Tanque Seccion Circular Apoyado
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8/3/2019 Tanque Seccion Circular Apoyado
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I VOLUMEN REQUERIDO (Vt) ------
Vr = Vol. Requerido ; por Reglamento (Vr = 25% Qp)
Qp = Pob. x Dotac. ; Si : Poblacion = 20,000.00 hab.
1000 Dotacin = 250.00 lt/hab./dia
Qp = 5,000.00 m/dia
Segn R.N.C. : Vr = 0.25(3,900) ; Vr = 1,250.00 m/dia
Vi = Vol. Contra incendio ; Se consideran 2 horas p/controlar el incendio
Vi = Dot.(por grifo) x Nde grifos x Tiempo
1000
Si : Dot.(grifo) = 15 lt/seg
Ngrifos = 2
Tiempo = 2 horasVi = 216 m3
NOTA : SEDAPAL considera Vi = 7%(Qp)
Vres. = Vol. de Reserva . Ver Reglamento
II UBICACIN DEL RESERVORIO Por economia, procurar que siempre seanAPOYADOS
III ESPECIFICACIONES TECNICASACERO : Fy = 4,200.00 kg/cm Acero Corrugado Grado 60
fs = 2,000.00 kg/cm Flexion Pura
fs = 2,000.00 kg/cm Traccion Pura/Flexion; en caras secas
fs = 1,000.00 kg/cm Traccion Pura/Flexion; en caras humedas
CONCRETO :
Cuba : fc = 210 kg/cm El fc nunca sera < a 210 kg/cm
Losa Techo : fc = 175 kg/cm
Losa Fondo : fc = 175 kg/cm
TERRENO :
b) Angulo de Friccion del Material
c) Cantidad de Ion Cloruro , Ion Sulfato y Sales Solubles Totales presente en el
suelo, en los Agregados y el Agua; para determinar el tipo de cemento a usar
en los vaceados, asi como el proceso constructivo que asegure la obtencion de
de un concreto resistente y durable
RECUBRIM. 3.00 cm (min)
3.00 cm (min) superior : 3.00 cm (min)
3.00 cm (min) inferior : 7.00 cm (min)
CONSIDERACIONES EN EL DISEO DE TANQUES APOYADOS
Vigas y columnas :
Muro :
Cupula
Ademas que funcionan 2 grifos simultaneam.
Vt = Vr + Vi + Vres.
Del Estudio de Suelos y el Diseo de Mezcla, obtener los siguientes datos :
a) Capacidad Portante del Terreno
Losa de Fondo :
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CHEQUEAMOS ACERO MINIMO :
f`c = 210
As min. = ..... ( d ) fy = 4,200.00
b = 100
d = 7.50As min. = 1.81 cm
Quiere decir que : Al As(V+), se le debe considerar el minimo hallado segn de la expres
As(+) = 1.81 cm/m b
Con la finalidad de llevar un procedimiento constructivo y a la vez tener mayor seguridad,
uniformizar el Acero Vertical de la CUBA , elegimos el mayor de los aceros hallados seg
As(V) = 5.00 cm/m
Si : 3/8" 1 3/8" @ 0.14 Largos y Bastones
Si : 1/2" 1 1/2" @ 0.26 Largos y Bastones
d(CIMENT.) + HT + 2 ldg + (dviga collar)b) CORTOS : L = h (CIMENT.) + (HT - C)+ 2 ldg
Donde : ldg = (318 x db)/(fc) = 0.21
(HT - C) = h (al Pto Inflex.) 3.20 - 2.70 = 0.50
d(CIMENT.) = h(ciment) - rec. 0.13HT = 3.20 m
Por lo tanto : LARGOS L = 3.85 m CORTOS L = 1.05 m
k) Hallamos el ACERO HORIZONTAL de la CUBA : Se divide la CUBA en 03 FAJAS (de abajo hacidonde cada Faja es un % de la altura total del
FAJA 3 : FAJA 1 = 1.20 m
FAJA 2 : FAJA 2 = 1.35 m
FAJA 1 : FAJA 3 = 0.45 m
Hh2o = 3.00 m
Maxima Tension "T " en cada una de ellas. Tabla N1KT =
Tmax. = KT x x D As = Tmax = 3,000.00
2 fs D = 4.00
fs = 1,000.00
T3 = 2,400.00 kg/m As3 = 2.40 cm
T2 = 4,560.00 kg/m As2 = 4.56 cm
T1 = 2,880.00 kg/m As1 = 2.88 cm
Faja Altura (m) KT Area (cm)
3 1.20 0.40 2.40
2 1.35 0.76 4.56
1 0.45 0.48 2.88
45% de Hh2o
ACERO VERTICAL :
0.7 f`c x bxd ............
