DISEÑO DEL TANQUE SEPTICO 01 y 02 Y CASERIOS DE JAMALCA" 2.- UBICACIÓN Departamento : AMAZONAS Provincia : UTCUBAMBA Distrito : JAMALCA Localidad : VISTA HERMOSA Ingreso de datos básicos para el dimensionamiento Población actual 138 Tasa de crecimiento 2.5 Periodo de diseño 20 Población de diseño (P) Pf = 207 Dotación de agua (D) 120 Coeficiente de retorno al alcantarillado (C) 80% Período de limpieza de lodos (N) 1 Cálculos Contribución unitaria de aguas residuales (q) q = D x C 96 Caudal de aguas residuales (Q) Q = P x q / 1000 19.872 NOTA: EL VALOR MÁXIMO PERMISIBLE ES 20 m3/día Período de retención hidráulico (PR) PR = 1,5 - 0,3 log (P x q) 5.05 NOTA: EL PERÍODO DE RETENCIÓN MÍNIMO ES DE 6 HORAS Período de retención hidráulico de diseño, PR 6.00 Volumen para la sedimentación (Vs) Vs = 0,001 (P x q) x PR/24 4.97 Area del tanque séptico (A) 10.00 Profundidad requerida para la sedimentación (Hs) Hs = Vs/A 0.50 Volumen de digestión y almacenamiento de lodos, Vd Vd = 70 x 0,001 x P x N 14.49 Profundidad requerida para la digestión y almacenamiento de lodos (Hd) Hd = Vd/A 1.45 Profundidad máxima de espuma sumergida (He) He = 0,7/A 0.07 Profundidad del dispositivo de salida respecto al nivel superior de espu 0.17 Profundidad libre entre la capa de lodo y el nivel inferior del dispositivo de salid Ho = 0,82 - 0,26A -1.78 Ho adoptado (sujeto a un valor mínimo de 0,3 m) 0.30 Profundidad de espacio libre (Hl) Hl : mayor valor entre (0,1 + Ho) vs Hs 0.50 Profundidad util total del tanque séptico (Ht) Ht = He + Hl + Hd 2.02 Relación largo : ancho 2.00 Ancho del tanque séptico (a) 2.24 Longitud del tanque séptico (L) 4.48 Volumen total útil del tanque séptico (Vu) Vu = Ht x A 20.16 NOTA: EL VOLUMEN MÍNIMO ES 3 m3 NOTA: SI EL VOLUMEN ES MAYOR DE 5 m3 DIVIDIR EL TANQUE Volumen de la primera cámara (V1) 14.11 1.- PROYECTO: "CONSTRUCCIÓN DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y SANEAMIENTO VISTA HERMOSA
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DISEÑO DEL TANQUE SEPTICO 01 y 02
Y CASERIOS DE JAMALCA" 2.- UBICACIÓNDepartamento : AMAZONASProvincia : UTCUBAMBADistrito : JAMALCA
Localidad : VISTA HERMOSA
Ingreso de datos básicos para el dimensionamiento
Población actual 138 alumnos Tasa de crecimiento 2.5 %Periodo de diseño 20 añosPoblación de diseño (P) Pf = Po * ( 1+ r*t/100 ) 207 alumnos Dotación de agua (D) 120 lts/habit/díaCoeficiente de retorno al alcantarillado (C) 80%Período de limpieza de lodos (N) 1 años
CálculosContribución unitaria de aguas residuales (q)
q = D x C 96 lts/hab/díaCaudal de aguas residuales (Q)
Q = P x q / 1000 19.872 m3/díaNOTA: EL VALOR MÁXIMO PERMISIBLE ES 20 m3/día
Período de retención hidráulico (PR)PR = 1,5 - 0,3 log (P x q) 5.05 horas
NOTA: EL PERÍODO DE RETENCIÓN MÍNIMO ES DE 6 HORAS
Período de retención hidráulico de diseño, PR 6.00 horas
Volumen para la sedimentación (Vs)Vs = 0,001 (P x q) x PR/24 4.97 m3
Area del tanque séptico (A) 10.00 m2
