Fondo de Aportaciones para la Infraestructura Social Municipal y Demarcaciones Territoriales del Distrito Federal - 2019. DATOS DE PROYECTO Población Actual (2017) 300 hab. Población de proyecto (2031) 428 hab. Dotación 150 Lts/Hab./Día. Coeficiente de variación diaria 1.40 Coeficiente de variación horaria 1.55 Gasto medio diario 0.74 L.P.S. Gasto máximo diario 1.04 L.P.S. Gasto máximo horario 1.61 L.P.S. Fuente de abastecimiento Manantial “INNOMINADO” Aforo 2.86 l.p.s. Tipo de Captación Caja colectora con canal de llamada. Conducción Gravedad Regularización tanque superficial de Mampostería de 20 M³ Desinfección Clorador marca Rainbow Distribución Gravedad Servicios Tomas Fondo de Aportaciones para la Infraestructura Social Municipal y Demarcaciones Territoriales del Distrito Federal - 2019. POBLACION ACTUAL Según datos obtenidos en el censo efectuado con el apoyo de las autoridades locales la población actual de la localidad de Nuevo Oxchuc asciende a 300 habitantes. POBLACION DE PROYECTO (2032) Para determinar la población a beneficiar se consideró un horizonte de proyecto de 15 años (2032). Para conocer el crecimiento de población se tomara en cuenta el método de Tasa Media Anual de crecimiento; por lo que se considera para la localidad de Nuevo Oxchuc, la Tasa Media Anual de crecimiento 2.39% que pertenece a la Estatal. POBLACION DE PROYECTO Utilizando el método de la Tasa media Anual de crecimiento: Pp = Pa (1 + r )n Dónde: Pp= Población de proyecto Pa= Población actual r= Tasa media anual de crecimiento n= números de años Fondo de Aportaciones para la Infraestructura Social Municipal y Demarcaciones Territoriales del Distrito Federal - 2019. Fondo de Aportaciones para la Infraestructura Social Municipal y Demarcaciones Territoriales del Distrito Federal - 2019. DATOS DE PROYECTO Pa= 300 habitantes r= 2.39% (tasa media anual de crecimiento) n= 15 años Por lo tanto: 𝑃𝑝 = 𝑃𝑎(1 + 𝑟)𝑛 𝑃𝑝 = 300 (1 + 0.0239)15 𝑷𝒑 = 𝟒𝟐𝟖 𝒉𝒂𝒃𝒊𝒕𝒂𝒏𝒕𝒆𝒔 SELECCIÓN DE LA DOTACION La dotación es la cantidad de agua designada a cada habitante, considerando todos los consumos de los servicios en el sistema, en un día promedio anual, dada en unidades en litros por habitantes por día (Lts./Hab./día). Basados en el manual de diseño de Agua potable, Alcantarillado y Saneamiento para Sistemas Rurales, editado por la Comisión Nacional del Agua, se determinó que la dotaciones más adecuada por el clima que presenta la localidad y con servicio a base de tomas domiciliarias debe ser de 150 lts,/Hab./dia (ver tabla sig.), con la cual se considera que se cubrirán las necesidades actuales y futuras de la población. CLIMA