MEMORIA DE CALCULO - DEMANDA DE AGUA DATOS GENERALES DEL PROYECTO Población Actual : 285 habitantes
I.- POBLACIÓN DE DISEÑO Y DEMANDA DE AGUA A .- CÁLCULO DE LA POBLACIÓN FUTURA El método más utilizado para el cáculo de la población futura en las zonas rurales es el analitico y con mas frecuencia el de crecimiento aritmético. Para lo cual se usa la siguiente expreción.
Pf = Pa ( 1+
Donde:
rt ) 1000
Pf = Población futura Pa = Población actual r = Coeficiente de crecimiento anual por mil habitantes t = Tiempo en años (periodo de diseño)
A.1.- PERIODO DE DISEÑO Es el tiempo en el cual el sistema sera 100% eficiente, ya sea por capacidad en la conducción del gasto deseado o por la insistencia física de las instalaciones. CUADRO 01.01
CUADRO 01.02
Periodo de diseño recomendado para poblaciones rurales
Periodo de diseño recomendado según la población
COMPONENTE
PERIODO DE
POBLACIÓN
PERIODO DE
2,000 - 20,000 Mas de 20,000
15 años 10 años
DISEÑO
Obras de captación Conduccion Reservorio Red principal Red secundaria
DISEÑO
20 años 10 a 20 años 20 años 20 años 10 años
Nota.- Para proyectos de agua potable en el medio rural las Normas del Ministerio de Salud recomienda un periodo de diseño de 20 años para todo los componetes De la concideracion anterior se asume el periodo de diseño:
t = 20
años
A.2.- COEFICIENTE DE CRECIMIENTO ANUAL ( r ) CASO 1: Cuando se cuenta con información censal de periodos anteriores. El coeficiente de crecimiento anual ( r ) , se calcula mediante el cuadro y fórmula descritos. CALCULOS
Coeficiente de crecimiento anual AÑO
Pa
t
(hab.) (años)
1972 1993 2007
1893 2655 TOTAL CASO 2:
14 14
P
Pa.t
Pf-Pa
-
r
r.t
P/Pa.t
-
-
0
r=
∑ rt x 1000 ∑t r= 0
Cuando no existe información consistente,se cosidera el valor ( r ) en base a los coeficientes de crecimiento lineal por departamento según el cuadro 1.3
°/°°
MEMORIA DE CALCULO - DEMANDA DE AGUA CUADRO 2.1
Coeficiente de crecimiento lineal por departamento ( r ) CRECIMIENTO DEPARTAMENTO
ANUAL POR MIL
CRECIMIENTO DEPARTAMENTO
ANUAL POR MIL
HABITANTES ( r )
Piura Cajamarca Lambayeque La Libertad Ancash
30 25 35 20 10
Huánuco 25 Junín 20 Pasco 25 Lima 25 Ica 32 Fuente: Ministerio de Salud
Pf =Pa(1+
HABITANTES ( r )
Cusco Apúrimac Arequipa Puno Moquegua
15 15 15 15 10
Tacna Loreto San Martin Amazonas Madre de Dios
40 10 30 40 40
rt ) 1000
Coeficiente Asumido: r=
Pf = 313
4.94
°/°°
hab. 314
B .- CÁLCULO DE LA DEMANDA DE AGUA B.1.- DETERMINACIÓN DE LA DOTACIÓN CUADRO 02.01
CUADRO 02.02
Dotación por números de habitantes
Dotación según Región
POBLACIÓN
DOTACIÓN
(habitantes)
(l/hab/día)
Hasta 500 60 500 - 1000 60 - 80 1000 - 2000 80 - 100 Fuente: Ministerio de Salud
REGIÓN
DOTACIÓN (l/hab/día)
Selva 70 Costa 60 Sierra 50 Fuente: Ministerio de Salud
Tambien: Para sistemas de abastecimiento Indirecto ( Piletas Públicas): D = 30 - 50 lt / hab. / día
Demanda de dotación asumido:
D = 80
(l/hab/día)
Dotación por número de hab.(Cuadro 02.01) B.2.- VARIACIONES PERIODICAS CONSUMO PROMEDIO DIARIO ANUAL ( Qm ) Se define como el resultado de una estimación del consumo per cápita para la población futura del periodo de diseño, y se determina mediante la expresión:
Pf . D Qm= 864000
Qm=
Pf . D 864000
Donde:
Qm = Consumo promedio diario ( l / s ) Pf = Población futura D = Dotación ( l / hab / día)
Qm = 0.29
(l/s)
MEMORIA DE CALCULO - DEMANDA DE AGUA CONSUMO MÁXIMO DIARIO (Qmd) Y HORARIO (Qmh) Se definen como el día de máximo consumo de una serie de registros observados durante los 365 días del año, y la hora de máximo consumo del día de máximo consumo respectivamente. Donde: Qm = Consumo promedio diario ( l / s ) ; Qmd = Consumo máximo diario ( l / s ) 1 2 Qmh = Consumo máximo horario ( l / s ) K1,K2 = Coeficientes de variación El valor de K1 para pob. rurales varia entre 1.2 y 1.5; y los valores de k2 varían desde 1 hasta 4. (dependiendo de la población de diseño y de la región)
Qmd=k Qm
Qmh=k Qm
Valores recomendados y mas utilizados son: K1 =
o o o
1.3
K2 = 2
Qmd=k 1 Qm
Qmd= 0.38
( l / s ) Demanda de agua
Qmh=k 2 Qm
Qmh= 0.58
(l/s)
C .- AFOROS NOMBRE DE LA FUENTE Fuente
CAUDAL 0.86 l/s 0.00 l/s
COMENTARIO Fuente actual del sistema Fuente para cubrir el dèficit de agua
Q = 0.86 lts/seg. 0.86
>
0.38
Oferta de Agua OK!
