DISEÑO DESARENADOR VERDAD 01.xlsx

DISEÑO DEL DESARENADOR.S DATOS UTILES PARA EL DISEÑO:

Caudal de Diseño (Qmáxd) : 0.1500

Diametro de la partícula a evacuar : d = 0.018 cm (Dato asignado)

Viscosidad Cinemática del agua : υ = 0.00957 cm²/seg

Temperatura del agua : T = 25 °C (Dato asignado)

Densidad especifica de la arena : s = 2.50 (Arena Limosa)

Aceleracion de la Gravedad : g = 9.81

S CALCULO DE LA VELOCIDAD (Vs):

Como: d = 0.018 0.01 ≤ d ≤0.1 Cm Ok

Entonces es FLUJO Transicion (2000 < Re ≤ 1)

Aplicando la Fórmula de ALLEN :

;

Luego:

Vs = 2.4130 cm/seg

Re = 4.539 → Flujo Turbulento Ok

Cd = 7.036

Calculo de la Velocidad real

Vs = 2.24 cm/seg

S

Recomendaciones:

15.00 cm/seg (Arena )

0.50 x Va

Va =

Va = 20.54 cm/seg

10.27 cm/seg < 15.00 cm/seg OK

SECCION TRANSVERSAL DE LA UNIDAD (At) :

At = 1.461

PROYECTO: “MEJORAMIENTO DEL SISTEMA DE AGUA PARA RIEGO DEL CANAL LA VERDAD, DISTRITO DE COPALLIN-BAGUA-AMAZONAS”. Con código de SNIP 278676

Qmáx d = m3/seg

gr/cm3

m/seg2

VELOCIDAD HORIZONTAL (VH) A PARTIR DE LA VELOCIDAD DE ARRASTRE (Va)

VH =

VH =

125((S -1) d )1/2

VH =

m2

Ht V

Q A

2 3

1 30.22 1

dVs S g

v

24 30.34

Re ReCd *

ReVs d

v

4 . ( 1)*

3S

g d SV

Cd

PROFUNDIDAD (H) Y EL ANCHO (B) DE LA ZONA DE SEDIMENTACION

B = 2 H H = At/2H

H = At/B At/2 = 0.730

H = 0.90 m

B = 1.80 m

CALCULO DE LA AREA SUPERFICIAL (As)

As =

As = 6.695

Donde:

As As = L x B

At At = H x B

H B

L

S LONGITUD DE LA ZONA DEL DESARENADOR

L = As / B

L = 3.72 m

Luego la longitud final será:

Lf = 1.25 x L

Lf = 5 m

Luego las dimensiones finales de la Zona de Sedimentación serán:

B

Canal

L

h

H

H'

H2 = m2

(VH / Vs) = (As / At)

(VH x At)/Vs

m2

s1

s2

+x+

Ht V

Q A

Largo: L = 5 m

Ancho: B = 1.80 m

Profundidad: H = 0.90 m

5 < L/H < 25

L/H = 5.2 OK

2.5 < L/B< 10

L/B = 2.58 OK

Además debemos verificar que los valores mínimos recomendables son:

H = 30.00 cm

B = 60.00 cm

L ≤ 30.00 m

DIMENSIONES DEL CANAL BY PASS

Ecuacion de continuidad

- Para no causar turbulencia y arrastre de material V = 3 m/seg; como máximo.

V = 1.4104 m/seg (Asumiendo)

Haciendo : b = 2h

0.15000

- Por lo Tanto: considerando 10 cm de borde libre y redondeando medidas de 0.05 en 0.05 m.

