6. diseño estructural

Sección 6
Contenido e Índices
CONTENIDO E ÍNDICES
6.
DISEÑO ESTRUCTURAL .................................................................................................................................. 6-1
6.1 PRETRATAMIENTO .............................................................................................................................................. 6-1
6.2 EDIFICIOS, CASETAS, CAJAS DE DISTRIBUCIÓN Y CÁRCAMO DE BOMBEO ............................................................ 6-1
6.2.1
Códigos Empleados .................................................................................................................................. 6-1
6.2.2
Cargas utilizadas en el diseño.................................................................................................................. 6-2
6.2.3
Acciones Accidentales .............................................................................................................................. 6-3
6.3 CONSIDERACIONES ESTRUCTURALES Y MÉTODOS DE DISEÑO ........................................................................... 6-4
6.4 DISEÑO ESTRUCTURAL ....................................................................................................................................... 6-4
6.4.1
Descripción de la memoria de cálculo ..................................................................................................... 6-6
6.5 SISTEMA LAGUNAR ............................................................................................................................................. 6-9
6.5.1
Movimientos de Tierra ............................................................................................................................. 6-9
6.5.2
Protección de Taludes e Impermeabilización ........................................................................................ 6-12
6.5.3
Dispositivos de Entrada, Interconexión y Salida ................................................................................... 6-13
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 6 - 1 Volúmenes de Movimiento de Tierras en Primera Etapa ............................................... 6-9
Tabla 6 - 2 Volúmenes de Movimiento de Tierras en Segunda Etapa ............................................ 6-11
ÍNDICE DE FIGURAS
fgh
6-i
Sección 6
Diseño Estructural
6. DISEÑO ESTRUCTURAL
La presente memoria descriptiva comprende lo relativo al diseño estructural del edificio principal,
estructuras de interconexión, casetas y tanques para la PTAR Este de Matamoros, Tamaulipas.
Se mencionan los criterios de diseño, métodos empleados en el diseño estructural que conforman el
proyecto, así como los reglamentos y normas técnicas bajo las cuales se diseñaron dichas
estructuras.
De acuerdo a los niveles y a la geometría indicada en los planos de ingeniería de proceso, se
revisaron las condiciones criticas de carga para cada una de las estructuras que conforman el
proyecto, y los tanques se diseñaron usando métodos que recomienda la Asociación Portland del
Cemento (PCA) las cuales se citan en el manual de diseño, construcción y operación de tanques de
agua potable de la CNA.
El edificio que se encuentra en el proyecto se ha diseñado bajo el reglamento de construcción local y
sus normas técnicas complementarias para diseño estructural.
La cimentación de los tanques y del edificio, se diseñaron de acuerdo a la información contenida en
el estudio de mecánica de suelos realizado para este proyecto. De este estudio se tomaron los
parámetros para analizar los empujes del terreno sobre los tanques, ya que se encuentran enterrados.
6.1
PRETRATAMIENTO
El pretratamiento del sistema lagunar consiste de un sistema de cribado y desarenación en donde se
llevará a cabo la retención y sedimentación de los sólidos gruesos y partículas pesados (gravedad
especifica superior a 2), así mismo se retendrán los objetos flotantes, evitando de esta forma un
azolvamiento prematuro en el sistema lagunar.
En esta sección se presentan los criterios de diseño y las memorias de cálculo de las estructuras que
componen el sistema de tratamiento.
6.2
EDIFICIOS, CASETAS, CAJAS DE DISTRIBUCIÓN Y CÁRCAMO DE BOMBEO
El diseño y cálculo del edificio principal, las casetas, cajas de distribución y el cárcamo de bombeo que
alimenta el agua a los edificios e instalaciones de la planta de tratamiento se diseñaron utilizando los
siguientes criterios:
6.2.1 Códigos Empleados
A continuación se mencionan los reglamentos, normas técnicas y manuales de diseño que se
emplearon en el diseño de las diferentes estructuras que conforman el proyecto.
