CONTRATO DE CONSULTORÍA No. VA ESTUDIOS Y DISEÑOS COMO PREINVERSIÓN EN EL SECTOR DE AGUA Y SANEAMIENTO DEL PDA GRUPO 3

Transcripción

1 CONTRATO Nº 062 de 2013 CONTRATO DE CONSULTORÍA No. VA ESTUDIOS Y DISEÑOS COMO PREINVERSIÓN EN EL SECTOR DE AGUA Y SANEAMIENTO DEL PDA GRUPO 3 Cali, Mayo de 2014

2 CONTRATO Nº 062 de 2013 CONTRATO DE CONSULTORÍA No. VA ESTUDIOS Y DISEÑOS COMO PREINVERSIÓN EN EL SECTOR DE AGUA Y SANEAMIENTO DEL PDA GRUPO 3 ESTADO DE REVISIÓN Y APROBACIÓN VERSIÓN FECHA OBJETO ELABORADO POR: REVISADO POR: APROBADO POR: 01 06/05/2014 Diseño Estructural PTAR Salónica Ing. Armando Díaz Suarez Ingeniero Jorge Arturo Restrepo Giraldo Ingeniero Carlos Humberto Novoa Lozano

3 Página: 3 TABLA DE CONTENIDO Pág. INTRODUCCIÓN DISEÑO ESTRUCTURAL PTAR SALÓNICA OBJETIVOS Y ALCANCE PROTOCOLO DE MODELACIÓN Objetivo de la Modelación PROCEDIMIENTO GENERAL DE DISEÑO PARAMETROS DE DISEÑO COMBINACIONES DE CARGA PARAMETROS GEOTÉCNICOS CONSIDERACIONES DE DISEÑO MATERIALES DISEÑO DE TRATAMIENTO PRELIMINAR APLICACIÓN DE FUERZAS HORIZONTALES DEL TRATAMIENTO PRELIMINAR DISEÑO DE VIGA PERIMETRAL DE CIMENTACIÓN DEL TRATAMIENTO PRELIMINAR DISEÑO DE MUROS DEL TRATAMIENTO PRELIMINAR DISEÑO DE PLACA DE FONDO DEL TRATAMIENTO PRELIMINAR SISTEMA ESTRUCTURAL TANQUE IMHOFF PREDIMENSIONAMIENTO TANQUE IMHOFF AVALÚO DE CARGAS TANQUE IMHOFF CORTANTE SÍSMICO IMHOFF DETERMINACIÓN DEL GRADO DE IRREGULARIDAD DE LA ESTRUCTURA REDUCCIÓN DEL COMPONENTE DE DISIPACIÓN DE ENERGÍA RO APLICACIÓN DE CARGAS TANQUE IMHOFF MODELO ESTRUCTURAL DEL TANQUE IMHOFF EN CYPECAD RESULTADOS ANÁLISIS ESTRUCTURAL PLACA DE FONDO TANQUE IMHOFF DISEÑO DE LOSA DE FONDO TANQUE IMHOFF REFUERZO POR FLEXIÓN DE LA PLACA DE FONDO REFUERZOS POR RETRACCIÓN Y TEMPERATURA TANQUE IMHOFF REFUERZO A FLEXIÓN MUROS TANQUE IMHOFF CARGAS DINAMICAS CHEQUEO A CORTANTE TANQUE IMHOFF... 31

4 Página: LISTADO DE ESFUERZOS EN MURO TANQUE IMHOFF FILTRO FAFA SISTEMA ESTRUCTURAL PROCEDIMIENTO GENERAL DE DISEÑO PREDIMENSIONAMIENTO FILTRO ANAEROBIO AVALÚO DE CARGAS ANÁLISIS DE CARGA DE VIENTO FUERZAS SÍSMICAS (E) FILTRO ANAEROBIO CORTANTE SÍSMICO GRADO DE IRREGULARIDAD DE LA ESTRUCTURA Y REDUCCIÓN RO FUERZA SÍSMICA EQUIVALENTE FILTRO ANAEROBIO APLICACIÓN DE CARGAS FILTRO ANAEROBIO RESULTADOS DE ANÁLISIS ESTRUCTURAL CON SAP DISENO ESTRUCTURAL FILTRO ANAEROBIO Refuerzo por Flexión de Muros Refuerzo por Flexión Tapa e=30 cm Refuerzo por Retracción y Temperatura Refuerzo por Flexión Paca de Fondo DESPIECE PLACA DE TECHO DESPIECE MUROS Y PLACA INFERIOR LECHOS DE SECADO PREDIMENSIONAMIENTO DE LECHOS DE SECADO AVALUO DE CARGAS LECHOS DE SECADO Cubierta Avalúo de Carga de Viento Identificacion del Nivel de Amenaza Sísmica Cortante sismico y fuerza horizontal equivalente Determinacion del grado de irregularidad de la estructura APLICACION DE CARGAS LECHOS DE SECADO VERIFICACIÓN DE ESFUERZOS Diseño de Anclaje de Pilares CIMENTACIÓN VERIFICACIÓN DE ZAPATA DE CIMENTACIÓN PLACA DE PISO Y MURO DISEÑO DE PLACA DE PISO LECHOS DE SECADO DISEÑO DE MUROS LECHOS DE SECADO CIMENTACIÓN DETALLES DE DISEÑO LECHOS DE SECADO PERFILES SELECCIONADOS COLUMNAS CENTRALES IPE PERFILES SELECCIONADOS VIGAS IPE CORREAS... 56

5 Página: COLOCACIÓN CORREAS CON ARRIOSTRAMIENTO A AMBOS LADOS DE LA VIGA VIGA ACARTELADA EN EL APOYO DISEÑO POZO DE BOMBEO DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO CONSIDERACIONES DE DISEÑO MATERIALES DISEÑO DEL REFUERZO CABEZAL DE ENTREGA DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO CONSIDERACIONES DE DISEÑO MATERIALES NORMAS DE APLICACIÓN RECOMENDACIONES DE CONSTRUCCION MODELO ESTRUCTURAL ANALISIS Y DISEÑO Avalúo de Cargas Cargas Permanentes Peso Propio Cargas Permanentes Horizontales de Suelos Aplicación de Cargas Horizontales al Modelo CYPECAD Cargas Accidentales por Sismo Capitulo A A.4 del NSR Cargas Accidentales por Sismo Parámetros de Cálculo Verificación Capacidad Portante Diseño Placa de Fondo Cabezal de Entrega Comprobaciones del Diseño en CYPECAD Cabezal de Entrega Listado de Esfuerzos Máximos en Muro RECOMENDACIONES DE CONSTRUCCION... 71

6 Página: 6 LISTADO DE IMÁGENES Pág. Imagen 1-1 Localizacion General Salónica Valle del Cauca Imagen 1-2 Junta de Construccion Imagen 2-1 Perfil del Tratamiento Preliminar - Desarenador Imagen 2-2 Modelo Estructural Imagen 2-3 Fuerzas Horizontales Desarenador Imagen 2-4 Diseño del Refuerzo Tratamiento Preliminar Imagen 2-5 Definición Muros Imagen 2-6 Viga Perimetral Cimentación Imagen 2-7 Despiece Muro 1 y Imagen 2-8 Muro Imagen 2-9 Refuerzo Superior Placa de Fondo Imagen 3-1 Sección del Tanque Imhoff Imagen 3-2 Planta Tanque Imhoff Imagen 3-3 Configuración de Análisis con GEO V Imagen 3-4 Evaluación de Presiones de Tierra con GEO V Imagen 3-5 Variación de Empuje de Suelo con GEO V Imagen 3-6 Aplicación de Cargas en la Estructura Imagen 3-7 Modelo Estructutal Imhoff en CYPECAD Imagen 3-8 Variación de Esfuerzo Cortante Sentido V Imagen 3-9 Variación de Momentos en Placa de Fondo Sentido Mxx Imagen 3-10 Deformación en los Muros Imagen 3-11 Envolventes de Momentos en la Viga de Cimentación Imagen 3-12 Diseño de Muros Imagen 3-13 Diseño de Muros Imagen 3-14 Listado de Esfuerzos Imagen 4-1 Modelo Estructural Filtro Anaerobio Imagen 4-2 Plano General Filtro Anaerobio Imagen 4-3 Corte Filtro Anaerobio Imagen 4-4 Aplicación de Cargas Imagen 4-5 Filtro Anaerobio Variación de Momentos Imagen 4-6 Variación de Momentos en el Muro Sentido M11 (Kg.m) Imagen 4-7 Variación de Cortante en SentidoV13 (Kg) Imagen 4-8 Variación de Cortante en el Muro SentidoV23 (Kg) Imagen 4-9 Variación de Momento Flector en Placa de Tapa SentidoM22 (Kg) Imagen 4-10 Despiece de Diseño de la Placa de Techo e= Imagen 4-11 Despiece de Diseño de la Placa de Muro e=

7 Página: 7 Imagen 5-1 Localización General del Pretratamiento Imagen 5-2 Planta general de lechos de secado Imagen 5-3 Lechos de secado modelo estructural Imagen 5-4 Corte del Tanque de Lechos de Secado Imagen 5-5 Asignación de Cargas Imagen 5-6 Modelo 3D de Cargas Presentes en Lechos de Secado Imagen 5-7 Verificacion de esfuerzos Imagen 5-8 Pórtico Modelo Estructural en 3D y Diseño Imagen 5-9 Anclaje del Pórtico Imagen 5-10 Unión Soldada Pilar Viga Imagen 5-11 Cargas por Columna Imagen 5-12 Cimentación del Modelo Estructural Imagen 5-13 Placa de Piso Muros y Cimentación Imagen 5-14 Perfil IPE Imagen 5-15 Perfil IPE Imagen 5-16 Perfil IPE Imagen 5-17 Correas Imagen 6-1 Perfil del Pozo de Bombeo Imagen 6-3 Modelo Estructural Imagen 6-4 Diseño del Refuerzo... 60

8 Página: 8 LISTADO DE TABLAS Pág. Tabla 2-1 Desarenador - Parámetros de Cálculo Estructural Tabla 3-1 Peso Propio del Tanque Imhoff Tabla 3-2 Capacidad Portante Tabla 3-3 Parámetros de Refuerzo por Retracción Tabla 4-1 Peso Filtro Anaerobio Tabla 4-2 Fuerza Horizontal Equivalente Tabla 4-3 Diseño de Muros Filtro Anaerobio Tabla 4-4 Diseño de Tapa e= Tabla 4-5 Diseño por Retracción y Temperatura Tabla 4-6 Diseño del Falso Fondo Tabla 5-1 Diseño de Placa de Piso Tabla 5-2 Diseño de Muros Exteriores... 53

9 Página: 9 INTRODUCCIÓN En cumplimiento del plan de inversiones que garantice la prestación de los servicios de acueducto, alcantarillado para el municipio de Salónica se presenta este documento. El presente informe corresponde a la memoria de cálculos estructurales del sistema de pretratamiento, filtro anaerobio, Tanque Imhoff para la PTAR del municipio. Se ha tenido en cuenta la Norma NSR10 para el diseño y se ha utilizado el modelo estructural SAP2000 y el CYPECAD para el análisis estructural de los diferentes elementos.

10 Página: DISEÑO ESTRUCTURAL PTAR SALÓNICA 1.1 OBJETIVOS Y ALCANCE El objetivo de esta memoria estructural es evaluar las cargas a las cuales se va a someter la estructura, analizarla con las cargas asignadas y hacer el diseño estructural para la PTAR de Salonica. Imagen 1-1 Localizacion General Salónica Valle del Cauca Fuente: Google earth 1.2 PROTOCOLO DE MODELACIÓN Objetivo de la Modelación Determinar esfuerzos para diseñar estructuralmente la PTAR de Salonica.

11 Página: 11 Modelo Conceptual Se ha tomado la norma NSR 10, en sus Capítulos C.14 muros y C.23 tanques como estructuras ambientales, zona de amenaza sísmica, determinación de fuerza horizontal equivalente y combinaciones de cargas por el método de resistencia, Norma C.23. Modelo a Utilizar El modelo seleccionado para hacer la modelación es el SAP v PROCEDIMIENTO GENERAL DE DISEÑO Se basa en consideraciones: o Estéticas. o Funcionales. o Económicas. Para las hipótesis de carga de servicio se realiza teniendo en cuenta el control de figuración para las hipótesis con carga última se realiza el diseño teniendo en cuenta el concepto de durabilidad. 1.4 PARAMETROS DE DISEÑO Se tendrá en cuenta la acción del sismo apelando a la expresión establecida en la formulación de Mononobe Okabe. Con el objeto de encontrar los esfuerzos más desfavorables en placas y muros y combinando adecuadamente sus efectos, se analizan las estructuras bajo diferentes condiciones de carga. Para los diseños se tienen en cuenta los siguientes métodos que prescriben las normas: Para carga de servicio teniendo en cuenta la separación del refuerzo para minimizar la fisuración con: Z fs = 3 < = 0,45*Fy dc Ac Por resistencia última para condiciones de durabilidad con el factor de mayoración de 1,3 para flexión y cortante y de 1,65 para refuerzo para esfuerzo por tracción. o Sistema de unidades: SI (norma A del NSR 10). o Para el diseño se utilizará la norma: CAPÍTULO C.23 Tanques y Estructuras de Ingeniería Ambiental de Concreto del NSR 10. o Zona de amenaza sísmica: alta (Figura A NSR 10). Aceleración pico efectiva Aa=0,25, ( figura A NSR 10). Velocidad horizontal pico efectiva Av=0,25.

