UNASAM- FIC TRABAJO ESCALONADOPROYECTO: SISTEMA DE AGUA POTABLE EN EL CASERIO DE CHAQUECYACO ABASTESIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO VI. DISEÑO DEL RESERVORIO DE ALMACENAMIENTO: Datos: Población futura Pf = 2039 hab Dotación Dot = 150.0 lt/hab/día Caudal promedio Qp = 3.54 lt/seg Calidad de concreto f´c = 210 Kg/cm² 1.. CALCULO DEL VOLUMEN DE ALMACENAMIENTO Como no se conocen datos de variaciones de consumo horarias, vamos a usar la fórmula siguiente: Valm = Vreg + Vres + Vinc a. Volumen de Regulación : V REG = 0.25Qp(86.4) V REG = 76.45 m3/día ∴ V REG = 77.00 m3 b. Volumen contraincendios : ∴ Como la poblacion es menor que 10000 habitantes el volumen contra incendios se escoje cero. V incendio = 0 m3 Criterios basados en la población para calcular volumen contraincendios, se indican a continuación que depende de la cantidad de poblacion: UNASAM- FIC TRABAJO ESCALONADO PROYECTO: SISTEMA DE AGUA POTABLE EN EL CASERIO DE CHAQUECYACO ABASTESIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO c. Volumen de Reserva : V RES= 38.23 m3 V RES= 19.11 m3 V RES= 25.23 m3 V RES= 38.23 ≈ 38.23 ∴ V RES = 38.00 m3 d. Volumen de Almacenamiento : Valm = Vreg + Vres Valm = 115 m3 Se escoge una sección circular debido a que el Valm ≥100 m3 : 2.. DIMENSIONAMIENTO DEL RESERVORIO : V: Volumen de almacenamiento del reservorio expresado en miles de m3. V= 0.115 (en miles de m3). H= 4.5 m D= 6.0 m ∴ H= 4.5 m D= 6 m R= 3 m (radio del reservorio) BL= 0.3 m borde libre HT = 4.8 m altura de la pared t=2-4 Horas asumido 3 Horas Obtenido de “Prestresed Concrete Cylindrical Tanks” (L.R. Gressy – 1961). Del cual se deduce la siguiente ecuación con la cual se puede aproximar los valores de forma analítica: Donde: H : Altura de Agua sobre la pared cilíndrica (m) V : volumen de almacenamiento (en miles de m3). Formula utilizada el predimensionamiento de los reservorios circulares, excepto los de volumen de almacenamiento menor a 500 m3, para los que se obtuvo alturas excesivas, por lo cual se utilizó el criterio de: H = D/2 Donde: D : Diámetro del reservorio (m) ( ) 4 V D m H t | | = | \ . UNASAM- FIC TRABAJO ESCALONADO PROYECTO: SISTEMA DE AGUA POTABLE EN EL CASERIO DE CHAQUECYACO ABASTESIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO De la figura 2.4 : Relacion optima f/D para domos esfericos : f/D= 0.081 Debido a que la altura es muy pequeña asumimos un valor que es de f=1.2m. 3.. DISEÑO ESTRUCTURAL : 4.- DISEÑO ESTRUCTURAL DEL RESERVORIO. 4.1.- Tension en los anillos circulares de la pared del taque base empotrada borde superrior libre sometido a carga triangular f= 0.486 m f≈ 0.5 m CONTRA FLECHA DE LA CUPULA ESFERICA La contra flecha, de la cúpula esférica se determina, mediante el gráfico “Relación Optima f/D” (ACI SP-28 – Concrete Thin Shells). ∴ UNASAM- FIC TRABAJO ESCALONADO PROYECTO: SISTEMA DE AGUA POTABLE EN EL CASERIO DE CHAQUECYACO ABASTESIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO T = coeficiente *wHR ….. (1) El signo positivo indica tensión 13.377 H²/Dt 0.0H 0.1H 0.2H 0.3H 0.4H 0.5H. 0.6H 0.7H 0.8H 0.9H 13.4 0.011 0.140 0.218 0.335 0.443 0.534 0.575 0.530 0.381 0.151 Remplazando los coeficientes en la ecuacion (1) H²/Dt 0.0H 0.1H 0.2H 0.3H 0.4H 0.5H. 0.6H 0.7H 0.8H 0.9H 13.4 147.82 1881.37 2929.57 4501.86 5953.20 7176.09 7727.07 7122.34 5120.02 2029.20 4.2.- Momentos flectores en la pared del tanque con base empotrada borde superrior libre sometido a carga triangular El signo positivo indica tensión en cara exterior El valor H² / Dt = 3.00^2 / (6.00 * 0.25 ) = 13.377 H²/Dt 0.1H 0.2H 0.3H 0.4H 0.5H. 0.6H 0.7H 0.8H 9H 1.0H 13.4 0.0000 0.0001 0.0002 0.0008 0.0016 0.0028 0.0038 0.0029 -0.0022 -0.0146 Remplazando los coeficientes en la ecuacion (2) H²/Dt 0.1H 0.2H 0.3H 0.4H 0.5H. 0.6H 0.7H 0.8H 9H 1.0H 13.377 0.00 8.99 17.98 71.91 143.81 251.67 341.55 260.66 -197.74 -1312.29 4.3.