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INTRODUCCION
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“MEJORAMIENTO, AMPLIACION DEL SISTEMA INTEGRAL DE AGUA POTABLE PARA LOS PUEBLOS LA UNION, CESAR VALLEJO, PENSACOLA, PRIMAVERA
BAJA, EL CARMEN, EL PORVENIR, BELLO HORIZONTE Y CONSTRUCCIÓN DEL RESERVORIO R-IIC, CHIMBOTE, SANTA-ANCASH”
MEMORIA ESTRUCTURAL DEL
RESERVORIO APOYADO
V=2000M3
“MEJORAMIENTO, AMPLIACION DEL SISTEMA INTEGRAL DE AGUA POTABLE PARA LOS PUEBLOS LA UNION, CESAR VALLEJO, PENSACOLA, PRIMAVERA
BAJA, EL CARMEN, EL PORVENIR, BELLO HORIZONTE Y CONSTRUCCIÓN DEL RESERVORIO R-IIC, CHIMBOTE, SANTA-ANCASH”
“ANALISIS Y DISEÑO DEL RESERVORIO APOYADO V=2000m3”
MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL
“MEJORAMIENTO, AMPLIACION DEL SISTEMA INTEGRAL DE AGUA POTABLE PARA LOS PUEBLOS LA UNION, CESAR VALLEJO, PENSACOLA, PRIMAVERA
BAJA, EL CARMEN, EL PORVENIR, BELLO HORIZONTE Y CONSTRUCCIÓN DEL RESERVORIO R-IIC, CHIMBOTE, SANTA-ANCASH”
INDICE
1. DESCRIPCION
2. ESTRUCTURACION Y MATERIALES
3. ANALISIS Y DISEÑO
“MEJORAMIENTO, AMPLIACION DEL SISTEMA INTEGRAL DE AGUA POTABLE PARA LOS PUEBLOS LA UNION, CESAR VALLEJO, PENSACOLA, PRIMAVERA
BAJA, EL CARMEN, EL PORVENIR, BELLO HORIZONTE Y CONSTRUCCIÓN DEL RESERVORIO R-IIC, CHIMBOTE, SANTA-ANCASH”
“ANALISIS Y DISEÑO DEL RESERVORIO V=2000M3”
MEMORIA DESCRIPTIVA DEL
DISEÑO ESTRUCTURAL
1.00 DESCRIPCION
El proyecto comprende el análisis y diseño de la estructura de un depósito
rectangular apoyado para un volumen de V=2000M3 en el Distrito de Chimbote,
Provincia de Santa - Ancash. La estructura apoyada de forma rectangular tiene un
lado mayor Interno de 25.00mt, lado menor interno 20.90mt y una altura total de
pared de 4.55mt. Esta estructura tiene cuatro divisiones o compartimientos que
trabajarán como mitigadores de energía o golpeteo cuando se produzcan los
sismos.
El espesor de las paredes externas e internas del reservorio es de 0.30mt.
La estructura tiene un techo de concreto armado de espesor de 0.20mt.
2.00 ESTRUCTURACION Y MATERIALES
Se tendrá un concreto de f’c=210 kg/cm2 de resistencia y relación agua/cemento
máxima de 0.45 para las paredes externas e internas del depósito, para la losa de
techo y toda la cimentación en general. Se detalla en las especificaciones
técnicas de los planos.
La cimentación es una losa o platea de concreto armado que va desde los 0.30m
de peralte previa colocación del solado de 7.5cm como mínimo.
Para garantizar la restricción y el buen comportamiento de los muros se ha
previsto de una cimentación corrida como se detalla en los planos de Estructuras.
Para el diseño de la cimentación y estimado de fuerzas horizontales, se han
usado los valores indicados en el estudio de suelos y que se resumen en:
“MEJORAMIENTO, AMPLIACION DEL SISTEMA INTEGRAL DE AGUA POTABLE PARA LOS PUEBLOS LA UNION, CESAR VALLEJO, PENSACOLA, PRIMAVERA
BAJA, EL CARMEN, EL PORVENIR, BELLO HORIZONTE Y CONSTRUCCIÓN DEL RESERVORIO R-IIC, CHIMBOTE, SANTA-ANCASH”
Presión admisible en suelo 1.00 kg/cm2
Suelo Intermedio S2 Tp=0.6 seg.
