Cisterna Tanque Elevado 4w406o

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MEMORIA DE CÁLCULO - ESTRUCTURAS PROYECTO

: MEJORAMIENTO Y AMPLIACION DE LOS SERVICIOS EDUCATIVO EN LA I.E.S JAPAIME ESCUELA EN LA CC.NN JAPAIME ESCUELA, DISTRITO DE NIEVA – PROVINCIA CONDORCANQUI AMAZONAS”- CODIGO N° 2426044”

PROPIEDAD : MUNICIPALIDAD PROVINCIAL DE CONDORCANQUI UBICACIÓN : CC.NN JAPAIME ESCUELA. FECHA : JULIO - 2018 MODULO: CISTERNA + TANQUE ELEVADO. A.

INTRODUCCION “Mejoramiento y Ampliación De los Servicios Educativos En La I.E.S Japaime Escuela – CC NN Japaime Escuela, Distrito De Nieva – Provincia Condorcanqui - Amazonas”- Código N° 2426044”, del distrito de Nieva, provincia de Condorcanqui, departamento de Amazonas. Módulo Cisterna + Tanque Elevado.

B.

DEL PROYECTO ARQUITECTONICO De acuerdo a los términos de referencia, se ha planteado en este módulo: CISTERNA + TANQUE ELEVADO.

C.

DEL TERRENO DE FUNDACION De acuerdo al Estudio de Mecánica de Suelos el terreno de fundación es de baja calidad con una capacidad portante de 0.77 Kg/cm2 a 1.50 m. de profundidad, esperándose una deformación final de 0.43 cms. Los parámetros dinámicos que corresponde a este suelo son: z = 0.4 (Piura Zona Sísmica 3) s = 1.4 (Factor de amplificación del suelo) TP = 0.90 seg. (Periodo, suelo blando) ESTRUCTURACION La estructuración de este módulo está basada en el uso de pórticos elásticos de concreto armado en la dirección longitudinal (X-X) y en la dirección transversal (Y-Y) de la estructura con una rigidez y ductilidad suficiente para soportar las cargas aplicadas dentro de los rangos especificados por el Reglamento Nacional de Edificaciones.

D.

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E.

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DEL ANALISIS ESTRUCTURAL Análisis por Cargas de Gravedad De las cargas aplicadas Las cargas aplicadas para el análisis estructural por gravedad se han tomado de acuerdo al metrado de las estructuras y lo establecido por la NTE. E.020 – Cargas del Reglamento Nacional de Edificaciones según se detalla: Cargas en Cisterna.Carga muerta - DEAD

Carga viva- LIVE

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Empuje del suelo- SUELO

Cargas en Tanque Elevado.Carga viva - LIVE

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Presión de Agua - AGUA

Análisis Sismo Resistente La seguridad sísmica en cualquier dirección está garantizada por los pórticos elásticos de concreto armado en la dirección longitudinal (X-X) y muros confinados de albañilería en la dirección transversal (Y-Y) de acuerdo al reglamento, los pórticos han sido analizados de tal forma que puedan soportar por lo menos el 100% del cortante debido a la fuerza sísmica. Para el Análisis Sísmico se ha utilizado el Método Dinámico según la NTE E.030 del Reglamento Nacional de Edificaciones, mediante el procedimiento de Combinación Modal Espectral. Modos de Vibración.Los periodos naturales y modos de vibración se han determinado mediante el programa ETABS 9.7.2. Aceleración Espectral.Para cada una de las direcciones horizontales analizadas se ha utilizado un espectro inelástico de pseudo-aceleraciones definido por:

Donde: 

Z=Factor de Zona



U=Factor de Uso



C=Coeficiente de Amplificación Sísmica



S=Factor de Suelo



R=Factor de Reducción Sísmica



g=Aceleración de la gravedad 4 / 29

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Para el análisis en la dirección vertical se ha utilizado un espectro con valores iguales a los 2/3 del espectro empleado para las direcciones horizontales. ESPECTRO DE PSEUDO ACELERACIONES RNE. NORMA E030. - DIRECCION LONGITUDINAL-TRANSVERSAL Parámetros Sísmicos Z= U= S= Tp = R= ZUS/R =

T 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00

0.4 1.5 1.4 0.9 8 0.105

Sa 0.2625 0.2625 0.2625 0.2625 0.2625 0.2625 0.2625 0.2625 0.2625 0.2625 0.2625 0.2625 0.2625 0.2625 0.2363 0.1181 0.0788 0.0591 0.0473 0.0394 0.0338 0.0295 0.0263 0.0236

C=2.5(Tp/T) 2.500 2.500 2.500 2.500 2.500 2.500 2.500 2.500 2.500 2.500 2.500 2.500 2.500 2.500 2.250 1.125 0.750 0.563 0.450 0.375 0.321 0.281 0.250 0.225

