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Diseño Hidraulico Ptap - Proyecto Final
Diseño Hidraulico Ptap - Proyecto Final
Diseño Hidraulico Ptap - Proyecto Final
1. INTRODUCCIÓN................................................................................................................................ 4
2. GENERALIDADES.............................................................................................................................. 6
2.1 DEFINICIÓN DEL PROBLEMA...................................................................................................................6
2.2 PREGUNTA PROBLEMA..........................................................................................................................6
2.3 JUSTIFICACIÓN....................................................................................................................................6
3. OBJETIVOS....................................................................................................................................... 7
3.1 GENERAL........................................................................................................................................... 7
3.2 ESPECÍFICOS.......................................................................................................................................7
4. ESTADO DEL ARTE............................................................................................................................ 8
4.1 HIDRÁULICA........................................................................................................................................8
4.2 ESTRUCTURAL.....................................................................................................................................9
4.3 AMBIENTAL........................................................................................................................................9
4.4 POTABILIZACIÓN................................................................................................................................10
4.5 VÍAS................................................................................................................................................11
5. MARCO DE REFERENCIA.................................................................................................................. 13
5.1 MARCO TEÓRICO...............................................................................................................................13
5.1.1 DISEÑO HIDRÁULICO:.........................................................................................................................13
5.1.2 ESTRUCTURA PTAP...........................................................................................................................13
5.1.3 PROCESO DE POTABILIZACIÓN DEL AGUA................................................................................................13
5.1.3.1 CAPTACIÓN..................................................................................................................................13
5.1.3.2 COAGULACIÓN Y FLOCULACIÓN........................................................................................................14
5.1.3.3 DECANTACIÓN O SEDIMENTACIÓN....................................................................................................14
5.1.3.4 FILTRACIÓN..................................................................................................................................14
5.1.3.5 CLORACIÓN..................................................................................................................................14
5.1.4 VÍAS DE ACCESO............................................................................................................................14
5.2 MARCO CONCEPTUAL.........................................................................................................................14
5.2.1 DEFINICIÓN DE CONCEPTOS.................................................................................................................15
5.2.1.1 DISEÑO.......................................................................................................................................15
5.2.1.2 PTAP.........................................................................................................................................15
5.2.1.3 CLASIFICACIÓN GENERAL DE PTAP...................................................................................................15
5.2.1.3.1 CONVENCIONALES O DE CICLO COMPLETO....................................................................................15
5.2.1.3.2 COMPACTAS............................................................................................................................16
5.2.1.3.3 OTRAS...................................................................................................................................16
5.2.1.4 AGUA POTABLE............................................................................................................................16
5.2.1.4.1 CARACTERÍSTICAS DEL AGUA POTABLES........................................................................................16
5.3 MARCO LEGAL..................................................................................................................................16
5.4 MARCO HISTÓRICO............................................................................................................................17
2
6. DESCRIPCION DEL PROYECTO.......................................................................................................... 20
6.1 DEMOGRAFÍA......................................................................................................................................20
6.2 LOCALIZACIÓN Y VÍAS DE ACCESO..........................................................................................................20
6.3 DESCRIPCIÓN DE LA ZONA...................................................................................................................21
6.4 DESCRIPCIÓN DEL SITIO DE LA INSTALACIÓN DE LA PTAP...........................................................................21
7. GEORREFERENCIACIÓN DEL TERRENO............................................................................................. 22
8. ESTUDIO PARA EL DISEÑO DE LA PTAP EN EL MUNICIPIO RICAURTE, CUNDINAMARCA....................23
............................................................................................................................................................... 24
8.1 ANÁLISIS DE FUERZAS CUBIERTA DE PROTECCIÓN......................................................................................24
8.1.1 CUBIERTA.........................................................................................................................................24
8.1.2 ARMADURA......................................................................................................................................25
8.1.3 APOYO............................................................................................................................................25
8.1.4 ¿CÓMO TRABAJAN LAS BARRAS DE LAS ARMADURAS?...............................................................................25
8.2 ANÁLISIS DE FUERZAS SISTEMA DE SOPORTE............................................................................................25
8.2.1 COLUMNAS......................................................................................................................................26
8.2.2 PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE........................................................................................26
8.2.3 TANQUES DE ALMACENAMIENTO..........................................................................................................26
8.2.4 PLACA.............................................................................................................................................26
8.3 ANÁLISIS DE FUERZAS VÍA DE ACCESO.....................................................................................................26
8.3.1 VÍA DE ACCESO..................................................................................................................................27
11. ANEXOS..................................................................................................................................... 47
3
1. INTRODUCCIÓN
Este proyecto se hace con la finalidad de realizar una planta de tratamiento de
agua potable la cual se sitúe en el municipio de Ricaurte, Cundinamarca. De la
misma manera, hallar una ubicación adecuada para su instalación, vías de acceso
y materiales adecuados para el desarrollo de la planta.
