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ING. JAVIER FRANCISCO CHAVEZ PEA CIP 76874
Consultora, Peritajes, Supervisiones, Inspecciones Tcnicas de Seguridad y Evaluaciones Medio Ambientales en Obras Civiles, con estndares de Seguridad, Calidad y Gerencia de Proyectos del PMI y el enfoque Lean Construccin.
Jr. Loreto 1915 Huancayo. Tel: 217336 - 964806779; 951217740; RPM: *409973 Email: [email protected]
INDICE
1. ANTECEDENTES
Pg. 2
2. EVALUACION DE CAMPO
Pg. 2
2.1 Evaluacin de la conformacin del terreno de
soporte y de la estabilidad de taludes de corte
Pg. 3
3. EVALUACIN ESTRUCTURAL
Pg. 4
3.1 Revisin de la Memoria de clculo y Planos de estructuras del Expediente Tcnico
Pg. 4
3.2 Revisin del diseo reformulado del Contratista Pg. 4
3.3 Revisin de la Propuesta de la Supervisin Pg. 5 3.4 Evaluacin estructural Pericial
Pg. 6
4. CONCLUSIONES
Pg. 20
5. RECOMENDACIONES Pg. 21
ING. JAVIER FRANCISCO CHAVEZ PEA CIP 76874
Consultora, Peritajes, Supervisiones, Inspecciones Tcnicas de Seguridad y Evaluaciones Medio Ambientales en Obras Civiles, con estndares de Seguridad, Calidad y Gerencia de Proyectos del PMI y el enfoque Lean Construccin.
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INFORME PERICIAL DE EVALUACIN ESTRUCTURAL
CONSTRUCCION RESERVORIO TORRE TORRE - PERFORACION
POZO Y CONSTRUCCION ESTACION DE BOMBEO LA MERCED,
LINEA DE IMPULSION E INTERCONEXION DE LA LINEA DE
CONDUCCION Y ADUCCION - HUANCAYO JUNIN
1.0 ANTECEDENTES
- Mediante Oficio N 105-2012-SEDAM HUANCAYO SA-GG-, del 16
de marzo de 2012, se requiere la opinin tcnica de profesional
en la especialidad de ingeniera civil o sanitaria para evaluar el
diseo estructural del expediente tcnico de referencia, elaborado
por SEDAM HUANCAYO S.A.
- Mediante La Carta N 096-2012-CEPEAR-CIP/CDJ del 26 de
marzo de 2012, se designa y presenta al Ing. Javier Chvez Pea
como responsable de la evaluacin tcnica estructural de la
construccin del reservorio torre torre.
- SEDAM HUANCAYO S.A., El da 26 de marzo nos hizo entrega de
los siguientes documentos:
o Estudio de mecnica de suelos y geotcnicos
o informe general, datos estructura
o Plano de arquitectura R(A-01)
o Plano de estructuras R (E-01).
2.0 EVALUACION DE CAMPO
Una vez obtenido la informacin proporcionada por SEDAM Huancayo
se program la visita de inspeccin al lugar de emplazamiento de la
obra; verificndose que se encuentran ejecutadas las partidas:
movimiento de tierras, vaciado de solado, y habilitacin de acero
para losa de fondo como se aprecia en la siguiente vista.
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FIG.1 vista del avance de obra de la partida losa de fondo y zapata
2.1 Evaluacin de la conformacin del terreno de soporte y de la
estabilidad de taludes de corte
El tipo de suelo encontrado, en la estratigrafa perimetral
circunscrita a la circunferencia de la losa de fondo, est conformado
en su mayor parte, por arcilla de baja plasticidad y arena arcillosa.
En los taludes de corte del sector sureste del emplazamiento del
reservorio, se observan roturas por deslizamientos similares a los
producidos en taludes de arcillas con arena saturados.
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3.0 EVALUACION ESTRUCTURAL
3.1 Revisin de la Memoria de clculo y Planos de
estructuras del Expediente Tcnico
De la evaluacin, se advierte lo siguiente:
- No existe compatibilidad entre el diseo del acero en la
armadura de la cpula y la distribucin de aceros en el plano (lmina
RE-01)
- No existe compatibilidad entre el diseo del acero en la
armadura del muro y la distribucin de aceros en el plano (lmina
RE-01)
- No existe compatibilidad entre el diseo del acero en la
armadura de la viga circular del reservorio y la distribucin de aceros
en el plano (lmina RE-01)
- No existe compatibilidad entre el diseo del acero en la
armadura de la losa de fondo y la distribucin de aceros en el plano
(lmina RE-01)
3.2 Revisin del diseo reformulado del Contratista
El contratista realiza un nuevo diseo del reservorio con las
siguientes propuestas:
- Diseo de la cascara de de la cpula:
Espesor = 8 cm
Acero = diam. 6 mm @ 17.5 cm. (en doble capa)
- Diseo de la viga circular:
Seccin = 45 cm. x 65 cm.