A = 0.106 m2 h = 0.2310m

A = b . h b ≈ 0.4620m ≈ 0.5000m

A = h = 0.6000m , incluyendo el borde libre

DISEÑO DE TRANSICION PARA LA ENTRADA

B = 1.80 m

b = 0.50 m

0.50 1.80

θ = 12.5 º

2.90 m

CARGA DE AGUA SOBRE EL VERTEDERO DE SALIDA

0.1271 m

VELOCIDAD DE PASO POR EL VERTEDERO DE SALIDA

Qmax d = m3/seg

2 h2

LT1

LT1 =

H2 =

TgbB

LT

21

V

Q A

3/2

2 B 1.84

Q H

Donde:

m1 = 1.8 - 2.0

Asumimos m1 = 1.90

v = 0.68m/seg. < 1.0 m/seg OK

LONGITUD TOTAL DEL DESARENADOR (LT) SIN INCLUIR MUROS

LT =

LT = 10.65m

ZONA DE LODOS

Volumen de sólidos:

Donde:

Caudal máximo diario 0.1500

Ts = Tiempo semanal para limpiar la estruc. 7.000 días (Asumido)

C = Caudal de sólidos (estudio) 0.020

δs = Peso específico de la arena limosa 2500

Vs = 0.7258

Para una limpieza mensual tenemos que el volumen de sólidos es:

Vs = 4 x 0.7258 = 2.903

Vs = L x B x H'

→ H' = 0.30 m

Altura total de desarenador: (HT)

H + H'

1.20 m

23.1%

H' / L

6.5%

S COMPUERTA DE LIMPIA

Caudal máximo de salida, se calculará

como un orificio. ; Cd = 0.7

a = 0.20

b = 0.30

Qs = 0.204 m³/seg

CALCULO DEL CANAL DE LIMPIA CON MAXIMA EFICIENCIA HIDRAULICA

L1 + L + 0.20

Qmax d = m3/seg

m3/seg

Kg / m3

m3 a la semana

m3

HTotal =

HTotal =

Cálculo de S1

S1 = ( H - h ) / LT1

S1 =

Cálculo de S2

S2 =

S2 =

s

CTsQVs d

max

12* * *(2 )S TOTALQ Cd a b gH

21

21 Hmv

b = 2y

Donde:

A = 2y * Y =

P = 2y + 2y = 4y

R = = y/2

Remplazando en mannig:

Para:

S = 0.02 Asumido

n = 0.015 (canales revestidos con C°, mediamente buenas)

Q = 0.204 m³ /seg

Remplazando datos tenemos:

Y = 0.20 m

b = 0.40 m

Cálculo de la velocidad: V = Q / A

V = 2.55 m /seg

DISEÑO ESTRUCTURAL DESARENADOR

DATOS:

ANCHO DE LA PARED (b) 1.80 m

ALTURA DE AGUA (h) 1.20 m

BORDE LIBRE (BL) #REF!

ALTURA TOTAL (H) #REF!

PESO ESPECIFICO DEL AGUA (γa) 1000 kg/m3

PESO ESPECIFICO DEL CONCRETO (γc) 2400 kg/m3

CAPACIDAD DE CARGA DEL TERRENO (σt) 0.78 kg/cm2

ESF.COMPRESION DEL CONCRETO (f'c) 175 kg/m2

P= (γa) x h 1200 kg/m

donde:

P= presión en los bordes

(γa) = peso espec.

del agua = 1000 kg/m3

E = (γa) x Area H. 4882 kg/m

donde:

E = empuje del agua

1. - CALCULO DE MOMENTOS DE ESPESOR:

2y2

(2y2 / 4y)

n

SRAQ

21

32

Se ingresa mediante la relación del ancho de la pared (b) y la altura del agua (h) donde los límites

de la relación 0.5<b/h<3

b/h = 1.50

Los valores del coeficiente "k" para el calculo de momentos para el caso de tapa libre y fondo

empotrado son:

b/h x/hy = 0 y = b/4 y = b/2

Mx My Mx My Mx My

2.5

0.0000 0.0000 0.0270 0.0000 0.0130 0.0000 -0.0740

0.2500 0.0120 0.0220 0.0070 0.0130 -0.0130 -0.0660

0.5000 0.0110 0.0140 0.0080 0.0100 -0.0110 -0.0530

0.7500 -0.0210 -0.0010 -0.0100 0.0010 -0.0050 -0.0270

1.0000 -0.1080 -0.0220 -0.0770 -0.0150 0.0000 0.0000

Los momentos se determinan mediante la siguiente fórmula:

M = K x h3 x (γa) donde : h3 x (γa) = 1728.00

para y = o y reemplazando los valores de k en la ecuación se tiene:

b/h x/hy = 0 y = b/4 y = b/2

Mx My Mx My Mx My

1.50

0.0000 0.0000 46.6560 0.0000 22.4640 0.0000 -127.8720

0.2500 20.7360 38.0160 12.0960 22.4640 -22.4640 -114.0480

0.5000 19.0080 24.1920 13.8240 17.2800 -19.0080 -91.5840

0.7500 -36.2880 -1.7280 -17.2800 1.7280 -8.6400 -46.6560

1.0000 -186.6240 -38.0160 -133.0560 -25.9200 0.0000 0.0000

Los momentos máximos absolutos son: Mx: 186.62 kg .m.

My: 127.87 kg .m.

ESPESOR DE LAS PAREDES (Ep)

Ep= (6M / ft x b)¨1/2

f´c = 175.00 kg/cm2

ft = 11.24 kg/cm2

M = 186.62 kg .-m.

b = 120.00 cm

Ep = 9.11 cm

Asumiendo: 0.15 m

ESPESOR DE LOSA DE FONDO (Ef)

Asumiendo el espesor de la losa de fonde de: 0.15 m

el valor de W( peso de la losa + carga viva + carga muerta) será:

Peso Grava h x (γa) 1,200.00

Peso Agua h x (γa) 1,200.00

B275

Ingeniería:

Carga Viva e x (γc) 360.00

Sumatoria: 2,760.00

Momento de empotramiento en los extremos, Momento M1

Momento (M') (w x L'2)/192 = -46.57 kg .-m.

Momento (M'') (w x L'2)/384 = 23.29 kg .-m.

Para losas planas rectangulares con armaduras en dos direcciones se recomienda los

siguientes coeficientes:

Para un momento de empotramiento C1: 0.529

Para un mometo en el centro C2: 0.0518

Momentos Finales: Me = -24.64 kg .-m.

Mc = 1.21 kg .-m.

Chequeando el espesor, se toma el mayor valor absoluto entre Me y Mc:

M = 24.64 kg .-m.

Entonces:

Ep= (6M / ft x b)¨1/2

f´c = 175.00 kg/cm2

ft = 11.24 kg/cm2

M = 24.64 kg .-m.

b = 180.00 cm

Ef = 2.70 cm

Como el asumido es mayor que el calculado, entonces se toma el mayor + 4 cm.

Esp. Losa 6.70 cm

Para nuestros calculos tomaremos el valor del espesor de la losa de fondo: 15.00 cm

2.- DISTRIBUCION DE LA ARMADURA

Para determinar el acero de la armadura de las paredes de la losa de fondo se utilizarán las

siguientes relaciones:

As = M/ (fs x j x d) m2

Donde:

M = Máximo momento absoluto en kg.m

fs = Esfuerzo de fatiga de trabajo kg/cm2

j = Relación entre la distancia y la resultante de los esfuerzos de compresión

al centro de gravedad de los esfuerzos de tensión

d = Peralte efectivo, en m.

2.1.- CALCULO DE LA ARMADURA DE LAS PAREDES

Datos:

Mx : 186.62 kg .-m.

My: 127.87 kg .-m.

r : 7.50 cm recubrimiento de paredes

d : 7.50 cm

fs: 900.00 kg/cm2

Para el acero vertical se considerara Mx:

b: 120.00 cm

fc: 79 kg/cm2

n: 12.00

k: 0.512

j: 0.829

Entonces reemplazando en fórmula: As: 3.33 cm2

Cuantía mínima:

As mín = 0.0015 x b x e As mín: 2.70 cm2

Comparando el acero mínimo con el acero calculado, tenemos:

As : 3.33 cm2

Considerando un acero de : 3/8 "

As varilla: 0.71 cm2

Espaciamiento de acero vertical (Sv) Sv: As varilla / As calculado Sv: 0.21 m

Número de varillas por metro lineal Nv: As calculado / As Varilla Nv: 5.00 var

ENTONCES USAR : ø 3/8 @ 0.20 m

Para el acero horizontal se considera My:

b: 120.00 cm

fc: 79 kg/cm2

n: 12.00

k: 0.512

j: 0.829


Cuantía mínima:


Comparando el acero mínimo con el acero calculado tenemos:

As : 2.70 cm2






2.2. CALCULO DE LA ARMADURA DE LA LOSA DE FONDO:

Para el diseño estructural de la armadura se considera el momento en el centro de la losa, cuyo

valor permitirá definir el área de acero.

