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Informe Técnico - Memoria de cálculo estructural v 1.0 / pág. i

“AMPLIACIÓN DE COLECTORES Y REDES CLOACALES DE LA CIUDAD DE SANTIAGO DEL

ESTERO"

CÁLCULO ESTRUCTURAL ESTACIONES DE BOMBEO

INFORME TECNICO

Versión 1.0

Noviembre 2014

Informe Técnico - Memoria de cálculo estructural v 1.0 / pág. ii

INFORME TECNICO

Versión 1.0

Noviembre 2014

ÍNDICE

1. MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL ...................................................... 3

1.1. INTRODUCCIÓN GENERAL ............................................................................................................... 3

1.2. NORMAS DE APLICACIÓN ............................................................................................................... 3

1.3. ANTECEDENTES Y BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................... 3

1.4. CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES Y PARÁMETROS DE DISEÑO ................................................ 4

1.5. VERIFICACIONES Y DIMENSIONADO ..................................................................................... 5 1.5.1. Introducción ....................................................................................................................... 5 1.5.2. Estados de Carga .............................................................................................................. 5 1.5.3. Hipótesis de Cálculo ......................................................................................................... 6 1.5.4. Procedimiento adoptado para la determinación de las cuantías: ............................... 7 1.5.5. Estimación de cuantías EBNº3 ....................................................................................... 8

1.5.5.1. Introducción ............................................................................................................................. 8 1.5.5.2. Cámara principal: .................................................................................................................... 9 1.5.5.3. Cámara lateral: ....................................................................................................................... 29

1.5.6. Estimación de cuantías EBNº7 ..................................................................................... 32 1.5.6.1. Introducción ........................................................................................................................... 32 1.5.6.2. Cámara principal: .................................................................................................................. 33 1.5.6.3. Cámara lateral: ....................................................................................................................... 37

1.5.7. Estimación de cuantías EB P2 ...................................................................................... 38 1.5.7.1. Introducción ........................................................................................................................... 38 1.5.7.2. Cámara principal: .................................................................................................................. 39 1.5.7.3. Cámara lateral: ....................................................................................................................... 44

1.5.8. Estimación de cuantías EB SARGENTO CABRAL ..................................................... 45 1.5.8.1. Introducción ........................................................................................................................... 45 1.5.8.2. Cámara principal: .................................................................................................................. 46 1.5.8.3. Cámara lateral: ....................................................................................................................... 58

1.5.9. Estimación de cuantías POZO DE BOMBEO LAS FLORES ....................................... 59 1.5.9.1. Introducción ........................................................................................................................... 59 1.5.9.2. Cámara principal: .................................................................................................................. 60 1.5.9.3. Cámara lateral: ....................................................................................................................... 70

1.6. RESUMEN DE CUANTÍAS ESTACIONES DE BOMBEO SANTIAGO DEL ESTERO .................... 71

1.7. CONCLUSIÓN FINAL ..................................................................................................................... 74

Informe Técnico - Memoria de cálculo estructural v 1.0 / pág. 3

1. MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL

1.1. INTRODUCCIÓN GENERAL

En la presente memoria se determinan los espesores de sección de hormigón y cuantías de acero requeridos por las nuevas cinco estaciones de bombeo a construir en la Ciudad de Santiago del Estero.

El presente trabajo está limitado a la determinación de las solicitaciones actuantes sobre cada elemento estructural determinándose a partir de las mismas los valores requeridos de sección de hormigón y cuantías de armaduras.

El objetivo es lograr un análisis a partir de modelos de cálculo simples basados en los anteproyectos generales de cada unidad, para determinar la cuantía de armaduras necesarias y los espesores de las estructuras, para poder determinar los costos de las mismas.

Se deja indicado que todos los desarrollos aquí incluidos no deben ser considerados como definitivos a los efectos de la construcción de la obra, debiendo durante la etapa constructiva realizar un proyecto estructural ejecutivo.

1.2. NORMAS DE APLICACIÓN

CIRSOC 101: Reglamento Argentino de Cargas Permanentes y Sobrecargas

Mínimas de Diseño para Edificios y otras Estructuras

CIRSOC 201: Proyecto, Cálculo y ejecución de estructuras de Hormigón Armado

y Pretensado.

CIRSOC 103: Reglamento Argentino para construcciones sismoresistentes

1.3. ANTECEDENTES Y BIBLIOGRAFÍA

Estudio Geotécnico elaborado por el Ing. Consultores de fecha 12 de setiembre

de 2012, para la obra del Banco Nación de la Ciudad de Santiago del Estero.

Estudio Geotécnico elaborado por Aosa SRL para el complejo edilicio del

Ministerio de Economía y Educación de la Ciudad de Santiago del Estero.

Estudio Geotécnico del Ing. Tomas Eugenio Lucio y Asociados de fecha mayo de

2009

Mecánica de Suelos - Apuntes de las cátedras de Geotecnia de la UNC

Mecánica de suelos – Lambe

Ingeniería de Cimentaciones – Braja M. Das


Diseño de Estructuras de Hormigón Armado – Jiménez Montoya

Hormigón Armado y Pretensado – Carlos A. Larsson

Diseño básico de hormigón estructural según CIRSOC 2005 – Rodolfo Orler –

Hugo Donini.

1.4. CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES Y PARÁMETROS DE DISEÑO

Hormigón H-25 s/ CIRSOC 201 -2005 𝑓´𝐶 = 25 𝑀𝑃𝑎 (u Hormigón H-21 s/ CIRSOC

201)

Acero: ADN420 sek 4200 Kg/cm2

Suelo de fundación:

Los parámetros del suelo de fundación se corresponden con los datos suministrados por los estudios de suelos disponibles indicados en los antecedentes.

En este trabajo no se realizará un detalle y análisis exhaustivo de la fundación de las obras planteadas quedando limitado a la verificación de los siguientes aspectos:

Que el tipo de fundación adoptado (superficial o profunda) sea compatible con los

datos del estudio de suelos.

Que las tensiones sean compatibles con las admisibles.

En general se considera en base a los datos de los estudios de suelos disponibles y por los pesos y tipologías de las estructuras bajo análisis que será posible una fundación directa para todas las cámaras de bombeo.

Por el tipo de suelo presente a cota de fundación de las estructuras a verificar se adopta

un criterio conservador con un coeficiente de balasto K0,30x0,30 = 1,5 Kg

cm3 = 15.000kN

m3 .

Este parámetro puede tener gran influencia en el cálculo y diseño estructural y por ello se toma con un valor conservador en este trabajo.

Según datos de los estudios de suelos disponibles se considera la presencia de la napa freática a una profundidad de -2,00 m.


1.5. VERIFICACIONES Y DIMENSIONADO

1.5.1. Introducción

Se determinarán los espesores y cuantías requeridos por los distintos elementos estructurales que componen las siguientes Estaciones de Bombeo:

- EB3 - EB7 - Nueva EB Sargento Cabral - Nueva EB Ex - P2 - Pozo de Bombeo Las Flores

1.5.2. Estados de Carga

En general se consideran los siguientes estados de carga:

1) Peso propio Contempla del peso propio de todos los elementos que componen la unidad bajo análisis. 2) Empuje de suelos Contempla la acción que ejerce el suelo que rodea a las estructuras, considerándose el empuje activo del suelo sobre las estructuras. Se determina la presión que genera el empuje de suelos como:

qz = Ka x g x z

Ka es el coeficiente de empuje activo determinado a partir de los parámetros dados por el estudio de suelos.

g= el peso específico del suelo

z = la profundidad de suelo considerada 3) Empuje de agua

Contempla los empujes de agua sobre los muros y losas de fondo para los máximos niveles líquido que se puedan presentar durante el funcionamiento de las cámaras de bombeo. La presión de líquido se determina como:

qw = gw x h

gw = peso específico del agua

h = altura de lámina de líquido considerada


1.5.3. Hipótesis de Cálculo

Las hipótesis de cálculo combinan los estados de carga de acuerdo a lo establecido por los reglamentos vigentes de manera de obtener las máximas solicitaciones.