La oferta del recurso hidrico existente en epocas de estiaje cubre la demanda de agua actual y el proyectado para un periodo de 20 años.
MEMORIA DE CÁLCULO - CAPTACIÓN PHOQUERA GRANDE S 01 DATOS GENERALES DEL PROYECTO Población Actual : 285 hab. Población Futura : 314 hab.
Caudal de Diseño Caudal Máximo
: :
0.38 l/s 0.58 l/s
DISEÑO DE LA CAPTACION - MANANTIAL DE LADERA Y CONCENTRADO
PROTECCIÓN AFLORAMIENTO
CANASTILLA DE SALIDA
CÁMARA CÁMARA HUMEDA SECA
TUBERIA DE SALIDA AFLORO
0
A
1
2 b
A
L
AFLORO
0 TUBERÍA DE REBOSE Y LIMPIA
CANASTILLA DE SALIDA
h0 L
2
1
TUBERIA DE SALIDA
TUBERÍA DE REBOSE Y LIMPIA
PROTECCIÓN AFLORAMIENTO
CÁMARA HUMEDA
CÁMARA SECA
PLANTA DE CAPTACIÓN
ELEVACIÓN: CORTE A - A
A .- CÁLCULO DE LA DISTANCIA ENTRE EL AFLORAMIENTO Y LA CAMARA HÚMEDA (L): FÓRMULA:
L=
ho
DONDE: ho : V2:
2 3.33 (ho - 1.56V2 /2g)
Se recomienda valores entre 0.40 y 0.50m.
Velocidad de salida.recommendable menor a 0.60 m/s. ho = 0.4 m. Considerando: g = 9.81 m/seg2 V2 = 0.6 m/seg.
L
MEMORIA DE CALCULO
L=
1.24 m.
L=
1.50 m.
Asumido
MEMORIA DE CÁLCULO - CAPTACIÓN PHOQUERA GRANDE S 01 B .- CÁLCULO DEL ANCHO DE LA PANTALLA (b): CÁLCULO DEL DIÁMETRO DE LA TUBERIA DE INGRESO A LA CAPTACIÓN:
A = Qmax / Cd * V Donde: Cd: Coeficiente de descarga(0.6 - 0.8) V : Velocidad de descarga ≤ 0.6m/seg. Qmax. : Caudal máximo del manantial (m3/seg) A : Área total de las tuberias de salida. Tomando valores: V : 0.5 m/s Qmax: 0.00058 m3/s Cd : 0.8
; NA =
Area Dobtenido
A= D=
0.00145 m2 4.30 cm.
D=
1.5
Asumiendo:
Aasumido=
0.0011400945
Pulgadas
m2
Donde: NA : Número de orificios
+ 1
Area Dasumido
0.0005556
NA =
≈
2.27
b = ( 9 + 4 NA ) * D
b=
2
Unidades
0.64 m
0.7
C .- DETERMINACION DE LA ALTURA DE LA CÁMARA HÚMEDA ( Ht ):
a
Ht = A + B + H + D + E DONDE: A = 10.00 cm.(Mínimo) B = 1.5 Diámetro de la canastilla. D = Desnivel mínimo (3.00 cm) E = Borde Libre ( 10 - 30 cm.) H = Altura del agua que permita una velocidad determinada a la salida de la tuberia a la linea de conducción.(min 30cm.)
Ht
1. 56 . V 2 H= 2g Qmd = 0.000377 g = 9.81 Ac = 0.0011
Por lo tanto
m3/seg m/seg2 m2
H=
V=
Q md Ac
V = 0.3308428 m/seg H = 0.008703 m.
