Diseño de Reservorio apoyado

MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL RESERVORIO 37M3 (T‐1)

PROYECTO:

“MEJORAMIENTO DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y SANEAMIENTO BASICO EN EL

ANEXO Y SECTOR RURAL DE APAYCANCHA, DISTRITO DE RICRAN – JAUJA ‐ JUNIN”

Diseño de reservorio de agua apoyado

Por: Ing. Will Hernan Huanca C., Huancayo - 2015

CONTENIDO

I. GENERALIDADES. ............................................................................................................... 5

1.1. NORMAS EMPLEADAS. ...................................................................................................... 5

1.2. ESPECIFICACIONES – MATERIALES EMPLEADOS. .............................................................. 6

1.2.1. CONCRETO: ......................................................................................................... 6

1.2.2. CEMENTO: .......................................................................................................... 6

1.2.3. ACERO CORRUGADO (ASTM A605): ................................................................... 6

1.2.4. ALBAÑILERIA: ...................................................................................................... 6

1.2.5. RECUBRIMIENTOS MÍNIMOS (r): ........................................................................ 7

1.3. CARACTERISTICAS DEL TERRENO Y CONSIDERACIONES EN LA CIMENTACION. ................. 7

1.3.1. CIMENTACION SUPERFICIAL: .............................................................................. 7

II. IDENTIFICACION. ............................................................................................................... 8

2.1. ESTRUCTURACION. ............................................................................................................ 8

2.1.1. RESEÑA DEL SISTEMA ESTRUTURAL PROPUESTO: ............................................. 8

2.1.2. PREDIMENSIONAMIENTO: ................................................................................. 8

2.2. INTERPRETACION ESTRUCTURAL. ................................................................................... 14

2.3. ARQUITECTURA Y CONFIGURACION GEOMETRICA. ........................................................ 15

III. ESTADOS DE CARGAS Y COMBINACIONES DE CARGAS. .................................................... 16

3.1. ESPECTRO DE DISEÑO. ..................................................................................................... 16

3.2. ESTADOS DE CARGAS. ...................................................................................................... 17

3.3. COMBINACIONES DE CARGAS. ........................................................................................ 18

IV. ANALISIS SISMICOS. ......................................................................................................... 18

4.1. ANALISIS ESTATICO .......................................................................................................... 18

4.2. ANALISIS DINAMICO. ....................................................................................................... 20

V. VERIFICACION DE DERIVAS Y CORTANTES ........................................................................ 22

VI. DISEÑO DE COMPONENTES DE C° A°. ............................................................................... 23

5.1. DISEÑO DE CUPULA, MUROS Y LOSA DE FONDO. ............................................................ 23

VII. ANEXO. ............................................................................................................................ 37



INDICE DE TABLAS

Tabla N° 1: Volumen del reservorio del proyecto. .............................................................. 9

Tabla N° 2: Volumen del reservorio por zonas del proyecto............................................. 10

Tabla N° 3: Dimensiones del reservorio T‐1. ..................................................................... 10

Tabla N° 4: Dimensiones de la cúpula del reservorio T‐1. ................................................. 12

Tabla N° 5: Dimensiones de la Viga de apoyo del reservorio T‐1. ..................................... 12

Tabla N° 6: Parámetros sísmicos de la zona del proyecto. ................................................ 16

Tabla N° 7: Distribución de las fuerzas. ............................................................................. 20

Tabla N° 8: Derivas por sismo. ........................................................................................... 22

Tabla N° 9: Cortante dinámico. .......................................................................................... 22

Tabla N° 10: Cortante estático. .......................................................................................... 22

Tabla N° 11: Esfuerzos meridional NØ y paralela Nq. ....................................................... 23

Tabla N° 12: Datos de la cúpula. ........................................................................................ 24

Tabla N° 13: Refuerzo radial de la cúpula. ......................................................................... 25

Tabla N° 14: Refuerzo tangencial de la cúpula. ................................................................. 26

Tabla N° 15: Datos de la zona de ensanche de la cúpula. ................................................. 27

Tabla N° 16: Refuerzo radial en ambas caras del ensanche de la cúpula. ........................ 28

Tabla N° 17: Refuerzo tangencial en ambas caras del ensanche de la cúpula. ................. 29

Tabla N° 18: Datos de la viga superior. .............................................................................. 30

Tabla N° 19: Refuerzo por torsión y corte de la viga superior. ......................................... 31

Tabla N° 20: Refuerzo longitudinal de la viga superior. .................................................... 31

Tabla N° 21: Refuerzo anular en ambas caras del muro. .................................................. 32

Tabla N° 22: Refuerzo vertical en ambas caras del muro. ................................................ 34

Tabla N° 23: Verificación por cortante del muro. .............................................................. 34

Tabla N° 24: Características del material y suelo para losa de fondo. .............................. 35

Tabla N° 25: Momento radial y tangencial de la losa de fondo. ...................................... 36

Tabla N° 26: Refuerzo radial y tangencial de la losa de fondo. ........................................ 36



INDICE DE FIGURAS

Figura N° 1: Altura del reservorio T‐1. ............................................................................... 11

Figura N° 2: Diámetro del reservorio T‐1. .......................................................................... 11

Figura N° 3: Dimensiones de la cimentación corrida del reservorio T‐1. .......................... 12

Figura N° 4: Estructuración final del reservorio T‐1. ......................................................... 13

Figura N° 5: Modelo del final del reservorio T‐1. .............................................................. 13

Figura N° 6: Reservorio de la zona alta T‐1. ....................................................................... 15

Figura N° 7: Espectro de diseño para el reservorio. .......................................................... 16

Figura N° 8: Cargas en el reservorio. ................................................................................. 17

Figura N° 9: Fuerzas convectivas, impulsivas y presión del agua en el reservorio. ........... 17

Figura N° 10: Combinación de cargas de diseño. .............................................................. 18

Figura N° 11: Modelo hidrodinámico del reservorio. ........................................................ 19

Figura N° 12: Presión hidrostática del reservorio. ............................................................. 19

