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• Pablo Ayala Aguilar

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DISEÑO ESTRUCTURAL DE UN TANQUE RECTANGULAR DE HORMIGON ARMADO (UNA CELDA) Proyecto: Ubicación: Fecha:

19/09/2016

Datos de diseño:

Dimensiones del tanque:

1700 kg/m3 (suelo seco) δs = δsat = 2000 kg/m3 (suelo saturado) 1000 kg/m3 (agua) δw =

c=

6.30 m

b=

9.30 m

a=

3.00 m

φ=

Espesores:

δh =

33

°

b = 9.3 m

c = 6.3 m

2400 kg/m3 (hormigón armado) 5.16 T/m2 (cohesión)

p=

0.30 m

Muros

c=

e=

0.25 m

Base

q=

1400 kg/m2 (capacidad portante)

t=

0.25 m

Tapa

h=

2.00 m (carga de agua)

Recubrimientos:

f=

1.50 m (nivel freático)

r1 =

7.5

cm

Muros

q=

120

kg/m2 (sobrecarga)

r2 =

7.5

cm

Base

f'c =

240

kg/cm2 (concreto)

r3 =

2

cm

Tapa

fy =

4200 kg/cm2 (acero)

NF =

13

a=3m

h f = 1.5 m

Tabla No.1: Determinación de fuerzas en la estructura

# golpes representativo

Resumen de fuerzas en la estructura:

Id

Cant.

Dimensiones, m

Area

Vol.

Peso

s

l

e

m2

m3

Ton.

Observación

Peso total de estructura funcionando: Wt =

223488

kg

W1

1

6.30

9.30

0.25

58.59

14.65

35.15

Base

Peso estructura vacia (sin agua): Wa =

124308

kg

W2

2

2.50

5.70

0.30

14.25

8.55

20.52

Muro corto

Peso estructura vacia sin base: Wb =

89154

kg

W3

2

2.50

9.30

0.30

23.25

13.95

33.48

Muro largo

W4

1

6.30

9.30

0.25

58.59

14.65

35.15

Tapa

W5

1

5.70

8.70

2.00

49.59

99.18

99.18

Agua

Coeficiente activo:

=

0.295

Σ= Cohesión (SPT):

=

5.16

T/m2

=

5.64

T/m2

Presión por empuje de tierra:

=

204.27 150.98 223.49

Altura crítica: -14555 kg (-14.55 T)

=

11.18 m

Relacion de dimensiones:

7.80

Presión máxima para flexión en marcos horizontales:

=

348

kg/m2 → Muros

0.13

Presión máxima para flexión en pórticos verticales:

=

2652

kg/m2 → Losa de fondo

0.68

1. Diseño de muros, bajo presión hidrostática: Momento en las esquinas:

Tabla No.2: Momentos en marcos horizontales

-1961 kg-m

Momento en centro - lado largo:

1803 kg-m a/3

Momento en centro - lado corto:

233.7 kg-m

Cortante en lado largo:

1097

kg

Cortante en lado corto:

1619

kg

22.50

cm

d = p - r1 =

Espesor útil en muros:

Area de hormigón:

3000

1.00

116

-654

ME

ML 601

Mu, kg-m

Ml

ME

-78

-1360

ML

Ml

1250

-162

2.00

232

-1307

1202

-156

-2719

2500

-324

a

3.00

348

-1961

1803

-234

-4079

3751

-486

Tabla No.3 Cortantes en marcos horizontales

= 13856

Ag = bw * h =

p kg/m2

2a/3

a/3 Cortante critico en muros:

Momentos, kg-m

h m

kg

h

p

m

kg/m2

1.00

116

Cortes, kg TL

Tl

Vu, kg TL

Tl

366

540

965

1425

2a/3

2.00

232

731

1079

1930

2849

a

3.00

348

1097

1619

2895

4274

cm2 Tabla No.4: Acero de refuerzo calculados

Corte admisible-muro largo:

= 13292

a

kg

2a/3

a/3

Cortante de diseño:

Vu = 4,274 kg → Por lo tanto: Vc > Vu »»» (O.K)

d1 = d - 5 =

Espesor útil para flexión:

17.50

cm

k = 0.85 * f'c * bw * d =

5E+05

kg

Acero de refuerzo por flexión:

=

5.82 cm2 (As1)