Acero = diam. 10 5/8
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Acero en estribos = diam. 3/8 @ 30 cm
- Diseo de la pared cilndrica:
Espesor = 40 cm
Acero Membranal = dim. 1/2 @17.5 cm en cada cara
Acero Vertical = dim 3/4 @ 15 cm
3.3 Revisin de la Propuesta de la Supervisin
A efectos de dar respuesta a la reformulacin del contratista, la
Supervisin presenta su diseo de verificacin, con las siguientes
conclusiones:
- Diseo de la cpula:
Espesor = 8 cm
Acero = diam. 3/8 @ 25cm
- Diseo de viga anillo:
Seccin = 40cm x 50cm
Acero = 10 diam. 5/8
- Diseo de muro de cilindro:
Espesor superior = 30cm
Espesor base =60cm
Acero vertical interior = dim 3/4 @ 10cm
Acero vertical exterior =dim 3/4 @ 20cm
- Diseo de losa de fondo:
Espesor =30 cm
Acero Longitudinal =dim 1/2 @ 25 cm (en ambas caras)
Acero Radial = dim 5/8 @ 25 cm
- Diseo de zapata:
Ancho = 5 m
Peralte =64 cm
Acero =2 dim 5/8 @ 15 cm (en ambos sentidos)
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3.4 Evaluacin estructural Pericial
Con los datos recogidos, se procedi a al modelamiento
estructural en el computador utilizando herramientas informtica
sap2000 v15.
3.4.1 Caractersticas de la Estructura
a) Datos De La Estructura
a.1) Geometra
- Tipo : Se ha considerado un reservorio para el
almacenamiento de agua para el consumo humano, segn el ACI
350.3-01 seccin 2.1.1 se clasificar como tanque circular de
concreto armado con conexin muro-losa no flexible 2.2(1).
- Forma : Circular
- Capacidad : 2000 m3
- Dimetro interior de la cuba : 19.50 m
- Tirante de Agua : 6.70 m
a.2) Tipo de material
Concreto
fc=280 kg/cm2: en cuba, pared cilndrica y
cimentacin
fc=210 kg/cm2: en caseta de vlvulas y registros
Acero
Corrugado grado 60 (fy=4200 kg/cm2)
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b) Reglamentos para el diseo
- Norma Tcnica de Edificaciones "Cargas" E-020
- Norma Tcnica de Edificaciones "Diseo
Sismoresistente" E-030.
- Norma Tcnica de Edificaciones "Concreto Armado"
E-060
- Seismic Design of Liquid-Containing Concrete
Structures (ACI 350.3-01) and Commentary
(350.3R-01), Reported by ACI Committee 350.
3.5 Datos de los elementos estructurales
Los datos de los elementos estructurales y caractersticas de
los materiales, obtenidos de los planos de estructuras del expediente
tcnico, se ingres Sap2000 v15.
