DISEÑO Y ANÁLISIS SÍSMICO DE UN RESERVORIO CIRCULAR 24.06

1. DISEÑO Y ANÁLISIS SÍSMICO DE UN RESERVORIO
CIRCULAR DE 250 M3 PARA EL ABASTECIMIENTO DE
AGUA POTABLE EN EL DISTRITO DE PAUCARA,
PROVINCIA DE ACOBAMBA, REGION DE
HUANCAVELICA.
UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA
FACULTAD DE INGENIERÍA MINAS CIVIL AMBIENTAL
Escuela Profesional de Ingeniería Civil
Bach. LAZO JURADO, Gloria Denisse

2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Daños en el reservorio debido a
asentamientos diferenciales y
también a la rotura de las juntas.
Terremoto de Managua,
Nicaragua(1972)
Terremoto de Northridge, Los
Angeles, California (1994)
El reservorio, sufrió un colapso
total producto de las rasgaduras de
la cubierta del fondo
El Perú se encuentra ubicado en la zona
denominada “Cinturón de Fuego del Pacífico”, en el
cual se registra aproximadamente el 70% a 85% de la
actividad sísmica a nivel mundial.

3. FORMULACION DEL PROBLEMA
PROBLEMA ESPECIFICOS
¿Cuál es el comportamiento estructural de un reservorio
circular, para diversas condiciones de carga, en servicio y
operación; y en condiciones extremas por sismo?
¿Cómo es la modelación de un reservorio circular, por medio
del software SAP2000, para obtener resultados concretos y
confiables?
PROBLEMA GENERAL
¿Cuál es el diseño y análisis sísmico de un reservorio
circular de 250 m3 para el abastecimiento de agua
potable en el distrito de Paucara, provincia de
Acobamba, región de Huancavelica, que cumpla con los
requisitos de diseño del Código ACI 350.3-06?

4. OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL:
Realizar el diseño y análisis sísmico de un reservorio circular de 250 m3 para el abastecimiento
de agua potable en el distrito de Paucara, provincia de Acobamba, región de Huancavelica, que
cumpla con los requisitos de diseño del Código ACI350.3-06
OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
 Evaluar el comportamiento estructural de los reservorios circulares, para diversas
condiciones de carga, en servicio y operación, y en condiciones extremas por sismo.
 Realizar una modelación de un reservorio circular por medio del software SAP2000, y
obtener resultados concretos y confiables.

5. JUSTIFICACION
 Los reservorios dentro de un sistema de agua son de gran importancia, sin embargo, se ha determinado que en los
lugares donde se produjo eventos sísmicos, estos han sufrido colapso o agrietamiento en zonas de sobre esfuerzo
permitiendo la fuga de agua, además en ciertos lugares ha ocasionado pérdida de vidas humanas y de
infraestructuras aledañas.
 Concluimos que los reservorios, deben ser analizados y diseñados sísmicamente, para evitar este tipo de problemas,
es así que se necesita plantear un análisis dinámico, sin embargo este tipo de análisis , es muy pocas veces difundido
en nuestro medio, prueba de esto es que nuestra Norma Sismorresistente E-030 (NTE-30), no dispone una
reglamentación para ejecutar el análisis sísmico de reservorios, pero indica lo siguiente: Para el caso de
estructuras especiales tales como reservorios, tanques, silos, puentes, torres de transmisión, muelles, estructuras
hidráulicas, plantas nucleares y todas aquellas cuyo comportamiento difiera del de las edificaciones, se requieren
consideraciones adicionales que complementen las exigencias aplicables de la presente Norma.
 El código ACI 350.3, Diseño Sísmico de Estructuras Contenedoras de líquidos, crea normas convenientes
para el análisis de tanques contenedores, en la cual da alcances necesarios para el análisis de reservorios de agua
circulares y rectangulares.
 Se espera que los resultados obtenidos ayuden a seleccionar un método conveniente según la situación que se
presente, tratando de difundir el estudio y análisis de este tipo de reservorios, evitar pérdidas innecesarias de
materiales, lo que lleva a una reducción del precio constructivo, y con mayor hincapié evitar el riesgo de pérdidas
humanas.
DISEÑO Y ANÁLISIS SÍSMICO DE UN RESERVORIO CIRCULAR DE 250 M3 PARA EL ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE EN EL DISTRITO DE
PAUCARA, PROVINCIA DE ACOBAMBA, REGION DE HUANCAVELICA

6. ANTECEDENTES
• A NIVEL INTERNACIONAL:
• A NIVEL NACIONAL:
• A NIVEL NACIONAL:

7. BASES TEORICAS
a. Diseño Sísmico de Estructuras Contenedoras de líquidos (ACI 350.3-06) y
comentarios (350.3r-06)
b. Requisitos de Reglamento para Concreto Estructural (Aci 318s-05) y
comentario (Aci 318sr-05)
c. Diseño Sismorresistente RNE E.030

8. A. ESTUDIO HIDRAÚLICO Y DETERMINACION DE LA CAPACIDAD DEL
RESERVORIO
 DEFINICION DE RESERVORIOS
 UBICACION DEL RESERVORIO
 TIPOS DE RESERVORIO
 RESERVORIO ELEVADO INTZE
Se eligió realizar el estudio con un reservorio tipo elevado, ya que
este asegura la presión mínima que exige el RNE OS 050 para
cubrir toda la distribución.