0.30
m.
(altura mim. Recomendado 0.30m)
Asumiendo : Dc = E= D= A= B=
1.50 Pulg. 0.30 m. 0.03 m. 0.10 m. 0.038 m.
MEMORIA DE CALCULO
Ht = 0.95
m.
MEMORIA DE CÁLCULO - CAPTACIÓN PHOQUERA GRANDE S 01 D .- DISEÑO DE LA CANASTILLA :
CONDICIONES: At = 2 Ac
N° ranura =
3 Dc < L < 6 Dc. At ≤ 0.50 * Dg * L
At Área de una ranura
Donde : At : Área total de las ranuras Ag : Área de la granada. At =
0.00228
CÁLCULO DE L: 3*Dc = 6*Dc =
11.43 cm 22.86 cm
L=
0.10 m
Ag = At = 0.5*Dg*L = 0.01197 N° ranuras =
m2
0.00114 0.00228 0.01197
>
m2 m2 m2 0.00228
--------> OK!
65.1483
Por lo tanto :
N° ranuras =
65
Ranuras
E .- DIMENSIONAMIENTO DE LA TUBERIA DE REBOSE Y LIMPIEZA : FÓRMULA:
D=1 . 548[ (
Donde : Q = Caudal máximo de la fuente en m3/seg S = Pendiente mínima (1 - 1.5 %) m/m n = coeficiente de rugosidad de manning D = diámetro de la tuberia en m.
nQ 3 /8 ] √S Datos: n= S= Q= n*Q = √S=
D=
0.01 PVC 1 % 0.58 lt/seg
(caudal maximo)
6E-006 0.1
0.04 m. ≈
1.57 Pulg.
MEMORIA DE CALCULO
Pulg.
2 Pulg.
3.2.- MEMORIA DE CÁLCULO - CAPTACIÓN Nº 02 DATOS GENERALES DEL PROYECTO Población Actual : 285 hab. Población Futura : 313 hab.
Cadal de Diseño Caudal Máximo
: :
0.21 l/s 0.42 l/s
DISEÑO DE LA CAPTACION - MANANTIAL DE FONDO Y CONCENTRADO
CAMARA HUMEDA CAMARA HUMEDA
CAMARA SECA
E
H C B
A
A
A
Filtro de Grava seleccionada
VARIABLE
Zona de Afloramiento ANCHO DE PANTALLA
PLANTA A .- ANCHO DE LA PANTALLA (b): El ancho de la pantalla se determina en base a las caracteristicas propias del afloramiento , quedando con la condición que pueda captar la totalidad del agua que aflore del subsuelo. De la inspeción de campo de la zona de afloramiento del manatial de fondo asumimos un ancho de pantalla de:
b=
1.20 m
CORTE A-A
CAMARA SECA
Asumido
3.2.- MEMORIA DE CÁLCULO - CAPTACIÓN Nº 02 B .- DETERMINACION DE LA ALTURA DE LA CÁMARA HÚMEDA ( Ht ):
Ht = A + B + C + H + E CAMARA HUMEDA
DONDE: A = altura de filtro de de 10 a 20cm. B = se concidera una altura mínima de 10cm C = se concider a la mitad de la canastilla de salida E = Borde Libre ( 10 - 30 cm.) H = Altura del agua que permita una velocidad determinada a la salida de la tuberia a la linea de conducción.(min 30cm.)
CAMARA SECA
E
H C B A
Filtro de Grava seleccionada
1. 56 . V H= 2g
VARIABLE
Zona de Afloramiento
2
V=
Q md Ac
CORTE A-A
Qmd = 0.000210 g = 9.81 Ac = 0.0003
m3/seg m/seg2 m2
V = 0.7371565 m/seg H = 0.0432061 m. 1.905
Por lo tanto
H=
0.30
m.
0.9525 0.0191
(altura mim. Recomendado 0.30m)
Asumiendo : Dc =
0.75 Pulg.
E= D=
0.30 m. 0.02 m.
A= B=
0.20 m. 0.10 m.
Ht =
0.92
m.
Por concideraciones constructivas
Ht =
0.95
m.
3.2.- MEMORIA DE CÁLCULO - CAPTACIÓN Nº 02 D .- DISEÑO DE LA CANASTILLA :
CONDICIONES: At = 2 Ac
N° ranura =
3 Dc < L < 6 Dc. At ≤ 0.50 * Dg * L
At Área de una ranura
Donde : At : Área total de las ranuras Ag : Área de la granada. At =
0.00057
m2
CÁLCULO DE LA LONGITUD DE CANASTILLA: 3*Dc = 5.715 cm 6*Dc = 11.43 cm
L=
0.10 m
Ag = At = 0.5*Dg*L = 0.00598 N° ranuras = Por lo tanto :
0.00029 0.00057 0.00598
>
m2 m2 m2 0.00057
--------> OK!