Acero de refuerzo por Tensión:

=

1.13 cm2 (As2)

2a/3

a/3

ME

-4079 -2719

-1360

6.35

4.19

2.08

ML

3751 2500

1250

5.82

3.85

1.91

Ml

-486

-162

0.74

0.49

0.25

-324

Tensión (cm2/ml)

Vu, kg Coeficiente:

a

Flexión (cm2/ml)

Mu, kg-m

TL

2895 1930

965

0.77

0.51

0.26

Tl

4274 2849

1425

1.13

0.75

0.38

Tabla No.5: Acero de refuerzo en Muros

Acero de refuerzo Total:

As TOTAL = As1 + As2 =

6.96

cm2

2. Diseño de losa de fondo unión empotrada (base): Momentos en pórticos verticales:

=

As

a

min

5579 kg-m

Momento centro luz - lado corto:

408 kg-m 3978 kg-m

a/3

6.35

4.19

2.08

ML

6.96

4.60

2.28

Ml

1.50

1.00

0.50

3978 kg-m

Momento centro luz - lado largo:

2a/3

ME

5.83

As Adoptado (cm2/ml) a

2a/3

# de barras

a/3

6.35

5.83

5.83

1Ø12 @ 18 cm

6.96

5.83

5.83

1Ø12 @ 18 cm

5.83

5.83

5.83

1Ø12 @ 20 cm

Tabla No.6: Especificaciones de varillas de acero Ø

Peso

Area

@ 40

@ 30

@ 20

@ 18

@ 15

@ 13

@ 10

mm

kg/m

cm2

2.50

3.33

5.0

5.70

6.68

8.00

10.00

2.5

8

0.395

0.503

1.26

1.67

2.51

2.87

3.36

4.02

5.03

3

10

0.617

0.785

1.96

2.62

3.93

4.48

5.25

6.28

7.85

4

12

0.888

1.131

2.83

3.77

5.65

6.45

7.55

9.05

11.31

5

16

1.578

2.011

5.03

6.70

10.05

11.46

13.43

16.08

20.11

6

20

2.466

3.142

7.85

10.46

15.71

17.91

20.99

25.13

31.42

No.

Tensión en losa de fondo:

As TOTAL (cm2/ml)

Espesor útil losa de fondo:

d = e - r1 =

17.50

cm

4E+05

kg

Tabla No.7: Acero de refuerzo en Losa de Cimentación k = 0.85 * f'c * bw * d =

3. Diseño de losa superior maciza (tapa): 600

kg/m2

CV (L) =

500

kg/m2

Carga última: U = 1.2 D + 1.6 L =

1520

kg/m2

Carga viva (asumida):

Carga última - lado corto:

Espesor útil losa superior: Espesor útil para flexión: Coeficiente:

264 kg/m

d = e - r3 = d1 = d - 2 =

k = 0.85 * f'c * bw * d =

Cortante critico en tapa (Ø=1): Cortante de diseño:

Tu

As2

cm /ml

2

kg

cm /ml

MA

8274

13.59

11604

19.86 10501

M''F

848.1

2

Refuerzo cm2/ml TOTAL

MIN.

13.59

13.59 2.78

1.29

22.64

5.83

1.49

# de barras

ADOP.

1Ø16 @ 15 cm

22.64

1Ø20 @ 15 cm

5.83

1Ø12 @ 20 cm

Tabla No.7: Acero de refuerzo en Losa Superior (tapa) 1256 kg/m

Carga última - lado largo:

As1

kg-m M'F

la ro

Peso tapa: CM (D) = Area * t * δh =

Mu

Vu

Mc

As1

ME

As1

As

AsADOP.

kg-m

cm /ml

2

kg-m

cm /ml

2

min

cm /ml

C

Coeficiente:

kg

Corto

4653

6229

8.18

4153

5.37

Largo

1446

2859

3.67

1906

2.43

23.00

cm

Refuerzo - temperatura (retracción fraguado):

21.00

cm

As = 0,0018 * bw * d =

4E+05

kg = 17243

kg

Vu = 4,653 kg → Por lo tanto: Vc > Vu »»» (O.K)

3.96

cm2

7.00

→

2

# de barras

8.18

1Ø12 @ 15 cm

7.00

1Ø12 @ 18 cm

1Ø10 @ 20 cm