Profundidad requerida para la sedimentación (Hs)Hs = Vs/A 0.50 m
Volumen de digestión y almacenamiento de lodos, VdVd = 70 x 0,001 x P x N 14.49 m3
Profundidad requerida para la digestión y almacenamiento de lodos (Hd)Hd = Vd/A 1.45 m
Profundidad máxima de espuma sumergida (He)He = 0,7/A 0.07 m
Profundidad del dispositivo de salida respecto al nivel superior de espuma (Htee) 0.17 m
Profundidad libre entre la capa de lodo y el nivel inferior del dispositivo de salida (Ho)Ho = 0,82 - 0,26A -1.78 m
Ho adoptado (sujeto a un valor mínimo de 0,3 m) 0.30 mProfundidad de espacio libre (Hl)
Hl : mayor valor entre (0,1 + Ho) vs Hs 0.50 mProfundidad util total del tanque séptico (Ht)
Ht = He + Hl + Hd 2.02 mRelación largo : ancho 2.00
Ancho del tanque séptico (a) 2.24 mLongitud del tanque séptico (L) 4.48 m
Volumen total útil del tanque séptico (Vu)Vu = Ht x A 20.16 m3
NOTA: EL VOLUMEN MÍNIMO ES 3 m3NOTA: SI EL VOLUMEN ES MAYOR DE 5 m3 DIVIDIR EL TANQUEVolumen de la primera cámara (V1) 14.11 m3
1.- PROYECTO: "CONSTRUCCIÓN DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y SANEAMIENTO VISTA HERMOSA
Volumen de la segunda cámara (V2) 6.05 m3
Cálculo de los requerimientos de área de infiltración
Valor obtenido del test de percolación en el área disponible:Tiempo en minutos para el descenso de una pulgada 1.00Coeficiente de infiltración (Ci) 190.00 L/(m2.día)Area requerida para la infiltración (Ai) (Según Tablas)
Ai = Q/Ci 92.04 m2
Zanjas de infiltraciónAncho de zanja (Az) 0.90 mLongitud total de zanja requerida (Lz)
Lz = Ai/Az 102.27 mINGRESE LA LONGITUD TOTAL DE ZANJAS DE PERCOLACIÓN 102.00 mSubdimensionamiento, observar el proyecto!!
Cantidad de zanjas a usar 5.00
Longitud de cada Zanja 20.00 m
Pozo de absorción
Diámetro util del pozo (Dp) 2.60
N° de Pozos a usar 3
Profundidad requerida por pozo de absorción (Hp)
Hp=Ai/(pi x Dp)/N 3.75 m
TANQUE SEPTICO 01 CAMARA: Corte Longitudinal
TANQUE SEPTICO 01 CAMARA: Planta
TANQUE SEPTICO 02 CAMARAS: Corte Longitudinal
0.15 m
0.30 m
2.35 m 0.30 m
2.05 m1.75 m
0.15 m
3.10 m 1.35 m
TANQUE SEPTICO 02 CAMARAS: Planta
0.20 m
2.25 m
0.20 m
3.10 m 1.35 m
POZO PERCOLADOR: Corte longitudinal
3.75
2.60
TQ 1 TQ 2 TQ 3 TOTAL138 138 77 353
VER TABLASTABLA 1 COEFICIENTE DE ABSORCION DEL TERRENO
CALCULO DE POZO ABSORVENTE PARA UN GASTO DE 190 L/H/D
TIEMPO EN MINUTOS PARA 1" SUPERFICIE REQUERIDA POR PERSONA Y DIA EN M21 0.88 2 1.08 5 1.44
10 2.25 30 4.5
>30 NO CONVIENE
TABLA 2 COEFICIENTE DE ABSORCION DEL TERRENO
CALCULO DEL SISTEMA DE DRENAJETIEMPO EN MINUTOS PARA 1" SUPERFICIE NECESARIA EN M2 PARA 190 L/H/D
2 2.3 3 2.8 4 3.25 5 3.5
10 4.65 15 5.35 30 7 45 8.45 60 9.3
> 60 NO CONVIENE
TOTAL (M2)
SUPERFICIE REQUERIDA POR PERSONA Y DIA EN M2 PARA ESTE PROYECTO92.04
112.96 150.61 235.33 470.65
TOTAL (M2)PARA ESTE PROYECTO
0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
DISEÑO ESTRUCTURAL DEL TANQUE SEPTICO
2.- UBICACIÓNDEPARTAMENTO: AMAZONASPROVINCIA : UTCUBAMBADISTRITO : JAMALCALOCALIDAD : VISTA HERMOSA