Factor de suelo S=1.2
Peso Volumétrico del Suelo =2.00 ton/m3
Factor de amplificación sísmica C=250%
Ángulo de fricción interna Φ = 30.00°
3.00 ANALISIS Y DISEÑO
Para el análisis estructural se ha tomado en cuenta la reglamentación dada por el
ACI-350.3-06 (Diseño Sísmico de Líquidos y Contenedores de Concreto) y para
el diseño estructural se ha considerado como código básico el Reglamento
Nacional de Edificaciones, complementado con los requerimientos del ACI 318-
2009, poniendo especial énfasis en el agrietamiento mínimo que deben tener este
tipo de estructuras. El análisis se ha realizado con elementos finitos utilizando
elementos SHELL (cáscara), para el cual se ha utilizado el programa de cómputo
SAP2000 v15, desarrollado por Computers & Structures Inc Berkeley California.
El diseño es efectuado por el método de Esfuerzos Admisibles y de rotura.
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BAJA, EL CARMEN, EL PORVENIR, BELLO HORIZONTE Y CONSTRUCCIÓN DEL RESERVORIO R-IIC, CHIMBOTE, SANTA-ANCASH”
3.1 COMBINACIONES DE CARGA
Para el análisis se ha considerado las siguientes combinaciones de carga:
PARA DEPÓSITO LLENO:
1,- Carga Muerta + Viva U=1.4D+1.7L
2,- Carga Muerta + Viva + Sismo U=1.25D+1.25L+1.25E+1.25F U=1.25D+1.25L+1.25E+1.25F+1.25 T U=0.9D+1.25E+1.25F U=0.9D+1.25E+1.25F+1.25T U=1.25D+1.25E+1.25F U=1.25D+1.25E+1.25F+1.25T
3,- Carga Muerta + Viva + Fluido U=1.4D+1.7L+1.7F U=0.9D+1.5F
4,- Carga Muerta + Viva + Temperatura U=1.25D+1.25L+1.25T+1.25F U=1.5D+1.5T+1.5F
PARA DEPÓSITO VACÍO:
1,- Carga Muerta + Viva U=1.4D+1.7L
2,- Carga Muerta + Viva + Sismo U=1.25D+1.25L+1.25E U=1.25D+1.25L+1.25E+1.25T U=0.9D+1.25E+1.25T U=1.25D+1.25E+1.25T
3,- Carga Muerta + Viva + Temperatura U=1.25D+1.25L+1.25T U=1.5D+1.5T
Donde:
D=DEAD (Cargas Muertas y Peso Propio) L=LIVE (Cargas Vivas) E=QUAKE (Cargas de Sismo) F=FLUID (Cargas de Fluido) T=TEMPERATURE (Cargas de Temperatura)
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3.2 DEFINICIÓN DEL CORTANTE BASAL
Para el análisis de la estructura se ha utilizado el método estático y para ello se ha hecho uso de la ecuación reglamentada en la norma Sismorresistente E-030-2006. Los parámetros para definir esta fuerza son:
FACTOR DE ZONA Z = 0.4
FACTOR DE USO U = 1.5
FACTOR DE SUELO S = 1.2 Tp = 0.6
COEFICIENTE DE REDUCCION IMPULSIVA RI = 2.00
COEFICIENTE DE REDUCCION CONVECTIVA RC = 1.00
Encontrándose luego lo siguiente:
A) Cálculo de Fuerzas Horizontales en la dirección "X" (Transversal):
Nivel Peso (Tn) H(m) P*H F(Tn) W=F/L(Tn/m)
Peso Propio 260.91 2.28 593.56 100 0.97
Impulsivo 308.90 1.50 463.35 78 0.75
Convectivo 1287.007 2.04 2627.48 442 4.28
Total 3684.40
B) Cálculo de Fuerzas Horizontales en la dirección "Y" (Longitudinal):
Nivel Peso (Tn) H(m) P*H F(Tn) W=F/L(Tn/m)
Peso Propio 260.91 2.28 593.56 100 1.88
Impulsivo 308.90 1.50 463.35 78 1.47
Convectivo 1287.007 2.04 2627.48 442 8.34
Total 3684.40
V =
ZUCS
_________ P
R
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3.3 DEFINICIÓN DE MATERIALES EN SAP 2000 V.15
CONCRETO:
RESISTENCIA: f’c: 210 Kg/Cm2. (Paredes Externa e Interna y la cimentación) PESO ESPECÍFICO: 2400 Kg/m3.
