Memoria De Calculo Tanque De Almacenamiento Enterrado

6 DE MARZO DE 2019

MEMORIA DE CALCULO TANQUE DE AGUA

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1.1. Introducción

Las presentes memorias de cálculo resumen las labores adelantadas para el análisis y diseño de la TANQUE DE AGUA en hormigón armado para el sistema de abastecimiento de agua potable para la urbanización Sumuque. Los muros tendrán un espesor de 30 cm y la losa de fondo tendrán un espesor de 35 cm y la tapa tendrá un espesor de 30 cm. Las dimensiones en planta del tanque son 9.0 m x 9.5 m y la altura total será de 3.65 m. El tanque estará apoyado sobre el terreno. 1.2. Norma de diseño

Se utilizaron como guía para el análisis y diseño las siguientes normas americanas:   

Norma del hormigón estructural ACI 318-14 Código ambiental ACI 350-06 para estructuras que contienen agua Cargas mínimas de diseño ASCE 07-1

1.3. Materiales

 

Hormigón Armado f’c = 210 kg/cm2 para muros y losas Acero de refuerzo fy = 4200 Kg/cm2 o Modulo de elasticidad = 2038902 kg/cm2

1.3. Evaluación de cargas

Carga Muerta (D) •

Peso Propio

Las cargas de peso propio serán determinadas automáticamente por el software de análisis y diseño estructural ETABS 2016. Carga Viva de cubierta (L) Para la placa superior del tanque se utiliza una carga de 100 kg/m2 (0.96 kN/m2) según la ASCE 07-16

Presión hidrostática (F) Densidad agua

1000 kg/m3

Nivel del agua

3 m

Ecuaciones de presión de agua z (m)

P (kg/m2) 0

3000

3

0

Tabla de variación de la presión en función de la altura con la ecuación de la recta, esto con el fin de introducir las presiones en el software SAP 2000

Variación de presión agua 2000

1800 1600 1400 1200 1000 800 600

400

y = -1000x + 3000

200 0 0

0.5

1

1.5

2

Modelo Se implementó un modelo estructural en tres dimensiones en el programa de análisis SAP 2000. Se utilizaron 1128 elementos tipo shell.

Vista tridimensional

Vista en planta-losa de fondo

Condiciones Modelo

  

Se colocaron apoyos tipo “Area spring” para simular la interacción sueloestructura. Para la modelación de los muros y losas se utilizaron secciones de área tipo “shell”. Para la aplicación de la presión se utilizó la función Assign – Area Loads “Non-Uniform” que permite la variación de los valores de las presiones en función de la altura, debiendo introducirse una ecuación del tipo lineal P = Cz +D

Apoyo de tanque

Parámetros geotécnicos adoptados Ten. Adm suelo Mod. De subrasante (Winkler)

0.5 kg/cm2 1.3 kg/cm3

Relación de esf. Adm con módulo de Winkler o de balasto (fuente: Morrison Ingenieros)

Aplicación del modulo de Winkler en el programa 1.6. Combinaciones de cargas Combinación Formula ACI 350-06 9.2.1 COMB 1 1.3 (1.4D + 1.7F + 1.7 L) PARA DISEÑO POR FLEXION COMB 2 1.3 (1.4D + 1.7F + 1.7 L) PARA DISEÑO POR CORTE    

D: Carga Muerta L: Carga Viva F: Presión de Fluidos Sd: Coeficiente de durabilidad (ACI 350-06)

1.6.1. Distribución de cargas Carga sobre la tapa: 100 kg/m2

Carga distribuida de techo sobre la tapa

Empuje de agua: Pagua = 3000 kg/m2

Presión de agua

1.7. DISEÑO DE ELEMENTOS DE HORMIGON ARMADO

1.7.1. Diseño de los muros Momentos para diseño de armadura horizontal

Diagrama de armadura en dirección larga muro (p/ armadura horizontal)

Diagrama de armadura en dirección larga muro (p/ armadura horizontal) Acero central As = 0.05 cm2/cm = 5 cm2/m Φ12mm c/15 cm As = 7.53 cm2/m d = 30 – 5 – 1.2/2 = 24.4 cm

𝜌=

𝐴𝑠 7.53 = = 0.0031 𝑏 ∗ 𝑑 100 ∗ 24.4

Cuantía mínima y máxima a flexión 𝜌𝑚𝑖𝑛 =

0.79 ∗ √𝑓′𝑐 0.79 ∗ √210 = = 0.0023 < 𝝆 → 𝒐𝒌 𝑓𝑦 5000 𝜌𝑚𝑖𝑛 =

14 14 = = 0.0028 < 𝝆 → 𝒐𝒌 𝑓𝑦 5000

Cuantía mínima por contracción y temperatura Para acero vertical y horizontal en muros: 𝜌𝑡𝑒𝑚𝑝𝑦𝑐𝑜𝑛𝑡 = 0.0030 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑗𝑢𝑛𝑡𝑎𝑠 𝑐𝑜𝑛 𝑠𝑒𝑝𝑎𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑚𝑎𝑦𝑜𝑟 𝑎 6 𝑚 < 𝝆 → 𝒐𝒌

El refuerzo por temperatura y contracción no debe de tener una separación mayor a 30 cm.

