VI. DISEÑO DEL RESERVORIO DE ALMACENAMIENTO:

Datos:Población futura Pf = 4080 habDotación Dot = 120.00 lt/hab/díaCaudal promedio Qp = 5.67 lt/segCalidad de concreto f´c = 210 Kg/cm²

1.. CALCULO DEL VOLUMEN DE ALMACENAMIENTO

Como no se conocen datos de variaciones de consumo horarias, vamos a usarla fórmula siguiente:

Valm = Vreg + Vres + Vinc

a. Volumen de Regulación :

0.25Qp(86.4)

122.40 m3

∴ 123.00 m3b. Volumen contraincendios :

VREG =

VREG =

VREG =

Criterios basados en la población para calcular volumen contraincendios, se indican a continuación que depende de la cantidad de poblacion:

∴ Como la poblacion es menor que 10000 habitantes el volumen contra incendios se escoje cero.

c. Volumen de Reserva :

t=2-4 Horas asumido 2 Horas

40.80 m3

40.8 m3

40.392 m3

40.80m3 ≈ 40.80m3

∴ 41 m3d. Volumen de Almacenamiento :

Valm = Vreg + Vres

Valm = 164 m3

2.. DIMENSIONAMIENTO DEL RESERVORIO :

VRES=

VRES=

VRES=

VRES=

VRES=

Se escoge una sección circular debido aque Valm ≥100 m3 :

Obtenido de “Prestresed Concrete Cylindrical Tanks” (L.R. Gressy – 1961). Del cual se deduce la siguiente ecuación con la cual se puede aproximar los valores de forma analítica:

H = D/ Por lo tanto el volumen sera: →

V: Volumen de almacenamiento del reservorio expresado en miles de m3.

V= 0.1638

H= 4.5 m 3.7 m ≈ 4 m

D= 7 m 7.5 m ≈ 8 m

∴ H= 4 mD= 8 m R= 4 m (radio del reservorio)

BL= 0.3 m borde libre

4.3 m altura de la pared

Donde:H : Altura de Agua sobre la pared cilíndrica (m)

V : volumen de almacenamiento (en miles de m3).

Formula utilizada el predimensionamiento de los reservorios circulares, excepto los de volumen de almacenamiento menor a 200 m3, para los que se obtuvo alturas excesivas,

por lo cual se utilizó el criterio de:

H = D/2

Donde: D : Diámetro del reservorio (m)

Por tanto la relacion a utilizar para el diseño sera lo siguiente debido a que el Valm≥200m3

HT=

De la figura 2.4 : Relacion optima f/D para domos esfericos :f/D= 0.086

∴ f= 0.688 m

0.7 mDebido a que la altura es muy pequeña asumimos un valor que es de f=1.6m.

3.. DISEÑO ESTRUCTURAL :

4.- DISEÑO ESTRUCTURAL DEL RESERVORIO.

4.1.- Tension en los anillos circulares de la pared del taque base empotrada borde superrior libre sometido a carga triangular

T = coeficiente *wHR ….. (1)El signo positivo indica tensión

CONTRA FLECHA DE LA CUPULA ESFERICA

La contra flecha, de la cúpula esférica se determina, mediante el gráfico “Relación Optima f/D” (ACI SP-28 – Concrete Thin Shells).

f≈

8.000

Coeficientes en el puntoH²/Dt 0.0H 0.1H 0.2H 0.3H 0.4H 0.5H. 0.6H 0.7H 0.8H 0.9H8.0 0.011 0.104 0.218 0.335 0.443 0.534 0.575 0.530 0.381 0.151

Remplazando los coeficientes en la ecuacion (1)

Tension en el punto (kg)H²/Dt 0.0H 0.1H 0.2H 0.3H 0.4H 0.5H. 0.6H 0.7H 0.8H 0.9H8.0 176.00 1664.00 3488.00 5360.00 7088.00 8544.00 9200.00 8480.00 6096.00 2416.00

4.2.- Momentos flectores en la pared del tanque con base empotrada borde superrior libre sometido a carga triangular

El signo positivo indica tensión en cara exterior

El valor H² / Dt = (4.00)^2 / (8.00 * 0.25) =

M = coeficiente *wH3 ….. (2)

8.000

Coeficientes en el puntoH²/Dt 0.1H 0.2H 0.3H 0.4H 0.5H. 0.6H 0.7H 0.8H 9H 1.0H8.0 0.0000 0.0001 0.0002 0.0008 0.0016 0.0028 0.0038 0.0029 -0.0022 -0.0146

Remplazando los coeficientes en la ecuacion (2)

Momentos en el punto (kg-m)H²/Dt 0.1H 0.2H 0.3H 0.4H 0.5H. 0.6H 0.7H 0.8H 9H 1.0H8.000 0.00 6.40 12.80 51.20 102.40 179.20 243.20 185.60 -140.80 -934.40

