memoria de calculo depositos

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UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPEDepartamento de Ciencias de la Tierra y ConstrucciónDISEÑO DE OBRAS COMPLEMENTARIASDISEÑO DE DEPOSITOSPadilla Lascano Klever GonzaloSalcedo Coloma Daniela AlejandraPROYECTO N°1I. OBJETIVOS:General Diseñar un tanque de hormigón para almacenamiento de agua potable junto con todos los elementos estructurales que ayudan de soporte y protección (Losas, Vigas, Columnas y Cimentación) Especifico Desarrollar una guía práctica de diseño.II. INTRODUCCIÓN:El presente informe se encuentra organizado de la siguiente manera:ETAPA I: Diseño del Tanque de AguaETAPA II: Predimensionamiento (Vigas - Columnas)ETAPA III: Calculo del Cortante BasalETAPA IV: Diseño de VigasETAPA V: Diseño de ColumnasETAPA VI: Diseño Cimentación

2

ETAPA I: DISEÑO DEL TANQUE DE AGUA POTABLEDatos del diseño: Concreto : f c=240 kg/cm2

Acero: f y=4200kg /cm2

Vista en Planta Tanque de Agua

Dimensiones:Esquema en Elevación Tanque de AguaIzquierda: Corte A-A / Derecha: Corte B-B

3

Tanque : 4.00m×7.00m

1. ESPESOR DEL RECIPIENTEe=0.10H

e=0.10×2.20me=0.22m=22cmASUMO :e=30cm

Losa de Fondo : e ´=e=0.30m

1. LOSA DE CUBIERTA1.1. Determinación de la altura de la losa:

LMayorLMenor

=74=1.75<2→Losa Bidireccional

hdiseño(Alivianada)¿20cm

2. ANÁLISIS DE CARGAS LOSA DE CUBIERTA2.1. CARGA PERMANENTE:

TIPO DE LOSA: BIDIRECCIONAL ALIVIANADA

Ilustración 1 Esquema de Losa Alivianada de 1m2 LOSA Nervios: [ 3.60×0.15×0.10 ]m3×2400kg /m3=129.6kg /m2

4

Carpeta a compresión: [ 1.00×1.00×0.05 ]m3 ×2400kg/m3 = 120 kg/m2

Alivianamientos: 8 [ 0.40×0.20×0.15 ]m3×1000 kg/m3 = 96kg /m2

Pesolosa=345.6kg /m2

Pesolosa=0.3456T /m2

ACABADOSA cabados: 0.12T /m2

CM : Peso Losa + Acabados

CM :0.4676 T /m2

2.2. CARGA NO PERMANENTECV : 0.10T /m2

2.3. CARGA DE SERVICIOQ=CM +CV

Q=0.5656T /m2

3. DISEÑO DE PAREDES3.1. Por acción del agua:

E=δFluido×H 2

2

E=1000kg/m3×(2.20m )2

2

E=2420kg /m

V=E

5

V=2420kg

V u=1.5×2420kg=3630kg

vc=V u

ϕ×b×d

vc=3630kg

0.75×100cm×26cm=1.86kg/cm2

v p=0.53√ f c

v p=0.53√240kg/cm2=8.21kg/cm2

v p>vcOK

M=E×z

z=H3

M=E×H3

M=2420kg×2.20m

3

M=1774.666667 kg .m≈1774.67kg .m

M=177467 kg . cm

M u=1.5×177467 kg . cm=266200.5kg . cm

3.1.1. ARMADOCalculo de cuantía:M u=266200.5kg .cm

b=100cmd=26cm

ρ=0.85f cf y [1−√1− 2Mu

ϕ×0.85×f c×b×d2 ]

6

ρ=0.001053184674< ρmin(0.0015)

A s=ρ×b×d

A s=0.0015×100cm×26 cm=3.90cm2

Se coloca una cuantía un 16 % mayor por motivos de seguridad de la estructura4 ϕ12mm ( 4.52cm2 )1ϕ12mm@25 cm

3.2. Por acción del viento:Consideraciones: Velocidad instantánea máxima del viento: La velocidad de diseño para viento hasta 10 m de altura será la adecuada a la velocidad máxima para la zona de ubicación de la edificación, pero no será menor a 21m/s (75 km/h).

V=21m / s

Velocidad corregida del viento: La velocidad instantánea máxima del viento se multiplicará por un coeficiente de corrección σ que depende de la altura y de las características topográficas y/o de edificación del entorno (nivel de exposición al viento), de acuerdo con la Tabla 5.V b=V ×σ

Donde:V b :Velocidad corregida del viento (m /s)

V :Velocidad instantánea máxima del viento (m / s) , registrada a 10 m de altura sobre el terreno

σ :Coeficiente de corrección de la Tabla 5

Las características topográficas se reparten en 3 categorías: Categoría A (sin obstrucción): edificios frente al mar, zonas rurales o espacios abiertos sin obstáculos topográficos. Categoría B (obstrucción baja): edificios en zonas suburbanas con edificación de baja altura, promedio hasta 10m. Categoría C (zona edificada): zonas urbanas con edificios de altura.

7

V b=21m / s×0.80

V b=16.80m /s

Cálculo de la presión del viento: Se considera que la acción del viento actúa como presión sobre los elementos de fachada. Para determinar la resistencia del elemento frente al empuje del viento, se establece una presión de cálculo P, cuyo valor se determinará mediante la siguiente expresión:P=1

2× ρ×V b

2×ce×c fDonde:P :Presión de cálculo expresada en Pa(N /m2)ρ :Densidad del aire expresada en kg/m3(En general, se puede adoptar 1.25kg /m3)ce : Coeficiente de entorno/altura

c f :Coeficiente de Forma (Apartado d de la sección 3.2.4)Factor de Forma c f

8

Tanques de Agua, chimeneas y otros de sección cuadrada o rectangular C f +2.00

Elementos en fachadas protegidas en edificios alineados en calles rectas, a una distancia de la esquina, mayor que la altura de la edificación, en bloques exentos en la parte central de una fachada, de longitud mayor que el doble de la altura o en patios abiertos a fachadas o patios de manzana

C e=0.80

P=12×1.25kg/m3× (16.80m /s )2×0.80×2.00

P=282.24 Pa=282.24N /m2

P=282.24N

m2×

19.80

kgN

P=28.80 kg/m2

EViento=P×H

EViento=28.80kg /m2×2.20m

EViento=63.36 kg/m

V=E

9

V=63.36kg

V u=1.5×63.36kg=95.04 kg

vc=V u

ϕ×b×d

vc=95.04kg

0.75×100cm×26cm=0.049kg/cm2

v p=0.53√ f c

v p=0.53√240kg/cm2=8.21kg/cm2

v p>vcOK

M=E×z

z=H2

M=E×H2

M=63.36 kg×2.20m

2

M=69.696 kg .m

M=6969.6 kg . cm

M u=1.5×6969.6 kg . cm=10454.40kg . cm

3.2.1. ARMADOCalculo de cuantía:M u=10454.40kg . cm

b=100cmd=26cm

ρ=0.85f cf y [1−√1− 2Mu

ϕ×0.85×f c×b×d2 ]

10

ρ=0.00004093017875<ρmin(0.0015)

