Memorias de Calculo Tanque

APLICACIONES INFORMATICAS A LA INGENIERIA ESTRUCTURAL ING. CRISTIAN BOLÍVAR Tanque anaerobio

COD: 9012004 FECHA: JUNIO 1

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA

SEDE MANIZALES

FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA

ESPECIALIZACION EN ESTRUCTURAS

APLICACIONES INFORMATICAS

TRABAJO FÍNAL TANQUE ANAEROBIO

Trabajo Presentado por:

CRISTIAN DAVID BOLIVAR BUITRAGO

Trabajo Presentado a:

INGENIERO OSCAR DIEGO CALVO OROZCO

MANIZALES, (CALDAS), JUNIO DE 2012



DISEÑO ELEMENTOS SHELL Y FRAME

TANQUE ANAEROBICO

1 DESCRIPCIÓN

La estructura ubicada en el Municipio de Cali consiste en un tanque (filtro

anaeróbico) constituido por columnas de 35 cm x 35 cm de 8 metros de altura

separadas radialmente a 45 grados para un total de 8 columnas, vigas en la

base, parte media y final del tanque con sección transversal de 23 cm x 35 cm,

Paredes de 23 cm de espesor y losa de 35 cm de espesor.

Los elementos anteriores fueron modelados en SAP 2000 V14 para elementos

frame y shell.



2 ESPECIFICACIONES DE CONSTRUCCIÓN

Las siguientes son las

especificaciones mínimas establecidas para los materiales utilizables en lacons

trucción:

(a) Concreto - El concreto debe tener una resistencia a la compresión a los 28

días, f ´c, igual o superior a 28 Mpa,

(b) Acero de refuerzo - El acero de refuerzo longitudinal puede ser liso o

corrugado. En ningún caso, el acero de refuerzo puede tener un límite de

fluencia, fy, inferior a240 MPa. Se dispuso el uso de acero de 60.000 psi.

La placa de contrapiso llevará malla electro soldada de 6.0 mm.

3 CARGAS Kg/2

Carga de viento 25

Carga Lateral 112,65

CARGA MUERTA

Como no tiene carga muerta sobrepuesta, se considera el peso propio de la

estructura.

kg/m2

Peso propio de la estructura 21207

Carga por empuje de agua 4800

Total 26007



4 SISMO (ANALISIS DINAMICO)

ESPECTRO DE DISEÑO

Espectro calculado y establecido para la zona 6



5 DITRIBUCIONES DE CARGA

La losa se modelo con elementos Shell, el cual se encarga de distribuir las

cargas.

6 COMBINACIONES DE CARGA

TABLE: Combination Definitions

ComboName ComboType AutoDesign CaseType CaseName ScaleFactor

Text Text Yes/No Text Text Unitless

COMB1 Linear Add No Linear Static DEAD 1,4

COMB1 Linear Static PRES_AGUA 1,4



COMB2 Linear Static VIVA 1,6


COMB3 Linear Static VIENTO 0,8




COMB5 Response Spectrum SISX 1


COMB6 Response Spectrum SISY 1




COMB8 Response Spectrum SISX 1


COMB9 Response Spectrum SISY 1


COMB10 Linear Static VIVA 1,7




ENVELOPE Envelope No Response Combo COMB1 1

ENVELOPE Response Combo COMB2 1












7 ANALISIS Y CÁLCULO ESTRUCTURAL

La estructura se analizó utilizando el programa de

computador SAP2000 V14 Non Linear, que analiza las

combinac iones de carga : carga muer ta , carga v iva , s i smo

sent ido 1 , sismo sentido 2, y las cargas vivas personifican una

combinación de la carga, y los sismos representan sentidos

ortogonales de llegada.

Las combinaciones de carga se muestran en la tabla anterior

Las condiciones de apoyo se muestran en la siguiente grafica:



Diseño de la losa

A l a n a l i z a r e l m o d e l o e s t r u c t u r a l c o n f o r m a d o c o n

l o s d a t o s anter iores , an tes de d iseñar los d is t in tos

e lementos es tructura les , ver i f i camos e l l ími te de la der iva de

acuerdo a la Norma NSR-10, v iendo que se cumpla d icha

norma (Deriva <= 1.0%.h):

S i l a der iv a es >= 1 .0% .h Es necesar io R ig id izar l a

Es truc tura para obtener una Deriva aceptable a la Norma.

8 E V A L U A C I Ó N D E L A D E R I V A M Á X I M A

L a d e r i v a m á x i m a e n c u a l q u i e r p u n t o d e l p i s o i ,

s e o b t i e n e c o m o l a d i f e r e n c i a e n t r e l o desp lazami

entos hor izonta l es to ta les máximos de l punto en e l p i so i y

los desplazamientos horizontales totales máximos de un punto



Joint OutputCase CaseType StepType U1 U2 U3 R1 R2 R3

Text Text Text Text cm cm cm Radians Radians Radians

1 ENVELOPE Combination Max 0 0 0 0 0 0

1 ENVELOPE Combination Min 0 0 0 0 0 0



3 ENVELOPE Combination Max 0,054838 0,054838 -0,000252 0,00021 0,000206 4,292E-13

3 ENVELOPE Combination Min -0,054838 -0,054838 -0,005598 -0,000206 -0,00021 -4,292E-13

4 ENVELOPE Combination Max 0,054838 0,054838 0,000548 0,00016 0,000253 4,292E-13


























































TABLE: Joint Displacements - Absolute



9 MODELADO DE LA ESTRUCTURA TOTAL

La estructura se modelo en tres pasos.

El primero contempló la modelación de los elementos frame (vigas y columnas)

y los elementos Shell (paredes de la estructura).

Seguido de esto, se modeló la losa de cimentación siguiendo los fundamentos

vistos en clase para una zapata.

Después se calcularon los pilotes que ha de necesitar la estructura.

Losa de cimentación diseñada en el programa SAP 2000

9 DISEÑO DE LOS ELEMENTOS

Vigas

Refuerzo Mínimo - El refuerzo mínimo de las vigas de amarre debe ser

el siguiente:

(a) Refuerzo longitudinal - El refuerzo longitudinal de las vigas de amarre se

debe disponer de manera simétrica respecto a los ejes de la sección, mínimo

en dos filas. El refuerzo longitudinal no debe ser inferior a 4 barras N° 5 (5/8"),

d ispues tos en forma rec tangular para anchos de v iga igua l a

180 mm. Y para anchos inferiores a 90 mm.



(b) Refuerzo transversal - Considerando como luz el espacio

comprendido entre co lumnas de amarre ub icadas en e l e j e de la

v iga , o en tre muros estruc tura les transversales al eje de la viga, se

deben utilizar estribos de barra N" 3 (3/8") espaciados a 100 mm en los

primeros 1000 mm de cada extremo de la luz yespaciados a 150 mm en

el resto de la luz. Se dispuso de flejes de 3/8”, espaciados 10 centímetros en el

primer metro de la viga, vecindario a los bordes, y el resto en flejes espaciados

a 15 centímetros.

Columnas

En general, las columnas se construirán en concreto reforzado. Las

columnas deben anclarse a la cimentación, pudiendo utilizarse

empalmes por traslapo en la base de la columna, y deben rematarse

anclando el refuerzo en la viga de amarre superior. Cuando una columna

tenga dos niveles, se puede realizar un empalme

por t ras lapo en cada n ive l . Las co lumnas se deben vac iar con

posterioridad al alzado de los muros y directamente contra ellos.

Dimensiones - La sección transversal de las columnas debe tener un área no

inferior a 122500 mm2 (350 cm2}, sobresaliendo 12 cm de la cara

exterior del tanque.

(a) Refuerzo longitudinal - El refuerzo longitudinal de las columnas se debe

disponer de manera simétrica respecto a los ejes de la sección, mínimo en dos

filas. El refuerzo longitudinal no debe ser inferior a 6 barras N° 5 (5/8"),

d ispues tos en forma rec tangular .

(b) Refuerzo transversal

Debe u t i l i zarse refuerzo t ransversa l cons i s tente en estribos

cerrados mínimo de diámetro N° 3 (3/8"), espaciados a 200 200 mm.

Los primeros seis estribos se deben espaciar a 100 mm en las zonas

adyacentes a los elementos horizontales de amarre.



Muros

Los muros se modelaron con un espesor de 25cm en concreto de 28 Mpa. Para

las solicitaciones inducidas en el modelo se analizó el tanque por anillos, es

decir, se tomaron franjas del mismo para ir asignando acero de refuerzo.

Primer anillo (anillo inferior)

Para esta zona del tanque se requiere acero 13 varillas # 6 @ 7,5cm en las dos

direcciones formando una malla. Estas especificaciones son por metro de muro

Segundo anillo (anillo intermedio)



Tercer anillo (anillo final)



Losa de cimentación

La losa se modeló en SAP 2000 con un espesor de 35cm en concreto de 28

MPa. Para las solicitaciones inducidas, la losa se modelo siguiendo los pasos

que se siguen para modelar y diseñar una zapata, se obtuvieron los datos

necesarios para conocer las cuantías necesarias cuyos datos son los siguientes.

10 varillas Acero # 7 @ 10 cm en las dos direcciones.



Pilote

UBICACIÓN: CALI

PILOTE

c= 3,00 ton/m2 (Cohesión)

Df= 6 m (Profundidad de desplante)

γ= 1,60 ton/m3 (Gamma del suelo)

R= 0,15 m (Radio del pilote)

φ= 25,00 ° (Angulo de fricción)

Nc= 24,00 (Factor de capacidad de carga)

Nq= 12,00 (Factor de capacidad de carga)

Nγ= 10,00 (Factor de capacidad de carga)

qc= 210 ton/m2 Area pilote= ,071 m2 qc= 15 ton

Ko= 0,5

δ= 16,667º

qf= 4,06 ton

1,5

qadm= 12,62 Ton

PROYECTO TANQUE ANAEROBIO

Datos de entrada

Calculo de los valores admisibles

Elemento a calcular:

Teoria de Terzaghi

F.S.=

Calculo de la capacidad por punta

Calculo de la capacidad por fricción

Parametros de suelo

6

PILOTE

1,5



Vientos

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