 cm.

d=60-/2-recub.

d = 60-2.54/2-7 = 51.73 cm.

Diseo del acero

Mact.

M1-1 = Wu x B x m/2 = 15.62 tn-m

M2-2 = Wu x A x m/2 = 52.36 tn-m

Mr = 0.167 x fc x b x d = 0.167x 210 x 0.5 x 0.59

= 610.39 tn-m

Mr > M act.

Se diseo como simplemente armada

Vu = 6.53 x

Vadm = 0.5x

a = d (d - w )^1/2

a = 51.73 (51.73 - 1301.52 )^1/2 = 14.66

230---------------40

---------------2 cm

= (2.30x2)/40 = 11.5 cm

5/8 @ 0.10 cm

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

_1285835828.unknown

_1285835844.unknown

_1285835862.unknown

_1285835866.unknown

_1285835868.unknown

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