ANEJO 7. CÁLCULOS ESTRUCTURALES

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1 Sistea de abasteciiento y saneaiento de Puerto Napo (Ecuador) ANEJO 7. CÁLCULOS ESTRUCTURALES ÍNDICE 1. OBJETIVO DEL ANEJO.... BASE DE CÁLCULO PARA DEPÓSITOS Cálculo a lexión..... Deterinación de los esuerzos de tracción Coprobación de los esuerzos de cortante Cálculo a iguración Organización de las araduras CÁLCULO DEL DEPÓSITO DE ABASTECIMIENTO Cálculo de acciones Cargas asociadas al epuje hidrostático Cargas asociadas al epuje de tierras Cálculo de araduras por lexión Cálculo de araduras por tracción Cálculo de araduras debidas al peso propio de las paredes y las sobrecargas Aradura ínia Coprobación a isuración Losa superior CÁLCULO DEL REACTOR UASB Cálculo de acciones Cargas asociadas al epuje hidrostático Cargas asociadas al epuje de tierras Cálculo de araduras por lexión Cálculo de araduras por tracción Cálculo de araduras debidas al peso propio de las paredes y las sobrecargas Aradura ínia Coprobación a isuración Losa superior Conclusión

2 Sistea de abasteciiento y saneaiento de Puerto Napo (Ecuador) 1. OBJETIVO DEL ANEJO En este anejo se describen los distintos cálculos estructurales eectuados para el diseño de este proyecto. En un prier apartado se describen las bases y criterios adoptados para los dierentes cálculos y en los dos siguientes se describe con ás exactitud el diseño de los dos depósitos que intervienen en este proyecto.. BASE PARA EL CÁLCULO ESTRUCTURAL DE DEPÓSITOS Las paredes de los depósitos se diensionan de ora que no sea necesaria aradura trasversal y con espesor constante, para acilitar la ejecución. El espesor de la solera no debe ser inerior al de la pared. El cálculo riguroso de los esuerzos correspondientes a los depósitos de planta rectangular constituye un problea coplejo y diícil de abordar. Por este otivo, se ha utilizado un étodo sipliicado de cálculo coo acostubra a hacerse generalente en la práctica. Este étodo se puede consultar en el libro Horigón Arado Basada en la EHE de Jiénez Montoya. Las paredes de los depósitos se calculan coo placas rectangulares soetidas a cargas triangulares, con la sustentación que corresponda al diseño. Se deterinan las leyes de oentos lectores y las reacciones en los apoyos. Los esuerzos en la solera son ás diíciles de obtener porque inluye notableente la naturaleza del terreno de la cientación. Necesitareos eectuar dos hipótesis de carga: - depósito vacío - depósito lleno.1 Cálculo a lexión Considerareos paredes de grosor constante y éste se cogerá coo aproxiadaente una décia parte de la altura y nunca inerior a 0 centíetros.

3 El grosor de la base será igual o superior al de las paredes Sistea de abasteciiento y saneaiento de Puerto Napo (Ecuador) Se considera el caso de placas epotradas entre sí, y con el borde superior de las paredes libre. En las siguientes iguras aparecen los oentos lectores asociados al epuje hidrostático y al epuje de tierras. Figura 7.1 Leyes de esuerzos Para acilitar las aplicaciones, se han adoptado los siguientes signiicados para los subíndices de los oentos: v para los correspondientes a araduras verticales, h para las horizontales, e para las araduras de epotraiento, para la áxia de vano, a para la paralela al lado a y b para la paralela al lado b. En la tabla siguiente (Jiénez, 1991) aparecen los coeicientes que periten calcular los oentos y cortantes por unidad de longitud, así coo la lecha áxia: Moentos por unidad de longitud: Cortante por unidad de longitud: = α q h v = α q h 4 3 Flecha áxia: = α q h /( E e ) ax Esuerzos y ax lecha Valores de α para h/a (o h/b) igual a 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 0,137 0,115 0,09 0,073 0,057 0,046 0,039 0,035 ve -0,009 0,003 0,008 0,01 0,013 0,013 0,011 0,010 v 3