Figura N° 13: Distribución de fuerzas por sismo en el reservorio. .................................... 20

Figura N° 14: Distribución de fuerzas por sismo en el reservorio. .................................... 21

Figura N° 15: Fuerza de tracción radial cúpula. ................................................................. 24

Figura N° 16: Fuerza vertical y horizontal viga superior. ................................................... 30

Figura N° 17: Tensión y momento vertical del muro. ........................................................ 32

Figura N° 18: Diagrama de Tensión en el muro. ................................................................ 33

Figura N° 19: Diagrama de Momento en el muro. ............................................................ 33

Figura N° 20: Momento radial y tangencial de la losa de fondo. ...................................... 35

Figura N° 21: Refuerzo radial y tangencial de la zapata. ................................................... 36



I. GENERALIDADES.

La presente memoria corresponde al análisis sísmico y calculo estructural del proyecto

“MEJORAMIENTO DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y SANEAMIENTO BASICO EN EL

ANEXO Y SECTOR RURAL DE APAYCANCHA, DISTRITO DE RICRAN – JAUJA ‐ JUNIN”, para

la municipalidad distrital de Ricran.

La estructura es de saneamiento de primera categoría con ubicación en la localidad de

Ricran, provincia de Junin y departamento de Jauja y consta según solicitud de un

reservorio para agua potable, con muro circular, techo de cúpula esférica, anillo con viga

rectangular y con losa de fondo.

El terreno de fundación según el estudio de mecánica de suelos se caracteriza por ser un

suelo Blando, con periodo fundamental de vibración y la amplificación sísmica del suelo

moderado.

El sistema constructivo empleado es un SISTEMA DE MURO Y CUPULA REFORZADOS, en

todos sus bloques.

1.1. NORMASEMPLEADAS.

Se sigue las disposiciones de los Reglamentos y Normas Nacionales e

Internacionales descritos a continuación.

Reglamento Nacional de Edificaciones (Perú) ‐ Normas Técnicas de Edificación

(N.T.E.):

NTE E.020 "CARGAS”

NTE E.030 "DISEÑO SISMORRESISTENTE”

NTE E.050 "SUELOS Y CIMENTACIONES”

NTE E.060 "CONCRETO ARMADO”

NTE E.070 "ALBAÑILERIA”

A.C.I. 318 ‐ 2009 (American Concrete Institute) ‐ Building Code Requirements for

Structural Concrete

Se entiende que todos los Reglamentos y Normas están en vigencia y/o son de la

última edición.



1.2. ESPECIFICACIONES–MATERIALESEMPLEADOS.

1.2.1. CONCRETO:

Resistencia :

fć = 210 Kg/cm2 (sobrecimientos armados, cúpula esférica y estructuras

tipo vivienda).

fć = 280 Kg/cm2 para reservorio (cuba, vigas, losa de fondo y zapata).

Módulo de Elasticidad (E) : 15000 x fć 0.5.

Módulo de Poisson (u) : 0.20.

Peso Específico:

(γC) = 2300 Kg/m3 (concreto simple).

(γC) = 2400 Kg/m3 (concreto armado).

1.2.2. CEMENTO:

Para estructuras en contacto con agua potable y aguas subterráneas

blandos se deberá usar cemento : TIPO I ó TIPO IP.

Para estructuras en contacto con sulfato y elementos agresivos se

deberá usar cemento : TIPO V.

1.2.3. ACEROCORRUGADO(ASTMA605):

Resistencia a la fluencia (fy) : 4,200 Kg/cm2 (Gº 60):

Módulo de elasticidad del acero “E” : 2100,000 Kg/cm2.

Coeficiente de Poisson "u" : 0.30

Peso Específico:

(γs) = 7849 Kg/m3 (acero G 60).

1.2.4. ALBAÑILERIA:

Resistencia Característica : f’m= 65 Kg/cm²

Unidad de Albañilería : Tipo IV de (9x13x24 cm)

Mortero : 1:5 (Cemento : Arena)

Juntas(H,V) : 1.5 cm

Coeficiente de Poisson "u" : 0.25



1.2.5. RECUBRIMIENTOSMÍNIMOS(r):

Considerando que todas las estructuras a utilizar en el proyecto son no

presforzadas.

Concreto colocado contra el suelo y expuesto permanente a el:

Cimientos, zapatas, vigas de cimentación : 7.00 cm

Concreto no expuesto a la intemperie ni en contacto con el suelo:

Losas, muros y viguetas barras de 1 3/8” y menores : 2.00 cm

Columnas y Vigas : 4.00 cm

Cascaras con acero Ø 5/8” y menores : 1.50 cm

Concreto en contacto a la intemperie

Placas, Muros (Cisternas, Tanques) : 4.00 cm

Albañilería confinada

Con muros tarrajeados : 2.00 cm

Con muros caravista : 3.00 cm

Muros de concreto reforzado no expuestos al suelo

Elementos de borde (confinamiento) : 2.5 cm

1.3. CARACTERISTICASDELTERRENOYCONSIDERACIONESENLA

CIMENTACION.

Según el estudio de mecánica de suelos con fines de cimentación en el proyecto se

obtuvo los siguientes datos:

1.3.1. CIMENTACIONSUPERFICIAL:

La cimentación propuesta se caracteriza por ser de tipo continuo de ancho

constante siguiente al eje de apoyo del muro estructural del reservorio,

donde se reporta los siguientes parámetros del suelo de fundación:

Capacidad portante (σs) : 1.08 Kg/cm2.

Coeficiente de balastro C1 : 2.29 Kg/cm3

Desplante de cimiento (Df) : 1.20m

Las condiciones geotécnicas del suelo presenta los siguientes:

Características del suelo : Blando



Tipo de suelo : S3

Factor de amplificación del suelo (S) : 1.4

Periodo del suelo para definir la plataforma del espectro, TP : 1s

Periodo del suelo para definir el inicio de la zona del espectro con

desplazamiento constante, TL : 1.6 s.

II. IDENTIFICACION.

2.1. ESTRUCTURACION.

2.1.1. RESEÑADELSISTEMAESTRUTURALPROPUESTO:

El sistema estructural, propuesto en general está conformado

principalmente por un de muros estructurales y losas membrana.

