DISEÑO DE RESERVORIO RECTANGULAR

E X P E D IE N T E T E C N IC O

IN F R A E S T R U C T U R A

GOBIERNO REGIONAL DE APURIMAC

CALCULO DE VOLUMEN DE AGUA 1.- DIMENSIONAMIENTO Caudal de Servicio (Qs): 6.00 ltr/s Caudal de Demanda (Qd): 5.80 ltr/s Tiempo de riego (Tr): 15.00 hr Volumen de Reservorio (Vr): 313.20 m3 Tipo de Acabado en Esquinas de Reservorio: Rectangular  Altura de Reservorio (H): 2.85 m Inclinacion del Talud (Z): 0 Relacion Largo/Ancho (n): 1.2 Bordo Libre (B.L) 0.20 m  Altura deAgua (h = H - B.L): 2.65 m Longitud de Reservorio (L): 11.95 m  Ancho de Reservorio (B): 9.95 m Longitud de Fondo de Reservorio (l): 11.95 m  Ancho de Fondo de Reservorio (b): 9.95 m Volumen de Reservorio Neto (Vrn) 315.09 m3 Como Vn (315.0916) ≥ Valmacenar Valmacenar (313.2), BIEN !!!  Comprobando el Volumen del Reservorio Vr= A 1 + A 2 +(A 1 *A 2 ) ^ 0.5 315.09 m3

2. TIEMPO DE LLENADO

14.59 hr 9.00 hr

Tiempo de llenado (T = Qs / Vrn) Tiempo Restante (To = 24 - Tr)

T > 9 hr …….MAL !!!  .: La base menor del reservorio será de 9.95 x 11.95 m y la base mayor de 9.95 x 11.95 m, con una altura de 2.85 m

3. DIMENSIONAMIENTO. L 11.95 BL

0.20 

11.95 11.95

H

1

2.65 h

Z 

11.95 l SECCION LONGITUDINAL

Z = 0 

B 9.95 #REF! 9.95

0.20 

1

2.65  Z 

9.95 b SECCION TRANSVERSAL TRANSVERSAL

Z = 0 

EXPEDIENTE TECNICO 

GOBIERNO REGIONAL DE APURIMAC

DISEÑO DE RESERVORIO ARMADO 1. DATOS DEL RESERVORIO : Lrev

Breve

b

B

borde

l

Zb

L

a

Volumen de Reservorio (Vr): Longitud Total de Reservorio (Lrev):  Ancho Total de Reservorio (Brev): Longitud de Reservorio (L):  Ancho de Reservorio (B): Longitud de Base de Reservorio (l):  Ancho de Base de Reservorio (b):  Altura de Reservorio (H): Bordo Libre (B.L)  Altura de Agua (ha = H - B.L): Volumen de Reservorio Neto (Vrn) Peso Especifico del concreto : Peso Especifico del Agua : Resistencia de Concreto (f'c): Fluencia del Acero (fy) : Capacidad de Carga del Suelo ( s  ad 

2. MURO INCLINADO

ha

» Empuje del Agua:

Ea =

Ea

la

ga ha la / 2

» Resistencia del Concreto a Cortante: Vc = Ø 0.53 · b · d √f'c

la t r d

= = = =

2.65 0.20 0.05 0.15

m m m m

3511.25 Kg

9792.55 Kg

» Momento en Muro:

M = Ea * ha / 3 Mu = 1.7 M

3101.604 Kg-m 4032.085 Kg-m

» Refuerzo Minimo:  ρmin = 0 .7 √f'c / fy   ρmin = 14 / fy 

0.00242 0.00333

As min = 0.00242 b · d

1.93 cm2

a(asum) =

0.92 cm

» Refuerzo en Muro:

As = Mu / Ø · fy ( d - a / 2)

10.88 cm2

a = As · fy / ( 0.85 f'c · b )

2.56 cm

USAR As:

10.88 cm2

Ø=

3/8 ''

@ 5 cm

3. LOSA FONDO

ha

» Peso del Agua: » Peso Propio de la losa: » Presión total sobre la losa:

Ea

la t r d

la

Wa = Wl  = s= s= s  adm =

ga Vrn gc d  Abase (Wa + wl ) /  A2

= = = =

2.65 0.20 0.05 0.15

m m m m

315.09 Tn 57.07 Tn 3.13 Tn/m2 0.31 Kg/cm2 1.80  Kg/cm2

» Peso de los Muros del Reservorio:

Wa = s  a = » Empuje del Agua:

Va =

gc d  la Wa / Abase

1.27 Tn/m 0.11 Tn/m2

sa L / 2

636.00 Tn

» Resistencia del Concreto a Cortante: Vc = Ø 0.53 · b · d √f'c

9792.55 Kg

» Momento en Muro:

M = sa L^2 / 2 Mu = 1.7 M

90822.39 Kg-m 90822.39 Kg-m

» Refuerzo Minimo:

0.00242 0.00333

 ρmin = 0 .7 √f'c / fy   ρmin = 14 / fy 

As min = 0.00242 b · d

1.93 cm2

a(asum) =

8.59 cm

» Refuerzo en Muro:

As = Mu / Ø · fy ( d - a / 2) a = As · fy / ( 0.85 f'c · b )

224.45 cm2 52.81 cm

USAR As:

224.45 cm2

Ø=

3/8 ''

@ 0 cm

INFRAESTRUCTURA

m ):

313.2 11.95 9.95 11.95 9.95 11.95 9.95 2.85 0.20 2.65 315.0916 2400.00 1000.00 175.00 4200.00 1.80

R.N.E.

R.N.E. A.C.I

m3 m m m m m m m m m m3 Kg m3 Kg m3 Kg cm2 Kg/cm2 Kg cm2

The Design of Water-Retaining Structures… Westbrook

R.N.E.

R.N.E. A.C.I

1/4 '' 3/8 '' 1/2 '' 5/8 '' 3/4 '' 1

''

1 1/4 '' 1 3/8 '' 1 5/8 ''

E XP ED IEN TE TEC N IC O

IN FR A E STRU C TU RA

GOBIERNO REGIONAL DE APURIMAC

DISE O DE RESERVORIO ARMADO 1. FUNCIONAMIENTO HIDRAULICO:

5.20 5.00 6.50 0.30 5.95

Longitud de Reservorio (L): L1  Ancho de Reservorio (B): L2  Altura de Reservorio (H): Bordo Libre (B.L)  Altura de Agua (h = H - B.L - l):

m m m m m

        L   .         B       =

=h

=H

        L       =

= hz

2. PERALTE DE LA LOSA » Peralte asumido de la losa de fondo ( l ) : » Columna de agua sobre la losa: » Carga hidrost tica sobre la losa: » Peso propio de la losa: » Presi n total sobre la losa: .:

As min =

0.25 m 5.95 m 0.60 Kg cm2 0.60 Kg cm2 1.20 Kg cm2 res n muy a a, por o que no es necesar o ncrementar e pera te.

3.24 cm2

As min = 0.0018 * 100 * d

3 8 '' @ 22 cm 3. MUROS DEL RESERVORIO Los muros ser n dise ados como muro en voladizo, de concreto armado, con las siguientes caracter sticas geom tricas: - Pre dimensionamiento: De acuerdo a recomendaciones: 1.- El ancho t1 será de 0.25 m 2.- La altura hz sea igual al ancho t2 mas 5 cm.

- Fuerzas que act an en el muro: 1.- Empuje Activo:  E a

=

1/ 2 * K a * g   * Y 

2

Donde: Y = profundidad a la que se desea conocer el empuje g = peso espec fico del material. Ka = coeficiente de empuje activo, que se calcula como:  K a = tan2 (45º -f  / 2) 2.- Empuje pasivo:

.: para taludes de terreno horizontales.

 E  p = 1 / 2 * K  p *g  *Y 

2

Kp = coeficiente de empuje pasivo, que se calcula como:  K  p = tan 2 ( 45 º +f )

.: para ta u es e terreno or zonta es.

