DISENO DE CISTERNAPAREDES LATERALES Y TECHO

w1

Peso Especifico del Concreto PE.c = 2.40 Tn/m3.

Espesor losa techo e.l. = 0.20 m.Espesor del muro e.m. = 0.20 m.

Ancho de Analisis ancho = 4.50 m. 1.85 m.Carga repartida por Tabiqueria Wt = 0.10 Tn/m2.

Carga repartida por Acabados Wac = 0.00 Tn/m2. w3 w2 w2

Sobrecarga repartida Ws/c = 0.50 Tn/m2. 4.50 m.

Factor de Amplificacion de CV fcv = 1.70

Factor de Amplificacion de CM fcm = 1.40

Factor de reduccion de presion del terreno Ko = 0.30

Peso Especifico del Terreno PE.t = 1.71

Resistencia a la compresion del concreto f'c = 210 kg/cm2

Resistencia a la traccion del acero Fy = 4200 kg/cm2

I. METRADO DE CARGAS II. ANALISIS ESTRUCTURAL

Peso Propio de la estructura PP = 2.16 Tn/m. 14.31Peso Tabiqueria PT = 0.45 Tn/m. 9.23

Peso Acabados P.AC = 0.00 Tn/m.

Carga Viva S/C = 2.25 Tn/m. -7.16

Carga Repartida vertical W1 = 7.48 Tn/m.

Presion del Terreno W2 = 7.26 Tn/m. 1.46

Presion por sobrecarga W3 = 0.57 Tn/m. DMF

DISENO LOSA -2.71

Momento maximo en losa M.max.L = 14.31 Tn-m.

Tantear valor de a = 1.21 cm. a = 1.25 cm.

Area de acero en la losa As.L = 23.13 cm2.

Area de la varilla a emplear Av = 1.29 cm2.

Espaciamiento entre varillas S = 0.06 m.

DISENO MURO

Momento maximo en losa M.max.L = 9.23 Tn-m.

Tantear valor de a = 0.77 cm. a = 0.80 cm.

Area de acero en la losa As.L = 14.71 cm2.

Area de la varilla a emplear Av = 0.71 cm2.

Espaciamiento entre varillas S = 0.05 m.

Area de Acero minima 1/2" @ 0.20m. en losa

3/8" @ 0.25m. en muros (dos caras)

CISTERNA

TANQUE ELEVADO

DISENO DE TANQUE ELEVADO

1) DEL TERRENO :Capacidad Portante Cap. Port. = 0.96 kg/cmPeso Volumetrico P.vol. = 1700.00 kg/mAngulo de Friccion Arena = 26.00

2) ESPECIFICACIONES TECNICAS :ACERO : Fy = 4200 kg/cm Acero Corrugado Grado 60

fs = 2000 kg/cm Traccion Pura/Flexion; en caras secasfs = 1000 kg/cm Traccion Pura/Flexion; en caras humedas

CONCRETO :fc = 210 kg/cm El fc nunca sera < a 210kg/cm

Esf.Concr.Traccion fst = 0.05 fc fst = 10.5 kg/cmn = Es 2 x 1`000,000n = 2000000

Ec 15,000( fc)^ 217370.7n = 9.200874125

K = n ; r = fs 1,000.00 kg/cm ; r =10.58201 r + n fc 0.45 (210) kg/cm

K = 0.465092643 ; j = 1 - K/3 ; j =0.844969

3) CARACTERISTICAS DEL TANQUE :Seccion : R = 1.10 m

HT = 1.85 mHh2o = 1.40 m Wh2o = 1000.00 kg/m

e = 0.20 m AsumidoVolumen Necesario : Vol = 4.25 m

4) CALCULOS : Todo analisis se llevar a cabo por metro lineal de pared del reservorio

a) Calculo de la presion generada en Tanque ( ) = Wh2o x Hh2o = 1,400.00 kg/m

b) Calculo de la Fuerza generada por el agua en el anillo ( T ) T = x R T = 1,540.00 kg/m

c) Calculo del Area de Acero Necesaria ( As )As = T As = 1.54 cm fs = 1000 kg/cm porque estamos

fs calculando As para el empuje TZona Humeda

d) Chequeamos el esfuerzo de trabajo del concreto a la Traccion ( fct )n = 9.201

fct = T T = 1540 kg/mb x e + ( n -1) As As = 1.54 cm

b = 1 m 100 cmfct = 1540 e = 0.2 20 cm

100 x 15 + ( 9.2 - 1) x 6

fct = 0.76516821 kg/cm

Aqu se debe cumplir que : fct < 0.05 fc 0.05 x 210 = 10.5 kg/cm

Como : 0.77 kg/cm < 10.5 kg/cm OK !!!!