El objetivo de adoptar todo este sistema estructural es garantizar la dotación

del agua para las personas sin interrupción después que ocurra un sismo, así

como optimizar costos en la inversión y utilizar la circulación hidráulica a

menor resistencia en las paredes circulares para una mejor mezcla y la

desinfección del agua en el reservorio.

2.1.2. PREDIMENSIONAMIENTO:

El predimensionamiento de esta estructura es realizado por el especialista

encargado, los cuales han sido desarrollados en su capítulo correspondiente.

Al mismo dándole interpretación el predimencionamiento se desarrolló en

base al volumen de agua a almacenar, considerando una holgura de espacio

libre sobre el nivel del agua a reservorio lleno denominado borde libre.

Los criterios asumidos para el predimensionamiento son con fines a cumplir

el RNE E.060 como estructura final.



Tabla N° 1: Volumen del reservorio del proyecto.

2.- ZONA: APAYCANCHA Anexo y zona rural3.- DISTRITO: RICRAN

4.- PROVINCIA: JAUJA

5.- DEPARTAMENTO: JUNIN

A.- NUMERO DE FAMILIAS (Nf) SEGÚN CONTEO EN SITIO 203 familias

B.- HABITANTES POR FAMILIA (Cf) PROMEDIO SEGÚN CONTEO 5 Hab/Viv.

C.- POBLACION ACTUAL (Pa) 1015.0 Hab.

C.1. POBLACION ESTUDIANTIL (Pe) 38 Estud.

C.2. LOCALES COMUNALES TIPO OFICINA (Lc) 252 m2

C.3. CENTROS DE SALUD (Ls) 5 Consult.

D.- TASA DE CRECIMIENTO en % (t) SEGÚN CENSO 1993 Y ENCUESTA IN SITU 2.592

E.- PERIODO DE DISEÑO en AÑOS (n) 20.00

F.- POBLACION FUTURA (Pf) Pf = Po ( 1+ t/100 ) n 1693 Hab.

F.1. POBLACION FUTURA ESTUDIANTIL (Pfe) 63 Estud.

F.2. LOCALES COMUNALES FUTURA TIPO OFICINA (Lfc) 420.41 m2

F.3. CENTRO DE SALUD (Ls) 8.00 Consult.

G.- DOTACION (LT/HAB/DIA) 100.00

G.1. DOTACION EDUCACIONAL (LT/DIA/EST) Según IS.010 50.00

G.2. DOTACION LOCALES COMUNALES TIPO OFICINA (LT/DIA/M2) Según IS.010 6.00

G.3. DOTACION CENTROS DE SALUD (LT/DIA/CONSULT) Según IS.010 500.00

H.- CONSUMO PROMEDIO ANUAL Qp (LT/SEG) 2.040

Q p hab = Pob. x Dot./86,400 1.929

Q p escolar= Estudiantes x Dot./86,400 0.036

Q p local comunal = Area x Dot./86,400 0.029

Q p local comunal = Area x Dot./86,400 0.046

I.- CONSUMO MAXIMO DIARIO (LT/SEG)

Qmd = 1.30 x Qp 2.652

J.- CAUDAL DE LAS FUENTES (LT/SEG) Aforo de agua superficial total para el proyecto 2.690 Ok

CAUDAL DE LAS FUENTES (LT/SEG) Aforo de agua superficial disponible en zona alta 2.240

CAUDAL DE LAS FUENTES (LT/SEG) Aforo de agua superficial disponible en zona baja 0.450

K.- CONSUMO MAXIMO HORARIO (LT/SEG)

Qmh = 2 x Qp 4.080

L.- CAUDAL MINIMO UNITARIO (LT/SEG/FAM) MODELO DINAMICO 0.0095

M.- CAUDAL MAXIMO HORARIO UNITARIO (LT/SEG/FAM) MODELO ESTATICO 0.0190

N.- VOLUMEN DEL RESERVORIO (M3)

V1 = 0.2 x Qp x 86400/1000 35.25

Pérdidas fisica según MEF (20 a 25 %) 0.25

Volúmen calculador 44.07

Volumen asumido m3 45.00

1.- NOMBRE DEL PROYECTO: “MEJORAMIENTO DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y SANEAMIENTO BASICO EN EL ANEXO Y SECTOR RURAL DE APAYCANCHA, DISTRITO DE RICRAN – JAUJA - JUNIN”



Tabla N° 2: Volumen del reservorio por zonas del proyecto.

A partir del volumen de la estructuras se empieza dar las medidas del

componente, como la altura, espesor de muro, espesor de cimentación,

altura de la cúpula, espesor de la cúpula, etc.

Tabla N° 3: Dimensiones del reservorio T‐1.

CÁLCULO DE LA CAPACIDAD DE RESERVORIO POR ZONASPROYECTO:

Distribucion de Caudales maximos horarios por zona

DETALLE DE AFOROS Q aforo (L/s) % por zona Qmh (L/s)

Aforo de agua superficial total para el proyecto 2.69 1.00 4.08

Aforo de agua superficial disponible en zona alta 2.24 0.83 3.40

Aforo de agua superficial disponible en zona baja 0.45 0.17 0.68

Distribucion de Caudal promedio diario anual y capacidad de reservorio por zona

DETALLE DE PARAMETROS DE ALMACENAMIENTO Qp (L/s) % de perdida (MEF) V (m3) V asumido (m3)

Caudal y tamaño de reservorio del proyecto 2.04 0.25 44.07 45.00

Caudal y tamaño de reservorio para la zona alta R-1 1.70 0.25 36.70 37.00

Caudal y tamaño de reservorio para la zona baja R-2 0.34 0.25 7.37 8.00

Volumen de reservorio en la zona alta = 37.00 m3Volumen de reservorio en la zona baja = 8.00 m3

“MEJORAMIENTO DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y SANEAMIENTO BASICO ENEL ANEXO Y SECTOR RURAL DE APAYCANCHA, DISTRITO DE RICRAN – JAUJA -JUNIN”