Teniendo en cuenta lo anterior, se debe aclarar que una planta de tratamiento de
agua potable (PTAP), es una estructura la cual se encarga de purificar el agua y
así esta sea apta para el consumo humano. Dicho lo anterior, se ha planteado
realizar una planta de tratamiento que sea acorde a los requisitos en lo que
respecta a la composición física, química y biológica, cuidando así para que estos
compuestos no sean nocivos para los habitantes del municipio de Ricaurte.
Actualmente Colombia cuenta con aproximadamente 562 plantas de tratamiento
en diferentes municipios del país, no obstante, son muy pocas a las que se les
aplica una adecuado mantenimiento.
4
2. GENERALIDADES
2.1 Definición del problema
El municipio de Girardot cuenta con una planta de tratamiento de agua
potable la cual abastece a los municipios Ricaurte y La Región. Esta se
provee del río Sumapaz.
Teniendo en cuenta lo anterior se determina que se realizará el diseño de
una PTAP, que suministre de agua potable únicamente al municipio de
Ricaurte. Esto con el fin de que este territorio cuente con su propia planta.
2.3 Justificación
En una población de Colombia llamada Ricaurte Cundinamarca se tiene la
necesidad de que sus habitantes puedan obtener saneamiento y agua 100
porciento potable para el consumo humano como también para su
disposición en temas agrícolas y de turismo por ende se busca encontrar
una solución acorde al terreno y su clima con un presupuesto concorde al
de un municipio pequeño pero con muy buenos resultados algo acorde para
vitalizar el abastecimiento de agua potable y así poder encontrar una
solución digna al problema social y ambiental que está afectando a esta
zona del país.
5
3. OBJETIVOS
3.1 General
Diseñar una planta de tratamiento de agua potable para mejorar el abastecimiento
de agua potable al municipio Ricaurte
3.2 Específicos
Identificar el terreno de la posible ubicación de la planta de tratamiento de
agua potable en el municipio Ricaurte
Realizar un estudio del terreno, las vías de acceso y los materiales
necesarios para el desarrollo de la planta de tratamiento de agua potable.
Determinar el diseño para que responda las necesidades del terreno, a las
características del río y las variables que rodean a la elaboración de una
PTAP.
6
4. ESTADO DEL ARTE
4.1 Hidráulica
En primer lugar se hace referencia al proyecto [1], el cual tuvo como
objetivo modelar la calidad del agua en la cuenca del río Sumapaz. Para
esto se tuvo en cuenta las cargas contaminantes por consiguiente se dió a
conocer el estado del recurso hídrico. Por último implementó la búsqueda
de datos de elementos como la hidrología, hidráulica y la calidad del agua.
En línea con el anterior, el proyecto en cuestión brinda información en lo
que respecta a la hidráulica de la cuenca del río Sumapaz, con lo cual
permite entender cómo es el movimiento del río. Estos elementos aportan a
esta propuesta, ya que orienta el diseño de la planta de tratamiento de agua
potable. En primer lugar se hace referencia al proyecto, el cual tuvo como
objetivo modelar la calidad del agua en la cuenca del río Sumapaz. Para
esto se tuvo en cuenta las cargas contaminantes por consiguiente se dió a
conocer el estado del recurso hídrico. Por último implementó la búsqueda
de datos de elementos como la hidrología, hidráulica y la calidad del agua.
En línea con lo anterior, el proyecto en cuestión brinda información en lo
que respecta a la hidráulica de la cuenca del río Sumapaz, con lo cual
permite entender cómo es el movimiento del río y así plantear el diseño de
la planta de agua potable.
Por su parte, en el proyecto [2] tuvo como objetivo brindar agua potable al
municipio en cuestión para así mejorar la calidad de vida de sus habitantes.
Para esto se implementó el análisis de la calidad del agua, la evaluación de
la funcionalidad hidráulica para los procesos de la planta de tratamiento de
agua potable y la planeación correspondiente para la optimización de dicho
proceso.
Este trabajo brinda respaldo ya que permite obtener información en lo que
respecta al funcionamiento óptimo de una PTAP e identifica las fases
necesarias para este proceso.
7
las aguas que circulan por el río anteriormente mencionado y los posibles
riesgos que esta puede presentar.
4.2 Estructural
En esta rama, en primer lugar se tiene en cuenta el proyecto [4] en el cual
se diseñó una planta para el tratamiento de agua potable, constituida por un
sistema de aireación, un sistema de coagulación, un sistema de floculación,
un sedimentador, un sistema de filtrado y tanque de almacenamiento.
Se logró adquirir aportes fundamentales en el área de las normativas que
se aplican al diseño y construcción de estructuras como la que se pretende
trabajar logrando obtener una ejemplificación de parámetros geotécnicos en
el estudio de la zona.
4.3 Ambiental
Para este apartado, se tiene en cuenta en primer lugar el proyecto [7] se
hizo un análisis químico en el río Magdalena, buscando principalmente los
porcentajes de nitratos, nitritos y fosfatos, para saber los factores
contaminantes y porque en la desembocadura con el río Sumapaz empieza
a cambiar de color el río. En este caso se buscan principalmente de estos
elementos químicos, ya que los dos primeros mencionados pueden
conllevar a cáncer gastrointestinal o colorrectal, y los porcentajes de
fosfatos pueden producir enfermedades renales.
8
La información anterior ayuda a entender y tener conocimiento, de que
contaminantes puede tener el río magdalena, y así mismo empezar a
investigar en relación a los contaminantes del río Sumapaz y cómo esto
puede influir en la planta de tratamiento de agua potable.
4.4 Potabilización
En el trabajo [10] tuvo como objetivo explicar el paso a paso que se debe
tener en cuenta a la hora de pensarse una PTAP, desde qué puntos
hidrológicos se puede implementar, como se debe manejar (químicamente)
el agua para que sea apta para el consumo y los especialistas que este
planteamiento requiere para su buena estructuración.
Por otra parte, este trabajo sirve para orientar a sus realizadores en el
proceso para implementar la PTAP en el municipio Ricaurte, pues gracias a
su contenido permite caracterizar las propiedades de dicho territorio e
identificar puntualmente los sectores donde se puede estructurar dicha
planta de tratamiento.
4.5 Vías
Para este apartado, se tiene en cuenta el proyecto [13] se plantea el estudio
y diseño de una vía para mejorar la movilidad del sector Togorama y el
colegio El Barquito ubicados en el municipio de Ricaurte, Cundinamarca.
Este proyecto nace de la necesidad de canalizar el tránsito vehicular del
municipio hacia los sectores de actividad urbana, debido a que no se
cuenta con una vía central que comunique a las vías arteriales lo cual
genera la alta congestión en las horas pico. Con este proyecto se busca
generar el mejoramiento de la movilidad en el sector de expansión, como
también investigar los estados actuales de los tramos de vías, como
calcular de igual modo su tráfico en diferentes horas para así poder
documentar las alternativas y propuestas encontradas en la revisión en
cuanto a sus diferentes aspectos técnicos y funcionales.
11
5. MARCO DE REFERENCIA
5.1 Marco teórico
5.1.1 Diseño Hidráulico:
Para el diseño del sistema de abastecimiento de agua potable, el agua es el
elemento principal del diseño, para esto es necesario conocer su ubicación,
cantidad, tipo y calidad. En función de la ubicación, naturaleza del
abastecimiento y topografía del mismo, se prevén dos tipos de sistemas:
por gravedad y por bombeo.
“Debe incluir todos los planos, cálculos y maquetas necesarios para definir
la obra, especificando parámetros como diámetros, caudales,
especificaciones de materiales y otros aspectos otras técnicas que le
permitan asegurar el pleno funcionamiento de los sistemas” (Ministerio de
Vivienda, 2017); Es así como se debe configurar un suministro (Quebrada
gualanday) y se deben realizar los cálculos y trámites necesarios para
verificar que el suministro es utilizable.
12
5.1.3.2 Coagulación y floculación
Es una etapa en la que se añaden al agua sustancias como sulfato de aluminio,
cloruro férrico o manganeso, para precipitar o separar las pequeñas partículas
presentes en el agua.
5.1.3.3 Decantación o sedimentación
Es un proceso en el que las partículas suspendidas en el agua se depositan en el
fondo, para luego ser eliminadas por gravedad.
5.1.3.4 Filtración
La filtración tiene como objetivo eliminar todas las partículas presentes en el agua,
todo el proceso se realiza a través de un medio poroso para eliminar sedimentos
menos densos. El filtro puede ser abierto o cerrado y el medio filtrante suele ser
arena.
5.1.3.5 Cloración
Este proceso consiste en desinfectar el agua después de eliminar las impurezas,
luego de la cloración y con una duración de media hora, el agua se vuelve
potable.
14
5.2.1.3.2 Compactas
En este tipo de plantas los procesos de coagulación, floculación y
sedimentación, se desarrollan en una sola unidad y se emplean para bajas
demandas de caudal, de 250 a 30 mil litros por hora. Usualmente se
emplean materiales sintéticos, fibras y membranas en su fabricación.
5.2.1.3.3 Otras
En el caso que nos ocupa de la planta analizada, hace parte de la primera
tipología de plantas de tratamiento, razón por la cual estableceremos el
detalle de los procesos que se dan en estos tipos de plantas. Cabe recalcar
que este tipo de montajes es el que más se utiliza en Colombia en las
diferentes ciudades y municipios.
5.2.1.4 Agua Potable
El agua probable establece que es agua potable si es agua limpia para
consumo del ser humano, para preparar alimento para su higiene y distintos
fines domésticos.
5.2.1.4.1 Características del Agua Potables
Para que el agua pueda ser potable debe pasar por diferentes etapas o
reglas dadas por la organización mundial de la salud las cuales son:
Dentro de su composición no puede tener contaminantes de ningún
tipo ya que estos pueden ser perjudiciales para la salud.
Debe tener la proporción adecuada de gases y sales disueltas.
Debe ser Inodora, Incolora y poseer un sabor agradable.
15
insatisfechas de la población, entre estas la del agua potable. Para esto
resalta que dentro del presupuesto nacional se contempla dicha necesidad
y será priorizada.
Una norma que también debe ser aplicada es la resolución 2115 de 2007
en la que se señalan características, instrumentos básicos y frecuencias del
sistema de control y vigilancia para la calidad del agua para consumo
humano.
Asimismo, la resolución No. 1096 de 2000 la cual determina el reglamento
técnico necesario para lo que respecta al agua potable y el saneamiento
básico. Dicho en otras palabras, determina en lo que a lo departamental
respecta, el mecanismo básico para la evaluación y viabilidad en los
proyectos que estén orientados al sector de agua potable y saneamiento
básico que serían financiados con recursos que no provienen de la nación.
Por otra parte, está la Ley 400 de 1997 la cual propone las normas de las
construcciones de sismo resistencia, la cual establece los requisitos
mínimos que debe cumplir una edificación nueva en lo que respecta a este
elemento. Esto con la finalidad de salvaguardar el bienestar.
En esta línea, la resolución 004293 de 2009 establece las medidas
necesarias para la construcción y diseños de vías. También deja claro la
entidad gubernamental a la que se debe cumplir en este aspecto.
Por último, se toma de la resolución 0744 de 2009 la cual fue adoptada
como Norma Técnica para los proyectos de la Red Vial Nacional. Esta
establece la clasificación de carreteras según la funcionalidad y tipo de
terreno.
5.4 Marco histórico
16
huecos hechos con materiales que daba la tierra como por ejemplo árboles
secos o troncos de bambú.
Los egipcios aproximadamente hace 2,500 años son los primeros en
emplear métodos de tratamiento de agua los cuales indicaron que podían
purificarla hirviendo sobre fuego, calentándose al sol o sumergiendo una
pieza de hierro caliente dentro de la misma o como también podían filtrar el
agua a través de arena o grava.
Con la llegada del imperio romano llegaron los mayores constructores de
redes de distribución de agua que se encontrara en la historia ya usaban el
agua de lagos y ríos como también el agua lluvia la cual era dirigida y
almacenada a distintas presas que permitían su distribución a toda la
ciudad por sus numerosa arquitectura en fabricación de tuberías que podían
transportar agua entre dos o más puntos separados por grandes distancias
las cuales suplían la necesidad de su gran imperio, estas tuberías utilizaban
el tratamiento de agua por aireación que mejoraba la calidad del agua
desde la caída del imperio romano los acueductos dejaron de funcionar
desde el año 500 al año 1500 D,C lo cual causaría que durante la edad
media se produjeran una gran cantidad de problemas higiene en el agua.
En 1804 Creado por John Gibb y construido en Paisley Escocia se
encuentra el primer sistema de suministro de agua potable para toda una
ciudad completa donde años después se comienza a transportar agua
filtrada a otras ciudades
En 1806 se inaugura en París(Francia) la mayor planta de tratamiento de
agua conocida donde representa el 25% del suministro de agua de la región
de París y en la actualidad transporta y distribuye más de 600.000 metros
cúbicos de agua.
En Colombia se construyó en 1584 el primer acueducto en la ciudad capital
el cual consistió en la conducción de aguas desde el río san Agustín hasta
la plaza principal mediante una cañería de cal , ladrillo y piedra la cual
permaneció hasta 1846 donde fue cambiado por la estatua del libertador
Simón Bolívar, en 1872 se crea un acueducto que abastecía a la ciudad el
cual durante todo el tiempo utilizado fue catalogado como un desastre ya
que no se podía arrojar restos de ningún tipo sino desde las 11 pm a 4 am
En 1886 se decide dar a empresas privadas todo el tema de saneamiento
donde Ramón B Jimeno y Antonio Matinés crearon la compañía Acueducto
de Bogotá , iniciando con obras 3 años después y presentado a la ciudad
como la gran innovación técnica por emplear diferentes tipos de tubería
especialmente de hierro en 1886 se firma el contrato donde provisionan de
17
agua a Bogotá mediante tuberías de hierro donde establecieron explotar en
Bogotá y chapinero y se concedieron derechos que tenía la ciudad sobre el
uso de los ríos, quebradas fuentes además de ceder acueductos existentes
para poder apoyar y dar el uso apropiado.
En 1950 se adoptó un esquema centralizado y se crea el instituto de
fomento municipal donde se crean las AGUAS que son entidades
departamentales las cuales se encargan de administrar y conservar los
acueductos y alcantarillados de las diferentes poblaciones el cual con el
paso de los años y los diferentes intereses políticos cambiaría de nombre a
EMPOS.
En 1994 se creó una nueva política sectorial en la modernización
empresarial de los gobiernos liberales de Cesar Gaviria y Ernesto Samper
se estableció aumentar las inversiones en el sector del agua potable y
saneamiento como mejor la calidad y eficiencia de los servicios, la
participación privada en las partes pobres del país para poder proteger los
estratos más pobres de la población a través de subsidios cruzados con las
tarifas
En 2006 se crea en Colombia el puesto del Viceministro del Agua y
Saneamiento cargo el cual se nombra a Leyla Rojas Molano abogada con
estudios en ciencia política la cual crea cuatro programas nuevos basados
en agua y saneamiento los cuales sirvieron para armonizar los recursos y
esquemas regionales de prestación de servicios al nivel de cada
departamento del país. Implementado en los departamentos con
condiciones más difíciles como Córdoba, Magdalena la Guajira y Sucre.
18
6. DESCRIPCION DEL PROYECTO
6.1 Demografía
De acuerdo al DANE, el último censo realizado en el municipio se hizo en el
presente año, con el cual se determinó que este cuenta con una población
aproximada de quince mil cuatrocientos once (15.411) habitantes, en donde
el 50,7% corresponde al género masculino y el 49,3% al género femenino.
19
6.3 Descripción de la zona
Este proyecto se enfoca en el territorio de Ricaurte, el cual se encuentra
ubicado entre Latitud de 4.283 y Longitud de -74.767 refiriéndose al sistema
de coordenadas. Presenta una temperatura promedio de 25°C, sus tierras
se caracterizan por una actividad agrícola de maíz, ajonjolí, algodón y café.
20
7. GEORREFERENCIACIÓN DEL TERRENO
En este proyecto se realizó un posicionamiento espacial con respecto a la
localización del terreno en el cual se realiza el estudio de la factibilidad en la
instalación y desarrollo de la planta de tratamiento de agua potable en el municipio
Ricaurte, Cundinamarca. La georreferenciación se realizó con la ayuda del
programa Google Earth en el cual se hizo la ubicación de la zona del proyecto, la
ubicación de la fuente hídrica de captación del agua, y la vía de acceso para llegar
al lugar, se determinó que es la vía Bogotá-Girardot
PTAP
21
8. ESTUDIO PARA EL DISEÑO DE LA PTAP EN EL MUNICIPIO
RICAURTE, CUNDINAMARCA
Se busca el uso de los tanques de almacenamiento como fuente principal de
agua, y a su vez se planteó la potabilización del recurso hídrico por medio del uso
de una planta de tratamiento de agua potable compacta, la cual tendrá la
capacidad de potabilización de aproximadamente 170.000 litro de agua por día, de
esta manera se puede evidenciar que por medio de la implementación de la planta
de tratamiento la población puede mejorar la condición de vida actual haciendo
uso de agua potable disponible y apta para el consumo humano. El diseño de la
planta de tratamiento que se propuso se encuentra evidenciado en la siguiente
ilustración.
22
Imagen 8. Diseño de PTAP, vista en planta. Fuente. SketchUp
23
Imagen 9. Diseño de la cubierta. Fuente. SketchUp
8.1.1 Cubierta
Peso de cubierta (tejas):
Material: Zinc
Medidas de cubierta: 17 m x 12 m
Total de tejas: 94
Total armaduras: 4
2990.14
Soporte total de cada armadura: =747,535 N
4
Total de numero de nudos de contacto: 5
747,535
Soporte total de nudos de contacto: =149,507 N
5
Total de nudos: 8
Total de barras: 13
8.1.2 Armadura
Peso de armadura:
Material: Tubo de acero HR grado 50
Medidas del Tubo de acero: 0.08 m x 0.04 m
Peso del Tubo de acero: 209,47 N
Total de Tubos:
Armadura simétrica
8.1.3 Apoyo
Peso que soporta cada apoyo: (peso armadura + peso cubierta)/8:
Peso total de la cubierta:
8.1.4 ¿Cómo trabajan las barras de las armaduras?
Los procedimientos referentes al análisis de las armaduras de los extremos,
se realizaron a mano, ver anexo 1.