4 Sistea de abasteciiento y saneaiento de Puerto Napo (Ecuador) 0,060 0,054 0,050 0,046 0,04 0,038 0,034 0,030 he 0,07 0,030 0,08 0,03 0,019 0,017 0,015 0,013 h v 0,470 0,450 0,430 0,415 0,375 0,340 0,30 0,95 ax 0,46 0,137 0,083 0,05 0,030 0,00 0,014 0,010 ax Tabla 7.1 Valores de α para el cálculo de esuerzos A partir de estos coeicientes se obtienen los oentos que sirven para deterinar las araduras verticales y horizontales, tanto interiores coo exteriores Las araduras ineriores de la placa de ondo pueden deterinarse a partir de los oentos unitarios originados por el epuje de tierras ás los originados por el peso propio del depósito vacío no teniendo en cuenta el peso de la solera. Para este depósito pueden evaluarse del lado de la seguridad con las siguientes expresiones: M ae = 0,10 p (a + b) M be = 0,10 p (a + b) a/b Estas expresiones proporcionan la aradura paralela a los lados del depósito, y p es el peso de la pared por unidad de longitud. Nos sirven para encontrar la aradura necesaria en los epotraientos, pero en caso de que la cuantía no sea excesiva, puede extenderse a toda la placa. En caso contrario en el vano puede disponerse la ínia de lexión. Las araduras superiores de la placa de ondo, se calculan con el iso oento que el utilizado en la parte inerior de las paredes, ya que dichos oentos deben equilibrarse en el epotraiento. Figura 7. Equilibrio en el epotraiento 4

5 Sistea de abasteciiento y saneaiento de Puerto Napo (Ecuador) A todas estas araduras destinadas a resistir los esuerzos de lexión, deben añadirse las que sirvan para resistir los esuerzos de tracción debidos al epuje hidrostático, que son tratadas en el siguiente apartado.. Deterinación de los esuerzos de tracción Sobre cada una de las paredes del depósito actuará un epuje hidrostático que supondrá una uerza total de: N h = 0,5 b h? La idea es ver de qué anera se reparte este esuerzo entre las paredes y la losa inerior, tal coo se puede observar en la siguiente igura: Figura 7.3 Esuerzos de tracción Para ello usaos la siguiente tabla (Jiénez, 1991): Aradura Esuerzo total Esuerzo pared Esuerzo ondo paralela a h ρ N b = al lado b N bp = β a h ρ p β a h ρ h/a 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00 N b = Fondo β 0,80 0,70 0,60 0,54 0,48 0,45 0,4 0,40 Pared β 0,10 0,15 0,0 0,3 0,6 0,75 0,9 0,30 p 5

6 Sistea de abasteciiento y saneaiento de Puerto Napo (Ecuador) h/b 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00 Aradura b h ρ N a = paralela N ap = β b h ρ p N a = β b h ρ al lado a Esuerzo total Esuerzo pared Esuerzo ondo Tabla 7. Coeicientes β para el cálculo de esuerzos de tracción Las araduras obtenidas a partir de estos esuerzos se añadirán a aquellas que se han calculado asociadas a los esuerzos de tracción..3 Coprobación de los esuerzos de cortante Coo se ha coentado anteriorente, el objetivo es evitar la necesidad de disponer aradura de cortante. Para ello se ha de veriicar que: 00 Vd = γ V 0,1 1 3 ax ρ ck b d d En lado de ancho a, sustituireos a por b. Los valores de V ax, pueden calcularse a partir de los coeicientes que aparecen en la tabla del apartado anterior..4 Cálculo a isuración Una vez calculada la aradura necesaria para lexión y escogidos los diáetros de las barras a utilizar, realizaos la coprobación a isuración. Para ello se calcula el ódulo de isuración: k = 0,6 M 4 ( 1,39 e) e 10 donde M está expresado en kn y e es el espesor en etros. Con este valor y el diáetro escogido para las barras se obtiene la separación ínia entre barras a partir de las gráicas siguientes: 6