3.- Fuerza de friccion: Fuerza horizontal resistende al desplazamiento.  F   f   =   f   * g m * B1 * h

 f = coeficiente de fricci n entresuelo y estructura, en este caso 0.5.

4.- Presiones sobre el terreno q1 y q2 se calculan como: q=

W  +  P v  B

æ  è 

* ç1 ±

6 * e ö

÷ Pv = componente vertical de las fuerzas actuantes

 B  ø

EX P ED IE N TE TE C N IC O

IN FR A E STR UC TU R A

GOBIERNO REGIONAL DE APURIMAC

3.1. CALCULO DEL MURO: Datos de Dise o Peso del concreto = Fluencia del Acero Resistencia del Concreto Datos de Suelos  Angulo de Inclinacion de Talud   Angulo de Friccion Interna Cohesion del Suelo Peso Especifico del Suelo Capacidad Portante del Suelo Datos de Muro

gc =

2400 Kg m2 4200 Kg cm2 210 Kg cm2

fy = f'c = a= Ø= C=

0 33 0.00 1.25 1.21

g =

qd  =

H=hp =

 Altura de Pantalla Espesor de la cabeza - Muro Espesor de la Base - Muro  Ancho de Base y Punta - Cimentaci   Ancho de Talon - Cimentacion  Altura de Cimentacion  Altura de tierra o total 

t1 t2 B1 B2 hz ht

º

Tn m3 Tn m3 kg c m2

6.50 m

= = = = = =

> 0.25 0.65 3.25 0.65 0.65 4.50

m m m m m m

= = = = = =

0.25 0.40 2.20 0.30 0.45 4.50

m m m m m m

- Fuerza Act va de Rank ne * Cálculo del empuje activo:

Ka = Ea =

0.29 3.73 Tn

Pv = Ph =

0.09 Tn 3.73 Tn

- Resumen de dimensiones del muro:

g

g = =

hp hz t1 t2 B2 B1 h BL

 Altura de agua: Bordo libre:

= = = = = = = =

A = b=

1250 Kg m3 2400 Kg m3 6.50 0.45 0.25 0.40 0.30 2.20 5.95 0.30

m m m m m m m m

3.2375 m2 88.7

- Ver f cac n de la estab l dad: Fuerza

D stanc a X (c r a O)

D stanc a Y (c r a O)

Momento=F·X  

Fuerzas Vert cales: Peso del muro:

W1 W2 W3 Peso del terreno: W4 Peso de agua: W5 W6

= = =

1170 Kg 3900 Kg 2700 Kg

0.400 m 0.575 m 1.250 m

0.450 m 3.700 m 0.225 m

468 Kg-m 2243 Kg-m 3375 Kg-m

=

10125 Kg

1.600 m

3.425 m

16200 Kg-m

= =

1860 Kg 465 Kg

0.150 m 0.350 m

3.700 m 4.783 m

279 Kg-m 163 Kg-m

Esfuerzo del suelo: Pv =

86.08 Kg

2.343

2.317 m

202

Suma total: Suma sin agua:

20220 Kg 17895 Kg

22727 Kg-m 22286 Kg-m

* Estab l dad al Volcam ento: Sin agua: Fuerza horizontal resistente = 22285.5 Kg Fuerza horizontal actuante = 5595.2 Kg Ph = 3730.10 Kg

Mr Ma =

3.98

Con agua: Fuerza horizontal resistente = 22727.3 Kg Fuerza horizontal actuante = -7296.5 Kg Ph = 3730.10 Kg Pw = 6500.00 Kg

Mr

Ma =

-3.11

Mr Mo = Ph (ht 3) ht =

4.50 m

( debe ser mayor a 1.75 ) Mr Mo = Ph (ht 3) - Pw (h 3) ht = 4.50 m h = 5.95 m ( debe ser mayor a 1.75 )

EXPEDIENTE TECNICO

INFRA ESTRUCTURA

GOBIERNO REGIONAL DE APURIMAC

* Estab l dad al Desl zam ento: Sin agua: Fuerza horizontal resistente = 3730.10 Kg Fuerza horizontal actuante = 7463.148 Kg Pp = 0.23 Tn Kp = 1.84 Df = 0.45 m