0.3 Espectro de Pseudo Aceleraciones 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 0

2

4

6

8

10

12

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Criterios de Combinación La respuesta máxima elástica esperada (r) correspondiente al efecto conjunto de los diferentes modos de vibración empleados (ri) se ha determinado mediante la Combinación Cuadrática completa CQC. Utilizando el software de Análisis y Diseño de Estructuras SAP2000 v14 Espectro CQC – Combinación Cuadrática Completa – SismoX

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Espectro CQC – Combinación Cuadrática Completa – SismoY

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Combinación Espectral para determinar la Respuesta Máxima

De la combinación de Cargas Para determinar la Carga Ultima se utilizaron las combinaciones de Carga Muerta, Carga Viva y Carga de Sismo según lo estipulado por la NTE E.060 Art. 9.2 del Reglamento Nacional de Edificaciones. U = 1.4DEAD + 1.7LIVE U = 1.25DEAD +1.25LIVE ± 1.0SISMO U = 0.90DEAD + 1.0SISMO Combinaciones utilizadas: SISMO = 1.0SX,1.0SY (ENVE) COMB1 = 1.4DEAD + 1.7LIVE COMB2 = 1.4DEAD + 1.7LIVE1 COMB3 = 1.4DEAD + 1.7LIVE2 COMB4 = 1.25DEAD + 1.25LIVE + 1.0SISMO COMB5 = 1.25DEAD + 1.25LIVE1 + 1.0SISMO COMB6 = 1.25DEAD + 1.25LIVE2 + 1.0SISMO COMB7 = 0.90DEAD + 1.0SISMO ENVOLVENTE = 1.0COMB1, 1.0COMB2, 1.0COMB3, 1.0COMB4, 1.0COMB5, 8 / 29

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1.0COMB6, 1.0COMB7 (ENVE)

De los Resultados del Análisis de la Estructura Diagrama de Momentos Flectores (SAP2000v14) Combinación de Cargas: ENVOLVENTE ESSTRUCTURA 3D Vigas y Columnas

Paredes y Losas Momentos M11

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Momentos M22

De los Desplazamientos de Entrepiso (SAP2000 v14) 10 / 29

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Combinación de Cargas: SISMO

CISTERNA - TANQUE Dirección XX ( ∆=*0.75R ) R= 8 Nivel 1 2

Absoluto) 0.1460 0.2883

Dirección YY R=

( ∆=*0.75R ) 8

Nivel 1 2

Absoluto) 0.1794 0.3271

∆ (Absoluto) 0.8760 1.7298

∆(Relativo) 0.8760 0.8538

Máximo Permitido 1.6940 1.4910

Deriva (∆/h) 0.0036 0.0040

Deriva Máxima 0.007 0.007

∆ (Absoluto) 1.0765 1.9626

∆(Relativo) 1.0765 0.8861

Máximo Permitido 1.6940 1.4910

0.0044 0.0042

0.007 0.007

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F.

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DEL DISEÑO ESTRUCTURAL Elemento: Vigas Diseño por Flexión basado en el Reglamento Nacional de Edificaciones N.E060 (Concreto Armado) y N.E070 (Albañilería). DISEÑO EN CONCRETO ARMADO Refuerzo por Flexión.

Cuantía Máxima.-



∅ 2 . 0.85 .

0.75

Cuantía Mínima. 0.70

′

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Viga VP-101/VP-201/VP-301/VP-401: Sección A-A (0.25*0.50)

As(-) 2 φ 5/8"

As(+) 2 φ 5/8”

Elemento: Columnas Diseño en Concreto Armado: SAP2000 v14 Columna C1:

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As=14.44 cm2 Usar 8 Ф Nº 5 (As=15.84 cm2)

Refuerzo Transversal Zona de Cofinamiento Lo= 42.00 cm Lo= 40.00 cm Lo= 50.00 cm

Lo=50.00 cm

Espaciamiento 14 / 29

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So= So= So=

10.16 15.00 10.00

cm cm cm

So=10.00 cm

S= S= S=

31.68 45.60 40.00

cm cm cm

S=20.00 cm

Usar estribos Nº 3, 2 @ 0.05, 4 @ 0.10, 3 @ 0.15, Rto @ 0.25 A/E El Diseño de Columnas ha sido revisado por Flexo Compresión basado en el Reglamento Nacional de Edificaciones N.E060 (Concreto Armado). Factor de Reducción en Columnas.Columnas Estribadas: Ф =0.70 Columnas Zunchadas: Ф =0.75 Refuerzo Máximo y Mínimo en Columnas.Refuerzo Mínimo: 0.01Ag Refuerzo Máximo: 0.06Ag El número mínimo de barras longitudinales en elementos sometidos a compresión debe ser de cuatro para barras dentro de estribos circulares o rectangulares, tres para barras dentro de estribos rectangulares y seis para barras rodeadas por espirales.