12 Página: 12 o Diseño conceptual: Norma Sismoresistente NSR-10. Diseño Global: Muros en concreto reforzado, de 28 Mpa (210 Kg/cm 2 ). Acero de 420 Mpa (4200kg/cm 2 ) o Peso específico del hormigón reforzado: 24,00 kn/m 3 Módulo de elasticidad concreto: 21.5*10^6 kpa Módulo de elasticidad del Acero: 200*10^6 kpa Resistencia a cortante del concreto: 14 MPa La cimentación del tanque se diseñará con las recomendaciones del estudio de suelos, elaborado por JVS IAN SAS. Cuantía mínima de retracción y fraguado según la NSR10 tabla C COMBINACIONES DE CARGA El modelo estructural se calcula con las combinaciones básicas de carga del NSR10 B Método de resistencia. 1.4 (D+F) 1.2D+1.6H+1.6L 0.9D+1.6H+E Condición 1: Cargas permanentes parciales C1 Condición 2: Empujes máximos C2 Condición 3: empujes mínimos(c3) Condición (4): Carga viva (C4) Condición por sismo (C5) Se establecen las siguientes hipótesis de carga: Para cargas de servicio Hipótesis 1: C1+C2+C5 Hipótesis 2: C1+C3+C4 Hipótesis 3: C1+C2+C4 Para cargas últimas Hipótesis 4: 1.3C1+1.7C2+1.7C5 Hipótesis 5: 1.3C1+1.7C2+2.17C5 Hipótesis 6: 1.3C1+1.7C2+2.17C5 1.6 PARAMETROS GEOTÉCNICOS Los parámetros son tomados del estudio de suelos JVS IAN SAS:

13 Página: 13 Aspectos sísmicos: Coeficiente que representa la aceleración pico efectiva, para diseño; Aa = 0.25 Coeficiente que representa la velocidad horizontal pico efectiva; Av = 0.25 Coeficiente que representa la aceleración pico efectiva reducida; Ae = 0.16 Coeficiente que representa la aceleración pico efectiva, umbral de daño; Ad = 0.10 Coeficiente de ampliación en zona de periodos cortos, efectos de sitio; Fa = 1.30 Coeficiente de ampliación en zona de periodos medios de espectro; Fa = 1.90 Capacidad portante: 1.7 CONSIDERACIONES DE DISEÑO Se basa en consideraciones: o Estéticas. o Funcionales. o Económicas. o Norma Sismo Resistente NSR10 y CAPITULO C.23 Estructuras Ambientales. 1.8 MATERIALES Los materiales con los cuales se realiza el presente diseño corresponden a los que se utilizarán en la construcción de la obra son: Concretos De limpieza: f'c = 140 kg/cm 2 ( 14MPa) Muros y placa fondo: f'c = 280 kg/cm 2 (21MPa).

14 Página: 14 Refuerzo Fy= 4200 kg/cm 2 Imagen 1-2 Junta de Construccion Fuente: Manov Ingeniería Ltda.

15 Página: DISEÑO DE TRATAMIENTO PRELIMINAR Se utiliza el Cypecad para el dimensionamiento de la estructura. La solución estructural se presenta con una cimentación superficial de placa flotante y muros macizos en concreto reforzado. En Imagen 2-1 se presenta una imagen que representa los esfuerzos en una sección típica del tratamiento preliminar. Imagen 2-1 Perfil del Tratamiento Preliminar - Desarenador En la Imagen 2-2 se presentan los parámetros de cálculo estructural. Imagen 2-2 Modelo Estructural

16 Página: APLICACIÓN DE FUERZAS HORIZONTALES DEL TRATAMIENTO PRELIMINAR Imagen 2-3 Fuerzas Horizontales Desarenador Tabla 2-1 Desarenador - Parámetros de Cálculo Estructural DIMENSIONAMIENTO TRATAMIENTO PRELIMINAR VR. UNIDAD b( ancho libre) 1 m h(altura libre) 0.7 m L1(ancho losa 1.4 m Hb( altura muro) 0.7 Tm(espesor losa) 0.2 Tp( espesor muro) 0.2 Altura de relleno Hr= 0.7 AVALUO DE CARGAS Agua ton Carga permanente Peso propio ton Reacción por relleno y peso propio Área de apoyo 24 m 2 Carga transferida al suelo t/m 2 por agua y peso propio Ko= 0.57 ACCION POR NIVEL FREATICO profundidad nivel freático 0.66 Profundidad empuje máximo sobre la estructura 0.66 Altura efectiva del empuje por nivel freático 0.46 Empuje máximo 1.57 t/m 2 /m La altura del nivel freático supera altura de la cámara Empuje mínimo sobre la estructura 0.57 t/m 2 /m PARAMETROS GEOTECNICOS Angulo de fricción interna 25 grados NO

17 Página: 17 DIMENSIONAMIENTO TRATAMIENTO PRELIMINAR VR. UNIDAD Coeficiente de presión en reposo Angulo en la pared de la estructura 0 Angulo de fricción 0 Aceleración sísmica 0.25 Coeficiente sísmico vertical kv 0 Coeficiente de aceleración horizontal Angulo de la expresión Mononobe Okabe grados Se tienen en cuenta las hipótesis simplificativas de Mononobe Okabe En la Imagen 2-4 se presenta el diseño estructural del tratamiento preliminar. Imagen 2-4 Diseño del Refuerzo Tratamiento Preliminar

18 Página: DISEÑO DE VIGA PERIMETRAL DE CIMENTACIÓN DEL TRATAMIENTO PRELIMINAR Imagen 2-5 Definición Muros Imagen 2-6 Viga Perimetral Cimentación

19 Página: DISEÑO DE MUROS DEL TRATAMIENTO PRELIMINAR Imagen 2-7 Despiece Muro 1 y 2 Imagen 2-1 Muro 3 Se asume el mismo diseño para el muro central separador del tratamiento preliminar ver planos estructurales para mayor detalle.

20 Página: 20 Imagen 2-8 Muro 4 El muro 5 es igual al tramo 2 y 3, ver planos estructurales para mayor detalle. 2.4 DISEÑO DE PLACA DE FONDO DEL TRATAMIENTO PRELIMINAR Imagen 2-9 Refuerzo Superior Placa de Fondo Imagen 2-2 Refuerzo inferior placa de fondo del tratamiento preliminar

21 Página: SISTEMA ESTRUCTURAL TANQUE IMHOFF El tanque se diseñará directamente apoyado sobre el suelo, con paredes macizas de concreto reforzado 3.1 PREDIMENSIONAMIENTO TANQUE IMHOFF Imagen 3-1 Sección del Tanque Imhoff Muro tipo 1: espesor 0.30 m Muro tipo 2: espesor 0.30 m Placa de fondo: e=0.25 Ancho: 5.1 m Altura máxima de la lámina de agua en la sección: 4.85

22 Página: 22 Imagen 3-2 Planta Tanque Imhoff Fuente: Manov ingenieria Ltda. 3.2 AVALÚO DE CARGAS TANQUE IMHOFF Cargas Muertas (D) Peso propio de la estructura, cubierta, placas de piso, acabados, instalaciones y ductos. CONCRETO Tabla 3-1 Peso Propio del Tanque Imhoff AVALÚO CARGAS TANQUE IMHOFF DESCRIPCIÓN VOLUMEN PESO ESPECIFICO PESO TOTAL (KG) MURO , MURO , MUROS TIPO , MURO , PLACA SUPERIOR , PLACA DE FONDO , Fuente: Manov ingenieria Ltda. TOTAL 158,846.40

23 Página: 23 PRESION AL SUELO Y CAPACIDAD PORTANTE Tabla 3-2 Capacidad Portante CONCRETO AGUA PRESION TR CAPACIDAD PORTANTE VERIFICACION 158, , kg/m 2 < 7070 kg/m 2 cumple Fuente: Manov Ingeniería LTDA, Cargas Vivas (L) Se toma de la tabla B del NSR10 L= 3Kn/m 2. Se asume como carga viva de la tapa. Cargas debidas a presión de líquidos (F). Carga hidrostática por agua del nivel freático. La altura máxima del nivel de agua. o Fuerzas de empuje del agua:,fh1 en h/3 Fh1=(1000kg/m 3 )*3.3*3.3/2=54,45 Kn/m o Fuerza de sub-presión bajo la losa de fondo: La supresión que se generará según la profundidad de excavación puede llegar hasta 4.78 t/m 2 = 47.8 Kn/m 2 Cargas Debidas a Empuje Lateral de Suelo (H) Empuje estático o Empuje horizontal de suelo: Se calcula para una profundidad de 3 m teniendo en cuenta que la estructura va semienterrada hasta h= 3m. Imagen 3-3 Configuración de Análisis con GEO V15