A s=ρ×b×d

A s=0.0015×100cm×26 cm=3.9cm2

4 ϕ12mm ( 4.52cm2 )1ϕ12mm@25 cm

3.2.2. Armadura de Repartición: A s(Repartición)=0.0020×b× t

A s(Repartición)=0.0020×100cm×30cm

A s(Repartición)=6.00cm2/2Caras


4ϕ10mm (3.14 cm2 )1ϕ10mm@20cm

3.2.3. Armadura MínimaA s=0.0015×100cm×26 cm=3.9cm2

4 ϕ12mm ( 4.52cm2 )1ϕ12mm@25 cm

4. LOSA DE PISOPeso Unitario de Paredes : (2.20×1.00×0.30 )m3×2.4T /m3=1.584T /m

Losa de Cubierta : 0.5656T /m2

Peso Total de Losa de Cubierta : 0.5656T /m2× (7×4 )m2=15.8368T

Perímetro de las Paredes : (7+7+3.5+3.5 )m=21m

11

WW l

=15.8368T21m

=0.754133333T /m

Peso Paredes ( ρ )= (1.584+0.754133333 )T /m=2.338133333T /m

4.1. Armadura Inferior M a=0.10× ρ×(a+b)

a=4mb=7m

M a=0.10×(2.338133333T /m)×(4+7)m

M a=2.571946666Tm /m

M au=1.5×2.571946666Tm /m=3.857919999Tm

b=100cm

d=26cm

ρ=0.85f cf y [1−√1− 2Mu

ϕ×0.85×f c×b×d2 ]

ρ=0.001534007567<ρmin(0.0033)

A s=ρ×b×d

A s=0.0033×100cm×26 cm=8.58cm2

4ϕ16mm ( 8.04cm2 )1ϕ 16mm@25cm

4.2. Armadura Inferior M b=0.10× ρ×(a+b)× a

b

M b=0.10×(2.338133333T /mT /m)×(4+7)m× 47

12

M b=1.469683809Tm /m

M au=1.5×1.469683809Tm /m=2.204525714Tm

b=100cmd=26cm

ρ=0.85f cf y [1−√1− 2Mu

ϕ×0.85×f c×b×d2 ]

ρ=0.0008705347<ρmin(0.0033)

A s=ρ×b×d

A s=0.0033×100cm×26 cm=8.58cm2

4ϕ16mm ( 8.04cm2 )1ϕ [email protected]. Armadura Superior (Deposito Lleno)

M u=266200.5kg .cm

b=100cmd=26cm

ρ=0.85f cf y [1−√1− 2Mu

ϕ×0.85×f c×b×d2 ]

ρ=0.001053184674< ρmin(0.0033)

A s=ρ×b×d

A s=0.0033×100cm×26 cm=8.58cm2

Se coloca una cuantía un 16 % mayor por motivos de seguridad de la estructura4ϕ16mm ( 8.04cm2 )1ϕ [email protected]. Armadura MínimaA smin=0.0033×b×d

A smin=0.0033×100cm×26cm

13

A smin=8.58cm2

4ϕ16mm ( 8.04cm2 )1ϕ 16mm@25cmESQUEMA DE ARMADO

ETAPA II: PREDIMENSIONAMIENTO DE LA ESTRUCTURAA. ANALISIS DE CARGASCargas para diseño de:VIGAS

VIGAS [PESOS A CONSIDERAR]: Losa de Cubierta /Peso Tanque / Peso del Agua/

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TIPO DE LOSA: BIDIRECCIONAL ALIVIANADA

Ilustración 2 Esquema de Losa Alivianada de 1m2A. CARGA PERMANENTE: LOSA DE CUBIERTA

hLOSA=20cm

Nervios: [ 3.60×0.15×0.10 ]m3×2400kg /m3=129.6kg /m2





TANQUEe=0.10h

h=2.50−e '

e=0.10 (2.50−e ')

*Consideraciones:e=e ´

e=0.10 (2.50−e)

15

e=0.25−0.10e1.10e=0.25

e=0.227272727mASUMO :e=0.30m

Tanque : Paredes +Losa de Fondo

Paredes {Larga :2 (2.2×(7.00−0.60)×0.30 )m3×2400kg/m3=20275.20 kg

Corta :2 (2.2×4.00×0.30 )m3×2400kg/m3=12672kg

Losa de Fondo : ( 4.00×7.00×0.30 )m3×2400kg /m3=20160kg

Tanque :53107.20kg

Tanque :53107.20 kg

(7.00×4.00 )m2

Tanque :1896.685714 kg/m2

ACABADOSACABADOS≈ 120 kg/m2

PESO PROPIO DE LAS VIGAS*Consideraciones Iniciales: Vigas de 35×50

Viga Tipo I :2 (0.35×0.50 )m2×7m×2400 kg/m3=5880kg

Viga Tipo II :2 (0.35×0.50 )m2×4m×2400 kg/m3=3360kg

Peso de Vigas :(5880+3360 ) kg

(4×7)m2

Peso de Vigas :330kg/m2

CM=2692.285714kg /m2

B. CARGA NO PERMANENTE: PESO DEL AGUA

W Agua=((4.00−0.60)×(7.00−0.60)×2.20 )m3×1000kg/m3=47872kg

W Agua=1T /m2

W Agua=1000kg /m2

16

*Consideraciones: La carga viva corresponderá a una carga de cubierta inaccesible.

CV=100kg /m2(NEC 11)

CV=1100 kg/m2

C. CARGA DE SERVICIOQT=CM+CV

QT=3792.285714kg /m2

2.1 PREDIMENSIONAMIENTO DE VIGASPARÁMETROS INICIALES DE CÁLCULO:

Consideraciones: Recubrimiento de 3 cmMU=f Mayoracion×M Maximo

Recubrimiento: 3.00m

Calculo de Ru:Ru= ρmax×f y (1−0.59× ρmax

f yf c )

Consideraciones: La cuantía máxima es 50 % de la balanceadaρmax=0.5 ρbalanceada

Donde:Cuantía Balanceada : ρb=0.85

f cf y×β1×

63006300+f y

Condición de Cálculo de β1:β1=0.85 f c<280

Para un nuestra condición de cálculo:f c=240kg /cm2

f y=4200kg/cm2

17

Ec=15000 √ f c

Ec=15000 √240kg /cm2

Ec=232379.0008kg/cm2≈23237.90008kg/cm2

Cuantía Balanceada : ρb=0.85×240

4200×0.85×

63006300+4200

ρb=0.024771428

ρmax=0.5 ρb=0.5×0.024771428

ρmax=0.012385714

Ru=0.012385714×4200(1−0.59×0.0123857144200240 )

Ru=45.36755235kg /cm2

Momento Resistente [MR ]=MU (Mayor )

∅

∅=0.90

d=√ 1.3MR

Ru . b=√ 1.3MU

∅ Ru . b

PROCEDIMIENTO DE PREDIMENSIONAMIENTOa) Trazado del mosaico de cargas en planos arquitectónicos

18

b) Transformación de carga trapezoidal o rectangular a carga equivalente rectangularTriangular :q=W .s

3

Trapezoidal :w=W .s3 (3−m2

2 )m= sl

QT=3792.285714kg /m2

QT=3.792285714T /m2

ÀREA TIPO DE Luz Luz Mayor m Q

19

COOPERANTE CARGA MenorS L[m] [m] [T/m]A1 TRAPEZOIDAL 4.00 7.00 0.57 6.759A2 TRAPEZOIDAL 4.00 7.00 0.57 6.759A3 TRIANGULAR 4.00 7.00 5.056A4 TRIANGULAR 4.00 7.00 5.056

c) Cargas distribuidas a la vigasVIGA TIPO I:

Viga Tipo I:W 1=6760kg /m

W 1=6.76T /m

VIGA TIPO IIViga Tipo II :W 2=5060kg /m

W 2=5.06T /m

d) Calculo de Momentos

L=a+b+c

↑Σ F y=0

Ray+Rby−WL=0

↺ΣM=0

Rby (b )−W (b+c)2

2+W (a)2

2=0

20

Rby=

W (b+c )2

2−W (a)2

2b

Ray=WL−

W (b+c)2

2−W (a)2

2b

0≤ x≤a

V (x)=Wx

M (x)=−W x2

2

a≤ x≤(a+b)