General Construcción:
Manual de diseño, construcción y operación de tanques de agua potable de la CNA, 1998.
fgh
6-1
Sección 6 – Diseño Estructural
Estructuras de Concreto:
ACI-350-R89, Estructuras sanitarias para el mejoramiento del medio ambiente.
ACI-318-99, Reglamento de las construcciones de concreto reforzado.
Estructuras de Acero:
IMCA, Instituto Mexicano de la Construcción en Acero, A. C., 1a Ed.
Estructuras de Mampostería:
NTC D.F.
Cimentaciones:
NTC D.F.
Manual de diseño, construcción y operación de tanques de agua potable de la CNA 1998.
Sismo:
NTC D.F.
Manual de Obras Civiles CFE 1997.
Viento:
NTC D.F.
Manual de Obras Civiles CFE 1997.
NTC D.F, indica Normas Técnicas Complementarias del reglamento de construcción del
DISTRITO FEDERAL.
6.2.2 Cargas utilizadas en el diseño.
Las cargas consideradas se tomaron de acuerdo a las Normas Técnicas Complementarias del Distrito
Federal, al reglamento del ACI-350-R89, y se tomó en cuenta la recomendación mas crítica de
ambos reglamentos.
CARGAS MUERTAS.
Las cargas muertas corresponden a los pesos volumétricos de los materiales utilizados en la
construcción, y se presentan a continuación algunos pesos volumétricos de los materiales más
usados en este diseño.
Concreto reforzado
2400 kg/m³.
Acero estructural
7840 kg/m³.
Ladrillo de lama
1600 kg/m³.
Rellenos compactados
1700 - 2080 kg/m³.
Agua Residual
1040 kg/m³.
CARGAS VIVAS.
Las cargas vivas para el diseño de los tanques se tomaron de acuerdo a lo marcado por el ACI-350R89 y se citan a continuación algunas de ellas.
fgh
6-2
Sección 6 – Diseño Estructural
Las cargas vivas en pasarelas, escaleras, entrepisos de oficinas y laboratorios deben ser de un
mínimo de 488 kg/m². En los cuartos para equipo pesado donde las máquinas puedan llegar a
desarmarse y almacenarse en el piso, se recomienda diseñar las losas de entrepiso para un mínimo
de carga viva de 1465 kg/m².
En tanques que se construyan sobre el nivel del terreno se considera una carga viva en la losa tapa
(cuando el tanque cuente con ella) de 120 kg/m².
En tanques enterrados, la carga viva en la losa tapa si se cuenta con ella no deberá ser menor a 488
kg/m².
Para las estructuras de oficinas administrativas y techumbres ligeras se consideró lo marcado por el
reglamento de construcción local.
Entrepiso de oficinas 250 kg/m².
Azotea con pendiente menor al 5% 100 kg/m².
Azotea con pendiente mayor al 6% 40 kg/m².
6.2.3 Acciones Accidentales
SISMO
Para el diseño sísmico se tomaron en cuenta los parámetros marcados por las recomendaciones del
Manual de obras civiles de CFE, a continuación se muestran los parámetros para diseño sísmico
marcados por las Normas Técnicas del reglamento de construcción del D.F.
El factor de comportamiento sísmico Q para tanques de acuerdo a CFE 1997 y CNA 1998 se tomó
igual a 1.5 para tanques de concreto reforzado.
VIENTO
Para el diseño por viento de las diferentes estructuras de la estación de bombeo No. 1 se tomó en
cuenta los parámetros marcados por las recomendaciones del Manual de obras civiles de CFE.
PRESION LATERAL DEL TERRENO Y EMPUJE HIDROSTATICO
Para los empujes del terreno se consideró la teoría de presiones de suelo de Rankine con los
siguientes parámetros para obtener los empujes laterales.
Peso volumétrico del material
2080 kg/m³ (valor máximo)
1700 kg/m³ (valor mínimo)
Para los empujes estáticos del nivel freático se tomó un peso volumétrico del agua igual a 1000
kg/m³.
Para los empujes hidrostáticos del líquido contenido (aguas negras) se tomó un peso volumétrico del
agua igual a 1040 kg/m³.
fgh
6-3
Sección 6 – Diseño Estructural
6.3
CONSIDERACIONES ESTRUCTURALES Y MÉTODOS DE DISEÑO
Las bases de diseño de los tanques de concreto reforzado que conforman el proyecto de la PTAR
Este, se han diseñado bajo los siguientes principios:
Para el diseño de los tanques las acciones principales a las que se someten son las del empuje
hidrostático del agua, el empuje del terreno, así como los empujes del agua subterránea.
TANQUES RECTANGULARES.
Como principio básico para los tanques rectangulares se considera que predominan los esfuerzos de
flexo-tensión.
Dependiendo de la relación longitud – altura el análisis de los muros se revisó tomando en cuenta la
elástica de una viga para muros con relación longitud altura mayor a 3, para los que no cuentan con
losa tapa y tengan esta relación de altura se considera una viga en voladizo empotrada en su base,
para tanques con relación longitud – altura menor a 3 se tomó en cuenta la teoría de placas delgadas
y se basó el análisis en las tablas de la Asociación del Cemento Portland (PCA) en el documento
Rectangular Concrete Tanks (1969 revisión 1981).
6.4
DISEÑO ESTRUCTURAL
El diseño estructural de los elementos de concreto reforzado se basó en el método de Diseño por
Resistencia, usando cargas factorizadas (U), resistencias especificadas del acero de refuerzo (fy) y
del concreto (f´c) y factores de reducción ().
Se contempla un requisito básico para el diseño dado por las recomendaciones del ACI-350-R89, el
cual consiste en fijar un espesor mínimo de 0.30 metros para los muros con altura mayor a 3.00 m.
Los factores de carga descritos (U) en el ACI-350-R89, se describen a continuación:
Presión lateral de tierra (H):
1.70
Presión lateral del liquido (F):
1.70
Además se contempla un factor por durabilidad sanitaria aplicable al acero de refuerzo:
Refuerzo en flexión:
1.30 U
Tensión directa:
1.65 U
Tensión diagonal:
1.30 U
Factores de Reducción de la Resistencia.
El ACI-350-R89 marca los mismos factores de reducción de la resistencia que los del ACI-318-99.
A continuación se presentan los más comunes usados en el diseño de los tanques.
Flexión sin carga axial
0.90
Carga axial y carga axial con flexión,
Tensión axial y tensión axial con flexión
0.90
Compresión axial y flexo compresión axial,
Elementos con refuerzo en espiral
fgh
0.75
6-4
Sección 6 – Diseño Estructural
Otros elementos reforzados
0.70
Cortante y torsión
0.80
Combinaciones de Cargas básicas.
Las combinaciones de carga usadas en el diseño de los diferentes tanques, se basan en las
recomendaciones del ACI-318-99 y ACI-350-R89, las cuales también se citan en el Manual de
diseño de CNA y que a continuación se muestran:
La resistencia requerida (U) se analizó bajo las siguientes combinaciones de carga.
Carga muerta + Carga viva
U= 1.4 D + 1.7 L
Si se incluyen los empujes laterales del terreno y/o los empujes hidrostáticos del Agua (H) la
combinación será la siguiente:
U= 1.4 D + 1.7 L + 1.7 H
Se evalúa también esta combinación con el efecto de la carga viva (L) igual a cero para lo cual la
carga muerta se reduce al 90% de su valor
U= 0.9 D + 1.7 H
Para las combinaciones donde se tome en cuenta las acciones del viento (W) en la que se tenga que
evaluar con la condición de carga viva se toma la siguiente combinación:
U=0.75(1.4 D + 1.7 L + 1.7 W)
Para la condición de carga viva igual a cero se toma la siguiente combinación
U= 0.9 D + 1.3 W
Para la condición de incluir los efectos del sismo (E) se aplican las mismas combinaciones para el
viento pero remplazando W por 1.1 E
Resistencias Específicas para Materiales del Concreto Reforzado.
Limite de fluencia para el acero de refuerzo (fy):
4200 kg/cm².
No se deberá basar los diseños en una resistencia a la fluencia del acero de refuerzo fy que exceda
de 5500 kg/cm², según ACI-318 (9.4)
Resistencia a compresión a los 28 días para el concreto:
250 kg/cm².