DATOS:

Altura del tanque H = 2.35 m

Bordo libre 0.30 m

Altura del líquido en reserv orio Hl = 2.05 m

Diametro interior del reserv orio Dir = 4.80 m

Diametro de la columna Dc = 0.00 m

Espesor del muro minimo tr = 0.20 m

Espesor de la losa fondo tl = 0.20 m

Capacidad del tanque V = 37.00 m3

Peso especifico del agua 1,000.00 kg/m3

Peso especifico del concreto 2,400.00 kg/m3

Radio de la cupula Rc = 3.00 m

Sobrecarga de la cupula s/c = 100.00 kg/m2

f'c 280.00 kg/cm2

fy 4,200.00 kg/cm2

Radio de diseño Rd = 2.50 m



Figura N°

Figura N°

1: Altura del

2: Diámetro

0.

reservorio T‐

del reservorio

1 m

‐1.

o T‐1.

0.6 m

Dir = 4.80

0.1 m

PLANTA

1.20 m

A

0.20 m

0.20 m





Figura N°

Figura N°

4: Estructura

5: Modelo de

ación final del

el final del res

reservorio T‐

servorio T‐1.

‐1.



2.2. INTERPRETACIONESTRUCTURAL.

El sistema estructural planteado para este proyecto, se caracteriza principalmente

por muros de concreto armado con acero en doble capa y esta a su vez conectados

a la cimentación conformada por losa de cimentación.

Asimismo la estructura es simétrica en su geometría alrededor del eje z de la altura

con respecto a la cimentación.



2.3. A

Figura N

RQUITECTU

N° 6: Reservorio de

URAYCONFI

e la zona alta T‐1.

IGURACIONGEOMETRIC

DESAltuAltuBasRadRadAngNiveNiveNiveBordAltuAltu

CA.

SCRIPCIONura de cupula (f)ura de la viga (hv)se de la viga (bv)dio interno (Ri)dio de cúpula (Rv)gulo de la cúpula (Ø)el de terreno natural (NTel superior de viga (NSVel superior de cúpula (Nde libre (BL)

ura de agua (HL)ura de cimentacion (Az)

TN)V)NSC)

)mm

msnmmsnm

m

mSexagesima

msnm

mmm

UNIDADm

2.050.35

3866.583867.08

0.30

6.50al 22°37'11.51"

3863.98

0.250.252.40

CANTIDAD0.50



III.

3

ESTAD

3.1. ESP

De a

los s

T

Figur

DOSDE

PECTROD

acuerdo a la

siguientes e

Los parám

Tabla N° 6: Pa

Zona =

Z =

Categoría =

I =

Suelo =

S =

Tp =

Rwi =

Rwc =

ra N° 7: Espec

CARGA

DEDISEÑ

as Normas N

espectros de

metros del E

rámetros sísm

2

0.3

A

1.25

S3

1.4

0.9 s

2.75

1

ctro de diseño

ASYCOM

ÑO.

NTE. E.030

e diseño.

E.030 son lo

micos de la zon

Junín

Tanques qudespués de

Suelos flex

o para el reser

MBINAC

y el reglam

os siguiente

na del proyec

ue son proyee un sismo

xibles

rvorio.

IONESD

mento ACI 35

es:

to.

ectados para

DECARG

50‐R3‐01, s

a seguir func

GAS.

e consider

ionando

ran



33.2. EST

CAR

De

cons

en R

Figur

Dón

CV e

el m

HE e

Figur

TADOSDE

RGAS

acuerdo a

sideran los

R.N.E., adem

ra N° 8: Carga

de:

es la carga v

mantenimien

es la presión

ra N° 9: Fuerz

ECARGAS

las Norm

siguientes

más del espe

as en el reserv

viva total, q

nto y desinf

n del agua e

zas convectiva

S.

as NTE. E

estados de

ectro.

vorio.

que son los

fección.

en las pared

as, impulsivas

.020, E060

Carga en la

personales

des del rese

y presión del

0 y al regl

a estructura

s que suben

ervorio.

agua en el re

amento AC

a según val

n a la cúpula

servorio.

CI 318‐09,

ores definid

a para reali

se

dos

zar



3

IV.

4

3.3. COM

De a

estru

Figur

ANAL

4.1. ANA

De acue

análisis

condicio

asimism

y el espe

convecti

El objetiv

superen

MBINACIO

acuerdo al R

ucturas de al

Basado en

Basado en

Basado en

ra N° 10: Com

LISISSIS

ALISISES

rdo a las N

dinámico s

ones de agu

o considera

ectro de la

vo e impuls

vo del análi

lo recomen

ONESDE

RNE E.060 s

lmacenamie

n la carga mu

n la carga de

n la carga pro

mbinación de c

SMICOS.

STATICO

Normas NTE

se consider

a llena, con

ando las pre

aceleración

sivo.

isis dinámic

ndado en el

ECARGAS

e considera

nto de agua:

uerta y la car

sismo: 1.25

oveniente de

cargas de dise

E. E.020, E.0

ró el comp

nsiderando

esiones ejer

n sísmica pa

co es determ

l E.030 para

S.

n las siguie

:

ga viva: 1.4 C

( CM + CV ) +

e la presión d

eño.

030, E.060 y

portamiento

las fuerzas

rcidas por e

ara condicio

minar las m

a estructura

ntes combin

CM + 1.7 CV

+/‐ CS y 0.9 C

del agua: 1.4

y al reglam

o hidrodiná

impulsivas

el agua en la

ones de co

áximas der

as de concre

naciones de

.

CM +/‐ CS

CM + 1.7 CV

ento ACI 3

ámico del

y las fuerza

as paredes

mportamie

rivas y hace

eto armado

carga para

V + 1.4 CL.

18‐09, para

reservorio

as convectiv

del reservo

nto en esta

r que estas

.

las

a el

en

vas,

orio

ado

no



El peso

1.87Tn.