CONSUMO POR CLASE SOCIOECONOMICA LTS./HAB./DIA Residencial Media Popular Cálido 400 230 185 Semicalido 300 250 150 Templado 250 195 100 Fondo de Aportaciones para la Infraestructura Social Municipal y Demarcaciones Territoriales del Distrito Federal - 2019. COEFICIENTE DE VARIACION DIARIA Y HORARIA Los requerimientos de agua para un sistema de distribución no son constantes, ya que la demanda varia constantemente en función de las actividades realizadas por la población y las variaciones del clima durante el año, teniéndose durante las noches el consumo de agua disminuye, llegando a un valor mínimo durante las horas de calor, en horas de mayor actividad de la población el consumo aumenta hasta alcanzar su valor máximo. Debido a estas variaciones es importante determinar los gastos Máximo Diario y Máximo Horario. La manera real de obtener los coeficientes de variación es haciendo un estudio que demanda la localidad; sin embargo, basándonos en el manual de Diseño de Agua Potable para Sistemas Rurales que emite la Comisión Nacional del Agua, se tomaron los siguientes valores: Coeficiente de Variación diaria: 1.40 Coeficiente de Variación horaria: 1.55 Fondo de Aportaciones para la Infraestructura Social Municipal y Demarcaciones Territoriales del Distrito Federal - 2019. DETERMINACION DEL GASTO GASTO MEDIO DIARIO 𝑄𝑚𝑒𝑑. 𝑑𝑖𝑎𝑟𝑖𝑎 = 𝑃𝑜𝑏. 𝑑𝑒 𝑃𝑟𝑜𝑦𝑒𝑐𝑡𝑜 𝑥 𝐷𝑜𝑡𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 86400 𝑄𝑚𝑒𝑑. 𝑑𝑖𝑎𝑟𝑖𝑎 = 428 𝑥 150 86400 𝑄𝑚𝑒𝑑. 𝑑𝑖𝑎𝑟𝑖𝑎 = 0.74 𝐿. 𝑃. 𝑆. GASTO MAXIMO DIARIO 𝑄𝑚𝑒𝑑. 𝑑𝑖𝑎𝑟𝑖𝑎 = 𝑄 𝑚𝑒𝑑. 𝑑𝑖𝑎𝑟𝑖𝑜 𝑥 1.40 𝑄𝑚𝑒𝑑. 𝑑𝑖𝑎𝑟𝑖𝑎 = 0.74 𝑥 1.40 𝑄𝑚𝑒𝑑. 𝑑𝑖𝑎𝑟𝑖𝑎 = 1.04 𝐿. 𝑃. 𝑆. GASTO MAXIMO HORARIO 𝑄𝑚𝑒𝑑. 𝑑𝑖𝑎𝑟𝑖𝑎 = 𝑄 𝑚𝑎𝑥. 𝑑𝑖𝑎𝑟𝑖𝑜 𝑥 1.55 𝑄𝑚𝑒𝑑. 𝑑𝑖𝑎𝑟𝑖𝑎 = 1.04 𝑥 1.55 𝑄𝑚𝑒𝑑. 𝑑𝑖𝑎𝑟𝑖𝑎 = 1.61 𝐿. 𝑃. 𝑆. Fondo de Aportaciones para la Infraestructura Social Municipal y Demarcaciones Territoriales del Distrito Federal - 2019. CAPTACION DEL TANQUE DE REGULARIZACION. Localizar a beneficiar: Fuente de abastecimiento propuesta: Resultado del Aforo: Población Actual Pa: Tasa de crecimiento anual n: Periodo de proyección r: Dotación Coeficiente de variación diaria CVD: Coeficiente de variación horaria CVH: Tipo de captación propuesta: Conducción: Regularización: Distribución: Servicios Desinfección Nuevo Oxchuc Aguas Superficiales 2.86 lps 300 habitantes 2.3900 % 15 años 150 litros/habitantes/día 1.40 el valor fluctúa entre 1.2 y 2.0 1.55 el valor fluctúa entre 1.5 y 2.0 Caja Colectora con Canal de Llamada Gravedad Tanque superficial de 20 m³ de Capacidad Gravedad Tomas Domiciliarias Clorador Rainbow REVISION DE POBLACION FUTURA Y GASTOS DE DISEÑO Poblacion de Proyecto: Pp = Pa (1+r)n Pp=300 hab. (1+0.0239)15 Pp= 428 hab. Gasto Medio Diario DISEÑO 𝑃𝑜𝑏. 