2. Memoria de Cálculo Camara Rompe Presion
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MEJORAMIENTO DE LA REPRESA DE LA LAGUNA YANACOCHA DEL DISTRITO DE OCROS, PROVINCIA
DE OCROS - ANCASH - Diseos Estructurales
Diseo Estructural de la Camara de Rompe Presin.
CAMARA ROMPE PRESION
MEMORIA DE CLCULO DE ESTRUCTURAS
Este documento forma parte integral del proyecto estructural para la obra: MEJORAMIENTO DE LA
REPRESA DE LA LAGUNA YANACOCHA DEL DISTRITO DE OCROS, PROVINCIA DE OCROS - ANCASH.
El diseo estructural de la obra se orienta a proporcionar adecuada estabilidad, resistencia, rigidez y
ductilidad frente a solicitaciones provenientes de cargas muertas, vivas, asentamientos diferenciales,
presiones de agua, presiones de tierra y eventos ssmicos.
El diseo ssmico obedece a los Principios de la Norma E.030 DISEO
SISMORRESISTENTE del Reglamento Nacional de Edificaciones conforme a los cuales:
La estructura no debera colapsar, ni causar daos graves a las personas debido a movimientos
ssmicos severos que puedan ocurrir en el sitio.
La estructura debera soportar movimientos ssmicos moderados, que puedan ocurrir en el sitio durante
su vida de servicio, experimentando posibles daos dentro de lmites aceptables.
Estos principios guardan estrecha relacin con la Filosofa de Diseo Sismorresistente de la Norma:
Evitar prdidas de vidas
Asegurar la continuidad de los servicios bsicos
Minimizar los daos a la propiedad
1. DIAFRAGMA RGIDO
La cimentacin consiste en cimentacin corrida y armada, para muros de concreto armado. La
cimentacin se constituye as en el primer diafragma rgido en la base de la construccin, con la rigidez
necesaria para controlar asentamientos diferenciales.
Los techos estn formados por losas solidas que adems de soportar cargas verticales y
transmitirlas a vigas, muros y columnas, cumplen la funcin de formar un Diafragma Rgido Continuo
integrando a los elementos verticales y compatibilizando sus desplazamientos laterales.
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DE OCROS - ANCASH - Diseos Estructurales
Diseo Estructural de la Camara de Rompe Presin.
Se ha buscado cumplir con las recomendaciones constructivas sobre el vaciado del concreto y
asegurar un buen agarre entre el refuerzo y el concreto, el espesor mnimo de las paredes de concreto
debe ser 1 pulg. por pie de altura (5 como mnimo) para paredes hasta 8 pies de alto. Para paredes que
exceden los 8 pies de altura, el espesor mnimo de concreto debe ser de 8ms por cada pie de altura
mayor a 8 pies.
El Sistema Estructural Predominante en la direccin X corresponde a PLACAS DE CONCRETO ARMADO;
y en la direccin Y corresponde a PLACAS DE CONCRETO ARMADO, por lo que las normas que rigen
sus diseos son la E.060 Concreto Armado.
Todo el concreto de las estructuras es de 280 kg/cm2.
La configuracin busca satisfacer los siguientes requisitos:
- Planta simple simetra en distribucin de masas y disposicin de placas .
- Proporciones entre dimensiones mayor y menor en planta menores a 4; lo mismo en altura.
- Regularidad en planta y elevacin sin cambios bruscos de rigidez, masa o discontinuidades
en la transmisin de las fuerzas de gravedad y horizontales a travs de los elementos verticales
hacia la cimentacin.
- Rigidez similar en las dos direcciones principales de la edificacin.
- Cercos y tabiques aislados de la estructura principal.
Evaluacin de la configuracin:
- Irregularidad de Rigidez Piso Blando. No presenta.
- Irregularidad de Masa. No presenta. Irregularidad
- Geomtrica Vertical. No presenta. Discontinuidad en el Sistema Resistente. No presenta
Irregularidad
- Torsional. No presenta.
- Esquinas Entrantes. No presenta.
- Discontinuidad del Diafragma. No presenta.
La estructura clasifica como REGULAR.
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2. ANLISIS Y DISEO ESTRUCTURAL
Se emple el programa de anlisis estructural SAP v14 que emplea el mtodo matricial de rigidez y
de elementos finitos.
Se model la geometra de la estructura y las cargas actuantes.
2.1 CARGAS
A continuacin se detallan las cargas consideradas en el anlisis por gravedad:
Agua 1000 kg/m3
Concreto 2500 kg/m 3
Fuerza chorro agua 18.53 t
Las caractersticas de los materiales consideradas en el anlisis y diseo estructural fueron:
Concreto fc = 280 kg/cm2 Ec = 2 173 000 T/m2
Acero: fy= 4200 kg/cm2 con elongacin mnima del 9%. No se permite traslapar refuerzo
vertical en zonas confinadas en extremos de soleras y columnas.
2.2 MODELO ESTRUCTURAL
El modelo empleado para placas es de tipo Shell (objetos tipo rea) que incluyen el efecto de
membrana y de flexin.