Figura N°

La altur

respectiv

Las pres

en el esp

Figura N°

El análisis

V =

P

P

P (T) = 1

P (T) = 2.

impulsivo a

11: Modelo h

ra de ubic

vamente co

iones del ag

pejo de agu

P = -

12: Presión h

s sísmico est

= ZICS / R

P (T) =

(T) = 0.513

(T) = 1.025

1.5375

.05

a utilizar es

hidrodinámico

cación del

on respecto

gua en el re

a. Para la e

-1z + 2.05

hidrostática de

ático se calc

* m g

= 0

3

s de 1.8Tn

o del reservori

peso imp

a la base d

eservorio so

stimación s

el reservorio.

ula basado e

z = 2.05

z = 1.538

z = 1.025

z = 0.513

z = 0

y el peso c

io.

ulsivo y c

el reservori

on de 2.05m

e utilizó la s

en la ecuació

convectivo

onvectivo

io.

m en la base

siguiente ec

ón siguiente:

en esta est

es de 0.7

e del reserv

cuación:

(

(2

tructura es

77m y 1.19

vorio y 0.00

(1)

)

de

9m

0 m



4

Por ende

cortante

Para el m

T

NI

CU

CO

IM

El modelo

Figura N°

4.2. ANA

De acue

análisis

condicio

asimism

y el espe

convecti

e la cortante

final es de 1

modelo se pro

Tabla N° 7: Dis

IVEL

UPULA+VIGA

ONVECTIVO

MPULSIVO

o queda de l

13: Distribuci

ALISISDI

rdo a las N

dinámico s

ones de agu

o considera

ectro de la

vo e impuls

e impulsiva

7.312 Ton.

ocede a distr

stribución de

Pi (Kg)

A 69951.5

18325.2

17671.3

69951.5

a siguiente f

ión de fuerzas

INAMICO

Normas NTE

se consider

a llena, con

ando las pre

aceleración

sivo.

es de 14.76

ribuir la fuerz

las fuerzas.

hi (m) P

2.35

1.19

0.8

TOTAL

forma:

s por sismo en

O.

E. E.020, E.0

ró el comp

nsiderando

esiones ejer

n sísmica pa

6 Ton y la co

za impulsiva

Pi hi

164385.92

21885.63

13584.80

199856.4

n el reservorio

030, E060 y

portamiento

las fuerzas

rcidas por e

ara condicio

ortante conv

, convectiva

Fi (Kg)

14239.54

1895.79

1176.75

17312.08

o.

y al reglam

o hidrodiná

impulsivas

el agua en la

ones de co

vectiva es d

y la fuerza p

W=Fi/L (T/m)

0.907

0.121

0.075

ento ACI 3

ámico del

y las fuerza

as paredes

mportamie

de 9.05 Ton.

por peso.

18‐09, para

reservorio

as convectiv

del reservo

nto en esta

. La

a el

en

vas,

orio

ado



El objetiv

superen

El peso

1.87Tn.

La altur

respectiv

Las pres

en el esp

P

Lo cual s

El modelo

Figura N°

vo del análi

lo recomen

impulsivo a

los cuales s

ra de ubic

vamente co

iones del ag

pejo de agu

P = -1z + 2.

se ve en la f

o queda de l

14: Distribuci

isis dinámic

ndado en el

a utilizar es

e aprecian

cación del

on respecto

gua en el re

a. Para la e

05

figura N° 12

a siguiente f

ión de fuerzas

co es determ

l E.030 para

s de 1.8Tn

en la figura

peso imp

a la base d

eservorio so

stimación s

.

forma:

s por sismo en

minar las m

a estructura

y el peso c

N° 11.

ulsivo y c

el reservori

on de 2.05m

e utilizó la s

n el reservorio

áximas der

as de concre

convectivo

onvectivo

io.

m en la base

siguiente ec

o.

rivas y hace

eto armado

en esta est

es de 0.7

e del reserv

cuación 3:

r que estas

.

tructura es

77m y 1.19

vorio y 0.00

no

de

9m

0 m



V. VERIF

Los despla

0.75R y se

T

El cortant

80% de Vs

Vd =20 to

Vs = 17.32

Vmin = 20

T

T

Despla

Altura

Altura

Altura

Altura

Altura

Altura

Altura

Altura

Altura

Altura

Altura

FICACIO

azamientos

e muestra en

Tabla N° 8: De

e basal mínim

s y para estru

n

2 ton

0Ton > 0.8 Vs

Tabla N° 9: Co

Tabla N° 10: C

azamientos y di

a h (m) L

3.1

2.6

2.35

1.7

0.7

3.1

2.6

2.35

1.7

0.7

ONDED

se considera

n la siguiente

erivas por sism

mo debe ser

ucturas irreg

s

ortante dinám

Cortante estát

istorsion de los

Lado Desplaza

Izq 0.

Izq 0.

Izq 0.

Izq 0.

Izq 0.

der 0.

der 0.

der 0.

der 0.

der 0.

ERIVAS

an por ser es

e tabla:

mo.

r para ser, pa

gulares no m

ico.

ico.

nudos

amiento elástico

.026 mm

.023 mm

.022 mm

.038 mm

.022 mm

.026 mm

.023 mm

.022 mm

.038 mm

.022 mm

SYCORT

structura reg

ara estructur

enor de 90%

o

2.0625

2.0625 0

2.0625

2.0625

2.0625

2.0625

2.0625 0

2.0625

2.0625

2.0625

0.75 R D

TANTES

gular multipl

ras regulares

% Vs.

0.053625 mm

0.0474375 mm

0.045375 mm

0.078375 mm

0.045375 mm

0.053625 mm

0.0474375 mm

0.045375 mm

0.078375 mm

0.045375 mm

Desplazamiento

S

icando por e

s no deberá s

0.000

0.000

0.0

0.000

0.000

0.000

0.000

0.0

0.000

0.000

Distoo real

el factor de

ser menor al

0012 0.00

0008 0.00

000 0.00

0033 0.00

0038 0.00

0012 0.00

0008 0.00

000 0.00

0033 0.00

0038 0.00

orsiónDistors

E.03

07

07

07

07

07

07

07

07

07

07

sión

30



VI. DISEÑODECOMPONENTESDEC°A°.

5.1. DISEÑODECUPULA,MUROSYLOSADEFONDO.

CUPULA:

Según el reglamento para el diseño de las cúpulas debe cumplirse que NØ y Nq

deben ser menores que las fuerzas de resistencia al aplastamiento "Fc"

Tabla N° 11: Esfuerzos meridional NØ y paralela Nq.

