PLANTA DE OSMOSIS INVERSA PLACILLA-SIERRALTA, COPIAPO III REGION MEMORIA DE CALCULO ESTRUCTURAL ESTANQUE DE AGUA OSMOSADA

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1 PLANTA DE OSMOSIS INVERSA PLACILLA-SIERRALTA, COPIAPO III REGION MEMORIA DE CALCULO ESTRUCTURAL ESTANQUE DE AGUA OSMOSADA Septiembre 2011 CONTROL INTERNO Rev. Ingeniero Revisor Jefe Proyecto Comentarios A C.V.G. 13/09/2011 G.S.M. 13/09/2011 F.G.B. 13/09/2011 Para Aprobación

2 CONTENIDO (Páginas) 1. GENERALIDADES Y OBJETIVOS NORMAS Y DOCUMENTOS DE REFERENCIA PLANOS DE REFERENCIA DESCRIPCIÓN DE LA ESTRUCTURA MATERIALES UTILIZADOS MODELO COMPUTACIONAL Descripción del modelo Cargas utilizadas Combinaciones de carga CÁLCULO DE ARMADURAS DE REFUERZO Muro Losa de Fundación Losa superior...8 Anexo 1 : Solicitaciones sísmicas. Anexo 2 : Esfuerzos internos. Anexo 3 : Determinación de armadura muro a media altura. Anexo 4 : Determinación de armadura muro en nivel basal. Anexo 5 : Determinación de armadura anular de muro. Anexo 6 : Determinación de armadura losa inferior Anexo 7 : Verificación de vuelco y detrminación de zapata perimetral.

3 1. GENERALIDADES Y OBJETIVOS La presente memoria de cálculo corresponde al diseño del Estanque de agua Osmosada el cual se enmarca dentro del proyecto Planta de Osmosis inversa Placilla-Sierralta de Copiapó, III Región, Chile. El objetivo del presente documento es mostrar los cálculos desarrollados en el diseño de los elementos que conforman el Estanque de agua Osmosada. 2. NORMAS Y DOCUMENTOS DE REFERENCIA NCh 433 Of.96 mod. 2009, Diseño Sísmico de Edificios. NCh 2369 Of.2003, Diseño Sísmico de Estructuras e Instalaciones Industriales. Bases de Cálculo Estructural IE3 Mecánica de suelos, documentos: Informe Mecanica de Suelos Planta de Osmosis, 7559 IMS Planta de Osmosis, Mecanica de suelo Julio ACI 318S-05, Requisitos de Reglamento para Concreto Estructural y Comentario. NZS 3106:1986, Code of Practice for Concrete Structures for rhe Storage of Liquids BS8007:1987, Design of Concrete Structures for Retaining Aqueous Liquids. 3. PLANOS DE REFERENCIA Se utilizan los siguientes planos de necesidades civiles: 1401-ID-C-CIV ID-C-CIV DESCRIPCIÓN DE LA ESTRUCTURA En términos generales, el Estanque de agua Osmosada, corresponde a un estanque circular de hormigón armado, cuyo diámetro interior es de 9 metros. En su coronamiento es cerrado con losa superior y su sistema de fundación es proyectada con losa de fondo. En la Figura 1 se muestra una planta de estructura de el Estanque de agua Osmosada. Rev. A 3

4 Figura 1: Planta Estanque de agua Osmosada 5. MATERIALES UTILIZADOS Las características de los materiales utilizados se muestran a continuación: Hormigón Peso específico γ c = 2,5 ton/m 3 Resistencia cilíndrica a la compresión f c = 25 MPa (H-30) Módulo de elasticidad estático E h.est = ton/m 2 Acero de refuerzo calidad A H Tensión de fluencia F y = 420 MP Rev. A 4

5 6. MODELO COMPUTACIONAL 6.1 DESCRIPCIÓN DEL MODELO El modelo estructural y análisis sísmico es desarrollado en el programa de elementos finitos SAP2000. Los muros, losa superior y losa de fondo se modelan con elementos finitos tipo shell para obtener los esfuerzos internos. Para la modelación de la losa de fondo se asigna un medio elástico en su base, mediante resosrtes de área, equivalente a la constante de balasto del suelo, la que según mecánica de suelos, corresponde a Kb=6.000 T/m 3 para efectos sísmicos, En la Figuras se muestra el modelo computacional del Estanque de agua Osmosada. Figuras 2: Isométrico del modelo Estanque de Osmosis. Rev. A 5

6 6.2 CARGAS UTILIZADAS Las cargas consideradas en el modelo son las siguientes: Peso Propio (D): Corresponde al peso propio de los elementos modelados de la estructura, y es obtenido automáticamente por el programa computacional. Carga Muerta (CM): Corresponde al peso de los equipos y tanques. Se incluye dentro del peso propio. Carga hidrodestática de agua (H2Oest): Corresponde a la presión que ejerce el agua sobre muros y losas. Carga hidrodinámica de agua (H2Osis): Corresponde a la presión que ejerce el agua sobre muros y losas, en la eventualidad de un sismo, calculada según código NZS 3106:1986. Carga sísmica de peso propio (SISMOest): Corresponde la fuerza inercial sobre el muro, provocada por el sismo. Carga de operación (Operación): Se considerarán de este tipo todas aquellas cargas que aparecen por efecto de la puesta en marcha, funcionamiento y detención de maquinarias o puente grúa. En el Anexo 1 del presente documento se muestra las solicitaciones sísmicas aplicadas al estanque de agua osmosada. 6.3 COMBINACIONES DE CARGA Para el cálculo de tensiones y armadura de refuerzo, se utilizan las siguientes combinaciones de carga del Código NZS 3106:1986. a) D + carga hidrostática máxima (caso normal) b) D + carga hidrostática normal * carga hidrodinámica con carga de agua normal * carga sísmica por peso propio (caso eventual) c) D + carga estática del relleno lateral de suelo, con estanque vacío (normal) d) D + carga estática del relleno lateral * empuje sísmico del suelo, con estanque vacío (caso eventual). e) D + carga hidrostática máxima + cargas de operación (caso normal) Notas: - Cuando se analiza los estanques con líquido interior no se considera la contribución del suelo exterior. - Combinaciones según Norma NZS 3106:1986, punto Grupo B. En el Anexo 2 del presente documento se muestran los esfuerzos internos de los elementos que componen la estructura del estanque de agua osmosada. Rev. A 6

7 7. CÁLCULO DE ARMADURAS DE REFUERZO 7.1 MURO El cálculo de armadura del muro del estanque se realiza acorde al diseño de tensiones admisibles en Fase I, según especificaciones de criterio de diseño del proyecto. El criterio de armaduras mínimas es el siguiente: %o Muros con cara humeda 1.75 min %o, por cara y sentido. Muros con cara seca 1.25 min %o, por cara y sentido. De la modelación en SAP2000, y de acuerdo a las combinaciones de carga especificadas en la sección 6.3, se realizan verificaciones de Fase I y cálculo de armaduras. En los Anexos 3 y 4 del presente documento se muestran las verificaciones de Fase I y cálculo de armaduras. En Anexo 5 se muestra la determinación de la armadura anular. 7.2 LOSA DE FUNDACIÓN El cálculo de armadura de la losa de fundación del estanque se realiza acorde al diseño de tensiones admisibles en Fase I, según especificaciones de criterio de diseño del proyecto. El criterio de armaduras mínimas es el siguiente: %o Cara humeda 1.75 min %o, por cara y sentido. Losa con cara seca 1.25 min %o, por cara y sentido. De la modelación en SAP2000, y de acuerdo a las combinaciones de carga especificadas en la sección 6.3, se realizan verificaciones de Fase I y cálculo de armaduras. En el Anexo 6 del presente documento se muestran las verificaciones de Fase I y cálculo de armaduras. En el Anexo 7 se muestra la verificación de vuelco y la determinación del ancho de fundación perimetral. Rev. A 7

8 7.3 LOSA SUPERIOR El cálculo de armadura de la losa de superior del estanque se realiza acorde al diseño de resistencia, según especificaciones de criterio de diseño del proyecto. El criterio de armaduras mínimas es de 1.25%o por cara y sentido. De la modelación en SAP2000, y de acuerdo a las combinaciones de carga especificadas en la sección 6.3, se realiza la verificacion de deformaciones y cálculo de armaduras. Rev. A 8

9 ANEXO 1

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12 ANEXO 2

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27 ANEXO 3

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29 ANEXO 4

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31 ANEXO 5

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33 ANEXO 6

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35 ANEXO 7

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