16.2871
N° ranuras =
16
Ranuras
E .- DIMENSIONAMIENTO DE LA TUBERIA DE REBOSE Y LIMPIEZA : FÓRMULA:
D=1 . 548[ (
nQ 3 /8 ] √S Datos: n= S= Q= n*Q = √S=
D=
0.01 PVC 1 % 0.42 lt/seg
Donde : Q = Caudal máximo de la fuente en m3/seg S = Pendiente mínima (1 - 1.5 %) m/m n = coeficiente de rugosidad de manning D = diámetro de la tuberia en m.
(caudal maximo)
4E-006 0.1
0.04 m. ≈
1.39 Pulg.
Pulg.
2 Pulg.
MEMORIA DE CÁLCULO - LINEA DE CONDUCCIÓN DATOS GENERALES DEL PROYECTO Cota de la Captación Nº01 Cota de la Captación Nº02 Cota de la Captación Nº03 Cota del Reservorio
:
4018.00 4013.00 4011.5 3814.00
:
m.s.n.m m.s.n.m m.s.n.m m.s.n.m
Caudal Maximo diario Caudal Máximo horario
: :
0.46 l/s 0.00 l/s
Caudal a captarse de Cap. Nº 01. : Caudal a captarse de Cap. Nº 02. : Caudal a captarse de Cap. Nº 03. :
0.12 l/s 0.17 l/s 0.17 l/s
Para propositos de diseño se concidera: Ecuación de Hazen Williams
Q=0. 0004264 CD 2. 64 h Donde:
D Q hf C
f 0 . 54
: : : :
Diametro de la tuberia (Pulg) Caudal de diseño (l/s) Perdida de carga unitaria (m/Km) Coeficiente de Hanzen -Williams (pie^1/2/seg)
Coeficiente de Hanzen-Williams:
PVC
Coef. de Hanzen-Williams: MATERIAL C Fierro Fundido 100 Concreto 110 Acero 120 Asbesto cemento 140 P.V.C 140
Tuberia de diametros comerciales Diametro D(cm) 0.75 3/4" 0.75 1.905 1 1" 1 2.54 1.5 1 1/2" 1.5 3.81 2 2" 2 5.08 3 3" 2.5 6.35 4 4" 3 7.62 5 5" 4 10.16 6 6" 6 15.24
140
CÁLCULO HIDRAULICO DE LA LINEA DE CONDUCCIÓN LONGITUD
CAUDAL
COTA DEL TERRENO
TRAMO
CAPTACION-CRP 1 CAPT - CRP 1 CRP1 - CRP2 CRP 2 - RESERVORIO
DESNIVEL
PERDIDA
DIAM.
DIAM.
DEL
CARGA UNIT.
CALC.
COMER.
L
Qmd
INICIAL
FINAL
TERRENO
DISPONIBLE hf
D
D
(m)
(l/s)
(m.s.n.m)
(m.s.n.m)
(m)
(m/m)
(Pulg.)
(Pulg.)
0.35 0.35 0.43 0.48
1 1 1 1
30.59 135.26 156.00 273.20
595.050
0.46 0.46 0.46 0.46
4010.000 3988.000 3894.000 3853.450
3988.000 3894.000 3853.450 3814.000
22.00 94.00 40.55 39.45
0.719189 0.694958 0.259936 0.144400
VELOC.
PERDIDA
PERDIDA
CARGA
CARGA
V
UNITARIA
tramo
hf1
Hf1 , Hf2
(m/s)
(m/m)
(m/m)
0.91 0.91 0.91 0.91
0.043712 0.043712 0.043712 0.043712
1.34 5.91 6.82 11.94
COTA PIEZOM.
PRESIÓN FINAL
INICIAL
FINAL
(m.s.n.m)
(m.s.n.m)
4010.00 3988.00 3894.00 3853.45
4008.66 3982.09 3887.18 3841.51
(m)
20.66 88.09 33.73 27.51
3.4.- MEMORIA DE CALCULO - RESERVORIO DATOS GENERALES DEL PROYECTO Dotación asumida : 80 l/hab/dia Población Futura : 313 hab.