El acero de temperatura y contracción es normalmente dividido equitativamente en ambas caras de la losa o muro.

Cuantía máxima

𝜌𝑚𝑎𝑥 = 0.85 ∗ 0.85 ∗

210 0.003 ∗ = 0.013 > 𝝆 → 𝒐𝒌 5000 0.003 + 0.004

Acero para diseño de armadura vertical

Diagrama de armadura dirección corta (p/ armadura Vertical) Acero central As = 0.09 cm2/cm = 9 cm2 / m Φ12mm c/12.5 cm As = 9.04 cm2/m d = 30 – 5 – 1.2/2 = 24.4 cm

𝜌=

𝐴𝑠 9.04 = = 0.003 𝑏 ∗ 𝑑 100 ∗ 24.4

Cuantía mínima y máxima a flexión 𝜌𝑚𝑖𝑛 =

0.79 ∗ √𝑓′𝑐 0.79 ∗ √210 = = 0.0023 < 𝝆 → 𝒐𝒌 𝑓𝑦 5000 𝜌𝑚𝑖𝑛 =

14 14 = = 0.0028 < 𝝆 → 𝒐𝒌 𝑓𝑦 5000

Cuantía mínima por contracción y temperatura

Para acero vertical y horizontal en muros: 𝜌𝑡𝑒𝑚𝑝𝑦𝑐𝑜𝑛𝑡 = 0.0030 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑗𝑢𝑛𝑡𝑎𝑠 𝑐𝑜𝑛 𝑠𝑒𝑝𝑎𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑚𝑎𝑦𝑜𝑟 𝑎 6 𝑚 < 𝝆 → 𝒐𝒌

El refuerzo por temperatura y contracción no debe de tener una separación mayor a 30 cm. El acero de temperatura y contracción es normalmente dividido equitativamente en ambas caras de la losa o muro.

Cuantía máxima

𝜌𝑚𝑎𝑥 = 0.85 ∗ 0.85 ∗

210 0.003 ∗ = 0.013 > 𝝆 → 𝒐𝒌 5000 0.003 + 0.004

Revisión por cortante de muro

Vu = 9557 kg/m vu = 9557 kg/ (100 cm*30 cm) =3.18 kg/cm2 Φvc = 0.53*√210 = 7.68 kg/cm2 Luego vu < Φvc ; OK

1.7.2. Diseño de losa tapa Acero para diseño de armadura lado corto (9m)

Diagrama de armaduras para losa tapa (p/ armadura inferior Lado corto) Acero central As = 0.057 cm2/cm = 5.7 cm2/m Φ12mm c/15 cm As = 7.53 cm2/m d = 30 – 5 – 1.2/2 = 24.4 cm 𝜌=

𝐴𝑠 7.53 = = 0.0031 𝑏 ∗ 𝑑 100 ∗ 24.4

Cuantía mínima y máxima a flexión 𝜌𝑚𝑖𝑛 =

0.79 ∗ √𝑓′𝑐 0.79 ∗ √210 = = 0.0023 < 𝝆 → 𝒐𝒌 𝑓𝑦 5000 𝜌𝑚𝑖𝑛 =

14 14 = = 0.0028 < 𝝆 → 𝒐𝒌 𝑓𝑦 5000

Cuantía mínima por contracción y temperatura Para acero vertical y horizontal en muros:

𝜌𝑡𝑒𝑚𝑝𝑦𝑐𝑜𝑛𝑡 = 0.0030 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑗𝑢𝑛𝑡𝑎𝑠 𝑐𝑜𝑛 𝑠𝑒𝑝𝑎𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑚𝑎𝑦𝑜𝑟 𝑎 6 𝑚 < 𝝆 → 𝒐𝒌

El refuerzo por temperatura y contracción no debe de tener una separación mayor a 30 cm. El acero de temperatura y contracción es normalmente dividido equitativamente en ambas caras de la losa o muro.

Cuantía máxima

𝜌𝑚𝑎𝑥 = 0.85 ∗ 0.85 ∗

210 0.003 ∗ = 0.013 > 𝝆 → 𝒐𝒌 5000 0.003 + 0.004

Acero para diseño de armadura lado largo (9.5 m)

Diagrama de armaduras para losa tapa (p/ armadura inferior Lado largo) Acero central As = 0.063 cm2/cm = 6.3 cm2/m Φ12mm c/15 cm As = 7.53 cm2/m d = 30 – 5 – 1.2/2 = 24.4 cm 𝜌=

𝐴𝑠 7.53 = = 0.0031 𝑏 ∗ 𝑑 100 ∗ 24.4

Cuantía mínima y máxima a flexión 𝜌𝑚𝑖𝑛 =

0.79 ∗ √𝑓′𝑐 0.79 ∗ √210 = = 0.0023 < 𝝆 → 𝒐𝒌 𝑓𝑦 5000 𝜌𝑚𝑖𝑛 =

14 14 = = 0.0028 < 𝝆 → 𝒐𝒌 𝑓𝑦 5000

Cuantía mínima por contracción y temperatura Para acero vertical y horizontal en muros: 𝜌𝑡𝑒𝑚𝑝𝑦𝑐𝑜𝑛𝑡 = 0.0030 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑗𝑢𝑛𝑡𝑎𝑠 𝑐𝑜𝑛 𝑠𝑒𝑝𝑎𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑚𝑎𝑦𝑜𝑟 𝑎 6 𝑚 < 𝝆 → 𝒐𝒌

El refuerzo por temperatura y contracción no debe de tener una separación mayor a 30 cm. El acero de temperatura y contracción es normalmente dividido equitativamente en ambas caras de la losa o muro.

