A. DISEO HIDRALICO DEL RESERVORIO

1. DATOS:

Pf = 746 Habitantes

Dotacin = 100 lt/hab/da

Qp = 0.43 lt/s

f'c = 210 Kg/cm2

2. VOLUMEN DE ALMACENAMIENTO:

Valmacenamiento = Vregulacin + Vincedio + Vreserva ..(*)

2.1. Volumen de Regulacin (Vreg):

Vreg = (0.25)*Qp*(86.4)

Vreg = 9.32 m3/dia

2.2. Volumen de Reserva (Vres):

Vres = Qp x T

DISEO DEL RESERVORIO

Vres = Qp x T

donde: T = 2 Perodo de Interrupcin

Vres = 3.11 m3/dia

2.3. Volumen de Incendio:

La poblacin de Acopampa es menor a 10,000 habitates, por lo cual, no se considera

el volumen de incendio.

Reemplazando datos en la ecuacin (*), tenemos:

Valmacenamiento = 12.43 m3/dia

Valm = 12.00 m3/dia

3. DIMENSIONAMIENTO DEL RESERVORIO :

Como el volumen de almacenamiento (12.50 m3) es menor a 100m3, vamos a considerar

la seccin rectangular.

V = Valm = 12 m3

b = 2.50 m

h = 2.00 m

Altura libre sin agua (5-10% de altura de agua):

B.L. = 0.08 * h

B.L. = 0.16 m

Para el diseo se tiene las siguientes Dimensiones del Reservorio:

b = 2.50 m

h = 2.00 m

BL = 0.30 m

B. DISEO ESTRUCTURAL DEL RESERVORIO

1. DATOS:

Volumen (V) = 12.50 m3

Dimetro de la pared = 2.50 m

Altura de agua (h) = 2.00 m

Borde libre (B.L.) = 0.30 m

Altura total (H) = 2.30 m

Peso especfico del agua (a) = 1000 Kg/m3

Peso especfico del terreno (t) = 1800 Kg/m3

Capacidad de carga del terreno (t) = 1.00 Kg/cm

2. CALCULO DE MOMENTOS Y ESPESOR DE LA PARED DEL RESERVORIO (e) :2. CALCULO DE MOMENTOS Y ESPESOR DE LA PARED DEL RESERVORIO (e) :

Para el Anlisis Estructural de Paredes

Se realiza cuando el reservorio se encuentra lleno y sujeto a la presin del agua.

D / h = 1.25

Para la relacin anterior, se presenta los coeficientes k para el clculo de los

momentos, cuya informacin se muestra en el cuadro 01.

Cuadro 01

b/h x/h

Mx My Mx My Mx

0 0.000 0.015 0.000 0.003 0.000

1/4 0.005 0.015 0.002 0.005 -0.007

1.25 1/2 0.014 0.015 0.008 0.007 -0.007

3/4 0.006 0.007 0.005 0.005 -0.005

1 -0.047 -0.009 -0.031 -0.006 0.000

Los momentos se determinan con la siguiente frmula:

M = k * a * h3 . (8)

Conocidos los datos, se calcula:

a * h3 = 8000.00 Kg

y = D/2y = 0 y = D/4

As, determinamos los resultados mostrados en el cuadro 02:

Cuadro 02

b/h x/h

Mx My Mx My Mx

0 0.000 120.000 0.000 24.000 0.000

1/4 40.000 120.000 16.000 40.000 -56.000

1.25 1/2 112.000 120.000 64.000 56.000 -56.000

3/4 48.000 56.000 40.000 40.000 -40.000

1 -376.000 -72.000 -248.000 -48.000 0.000

Del cuadro 02, el mximo momento absoluto es:

M = 376 Kg-m

Espesor del muro:

ft = 0.85 (f'c)1/2 , f'c = 210

ft = 12.318 Kg/cm

b = 100 cm

Reemplazando:

e = 8.56

Para el diseo, se asume un espesor de:

y = 0 y = D/4 y = D/2

2/1

*

6

=

bf

Me

t

djf

MAs

s ..=

31

kj =

+

=

fcn

fsk

.1

1

cf

x

Ec

Esn

'15100

101.2 6==

Para el diseo, se asume un espesor de:

e = 20.00 cm

Conciderando un recubrimiento de 7.5 cm se tendr un espesor de diseo de :

d = 12.50 cm

3. CALCULO DE LA DISTRIBUCIN DE LA ARMADURA DE PARED:

CALCULO DEL ACERO VERTICAL DE LA PARED

Donde:

