Anexo 8.2 Presa(Torre)

ESTUDIO A DISEÑO FINAL CONSTRUCCIÓN PREFECTURA DE CHUQUISACA SISTEMA DE RIEGO KOACHILE

CITER Ltda. ANEXO 8.2: PRESA 1

MEMORIA DE CÁLCULO

PROYECTO: TORRE DE CONTROL PRESA KOACHILE

ANTECEDENTES DEL PROYECTO El presente proyecto tiene por finalidad determinar las secciones adecuadas para los elementos estructurales que componen la torre de control de la presa Koachile. El proyecto contempla para tal caso un modelo estructural compuesto por elementos de hormigón armado (zapatas, losas, torre de control, pantallas, muros de contención, vigas, canales, etc.) que será analizado en las condiciones más desfavorables de la estructura. Todos los componentes de la presa (elementos estructurales) se emplearan de acuerdo a los esquemas y detalles presentados en los planos. DATOS DEL PROYECTO El proyecto se encuentra ubicado en el Municipio de Icla, en la comunidad de Jatun Mayu, el cual se verá beneficiado por el encauce del rio Koachile permitiendo que las parcelas de estas y otras comunidades se encuentren beneficiadas por el riego durante todo el año. DESCRIPCIÓN DE LA ESTRUCTURA El modelo estructural ha sido determinado por un sistema tridimensional compuestos por zapatas, losas, torre de control, pantallas, muros de contención, vigas, canales hormigón y juntas de dilatación. Todos estos elementos han sido diseñados con una resistencia característica a la compresión del hormigón de 210 Kg/cm2 a los 28 días.

Figura 8.2.1 ISOMETRIA TORRE DE CONTROL

METODOLOGÍA DE CÁLCULO La metodología a emplear en la estructura comprende las siguientes etapas:

Inspección de la zona de emplazamiento. Modelación de la estructura.



Determinación de cargas y acciones actuantes y su utilización en las distintas

hipótesis. Calculo de solicitaciones empleando programa numérico (SAP2000 v.10.0.1). Análisis y diseño de los distintos elementos estructurales. Desarrollo de planos y detalles estructurales.

ANALISIS ESTRUCTURAL Para el cálculo de esfuerzos en los distintos elementos que componen el modelo estructural se empleo el software de cálculo estructural SAP2000 v.10.0.1, realizando un análisis tridimensional de las estructuras. Para el diseño de los elementos estructurales de hormigón armado se empleo el código EHE. SOLICITACIONES DE LA ESTRUCTURA Las acciones que se tomaron en cuenta para la modelación de la estructura son:

Peso propio Cargas muerta Carga viva Empuje del Terreno Empuje del Sedimento Empuje del Agua (presa llena) Empuje del Agua (presa parcialmente llena) Carga de Oleaje

Dichas acciones se describen a continuación

Peso Propio El peso propio de todos los elementos que componen la estructura serán asignados por el programa SAP2000 al modelar la presa.

Figura 8.2.2 SECCION TRANSVERSAL DE CANALES

Viga Pasarela Losa Pasarela

Pantallas de Ingreso

Torre Tramo 1

Torre Tramo 3

Torre Tramo 2

Zapata Torre

Arranque Torre

Canal bajo Presa

Disipador salida canal

Losa Torre de Control



Carga Muerta La carga muerta actuante en la torre será la correspondiente a los revoques que se vayan a realizar en los distinto elementos (pasarela, losas, canal bajo presa, etc.) y se detalla en la siguiente tabla.

Cuadro 8.2.1 CARGA MUERTA ACTUANTE EN LOS ELEMENTOS DE LA PRESA

Elemento Estructural Descripción

Carga Muerta Carga[kg/m2]

Total [kg/m2]

Escalera viga Pasarela Viga Pasarela Losa Torre de Control Losa Disipador Canal bajo Presa Muros revocados

Baranda Metálica Revoque Losa Baranda Metálica Revoque Losa Baranda Metálica Revoque Losa Equipo de Control Revoque Losa Carpeta desgaste Revoque Muro

30 70 30 70 30 70 150 70 120 95

100

100

250

70 120 95

Carga Viva De acuerdo a la Norma ASCE 7-02, la carga viva actuante sobre los elementos estructurales se detalla en la siguiente tabla:

Cuadro 8.2.2 CARGA VIVA ACTUANTE EN LOS ELEMENTOS DE LA PRESA

Elemento Estructural Carga[kg/m2]

Escalera viga Pasarela Viga Pasarela

Losa Torre de Control Losa Disipador

500 500 500 400

Empuje del Terreno El empuje del terreno actuara sobre cada uno de los elementos estructurales enterrados o que colinden con el, para tal caso se tomaran en cuenta las siguientes características: el peso especifico es de 1800kg/m3 y la parte superior del elemento estructural posee una carga igual a 1,00 t-m, que corresponde a una carga por colindancia. La Figura 3, muestra un detalle de cargado que se aplica en todos los demás elementos en contacto con el terreno.

