Taller Tanque
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TALLER DISEÑO DE TANQUES EN CONCRETO
PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA
FACULTAD DE INGENIERIA
MAESTRIA EN INGENIERIA CIVIL
PRESENTADO POR: ANDREA ARANGUREN
Para la presentacion de los resultados se asume la nomenclatura de la Figura 1
1.1 Calculo Fuerza Inercial
Se tiene un tanque enterrado reforzado en concreto, del cual quiere desarrollarse un modelo de elementos
finitos, para verificar sus deformaciones y los esfuerzos que actuan sobre cada una de sus caras. Las
dimensiones del tanque son 10 x 4.5 x 3.5 (lxbxh en m) y la lamina de agua en su interior tiene 3.0 m de altura.
El espesor de los muros es de 20 cm.
El concreto del tanque es de 24 MPa. El suelo que rodea el tanque tiene un peso de 1.8 ton/m3, con angulo de
friccion de 25 grados. No hay nivel freatico.
Resorte suelo: 2000 ton/m3.
1. Elaborar el modelo y cargarlo con todas las posibles condiciones de carga considerando la carga sismica de
acuerdo al documengto ACI 350.3. El tanque esta localizado en Ibague, en un perfil de suelo tipo C. Considerar
los efectos sismicos en ambas direcciones, asi como los efectos de aceleracion vertical.
Figura 1. Orientacion ejes modelo tanque
Aa= 0.2
densidad 2400 kg/m3
Masa 1680 kg/m
Fuerza 336 kg-f/m
1.2 Calculo Fuerza Impulsiva y Convectiva
Direccion X
1.1.1
Hl 3 m
Hw 3.5 m
L 10
B 4.5
1.1.2 Parametros sismicos
Aa 0.2
Av 0.2
Suelo Tipo= C
Fa= 1.2
Fv= 1.6
1.1.3 Factor de importancia
I= 1
1.1.4 R Tabla 4.1.1
Ri= 3
Rc= 1
1.1.5
WL= 135 Ton
Wi= 46.48 Ton
Wc= 87.78 Ton
1.1.6 Punto de aplicacion de las fuerzas
L/hL 3.3333
hi= 1.125
hc= 1.6031
1.1.7 Propiedades dinamicas
Sai= 0.6
Periodo corto 0.64
Periodo largo 3.84
λ= 4.7835
Tc= 4.1537
Sac= 0.0855
Pix= 9.2954
Pcx= 7.502
Direccion Y
1.1.8 Fuerza Impulsiva
Pix
y Piix Piix/2 (Piix/2)/B*s
3 0.39 0.19 0.022 Ton
2.5 0.77 0.39 0.043 Ton
2 1.16 0.58 0.065 Ton
1.5 1.55 0.77 0.086 Ton
1 1.94 0.97 0.108 Ton
0.5 2.32 1.16 0.129 Ton
0 2.71 1.36 0.151 Ton
1.1.9 Fuerza Impulsiva
Pcx
y Picx Picx/2 Picx/2)/B*s
3 1.51 0.75 0.084 Ton
2.5 1.42 0.71 0.079 Ton
2 1.34 0.67 0.074 Ton
1.5 1.25 0.63 0.069 Ton
1 1.16 0.58 0.065 Ton
0.5 1.08 0.54 0.060 Ton
0 0.99 0.50 0.055 Ton
1.2.1
Hl 3 m
Hw 3.5 m
L 4.5
B 10
1.2.2 Parametros sismicos
Aa 0.2
Av 0.2
Suelo Tipo= C
Fa= 1.2
Fv= 1.6
1.2.3 Factor de importancia
I= 1
1.2.4 R Tabla 4.1.1
Ri= 3
Rc= 1
1.2.5
WL= 135 Ton
Wi= 89.53 Ton
Wc= 51.90 Ton
1.2.6 Punto de aplicacion de las fuerzas
L/hL 1.5
hi= 1.125
hc= 1.8848
1.2.7 Propiedades dinamicas
Sai= 0.6
Periodo corto 0.64
Periodo largo 3.84
λ= 5.4831
Tc= 2.4308
Sac= 0.2495
Pix= 17.906
Pcx= 12.952
1.2.8 Fuerza Impulsiva
Piy
y Piiy Piiy/2 (Piiy/2)/B*s
3 0.75 0.37 0.019 Ton
2.5 1.49 0.75 0.037 Ton
2 2.24 1.12 0.056 Ton
1.5 2.98 1.49 0.075 Ton
1 3.73 1.87 0.093 Ton
0.5 4.48 2.24 0.112 Ton
0 5.22 2.61 0.131 Ton
1.2.9 Fuerza Impulsiva
Pcy
y Picy Picy/2 Picy/2)/B*s
3 3.82 1.91 0.095 Ton
2.5 3.27 1.63 0.082 Ton
2 2.71 1.36 0.068 Ton
1.5 2.16 1.08 0.054 Ton
1 1.60 0.80 0.040 Ton
0.5 1.05 0.53 0.026 Ton
0 0.50 0.25 0.012 Ton