DISEÑO POR FLEXION BIAXIAL: METODO DE LA CARGA RECIPROCA O METODO DE BRESLER La ecuación de Bresler se deduce a partir de la geometría del plano aproximado de falla de las superficies de interacción por el método:

Donde: Pn= Carga axial nominal aproximada bajo excentricidades ex y ey. Pnx= Carga axial nominal bajo excentricidad ey=0, en una sola dirección. Pny= Carga axial nominal bajo excentricidad ex=0, en una sola dirección. Pno= Carga axial nominal bajo excentricidad nula.

DISEÑO DE LOSAS Diseño por Flexión.





∅ 2 . 0.85 . 15 / 29

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Refuerzo Mínimo.-

0.0018ℎ (Losas Macizas) , 0.70

"# "$

bd (Losas Aligeradas - viguetas)

Refuerzo por retracción y temperatura.En losas estructurales donde el refuerzo por flexión se extienda en una dirección, se deberá proporcionar refuerzo perpendicular a éste para resistir los esfuerzos por retracción del concreto y cambios de temperatura. Acero de refuerzo cuantía ρt  Barras lisas 0,0025  Barras corrugadas con fy < 4200 Kg/cm2 0,0020  Barras corrugadas o malla de alambre (liso o corrugado) 0,0018 de intersecciones soldadas, con fy >= 4200 Kg/cm2 Separación del Refuerzo.Refuerzo Principal Exceptuando las losas nervadas, el espaciamiento entre ejes del refuerzo principal por flexión será menor o igual a tres veces el espesor de la losa, sin exceder de 40cm. Refuerzo por contracción y temperatura Deberá colocarse con un espaciamiento entre ejes menor o igual a tres veces el espesor de la losa, sin exceder de 40cm. En losas nervadas en una dirección (aligerados) donde se usen bloques de relleno (ladrillos de techo) permanentes de arcilla o concreto, el espaciamiento máximo del refuerzo perpendicular a los nervios podrá extenderse a cinco veces el espesor de la losa sin exceder de 40cm.

DISEÑO DE CISTERNA.Paredes de Cisterna.Refuerzo Horizontal (M11)

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Momento en los extremos M=0.5692 Tn-m As= 0.87 cm2 As,min=4.00 cm2, Usar As=4.00 cm2 Usando barras Nº4, S=32.00 cm Usar 1 φ Nº 4 @ 0.20 m

Momento en el claro M=0.2756 Tn-m As= 0.42cm2 As,min=4.00 cm2 Usar As=4.00 cm2 Usando barras Nº4 S=32.00 cm Usar 1 φ Nº 4 @ 0.20 m

Refuerzo Vertical (M22)

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Momento en los extremos M=0.7492 Tn-m As= 1.15 cm2 As,min=4.00 cm2, Usar As=4.00 cm2 Usando barras Nº4, S=32.00 cm Usar 1 φ Nº 4 @ 0.20 m

Momento en el claro M=0.5100 Tn-m As= 0.78cm2 As,min=4.00 cm2 Usar As=4.00 cm2 Usando barras Nº4 S=32.00 cm Usar 1 φ Nº 4 @ 0.20 m

Tapa de Cisterna.Refuerzo Horizontal (M11)

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Momento máximo M=0.5628 Tn-m As= 0.87 cm2 As,min=4.00 cm2, Usar As=4.00 cm2 Usando barras Nº4, S=32.00 cm Usar 1 φ Nº 4 @ 0.20 m

Refuerzo Vertical (M22)

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Momento máximo M=0.5283 Tn-m As= 0.85 cm2 As,min=4.00 cm2, Usar As=4.00 cm2 Usando barras Nº4, S=32.00 cm Usar 1 φ Nº 4 @ 0.20 m

DISEÑO DE TANQUE ELEVADO.Paredes de Tanque.Refuerzo Horizontal (M11)

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Momento en los extremos M=0.3453 Tn-m As= 0.74 cm2 As,min=4.00 cm2, Usar As=4.00 cm2 Usando barras Nº4, S=32.00 cm Usar 1 φ Nº 4 @ 0.20 m

Momento en el claro M=0.0230 Tn-m Usar As=4.00 cm2 Usando barras Nº4 S=32.00 cm Usar 1 φ Nº 4 @ 0.20 m

Refuerzo Vertical (M22)

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Momento en los extremos M=0.6975 Tn-m As= 1.51 cm2 As,min=4.00 cm2, Usar As=4.00 cm2 Usando barras Nº4, S=32.00 cm Usar 1 φ Nº 4 @ 0.20 m

En el claro As,min=4.00 cm2 Usar As=4.00 cm2 Usando barras Nº4 S=32.00 cm Usar 1 φ Nº 4 @ 0.20 m

Tapa de Tanque.Refuerzo Horizontal (M11)

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Momento máximo M=0.1069 Tn-m As,min=4.00 cm2, Usar As=4.00 cm2 Usando barras Nº4, S=32.00 cm Usar 1 φ Nº 4 @ 0.20 m

Refuerzo Vertical (M22)

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Momento máximo M=0.1022 Tn-m As,min=4.00 cm2, Usar As=4.00 cm2 Usando barras Nº4, S=32.00 cm Usar 1 φ Nº 4 @ 0.20 m

Fondo de Tanque.Refuerzo Horizontal (M11)

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Momento máximo M=0.9017 Tn-m As=1.97cm2 As,min=4.00 cm2, Usar As=4.00 cm2 Usando barras Nº4, S=32.00 cm Usar 1 φ Nº 4 @ 0.20 m

Refuerzo Vertical (M22)

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Momento máximo M=0.8632Tn-m As=1.88cm2 As,min=4.00 cm2, Usar As=4.00 cm2 Usando barras Nº4, S=32.00 cm Usar 1 φ Nº 4 @ 0.20 m

DISEÑO DE CIMENTACIONES El diseño de cimentaciones involucra una serie de etapas, las cuales se mencionan a continuación:  Determinación de la presión neta del suelo y dimensionamiento de la zapata.  Determinación de la reacción amplificada del suelo.  Verificación por Esfuerzo cortante.  Verificación por peso de la zapata.  Diseño del Refuerzo  Verificación por aplastamiento.  Anclajes. Verificación por Esfuerzo Cortante.Sección crítica a una distancia “d” de la cara de la columna.

Vu ≤ φVn Vn = Vc + Vs Vs = 0 Vu ≤ Vc φ Vc = 0.53 f' c .bd

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Verificación por Punzonamiento.Se asume que el punzonamiento es resistido por la superficie bajo la línea punteada. Debemos trabajar con cargas amplificadas.

Wnu =

Pu Az

Vup = Pu − Wnu * m * n Vup=Cortante por punzonamiento actuante. V=Resistencia al cortante por punzonamiento concreto.

en

el

 1.1   f' c bd ≤ 1.1 f' c b o d (en kg y cm) V =  0.53 + β c   D mayor βc = , β c ≤ 2 → Vc = 1.1 f' c b o d D menor b o = 2m + 2n (perímetro de los planos de falla) Luego, se debe cumplir que: Vup ≤ V φ Diseño por Flexión de Zapatas.El momento externo en cualquier sección de una zapata deberá determinarse haciendo pasar un plano vertical a través de la zapata y calculando el momento producido por las fuerzas que actúan sobre el área total de la zapata que quede a un lado de dicho plano vertical.

Refuerzo Mínimo.-



∅ 2 . 0.85 .

0.0018ℎ

Losa de Cimentación.Refuerzo Horizontal.Momento M11.-

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Momento máximo M= 2.5221 Tn-m As=2.17 cm2 As,min=5.58 cm2, Usar As=5.58 cm2 Usando barras Nº5, S=23.11 cm Usar 1 φ Nº 4 @ 0.20 m

Refuerzo Vertical.Momento M22.-

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Momento máximo M= 6.8763 Tn-m As=6.00 cm2 As,min=5.58 cm2, Usar As=6.00 cm2 Usando barras Nº5, S=21.50 cm Usar 1 φ Nº 4 @ 0.20 m

G.

MATERIALES CONCRETO SIMPLE - SOLADOS - SUB-CIMIENTO - CIMIENTO CORRIDO - SOBRECIMIENTO - FALSO PISO CONCRETO ARMADO - CIMENTACION - COLUMNAS, VIGAS Y TECHOS - SOBRECIMIENTO ARMADO - ACERO DE REFUERZO - CEMENTO

H.

: Concreto 1:12 : Concreto 1:12 + 30% P.G. : Concreto f’c=175 Kg/cm2 + 30% P.G. : Concreto f’c=175 Kg/cm2 : Concreto 1:10

: f’c = 210 kg/cm2 : f’c = 210 kg/cm2 : f’c = 210 kg/cm2 : Acero Grado 60, fy = 4200 k/cm2 : PORTLAND TIPO I MS - CIMENTACION PORTLAND TIPO I MS – RESTO ESTRUCTURA

NORMAS DE CONTROL El diseño ha sido controlado por nuestro actual Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE) NTE E.020 “CARGAS” NTE E.030 “DISEÑO SISMORESISTENTE” NTE E.050 “SUELOS Y CIMENTACIONES” NTE E.060 “CONCRETO ARMADO” NTE E-070 “ALBAÑILERIA” Y el Código del ACI-318 2008.

Bagua, julio del 2018 29 / 29