diseño cisterna final arequipa

1.- Predimensionamiento y Metrados de Cargas

1.1.- Predimensionamiento de la Viga

Para la viga que soportan el techo, se realizó tomando en cuenta las consideraciones del RNE norma E060, capítulo 9.6 "Control

de deflexiones"

Por lo tanto, se han considerado las relaciones del cuadro precedente, tomando en cuenta si la viga soporta o no elementos no

estructurales susceptibles de dañarse bajo deflexiones grandes.

1.2.- Predimensionamiento del Muro

Asemejando el comportamiento de los muros de la cisterna como losas sometidas a flexión en ambas direcciones, la forma analítica

procedemos a verificar el espesor del muro que se comportará como una losa apoyada en sus cuatro extremos sobre muros - vigas de

rigidez infinita, tomando en cuenta las consideraciones del RNE norma E060, Capítulo 13 "Losas en Dos Direcciones"

Ecb = Módulo de Elasticidad del Concreto de la Viga

Ecs = Módulo de Elasticidad del Concreto de la Losa

Ib = Momento de Inercia de la sección Bruta de una Viga con respecto al eje que pasa por el centroide

Is= Momento de Inercia de la sección Bruta de una Losa con respecto al eje que pasa por el centroide

Por lo tanto, siendo el valor del parámetro "α" mayor a 2, usaremos la expresión siguiente para el dimensionamiento del espesor

de los muros:

ln mayor =

ln menor =

ln =

fy =

β = 3.55

h =

h asumido =

1.3.- Predimensionamiento de Losas

El espesor mínimo para losas con vigas que se extienden entre apoyos en todos los lados debe ser:

ln mayor =

ln menor =

ln =

fy =

β = 1.63

h =

h asumido =

DISEÑO DE CISTERNA

VP-01

L/28

L/21

L/10

L/8

L/20

L/16

L/24

L/18.5

9.50Con un Exremo

Continuo

Espesores o Peraltes Mínimos "h"

Elementos

Losas Macizas en una

Dirección

Vigas o losas nervadas

en una dirección

ElementoPeralte Teórico

h (m)

En VoladizoSimplemente ApoyadosCon un Extremo

Continuo

Ambos Extremos

Continuos

Peralte Usado

h (m)

0.514

0.25 m

0.21 m

9.75 m

2.75 m

9.75 m

4,200 Kg/cm2

0.16 m

0.25 m

4,200 Kg/cm2

9.75 m

6.00 m

9.75 m

0.70

Ancho Teorico

0.30h<b<0.50h

0.30

Condición de

Vigas

Relación

Predimen..

L/18.5

Luz Libre L (m)

ℎ =𝑙𝑛 0.8 +

𝑓𝑦14000

36 + 9𝛽

𝛼 =𝐸𝑐𝑏𝐼𝑏𝐸𝑐𝑠𝐼𝑠

ℎ =𝑙𝑛 0.8 +

𝑓𝑦14000

36 + 9𝛽

1.4.- Metrado de Cargas del Techo Plano

# A L H

Elem (m) (m) (m)

1 9.8 17.8 0.25

1.5.- Metrado de Cargas del Muro

# A L H

Elem (m) (m) (m)

2 0.25 17.8 2.75

2 0.25 9.8 2.75

1.6.- Efecto de las Cargas Horizontales Permanentes y Eventuales

Empuje del Suelo Saturado (Presión del Suelo)

h = Profundidad a la que está enterrado el Muro

Ƴ = Peso Específico del Suelo Saturado

Φ = Ángulo de Fricción del Suelo

K A =

H A =

Empuje de la Carga Viva sobre el Relleno (Presión de Sobrecarga)

S/C =

H S/C =

Empuje del Agua al Interior de la Cisterna (Presión Hidrostática)

Ƴ = Peso Específico del Agua

h = Altura de Agua

H AGUA =

Empuje del Suelo por Acción Sísmica (Sismo SX y SY)

La masa del suelo que interviene en un sismo se calculará por el método de la fuerza pseudoestática. El Peso para el cálculo de

la masa de suelo actuante se considerará para un largo igual al diámetro del reservorio dividido en el área tributaria de cada

tramo del muro. Se modelará a una altura de 0.3 H de la base del muro.