fy
a) LARGOS : L =
Longitud Total de los ACEROS VERTICALES :
Nunca [ 0.13 (fc) Sxy ] .................... ( 1 )
Hallamos ( Tu ) : Tu =
Tu =
Tu = 584.48 kg-cm
Hallamos ( Sxy ) : Sxy = ( 20 ) x ( 15 )
Sxy = 6,000.00 cm
Reemplazando valores en ( 1 )
Tu > [ 0.13 (fc) Sxy ]584.48 kg-cm > 0.85 [ 0.13 x (210) x 6,000 ] kg-cm
584.48 kg-cm > 9,608 kg-cm
La teoria de elementos sujetos a esfuerzos de Corte establ
que se debe disear estribos al Corte si se verifica que : Si la fuerza cortante factorizada (
excede a la Resistencia Nominal al Cortante ( Vn ) multiplicada por la constante
Nota : = 0.85
SI : Vu < Vn ;
No diseo estribos al cortante
Ver Cap.13.4 ININVI
LA VIGA NO REQUIERE ESTRIBOS POR TORSION
Vn = Vc = 0.53(f`c) b x d
Si asumo " : En ambos sentidos
Dentro de la distancia le =
esfuerzos de TORSION y CORTE debido a que las componentes de la fuerza que actua en los Meridi
F1xh - F2xb357.07 x 15 - 238.58 x 20
3.2.- Chequeo por Cortante :
`= 334456.4" Sexagesim.
429.43 x cos(334456.4")
429.43 x sen(334456.4")
3.1.- Chequeo por Torsion :
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Si : Vu > = Vn
Diseamos con : Vu = Vc + Vs
Vc = Ver Nota 1
Vs = Ver Nota 1
NOTA 1 :
; Vs = Contribuc. del Acero
donde : Nu = 1.65 x F2
Ag = bxh
Vs = Av xfy x d Av =
s Av = 3.50 xbxs
fy
s = Espaciamiento entre estribos
s = Av xfy3.50 xb
Ademas : Vu = 1.65 x F2 Vu = 393.65
Vc =
Aqu : b = 20.00 cm
d = h - r ; d = 12.00 cm
Vc = 1,843.30 kg
Vc = 1,566.81 kgReemplazando valores en ( 2 ) :
Vu < Vc393.65 kg < 1,566.81 kg SI CUMPLE
4.- Estribos en la Viga : Como vemos el calculo nos indica uqe la viga No requiere de estribos, pero l
colocaremos estribos por cuantia minima
Av = 3.5 xbxs s = Av x fy
fy 3.5 xb
Aqu : Si asumimos un acero de = "
S = 0.32 x 4,200 S = 19.20 cm
3.5 x 20
Verificamos si se cumple ( 2 ) :
Vc = 0.53 x (f`c) x b x d
Se debe disear estribos al cortante :
Vc = 0.53 x (f`c) x b x d ( 1 + 0.0071 x (Nu/Ag )
Area de acero Minima por Cortante
Vc = Contribuc.del Concreto en compresion
b = Base de la Viga
h = Altura de la Viga
Ver Cap.13.1 ININVI
Vn = Vc = 0.53(f`c) b x d
LA VIGA NO REQUIERE ESTRIBOS POR CORTANTE
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19.20 cm
5.- Acero longitudinal de la Viga : Como no se van a presentar esfuerzos de flexion, debido aViga va a estar apoyada en toda la longitud de las paredes del tanque, se le asignara Acero longitudin
solo por cuantia minima.
b = 20.00Asmin = Aqu : d = 12.00
Asmin = 0.7 x (210.00) x 20.00 x 12.00 Asmin = 0.580
Ahora : Como este acero debe de ir en ambas caras
As = Asmin As = 0.580 As = 0.292 2
As (cm)" 0.32 Acero longitudinal : As = 0.29
3/8" 0.71
" 1.27 2 3/8" (Arriba y Abajo)" 2.85
0.7 ( fc) xbxdfy
4,200.00
Eleccion del tipo de Acero :
Estribos : 1 " @
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e :xf
xt
A
= R/6
0.3 c
m
m
"
( a )
" c "
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kg/cm
)
tn/m
m
Sexag.
