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Consideraciones de diseño para estructuras de concreto de ingeniería…
Consideraciones de diseño para estructuras de concreto de ingeniería ambiental (ACI.350.4R-04)
General
Esta norma contiene consideraciones de diseño generales para estructuras de contención y tratamiento de líquidos no peligrosos y contenedores secundarios de líquidos peligrosos.
Cargas de diseño
Viva
Por paso de personas, soporte de equipamiento temporal
Mínimo carga viva en el suelo de 7.2 kPa. -Pasarelas y escaleras carga mínima de 4.8 kPa.
En lugares de almacenamiento de químicos, debe determinarse su peso con la altura y gravedad específica del material y contenedores.
Cargas del líquido contenido
Se generan debido a la presión de los fluidos sobre las paredes y losas del contenedor. Se debe diseñar para niveles normales y extremos de fluido.
Arena: 1800 kg/m3.
Lodo (aeróbico): 1000 kg/m3.
Lodo (anaeróbico): 1100 kg/m3
En contenedores herméticos debe considerarse presión del aire también.
Para paredes internas se debe considerar un mínimo de 6 in. de diferencia de altura del fluido.
Cargas externas de tierra
Hay que evaluar si el muro es capaz de deformarse lo suficiente para reducir presiones laterales del suelo en reposo a activas.
Deben asumirse presiones del suelo en reposo a menos que deflexiones justifiquen presiones laterales menores.
960 kg/m3 sobre nivel freático
1500 kg/m3 bajo nivel freático
Para cálculo de volcamiento y capacidad de contención, presiones de resistencia no pueden ser mayores a 1/2 de presión pasiva máxima.
Para estructuras enterradas, hay que considerar peso del suelo arriba y posibles vehículos para mover tierras.
Cargas de fluidos externos
Hay que considerar cargas hidrostáticas
Hay que evaluar efecto de flotación cuando estructura está vacía y alto nivel freático.
Cargas ambientales
Hay que considerar cargas de viento, nieve, efectos térmicos y sismos
Presiones laterales del suelo pueden aumentarse a caussa de sismos. Se suele usar el enfoque pseudostático Mononobe-okabe.
Aceleraciones verticales pueden afectar presiones efectivas del fluido.
Otras cargas
Impacto
Cargas en penetración de tuberías
Fuerzas en compuertas
Fuerzas en clarificadores
Presiones internas y succión
Consideraciones de estabilidad
Consideraciones para inundación
Determinación de diseño de inundación
Se suele diseñar para un evento de 100 años de periodo de retorno. Se debe considerar precipitación, saturación del suelo y escorrentía.
Factores de seguridad de flotación
Se calcula como el peso muerto de la estructura dividido para la fuerza de flotación. Se debe considerar excentricidades entre la fuerza de flotación y el peso de la estructura. Factores de seguridad usados suelen ser de 1.10 para los peores casos. Se suele recomendar un factor de 1.25 cuando nivel freático del suelo es alto.
Diseño para resistencia a la flotación
Se puede aumentar el espesor de las losas.
Extender la losa base fuera de las paredes.
Pilares a tensión, muelles perforados, anclajes en roca.
Un buen sistema de drenaje.
Sistemas de liberación de presión en paredes o losa base del tanque.
Paneles fusibles diseñados para fallar y permitir intrusión de agua antes de daño completo.
Sistema de alarma
Consideraciones de deslizamiento y volcamiento
Se pueden producir por niveles desbalanceados de líquido o cargas de viento o sismo.
Los factores de seguridad según frecuencia de condición de carga se resumen en tabla 3.1. Se incluyen condiciones usuales, inusuales y de sismo.
Condiciones especiales de diseño
Combinaciones de carga
En paredes, no se debe esperar que suelo externo soporte la carga.
Se deben considerar fuerzas de tensión en las juntas entre paredes y base.
Expansión y contracción
Por lo general en el techo. Sería útil poner articulaciones entre paredes y cubierta para reducir estos esfuerzos.
En tanques grandes también entre paredes y losa base.
Condiciones en cimentación
Se deben evitar variaciones en la rigidez de la cimentación.
Consideraciones de diseño y detallado
Espesor mínimo para paredes mayores o iguales a 3 m. es de 300 mm. Las paredes pueden diseñarse como paredes en voladizo apuntaladas, pinned o placas en dos direcciones.
Condiciones de vibración
Se deben considerar vibraciones por maquinaria. Se debe diseñar para que la frecuencia natural del equipo sea distinta de la del soporte.
Diseño en condiciones peligrosas
Se debe colocar al menos un punto de acceso hacia cada célcula hermética para inspección y mantenimiento.
Condiciones de corrosión
Hay que tener consideración especial para gases con efecto corrosivo. Se debe colocar recubrimientos para la corrosión.
Condiciones de construcción
Se debe colocar cemento de baja permeabilidad reduciendo la relación w/cm.
Articulaciones en concreto
Se debe considerar todas las articulaciones como fuentes potenciales de fuga
Juntas constructivas
Colocadas entre paredes y losas. Se pueden colocar juntas articuladas.
Articulaciones con movimiento
De contracción
De expansión y aislamiento
Waterstops (cauchos) son obligatorios en juntas para contener líquidos.
Joint fillers
Son sustancias para rellenar juntas que permiten desplazamientos pero no intrusión de sustancias entre juntas.
Sellantes
Deben colocarse del lado expuesto al líquido