g = Aceleración de la Gravedad

Z = 0.40 g Zona Sísmica

Kh = 0.20 g Coeficiente de Aceleración Horizontal

Kv = 0.13 g Coeficiente de Aceleración Verrtical

Φ = Ángulo de Fricción del Suelo

Ɵ = Ángulo Mononobe Okabe

δ = Ángulo de Fricción entre el Muro y el Suelo

i = Pendiente del Relleno

β = Pendiente de la Pantalla con la Vertical

K AS =

ΔE AS =

Empuje total, conformado por el empuje de tierra y el incremento dinámico del empuje activo

E =

1.89 Tn/m3

25.40 °

0.40

1.51 Tn/m2

103,838

Peso propio del Techo

Carga Muerta (Kg/m3) 90,750

Tabla N° 2: Metrado de Cargas del Muro

Peso propio del Muro 2,400 32,175 Muro Transversal

Peso propio del Muro 2,400 58,575 Muro Longitudinal

2,400

2.00 m

P.U.Area Carga Vert.

Observación(m2) (Kg)

Tabla N° 1: Metrado de Cargas del Techo Plano

(Kg)

Carga Muerta (Kg/m3)

P.U.Area Carga Vert.

Observación(m2)

103,838 Techo Plano

2.03 Tn/m2

0.558

0.519 Tn/m2

0.00 °

12.99 °

25.40 °

1.00 Tn/m2

0.40 Tn/m2

1.00 Tn/m3

2.00 m

2.00 Tn/m2

0.00 °

0.00 °

9.81 m/s2

𝐾𝐴𝑆 =𝑐𝑜𝑠2 ∅ − 𝜃 − 𝛽

cos 𝜃 𝑐𝑜𝑠2𝛽 cos(𝛿 + 𝛽 + 𝜃)1 +

sin ∅ + 𝛿 sin ∅ − 𝜃 − 𝑖

cos 𝛿 + 𝛽 + 𝜃 cos 𝑖 − 𝛽

−2

𝜃 = 𝐴𝑇𝐴𝑁𝐾ℎ

1 − 𝐾𝑣

𝐾𝐴 =1 − sin∅

1 + sin∅

∆𝐸𝐴𝑆 = 𝛾ℎ 𝐾𝐴𝑆 − 𝐾𝐴 1 − 𝐾𝑣

INPE – OIP

“AMPLIACIÓN DE LA CAPACIDAD DE ALBERGUE Y CONSTRUCCIÓN DE AREAS COMPLEMENTARIAS EN EL

COMPLEJO PENITENCIARIO DE AREQUIPA”