El concreto que se utilice en los elementos estructurales de los tanques para los sistemas de agua
potable, tendrá una resistencia a la compresión a los 28 días f’c no menor a 250 kg/cm², según CNA
IV-40 Manual de diseño de tanques de agua potable.
fgh
6-5
Sección 6 – Diseño Estructural
6.4.1 Descripción de la memoria de cálculo
La descripción de la memoria de cálculo, es un pequeño resumen de los procedimientos, o análisis
empleados en el contenido de este capítulo, los cuales se presentan a continuación:
En el Edificio de Operación.
-
En la hoja número uno se presenta el análisis de cargas gravitacionales utilizadas en el cálculo para
el diseño de losas llenas (macizas); en esta hoja se menciona la reglamentación utilizada en este
cálculo.
-
La losa nervada consiste en una combinación monolítica de nervaduras regularmente espaciadas, y
una losa colocada en la parte superior que actúa en dos direcciones ortogonales. En la hoja numero
dos están los valores calculados relacionados al análisis de cargas gravitacionales para el uso de
losas nervadas (aligeradas).
-
El análisis de las losas de cubierta, se presentan en la hoja numero tres, y éste cálculo se realiza
empleando la tabla 4 del método 3 del ACI, esta es utilizada para la distribución de cargas en cada
dirección, y así poder obtener los esfuerzos cortantes y flexionantes de cada una de las nervaduras,
las cuales están emulando a una viga continua para su mejor apreciación y análisis.
-
En la hoja numero cuatro de la memoria de cálculo esta referida a la distribución de cargas en
nervaduras (vigas continuas), así como los detalles de los armados correspondientes a cada
nervadura.
-
Se presenta en la hoja numero cinco el detallamiento de armado en las nervaduras que componen la
estructura.
-
En las hojas número seis y siete esta el detallamiento de los armados de las trabes utilizadas,
indicando el numero de varilla a utilizar, así como las secciones de cada trabe utilizada.
-
En las hojas ocho y nueve se presentan los análisis de los esfuerzos cortantes y flexionantes de cada
una de las nervaduras emulando a una viga continua y la obtención del área de acero requerida,
calculadas por las siguientes fórmulas:
As = b d / m - ((bd / m)2 – 2Mub / Øfym)1/2
m = fy / 0.85 f´c
-
El análisis de los esfuerzos cortantes y flexionantes de cada trabe son presentados en la hoja numero
diez, donde, se obtiene el área de acero requerida por flexión, así como, la separación y la
distribución de estribos, de acuerdo al cortante resistente de la sección de concreto (ØVc/u).
ØVc = 0.85x0.53x(f´c) 1/2 b d
-
Los detalles de secciones de castillos y armados para las distintas cargas axiales son presentados en
la hoja número once
-
En la hoja numero doce se realiza el diseño por flexión, cortante y penetración de la zapata Z-1 para
una descarga axial de 5.5 ton. y se encuentra ubicada en los ejes G-5
-
El diseño por flexión, cortante y penetración se presenta en la hoja numero trece , y esto es para la
zapata Z-2 con una descarga axial de 8.5 ton. y se encuentra ubicada en los ejes F-X2, 8-Y12 y E-3.
fgh
6-6
Sección 6 – Diseño Estructural
-
En la hoja numero catorce se realiza el diseño por flexión, cortante y penetración de la zapata Z-3
para una descarga axial de 17.0 ton., y esta se encuentra ubicada en los ejes F-8
-
Se presentan en la hoja número quince los detalles de cimentación, el anclaje de castillos a las cepas
y tabla de zapatas.
-
En la hoja titulada edificio administrativo y de operación se presenta la planta arquitectónica con la
ubicación de descargas axiales y las zapatas correspondientes.
-
Para la hoja número dieciséis se realiza el análisis de cargas gravitacionales para el uso de losaacero sección 4 y la determinación de la viga Joist, a emplearse de acuerdo a su longitud y a su área
tributaria.