Caudal Promedio Caudal Máximo Horario
: :
0.29 l/s 0.58 l/s
I.- DISEÑO HIDRAULICO DEL RESERVORIO A .- GENERALIDADES: Un sistema de abastecimiento de agua potable requerirá de un reservorio cuando el rendimiento de la fuente sea menor que el caudal Las funciones básicas de un reservorio son: - Compensar las variaciones en el consumo de agua durante el día. - Tener una reserva de agua para atender los casos de incendio. - Disponer de un volumen adicional para casos de emergencias y/o reparaciones del sistema. - Dar una presión adecuada a la red de distribución. B .- CÁLCULO DEL VOLUMEN DE ALMACENAMIENTO DEL RESERVORIO
VOL. ALM. = VREG. + VINCENDIO + VRESERVA. VOLUMEN DE REGULACION: Se obtiene del diagrama de masa. Si es que no se tiene datos para graficar el diagrama de masas se procede de la siguiente manera:
Vol. Reg. = 25% ( Consumo Medio Diario) Vol Reg. =
0.25*PfxDotación
Vol Reg. =
6.26
m3.
VOLUMEN DE INCENDIO: Poblacion < 10000 10000 < P < 100000 > 100000
Vol. Extincion de Incendio 2 grifos (hidrantes) tmin=2horas(Q=15lt/seg) tmin.=2horas; zona resid.: 2 grifos; zona industrial:3 grifos.
Vol. Incendio =
0.00 m3
VOLUMEN DE RESERVA: Se analiza los siguientes casos: - VRESERVA = 25 % Vol. Total.
- VRESERVA =
2.08667 m3
- VRESERVA = 33 % ( Vol.Regulacion + Vol. Incendio).
- VRESERVA =
2.0658 m3
- VRESERVA = Qp x t --------->
- VRESERVA =
3.132 m3
2 horas < t < 4 horas
De los tres casos analizados se toma el mayor
-VRESERVA =
3.13 m3
Vol. Almac.=
6.26 m3
Vol. Almac.=
6.00 m3 Se asume este volumen que que tiene las siguientes dimensiones 2.00x2.00x1.50m
II.- DISEÑO ESTRUCTURAL DEL RESERVORIO Para capacidades madianas y pequeñas, como es el caso de los proyectos de abastecimiento de agua potable en poblaciones rurales, resulta tradicional y aconómica la construcción de un reservorio apoyado de forma rectangular. Daatos:
1.5556
3.4.- MEMORIA DE CALCULO - RESERVORIO Volumen del reservorio Ancho libre de las paredes Altura de agua Borde Libre Altura Total del reservorio Peso Especifico del agua Peso Especifico del tererno Capacidad Portante
V b h B.L H
γ
γ ta σt
: : : : : : : :
6 2 1.5 0.3 1.8 1000 1800 1.60
m3 m m m m Kg/m3 Kg/m3 Kg/cm2
A .- MOMENTOS DE DISEÑO Y ESPESORES PAREDES :
El calculo se realiza cuando el reservorio se encuentra llena y sujeto a la presión del agua. Del analisis estructural : Momento max. Vertical 202.50 Kg-m Momento max. Horizontal 138.50 Kg-m El espesor "e" se determina mediante el metodo elastico sin agretamiento, cuyo valor se estima mediante:
[ ]
6M e= ftb f'c ft M b
: : : :
Donde: f't ft M b
1/2
175 11.244 20250 100
0 .85(f ' c)1/2
: : : :
290.25 202.5
resistencia del concreto Momento de diseño ancho unitario de pared
kg/cm2 kg/cm2 kg - cm cm
e:
10.39 cm
Para el diseño se sume un espesor de: e:
15 cm
LOSA DE CUBIERTA : La losa de cubierta será considerada como una losa armada en dos sentidos y apoyada en sus lados. Cálculo del espesor de la losa:
2e 2 L t= 36
Luz de cálculo
L=b +
Espesor (t)
L:
2.15 m
t:
5.97 cm
Para el diseño
t:
10 cm
Según el R.N.E para losas macizas en dos direcciones, cuando la relación de las dos es igual a la unidad , los momentos flexionantes en las fajas centrales son:
M A =M B=CWL
2
Donde : MA,MB : W: L: C:
Cálculo de la carga de Servicio:
MA = MB = M
Momentos centrales Carga de servicio Luz de calculo 0.036 (Coeficiente) Peso Propio Carga Viva
= =
W
=
202.50 Kg/cm2 148.50 Kg/cm2 ========= 351 Kg/cm2
8.4099 kg-m
Conocido el valor del momento de diseño , se calcula el espesro util "d" mediante el método elastico con la siguiente relación:
1/ 2
[ ]
M d= Rb Datos: f'c :
Donde: M b
175 kg/cm2
: :
58.41 100
kg-m (Momento de diseño) cm (ancho unitario)
R=
1 f 2
c
Es=2.1x10^6
jk =
### Kg/cm2
(asumido)
3.4.- MEMORIA DE CALCULO - RESERVORIO fc fs W
: : :
n=
79 kg/cm2 1400 kg/cm2 2.4 t/m3 (peso del Cº)
Es Ec
n:
1 f 2
d=
c
jk
√f ' c
=
206579 Kg/cm2
10
k:
0.361
R:
12.536
k 3
J:
0.8798
1/ 2
[ ] M Rb
1 .5
J =1−
1 k= fs 1+ nfc
R=
Ec=4200.W
d:
2.16 cm
Recubrimiento minimo considerado : Entonces el espesor total "t" es :
3.00 cm t:
5.16 cm
El espesor de la losa debe ser el mayor valor calculado Para el diseño se considera
d:
t:
10 cm
7.00 cm
LOSA DE FONDO La losa de fondo se analizara como una placa flexible,debido a que el espesor es pequeño en a la longitud. Dicha placa se concidera empotradada en sus dos bordes Asumir el espesor de la losa de fondo : Cálculo de la carga por M2 de losa :
20 cm Peso propio del agua : Peso propio de Concreto:
1500 Kg/m2 480 Kg/m2 ========== 1980 Kg/m2
Momento de empotramiento en los extremos (Me) :
M =−
WL2 192
M :
41.25 Kg-m
M :
20.63 Kg-m
Momento en el centro (Mc) : 3
M=
WL 384
Para losas planas rectangulares armadas con armaduras en dos direcciones, se recomienda los siguientes coeficientes: Para un momento en el centro : Para un momento de empontramiento :
0.0513 0.529
Momentos Finales :
Me : 21.82 Kg-m Mc : 1.06 Kg-m VERIFICACIÓN DEL ESPESOR El espesor se calcula mediante el método elástico sin agrietamiento considerando el máximo momento absoluto con la siguiente relación :
[ ]
6M e= ftb
1/2
e:
3.41
cm
Para el diseño se asume un espesor de: e:
15 cm
Recubrimiento minimo considerado: Para el diseño se considera B .- DISTRIBUCIÓN DE LA ARMADURA
4 cm d:
11.00
cm
3.4.- MEMORIA DE CALCULO - RESERVORIO AREA DE ACERO: Para determinar el area de acero de la armadura de la pared , de la losa de cubierta y de la losa de fondo, se concidera la siguiente ecuación : Donde
M As= fs . j . d
M : fs : j:
Momento máximo absoluto en Kg-m. Fatiga de trabajo en Kg/cm2. Relación entre la distancia de la resultante de los esfuerzos de compresión al centro de gravedad de los esfuerzos de tención. Peralte efectivo en cm.
d :
AREA DE ACERO MÍNIMO: Para determinar el área de acero mínimo se concidera la siguiente relación: Donde
As mín=C .b . t Valores de C :
C= C=
0.0015 0.0017
C : b : t: ; ;
Coeficiente Ancho unitario en cm. Espesor de las losas o paredes en cm.
Para las paredes. Para la losa de fondo y losa de cubierta
RESUMEN DEL CÁLCULO ESTRUCTURAL Y DISTRIBUCIÓN DE ARMADURA DESCRIPCIÓN
PARED
148.5 7.50 900 9 79
58.41 7.00 1400 10 79
21.82 11.00 900 9 79
0.441
0.441
0.361
0.441
0.853
0.853
0.880
0.853
3.52
2.58
0.68
0.26
0.0015 100 15
0.0015 100 15
0.0017 100 10
0.0017 100 15
2.25 3.98 2.84
2.25 3.17 2.84
1.7 1.18 1.89
2.55 0.95 2.84
202.5 7.50 900 9 79
1 1+ fs /( nfc )
100 xM fs . j . d
j = 1-k/3 Área de Acero:
As=
LOSA DE FONDO
HORIZONTAL
Momentos "M" (Kg-m) Espesor útil "d" (cm) fs (Kg/cm2) n=Es/Ec fc (Kg/cm2)
k=
LOSA DE CUBIERTA
VERTICAL
(cm2)
C b (cm) e (cm) Cuantía Minima: As mín = C.b.e (cm2) Área efectiva de As (cm2) Área efectiva de As min (cm2) Distribución de Acero (3/8")
0.71 --------3.98
=
0.71 --------3.17
0.18
=
0.22
0.71 --------1.89
=
0.38
0.71 --------2.84
=
0.30
C .- CHEQUEO POR ESFUERZO CORTANTE Y ADHERENCIA El chequeo por esfuerzo cortante tiene por finalidad de verificar si la estructura requiero estribos o no; y el chequeo por adherencia para verificar si existe una perfecta adhesión entre el concreto y el acero de refuerzo. A continuación se presenta el chequeo en la pared y losa y cubierta: PARED Esfuerzo cortante :
γah 2
La fuerza cortante total máxima ( V ), será:
V=
El esfuerzo nominal (v), se calcula mediante:
v=
2
V jbd
V:
v:
1125.00 Kg-m
1.83 Kg/cm2
El esfuerzo permisible nominal en el concreto, para muros no exederá a: V máx = 0.02f'c =
3.5 Kg/cm2
Siendo el esfuerzo permisible mayor al calculado por lo tanto, las dimenciones del muro por corte satisfacen las condiciones de diseño.