24 Página: 24 Imagen 3-4 Evaluación de Presiones de Tierra con GEO V15 Imagen 3-5 Variación de Empuje de Suelo con GEO V15 Obteniendo un empuje horizontal máximo de: Hh = kn/m para una profundidad de la estructura de 3 m aplicada en centroide a 1.88 m. Acciones de viento (W) = 0 por estar parcialmente enterrada la estructura. Fuerzas sísmicas (E). Para hallar la fuerza sísmica horizontal equivalente se tiene en cuenta un área de amenaza sismicidad alta (Figura A NSR 10). Del estudio de suelos: Tipo de Suelo: Arena limosa y limo gravo-arenoso color café Del estudio de suelos JVS IAN SAS. Aceleración pico efectiva Aa=0,25 (Figura A NSR 10) Velocidad horizontal pico efectiva Av=0,25 Coeficiente de Amplificación: Fa = 1,30 Coeficiente de Amplificación: Fv = 1,90 Su = Resistencia al corte no drenada menor a 50 kpa (Tabla A NSR 10). Coeficiente de importancia: Se clasifica como grupo IV, edificaciones indispensables (A NSR 10) I= 1,5 de tabla A NSR 10.

25 Página: 25 Espectro de diseño, periodo de vibración: T c = 0,48 A vf v A a F a =0,48*0,25*2,6/(0,25*1,05)=1,18 S a =Av*Fv*I/T=0,25*2,6*1,5/1,18= calculado con ecuación A espectro elástico como fracción de la gravedad. Fuerzas resultantes de cargas móviles (puente grúas, polipastos, maquinaria):na Fuerzas generadas por cambios de temperatura o asentamientos.:na Presiones: del terreno, líquidos almacenados. P=183t+ agua /(8.35*5.1)=5.37 t/m2 </7.07 ton/m 2 (Presión requerida<capacidad portante) M= masa total de la estructura M=concreto + agua= kg 3.3 CORTANTE SÍSMICO IMHOFF Se asocian los siguientes parámetros: Cortante sísmico: Vs= 1,14*9,8*183425= KN Fuerza sísmica horizontal: Fx= Cvx*Vs= 1*20492=20492 Kn 3.4 DETERMINACIÓN DEL GRADO DE IRREGULARIDAD DE LA ESTRUCTURA Ф a = irregularidad en altura = 1 Ф p = irregularidad por piso flexible = REDUCCIÓN DEL COMPONENTE DE DISIPACIÓN DE ENERGÍA RO Se tienen en cuenta los siguientes parámetros: El coeficiente de capacidad de disipación de energía R se calcula con la ecuación: R = Ф a. Ф p. Ro

26 Página: 26 En donde: La irregularidad en altura Ф a =0.9. Ф p = 0.8, por irregularidad torsional (tablas A-36, A-37 )NSR98. RP = 6, pórticos resistente a momentos con capacidad especial de disipación de energía, NSR10 A El cortante sísmico en la base de la estructura se calcula con la ecuación: Vs =20492 kn Fuerza Sísmica (E) E=20492/6= kn Ex como carga repartida= kn /(7.95*5.76 )=37.29 kn/m 2 Ey= /(5.76*4.7)= kn/m 2 Estas fuerza se distribuye y se aplica sobre el centro de masa Altura (Z) = APLICACIÓN DE CARGAS TANQUE IMHOFF Imagen 3-6 Aplicación de Cargas en la Estructura Se diseña para la envolvente que genera la combinación de los esfuerzos Agua + Sismo.

27 Página: MODELO ESTRUCTURAL DEL TANQUE IMHOFF EN CYPECAD Imagen 3-7 Modelo Estructutal Imhoff en CYPECAD 3.8 RESULTADOS ANÁLISIS ESTRUCTURAL PLACA DE FONDO TANQUE IMHOFF Imagen 3-8 Variación de Esfuerzo Cortante Sentido V13

28 Página: 28 Imagen 3-9 Variación de Momentos en Placa de Fondo Sentido Mxx Imagen 3-10 Deformación en los Muros

29 Página: DISEÑO DE LOSA DE FONDO TANQUE IMHOFF Espesor mínimo= luz/20=5.1./20~0.25 m 3.10 REFUERZO POR FLEXIÓN DE LA PLACA DE FONDO Momento de diseño negativo= kn/m=7937 kg/m=793.7 t.cm Momento de diseño positivo=86.29 kn/m=862.9 t.cm Imagen 3-11 Envolventes de Momentos en la Viga de Cimentación 3.11 REFUERZOS POR RETRACCIÓN Y TEMPERATURA TANQUE IMHOFF Según la Norma NSR 10 C.23-C.7.12 El refuerzo de retracción y temperatura tendrá una cuantía mínima de por lo tanto se colocarán varillas de refuerzo horizontal equivalentes a: *(100*20). Tabla 3-3 Parámetros de Refuerzo por Retracción Ro As 6 cm 2 Diámetro 3/8" Separación 12 Por diseño se asume espaciamiento=> varillas de 3/8 c/15cm

30 Página: REFUERZO A FLEXIÓN MUROS TANQUE IMHOFF Se plantea un diseño de muro largo, en la Imagen 3-12 se incluye el esfuerzo máximo tomado para dicho diseño. Imagen 3-12 Diseño de Muros Momento de diseño negativo= kn/m=2823 kg/m= t.cm Momento de diseño positivo=60.32 kn.m=603.2 t.cm Concreto de 3000 PSI (210 kg/cm 2 ). Acero corrugado de 4200 kg/cm 2 Los momentos en el muro corto son menores, se asume el diseño de muro largo Momento de diseño negativo=kn.m= kg.m= t.cm Momento de diseño positivo= kn.m= t.cm

31 Página: 31 Se ha tenido en cuenta el momento máximo para diseño presentado en las diferentes combinaciones de cargas. El acero de refuerzo se utilizará en las dos direcciones transversal y horizontal para los cuatro muros verticales CARGAS DINAMICAS Para absorber los pequeños momentos flectores por cargas dinámicas en las esquinas de las paredes del tanque se dispondrá un refuerzo adicional mediante 3 barras verticales y diagonales no.4 separadas 20cm (Jiménez Montoya), como se indica en la Imagen Imagen 3-13 Diseño de Muros Se coloca varilla de refuerzo diagonal en las esquinas con anclaje en los dos muros, según diámetro de diseño y separación alternada. Como se muestra en el plano de diseño estructural CHEQUEO A CORTANTE TANQUE IMHOFF Según la Norma, la resistencia al cortante proporcionada por el concreto es: V c = b b=21 mpa Vu=1.44 mpa ok V n V u V n = V c + V s Se asume Vs=0 Vn=Vc = 0.75

32 Página: LISTADO DE ESFUERZOS EN MURO TANQUE IMHOFF Imagen 3-14 Listado de Esfuerzos

33 Página: FILTRO FAFA 4.1 SISTEMA ESTRUCTURAL Los lechos de secado se diseñarán con una placa de piso directamente apoyado sobre el suelo, con paredes macizas de concreto reforzado. Imagen 4-1 Modelo Estructural Filtro Anaerobio 4.2 PROCEDIMIENTO GENERAL DE DISEÑO Se basa en consideraciones: o Estéticas. o Funcionales. o Económicas.

