| PARA AYUDAR A HACER OBRAS BIEN HECHAS. | |
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Si desea conocer mas, solicitenos su registro  ELECCIÓN DE UN DEPÓSITO DE AGUA EN HORMIGÓN ARMADO O PRETENSADO.   •Consiste en dar la posibilidad a una persona sin conocimientos de ingeniería a que pueda escoger aquel depósito que más se adapte a sus necesidades particulares. El punto de partida es la necesidad de construir un depósito, que en general, lleva implícito un dato básico: su volumen. Conocido este, lo siguiente que nos planteamos es como será el depósito más económico que tenga aquel volumen. O cómo será el depósito que ocupe menos espacio, o incluso una combinación de ambas. Es evidente que tenemos muchas opciones para conseguir un depósito con un volumen dado. Podemos emplear un depósito rectangular de hormigón armado, cilíndrico de hormigón armado, cilíndrico de hormigón pretensado o postensado. Cálculo y elección óptima de un depósito de agua, construido en hormigón armado o pretensado: Una vez elegida la tipología, nos faltará conocer sus dimensiones geométricas óptimas. Para dar solución al problema que planteamos se hace necesario estudiar una población lo más amplia posible de depósitos e ir acotando para cada volumen concreto aquella tipología que resulte más competitiva con los actuales precios del mercado. En la muestra se han calculado y valorado depósitos diferentes, de los cuales, la mitad, se han analizado con cubierta, y los otros sin cubierta. Se ha buscado un amplio espectro de volúmenes, desde 100 hasta 50.000 m3, y con alturas de agua muy habituales comprendidas entre los 2,0 y 8,0 m. La muestra de los depósitos se ha repartido de la siguiente manera: Rectangulares de hormigón armado con alturas de agua de H. = 2 -3 - 4 -5 -6 -7 y 8 m. Cilíndricos de hormigón armado con alturas de agua de H. = 2 -3 - 4 -5 -6 -7 y 8 m. finalmente cilíndricos de hormigón pretensado con alturas de agua de H. = 2 -3 - 4 -5 -6 -7 y 8 m. Que lógicamente se duplican por el hecho de que el depósito puede tener cubierta o no tenerla. Depósitos analizados: con el mismo reparto de tipologías y alturas de agua, para volúmenes de: 100 m3.- 200 m3.-300 m3.-400 m3.-500 m3.-750 m3.-1.000 m3.- 2.500 m3.-5.000 m3. 7.500 m3.-10.000 m3.-15.000 m3.-20.000 m3.-25.000 m3.- 35.000 m3. y 50.000 m3: En el presente ejemplo no se han valorado los depósitos pretensados con hormigón proyectado, puesto que se trata de una tecnología empleada por unas empresas muy concretas, con un precio que puede presentar oscilaciones en función de condicionantes de mercado de las propias empresas; y porqué entendemos que una vez conocidas las dimensiones óptimas podremos consultar el precio del depósito proyectado y compararlo con las demás ofertas disponibles. En cualquier caso, hemos podido comprobar que el precio de los depósitos pretensados con hormigón moldeado y con la unión articulada flexible, tiene un precio muy similar a los mismos depósitos resueltos con hormigón proyectado. Tampoco se han valorado los depósitos prefabricados por dos motivos, en primer lugar y al igual que en el caso anterior, por tratarse de elementos cuyo precio presenta oscilaciones en función de los condicionantes de mercado de las propias empresas de prefabricados. Y en segundo lugar, por entender que una vez conocidas las dimensiones óptimas del depósito será cuando debamos consultar el precio del mismo depósito prefabricado y compararlo con las diferentes ofertas disponibles de otros constructores. Precios de mercado adoptados: Después de consultar con diferentes empresas constructoras de ámbito regional y estatal, se han podido establecer unos precios de mercado para las diferentes unidades de obra relacionadas con la construcción de depósitos muy ajustados a la realidad. Conviene tener en cuenta que son precios estimativos, dado la situación actual. A los precios de ejecución material se les incrementará un 13% en concepto de gastos generales y un 6% en concepto de beneficio industrial; quedando por tanto, el precio de ejecución por contrata. 