𝑑𝑒 𝑃𝑟𝑜𝑦𝑒𝑐𝑡𝑜 𝑥 𝐷𝑜𝑡𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑄𝑚 86400 𝑄𝑚 = 428 ℎ𝑎𝑏. 𝑥 150 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜𝑠/ℎ𝑎𝑏./𝑑𝑖𝑎 86400 𝑄𝑚 = 0.74 𝐿. 𝑃. 𝑆. ACTUAL 𝑃𝑜𝑏. 𝑑𝑒 𝑃𝑟𝑜𝑦𝑒𝑐𝑡𝑜 𝑥 𝐷𝑜𝑡𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑄𝑚 = 86400 𝑄𝑚 = 300 ℎ𝑎𝑏. 𝑥 150 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜𝑠/ℎ𝑎𝑏./𝑑𝑖𝑎 Gasto Máximo Diario DISEÑO 𝑄𝑚𝑑 = 𝑄 𝑚 𝑥 𝐶𝑉𝐷 𝑄𝑚𝑑 = 0.74 𝑙𝑝𝑠 𝑥 1.40 𝑄𝑚𝑑 = 1.04 𝐿. 𝑃. 𝑆. ACTUAL 𝑄𝑚𝑑 = 𝑄𝑚 𝑥 𝐶𝑉𝐷 𝑄𝑚𝑑 = 0.52 𝑙𝑝𝑠 𝑥 1.40 𝑄𝑚𝑑 = 0.73 𝐿. 𝑃. 𝑆. Gasto Máximo Horario DISEÑO 𝑄𝑚ℎ = 𝑄 𝑚𝑑 𝑥 𝐶𝑉𝐻 𝑄𝑚ℎ = 1.04 𝑙𝑝𝑠 𝑥 1.55 𝑄𝑚ℎ = 1.61 𝐿. 𝑃. 𝑆. ACTUAL 𝑄𝑚ℎ = 𝑄𝑚𝑑 𝑥 𝐶𝑉𝐻 𝑄𝑚𝑑 = 0.73 𝑙𝑝𝑠 𝑥 1.55 𝑄𝑚𝑑 = 1.13 𝐿. 𝑃. 𝑆. Diámetro Probable: DE DISEÑO 1.5 Pulgadas 86400 𝑄𝑚 = 0.52 𝐿. 𝑃. 𝑆. 1.5 x Raíz Cuadrada del Gasto Conducido 1.5 x Raíz (1.61) ACTUAL 1.5 x Raíz(0.73) 1.6 pulgadas Fondo de Aportaciones para la Infraestructura Social Municipal y Demarcaciones Territoriales del Distrito Federal - 2019. 1.90 REVISION DE LA CAPACIDAD DEL TANQUE. Localizar a beneficiar: Fuente de abastecimiento propuesta: Resultado del Aforo: Población Actual Pa: Tasa de crecimiento anual n: Periodo de proyección r: Dotación Coeficiente de variación diaria CVD: Coeficiente de variación horaria CVH: Tipo de captación propuesta: Conducción: Regularización: Distribución: Servicios Desinfección Nuevo Oxchuc Aguas Superficiales 2.86 lps 300 habitantes 2.3900 % 15 años 150 litros/habitantes/día 1.40 el valor fluctúa entre 1.2 y 2.0 1.55 el valor fluctúa entre 1.5 y 2.0 Caja Colectora con Canal de Llamada Gravedad tanque superficial de 20 M³ de Cap. Gravedad Tomas Domiciliarias Clorador Rainbow REVISION DE POBLACION FUTURA Y GASTOS DE DISEÑO Poblacion de Proyecto: 𝑃𝑝 = 𝑝𝑎 ∗ (1 + 𝑟)˄ 𝑛 𝑃𝑝 = 300 𝐻𝑎𝑏. ∗ (1 + 0.0239)˄ 15 𝑎ñ𝑜𝑠 𝑃𝑝 = 427 ℎ𝑎𝑏. Gasto Medio Diario DISEÑO 𝑃𝑜𝑏. 𝑑𝑒 𝑃𝑟𝑜𝑦𝑒𝑐𝑡𝑜 𝑥 𝐷𝑜𝑡𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑄𝑚 86400 𝑄𝑚 = 0.74 𝐿. 𝑃. 𝑆. Gasto Máximo Diario DISEÑO 𝑄𝑚𝑑 = 𝑄 𝑚 𝑥 𝐶𝑉𝐷 𝑄𝑚𝑑 = 1.04 𝐿. 𝑃. 𝑆. Gasto Máximo Horario DISEÑO 𝑄𝑚ℎ = 𝑄 𝑚𝑑 𝑥 𝐶𝑉𝐻 𝑄𝑚ℎ = 1.61 𝐿. 𝑃. 𝑆. ACTUAL 𝑃𝑜𝑏. 𝑑𝑒 𝑃𝑟𝑜𝑦𝑒𝑐𝑡𝑜 𝑥 𝐷𝑜𝑡𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑄𝑚 = 86400 𝑄𝑚 = 0.52 𝐿. 𝑃. 𝑆. ACTUAL 𝑄𝑚𝑑 = 𝑄𝑚 𝑥 𝐶𝑉𝐷 𝑄𝑚𝑑 = 0.73 𝐿. 𝑃. 𝑆. ACTUAL 𝑄𝑚ℎ = 𝑄𝑚𝑑 𝑥 𝐶𝑉𝐻 𝑄𝑚𝑑 = 1.13 𝐿. 𝑃. 