Figura 8.2.3 ESQUEMA DE CARGADO PARA EMPUJE DEL TERRENO

Para el cálculo de la carga actuante sobre el canal bajo presa, se ha visto por conveniente hacer uso del método de Bieniawski, para la determinación de la altura



de la carga del material compactado correspondiente a la presa. Para tal caso la formula que propone es:

Donde: b = ancho del túnel [m] RMR = evaluación del calidad del macizo rocoso Para el canal se asumirá que como este se encontrara bajo la presa, esta corresponde a una roca muy mala (arcilla compactada) y por tanto el valor de RMR será inferior a 20, asumiéndose para tal caso un valor de 15, siendo el valor de Hp de 10.2 metros Empuje del Sediento El empuje del sedimento actuara sobre las pantallas de ingreso a la torre y la torre de control, el peso especifico que se asumirá para el sedimento es de 1800kg/m3 que corresponde a la suma del sedimento y el agua. La Figura 4, muestra un detalle de cargado a estos elementos.

Figura 8.2.4 ESQUEMA DE CARGADO PARA EMPUJE DEL SEDIMENTO

Empuje del Agua El empuje del agua actuara sobre las pantallas de ingreso a la torre y la torre de control, el peso especifico que se asumirá es de 1050kg/m3 que corresponde al agua con turbiedad. La Figura 5, muestra un detalle de cargado a estos elementos en los estados de carga lleno y parcialmente lleno.



Figura 8.2.5 ESQUEMA DE CARGADO PARA EMPUJE DEL AGUA

Carga de Oleaje La Carga de Oleaje se tomara en cuenta en los extremos superiores del agua y para tendrá una carga de 250Kg/m.

COMBINACIONES DE CARGA Las combinaciones de carga más desfavorables a emplear son:

COMBO1 1,0PP+1,0CM+1,0CV+1,0ET COMBO2 1,2PP+1,2CM+1,6CV+1.6ET COMBO3 1,2PP+1,2CM+1,6CV+1.6ET+1,6ES+1,6EA1+1,6OL COMBO4 1,2PP+1,2CM+1,6CV+1.6ET+1,6ES+1,6EA2+1,6OL

Donde: PP = Peso Propio CM = Carga Muerta CV = Carga Viva ET = Empuje de Terreno ES = Empuje de Sedimento EA1 = Empuje de Agua con Presa Parcialmente Llena EA2 = Empuje de Agua con Presa Llena OL = Carga de Oleaje DEFORMACIONES Las deformaciones en todas las estructuras serán revisadas con la hipótesis más desfavorable y no deberán de superar el límite de la flecha definido por la siguiente ecuación:



Análisis de Resultados – Torre de control Presa

Diagrama de Esfuerzos Eje 1-1 (COMBO4)


Diagrama de Momentos Flectores Eje 1-1 (COMBO4)



Diagrama de Momentos Flectores Eje 2-2 (COMBO4)



Diagrama de Esfuerzos Eje 23 (COMBO4)

Deformaciones en Torre de Control (COMBO4)



Reacciones en Zapata Torre (COMBO1)

Reacciones en Zapata Torre (COMBO4)



PUNTOS = 18.00

# PUNTO COORD X COORD Y1 0.00 0.00 AREA = 209250.00 [cm2]2 0.00 465.00 0.000 4503 450.00 465.00 Ixx = 15081693750.00 [cm4] 232.5000 232.50004 450.00 0.005 0.00 0.00 Iyy = 14124375000.00 [cm4] 0.000 4656 225.0000 225.00007 Ixy = 10946390625.00 [cm4]89 Xc = 225.00 [cm]1011 Yc = 232.50 [cm]1213 Ixxc = 3770423437.50 [cm4]1415 Iyyc = 3531093750.00 [cm4]1617 Ixyc = 0.00 [cm4]1819 = 0.00 [grados]2021 R= 134.23 [cm]2223