1.-Excavación de tierras de consistencia floja o de tránsito: 2,0·1,19 = 2,38 €/m3 2.-Relleno localizado de tierras procedentes de excavación. Extendidas y compactadas: 3,8·1,19 = 4,52 €/m3 3.-Suministro y vertido de grava limpia de río o zahorra artificial drenante. Extendida y compactada: 17,25·1,19 = 20,53 €/m3 4.-Impermeabilización de trasdós de muro con pintura brea-epoxi: 3,51·1,19 = 4,18 €/m2 5.-Suministro y colocación de membrana drenante de polietileno en trasdós de muro con fijación mecánica: 9,03·1,19 = 10,75 €/m2 6.-Suministro y vertido de hormigón de limpieza tipo HM-15: 50,0·1,19 = 59,50 €/m3 7.-Suministro y vertido de hormigón para armar del tipo HA-30: 70,0·1,19 = 83,30 €/m3 8.-Suministro y vertido de hormigón para estructuras pretensadas del tipo HP-35: 80,0·1,19 = 95,20 €/m3 9.-Suministro y vertido de hormigón proyectado para estructuras pretensadas del tipo HP-35 con espesores de entre 18 y 22 cm.: 380,0·1,19 = 452,00 €/m3 10.-Suministro y colocación de encofrado visto en paramentos planos: 30,0·1,19 = 35,70 €/m2 11.-Suministro y colocación de encofrado trepante visto en paramentos planos de altura superior a los 6,5 m: 50,0·1,19 = 59,50 €/m2 12.-Suministro y colocación de encofrado visto en paramentos curvos: 50,0·1,19 = 59,50 €/m2 13.-Suministro y colocación de encofrado trepante visto en paramentos curvos de altura superior a los 6,5 m: 65,0·1,19 = 77,35 €/m2 14.-Suministro y colocación de cimbra: 9,5·1,19 = 11,30 €/m3 15- Suministro y colocación de armaduras pasivas en barras corrugadas: 0,9·1,19 = 1,07 €/kg 16.-Suministro y colocación de armaduras activas para pretensado en el caso de tener un contrafuerte. Incluye las cabezas de anclaje, las operaciones de tesado, los andamios para el gato, la grúa, los dos operarios y las diferentes ayudas necesarias: 4,54·1,19 = 5,40 €/kg 17.-Suministro y colocación de armaduras activas para pretensado en el caso de tener dos contrafuertes. Incluye las cabezas de anclaje, las operaciones de tesado, los andamios para el gato, la grúa, los dos operarios y las diferentes ayudas necesarias: 4,96·1,19 = 5,90 €/kg 18.-Suministro y colocación de armaduras activas para pretensado en el caso de tener tres contrafuertes. Incluye las cabezas de anclaje, las operaciones de tesado, los andamios para el gato, la grúa, los dos operarios y las diferentes ayudas necesarias: 5,38·1,19 = 6,40 €/kg 19.-Suministro y colocación de armaduras activas para pretensado en el caso de tener cuatro contrafuertes. Incluye las cabezas de anclaje, las operaciones de tesado, los andamios para el gato, la grúa, los dos operarios y las diferentes ayudas necesarias: 5,80·1,19 = 6,90 €/kg 20.-Junta de estanqueidad e hidroexpansiva a disponer en los arranques de muros: 24,80·1,19 = 29,50 €/ml 21.-Junta de dilatación provista de junta de estanqueidad: 18,07·1,19 = 21,50 €/ml 22.-Suministro y colocación de neopreno zunchado para soporte de muro o cubierta: 27,31·1,19 = 32,50 €/dm3 (Ver precios actualizados correspondientes al año 08).  