V (x)=Wx−Ray

V (x)=Wx−WL+

W (b+c)2

2−W (a)2

2b

M (x)=−W x2

2+Ray (x−a)

M (x)=−W x2

2+[WL−W (b+c )2

2−W (a)2

2b ](x−a)

VIGA TIPO I:a=0.50m

b=6.00m

c=0.50m

L=7.00m

W 1=6.76T /m

21

Reacciones:Rby=( 6.76(6.00+0.50)2

2−

6.76(0.50)2

26.00 )T

Rby=23.66T

Ray=(6.76 (7.00)−Rby )T

Ray=(6.76 (7.00)−23.66 )T

Ray=23.66T

0≤ x≤0.50

x=0.50m

V (x)=( 6.76(0.50))T

V (x)=3.38T

M (x)=−6.76(0.50)2

2

M (x)=−0.845Tm

0.50≤ x≤6.50

Calculo a la mitad de la Luzx=3.5m

V (x)=( (6.76 )(3.50)−23.66 )T

V (x)=0T

M (x)=−(6.76)(3.50)2

2+23.66(3.50−0.50)

M (x)=29.575Tm

Diagrama Cortante [T]

22

Diagrama Momento [Tm]

Mmax=29.575Tm≈29.58Tm

f mayoracion=1.50

M u=1.50×29.58Tm

M u=44.37Tm

d=√ 1.3MU

∅ Ru . b

d=√ 1.3×44370000.90×45.36755235×35

=63.53140196cm

Mu [ kg. cm] 4437000.00φ 0.90Ru 45.37b [ cm] 35.00Recubrimiento [ cm] 3.00d [ cm] 63.53

23

(Calculado)d (Asumido) [ cm] 67.00h [ cm] 70.00SECCIÓN ASUMIDA : 35 × 70

VIGA TIPO II:a=0.50m

b=3.00m

c=0.50m

L=4.00m

W 2=5.06T /m

Reacciones:Rby=( 5.06(3.00+0.50)2

2−

5.06(0.50)2

23.00 )T

Rby=10.12T

Ray=(5.06(4.00)−Rby )T

Ray=(5.06(4.00)−10.12 )T

Ray=10.12T

0≤ x≤0.50

V (x)=(5.06 (0.50))T

V (x)=2.53T

M (x)=−5.06(0.50)2

2

24

M (x)=−0.6325Tm

0.50≤ x≤6.50

Calculo a la mitad de la Luzx=2.00m

V (x)=( (5.06 )(2.00)−10.12 )T

V (x)=0T

M (x)=−(5.06)(2.00)2

2+10.12(2.00−0.50)

M (x)=5.06Tm

Diagrama Cortante [T]

Diagrama Momento [Tm]

Mmax=5.06Tm

f mayoracion=1.50

M u=1.50×5.06Tm

M u=7.59Tm

25

d=√ 1.3MU

∅ Ru . b

d=√ 1.3×7590000.90×45.36755235×35

=26.27632427cm

Mu [ kg. cm] 759000.00φ 0.90Ru 45.37b [ cm] 35.00Recubrimiento [ cm] 3.00d (Calculado) [ cm] 26.28d (Asumido) [ cm] 27.00h [ cm] 30.00SECCIÓN ASUMIDA : 35 × 30

Cuadro Resumen Pre dimensionamiento de VigasTIPO DE VIGA Base Altura[ cm ] [ cm ]I 35 70II 35 30

2.2 PREDIMENSIONAMIENTO DE COLUMNASA. ANALISIS DE CARGASCargas para diseño de:COLUMNAS

COLUMNAS [PESOS A CONSIDERAR]: Losa de Cubierta /Peso Tanque / Peso Agua / Vigas/ Acabados/Columnas

26

a) CARGA MUERTATIPO DE LOSA: BIDIRECCIONAL ALIVIANADA

Ilustración 3 Esquema de Losa Alivianada de 1m2A. CARGA PERMANENTE: LOSA DE CUBIERTA

hLOSA=20cm



TANQUEASUMO :e=0.30m

Tanque :53107.20kg

Tanque :53107.20 kg

(7.00×4.00 )m2

Tanque :1896.685714 kg/m2

ACABADOSACABADOS≈ 120 kg/m2

PESO PROPIO DE LAS VIGAS*Consideraciones: Viga Tipo I :2× (0.35×0.70 )m2×7m×2400kg /m3=8232.00kg

Viga Tipo I :8232.00kg

(7.00×4.00 )m2

27

Viga Tipo I :294.00kg /m2

Viga Tipo II :2× (0.35×0.30 )m2×4m×2400kg /m3=2016.00kg

Viga Tipo II :72.00kg /m2

COLUMNASCOLUMNAS≈ 100 kg/m2

B. CARGA NO PERMANENTE: PESO DEL AGUA

W Agua=1000kg /m2


CV=100kg /m2(NEC 11)

Carga de Servicio:QT=3928.285714kg /m2

QT=3.928285714T /m2

ETAPA 4: PREDIMENSIONAMIENTO DE COLUMNASCargade Serviciocolumnas :QT=T /m2

Pu=0.80∅ [0.85 f ´ c ( Ag−A st )+A st . fy ]

Pu=1.2D+1.6 L≈1.5 (D+L )=1.5(QT )

P= (CM +CV )× Area cooperante×¿Pisos

P=QT× Areacooperante× ¿Pisos

∅=0.65→Factor de Reducción de Capacidad para columnas con estribos

Asumo : A st=0

Pu=0.80∅ [0.85 f ´ c ( Ag ) ]

28

a) Consideración 1 ρ=0

Ag=1.5 P

0.442¿¿

Ag [cm2 ]=18P [T ]

b) Consideración 2 ρ=1%Debido a la normativa de existencia de una cuantía mínima del 1% se presenta otra opción de cálculo de área gruesa:Pu=0.80∅ [0.85 f ´ c ( Ag−A st )+A st . fy ]

Pu=0.80(0.65) [0.85(240) (A g−0.01 Ag )+ (0.01 Ag ) .(4200)]

Pu=0.52 [204 (A g−0.01 Ag )+42 Ag ]

Pu=0.52 [201.96 Ag+42 Ag ]

Pu=126.8592 Ag

Ag=1.5 P

126.8592×1.30 (Factor de seguridad Sismo)

Ag [cm2 ]=15P [T ]

*Consideraciones: El área mínima de una columna es 900cm2 . siendo de preferencia que la misma sea cuadrada (30×30)

29

Cuadro 1. Pre dimensionamiento de Columnas

EJE SECCIÒNÀREACOOPERANTE

CARGA TOTAL AgSECCIÒNCOLUMNA CUADRADA

P CALCULADA SELECCIONADA[ m2 ] [ T] [ cm2 ] [ cm ]1-A A1 7.00 27.58 413.73 20.34 30.00 30 x 302-A A2 7.00 27.58 413.73 20.34 30.00 30 x 301-B A3 7.00 27.58 413.73 20.34 30.00 30 x 302-B A4 7.00 27.58 413.73 20.34 35.00 30 x 30

Cuadro 2. Tipos de ColumnasTIPO DIMENSIÓNI 30 X 30Cuadro 3. Resultados Asumidos por Pre dimensionamiento