En particular en este trabajo las hipótesis generales consideradas para combinar los estados de carga son muy simples y directas: H1) Peso propio + Empuje de suelo (se considera que la estructura bajo análisis está vacía)

Para esta hipótesis y de manera de adaptarse a lo indicado por los nuevos reglamentos CIRSOC en vigencia en nuestro país, se considerará un coeficiente de mayoración para llevar a estado último las acciones.

En este caso se considerará un coeficiente de mayoración general coincidente con lo recomendado por la Instrucción de Hormigón Estructural EHE (1999) de España, normativa que se toma también como base para las verificaciones. H2) Peso propio + empuje de agua (en este trabajo no se contempla la colaboración del empuje de suelos con la cámara llena quedando del lado de la seguridad)

En este caso se considerará un coeficiente de mayoración general coincidente con lo recomendado por la Instrucción de Hormigón Estructural EHE (1999), que lleva los esfuerzos calculados al estado último.

En esta hipótesis en particular también es importante considerar el estado de servicio verificando que las cuantías de armadura calculadas por “estado último” sean compatibles con las requeridas para contralar los efectos de fisuración en la estructura. En este tipo de estructuras este efecto es muchas veces determinante y exige cuantías de armadura mayores que las requeridas por resistencia.

En general para las verificaciones de fisuración se sigue la recomendación establecida por el libro Jiménez Montoya – concordante con lo indicado por la norma inglesa de determinar en forma independiente las armaduras de flexión y de tracción simple. La armadura de flexión se determina en función de la abertura máxima admitida para la fisura (se considera siempre w=0,1 mm) considerando un módulo volumétrico de fisuración y la armadura de tracción simple considerando un valor muy bajo para la

tensión admisible del acero (del orden de σsadm = 100N

mm2

Finalmente vamos a comentar que existen algunas hipótesis de cálculo así como aspectos del diseño estructural que son significativas para el correcto diseño de algunas unidades (sobre todo las más complejas) y que aquí no son tenidas en cuenta.

Podemos citar los efectos de contracción por fragüe, los cambios térmicos, la presencia de juntas constructivas, refuerzos locales por aberturas, cambios de sección, encastre de tuberías etc. etc.

Estos aspectos no son tenidos en cuenta en este trabajo pero deberán ser consideradas en el proyecto ejecutivo.

Aquí solo indicamos que estas consideraciones son importantes para el correcto diseño estructural, y aunque no sean tenidas en cuenta en forma explícita en este trabajo, no afectarán el valor del mismo.


Justifica este razonamiento el hecho que los puntos enumerados, solo afectarán a sectores locales de una unidad teniendo escasa influencia sobre las cuantías promedio de la misma, que es el objetivo del presente trabajo.

1.5.4. Procedimiento adoptado para la determinación de las cuantías:

Como se mencionó anteriormente, los cálculos se realizan con un modelo estructural simplificado que represente a cada elemento estructural, y a partir de los resultados obtenidos, se calcularán los valores requeridos de espesores y cuantías de acero.

En algunos casos directamente se extrapolan los resultados obtenidos de la verificación de un elemento a otro o se usan cuantías promedio dadas por la experiencia, pero éstas son excepciones de menor importancia siendo la regla general que se verifiquen todos los componentes en cada caso.


1.5.5. Estimación de cuantías EBNº3

1.5.5.1. Introducción

La Nueva estación de bombeo EB Nº 3 se encuentra emplazada en un predio existente ubicado en la intersección de la Av. Saavedra y la calle América, la cual reemplazará a la existente.

La estructura principal está compuesta por una cámara húmeda rectangular de 4,00 m ancho por 8,00 m de largo, con una profundidad total de casi 9,00 m.

Como complemento se proyecta una cámara lateral a la principal de 4,00 m de ancho por 4,50 m de largo y que sirve para alojar las válvulas y el múltiple de impulsión. La profundidad de esta cámara de válvulas es de aproximadamente -2,50 m

Figura 1 – esquema estación de bombeo EB Nº 3

A los efectos de las verificaciones se consideran los siguientes parámetros:

Hormigón H-25 s/ CIRSOC 201 -2005 𝑓´𝐶 = 25 𝑀𝑃𝑎 (u Hormigón H-21 s/ CIRSOC

201 1982) y acero ADN-420.

Tensión admisible para el acero a tracción simple 𝜎𝑠,𝑎𝑑𝑚 = 100 𝑀𝑃𝑎.

Abertura máxima de fisuras 𝑤𝑚𝑎𝑥 = 0,1 𝑚𝑚


Recubrimiento c = 4,0 cm.

Evidentemente la estructura es bastante simple pero más allá de las verificaciones manuales se realizara (aunque sea simplificado) un modelo 3D de elementos finitos de manera de analizar conceptualmente lo esfuerzos actuantes sobre la estructura y obtener resultados los más reales posibles.

1.5.5.2. Cámara principal:

Denominamos así al sector donde se colocan los equipos de bombeo propiamente dichos.

1.5.5.2..1 CARGAS ACTUANTES:

Se considera como cargas actuantes a la presión de líquido, los empujes de suelo y los efectos sísmicos. Estos últimos serán considerados directamente en el modelo 3D de la cámara efectuado con un modelo de elementos finitos.

a) PRESIÓN DE LÍQUIDO:

Aquí se aclara que en el cálculo se considera que el nivel líquido máximo que alcanzará la cámara es de 6,00 m. Con esa hipótesis las cargas sobre la estructura por presión interna del líquido son:

𝜎𝑤 = 𝛾𝑤 . ℎ

𝜎𝑤 = 6,00 𝑡

𝑚2

b) PRESIÓN EMPUJE DE SUELOS:

Con respecto al empuje de suelos se considera que la napa freática se encuentra a un nivel máximo de -2,00 m con respecto al terreno natural.

Es por ello, que se considera para diseñar los tabiques la presión generada sobre los mismos, por efecto de suelo saturado más el efecto de la presión de napa cuando la cámara esté vacía.

Similarmente la losa de fondo estará sometida a la presión de la napa, siendo una condición crítica en el diseño cuando la misma se encuentre vacía.

Los parámetros de suelo considerados son conservadores, siendo los siguientes:

𝛾𝑠 = 1,80 𝑡

𝑚3= 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐𝑖𝑓𝑖𝑐𝑜 ℎú𝑚𝑒𝑑𝑜

𝛾𝑠𝑎𝑡 = 2,10 𝑡

𝑚3= 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐𝑖𝑓𝑖𝑐𝑜 𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑑𝑜


𝛾´ = 𝛾𝑠𝑎𝑡 − 𝛾𝑤 = 1,10 𝑡

𝑚3= 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐𝑖𝑓𝑖𝑐𝑜 𝑒𝑓𝑒𝑐𝑡𝑖𝑣𝑜

∅´ = 20 º = á𝑛𝑔𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑓𝑟𝑖𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑒𝑓𝑒𝑐𝑡𝑖𝑣𝑜

𝐾𝑎 = 0,490 = 𝑐𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 𝑎𝑐𝑡𝑖𝑣𝑎 𝑑𝑒 𝑟𝑎𝑛𝑞𝑢𝑖𝑛𝑒 𝑎𝑑𝑜𝑝𝑡𝑎𝑑𝑜

𝜎ℎ1 = 𝛾𝑠 . 𝑧1 . 𝑘𝑎 = 𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 𝑎𝑙 𝑛𝑖𝑣𝑒𝑙 𝑑𝑒 𝑛𝑎𝑝𝑎 𝑓𝑟𝑒á𝑡𝑖𝑐𝑎

𝜎ℎ2 = 𝛾𝑠 . 𝑧1 . 𝑘𝑎 + 𝛾´ . 𝑧2 . 𝑘𝑎 + 𝛾𝑤 . 𝑧2 = 𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 𝑎𝑙 𝑛𝑖𝑣𝑒𝑙 𝑑𝑒 𝑓𝑜𝑛𝑑𝑜

Figura 2 – diagrama de empujes de suelos para bombeo EB Nº 3

𝜎ℎ = 13,66 𝑡

𝑚2

1.5.5.2..2 SOLICITACIONES:

a) TABIQUES LARGOS:

Como aproximación estudiamos las solicitaciones actuantes sobre los tabiques laterales. Adoptamos el siguiente esquema de cálculo de losa empotrada en tres caras y apoyada en la superior:

LY= 8,00

LX= 8,80

hw= 6,00 m; hs=8,80 m; qw= 6,00 t/m; qs=13,66 t/m; ;


𝜀 =𝑙𝑦

𝑙𝑥= 0,90

Los momentos máximos obtenidos para el tabique para empuje de suelos son:

a = 0,001 x q x Ly2 = 0,870

Mx- = 36 x a= 31,3 tm

Mx+= 12 x a= 10,4 tm

My- = 33 x a= 28,7 tm

My+= 14 x a = 12,2 tm

Los momentos máximos obtenidos para el tabique para presión de agua son:

a = 0,001 x q x Ly2 = 0,384

Mx- = 36 x a= 13,8 tm

Mx+= 12 x a= 4,6 tm

My- = 33 x a= 12,7 tm

My+= 14 x a = 5,4 tm

b) TABIQUES CORTOS:

LY= 4,00

𝜀 =𝑙𝑦

𝑙𝑥= 0,50


a = 0,001 x q x Ly2 = 0,218

Mx- = 50 x a= 10,9 tm

Mx+= 13 x a= 2,8 tm

My- = 45 x a= 9,8 tm

My+= 24 x a = 5,2 tm


a = 0,001 x q x Ly2 = 0,096

Mx- = 50 x a= 4,8 tm

Mx+= 13 x a= 1,3 tm

My- = 45 x a= 4,3 tm

My+= 24 x a = 2,3 tm

LX= 8,80

hw= 6,00 m; hs=8,80 m; qw= 6,00 t/m; qs=13,66 t/m


Este análisis nos da una aproximación de las solicitaciones actuantes sobre los tabiques de la cámara de bombeo. Planteamos también un modelo 3D de elementos finitos.

Figura 3 – Esquema modelo EB N°3.

A continuación incorporamos los resultados para el tabique largo obtenidos a partir de un modelo de elementos finitos:

Figura 4 – Esquema de tabique largo– momentos vertical en tm/m para estado de cámara vacía y máximo empuje de suelos


Figura 5 – Esquema de tabique– momentos horizontales en tm/m para estado de cámara vacía y máximo empuje de suelos

Figura 6 – Esquema de tabique largo– momentos vertical en tm/m para estado de cámara con máxima presión de líquido


Figura 7 – Esquema de tabique largo– momentos horizontal en tm/m para estado de cámara con máxima presión de líquido

c) LOSA DE FONDO:

En un modelo simplificado se considera que la losa de fondo estará sometida a los mismos esfuerzos obtenidos para los tabiques de la cámara para cada una de las acciones consideradas.

Así las armaduras inferiores de la losa de fondo resultarían de considerar el momento de empotramiento de los tabiques para la peor condición de empuje de suelos, y la armadura superior, para la peor condición de presión de líquido en la cámara.

Por otro lado, los momentos obtenidos del cálculo a mano son momentos de empotramiento perfecto, resultando los obtenidos por un modelo sobre fundación elástica bastante menores.

A continuación incluimos los resultados obtenidos para la losa de fondo modelada sobre fundación elástica.

Se aclara que los resultados obtenidos son para un coeficiente de balasto estimado compatible con el tipo de suelo.

Los valores de coeficiente de balasto considerados en al armado de los modelos son:

K0,3 = coeficiente de balasto de la placa = 15 [kg/cm3]

K0,3 = coeficiente de balasto de la placa = 15000 [t/m3]

(*) coeficiente de balasto indicado por estudio de suelos


L = largo de losa considerado = 8 [m]

B = ancho de losa considerado = 4,0 [m]

KLxB = coeficiente de balasto de la placa = 4334 [t/m3]

KLxB = coeficiente de balasto de la placa adoptado = 4000 [t/m3]

Los resultados obtenidos con el modelo de cálculo son:

Figura 8 – Modelo para losa de fondo – momentos en dirección x-x en tm/m losa sometida a las cargas para depósito vacío y máximo empuje de suelos

𝐾_𝐵𝑥𝐵= 𝐾_0,3 ((𝐵+0,3)/2𝐵)^2


Figura 9 Modelo para losa de fondo – momentos en dirección y-y en tm/m losa sometida a las cargas para depósito vacío y máximo empuje de suelos

Figura 10 Modelo para losa de fondo – momentos en dirección x-x en tm/m losa sometida a las cargas para depósito lleno con máxima presión de líquido


Figura 11 Modelo para losa de fondo – momentos en dirección y-y en tm/m losa sometida a las cargas para depósito lleno con máxima presión de líquido

De las verificaciones efectuadas y los resultados obtenidos resulta necesario para la EB Nº3, ejecutar la losa de fondo de 0,50 m de alto.

Los tabiques más largos (de 8,00 m de longitud) tendrán un espesor de arranque de 0,50 m sus primeros 3,00 m de altura desde la base y luego seguirán con un espesor de 0,30 m.

El resto de los tabiques serán de 0,30 m de ancho en toda su altura.

1.5.5.2..3 VERIFICACIONES Y CALCULO DE ARMADURAS:

A los efectos de las verificaciones se consideran los siguientes parámetros:

- Hormigón H-25 s/ CIRSOC 201 -2005 f´c =25 MPa (u Hormigón H-21 s/ CIRSOC 201 1982) y acero ADN-420. - Tensión admisible para el acero a tracción simple σ_(s,adm)=100 MPa. - Abertura máxima de fisuras w_max=0,1 mm - Recubrimiento c= 4,0 cm.


TABIQUES Y LOSA DE FONDO:

Dimensiones

Dimensiones en planta de la Unidad:

A

Altura: 8,80 m

8

Ancho: 8,00 m

B 4 4 B

Espesor de Tabique1: 0,50 m

8

Espesor de Tabique2: 0,30 m

A

Espesor de Losa Inf: 0,50 m

Recubrimiento: 0,040 m

f`c: 2500 Tn/m2

f``c: 2125 Tn/m2

fy: 42000 Tn/m2

fyd: 24000 Tn/m2

• CARGAS ACTUANTES:

a- Presión Hidrostática

Peso Esp: 1,00 Tn/m3

hl: 6,00 m

6 Tn/m2

b- Presión Suelo

γs = 1,80 Tn/m3

γsat = 2,20 Tn/m3

γ´= 1,10 Tn/m3

h = 8,80 m

hfreat = 6,00 m

Kh = 0,49

ø = 20,00

C = 0,00 Kg/cm2

11,71 Tn/m2

c- Sismo

m m m Tn/m3 m3

Tn Tn/m

Elemento Altura Espesor Ancho Peso

Especifico Volum

en Coef.

Sísmico

Fuerza equivalen

te

Carga Distribuid

a

Hormigón 8,80 0,50 1,00 2,5 4,40 0,1 1,10 0,13


Agua 6,00 1 1,00 1 6,00 0,1 0,60 0,07

Total 0,19

• SOLICITACIONES

a- Momentos Flectores

EMPUJE HIDROSTATICO: CARGA TRIANGULAR Tabique EMPOTRADO en tres lados y uno LIBRE

m m

Tn/m

Tnm

Momentos lx ly ly/lx q Coef. Momento

my+ 8,00 6,00 0,75 6 13 2,81 mxa 8,00 6,00 0,75 6 17 3,67 mxb 8,00 6,00 0,75 6 16 3,46 my- 8,00 6,00 0,75 6 46 9,94 mx- 8,00 6,00 0,75 6 38 8,21

EMPUJE DE SUELO: CARGA TRIANGULAR Tabique EMPOTRADO en tres lados y uno LIBRE

m m

Tn/m

Tnm

Momentos lx ly ly/lx q Coef. Momento

my+ 8,80 8,00 0,91 11,71 13 9,74 mxa 8,80 8,00 0,91 11,71 17 12,74 mxb 8,80 8,00 0,91 11,71 16 11,99 my- 8,80 8,00 0,91 11,71 46 34,47 mx- 8,80 8,00 0,91 11,71 38 28,47

CARGA DISTRIBUIDA POR SISMO Tabique EMPOTRADO en tres lados y uno LIBRE

m m

Tn/m

Tnm

Momentos lx ly ly/lx q Coef. Momento my+ 8,80 8,00 0,91 0,19 18 0,22 mxa 8,80 8,00 0,91 0,19 39 0,48 mxb 8,80 8,00 0,91 0,19 65 0,80 my- 8,80 8,00 0,91 0,19 87 1,08 mx- 8,80 8,00 0,91 0,19 132 1,63


COMBINACION DE SOLICITACIONES

A continuación se determinan los momentos últimos según CIRSOC 2005 - 103.

