TANQUES RECTANGULARES, Ejercicios de Análisis Estructural

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19 de Mayo del 2023

EJERCICIO

PRACTICO DE

TANQUES

RECTANGULARES

PROYECTOS ESTRUCTURALES

Barreno Zamora Angie Domenica

UNIVERSIDAD TECNICA DE

AMBATO

EJERCICIO:

Las siguientes imágenes muestran las dimensiones de un tanque rectangular que

contiene agua y se encuentra implantado sobre el suelo:

Realizar el diseño estructural considerando:

Suelos tipo D (Región Sierra)

z=0.

F`c=280 kg/cm

2

Fy= 4200 kg/cm

2

Qa= 15 Ton/ m

2

a) Cálculo de propiedades dinámicas

b) Cálculo de solicitaciones hidrodinámicas e hidrostáticas

c) Revisión de elasticidad

d) Revisión de estabilidad

a) Cálculo de propiedades dinámicas

ESPESOR

𝑚𝑖𝑛

𝑚𝑖𝑛

𝑚𝑖𝑛

𝑚𝑖𝑛

PLANTA

CORTE TRANSVERSAL

AGUA

𝑐

) ∗ tanh ( 3. 16 (

𝑐

𝑐

𝑐

ALTURA DE LA MASA IMPULSIVA

𝐿

𝐻

𝐿

ℎ

𝑖

𝐻

𝐿

𝐿

𝐻

𝐿

𝐿

𝐻

𝐿

ℎ

𝑖

𝐻

𝐿

𝐿

𝑖

𝐿

𝐿

𝑖

𝐿

𝑖

𝑖

𝑖

ALTURA MASA CONVECTIVA

𝑐

𝐿

cosh ( 3. 16 (

𝐿

𝐿

) sinh ( 3. 16 (

𝐿

𝑐

𝐿

cosh ( 3. 16 (

) sinh ( 3. 16 (

𝑐

𝐿

𝑐

𝑐

𝑐

MASA DE LA CUBIERTA O TAPA

𝑟

𝐻𝑂𝑅𝑀𝐼𝐺Ò𝑁

𝑟

3

𝑟

MASA DEL MURO

𝑊`

𝑤

𝐻𝑂𝑅𝑀𝐼𝐺Ò𝑁

𝑊`

𝑤

3

𝑊`

𝑤

MASA IMPULSIVA TOTAL POR CADA METRO

𝑤

𝑊`

𝑤

𝑤

𝑤

𝑖

𝑖

𝑖

𝑖

𝑖 𝑥𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜

𝑊`

𝑤

𝑖

𝑖 𝑥𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜

𝑖 𝑥𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜

PERIODO IMPULSIVO

𝑖

𝑤

𝑖 𝑥 𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜

𝑖

7

𝑖

PERIODO CONVECTIVO

• Landa

𝜆 = √ 3. 16 ∗ 𝑔 ∗ tanh ( 3. 16 (

𝐿

2

∗ tanh

• Periodo

𝑐

𝑐

𝑐

PARED B

MASA IMPULSIVA

𝑖

𝐿

tanh( 0. 866 (

𝐿

𝐿

𝑖

tanh( 0. 866 (

𝑖

𝑖

𝑖

MASA CONVECTIVA

𝑐

𝐿

𝐿

) ∗ tanh ( 3. 16 (

𝐿

𝑐

) ∗ tanh ( 3. 16 (

𝑐

𝑐

𝑐

PARED B

7 m

MASA DEL MURO

𝑊`

𝑤

𝐻𝑂𝑅𝑀𝐼𝐺Ò𝑁

𝑊`

𝑤

3

𝑊`

𝑤

MASA IMPULSIVA TOTAL POR CADA METRO

𝑤

𝑊`

𝑤

𝑤

𝑤

𝑖

𝑖

𝑖

𝑖

𝑖 𝑥𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜

𝑊`

𝑤

𝑖

𝑖 𝑥𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜

𝑖 𝑥𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜

2

𝑖 𝑥𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜

2

ALTURA DEL MURO

𝑤

𝑤

𝑤

DISTANCIA DEL BRAZO DE MOMENTO

𝑖

𝑖

𝑤

𝑤

𝑤

𝑖

PERIODO IMPULSIVO

• Módulo de elasticidad

𝐸𝑐 = 15000 ∗ √𝑓`𝑐

2

2

Transformación:

2

2

2

10

2

RIGIDEZ

𝑤

3

10

3

7

PERIODO IMPULSIVO

𝑖

𝑤

𝑖 𝑥 𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜

b)Cálculo de solicitaciones hidrodinámicas e

hidrostáticas

DATOS:

Z= 0.

Tipo de Suelo: D

Localización: REGIÓN SIERRA

• Para la determinación de I, Rc, Ri, tomamos los valores de las siguientes tablas

de la ACI 350.03- 06

1. FACTOR DE IMPORTANCIA (I)

2. FACTOR DE MODIFICACIÓN DE RESPUESTA (RI , RC)

• Loa factores sísmicos Fa, Fd, Fs: sacáramos de las tablas de la NEC-SE_

3. COEFICIENTE DE AMPLIFICACIÓN DE SUELO EN LA ZONA DE

PERIODO CORTO (F

a

4. AMPLIFICACIÓN DE LAS ORDENADAS DEL ESPECTRO ELÁSTICO

DE RESPUESTA DE DESPLAZAMIENTOS PARA DISEÑO EN ROCA

(Fd )

5. COMPORTAMIENTO NO LINEAL DE LOS SUELOS (Fs)

6. RELACIÓN DE AMPLIFICACIÓN ESPECTRAL (𝜼)

0

𝑠

𝑑

𝑎

0

0

𝑐

𝑠

𝑑

𝑎

𝑐

𝑐

𝑎

𝑖

𝑎

𝑎

𝑖

𝑎

𝑖

𝑖

• Para Sac con 𝑇

𝑐

0

𝑠

𝑑

𝑎

0

0

𝑐

𝑠

𝑑

𝑎

𝑐

𝑐

𝑎

𝑐

𝑎

𝑐

𝑟

𝑎

𝑐

1

𝑎

𝑐

𝑐

3. CALCULO DE LAS FUERZAS SÍSMICAS

• Calculo de la fuerza del muro

𝒘

′

𝒊

𝒘

𝒊

𝑃

𝑤𝑦

=

2

[( 0. 795 ) ∗ ( 2. 4

𝑇

𝑚

3

) ∗ 1 ∗ 0. 4 ]

𝑃

𝑤𝑦

= 0. 567

𝑇𝑜𝑛

𝑚

2

• Cálculo de la presión ejercida por la masa impulsiva (𝑷

𝒊𝒚

)

𝑃

𝑖𝑦

=

𝑃

𝑖

2

[ 4 𝐻

𝐿

− 6 ℎ

𝑖

− ( 6 𝐻

𝐿

− 12 ℎ

𝑖

) (

𝑦

𝐻

𝐿

)]

𝐻

𝐿

2

∗ (𝐿

𝑝𝑎𝑟𝑒𝑑𝐴

)

𝑃

𝑖𝑦

=

151. 240

2

[ 4 ∗ ( 5 𝑚) − 6 ( 1. 88 𝑚) −

( 6 ∗ ( 5 ) − 12 ∗ ( 1. 88 𝑚)

) (

𝑦

5

)]

( 5 𝑚)

2

∗ ( 9. 6 𝑚)

Fondo del tanque “Cuando y = 0m”

𝑃

𝑖𝑦

=

151. 240

2

[ 4 ∗ ( 5 𝑚) − 6 ( 1. 88 𝑚) −

( 6 ∗ ( 5 ) − 12 ∗ ( 1. 88 𝑚)

) (

0

5 𝑚

)]

( 5 )

^ 2

∗ ( 9. 6 𝑚)

𝑃

𝑖𝑦

= 2. 747 𝑇𝑜𝑛/𝑚

2

Nivel del líquido “Cuando y= 5m”