Quiere decir que aparentemente la seccion de la pared del Tanque en conjunto con el area de acero calculado,pueden absorver los efectos de traccion generados por el empuje horizontal de agua, mas adelante cuandohallemos el maximo esfuerzo de traccion producido en la pared del reservorio, ajustaremos estos valores.

e) Hallamos el anillo de Maxima Tension ( Tmax ) y su ubicacin ( Lmax ) ............... Tabla N2 Debemos hacer uso de la Tabla N2 con la cual obtenemos el valor de KT y KL que son las constantes de reduccion de la maxima tension generada en el reservorio y de su posicion respectivamente Para entrar en dicha tabla debemos conocer los siguientes valores :

Hh2o = 1.4 mHh2o y Hh2o D = 2.2 me D e = 0.2 mPor lo tanto : Hh2o = 7.00 y Hh2o = 0.636

e D Obtenemos en la tabla : KT = 0.68 y KL = 0.31

Luego hallamos la Maxima tension ( Tmax ) y su ubicacin ( Lmax )

Tmax = KT x x D ; Tmax = 0.68 x 3,000 x 4.00 Tmax = 1047.2 kg2 2.00

Lmax = KL x Hh2o ; Lmax = 0.31 x 3.00 Lmax = 0.434 m

f) Rectificamos el efuerzo de Traccion del Concreto ( fct )As = T As = 4,080 kg As = 1.0472 cm

fs 1,000 kg/cm

n = 9.201fct = T T = 1047.2 kg

b x e + ( n -1) As As = 1.0472 cmb = 1 m 100 cm

fct = 1047.2 e = 0.2 20 cm100 x 15 + ( 9.2 - 1) x 6

fct = 0.52136 kg/cm

Como : 0.52 kg/cm < 10.5 kg/cm OK !!!!

g) Hallamos el factor de REISSNER ( K ) ......................... Tabla N1 Este factor K nos indica la curva sobre la cual se encuentran los valores de lo esfuerzos generados en el reservorio Hh2o = 1.4 m Segn REISSNER : K = 12 x (Hh2o) ^4 D = 2.2 m

(D/2) x (e) e = 0.2 m

K = 12 x (3.00)^4 K = 952.4628(2) x (0.15)

Como en la tabla N1 el maximo valor de K es 10,000 ; debemos extrapolar la curva

h) Analizamos el tipo de Deformacion del tanque: Para saber el tipo de deformacion que se va a desarrollar en el Tanque, debemos hallar el valor ya que segn este valor, existen diferentes diagramas de deformacion establecidos

l = Hh2o S = (R x e)S 1.316

Si : Hh2o = 3 m

R = 1.1 me = 0.2 m

S = (2.00 x 0.15) S = 0.356 m1.316

Luego :l = 3.00 m l = 8.417164

0.416 m

Como el valor obtenido : l = 7.21 el mismo que se encuentra dentro del rango : Entonces la deformacion de la CUBA sera como se muestra a continuacion :

Ver figura N436, pag 530Hormigon Armado

i) Hallamos el punto de Infleccion "X" en el tanque: Sera medido desde la parte superior del Tanque

Se calcula mediante la siguiente expresion :

tan [ l ( 1 - C ) ] = 1 - 1 ........................................... ( a ) Hh2o l

Despejando el valor de C de la formula anterior :

C = Hh2o [ 1 - Arcotang [( l - 1 ) / l] ......................................... ( b ) l

Reemplazando valores : Hh2o = 1.4 m ; l = 8.417164 En ( b )

C = 3.00 x { 1 - Arcotan[( 7.21 - 1 )/7.21] } 7.21

C = 3.00 x ( 7.21 - Arcotang 0.8811951 C = 1.079074 m7.21

j) Hallamos el ACERO VERTICAL del tanque : Sera calcula con el Momento negativo " M(-)"

Hacemos uso de la Tabla N4 , entrando con los siguientes valores :Hh2o = 1.4 m

Hh2o y Hh2o D = 2.2 me D e = 0.2 m

Por lo tanto :Hh2o = 7 y Hh2o = 0.636364

e D

4.80 < l < 11.30

Obtenemos en la Tabla N4 el valor : K = 0.009

Con este valor K = 0.009 , hallamos el momento generado en las paredes del tanque