Momentos de servicio

suelos

ΣW

Momentos de

servicio líquido

ΣW

Ms

Ms

my+ 9,74

my+ 2,81

mxa 12,74

mxa 3,67

mxb 11,99

mxb 3,46

my- 34,47

my- 9,94

mx- 28,47

mx- 8,21

Momentos últimos suelos

1.2W+E

Momentos últimos

suelo

0.90W+E

1,2

0,9

Mu

Mu

my+ 11,91

my+ 8,99

mxa 15,77

mxa 11,95

mxb 15,19

mxb 11,59

my- 42,43

my- 32,09

mx- 35,80

mx- 27,26

Momentos últimos líquido

1.2W+E

Momentos últimos líquido

0.90W+E

1,2

0,9

Mu

Mu

my+ 3,59

my+ 2,75

mxa 4,89

mxa 3,79

mxb 4,95

mxb 3,91

my- 13,00

my- 10,02

mx- 11,48

mx- 9,02

b- Tracción

m m m2

Tn


Tirante Liquido

Ancho Superficie H/A βf βt Fuerza total

Tracción por P. Hidr. 6 4 24 1,50 0,40 0,30 72,00

Tracción en Losa: 28,80 Tn Tracción en Tabique: 21,60 Tn

A

8

B 4 4 D

8

C

c- Comprobación al cortante

Vu = 30,56 Tn/m

Vc = 41,67 Tn/m

=

2500 Tn/m2

bw = 1 m

d = 0,50 m

Se debe verificar que:

0.75 x Vc ≥ Vu

0.75 x Vc = 31,25 Tn/m VERIFICA

• DIMENSIONADO

a- Determinación de Armaduras por flexión ó por condición de Fisuración

Armadura Vertical

Se calcula armadura longitudinal a flexión simple según CIRSOC 201 – 2005.

f`c = 25 MPa f``c = 21,25 MPa


bw = 1,00 m h = 0,50 m d = 0,47 m d`= 0,034 m Recubrimiento hasta el eje

cc = 0,02 m Recubrimiento libre Mn = 471,49 KNm

Mu = 424,34 KNm Mu = 42,43 Tnm φ = 0,9

mn = 0,120 mnmax = 0,268 fy = 420 MPa

fs = f`s = 420 MPa de tabla f(d`,d) p/Arm Comprimida

Ka = 0,128 Ka min = 0,066 Ka max = 0,319

Ka = 0,128

As = 25,74 cm2

Mn = 144,43 KNm Mu = 129,99 KNm Mu = 13,00 Tnm

φ = 0,9 mn = 0,031 mnmax = 0,268 fy = 0,011 MPa

fs = f`s = 0,011 MPa de tabla f(d`,d) p/Arm Comprimida

Ka = 0,032 Ka min = 0,066 Ka max = 0,319

Ka = 0,066

As = 13,20 cm2

Determinación del módulo de fisuración:


my- = 9,94 Tnm/m

K = 0,033 KN/m3

para w_max=0,1 se obtiene que se debe armar como mínimo con

Ave = 14,28 cm2/m

Armadura longitudinal adoptada:

As = 25,74 cm2/m

0,0051 % VERIFICA CUANTIA MINIMA

As = 14,28 cm2/m


Armadura horizontal en la cara más solicitada

Se calcula armadura longitudinal a flexión simple según CIRSOC 201 – 2005.

f`c = 25 MPa f``c = 21,25 MPa bw = 1,00 m h = 0,50 m d = 0,47 m d`= 0,034 m Recubrimiento hasta el eje


Mu = 357,98 KNm Mu = 35,80 Tnm φ = 0,9

mn = 0,086 mnmax = 0,268 fy = 420 MPa


Ka = 0,090 Ka min = 0,066


Ka max = 0,319

Ka = 0,090

As = 18,09 cm2/m


φ = 0,9 mn = 0,028 mnmax = 0,268 fy = 420 MPa


Ka = 0,028 Ka min = 0,066 Ka max = 0,319

Ka = 0,066

As = 13,20 cm2/m

Determinación del módulo de fisuración:

mx- = 8,21 Tnm/m

K = 0,028 KN/m3


Ave = 9,51 cm2/m


As = 18,09 cm2/m


As = 13,20 cm2/m



A esta armadura es necesario sumarle las de tracción simple originadas por las placas transversales

b- Armadura de Tracción

Se determinan las armaduras requeridas para absorber los esfuerzos de tracción generados por los

tabiques transversales.

Tabique:

Tensión de acero Reducida: 1 Tn/cm2 Tracción en cada cara: 10,80 Tn/cm2 Altura: 8,80 m Fe-tracción: 1,23 cm2/m

Losa Fondo:

Tensión de acero Reducida: 1 Tn/cm2 Tracción en cada cara: 14,40 Tn/cm2 Ancho de Losa de Fondo: 4 m Fe-tracción: 3,60 cm2/m

c- Cuantías mínimas

0,0015 % (Jiménez Montoya)

Además se deberá cumplir según CIRSOC 2005 - 103 PARTE 2

ρmin = 0.70 / fy

ρmin = 0,0017

d- Armadura adoptada

En zona de 0,50 m de ancho:

Tabiques:

Armadura Vertical en zona de empotramiento:


Armadura requerida:

Cara Externa: 25,74 cm2/m Cara Interna: 14,28 cm2/m

Armadura adoptada:

Cara Externa: 29,63 cm2/m VERIFICA

ø 12 c/ 13

ø 20 c/ 15

Cara Interna: 14,35 cm2/m VERIFICA

ø 12 c/ 13

ø 12 c/ 20

Armadura Vertical en zona central :

Armadura requerida:


Armadura adoptada:


ø 12 c/ 13


ø 12 c/ 13

Armadura Horizontal en zona de empotramiento:

Armadura requerida:


Armadura adoptada:


ø 12 c/ 13

ø 16 c/ 15



ø 12 c/ 13

ø 12 c/ 16

Armadura horizontal en zona central:

Armadura requerida:


Armadura adoptada:


ø 12 c/ 13


ø 12 c/ 13

En zona de 0,30 m de ancho

Tabiques:


Armadura requerida:


Armadura adoptada:


ø 10 c/ 13


ø 10 c/ 13

Armadura Horizontal en zona de empotramiento:

Armadura requerida:



Armadura adoptada:


ø 10 c/ 15

ø 12 c/ 13


ø 10 c/ 15

ø 10 c/ 15

Armadura horizontal en zona central:

Armadura requerida:


Armadura adoptada:


ø 10 c/ 13


ø 10 c/ 13

Losa de Fondo:

Armadura perpendicular a tabiques grandes:

Armadura requerida:

Cara Superior: 17,88 cm2/m Cara Inferior: 25,74 cm2/m

Armadura adoptada:


ø 16 c/ 10

Cara Interna:

26,17 cm2/m VERIFICA

ø 20 c/ 12


Armadura perpendicular a tabiques chicos:

Armadura requerida:


Armadura adoptada:


ø 12 c/ 13

Cara Interna:

8,70 cm2/m VERIFICA

ø 12 c/ 13

Se consideran para esta unidad las siguientes cuantías:

TABIQUE "A" (e=0,50 primeros 3,00 m y e=0,30 resto) μ = 89,3 Kg/m3

TABIQUE "B" (e=0,30) μ = =

89,3 Kg/m3 LOSA INFERIOR μ =

95,8 Kg/m3

LOSA SUPERIOR μ =

40,0 Kg/m3

1.5.5.3. Cámara lateral:

Llamamos así a la cámara donde se coloca el múltiple de impulsión del bombeo


Se considera como cargas actuantes los empujes de suelo y los efectos sísmicos. Estos últimos serán considerados directamente en el modelo 3D de la cámara efectuado con un modelo de elementos finitos.