PROPIEDADES GEOMÉTRICAS DE LA ZAPATA

CALCULAR

PROPIEDADES GEOMÉTRICAS

DATOS DE LA SECCIÓN

0.00

50.00

100.00

150.00

200.00

250.00

300.00

350.00

400.00

450.00

500.00

0.00 100.00 200.00 300.00 400.00 500.00



Nº Carga [Tn] X [cm] Y [cm]1 1.89 35.00 35.002 3.91 85.00 35.003 4.04 135.00 35.004 4.17 185.00 35.005 5.16 235.00 35.006 5.82 305.00 35.007 5.1 365.00 35.008 2.3 415.00 35.009 4.89 35.00 85.00

10 10.12 85.00 85.0011 10.46 135.00 85.0012 10.79 185.00 85.0013 13.39 235.00 85.0014 15.08 305.00 85.0015 13.2 365.00 85.0016 6.1 415.00 85.0017 5.52 35.00 165.0018 11.43 85.00 165.0019 11.81 135.00 165.0020 12.19 185.00 165.0021 15.06 235.00 165.0022 17.04 305.00 165.0023 14.92 365.00 165.0024 6.97 415.00 165.0025 4.26 35.00 233.0026 8.82 85.00 233.0027 9.12 135.00 233.0028 9.41 185.00 233.0029 11.65 235.00 233.0030 13.1 305.00 233.0031 11.53 365.00 233.0032 5.39 415.00 233.0033 5.42 35.00 280.0034 11.22 85.00 280.0035 11.6 135.00 280.0036 11.97 185.00 280.0037 14.82 235.00 280.0038 16.75 305.00 280.0039 14.67 365.00 280.0040 6.86 415.00 280.0041 5.48 35.00 380.0042 11.34 85.00 380.0043 11.72 135.00 380.0044 12.11 185.00 380.0045 14.99 235.00 380.0046 16.94 305.00 380.0047 14.84 365.00 380.0048 6.94 415.00 380.0049 1.82 35.00 430.0050 3.76 85.00 430.0051 3.89 135.00 430.0052 4.02 185.00 430.0053 4.97 235.00 430.0054 5.62 305.00 430.0055 4.92 365.00 430.0056 2.3 415.00 430.0057585960 35.15 225.00 232.50 Ca

CARGAS ACTUANTESCargas Actuantes



0.00

50.00

100.00

150.00

200.00

250.00

300.00

350.00

400.00

450.00

500.00

0.00 100.00 200.00 300.00 400.00 500.00

232.14 225.00 ex = 7.14 cm231.33 232.50 ey = -1.17 cm

CENTRO DE GRAVEDAD

CENTRO DE RIGIDEZ

EXCENTRICIDAD



Resistencias características

f'c = 210

fy = 4200

rec = 5.00 cm

Dimension de la columna

a = 100.00 cm

Efecto de corte por punzonamiento

Vu =

donde: Vc = Fuerza cortante permisible por punzomamientobo = Perimetro por punzonamiento

Despejando

d = 0.00 cm

Espesor de la platea

t = d + recubrimiento +/2

t = 6.25 cm

Asumir t = 70.00 cm

ESPESOR DE LA ZAPATA

0.00 Tn

Vc = 0.53*(f'c)0.5*bo*d

0 = 0.53*(210)^0.5*(4d+400)*d

232.14 225.00231.33 232.50

Cargas

Q =A =

Mx =My =

Ix =Iy =

q = Q/A + Mx*Y/Ix + My*X/Iy

q = 0.0026 + -0.0000002*Y + 0.0000011*X

-631.19 Tn-cm3845.80 Tn-cm

3770423437.50 cm43531093750.00 cm4

209250.00 cm²538.76 Tn

ex = 7.14 cmey = -1.17 cm

DETERMINACIÓN DE PRESIONES ACTUANTES

CENTRO DE RIGIDEZ

CENTRO DE GRAVEDAD

EXCENTRICIDAD



fs = 2100

fc = 94.5

Es = 21000000

Ec = 2100000

n = 10

k = 0.31034483

j = 0.89655172

K = 13.146849

b = 100

20 Mmax = 1589045.73

d = 34.77 cm Revisar Diseño

Espesor de la platea

t = d + recubrimiento +/2

t = 41.02 cm

Asumir t = 70.00 cm

Acero de refuerzo

As = 12.98 cm² Amin = 12.60 cm²

Diametro N de barras Separación 16 6.46 16.67 cm 20 4.13 25.00 cm 25 2.65 50.00 cm

fs = 0.5*fy

fc = 0.45*f'c

VERIFICACION DE LA ALTURA DE LA ZAPATA

Anexo 8.2 Presa(Torre)

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