MODULO DE ELASTICIDAD: 218819.80 Kg/Cm2 para f’c: 210 Kg/Cm2. RAZÓN DE POISSON: 0.2
COEFICIENTE DE EXPANSIÓN TÉRMICA: 0.0000099/ºC. FLUENCIA DEL ACERO: 4200 Kg/Cm2 – G60
3.4 DEFINICIÓN DE LAS SECCIONES DE LOS ELEMENTOS
ESTRUCTURALES EN SAP 2000 V.15
MURO ESTRUCTURAL LOSA ESTRUCTURAL
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3.5 DEFINICIÓN DE LOS CASOS DE CARGA EN SAP 2000 V.15
3.6 DEFINICIÓN DE LOS CASOS DE ANÁLISIS EN SAP 2000 V.15
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3.7 DEFINICIÓN DE SISMO EN “X” EN SAP 2000 V.15
3.8 DEFINICIÓN DE SISMO EN “Y” EN SAP 2000 V.15
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3.9 MODELO ESTRUCTURAL EN 3D EN SAP 2000 V.15
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3.10 RESULTADOS
ETIQUETAS DE LOS NUDOS (JOINTS) PARA INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS
ELEVACIÓN POSTERIOR “D”
ETIQUETAS DE LAS ÁREAS (SHELL) PARA INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS
ELEVACIÓN POSTERIOR “D”
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DEFORMADA POR SISMO EN “X”
DEFORMADA POR SISMO EN “Y”
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DEFORMADA POR PRESION DE AGUA
DEFORMADA POR ENVOLVENTE DE CARGAS
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ESFUERZOS MÁXIMOS DE TENSIÓN POR ENVOLVENTE DE CARGAS
MOMENTO DEBIDO A LA ENVOLVENTE DE CARGAS (M11)
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MOMENTO DEBIDO A LA ENVOLVENTE DE CARGAS (M22)
MOMENTO DE DISEÑO POR PRESIÓN DEL AGUA (M22)
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3.11 PARED DE DEPÓSITO
Como se ha visto lo gráficos arriba detallados, para el diseño de las paredes se
ha provisto de varios estados de carga, la carga muerta que esta dada por su
peso propio además se ha modelado la Presión Hidrostática usando los JOINT
PATTERNS de SAP2000.V15.
Se debe tener en cuenta que el Estado de carga más crítico es cuando este
depósito (Reservorio) se encuentre con agua en su máxima altura y los agentes
sísmicos actúen sobre las paredes externas del mismo.
Ya se ha analizado y verificado el comportamiento de la acción sísmica del agua,
y para el diseño se ha utilizado las fórmulas dadas por el Ing. Julio Rivera Feijoo
en su libro “Análisis y Diseño de Reservorios” y ACI-350.3-06 (Diseño Sísmico de
Líquidos y Contenedores de Concreto)
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PREDIMENSIONAMIENTO Y
ANÁLISIS SÍSMICO
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DISEÑO DE LA PARED
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DISEÑO DE LAS VIGAS
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DISEÑO DE LA LOSA DE FONDO
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DESPLAZAMIENTOS DE DISEÑO
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DESPLAZAMIENTOS DE PRESIÓN
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ESFUERZOS DE DISEÑO
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ESFUERZOS DE PRESIÓN
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BAJA, EL CARMEN, EL PORVENIR, BELLO HORIZONTE Y CONSTRUCCIÓN DEL RESERVORIO R-IIC, CHIMBOTE, SANTA-ANCASH”
ESFUERZOS DE DISEÑO DE
TENSIÓN
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BAJA, EL CARMEN, EL PORVENIR, BELLO HORIZONTE Y CONSTRUCCIÓN DEL RESERVORIO R-IIC, CHIMBOTE, SANTA-ANCASH”
JOINT DISPLACEMENTS
SAP2000V.15
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JOINT REACTIONS SAP2000V.15
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SHELLS SAP2000V.15