7 Sistea de abasteciiento y saneaiento de Puerto Napo (Ecuador) Figura 7.4 Módulo de isuración 7

8 Sistea de abasteciiento y saneaiento de Puerto Napo (Ecuador) Si la separación obtenida a partir del ábaco es inerior a la obtenida por otivos resistentes, prevalece aquella. En caso contrario se antiene esta últia..5 Organización de las araduras Barras corrugadas: Diáetros a utilizar preerenteente: φ 1, φ 16, φ 0, φ 5 Separación inerior a cualquiera de estos valores: - 5 c - Espesor de la placa - 15 veces el diáetro de las barras Se ha de cuplir con la cuantía ínia geoétrica que establece la norativa EHE (tabla 4.3.5) Figura 7.5 Detalle uniones La longitud de solape entre araduras debe ser ayor a 0 c y a 15 veces el diáetro de las barras. En este proyecto se adoptará, por lo general, una longitud de solape de 40 c. 3. CÁLCULO DEL DEPÓSITO DE ABASTECIMIENTO En base a los cálculos realizados en el anejo de cálculos hidráulicos, el voluen del depósito debe ser de Para ello adoptareos unas diensiones interiores de 14x5 y una altura de 4. De esta ora se deja edio etro de ondo para evitar el acceso de sediento a la conducción de abasteciiento, quedan 3 etros de resguardo 8

9 Sistea de abasteciiento y saneaiento de Puerto Napo (Ecuador) coo voluen útil para conseguir los 10 3, y 0,5 etros de resguardo en la parte superior. El espesor de las paredes será de 30 c. El tipo de abiente que debe resistir la estructura es II-Qa. Este abiente tan restrictivo condiciona el diseño de la estructura en cuanto al tipo de horigón a utilizar y en cuanto a la isuración adisible. Por la clase de exposición el horigón debe cuplir los siguientes requisitos: - áxia relación a/c = 0,5 - ínio contenido de ceento: 35 kg/ 3 - ínia resistencia: 30 N/ En base a estos requisitos el horigón escogido es HA-30/B y el acero será el B400S. Los actores de seguridad adoptados son: Factores de seguridad Acciones Materiales Favorable 1,00 Desavorable 1,50 Horigón 1,5 Acero 1,15 Tabla 7.3 Factores de seguridad 3.1 Cálculo de acciones CARGAS ASOCIADAS AL EMPUJE HIDROSTÁTICO: Con una altura de agua de 3,5 etros, la presión hidrostática en el ondo del depósito será de: p = ρ gh = ,5 = 35kPa Este es el valor de q al que se reiere la tabla 7.1. Adeás los valores de h/a y h/b son, respectivaente, 0,5 y 0,7. Con todo ello: Valores de α : Lado a Lado b ve 0,148 0,057 v -0,01 0,013 he 0,063 0,04 h 0,05 0,019 Tabla 7.4 Valores de α para el cálculo de oentos lectores 9

10 Moentos por unidad de longitud: α q = h (N /) Sistea de abasteciiento y saneaiento de Puerto Napo (Ecuador) Lado a Lado b ve ,75 v ,75 he 7011, ,5 h 10718, ,5 Tabla 7.5 Moentos lectores asociados a epuje hidrostático Cortantes por unidad de longitud: v = α q h (N/) Lado a Lado b V ,5 Tabla 7.6 Esuerzos cortantes asociados a epuje hidrostático Los datos correspondientes al lado a son los de la placa de 4 x 14 y los del lado b los de la placa de 4 x CARGAS ASOCIADAS AL EMPUJE DE TIERRAS: No se considerará carga vertical sobre el terreno en los laterales, dado que no hay espacio donde aplicarla. El epuje de tierras se calculará ediante el coeiciente de epuje pasivo, considerando que la zanja alrededor del depósito será rellenada con gravas con un ángulo de ricción de 30º. De esta ora teneos el siguiente coeiciente de epuje pasivo: k p = tg φ 45 + = 3 Proundidad a la que queda el depósito: La proundidad será aproxiadaente aquella a la que el peso del terreno desplazado sea igual al peso del depósito lleno. Peso de horigón: Consideraos paredes de 0,3 etros de espesor, y unas diensiones en planta de 14,3x5,3, con una altura de 4 etros. La losa inerior tendrá tabién 0,3 etros de espesor y unas diensiones de 14,6x5,6, las isas que la losa que cubrirá el depósito 10