Adherencia : Para elementos sujetos a flexión, el esfuerzo de adherencia en cualquer punto de la sección
3.4.- MEMORIA DE CALCULO - RESERVORIO se calcula mediante :
V u= ∑ oJd
∑ opara φ 3/ 8 } {}
32.55
¿
u:
5.61 Kg/cm2
El esfuerzo permisible nominal en el concreto, para muros no exederá a: U máx = 0.05f'c =
8.75 Kg/cm2
Siendo el esfuerzo permisible mayor al calculado por lo tanto, se satisface la condición de diseño.
LOSA DE CUBIERTA Esfuerzo cortante :
La fuerza cortante máxima ( V ), será:
V=
Donde W es la carga de servicio y S la luz libre
W .S 3
V:
234.00 Kg-m
El esfuerzo cortante unitario (v) se calcula con la siguiente relación
v=
V bd
v:
v max=0. 29 √ f ' c
El máx. esfuerzo cortante unit.:
v máx:
0.33 Kg/cm2
3.84 Kg/cm2
El valor de v max. Muestra que el diseño es el adecuado. Adherencia :
u=
V ∑ oJd
∑ opara φ 3/ 8 } {} ¿
42.00
u:
0.90 Kg/cm2
El esfuerzo permisible nominal en el concreto, para muros no exederá a: U máx = 0.05f'c =
8.75 Kg/cm2
Siendo el esfuerzo permisible mayor al calculado por lo tanto, se satisface la condición de diseño.
3.5.- MEMORIA DE CÁLCULO - RED DE DISTRIBUCIÓN DATOS GENERALES DEL PROYECTO: Población Futura : Cota del Reservorio :
263 hab. 3475.34 m.s.n.m
Caudal Maximo diario Caudal Máximo horario
CALCULO DE LOS GASTOS POR TRAMO Para propositos de diseño se concidera: Ecuación de Hazen Williams
Q=0. 0004264 CD Donde:
D Q hf C
: : : :
2. 64
Qmd: Qmh:
Consumo Unitario:
h
Qunit.:
f 0 . 54
Diametro de la tuberia (Pulg) Caudal de diseño (l/s) Perdida de carga unitaria (m/Km) Coefic. de Hanzen -Williams (pie^1/2/seg)
Qunit .=
Calculo de los gastos por tramos Nº HABITANTES TRAMO
GASTO
POBLACIÓN FUTURA POR TRAMO
(l/s/hab.) 0.087 0.143
POR TRAMO
Tub. de diametros comerciales Diametro D(num) 0.75 3/4" 0.75 1 1" 1 1.5 1 1/2" 1.5 2 2" 2 3 3" 2.5
Coeficiente de Hanzen-Williams:
Qmh PoblaciónFutura
0.000875 l/s/hab.
100 163
R-TRAMO 1
Coef. de Hanzen-Williams: MATERIAL C Fierro Fundido 100 Concreto 110 Acero 120 Asbesto cemento 140 P.V.C 140
0.15 l/s 0.23 l/s
R-TRAMO 2
140
RESUMEN DEL CÁLCULO HIDRAÚLICO DE LA RED DE DISTRIBUCIÓN . SISTEMA RAMIFICADO GASTO
LONGITUD
(l/s)
TRAMO
TRAMO
DISEÑO
L
DIAM.
VELOC.
D
V
(Pulg.)
(m/s)
(m)
PERDIDA DE CARGA UNIT.