Rad.
m
m
tn
tn/m
tre
tn/m
rior)
tn/m
tn/m
tn/m
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ula)
OK !!!!
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OK !!!!
".
cm
cm
ide
cm
cm
cm
cm
cm
cm
cm
( te )
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cm
cm
cm
kg/cm
kg/cm
kg
kg
cira
rtantente
ce
u )
`( 2 )
nos
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`( 3 )
kg
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que la
al
cm
cm
cm
cm
cm
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III DISEO DE LOSA DE FONDO
Debemos considerar el caso mas desfavorable que es cuando el tanque esta vacio, debido a que si
esta vacio, la reaccion del terreno va a tratar de levantar la losa.
I GEOMETRIA :Seccion : Circular Losa de Techo (m) Losa de Fond
R = 2.00 m Med. al EJE h = 0.15 hlf =
e = 0.15 m Asumido L = 7.1 Rlf =
HT = 3.20 m a = 7.2 recub. =Hh20 = 3.00 m
Vol. = 40.00 m 2.40
wh2o = 1,000.00II ESPECIFICACIONES TECNICAS :
ACERO : Fy = 4,200.00 kg/cm Acero Corrugado Grado 60
fs = 2,000.00 kg/cm Traccion Pura/Flexion; en c
fs = 1,000.00 kg/cm Traccion Pura/Flexion; en c
CONCRETO :
Cuba : fc = 210 kg/cm El fc nunca sera < a 210Esf.Concr.Traccion fst = 0.05 fc fst = 10.5 kg/cm
n = Es 2 x 1`000,000 n = 2,000,000.00Ec 15,000( fc)^ 217,370.65
n = 9.20
K = n ; r = fs 10.582
r + n fc
K = 0.465 ; j = 1 - K/3 ; j = 0.845
Cap. Port. = 0.80 kg/cm
III CALCULOS :a) Verificamos que no falle por Asentamiento : Debe cumplirse que la presion actuante tot
menor que la capacidad portante del terren
GT < Cap. Portante ......................... A
GT = ( w total de la Estructura + w Agua) = wTAc
wT =
a) w Cupula = 1.63
b) w Cuba = 15.02
c) w Losa F. = 7.63
d) w Agua = 40.00
64.28
Ac = 159,043.50 cm ...............
wTecho + wCuba + wLosa Fondo + wAgua .
40.00 m x 1.00 t/m =
p x R1f =
2 xp x R x ex HTx 2.40 =
TANQUE APOYADO DE SECCION CIRCULAR
Para Sismo se consid
Area de contacto
wC.A. =
2 xpx R xfxtx 2.40 =
px R1f x hlfx 2.40 =
1,000.00 kg/cm ; r=0.45 (210) kg/cm
SOBRECARGAS :
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Reemplazando valores :
GT = 2 x wT ............... Para Sismos GT = 0.81Ac
Verificando valores el A
GT = 0.81 kg/cm > Cap. Port. = 0.80
Por lo tanto :
2.40
18.10
Recalculamos el peso total de la estructura
a) w Cupula = 1.63
b) w Cuba = 14.48
c) w Losa F. = 8.69
d) w Agua = 40.00
64.79
Luego la Presion actuante Total sera :GT = 64.79 tn GT = 3.58
18.10 m GT = 0.358
Este valor se debe duplicar para el caso de SISMO
GT = 0.716 kg/cm
Verificando valores nuevamente en A
GT = 0.716 kg/cm < Cap. Port. = 0.80
Por lo tanto :
Esto ultimo genera una longitud de ala de : z = 0.20
b) Hallamos el Esfuerzo de Reaccion Neto sobre la losa de fondo : ( GN)
GN = G1 - Glf
lf = lf = 8.69
solo losa fond 18.10
Glf = 0.48 tn/m
G1 = G1 = 24.79
del terreno 18.10G1 = 1.37 tn/m
Por lo tanto : GN = 0.89 tn/m
c) Armadura Inferior de la losa : Esta armadura se colocara en la cara seca de la losa, enRadial (abajo) y Circular (arriba)
Area de contacto
Area de contacto
Peso del Reservorio Vacio
Presion Neta sobre la Lo
Si aumentamos la base a R =
La nueva area de contacto sera : Ac =
2 x p x R x f x t x 2.40 =
2 xp x R x ex HTx 2.40 =
px R1f x hlfx 2.40 =
Peso de la Losa
FALLA POR ASENTAMIENTO
En este caso la solucion es aumentar el area de contacto
40.00 m x 1.00 t/m =
NO FALLARA POR ASENTAMIENTO OK!!!!!!