Las cargas se modelaron como uniformemente distribuidas rectangulares o triangulares.
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3. MASAS PARA EL ANLISIS DINMICO ESTATICO Y MODAL
Las masas provenientes de las losas, piso terminado, y de la sobrecarga se concentran a nivel del
centro de masas de cada losa; y las masas provenientes del peso propio de las placas se consideran
distribuidas en toda su longitud. Luego el programa lleva la masa de los elementos estructurales hacia
los nudos extremos.
En el clculo de la masa de la estructura se consider el 50% de la carga viva (Art. 16.3 NTE
E.030)
4. ANLISIS SSMICO
ANLISIS ESTATICO
Se realiz un Anlisis Ssmico Esttico.
Los parmetros empleados para el clculo fueron:
Factor de Zona Z = 0.4 (Zona 3)
Factor de Uso U= 1.5 (Categora A - Edificaciones esenciales) Factor de
Suelo S = 1.2 (Segn E.M.S.) Periodo que define la Plataforma
del Espectro Tp = 0.6 (Segn E.M.S.)
Factor de Reduccin
de Fuerza Ssmica Rx = 6 ; Ry = 6
Factor C Cx = 2.50; Cy = 2.50
De esta forma el factor ZUSgC/Rx =0.30
ZUSgC/Ry =0.30
Case Dir BotStory Coef WeightUsed BaseShear
SISMOY Y + EccX BASE 0.3 143.30 43
SISMOX X + EccY BASE 0.3 143.30 43
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VERIFICACION DE DESPLAZAMIENTOS PERMISIBLES SEGN LA NORMA E030 DEL RNE
Nivel Altura Desplaz. Elastico
Desplaz.
Inelastico
Desplaz.
Entrepiso Distorsion Entrepiso X
Ux uix x Drift x
m m m m
1 4.50 0.000094 0.0004 0.0004 0.00009415
Nivel Altura Desplaz. Elastico
Desplaz.
Inelastico
Desplaz.
Entrepiso Distorsion Entrepiso Y
Uy uiy y Drift y
m m m m
1 4.50 0.000200 0.0009 0.0009 0.00020000
5. COMBINACIONES Y RESULTADOS DE ANLISIS ESTRUCTURAL
El diseo por resistencia ltima empleado para los elementos de concreto, se realiza con los esfuerzos
resultantes del anlisis estructural para las combinaciones exigidas por la Norma E060.
C1 1.5 D + 1.8 L
C2 1.25 D + 1.25 L + 1.0 SX
C3 0.9 D + 1.0 SX
C4 1.25 D + 1.25 L + 1.0 SY
C5 0.9 D + 1.0 SY
6. DISEO ESTRUCTURAL
Para el diseo de la losa solidad de techo y las placas de concreto armado el programa SAP sigue
los lineamientos del ACI-99 cuyas frmulas y factores de cargas son equivalentes a los de nuestra norma
E060.
Para el trazo de los planos se verifica que las cuantas de diseo sean mayores a la mnima y
menores a la mxima estipuladas en la Norma E060.
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DISEO DE P LA CAS
7.1 Verificacin por flexo - compresin
P = 13.56 t
M = 36.68 txm
Pu = 16.95 t
Mu = 45.85 txm
L= 5.30m
t= 0.30m
De tablas
pt = 0.0025
p = 0.0025
Luego
As = 26.25 cm2
Para un espesor de 30cm:
As = 0.0025(100)30 = 7.50 cm2 --> 5/[email protected]
En el caso que el agua inunde la cmara rompe presin y llegue al 90% de la altura:
Ea = 0.5*1*4.10*4.10 = 8.40 t
M = 8.40*4.10/3 = 11.50 txm
Para un espesor de 65cm:
As = 9.81 cm2 --> 5/[email protected]
As min vertical = 0.0012(100)65 = 7.80 cm2
As min horizontal = 0.0025(100)65 = 13.00 cm2
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7.2 DISEO DE PAN T AL LA R OMP E PR ES I ON
Verificacin por flexo compresin
Fuerza del chorro de agua F = 18.53 t
M = 20.00 txm
Para un espesor de 30 cm
As = 39.00 cm2 --> 143/4
As min vertical = 0.0012(100)30 = 3.60 cm2
As min horizontal = 0.0020(100)30 = 6.00 cm2
CORTE
V = 9.30 t
Del SAP
v = 1.53 kg/cm2
vc = 1.10x0.29xraiz210 = 5.34 kg/cm2
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7. BIBLIOGRAFA
8.1. Norma Tcnica de Edificacin E.020 Cargas. SENCICO. 2013.
8.2. Norma Tcnica de Edificacin E.030 Diseo Sismorresistente. SENCICO. 2013.
8.3. Norma Tcnica de Edificacin E.050 Suelos y Cimentaciones. SENCICO. 2013.
8.4. Norma Tcnica de Edificacin E.060 Concreto Armado. SENCICO. 2013.
8.5. Norma Tcnica de Edificacin E.070 Albailera. SENCICO. 2013.
8.6. Informe Tcnico. Estudio de Suelos con fines de Cimentacin.