Diseño Del CRP Tipo 6

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I. DISEÑO HIDRÁULICO DE LA CÁMARA ROMPE PRESIÓN TIPO 6 (CRP-6) DATOS: CAUDAL MAXIMO DIARIO Q md = 15.22 Lit/seg DIÁMETRO DE LA TUBERÍA DE ENTRADA D ent = 3.00 " DIÁMETRO DE LA TUBERÍA DE SALIDA D sal = 3.00 " A.- CÁLCULO DE LA CARGA REQUERIDA (H) PARA QUE EL GASTO DE SALIDA PUEDA FLUIR D = 3.00 " V = 3.34 m/seg g = 9.81 m/seg 2 ; Aceleración gravitacional H = 0.89 m H asumida = 0.90 m; Asumimos una Altura B.- CÁLCULO DE LA ALTURA TOTAL DE LA CÁMARA ROMPE PRESIÓN (H T ) A = 0.10 m; Altura mínima de 10 cm H = 0.90 m; Carga de Agua B L = 0.40 m; Borde Libre, mínimo de 30 cm H T = 1.40 m C.- DIMENSIONAMIENTO Por facilidad, en el proceso constructivo y en la instalacion de accesorios, se consideraran las siguientes dimensiones (internas): L 1 = 0.60 m; Ancho L 2 = 0.80 m; Largo A = 0.10 m; Altura mínima de 10 cm H = 0.90 m; Carga de Agua B L = 0.40 m; Borde Libre, mínimo de 30 cm H T = 1.40 m Para determinar la altura de la Cámara Rompe Presión (CRP-6), es necesario conocer la VELOCIDAD DEL FLUJO "V", para ello se determina mediante la siguiente fórmula: Conocida la Velocidad del Flujo, se puede determinar la altura de la Cámara Rompe Presión (CRP-6) conociendo la CARGA REQUERIDA "H", para ello se determina mediante la siguiente fórmula: CÁMARA HÚMEDA DISEÑO DE LA CÁMARA ROMPE PRESIÓN TIPO 6 (CRP-6) ܪ= 1.56 2 = 1.9735 ܦ ܪ = ܣ+ ܪ+ ܤ MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE CONCHUCOS EXPEDIENTE TÉCNICO DE LA OBRA: “MEJORAMIENTO DE CANAL DE RIEGO CASERIO SAN FELIPE, DISTRITO DE CONCHUCOS - PALLASCA - ANCASH: I ETAPA” Diseñado por [email protected] 1 de 9

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  • I. DISEO HIDRULICO DE LA CMARA ROMPE PRESIN TIPO 6 (CRP-6)

    DATOS:CAUDAL MAXIMO DIARIO Qmd = 15.22 Lit/segDIMETRO DE LA TUBERA DE ENTRADA Dent = 3.00 "DIMETRO DE LA TUBERA DE SALIDA Dsal = 3.00 "

    A.- CLCULO DE LA CARGA REQUERIDA (H) PARA QUE EL GASTO DE SALIDA PUEDA FLUIR

    D = 3.00 "V = 3.34 m/seg

    g = 9.81 m/seg2 ; Aceleracin gravitacionalH = 0.89 mH asumida = 0.90 m; Asumimos una Altura

    B.- CLCULO DE LA ALTURA TOTAL DE LA CMARA ROMPE PRESIN (HT)

    A = 0.10 m; Altura mnima de 10 cmH = 0.90 m; Carga de AguaBL = 0.40 m; Borde Libre, mnimo de 30 cmHT = 1.40 m

    C.- DIMENSIONAMIENTO

    Por facilidad, en el proceso constructivo y en la instalacion de accesorios, se consideraran las siguientes dimensiones (internas):

    L1 = 0.60 m; AnchoL2 = 0.80 m; LargoA = 0.10 m; Altura mnima de 10 cmH = 0.90 m; Carga de AguaBL = 0.40 m; Borde Libre, mnimo de 30 cmHT = 1.40 m