a) PRESIÓN EMPUJE DE SUELOS ESTADO NATURAL:

𝜎𝑣 = 𝛾𝑠 . 𝑧

𝜎ℎ = 𝛾𝑠 . 𝑧 . 𝑘𝑎

𝜎ℎ = 2,83𝑡

𝑚2


1.5.5.3..2 SOLICITACIONES, VERIFICACIONES Y CALCULO DE ARMADURAS:

a) TABIQUES:

Como aproximación estudiamos las solicitaciones actuantes sobre el tabique lateral más solicitado. En forma simplificada adoptamos el siguiente esquema de cálculo como ejemplo:

LX= 5,00

ℎ

𝑎=

𝑙𝑦

𝑙𝑥= 0,50

Los momentos máximos obtenidos para el tabique para empuje de suelos son en condición saturado se consideran:

a = 0,001 x q x Ly2 = 0,019

Mx- = 36 x a= 0,68 tm

Mx+= 10 x a= 0,19 tm

My- = 62 x a= 1,17 tm

My+= 26 x a = 0,49 tm

Este análisis nos da una aproximación de las solicitaciones actuantes sobre uno de los tabiques principales de la cámara lateral. ARMADURAS DE FLEXIÓN:

La armadura vertical de empotramiento en la cara externa resulta:

𝑚 𝑉𝐸𝐸 = 117 𝑘𝑁𝑚/𝑚

𝐾𝑟 =𝑀𝑈

𝑏𝑑2𝑓𝑐´= 0,066

𝜌 = 0,33 %

LY= 2,60

hs=2,45; qs=2,83 t/m;


𝐴𝑣𝑒𝑒 = 4,08 𝑐𝑚2

𝑚

En éstos los esfuerzos son menores que el determinado, y entonces la cámara requiere una cuantía mínima:

𝐴𝑣𝑒𝑒 = 3,30 𝑐𝑚2

𝑚

Como conclusión se observa que se pueden armar los tabiques de esta cámara lateral de 0,15 m de ancho y en todos lados con cuantías mínimas.

Se considera para los tabiques de la cámara lateral de la EB N°3 una cuantía media

de 𝛍𝐌𝐄𝐃 = 𝟕𝟎 𝐊𝐠

𝐦𝟑 manteniendo un espesor de 0,15 m.

b) LOSA DE FONDO:

Básicamente la losa de fondo está fuertemente solicitada por los empujes de suelo de los tabiques laterales. Con el espesor de 0,15 m, se verifican cuantías mínimas que se consideran igual a:

𝜌 = 0,34 % 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑙𝑎 𝑐𝑎𝑟𝑎 𝑖𝑛𝑓𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟

𝐴𝐼𝑁𝐹𝐿𝐹 = 4,09 𝑐𝑚2

𝑚

𝐴𝑆𝑈𝑃𝐿𝐹 = 3,30 𝑐𝑚2

𝑚

Como conclusión se observa que se pueden armar la losa de fondo de esta cámara lateral, de 0,15 m de alto.

Se considera para losa de fondo de la cámara lateral de la EB N°3 una cuantía 𝛍 =

𝟖𝟎 𝐊𝐠

𝐦𝟑

c) LOSA DE TAPA:

Se considera para losa de tapa de la cámara lateral de la EB N°3 una cuantía 𝛍 =

𝟒𝟎 𝐊𝐠

𝐦𝟑


1.5.6. Estimación de cuantías EBNº7


La Nueva estación de bombeo EB Nº 7 se emplazará en predio existente de la actual ubicado en la intersección de las calles Dr. Ramón Cardozo e Ing. Santo Domingo.

La estructura principal está compuesta por una cámara húmeda rectangular de 4,00 m ancho por 8,00 m de largo, con una profundidad total de 8,63 m.

Como complemento se proyecta una cámara lateral a la principal de 4,00 m de ancho por 4,50 m de largo y que sirve para alojar las válvulas y el múltiple de impulsión. La profundidad de esta cámara de válvulas es de aproximadamente -2,50 m.

Figura 12 – esquema estación de bombeo EB Nº 7

A los efectos de las verificaciones se consideran los siguientes parámetros: - Hormigón H-25 s/ CIRSOC 201 -2005 𝑓´𝐶 = 25 𝑀𝑃𝑎 (u Hormigón H-21 s/ CIRSOC

201 1982) y acero ADN-420.

- Tensión admisible para el acero a tracción simple 𝜎𝑠,𝑎𝑑𝑚 = 100 𝑀𝑃𝑎.

- Abertura máxima de fisuras 𝑤𝑚𝑎𝑥 = 0,1 𝑚𝑚

- Recubrimiento c = 4,0 cm.


Evidentemente la estructura es muy similar a la de la EB Nº3 por lo que los resultados de cuantías y espesores de elementos estructurales anteriormente obtenidos, se consideran válidos también para esta EB.




Vamos a considerar como cargas actuantes a la presión de líquido, los empujes de suelo y los efectos sísmicos. El efecto sísmico será tenido en cuenta directamente en el modelo 3D de la cámara efectuado con algún modelo de elementos finitos.


Aquí se aclara que en el cálculo se considera un nivel líquido máximo de 6,00 m con respecto al fondo de la cámara. Con esta hipótesis, las cargas sobre la estructura por presión interna de líquido son:


𝜎𝑤 = 6,00 𝑡

𝑚2


Con respecto al empuje de suelos se considera que la napa freática estará a -2,00 m de profundidad.

Es por esto, que se considera para el diseño de los tabiques, la presión generada sobre los mismos por efecto de suelo saturado, más el efecto de la presión de napa cuando la cámara esté vacía.

Similarmente, la losa de fondo estará sometida a la presión de la napa siendo una condición crítica en el diseño cuando la misma se encuentre vacía.

Los parámetros de suelo considerados son conservadores a los fines del cálculo:

𝛾𝑠 = 1,80 𝑡


𝛾𝑠𝑎𝑡 = 2,10 𝑡


𝛾´ = 𝛾𝑠𝑎𝑡 − 𝛾𝑤 = 1,10 𝑡



∅´ = 20 º = á𝑛𝑔𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑓𝑟𝑖𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑒𝑓𝑒𝑐𝑡𝑖𝑣𝑜 𝐾𝑎 = 0,490 = 𝑐𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 𝑎𝑐𝑡𝑖𝑣𝑎 𝑑𝑒 𝑟𝑎𝑛𝑞𝑢𝑖𝑛𝑒 𝑎𝑑𝑜𝑝𝑡𝑎𝑑𝑜



Figura 13 – diagrama de empujes de suelos para bombeo EB Nº 7

𝜎ℎ = 13,66 𝑡

𝑚2

1.5.6.2..2 SOLICITACIONES

a) TABIQUES:



A continuación se incorporan los resultados para el tabique largo obtenidos a partir de un modelo de elementos finitos:

Figura 15 – Esquema de tabique largo– momentos vertical en tm/m para estado de cámara vacía y

máximo empuje de suelos

Figura 16 – Esquema de tabique– momentos horizontales en tm/m para estado de cámara vacía y

máximo empuje de suelo


b) LOSA DE FONDO:

En un modelo simplificado, se considera que la losa de fondo estará sometida a los mismos esfuerzos obtenidos para los tabiques de la cámara, para cada una de las acciones consideradas.

Así las armaduras inferiores de la losa de fondo resultaran de considerar el momento de empotramiento de los tabiques para la peor condición de empuje de suelos, y la armadura superior, para la peor condición de presión de líquido en la cámara.

Por otro lado los momentos obtenidos del cálculo resultan de empotramiento perfecto, resultando los obtenidos por un modelo sobre fundación elástica bastante menores.

Los resultados obtenidos del modelado son similares a los obtenidos para la EBNº3.

De las verificaciones efectuadas y los resultados obtenidos resulta una losa de fondo de 0,50 m de alto y los tabiques más largos (8,00 m de longitud) tendrán un espesor de arranque de 0,50 m.