-
Análisis de los esfuerzos cortantes y flexionantes de la trabe T-2 y la obtención del área de acero
requerida por flexión, así como, la separación y distribución de estribos de acuerdo al cortante
resistente de la sección de concreto (Ø Vc/u), el resultado de lo anterior se observa en la hoja
número diecisiete.
-
En la hoja número dieciocho esta el resultado de la determinación de las masas actuantes para la
obtención del cortante basal en el análisis sísmico, así como, las especificaciones que deberán
respetarse en la mampostería.
-
Para la hoja diecinueve se presenta la revisión de la capacidad a cortante de los muros en el sentido
longitudinal del inmueble, mediante el método simplificado.
-
En la hoja número veinte se hace a revisión de la capacidad a cortante de los muros en el sentido
transversal del inmueble, aplicando el método simplificado.
-
En la hoja correspondiente a las cajas de derivación se presentan las secciones propuestas, así
como el cálculo de la cantidad de acero necesario y el arreglo que éste debe llevar.
En la Caseta de Vigilancia
-
Se presenta la hoja número uno con título caseta de acceso vista en planta, la cual muestra la planta
arquitectónica con su estructuración
-
En la hoja número dos se presenta el análisis de las cargas gravitacionales para el uso de losas
llenas (macizas)
-
Análisis de las losas de cubierta, empleando el método 3 del ACI, obteniendo los esfuerzos
cortantes y flexionantes de cada nervadura, esto se puede observar en la hoja número tres de la
sección correspondiente.
-
En la hoja número cuatro de esta sección se presenta el análisis de los esfuerzos cortantes y
flexionantes de cada trabe y la obtención del área de acero requerida por flexión (As) y la
separación y distribución de estribos de acuerdo al cortante resistente de la sección de concreto
(Ø Vc/u)
As = b d / m - ((bd / m)2 – 2Mub / Øfym)1/2
m = fy / 0.85 f´c
ØVc = 0.85x0.53x(f´c) 1/2 b d
fgh
6-7
Sección 6 – Diseño Estructural
-
En la hoja número cinco esta el detalle del armado de las trabes correspondientes a la estructura
-
En la hoja número seis esta el detalle del armado de las nervaduras correspondientes a la losa
-
Para la hoja número siete se presenta la determinación de las masas actuantes para la obtención del
cortante basal en el análisis sísmico
-
Para la hoja número ocho se presenta la revisión de la capacidad al cortante de los muros en el
sentido longitudinal del inmueble, empleando el método simplificado.
-
La revisión de la capacidad al cortante de los muros en el sentido transversal del inmueble,
mediante el método simplificado, lo anterior se muestra en la hoja número nueve de esta sección.
-
En la hoja número diez se presentan los resultados obtenidos del diseño por flexión y cortante de la
cimentación, así como los detalles tipo de la cimentación y el anclaje de los castillos a cepas.
-
En las páginas once y doce, se muestra el cálculo de la volumetría de la obra estructural.
-
En las hojas trece y catorce están los precios unitarios correspondientes a la obra estructural de la
caseta de vigilancia y a la cimentación de dicha caseta.
fgh
6-8
Sección 6
Diseño Estructural
6.5
SISTEMA LAGUNAR
La conformación del sistema lagunar requiere de la utilización de material arcilloso del mismo sitio
de la planta, así como de material de banco. La arcilla que se encontró en el sitio de la planta
presenta una plasticidad media por ejemplo un CL, la cual presenta cambios volumétricos más
manejables desde el punto de vista constructivo, sin embargo el material localizado en el banco de
material seleccionado cuenta con un material de Plasticidad y Compresibilidad alta (CH), con
cambios volumétricos considerables que hacen complicada su manejabilidad y presentan
susceptibilidad alta al agrietamiento.
6.5.1 Movimientos de Tierra
El sistema lagunar de tratamiento de aguas residuales implica una inversión importante en el
movimiento de tierras, con este fin se desarrollaron los cálculos y estimaciones del esfuerzo
necesario para su conformación.
