TANQUE DE CARGA – DECANTADOR

Por lo tanto, se llega a la conclusión que la geomembrana con un espesor de 1.50 mm cumple con el factor de seguridad y las tensiones tractivas cumplen la igualdad por consiguiente no se desplazará la geomembrana en las piscinas de lixiviados.

Para la obtención de las dimensiones se despejó el volumen del decantador:

Vt = Tr ∗ QmAX Vt = 1h ∗ 2.38m³/h

Vt = 2.38 m³

Velocidad ascensional o carga superficial, que se determina dividiendo el caudal de aguas residuales por la superficie del decantador. En el caso de la decantación de partículas discretas (desarenado), este fue el único parámetro de diseño.

V = Qt AT

Para la obtención de las dimensiones se despejó la superficie del decantador:

AT =Qt V AT =2.38 m³/h

2.5m/h AT = 0.95 m2

Con estos valores obtenidos se determinó las dimensiones del tanque con una cámara para este sistema implementado en relleno sanitario de Jipijapa se propuso construir un tanque de carga -decantador doble cámara para una mayor eficiencia al tratamiento del lixiviado, Ademas se obtuvieron las siguientes dimensiones de dicho tanque.

Tabla 22: Parámetros de Diseño del Tanque de Carga-Decantador

Caudal (l/s)

Velocidad sedimentación

(m/h)

Tiempo de retenció

n (h)

Pendiente (%)

Longitud (m)

Ancho (m)

Alto (m)

0,66L/s 2,50 m/h 1 h 1% 3,40 m 2,30 m 1,20 m

Fuente: Propia

Tabla 23: Dimensiones de las Cámaras del Tanque de Carga-Decantador.

Longitud (m) Ancho (m) Alto (m) 0,60 m 1,00 m 1,20 m

Fuente: Propia

Figura 25: Tanque de carga-decantador

Fuente: Propia

Para este diseño se consideró tres estados de carga, para la cual se escogió el más crítico en el cálculo del armado.

Primer estado de carga: Empuje del agua.

E. ag =1

2∗ γ ∗ h² E. ag =1

2∗ 1020.10kg/cm³∗ (1.20m)² E. ag = 510.05 kg/m ∗ 1ml

E. ag = 510.05 kg

Ubicación de la fuerza del empuje Yag =h

3= 1.00 m

3 = 0.33 m

Figura 26: Primer Estado de Fuerza

Fuente: Propia

Segundo estado de carga: Empuje del suelo.

𝐸 = 1

2∗ γ ∗ h²∗ tang²∗ (45º −φ 2) E. t =1

2∗ 1762kg/cm³ ∗ (1.20 m)²∗ tang²(∗ (45º −29º 2 ) E = 440.19 kg

Ubicación de la fuerza del empuje Yt =h

3=3.10m

3 = 0.40m

Figura 27: Segundo Estado de Carga

Fuente: Propia

Tercer estado de carga: Empuje del suelo y sobrecarga

Altura de la sobrecarga (simulando que como si fuera una tapa).

h` =q

γ= 100Kg / m³

1762Kg / m³= 0.06m Empuje:

E. ts = 1

2∗ γ ∗ h ∗ (h + 2 ∗ h`) ∗ tang²∗ (45º −φ 2) E. ts =1

2∗ 1762kg/cm³∗ (1.20 m)²∗ (1.20 m + 2 ∗ 0.06 m ) ∗ tang²(45º −29º 2 ) E. ts = 481.80 kg

Ubicación de la fuerza del empuje

Yt =h²+ (3 + h + h`) 3 (h + 2 + h`)

Yt =(1.20m)²+ (3.00 ∗ 1.20m ∗ 0.06m)

= 0.42 m

Figura 28: Tercer Estado de Carga

Fuente: Propia

Empuje Resultante:

E. r = E. ag − E. T E. r = 510.05 kg − 440.19 kg

E. r = 69.86 kg Ubicación de la fuerza del empuje

Yt =(E. ag ∗ Yag) − (E. t ∗ Y. t) E. r

Yt =(510.05 kg ∗ 0.33m) − (440.19 kg ∗ 0.40 m) 69.86 kg

Yt = 0.09 m

Figura 29: Esquema de Fuerzas Resultantes

Fuente: Propia

Para el diseño tomamos el mayor momento:

Tabla 24: Momentos Para Diseño

Momento para diseño:

Vacía: E.Ts Y.Ts

481.8 0.42 = 201.06 Kg -m Llena: E.r Yt

69.86 0.09 = 6.06 Kg -m

Fuente: Propia

Momento ultimo mayorado un 30% por efecto de sismo:

Mu may = Mu ∗ 1.3 Mu may = 201.06 kg − m ∗ 1.3

Mu may = 261.37 kg − m Módulo de Elasticidad:

E = 15100√f´c E = 15100√210 kg/cm²

E = 218819.79kg/cm²

Por lo tanto, se tomó que el momento más crítico es cuando se encuentra totalmente vacía y el momento de diseño es Mdis=261.37 kg-m y con un hormigón 210kg/cm²

Cuantía mínima asumida:

⍴ = 2 ∗ 0.0033 = 0.0066 Cálculo de (q)

q = ⍴ ∗fy

fc = 0.0066 ∗4200kg/cm²

210kg/cm² 0.132 Coeficiente (K):

K = q ∗ (1 − 0.59 ∗ q) K = 0.132 ∗ (1 − 0.59 ∗ 0.132)

K = 0.122 Peralte (d):

d = √ Mu θ ∗ f´c ∗ b ∗ K

d = √ 26137.30 kg − cm

0.90 ∗ 210kg/cm²∗ 100cm ∗ 0.122 d = 3.37 cm

De acuerdo al peralte calculado se consideró que no es el adecuado, Por lo tanto, se llegó a la conclusión que con un recubrimiento 2.5cm, el espesor del muro es de 10 cm.

Coeficiente (K) real:

K = Mu

θ ∗ f´c ∗ b ∗ d² K = 416294.61 kg − cm

0.90 ∗ 210kg/cm²∗ 100cm ∗ (13.50cm)² K = 0.0138

Cuantía Real:

p = f´c

f´y∗1 − √1 − 2.36K 1.18

p =210kg/cm²

4200g/cm²∗1 − √1 − 2.36(0.0138) 1.18

p = 0.0007 Condición:

pmin ≤ pcalculada ≤ pmax 0.0033 ≤ 0.0007 ≤ 0.0159

De acuerdo a la condición establecida se logró determinar que la cuantía calculada no cumple y, por lo tanto, se deberá trabajar con la cuantía mínima de p=0.0033, para el cálculo del acero en las paredes del muro.

Acero real (As):

As = ρ ∗ b ∗ d

As = 0.0033 ∗ 100cm ∗ 10 cm As = 3.30cm²

Acero de refuerzo de varillas (Asv):

Asv = π ∗ D² 4 Asv = π ∗ 1.2²

4 Asv = 1.13 cm2

Acero vertical:

Nº varillas = As Asv Nº varillas =3.30 cm2

1.13 cm2 = 3φ12mm Acero de refuerzo horizontal:

As = p min ∗ b ∗ h As = 0.0033 ∗ 100cm ∗ 10cm

As = 3.30 cm² Acero horizontal:

Nº varillas = As Asv Nº varillas =3.30 cm²

1.13 cm² = 3φ12mm Diseño de la Cimentación o Losa de Fondo

La carga con la que se diseñará la losa de fondo será:

Figura 30: Esquema de Bajada de Carga a la Losa de Fondo

Fuente: Propia

Peso del agua = 1.00m ∗ 1020.10 kg/m³ = 1020.10 kg/m²

Peso hormigon masa = 0.15m ∗ 2200 kg/m³ = 330 kg/m²

Peso del cimiento = 0.15m ∗ 2400 kg/m³ = 360 kg/m²

Carga en el fondo = 1020. 10kg/m²+ 330kg/m² + 360kg/m² = 1710.10 kg/m²

Carga de diseño o carga ultimo mayorado con 30% por efecto de sismo:

WU dis = 1.3 D

WU dis = 1.3 (1710.10kg/m²)

WU dis = 2223.13 kg/m WU dis = 2.22 to/m

De acuerdo al método de (Romo Proaño, 2008), con los coeficientes para losas macizas rectangulares sustentadas perimetralmente, sometidas a cargas distribuidas uniformes (u=0.20), se logró determinar el momento ultimo de diseño y se deberá escoger el momento mayor.

Relación de Lx/Ly

Lx

Ly= 2.45m

3.55m= 0.69 ≈ 0.70

Tabla 25: Coeficientes para Losas Macizas

Formulas Coef

Lx/Ly

1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50

∆ 147 178 211 244 273 293 my- 512 587 664 736 794 829 my+ 214 257 303 347 386 411 mx- 512 538 556 563 563 563 mx+ 214 214 214 214 214 214

Fuente: (Romo Proaño, 2008)

Resultados de las fórmulas de la tabla anterior:

My−= 0,0001 q. my−. L_x² = 0.0001 (2223.13 kg

m ) ∗ (736) ∗ (2.45m)²

= 982.14 kg − m

My+= 0,0001 q. my+. L_x² = 0.0001 (2223.13kg

m ) ∗ (347) ∗ (2.45m)²

= 463.05 kg − m

My−= 0,0001 q. mx−. L_x2 = 0.0001 (2223.13kg

m ) ∗ (563) ∗ (2.45m)²

= 751.29 kg − m

My+= 0,0001 q. mx−. L_x2 = 0.0001 (2223.13kg

m ) ∗ (214) ∗ (2.45m)²

= 285.57 kg − m

∆= 0,0001 q. δ. L_x4/(E. h³) My−= 0,0001 q. my−. L_x2

My+= 0,0001 q. my+. L_x² Mx−= 0,0001 q. mx−. L_x² Mx+= 0,0001 q. mx−. L_x2

Módulo de Elasticidad:

E = 15100√f´c E = 15100√210 kg/cm²

E = 218819.79 kg/cm² Cuantía mínima asumida:

⍴ = 0.0033 Cálculo de (q)

q = ⍴ ∗fy fc q = 0.0033 ∗4200kg/cm²

210kg/cm² = 0.066 Coeficiente (K):

K = q ∗ (1 − 0.59 ∗ q) K = 0.066 ∗ (1 − 0.59 ∗ 0.066)

K = 0.0634 Peralte (d):

d = √ Mu θ ∗ f´c ∗ b ∗ K

d = √ 98214.33 kg − cm

0.90 ∗ 210kg/cm²∗ 100cm ∗ 0.066 d = 10 cm

Por lo tanto, se llega a la conclusión que con un recubrimiento 5 cm, el espesor de la losa es de 15 cm.

Coeficiente (K) real:

K = Mu

θ ∗ f´c ∗ b ∗ d² K = 98214.33 kg − cm

0.90 ∗ 210kg/cm²∗ 100cm ∗ (10 cm)² K = 0.0520

Cuantía Real:

As = f´c

f´y∗1 − √1 − 2.36K 1.18

As =210kg/cm²

4200g/cm² ∗1 − √1 − 2.36(0.0520) 1.18

As = 0.0027 Condición:

pmin ≤ pcalculada ≤ pmax 0.0033 ≤ 0.0027 ≤ 0.0159

De acuerdo a la condición establecida, se logró determinar que la cuantía calculada no cumple y, por lo tanto, se deberá trabajar con la cuantía mínima de p=0.0033, para el cálculo del acero en la losa.

Acero real (As):

As = 0.85 ∗ f´c ∗ b ∗ d

Fy [1 − √1 − 2 ∗ Mu

0.85 ∗ ∅ ∗ f´c ∗ b ∗ d²]

As =0.85 ∗ 210kg/cm² ∗ 100cm ∗ 10cm Fy

∗ [1 − √1 − 2 ∗ 98214.33 kg/cm

0.85 ∗ 0.90 ∗ 210kg/cm²∗ 100cm ∗ (10cm)²]

As = 2.68 cm²

Acero de refuerzo de varillas (As):

Asv = π ∗ D² 4 Asv = π ∗ 1.2²

4 Asv = 1.13 cm2

Acero vertical y horizontal:

Nº varillas = As Asv Nº varillas =2.68 cm2

1.13 cm2 varillas = 3φ12mm

Comprobación del Cortante Presión estática del fluido:

q = γ ∗ h

q = 1.0201to/𝑚³∗ 1m q = 1.02 to/𝑚²

Figura 31: Diagrama de Presiones

Fuente: Propia

Relación de longitudes

∝=A + L

2 =3.55m + 2.45m

2 = 3.00 𝑚 Relación entre altura y longitudes

φ =6h⁴

∝⁴ =6(1.20 m)⁴

(3.00 m)⁴ = 0.15 Presión máxima para la flexión en los marcos horizontales

P = γ ∙ H ∙ φ φ + 1

P = 1.0201 to/m³∗ 1.20 m ∗ 0.15 0.15 + 1 P = 0.16 to/m²

Cortantes de Lado

V1(largo) = P ∗A

2 = 0.16 to/m²∗3.55 m

2 ∗ 1m = 0.28 to V1(corto) = P ∗L

2= 0.16 to/m²∗2.45m

2 ∗ 1m = 0.20 to Diseño de las losas de los tableros

Comprobación de la capacidad al cortante en los tableros

Tablero del muro V1= 0.28 Ton

Por lo tanto: Vu=1.7*V1= 0.48 Ton Peralte efectivo: d=10.00 cm

Y la resistencia del concreto:

∅V_c = 0.53 ∙ ∅ ∙ √fc∙ b ∙ d

∅V_c = (0.53 ∗ 0.75 ∗ √210kg/cm²∗ 100cm ∗ 10cm) ∗ 1to

1000kg= 5.76to (𝐒𝐈 ∅𝐕_𝐜> 𝐕𝐮)OK

Tablero de la losa V1= 4.28 Ton

Por lo tanto: Vu=1.7*V1= 7.28 to Peralte efectivo: d= 14.00 cm Y la resistencia del concreto:

∅V_c = 0.53 ∙ ∅ ∙ √f_c∙ b ∙ d = 8.06 to

∅V_c = (0.53 ∗ 0.75 ∗ √210kg/cm²∗ 100cm ∗ 14cm) ∗ 1to

1000kg= 8.06to

(𝐒𝐈 ∅𝐕_𝐜> 𝐕𝐮)OK

In document INGENIERO CIVIL - Repositorio Digital UNESUM (página 77-89)