27021401 Ica Diseno de Tanques Fundacion Ica

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    14-Aug-2015

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<p>DISEO Y CONSTRUCCIN DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO PARA CONTENER LQUIDOS</p> <p>Vctor M. Pavn Rodrguez</p> <p>CONTENIDOINTRODUCCIN</p> <p>1. TIPOS DE DEPSITOS QUE SE CONSIDERAN EN EL PRESENTE MANUAL</p> <p>2. CONSIDERACIONES PARA EL DISEO ESTRUCTURAL</p> <p>3. ACCIONES</p> <p>4. ANLISIS Y DISEO</p> <p>5. MATERIALES</p> <p>6. CONSTRUCCIN Y MANTENIMIENTO</p> <p>7. JUNTAS EN LOS DEPSITOS DE CONCRETO</p> <p>BIBLIOGRAFA</p> <p>EJEMPLOS</p> <p>PROGRAMAS EN QBASIC</p> <p>TABLAS</p> <p>CONTENIDO</p> <p>INTRODUCCIN Alcance Antecedentes A quines est dirigido este manual</p> <p>1. TIPOS DE DEPSITOS QUE SE CONSIDERAN EN EL PRESENTE MANUAL 1.1. Clasificacin de los depsitos 1.1.1. Depsitos sobre la superficie del terreno 1.1.1.1. Depsitos superficiales 1.1.1.2. Depsitos enterrados y semienterrados 1.1.1.3. Los depsitos cubiertos</p> <p>1.2. Geometra de los depsitos</p> <p>2. CONSIDERACIONES PARA EL DISEO ESTRUCTURAL</p> <p>2.1. Fases que abarca el diseo completo de los depsitos 2.2. Objetivos y recomendaciones generales para el anlisis y el diseo estructural</p> <p>2.2.1. Tipos de estructuras que se consideran 2.2.2. Propsito del diseo estructural 2.2.3. Procedimientos para el anlisis estructural 2.2.4. Efectos que se deben considerar en el proyecto estructural 2.2.4.1. El espesor mnimo de las paredes de los depsitos 2.2.4.2. Impermeabilidad de los depsitos 2.2.4.3. Corrosin del acero de refuerzo 2.2.4.4. El agrietamiento 2.2.4.5. El recubrimiento del refuerzo 2.3. El refuerzo mnimo 2.3.1. Refuerzo para contraccin y temperatura 2.3.1.1. Separacin mxima del refuerzo para contraccin y temperatura 2.4. Estructuracin de los depsitos 2.4.1. Antecedentes 2.4.2. Lineamientos bsicos de estructuracin 2.4.3. Depsitos de concreto reforzado 2.4.3.1. Comportamiento estructural 2.4.4. Formas estructurales de los depsitos de concreto reforzado 2.4.5. Los muros de concreto reforzado para los depsitos rectangulares 2.4.5.1. Muros sin cubierta 2.4.5.2. Detallado para el fondo del depsito 2.4.5.3. Depsitos de grandes dimensiones</p> <p>2.4.6. Depsitos cilndricos sin cubierta 2.4.6.1. Comentario preliminar 2.4.6.2. Los comentarios de PCA, primera edicin de 1942 2.4.7. Los depsitos cubiertos 2.4.7.1. Las cubiertas para los depsitos rectangulares 2.4.7.2. La geometra de las cubiertas 2.4.7.3. Las cubiertas a base de losas 2.4.7.4. Las cubiertas para los depsitos circulares 2.4.7.5. Las cpulas 2.4.8. Las torres de oscilacin</p> <p>2.5. Durabilidad 2.6. Impermeabilidad</p> <p>3. ACCIONES 3.1. Acciones de diseo</p> <p>3.1.1. Consideraciones generales 3.1.2. Efectos de las cargas permanentes, variables y accidentales</p> <p>3.2. Acciones permanentes 3.2.1. Cargas muertas</p> <p>3.3. Acciones variables 3.3.1. La presin interior del agua</p> <p>3.3.2. La presin exterior del agua 3.3.3. La presin del suelo 3.3.4. Carga viva sobre la cubierta 3.3.5. Carga viva en escaleras y plataformas 3.3.6. Otras acciones variables</p> <p>3.4. Acciones accidentales 3.4.1.Viento 3.4.1.1. Valuacin de los efectos del viento 3.4.2. Sismo 3.4.2.1. Las presiones impulsivas y convectivas 3.4.2.2. Fuerzas hidrodinmicas 3.4.2.3. Aplicacin de las ecuaciones anteriores cuando HL sea mayor a 0.75D 0.75L 3.4.2.4. Distribucin de la presin hidrodinmica en los muros y en el fondo del depsito 3.4.2.5. El factor de comportamiento ssmico</p> <p>4. ANLISIS Y DISEO 4.1. Mtodos de diseo para los depsitos de concreto reforzado</p> <p>4.2. Diseo por resistencia 4.2.1. Requisitos de resistencia 4.2.2. Diseo del concreto reforzado por el mtodo de resistencia 4.2.2.1. Cargas factoradas 4.2.2.2. Factores de reduccin de la resistencia</p> <p>4.3. Mtodo alternativo de diseo 4.4. Requisitos de