11 Sistea de abasteciiento y saneaiento de Puerto Napo (Ecuador) por arriba aunque esta últia con un espesor de 0,5 etros. Por lo tanto el voluen de horigón es de: V = 9,01 3 Toando un peso especíico de 400 kg/ 3, teneos un peso de horigón de: P horigón Peso de agua: 3 kg = 9, = 088 kg En condiciones de depósito lleno el peso total del agua será de: P agua 3 kg = 3, Por tanto el peso total será de: P total = kg = kg Obteneos la proundidad a la que el terreno extraído tendría este peso de la siguiente ora: 14,6 5,6 z, = z =,15 Teniendo en cuenta que el depósito no esta lleno peranenteente, se adoptará un peso de agua algo inerior de ora que la proundidad a la que quedará inalente enterrado el depósito será de etros. A partir de estos resultados, el valor de q asociado al epuje de tierras, con el que se calcularan los oentos lectores y cortantes provocados por esta carga será de: kg 3 q =, ,8 3 = 3 s N Con los valores de α expuestos anteriorente se calculan los esuerzos asociados a estas cargas: Moentos por unidad de longitud (N /) Lado a Lado b ve 945, ,96 v -7479,36 810,64 he 3966, ,76 h ,3 Tabla 7.7 Moentos lectores asociados a epuje de tierras Cortantes por unidad de longitud (N/) Lado a Lado b 11

12 Sistea de abasteciiento y saneaiento de Puerto Napo (Ecuador) v , Tabla 7.6 Esuerzos cortantes asociados a epuje hidrostático 3. Cálculo de araduras por lexión En prier lugar se calcula el oento líite para ver si es necesaria aradura de copresión. La expresión que lo deine es: donde: U M 0,319 li = cd = cd b d U cd Dado que el canto total es de 30 c, teniendo en cuenta el recubriiento y la aradura de piel, se adoptará un canto útil de: d = 40 Realizando los cálculos anteriores por unidad de ancho (b = 1), se obtiene un oento líite por unidad de longitud de: M li = 367,48 kn Por tanto se puede concluir que no será necesaria aradura de copresión en ningún caso, ya que los oentos de cálculo (los de la tabla ayorados) serán siepre ineriores a este oento líite. La aradura de tracción necesaria se obtiene a partir de las siguientes expresiones: U s1 = 0,85 U c 1 M 1 0,85 U d c d con Uc = cd b d A = s1 U s1 yd Para cada uno de los lados usareos los distintos oentos lectores para calcular las araduras de la siguiente anera: Epuje hidrostático Epuje de tierras ve Aradura vertical en el Aradura vertical en el epotraiento en la cara epotraiento en la cara interior exterior v Aradura vertical en Aradura vertical en centro de vano en la cara exterior centro de vano en la cara interior 1

13 he Sistea de abasteciiento y saneaiento de Puerto Napo (Ecuador) Aradura horizontal en los epotraientos en la cara interior h Aradura horizontal en centro de vano en la cara exterior Aradura horizontal en los epotraientos en la cara exterior Aradura horizontal en centro de vano en la cara exterior Tabla 7.8 Relación entre esuerzos calculados y ubicación de araduras Las araduras necesarias en cada caso son: Lado 14 x 4 Lado 5 x 4 Aradura vertical, interior 10 / 447 / en el epotraiento Aradura vertical, exterior 1794 / 657 / en el epotraiento Aradura vertical, interior 93 / 147 / en centro de vano Aradura vertical, exterior 135 / 101 / en centro de vano Aradura horizontal, 496 / 38 / interior en el epotraiento Aradura horizontal, 78 / 481 / exterior en el epotraiento Aradura horizontal, 84 / 16 / interior en centro de vano Aradura horizontal, 195 / 147 / exterior en centro de vano Tabla 7.9 Araduras necesarias 3.3 Cálculo de araduras por tracción Epuje total del agua: N a = 0,5 ρ g h a = 300,4 kn 13