EJE SECCIÓN SELECCIONADA TIPO1- 30 x 30 I

30

A2-A 30 x 30 I1-B 30 x 30 I2-B 30 x 30 II

31

ETAPA III: CÁLCULO DEL CORTANTE BASALOBJETIVOS: Determinar el cortante basal de la estructura. cargas y los momentos generados de acuerdo a la normativa vigente (ACI 318-11 / NEC 11).DESARROLLO9.2. Estructuras portuarias, puentes y tanques con fondo apoyado9.2.3. Tanques con fondo apoyadoLos tanques cuyo fondo se encuentra apoyado directamente sobre la superficie del suelo o bajo ella y los tanques cuyo fondo se encuentra apoyado sobre otros elementos estructurales, se diseñarán para resistir las fuerzas laterales calculadas utilizando el procedimiento descrito para estructuras rígidas (descrito en 9.3.5), incluyendo todo el peso del tanque y el de su contenido.9.3.5. Fuerzas lateralesLos procedimientos de cálculo de fuerzas laterales últimas para sistemas estructurales similares a los utilizados para el caso de edificaciones, deberán diseñarse como tales.Para el caso de estructuras rígidas (con períodos menores a 0.6 s), éstas se deberán diseñar (incluidos sus anclajes) aplicando la fuerza lateral obtenida mediante la ecuación:

V=ηZ Fa IW

Donde:V :Cortante Total en la base de la estructura para el DBF

η :Razon entre la aceleración espectral Sa (T=0.1 s ) y el PGA para el período de retorno seleccionado

Z : Aceleración máxima en roca esperada para el sismo de diseño, expresada como fracción de la

aceleración de la gravedad g

Fa:Coeficiente de Amplificación de suelo en las zona de periodo corto .

I :Coeficiente de Importancia

W :Carga Sísmica Reactiva

32

9.3.7. FACTOR DE REDUCCIÓN DE RESPUESTA PARA ESTRUCTURAS DIFERENTES A LAS DE EDIFICACIÓNValores del coeficiente de reducción de respuesta estructural RReservorios y depósitos, incluidos tanques y esferas presurizadas, soportados mediante columnas o soportes arriostrados o no arriostrados

2Tabla 18: Factor de Reducción de respuesta R para estructuras diferentes a las de edificación

R=2

3.1.1. ZONIFICACIÓN SÍSMICA Y FACTOR DE ZONA ZZona Sísmica VValor Factor Z 0.40Caracterización del peligro sísmico Alta

Tabla 1. Valores del Factor Z en función de la zona sísmica adoptada3.2.2. COEFICIENTES DE PERFIL DE SUELO Fa, Fd y FsConsideraciones:

SUELO TIPO D

a) Fa: Coeficiente de amplificación de suelo en la zona de periodo corto (Tabla 3 – Pagina 31)Tipo de perfil del Subsuelo VFactor Z 0.40D 1.20

b) Fd: desplazamientos para diseño en roca . (Tabla 4 – Pagina 31)Tipo de perfil del Subsuelo VFactor Z 0.40D 1.19

c) Fs: comportamiento no lineal de los suelos (Tabla 5 – Pagina 32)Tipo de perfil del Subsuelo VFactor Z 0.40D 1.28

33

3.3.1 FACTOR USADO EN EL ESPECTRO DE DISEÑO ELÁSTICO. CUYOS VALORES DEPENDEN DE LA UBICACIÓN GEOGRÁFICA DEL PROYECTO (r)(Sección 3.3.1 - Pagina 34)Tipo de Suelo D (r) 1

3.3.1 RELACIÓN DE AMPLIFICACIÓN ESPECTRAL. η(Sección 3.3.1 - Pagina 34)η=2.48 Provincias de las Sierra .Esmeraldas y Galápagos

4.1. CATEGORÍA DE EDIFICIO Y COEFICIENTE DE IMPORTANCIA ITabla 6 Tipo de uso destino e importancia de la estructura (Tomado de: Pagina 39)

CATEGORÍA TIPO DE USO. DESTINO E IMPORTANCIA Coeficiente I

Edificaciones esenciales y/o peligrosas

HospitalesClínicasCentros de salud o emergencia sanitaria

1.5

Instalaciones militares. de policía, bomberos, defensa civil.Garajes o estacionamientos para vehículos y aviones que atienden emergencias.Torres de control aéreo.Estructuras de centros de telecomunicaciones u otros centros de atención de emergencias.Estructuras que albergan equipos de generación y distribución eléctrica.Tanques u otras estructuras utilizadas para depósito de agua u otras sustancias anti – incendio.Estructuras que albergan depósitos tóxicos, explosivos, químicos u otras sustancias peligrosas.

Estructuras de ocupación especial

Museos1.3

IglesiasEscuelas y centros de educación o deportivos que albergan más de trescientas personas.Todas las estructuras que albergan más de cinco mil personas.Edificios públicos que requieren operar continuamente.Otras estructuras Todas las estructuras de edificación y otras que no clasifican dentro de las categorías anteriores 1.0I=1.5

34

6.1.7. CARGA SÍSMICA REACTIVA W (Página 55)Casos especiales: bodegas y almacenaje

W=D+0.25 Li

Donde:D :Carga Muerta total de la estructura

Li: Carga viva del piso i

A. CARGA PERMANENTE:LosadeCubierta :0.3456T /m2

Tanque :1.896685714T /m2

Acabados: 0.120T /m2

Viga Tipo I :0.294T /m2

Viga Tipo II :0.072T /m2

Columnas : 0.100T /m2

D=2.828285714T /m2

CARGA NO PERMANENTE:Peso Agua :1.00T /m2


CV=0.1T /m2(NEC 11)

L=1.10T /m2

W=[2.828285714+0.25 (1.10)]T /m2× ALOSA

Área de la Losa [ ALOSA ] : (7.00×4.00 )m2 = 28.00 m2

W=3.103285714T /m2×28m2

W=86.89199999T

35

Donde:V=ηZ Fa IW

V=2.48×0.40×1.20×1.50W

V=2.48×0.40×1.20×1.50×86.89199999T

V=155.1543552T

DISTRIBUCIÓN DEL CORTANTE BASAL9.3.6. Distribución de las fuerzas lateralesLa fuerza V así calculada debe distribuirse de acuerdo con la distribución de masas y debe aplicarse en cualquier dirección horizontal.

#PISO ÀREA LOSA CARGA MUERTA CARGA VIVA Wi[CM + 0.25 CV]. A LOSA[ m2] [T/ m2] [T/ m2] [T]1º 28 2.828 1.10 86.892SUMATORIA 86.892DISTRIBUCIÒN DE CORTANTE EN ALTURA

# PISOS Hi[ m ] H acum[ m ] Wi[T] Wi .H acumk[T. m] Fx [ T]1º 5.00 5.00 86.89 86.89 155.15SUMATORIA 86.89 155.154DISTRIBUCIÒN DE CORTANTE EN CADA PÒRTICOEJE # PISOS Fx [ T] ÀREA LOSA ÀREA COOPERANTE (%) ÀREA DISTRIBUCIÒN

36

[ m2]A 1º 155.15 28.00 14.00 0.50 77.58B 1º 155.15 28.00 14.00 0.50 77.581 1º 155.15 28.00 14.00 0.50 77.582 1º 155.15 28.00 14.00 0.50 77.58

9.3.7. Factor de reducción de respuesta para estructuras diferentes a las de edificaciónLas fuerzas sísmicas mínimas de diseño descritas en la sección 9.3.5 se han establecido a un nivel tal, necesario para producir desplazamientos sobre modelos elásticos de estructuras empotradas en su base, comparables con los desplazamientos esperados en estructuras reales sometidas al sismo de diseño.Se permite una reducción de fuerzas sísmicas mínimas de diseño mediante el factor R cuando el diseño de este tipo de estructuras provea de suficiente resistencia y ductilidad a las mismas, de manera consistente con la filosofía de diseño y las especificaciones de la presente norma. Condicion: Depositos elevados soportados por una pila o por apoyos no arriostrados