1.3 Calculo Fuerza Hidrodinamica
1.4 Calculo Fuerza Hidrostatica
1.5 Calculo Presion de Tierras
SDS 0.6
Ct 0.24
uv 0.05
gamma 1 Ton/m3
h P
3 0.16
2.5 0.13
2 0.11
1.5 0.08
1 0.05
0.5 0.03
0 0.00
Ko 0.57738174
gamma 1.8 Ton/m3
h P
3.5 3.64
3 3.12
2.5 2.60
2 2.08
1.5 1.56
1 1.04
0.5 0.52
0 0.00
gamma 1 Ton/m3
h P
3 3.00
2.5 2.50
2 2.00
1.5 1.50
1 1.00
0.5 0.50
0 0.00
2. Presentar la condicion de momentos M11 y M22 para la condicion critica de funcionamiento.
Figura 2. Condicion M11 (rango de valores en kgf-cm)
Figura 3. Condicion M11 (rango de valores en kgf-cm) Cara 1
Figura 4. Condicion M11 (rango de valores en kgf-cm) Cara 2
Figura 5. Condicion M22 (rango de valores en kgf-cm)
Figura 6. Condicion M22 (rango de valores en kgf-cm) Cara 1
Figura 7. Condicion M22 (rango de valores en kgf-cm) Cara 2
El maximo cortante se presenta en las paredes del tanque en la zona baja, el valor es de 8.63 kgf
Figura 9. Deformada Load Combination Envolvente
(desplazamientos en sentido eje X, rango de valores en cmx10^3) Cara 1
4. Presentar la deformada de la seccion del tanque en las dos direcciones principales. Cual es el maximo
desplazamiento de las caras en ambos sentidos?
3. Donde se presenta el maximo cortante del tanque y cual es su valor
Figura 8. Condicion V23 (rango de valores en kgf) Cara 1
Figura 10. Deformada Load Combination Envolvente
(desplazamientos en sentido eje Y, rango de valores en cmx10^3) Cara 1
Figura 11. Deformada Load Combination Envolvente
(desplazamientos en sentido eje X, rango de valores en cmx10^3) Cara 2
Cara 1 Maximo desplazamiento X 0.04 cm
Maximo desplazamiento Y 0.07 cm
Cara 2 Maximo desplazamiento X 0.04 cm
Maximo desplazamiento Y 0.07 cm
6. Donde debe colocarse la mayor cantidad de refuerzo vertical? Estaria al interior o al exterior?
El refuerzo vertical estaria al exterior del tanque según la deformada para la envolvente de cargas. La carga
mas critica se presenta con la Carga Presion de Tierras, es decir la condicion mas critica de funcionamiento se
presenta cuando el tanque se encuentra desocupado.
Figura 12. Deformada Load Combination Envolvente
(desplazamientos en sentido eje Y, rango de valores en cmx10^3) Cara 2
5. Donde se tendria la mayor cantidad de refuerzo horizontal en las paredes del tanque? Estaria al interior o al
exterior?
El refuerzo horizontal estaria al interior del tanque según la deformada para la envolvente de cargas. La carga
mas critica se presenta con la Carga Presion de Tierras, es decir la condicion mas critica de funcionamiento se
presenta cuando el tanque se encuentra desocupado.
En los dos casos la cuantia minima controla el diseño.
7. Realizar un plano sencillo donde se esboce el refuerzo del tanque de acuerdo a los resultados obtenidos
Refuerzo Vertical
Mu 729 kg*cm
ρ 0.0000
r min 0.0028
ρ requerida 0.0028
As 5.04 cm2 Colocar No. 4 cada 25.60 cm
Separación: 20 cm As definitivo: 6.45 cm2
Refuerzo Horizontal
Mu 524 kg*cm
ρ 0.0000
r min 0.0018
ρ requerida 0.0018
As 3.24 cm2 Colocar No. 3 cada 21.91 cm
Separación: 20 cm As definitivo: 3.55 cm2