    Para determinar la altura de la Cmara Rompe Presin (CRP-6), es necesario conocer la VELOCIDAD DEL FLUJO "V", para ello se determina mediante la siguiente frmula:

    Conocida la Velocidad del Flujo, se puede determinar la altura de la Cmara Rompe Presin (CRP-6) conociendo la CARGA REQUERIDA "H", para ello se determina mediante la siguiente frmula:

    CMARA HMEDA

    DISEO DE LA CMARA ROMPE PRESIN TIPO 6 (CRP-6)

    = 1.56 2

    = 1.9735

    = + +

    MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE CONCHUCOS

    EXPEDIENTE TCNICO DE LA OBRA: MEJORAMIENTO DE CANAL DE RIEGO CASERIO SAN FELIPE, DISTRITO DE CONCHUCOS - PALLASCA - ANCASH: I ETAPA

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    C.- REPRESENTACIN GRFICA

    0.60

    0.200.15 0.40

    1.400.90

    0.10

    0.80

    CMARA ROMPE PRESIN TIPO 6 (CRP-6): CORTE A-A

    0.80

    CMARA ROMPE PRESIN TIPO 6 (CRP-6): VISTA EN PLANTA

    AA

    S = 1%

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    II. DISEO ESTRUCTURAL DE LA CMARA ROMPE PRESIN TIPO 6 (CRP-6)

    El empuje del agua es:

    Donde: 1000.00 Kg/m3 ; Peso especifico del agua1800.00 Kg/m3 ; Peso especifico del terreno

    Gt = 1.00 Kg/cm ; Capacidad Portante del terreno

    A.- CLCULO DE MOMENTOS Y ESPESORES

    A.1) PAREDES

    A.1.1) CLCULO DEL MOMENTO DE DISEO DE LA PAREDEl calculo se realiza cuando la Cmara Rompe Presin TIPO 6 se encuentra llena y sujeta a la presin de agua.

    h = 0.90 mb = 0.80 m

    Relacin : b/h = 0.89

    Para la relacin b/h, se presentan los coeficientes (K) para el calculo de los momentos.

    Mx My Mx My Mx My0 0.000 0.009 0.000 0.002 0.000 -0.018

    1/4 0.002 0.011 0.000 0.003 -0.005 -0.0231/2 0.009 0.013 0.005 0.005 -0.006 -0.0293/4 0.008 0.008 0.005 0.004 -0.004 -0.0201 -0.035 -0.007 -0.022 -0.005 0.000 0.000

    Los momentos se determinan mediante la siguiente formula:

    Conocidos los datos se calcula: 729.00 Kg

    1.00

    Para el diseo estructural de la Cmara Rompe Presin TIPO 6, se utilizar el mtodo Portland Cement Association, que determina momentos y fuerzas cortantes como resultado de experiencias sobre modelos basados en la teora de "Plates and Shells de Timoshenco, donde se consideran la partes empotradas entre si.Para este tipo de sistema, tpicos para poblaciones rurales, se utiliza preferentemente la condicin que considera la tapa libre y el fondo empotrado. Para este caso cuando acta solo el empuje del agua, la presin en el borde es cero y la presin mxima (P), ocurre en la base.

    b/h x/hY = 0 Y = b/4 Y = b/2

    = = 2

    M = =

    = =

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    Mx My Mx My Mx My0 0.00 6.56 0.00 1.46 0.00 -13.12

    1/4 1.46 8.02 0.00 2.19 -3.65 -16.771/2 6.56 9.48 3.65 3.65 -4.37 -21.143/4 5.83 5.83 3.65 2.92 -2.92 -14.581 -25.52 -5.10 -16.04 -3.65 0.00 0.00

    Del cuadro anterior se obtiene el Mximo Momento Absoluto: M = 25.52 Kg-m

    A.1.2) CLCULO DEL ESPESOR DE LA PAREDSe determina mediante la siguiente formula:

    Donde: f'c = 175.00 Kg/cm ; Resistencia del concretoft = 11.24 Kg/cmb = 100.00 cm

    Reemplazando valores se tiene: 3.69 cm Se asume e = 15.00 cm

    A.2) LOSA DE FONDO:

    A.2.1) CLCULO DEL MOMENTO DE DISEO DE LA LOSA DE FONDOAsumiendo un espesor de la losa de fondo. Y conocida la altura de agua, el valor de P ser:

    Se asume E = 15.00 cm

    METRADO DE CARGAS:Peso propio del agua: 900.00 Kg/mPeso del concreto: 360.00 Kg/m

    W = 1260.00 Kg/m

    MOMENTO DE EMPOTRAMIENTO EN LOS EXTREMOS:L = 0.80 m

    Entonces M = -4.20 Kg-m

    MOMENTO EN EL CENTRO:

    Entonces M = 2.10 Kg-m

    Para losas planas rectangulares armadas con armaduras en dos direcciones, se recomienda los siguientes factores:

    La losa de fondo ser analizada como una placa flexible y no como una placa rgida, debido a que el espesor es pequeo en relacin a la longitud; adems se considerar apoyada en un medio cuya rigidez aumenta con el empotramiento. Dicha placa estar empotrada en los bordes.Debido a la accin de las cargas verticales actuantes para una luz interna, se originan los siguientes momentos:

    b/h x/hY = 0 Y = b/4 Y = b/2

    MOMENTOS (Kg-m) DEBIDO AL EMPUJE DEL AGUA

    1.00

    e = 6 ft = 0.85

    e =

    ==

    = 192 = 384

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    Para un momento en el centro: 0.0513Para un momento de empotramiento: 0.5290

    MOMENTOS FINALES:Empotramiento: M (e) = 0.5290 x M = -2.22 Kg-mCentro: M (c) = 0.0513 x M = 0.11 Kg-mPor lo tanto el Mximo Momento Absoluto de los momentos finales obtenidos es : M = 2.22 Kg-m

    A.2.2) CLCULO DEL ESPESOR DE LA LOSA DE FONDO

    Se determina mediante la siguiente formula:

    Donde: f'c = 175.00 Kg/cm ; Resistencia del concretoft = 11.24 Kg/cmb = 100.00 cm

    Reemplazando valores se tiene: 1.09 cm Se asume e = 15.00 cmRecubrimiento = 4.00 cm

    Para el diseo se considera: d = e - recub. = 11.00 cm

    El espesor se calcula mediante el mtodo elstico sin agrietamiento, considerando el mximo momento absoluto de los momento finales obtenidos

    e = 6 ft = 0.85

    e =

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    B.- DISTRIBUCIN DE LA ARMADURA:

    Para determinar el valor del rea de Acero de la armadura de la pared, de la losa de cubierta y de fondo, se considera la siguiente relacin:

    Donde: M ; Momento mximo absoluto en Kg-mfs; Fatiga de trabajo en Kg/cmj ; Relacin entre la distancia de la resultante de los esfuerzos de compresin al centro de gravedad de los esfuerzos de tensin.d ; Peralte efectivo en (cm).

    B.1) DISTRIBUCIN DE LA ARMADURA EN LA PARED:

    Para la armadura vertical, resulta un momento: Mx = -25.52 Kg-mPara la armadura horizontal el momento: My = -13.12 Kg-m

    Para resistir los momentos originados por la presin del agua y tener una distribucin de la armadura, se considera:

    fs = 0.4 Fy = 1680.00 Kg/cm; fatiga de TrabajoEs = 2,100,000.00

    198,431.35n = 10.58fc = 78.75 Kg/cmb = 100.00 cme = 15.00 cm

    recubrimiento = 7.50 cmPeralte efectivo (d)= 7.50 cm

    Fy = 4,200.00 Kg/cm; Esfuerzo de Fluencia del Acerof'c = 175.00 Kg/cm; Resistencia a la Compresin del Concreto