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c.1.- Armadura Radial : Tabla N3Debemos conocer el Momento negativo ( M(-) ) generado en esta zona :
K = 0.125
M(-) = K x GNxa GN = 0.89 tn/m
a = Distancia del centro de la loM(-) = 0.48 tn-m Centro de la Pared
a = 2.075 mAcero necesario :
As(-) = M(-) Si : r = 0.07 m
fsxjxd d = 0.13
Ademas: j = 0.845
fs = 2,000.00 kg/cmAs(-) =
As(-) = 2.18 cm
1 3/8" @ 0.33 m
CHEQUEAMOS ACERO MINIMO : f`c = 210
As min. = fy = 4,200.00
b = 100d = 13.00
As min. = 3.14 cm
As(-) = 3.14 cm
1 3/8" @ 0.23 m
Nota : Este acero radial se puede cortar a una distancia " La" medida desde la
interna del recubrimiento del ala, hasta el centro del tanque.
La = l1 + lo + 0.30
Donde :
hasta el punto de inflexion (medido en direccion del p
l1 = 0.40 xa l1 = 0.83
lo =
lo = 0.185 m
Luego : La =
La = 1.32 m
c.2.- Armadura Tangencial (anillos) : Tabla N3Debemos conocer el Momento negativo ( M(+) ) generado en esta zona :
K = 0.025
M(+) = K x GNxa GN = 0.89 tn/m
a = Distancia del centro de la loM(+) = 0.09580 tn-m Centro de la Pared
0.83m + 0.175m + 0.30m
l1 = Es la distancia medida desde el eje del acero de mur
lo = Es la distancia medida desde el eje del acero de m
hasta 0.10m. antes de la cara del ala de la losa
( z - 0.10) + e/2
............ de
2,000 kg/cm x 0.845 x 13 cm
0.49 x 100,000 kg-cm
............ de
El Acero Radial Inferior sera :
0.7 f`c x bxd
fy
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a = 2.075 mAcero necesario :
As(+) = M(+) Si : r = 0.07 m
fsxjxd d = 0.13 m
Ademas: j = 0.845
fs = 2,000.00 kg/cmAs(+) =
As(+) = 0.441 " @ 0.73
Existen restricciones respecto al espaciamiento S < 0.30m. , ademas e
de los anillos es aproximadamente el 50% del Acero Radial.
Por lo tanto : As(+) = 0.50 x As(-)
As(+) = 1.57 cm
As(+) = 1.57 cm
1 " @ 0.20 m
d) Armadura Superior de la losa : Esta armadura se colocara en la cara humeda de la losa(arriba y abajo). La seccion sera la misma en ambas direcciones. Debemos conocer el Momento q
genera en esta zona; el mismo que se halla mediante la siguiente expresion :
M(+) = GN x D GN = 0.89 tn/m
24 D = 4.00 m
M(+) = 0.59333 tn-m
Acero necesario : AsT(+) =
As(+) = M(+) Si : r = 0.07 m
fsxjxd d = 0.13 m
Ademas: j = 0.845
fs = 1,000.00 kg/cm
As(+) = As(+) = 5.40
Este acero calculado debe de Afinarse, se sabe que el acero de afinamiento oscila ent25% al 30% del As(+) Es decir : As(REFINAM.) = 0.30 x As(+)
As(REFINAM.) = 0.30 x 5.57cm As(REFINAM.) = 1.62 cm
AsT(+) = 5.57cm + 1.67cm
AsT(+) = 7.02 cm
1 " @ 0.18 m
Armadura superior en ambas direcciones
2,000 kg/cm x 0.845 x 13 cm
El Acero Tangencial inferior sera :
0.61144 x 100,000kg-cm
1,000.00kg/cm x 0.845 x 13.00cm
As(+) + As(REFINAM.)
0.09872 x 100,000 kg-cm
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l tanque
o : (m)
0.20
2.25
0.07
tn/m
kg/cm
ras secas
ras humedas
kg/cm
l GT, sea
o
..... ( 1 )
tn
tn
tn
tn
tn
..... ( 2 )
era 2GT
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kg/cm
kg/cm
m
m
tn
tn
tn
tn
tn
t/m
kg/cm
kg/cm
m
tn
m
sentido
a de fondo
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a al
kg/cm
kg/cm
cmcm
cara
to central
m
a al
"CUBA"
uro "CUBA"
la Tabla N3
la Tabla N3
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cmm
l acero
e fondo,
e se
cm
e el