Es decir ( Nø y Nq ) < Fc = ø ( 0.85 fć x b x t ) ............. ( ( a )

Si se cumple ( a ) , entonces: Asmin = 0.0025 x b x t

Sexages. Radianes

0 01 0.01752 0.03493 0.05244 0.06985 0.0873

10 0.174515 0.261820 0.3491

22.6199 0.394823 0.401424 0.418925 0.436326 0.4538

26.5 0.462526.55 0.463426.6 0.4643

26.65 0.465126.7 0.4660

26.75 0.466926.8 0.4677

26.85 0.468626.9 0.4695

26.95 0.470427 0.4712

27.5 0.480028 0.488732 0.558536 0.628337 0.6458

38.5 0.672043.5 0.759244 0.767949 0.8552

49.5 0.863954.5 0.951259.5 1.038560 1.047265 1.134570 1.221775 1.309080 1.396385 1.483590 1.5708

Nø max = -1.7103 Nq max = -1.6445

-2.8024 2.2313-3.0253 2.7387-3.2890 3.2890

-2.3119 0.9220-2.4508 1.3259-2.6128 1.7615

-2.0807 0.1708-2.1817 0.5124-2.1927 0.5482

-1.9129 -0.4530-1.9860 -0.1717-1.9940 -0.1420

-1.8286 -0.7981-1.8451 -0.7289-1.9063 -0.4795

-1.7467 -1.1573-1.7797 -1.0095-1.8181 -0.8427

-1.7389 -1.1929-1.7393 -1.1912-1.7430 -1.1744

-1.7378 -1.1979-1.7382 -1.1962-1.7386 -1.1946

-1.7368 -1.2028-1.7371 -1.2012-1.7375 -1.1995

-1.7357 -1.2078-1.7360 -1.2061-1.7364 -1.2045

-1.7188 -1.2859-1.7253 -1.2555-1.7322 -1.2240

-1.6956 -1.3950-1.7103 -1.3257-1.7126 -1.3150

-1.6476 -1.6288-1.6571 -1.5819-1.6730 -1.5039

-1.6450 -1.6420-1.6456 -1.6389-1.6465 -1.6345

( 1 + cosø ) (1+cosø )-1.6445 -1.6445-1.6446 -1.6439

ø Nø (tn/m) Nq (tn/m) - Wu x Rm - Wu x Rm(cosø - 1 )



Figur

Tabla

Flue

Resi

Mod

Resi

Espe

Espe

Cua

Fact

ra N° 15: Fuer

a N° 12: Dato

Diseño de

encia del ace

istencia del c

dulo de elast

istencia a co

esor promed

esor de la cú

antía mínima

tor de reducc

rza de tracción

s de la cúpula

e cúpula, esp

ero (fy)

concreto (f'c)

tecidad del c

mpresion de

dio de la cúp

úpula zona d

a ρ

ción a tracc

n radial cúpul

a.

pesor =

)

concreto (Ec)

e diseño del c

ula

de ensanche

ión (Ø)

a.

)

concreto (f'd

1

420

21

218819.

dc) 8

0.

0.12

0.001

0.

10 cm

00 Kg/cm2

0 Kg/cm2

8 Kg/cm2

84 Kg/cm2

1 m

25 m

8

9



Tabla N° 13: Refuerzo radial de la cúpula.

Refuerzo radial (meridiano)(Acciones membrana)

Esfuerzo de traccion radial S11 37.5 Tn/m2

Longitud del elemento a evaluar 0.2 m

Fuerza de tracción radial Ndes1 1960 Kg

Área de acero requerida 0.519 cm2

Área de acero mínima requerida 0.36 cm2

Área de acero usado 0.36 cm2

Diametro de barra 3/8 pulg

Área de la barra 0.712557 cm2

Cantidad de barras 0.505222 varillas

Cantidad de barras a usar 1 varillas

Separación 0.2 m

Separación máxima 0.45 m

Separacion a usar 0.2 m

Usar: Ø 3/8 @ 0.20 m

REVISION A MOMENTO Y CORTANTE

Momento M11 (Radial) 80 Kg‐m

Recubrimiento 4 cm

Peralte efectiva 6.00 cm

Cuantía necesaria ρ 0.002738

Zona de tension a 0.38622 cm

Área de acero necesaria 0.328287 cm2





Separación 0.2 m



Usar: Ø 3/8 @ 0.20 m

Cortante V13 (Radial) 147 Kg

factor de reducción a cortante Ø 0.75

Cortante que resiste la sección propuesta 690.69 Kg



Tabla N° 14: Refuerzo tangencial de la cúpula.

Refuerzo tangencial (Paralelo) (Acciones membrana)











Separación 0.266667 m



Usar: Ø 3/8 @ 0.25 m


Momento M22 (Tangencial) 385 Kg‐m

Recubrimiento 4 cm





Área mínima de acero necesaria 1.591089 cm2








Usar: Ø 3/8 @ 0.25 m






Tabla N° 15: Datos de la zona de ensanche de la cúpula.

Diseño de zona de enzanche, espesor = 15 cm

Fluencia del acero (fy) 4200 Kg/cm2

Resistencia del concreto (f'c) 210 Kg/cm2

Modulo de elastecidad del concreto (Ec) 218819.8 Kg/cm2

Resistencia a compresion de diseño del concreto (f'dc) 84 Kg/cm2

Espesor promedio de la cúpula 0.1 m

Espesor de ensanche te 0.15 m

Factor de longitud de ensanche f 12

Longitud de ensanche 1.20 m

Espesor promedio de la zona de ensanche 0.125 m

Cuantía mínima ρ 0.0035

Factor de reducción a tracción (Ø) 0.9



Tabla N° 16: Refuerzo radial en ambas caras del ensanche de la cúpula.