De las verificaciones efectuadas y los resultados obtenidos resulta necesario para la EB Nº3, ejecutar la losa de fondo de 0,50 m de alto.

Los tabiques más largos (de 8,00 m de longitud) tendrán un espesor de arranque de 0,50 m sus primeros 3,00 m de altura desde la base y luego seguirán con un espesor de 0,30 m.

El resto de los tabiques serán de 0,30 m de ancho en toda su altura.


Los resultados obtenidos del modelado son similares a los obtenidos para la EBNº3.

Se considera para los elementos de esta unidad las siguientes cuantías:

TABIQUE "A" (e=0,50 primeros 3,00 m y e=0,30 resto) μ = 89,3 Kg/m3

TABIQUE "B" (e=0,30) μ =

89,3 Kg/m3

LOSA INFERIOR μ =

95,8 Kg/m3

LOSA SUPERIOR μ =

40,0 Kg/m3


Se denomina cámara lateral a donde se ubica el múltiple de impulsión del bombeo. Se adopta directamente una cuantía por comparación con el caso de la EB Nº 3.

Se considera para esta parte de la unidad las siguientes cuantías por elemento:

TABIQUES μ = 70,0 Kg/m3 LOSA INFERIOR μ = 80,0 Kg/m3 LOSA SUPERIOR μ = 40,0 Kg/m3


1.5.7. Estimación de cuantías EB P2


La Nueva estación de bombeo EB P2 ubicada en calle Urquiza, se construirá en el mismo predio que la ya existente,.


Como complemento se proyecta una cámara lateral de válvulas.

Figura 19 – esquema estación de bombeo EB P2


201 1982) y acero ADN-420.








Se considerara como cargas actuantes a la presión de líquido, los empujes de suelo y los efectos sísmicos. Este último será tenido en cuenta directamente en el modelo 3D de la cámara, efectuado con un modelo de elementos finitos.


Aquí se aclara que en el cálculo se considera que el nivel máximo de líquido que va a poder alcanzarse en la cámara es de 3,00 m. Con esa hipótesis las cargas sobre la estructura por presión interna de líquido son:


𝜎𝑤 = 3,00 𝑡

𝑚2


Con respecto al empuje de suelos se considera que la napa freática estará a -2,00 m de profundidad.

Es por ello que vamos a considerar para el diseño de los tabiques la presión generada sobre los mismos por efecto de suelo saturado más el efecto de la presión de napa cuando la cámara esté vacía.

Similarmente la losa de fondo estará sometida a la presión de la napa, siendo una condición crítica en el diseño cuando la misma se encuentre vacía.

Los parámetros de suelo considerados para el cálculo son conservadores:

𝛾𝑠 = 1,80 𝑡


𝛾𝑠𝑎𝑡 = 2,10 𝑡


𝛾´ = 𝛾𝑠𝑎𝑡 − 𝛾𝑤 = 1,10 𝑡







Figura 20 – diagrama de empujes de suelos para bombeo EB P2

𝜎ℎ = 12,12 𝑡

𝑚2

Figura 21 – Esquema modelo EB P2



A continuación se incorpora los resultados para el tabique largo obtenidos a partir de un modelo de elementos finitos:

a) TABIQUES:




b) LOSA DE FONDO:

En un modelo simplificado, se considera que la losa de fondo estará sometida a los mismos esfuerzos obtenidos para los tabiques de la cámara para cada una de las acciones consideradas.

Así las armaduras inferiores de la losa de fondo se calculan a partir del momento de empotramiento de los tabiques para la peor condición de empuje de suelos, y la armadura superior, para la peor condición de presión de líquido en la cámara.

Por otro lado los momentos obtenidos del cálculo son de empotramiento perfecto, resultando los obtenidos por un modelo sobre fundación elástica bastante menores.

Se incluyen los resultados obtenidos para la losa de fondo modelada sobre fundación elástica.

Figura 26 – Modelo para losa de fondo – momentos en dirección x-x en tm/m losa sometida a las cargas para depósito vacío y máximo empuje de suelos



“De las verificaciones efectuadas y los resultados obtenidos se propone para la EBP2 que todos los tabiques laterales sean de 0,30 de ancho en todo su desarrollo. La losa de fondo verifica con 0,30 m de altura


Se dimensionaron las armaduras con el mismo procedimiento que el mostrado para la EB Nº 3 y Nº7.

Se considera para los elementos de esta unidad las siguientes cuantías:

TABIQUE "A" μ = 89,3 Kg/m3 TABIQUE "B" μ =

89,3 Kg/m3

LOSA INFERIOR μ =

95,8 Kg/m3 LOSA SUPERIOR μ =

40,0 Kg/m3


Llamamos así a la cámara donde se coloca el múltiple de impulsión del bombeo. Adoptamos una cuantía por comparación con casos anteriores analizados. Las cuantías se estimas por comparación con las determinadas para elementos similares.




1.5.8. Estimación de cuantías EB SARGENTO CABRAL


La Nueva estación de bombeo EB Sargento Cabral se encuentra emplazada en predio ubicado sobre la calle Posta de Yatasto


Como complemento se proyecta una cámara lateral para alojar las válvulas y el múltiple de impulsión.

Figura 28 – esquema estación de bombeo EB Nº Sargento Cabral


201 1982) y acero ADN-420.





Evidentemente la estructura es bastante simple pero más allá de las verificaciones previas, se realizara (aunque sea simplificado) un modelo 3D de elementos finitos de manera de analizar conceptualmente lo esfuerzos actuantes sobre la estructura y obtener resultados los más reales posibles.




Vamos a considerar como cargas actuantes a la presión de líquido, los empujes de suelo y los efectos sísmicos. El efecto sísmico será tenido en cuenta directamente en el modelo 3D de la cámara efectuado con algún modelo de elementos finitos.




𝜎𝑤 = 2,00 𝑡

𝑚2


Con respecto al empuje de suelos se considera que la napa freática se encuentra a -2,00 m de profundidad.

Es por esto que se considera para el diseño de los tabiques como hipótesis de diseño, la presión generada sobre los mismos, por efecto de suelo saturado más el efecto de la presión de napa cuando la cámara esté vacía.

Similarmente, la losa de fondo estará sometida a la presión de la napa siendo una condición crítica en el diseño la misma se encuentre vacía.

Los parámetros de suelo considerados en las verificaciones son estimados dado que no se cuenta con un estudio de suelos y se trata de que sean los más conservadores posibles:

𝛾𝑠 = 1,80 𝑡


𝛾𝑠𝑎𝑡 = 2,10 𝑡



𝛾´ = 𝛾𝑠𝑎𝑡 − 𝛾𝑤 = 1,10 𝑡






Figura 29 – diagrama de empujes de suelos para bombeo EB Sargento Cabral

𝜎ℎ = 8,77 𝑡

𝑚2


a) TABIQUES LARGOS:

Como aproximación estudiamos las solicitaciones actuantes sobre los tabiques laterales. Adoptamos el siguiente esquema de cálculo de losa empotrada en tres caras y apoyada en la superior:

LY= 4,00

LX= 5,35

hw= 2,00 m; hs=5,30 m; qw= 2,00 t/m; qs=8,66 t/m; ;


𝜀 =𝑙𝑦

𝑙𝑥= 0,90


a = 0,001 x q x Ly2 = 0,870

Mx- = 36 x a= 31,3 tm

Mx+= 12 x a= 10,4 tm

My- = 33 x a= 28,7 tm

My+= 14 x a = 12,2 tm


a = 0,001 x q x Ly2 = 0,384

Mx- = 36 x a= 13,8 tm

Mx+= 12 x a= 4,6 tm

My- = 33 x a= 12,7 tm

My+= 14 x a = 5,4 tm

Tabiques cortos:

LY= 4,00

𝜀 =𝑙𝑦

𝑙𝑥= 0,50


a = 0,001 x q x Ly2 = 0,218

Mx- = 50 x a= 10,9 tm

Mx+= 13 x a= 2,8 tm

My- = 45 x a= 9,8 tm

My+= 24 x a = 5,2 tm


a = 0,001 x q x Ly2 = 0,096

Mx- = 50 x a= 4,8 tm

Mx+= 13 x a= 1,3 tm

My- = 45 x a= 4,3 tm

My+= 24 x a = 2,3 tm

LX= 8,80

hw= 6,00 m; hs=8,80 m; qw= 6,00 t/m; qs=13,66 t/m


Este análisis nos da una aproximación de las solicitaciones actuantes sobre los tabiques de la cámara de bombeo. Planteamos también un modelo 3D de elementos finitos.