servicio 4.4.1.Deflexiones 4.4.2. Agrietamiento 4.4.3. Capacidad de servicio para exposicin en condiciones sanitarias normales</p> <p>4.4.4. Capacidad de servicio para exposicin en condiciones sanitarias severas</p> <p>4.5. El diseo de los depsitos rectangulares 4.5.1. Anlisis de los muros de los depsitos rectangulares</p> <p>4.6. Diseo de los depsitos circulares 4.6.1. Anlisis de los muros 4.6.2. Depsitos enterrados</p> <p>4.7. Detalles del refuerzo 4.8. El diseo de los pisos 4.8.1. Pisos de membrana 4.8.2. Pisos estructurales</p> <p>4.9. Cimentaciones 4.9.1. Estudios de geotecnia 4.9.2. Tipos de cimentaciones 4.9.3. La subpresin</p> <p>5. MATERIALES 5.1. Requisitos 5.2. Concreto 5.2.1. Concreto reforzado 5.2.1.1. Resistencia del concreto 5.2.1.2. Mdulo de elasticidad del concreto 5.2.1.3. Mdulo de elasticidad del acero 5.2.2. Cemento 5.2.2.1. Cemento resistente a los sulfatos 5.2.2.2. Cemento con bajo contenido de lcalis 5.2.3. Las puzolanas 5.2.4. Los agregados para el concreto estructural normal 5.2.4.1. Tamao nominal mximo de los agregados 5.2.5. El agua</p> <p>5.2.6. Los aditivos 5.2.6.1. Clasificacin de los aditivos 5.2.6.2. Precauciones en el uso de los aditivos 5.2.7. Contenido de cloruro 5.3. Acero de refuerzo para el concreto reforzado</p> <p>6. CONSTRUCCIN Y MANTENIMIENTO 6.1. Preparacin del terreno 6.2. Tolerancias 6.3. Control del concreto 6.3.1. Dosificacin del concreto estructural normal 6.3.2. Aprobacin de los proporcionamientos</p> <p>6.3.3. Tamao mximo de los agregados 6.3.4. Concreto impermeable y resistente a los productos qumicos 6.3.5. Mezclado del concreto 6.3.6. Revenimiento</p> <p>6.4. Colocacin del concreto 6.4.1. Preparacin antes de la colocacin 6.4.2. Vertido del concreto 6.4.3. Equipo para el transporte y la colocacin del concreto 6.4.3.1. Sistemas de apoyo para la colocacin del concreto 6.4.3.2. Aberturas en cimbras de muros y columnas: limitaciones 6.4.3.3. Colocacin del concreto en los moldes 6.4.4. Segregacin 6.4.5. Consolidacin del concreto 6.4.6. Proteccin del concreto</p> <p>6.4.7. Limitaciones impuestas por las temperaturas extremas 6.4.7.1. Clima fro 6.4.7.2. Clima clido</p> <p>6.5. Curado del concreto 6.5.1. La necesidad del curado 6.5.2. Materiales y mtodos para el curado</p> <p>6.6. Cimbras 6.6.1. Consideraciones generales 6.6.2. Diseo de la cimbra</p> <p>6.6.2.1. Cargas verticales 6.6.2.2. Presin lateral del concreto 6.6.2.3. Cargas laterales 6.6.2.4. Cargas especiales 6.6.3. Tirantes de molde 6.6.4. Preparacin de la cimbra 6.6.5. Descimbrado</p> <p>6.7. Pruebas al concreto 6.7.1. Pruebas de resistencia al concreto 6.7.2. Resistencia satisfactoria 6.7.3. Especmenes curados en el laboratorio 6.7.4. Especmenes curados en la obra 6.7.5. Investigacin de resultados de pruebas con resistencias bajas</p> <p>6.8. Pruebas en el depsito terminado 6.9. Mantenimiento</p> <p>7. JUNTAS EN LOS DEPSITOS DE CONCRETO7.1. La necesidad de colocar juntas 7.2. Aplicaciones 7.3. Tipos de juntas 7.3.1. Juntas de construccin 7.3.2. Juntas en movimiento 7.3.2.1. Juntas de expansin o de dilatacin 7.3.2.2. Localizacin de las juntas de expansin</p> <p>7.3.2.3. Separacin de las juntas de expansin 7.3.3. Juntas de contraccin 7.3.4. Juntas estructurales</p> <p>7.4. Dispositivos para la retencin del agua 7.5. Materiales para las juntas 7.6. Refuerzo adicional en las juntas 7.6.1. Elementos de cortante para juntas de movimiento</p> <p>7.7. Diseo de las juntas 7.8. Aspectos que es preciso vigilar durante la construccin de las juntas 7.9. Precauciones donde existan cruces de tuberas</p> <p>BIBLIOGRAFA</p> <p>EJEMPLOS EJEMPLO No. 1 Diseo de un depsito cilndrico</p> <p>EJEMPLO No. 2 Diseo de un depsito rectangular</p> <p>EJEMPLO No. 3</p> <p>Anlisis ssmico para un depsito rectangular de 30 metros de longitud por 20 metros de ancho y 5 de altura</p> <p>EJEMPLO No. 4 Anlisis ssmico de conformidad con