Refuerzo radial (meridiano)(Acciones membrana)





Área de acero mínima requerida en 2 capas 0.875 cm2

Área de acero mínima requerida en cada capa 0.4375 cm2






Separación 0.2 m



Usar: Ø 3/8 @ 0.20 m


Momento M11 (Radial) 22 Kg‐m

Recubrimiento 4 cm









Separación 0.2 m



Usar: Ø 3/8 @ 0.20 m




No necesita refuerzo por cortante



Tabla N° 17: Refuerzo tangencial en ambas caras del ensanche de la cúpula.

Refuerzo tangencial (Paralelo) (Acciones membrana)





Área de acero mínima requerida en 2 capas 2.8 cm2

Área de acero mínima requerida en cada capa 1.40 cm2









Usar: Ø 3/8 @ 0.25 m


Momento M22 (Tangencial) 385 Kg‐m

Recubrimiento 4 cm













Usar: Ø 3/8 @ 0.25 m







VIGA

La v

por

prov

fuer

mism

tors

Figur

Tabla

Flue

Resi

Mod

Resi

Pera

Base

Espe

Cua

Fact

A SUPERIOR:

viga superio

lo que est

venientes d

rzas vertical

ma. Por lo

ión y corte,

ra N° 16: Fuer

a N° 18: Dato

Diseño de

encia del ace

istencia del c

dulo de elast

istencia a co

alte de la vig

e de la viga

esor promed

antía mínima

tor de reducc

:

or es una es

ta se some

e la cúpula

les provenie

que amerit

, asimismo e

rza vertical y h

s de la viga su

e viga superi

ero (fy)

concreto (f'c)

tecidad del c

mpresion de

ga

dio de la zon

a ρ

ción a torsió

structura q

ete a esfue

por acción

entes del pe

ta la verific

el refuerzo

horizontal viga

uperior.

ior, peralte =

)

concreto (Ec)

e diseño del c

a de ensanc

ón (Ø)

ue confina

erzos de to

del sismo y

eso de la cú

cación de n

longitudina

a superior.

=

)

concreto (f'd

che

la cúpula y

orsión por

y a esfuerzo

úpula y la ca

ecesidad d

al.

2

420

21

218819.

dc) 8

0.2

0.2

0.2

0.002

0.8

y el muro d

las fuerzas

os de comp

arga viva ap

e refuerzo

25 cm

00 Kg/cm2

0 Kg/cm2

8 Kg/cm2

84 Kg/cm2

25 m

25 m

25 m

25

85

del reservor

s horizonta

presión por

plicada en e

(estribos) p

rio,

ales

las

esta

por



Tabla N° 19: Refuerzo por torsión y corte de la viga superior.

Tabla N° 20: Refuerzo longitudinal de la viga superior.

Refuerzo por torsión y cortante

Fuerza horizontal F11 (efecto torsión) 4940 Kg

Fuerza vertical F22 (efecto corte) 825 Kg

Momento torsionante factorizado Tu 102875 Kg‐cm

Resistencia a la torsión 25020 Kg‐cm

Necesita estribo por torsión

Recubrimiento 4 cm










Separación 0.17 m



Usar: Ø 3/8 @ 0.15 m

Cortante V13 (Radial) 1377.75 Kg




Refuerzo longitudinal(horizontal)

Momento torsionante factorizado Tu 102875 Kg‐cm

Recubrimiento 4 cm











Usar: 4 Ø 1/2



MUR

El m

que

de la

refu

prof

mom

requ

Figur

Tabla

RO:

muro llamad

esta se de

a masa imp

erzos horiz

fundidad (v

mentos neg

uiere el refu

ra N° 17: Tens

a N° 21: Refue

Altura

0.00H

2.350

2.200

2.050

1.840

1.620

1.410

1.190

0.980

0.770

0.580

0.380

0.190

0.000

o también

sempeña a

pulsiva y con

zontales (p

vertical) se

gativos en

uerzo vertic

sión y momen

erzo anular en

T M

T/m T‐m

3.04 0.006

2.7 0.006

2.65 0.005

2.9 0.003

3.4 0.005

4.48 0.028

5.15 0.068

4.5 0.03

4.1 0.022

3.23 0.019

1.94 0.02

0.489 0.027

‐0.02 0.035

como cuba

tensión po

nvectiva po

paralelos). A

generan

la unión en

al (meridio

nto vertical de

n ambas caras

d b

cm cm

16 100

16 100

16 100

16 100

16 100

16 100

16 100

16 100

16 100

16 100

16 100

16 100

16 100

requiere re

or efecto de

r la acción d

Al generars

momentos

ntre el mu

nal).

el muro.

s del muro.

As min

cm2

4.00 0

4.00 0.

4.00 0

4.00 0.

4.00 0

4.00 1.

4.00 1.

4.00 1.

4.00 1.

4.00 0.

4.00 0.

4.00 0.

4.00 0.

efuerzos ve

e la presión

del sismo, p

se movimie

positivos

ro y la cim

As

cm2

0.8042328

.71428571

0.7010582

.76719577

0.8994709

.18518519

.36243386

.19047619

.08465608

.85449735

.51322751

.12936508

.00063492

erticales y h

n hidrostáti

por lo que s

entos con

en la zona

mentación, p

Ø S

pulg m

3/8 0.18

3/8 0.18

3/8 0.18

3/8 0.18

3/8 0.18

3/8 0.18

3/8 0.18

3/8 0.18

3/8 0.18

3/8 0.18

3/8 0.18

3/8 0.18

3/8 0.18

horizontales

ca, en la zo

se requiere

respecto a

a impulsiva

por lo que

S final

m

8 0.17

8 0.17

8 0.17

8 0.17

8 0.17

8 0.17

8 0.17

8 0.17

8 0.17

8 0.17

8 0.17

8 0.17

8 0.17

s ya

ona

los

la

a y

se



Para

flexió

Figur

Figur

ALT

URA

(H)

diseñar los

ón tangencia

ra N° 18: Diag

ra N° 19: Diag

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

0

L(H

)

refuerzos ta

al.

grama de Tens

grama de Mom

0.02

MOMENTO

DIAGRAMA

ngenciales o

sión en el mur

mento en el m

0.04

O(T-m/m)

DE MOMENT

o aceros vert

ro.

muro.