A continuación se incorporan los resultados para el tabique largo obtenidos a partir de un modelo de elementos finitos:





b) LOSA DE FONDO:

En un modelo simplificado, se considera que la losa de fondo estará sometida a los mismos esfuerzos obtenidos para los tabiques de la cámara para cada una de las acciones consideradas.

Así las armaduras inferiores de la losa de fondo resultarían de considerar el momento de empotramiento de los tabiques para la peor condición de empuje de suelos la armadura superior para la peor condición de presión de líquido en la cámara.

Por otro lado los momentos obtenidos se consideran de empotramiento perfecto, resultando los obtenidos por un modelo sobre fundación elástica bastante menores.

A continuación se incluyen los resultados obtenidos para la losa de fondo modelada sobre fundación elástica.

Los valores de coeficiente de balasto considerados en al armado de los modelos son:

K0,3 = coeficiente de balasto de la placa = 15 [kg/cm3]

K0,3 = coeficiente de balasto de la placa = 15000 [t/m3]

(*) coeficiente de balasto indicado por estudio de suelos L = largo de losa considerado = 8 [m]

B = ancho de losa considerado = 4,0 [m]

𝐾_𝐵𝑥𝐵= 𝐾_0,3 ((𝐵+0,3)/2𝐵)^2


KLxB = coeficiente de balasto de la placa = 4334 [t/m3]

KLxB = coeficiente de balasto de la placa adoptado = 4000 [t/m3]

Los resultados obtenidos del modelo de cálculo son:

Figura 835– Modelo para losa de fondo – momentos en dirección x-x en tm/m losa sometida a las

cargas para depósito vacío y máximo empuje de suelos


“De las verificaciones efectuadas y los resultados obtenidos se propone para la EBP2 que todos los tabiques laterales sean de 0,30 de ancho en todo su desarrollo. La losa de fondo verifica con 0,30 m de altura”.

1.5.8.2..3 VERIFICACIONES Y CÁLCULO DE ARMADURAS:



Armadura Vertical de empotramiento

Se calcula armadura longitudinal a flexión simple según CIRSOC 201 - 2005, y posteriormente se verificará

dicha cuantía según flexión por condición de fisuración, adoptándose la mayor de las mismas.



Mu = 3,10 KNm Mu = 0,31 Tnm φ = 0,9

mn = 0,007 mnmax = 0,268 fy = 420 MPa


Ka = 0,007

Ka min = 0,066

Ka max =

0,319

Ka = 0,066

As = 4,70 cm2


φ = 0,9 mn = 0,009 mnmax = 0,268

fy =

0,011

MPa fs =


f`s = 0,011 MPa de tabla f(d`,d) p/Arm Comprimida

Ka = 0,009 Ka min = 0,066 Ka max = 0,319

Ka = 0,066

As = 4,70 cm2

Determinación del módulo de fisuración con momento de Servicio:

my- = 0,20 Tnm/m

K = 0,001 KN/m3


Ave = 4,00 cm2/m


As = 4,70 cm2/m

0,0009 % ADOPTAR CUANTIA MINIMA

As = 4,70 cm2/m


Armadura horizontal en tabique:

Se determinan las armaduras requeridas para absorber los esfuerzos de tracción generados en los tabiques.

Tabique:

Tensión de acero Reducida: 1 Tn/cm2 Tracción : 3,40 Tn/cm2 Fe-tracción: 1,70 cm2/m

As = 1,70 cm2/m




As = 4,00 cm2/m


b- Cuantías mínimas



ρmin = 0.70 / fy

ρmin = 0,0017

C- Armadura adoptada

Tabiques:


Armadura requerida:


Armadura adoptada:


ø 8 c/ 15

ø 8 c/ 30


ø 8 c/ 15

ø 8 c/ 30


En esta zona corresponde cuantía mínima de fisuración debido a que los esfuerzos de flexión son mínimos.

Armadura requerida:



Armadura adoptada:


ø 8 c/ 15


ø 8 c/ 15

Armadura horizontal :


Armadura requerida:


Armadura adoptada:


ø 10 c/ 19


ø 10 c/ 19

Losa de Fondo:

Armadura:

Se calcula armadura longitudinal a flexión simple según CIRSOC 201 - 2005


cc = 0,02 m Recubrimiento libre



φ = 0,9 mn = 0,053 mnmax = 0,268 fy = 420 MPa


Ka = 0,055 Ka min = 0,066 Ka max = 0,319

Ka = 0,066

As = 4,70 cm2



Mu = 4,60 KNm Mu = 0,46 Tnm φ = 0,9

mn = 0,010 mnmax = 0,268 fy = 420 MPa


Ka = 0,010 Ka min = 0,066 Ka max = 0,319

Ka = 0,066

As = 4,70 cm2


Armadura requerida:


Armadura adoptada:


ø 10 c/ 15

Cara Interna:

5,23 cm2/m VERIFICA

ø 10 c/ 15




Llamamos así a la cámara donde se coloca el múltiple de impulsión del bombeo. Adoptamos una cuantía por comparación con casos anteriores analizados.




1.5.9. Estimación de cuantías POZO DE BOMBEO LAS FLORES


Se dimensiona estructuralmente un nuevo pozo de bombeo a instalar en Barrio Las Flores

La estructura principal está compuesta por una cámara húmeda circular de 1,80 m diámetro, con una profundidad total de 3,90 m. Como complemento se proyecta una cámara lateral a la principal de 1,20 m de ancho por 2,20 m de largo y que sirve para alojar las válvulas y el múltiple de impulsión. La profundidad de esta cámara de válvulas es de aproximadamente 1,80 m

Figura 37 – esquema Pozo de bombeo Barrio Las Flores

A los efectos de las verificaciones se consideran los siguientes parámetros: - Hormigón H-25 s/ CIRSOC 201 -2005 𝑓´𝐶 = 25 𝑀𝑃𝑎 (u Hormigón H-21 s/ CIRSOC 201 1982) y

acero ADN-420.








Se considera como cargas actuantes a la presión de líquido, los empujes de suelo y los efectos sísmicos. Este último será considerado en el modelo 3D de la cámara efectuado con un modelo de elementos finitos.




𝜎𝑤 = 3,00 𝑡

𝑚2


Con respecto al empuje de suelos se considera que la napa freática se encontrará a -2,00 m de profundidad para su nivel máximo.

Es por esto que se considera para el cálculo de los tabiques la presión generada por efecto de suelo saturado más la presión de napa con la cámara vacía.

Similarmente la losa de fondo estará sometida a la presión de la napa siendo una condición crítica para el diseño de la misma cuando la cámara se encuentre vacía.

Los parámetros de suelo considerados en las verificaciones son conservadores:

𝛾𝑠 = 1,80 𝑡


𝛾𝑠𝑎𝑡 = 2,10 𝑡


𝛾´ = 𝛾𝑠𝑎𝑡 − 𝛾𝑤 = 1,10 𝑡







Figura 38 – diagrama de empujes de suelos para pozo de bombeo Las Flores

𝜎ℎ = 6,31 𝑡

𝑚2

Figura 39 – Esquema modelo PB Las Flores.

1.5.9.2..2 SOLICITACIONES:


a) TABIQUES LATERALES:

A continuación se incorporan los resultados para el tabique de la cámara obtenidos a partir de un modelo de elementos finitos:

Figura 40 – Esquema de tabique– momentos vertical en tm/m para estado de cámara vacía y máximo empuje de suelos

Figura 41 – Esquema de tabique– esfuerzos axiles en tm/m para estado de cámara vacía y máximo empuje de suelos


Figura 42 – Esquema de tabique– esfuerzos axiles en tm/m para estado de cámara vacía y máximo

empuje de suelos

b) LOSA DE FONDO:

En un modelo simplificado para cada una de las acciones consideradas.se considera que la losa de fondo estará sometida a los mismos esfuerzos obtenidos para los tabiques de la cámara.