34 Página: 34 Imagen 4-2 Plano General Filtro Anaerobio 4.3 PREDIMENSIONAMIENTO FILTRO ANAEROBIO El pre-dimensionamiento de los filtros anaerobios presenta las siguientes características: Muro tipo 1: altura: 3.05 metros espesor 0.30 m Placa de fondo: e=0.30 Placa de tapa: e=0.3m Placa de soporte del lecho filtrante: e=0.3m Altura máxima de la lámina de agua en la sección: 1.65 m Imagen 4-3 Corte Filtro Anaerobio

35 Página: AVALÚO DE CARGAS Cargas muertas (D): peso propio de la estructura, cubierta, placas de piso, acabados, instalaciones y ductos. Tabla 4-1 Peso Filtro Anaerobio FILTRO ANAEROBIO CARGA MUERTA DESCRIPCION VOLUMEN PESO ESP. PESO TOTAL (kg) Concreto Muro1 Paredes , Tapa superior , Placa de fondo , Agua + lecho filtrante , Area de apoyo del filtro 30.7 m 2 Presion transmitida al suelo 4, kg/m 2 Suma 143, Capacidad portante del suelo 7070 kg/m 2 OK Cargas Vivas (L) de cubierta Se toma de la Tabla B del NSR10 L= 0.5 Kn/m 2 Peso teja 7 k/m2=0.07 kn/m 2 Cargas debidas a presión de líquidos (F): NA Carga hidrostática por agua del nivel freático: NA La altura máxima del nivel de agua: NA Fuerza de sub-presión bajo la losa de fondo: 4.5 ANÁLISIS DE CARGA DE VIENTO Velocidad del viento en = 60 Km/h W = Carga de viento: W= Cp.q.S4 (KN/m 2 ) Donde: o Cp = -0.6 o Q = 0.2 o W = -.6*0.2*1.0 = 0.12 KN/m 2 = 12 Kg/m 2 Tomar como mínimo 0.4 KN/m 2 = 40 Kg/m 2 según B del NSR 10 Cargas debidas a empuje lateral de suelo (H): NA

36 Página: FUERZAS SÍSMICAS (E) FILTRO ANAEROBIO Se utilizará el método de la carga horizontal (NSR10 A.3.4.2) equivalente, por tratarse de una estructura de poca altura. Área de amenaza sismicidad alta (Figura A NSR 10). Del estudio de suelos: Aceleración pico efectiva Aa=0,25, (Figura A NSR 10) Velocidad horizontal pico efectiva Av=0,25 Coeficiente de Amplificación: Fa = 1,30 Coeficiente de Amplificación: Fv = 1,90 Su = Resistencia al corte no drenada menor a 50 kpa (Tabla A NSR 10). Coeficiente de importancia: Se clasifica como grupo IV, edificaciones indispensables (A NSR 10) I= 1,5 de tabla A NSR 10 Espectro de diseño, periodo de vibración : T c = 0,48 A vf v A a F a =0,48*0,25*2,6/(0,25*1,05)=1,18 S a =Av*Fv*I/T=0,25*2,6*1,5/1,18= calculado con ecuación A espectro elástico como fracción de la gravedad. Fuerzas resultantes de cargas móviles (puente grúas, polipastos, maquinaria): NA Fuerzas generadas por cambios de temperatura o asentamientos: NA P=4.68 t/m 2 < 7.07 ton/m 2 (presión requerida<capacidad portante) OK M= masa total de la estructura M=concreto = kg 4.7 CORTANTE SÍSMICO Según NSR10 A Cortante sísmico Vs= 0,826*9,8* = KN Fuerza sísmica horizontal: Fx= Cvx*Vs= 1*1795=1795 KN 4.8 GRADO DE IRREGULARIDAD DE LA ESTRUCTURA Y REDUCCIÓN RO Ф a = irregularidad en altura = 1 Ф p = irregularidad por piso flexible = 0.8 El coeficiente de capacidad de disipación de energía R se calcula con la ecuación:

37 Página: 37 R = Ф a. Ф p. Ro En donde: La irregularidad en altura Ф a = 0.9, Ф p = 0.8, por irregularidad torsional (Tablas A-36, A-37) NSR98. RP = 6, pórticos resistente a momentos con capacidad especial de disipación de energía, NSR10 A El cortante sísmico en la base de la estructura se calcula con la ecuación: Vs = 1162 kn 4.9 FUERZA SÍSMICA EQUIVALENTE FILTRO ANAEROBIO Tabla 4-2 Fuerza Horizontal Equivalente DESCRIPCIÓN CANTIDAD UNIDAD Masa kg g 9.8 Sa cortante sísmico kn Cvx 1 Fuerza sísmica horizontal Cvx kn Coeficiente disipación 6 Fuerza sísmica E kn Ex=Ey kn/m APLICACIÓN DE CARGAS FILTRO ANAEROBIO Imagen 4-4 Aplicación de Cargas

38 Página: 38 Se diseña para la envolvente que genera la combinación de los esfuerzos Agua + Sismo RESULTADOS DE ANÁLISIS ESTRUCTURAL CON SAP 2000 En la Imagen 4-5 se presentan los momentos flectores y su variación en la estructura, sentido M22 (Kg.m). Imagen 4-5 Filtro Anaerobio Variación de Momentos Imagen 4-6 Variación de Momentos en el Muro Sentido M11 (Kg.m)

39 Página: 39 Imagen 4-7 Variación de Cortante en SentidoV13 (Kg) Imagen 4-8 Variación de Cortante en el Muro SentidoV23 (Kg)

40 Página: DISENO ESTRUCTURAL FILTRO ANAEROBIO Refuerzo por Flexión de Muros Espesor mínimo= luz/20=6.25./20~0.31 m ~ 30cm. Materiales de diseño: Concreto de 3000 PSI (210 kg/cm 2 ). Acero corrugado de 4200 kg/cm 2. Refuerzo por flexión muros Momento de diseño negativo=-18,43 kn/m=184.3 t.cm Momento de diseño positivo=18.42 kn/m=184.2 t.cm Tabla 4-3 Diseño de Muros Filtro Anaerobio MOMENTO POSITIVO MUROS MOMENTO NEGATIVO M t.cm M t.cm K K Ro Ro As 7.5 cm2 As 7.5 cm2 Diámetro 1/2" Diámetro 1/2" Separación c/15 cm Separación c/15 cm Se asume por diseño: varillas de 1/2 c/15 cm Cara interior del muro Se asume por diseño: varillas de 1/2 c/15 cm Cara exterior del muro Refuerzo por Flexión Tapa e=30 cm Imagen 4-9 Variación de Momento Flector en Placa de Tapa SentidoM22 (Kg)

41 Página: 41 Tabla 4-4 Diseño de Tapa e=0.3 MOMENTO POSITIVO MOMENTO NEGATIVO M 249 t.cm M 542 t.cm K K Ro Ro As 7.5 cm 2 As 10 cm 2 Diámetro 1/2" Diámetro 1/2" Separación c/15 cm Separación 12.7 c/12 cm Se asume por diseño: varillas de 1/2 c/15 cm Cara inferior tapa del tanque. Se asume por diseño: varillas de 1/2 c/12 cm Cara superior tapa del tanque momento negativo Refuerzo por Retracción y Temperatura Según la Norma NSR 10 C El refuerzo de retracción y temperatura tendrá una cuantía mínima de por tener acero dew refuerzo Fy= 420 Mpa corrugado por lo tanto se colocarán varillas de refuerzo horizontal equivalentes a: *(100*20). Por diseño se asume espaciamiento=> varillas de 1/2 c/20cm, se colocará de forma espiral en la pared circular Tabla 4-5 Diseño por Retracción y Temperatura b 100 d 25 Ro As 4.5 cm 2 Diámetro 3/8 Separación Refuerzo por Flexión Paca de Fondo Refuerzo en la placa de fondo (Doble parrilla cara interior y exterior), teniendo en cuenta la inversión de esfuerzos por movimientos sísmicos y/o tanque vacío. Se ha tenido en cuenta el momento máximo para diseño presentado en las diferentes combinaciones de cargas.