Fhr / Fha =

Fr Fa= Fv Tan(2 3 ) + B 2 3 C + Pp Pp = 0.5·Kp·g· Df2 + 2·C·Df (Kp)^0.5 C = 0.00 Tn m3

2.00

( debe ser mayor a 1.5 )

Con agua: Fuerza horizontal resistente = 3730.10 Kg Fuerza horizontal actuante = 8402.509 Kg Pp = 0.23 Tn Kp = 1.84 Df = 0.45 m

Fhr Fha =

Fr Mo = Fv Tan(2 3 ) + B 2 3 C + Pp p = . · p·g· + · · p . C = 0.00 Tn m3

2.25

( debe ser mayor a 1.5 )

* Capac dad de Carga: e = B 2 - (Mr - Mo) Fv e = 0.416667 m e = 0.317318 m

Excentricidad 

Excentricidad Permisible

Esfuerzos en suello qmax  = qmin =

14.2475 Tn m2 1.9285 Tn m2

qmax  = qmin =

1.4248 kg cm2 0.1928 kg cm2

qmax  = qvu =

14.2475 Tn/m2 7.2503 Tn m2

Fv B (1 + 6 e Fv B (1 + 6 e

B) B)

Resistencias menores a : 1.21 Kg cm2

- Dse o de Cmentacon Verificacion por corte

Vu =

15.2635 Tn

d nec =

23.38 cm

d nec = Vu ( 0.85·0.53·b·f'c^0.5)

Refuerzo por flexion qd =

5.3778 Tn m2

Mu =

18.291 Tn-m

a= As = As min =

0.719 12.856 cm2 6.84 cm2

Usar As :

12.85578 cm2

1 2 '' @ 10 cm

Mu = (qd·(B1-t2))·((B1-t2) 2) + ((qmax-qd)·(B1-t2) 2)·((B1-t2)2 3) a1 = 3.025 As min = 0.0018 * B * hz

en ambas d recc ones

- Diseño de Pantalla  Acero Vertical  Empuje Activo

184.252 Y

Ea =

Kg

3

Mu = 61.417 Y 2 Vu = 184.252 Y t(y) = 3.846 Y + 25.00 As min = 0.0018 * b * T (Y)

1.7·Mu = 1.7·Vu =

3

104.409 Y 2 313.228 Y

y

Vu Kg

Mu Kg-m

T (Y) cm

d (Y) cm

Vc Kg

0 0.4 0.8 1.2 1.6 2 2.4 2.8

0.00 29.48 117.92 265.32 471.68 737.01 1061.29 1444.53

0.00 6.68 53.46 180.42 427.66 835.27 1443.35 2291.99

25.00 26.54 28.08 29.62 31.15 32.69 34.23 35.77

20.00 21.54 23.08 24.62 26.15 27.69 29.23 30.77

11520.64 12406.85 13293.05 14179.25 15065.46 15951.66 16837.87 17724.07

y

As cm2

 ACERO DEFINITIVO

0 0.4 0.8

3.60 3.88 4.15

3 8 '' @ 20 cm 3 8 '' @ 18 cm 3/8 '' @ 17 cm

As requerido cm2

As min cm2

As cm2

0.000 0.008 0.062 0.197 0.439 0.808 1.323 1.994

3.60 3.88 4.15 4.43 4.71 4.98 5.26 5.54

3.60 3.88 4.15 4.43 4.71 4.98 5.26 5.54

EXPEDIENTE TECNICO

INFRA ESTRUCTURA

GOBIERNO REGIONAL DE APURIMAC

1.2 1.6 2 2.4 2.8

4.43 4.71 4.98 5.26 5.54

3/8 '' 3/8 '' 3/8 '' 3/8 '' 3 8 ''

@ 16 cm @ 15 cm @ 14 cm @ 14 cm @ 13 cm

 Acero Horizontal 

As min =

3.6 cm2

As min = 0.0018 * 100 * d

3/8 '' @ 20 cm