HidrulicaDISEO HIDRULICO RESERVORIO1. Volumen de ReservorioSe recomienda del 25% - 40% del volumen de abastecimiento medio diario (Q md). Esto equivaldra a un almacenamiento de 6 horas por da (aproximadamente 10 pm a 4 am).Porcentaje de Abasteciemiento0.25Volumen del Reservorio (m3)22.00NOTA: Cuando el gasto de la fuente de abastecimiento (captacin) es menor al gasto mximo horario, es necesario construir un tanque de amortiguamiento o regulacin.2. Dimensionamiento del TanqueAltura de tanque (m)1.50Las dimensiones se calculan teniendo en cuenta la relacin del dimetro con la altura de agua (d/h), la misma que vara entre 0.50 y 3.00. En el caso de un reservorio de seccin rectangular, para este mismo rango de valores, se considera la relacin del ancho de la base y la altura (b/h).Dimetro de tanque (m)4.32Chequeamos la Relacin d/h :Relacin (d/h)2.88Tiene que estar entre 0.50 y 3.00 (S Cumple)3. Tiempo de Vaciado del ReservorioDimetro tubo de Desage (pulg)1.5Area del Reservorio (m2)14.67Carga Hidrulica (m)1.50Coeficiente0.60Entre 0.6 - 0.65 (S cumple)Area tubo de Desage (m2)0.005Aceleracin de la Gravedad (m/seg)9.81Tiempo de Vaciado (hr)0.82Tiene que estar entre 2 y 4 horas (S cumple) ????, 0.82 es menor que 2Se recomienda un tiempo de vaciado de 2 - 4 horas que depende bsicamente de la carga hidrulica y dimetro del tubo de salida.4. Dimensionamiento de la TapaLa tapa tendra la forma de un domo esfricoAltura o Flecha de la Cpula (m)0.72Dimetro de Cpula (m)4.32

DiseoPROYECTO :DISEO DE RESERVORIO(VOL. =22.0 m )CRITERIOS DE DISEO*El tipo de reservorio a disear ser superficialmente apoyado.*Las paredes del reservorio estarn sometidas al esfuerzo originado por la presin del agua.*El techo ser una losa de concreto armado, su forma ser de bveda, la misma que se apoyar sobre una viga perimetral , esta viga trabajar como zuncho y estar apoyada directamente sobre las paredes del reservorio.*Losa de fondo, se apoyar sobre una capa de relleno de concreto simple, en los planos se indica.*Se disear una zapata corrida que soportar el peso de los muros e indirectamente el peso del techo y la viga perimetral.*A su lado de este reservorio, se construir una caja de control, en su interior se ubicarn los accesorios de control de entrada, salida y limpieza del reservorio.*Se usar los siguientes datos para el diseo:f 'c =210Kg/cmf 'y =4200Kg/cmq adm =0.80Kg/cm=8.00Ton/mq adm : Capacidad de carga admisiblePREDIMENSIONAMIENTOV :Volumen del reservorio22.00mdi :Diametro interior del Reservorioet :Espesor de la losa del techo.de :Diametro exterior del ReservorioH :Altura del muro.ep :Espesor de la Paredh :Altura del agua.f :Flecha de la Tapa (forma de bveda)a :Brecha de Aire.Calculo de H :Considerando las recomendaciones practicas, tenemos que para:VOLUMEN (m)ALTURA (m)ALTURA DE AIRE (m)10-602.200.6060-1502.500.80150-5002.50-3.500.80600-10006.50como mx0.80ms100010.00como mx1.00Asumiremos : h =1.50m.Altura de salida de agua hs =0.15m.a =0.30m.H = h + a + hs=1.95m.HT = H + E losa =2.15Calculo de di :okRemplazando los valores :V =p * di * hdi =4.32m.4optamos por :di =4.80m.Calculo de f :Se considera f = 1/6 * di =0.80m.Calculo de ep :Se calcula considerando dos formas :1.-Segn company:ep = (7 + 2h/100) cm.h = altura de agua en metros =1.50m.Remplazando, se tiene: ep =10.00cm.2.-Considerando una junta libre de movimiento entre la pared y el fondo, se tiene que slo en la pared se producen esfuerzos de traccin. La presin sobre un elemento de pared situado a "h" metros por debajo del nivel de agua es de g agua * h (Kg/cm), y el esfuerzo de traccin de las paredes de un anillo de altura elemental "h" a la profundidad "h" tal como se muestra en el grfico es:T =1000 * h * Dh * di2TN.A.2 Th=1.50TDhdiPresin ejercida por el aguaTTa las paredesAnalizando para unDh =1.00mRemplazando en la formula, tenemos :T =3600Kg.La Traccin ser mxima cuando el agua llega H =1.95m.Remplazando en la formula, tenemos :T max =4680Kg.Sabemos que la fuerza de Traccin admisible del concreto se estima de 10% a 