K = 0.009M(-) = K x x (Hh2o) = 1400 kg/m

Hh20 = 1.4 mM(-) = 2469.6 kg-cm

Hallamos el As(V-) y el As(V+) ; pero para construir elegimos el mayor de ambos

ACERO VERTICAL ( - ) :As(V-) = As(-) + As(Refinam.) As(-) = M(-) Aqu : M(-) = 2469.6 kg-cm

fs x j x d fs = 1000 kg/cmd = 10 cm. ---- Armad. Centralj = 0.844969

As(-) = 0.292271036 cm/mfs = 1000 kg/cm

As(Refinam.) = Q(Refinam.) h(Refinam.) = Se obtiene del Diagrama de REISSNERfs h(Refinam.) = 0.78 mQ (Refinam.) = x h(Refinam.) ; Donde : = 1400 kg/cm

2Q (Refinam.) = 542.5 kg/cm Luego : As(Refinam.) = 0.5425 cm/m

As(V) = As(-) + As(Refinam.) ; As(V) = 3.83 cm + 1.16 cm

As(V) = 0.83 cm/m a

NOTA : El Acero de refinamiento es generalmente equivalente al 30% del As(-)

Es decir : As(V) = 1.30 As(-)

: As(V+) = M(+) fs x j x d

Se halla teniendo en cuenta que el M(+) oscila entre (1/3 y 1/4) del M(-)

Es decir : M(+) = M(-)3

Luego : M(+) = 24300 kg-cm M(+) = 823.2 kg-cm3

Si : fs = 2000 kg/cm As(V+) = 8100 j = 0.845

2,000.00 x 0.845 x 7.50 d = 10 cm

As(V+) = 0.049 cm/m

CHEQUEAMOS ACERO MINIMO :f`c = 210 kg/cm

As min. = 0.7 f`c x b x d ............ ..... ( d ) fy = 4200 kg/cm fy b = 100 cm

d = 10 cmAs min. = 2.415 cm

Quiere decir que : Al As(V+), se le debe considerar el minimo hallado segn de la expresion ( d )

As(+) = 2.415 cm/m b

ACERO VERTICAL :

ACERO VERTICAL (+)

Con la finalidad de llevar un procedimiento constructivo y a la vez tener mayor seguridad, debemosuniformizar el Acero Vertical del tanque , elegimos el mayor de los aceros hallados segn (a y b )

ACERO VERTICAL : As(V) = 0.83 cm/mDiam. Nom.

Si : 3/8" 1 3/8" @ 0.85 Largos y Bastones 3/8" 0.95 cm Si : 1/2" 1 1/2" @ 1.55 Largos y Bastones 1/2" 1.27 cm

a) LARGOS : L =d (CIMENT.) +HT + 2 ldg + (d viga collar) b) CORTOS : L =h (CIMENT.) +(HT - C) + 2 ldg

Donde : ldg = (318 x db)/(fc) = 0.209 Nunca < 0.15 m.(HT - C) = h (al Pto Inflex.)3.20 - 2.70 = 0.771d (CIMENT.) = h(ciment) - rec. 0HT = 1.85 m

Por lo tanto : LARGOS L = 2.248 m CORTOS L = 1.199 m

k) Hallamos el ACERO HORIZONTAL del Tanque : Se divide en 03 FAJAS (de abajo hacia arriba) donde cada Faja es un % de la altura total del Agua

FAJA 3 : 40% de Hh2o FAJA 1 = 0.56 mFAJA 2 : 45% de Hh2o FAJA 2 = 0.56 mFAJA 1 : 15% de Hh2o FAJA 3 = 0.56 m

Hh2o = 1.68 m

Procedemos a calcular el ACERO HORIZONTAL segn cada Faja, para ello debemos conocer laMaxima Tension " T " en cada una de ellas. Tabla N1

KT = Ver Tabla N1Tmax. = KT x x D As = Tmax = 1400 kg/cm

2 fs D = 2.2 mfs = 1000 kg/cm

T3 = 616 kg/m As3 = 0.616 cmT2 = 1170.4 kg/m As2 = 1.1704 cmT1 = 739.2 kg/m As1 = 0.7392 cm

Faja Altura (m) KT Area (cm)3 0.56 0.4 0.616 1.1525972 0.56 0.76 1.1704 0.606631 0.56 0.48 0.7392 0.9604981 3/8" @

de Anillos1 3/8" @1 3/8" @

Longitud Total de los ACEROS VERTICALES :