𝑆. Tabla 5: Factores de consumo para determinación de volúmenes en tanques de regularización. Horarios de operación De las 0:00 a las 24:00 De las 4:00 a las 24:00 De las 6:00 a las 22:00 Suministro al Tanque 24 horas/día 20 horas /día 16 horas/día Capacidad del Tanque 14.58 Q max. Diario 7.20 Q max. Diario 15.30 Q max. Diario Manual de Diseño de Agua Potable y Alcantarillado Libro II pag. 94 y 95 Capacidad del Tanque = 14.58 x 1.04 = 15.16 Fondo de Aportaciones para la Infraestructura Social Municipal y Demarcaciones Territoriales del Distrito Federal - 2019. Por tanto es correcta la capacidad propuesta MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL DE TANQUE DE MAMPOSTERIA DE 20 M³. Se trata de un tanque de almacenamiento de agua con capacidad de 20 M³, con dimensiones internas de 2.90 m de ancho, 2.90 m de largo y 2.80 m de altura, a construirse en la comunidad de Nuevo Oxchuc del municipio de Ocosingo, Chiapas. Este tanque se construirá a base de muro de piedra braza, con losa de fondo y losa de cubierta a base de concreto armado. De lo anterior procedemos al diseño del tanque: DISEÑO DE MURO DE MAMPOSTERIA (De tirante 2.80 m) 0.60 m 2.80 m Peso volumétrico 1.00 ton/m³ 1.86 m La presión Hidrostática resultante es: (ɤ)(H)² (1)(2.80)² P= P= =3.92 ton. 2 2 Tenemos las siguientes consideraciones: Pu = (1.40)(3.92)= 5.49 ton. El peso volumétrico del muro es de 2,350 kg/m³ mínimo y de 2,600 kg/m³ máximo. Fondo de Aportaciones para la Infraestructura Social Municipal y Demarcaciones Territoriales del Distrito Federal - 2019. El factor de carga es de 0.90 para revisión por volteo y 1.40 para revisión por hundimiento. Las cargas verticales para revisión por volteo y deslizamiento: 𝑃1 = 0.90 𝑥 (0.60𝑥2.80𝑥2350) = 3,553.20 𝑘𝑔 𝑃2 = (0.90) ( (1.40𝑥2.85) )(2350) = 4,219.43 𝑘𝑔 2 Total= 7,772.63 kg Cargas verticales para revisión por hundimiento: 𝑃1 = 1.40 𝑥 (0.60𝑥2.85𝑥2600) = 6,224.40 𝑘𝑔 𝑃2 = (1.40) ( (1.40𝑥2.85) )(2600) = 7,216.80 𝑘𝑔 2 Total= 13,441.60 kg REVISION POR VOLTEO Tomando momento en el punto c. Mc= (0.93 m x 5.49 ton) – (1.70 m x 3.62 ton) – (0.93 m x 4.22 ton) Mc= 5.11 ton. m - 6.154 ton. m - 3.92 ton. m Mc= - 4.964 ton. m Paso de la resultante respecto a punto C : D= 4.964 ton. m/7.836.07 =0.63 m como la distancia d es menor que 1.80 m, no hay volteo porque la resultante pasa dentro de la base. REVISION POR HUNDIMIENTO DEL TERRENO: La excentricidad de la resultante respecto al eje central base: e= D-B/2 e=0.63 - 2.00/2 e=0.63 -1.00 = - 0.37 q=13,249.60/(1 x 2.00) + ((6)(13,249.60)(0.37)/(2.00m²)) Fondo de Aportaciones para la Infraestructura Social Municipal y Demarcaciones Territoriales del Distrito Federal - 2019. q= 6,624.80 + 7,353.53 =13,978.33 kg/m² La resistencia del terreno deberá ser mayor o igual a 13,978.33 kg/m REVISION POR DESLIZAMIENTO: Se aprecia que el empuje es 3,920 kg. Cabe señalar que el muro está integrado a muros en sus extremos con la misma dimensión y que se generan el mismo empuje en sentidos opuestos. Así mismo existen una losa de fondo y losa superior que reducen el riesgo a deslizamiento del muro. Se tiene las siguientes cargas: Muro de mampostería: 7,698.60 kg Muros laterales: 7,698.60 kg Losa de fondo: 2,306.40 kg Losa de fondo: 2,306.40 kg Total: 20,010.00 kg Se debe de cumplir: (Coeficiente de fricción x ƩPu vert) / E ≥ 1.40 (0.4) (20.010 kg) / (3,920 kg) = 2.0 > 1.4 bien LOSA DE FONDO. Revisando la mecánica de suelos basta con un revestimiento de concreto, para ello se considera una losa de fondo de 10 cm de espesor reforzado con acero para absorber los refuerzos por cambios volumétricos. La losa de fondo se reforzara con acero para absorber esfuerzos por temperatura, quedando de la siguiente manera: At = 0.003 x b x d At = 0.003 x 100 x10 = 3 cm² La separación del acero es: Fondo de Aportaciones para la Infraestructura Social Municipal y Demarcaciones Territoriales del Distrito Federal - 2019. S= a1/As x 100 S= (0.71/3.00) x 100 = 23.66 cm por lo tanto consideraremos acero numero 3 a cada 20 cm en ambos sentidos. LOSA TAPA. Las cargas que actúan sobre ella son la siguiente: Losa de 10 cm de espesor : 240 kg/m² Carga adicional por losa : 20 kg/m² Carga viva: 100 kg/m² Total de carga actuante 360 kg /m² Por lo tanto tendremos una losa aislada por tener todos sus lados discontinuos y una relación entre sus lados m=a1/a2 = 5/5 =1 m=1 Considerando lo anterior procedemos al diseño de nuestra losa cubierta. Al respecto , el reglamento establece un peralte mínimo equivalente al perímetro del tablero dividido entre 250. En la obtención de dicho perímetro se incrementara 25 % la longitud de lados discontinuos. Lo anterior es aplicable a tableros en los que fy≥ 3,300 kg /cm² y W≥ 380 kg /m² Para nuestro caso multiplicaremos el peralte obtenido por k= 0.032 (0.6 fy 𝑤)1/4 La carga que actúa sobre la losa es de 360 kg/m² Una vez obtenida la carga uniformemente distribuida en la losa de azotea se procede a calcular el peralte por deflexión. K= 0.032 (0.6 fy 𝑤)1/4 = 0.032 (0.6 x 4,200 x 360)1/4 =0.98 P min= ((500cm x 4 x 1.25/250)) (0.98) = 9.80 cm Emplearemos un peralte de 10 cm REVISION POR CORTANTE DEL PERALTE A EMPLEAR. Calculo de cortante último: Vu= 1.40 ( 𝑎1 2 – d) (0.95 - 0.5𝑎 𝑎2 )w Fondo de Aportaciones para la Infraestructura Social Municipal y Demarcaciones Territoriales del Distrito Federal - 2019. Vu = 1.40 (5.00/2 – 0.10) (0.95-0.5 (5.00/5.00)) (360) = 1.40 (2.40) (0.45)(360) = 544.32 kg Debido a que hay bordes continuos y discontinuos se incrementara 15 % el cortante. Vu =1.15 x 534.32 kg Vu = 625.97 kg Cálculo de cortante resistente: VR = 0.5 FR b d 𝑓′𝑐 1/2 VR = (0.5) (0.8) (100) (10)(200)1/2 VR = 5,657 kg (VR>Vu el tablero resiste la fuerza cortante) DETERMINACION DE ARMADO POR FLEXION: De la tabla 6.1 Coeficientes de momentos flexionantes para tableros rectangulares de las NORMAS TECNICAS COMPLEMENTARIAS PARA DISEÑO Y CONSTRUCCION DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO. Se tiene la siguiente tabla: Tablero aislado: Momento Sentido Coef .de la tabla NTC Momento ultimo Área de aceros As Separación S por calculo (cm) Separación definitiva (cm) Negativo en bordes discontinuos Positivo Corto largo 330 330 416 416 1.22 1.22 58 58 20 20 corto largo 500 500 630 630 1.85 1.85 38 38 20 20 Momento último: Mu= (1.4 w a1 ² /10,000) x coeficiente Mu= (1.4 (360) (5.00)² /10,000) x coeficiente Mu= 1.26 x coeficiente Área de acero: As= Mu x 100/ FR fy j d Fondo de Aportaciones para la Infraestructura Social Municipal y Demarcaciones Territoriales del Distrito Federal - 2019. As= Mu x 100/ (0.9) (4,200)(0.9) (10) As= 0.00294 Mu Calculo de la separación s de la varilla. S= (as/AS) (100) Se considera acero No. 3 con una área transversal de as =0.71 cm² Área de acero por cambios volumétricos. Ast =0.003 x100 x 10= 3 cm² Separación por cambios volumétricos. St =(as /As)(100) = (0.71/3) (100) = 23.66 cm La separación máxima reglamentaria son las siguientes: 1.- la que corresponde al acero por cambios volumétricos (0.003 bd) 2.- 3.5 h 3.- 50 cm Emplearemos varilla numero 3 a cada 20 cm (ver plano estructural) Fondo de Aportaciones para la Infraestructura Social Municipal y Demarcaciones Territoriales del Distrito Federal - 2019. REPORTE DE AFORO LOCALIZACION: INOMINADO MUNICIPIO: OCOSINGO, CHIAPAS. LOCALIDAD: NUEVO OXCHUC RECIPIENTE: CUBETA DE 20 LTS. AFORO FECHA No. 1 04-04-2017 TIEMPO DE LLENADO 7.00 Seg. No. 2 05-04-2017 7.00 Seg. 20.0 lts. No. 3 06-04-2017 7.00 Seg. 20.0 lts. PROMEDIO: CAPACIDAD 20.0 lts. 2.86 Lts/Seg. GASTO 2.86 lts/Seg. 2.86 lts/Seg. 2.86 lts/Seg. OBSERVACIONES Se realizó el Aforo Abril/2017 Fondo de Aportaciones para la Infraestructura Social Municipal y Demarcaciones Territoriales del Distrito Federal - 2019. AFORO NOMBRE DEL MANANTIAL: INOMINADO LOCALIDAD: NUEVO OXCHUC MUNICIPIO: OCOSINGO, CHIAPAS. METODO UTILIZADO: AFORO DIRECTO CON FLOTADOR FECHA DE AFORO: ABRIL-2017 PROCEDIMIENTO: SE ARROJA UN TAPON DE CORCHO QUE FLOTE EN EL AGUA Y LA ELECCION SE ESTIMA (ANCHURA MEDIA X PROFUNDIDAD MEDIA). CAUDAL=SECCION X VELOCIDAD ANCHURA PROMEDIO: 0.68 M PROFUNDIDAD: 0.07 M SECCION: 0.05 M² LONGITUD: 4.15 M TIEMPO: 10.00 SEG. VELOCIDAD: 0.42 M/SEG. CAUDAL: 0.0198 M³/SEG.
