Calculo Estructural Tanque Septico 2m351r

DISEÑO DE TANQUE SEPTICO V=35M3 Proyecto:

MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO EN LA LOCALIDAD DE OXAPAMPA, DISTRITO DE CHILLIA – PROVINCIA DE PATAZ – LA LIBERTAD

Fecha:

Mar-13

Consideraciones: En el diseño de las estructuras de los reservorios, se ha tomado la condicion de carga mas critica, que es cuando la estructura esta sometida al empuje del terreno, razon por la cual obtenemos el coeficiente de empuje activo, para luego obtener el empuje total del terreno DATOS : VOLUMEN (V) ANCHO DE LA PARED (b) ALTURA DEL AGUA (h) BORDE LIBRE (B.L.) ALTURA TOTAL (H) PESO ESPECIFICO DEL AGUA (§a) PESO ESPECIFICO DEL TERRENO (§t) COEFICIENTE DE FRICCION COHESION COEFICIENTE DE EMPUJE ACTIVO CAPACIDAD DE CARGA DEL TERRENO (öt) PESO ESPECIFICO DEL CONCRETO (§c)

= = = = = = = = = = = =

35.40 0.20 2.10 0.85 2.95 1,000.00 2,500.00 27.00 0.02 0.51 1.00 2,400.00

m3. m. m. m. m. Kg/m3. Kg/m3. º Kg/cm2. Kg/cm2. Kg/m3.

A) CALCULO DE MOMENTOS Y ESPESORES Los límites de relación de b/h son de 0.5 a 3.0 b/h = COEFICIENTES y=0 y = b/4 b/h x/h Mx My Mx My 0 0.000 0.025 0.000 0.014 ¼ 0.010 0.019 0.007 0.013 0.07 ½ 0.005 0.010 0.008 0.010 ¾ -0.033 -0.004 -0.018 0.000 1 -0.126 -0.025 -0.092 -0.018

0.07 y = b/2 Mx 0.000 -0.014 -0.011 -0.006 0.000

My -0.082 -0.071 -0.055 -0.028 0.000

MOMENTOS y=0 b/h

x/h

0.07

0 ¼ ½ ¾ 1

Mx 0.000 37.613 18.806 -124.121 -473.918

y = b/4 My 94.031 71.464 37.613 -15.045 -94.031

Mx 0.000 26.329 30.090 -67.703 -346.035

y = b/2

My 52.658 48.896 37.613 0.000 -67.703

M = k x §a x h3 DEL CUADRO:

M

Mx 0.000 -52.658 -41.374 -22.568 0.000

(01) =

473.918

Kg-m.

CALCULO DEL ESPESOR DE LA PARED: ½ e=

6M ft x b

(02)

My -308.423 -267.049 -206.869 -105.315 0.000

DONDE : ft F'c Mx My b

= = = = =

0.85(F'c)^½ 210.00 473.92 206.87 100.00

= Kg/cm2. Kg-m. Kg-m. cm.

12.32 Kg/cm2.

REMPLAZANDO VALORES EN (02) TENEMOS: e

=

15.19 cm.

PARA EL DISEÑO SE ASUME, QUE: e =

20.00 cm.

CALCULO DEL ESPESOR DE LA LOSA DE CUBIERTA SE CALCULA COMO LOSA ARMADA EN DOS DIRECCIONES Espesor e

=

L/25

(03)

L

=

b + ((2*e)/2)

(04)

REMPLAZANDO VALORES EN (04): L

=

0.40 m.

=

0.02 m.

=

0.15 m.

LUEGO EN 03: Espesor e ASUMIENDO PARA EL PROYECTO Espesor e

SEGÚN EL REGLAMENTO NACIONAL DE CONSTRUCCIONES, PARA LOSAS MACIZAS EN DOS DIRECCIONES 1:1 MA = MB = CW(L^2) DONDE:

C PESO PROPIO CARGA VIVA PESO TOTAL

(05) = =

0.036 0,15 x 2400

=

=

Wtotal

= = =

360.00 kg/m2 150.00 kg/m2 510.00 kg/m2

MB

=

2.94 kg-m.

REEMPLAZANDO EN LA ECUACION 05: MA CALCULO DEL PERALTE: d

=

M Rb

½

(06)

SIENDO: M = MA = MB b

= =

2.94 kg-m. 100.00 cm.

R = ½ * fc * j * k

(1)n

=

PARA

(2)k PARA

= =

j

=

10.17 0.365 1 - k/3

(08)

(1)n = Es/Ec = (2.1 x 10^6)/(W^1.5 * Fy * (f'c)^½) W f'c Fy

=

n k

(07)

= = =

2.40 Tn/m3. 175.00 kg/cm2. 4,200.00 kg/cm2.

= =

1,400.00 kg/cm2. 79.00 kg/cm2.

Tn/m3. kg/cm2. kg/cm2.

1/(1+fs/(nf'c)) fs fc

EN LA ECUACION 08: j

=

0.878

R

=

12.65

EN LA ECUACION 09:

REEMPLAZANDO VALORES EN 06: d

=

0.48 cm.

EL ESPESOR TOTAL (e), CONSIDERANDO UN RECUBRIMIENTO DE 2.5 CM. Recubrimiento ( r ) e total = d + r

=

2.50 cm.

e total

=

2.98 cm.

0.03

<

0.15

m.

=

12.50

cm.

SIENDO:

=

0.03 m.

CONFORME

PARA EL DISEÑO SE CONSIDERA: d

CALCULO DEL ESPESOR DE LA LOSA DE FONDO ASUMIENDO EL ESPESOR DE LA LOSA DE FONDO Y CONOCIDA LA ALTURA e' h

= =

0.20 m. 2.10 m.

PESO PROPIO DEL AGUA (h x §a) PESO PROPIO DEL CONCRETO (e' x §c) w

= =

2,100.00 kg/m2. 480.00 kg/m2.

=

2,580.00 kg/m2.

DEBIDO A LA ACCION DE LAS CARGAS VERTICALES ACTUANTES PARA UNA LUZ INTERNA, SE PRODUCEN SE PRODUCEN LOS SIGUIENTES MOMENTOS: MOMENTO DE EMPOTRAMIENTO EN LOS EXTREMOS: M = -(W x L^2 /192) MOMENTO EN EL CENTRO: M = W x L^2 /384

(09)

M

=

-0.54 kg-m.

(10)

M

=

0.27 kg-m.

CHEQUEO DEL ESPESOR DE LA LOSA: EL ESPESOR SE CHEQUEA POR MEDIO DEL METODO ELASTICO, CONSIDERANDO EL MAXIMO MOMENTO ABSOLUTO:

e

ft F'c M b

=

= = = =

6M ft x b

½ (11)

0.85(F'c)^½ = 210.00 KG/CM2. 0.54 KG-M 100.00 CM

12.32 KG/CM2.

REMPLAZANDO EN LA ECUACION 11: e

=

0.51

<

0.51 cm. 20.00

cm.

CONFORME

POR LO TANTO CONSIDERANDO EL RECUBRIMIENTO: r

=

4.00 cm.

d

=

16.00 cm.

PERALTE:

B) DISTRIBUCION DE LA ARMADURA DEL TANQUE SEPTICO

As

=

M fs x j x d

(12)

DONDE: M = fs = j = d =

MOMENTO MAXIMO ABSOLUTO EN KG-M. FATIGA DE TRABAJO EN KG/CM2. RELACION ENTRE LA DISTANCIA DE LA RESULTANTE DE LOS ESFUERZOS DE DE COMPRESION AL CENTRO DE LA GRAVEDAD DE LOS ESFUERZOS DE TENSION. PERALTE EFECTIVO EN CM.

CALCULO DE LA ARMADURA DE LA PARED: M+ Mfs n e r d efectivo j k b

= = = = = = = = = =

473.92 267.05 900.00 9.00 20.00 10.00 7.50 0.85 0.441 100.00

R = ½ * fs * j * k n k

= =

j

=

10.50 0.48 1 - k/3

kg-m. kg-m. kg/cm2. Valores recomendado en las Normas Sanitarias - ACI-350 cm. cm.

cm.

(1)n

=

PARA

(2)k PARA

(1)n = Es/Ec = (2.1 x 10^6)/(W^1.5 * Fy * (f'c)^½) W f'c Fy

=

= = =

2.40 Tn/m3. 175.00 kg/cm2. 4,200.00 kg/cm2.

Tn/m3. kg/cm2. kg/cm2.