24
8.2 Análisis de fuerzas sistema de soporte
Se diseñó una placa en concreto en la cual se encontrara soportada a la
planta de tratamiento de agua potable, cuenta con dimensiones de 10
metros de ancho por 15 metros y 0.40 metros de profundidad. Por medio de
los cálculos realizados se encontraron los siguientes datos. (Procedimientos
realizados a mano, ver anexo 2).
8.2.4 Placa
Peso de la placa: 254275.2 N
Área base de la placa: 36 m2
Intensidad que ejerce la placa (sola) sobre el terreno: 7063.2 Nm
Intensidad que ejerce la placa y todo lo que se encuentra encima de ella
sobre el terreno: 106520.16 Nm
25
8.3 Análisis de fuerzas vía de acceso
Por medio de la normativa correspondiente a las vías,se identificó que el
tipo de vía que presenta el proyecto presentado es de tipo tres. Se propuso
el diseño de una vía con 9.6 metros de ancho, 10 metros de longitud o
largo, con dos materiales que constituyen su profundidad, una capa de 0.10
metros de hormigón asfáltico y una capa de base granular de tipo B 400 con
un espesor de 0.20 metros. Por medio de los cálculos realizados se
encontraron los siguientes datos. (Procedimientos realizados a mano, ver
anexo 3).
26
9. IDENTIFICACIÓN, UBICACIÓN Y CALCULO DE ESFUERZOS
27
Cada columna hace un esfuerzo a compresión sobre la placa de cargas iguales
distribuidas, estos esfuerzos son axiales con una carga de 15068.16 N
28
4 m→ 4000 mm
0,40 m→ 400 mm
E=3,1026 GPa
K=1,0
r=
1 3
√ I
A
I= bh
12
A=bh
√
2
h
r=
12
√
2
4000
r=
12
r =1154,7 mm
4000 mm
S . R=
1154,7 mm
S . R=3,46
π 2 EA
Pcr= ¿ ¿
2
π (3,1026Gpa)(4000 mm ∙ 400 mm)
Pcr= ¿¿
6
Pcr=4,0828 x 10 kN
29
En los remaches que unen las columnas con la placa se producen esfuerzos
cortantes.
Para obtener la carga que actúa sobre los remaches, se suma las cargas de
la armadura con la carga de las columnas.
P=15591,07 N
d (remaches)=25 mm
π 2
A= d
4
π 2
A= (25 mm)
4
A=490,87 m m2
15591,07 N
τ= 2
4 (490,87 m m )
τ =7,94 Mpa
30
La Planta de tratamiento ejerce cargas iguales generando un esfuerzo axial a
la placa con una carga de 2943.24 N.
31
9.4 Placa sobre el terreno.
Esfuerzo de la placa.
Fuerzas que actúan sobre la placa
Sobre la placa actúan las fuerzas de las columnas, la planta de tratamiento y
el tanque de almacenamiento.
15068,16+2943,24+ 105457,5=123468,9 N
32
10 m→ 10000 mm
15 m→ 15000 mm
2
A=150000000 mm
P=123468,9 N
123468,9 N
σ= 2
150000000m m
33
0,40 m→ 400 mm
P=149,16 N
Ac =400 mm ∙ 400 mm
Ac =1600 m m2
π 2
A s= d
4
π 2
A s= (14 mm)
4
2
A s=153,938 mm área de una varilla
149,16 N
σ= 2
1600−923,628 m m
−1
σ =2,205 x 1 0 Mpa
Barras de la armadura 1 y 4
Esfuerzos en las Barras.
Por ser una estructura simétrica los valores de las cargas son iguales.