9. e. Volumen de reservorio: RNE OS 30
PARAMETROS DE DISEÑO:
a. Población de diseño:
b. Periodo de diseño:
c. Dotación de Agua:
d. Variaciones Periódicas:
Los datos oficiales del INEI son:
Al año 2014: 5637 hab. en el distrito de Paucara (centro Urbano)
Tasa de crecimiento: 2.2%
El método de cálculo de la población futura será el método geométrico.
La población futura será 8766 habitantes.
La Organización Panamericana de la Salud considera un período de
diseño de 20 años, el cual será considerado en la presente tesis.
Al no contar con estudio de demanda de agua se tomara de acuerdo RNE
para zonas frías una dotación de 180 l/Hab/día.
F.- CONSUMO PROMEDIO ANUAL (LT/SEG)
Q p= Pob. x Dot./86,400 Qp = 18.15l/seg
G.- CONSUMO MAXIMO DIARIO (LT/SEG) OS.100- Item 1.5
Qmd = 1.30 x Qp Qmd = 23.59l/seg
H.- CONSUMO MAXIMO HORARIO (LT/SEG) OS.100- Item 1.5
Qmh = 2.50 x Qp Qmh = 45.37l/seg
Vol (almacenamiento)= Vol(regulacion) +Vol(contra incendio) + volumen de reserva
 Volumen de regulación: mínimo el 25% del promedio anual de la demanda
 Volumen contra Incendio: 50 m3 para áreas destinadas netamente a vivienda
 Volumen de Reserva: deberá justificarse un volumen adicional de reserva.
Los cálculos realizados en la presente tesis nos dieron volumen de 250 m3

10. B. ANALISIS ESTRUCTURAL Y SISMICO
1. ELEMENTOS DE UN RESERVORIO ELEVADO:
1. Cúpula Superior
3. Cuba o pared cilíndrica
5. Fondo cónico
9. Fuste cilíndrico
6. Losa de fondo o
cúpula inferior
2. Anillo Circular Superior
4. Anillo Circular Inferior
7. Viga circular de fondo
8. Chimenea de acceso
2. PREDIMENSIONAMIENTO DE
RESERVORIO TIPO ELEVADO
𝒂 = 𝟎. 𝟕𝟐𝟐
𝟑
𝑽
𝒂 = 𝒃 𝟐
𝒉𝟐 = 𝒂
𝒉𝟏 = 𝒃
𝒓′
= 𝒃 𝟐
𝒓 =
𝟓
𝟑
𝒂
𝒇 =
𝟏
𝟑
𝒂

11. 3. NORMA ACI 350.3-06 Y EL ANÁLISIS SÍSMICO HIDRODINÁMICO
El grafico representa el comportamiento dinámico del conjunto líquido-
estructura durante una perturbación sísmica.
Se puede apreciar la existencia de la masa fija ó impulsiva (mi) que se
adhiere rígidamente a las paredes inferiores del tanque y que dicha masa
al estar totalmente confinada, deberá unirse a las paredes del tanque a
través de resortes cuya rigidez es infinita. De la misma forma puede
apreciarse la existencia de la masa convectiva o móvil (mc) que se
adhiere a las paredes del tanque a través de resortes cuya rigidez axial,
corresponde a la del líquido contenido.
Estos impactos del agua contra las paredes del tanque, que se traducen en
presiones impulsivas y convectivas se conocen como la Interacción
Hidrodinámica líquido – estructura, el Código ACI 350.3-06, otorga
modelos dinámicos con el uso de masas y resortes, todo ello basándose
en el conocido Sistema Mecánico Equivalente (S.M.E.) 1963 de
George W. Housner (1910-2008).

12. 4. PARÁMETROS PARA EL CÁLCULO DE LA FUERZA SÍSMICA SEGÚN ACI 350.3-06 Y RNE E-030
El reservorio elevado se ha de construir en un lugar
de la sierra específicamente en la región de
Huancavelica-Acobamba-Paucara, por lo tanto le
corresponde:
Para la zona 2 se ha desinado un valor:
Z=0.3
FACTORES DE ZONA
ZONA Z
3 0.4
2 0.3
1 0.15
 Zonificación (Z):
 Condiciones Geotécnicas (S):
Tabla N° 02
PARAMETROS DEL SUELO
Tipo Descripción Tp S
S1 Roca o suelos muy rigidos 0.4 1
S2 Suelos Intermedios 0.6 1.2
S3
Suelos Flexibles o con
estratos de gran espesor
0.9 1.4
S4 Condiciones Excepcionales - -
(*) Los valores de Tp y s para este caso seran establecidos por
el especialista, pero en ningun caso seran menores que los
especificados para el perfil tipo S3
TIPO DESCRIPCION Tp S
S3 Suelos flexibles o con
estratos de gran
espesor
0.9 1.4
 Categoría de las edificaciones U:
CATEGORIA DE LAS EDIFICACIONES
CATEGORIA FACTOR U
(A) Edificaciones Esenciales 1.5
(B) Edificaciones Importantes 1.3
(C) Edificaciones Comunes 1.0
(C) Edificaciones Menores (*)
CATEGORIA DESCRIPCION FACTOR
(U)
“A”
Edificaciones
Esenciales
Edificaciones esenciales cuya función no debería
interrumpirse inmediatamente después que ocurra
un sismo, como hospitales, centrales de
comunicaciones, cuarteles de bomberos y policía,
subestaciones eléctricas, y reservorios de agua.
1.5
Tabla N° 03
Tabla N° 01