M = 37600 Kg-cm : Momento Mximo Absoluto.

fs = 900 Kg/cm2 : Fatiga del Trabajo.

d = 12.5 cm : Peralte Efectivo

Clculo de j

fs = 900 Kg/cm2 fc = 51 Kg/cm2

Reemplazando valores y Calculando se tiene:

n = 9.597 k = 0.352 j = 0.883

2/1

*

6

=

bf

Me

t

djf

MAs

s ..=

31

kj =

+

=

fcn

fsk

.1

1

cf

x

Ec

Esn

'15100

101.2 6==

Reemplazando Valores obtendremos el rea de Acero para el Refuerzo vertical de la Pared:

AsV = 3.79 cm2

Cuanta Mnima segn Agero Pittman Roger

min = 0.0015

Cuanta Mxima

f'c = 210 kg/cm2 fy =

Factor = 0.63

Cuantia Balanceada: b = 0.02500 b =

Cuantia Mnima: min = 0.00336 Amin =

Cuantia Mxima: mx = Factor b mx = 0.01575 Amx =

AsV = 3.79 cm2

Eleccin de Acero

Eligiendo Acero = 3/8 Asb = 0.713 cm2

4200 Kg/cm2

"

+=

fyfy

cfb

6000

6000'85.0

=

fy

cf

FyMAX

'8.0..,..

1.14min

Espacimiento de acero

Acero Vertical

S = Asb * bw = 18.82 cm

Asv

CALCULO DEL ACERO HORIZONTAL DE LA PARED

Para determinar el rea de Acero Vertical de la Armadura de Pared se considera la frmula:

Donde:

M = 23200 Kg-cm : Momento Mximo Absoluto.

fs = 900 Kg/cm2 : Fatiga del Trabajo.

d = 12.5 cm : Peralte Efectivo

Clculo de j

fs = 900 Kg/cm2 fc = 51 Kg/cm2

Reemplazando valores y Calculando se tiene:

n = 9.597 k = 0.352 j = 0.883

Reemplazando Valores obtendremos el rea de Acero para el Refuerzo vertical de la Pared:

AsH = 2.34 cm2

Cuanta Mnima segn Agero Pittman Roger min = 0.0015

djf

MAs

s ..=

31

kj =

+

=

fcn

fsk

.1

1

cf

x

Ec

Esn

'15100

101.2 6==

Cuanta Mxima

f'c = 175 Kg/cm2 fy =

Factor = 0.63

Cuantia Balanceada: b = 0.02083

Cuantia Mxima: mx = Factor b mx = 0.01313

AsH = 2.34 cm2

Eleccin de Acero

Eligiendo Acero = 3/8 Asb = 0.71 cm2

Espacimiento de acero

Acero Horizontal

S = Asb * bw = 30.50 cm

AsH

4. CALCULO DE MOMENTOS Y ESPESOR DE LA LOSA DE CUBIERTA:

La losa de cubierta ser considerada como una losa armada en dos sentidos.

Datos:

4200 Kg/cm2

"

+=

fyfy

cfb

6000

6000'85.0

Espesor de los apoyos e = 20.00 cm

Luz Interna b = 2.50 m

Luz de Clculo (L) = D + (2 e / 2) = 2.70 m

Espesor de losa de Cubierta ec = (L) / 36 = 0.08 m

ec = 0.20 m

Segn el R.N.C. para losas macizas en dos direcciones cuando la relacin de las dos dimensiones

es igual a la unidad, los Momentos Flexionantes en las fajas centrales son:

Donde:

C = 0.036 c =

W = Carga de Servicio

Peso Propio = ec x c = 480 Kg/m2

Carga Viva = 150 Kg/m2

W = PP + CV = 630 Kg/m2

Por lo tanto: MA = MB = 165.34 Kg-m

Clculo del Espesor Util d

Aplicando el Mtodo Elstico:

2400 Kg/m3

2CWLMBMA ==

21

.