DIMENSIONAMIENTO INTERNO DEL TANQUE SEPTICO
A B3.10 2.25 2.05 0.30 2.35
b/h = 1.50
Paredes
COEFICIENTES (k) PARA EL CÁLCULO DE MOMENTOS DE LAS PAREDES DE TANQUES SEPTICOS TAPA LIBRE Y FONDO EMPOTRADO
Reemplazando los datos en la ecuación se tiene:e = 18.57 cm
Asumimos; e = 20.00 cm el acero se distribuirá en una capa
Losa de cubierta
La losa de cubierta será considerada como una losa armada en dos sentidos y apoyada en sus cuatro lados
Espesor de los apoyos = 0.20 mLuz interna 2.25 mLuz de cálculo = 2.45 m
0.10 m ( alternativa 1)
Según el reglamento Nacional de Construcciones para losas macizas en dos direcciones, cuando la relación de las dos es iguala la unidad, los momentos flexionantes en las fajas centrales son:
MA = MB = CWL2
Donde , C 0.036
Peso propio = 240.00 kg/m2Carga viva = 150.00 kg/m2
W = 390.00 kg/m2
Reemplazando en la ecuación, se tiene:
MA = MB = 84.28 kg-m
Conocidos los valores de los momentos, se calcula el espesor útil "d" mediante el método elástico con la siguiente relación:
El espesor total €, considerando un recubrimiento de :r = 2.50 cm
10.00 cm (redondeado)Asumiremos de las dos alternativas el siguiente espesor: e 1 = 0.10 m
e 2 = 0.1 m
e = 0.15 m
Losa de fondo
Asumiendo un espesor de la losa de fondo igual a:e = 0.15 m
conocida la altura de agua de 2.05 m el valor de W, será:
Peso propio del agua = 2,050.00 kg/m2Peso propio del concreto = 360.00 kg/m2
W = 2,410.00 kg/m2
La losa de fondo será analizada como una placa flexible y no como una placa rígida, debido a que el espesor es pequeño en a la longitud; además la consideraremos apoyada en un medio cuya rigidez aumenta con el empotramiento. Dicha placaestará empotrada en los bordes.Debido a la acción de las cargas verticales actuantes para una luz interna de , 3.10 mse originan los siguientes momentos:
Momento de empotramiento en los extremos:M = - WL2/192 = -120.63 kg-m
Espesor1 = e1 =
e2 =
Momento en el centro:M = - WL2/384 = 60.31 kg-m
Para losas planas rectangulares armadas con armaduras en dos direcciones, Timosshenko recomienda los siguientescoeficientes:
Para un momento en el centro 0.0513Para un momento de empotramiento 0.5290
Momentos finales:Empotramiento = Me = -63.81 kg-m
Centro = Mc = 3.09 kg-m
Chequeo del espesor:El espesor se calcula mediante el método elástico sin agrietamiento considerando el máximo momento absoluto conla siguiente relación:
e = raiz((6M/(ft*b)))Siendo: ft 11.24 kg/cm2
M = 63.81 kg-me = 5.84 cm
El valor de ''e'' obtenido es menor que el asumido y considerando un recubrimiento de 4 cm, resulta:
e = 0.15 m
d = 0.11 m
Para determinar el área de acero de la armadura de la pared, de la losa de cubierta y de fondo, se considera la siguienterelación:
As = M/(fs*j*d)Donde:
M = Momento máximo absoluto en Kg-mfs = Fatiga de trabajo en kg/cm2j = Relación entre distancia de la resultante de los esfuerzos de compresión al centro de gravedad de los
esfuerzos de tensión.d = Peralte efectivo en cm.