Volumen de Material
Los volúmenes de movimiento de tierra se obtuvieron por método gráfico computacional con el
apoyo del programa Land de Autodesk. La utilización de este programa, así como las
recomendaciones de geotecnia, determinaron los niveles de desplante de las estructuras, permitiendo
hacer balances de material y establecer los niveles económicamente más convenientes. En este
programa se generaron las superficies del terreno natural y de las lagunas y se procedió a hacer
secciones a cada 20 metros. Con base en los resultados obtenidos se calculó el volumen de material
a cortar, retirar y rellenar. En los planos G-11 a G-13 de movimiento de tierras se presenta la base
de cálculo utilizada para determinar el movimiento de tierra que se presenta en la Tabla 6 - 1 y
Tabla 6 - 2. Los costos y volúmenes de construcción se presentan en el catálogo de conceptos de la
obra que se presentan en la Sección 11.
Tabla 6 - 1 Volúmenes de Movimiento de Tierras en Primera Etapa
Despalme
m3
2,269
2,259
2,251
4,377
4,369
2,227
2,219
2,211
2,203
3,931
3,926
fgh
Corte
m3
1,748
2,202
2,777
3,414
4,106
4,767
5,346
5,834
6,226
6,534
6,806
Relleno
m3
6,091
5,763
6,144
4,379
4,368
6,492
6,481
6,209
5,807
3,898
4,130
6-9
Sección 6 – Diseño Estructural
Despalme
m3
2,185
2,177
2,169
2,162
2,156
2,150
2,143
2,136
2,127
2,119
2,111
2,103
2,095
2,088
2,081
2,074
2,068
2,061
2,054
2,047
2,039
2,032
2,024
2,016
2,009
2,002
3,384
2,768
766
766
766
766
1,149
Sumas 97,034
fgh
Corte
m3
7,050
7,238
7,265
7,035
6,747
6,689
6,829
6,943
6,977
7,003
7,024
6,963
6,760
6,416
6,092
5,897
5,752
5,622
5,532
5,552
5,660
5,716
5,661
5,491
5,250
5,000
3,136
1,401
1,424
1,461
1,506
1,557
2,468
226,875
Relleno
m3
6,129
6,493
6,857
6,845
6,833
6,822
6,810
6,798
6,787
6,775
6,763
6,751
6,740
6,728
6,716
6,705
6,693
6,681
6,669
6,658
6,646
6,634
6,623
6,611
6,224
5,837
3,301
2,770
4,769
4,769
4,769
4,769
9,917
267,650
6-10
Sección 6 – Diseño Estructural
Tabla 6 - 2 Volúmenes de Movimiento de Tierras en
Segunda Etapa
Despalme
m3
3,494
2,326
2,319
2,312
2,305
2,298
2,291
2,283
2,276
2,274
Sumas
24,178
Corte
m3
6,305
4,197
4,184
4,171
4,158
4,146
4,133
4,120
4,107
2,837
42,357
Relleno
m3
8,791
5,855
6,236
6,618
6,607
6,597
6,586
6,314
5,912
6,102
65,617
Formación de Bordos y Terraplenes
Para la formación de los bordos y terraplenes, los resultados de los trabajos de geotecnia
recomiendan que el programa de trabajo de colocación de los materiales sea continuo, y evitar que
se agriete la superficie de contacto que recibirá las siguientes capas al paso del tiempo. En caso de
requerir parar los trabajos de colocación, la capa superficial deberá ser cerrada con rodillo liso y
humedecer constantemente la superficie, y cuando se reinicien los trabajos, deberá de escarificarse
la superficie y humedecerla para dejarla en condiciones de recibir la siguiente capa. Esto es para
cualquier tipo de material arcilloso que se vaya a utilizar. Asimismo, la construcción de los
revestimientos o protección de los suelos finos, deberá hacerse simultáneamente a las formaciones
de los bordos para evitar las pérdidas de humedad del material y se deberá humedecer el material
durante el lapso de construcción o de nivelación entre las capas de los bordos y de protección.
Los materiales arcillosos deberán ser preparados previamente a la colocación, curando el material
para uniformar la humedad por difusión, por lo que se recomienda determinar el tiempo óptimo que
requiere el material seleccionado, así como humedecer el material con un grado próximo a la óptima
y terminar de humedecerlo con la humedad de proyecto, ya en el sitio de su colocación.