R=3

Por Tanto:Cortante Basal=77.58T

R

37

Cortante Basal=77.58T3

Cortante Basal=25.86T

Esquema de la Estructura Modelada en SAP 2000

39

DISEÑO DE LOSA ALIVIANADA DE CUBIERTADeterminamos primero el armado de la losa por medio de la relación de sus luces libres:

relacion de luces=luz libremayorluz libremenor

relacion de luces=6,403,40

relacion de luces=1,88<2

relacion de luces=LOSABIDIRECCIONAL

40

hminasignada=20cm

Cargas de Cubierta

Carga Muerta

Peso Propio Losa largom

anchom

espesorm # Volumen

m3 Peso EspecíficoKg/m3

Peso/m2Kg/m2

Loseta 1 1 0,05 0,050 2400 120,00Nervios 3,6 0,1 0,15 0,0540 2400 129,60Alivianamientos 0,4 0,2 0,15 8 0,096 1000 96,00

PESO PROPIO LOSA 345,60

Peso Propio Acabados(120Kg/m2)recomendado PESO PROPIO ACABADOS 120,00

TOTAL CARGA MUERTA 465,60

Carga VivaCarga viva Losas inaccesibles NEC 11 (kg/m2) 100,00

CARGA DE SERVICIO = 465,60 + 100,00CARGA DE SERVICIO = 565,60 kg/m2

Q=565,60kg

m2

Qu=1,50∗Q

Qu=848,40kg

m2

AnchoCooperante=0,5m

41

Carga por metrolineal=848,40kgm

∗0,5


DATOS DE LA LOSA ALIVIANADAL MAYOR 6,4 m

L MENOR 3,4 mW 0,8484 T/m2

Ancho Cooperante 0,5 m

W (Losa) 0,4242 T/m

Caso II

m=LMenorLMayor

m=3,406,40

=0.53

m=0.55W A=0.92WB=0.08

DATOS ADICIONALESfc 240 kg/cm2

fy 4200 kg/cm2

42

b 0,1 mh 0,2 md 17 cm

PARA LUZ MENOR 3,4 mW luzmenor=0,4242

Tnm

∗W A

W luzmenor=0,4242Tnm

∗0,92


Formulas de Calculoρcalculado=0.85

f cf y [1−√1− 2Mu

ϕ×0.85×f c×b×d2 ]

ρcalculado> ρmin (0.0033 )Se trabajaconel p calcuado(no sobrepaseelmaximo)ρcalculado< ρmin (0.0033 )Se trabajaconel p min

As= ρ×b×d

As=π ×r 2

43

M (T.m) 0,38 0,19 0,38

Mu= M*1,5(T.m) 0,56 0,28 0,56ƿ 0,005470 0,002654 0,005470

As 0,930 0,567 0,930

Ø calculado 10,88 8,49 10,88Ødef (mm) 12,00 10,00 12,00

PARA LUZ MAYOR 6,4 mW luzmenor=0,4242

Tnm

∗W A


∗0,08



f cf y [1−√1− 2Mu

ϕ×0.85×f c×b×d2 ]


As= ρ×b×d

As=π ×r 2

44

M (T.m) 0,116 0,058 0,116Mu= M*1,5(T.m) 0,174 0,087 0,174

ƿ 0,0016175 0,0008019 0,0016175As 0,567 0,567 0,567

Ø calculado 8,49 8,49 8,49Ødef (mm) 10 10 10

ETAPA IV: DISEÑO DE VIGAS3.1 ANÁLISIS DE CARGASA. CARGA PERMANENTE:

45

LosadeCubierta :0.3456T /m2

Tanque :1.896685714T /m2

Acabados: 0.120T /m2

Viga Tipo I :0.294T /m2

Viga Tipo II :0.072T /m2

D=2.728285714T /m2

B. CARGA NO PERMANENTE:Peso Agua :1.00T /m2


CV=0.1T /m2(NEC 11)

L=1.10T /m2

C. CARGA POR SISMOE=25.86T

TRANSFORMACIÓN DE CARGAS CARGA PERMANENTE

46

D=2.728285714T /m2

ÀREA COOPERANTE TIPO DE CARGALuz MenorS Luz MayorL m Q[m] [m] [T/m]A1 TRAPEZOIDAL 4.00 7.00 0.57 4.86

A2 TRAPEZOIDAL 4.00 7.00 0.57 4.86A3 TRIANGULAR 4.00 7.00 3.64A4 TRIANGULAR 4.00 7.00 3.64

Viga Tipo I :D=4.86T /m2

Viga Tipo II :D=3.64T /m2

CARGA NO PERMANENTEL=1.10T /m2

ÀREA COOPERANTE TIPO DE CARGALuz MenorS Luz MayorL m Q[m] [m] [T/m]A1 TRAPEZOIDAL 4.00 7.00 0.57 1.96

A2 TRAPEZOIDAL 4.00 7.00 0.57 1.96

47

A3 TRIANGULAR 4.00 7.00 1.47A4 TRIANGULAR 4.00 7.00 1.47

Viga Tipo I :L=1.96T /m2

Viga Tipo II :L=1.47T /m2

COMBINACIONES:1¿U=1.2D+1.6 L

2¿U=1.2D+L+E

3¿U=1.2D+L−E

Dimensiones de la EstructuraViga Tipo I :35×70

Viga Tipo II : 35×30

Columnas :30×30

ANALISIS DE LA ESTRUCTURAPORTICO 1 - 2

Combinación [1.2D+1.6 L] – Diagrama Momentos (Tm)

48

Combinación [1.2D+ L+E] – Diagrama Momentos (Tm)

PORTICO A – B

49

Combinación [1.2D+1.6 L] – Diagrama Momentos (Tm)

Combinación [1.2D+ L+E] – Diagrama Momentos (Tm)

50

ENVOLVENTE :1.2D+L+E

VIGA TIPO I: EJE 1-2SECCIÓN ASUMIDA : 35 × 70

Viga Tipo I:W 1=7792kg/m

W 1 :7.792T /m

51

Diagrama de Cortante (T)

52

VERIFICACIÓN DEL CORTANTE DE LAS VIGASvu=

V u Maximo

∅ ×b×d

Donde:∅=0.75

d=h−Recubrimiento

Recubrimiento=3cm

d= (70−3 ) cm=67cm

b=35cm

vu=15,28×103

(0.75×35×67 )cm2

vu=8,69kg /cm2

v p=0.53√ f c

v p=0.53√240kg/cm2=8.21kg/cm2

Consideraciones Si v p>vu→Requiere Estribos Mínimos

Si v p<vu→Requiere refuerzo de Estribos

Av=Vs×b×sfy

Av=(vu−vc )×bw×s

fy

Av=(8.69−8.21 )×35×16.75

4200

Av=0.067cm2

Av=A+B

53

Asumimos un diámetro de estribo de 10mm Espaciamiento en las proximidades de los Apoyos

s≤d4; s≤

674; s≤16.75 cm(escogido)

s≤8ϕL;s≤8∗2.5cm(Calculado Posteriormente);s ≤20cm

s≤24ϕT ;s≤24∗1.0cm ;s≤24 cm

s≤30 cm

Se requieren estribos cerrados de 10 mm de diámetro cada 16.75 ≈ 15 cm hasta una distancia L/3 de los apoyos. Espaciamiento en la Zona Central

s≤d2; s≤

672; s≤33.5 cm

Se requieren estribos cerrados de 10 mm de diámetro cada 33.5 ≈ 30 cm en el tramo central de la viga.Diagrama de Momento (Tm)

54

ARMADURA NEGATIVA (-)M u¿¿

b=35c mh=70cmd=h−3cm=70.00−3.00=67.00cmf c=240kg /cm2

f y=4200kg/cm2

ρ=0.85fcfy [1−√1−

2M u

0.90×0.85×fc×b×d2 ]ρ=0.007847>ρmin(0.00333)