Análisis de paredes y solera de los depósitos. Rectangulares de hormigón armado: Todos los depósitos rectangulares que se han estudiado en este ejemplo están planteados con dos celdas. Ello es una buena práctica que se aconseja para poder seguir dando servicio en caso de tener que reparar o limpiar una de ellas. Se ha intentado buscar una geometría lo más cuadrada posible, como garantía de tener el mínimo perímetro a igualdad de superficie, de ahí que una misma celda tenga una dimensión aproximadamente doble a la otra. El espesor mínimo de pared adoptado por razones constructivas es de 30 cm. Un espesor menor impediría el paso de la bomba de hormigonado. Se ha considerado que el depósito se encuentra enterrado hasta la mitad de la pared. Y el resguardo adoptado en todos los casos es de 50 cm. En cuanto a la fisuración se ha supuesto que el líquido contenido por el depósito no es químicamente agresivo y que no se encuentra excesivamente solicitado por factores ambientales extremos, con lo que hemos adoptado una abertura máxima de fisura de wmáx = 0,2 mm, tanto en la cara exterior como en la interior. Para el cálculo de la pared se han hecho las siguientes consideraciones, que entendemos son suficientemente generalistas: -Peso específico del agua: .. = 10 KN/m3. -Peso específico de las tierras del relleno: .t = 19 KN/m3. -Angulo de rozamiento interno de las tierras del relleno: f = 27,5º -Sobrecarga sobre el relleno: q = 4,0 KN/m2. -Tensión admisible sobre el terreno de cimentación: sadm = 2,0 kp/cm2. -Coeficiente de rozamiento hormigón-suelo: µ = 0,577. -También se considera el axil que transmite la reacción de la cubierta al muro. Con todo ello se han calculado los momentos flectores de eje horizontal y eje vertical, así como el máximo esfuerzo cortante haciendo uso de las tablas de Bares (1970). También se ha buscado el valor de la tracción que genera el empuje de agua, y por supuesto, se ha impuesto una abertura de fisura inferior al máximo admisible de 0,2 mm. Todo combinado y con los coeficientes de seguridad establecidos en el segundo capítulo de la tesina, pudiendo encontrar las dimensiones geométricas y armaduras necesarias de la pared. Para los depósitos de pequeño tamaño se considera una única solera por razones funcionales y económicas. Mientras que para los de mayor tamaño, se dispone una zapata en el muro perimetral, y una solera de 20 cm. de espesor en la parte central, ya mucho menos solicitada. El conjunto del muro perimetral con su zapata debe verificar la estabilidad al deslizamiento y al vuelco con los coeficientes que marca Jiménez Salas et al (1981) de 1,50 y 2,0 respectivamente. Para soportar la cubierta también serán necesarios pilares y zapatas interiores. Una vez establecida la geometría y armaduras de cada depósito se deben cubicar con todas las unidades constructivas que lo componen y buscar su precio final. Habiendo considerado los siguientes capítulos: -Movimiento de tierras, drenaje y preparación del terreno. -Pilares y zapatas interiores. -Zapatas de los muros perimetrales. -Solera interior del depósito. -Alzados de los muros perimetrales. -Vigas principales de cubierta. -Cubierta del depósito. Dada la repercusión que supone para el depósito el disponer de cubierta, especialmente en los de gran superficie, se han separado dos situaciones: los depósitos que tienen cubierta y aquellos que no la tienen. En el Anejo de Cálculo adjuntamos el cálculo de todos los depósitos rectangulares de la muestra, así como la cubicación y coste de los mismos. Se trata del total de depósitos rectangulares analizados, con un volumen comprendido entre 100 y 50.000 m3, y una altura de agua entre 2,0 y 8,0 m. Depósitos cilíndricos de hormigón armado: Los depósitos cilíndricos planteados no se han dividido en dos celdas como sucedía en el caso rectangular, por ser una práctica muy poco habitual en la tipología cilíndrica. El espesor mínimo de pared adoptado por razones constructivas también es de 30 cm. Se ha considerado que el depósito se encuentra enterrado