𝑃

𝑖𝑦

=

151. 240

2

[ 4 ∗ ( 5 𝑚) − 6 ( 1. 88 𝑚) − ( 6 ∗ ( 5 ) − 12 ∗ ( 1. 88 𝑚)) (

5 𝑚

5 𝑚

)]

( 5 )

^ 2

∗ ( 9. 6 𝑚)

𝑃

𝑖𝑦

= 0. 402 𝑇𝑜𝑛/𝑚

2

• Cálculo de la presión ejercida por la masa convectiva (𝑷

𝒄𝒚

)

𝑃

𝑐𝑦

=

𝑃

𝑐

2

[ 4 𝐻

𝐿

− 6 ℎ

𝑐

− ( 6 𝐻

𝐿

− 12 ℎ

𝑐

) (

𝑦

𝐻

𝐿

)]

𝐻

𝐿

2

∙ (𝐿

𝑝𝑎𝑟𝑒𝑑𝐴

)

𝑃

𝑐𝑦

=

34. 728

2

[ 4 ∗

( 5 𝑚

) − 6 ∗ ( 3. 260 𝑚) −

( 6 ∗

( 5 𝑚

) − 12 ∗ ( 3. 26 𝑚)

) (

𝑦

5 𝑚

)]

( 5 𝑚)

2

∙ ( 9. 6 𝑚)

Fondo del tanque “Cuando y = 0m”

𝑃

𝑐𝑦

=

34. 728

2

[ 4 ∗ ( 5 𝑚) − 6 ∗ ( 3. 260 𝑚) − ( 6 ∗ ( 5 𝑚) − 12 ∗ ( 3. 26 𝑚)) (

0

5 𝑚

)]

( 5 𝑚)

2

∙ ( 9. 6 𝑚)

𝑃

𝑐𝑦

= 0. 032 𝑇𝑜𝑛/𝑚

2

Nivel del líquido “Cuando y= 5m”

𝑃

𝑐𝑦

=

34. 728

2

[ 4 ∗ ( 5 𝑚) − 6 ∗ ( 3. 260 𝑚) − ( 6 ∗ ( 5 𝑚) − 12 ∗ ( 3. 26 𝑚)) (

𝑦

5 𝑚

)]

( 5 𝑚)

2

∙ ( 9. 6 𝑚)

𝑃

𝑐𝑦

= 0. 687 𝑇𝑜𝑛/𝑚

2

5. Presión hidrodinámica debido a la aceleración vertical del terreno

• Calculo de ü

𝒗

ü

𝑣

= 𝐶

𝑡

𝐼 (

𝑏

𝑅

𝑖

) ≥ 0. 2 𝑆

𝐷𝑆

𝐶

𝑡

= 0. 4 𝑆

𝑆𝐷

𝑆

𝐷𝑆

= 𝐶

𝑖

ü

𝑣

= 0. 4 𝑆

𝑆𝐷

𝐼 (

𝑏

𝑅

𝑖

) ≥ 0. 2 𝑆

𝐷𝑆

ü

𝑣

= 0. 4 ∗ ( 1. 19 ) ∗ ( 1. 25 ) (

2

3

2

) ≥ 0. 2 ∗ ( 1. 19 )

ü

𝑣

= 0. 198 ≥ 0. 238

ü

𝑣

= 0. 238 ( 𝑒𝑠𝑐𝑜𝑔𝑒𝑚𝑜𝑠 𝑒𝑙 𝑚𝑎𝑦𝑜𝑟)

• Calculo de 𝑷

𝒗𝒚

𝑃

𝑣𝑦

= ü

𝑣

𝑞ℎ

𝑦

𝑃

𝑣𝑦

= ü

𝑣

𝛾

ℎ 2

𝑜

(𝐻

𝐿

− 𝑦)

𝑃

𝑣𝑦

=

(

1. 238

) ∗

( 1 𝑇𝑜𝑛

) ∗ ( 5 − 𝑦)