Así las armaduras inferiores de la losa de fondo, resultarán de considerar el momento de empotramiento de los tabiques para la peor condición de empuje de suelos, y la armadura superior, para la peor condición de presión de líquido en la cámara.

A continuación se incluyen los resultados obtenidos para la losa de fondo modelada sobre fundación elástica.


Figura 43 – Modelo para losa de fondo – momentos en dirección x-x en tm/m losa sometida a las

cargas para depósito vacio y máximo empuje de suelos


“De las verificaciones efectuadas y los resultados obtenidos se propone para el PB LAS FLORES que todos los tabiques laterales sean de 0,20 de ancho en todo su desarrollo. La losa de fondo verifica con 0,20 m de altura”.

1.5.9.2..3 VERIFICACIONES Y CÁLCULO DE ARMADURAS



Armadura Vertical de empotramiento





Mu = 3,10 KNm Mu = 0,31 Tnm φ = 0,9

mn = 0,007 mnmax = 0,268 fy = 420 MPa


Ka = 0,007

Ka min = 0,066

Ka max =

0,319

Ka = 0,066

ARMADURA SIMPLE

As = 4,70 cm2


φ = 0,9 mn = 0,009 mnmax = 0,268

fy =

0,011

MPa fs =

f`s = 0,011 MPa de tabla f(d`,d) p/Arm Comprimida

Ka = 0,009


Ka min = 0,066 Ka max = 0,319

Ka = 0,066

ARMADURA SIMPLE

As = 4,70 cm2

Determinación del módulo de fisuración con momento de Servicio:

my- = 0,20 Tnm/m

K = 0,001 KN/m3

Con este valor de módulo volumétrico de fisuración entrando en el gráfico proporcionado para w_max=0,1 se obtiene que se debe armar como mínimo con

Ave = 4,00 cm2/m


As = 4,70 cm2/m


As = 4,70 cm2/m


Armadura horizontal en tabique:

Se determinan las armaduras requeridas para absorber los esfuerzos de tracción generados en los tabiques.

Tabique:

Tensión de acero Reducida: 1 Tn/cm2 Tracción : 3,40 Tn/cm2 Fe-tracción: 1,70 cm2/m

As = 1,70 cm2/m




As = 4,00 cm2/m


b- Cuantías mínimas



ρmin = 0.70 / fy

ρmin = 0,0017

C- Armadura adoptada

Tabiques:


Armadura requerida:


Armadura adoptada:


ø 8 c/ 15

ø 8 c/ 30


ø 8 c/ 15

ø 8 c/ 30



Armadura requerida:



Armadura adoptada:


ø 8 c/ 15


ø 8 c/ 15

Armadura horizontal :


Armadura requerida:


Armadura adoptada:


ø 10 c/ 19


ø 10 c/ 19

Losa de Fondo:

Armadura:





Mu = 23,90 KNm Mu = 2,39 Tnm


φ = 0,9 mn = 0,053 mnmax = 0,268 fy = 420 MPa


Ka = 0,055 Ka min = 0,066 Ka max = 0,319

Ka = 0,066

ARMADURA SIMPLE

As = 4,70 cm2



Mu = 4,60 KNm Mu = 0,46 Tnm φ = 0,9

mn = 0,010 mnmax = 0,268 fy = 420 MPa


Ka = 0,010 Ka min = 0,066 Ka max = 0,319

Ka = 0,066

ARMADURA SIMPLE

As = 4,70 cm2

Armadura requerida:



Armadura adoptada:


ø 10 c/ 15

Cara Interna:

5,23 cm2/m VERIFICA

ø 10 c/ 15




Llamamos así a la cámara donde se coloca el múltiple de impulsión del bombeo. Adoptamos una cuantía por comparación con casos anteriores analizados.




1.6. RESUMEN DE CUANTÍAS ESTACIONES DE BOMBEO SANTIAGO DEL ESTERO

RESUMEN DE CANTIAS ESTACIONES DE BOMBEO SANTIAGO DEL ESTERO:

EB N° 3:

ELEMENTO ESTRUCUTRAL VOLUMEN

DE H°

CUANTIA ESTIMAD

A

KG. DE HIERRO

POR ELEMENT

O

CANTIDAD TOTAL DE

ELEMENTOS

VOLUMEN DE H° TOTAL

KG. DE HIERRO TOTALE

S

TABIQUES A 27,9 90 2510 2 55,8 5020,2

TABIQUES B 13,2 90 1192 2 26,5 2384,1

LOSA DE FONDO 27,8 100 2776 1 27,8 2775,5

LOSA DE TECHO 6,3 40 252 1 6,3 252,0

LOSA DE FONDO CAM. VALV. 5,9 80 471 1 5,9 471,2

LOSA DE TECHO CAM. VALV. 4,42 40 177 1 4,4 176,8

TABIQUES CÁMARA VALV. 6,74 70 472 1 6,7 471,8

133,4 11551,6

CUANTIA PROMEDIO EB N° 3

86,6 kg/m3

EB N° 7:


DE H°

CUANTIA ESTIMAD

A

KG. DE HIERRO

POR ELEMENT

O

CANTIDD TOTAL DE

ELEMENTOS



S

TABIQUES A 27,4 90 2468 2 54,9 4936,6

TABIQUES B 12,9 90 1165 2 25,9 2330,1

LOSA DE FONDO 27,8 100 2776 1 27,8 2775,5

LOSA DE TECHO 6,3 40 252 1 6,3 252,0




TOTALES 131,8 11414,0


86,6 kg/m3

EB Ex - P2 (NUEVA):



DE H°

CUANTIA ESTIMAD

A

KG. DE HIERRO

POR ELEMENT

O

CANTIDD TOTAL DE

ELEMENTOS



S

TABIQUES A 11,9 90 1073 2 23,9 2146,5

TABIQUES B 9,2 90 830 2 18,5 1660,5

LOSA DE FONDO 7,5 95 710 1 7,5 709,7

LOSA DE TECHO 3,2 40 128 1 3,2 128,0




TOTALES 65,1 5428,6

CUANTIA PROMEDIO EB Ex - P2

83,5 kg/m3

EB SARGENTO CABRAL:


DE H°

CUANTIA ESTIMAD

A

KG. DE HIERRO

POR ELEMENT

O

CANTIDD TOTAL DE

ELEMENTOS



S

TABIQUES A 7,4 75 554 2 14,8 1107,5

TABIQUES B 3,2 75 241 2 6,4 481,5

LOSA DE FONDO 4,7 85 403 1 4,7 402,9

LOSA DE TECHO 1,4 40 56 1 1,4 56,0




TOTALES 32,5 2393,6

CUANTIA PROMEDIO EB SARGENTO CABRAL

73,6 kg/m3

POZO LOS FLORES:


DE H°

CUANTIA ESTIMAD

A

KG. DE HIERRO

POR ELEMENT

O

CANTIDD TOTAL DE

ELEMENTOS



S

TABIQUES 4,9 70 346 1 4,9 345,7


LOSA DE FONDO 1,5 90 132 1 1,5 132,3

LOSA DE TECHO 0,5 40 20 1 0,5 19,6




9,4 661,6

CUANTIA PROMEDIO POZO LAS FLORES

70,3 kg/m3


1.7. CONCLUSIÓN FINAL

Desde el punto de vista del alcance de este trabajo y a los efectos de la utilización para la

confección de presupuestos y todos los análisis preliminares que sean requeridos previos a la ejecución de los proyectos estructurales ejecutivos de las estructuras aquí indicadas se concluye lo siguiente:

OBRA:


86,6 kg/m3


86,6 kg/m3

CUANTIA PROMEDIO EB P2

83,5 kg/m3

CUANTIA PROMEDIO EB SARGENTO CABRAL

73,6 kg/m3

CUANTIA PROMEDIO POZO LAS FLORES

70,3 kg/m3

Ing. Civil Martin Nicolás Fuentes MP 4651/x Córdoba 05 de Noviembre de 2014

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