0.06

TO

icales se tom

0.08

ma en cuentaa los momenntos



Tabla N° 22: Refuerzo vertical en ambas caras del muro.

Tabla N° 23: Verificación por cortante del muro.

LOSA DE FONDO:

Para calcular el refuerzo en la losa de fondo se tiene los siguientes momentos se

considera que los pesos acumulados provenientes del muro, viga superior, cúpula,

la sobre carga y el peso del agua son los que transmiten a la zona de apoyo del

muro, por lo que se requiere el análisis por efectos de corte y punzonamiento para

determinar el espesor y refuerzo correspondiente en esta zona, en cuanto a la zona

del losa de fondo los efectos de presión es proveniente del peso del agua más el

peso propio por lo que el espesor y los refuerzos requeridos son menores que la

zona de la cimentación corrida.

Diseño de acero vertical

Espesor del muro t 0.2 m

Resistencia del concreto f'c 280 Kg/cm2

Fluencia del acero grado 60 fy 4200 Kg/cm2

Recubrimiento r 4 cm

Peralte del muro d 16 cm

Ø 0.9

Ancho de análisis b 100 cm

Momento Mu 6800 Kg‐cm

Zona de compresión a 0.019854 cm

Area de acero As 0.112504 cm2

Cuantia mínima ρ 0.003333

Area de acero mínimo As min 5.333333 cm2

Diametro del acero Ø 1/2 pulg

Cantidad de varillas 4.21

Cantidad de varillas a usar 5

Espaciamiento S 0.2 m

Usar: Ø 1/2 @ 0.20 m

Verificacion por cortante

Resistencia al cortantes del concreto Vc 10642.32 Kg

Cortante factorizada Vu 1360 Kg




Tabla

Figur

CARww

CARPara

II Wd:MurCúpVigaPiso

Wl:S/CAgu

Pera

a N° 24: Carac

ra N° 20: Mom

RACTERISTIwC.A. =wh2o =

fy =f'c =Ø =

RACTERISTIa Df = 1.

Fuen

ZAPATA DE:ro: 196pula: 490a: 235o: 135

C : 204ua: 40

alte de la zap

cterísticas del

mento radial y

ICAS DEL M2.4 tn/m³

1000 Kg/m³4200 Kg/cm2280 Kg/cm2

0.75ICAS DEL TE20 m ;

nte: Estudio d

EL MURO DE

603.5 kg0.88 kg

56.19 kg571.7 kg

2.04 kg0252 kg

pata

material y su

y tangencial d

MATERIAL:

22

ERRENO DE

σ adm =de Mecanica

E LA CUBA :

d ≥ 1.45*Ad =d =

uelo para losa

e la losa de fo

E FUNDACIO= 1.08 kde suelos

Base de la

P=b=(1.15*P/Lb=b=Ks1=Ks=20/b*KKs =

Ec =15000

A*(Ks*A/Ec)1

0.350 m0.40 m

de fondo.

ondo.

ON:kg/cm2

a zapata

5267 kg/L)/σ

0.61 m0.65 m2.29 Su

s1 pa0.70

*(f'c)0.5

1/3 Df=mm

/m

Asumuelo arcilla bara zapatas co

=

midoastante blandoontinuals

1.20 m

o



Tabla N° 25: Momento radial y tangencial de la losa de fondo.

Tabla N° 26: Refuerzo radial y tangencial de la losa de fondo.

Figura N° 21: Refuerzo radial y tangencial de la zapata.

Radio Coef Coef M RadialM Tangencia

0.00*R radial Tangencial kg-m/m Kg-m/m

0.00 0.0 0.0750 0.0750 322.58 322.58

0.25 0.1 0.0730 0.0740 313.97 318.27

0.50 0.2 0.0670 0.0710 288.17 305.37

0.75 0.3 0.0570 0.0660 245.16 283.87

1.00 0.4 0.0430 0.0590 184.94 253.76

1.25 0.5 0.0250 0.0500 107.53 215.05

1.50 0.6 0.0030 0.0390 12.90 167.74

1.75 0.7 -0.0230 0.0260 -98.92 111.83

2.00 0.8 -0.0530 0.0110 -227.95 47.31

2.25 0.9 -0.0870 -0.0060 -374.19 -25.81

2.50 1.0 -0.1250 -0.0250 -537.63 -107.53

CALCULO DEL REFUERZO RADIAL:Mu (+) = 73.98 kg-m/mMu (-) = -537.63 kg-m/m

Parte superior: Parte inferior:

Mu/(φf'cbd2) = 0.015 Mu/(φf'cbd2) = 0.002As = 1.31 cm2 As = 0.18 cm2Asmin = 2.17 cm2 2 capas Asmin = 2.17 cm2 2 capasUtilizar Ø 3/8 @ 0.3 m Utilizar Ø 3/8 @ 0.3 m

CALCULO DEL REFUERZO TANGENCIAL (ANULAR):Mu (+) = 322.58 kg-m/mMu (-) = -107.53 kg-m/m

Parte superior: Parte inferior:

Mu/(φf'cbd2) = 0.003 Mu/(φf'cbd2) = 0.009As = 0.26 cm2 As = 0.79 cm2Asmin = 2.17 cm2 2 capas Asmin = 2.17 cm2 2 capasUtilizar Ø 3/8 @ 0.3 m Utilizar Ø 3/8 @ 0.3 m

0.20 m

0.80 m Ø 3/8 pulg @ 0.3 m

0.40 m 0.20 m

Ø 3/8 pulg @ 0.3 m0.65 m 0.15 m

0.15 m 0.30 m Ø 0.38 pulg @ 0.3 men dos capas



VII. ANEXO.

Se anexa los cálculos y el modelo en SAP 2000.



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