MEMORIA DE CALCULO ESTRUCTURAS

2.-Verificación de la Estabilidad

Joint OutputCase CaseType F1 F2 F3 M1 M2 M3

Text Text Text Tonf Tonf Tonf Tonf-m Tonf-m Tonf-m

1 SERVICIO Combination 0 0 0.0126 0 0 0

289 SERVICIO Combination -24.912 6.6171 51.8275 -3.82331 -0.78939 0.33152

565 SERVICIO Combination 24.5755 3.5806 72.7709 -3.57124 0.10865 -0.36508

1333 SERVICIO Combination -32.2695 -4.7438 81.5962 2.47223 -0.45252 -0.00527

1609 SERVICIO Combination 32.9388 -3.0063 98.1334 2.41204 -0.21115 0.023

2377 SERVICIO Combination -24.8221 -2.1975 27.7452 -1.14462 -0.73344 -0.27164

2653 SERVICIO Combination 24.4893 -0.2501 46.4765 -1.19956 0.16036 0.28945
















595.98 Tn

448.88 Tn

1,044.85 Tn

188.36 m2

0.55 Kg/cm2

1.27 Kg/cm2

2.29

Capacidad Admisible del Suelo

Factor de Seguridad

TABLE: Joint Reactions

Peso de la Cisterna

Peso del Agua en la Cisterna

Peso Cisterna + Agua

Area de la Cimentación

Presión de la Estructura sobre el Suelo

INPE – OIP




3.-Verificación de la Sub presión

Joint OutputCase CaseType F1 F2 F3 M1 M2 M3

Text Text Text Tonf Tonf Tonf Tonf-m Tonf-m Tonf-m

1 DEAD LinStatic 0 0 0.0123 0 0 0

289 DEAD LinStatic -24.3526 6.2051 50.0666 -3.52314 -0.77163 0.32254

565 DEAD LinStatic 24.0278 3.2318 70.5104 -3.28158 0.10715 -0.35532

1333 DEAD LinStatic -31.5325 -4.4368 78.7535 2.31137 -0.4433 -0.00505

1609 DEAD LinStatic 32.1737 -2.7356 94.8828 2.25522 -0.20465 0.0223

2377 DEAD LinStatic -24.1974 -2.0849 27.2863 -1.14128 -0.71498 -0.26549

2653 DEAD LinStatic 23.8811 -0.1795 45.5459 -1.19539 0.15608 0.28307

9020 DEAD LinStatic 0 0 0.1 0 0 0

9134 DEAD LinStatic 0 0 0.1 0 0 0

9217 DEAD LinStatic 0 0 0.0997 0 0 0

9335 DEAD LinStatic 0 0 0.1102 0 0 0

9348 DEAD LinStatic 0 0 0.1099 0 0 0

9386 DEAD LinStatic 0 0 0.1202 0 0 0

9387 DEAD LinStatic 0 0 0.1197 0 0 0

9417 DEAD LinStatic 0 0 0.1301 0 0 0

9425 DEAD LinStatic 0 0 0.1324 0 0 0

9426 DEAD LinStatic 0 0 0.1324 0 0 0

9427 DEAD LinStatic 0 0 0.1325 0 0 0

9428 DEAD LinStatic 0 0 0.1325 0 0 0

9429 DEAD LinStatic 0 0 0.1324 0 0 0

9438 DEAD LinStatic 0 0 0.1298 0 0 0

9453 DEAD LinStatic 0 0 0.1202 0 0 0

580.93 Tn

Long. (m) Ancho (m) Altura (m) Vol (m3)

27.75 15.25 0.95 402.03

402.03 Tn

580.93 Tn

1.44

TABLE: Joint Reactions

Peso de la Cisterna

Fuerza de Sub presión

Fuerza Estabilizadora

Factor de Seguridad

Volumen Enterrado de la Cimentación

INPE – OIP




4.-Modelo Matemático

Modelo Matemático 3D

INPE – OIP




5.-Diseño Losa Inferior e = 0.25 m

Momento Flector M11

Momento Flector M22

INPE – OIP




Esfuerzo Cortante V13


Fluencia del Acero (fy)

Resistencia Compresión del Concreto (f'c)

Espesor

Recubrimiento

Longitud del Elemento a Evaluar

Cuantía Mínima (ρ)

Separación Máxima del Refuerzo

Factor de Reducción a Tracción (ϕ )

Revisión a Momento y Cortante

5/8 5/8

4 cm

100 cm

0.0018

4,200 Kg/cm2

280 Kg/cm2

25 cm

40 cm

0.90

LOSA INFERIOR e = 0.25 m

ρ < 0.75 ρb ρ<0.75ρb ..OK¡ ρ < 0.75 ρb ρ<0.75 ρb ..OK¡

Área de Acero Requerida 2.80 cm2 Área de Acero Requerida 3.58 cm2

Cuantía Necesaria (ρ) 0.00134 Cuantía Necesaria (ρ) 0.00171

Cuantía Balanceada (ρb) 0.02856 Cuantía Balanceada (ρb) 0.02856


Momento M11 2.20 Tn-m Momento M22 2.80 Tn-m

Peralte Efectico 21.00 cm Peralte Efectico 21.00 cm

Cantidad de Barras 2 Cantidad de Barras 2

Separación 50 cm Separación 50 cm

Diámetro de la Barra 5/8 Diámetro de la Barra 5/8

Área de la Barra 2.00 cm2 Área de la Barra 2.00 cm2

Área de Acero Mínima Requerida 4.50 cm2 Área de Acero Mínima Requerida 4.50 cm2

Área de Acero Usada 4.50 cm2 Área de Acero Usada 4.50 cm2

No Necesita Refuerzo por Cortante No Necesita Refuerzo por Cortante

Cortante V13 0.55 Tn Cortante V23 2.70 Tn

Cortante que Resiste la Sección Propuesta 18.62 Tn Cortante que Resiste la Sección Propuesta 18.62 Tn

Separación a Usar 25 cm Separación a Usar 25 cm

Se colocará varillas: Φ @ 0.25 m Se colocará varillas: Φ @ 0.25 m

INPE – OIP




6.- Diseño losa Superior e = 0.25 m

Momento Flector M11

Momento Flector M22

INPE – OIP








Espesor

Recubrimiento


Cuantía Mínima (ρ)




1/2 1/2

280 Kg/cm2

25 cm

4 cm

100 cm

0.0018

4,200 Kg/cm2

40 cm

0.90

LOSA SUPERIOR e = 0.25 m



Cuantía Necesaria (ρ) 0.00127 Cuantía Necesaria (ρ) 0.00252

Cuantía Balanceada (ρb) 0.02856 Cuantía Balanceada (ρb) 0.02856


Momento M11 2.10 Tn-m Momento M22 4.10 Tn-m

Peralte Efectico 21.00 cm Peralte Efectico 21.00 cm

Separación 25 cm

Diámetro de la Barra 1/2 Diámetro de la Barra 1/2







Cantidad de Barras 4 Cantidad de Barras 4

Separación 25 cm

Cortante V13 4.60 Tn Cortante V23 3.30 Tn


INPE – OIP




7.-Diseño Muro e = 0.25 m

Momento Flector M11

Momento Flector M22

INPE – OIP








Espesor

Recubrimiento


Cuantía Mínima Horizontal (ρh)

Cuantía Mínima Vertical (ρv)




1/2 5/8

Cuantía Necesaria (ρ) 0.00340

Cuantía Balanceada (ρb) 0.02856

Momento M22 (Tangencial) 5.50 Tn-m

Peralte Efectico 21.00 cm

Cantidad de Barras 4

20 cm Separación 25 cm

Diámetro de la Barra 1/2

Cantidad de Barras 5

Separación

280 Kg/cm2

25 cm

4 cm

100 cm

0.0020

0.0025

Cuantía Necesaria (ρ) 0.00277

Cuantía Balanceada (ρb) 0.02856


Momento M11 (Radial) 4.50 Tn-m

Peralte Efectico 21.00 cm

4,200 Kg/cm2

40 cm

0.90

MURO e = 0.25 m



Diámetro de la Barra 5/8







Cortante V13 (Radial) 6.20 Tn Cortante V23 (Tangencial) 7.80 Tn


Factores de Reducción de Corte: Ø = 0.85

P M22 M33 Tipo de estructura Tipo = 1 Muros Estructurales y Duales I

54.29 10.74 1.49

- - - El diseño por Capacidad con la finalidad de evitar la falla fragil:

- - -

- - - No deberá excederse de: 0

- - -

La Resistencia al corte del aporte del concreto:

La Resistencia nominal de la sección: →

f'c Fy b r L d h Ac Pu 0.1f'cAg Mns Mni Vu ΦVn Vu ≤ ØVn Vc Vs S h S Norma Lo

Kg/cm2 Kg/cm2 cm cm cm cm m cm2 Tn Tn Tn -m Tn -m Tn Tn Tn Tn cm cm cm

2-2 280 4,200 45.00 4.00 30.00 26.00 2.10 1,350 54.29 37.80 16.00 16.00 15.24 44.93 OK¡ 13.34 4.59 67.59

3-3 280 4,200 30.00 4.00 45.00 41.00 2.10 1,350 54.29 37.80 10.00 10.00 9.52 47.24 OK¡ 14.02 -

8 Φ 5/8 1 Φ3/8":[email protected],[email protected] y Resto @0.20m c/ext

DISEÑO DE COLUMNA C-1 (0.30X0.45) - CISTERNA

1.4 CM + 1.7 CV

1.25 (CM + CV) + CSS

1.25 (CM + CV) - CSS

0.90 CM + CSS

0.90 CM - CSS

Pu < ó > 0.1f'cAg

Diseño a Flexocompresión

Diseño a Flexocompresión9.54 50.00

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

250

300

350

-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20

CA

RG

A (

Tn

)