hasta la mitad de la pared. Y el resguardo adoptado en todos los casos es de 50 cm. En cuanto a la fisuración también se ha supuesto que el líquido contenido por el depósito no es químicamente agresivo y que no se encuentra excesivamente solicitado por factores ambientales extremos, con lo que hemos adoptado una abertura máxima de fisura de wmáx = 0,2 mm, tanto en la cara exterior como en la interior. Para el cálculo de la pared solo se han considerado los esfuerzos debidos a la carga hidrostática, puesto que los valores del empuje de tierras que hemos obtenido es muy reducido, y en general, quedan por debajo la armadura mínima. Se han hecho las siguientes consideraciones, que entendemos son suficientemente habituales: -Peso específico del agua: .. = 10 KN/m3. -Tensión admisible sobre el terreno de cimentación: sadm = 2,0 kp/cm2. -Coeficiente de rozamiento hormigón-suelo: µ = 0,577. -También se considera el axil que transmite la reacción de la cubierta al muro. Para poder resolver el depósito cilíndrico ha sido necesario encontrar las cuatro constantes de integración C1, C2, C3 y C4 que permiten hallar el campo de desplazamientos y esfuerzos en una lámina cilíndrica como la planteada. La simplificación que puede hacerse en muchos casos de considerar nulas las dos primeras constantes, aquí no ha sido posible contemplarla, pues son muchos los depósitos analizados con geometrías poco convencionales, que no cumplen los requisitos para poder realizar aquella simplificación. Una vez resuelto el sistema lineal de cuatro ecuaciones con cuatro incógnitas, ya es inmediato conocer el valor del momento flector y esfuerzo cortante en el arranque, así como el esfuerzo axil de tracción. Que combinado con el cálculo de la abertura de fisura nos permite dimensionar la pared del depósito siguiendo lo establecido en el segundo capítulo de este ejemplo. En toda la muestra de depósitos cilíndricos armados se ha dispuesto una zapata en el muro perimetral, y una solera de 20 cm. de espesor en la parte central. El conjunto del muro perimetral con su zapata debe verificar la estabilidad al deslizamiento y al vuelco en las mismas condiciones que hemos enunciado para el caso rectangular. Una vez establecida la geometría y armaduras de cada depósito se deben cubicar con todas las unidades constructivas que lo componen y buscar su precio final. Hemos considerado los siguientes capítulos: -Movimiento de tierras, drenaje y preparación del terreno. -Pilares y zapatas interiores. -Zapatas de los muros perimetrales. -Solera interior del depósito. -Alzados de los muros perimetrales. -Vigas principales de cubierta. -Cubierta del depósito. También se han separado dos situaciones: los depósitos que tienen cubierta y aquellos que no la tienen. En el Anejo de Cálculo adjuntamos el cálculo de todos los depósitos cilíndricos de hormigón armado de la muestra, así como la cubicación y coste de los mismos. Se trata de un total de depósitos cilíndricos analizados, con un volumen comprendido entre 100 y 50.000 m3, y una altura de agua entre 2,0 y 8,0 m. Depósitos cilíndricos pretensados con hormigón moldeado: El espesor mínimo de pared adoptado por razones constructivas en toda la muestra de depósitos cilíndricos de hormigón pretensado ha sido de 30 cm. Ello es así porqué un espesor menor no permite el paso de la bomba de hormigonado. A fin de mantener la coherencia con las tipologías anteriores, también se ha considerado que el depósito se encuentra enterrado hasta la mitad de la pared y con un resguardo de 50 cm. En cuanto a la fisuración también se ha supuesto que el líquido contenido por el depósito no es químicamente agresivo y que no se encuentra excesivamente solicitado por