TRAMO
O/OO
(m)
COTA PIEZOMETRICA
COTA DEL TERRENO
(m.s.n.m)
(m.s.n.m)
PRESION
(m)
INICIAL
FINAL
INICIAL
FINAL
INICIAL
FINAL
R-TRAMO 1 R-P1 P1-CRP3 CRP3-P2 P2-NUDO1 NUDO1-P3 P3- P4 P 4-P 5 NUDO 1- P6
0.087 0.077 0.066 0.055 0.011 0.022 0.011 0.011
0.087 0.077 0.066 0.055 0.011 0.022 0.011 0.011
100.000 100.000 20.000 35.000 5.000 40.000 66.000 96.690 462.690
0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75
0.307 0.270 0.232 0.193 0.039 0.077 0.039 0.039
8.260 6.527 4.907 3.502 0.178 0.643 0.178 0.178
0.83 0.65 0.10 0.12 0.00 0.03 0.01 0.02
3475.34 3474.51 3473.86 3473.76 3473.64 3473.64 3473.61 3473.60
3474.51 3473.86 3473.76 3473.64 3473.64 3473.61 3473.60 3473.58
3475.34 3465.92 3442.58 3438.42 3431.10 3429.98 3419.81 3431.10
3465.92 3442.58 3438.42 3431.10 3429.98 3419.81 3401.00 3406.81
0.00 8.59 31.28 35.34 42.54 43.66 53.80 42.50
8.59 31.28 35.34 42.54 43.66 53.80 72.60 66.77
0.143 0.130 0.120 0.110 0.103 0.080 0.070 0.060 0.020 0.010 0.010 0.030 0.020 0.010
0.143 0.130 0.120 0.110 0.103 0.080 0.070 0.060 0.020 0.010 0.010 0.030 0.020 0.010
180.000 20.000 80.000 100.000 95.000 5.000 80.000 35.000 60.000 53.000 132.000 20.000 20.000 68.000
1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75
0.281 0.257 0.237 0.217 0.203 0.158 0.138 0.118 0.070 0.035 0.035 0.105 0.070 0.035
5.004 4.220 3.639 3.098 2.743 1.719 1.343 1.009 0.539 0.150 0.150 1.141 0.539 0.150
0.90 0.08 0.29 0.31 0.26 0.01 0.11 0.04 0.03 0.01 0.02 0.02 0.01 0.01
3475.34 3474.44 3474.35 3474.06 3473.75 3473.49 3473.48 3473.38 3473.34 3473.31 3473.30 3473.28 3473.26 3473.25
3474.44 3474.35 3474.06 3473.75 3473.49 3473.48 3473.38 3473.34 3473.31 3473.30 3473.28 3473.26 3473.25 3473.24
3475.34 3439.09 3433.91 3394.55 3348.62 3304.54 3301.68 3265.81 3257.26 3252.50 3304.54 3257.26 3257.26 3257.26
3439.09 3433.91 3394.55 3348.62 3304.54 3301.68 3265.81 3257.26 3252.50 3251.02 3293.37 3256.75 3256.79 3259.45
0.00 35.35 40.44 79.51 125.13 168.95 171.80 207.57 216.08 220.81 168.76 216.02 216.00 215.99
35.35 40.44 79.51 125.13 168.95 171.80 207.57 216.08 220.81 222.28 179.91 216.51 216.46 213.79
R-TRAMO 2 R-P 7 P7-CRP4 CRP4-CRP5 CRP5-CRP6 CRP6-NUDO2 NUDO2-CRP7 CRP7-P8 P8-NUDO3 NUDO3-P9 P9-P10 NUDO2-P11 NUDO3-P12 NUDO3-P13 NUDO3-P14
948.000 Nota: El proyecto no contempla la ampliación ni renovación de la Red de distribución por lo que en esta parte del diseño solo se ha verificado el tramo del reservorio hasta la C.R:P existente en la red de distribución , puesto que el resto de la red de distribución funciona en base a la ubicación de la C.R.P antes mencionado.
MEMORIA DE CÁLCULO - CAMARA ROMPEPRESIÓN TIPICO
REBOSE TUB. PVC 1"
TAPA METALICA
VALVULA ENTRADA TUB. PVC 1"
NIVEL DE AGUA
SALIDA TUB. PVC 1" SALIDA TUB. PVC 1"
A
A
PLANTA
SECCION A-A
Para determinar la altura de la cámara rompe presion, es necesario conocer la carga requerida ( H ) para que el gasto de salida pueda fluir. Este valor se determina mediante la ecuacion experimental de Bernoulli.
HT = A + B.L. + H H=
DONDE:
1. 56 . V 2 2g
V =1 . 9765 .
A = 10.00 cm.(Mínimo) BL= Borde libre mínimo 40 cm. H = Carga de agua HT = Altura total de la cámara rompe presión.
Q D2 Qmd = 0.3770 g = 9.81 D = 1.00
lt/seg m/seg2 Pulg.
V = 0.7440095 m/seg H = 0.04401316 m.
Por lo tanto
H=
0.50
m.
Asumiendo : B.L. = A=
Ht = 1.00
0.40 m. 0.10 m.
m.
POR LA FACILIDAD, EN EL PROCESO CONSTRUCTIVO Y EN LA INSTALACION DE ACCESORIOS, SE CONSIDERARÁ UNA SECCION INTERNA DE 0.8 m. x 0.80 m.