4.3.- Fuerza cortante en la base de la pared del tanque sometido a carga triangular

V = coeficiente *wH² ….. (3)

Coeficientes

H²/DtCarga Triangular Carga rectangular Momento en el base empotrada base empotrada borde

8.0 0.174 0.193 -5.180

Remplazando los coeficientes en la ecuacion (3)

Cortantes (kg)

H²/DtCarga Triangular Carga rectangular Momento en el base empotrada base empotrada borde

8.000 2784.00 3088.00 -82880.00

4.4.- Momentos Flectores en losa circular sin apoyo central sometida a carga uniforme

M = coeficiente * pR² ….. ( 4 )

El valor H² / Dt = 4.00^2 / ( 8.0 * 0.25 ) =

El signo positivo indica compresion en la cara cargada

Coeficientes en el punto0.00R 0.10R 0.20R 0.30R 0.40R 0.50R 0.60R 0.70R 0.80R 0.90R 1.00R

Momento radial Mr0.075 0.073 0.067 0.057 0.043 0.025 0.003 -0.023 -0.053 -0.087 -0.125

Momento Tangencial Mt0.075 0.074 0.071 0.066 0.059 0.050 0.039 0.026 0.011 -0.006 -0.025

Remplazando en la ecuacion (4)

Momentos en el punto0.00R 0.10R 0.20R 0.30R 0.40R 0.50R 0.60R 0.70R 0.80R 0.90R 1.00R

Momento radial Mr2880.0 2803.2 2572.8 2188.8 1651.2 960.0 115.2 -883.2 -2035.2 -3340.8 -4800.0

Momento Tangencial Mt2880.0 2841.6 2726.4 2534.4 2265.6 1920.0 1497.6 998.4 422.4 -230.4 -960.0

4.1.- DISEÑO DE LA CUPULA ESFERICA DEL RESERVORIO

El espesor minimo se calcula mediante el libro:(Hormigon armado de Fernando Moral)

Donde:R:Radio de la cobertura de la cupula (cm)

Por lo tanto asumimos el valor de :t= 0.1 m

Según el RNC en losa maciza en dos sentidos los Momentos flexionantes enlas fajas centrales son: MA = MB = CWL^2

Donde: C = 0.036

Metrado de cargas: PP = 0.10*2400 = 240 Kg/m2

CV = 50 Kg/m2W = 290 Kg/m2

Reemplazando: MA = MB = 710.573 Kg-m

Peralte efectivo mínimo:

Donde:

b = 100.0cmfc = 79.0 kg/cm2fs = 1400.0 kg/cm2

n = Es/Ec = n = 9.28k=1/(1+fs/(n*fc)) = 0.34

j = 1-k/3 j = 0.89R=0.5*fs*j*k R = 12.02

MA = MB =M = 710.573 Kg-m

d = 7.69cm

El espesor total considerando un recubrimiento de 2.0 cm., será igual a:9.69cm siendo menor que el espesor minimo encontrado(e = 25 cm.) diseño, considerando

d = 10 - 2.0 = 0.080 md = 0.080 m t= 0.10cm

923.74425

7.1 cm

3.05 cm2

3.5 cm2

5.68 cm2 (acero 3/8")

23 cm

0.25 m

4.2.- DISEÑO DE LAS PAREDES DEL RESERVORIO

El espesor de las paredes se calcula mediante el texto(Hormigon armado de Fernando Moral)

Donde:e= Espesor de la pared cilindrica (cm)H= Altura de agua sobre las paredes (m)D= Diametro del reservorio (m)

8.00

Por tanto escojemos un valor de:

e= 0.25 m

Por traccion:

15180 Kg

4.02 cm2 (acero 3/8")

18 cm

0.25 cm

Por flexion:

1214.72 Kg-m

d= 22.5 cm0.34 cm

1.43 cm2

6.25 cm2

6.25 cm2 (acero 3/8")

50 cm

0.25 m

4.3.- DISEÑO DE LA PLACA DE CIMENTACION DEL RESERVORIO

La placa circular de cimentacion , se puede calcular o dimensionar utilizando la la ecuacion siguiente: (SEGÚN TESIS DISEÑO AUTOMETIZADO DE RESERVORIOS CIRCULARES APOYADS DE CONCRETO ARMADO) DE GONZALO MARTIN PECHE VILLAFANE

Donde:h= Espesor de la placa circular de cimentacion (cm)D= diametro del reservorio (m)

10cm

Por tanto escojemos el valor de:h= 0.30m Un valor adeuado para la placa circular

1248 Kg-m

d= 27.5 cm0.29 cm

1.2 cm2

7.5 cm2

7.5 cm2 (acero 3/8")

59 cm

0.25 m