13.  Factor de modificación de respuesta (Rw):
FACTOR DE MODIFICACION DE LA RESPUESTA Rw
Tipo de estructura
Rwi
superficial o
en pendiente
Enterrado
*
Rwc
Tanques con bases flexibles y
ancladas a ella.
4.5 4.5 1
Tanques monolíticos o
empotrados a la base
2.75 4 1
Tanques no anclados, llenos o
vacíos **
2 2.75 1
Reservorios Elevados 3 - 1
En la presente investigación, se
considerara los factores de reducción:
tanto para Peso impulsivo (Wi) y para el
peso convectivo (Wc). Que se muestran a
continuación:
Rwi Rwc
3.00 1.00
 Periodo Fundamental (T):
𝑻 =
𝒉𝒏
𝑪𝑻
Donde :
Hn = Altura de la edificación en m
CT = 35, 45, 60 variables cuyo valor varia de acuerdo a
los elementos resistentes de la estructura.
El periodo fundamental determinado
en el proyecto es el siguiente:
T = 0.3017
 Factor de Amplificación Sísmica (C):
De acuerdo a las características de sitio, se define el factor
de amplificación sísmica (C) por la siguiente expresión:
𝑪 = 𝟐. 𝟓(
𝑻𝒑
𝑻
) C≤2.5
El factor de amplificación sísmica
determinado fue 7.45, pero este valor no es
tomado en cuenta ya que es mayor a 2.5,
entonces en el proyecto es el siguiente:
C = 2.5

14. • Ɛ = 𝟎. 𝟎𝟏𝟓𝟏
𝑫
𝑯𝑳
𝟐
− 𝟎. 𝟏𝟗𝟎𝟖
𝑫
𝑯𝑳
+
5. ANALISIS ESTATICO: Según ACI 350.3-06
A. Calculo del peso de los muros
del reservorio (Ww) (ACI 350.3-
06 Item 9.5.2.):
Para calcular el peso de los muros
con influencia del agua en las
paredes, se necesita conocer las
dimensiones hidráulicas y luego
determinar el factor de corrección
(Ɛ) dado por la siguiente formula:
B. Calculo de los pesos del
líquido almacenado Wi y Wc
(ACI 350.3-06, ítem 9.3.1.):
Los componentes del líquido
almacenado que está
compuesta por el peso
impulsivo Wi y la componente
convectiva Wc dada por la
siguiente expresión:
C. Ubicación de la altura del
centro de gravedad de los pesos
efectivos del líquido
almacenado hi y hc (ACI 350.3-
06 item 9.3.2.):
La ubicación del centro de
gravedad de los pesos
impulsivos y convectivo del
líquido, medido desde la base
del reservorio, está dada por la
siguiente expresión
He= 3.88m
Ɛ= 0.65
Ww= 219,685.95 kgf
𝑾𝒊
𝑾𝑳
=
𝐭𝐚𝐧𝐡(𝟎.𝟖𝟔𝟔
𝑫
𝑯𝑳
)
𝟎.𝟖𝟔𝟔 (
𝑫
𝑯𝑳
)
𝑾𝒄
𝑾𝑳
= 𝟎. 𝟐𝟑𝟎
𝑫
𝑯𝑳
𝐭𝐚𝐧𝐡(𝟑. 𝟔𝟖
𝑯𝑳
𝑫
)
PESO IMPULSIVO Wi
Wi = 121,354.32 kgf 12.37 ton-s²/m
PESO CONVECTIVO Wc
Wc = 128,552.84 kgf 13.10 ton-s²/m
Para estanques con D/HL ≥1.333
𝒉𝒊
𝑯𝑳
= 𝟎. 𝟑𝟕𝟓
hi = 1.45 m
hc = 2.25 m

15. 𝑲 =
𝟒𝟓
𝟐
𝒙
𝑾𝒍
𝑯𝒆
𝒙 (
𝑾𝒄 𝒙 𝑯𝒆
𝑾𝒍 𝒙 𝑫𝒊
)^𝟐
CALCULO DE LA RIGIDEZ
DEL RESORTE
K = 66,085.28
kgf/m
= 66.09 tn/m
D. Cálculo de la
constante de rigidez
del líquido
Mientras la masa convectiva o móvil
(mc) que tiene una posición por
encima de la masa impulsiva se
adhiere a las paredes del tanque a
través de resortes cuya rigidez axial,
corresponde a la del líquido
contenido. Y de la siguiente manera
es como se determina la rigidez.
E. Determinación
de las fuerzas
dinámicas laterales:
Las fuerzas dinámicas laterales
sobre la base serán
determinadas como sigue:
F. Determinación
de la Fuerza
cortante total en la
base:
Determinadas las fuerzas
debido al peso de la estructura,
al peso impulsivo y convectivo
del líquido, se determina la
fuerza cortante en la base, de
acuerdo a la siguiente expresión:
G. Distribución
Vertical de Fuerzas
Laterales:
𝑷𝒘 = 𝒁𝑺𝑼𝑪𝑰 𝒙
𝑾𝒘
𝑹𝒘𝒊
𝑷𝒊 = 𝒁𝑺𝑼𝑪𝑰 𝒙
𝑾𝒊
𝑹𝒘𝒊
𝑷𝒄 = 𝒁𝑺𝑼𝑪𝒄 𝒙
𝑾𝒄
𝑹𝒘𝒄
Pw = 115,335.12 kg
Pi = 63,711.02 kg
Pc = 65,128.47 kg
𝑽 = (𝑷𝒊 + 𝑷𝒘 + 𝐏𝐫)𝟐 + 𝑷𝒄𝟐
CORTANTE BASAL
V = 190, 523.59 kg 190.52 tn
𝑭𝒙 =
𝑽 ∗ 𝒘𝒙 𝒉𝒙
𝒊=𝟏
𝒏
𝒘𝒊 𝒉𝒊

16. 6. ANALISIS DINAMICO
El análisis dinámico de las estructuras podrá realizarse mediante procedimientos de superposición
espectral o por medio de análisis tiempo historia.
A. MODOS DE
VIBRACIÓN
B. ACELERACIÓN
PSEUDO ESPECTRAL
PARA RESERVORIOS:
𝑺𝒂(𝒕) =
𝒁 ∗ 𝑰 ∗ 𝑺 ∗ 𝑪 ∗ 𝒈
𝑹𝒘𝒊
Donde:
𝑪 = 𝟐. 𝟓 ∗ (
𝑻𝒑
𝑻
) C≤2.5
Los periodos naturales y modos de vibración podrán determinarse
por un procedimiento de análisis que considere apropiadamente
las características de rigidez y la distribución de las masas de la
estructura.
En el espectro de Pseudoaceleración, para
la masa impulsiva (sistema rígido inercial)
se asocian los periodos pequeños y valores
grandes de factor de modificación de
respuesta y para la masa convectiva
(sistema flexible) se asocian los periodos
de tiempo mayores y valores pequeños del
factor de modificación de respuesta
(Rwc=1, en todos los casos).
C. FUERZA CORTANTE
MINIMA EN LA BASE
Para cada una de las direcciones consideradas en el análisis, la
fuerza cortante en la base del edificio no podrá ser menor que el
80% del valor calculado como fuerza cortante estático.
D. ANALISIS TIEMPO-
HISTORIA
El análisis tiempo historia, se podrá realizar suponiendo
comportamiento lineal y elástico y deberán utilizarse no menos de 5
registros de aceleraciones horizontales, correspondientes a sismos
reales o artificiales.

17. Cúpula Superior:
Esfuerzos de compresión
Cuba: Esfuerzos de
flexión compuesta.
5. Fondo cónico: Esfuerzos
de compresión.
9. Fuste cilíndrico:
Esfuerzos de Flexión
compuesta.
6. Losa de fondo o cúpula inferior:
Esfuerzos de compresión.
2. Anillo Circular Superior:
Esfuerzos de tracción y
compresión.
4. Anillo Circular
Inferior: Esfuerzos de
tracción y compresión.
7. Viga circular de
fondo: Esfuerzos de
flexión compuesta.
8. Chimenea de acceso: a la
acción de la presión hidrostática
7. INTERPRETACION DE RESULTADOS EN ESTRUCTURA ESPACIAL SAP2000:
Fuerzas internas en la
estructura:
 Tracción:
 Compresión:
 Flexión:
 Corte:
 Torsión:
 Flexocompresión:
 Flexión
compuesta:
Esfuerzos horizontales,
producidos por los
esfuerzos en dirección
meridional de la cúpula
superior

18. C. DISEÑO DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES DEL RESERVORIO:
3. Cuba o pared cilíndrica
cilíndrica
7. Fuste cilíndrico
El ACI 371-08 (Guía para el Análisis, Diseño y
Construcción de estructuras de concreto elevado y acero
compuesto) recomienda una cuantía mínima vertical de
0.0050 y una cuantía mínima horizontal de 0.0030,estas
debido a la poca ductilidad que tiene el fuste ante un evento
sísmico por ser un elemento esbelto y hueco.
El fuste es un elemento sometido a flexión compuesta, por
eso es necesario verificar por un diagrama de interacción la
resistencia, de acuerdo al momento flector y la carga axial.
8. Chimenea de acceso
1. Cúpula Superior:
Reglamento Nacional de Edificaciones, E-60 Concreto
Armado, cap. 19 “Cascaras y Losas Plegadas”.
2. Anillo Circular Superior:
Diseño en el estado elástico agrietado.
fct > fr. y fr. < 0.50 f’c.
Diseño por tracción: ACI
Desarrollo por el método elástico:
fcadm = 0.45 f’c fsadm = 0.50 fy
4. Anillo Circular Inferior:
El diseño de este elemento es
similar al del anillo circular superior.
5. Fondo Intze: Fondo cónico + Losa
de fondo cúpula inferior:
Sometido a esfuerzos, meridianos y anulares y
esfuerzos de flexión, Las normas y objetivos
basados para el diseño son los mismos que de la
cuba o pared cilíndrica.
6. Viga circular de fondo:
El diseño a considerar será la de una viga y
no anillos como en los anteriores casos.
Las normas y objetivos basados para el
diseño, son los mismos que de los
anillos, pero también es diseñado por
flexión.
Las normas y objetivos basados para el diseño
son los mismos que de la cuba o pared cilíndrica.