Datos: Me : -24.64 kg .-m.

Mc: 1.21 kg .-m.


d : 7.50 cm

fs: 900.00 kg/cm2

Para el acero se considerara el mayor momento entre Mc y Me

M: 24.64

b: 120.00 cm

fc: 79 kg/cm2

n: 12.00

k: 0.512

j: 0.829

Entonces reemplazando en la fórmula: As: 0.44 cm2

Cuantía mínima:



As : 3.06 cm2

Considerando un acero de : 3/8




ENTONCES USAR: ø 3/8 @ 0.20 m

3.- CHEQUEO POR ESFUERZO CORTANTE Y ADHERENCIA

3.1. - CHEQUEO DEL ESFUERZO CORTANTE DE LA PARED (v)

V = ((γa) x h¨2)/2

Donde:

V = esfuerzo cortante máximo.

V : 720 kg

Vn = V/(j x b x d)

Donde:

Vn = Esfuerzo cortante nominal

Datos:

b: 120.00 cm

fc: 79 kg/cm2

n: 12

k: 0.512

j: 0.829

Vn : 0.96 kg/cm2

V máx = 0.02 x f'c

Donde:

V máx: Esfuerzo cortante máximo permisible

V máx : 3.50 kg/cm2

Si V máx > Vn, entonces estamos conforme!

3.50 > 0.96 Entonces OKEY!

3.2.- CHEQUEO DEL ESFUERZO DE LA ADHERENCIA EN LA PARED

Se calcula mediante la fórmula : U = (V / So x j x d)

donde:

U = Esfuerzo por adherencia

So = Area superficial nominal de una varilla de longitud unitaria con respecto al

espaciamiento

So = p x n

n = número de varillas por metro lineal

p = perímetro de varilla de acero a utilizar

Datos: p = 2.99 cm

n = 5.0 var.

So = 14.96 cm

U: 7.74 kg/cm2

Umáx = 0.05 x f'c

U max: 8.75 kg/cm2

Si U máx > U, entonces estamos conforme!


RESUMEN DEL CALCULO ESTRUCTURAL Y ARMADURA

DESCRIPCIONPAREDES

LOSA DE CUBIERTA LOSA DE FONDOVERTICAL HORIZONTAL

Momento "M" kg.m 186.6240 127.8720 24.64

Espesor útil "d" cm 7.50 7.50 7.50

fs kg /cm2 900.00 900.00 900.00

n 12.00 12.00 10.00

fc kg/cm2 78.75 78.75 78.75

k 0.512 0.512 0.512

j 0.829 0.829 0.829

Area de Acero

Area de Acero 3.33 2.70 3.06

c 0.0015 0.0015 0.0017

b (cm) 120.00 120.00 180.00

e (cm) 0.15 0.15 15.00

Cuantía Mínima

Acero mínimo (cm2) 2.7 2.7 3.06

Area efectiva As 3.56 2.85 2.85

Distribución

3/8 0.20 0.25 0.20

DISEÑO ESTRUCTURAL DE TRANCICION

DATOS:

ANCHO DE LA PARED (b) 1.15 m

ALTURA DE AGUA (h) .90 m

BORDE LIBRE (BL) #REF!

ALTURA TOTAL (H) #REF!

PESO ESPECIFICO DEL AGUA (γa) 1000 kg/m3

PESO ESPECIFICO DEL CONCRETO (γc) 2400 kg/m3

CAPACIDAD DE CARGA DEL TERRENO (σt) .78 kg/cm2

ESF.COMPRESION DEL CONCRETO (f'c) 175 kg/cm2

P= (γa) x h 900 kg/m

donde:

P= presión en los bordes

(γa) = peso espec.

del agua = 1000 kg/m3

E = (γa) x Area H. 1305 kg/m

donde:

E = empuje del agua

1. - CALCULO DE MOMENTOS DE ESPESOR:

Se ingresa mediante la relación del ancho de la pared (b) y la altura del agua (h) donde los límites

de la relación 0.5<b/h<3

b/h = 1.28

Los valores del coeficiente "k" para el calculo de momentos para el caso de tapa libre y fondo

empotrado son:

b/h x/hy = 0 y = b/4 y = b/2

Mx My Mx My Mx My

2.5

0.0000 0.0000 0.0270 0.0000 0.0130 0.0000 -0.0740

0.2500 0.0120 0.0220 0.0070 0.0130 -0.0130 -0.0660

0.5000 0.0110 0.0140 0.0080 0.0100 -0.0110 -0.0530

0.7500 -0.0210 -0.0010 -0.0100 0.0010 -0.0050 -0.0270

1.0000 -0.1080 -0.0220 -0.0770 -0.0150 0.0000 0.0000

Los momentos se determinan mediante la siguiente fórmula:

M = K x h3 x (γa) donde : h3 x (γa) = 729.00

para y = o y reemplazando los valores de k en la ecuación se tiene:

b/h x/hy = 0 y = b/4 y = b/2

Mx My Mx My Mx My

1.28

0.0000 0.0000 19.6830 0.0000 9.4770 0.0000 -53.9460

0.2500 8.7480 16.0380 5.1030 9.4770 -9.4770 -48.1140

0.5000 8.0190 10.2060 5.8320 7.2900 -8.0190 -38.6370

0.7500 -15.3090 -0.7290 -7.2900 0.7290 -3.6450 -19.6830

1.0000 -78.7320 -16.0380 -56.1330 -10.9350 0.0000 0.0000

Los momentos máximos absolutos son: Mx: 78.73 kg .m.

My: 53.95 kg .m.

ESPESOR DE LAS PAREDES (Ep)

Ep= (6M / ft x b)¨1/2

f´c = 175.00 kg/cm2

ft = 11.24 kg/cm2

M = 78.73 kg .-m.

b = 90.00 cm

Ep = 6.83 cm

Asumiendo: 0.15 m

ESPESOR DE LOSA DE FONDO (Ef)

Asumiendo el espesor de la losa de fonde de: 0.15 m

el valor de W( peso de la losa + carga viva + carga muerta) será:

Peso Grava h x (γa) 900.00

Peso Agua h x (γa) 900.00

Carga Viva e x (γc) 360.00

Sumatoria: 2,160.00

Momento de empotramiento en los extremos, Momento M1

Momento (M') (w x L'2)/192 = -14.88 kg .-m.

Momento (M'') (w x L'2)/384 = 7.44 kg .-m.

B555

Ingeniería:

Para losas planas rectangulares con armaduras en dos direcciones se recomienda los

siguientes coeficientes:

Para un momento de empotramiento C1: 0.529

Para un mometo en el centro C2: 0.0518

Momentos Finales: Me = -7.87 kg .-m.

Mc = 0.39 kg .-m.

Chequeando el espesor, se toma el mayor valor absoluto entre Me y Mc:

M = 7.87 kg .-m.

Entonces:

Ep= (6M / ft x b)¨1/2

f´c = 175.00 kg/cm2

ft = 11.24 kg/cm2

M = 7.87 kg .-m.

b = 115.00 cm

Ef = 1.91 cm

Como el asumido es mayor que el calculado, entonces se toma el mayor + 4 cm.

Esp. Losa 5.91 cm

Para nuestros calculos tomaremos el valor del espesor de la losa de fondo: 15.00 cm

2.- DISTRIBUCION DE LA ARMADURA

Para determinar el acero de la armadura de las paredes de la losa de fondo se utilizarán las

siguientes relaciones:

As = M/ (fs x j x d) m2

Donde:

M = Máximo momento absoluto en kg.m

fs = Esfuerzo de fatiga de trabajo kg/cm2

j = Relación entre la distancia y la resultante de los esfuerzos de compresión

al centro de gravedad de los esfuerzos de tensión

d = Peralte efectivo, en m.

2.1.- CALCULO DE LA ARMADURA DE LAS PAREDES

Datos:

Mx : 78.73 kg .-m.

My: 53.95 kg .-m.


d : 7.50 cm

fs: 900.00 kg/cm2

Para el acero vertical se considerara Mx:

b: 90.00 cm

fc: 79 kg/cm2

n: 12.00

k: 0.512

j: 0.829


Cuantía mínima:


Comparando el acero mínimo con el acero calculado, tenemos:

As : 2.03 cm2






Para el acero horizontal se considera My:

b: 90.00 cm

fc: 79 kg/cm2

n: 12.00

k: 0.512

j: 0.829


Cuantía mínima:



As : 2.03 cm2






2.2. CALCULO DE LA ARMADURA DE LA LOSA DE FONDO:

Para el diseño estructural de la armadura se considera el momento en el centro de la losa, cuyo

valor permitirá definir el área de acero.

Datos: Me : -7.87 kg .-m.

Mc: 0.39 kg .-m.


d : 7.50 cm

fs: 900.00 kg/cm2

Para el acero se considerara el mayor momento entre Mc y Me

M: 7.87

b: 90.00 cm

fc: 79 kg/cm2

n: 12.00

k: 0.512

j: 0.829

Entonces reemplazando en la fórmula: As: 0.14 cm2

Cuantía mínima:



As : 2.30 cm2

Considerando un acero de : 3/8




ENTONCES USAR: ø 3/8 @ 0.30 m

3.- CHEQUEO POR ESFUERZO CORTANTE Y ADHERENCIA

3.1. - CHEQUEO DEL ESFUERZO CORTANTE DE LA PARED (v)

V = ((γa) x h¨2)/2

Donde:

V = esfuerzo cortante máximo.

V : 405 kg

Vn = V/(j x b x d)

Donde:

Vn = Esfuerzo cortante nominal

Datos:

b: 90.00 cm

fc: 79 kg/cm2

n: 12

k: 0.512

j: 0.829

Vn : 0.72 kg/cm2

V máx = 0.02 x f'c

Donde:

V máx: Esfuerzo cortante máximo permisible

V máx : 3.50 kg/cm2

Si V máx > Vn, entonces estamos conforme!


3.2.- CHEQUEO DEL ESFUERZO DE LA ADHERENCIA EN LA PARED

Se calcula mediante la fórmula : U = (V / So x j x d)

donde:

U = Esfuerzo por adherencia

So = Area superficial nominal de una varilla de longitud unitaria con respecto al

espaciamiento

So = p x n

n = número de varillas por metro lineal

p = perímetro de varilla de acero a utilizar

Datos: p = 2.99 cm

n = 3.0 var.

So = 8.98 cm

U: 7.25 kg/cm2

Umáx = 0.05 x f'c

U max: 8.75 kg/cm2

Si U máx > U, entonces estamos conforme!


RESUMEN DEL CALCULO ESTRUCTURAL Y ARMADURA

DESCRIPCIONPAREDES

LOSA DE CUBIERTA LOSA DE FONDOVERTICAL HORIZONTAL

Momento "M" kg.m 78.7320 53.9460 7.87

Espesor útil "d" cm 7.50 7.50 7.50

fs kg /cm2 900.00 900.00 900.00

n 12.00 12.00 10.00

fc kg/cm2 78.75 78.75 78.75

k 0.512 0.512 0.512

j 0.829 0.829 0.829

Area de Acero

Area de Acero 2.03 2.03 2.30

c 0.0015 0.0015 0.0017

b (cm) 90.00 90.00 115.00

e (cm) 0.15 0.15 15.00

Cuantía Mínima

Acero mínimo (cm2) 2.025 2.025 2.30

Area efectiva As 2.14 2.14 2.14

Distribución

3/8 0.30 0.35 0.30

DISEÑO DESARENADOR VERDAD 01.xlsx

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