factores ambientales extremos, con lo que hemos adoptado una abertura máxima de fisura de wmáx = 0,2 mm, tanto en la cara exterior como en la interior. Para el cálculo de la pared se ha buscado la Función Hidrostática de Pretensado (FHP) y también la Función Uniforme de Pretensado (FUP), adoptando una tensión de compresión circunferencial adicional mínima de sres = 1,0 N/mm2. Se han valorado las pérdidas de pretensado suponiendo que los cordones son del tipo lubrificado. Para todos los depósitos de la muestra se ha hecho el cálculo en el caso de tener uno, dos, tres o cuatro contrafuertes, escogiendo para cada caso la solución más económica. También se ha valorado manera diferente la armadura activa en función del número de contrafuertes, ya que de ello depende directamente el número de cabezas de anclaje y operaciones de tesado. En toda la muestra de depósitos cilíndricos pretensados se ha supuesto que la unión pared-solera es del tipo articulada flexible. Por tanto, los esfuerzos en el arranque serán casi despreciables y hemos podido disponer una solera de tan solo 20 cm. de espesor. A excepción lógicamente de las zapatas de los pilares interiores que soportan la cubierta que tendrán un canto mayor por cuestiones de punzonamiento. Una vez establecida la geometría y armaduras de cada depósito se deben cubicar con todas las unidades constructivas que lo componen y buscar su precio final. Hemos considerado los siguientes capítulos: -Movimiento de tierras, drenaje y preparación del terreno. -Pilares y zapatas interiores. -Solera del depósito. -Alzados de los muros perimetrales. -Vigas principales de cubierta. -Cubierta del depósito. También se han separado dos situaciones: los depósitos que tienen cubierta y aquellos que no la tienen. En el Anejo de Cálculo adjuntamos el cálculo de todos los depósitos cilíndricos de hormigón pretensado de la muestra, así como la cubicación y coste de los mismos. Se trata de un total de 224 depósitos cilíndricos analizados, con un volumen comprendido entre 100 y 50.000 m3, y una altura de agua entre 2,0 y 8,0 m. Depósitos cilíndricos pretensados con hormigón proyectado: Una posible alternativa para resolver un depósito cilíndrico pretensado es emplear hormigón proyectado, en lugar del hormigón moldeado contemplado en nuestro ejemplo de depósitos. En este caso, no existen limitaciones constructivas al espesor de pared, y en general se emplean espesores comprendidos entre los 18 y 22 cm. También es habitual disponer una unión monolítica entre la pared y la solera Ahora bien, en la presente ejemplo no se han valorado los depósitos pretensados con hormigón proyectado, puesto que se trata de una tecnología empleada por unas empresas muy concretas, con un precio que puede presentar oscilaciones en función de condicionantes de mercado de las propias empresas; y porqué entendemos que una vez conocidas las dimensiones óptimas podremos consultar el precio del depósito proyectado y compararlo con las demás ofertas disponibles. Por otra parte, queremos destacar la similitud de precio existente entre el depósito pretensado de hormigón moldeado planteado con unión articulada flexible, y otro depósito de la misma capacidad pero resuelto con hormigón proyectado y unión monolítica. Veámoslo: Depósito cilíndrico pretensado con hormigón moldeado (coste de 1 m2): - Hormigón de pretensado HP-35: 0,30 m3 · 95,20 €/m3 = 28,6 € - Armaduras pasivas, barras corrugadas: 44 kg/m3 · 0,30 m3 · 1,07 €/kg = 14,1 € - Encofrado curvo visto: 2,0 m2 · 59,50 €/m2 = 119,0 € Total: 162 € Depósito cilíndrico pretensado con hormigón proyectado (coste de 1 m2): - Hormigón proyectado HP-35: 0,20 m3 · 452,0 €/m3 = 90,4 € - Armaduras pasivas, barras