= =

900.00 kg/cm2. 79.00 kg/cm2.

j

=

0.84

R

=

18.13

1/(1+fs/(nf'c)) fs f'c

EN LA ECUACION 08: EN LA ECUACION 09:

REEMPLAZANDO VALORES EN 06: d

=

0.51 cm.

RESUMEN DEL CALCULO DEL ACERO (TANQUE SEPTICO DE 35 M3.) PARED

DESCRIPCION Momento "M" (kg - m) Espesor Util "d" (cm.) fs (kg/cm2.) n f'c (kg/cm2.) k = 1/(1+ fs / (n x f'c)) j = 1 - (k/3) Area de Acero As = (100 x M)/(fs x j x d) (cm2.) C b (cm.) e (cm.) Cuantia Mínima Asmín = C x b x e (cm2.) Area Efectiva de As2. (cm2.) Area Efectiva de Asmín2. (cm2.) Ø de Acero Distribución 3/8"(Aacero/Aacero total) (m.)

LOSA DE VERTICAL HORIZONTALCUBIERTA 473.92 308.42 2.94 16.00 16.00 8.50 900.00 900.00 1,400.00 9.00 9.00 10.00 79.00 79.00 79.00 0.441 0.441 0.361 0.853 0.853 0.880

LOSA DE FONDO 0.54 16.00 900.00 9.00 79.00 0.441 0.853

3.86 0.0018 100 20.00

2.51 0.0018 100 20.00

0.03 0.0018 100 15.00

0.00 0.0018 100 20.00

3.6 3.6 3.6

3.6 3.6 3.6

2.7 2.7 2.7

3.6 3.6 3.6

0.26

3/8" 0.28

3/8" 0.37

3/8"

3/8" 0.28

C) CHEQUEO POR ESFUERZO CORTANTE Y ADHERENCIA CHEQUEO DE LA PARED 1. - ESFUERZO CORTANTE MAXIMA (V), SERA: V = (§a x h^2) /2

(13)

REEMPLAZANDO VALORES EN LA ECUACION 13: V

=

2,205.00 kg.

ESFUERZO CORTANTE NOMINAL v = V/(j x b x d) DATOS

J = 7/8

=

(14) 0.875

POR LO TANTO: v

=

1.58 kg/cm2.

EL ESFUERZO PERMISIBLE NOMINAL EN EL CONCRETO PARA MUROS NO EXCEDERA DE: Vmáx = 0,02 * f'c Para f'c =

175.00

(15)

kg/cm2. Vmáx

=

1.58

3.50 kg/cm2. <

3.50

CONFORME

2.- CHEQUEO POR ADHERENCIA ESFUERZO DE ADHERENCIA u = V /(£o * J * d) SIENDO:

£o para Ø 3/8 @

37.04 25.00 cm.

=

6.80

V j d

= = =

2,205.00 kg/cm2. 0.85 37.50 cm.

u

=

10.17 kg/cm2.

f'c

=

210.00 kg/cm2.

umáx

=

10.5 kg/cm2.

10.17

<

ESFUERZO PERMISIBLE POR ADHERENCIA umáx = 0,05 * f'c

10.5

CONFORME

CHEQUEO DE LA LOSA DE CUBIERTA 1. - ESFUERZO CORTANTE MAXIMA (V), SERA: V = W * S /3 W S=b

= =

510.00 Kg/m2. 0.20 m.

V

=

34.00 Kg/m2.

Remplazando

2. - CORTANTE UNITARIO (v), SERA: v = V / b*d b d

= =

v

=

100.00 cm. 12.50 cm. 0.03 Kg/m2.

3. - ESFUERZO CORTANTE MAXIMA UNITARIO (vmáx), SERA: vmáx = 0,29 * (f'c^(1/2)) vmáx

=

4.20

0.03

<

4.20

Kg/m2. CONFORME

2.- CHEQUEO POR ADHERENCIA ESFUERZO DE ADHERENCIA u = V /(£o * J * d) SIENDO:

£o para Ø 3/8 @

37.04 20.00 cm.

=

2.84 REDONDEAR

V j d

= = =

0.20 kg/cm2. 0.879 7.50 cm.

u

=

0.21 kg/cm2.

f'c

=

175.00 kg/cm2.

umáx

=

8.75 kg/cm2.

0.21

<

24

ESFUERZO PERMISIBLE POR ADHERENCIA umáx = 0,05 * f'c

8.75

CONFORME