Datos:
Espesor t= : 0.08 m
Ensanche de cobertura : 0.15 m
Long. De transicin : 2.05 m
L= : 19.50 m
Flecha : 2.52 m
Radio de curvatura : 20.14 m
Angulo : 28.97
Sobre carga : 150 kg/m2
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Obtenindose el siguiente modelo del reservorio:
3.6 Parmetros considerados en el anlisis dinmico
3.6.1 Parmetros Inciales y Formulacin de Espectros
Factor de zona (Z2) : 0.30
Factor de Importancia (U) : 1.50
Amplificacin ssmica : 2.50
Coef. Representat. de las caract. del Suelo (S) : 1.40
Coeficiente de reduccin (R) : 6
Coef. Modif. Rpta. Fuerz. Impulsivas (Rwi)-ACI : 2.75
Coef. Modif. de Rpta Fuerzas Convectivas (Rwc)-ACI : 1.00
Tabla N1: Determinacin del peso actuante en la estructura
Factor de correccin del peso de los muros del reservorio
D = 19.5 m Diametro interior
H = 7.0 m Altura maxima del agua
= 0.0151(D/H)^2 - 0.1908(D/H)+1.021
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Wc = 1162.06 Tn Peso convectivo
Altura de los centro de gravedad de las masas impulsiva y convectiva
D/H = 2.79
hi = 0.375 x H
hi = 2.625 m
hc = H(1-(((cosh(3.68 H/D))-1)/((3.68H/D)x sinh(3.68h/D))))
hc = 3.93 m
Peso total del muro del reservorio
carga muerta D 402.6153 Tn
carga Viva L 64.0145 Tn
Reaccion Total Wp 466.6298 Tn
Peso corregido en la pared del reservorio
Ww = x Wp
Ww = 283.088 Tn
L = 61.26 m
Calculo de rigidez del resorte
K = 267.55237 Tn/m
Tabla N 2: Espectro ssmico segn ACI 350.3- 01 y norma e-030 -
componente impulsivo
0
1
2
3
4
5
6
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
Sa (
cm/s
eg
)
T (seg)
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Tabla N 3: Espectro ssmico segn ACI 350.3- 01 y norma e-030 -
componente conectivo
3.6.2 Condiciones de carga para el anlisis estructural
U1 = 1.4CM + 1.7CV
U2 = 1.4CM + 1.7 CV+ 1.7AG
U3 = 1.25CM + 1.25 CV+ 1.25AG+/-1.25 SX
U4 = 0.CM +/- 1.25CV
COMB=U1+U2+U3+U4
3.7 Anlisis Dinmico
Se tomaron las consideraciones indicadas en el cap. 19: Cscaras
y Losas Plegadas del ACI 318M-08.
3.7.1 Cpula
a) Anlisis
Resultados del SAP 2000 v15 en la cpula:
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
Sa (
cm/s
eg
)
T (seg)
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Fig.3 : Resultados de Esfuerzos Radiales y tangenciales en la cpula del sap2000
v15.
Fig.4 : Resultados de Fuerzas Radiales y Refuerzo radial en la cpula del sap2000
v15.
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Fig. 5: Resultados de Fuerzas tangenciales y Refuerzo tangencial en la cpula del
sap2000 v15.
b) Diseo en concreto
Del programa Sap2000 obtenemos rea de acero
radial y tangencial en la cara exterior ver en la fig. 3,4 y 5, rea
de acero radial y transversal para la cpula es menor al rea de
acero min.
fc = 280 Kg/cm2
Refuerzo radial: As min = 1.44 cm2 ; 3/8" @ 0.25m
Conforme al plano
Refuerzo tangencial: As min = 1.44 cm2 ; 3/8" @ 0.25m
conforme al plano
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En el borde de la cpula, se ensancha la base a 0.15 m se coloca
3/8" doble capa.
3.7.2 Viga Anillo
a) Anlisis
Resultados del sap 2000 v15 en la viga anillo
Fig. 6: Resultados de Fuerzas anillo del sap2000 v15.
b) Diseo en concreto
Del programa Sap2000 obtenemos M11 =355.12 kg-
m; Fig. 4; entonces calculando el refuerzo:
fc = 280 Kg/cm2:
Refuerzo longitudinal: As = 7.76 cm2/m ;
Asmin = 4.93 cm2
As colocado en el plano= 5.23 cm2 Conforme
Estribos: 3/8" @ 0.25m
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3.7.3 Pared cilndrica
La pared del reservorio trabaja para resistir esfuerzos de
membrana en la direccin radial, en la direccin tangencial ser
ms importante. El diseo est dado tanto para la cara exterior y
la interior.
La pared del cilindro, se predimensiona para resistir traccin
directa. Debe obtenerse la seccin mnima de concreto para evitar
agrietamiento por traccin directa.
Ag= 100e = [(1/ct)- (n-1/at)]*T (1)
Espesor de muro en la base:
Ag= 0.00054171516T (rea mnima de la seccin bruta de
concreto)
T= 65325 kg/m
Reemplazando en (1)
e base=35.39cm
El espesor colocado en la base= 60cm; es mayor
Espesor del muro superior a una altura Hs=5.70m:
T= 55575 kg/m
Reemplazando en (1)
e sup=30.10cm
Espesor del muro superior = 30cm; es equivalente
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a) Anlisis
Resultados del sap 2000 v15 en pared del cilindro
Fig.7 Resultados de momentos del cilindro -sap2000 v15.
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Fig.8 Resultados de Fuerzas de traccin radial y refuerzo radial cara exterior -
sap2000 v15.