42 Página: 42 Tabla 4-6 Diseño del Falso Fondo MOMENTO POSITIVO MOMENTO NEGATIVO M 249 t.cm M 542 t.cm K K Ro Ro As 7.5 cm 2 As 10 cm 2 Diámetro 1/2" Diámetro 1/2" Separación c/15 cm Separación 12.7 c/12 cm El acero de refuerzo se utilizará en las dos direcciones transversal y horizontal para los cuatro muros verticales DESPIECE PLACA DE TECHO Imagen 4-10 Despiece de Diseño de la Placa de Techo e=0.3

43 Página: DESPIECE MUROS Y PLACA INFERIOR Imagen 4-11 Despiece de Diseño de la Placa de Muro e=0.3 Ver lecho filtrante en planos estructurales.

44 Página: LECHOS DE SECADO Estructura combinada en concreto reforzado y estructura metalica y apoyada mediante placa de concreto. Imagen 5-1 Localización General del Pretratamiento Los lechos de secado se diseñarán con una placa de piso directamente apoyado sobre el suelo, con antepecho macizo de concreto reforzado y una estructura metálica en la parte superior para la cubierta. Imagen 5-2 Planta general de lechos de secado

45 Página: 45 Imagen 5-3 Lechos de secado modelo estructural 5.1 PREDIMENSIONAMIENTO DE LECHOS DE SECADO Muro: Placa de fondo: espesor 0.25 m e=0.25 Imagen 5-4 Corte del Tanque de Lechos de Secado

46 Página: AVALUO DE CARGAS LECHOS DE SECADO Cubierta Peso propio de canaleta 90 = 17.4 kg/m 2 Cargas Vivas (L) de cubierta: Se toma de la Tabla B del NSR10 L = 0.5 Kn/m 2 50 Velocidad del viento en = 60 Km/h Avalúo de Carga de Viento W = Carga de viento W= Cp.q.S4 (KN/m 2 ) Donde: Cp = -0.6 Q = 0.2 W = -.6*0.2*1.0 = 0.12 KN/m 2 = 12 Kg/m 2 Tomar como mínimo 0.4 KN/m 2 = 40 Kg/m 2 según B del NSR 10. El peso propio de la estructura el programa lo calcula internamente. Imagen 5-5 Asignación de Cargas

47 Página: 47 Cargas permanentes (D): peso propio de la estructura, cubierta, placas de piso, acabados, instalaciones y ductos. Cargas debidas a presión de líquidos (F): NA Carga hidrostática por agua del nivel freático: NA La altura máxima del nivel de agua : NA Cargas debidas a empuje lateral de suelo(h):na Fuerzas Sísmicas (E) Para hallar la fuerza sísmica horizontal equivalente: Área de amenaza sismicidad alta (Figura A NSR 10) Ver parámetros geotécnicos Coeficiente de Amplificación: Fv = 1,90 Coeficiente de importancia: Se clasifica como grupo IV, edificaciones indispensables (A NSR 10) I= 1,5 de Tabla A NSR 10. Espectro de diseño, periodo de vibración: T c = 0,48 A vf v A a F a =0,48*0,25*2,6/(0,25*1,05)=1,18 S a =Av*Fv*I/T=0,25*2,6*1,5/1,18= calculado con ecuación A espectro elástico como fracción de la gravedad. Fuerzas resultantes de cargas móviles (puente grúas, polipastos, maquinaria): NA Fuerzas generadas por cambios de temperatura o asentamientos: NA Identificacion del Nivel de Amenaza Sísmica Se utilizará el método de la carga horizontal (NSR10 A.3.4.2) equivalente, por tratarse de una estructura de poca altura. M= masa total de la estructura

48 Página: Cortante sismico y fuerza horizontal equivalente Determinacion del grado de irregularidad de la estructura Y reduccion del coeficiente de capacidad de disipacion de energia. Ф a. = irregularidad en altura = 1 Ф p = irregularidad por piso flexible = 0.8 El coeficiente de capacidad de disipación de energía R se calcula con la ecuación: R = Ф a. Ф p. Ro En donde: La irregularidad en altura Ф a =0.9 Ф p = 0.8, por irregularidad torsional (Tablas A-36, A-37) NSR98. RP = 6, pórticos resistente a momentos con capacidad especial de disipación de energia, NSR10 A El cortante sísmico en la base de la estructura se calcula con la ecuación: Vs = 1795 kn

49 Página: APLICACION DE CARGAS LECHOS DE SECADO Imagen 5-6 Modelo 3D de Cargas Presentes en Lechos de Secado 5.4 VERIFICACIÓN DE ESFUERZOS Se diseña para la envolvente que genera la combinación de los esfuerzos Agua + Sismo Se plantea el modelo con tres pórticos y canaleta 90 de cubierta con correas transversales Imagen 5-7 Verificacion de esfuerzos

50 Página: 50 Imagen 5-8 Pórtico Modelo Estructural en 3D y Diseño Diseño de Anclaje de Pilares En la Imagen 5-9 se puede observar el anclaje de la columna metalica a la cimentación. Imagen 5-9 Anclaje del Pórtico

51 Página: 51 Imagen 5-10 Unión Soldada Pilar Viga Imagen 5-11 Cargas por Columna Cargas por columna central ( kn) y KN.m Cargas en columna extrema ( kn) y KN.m Fuente: Manov Ingeniería Ltda. 5.5 CIMENTACIÓN La cimentación se ha diseñado con zapatas con viga de amarre para resistir la excentricidad generada por los momentos flectores de cubierta. Imagen 5-12 Cimentación del Modelo Estructural Fuente: Manov Ingeniería Ltda.

52 Página: VERIFICACIÓN DE ZAPATA DE CIMENTACIÓN Fuente: Manov Ingeniería Ltda.

53 Página: PLACA DE PISO Y MURO La placa de piso se diseña para una cuantia de retracción y fraguado según C del NSR10 con una cuantia por utilizar barras corrugadas fy=420mpa. As=0.0018*100*20=3.6 cm 2 /m Se diseña en dos parrillas superior e inferior, la losa tendrá un espesor de 20 cm 5.8 DISEÑO DE PLACA DE PISO LECHOS DE SECADO Tabla 5-1 Diseño de Placa de Piso SUPERIOR INFERIOR M t.cm M t.cm K Ro Ro As 3.6 cm 2 As 3.6 cm 2 diámetro 3/8 diámetro 3/8" separación c/20 cm separación 20 Fuente: Manov Ingeniería Ltda. K Se asume por diseño: varillas de 3/8 c/20 cm Cara superior placa de fondo y 3/8 para malla inferior c/20 en ambos sentidos. 5.9 DISEÑO DE MUROS LECHOS DE SECADO La placa de piso se diseña para una cuantia de retracción y fraguado según C del NSR10 con una cuantia por utilizar barras corrugadas fy=420mpa. As = *100*20=3.6 cm 2 /m Se diseña en dos parrillas exterior e interior, la losa tendrá un espesor de 20 cm Concreto de 28 Mpa (280 kg/cm 2 ). Acero corrugado de 4200 kg/cm 2. Tabla 5-2 Diseño de Muros Exteriores EXTERIOR INTERIOR Ro Ro As 3.6 cm 2 As 3.6 cm 2 diámetro 3/8" diámetro 3/8" separación c/20 cm separación 20 Fuente: Manov Ingeniería Ltda.

54 Página: 54 El acero de refuerzo se utilizará en las dos direcciones vertical y horizontal para los cuatro muros verticales CIMENTACIÓN Imagen 5-13 Placa de Piso Muros y Cimentación Fuente: Manov Ingeniería Ltda. La cimentación se diseña con zapata y vigas de amarre, sobre la cual se cimenta el muro de cerramiento para los lechos de secado DETALLES DE DISEÑO LECHOS DE SECADO Perfiles seleccionados columnas extremas IPE240. Imagen 5-14 Perfil IPE240 Fuente: Manov Ingeniería Ltda.

55 Página: PERFILES SELECCIONADOS COLUMNAS CENTRALES IPE300 Imagen 5-15 Perfil IPE300 Fuente: Manov Ingeniería Ltda PERFILES SELECCIONADOS VIGAS IPE270 Imagen 5-16 Perfil IPE270 Fuente: Manov Ingeniería Ltda.

56 Página: CORREAS Imagen 5-17 Correas Fuente: Manov Ingeniería Ltda COLOCACIÓN CORREAS CON ARRIOSTRAMIENTO A AMBOS LADOS DE LA VIGA Fuente: Manov Ingeniería Ltda.

57 Página: VIGA ACARTELADA EN EL APOYO Fuente: Manov Ingeniería Ltda.

58 Página: DISEÑO POZO DE BOMBEO 6.1 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO La estructura objeto del presente estudio corresponde al pozo de bombeo de lodos; se utiliza el sap para el dimensionamiento de la estructura. Imagen 6-1 Perfil del Pozo de Bombeo Fuente: Manov Ingeniería Ltda. La solución estructural se presenta con una cimentación superficial de placa flotante y muros macizos en concreto reforzado. En la Imagen 6-1se presenta un corte transversal del pozo de bombeo. 6.2 CONSIDERACIONES DE DISEÑO Se basa en consideraciones: o Estéticas. o Funcionales. o Económicas. o Norma sismo resistente NSR10 Y CAPITULO C.23 Estructuras ambientales 6.3 MATERIALES Los materiales con los cuales se realiza el presente diseño corresponden a los que se utilizarán en la construcción de la obra son:

59 Página: 59 Concretos De limpieza: f'c = 140 kg/cm 2 ( 14MPa) Muros y placa fondo: f'c = 280 kg/cm 2 (21MPa). Refuerzo fy = 4200 kg/cm 2 (420 MPa) Imagen 6-2 Modelo Estructural Fuente: Manov Ingeniería Ltda. 6.4 DISEÑO DEL REFUERZO En la Imagen 6-3 se presenta el diseño de acero de refuerzo para las paredes obtenido de la modelación con SAP2000. As=12cm 2 /m en el área de mayor refuerzo en la base. Paredes: Placa de fondo: Acero de retracción y temperatura: Se toma Ø5/8 con una separación de 20 cm. 17 cm 2 /m con una separación 9 cm. 0,0018*100*0,25=4,5 cm 2 separación =15 cm.

60 Página: 60 Imagen 6-3 Diseño del Refuerzo Fuente: Manov Ingeniería Ltda.

61 Página: CABEZAL DE ENTREGA 7.1 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO La estructura objeto del presente estudio corresponde a la estructura de entrega con aletas y muro en concreto como prevención contra la erosion y protección de la tubería de entrega. Imagen 7-1 Perfil de Estructura Entrega Fuente: Manov Ingeniería Ltda. 7.2 CONSIDERACIONES DE DISEÑO Se basa en consideraciones: o Estéticas. o Funcionales. o Económicas. o Norma sismo resistente NSR10 Y CAPITULO C.23 Estructuras ambientales 7.3 MATERIALES Los materiales con los cuales se realiza el presente diseño corresponden a los que se utilizarán en la construcción de la obra son: Concretos De limpieza: f'c = 140 kg/cm 2 (14MPa) Muros y placa fondo: f'c = 280 kg/cm 2 (21MPa).

62 Página: 62 Refuerzo fy = 4200 kg/cm 2 (420 MPa) Existen varios diámetros para los cabezales de entrega y se utilizara un diseño tipo para todos los cabezales. Imagen 7-2 Datos Generales - Materiales y Acción Sísmica Fuente: Manov Ingeniería Ltda.

63 Página: 63 Imagen 7-3 Planta del Cabezal de Entrega Fuente: Manov Ingeniería Ltda. 7.4 NORMAS DE APLICACIÓN Se utilizarán las Normas NSR2010. Norma C.23-C del NSR10. Cargas accidentales por sismo Capitulo A.A.4 del NSR10. Combinaciones de carga B.3.2 del NSR10. Cimentaciones H.4.6 del NSR RECOMENDACIONES DE CONSTRUCCION Todas las dimensiones están dadas en metros a menos que se especifique otra unidad. Bajo todas las estructuras que estén en contacto con el suelo de fundación, se colocará una capa de concreto de f c = 180 kgf/cm 2 de 0.05m de espesor. Todas las aristas de cualquier elemento estructural deberán ir chaflanadas, de tal forma que no se presenten fenómenos de desportillamientos ni hormigonéos locales.

64 Página: 64 Se deberá realizar una metodología adecuada de curado para garantizar la resistencia respectiva y la no presencia de grietas y fisuras por retracción y fraguado o por viento, dejando las superficies lisas. El recubrimiento mínimo libre de todos los refuerzos por el concreto será de 0.05m, a menos que se especifique otra medida. En caso de ser necesario se deberá colocar un sistema de filtros necesarios de acuerdo con los requerimientos Geotécnicos e Hidráulicos para controlar cualquier efecto de filtración o presencia de aguas superficiales de escorrentía o subterráneas. Estos filtros se localizarán lateralmente a las estructuras. El curado del concreto se deberá realizar con agua por mínimo 14 días y tener especial cuidado con el efecto del viento en el curado en las superficies exteriores expuestas de las estructuras. Las cimbras o formaletas a utilizar deberán dejar las superficies lisas, sin presencia de malformaciones, hendiduras ni micro hormigoneos, lo mismo que deberán mantener la uniformidad de las secciones y el alineamiento respectivo especificado en los Planos Estructurales de construcción. El primer dígito del código de cada varilla corresponde al diámetro de la barra en octavos de pulgada; los restantes a la longitud en metros La placa de fondo deben ser pendientada hacia el punto de descarga donde se colocara unos peldaños de disipación de energía. 7.6 MODELO ESTRUCTURAL Básicamente consiste en una estructura con aletas de protección del talud, placa de salida y muros en concreto, apoyado sobre el nivel actual del terreno para que la entrega de agua se haga por gravedad. Para el cálculo y diseño de esta estructura se tendrá en cuenta la Norma Sismo Resistente vigente para todo el territorio de Colombia (NSR-10). La estructura se clasifica como estructura de Ingeniería ambiental de acuerdo al capítulo C23 del NSR10. La cimentación consistirá en una placa flotante maciza en concreto,, bajo la placa flotante se utilizara material seleccionado, compactado mecánicamente hasta un 95% del Proctor modificado. Norma C.23-C del NSR10 - La sub-base para losas debe tener densidad y compresibilidad uniformes para minimizar los asentamientos diferenciales de la losa de la estructura. El suelo remoldeado o consolidado de forma suelta debe retirarse y reemplazarse por un material seleccionado apropiadamente compactado. La excavación y reemplazo del suelo por un material seleccionado apropiadamente compactado debe

65 Página: 65 realizarse cuando los suelos en el sitio no son apropiados para las cargas esperadas o no proveen un soporte uniforme. 7.7 ANALISIS Y DISEÑO Se dimensiona la placa de 20 cm de espesor de muros placa de fondo Avalúo de Cargas Cargas de suelos sobre las aletas, peso propio. no se tienen en cuenta efectos sísmicos ni Cargas de viento Cargas Permanentes Peso Propio Cargas Permanentes Horizontales de Suelos Imagen 7-4 Determinación de Cargas de Suelo Fuente: Manov Ingeniería Ltda.

66 Página: Aplicación de Cargas Horizontales al Modelo CYPECAD Imagen 7-5 Aplicación de Cargas de Suelo Fuente: Manov Ingeniería Ltda Cargas Accidentales por Sismo Capitulo A A.4 del NSR10

67 Página: Cargas Accidentales por Sismo Parámetros de Cálculo Imagen 7-6 Normativa de Cálculo de Acción Sísmica Fuente: Manov Ingeniería Ltda. En la modelación en Cypecad se consideraron efectos de segundo orden Verificación Capacidad Portante

68 Página: Diseño Placa de Fondo Cabezal de Entrega En la Imagen 7-7 se presenta el diseño del anclaje del muro y aletas de la estructura de entrega. Imagen 7-7 Placa de Fondo Fuente: Manov Ingeniería Ltda.

69 Página: Comprobaciones del Diseño en CYPECAD Cabezal de Entrega Fuente: Manov Ingeniería Ltda.

70 Página: Listado de Esfuerzos Máximos en Muro Fuente: Manov Ingeniería Ltda.

71 Página: RECOMENDACIONES DE CONSTRUCCION La construcción del Tanque Imhoff y las demás estructuras en concreto debe cumplir las normas de durabilidad establecidas en la Norma NSR-10 C.23-c.4. Debe cumplir los requerimientos para protección contra la corrosión, establecidos en la Tabla C.23-C de la NSR-10 Condición Severa C2 y Q1. Se debe cumplir la Norma C.23-C.4.8 Protección contra la erosión del concreto. Las juntas de construcción deben cumplir: C.23-C Donde la construcción indique la necesidad de impermeabilidad, las juntas de construcción deben tener una barrera integral impermeable. El concreto estructural reforzado del Tanque Imhoff debe cumplir el recubrimiento del refuerzo como mínimo 50 mm, establecido en C.23-C.7.7 por ser una estructura ambiental. Los tanques de plantas de tratamiento de agua potable y plantas de tratamiento de aguas residuales pertenecen a la categoría de estructuras ambientales según el código NSR10. Por tanto se recomienda cumplir con la norma C.23-C4.6 de protección del concreto contra químicos. El concreto que pueda verse sometido al ataque de soluciones de químicos o gases corrosivos debe protegerse de acuerdo con lo indicado en C.23-C.4.6.2, C.2.3-C.4.6.3, C.23-C En caso de presentarse juntas de construcción se utilizarán cinta de sello PVC, o su equivalente en aditivos para el concreto, para evitar fisuras que puedan deteriorar la estructura o presentar posibles fugas. Se utilizarán aditivos en cantidad adecuada y suficiente especificada por el fabricante, para impermeabilizar el concreto utilizado para fundir la estructura de tratamiento. Se debe consultar la literatura de los fabricantes de revestimientos y coberturas para información respecto a adherencia, preparación de las superficies de concreto y sobre el uso de los productos. Por la posibilidad de asentamientos las estructuras se deben construir con un espacio suficiente de aislamiento y con tuberías con uniones flexibles. Sub-base La sub-base debe tener la suficiente resistencia, rigidez, y estabilidad para soportar las cargas a que va a ver sometida, se debe reemplazar el suelo inicial

72 Página: 72 por material seleccionado y compactado al menos hasta el 90% del proctor modificado, en aquellos niveles de suelo de baja capacidad portante. Para disminuir la posibilidad de asentamientos se debe ampliar la base de apoyo del tanque en al menos 30 cm en recebo compactado y confinado con geotextil. La placa de fondo deberá llevar una base de concreto pobre con al menos 5 cm de espesor sobre un recebo (e=60 cm) debidamente seleccionado y compactado en dos capas de 30 cm de espesor debidamente confinado con geotextil. Se debe evitar disponer el agua de lavado por mantenimiento alrededor de la estructura para evitar deterioro de la base de apoyo por saturación, filtración o fisuramiento del suelo. Criterios para aplicar en la función de Separación y filtración del Geotextil: - El geotextil crea una barrera permeable entre suelos de distinta composición y textura. De manera que estos materiales diferentes quedan separados. Por lo cual conservan inalterables sus propiedades hidráulicas y mecánicas, mientras puede fluir el agua a través de los mismos. - Debe elegirse un geotextil resistente a posibles daños mecánicos durante su colocación, si el material se desgarra o se rompe pierde su función de separación. - El geotextil de separación es llamado anticontaminante y debe retener las partículas finas de cierta granulometría sometida a carga estática o dinámica. - La durabilidad del geotextil es de fundamental importancia de acuerdo al terreno donde se instala. Por la posibilidad de asentamientos menores (30 mm) las estructuras se deben conectar a las tuberías con uniones flexibles. La placa de fondo deberá llevar una base de concreto pobre con al menos 5 cm de espesor sobre el recebo compactado. Se utilizará Plastocrete DM de Sika o equivalente para lograr un concreto de baja permeabilidad en el piso y paredes de las estructuras, impermeabilizante integral, siguiendo las instrucciones del fabricante del producto. Cuando el concreto obtenga resistencia de diseño el tanque deberá ser llenado con agua para revisar filtraciones. Una vez se realice la prueba de estanqueidad se aplicará a las paredes de los tanques se deben recubrir con mortero impermeabilizado.

73 Página: 73 Se debe consultar la literatura de los fabricantes de revestimientos y coberturas para información respecto a adherencia, preparación de las superficies de concreto y sobre el uso de los productos. El producto para impermeabilizar con mortero debe ser durable al impacto y a la intemperie, que cumpla normas FDA, (Food and Drugs Administration, de los EUA), resistente a químicos. El constructor deberá verificar que las tuberías que atraviesen las paredes del tanque, no interfieran con los sellos de PVC y que estén previstos los sellos adecuados. ARMANDO DIAZ SUAREZ Ingeniero Civil Mat. Prof