As=0.007847×35×67=18.402cm2

4 ϕ25mm (A¿¿ s=19.64cm2)¿

ARMADURA POSITIVA (+)M u¿¿


f y=4200kg/cm2

ρ=0.85fcfy [1−√1−

2M u

0.90×0.85×fc×b×d2 ]ρ=0.003624> ρmin(0.00333)

As= ρmin×b×h

As=0.003624×35×67=8.50cm2

4 ϕ16mm(A¿¿ s=8.044cm2)¿

ARMADURA TORSIÓNEsta armadura se calcula por superar la altura o ser igual a 60 cm

As torsión=0.10∗Asmayor

55

As torsión=0.10∗19.64 cm2

As torsión=1.96cm2

As torsión por cada cara=1.96cm2/2

As torsión por cada cara=0.98cm2

1ϕ12mm por cara(A ¿¿ s=1,131cm2)¿

VIGA TIPO II : EJE A-BSECCIÓN ASUMIDA : 35 × 30

Viga Tipo II :W 2=5838kg /m

W 2=5.838T /m

56



V u Maximo

∅ ×b×d

Donde:

57

∅=0.75

d=h−Recubrimiento

Recubrimiento=3cm

d= (30−3 ) cm=27cm

b=35cm

vu=15,84×103

(0.75×35×27 ) cm2

vu=22,35kg /cm2

v p=0.53√ f c

v p=0.53√240kg/cm2=8.21kg/cm2



Av=Vs×b×sfy


fy

Av=(22.35−8.21 )×35×6.75

4200

Av=0.7953cm2

Av=A+B

58


s≤d4; s≤

274; s≤6.75cm(escogido)


s≤24ϕT ;s≤24∗1.0cm ;s≤24 cm

s≤30 cm

Se requieren estribos cerrados de 10 mm de diámetro cada 5 cm hasta una distancia L/3 de los apoyos. Espaciamiento en la Zona Central

s≤d2; s≤

272; s≤13.5cm

Se requieren estribos cerrados de 10 mm de diámetro cada 10 cm en el tramo central de la viga.Diagrama de Momento (Tm)

59



f y=4200kg/cm2

ρ=0.85fcfy [1−√1−

2M u

0.90×0.85×fc×b×d2 ]ρ=0.019152>ρmax

Cambiamos dimensiones por la cuantiamayor a lamàxima

NUEVA SECCIÓN ASUMIDA : 35 × 50


60


V u Maximo

∅ ×b×d

Donde:∅=0.75

d=h−Recubrimiento

Recubrimiento=3cm

d= (30−3 ) cm=27cm

b=35cm

vu=22.63×103

(0.75×35×47 ) cm2

vu=18.34kg /cm2

61

v p=0.53√ f c

v p=0.53√240kg/cm2=8.21kg/cm2



Av=Vs×b×sfy


fy

Av=(18.34−8.21 )×35×11.75

4200

Av=0.99cm2

Av=A+B


s≤d4; s≤

474; s≤11.75cm(escogido)

s≤8ϕL;s≤8∗2.2cm(CalculadoPosteriormente);s≤17.60cm

s≤24ϕT ;s≤24∗1.0cm ;s≤24 cm

s≤30 cm

Se requieren estribos cerrados de 10 mm de diámetro cada 11.75 ≈10 cm hasta una distancia L/3 de los apoyos. Espaciamiento en la Zona Central

62

s≤d2; s≤

472; s≤23.5cm

Se requieren estribos cerrados de 10 mm de diámetro cada 23.5 ≈ 20 cm en el tramo central de la viga.Diagrama de Momento (Tm)



f y=4200kg/cm2

ρ=0.85fcfy [1−√1−

2M u

0.90×0.85×fc×b×d2 ]ρ=0.00928>ρmin(0.00333)

As= ρmin×b×h

As=0.00928×35×47=15.27cm2

63

4 ϕ22mm (A ¿¿ s=15.20 cm2)¿

ARMADURA POSITIVA (+)M u(∓)=17,10Tmb=35c mh=50cmd=h−3cm=50.00−3.00=47.00cmf c=240kg /cm2

f y=4200kg/cm2

ρ=0.85fcfy [1−√1−

2M u

0.90×0.85×fc×b×d2 ]ρ=0.006254> ρmin(0.00333)

As= ρmin×b×h

As=0.006245×35×47=10.29cm2

4 ϕ20mm (A¿¿ s=12.57 cm2)¿

NO NECESITAMOS ARMADURA DE TORSION VIGA MENOR A 50 CM

64

VIGA ARRIOSTRAMIENTO: ADOTAMOS LOS MOMENTOS DE LA LUZ DE MAYOR SECCION Y ESTABLECEMOS EL DISEÑO DE VIGA PARA LA LUZ MENOR TAMBIENSECCIÓN ASUMIDA : 35 × 35

65



V u Maximo

∅ ×b×d

Donde:∅=0.75

d=h−Recubrimiento

Recubrimiento=3cm

d= (35−3 ) cm=32cm

b=35cm

vu=1,80×103

(0.75×35×32 ) cm2

66

vu=2.14kg /cm2

v p=0.53√ f c

v p=0.53√240kg/cm2=8.21kg/cm2



Av=A+B

Asumimos un diámetro MÌNIMO de estribo de 10mm Espaciamiento en las proximidades de los Apoyos

s≤d4; s≤

324;s≤8cm(escogido)


s≤24ϕT ;s≤24∗1.0cm ;s≤24 cm

s≤30 cm

Se requieren estribos cerrados de 10 mm de diámetro cada 8 ≈10 cm hasta una distancia L/3 de los apoyos. Espaciamiento en la Zona Central

s≤d2; s≤

322;s≤16cm

Se requieren estribos cerrados de 10 mm de diámetro cada 16≈ 20 cm en el tramo central de la viga.

67

Diagrama de Momento (Tm)



f y=4200kg/cm2

68

ρ=0.85fcfy [1−√1−

2M u

0.90×0.85×fc×b×d2 ]ρ=0.00427>ρmin(0.00333)

As=0.00427×35×32=4.78cm2

3ϕ 14mm(A ¿¿ s=4.62cm2)¿

Como la cuantía es cercana a la mínima mantenemos la armadura de corrido en toda la longitud de la vigaARMADURA POSITIVA (+)M u¿¿


f y=4200kg/cm2

ρ=0.85fcfy [1−√1−

2M u

0.90×0.85×fc×b×d2 ]ρ=0.004076>ρmin(0.00333)

As= ρmin×b×h

As=0.004076×35×32=4.56cm2

3ϕ 14mm(A ¿¿ s=4.62cm2)¿

Como la cuantía es cercana a la mínima mantenemos la armadura de corrido en toda la longitud de la viga

70

ETAPA V: DISEÑO DE COLUMNASCHEQUEO POR ESBELTEZ

COLUMNAS :1 A−2 A

Ec=15000 √240kg /cm2

Ec=232379.0008kg/cm2≈23237.90008MPa

ECol ICol=0.80 Ec I g

1+βd

I g=30×303

12=67500 cm4

βd=1.2D

1.2D+L+E= 1.17

35.87=0.0326

NOTA: ACI 10.10.6.2 El término βd no debe ser mayor que 1 ECol ICol=

0.80×232379.0008×675001+0.0326

ECol ICol=12152301030 kg cm2

VIGAS

71

I g=35×703

12=1000416.667 cm4

EVig IVig=0.50×232379.0008×1000416.667

1+0.0326

ECol IVig=112568189700kg cm2

ψ=∑ KCol

∑ KVig

ψ=

ECol IColLCol

EVig IVigLVig

ψ=

12152301030500

11256818970050

+112568189700

600

ψ=0.009965078654

ψB=0.009965078654

ψ A=1(Semi Empotrado)

Con los dos valores calculados ψB, ψ A se accede al nomograma para columnas con desplazamiento transversal y se obtiene:k=1.15