MOMENTO (Tn -m)

DIAGRAMA DE INTERACCIÓN CARGA - MOMENTO

DIRECCIÓN 3-3

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

250

300

350

-30 -20 -10 0 10 20 30

CA

RG

A (

Tn

)

MOMENTO (Tn -m)

DIAGRAMA DE INTERACCIÓN CARGA - MOMENTO

DIRECCIÓN 2-2

𝑉𝑢 =𝑀𝑛𝑠 +𝑀𝑛𝑖

ℎ

∅𝑉𝑛 = 𝑉𝑢 = ∅𝑉𝑠 + ∅𝑉𝑐

∅𝑉𝑛 = ∅2.7 𝑓′𝑐𝑏d

𝑆 =𝐴𝑣𝑓𝑦𝑑

𝑉𝑠

∅𝑉𝑐 = ∅0.53 𝑓′𝑐𝑏𝑑 1 − 0.0071𝑃𝑢𝐴𝑐

Tipo de Estrucura: Concreto Condición Balanceada Flexión :

1 MURO ESTRUCTURAL Y DUAL I Resistencia: ρ b = 0.0283 Cuantía Balanceada Cuantía Mínima: 0.7( f´c ^.5 )/ fy

2 PORTICOS Y DUAL II b 1 = 0.85 ρ máx = 0.0213 75% Cuantía Balanceada ρmin=

Factores de Reducción de Capacidad Modulo Elasticidad: w máx .= 0.319 Cortante

Flexión : Ø = 0.90 Acero K = 72.47 Ø estribos = → Av =

Cortante : Ø = 0.85 Fluencia:

Modulo Elasticidad:

Peralte Ancho Peralte

Total Viga Efectivo Mu Ø Mn max. As A´s As A's

( m ) h ( cm ) b ( cm ) ( cm ) d ( cm ) ( Tn.m ) ( Tn.m ) ( cm2

) ( cm2

) ( cm2

) ( cm2

) ( cm2 )

CISTERNA

Izquierda (-) 70 30 9 61 15.60 72.80 5.10 0.0574 0.0038 7.00 5.10 3 3/4 + 8.52 3 3/4 8.52

Centro (+) 70 30 9 61 21.50 72.80 5.10 0.0802 0.0053 9.79 5.10 3 3/4 + 2 5/8 12.52 3 3/4 8.52

Derecha (-) 70 30 9 61 27.50 72.80 5.10 0.1041 0.0069 12.70 5.10 3 3/4 + 2 3/4 14.20 3 3/4 8.52

Vigas Secundarias

Izquierda (-) 70 30 9 61 27.50 72.80 5.10 0.1041 0.0069 12.70 5.10 3 3/4 + 2 3/4 14.20 3 3/4 8.52

Centro (+) 70 30 9 61 1.70 72.80 5.10 0.0061 0.0004 0.74 5.10 3 3/4 8.52 3 3/4 8.52

Derecha (-) 70 30 9 61 0.50 72.80 5.10 0.0018 0.0001 0.22 5.10 3 3/4 8.52 3 3/4 8.52

0.0028

0.71 cm23/8

280 Kg/cm2

Ø ØCondición de Diseño

Momento de Diseño

Nº Ø

DISEÑO POR FLEXIÓN

4,200 Kg/cm2

250,998.01 Kg/cm2

2,000,000 Kg/cm2

Nº Ø

Acero Tracción

Nº

Acero Compresión

Nº

B 2-3 VP

Descripciónw

Diseño

EjeL

9.40

VigaTram

o

r

Simplemente Armado

As mín

Simplemente Armado

ρ

Simplemente Armado

9.40VP1-2B Simplemente Armado

Simplemente Armado

Simplemente Armado

Peralte Actuante Acero

a a Efectivo Va Vc ØVc Vs 2.1f'c0.5

b w d

( cm ) ( cm ) d ( cm ) ( Tn ) ( Tn ) ( Tn ) ( Tn ) ( Tn ) ( cm) ( cm)