Pared
Para el diseño estructural de la armadura vertical y horizontal se está considerando los siguientes momentos:Para la armadura vertical, Mx = 542.76 kg-mPara la armadura horizontal, My = 398.01 kg-m
Para resistir los momentos originados por la presión del agua se considera:fs = 900.00 kg/cm2n = 9
Se considera para el espesor de la pared= 0.20 mrecubrimiento = r = 0.10 m
k = 0.44J = 0.85
La cuantía mínima se determina mediante la siguiente relación:
b = 100.00 cme = 20.00 cm
As =0.0015*b*e = 3.00 cm2
Losa de cubierta
Para el diseño estructural de armadura se considera el momento en el centrode la losa cuyo valor permitirá definir el área de acero:
Para el cálculo se consideran:M = 84.28 kg-mfs = 1400 kg/cm2
J = 0.88d = 12.5 cm
La cuantía mínima recomendada es:As =0.0017*b*e = 2.55 cm2
b = 100.00 cme = 15.00 cm
Losa de fondo
Para el diseño estructural de armadura se considera el momento en el centrode la losa cuyo valor permitirá definir el área de acero:
Para el cálculo se consideran:M = 63.81 kg-m
B) DISTRIBUCION DE LA ARMADURA
fs = 900 kg/cm2J = 0.85d = 11.00 cm
La cuantía mínima recomendada es:
As =0.0017*b*e = 2.55 cm2
b = 100.00 cme = 15.00 cm
El chequeo por esfuerzo cortante tiene la finalidad de verificar si la estructura requiere estribos o no; y el chequeo por adherencia sirve para verificar si existe una perfecta adhesión entre el concreto y el acero de refuerzo:
Pared
Esfuerzo cortante:La fuerza cortante total máxima (V), será:
V = ra*h2/2
Reemplazando valores en la ecuación resulta:V = 2,101.25 kg
El esfuerzo cortante nominal (v), se calcula mediante:
v = V/(7/8*b*d)
Conocidos los valores, tenemos:
v = 2.40 kg/cm2
El esfuerzo permisible nominal en el concreto, para muros no excederá a:
Vmáx = 0.02*f'c = 3.50 kg/cm2
Por lo tanto, las dimensiones del muro por corte satisfacen las condiciones de diseño.
Adherencia:
Para elementos sujetos a flexión, el esfuerzo de adherencia en cualquier punto de la sección se calcula mediante:
4 4.45 2.35 41.8303.02.01.08 Encofrado y desencofrado losa superior 2 2.25 4.4503.02.01.09 Acero fy=4200 kg/cm203.02.01.10 Tarrajeo con impermeabilizante03.02.01.11 Cerco Perimètrico03.02.01.11.01 Excavaciòn y colocaciòn de cama de apoyo 20 0.50 0.50 0.60 3.0003.02.01.11.02 Madera Shungo 20 20.0003.02.01.11.03 Alambre de puas 10 23.00 230.00
03.02.02 TUB. CONEXIÓN -T. SEPTICO-POZO PERCOLADOR03.02.02.01 Limpieza del terreno03.02.02.02 Trazo, niveles y replanteo03.02.02.03 Excavación de zanjas hasta 1 m03.02.02.04 Refine y nevelación de fondos03.02.02.05 Cama de apoyo03.02.02.06 Relleno compactado de zanjas03.02.02.07 Tuberia UPVC, Ø 6"03.02.02.08 Tuberia PVC-SAL Pesado, Ø 4"
03.02.03 POZO PERCOLADOR03.02.03.01 Limpieza de terreno 6 D= 7.0803.02.03.02 Trazo y replanteo sin equipo 6 D= 4.0803.02.03.03 Excavación manual material normal 6 D= 3.58 4.3003.02.03.04 Relleno compactado a mano 6 D= 4.08 0.40 31.38
6 D= 3.08 -0.40 -17.8803.02.03.05 Relleno con grava 1/2"-3/4" 6 D= 3.58 3.50 211.39
6 D= 3.08 -3.50 -156.466 D= 2.60 0.40 12.74
03.02.03.06 Eliminación de material excedente03.02.03.07 Concreto f'c=140 kg/cm2 6 D= 3.58 0.40 24.16