Esbeltez :k lur

<22

lu=500cm

r=0.3h

1.15×5000.3h

=22

h=1.15×5000.3×22

=287533

cm=87.1212cm

h≈90cm

72

Lo que indica que la columna deberá tener una altura mínimo de 90 cm para evitar el pandeo, debido a la gran altura de la columna se propone colocar una viga intermedia de 35×35 a la altura de 2.50m y optar una dimensión de columnas a 60×60

CONSIDERACIONES21.6.4 REFUERZO TRANSVERSAL (ACI 38-11) Pàgina 35621.6.4.3 La separacion del refuerzo transversal a lo largo del eje lonfgitudinal del elemento no debe exceder la menor de (a). (b) y (c):(a)La cuarta parte de la dimension mìnima del elemento(b) Seis veces el diametro de la barra de refuerzo longitudinal menor.(c)so . según definido en la ecuaciòn (21-2)

so=100+( 350−hx3 )(21−2)

El valor de so no debe ser menor a 150 mm y no es necesario tomarlo menos a 100 mmPagina 358:(b)El área total de la sección transversal del refuerzo de estribos cerrados de confinamiento rectangulares A sh . no debe ser menor que la requerida por las ecuaciones (21-4) y (21-5)

A sh=0.3sbc f cf yt [( Ag

Ach)−1](21−4 )

A sh=0.09sbc f cf yt

(21−5)

COLUMNA 1A-2A-1B-2B (80×80)

73

Diseño Longitudinalb=60cm

h=60cm

Recubrimiento=4 cm

Pu=37.17T

M u=41.86Tm

ρ=1.076603 %

A st=0.01076603×60×60=38.76 cm2

→12ϕ20mm(37.70 cm2)

Nota: El cálculo anteriormente descrito fue realizado mediante el programa del Ing. Jorge ZuñigaDiseño de la Armadura Transversal por ConfinamientoConsideraciones:Sentido x – Sentido y:(1 ) A sh=0.3

10×51×2404200 [( 60×60

51×51 )−1]=1998595

cm2=3.357983193

74

(2 ) A sh=0.0910×51×240

4200=459

175cm2=2.622857143cm2

A sh=3.36cm2→4 ϕ10mm(3.14cm2)

ESQUEMA ARMADO

ETAPA V: DISEÑO DE CIMENTACION (LOSA DE CIMENTACIÓN)Datos del proyecto:σ s=18T /m2

f c=240kg /cm2

f y=4200kg/c m2

RECOMENDACIÓN: Si no se conoce el factor μ se recomienda se tome como valor 1/6.

75

¿x=LongitudTotal x=∑ Lx

LTx = (3.00+3.00 )m=6.00m

¿ y=LongitudTotal y=∑ Ly

¿ y=(6.00+6.00 )m=12.00m

¿=6.00+12.00=18.00m

f x=6.00

18.00=1

3

f y=12.0018.00

=23

a) PRE DISEÑO DE LA LOSA:Carga Total:

PT=37.17×4 T

PT=148.68T

AT=6.00m×3.00m=18.00m2

σ s=PTAT

76

σ s=148.6818.00

σ s=8.26T /m2<18.00T /m2OK

b) Altura efectiva de la losa (d):d=8

13×LMayor

d=813×6.00=50cm

h=d+7=57.00cm

Asumo

c) Primero verificar si no hay problema de punzonamiento:*Importante: La Losas suelen presentan problemas de punzonamientovu=

V u

ϕ.Perìmetro . d

V u=PuMayor

V u=37.17T

Distancia a cada lado: (60+58 )=118cm

Perímetro Critico: 118cm×4=472cm

h=65cmd=58cm

77

vu=37.17×103 kg

0.75×472×58cm2 =1.81kg/cm2

v p=1.06√240kg/cm2=16.42kg /cm2

v p>vuOK

d) Ancho colaborante en franjas:Sentidox=Eje (1−2 )=3.00m

Sentidoy=Eje (A−B )=1.50m

e) Chequeo del Radio de la Zapata Circular Equivalente:Ro=

4√ 10 E×h3

3×(1−μ2)× βs

E≈2300000T /m2

h=0.65m

μ=1 /6

βs=120 σs=120×18=2160T /m3

R=4√ 103×

2300000×0.653

(1−(1/6 )2)×2160=5.63m

Si:B>2R→B=RB<2R→B=B

f) Análisis de Franjas:Sentido x:Eje 1 - 2

EJE B 2R B AdoptadaA 1.50 11.26 1.50B 1.50 11.26 1.501 3.00 11.26 3.002 3.00 11.26 3.00

78

h=0.65mB=3.00md=0.58m

I=3.00×0.653

12

I=0.06865625m4

Sentido y:Eje A - Bh=0.65mB=1.50md=0.58m

I=1.50×0.653

12

I=0.034328125m4

COMPROBACIÓN PROGRAMA VIGCIM (Ing. Jorge Zuniga)SENTIDO X

79

SENTIDO Y

Consideraciones: Todas las presiones del suelo son menores que σ s=18T /m2

Diseño de Armadura: Sentido x:Armadura Superior – Inferior:B=3.00mh=0.65md=0.58mM u=33.91Tm

80

ρ=0.0008972<ρmin (0.0033)

A s=57.42cm2→1ϕ22mm@20cm

Sentido y:Armadura Superior – Inferior:B=1.50mh=0.65md=0.58mM u=35.06Tm

ρ=0.0019<ρmin(0.0033)

A s=57.42cm2→1ϕ22mm@20cm

ESQUEMA ARMADO

81PROYECTO N°2

82

OBJETIVO:General: Diseñar un tanque cisterna con una sobrecarga de parqueadero.Especifico: Desarrollar una guía práctica de diseño, en la cual se especifique los detalles técnicos y normativos.INTRODUCCIÓNEl presente informe describe el diseño de: Tanque de Cisterna (Armado de Paredes – Losa de Fondo) Losa de Cubierta DISEÑO DE DEPÓSITO

NOTA: Esquema Sistema Empotrado- EmpotradoDatos de diseño:Materiales: Concreto : f c=240 kg/cm2

Acero: f y=4200kg /cm2

δFluido (Agua ) :1000kg /m3

83

δ Suelo :1680kg /m3

ϕ (Ángulo de Fricción del Suelo)=32 °

σ Suelo=18T /m2

2. ESPESOR DEL RECIPIENTEe=0.10H

e=0.10×2.50me=0.25m=25cm

Losade Fondo :e ´=e=0.25m

84

5. LOSA DE CUBIERTA5.1. Determinación de la altura de la losa:

LMayorLMenor

=54=1.25<2→Losa Bidireccional

* Para losas que tengan una relación entre el lado largo y el lado corto menor que 2, se aplica:

hmin=ln ( 800+0.0712 f y)

36000

ln=4.50m

hmin=4.50 (800+0.0712(4200))

36000

hmin(Maciza )=0.13738m

Alturas Equivalentes de Losa Maciza a Losa Alivianada

85

Alturas EquivalentesLosa Maciza (cm) Losa Alivianada (cm)hasta 14.5 2014.6 - 18.06 2518.07 - 21.54 30hdiseño(Alivianada)¿20cm

6. ANÁLISIS DE CARGAS LOSA DE CUBIERTA

86

6.1. CARGA PERMANENTE:TIPO DE LOSA: BIDIRECCIONAL ALIVIANADA

Ilustración 4 Esquema de Losa Alivianada de 1m2 LOSA Nervios: [ 3.60×0.15×0.10 ]m3×2400kg /m3=129.6kg /m2





PARQUEADERO*Consideraciones: Debido a la funcionalidad (parqueadero) que se le va a dar la losa, se ha considerado para su diseño una sobrecarga de buseta (15 pasajeros)