5.01 Mn(-) = 20.93 2.46 Mn(+) = 21.39 2 ¡OK¡ cara 0 11.00

7.36 Mn(+) = 30.14 2.46 Mn(-) = 21.39 2 ¡OK¡ d 61 10.20 6 @ 10

8.35 Mn(-) = 33.89 2.46 Mn(+) = 21.39 2 ¡OK¡ 2d 122 8.40 6 @ 10

3d 183 6.30 17 @ 20

12 @ 0.1, Resto @ 0.2

8.35 Mn(-) = 33.89 2.46 Mn(+) = 21.39 2 ¡OK¡ cara 0 11.00

5.01 Mn(+) = 20.93 2.46 Mn(-) = 21.39 2 ¡OK¡ d 61 7.40 6 @ 10

5.01 Mn(-) = 20.93 2.46 Mn(+) = 21.39 2 ¡OK¡ 2d 122 5.40 6 @ 10

3d 183 3.20 17 @ 2012 @ 0.1, Resto @ 0.2

DISEÑO POR CORTANTE POR RESISTENCIA

Condicións

COMPROBACIONES DE RESISTENCIA

( Tn.m )

Tracción Compresión

Descripción As

Condición

en toda la

viga

Condición de Diseño

¡OK¡

¡Necesita Estribo minimo¡

( Tn.m )

Mn

Tipo

de

Estru

Condición

en

Extremos

Mn

Norma

E030

Concreto

□ 3/8: 1 @ 0.05,

15.213.80¡Necesita Estribo minimo¡

16.23


61

15.213.8016.2361¡Necesita Estribo minimo¡



¡OK¡

□ 3/8: 1 @ 0.05,

V MUERTA V VIVA M MUERTA M VIVA I CONCRETO 2(f´c)0,5 M CR

( Tn ) ( Tn ) Izq. ( Tn. ) Der.( Tn. ) Izq. ( Tn. ) Der.( Tn. ) ( cm) m m ( Tn-m) ( Tn-m) ( cm4) ( kg/cm2) ( Tn-m)

Mpr(-) = 29.07 Mpr(+) = 29.70 7.60 0.50

Mpr(+) = 41.86 Mpr(-) = 29.70 12 @ 10 10.90 0.70

Mpr(-) = 47.07 Mpr(+) = 29.70 13.90 0.90

12 @ 0.1, Resto @ 0.2

Mpr(-) = 47.07 Mpr(+) = 29.70 13.90 0.90

Mpr(+) = 29.07 Mpr(-) = 29.70 12 @ 10 0.90 0.10

Mpr(-) = 29.07 Mpr(+) = 29.70 0.30 0.05

12 @ 0.1, Resto @ 0.2

33.47

Momento en Servicio Mtto Agrietamiento sin Refuerzo

7.97857,500 8.20

Relación

Modular

Tracción

DISEÑO DEL CORTANTE POR CAPACIDAD

As Mn

Cortante Servicio Cortante Ultimo

Mn

( Tn.m )

Cortante Acero

FISURACIÓN

sCompresión

( Tn.m )

Xizq. Xder.VsVu

- - 2.065.50 0.40 13.63 15.54

□ 3/8: 1 @ 0.05,

857,500 33.47 8.20 7.974.00 0.30 13.54 11.63 - -

□ 3/8: 1 @ 0.05,

Esf. Max. Condición Esf. Max. Condición Parametro Inercia Efec Parametro

M CR c I CR Compresión Esfuerzos Tracción Esfuerzo Z I ef Δ MUERTA Δ VIVA λ Δ MUERTA Δ VIVA

( Tn-m) ( cm) ( cm4) ( kg/cm2) Permisibles ( kg/cm2) Permisible ( kg/cm) ( cm4) ( cm) ( cm) ( cm) ( cm) ( cm)

8.97 Sección no Fisurada -

9.23 Sección Fisurada 16.27 242,672 77.76 ¡OK¡ 1,704 ¡OK¡ 20,011 ¡OK¡





Condición

Deflexión Diferida Sección Fisurada

0.021.19

DEFLEXIONES

1.83

Deflexión

TotalCondición

FISURACIÓN

Deflexión Inmediata

402,714 0.60 0.04

Mtto Agrietamiento con Refuerzo

1.99

0.00 0.07857,500 0.02 0.00 1.99 0.05

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