14 Utilizaos los coeicientes Sistea de abasteciiento y saneaiento de Puerto Napo (Ecuador) β y β p de la tabla 7. para calcular la parte de esa uerza que se reparte en las paredes y en el ondo, obteniendo los siguientes resultados: Paralelos a la cara 14 x 4 Paralelos a la cara 14 x 5 N 144, kn 714,9 kn N p 78,1 kn 63,1 kn Tabla 7.10 Tracción en paredes y ondo Según Jiénez (1991), la aradura debe diensionarse suponiendo una tensión adisible para el acero de 100 N/. De esta ora las araduras obtenidas en cada cara son: Paralelas a la cara 14 x 4 Paralelas a la cara 4 x 5 Fondo Pared Tabla 7.11 Araduras de tracción en paredes y ondo Estas araduras se deben añadir a las necesarias por lexión. 3.4 Cálculo de araduras debidas al peso propio de las paredes y las sobrecargas Peso propio de la pared: adoptaos una densidad proedio del horigón de 400 kg y un actor de seguridad de 1,35. P = 1, kg/ 3 9,8 /s 0,3 4 = 3810 N/ = 38,1 kn/ Coo sobrecargas en la parte superior, consideraos el peso propio de la losa de cubriiento y una sobrecarga de tierras para una posible cubierta vegetal que avorezca la integración del depósito en el abiente. La losa de cubriiento es de horigón y tiene 5 centíetros de canto y para las sobrecargas adicionales adoptareos un valor de 5 kn/, que correspondería, por ejeplo, al peso de un espesor de 15 centíetros de tierra (ya ayorado). Considerando un reparto de la carga sobre las paredes de la ora que se indica en el dibujo, teneos unas cargas por unidad de longitud de: P a = 56,44 kn/ (cara pequeña) P b = 67,7 kn/ (cara grande) 14

15 Sistea de abasteciiento y saneaiento de Puerto Napo (Ecuador) Utilizando las órulas expuestas en el apartado anterior, se obtienen los oentos siguientes: M ae = 13,7 kn / M be = 41 kn / Estos oentos sirven para diensionar la aradura necesaria. Se considerará un canto útil de 4 centíetros en la losa de ondo, tal coo se ha hecho tabién en las paredes. Las araduras obtenidas son por unidad de longitud: Lado de 14, aradura paralela al lado de 5 Lado de 5, aradura paralela al lado de 14 A s = 1714 / A s = 50 / Tabla 7.1 Araduras asociadas a peso propio y sobrecargas 3.5 Aradura ínia cd Ain = 0,04 Ac yd Paredes 690 / Losa superior 575 / Losa de ondo 690 / Tabla 7.13 Araduras ínias 3.6 Coprobación a isuración Calculareos el ódulo de isuración asociado a cada uno de los oentos de cálculo usados para diensionar el arado: Lado de diensiones 14 x 4: Aradura Módulo de isuración Separación ínia () Aradura vertical, interior 0, ,18 en el epotraiento Aradura vertical, exterior 0,0564 0,135 en el epotraiento Aradura vertical, interior 0,00457 >0,5 en centro de vano Aradura vertical, exterior 0,00314 >0,5 15

16 Sistea de abasteciiento y saneaiento de Puerto Napo (Ecuador) en centro de vano Aradura horizontal, interior en el epotraiento Aradura horizontal, exterior en el epotraiento Aradura horizontal, interior en centro de vano Aradura horizontal, exterior en centro de vano 0,0165 >0,5 0,040 >0,5 0,00953 >0,5 0,00655 >0,5 Lado de diensiones 4 x 5: Aradura Módulo de isuración Separación ínia Aradura vertical, interior 0,01495 >0,5 en el epotraiento Aradura vertical, exterior 0,0173 >0,5 en el epotraiento Aradura vertical, interior 0,00457 >0,5 en centro de vano Aradura vertical, exterior 0,01601 >0,5 en centro de vano Aradura horizontal, 0,01101 >0,5 interior en el epotraiento Aradura horizontal, 0,01601 >0,5 exterior en el epotraiento Aradura horizontal, 0,0074 >0,5 interior en centro de vano Aradura horizontal, 0,00498 >0,5 exterior en centro de vano Tabla 7.14 Módulos de iguración y separación ínia 16