corrugadas: 85 kg/m3 · 0,20 m3 · 1,07 €/kg = 18,2 € - Encofrado curvo visto: 1,0 m2 · 59,50 €/m2 = 59,5 € Total: 168 € Vemos que suponiendo una armadura activa análoga en los dos casos, obtenemos un precio francamente similar. Depósitos prefabricados: Tampoco se han valorado los depósitos prefabricados por dos motivos, en primer lugar y al igual que en el caso anterior, por tratarse de elementos cuyo precio presenta oscilaciones en función de los condicionantes de mercado de las propias empresas de prefabricados. Y en segundo lugar, por entender que una vez conocidas las dimensiones óptimas del depósito será cuando debamos consultar el precio del depósito prefabricado y compararlo con las diferentes ofertas disponibles de otros constructores. Análisis de los pilares y zapatas interiores este ejemplo: Pilares interiores Los pilares son los encargados de soportar la cubierta transmitiendo sus cargas a las zapatas interiores, que conviene independizar del resto de la solera del depósito. En los depósitos rectangulares se disponen alineados en filas separadas 5,0 m. y con una separación entre ellos de unos 10,0 m. Ello significa que las vigas principales de cubierta tendrán una luz de 10,0 m. y las placas de cubrición de 5,0 m. En el caso cilíndrico se disponen en alineaciones circulares y con separaciones análogas al caso anterior. Se propone usar unos pilares cuadrados de 0,45 m. de lado en todos los casos, armados con 8 ø12 y cercos ø8c/20 cm. Ello equivale a tener una cuantía de 55 kg/m3; valor que lógicamente emplearemos en la cubicación de los diferentes depósitos de la muestra. Zapatas interiores En cuanto a las zapatas interiores, se han dimensionado para que con la carga axil que le transmite la cubierta por medio del pilar, así como la carga de agua con el depósito lleno, transmitan una tensión al terreno de cimentación inferior a la tensión admisible que hemos establecido en sadm = 2,0 kp/cm2. Adjuntamos el Anejo de Cálculo con la justificación del dimensionamiento de las zapatas interiores, con su cubicación de hormigón, armaduras y encofrado. Por su parte, la solera interior es un elemento estructural muy poco solicitado, para el que hemos adoptado un espesor constante de 20 cm. La armadura mínima a disponer en sus dos caras es de malla ø10c/15x15 cm, lo que supone una cuantía de 91 kg/m3. Análisis de la cubierta. Placas de cubierta: Las placas de cubierta pueden construirse en un taller de prefabricación y transportarse posteriormente a la obra. Son las responsables últimas del cubrimiento del depósito. Su luz de cálculo es de 5,0 m, y apoyan sobre las propias paredes del depósito y sobre las vigas principales. Su espesor es de 15 cm. Han sido calculadas para soportar su propio peso, una capa de grava de 10 cm, así como una sobrecarga de uso de 100 kp/m2. En el Anejo de Cálculo adjuntamos toda la justificación de la que se desprende la siguiente cubicación: - Hormigón para armar HA-30: 0,15 m3/m2 - Armaduras pasivas en barras corrugadas: 18,60 kg/m2 - Encofrado plano visto (laterales placa): 0,36 m2/m2 Vigas principales de cubierta: Las vigas principales de cubierta apoyan sobre las paredes perimetrales del depósito y en los pilares interiores. Sobre ellas descansan las placas. Su luz de cálculo es de 10,00 m. Proponemos que sean unas vigas de sección rectangular de 45 cm. de anchura y 70 cm. de canto. En el Anejo de Cálculo adjuntamos toda la justificación de la que se desprende la siguiente cubicación: - Hormigón para armar HA-30: 0,32 m3/ml - Armaduras pasivas en barras corrugadas: 53 kg/ml - Encofrado plano visto (laterales y fondo viga): 1,85 m2/ml - Cimbra: 0,55·H m3/ml |
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