Barra AB, HF
450.87 N
σ=
( 3840mm ) × ( 40 mm )
σ =2,935 ×10−3 MPa
34
Barra AC, HG
439.71 N
σ=
( 3750mm ) × ( 40 mm )
σ =2.931 ×10−3 MPa
Barra BD, FD
113.18 N
σ=
( 3840mm ) × ( 40 mm )
−4
σ =7.368 ×10 MPa
Barra BE, FE
337,69 N
σ=
( 3840mm ) × ( 40 mm )
−3
σ =2.198 ×10 MPa
Barra BC, FG
0N
σ=
( 850 mm ) × ( 40 mm )
σ =0 MPa
Barra CE, GE
35
450,83 N
σ=
( 3750mm ) × ( 40 mm )
−3
σ =3.005 ×10 MPa
Barra DE, ED
99.48 N
σ=
(1700 mm ) × ( 40 mm )
−4
σ =1.462× 10 MPa
P=2188,43 N
d ( remache )=4,8 mm
h ( remache )=20 mm
2188,43 N
σ=
4,8 mm ∙20 mm
σ =22,79 Mpa
2188,43 N
τ=
4¿¿
36
τ =1,74 Mpa
37
38
0,40 m→ 400 mm
P=373,75 N
Ac =400 mm ∙ 400 mm
Ac =1600 m m2
π 2
A s= d
4
π 2
A s= (14 mm)
4
2
A s=153,938 mm área de una varilla
373,75 N
σ= 2
1600−923,628 m m
−1
σ =5,526 x 1 0 Mpa
Barras de la Armadura 2 y 3.
Barra AB, HF
1014,53 N
σ=
( 3840mm ) × ( 40 mm )
−3
σ =6,605 ×10 MPa
39
Barra AC, HG
989,16 N
σ=
( 3750mm ) × ( 40 mm )
−3
σ =6,594 ×10 MPa
Barra BD, FD
675,83 N
σ=
( 3840mm ) × ( 40 mm )
−4
σ =4,399 ×10 MPa
Barra BE, FE
338,69 N
σ=
( 3840mm ) × ( 40 mm )
−3
σ =2.205 ×10 MPa
Barra BC, FG
0N
σ=
( 850 mm ) × ( 40 mm )
40
σ =0 MPa
Barra CE, GE
989.16 N
σ=
( 3750mm ) × ( 40 mm )
−3
σ =6,594 ×10 MPa
Barra DE, ED
149,5 N
σ=
(1700 mm ) × ( 40 mm )
−4
σ =2,198 ×10 MPa
P=2587,355 N
d ( remache )=4,8 mm
h ( remache )=20 mm
2587,355 N
σ=
4,8 mm ∙20 mm
41
σ =26,95 Mpa
2587,355 N
τ=
4¿¿
τ =2,05 Mpa
Nodo A
P 1289,24 N
A
σ a= =
2 A 2( 4,8)(22)
σ a=6.104 MPa
P 1289,24 N
τ= = =341.98 MPa
A π
( 4,8 ) mm
4
Nodo B
B
P 1051,24 N
σ b= =
2 A 4(4,8)(22)
σ b=2,488 MPa
42
P 1051,24 N
τ= = =278,85 MPa
A π
( 4,8 ) mm
4
Nodo C
P 890,54 N
σ c= =
2 A 2(4,8)(22)
C σ c =4,216 MPa
P 890,54 N
τ= = =236,223 MPa
A π
( 4,8 ) mm
4
Nodo D
P 475,34 N
D
σ d= =
2 A 3(4,8)(22)
σ d=1,500 MPa
P 475,34 N
τ= = =126,08 MPa
A π
( 4,8 ) mm
4
43
9.8 Vías de acceso
En la vía de acceso se produce un esfuerzo cortante horizontal
9,60 m →9600 mm
0,30 m→ 300 mm
0,15 m→ 150 mm
P=3758,004 N
44
Q= [( 150 )( 9600 ∙ 300 ) ] mm 3
6 3
Q=432 x 1 0 mm
1
I= ( 9600 mm ) ¿
12
9 4
I =21,6 x 1 0 m m
PQ
τ=
I
6 3
(3758,004 N )(432 x 1 0 mm )
τ=
(21,6 x 1 09 mm4 )(300 mm)
−2
τ =25,053 x 1 0 Mpa
47
11. ANEXOS
Anexo 1. Procedimiento análisis de fuerzas cubierta.
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