Cálculo y dimensionamiento de un depósito cilíndrico elevado de hormigón

1. Actualidad del cálculo y dimensionamiento de un depósito cilíndrico

Hoy en día la ingeniería permite muchas opciones de cálculo y dimensionamiento de una estructura, y en el caso de los depósitos no podía ser menos. Dentro de todas alternativas de las que disponemos dos suelen ser, en general, las más muy utilizadas: los métodos manuales, apoyados en la experiencia y la práctica de los años, y el uso de herramientas informáticas.

De este modo, en esté post compararemos  el método tabular y un software de cálculo, específicamente se seleccionaron las siguientes:

• Procedimiento manual: Método Jiménez Montoya, Hormigón Armado.
• Procedimiento con software: CYPECAD.

2. Procedimiento manual  (Método Jiménez Montoya)

El análisis manual parte siempre del conocimiento del tipo de ambiente a considerar. Al tratarse de un depósito de agua, y en consideración a la legislación de España, nos encontraremos con el caso de “cloruros de origen diferente al medio marino”; es decir: Clase IV.

En consiguiente, una vez hecha esta consideración, y teniendo en cuenta el contexto de su ubicación, así como su radio, su altura de contención y su resguardo pertinente, se procede al predimensionamiento mediante las fórmulas del método. Obteniéndose:

• Espesor de la pared.
• Espesor de la solera.

A continuación se define el parámetro K, con su fórmula correspondiente, y se calculan los coeficientes alfa para los momentos y los cortantes, mediante la interpolación correspondiente en sus tablas, y el coeficiente alfa para el axil en su gráfica pertinente.

Hecho esto, ya estaremos en disposición de cuantificar los valores más significativos:

1. Máximo momento flector vertical de cálculo sobre la pared, que podrá darse con situación de depósito lleno, con situación de depósito vació (peso propio) o con situación de depósito vacío (acción de viento o sismo), entre otras. Definiéndose así el momento de cálculo para la armadura inferior de la solera y el momento de cálculo para la armadura superior de la solera.
2. Máximo esfuerzo de tracción de cálculo sobre la pared y tracción sobre la solera debida al empuje hidrostático.
3. Cortante máximo de cálculo en la pared, y si el esfuerzo solicitante es menor al que resiste el depósito el espesor elegido sería el indicado y no se necesitaría añadir armadura a cortante.

Por último, se determina la armadura de flexión y de tracción necesarias por condiciones de fisuración.

3. Procedimiento con software  (CYPECAD)

Partiendo de la base que se debe contemplar con la mayor similitud posible el escenario planteado en el procedimiento anterior, los pasos a seguir, de modo general, son los siguientes:

• Opción CYPECAD.
• Opción Nueva Obra, detallando el nombre del fichero y la descripción; pudiéndose importar un modelo BIM a partir de un fichero en formato IFC.
• Opción Obra Vacía.

• En la ventana de datos generales se definen normativas, materiales y acciones, entre otros aspectos.
• Geometría: introducimos número de plantas y sus niveles, plantillas de la obra…
• Cargas: Peso propio (por defecto), Coeficientes de ponderación de acciones (normativa), también, leyes de presiones (agua), entre otros.
• Finalmente, se lleva a cabo el cálculo.

Autor: Manuel Gómez Martínez, docente del Máster en Cálculo de Estructuras de Obra Civil.