Memoria- Filtro - Cascas

MEMORIA DE CALCULOS

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MEMORIA DE CLCULO

1. PROYECTO

"AMPLIACION Y MEJORAMIENTO DE LOS SISTEMAS DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO EN LA LOCALIDAD DE CASCAS

2. PROPIETARIO

MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE CASCAS3. UBICACIN GOEGRAFICA

LOCALIDAD: CASCASDISTRITO: CASCASPROVINCIA: GRAN CHIMUREGIN: LA LIBERTAD4. UBICACIN

La obra a ejecutar se encuentra ubicada en la ciudad de Cascas, Distrito de del mismo nombre, Provincia de Gran Chim, en la Regin La Libertad.

5. TANQUE FILTRO PERCOLADOR DE 70.52 m3La estructura ha sido diseada considerando los parmetros estructurales, del concreto, caractersticas de suelo, propiedades de la gravilla, agua y caractersticas esenciales contra sismos.

6. ARQUITECTURA Y ANLISIS ESTRUCTURAL:

La arquitectura, el diseo hidrulico del tanque filtro percolador y el diseo estructural, ha sido realizado por el consultor7. MODELAMIENTO ESTRUCTURAL

Modelamiento de la forma. Para el modelamiento de la forma se ha considerado la arquitectura, incluyendo el espesor del fuste (0.25m), de la losa (0.20 m), losa intermedia de 0.15m, sostenidas en columnas de 0.25 x 0.25m, El material usado es de concreto armado, el tanque (fuste y losas) se han considerado un , como se especifican en los planos de obra.

Modelamiento de los componentes estructurales. Los elementos estructurales que componen el tanque como el fuste, losa se han idealizado como elementos del tipo cscara (shell) con sus propiedades mecnicas conocidas para el material concreto reforzado y el resto de elementos estructurales como vigas y columnas como elementos unidimensionales (tipo FRAME).Modelamiento matemtico. Para el anlisis estructural se han considerado modelos de elementos finitos cuadrangulares y triangulares bidimensionales considerados como placas gruesas (hiptesis de Reissner-Mindlin) y elementos finitos tridimensionales en slidos de forma de prismas cuadrangulares, para el caso del agua.

Modelamiento de interaccin de la base-suelo de la losa del tanque. Se ha modelado como un semi-espacio de Winkler a travs de resortes como se muestra en la Fig. 1. Las constantes de los resortes se llaman mdulo de balasto o de Winkler.

Fig. 1. Modelamiento de la losa usando mdulos de balasto

Varios coeficientes del mdulo de balasto, funcin del esfuerzo admisible del terreno y se muestra en la Tabla N 1

Tabla N 1. Mdulo de reaccin del suelo

Esf Adm(Kg/Cm2)

Winkler(Kg/Cm3)

0.250.65

0.300.78

0.350.91

0.401.04

0.451.17

0.501.30

0.551.39

0.601.48

0.651.57

0.701.66

0.751.75

0.801.84

0.851.93

0.902.02

0.952.11

1.002.20

1.052.29 (Utilizado)1.102.38

1.152.47

1.202.56

1.252.65

1.302.74

1.352.83

1.402.92

1.453.01

1.503.10

Esf Adm(Kg/Cm2)

Winkler(Kg/Cm3)

1.553.19 1.603.28

1.653.37

1.703.46

1.753.55

1.803.64

1.853.73

1.903.82

1.953.91

2.004.00

2.054.10

2.104.20

2.154.30

2.204.40

2.254.50

2.304.60

2.354.70

2.404.80

2.454.90

2.505.00

2.555.10

2.605.20

2.655.30

2.705.40

2.755.50

2.805.60

Esf Adm(Kg/Cm2)

Winkler(Kg/Cm3)

2.855.70

2.905.80

2.955.90

3.006.00

3.056.10

3.106.20

3.156.30

3.206.40

3.256.50

3.306.60

3.356.70

3.406.80

3.456.90

3.507.00

3.557.10

3.607.20

3.657.30

3.707.40

3.757.50

3.807.60

3.857.70

3.907.80

3.957.90

4.008.00

8. ANLISIS Y DISEO ESTRUCTURAL

ANLISIS ESTRUCTURAL DEL TANQUE FILTRO PERCOLADOR. Para el anlisis del tanque se ha modelado como una estructura tridimensional utilizando la tcnica de los elementos finitos, bajo las hiptesis de la teora de la elasticidad, con la finalidad de obtener resultados ms reales que los mtodos tradicionales (ver Fig. 2)

Fig. 2 Modelamiento del Tanque Filtro Percolador en el que se muestra la malla de elementos finitos tridimensionales.

8.1. CARGAS ESTTICAS.

Para efectuar el Anlisis Estructural se ha tenido que considerar cuatro tipos de cargas estticas:

Peso propio del tanque (D)

Presin lateral del agua y peso vertical de la misma (F)

Presin lateral de los suelos: relleno, presin natural de los mismos (H)

Carga viva (100 Kgs/m2) (L)

8.2 CARGAS SSMICAS

El anlisis ssmico del tanque apoyado se ha realizado utilizando la Norma Tcnica de Edificacin, NTE E.030 de diseo sismorresistente. Para lo cual se han considerado los siguientes parmetros ssmicos de sitio: Factor de zona (Z)

: Z= 0.3Se ha elegido este factor debido a que la ciudad de San Martn est ubicada en la Zona 2 de la zonificacin ssmica del Per. Factor de uso e importancia (U)

: U= 1.5El factor U se ha elegido considerando que el tanque pertenece a la categora A de edificaciones esenciales tipificado por la Norma NTE.E030. Factor de suelo

: S= 1.2, Tp = 0.6Se ha elegido este factor, basndose en el informe de Mecnica de Suelos. Son de tipo arcilloso con mediana plasticidad.

Factor de amplificacin ssmica. Para definir el factor de amplificacin se utilizar la siguiente frmula,

C =

Donde Tp es el periodo que define la plataforma del espectro para cada tipo de suelo, en este caso Tp = 0.9 segundos y T el rango de los periodos, segn el Art. 18.2a de la NTE. E.030, que se utilizar para construir las Pseudos-aceleraciones espectrales con el que se realizar el anlisis modal correspondiente. Las Pseudos-aceleraciones espectrales se muestran en la Tabla N 2, que se da a continuacin

Tabla N 2. ESPECTRO DE PSEUDO-ACELERACIONES

ESPECTRO DE PSEUDO-ACELERACIONES

FACTOR DE ZONAZ =0.3

FACTORU =1.5

FACTOR DE SUELOS =1.2Tp =0.9

COEFICIENTE DE REDUCCIONR =6

Sa = ZUSC/R =0.14FALTA MULTIPLICAR POR g

TSa/gC

00.342.5

0.0010.342.5

0.1010.342.5

0.2010.342.5

0.3010.342.5

0.4010.338492.5

0.5010.334572.5

0.6010.330182.5

0.7010.301242.5

0.8010.290512.5

0.90.26753182.50

0.9010.249611542.50

1.0010.234685312.25

1.5010.209860091.50

2.0010.157421291.12

2.5010.125949620.90

3.0010.104965010.75

3.5010.089974290.64

4.0010.078730320.56

4.5010.069984450.50

5.0010.06298740.45

5.5010.057262320.41

6.0010.052491250.37

6.5010.048454080.35

7.0010.044993570.32

7.5010.04199440.30

8.0010.039370080.28

8.5010.037054460.26

9.0010.034996110.25

9.5010.03315440.24

10.0010.031496850.22

11.0010.028633760.20

12.0010.026247810.19

13.0010.024228910.17

14.0010.022498390.16

15.0010.02099860.15

16.0010.019686270.14

17.0010.018528320.13

18.0010.017499030.12

19.0010.016578070.12

20.0010.015749210.11

21.0010.014999290.11

22.0010.014317530.10

23.0010.013695060.10

24.0010.013124450.09

25.0010.01259950.09

26.0010.012114920.09

27.0010.011666230.08

28.0010.01124960.08

29.0010.010861690.08

30.0010.010499650.07

31.0010.010160960.07

32.0010.009843440.07

33.0010.009545170.07

34.0010.009264430.07

35.0010.008999740.06

36.0010.008749760.06

37.0010.008513280.06

38.0010.008289260.06

39.0010.008076720.06

40.0010.00787480.06

41.0010.007682740.05

42.0010.007499820.05

43.0010.007325410.05

44.0010.007158930.05

45.0010.006999840.05

46.0010.006847680.05

47.0010.006701990.05

48.0010.006562360.05

49.0010.006428440.05

50.0010.006299870.04

51.0010.006176350.04

52.0010.006057580.04

53.0010.005943280.04

54.0010.005833230.04

55.0010.005727170.04

56.0010.00562490.04

57.0010.005526220.04

58.0010.005430940.04

59.0010.005338890.04

60.0010.005249910.04

61.0010.005163850.04

62.0010.005080560.04

63.0010.004999920.04

64.0010.00492180.04

65.0010.004846080.03

66.0010.004772650.03

67.0010.004701420.03

68.0010.004632280.03

69.0010.004565150.03

70.0010.004499940.03

71.0010.004436560.03

72.0010.004374940.03

73.0010.004315010.03

74.0010.00425670.03

75.0010.004199940.03

76.0010.004144680.03

77.0010.004090860.03

78.0010.004038410.03

79.0010.003987290.03

80.0010.003937450.03

81.0010.003888840.03

82.0010.003841420.03

83.0010.003795130.03

84.0010.003749960.03

85.0010.003705840.03

86.0010.003662750.03

87.0010.003620650.03

88.0010.00357950.03

89.0010.003539290.03

90.0010.003499960.02

91.0010.00346150.02

92.0010.003423880.02

93.0010.003387060.02

94.0010.003351030.02

95.0010.003315750.02

96.0010.003270130.02

97.0010.003017640.02

98.0010.002971530.02

99.0010.00293410.02

1000.002870.02

Factor de reduccin de solicitaciones ssmicas (R): R= 6 Se ha considerado el coeficiente de reduccin de R= 6 teniendo en

cuenta que el tanque constituye un tipo de muro estructural.

9.3. ACELERACION ESPECTRAL

El anlisis se ha realizado en dos direcciones horizontales usando el espectro inelstico de Pseudos-aceleraciones definido por.

Para el anlisis en la direccin vertical se ha utilizado 2/3 del espectro empleado para las direcciones horizontales. El anlisis ssmico se ha realizado con una superposicin de 12 modos de vibracin. En las Figuras 3, 4, 5 y 6 se muestran los cuatro primeros modos de vibracin del tanque Filtro Percolador apoyado.

9.4. CRITERIOS DE COMBINACIN

Para estimar las respuestas mximas se ha utilizado la COMBINACIN CUADRTICA COMPLETA (CQC) de los valores calculados para cada modo.

9.5. CLCULO DE LAS ENVOLVENTES DE DISEO

El clculo de las envolventes para el diseo se ha considerado las recomendaciones especificadas en el ACI-350-06, y son las siguientes:

(1) 1.4(D + F)

(2) 1.2D + 1.2F + 1.6L + 1.6H

(3) 1.2D + 1.0L

(4) 1.2D + 1.0L + 1.0E

(5) 1.2D + 1.0L - 1.0E

(6) 0.9D + 1.6H

(7) 0.9D + 1.0E + 1.6H

(8) 0.9D - 1.0E + 1.6H

1. RESULTADOS DEL ANLISIS ESTRUCTURAL

El anlisis del tanque semienterrado con las cargas consideradas y usando el Paquete SAP2000 v 15.10. El diseo utilizando este paquete tiene una opcin para disear directamente losas similares al diseo de vigas y columnas. El diseo y el detallado del acero se muestran en los planos de obra.

2. MATERIALES UTILIZADOS Y ESPECIFICACIONES

TCNICAS

Los materiales utilizados en el diseo del tanque se detallan a continuacin:

Para el fuste y losa se ha considerado concreto armado con resistencia a la compresin de , acero eestructural para refuerzo con esfuerzo a la fluencia de

Se ha considerado una capa de 0.10 m de solado con concreto de ; encima de una capa de 0.30m de relleno con material de prstamo, hormign fino de ro con piedra de tamao mximo de 1 y con un 5% de arcilla como ligante, compactado en dos capas al 95% del proctor estndar; y una capa de 0.50 m de hormign grueso de ro con piedra de tamao mximo de 3 y con un 5% de arcilla como ligante, compactado en tres capas al 95% del proctor estndar.

Para el mejoramiento del suelo inmediatamente debajo de la zapatas se ha considerado una capa de 0.10 m de solado con concreto de , seguida de otra capa de 0.60 m de hormign grueso de ro con piedra de tamao mximo de 3 y con un 5% de arcilla como ligante compactado en dos capas al 95% del proctor estndar.

3. RECOMENDACIONES GENERALES

Las recomendaciones que se detallan a continuacin deben ser tomadas en cuenta obligatoriamente durante el proceso de la seleccin de los materiales y de la construccin de la estructura. Estas son las siguientes:

Se debe proyectar cunetas para proteger al suelo de la cimentacin de las infiltraciones de agua proveniente de las partes altas, por aniegos u otras vas. El relleno para alcanzar los niveles, ser hecho con material que se especifican en los planos de obra compactados al 95% de la mxima densidad del proctor estndar. Todo material orgnico o con rezagos de vegetacin deber ser eliminado y no reutilizado para ningn trabajo de conformacin de rellenos.

Fig. 4. Forma modal 2, T2= 0.02503 seg




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