15% de su resistencia a la compresin, es decir :Tc = f 'c * 10% * 1.00m * ep , igualando a "T" (obtenido)4680=210.0010.00%100.00Despejando, obtenemos :ep =2.228571429es < e1, no se tendr en cuentaPor facilidad de construccin y practica es recomendable usar como espesor de pared :ep =15. cmCalculo de de :de = di + 2*ep =5.1Calculo del espesor de la losa del techo e t :Como se indicaba anteriormente esta cubierta tendr forma de bveda, y se asentar sobre las paredes por intermedio de una junta de cartn asfaltico, evitandose asi empotramientos que originaran grietas en las paredes por flexin.Asimismo, la viga perimetral se comportar como zuncho y ser la que contrareste al empuje debido a su forma de la cubierta. El empuje horizontal total en una cpula de revolucion es :PFcFc =CompresinFt =Traccin0.20Viga perimetralFt0.20Junta asfalticaFt = P / (2 * p * Tg a)Se calcularn 2 valores del espesor, teniendo en cuenta el esfuerzo a la compresin y el esfuerzo cortante del concreto. Para ello primero ser necesario calcular los esfuerzos de Compresin y Traccin originados por el peso y su forma de la cpula (Fc y Ft ).di =4.8Fc = Ft + PPFcEFta/2f =0.8R =4RRR - f =3.2Tg a = P / Fta/2 a/2(R-f) + (di/2) = RRemplazando los valores, tenemos el valor de R :R=4Tg a/2 = [di / 2] / (R-f) =0.7500======>a =73.740 a/2 =36.87 Del Grafico :Fc = P / Seno aMetrado de Cargas :Peso propio=240.00Kg/mPeso Especifico Concreto =2.40Ton/m32.40Sobre carga=150Kg/mSobre Carga S/C =0.15Ton/m20.10Acabados=255Kg/mPiso Terminado =0.10Ton/m2Otros=50Kg/mAsumiendo un espesor de =0.10mTOTAL=695Kg/mArea de la cpula =p * di / 4 =18.10 mPeso = P=695Kg/m *18.10 mP =12576.42Kg.Remplazando en las formulas, tenemos :Ft =2668.80Kg.FC =20960.71Kg.Desarrollo de la Linea de Arranque (Longitud de la circunferencia descrita) - Lc:Lc = pi * d i =4.80 pi=15.08m.Presin por metro lineal de circunferencia de arranque es - P / ml:P /ml =Fc / Lc =20960.7061847511/ 15.08=1390.00Kg/mlEsfuerzo a la compresin del concreto Pc :Por seguridad :Pc = 0.45 * f'c * b * etpara un ancho de b=100.00cmet =espesor de la losa del techoIgualamos esta ecuacin al valor de la Presin por metro lineal : P /ml0.45210.00* et =1390.00Primer espesor :et =0.15 cmEste espesor es totalmente insuficiente para su construccin ms an para soportar las cargas antes mencionadas.Esfuerzo cortante por metro lineal en el zuncho (viga perimetral) - V /ml :V / ml =P / Lc =12576.42/ 15.08=834.00Kg/mlEsfuerzo permisible al corte por el concreto - Vu :Vu = 0.5 * ( f`'c ^ ())* b * etpara un ancho de b=100.00cmIgualamos esta ecuacin al valor del cortante por metro lineal : V /ml0.5210^* et =834.00Segundo espesor :et =1.15 cmDe igual manera este espesor es totalmente insuficiente. De acuerdo al R.N.C., especifica un espesor mnimo de 5 cm. para losas, por lo que adoptamos un espesor de losa de techo:et =10.00 cmValores del predimensionado :0.10.80.33.051.650.2Zapata perimetral0.154.80.155.1dc =4.95diametro centralPeso especifico del concreto c =2.40Tn/mPeso especifico del agua a =1.00Tn/mZapata perimetral :b =0.4h =0.2METRADO DEL RESERVORIO.Losa de techo : e =10.00 cm x di * e *c / 4 =4.90Ton.Viga perimetral x dc * b *d * c =1.49Ton.Muros o pedestales laterales x dc * e *h * c =10.92Ton.Peso de zapata corrida x dc * b *h * c =2.99Ton.Peso de Losa de fondo x di * e * c /4 =8.69Ton.Peso del agua x di * h * a /4 =29.86Ton.Peso Total a considerar :58.84Ton.DISEO Y CALCULOSConsiderando lo siguiente :a.-Cuando el reservorio esta Vacio, la estructura se encuentra sometida a la accin del suelo, produciendo un empuje lateral; como un anillo sometido a una carga uniforme, repartida en su perimetro.b.-Cuando el reservorio esta Lleno, la estructura se encuentra sometida a la accin del agua, comportandose como un portico invertido siendo la junta de fondo empotrada.a.