BUSETA (15 Pasajeros) NISSAN NV350 URVAN

Dimensión Buseta : (5.23×1.88 )m=9.8324m2≈10m2

Peso Propio Buseta :3.500T

87

Capacidad M áxima de Carga :1.420T

Peso Total Buseta (Peso Propio + Carga): 4.92T

Peso Total Buseta/ m2 : 0. 492T /m2

ACABADOSA cabados: 0.12T /m2

CM : Peso Losa + Peso Buseta + Acabados

CM :0.9576 T /m2

6.2. CARGA NO PERMANENTECV : 0.20T /m2

6.3. CARGA DE SERVICIOQ=CM +CV

Q=1.1576T /m2

7. DISEÑO DE PAREDES7.1. Por acción del agua:

E=δFluido×H 2

2

E=1000kg/m3×(2.50m )2

2

E=3125kg /m

V=E

V=3125kg

88

V u=1.5×3125kg=4687.5kg

vc=V u

ϕ×b×d

vc=4687.5kg

0.75×100cm×21cm=2.98kg /cm2

v p=0.53√ f c

v p=0.53√240kg/cm2=8.21kg/cm2

v p>vcOK

M=E×z

z=H3

M=E×H3

M=3125kg×2.50m

3

M=2604.166667 kg .m≈2604.17kg .m

M=260417 kg . cm

M u=1.5×260417 kg . cm=390625.5kg . cm7.1.1. ARMADOCalculo de cuantía:M u=390625.5kg .cm

b=100cmd=21cm

ρ=0.85f cf y [1−√1− 2Mu

ϕ×0.85×f c×b×d2 ]

ρ=0.002402738991>ρmin (0.0015)

89

A s=ρ×b×d

A s=0.002402738991×100cm×21cm=5.05cm2

5ϕ 12mm (5.65cm2 )1ϕ 12mm@20cm

7.2. Por acción del suelo:E=γ s×

H 2

2×k a

k a(Coeficiente de Empuje Activo)

k a=Cosβ×Cosβ−√cos2β−cos2ϕ

Cosβ+√cos2β−cos2ϕ

β=0 °ϕ=32°

k a=cos (0)×cos (0)−√cos2 (0 )−cos2(32)

cos(0)+√cos2(0)−cos2(32)

k a=1−sin 321+sin 32

k a=0.307258524

E=1680kg/m3×(2.50m)2

2×0.307258524

E=1613.107251kg/m

V=E

V=1613.107251 kg

V u=1.5×1613.107251kg=2419.660877 kg

vc=V u

ϕ×b×d

90

vc=2419.660877 kg

0.75×100cm×21cm=1.54 kg/cm2

v p=0.53√ f c

v p=0.53√240kg/cm2=8.21kg/cm2

v p>vcOK

M=E×H3

M=1613.107251 kg×2.50m

3

M=1344.256043kg .m

M u=1.5×1344.2560437 kg .m=2016.384064kg .m

M u=201638.4064 kg . cm

7.2.1. ARMADOCalculo de cuantía:M u=201638.4064 kg . cm

b=100cmd=21cm

ρ=0.85f cf y [1−√1− 2Mu

ϕ×0.85×f c×b×d2 ]

ρ=0.001225051954< ρmin(0.0015)

A s=ρ×b×d

A s=0.0015×100cm×21cm=3.15cm2

4ϕ10mm (3.14 cm2 )1ϕ10mm@25cm

91

7.2.2. Armadura de Repartición: A s(Repartición)=0.0020×b× t

A s(Repartición)=0.0020×100cm×25cm



5ϕ 8mm (2.51cm2)1ϕ 8mm@20cm

8. LOSA DE PISOPeso Unitario de Paredes : (2.50×1.00×0.25 )m3×2.4T /m3=1.50T /m

Losa de Cubierta : 1.1576T /m2

Peso Total de Losa de Cubierta : 1.1576T /m2× (5×4 )m2=23.152T

Perímetro de las Paredes : (5+5+3.5+3.5 )m=17m

WW l

=23.152T17m

=1.361882353T /m

Peso Paredes ( ρ )= (1.50+1.361882353 )T /m=2.861882353T /m8.1. Armadura Inferior (+)M a=0.10× ρ×(a+b)

a=4mb=5m

M a=0.10×(2.861882353T /m)×(4+5)m

M a=2.575694118Tm/m

M au=1.5×2.575694118Tm /m=3.863541177Tm

b=100cmd=21cm

92

ρ=0.85f cf y [1−√1− 2Mu

ϕ×0.85×f c×b×d2 ]

ρ=0.00237579302<ρmin (0.0033)

A s=ρ×b×d

A s=0.0033×100cm×21cm=6.93cm2

5ϕ 14mm (7.70cm2 )1ϕ 14mm@20cm

8.2. Armadura Inferior (-)M b=0.10× ρ×(a+b)× a

b

M b=0.10×(2.861882353T /m)×(4+5)m× 45

M b=2.060555294 Tm/m

M au=1.5×2.060555294Tm/m=3.090832941Tm

b=100cmd=21cm

ρ=0.85f cf y [1−√1− 2Mu

ϕ×0.85×f c×b×d2 ]

ρ=0.00237579302<ρmin (0.0033)

A s=ρ×b×d

A s=0.0033×100cm×21cm=6.93cm2

5ϕ 14mm (7.70cm2 )1ϕ [email protected]. Armadura MínimaA smin=0.0033×b×d

93

A smin=0.0033×100cm×21cm

A smin=6.93cm2

5ϕ 14mm (7.70cm2 )1ϕ 14mm@20cm

9. DISEÑO DE LOSA CUBIERTA

Determinamos primero el armado de la losa por medio de la relación de sus luces libres:relacion de luces=luz libremayor

luz libremenor

relacion de luces=4,503,50

relacionde luces=1,29<2

relacion de luces=LOSABIDIRECCIONAL

w=1.1576T /m2DATO ANTERIOR

hdiseño(Alivianada)¿20cmCALCULADOEN ELPREDISEÑO

AnchoCooperante=0,5m

94


∗0,5


DATOS PARA LOSA ALIVIANADAL MAYOR 4,5 m

L MENOR 3,5 mW 1,1576 T/m2

Ancho Cooperante 0,5 m

W (losa) 0,5788 T/m

Caso II

m=LMenorLMayor

m=3,504,50

=0.78

m=0.78W A=0.71WB=0.29

DATOS ADICIONALESfc 240 kg/cm2

fy 4200 kg/cm2

b 0,1 mh 0,2 md 17 cm

PARA LUZ MENOR 3,5 mW luzmenor=0,5788

Tnm

∗W A

95


∗0,71



f cf y [1−√1− 2Mu

ϕ×0.85×f c×b×d2 ]


As= ρ×b×d

As=π ×r 2

M (T.m) 0,42 0,21 0,42Mu= M*1,5(T.m) 0,63 0,31 0,63

ƿ 0,006150 0,002971 0,006150As 1,045 0,567 1,045

Ø calculado 11,54 8,49 11,54Ødef (mm) 12,00 10,00 12,00

96

PARA LUZ MAYOR 4,5 mW luzmayor=0,5788

Tnm

∗W B

W luzmayor=0,5788Tnm

∗0,29

W luzmayor=0,167852Tnm


f cf y [1−√1− 2Mu

ϕ×0.85×f c×b×d2 ]


As= ρ×b×d

As=π ×r 2

M (T.m) 0,283 0,142 0,283Mu= M*1,5(T.m) 0,425 0,212 0,425

ƿ 0,0040589 0,0019852 0,0040589As 1,045 0,567 1,045

Ø calculado 11,54 8,49 11,54

97

Ødef (mm) 12 10 12

memoria de calculo depositos

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