Diseño Estructural Tanque Imhoff

DISEÑO ESTRUCTURAL TANQUE IMHOFF 1.‐ Consideraciones de Diseño ‐ El diseño del tanque imhoff se realizó para los estados de carga críticos, es decir, cuando el tanque se encuentra lleno y vacío. ‐ Se realizó el modelo estructural tridimensional del tanque imhoff utilizando el software SAP 2000. ‐ Se idealizó la estructura mediante elementos tipo shell apoyada sobre lecho elástico. ‐ Lascargas consideradas para el análisis estructural son: Carga Muerta (CM), Empuje Lateral de Suelos (CE), Peso y Presión de Líquidos (CL) y Cargas Sísmicas (CS) 2.‐ Normas Aplicables ‐ Norma Técnica de Edificación E.020: Cargas Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE) ‐ Norma Técnica de Edificación E.030: Diseño Sismorresistente Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE)‐ Norma Técnica de Edificación E.060: Cconcreto Armado Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE) ‐ American Concrete Design ACI 350.3‐01 3.‐ Geometría de la Estructura Altura de la pantalla Altura de la zapata Altura total Espesor superior de la pantalla Espesor inferior de la pantalla Altura del sedimentador Espesor del sedimentador

hp = hz = H = es = ei = h = e =

7.70 0.70 8.40 0.25 0.75 1.00 0.15

m m m m m mm

4.‐ Parámetros de Diseño Propiedades de los materiales f'c = 280 Kg/cm2 fy = 4200 Kg/cm2 Pe cºaº = 2400 Kg/m3 Pe s = 1800 Kg/m3 Pe a = 1000 Kg/m3 Ø = 33 º Kb = 3.00 Kg/cm3 5.‐ Análisis Estructural 5.1.‐ Idealización de la Estructura

Resistencia a la compresión del concreto Límite de fluencia del acero Peso específico del concreto armado Peso específico del suelo de rellenoPeso específico del agua Ángulo de fricción del suelo de relleno Módulo de balasto del suelo

Modelo Tridimensional 3D

5.2.‐ Metrado de Cargas Cargas Muertas (CM) El peso propio de la estructura sera calculado automaticamente por el Software Sap2000 Empuje de Suelos (CE) Coeficiente de empuje activo: Altura de suelo Carga inferior Carga superior Peso y presión de Líquidos (CL)Peso del agua con sólidos Carga inferior por presión hidrostática Carga superior por presión hidrostática

Ka = h = Cei = Ces =

0.295 2.50 1.33 0.00

m t/m t/m

CL1 = CL2s = CL2i =

7.40 7.40 0.00

t/m t/m t/m

Cargas Sísmicas (CS) Se analizará un análisis estático según la NTE E.030 La fuerzas hidrodinámicas se calcularon utilizando el Sistema Mecánico Equivalente SME (Housner, 1963)Peso total en el muro del Tanque Carga Muerta (Muros+sedimentador) Carga Viva Total Peso del Muro con influencia del Agua Altura de la Columna de Agua Longitud del tanque x‐x Longitud del tanque y‐y Peso de agua en el Tanque

CM = CV = Pt =

300.71 t 0.00 t 300.71 t

HL = Lx = Ly = WL =

7.40 10.80 5.00 399.60

m m m t

Factor de corrección de masa efectiva:

ε= ε= WW = WW =

0.775 0.899(Dirección x‐x) (Dirección y‐y)

Peso corregido de la pared del tanque

232.96 (Dirección x‐x) 270.33 (Dirección y‐y)

Cálculo de Pesos Efectivos (Tanque rectangular) Peso impulsivo Wi = hi = Wi = hi = Peso convectivo Wc = hc = Wc = hc =

269.42 2.78 359.48 3.23 149.96 4.69 71.27 5.85

t m t m t m t m

(Dirección x‐x) (Dirección x‐x) (Dirección y‐y) (Dirección y‐y)(Dirección x‐x) (Dirección x‐x) (Dirección y‐y) (Dirección y‐y)

Cortante Basal Según NTE E.030 Pw = Pi = Pc = V = Z = U = S = C = Ri = Rc = x‐x 99.11 t 114.62 t 175.46 t 276.53 t 0.30 1.30 1.20 2.50 2.75 1.00 y‐y 115.01 t 152.94 t 83.38 t 280.63 t

Donde:

Cálculo de las Fuerzas Sísmicas Horizontales Dirección x‐x Nivel Pi (t) hi (m) Peso Propio 232.96 3.21 Impulsivo 269.42 2.78 Convectivo149.96 4.69 Total Dirección y‐y Nivel Peso Propio Impulsivo Convectivo

Pi*hi 747.42 747.63 702.70 2197.75

Fi (t) 94.04 94.07 88.42 276.53

W=Fi/B (t/m) 9.40 9.41 8.84

Pi (t) 270.33 359.48 71.27

hi (m) 3.21 3.23 5.85 Total

Pi*hi 867.32 1161.57 416.70 2445.59

Fi (t) 99.52 133.29 47.82 280.63

W=Fi/B (t/m) 9.95 13.33 4.78

5.3.‐ Combinaciones de Cargas...