el procedimiento propuesto en el informe ACI 350.301</p> <p>PROGRAMAS EN QBASIC 1. Programa con las Frmulas de Timoshenko 2. Programa para el anlisis ssmico de un depsito rectangular 3. Programa para determinar el peralte efectivo y el rea de acero en una seccin de concreto 4. Ejemplo de aplicacin del programa con las frmulas de Timoshenko 5. Ejemplo de aplicacin del programa para el anlisis ssmico de un depsito 6. Ejemplos de aplicacin del programa para determinar d y as en una seccin de concreto reforzado</p> <p>TABLAS rea de refuerzo para losas, en cm2, suministrada por diferentes dimetros de varillas y separaciones, en cm Capacidad de varillas en tensin directa, en Ton. Longitud bsica de desarrollo de las varillas segn la seccin 12.2.2 de ACI 318-95 Longitud de desarrollo ld para acero fy= 4200 kg/cm2, refuerzo de lecho inferior, en concreto de peso normal segn ACI 318-95</p> <p>INTRODUCCIN</p> <p>Alcance Las recomendaciones contenidas en este volumen son aplicables al anlisis y diseo estructural y a la construccin de los depsitos de concreto reforzado para el almacenamiento de agua potable, agua tratada o algn otro fluido. Estos depsitos vistos en planta, pueden presentar una geometra rectangular, circular o poligonal. Sin embargo, en este tratado haremos hincapi en los depsitos regulares, esto es: ya sea de planta cuadrada, rectangular o circular. Se cubren los depsitos superficiales utilizados en los sistemas de agua potable o tratada o para almacenar algn otro fluido, y se pone especial nfasis en aquellos depsitos que almacenan agua, ya sea potable o sujeta a tratamiento. Se entiende por depsitos superficiales, los que se apoyan directamente sobre el terreno. Por su uso, las estructuras a las cuales se hace referencia en este volumen, pueden consistir de tanques de regulacin, crcamos de bombeo, plantas de tratamiento y plantas potabilizadoras. En la elaboracin de este libro1 se ha tenido en mente proporcionar a los profesionistas involucrados en el diseo estructural de los depsitos de concreto, algunas recomendaciones, sugerencias y lineamientos, para mejorar y facilitar la realizacin de los proyectos estructurales. Se dan tambin algunas recomendaciones para lograr que el concreto empleado en la construccin de los depsitos rena en todo lo concerniente a su dosificacin, elaboracin, transportacin, colocacin y curado, los requisitos necesarios para lograr una estructura resistente, durable y tenga al mismo tiempo, un desempeo satisfactorio durante su vida til. Se resuelven paso a paso ejemplos numricos de un depsito circular, de un depsito rectangular y del anlisis ssmico de un depsito rectangular. A fin de no tener un texto demasiado extenso, en dichos ejemplos, el anlisis y el diseo est estrictamente limitado a los requisitos especficos para1</p> <p>Este libro se proces en Winword versin 97</p> <p>Diseo y construccin de estructuras de concreto para contener lquidos M. Pavn R</p> <p>Vctor</p> <p>los depsitos, pues aquellos aspectos comunes a diversos tipos estructurales, el lector podr consultarlos en otras publicaciones especializadas. Adems de tablas, figuras y una amplia bibliografa, se incluyen al final, tres programas en QBasic, los cuales, seguramente ayudarn al lector a simplificar sus operaciones, y podr, asimismo, hacerles modificaciones y adaptarlos a sus necesidades. Antecedentes Los cdigos, reglamentos y guas de diseo utilizados en otros pases, por lo general, se encuentran en otro idioma diferente al espaol y su tratamiento se hace con unidades diferentes a las que se usan en nuestro pas. Por otro lado, gran parte del material tcnico til se encuentra disperso en ms de una publicacin, por lo cual es difcil para el usuario hallar en una sola de ellas todo el material necesario para un diseo dado. En el presente volumen se han recopilado el material y las normas aplicables actualizadas, tanto