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• Lidonil Ticlla Gonzales

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EXPEDIENTE FINAL

MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL 1. DESCRIPCIÓN.

Se hará el reforzamiento de las estruturas tanto en caso de las paredes como del techo de las mismas

Si es necesario se hará un nuevo diseño de la estructura. Como es el caso de los reservorios de Tarma Chico y Zapallal.

Se indica la inclusión de nuevos elementos, de concreto armado como elementos de sostenimiento estructural. Para el caso de la caseta de fuerza, almacenes y guardianía se utilizará muros confinados de ladrillo de arcilla cocida.

2. ESTRUCTURACIÓN.

Cubas: se hará un ensanche estructural para restituir la resistencia y mejorar la durabilidad del reservorio. Cúpulas: se hará un reforzamiento con ensanches estructurales en unos reservorios y se colocaran nuevas cúpulas y techos en los que así lo requieran. Cámara de válvulas.- muros y losa de cimentación en concreto armado.

3. MATERIALES. Acero: Acero Corrugado grado 60 (4200 kg/cm2). Modulo de elasticidad: 2’000,000 kg/cm2 Concreto: Resistencia del concreto: f’c = 210 kg/cm2 Modulo de elasticidad:

217000.00 kg/cm2

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EXPEDIENTE FINAL

Peso específico: 2400 kg/cm3

4. REFORZAMIENTO DE ESTRUCTURAS. 4.1 Refuerzo de muros de cubas

En las cubas que presentan indicios de corrosión en las zonas inferiores de los muros, el Proyecto considera la eliminación del recubrimiento de concreto y de las porciones de refuerzo afectadas por la corrosión para colocar un ensanche de 15 cm de concreto con un nuevo refuerzo de acero.

Conservadoramente se ha considerado que las presiones ejercidas por el empuje del agua en la altura de los ensanches son absorbidas totalmente por el acero en tracción ubicado horizontalmente en estos. El diseño, tal como corresponde a elementos de concreto armado en tracción, se realiza con las cargas en servicio. De esta manera, tenemos: g = 1000 Kg/m3

(densidad del agua)

Ha = altura máxima de agua He = altura del ensanche Hp = Ha – He / 2

(altura promedio de agua)

p = g Hp

(presión promedio en la altura del ensanche)

P = p x D x He

(presión total en la altura del ensanche)

T=P

(tracción máxima en medio tanque)

T / 2 = tracción en una sección del ensanche Ft = 2100 Kg/cm2

(esfuerzo admisible en tracción del refuerzo)

As = ( T / 2 ) / Ft

(área de acero requerida en el ensanche)

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EXPEDIENTE FINAL

El área de acero requerida calculada ha determinado la cantidad de refuerzo horizontal especificado en los ensanches de los muros. Los resultados se muestran en la hoja de cálculo correspondiente.

4.2 Refuerzo de losas en cúpula Se han analizado los techos en cúpula de 5 reservorios con diferentes diámetros y alturas máximas. Estas losas han sido modeladas considerando un apoyo articulado en el perímetro. El metrado de cargas últimas para una losa de techo en cúpula, de 7 centímetros de espesor es el siguiente: Carga muerta: - Peso propio: 0.07 x 2400 = 168 Kg/m2 Carga viva: - Sobrecarga:

30 Kg/m2

Carga última:

wu = 1.5 x 168 + 1.8 x 30 = 306 Kg/m2

En las zonas con un ensanche de losa de 5 centímetros de espesor: Carga muerta: - Peso propio: 0.07 x 2400 = 168 Kg/m2 - Ensanche:

0.05 x 2400 = 120 Kg/m2

Carga viva: - Sobrecarga: Carga última:

30 Kg/m2 wu = 1.5 x ( 168 + 120 ) + 1.8 x 30 = 486 Kg/m2

Utilizando el programa SAP-2000 se han obtenido las compresiones, cortantes y momentos actuantes en las losas. En ningún caso se han obtenido tracciones.

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Los valores máximos de esfuerzos en compresión obtenidos son del orden de 12 Kg/cm2, que para un concreto de resistencia a la compresión f’c=210 Kg/cm2 representa un valor tan bajo como el 6% de f’c. Los valores máximos de fuerzas cortantes obtenidos son del orden de 49 Kg para una franja de 1.00 metro de ancho. El cortante máximo que podría admitir una sección de 1.00 metro de ancho y 3.5 centímetros de peralte efectivo es del orden de 2285 Kg para un concreto de f’c=210 Kg/cm2. Los valores máximos de momentos obtenidos son de 104 kgxm para una franja de 1.00 metro de ancho. Considerando una sección de 1.00 metro de ancho y 3.5 centímetros de peralte efectivo y concreto de f’c=210 Kg/cm2, el área requerida de acero sería 0.81 Kg/cm2, lo que equivale a una malla de acero de 1/4” de diámetro espaciada 37 a centímetros.