19. HIPOTESIS
HIPOTESIS GENERAL:
El diseño y análisis sísmico de un reservorio circular de 250 m3 para el abastecimiento de agua potable en el
distrito de Paucara, provincia de Acobamba, región de Huancavelica, cumple los requisitos de diseño del
Código ACI350.3-06.
IDENTIFICACION DE VARIABLES
VARIABLES INDEPENDIENTES:
Diseño y Análisis Sísmico
VARIABLES DEPENDIENTES:
Reservorio circular

20. AMBITO DE ESTUDIO

21. METODO DE INVESTIGACION:
 Observacional
 Análisis
TIPO DE INVESTIGACION :
Aplicada
DISEÑO DE INVESTIGACION:
Descriptivo correlacional
NIVEL DE INVESTIGACION :
Descriptiva
O1: Observación de variable independiente
O2: Observación de variable dependiente
M: Muestra
r: Relación

22. POBLACION, MUESTRA
Población
Como población se tomara los diferentes tipos de reservorios y sus respectivos diseños de
acuerdo a diferentes normas y códigos extranjeros.
Muestra
La muestra viene a ser no probabilística – dirigida ya que la elección del estudio, no depende
de la probabilidad sino de las características que requiere la investigación.
TECNICA E INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS:
TECNICAS INSTRUMENTOS
Recopilación de documentos  Libros y archivos.
Recopilación de datos  Datos de campo, información
Observación  De libros y de datos

23. TECNICAS DE PROCESAMIENTO Y ANÁLISIS DE DATOS:
PROCEDIMIENTO DE RECOLECCIÓN DE DATOS
TECNICAS INSTRUMENTOS
REVISIÓN DE DOCUMENTOS:
Que involucren temas relacionados, tomar como referencia
los estudios de los códigos ACI 350.3-06, ACI 318-2008,
RNE E030, RNE E060.
EVALUACION:
De los resultados obtenidos, observaremos los esfuerzos,
desplazamientos calculados con ayuda del programa sap2000, y
decidiremos el diseño adecuado de los elementos de este reservorio de
acuerdo a los objetivos y normas planteados en el ACI 350.3-06 y
RNE E060.
Técnicas de procesamiento de datos:  Uso de Hoja Excel.
 Uso del software estructural SAP2000 V17.1
Análisis e interpretación de datos:
 Tabulación de datos
 Gráficos de esfuerzos y deformaciones.
 Interpretación de cuadros de esfuerzos y
desplazamientos

24. DISEÑO DE ACUERDO AL REGLAMENTO ACI 350.3-06
DISEÑO Y
ANALISIS
SISMICO
RESERVORI
O
CIRCULAR
1.
CALCULO
DE
VOLUMEN 2.
PREDIMEN
SIONAMIE
NTO DE
ELEMENT
OS
3.
CALCULO
DE
CONSTANT
ES SEGÚN
ACI 350.3
4. ANALISIS
ESTATICO
5. ANALISIS
DINAMICO
(EN
SAP2000)
6.
INTERPRE
TACION
DE
RESULTAD
OS
7. DISEÑO
DE
ELEMENT
OS
La cortante estática hallada es 190.52 tn

25. CIMENTACION:
1. ELECCION DEL
TIPO DE
CIMENTACION
Anillo de
cimentación y
pilotes de acero
2. CALCULO DE
CAPACIDAD DE CARGA
ULTIMA Y ADMISIBLE
DE PILOTE DE ACERO
Qu=Qb + Qs
3. DISEÑO DE LA
CIMENTACION EN
SAP2000
Anillo de
Cimentación
4. VERIFICACION
DE ESFUERZOS EN
LA CIMENTACION
Y cuantía mínima
por flexión
Peso de la estructura(carga por servicio)
Ps= 1820.4ton
Factor de Seguridad al volteo
FS= 1.5
Momento de Volteo:
Mv= 2254.192ton-m
Df= 2.2m
s/c= 0.5ton/m2
Área de anillo de cimentación
Área= 419.45m2
Utilizando ancho de cimentación 4.00m
Az= 80.42 < 419.45
USAR
PILOTES
La capacidad por punta
𝑄𝑏 = 𝑁𝑐 ∗ 𝐶𝑏 ∗ 𝐴𝑏
La capacidad por fricción
𝑄𝑠 = 𝛼 ∗ 𝐶𝑢 ∗ 𝐴𝑠
Qp= 0.236tn
Qs= 92.644tn
𝑸𝒂𝒅𝒎 =
𝑸𝒖
𝑭𝑺
Qu= 92.880 tn
Qadm= 46.440tn
1. DISEÑO POR FLEXION:
As min= 26.100 cm2
Smin(Ø1") 19.425 cm
Ø1" 0.150 m
𝐴𝑠𝑚𝑖𝑛 = ρ min 𝑏 𝑑
2. DISEÑO DE CORTE:
ØVc= 36.128tn > 36.00tn
OK!!!
𝑉𝑐 = 0.53 ∗ 𝑓′𝑐 *b*d
Ø𝑉𝑐 ≥ 𝑉𝑢
3. DISEÑO POR PUNZONAMIENTO:
∅ 𝑉𝑐 = ∅ ∗ 1.1 ∗ 𝑓′𝑐 *bo*d
Ø𝑉𝑐 ≥ 𝑉𝑢
ØVc= 1610.25 tn
ØVc= 1610.25 tn
Vu= 1486.08 tn

26. RESULTADOS
A. ESTUDIO HIDRAÚLICO:
Según los cálculos realizados el volumen del reservorio
resulta 575 m3, sin embargo actualmente, existe en
funcionamiento 4 reservorios, con los siguientes
volúmenes:
Entonces para abastecer al distrito de Paucara, se
plantea adicionar un nuevo reservorio de RE-250
m3 para llegar al volumen de 575m3 requerido.
Reservorio Estado Actual Tipo Volumen (m3)
RE-01 Bueno Circular apoyado 150.00
RE-02 Regular Rectangular apoyado 35.00
RE-03 Regular Circular apoyado 40.00
RE-04 Bueno Circular apoyado 100.00
Volumen Total 325.00
Reservorio Estado Actual Tipo
Volumen
(m3)
RE-01 Bueno Circular apoyado 150.00
RE-02 Regular Rectangular apoyado 35.00
RE-03 Regular Circular apoyado 40.00
RE-04 Bueno Circular apoyado 100.00
RE-05
EN
INVESTIGACION
Reservorio Elevado 250.00
Volumen total 575.00

27. B. ANALISIS ESTRUCTURAL Y SISMICO:
Análisis Estático:
La cortante estática hallada es 190.52 tn

28. Análisis Dinámico:
La Cortante Dinámica 158.3 tn es mayor que el 80% de la Fuerza Cortante
Estática que según el calculo es 190.53 tn

29. H Desplazamiento(Δ)
[15-18] 0.00697
[12-15] 0.00683
[09-12] 0.00690
[06-09] 0.00698
[03-06] 0.00636
[00-03] 0.00384
C. TABULACION DE DATOS:
El procesamiento para la interpretación de resultados se realizara en forma tabular y grafica de acuerdo a los
resultados extraídos del programa SAP2000.
0
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0 3 6 9 12 15 18
DESPLAZAMIENTO
(m)
ALTURA DE RESERVORIO (m)
Altura vs Desplazamiento
0.00000
0.00100
0.00200
0.00300
0.00400
0.00500
0.00600
0.00700
0.00800
[15-18] [12-15] [09-12] [06-09] [03-06] [00-03]
DESPLAZAMIENTOS
ALTURA (M)
ALTURAS Y
DESPLAZAMIENTOS
Desplazamiento máximo según RNE 030 Y ACI 350 CAP 21

30. D. DISEÑO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES:
1. F11 FUERZA HORIZONTAL (ANULAR O PARALELA)
F11( Valores
mínimos)
ELEMENTO
ESTRUCTURAL
F11(Fuerza Anular o
Paralela)
VALOR
MAXIMO
(ton/m)
VALOR
MINIMO
(ton/m)
CUPULA SUPERIOR 4.85 -6.256
ANILLO CIRCULAR
SUPERIOR
13.981 -1.249
CUBA O PARED
CILINDRICA
29.277 -14.505
ANILLO CIRCULAR
INFERIOR
13.981 -1.249
FONDO CONICO 33.348 -16.769
CUPULA INFERIOR 11.481 -23.152
CHIMENEA DE ACCESO 3.312 -13.197
VIGA CIRCULAR DE
FONDO
18.29 -23.576
FUSTE CILINDRICO 12.209 -19.267
0
5
10
15
20
25
30
35
CUPULA
SUPERIOR
ANILLO
CIRCULAR…
CUBA
O
PARED…
CUBA
O
PARED…
CUBA
O
PARED…
CUBA
O
PARED…
ANILLO
CIRCULAR…
FONDO
CONICO
CUPULA
INFERIOR
VIGA
CIRCULAR
DE…
FUSTE
CILINDRICO
FUSTE
CILINDRICO
FUSTE
CILINDRICO
FUSTE
CILINDRICO
FUSTE
CILINDRICO
FUSTE
CILINDRICO
FUSTE
CILINDRICO
FUSTE
CILINDRICO
Valor
de
f11
(+)
ton/m
ELEMENTO ESTRUCTURAL
F11 (MAX) ANULAR O
PARALELA
-25
-22.5
-20
-17.5
-15
-12.5
-10
-7.5
-5
-2.5
0
CUPULA
SUPERIOR
ANILLO
CIRCULAR…
CUBA
O
PARED…
CUBA
O
PARED…
CUBA
O
PARED…
CUBA
O
PARED…
ANILLO
CIRCULAR…
FONDO
CONICO
CUPULA
INFERIOR
VIGA
CIRCULAR
DE…
FUSTE
CILINDRICO
FUSTE
CILINDRICO
FUSTE
CILINDRICO
FUSTE
CILINDRICO
FUSTE
CILINDRICO
FUSTE
CILINDRICO
FUSTE
CILINDRICO
FUSTE
CILINDRICO
Valor
de
f11
(-)
ton/m
ELEMENTO ESTRUCTURAL
F11 (MIN) ANULAR O
PARALELA
F11( Valores
Máximos)

31. 2. F22 FUERZA VERTICAL (MERIDIONAL)
F22( Valores
máximos)
ELEMENTO
ESTRUCTURAL
F22(Fuerza Meridional)
VALOR
MAXIMO
(ton/m)
VALOR
MINIMO
((ton/m)
CUPULA SUPERIOR -0.1 -3.421
ANILLO CIRCULAR
SUPERIOR
-0.107 -1.964
CUBA O PARED
CILINDRICA
0.829 -4.755
ANILLO CIRCULAR
INFERIOR
-0.107 -1.964
FONDO CONICO 8.823 -24.754
CUPULA INFERIOR 1.691 -11.439
CHIMENEA DE ACCESO 3.103 -4.896
VIGA CIRCULAR DE
FONDO
9.152 -36.193
FUSTE CILINDRICO 59.142 -96.335
-1
9
19
29
39
49
59
CUPULA
SUPERIOR
ANILLO
CIRCULAR…
CUBA
O
PARED…
CUBA
O
PARED…
CUBA
O
PARED…
CUBA
O
PARED…
ANILLO
CIRCULAR…
FONDO
CONICO
CUPULA
INFERIOR
VIGA
CIRCULAR
DE…
FUSTE
CILINDRICO
FUSTE
CILINDRICO
FUSTE
CILINDRICO
FUSTE
CILINDRICO
FUSTE
CILINDRICO
FUSTE
CILINDRICO
FUSTE
CILINDRICO
FUSTE
CILINDRICO
Valor
de
f11
(+)
ton/m
ELEMENTO ESTRUCTURAL
F22 (MAX) DE COMPRENSION O
MERIDIONAL
-100
-90
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
CUPULA
SUPERIOR
ANILLO
CIRCULAR…
CUBA
O
PARED…
CUBA
O
PARED…
CUBA
O
PARED…
CUBA
O
PARED…
ANILLO
CIRCULAR…
FONDO
CONICO
CUPULA
INFERIOR
VIGA
CIRCULAR
DE…
FUSTE
CILINDRICO
FUSTE
CILINDRICO
FUSTE
CILINDRICO
FUSTE
CILINDRICO
FUSTE
CILINDRICO
FUSTE
CILINDRICO
FUSTE
CILINDRICO
FUSTE
CILINDRICO
Valor
de
f11
(-)
ton/m
ELEMENTO ESTRUCTURAL
F22 (-) MERIDIONAL O
COMPRESION
F22( Valores
Mínimos)

32. 3. M22 MOMENTO VERTICAL
M22( Valores
mínimos)
M22( Valores
máximos)
ELEMENTO
ESTRUCTURAL
M22(Momento Vertical)
VALOR
MAXIMO
VALOR
MINIMO
CUPULA SUPERIOR 0.21783 -0.04472
ANILLO CIRCULAR
SUPERIOR
0.21852 -0.15607
CUBA O PARED
CILINDRICA
0.79129 -0.93585
ANILLO CIRCULAR
INFERIOR
0.21852 -0.15607
FONDO CONICO 1.49746 -3.51712
CUPULA INFERIOR 1.19259 -0.40314
CHIMENEA DE
ACCESO
0.407 -0.239
VIGA CIRCULAR DE
FONDO
3.03425 -3.88626
FUSTE CILINDRICO 1.11947 -1.54797
0
0.25
0.5
0.75
1
1.25
1.5
1.75
2
2.25
2.5
2.75
3
3.25
CUPULA
SUPERIOR
ANILLO
CIRCULAR…
CUBA
O
PARED…
CUBA
O
PARED…
CUBA
O
PARED…
CUBA
O
PARED…
ANILLO
CIRCULAR…
FONDO
CONICO
CUPULA
INFERIOR
VIGA
CIRCULAR
DE…
FUSTE
CILINDRICO
FUSTE
CILINDRICO
FUSTE
CILINDRICO
FUSTE
CILINDRICO
FUSTE
CILINDRICO
FUSTE
CILINDRICO
FUSTE
CILINDRICO
FUSTE
CILINDRICO
Valor
de
f11
(+)
ton/m
ELEMENTO ESTRUCTURAL
M22 (MAX) Momento
Flector en direccion Vertical
-4
-3.75
-3.5
-3.25
-3
-2.75
-2.5
-2.25
-2
-1.75
-1.5
-1.25
-1
-0.75
-0.5
-0.25
0
CUPULA
SUPERIOR
ANILLO
CIRCULAR…
CUBA
O
PARED…
CUBA
O
PARED…
CUBA
O
PARED…
CUBA
O
PARED…
ANILLO
CIRCULAR…
FONDO
CONICO
CUPULA
INFERIOR
VIGA
CIRCULAR
DE…
FUSTE
CILINDRICO
FUSTE
CILINDRICO
FUSTE
CILINDRICO
FUSTE
CILINDRICO
FUSTE
CILINDRICO
FUSTE
CILINDRICO
FUSTE
CILINDRICO
FUSTE
CILINDRICO
Valor
de
f11
(+)
ton/m
ELEMENTO ESTRUCTURAL
M22 (MIN) Momento
Flector en direccion Vertical

33. 1. Cúpula Superior
3. Cuba o pared cilíndrica
5. Fondo cónico
6. Losa de fondo o cúpula inferior
2. Anillo Circular Superior
4. Anillo Circular Inferior
7. Viga circular de fondo
8. Chimenea de acceso
4. DISEÑO DE ELEMENTOS:

34. 5. FUSTE CILÍNDRICO:
Fuerzas y momentos calculados en
fuste cilíndrico
Fuerzas,
momentos
y acero
calculado
en fuste
cilíndrico
Diagrama de Interacción
Fuste, nivel 0m-2.88m
Diagrama de Interacción
Fuste, nivel 2.88m-7.20m
Diagrama de Interacción Fuste, nivel
7.20m-11.5m
Observamos en la figura que no pasa el límite resistencia, que es 2600 tn.

35. 6. CIMENTACION:
Valor de fuerza cortante
Valor de momento M11, M22

36. 7. PLANOS:

37. DISCUCION DE RESULTADOS
 El estudio realizado en la Universidad Nacional de Ingeniería, titulado: ANALISIS Y DISEÑO SISMO
RESISTENTE DE UN RESERVORIO ELEVADO CON ESTRUCTURA CILINDRICA DE
SOPORTE, realiza el cálculo y diseño de todos los elementos estructurales involucrados en reservorios
elevados, para esto hace uso de la teoría de membrana de revolución, concluye que los elementos en su
mayoría están sometidos a compresión, y que el elemento que presenta más flexión es la viga circular
de fondo. En el estudio realizado en la presente tesis, donde se usó para el cálculo el programa
SAP2000 (que usa como método de cálculo el denominado Método de Elementos Finitos), se encontró
en los resultados, que los elementos son sometidos a Flexocompresión, difiriendo este detalle con el
estudio anterior y que el elemento denominado Viga circular de fondo, es el elemento que presenta más
carga de flexión, encontrando esta similitud en los dos estudios de investigación.

38. CONCLUSIONES
 Se realizó el diseño y análisis sísmico, del reservorio circular tipo elevado, de acuerdo a los
requerimientos de diseño del código ACI 350.3 06, el cual cumple con estos items, que van de acuerdo
también al capítulo 21 del ACI, donde limita los desplazamientos que debe existir.
 Se realizó la evaluación del comportamiento estructural del reservorio, en casos de servicio y de sismo,
mediante la modelación de este en el programa SAP2000. Llegando a resultados, que nos permiten el
análisis de esfuerzos a los que son sometidos y de acuerdo a este se diseña los elementos según las
consideraciones del American Concrete Institute ACI, que nos brinda recomendaciones a través de los
estándares señalados en los capítulos de la presente investigación sobre, cuantías mínimas de refuerzo,
recubrimientos mínimos, juntas de construcción, restricciones de fluencia del acero.
 Se realizó la modelación del reservorio circular elevado, en el programa SAP2000, que utiliza el método
de los elementos finitos, para su cálculo utiliza los elementos tipo SHELL, gracias a este método
podemos afirmar que los resultados, son concretos y adecuados.

39. RECOMENDACIONES
• EL Reglamento Nacional de Edificaciones RNE debería tener en cuenta un capitulo que de
pautas y consideraciones a tomar en el diseño de estructuras especiales, tal como lo es el
reservorio elevado.
• Al igual q hay tipos de reservorio, hay tipos de estructuras de soporte para reservorios
elevados, uno de ellos es el fuste cilíndrico, el cual se usó en la presente tesis, otra alternativa
son estructura con vigas y columnas, y en la actualidad está en estudio las estructuras
tensegrity, como optimización del anterior caso, también puede ser una estructura de acero,
todo depende de la capacidad del reservorio y el costo de materiales.
• El método dinámico usado en la investigación es la combinación espectral, utilizando un
espectro de aceleración, se recomienda a manera de profundizar el estudio, se desarrolle,
posteriormente con un análisis tiempo historia utilizando como mínimo 5 registros de
aceleraciones horizontales.

40. GRACIAS