nacionales como extranjeras, las cuales rigen a este tipo de estructuras y son tiles para el anlisis, diseo estructural y para la construccin de depsitos superficiales para agua potable y tratada. Con base en todo ese material, se ofrecen las recomendaciones pertinentes para lograr un buen diseo y construccin. Esta obra se ha basado principalmente en las siguientes publicaciones: Los dos folletos publicados por la Portland Cement Association: Circular Concrete Tanks Without Prestressing y Rectangular Concrete Tanks. Ambos representan la prctica norteamericana. El libro The Design of Water-Retaining Structures, de los seores Ian Batty y Roger Westbrook, publicado por John Wiley &amp; Sons, obra que ilustra la prctica britnica. El reglamento Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318-95), elaborado y publicado por el Comit 318 del Instituto Americano del Concreto (American Concrete Institute). El informe del Comit 350 del ACI (American Concrete Institute), cuyo ttulo de la traduccin al espaol es el de Estructuras Sanitarias de Concreto para el Mejoramiento del Ambiente. A quines est dirigido este manual El presente tratado est dirigido a los proyectistas, constructores, supervisores de obra y a los organismos oficiales y privados encargados de proporcionar el servicio de dotacin y almacenamiento de agua potable, as como, al tratamiento de agua de alcantarillado y saneamiento. El autor espera que este tratado, deliberadamente limitado a aspectos fundamentales, pueda ser de utilidad para los ingenieros proyectistas de las estructuras sanitarias, similares a las aqu cubiertas.</p> <p>Octubre de 2001 Vctor M. Pavn R.</p> <p>1. TIPOS DE DEPSITOS QUE SE CONSIDERAN EN EL PRESENTE MANUAL</p> <p>1.1. Clasificacin de los depsitos De conformidad con su posicin relativa al terreno, los depsitos pueden clasificarse como superficiales y elevados. En este Manual slo se cubren los depsitos superficiales. Cuando se trate de depsitos que contengan agua potable o agua tratada es conveniente mantenerlos cubiertos para evitar la contaminacin del agua. 1.1.1. Depsitos sobre la superficie del terreno 1.1.1.1. Depsitos superficiales Los depsitos superficiales se construyen directamente apoyados sobre la superficie del suelo. Por lo general, se utiliza este tipo de depsito, cuando el terreno sobre el que se va a desplantar tiene la capacidad necesaria para soportar las cargas impuestas, sin sufrir deformaciones importantes. Resulta tambin conveniente, si fuese necesario, contar con una cierta altura para la descarga del lquido, a fin de disponer de una carga de presin hidrosttica adecuada. Los depsitos superficiales tienen la ventaja de que su mantenimiento es ms sencillo de efectuar y ms fcil la instalacin, operacin y mantenimiento de las tuberas de entrada y de salida. 1.1.1.2. Depsitos enterrados y semienterrados Los depsitos enterrados se construyen totalmente bajo la superficie del terreno. Se emplean cuando el terreno de desplante es adecuado para el funcionamiento hidrulico de la red de distribucin y cuando es necesario excavar hasta encontrar un estrato de soporte ms resistente. Tienen la ventaja de conservar el agua a resguardo de las grandes variaciones de temperatura; no alteran el paisaje y sus cubiertas pueden utilizarse para las ms diversas funciones, tales como: reas jardinadas, canchas de juego para basketball, tenis, etc.; e incluso como helipuertos. Sus inconvenientes son el tener que efectuar excavaciones costosas, la dificultad de observar y mantener las instalaciones de conexin del abastecimiento y la red de distribucin, as como, la dificultad para descubrir las posibles filtraciones y fugas del lquido.</p> <p>Diseo y construccin de estructuras de concreto para contener lquidos .</p> <p>Vctor M. Pavn R</p> <p>Por otro lado, en los depsitos semienterrados, una porcin de la construc...</p>