Las pruebas que se realizaron a los materiales de banco, se hicieron con humedades superiores a la
óptima en 3 puntos porcentuales. En caso de decidirse colocar la arcilla con esta humedad para
incrementar la permeabilidad, se deberá analizar el equipo que se utilizará en la compactación, para
evitar atascamiento del equipo, debido a que se tienen experiencias en que el equipo usual, rodillo
pata de cabra, tiende a atascarse. Para los casos de humedades altas puede sacrificarse el grado de
compactación de 95 % a 92 % de su peso volumétrico seco máximo Proctor, para incrementar la
permeabilidad, puede probarse con equipo ligero con neumáticos. Se recomienda que el espesor de
las capas compactadas no sea mayor a 0.20 m y construir un tramo de prueba que ayude a la toma de
decisiones de las condiciones más convenientes al proyecto, así como la selección del equipo de
compactación adecuado, en los Planos G-01, G-02 y G-03 se presenta de manera descriptiva el
fgh
6-11
Sección 6 – Diseño Estructural
procedimiento de conformación de bordos y fondo de lagunas, se deberá tener especial cuidad en no
excavar a más de la cota +3.50.
Por lo que respecta a la calidad del material a utilizar, se deberá tener en cuenta que en el terreno
existen zonas con material no apto para la impermeabilización, que deberá ser retirado y utilizado
como relleno en otro sitio, o bien, si las características del material lo permiten, utilizarse como base
de las vialidades.
Bancos de Materiales y Acarreos
Como el material impermeable existente en el sitio de la PTAR Este no es suficiente para realizar la
conformación de fondos y bordos de lagunas, será necesario importar material de banco. El estudio
de mecánica de suelos identificó el banco de materiales más apto para este fin. Dicho banco se
encuentra a una distancia aproximada de 8 Km. La decisión de utilizar material de banco se tomó
después de evaluar su costo, comparado con geosintéticos para impermeabilizar las lagunas, ya que
su instalación requería de arena como material de conformación, así como de la misma geomebrana.
La utilización de todos los materiales incrementa el costo de inversión de manera importante,
haciéndolo una opción más cara que la utilización de material de banco.
6.5.2 Protección de Taludes e Impermeabilización
Como se mencionó en el apartado anterior la opción más económica para la impermeabilización es
la utilización de arcilla del lugar y de importación de banco. Para fines de proteger los taludes de la
erosión provocada por el oleaje, se propone la instalación de losetas de concreto con refuerzo de
malla electrosoldada. La altura del oleaje esperada se calculó de la siguiente manera:
Hol = (0.005v-0.068)*(Fe/1000)0.5
Donde:
v = velocidad máxima del viento en km/h
Fe = Fetch (longitud de mayor distancia en línea recta sobre el nivel del agua), m
La altura total de bordo libre se expresa de la siguiente manera:
F = hol + hom + hap
Donde:
fgh
hol
= Altura del oleaje en m
hom
= Altura de obra muerta en m
hap
= Altura debida a asentamiento permisibles
6-12
Sección 6 – Diseño Estructural
Para el caso de la PTAR Este de Matamoros se tienen los siguientes datos:
v = 120 km / h
Fe = 450 m para el caso más extremo que es la laguna facultativa
hol = sustituyendo en la ecuación correspondiente 0.38 m
hom = 0.07 m
hap = 0.05 m
El Fetch resultante es por tanto de 0.50 cm que se aplica como mínimo en los bordos de los taludes
de las lagunas.
6.5.3 Dispositivos de Entrada, Interconexión y Salida
Las estructuras de entrada, interconexión y salida como lo son las estructura de medición de
caudales, estructuras para distribución proporcional de caudales entre varias lagunas, estructuras de
entrada y de interconexión, se diseñaron siguiendo los mismo criterios mencionados en los
apartados anteriores y se presentan el desarrollo de su cálculo en las siguientes páginas. El diseño
final de todas las estructuras que comprenden el sistema de tratamiento se puede verificar en los
planos ES-01 al ES-07
fgh
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