- Fuerza cortante en la base de la pared del tanque sometido a carga triangular V = coeficiente *wH² ….. (3) 13.4 Remplazando los coeficientes en la ecuacion (3) Coeficientes H²/Dt Carga Triangular Carga rectangular Momento en el base empotrada base empotrada borde El valor H² / Dt = (3.00)^2 / (6.00 * 0.25) = Coeficientes en el punto M = coeficiente *wH 3 ….. (2) Coeficientes en el punto Momentos en el punto (kg-m) 0.174 0.193 -5.180 Tension en el punto (kg) UNASAM- FIC TRABAJO ESCALONADO PROYECTO: SISTEMA DE AGUA POTABLE EN EL CASERIO DE CHAQUECYACO ABASTESIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO 13.377 4.4.- Momentos Flectores en losa circular sin apoyo central sometida a carga uniforme M = coeficiente * pR² ….. ( 4 ) El signo positivo indica compresion en la cara cargada 0.00R 0.10R 0.20R 0.30R 0.40R 0.50R 0.60R 0.70R 0.80R 0.90R 1.00R 0.075 0.073 0.067 0.057 0.043 0.025 0.003 -0.023 -0.053 -0.087 -0.125 0.075 0.074 0.071 0.066 0.059 0.050 0.039 0.026 0.011 -0.006 -0.025 Remplazando en la ecuacion (4) 0.00R 0.10R 0.20R 0.30R 0.40R 0.50R 0.60R 0.70R 0.80R 0.90R 1.00R 1620.0 1576.8 1447.2 1231.2 928.8 540.0 64.8 -496.8 -1144.8 -1879.2 -2700.0 1620.0 1598.4 1533.6 1425.6 1274.4 1080.0 842.4 561.6 237.6 -129.6 -540.0 4.1.- DISEÑO DE LA CUPULA ESFERICA DEL RESERVORIO El espesor minimo se calcula mediante el libro:(Hormigon armado de Fernando Moral) Donde: D:Diametro de la cobertura de la cupula (cm) No cumple!! Por lo tanto asumimos el valor de : t= 0.1 m Según el RNE en losa maciza en dos sentidos los Momentos flexionantes en las fajas centrales son: MA = MB = CWL^2 Donde: C = 0.036 Metrado de cargas: 240 Kg/m2 CV = 50 Kg/m2 W = 290 Kg/m2 Momento radial Mr Momento Tangencial Mt Cortantes (kg) PP = 0.10*2400 = base empotrada borde 3491.41 3872.65 -103939.61 Coeficientes en el punto H²/Dt Carga Triangular Carga rectangular Momento en el base empotrada Momento radial Mr Momento Tangencial Mt Momentos en el punto CL CL min 6 500 D t cm > > min 600 6 500 t cm > > min 1.2 6 t cm > > UNASAM- FIC TRABAJO ESCALONADO PROYECTO: SISTEMA DE AGUA POTABLE EN EL CASERIO DE CHAQUECYACO ABASTESIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO Reemplazando: MA = MB = 710.573 Kg-m Peralte efectivo mínimo: Donde: b = 100.0cm fc = fs = n = Es/Ec = n = 9.28 0.34 j = 1-k/3 j = 0.89 R=0.5*fs*j*k R = 12.02 710.573 Kg-m d = 7.69cm El espesor total considerando un recubrimiento de 2.0 cm., será igual a: 9.69cm siendo menor que el espesor minimo encontrado(e = 25 cm.) diseño, considerando d = 10 - 2.0 = 0.080 m d = 0.080 m t= 10.00cm 923.74425 7.22 cm 3.07 cm2 3.5 cm2 3.55 cm2 (5 Ø3/8") Por metro lineal 20 cm 20 cm 4.2.- DISEÑO DE LAS PAREDES DEL RESERVORIO El espesor de las paredes se cálculo mediante el texto (Hormigon armado de Fernando Moral) e = [6*M/ft*b] ^0.5 Donde : 79.0 kg/cm2 1400.0 kg/cm2 k=1/(1+fs/(n*fc)) = MA = MB =M = UNASAM- FIC TRABAJO ESCALONADO PROYECTO: SISTEMA DE AGUA POTABLE EN EL CASERIO DE CHAQUECYACO ABASTESIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO M = -1312.29 Kg/m. -131229.01 Kg/cm. ft = 0.85 * (f'c) ^0.5= 12.32 kg/cm2 b = 100.0cm e = 25cm Por construcción será: e= 25 cm Por traccion: 12749.66303 Kg 3.37 cm2 (5 Ø3/8") Por metro lineal 21 cm 20 cm Por flexion: 1705.977098 Kg-m d= 21 cm 5 cm 2.15 cm2 6.32 cm2 6.32 cm2 (5 Ø1/2") Por metro lineal 20 cm 20 cm UNASAM- FIC TRABAJO ESCALONADO PROYECTO: SISTEMA DE AGUA POTABLE EN EL CASERIO DE CHAQUECYACO ABASTESIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO 4.3.- DISEÑO DE LA PLACA DE CIMENTACION DEL RESERVORIO La placa circular de cimentacion , se puede calcular o dimensionar utilizando la la ecuacion siguiente: (SEGÚN TESIS DISEÑO AUTOMETIZADO DE RESERVORIOS CIRCULARES APOYADS DE CONCRETO ARMADO) DE GONZALO MARTIN PECHE VILLAFANE Donde: h= Espesor de la placa circular de cimentacion (m) D= diametro del reservorio (m) 0.075 Por tanto escojemos el valor de: h= 0.20m Un valor adeuado para la placa circular 2106 kg-m d= 18 cm 7 cm 3.098 cm2 5 cm2 5 cm2 (8 Ø3/8") Por metro lineal 25 cm 0.25 m 6 1.25* 20 100 h cm ~ >