-Diseo del reservorio (Vacio).Momentos flectores:M = Mo . M1 . X1 =qt . r/2 (1 - cos) - qt . r/6Clculo del Valor de qt :Segn datos del Estudio de Suelos, tenemos que :Peso especifico del suelo s =1.76 Tn/mAngulo de friccin interna =11.67 h=0.5qtVamos a considerar una presin del terreno sobre las paredes del reservorio de una altura de h =0.5es decir la estructura est enterrado a sta profundidad.Por mecnica de suelos sabemos que el coeficiente de empuje activo Ka = Tang (45 + /2)Adems cuando la carga es uniforme se tiene que Ws/c =====> Ps/c = Ka * Ws/c, siendo :Ws/c =qtPs/c =Presin de la sobrecarga =s . h = Ka . qtqt = s . h / KaRemplazando tenemos:Ka =1.507Asi tenemos que :qt =0.58Tn/mAplicando el factor de carga util :qt u =1.70.99Tn/mClculo de los Momentos flectores :Datos necesarios :r = radio =2.55qt u =0.99Tn/mL anillo =16.02212253Cuando 0 /3Cuando 0 /6Mu = qt . r/2 (1 - cos) - qt . r/6Mu =qt. r / 2 (1-sen) - qt. r [1 - cos(30 - )]Mu ( T-m / anillo)Mu ( T-m / m-anillo)Mu ( T-m / anillo)Mu ( T-m / m-anillo)0.00-1.078-0.0670.002.3670.14810.00-1.028-0.0645.002.3450.14620.00-0.883-0.05510.002.2810.14230.00-0.644-0.04015.002.1760.13640.00-0.321-0.02020.002.0290.12748.15-0.002-0.00025.001.8420.11560.000.5390.03430.001.6160.101Diagrama de Momentos :-0.067300.148Calculo de Esfuerzos cortantes.Cuando 0 /3Cuando 0 /6Q = (1/r) * dM/d = qtu . r sen /2Mu =qtu. r [-cos/2 + sen(30 - )]Mu ( T-m / anillo)Mu ( T-m / anillo)0.000.0000.00-0.00010.000.2205.00-0.19120.000.43410.00-0.38130.000.63415.00-0.56840.000.81520.00-0.75150.000.97125.00-0.92860.001.09830.00-1.098Diagrama de Cortantes :0.0001.098-1.09830Clculo de acero en las paredes del Reservorio debido a los esfuerzos calculados:Acero Horizontalep =15. cmrecubrim.=2.5 cmf ' c =210 kg/cm =0.85p min =0.0020f y =4200 kg/cm =0.90M(Tn-m)b (cm)d(cm)a (cm)As (cm)As minAs diseo3/8TotalDisposicin0.148100.0012.020.0770.332.402.4042.853/80.25Acero VerticalSe hallar con el momento de volteo (Mv)P = qt . h / 2 =1.069Ton.Mv = P. h /3 =0.178Ton-m0.5Mvu = 1.6 * Mv =0.285Ton-mPh/3=0.17qtM(Tn-m)b (cm)d(cm)a (cm)As (cm)As minp=As/bd3/8TotalDisposicin0.285100.0012.020.1480.632.400.002042.853/80.25b.-Diseo del reservorio (Lleno) considerando : la unin de fondo y pared Rigida (empotramiento).Si se considera el fondo y las paredes empotradas, se estara originando momentos de flexin en las paredes y en el fondo de la losa, ambas debern compartir una armadura para evitar el agrietamiento. Para ello se a creido combeniente dejar de lado la presin del suelo (si fuera semi enterrado), ademas se considera el reservorio lleno, para una mayor seguridad en el diseo. Tanto las paredes y el fondo de la losa se considerarn dos estructuras resistentes a la presin del agua. para ello se considera lo siguiente:* .-Los anillos horizontales que estn resistiendo los esfuerzos de traccin.* .-Los marcos en "U", que seran las franjas verticales, denominados porticos invertidos que estn sometidos a flexin y adems resistiran esfuerzos de traccin en el umbral o pieza de fondo; es decir la presin se supondr repartida en los anillos (directrices) y en los marcos (generatrices).Grfico :0.32.151.65h/3=0.550.20.154.80.155.1Analizando una franja de un metro de ancho, de los marcos en "U", tenemos el siguiente diagrama de momentos :4.00Ma =0.75Mo0.750.750.75Calculando :P = (a . H / 2) * 1.00 m. =1.36Ton.Ma = P . H / 3 =0.75Ton-mMu = Ma *1.55=1.16Ton-mPara el momento en el fondo de la losa se despreciar por completo la resistencia del suelo.Presin en el fondo W= a . H =1.65Ton/m =Carga repartidaMo = W . D / 8 =4.75Ton-m.La traccin en el fondo ser :T = W . D / 2 =3.96Ton.Clculo de acero en las paredes del Reservorio debido a los esfuerzos calculados:Acero VerticalMau =1.16Ton-mM(Tn-m)b (cm)d(cm)a (cm)As (cm)As minp=As/bd3/8TotalDisposicin1.16100.0012.020.622.622.400.002242.853/80.25Ecuacin :Y = K . Xcuando X=1.65Y = Mau =1.163/80.50Entonces :K =0.258Lc=1.309605868Mau / 2 =K . Lc =0.580Entonces :Lc =1.309605868d 12h =1.65d=12.020.460631632112 =11.433/80.251.16Ton-mDiagrama de MomentoCortante asumido por el concreto en una franja de 1.00 m.:Vc = 0.5 210 * b * d , siendo b =100.0 =0.85d =0.1202375Vc =7.41Ton.La traccin en el fondo de la losa Vu = T =3.96Ton.T