=bR

Md

Donde:

M = 165.34 Kg-m b = 100 cm

fs = 1400 Kg/cm2 fc = 79 Kg/cm2

Reemplazando valores y Calculando se tiene:

n = 9.597 k = 0.351 j = 0.883

R = 217.113

d = 0.87 cm

Por lo tanto el espesor Total de la Cubierta (et), considerando un recubrimento de 2.5 cm es:

et = d + 2.5= 3.37 cm

Siendo menor que el espesor mnimo encontrado (ec = 15cm). Para el Diseo se considerar

d = ec - 2.5 = 17.500 cm

d = 0.18 m

CALCULO DEL ACERO

Para determinar el rea de Acero se considera la frmula:

kjfsR ...2

1=

31

kj =

+

=

fcn

fsk

.1

1

cf

x

Ec

Esn

'15100

101.2 6==

Para determinar el rea de Acero se considera la frmula:

165.34

As = 0.15 cm2

Asmin = 0.0017*b*e

Asmin = 3.40 cm2

Eleccin de Acero

Eligiendo Acero = 3/8 Asb = 0.71 cm2

Espacimiento de acero

Acero Horizontal

S = Asb * bw = 20.96 cm

AsH

5. CALCULO DE MOMENTOS Y ESPESOR DE LA LOSA DE FONDO:

Asumiendo el espesor de la losa de fondo igual al espesor de la pared e = 0.20 m

y conocida la altura de agua H = 2.00 m

la carga de Servicio ser:

W = Carga de Servicio

a = c =

Peso Propio del agua = H x a = 2000 Kg/m2Peso Propio del concreto = ec x c = 480 Kg/m2

W = 2480 Kg/m3

1000 Kg/m3 2400 Kg/m3

"

djf

MAs

s ..=

La Losa de Fondo ser analizada como una placa flexible y no como una placa rgida, debido a que

el espesor es pequeo en relacin a la longitud, adems la consideraremos apoyada en un medio

cuya rigidez aumenta con el empotramiento. Dicha placa estar empotrada en los bordes. Debido a la

accin de las cargas verticales actuantes para una luz interna de L = 2.50 m

se originan los siguientes Momentos:

Momento de empotramiento en los Extremos:

= -80.73 Kg-m

Momento en el Centro:

= 40.36 Kg-m

Para losas planas armadas con armaduras en dos direcciones, Timoshenko recomienda los

siguientes coeficientes:

Para un Momento en el centro = 0.0513

Para un Momento de Empotramiento= 0.529

Por lo tanto los Momentos finales sern:

Momento de empotramiento: ME = 0.529xMe =

Momento en el centro: MC = 0.0513xMc = 2.07 Kg-m

Por lo tanto considerando el Momento Absoluto Mximo M = 42.71 Kg-m

-42.71 Kg-m

192

. 2LWMe =

384

. 2LWMc =

Por lo tanto considerando el Momento Absoluto Mximo M = 42.71 Kg-m

Clculo del Espesor:

El espesor se calcula mediante el Mtodo Elstico sin agrietamiento considerando el mximo

momento absoluto M, con la siguiente frmula.

Donde:

ft = 0.85 (f'c)1/2 , f'c = 210 Kg/cm2

ft = 12 Kg/cm2

b = 100 cm

ef = 4.56 cm

ef = 20.00 cm

Como dicho valor es mayor que el espesor asumido de 20 cm, eligiremos el espesor calculado.

Considerando un recubrimiento de 4 cm, tendremos un espesor de diseo de:

d = ef - 4 = 16.00 cm

Donde:

M = 42.71 Kg-m b = 100 cm

fs = 900 Kg/cm2 fc = 79 Kg/cm2

2/1

*

6

=

bf

Mef

t

21

.

=bR

Md

kjfsR ...2

1=

Reemplazando valores y Calculando se tiene:

n = 9.597 k = 0.457 j = 0.848

R = 174.39

d = 0.49 cm

Por lo tanto el espesor Total de la Cubierta (et), considerando un recubrimento de 2.5 cm es:

et = d + 2.5= 2.99 cm

Siendo menor que el espesor mnimo encontrado (ec = 15cm). Para el Diseo se considerar

d = ec - 2.5 =

d = 0.175 m

CALCULO DEL ACEROPara determinar el rea de Acero se considera la frmula:

42.71

As = 0.32 cm2

Asmin = 0.0017*b*eAsmin = 3.40 cm2

Eleccin de Acero

17.500 cm

djf

MAs

s ..=

31

kj =

+

=

fcn

fsk

.1

1

cf

x

Ec

Esn

'15100

101.2 6==

Eleccin de AceroEligiendo Acero = 3/8 Asb = 0.71 cm2

Espacimiento de aceroAcero Horizontal

S = Asb * bw = 20.96 cmAsH

"

My

-0.029

-0.034

-0.037

-0.024

0.000

y = D/2

My

-232.000

-272.000

-296.000

-192.000

0.000

Kg/cm

y = D/2

50

6.71

31.50