17 Sistea de abasteciiento y saneaiento de Puerto Napo (Ecuador) En base a todos los criterios expuestos anteriorente la disposición de las araduras en el depósito queda coo se releja en la siguiente tabla. Las araduras que aparecen son las adoptadas por cada etro en dirección transversal: Tipo de barras adoptadas en cada parte de la estructura (paredes y losa de ondo) Lados 14 x 4 Exterior Vertical Epotraiento 4φ φ 0 Centro vano 4φ 16 Horizontal Epotraiento 5φ 16 Interior Vertical Centro vano 4φ 16 Epotraiento 6φ 16 Centro vano 4φ 16 Lados 5 x 4 Losa inerior Exterior Interior Superior Inerior Horizontal 4φ 16 Vertical 4φ 16 Horizontal 4φ 16 Vertical 4φ 16 Horizontal 4φ 16 Longitudinal 4φ 16 Transversal 8φ 16 Longitudinal 6φ 16 Transversal 8φ 5 Tabla 7.15 Solución para las araduras 3.7 Losa superior Se calculará coo una losa sipleente apoyada por los cuatro lados. Los valores áxios de los oentos lectores que sirven para diensionar las araduras paralelas a los lados de 14 y 5 etros son, respectivaente: M x = 5,9 kn M y = 16,56 kn Las araduras asociadas a estos esuerzos se calculan tal coo se ha hecho en los apartados anteriores y dan lugar a las cuantías siguientes: 17

18 Sistea de abasteciiento y saneaiento de Puerto Napo (Ecuador) A x = 76,3 A x = 40,9 Por otra parte la aradura ínia es: A = 575 in Según los cálculos anteriores se dispondrán en abas direcciones 6 φ 1 por cada etro, o en caso de ser ás ácil de adquirir, un allazo de φ 1 separados 15 c en abas direcciones. 4. CÁLCULO DEL REACTOR UASB En base a los cálculos realizados en el anejo de cálculos hidráulicos, se ha decidido hacer dos depósitos de 10,8 cada uno. Considerando una sección en planta cuadrada, el lado del depósito sería de 3,8. Se adoptará inalente un lado de 3,3 para el interior de cada depósito del reactor. La altura calculada en el iso anejo resulta ser de 3 por lo que, dejando un resguardo superior de 0,5 etros, la altura total del depósito será de 3,5. Los espesores de la losa superior, las paredes y la losa de ondo serán, respectivaente, de 15, 0 y 5 centíetros. El tipo de abiente que debe resistir la estructura es II-Qa. Este abiente tan restrictivo condiciona el diseño de la estructura en cuanto al tipo de horigón a utilizar y en cuanto a la isuración adisible. Por la clase de exposición el horigón debe cuplir los siguientes requisitos: - áxia relación a/c = 0,5 - ínio contenido de ceento: 35 kg/ 3 - ínia resistencia: 30 N/ En base a estos requisitos el horigón escogido es HA-30/B y el acero será el B400S. Los actores de seguridad adoptados son: Factores de seguridad Acciones Favorable 1,00 Desavorable 1,50 Materiales Horigón 1,5 18

19 Sistea de abasteciiento y saneaiento de Puerto Napo (Ecuador) Acero 1,15 Tabla 7.16 Factores de seguridad 4.1 Calculo de acciones CARGAS ASOCIADAS AL EMPUJE HIDROSTÁTICO: Con una altura de agua de 3, la presión en el ondo del depósito será de: 3 p = ρ g h = = 30kPa Este es el valor de q con el que se entra en la tabla 7.1 del apartado de bases de cálculo, para obtener los valores de α que peritirán obtener los dierentes esuerzos sobre la estructura. En este caso la relación entre la altura y la base, h/a es de 0,9: Valores de α : ve 0,039 v 0,011 he 0,034 h 0,015 Tabla 7.17 Valores deα para el cálculo de oentos lectores Con estos valores se calculan los oentos lectores por unidad de longitud en dirección vertical y horizontal y tanto en el epotraiento coo en el centro de la pared, según la expresión: α q = h (N /) Con ello se obtienen los siguientes resultados, una vez ayoradas las acciones con los coeicientes de la tabla 7.16: ve v he h 15,80 kn / 4,46 kn / 13,77 kn / 6,08 kn / Tabla 7.18 Moentos lectores asociados al epuje hidrostático 4.1. CARGAS ASOCIADAS AL EMPUJE DE TIERRAS: No se considerará carga vertical sobre el terreno en los laterales. El epuje de tierras se calculará ediante el coeiciente de epuje pasivo, considerando que la zanja alrededor del depósito será rellenada con gravas con un 19

20 Sistea de abasteciiento y saneaiento de Puerto Napo (Ecuador) ángulo de ricción de 30º. De esta ora teneos el siguiente coeiciente de epuje pasivo: k p = tg φ 45 + = 3 Proundidad a la que queda el depósito: La proundidad será aproxiadaente aquella a la que el peso del terreno desplazado sea igual al peso del depósito lleno. Peso de horigón: Se consideran paredes de 0, etros de espesor, y unas diensiones en planta para cada copartiento de 3,7 x 3,7, con una altura de 3,5. La losa inerior tendrá 0,5 de espesor y la superior 0,15. Por lo tanto el voluen de horigón es de: V = 15,8 3 horigón Toando un peso especíico de 400 kg/ 3, se obtiene un peso de horigón de: P horigón Peso de agua: 3 kg = 15, = 3666 kg En condiciones norales el peso total del agua será de: P agua 3 kg = 3, Por tanto el peso total será de: P total = 6933 kg = 3670 kg Se obtiene la proundidad a la que el terreno extraído tendría este peso de la siguiente ora: 3,7 z, = 6933 z = 1,90 Teniendo en cuenta otros eleentos del reactor que añadirán algo de peso a la estructura, que aquí no se ha considerado, se adoptará una proundidad total de etros. A partir de estos resultados, el valor de q asociado al epuje de tierras, con el que se calcularan los oentos lectores y cortantes provocados por esta carga será de: kg 3 q =, ,8 3 = 3 s N Con los valores de α expuestos anteriorente se calculan los esuerzos asociados a estas cargas: Moentos por unidad de longitud (N /) 0

21 Sistea de abasteciiento y saneaiento de Puerto Napo (Ecuador) ve 36,46 kn / v 10,8 kn / he h 31,79 kn / 14,0 kn / Tabla 7.19 Moentos lectores asociados al epuje de tierras 4. Cálculo de araduras por lexión En prier lugar se calcula el oento líite para ver si es necesaria aradura de copresión. La expresión que lo deine es: donde: U M 0,319 li = cd = cd b d U cd Dado que el canto total es de 0 c, teniendo en cuenta el recubriiento y la aradura de piel, se adoptará un canto útil de: d = 150 Realizando los cálculos anteriores por unidad de ancho (b =1), se obtiene un oento líite por unidad de longitud de: M li =143,55 kn Por tanto se puede concluir que no será necesaria aradura de copresión en ningún caso, ya que los oentos de cálculo (los de la tabla ayorados) serán siepre ineriores a este oento líite. La aradura de tracción necesaria se obtiene a partir de las siguientes expresiones: U s1 = 0,85 U c 1 M 1 0,85 U d c d con Uc = cd b d A = s1 U s1 yd Para cada uno de los lados se usarán los distintos oentos lectores para calcular las araduras de la siguiente anera: Epuje hidrostático Epuje de tierras ve v Aradura vertical en el epotraiento Aradura vertical en el epotraiento en la cara interior en la cara exterior Aradura vertical en centro de vano en Aradura vertical en centro de vano en 1

22 la cara exterior he Aradura horizontal en los h epotraientos en la cara interior Aradura horizontal en centro de vano en la cara exterior Sistea de abasteciiento y saneaiento de Puerto Napo (Ecuador) la cara interior Aradura horizontal en los epotraientos en la cara exterior Aradura horizontal en centro de vano en la cara exterior Tabla 7.0 Relación entre esuerzos calculados y ubicación de araduras Las araduras necesarias en cada caso son: Aradura vertical, interior en el epotraiento 310 / Aradura vertical, exterior en el epotraiento 735 / Aradura vertical, interior en centro de vano 00 / Aradura vertical, exterior en centro de vano 86 / Aradura horizontal, interior en el epotraiento 178 / Aradura horizontal, exterior en el epotraiento 637 / Aradura horizontal, interior en centro de vano 74 / Aradura horizontal, exterior en centro de vano 78 / Tabla 7.1 Araduras necesarias 4.3 Cálculo de araduras por tracción Epuje total del agua: N a = 0,5 ρ g h a = 148,5 kn Se utilizan los coeicientes β y β p de la tabla 7. para calcular la parte de esa uerza que se reparte en las paredes y en el ondo, obteniendo los siguientes resultados: N 59,4 kn N p 44,55 kn Tabla 7. Tracción en paredes y ondo Según Jiénez (1991), la aradura debe diensionarse suponiendo una tensión adisible para el acero de 100 N/. De esta ora las araduras obtenidas en cada cara son: Fondo 445 Pared 595

23 Sistea de abasteciiento y saneaiento de Puerto Napo (Ecuador) Tabla 7.3 Araduras de tracción en paredes y ondo Estas araduras se deben añadir, unioreente repartidas, a las necesarias por lexión. 4.4 Cálculo de araduras debidas al peso propio de las paredes y las sobrecargas Peso propio de la pared: se adopta una densidad proedio del horigón de 400 kg y un actor de seguridad de 1,5. Adeás del peso de las paredes se considera una cuarta parte del peso propio de la losa superior. Con todo ello la carga P por unidad de longitud es la siguiente: P = 1,5 400 kg/ 3 9,8 /s 0, 3,5 = 30,5 kn/ Utilizando las órulas expuestas en el apartado anterior, se obtiene el oento siguiente: M e = 1,34 kn / Este resultado sirve para diensionar la aradura necesaria, que se añadirá a la necesaria por el oento provocado en el epotraiento por el epuje de tierras. Se considerará un canto útil de 0 c en la losa de ondo. La aradura obtenida es: A = 31 / s 4.5 Aradura ínia A = 0,04 cd in yd A c Paredes 460 / Losa superior 345 / Losa de ondo 575 / Tabla 7.4 Araduras ínias 4.6 Coprobación a isuración La coprobación a isuración se ha hecho de ora aproxiada, ya que las barras adoptadas para las paredes son φ 10 y no aparecen en la igura Losa superior 3

24 Sistea de abasteciiento y saneaiento de Puerto Napo (Ecuador) Se calculará coo una losa sipleente apoyada por los cuatro lados. El valor áxio del oento lector será en el centro de la placa y tiene un valor de: M x = 3,6 kn Las araduras asociadas a estos esuerzos se calculan tal coo se ha hecho en los apartados anteriores y considerando un recubriiento de 3 c. Da lugar a la cuantía siguiente: A x = 79 Por otra parte la aradura ínia es: A in = 345 La solución óptia es disponer 7φ 8 por cada etro, que se consigue colocando una barra φ 8 cada 14 c. En caso de que sea ás ácil de conseguir se colocará un allazo de φ 8 separados 10 c. 4.8 Conclusión En base a todos los criterios expuestos anteriorente, y teniendo en cuenta el axiizar la acilidad de adquisición y constructiva se ha decidido disponer las siguientes araduras en las dierentes partes de la estructura: Paredes: cara interior Mallazo de φ 10 separadas 15 c Paredes: cara exterior Losa de ondo: cara inerior Mallazo de φ 1 separadas 15 c Mallazo de φ 1 separadas 10 c Losa de ondo: cara superior Mallazo de φ 10 separadas 15 c Losa superior: cara inerior Losa superior: cara superior Mallazo de φ 8 separadas 1 c Mallazo de φ 8 separadas 1 c Tabla 7.5 Solución para las araduras 4