Cuantía máxima

𝜌𝑚𝑎𝑥 = 0.85 ∗ 0.85 ∗

210 0.003 ∗ = 0.013 > 𝝆 → 𝒐𝒌 5000 0.003 + 0.004

Revisión por cortante

Cortante V23 de muro 2 Vu = 2690 kg/m vu = 2690 kg/(100 cm*30 cm)=0.90 kg/cm2 Φvc = 0.53*√210 = 7.68 kg/cm2 Luego vu < Φvc ; OK

1.7.3. Diseño de losa de fondo Acero para diseño de armadura lado corto (9 m)

º Diagrama de armaduras para losa tapa (p/ armadura inferior Lado corto) Acero central As = 0.075 cm2/cm = 7.5 cm2/m Φ12mm c/15 cm As = 7.53 cm2/m d = 30 – 5 – 1.2/2 = 24.4 cm 𝜌=

𝐴𝑠 7.53 = = 0.0031 𝑏 ∗ 𝑑 100 ∗ 24.4

Cuantía mínima y máxima a flexión 𝜌𝑚𝑖𝑛 =

0.79 ∗ √𝑓′𝑐 0.79 ∗ √210 = = 0.0023 < 𝝆 → 𝒐𝒌 𝑓𝑦 5000 𝜌𝑚𝑖𝑛 =

14 14 = = 0.0028 < 𝝆 → 𝒐𝒌 𝑓𝑦 5000

Cuantía mínima por contracción y temperatura Para acero vertical y horizontal en muros: 𝜌𝑡𝑒𝑚𝑝𝑦𝑐𝑜𝑛𝑡 = 0.0030 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑗𝑢𝑛𝑡𝑎𝑠 𝑐𝑜𝑛 𝑠𝑒𝑝𝑎𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑚𝑎𝑦𝑜𝑟 𝑎 6 𝑚 < 𝝆 → 𝒐𝒌

El refuerzo por temperatura y contracción no debe de tener una separación mayor a 30 cm. El acero de temperatura y contracción es normalmente dividido equitativamente en ambas caras de la losa o muro.

Cuantía máxima

𝜌𝑚𝑎𝑥 = 0.85 ∗ 0.85 ∗

210 0.003 ∗ = 0.013 > 𝝆 → 𝒐𝒌 5000 0.003 + 0.004

Acero para diseño de armadura lado largo (9.5 m)

Diagrama de armaduras para losa tapa (p/ armadura inferior Lado corto) Acero central As = 0.074 cm2/cm = 7.4 cm2/m Φ12mm c/15 cm As = 7.53 cm2/m d = 30 – 5 – 1.2/2 = 24.4 cm 𝜌=

𝐴𝑠 7.53 = = 0.0031 𝑏 ∗ 𝑑 100 ∗ 24.4

Cuantía mínima y máxima a flexión 𝜌𝑚𝑖𝑛 =

0.79 ∗ √𝑓′𝑐 0.79 ∗ √210 = = 0.0023 < 𝝆 → 𝒐𝒌 𝑓𝑦 5000 𝜌𝑚𝑖𝑛 =

14 14 = = 0.0028 < 𝝆 → 𝒐𝒌 𝑓𝑦 5000

Cuantía mínima por contracción y temperatura Para acero vertical y horizontal en muros: 𝜌𝑡𝑒𝑚𝑝𝑦𝑐𝑜𝑛𝑡 = 0.0030 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑗𝑢𝑛𝑡𝑎𝑠 𝑐𝑜𝑛 𝑠𝑒𝑝𝑎𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑚𝑎𝑦𝑜𝑟 𝑎 6 𝑚 < 𝝆 → 𝒐𝒌

El refuerzo por temperatura y contracción no debe de tener una separación mayor a 30 cm.

El acero de temperatura y contracción es normalmente dividido equitativamente en ambas caras de la losa o muro.

Cuantía máxima

𝜌𝑚𝑎𝑥 = 0.85 ∗ 0.85 ∗

210 0.003 ∗ = 0.013 > 𝝆 → 𝒐𝒌 5000 0.003 + 0.004

Revisión por cortante

Cortante V23 de losa inferior

Vu = 6569 kg/m vu = 6569 kg/(100 cm*35 cm)=1.88 kg/cm2 Φvc = 0.53*√210 = 7.68 kg/cm2 Luego vu < Φvc ; OK