    0.33

    0.89

    Asmin= 0.0015 (b)(e) 2.25 cm

    ACERO VERTICAL

    0.23 cm DISTRIBUCIN:Asadecuado = 2.25 cmSe usar acero de dimetro: 3/8"rea Varilla = 0.71 cmEspaciamiento = 30.00 cm

    3/8" @ 30 cm

    =

    = 11 + = 1 3

    =

    = 15,000 =

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    ACERO HORIZONTAL

    0.12 cm DISTRIBUCIN:Asadecuado = 2.25 cmSe usar acero de dimetro: 3/8"rea Varilla = 0.71 cmEspaciamiento = 30.00 cm

    B.2.- DISTRIBUCIN DE LA ARMADURA EN LA LOSA DE FONDO:

    Como en el caso del calculo de la armadura de la pared, en la losa de fondo se considera un mximo momento absoluto de

    Mab : 2.22 Kg-m

    fs = 0.4 Fy = 1,680.00 Kg/cm; fatiga de Trabajon = 10.58fc = 78.75 Kg/cmb = 100.00 cme = 15.00 cm

    recubrimiento = 4.00 cmPeralte efectivo (d)= 11.00 cm

    Fy = 4,200.00 Kg/cm; Esfuerzo de Fluencia del Acerof'c = 175.00 Kg/cm; Resistencia a la Compresin del Concreto

    0.33

    0.89

    Asmin= 0.0017 (b)(e) 2.55 cm

    ACERO LONGITUDINAL Y TRANSVERSAL

    0.01 cm DISTRIBUCIN:Asadecuado = 2.55 cmSe usar acero de dimetro: 3/8"rea Varilla = 0.71 cmEspaciamiento = 25.00 cm

    3/8" @ 25 cm

    3/8" @ 30 cm

    =

    = 11 + = 1 3

    =

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    C . - CHEQUEO POR ESFUERZO CORTANTE Y ADHERENCIA:

    C.1.- CHEQUEO DE LA PARED:

    ESFUERZO CORTANTE:La fuerza cortante total mxima (V), ser: V = 405.00 Kg

    Esfuerzo cortante Nominal (v): v = 0.61 Kg/cm

    El esfuerzo permisible nominal en los muros, no exceder a: Vmax = 0.02 x f'c = 3.50 Kg/cm

    Como Vmax > v ======> las dimensiones del muro por corte, satisfacen las condiciones de diseo, OK!!!

    ADHERENCIA:Para elementos sujetos a flexin, el esfuerzo de adherencia en cualquier punto de la seccin se calcula mediante:

    Adh = permetro de la varilla de fierro x Numero de varillas Para = 3/8" La Adherencia ser: 2.99Espaciamiento = 3/8" @ 30 cmN varillas = 3.33

    u = 6.08 Kg/cmEl esfuerzo permisible por adherencia (umax) es:

    umax = 0.05 x f'c = 8.75 Kg/cm

    Como umax > u ======> las dimensiones del muro por adherencia, satisfacen las condiciones de diseo OK!!!

    El chequeo por esfuerzo cortante tiene la finalidad de verificar si la estructura requiere estribos o no; y el chequeo por adherencia sirve para verificar si existe una perfecta adhesin entre el concreto y el acero de refuerzo.

    = 2 =

    =

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    D. - REPRESENTACIN GRFICA DE LA DISTRIBUCIN DE LA ARMADURA

    0.15

    0.60 0.90

    0.10

    0.80 0.15

    0.10 1.10 0.10

    0.10 1.10 0.10

    0.80 0.15

    0.15

    0.15

    3/8" @ 30 cm

    3/8" @ 30 cm

    CMARA ROMPE PRESIN TIPO 6 (CRP-6): VISTA EN PLANTA - DISTRIBUCIN DE ARMADURA

    1.40

    CMARA ROMPE PRESIN TIPO 6 (CRP-6): CORTE A-A - DISTRIBUCIN DE ARMADURA

    0.15

    0.15

    3/8" @ 30 cm

    3/8" @ 30 cm

    0.10

    3/8" @ 25 cm

    0.10

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