3. CONSTRUCCION DE ESTRUCTURAS. DISEÑO DEL REFUERZO CIRCULAR DEL MURO FACTORES DE AMPLIFICACION Y REDUCCION DE RESISTENCIA F.C.V. 1.70

F.D. 1.65

 0.90

PRESIONES, TENSIONES CIRCUNFERENCIALES ULTIMAS Y ACERO REQUERIDO h (m) 4.80 4.50 4.20 3.90 3.60 3.30 3.00 2.70 2.40 2.10 1.80 1.50 1.20 0.90

Ts (T) 29.38 45.91 53.99 56.57 55.63 52.47 47.94 42.60 36.82 30.85 24.85 18.97 13.36 8.19

Tu (T) 82.42 128.79 151.44 158.69 156.04 147.17 134.46 119.49 103.28 86.52 69.70 53.22 37.47 22.96

As (cm2) 21.80 34.07 40.06 41.98 41.28 38.93 35.57 31.61 27.32 22.89 18.44 14.08 9.91 6.07

(c/cara) 2.85 2.85 2.85 2.85 2.85 2.85 2.85 2.85 2.85 2.85 1.98 1.98 1.27 1.27

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s (m) 0.26 0.17 0.14 0.14 0.14 0.15 0.16 0.18 0.21 0.25 0.21 0.28 0.26 0.42

EXPEDIENTE FINAL

0.60

3.70

10.37

2.74

0.71

0.52

USAR: 16  3/4" @ 0.15, 6  3/4" @ 0.20, Rto.  1/2" @ 0.25 c/cara

REFUERZO MINIMO

min 0.0030

4.50

Asmin (cm2/cara)



1.27

0.28

s (m)

DISEÑO DE LA CUPULA MATERIALES f´c (kg/cm2) 210.00

Ec (kg/cm2) 217,370.65

fy (kg/cm2) Es (kg/cm2) 4,200.00 2,000,000.00

GEOMETRIA DEL TANQUE Di (m) 18.60

Dm (m) 9.30

ri (m) 9.45

rm (m)

18.90

2.33

fmax (m) 2.30

f (m) 19.95

r (m) 0.48

s/c (kg/m2)

w (kg/m2)

t (m) 0.30 GEOMETRIA DE LA CUPULA fmin (m) 1.86 ESPESORES DE LA CUPULA emin (m) 0.07

emax (m) 0.15

CARGAS EN SERVICIO p.acab. p.p. (kg/m2)

(kg/m2)

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 (rad) 27.78

EXPEDIENTE FINAL

185

0

50

235

CARGA TOTAL (P) Y CARGA POR METRO LINEAL (V) P (kg) 67,701

V (kg/m)

1,159

COMPONENTE HORIZONTAL (H) y RESULTANTE "R" H (kg/m) 2,199

R (kg/m)

2,486

VERIFICACION DEL ESPESOR MINIMO DE LA CUPULA

10.00

2.49

fcadm (kg/cm2) OK

emin (cm)

REFUERZO RADIAL Y CIRCUNFERENCIAL REFUERZO RADIAL fs (kg/cm2) 1,000.00

As (cm2)/m 1.16

REFUERZOS MINIMOS

min 0.0020 ZONA DE ENSANCHE EN APOYO

3.00

Asmin (cm2)/m 0.71

(ref. superior) 0.24

0.20

s (m) 302

EN ZONA DE ESPESOR CONSTANTE

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s (m)

#

EXPEDIENTE FINAL

Asmin (cm2)/m 0.32

1.40

(ref. central) 0.23

s (m) 302

s (m)

0.20

 (ref. c/cara)

s (m)

s (m)

s (m)

s (m)

b (cm)

hmin (cm)

#

REFUERZO CIRCUNFERENCIAL ZONA DE ENSANCHE EN APOYO Asmin (cm2)/m 0.32

3.00

0.21

0.20

EN ZONA DE ESPESOR CONSTANTE Asmin (cm2)/m 0.32

1.40

(ref. central) 0.23

0.20

DISEÑO DE LA VIGA ANULAR DE APOYO TRACCION MAXIMA Tmax (kg) 20,452 AREA MINIMA DE CONCRETO fcadm (kg/cm2) 10.00

Ac (cm2) 2,045

SECCION TRANSVERSAL DE LA VIGA ANULAR

40.00

bmin (cm) 40.00 51.13

55.00

REFUERZO LONGITUDINAL fs (kg/cm2) 1,000.00

min 0.0050

20.45

As (cm2) 2.85

Av (cm2) 7.18

Asmin (cm2) 11.00

Av (cm2) 2.85

# varillas 3.86

# varillas

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h

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REFUERZO TRANSVERSAL DE MONTAJE

estribo

s (m)

0.25

3/8"

# estribos

239

DISEÑO DE CERCO PERIMÉTRICO

HP PP

PSC

0.40

Ec EC

PC 0.60

0.20 0.40

Considerando un metro de longitud del cerco perimétrico, donde se encuentra el parante prefabricado Pp  3.1 0.15  0.08  2.4 1.5  0.15 t 

m

50% adicional por peso del alambre

Peso del sobrecimiento:

Psc  0.2  0.4  2.4  0.2 t

m

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EXPEDIENTE FINAL

Peso del cimiento:

Pc  0.6  0.4  2.3  0.6 t

m

1 1 Cálculo del empuje pasivo Kp   3 Ka 0.33

Ep 

 S K P h2 2



1.9  3  0.62  1.03 t m 2

Considerando la situación crítica para el volteo Peso 0.15 0.2 0.6 N= 0.95 t/m

Brazo 0.2 0.2 0.2

Mv 0.03 0.04 0.12 ∑= 0.19

Momento resistente:

M R  0.19  0.2 1.03  0.396 t  m

Fuerza sísmica:

H P  ZUC1P  11 0.25  0.15  0.0375 t

m m

ZU valores del código anterior Fuerza sísmica del sobrecimiento:

H P  ZUC1PSC  11 0.25  0.2  0.05 t

Momento actuante:

M A  2  0.0375  0.8  0.05  0.3  0.15  0.16 t  m

Chequeo:

M R 0.396   2.5 M A 0.160

m

m

Cálculo de la excentricidad: B  M  M A  0.4  0.396  0.16  e   R    0.048 m  5 cm  2  N 0.95   2  4  6 cm  e 6

q1 

N  6e  950  5  6  kg 1    1    0.4 cm2 A B  40 100  40 

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