Fig.9 Resultados de Fuerzas de traccin tangencial y refuerzo tangencia cara
exterior -sap2000 v15.
Fig.10 Resultados de Fuerzas traccin radial y refuerzo radial cara interior -
sap2000 v15.
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Fig.11 Resultados de Fuerzas de traccin tangencial y refuerzo tangencial cara
interior - sap2000 v15.
b) Diseo en concreto
Del programa Sap2000 obtenemos rea de acero radial y tangencial en la
cara exterior e interior ver en la FIG. 5, 6, 7, 8 y 9, rea de acero radial y
transversal para pared del cilindro es:
fc = 280 Kg/cm2:
Refuerzo radial: As = 23.4 cm2/m ; 5/8" @ 0.15m c/cara
Refuerzo vertical: As = 24.18cm2 /m ; 3/4" @ 0.10m cara interior
Y 3/4" @ 0.20m cara exterior
Verificando con el acero del plano es conforme
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3.7.4 Losa de fondo
Predimensionamiento:
eL=0.0174*19.5*100=33.93 cm.
Ecolocado =0.30m
w=7420 kg/m2
Refuerzo longitudinal:
Momento: M=7660*12*0.05=371 kg*m
As=2.00 cm2
Asmin=4.5 cm2; 1/2" @ 0.25m c/cara conforme al plano
Refuerzo radial:
Momento: M=7660*0.22=1632.4 kg*m
As=8.80 cm2 ; 5/8" @ 0.25m c/cara conforme al plano
3.7.5 zapata
Metrado:
W de la cpula: 38013.64 kg
W de s/c : 47833.50 kg
W de la losa : 215026.31 kg
W del agua : 2000939.27 kg
T1= 2301812.72 kg
W por metro : 37573.83 kg/m
W de la viga : 480.00 kg/m
W del cilindro : 4898.22 kg/m
Peso Total= 42952.05 kg/m
Verificando dimensin
Calculo del ancho de la zapata
PT=47247.26
Qadm= 0.93 kg/cm2
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B=47247.26 = 508.04 cm conforme al plano
0.93*100
Calculo del peralte
Momento= 72.25 ton x m
d=63.99 cm =65 cm
h= 80 cm comparando con el plano h=150; es mayor al
calculado
Calculo del acero:
Mu=28289.85 kgxm
As=5.60 cm2
Asmin=25.20 cm2 ; 2 5/8" @ 0.15m c/cara
Similar al plano
3.7.6 Verificacin de la altura de zapata h=1.50 m.
Se realizo un anlisis con h=1.50m. para lo cual se obtiene rea
de Acero con cuanta mnima As=25.20 cm2 con lo cual requiere
2 (5/8") @ 0.15m c/cara en paquetes en ambos sentidos.
Observando insitu que el contratista ha realizado la partida
habilitacin de acero para zapata con h=1.50 m. segn a los
planos del Expediente Tcnico y recibida la informacin del
supervisor indicando que la partida de habilitacin de acero para
zapata ha sido valorizada; por lo cual se plantea levantar los
acero a una altura de 0.70m y realizar el vaceado respectivo de
zapata con h=0.80 con la distribucin de acero segn los Planos
del Expediente Tcnico.
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4.0 CONCLUSIONES
1. Revisado los planos y clculos estructurales del expediente tcnico
se verifica la incompatibilidad de estos documentos.
2. Realizado el anlisis estructural y diseo en concreto de los
componentes estructurales y comparndolos con los datos del plano
del expediente tcnico, previa revisin de su memoria de clculo,
obtenemos las siguientes conclusiones:
elemento Planos Evaluacin Pericial
Cpula Coincide con evaluacin Conforme
Viga Anillo Coincide con evaluacin Conforme
Muro del Cilindro Coincide con evaluacin Conforme
Losa de Fondo Coincide con evaluacin Conforme
Zapata Coincide con evaluacin No conforme
3. Revisada la Reformulacin por parte del contratista, la verificacin
de los clculos estructurales del Reservorio Torre Torre V=2000 m3
presentada por la supervisin se determina que la evaluacin
pericial es compatible con el diseo propuesto por la supervisin.
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5.0 RECOMENDACIONES
a) Se recomienda mantener el diseo de los elementos estructurales:
Cpula, viga circular, muro del cilindro, losa de fondo.
b) La zapata debera reformularse de acuerdo al anlisis y diseo
realizado en este informe, segn el siguiente detalle: