Memoria de Cálculo Estructural

ESPECIFICACIONES GENERALES PARA EL CÁLCULO DE ESTRUCTURAS

POTABILIZADORA  VALLE  NORTE

A.- BASES DE CÁLCULO ESTRUCTURAL

A.1.- MÉTODO

El método utilizado será el denominado “Teoría Elástica”.

A.2.- ESPECIFICACIONES PARA EL CONCRETO REFORZADO

A.2.1.- EQUILIBRIO DE MOMENTOS EXTERNOS E INTERNOS

M = kbd²

En donde:

                K = Profundidad del eje neutro

                                        1

                K = ----------------

                              1 + fs/nfc        

                f’c = Resistencia a la compresión del concreto

        fc = 0.45   √ f’c        

                fc = Esfuerzo permisible del concreto en la cara de compresión

n = Relación de Módulos de Elasticidad.

                                             Es        

        n = ------------

                                     Ec

        Es = Modulo de Elasticidad de Acero ( Es = 2’039,000 kg/cm²)

        Ec = Modulo de Elasticidad del concreto (Ec = w1.5  4270  √ f’c )

                W = Peso del concreto (W = 2,400 kg/m³)

J = Brazo del par resistente interno      j = 1 – k/3

        K = Coeficiente de resistencia en función del concreto

        K = ½ fc kj

        b = Ancho del elemento, cm.

                d = Peralte del elemento, cm.

A.2.2.- ESFUERZOS CORTANTES

Cortante admisible en trabes                νc = 0.29 √ f’c

Cortante admisible en losas y zapatas        νc = 0.53 √ f’c

                                                  ν

Cortante calculado, V (cal) = ----------------

                                                 bjd

Esfuerzo cortante que toman los estribos = ν’s = ν (cal) - νc

Esfuerzo cortante (estribos)

                                       ν ’s

Numero de estribos = -----------------;

                                      2a  fs

En donde:

        a = Área del estribo

Si el ν (cal) > 1.32  √ f’c; no se acepta la sección.

A.2.3.- ESFUERZOS POR ADHERENCIA

Esfuerzo para varillas lisas

        μ = 1.7  √f’c < 18

Esfuerzo admisible para varillas corrugadas

μ = 3.2  √f’c/d < 32

Esfuerzo de adherencia calculado

        μ = ν / Σo jd

En donde:

        ν = Fuerza cortante, kg.

        Σo = Suma de perímetros, cm.

        d = Peralte, cm.

        j = Brazo del par resistente

μ = Esfuerzo por adherencia, kg/cm²

A.2.4.- EFECTOS DE TEMPERATURA

Dilatación lineal del concreto para cada grado centígrado (ºC) de aumento o disminución de temperatura.

        D = Cd [ν / A]

En donde:

        Cd = Coeficiente de dilatación lineal (Cd = 0.00001)

        ν = Volumen de concreto, m³

        a = Area de la sección, m²

        d = Dilatación lineal del concreto, m.

A.3.- ESPECIFICACIONES PARA EL ACERO DE REFUERZO

A.3.1.- TRABAJO A TENSIÓN

Se considera el 50% del límite de fluencia especificado

        Fy = 4,200 kg/cm²

        Fs = 0.50 x 4,200 = 2,100 kg/cm²

A.3.2.- TRABAJO A TENSIÓN CON CARAS EN CONTACTO CON EL AGUA

Se toma el 90% del “fs” obtenido (conforme CNA)

Fs = (caras en concreto con el agua) = 0.90 x 2,100 = 1,890 kg/cm²

A.3.3.- REFUERZO EN ESTRIBOS

Fy = 2530 kg/cm²

Fs = 1400 kg/cm²

A.3.4.- ESFUERZO DE TRABAJO A COMPRENSION

Se toma el 40% del límite de fluencia

Fy= 4000 kg/cm²

Fs = 0.4 x 4000 = 1600 kg/cm²

A.3.5.- ACERO MAXIMO

As (max.) = 0.75   [0.85 β f’c / Fy] [6000 / 6000+fy] * b * d; β = 0.85

3.6.- ACERO MINIMO

As (min.) = [14 b d / fy]

As (min.) = 0.002 bh (por temperatura)

A.3.7.- ESFUERZO DEL TERRENO

γ TERRENO = 10 ton/m²

A.4.- EFECTO DEL SISMO EN TANQUES DE ALMACENAMIENTO

TEORIA DE WESTERGARD

          Fuerza cortante en la base

Coeficiente sísmico = C = -------------------------------------------------

                                 Peso de la estructura sobre dicho nivel

C = 0.20 (Zona Ensenada)

                                  L[pic 1]

                               [pic 2][pic 3]

[pic 4][pic 5][pic 6][pic 7][pic 8]

                                                          H             X = 7/8 √HY[pic 9][pic 10][pic 11][pic 12][pic 13]

              H                                                         γ = 1000 kg/m³

             7/8 H[pic 14]

Magnitud de sobrepresión a una profundidad “Y” cualquiera:

P = 875 * c * √HY; (kg/cm²) ; C = (A/g) Coef. sísmico

Magnitud de la fuerza total hasta una profundidad “Y” cualquiera:

        F (kg) = 582 √H  Y3/2  (A/g)

La magnitud del momento producido a una profundidad “Y” cualquiera:

        M = 233 * H½ * Y5/2 * (A/g)

Solo se tendrá en cuenta este efecto sísmico probado en la masa del agua contra los muros del tanque, cuando sumado al efecto por empuje hidrostática conduce a esfuerzos en los muros superiores a los permisibles incrementados en un 33%; en caso contrario no se considera.

A.4.1.- ANÁLISIS DEL SISMO POR WESTERLAND

Para la zona de la Potabilizadora Valle  Norte en Mexicali, B. C. la zona sísmica es “C” y como el tanque tiene una altura de 4.00 m.   El coeficiente sísmico para estructuras con muros macizos de concreto, terreno tipo II y enterrado 2/3 o totalmente es de:     C = 0.15

El cálculo de los esfuerzos es:

        [pic 15]

En donde:    H = 4.00 m;  Y = 2.66 m (a dos tercios del fondo)

        [pic 16]

        [pic 17]

El calculo del 33 % de la fuerza hidrostática de empuje.

        W = 4 000 kg/m²

        W ’= 4 000 x 0.33 = 1,320 kg/m²

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