5. i.e.reservorios apoyados

Estudio Definitivoy Expediente Técnico: “Ampliacióny Mejoramiento delos
Sistemas de AguaPotabley AlcantarilladodelEsquemaPucusana”
Consorcio Saneamiento Lima Sur
INFORME DE DISEÑO ESTRUCTURAL
RESERVORIOS APOYADOS PROYECTADOS
ÍNDICE
1.0 MEMORIADESCRIPTIVA
1.1 INTRODUCCION
1.2 ESTRUCTURACION
1.3 CIMENTACION
1.4 CARGAS Y SOBRECARGAS
1.5 NORMAS UTILIZADAS EN EL DISEÑO ESTRUCTURAL
2.0 MEMORIADE CÁLCULO
2.1 RESERVORIO APOYADO PROYECTADO RAP-01
2.2 RESERVORIO APOYADO PROYECTADO RAP-02
2.3 RESERVORIO APOYADO PROYECTADO TN-1

1.0 MEMORIADESCRIPTIVA
1.1 INTRODUCCION
En el presente informe se desarrollarán los aspectos que involucran al diseño
estructural de los Reservorios Apoyados que forman parte del proyecto del sistema de
agua potable.
La estructura se diseñará para resistir las presiones hidráulicas y sobrecargas que les
impongan como consecuencia de su uso previsto. Estas actuarán en las
combinaciones indicadas según la normativa y no causarán esfuerzos que excedan los
admisibles a nivel de cargas de trabajo.
1.2 ESTRUCTURACION
Para fines de análisis y diseño se ha divido en partes la siguiente estructura:
Reservorio apoyado:
 Cimentación
 Pared Cilíndrica de la Cuba
 Anillo de apoyo de la Cúpula
 Cubierta de Cúpula Esférica
1.3 CIMENTACION
Para los reservorios apoyados RAP-01 Y RAP-02 se ha previsto una cimentación de
tipo platea con cimiento de borde en forma de anillo circular de concreto armado a un
nivel de profundidad de 0.70m, medido respecto del nivel de la explanación. Se
cimentará sobre la roca fresca.
Para los reservorios apoyados TN-1, TN-2 Y TN-3 que se ubican dentro de la planta
de agua potable se ha previsto una cimentación de tipo platea con cimiento de borde
en forma de anillo circular de concreto armado a un nivel de profundidad de 0.70m,
medido respecto del nivel de la explanación. Se cimentará sobre un material de relleno
mejorado y seleccionado.

1.4 CARGAS Y SOBRECARGAS
Las cargas Verticales consideradas para el diseño son las siguientes:
PERMANENTES.
Peso propio de los elementos de concreto Armado: 2400 Kg/m³.
Peso del agua: 1000 Kg/m³.
VIVAS DE OCUPACION.
De acuerdo a la norma E.020, capituló 3, Articulo 7, ítem 7.1, literal C, indica: para
techos curvos la carga viva será: 50 kg/m2
Las Cargas horizontales consideradas son las siguientes:
Empuje Hidrostático: 1000*H Kg/m².
1.5 ANALISIS SISMICO
Para el análisis de las estructuras de almacenamiento de agua se ha aplicado
programas de cómputo SAP2000, que basados en aplicación de los conceptos de
elementos finitos, determinan los esfuerzos resultantes de los elementos que compone
la estructura debido a las aplicaciones de cargas a las que serán sometidas.
El análisis sísmico se efectuó siguiendo las indicaciones de la norma Seismic Design
of Liquid-Containing Concrete Structures (ACI 350.03-06)
Para el análisis, la estructura fue modelada con una malla de elementos finitos tipo
shell, la cual representa tanto los muros y las losas. La malla posee tanto las
propiedades del material empleado (concreto) como los espesores de los muros y
losas.
Las cargas hidrostáticas fueron asignadas a los muros y losas por medio de joint
patterns teniendo en consideración la gradiente en la distribución de las presiones.

Para el análisis sísmico dinámico se modeló el movimiento del agua con un conjunto
de puntos a los cuales les fueron asignados la masa convectiva del agua y un
constrain tipo equal con un grado de libertad traslacional en la dirección de análisis.
Estos puntos fueron unidos a las paredes cilíndricas para transmitirles la fuerza
sísmica por medio de resortes con una rigidez obtenida a partir de la masa de agua
convectiva y el periodo convectivo hallados con la norma ACI 350.03-06. En todos los
nudos de los elementos shell se consideraron, además, los grados de libertad
estáticos correspondientes y se les asignaron las masas impulsivas halladas con la
norma ACI 350.03-06
Para efectos de comprobación se usó además una representación estática de las
solicitaciones sísmicas obtenidas con la norma ACI 350.03-06, hallándose valores muy
similares a los del análisis dinámico, por lo que el diseño se realizó con los resultados
de este último
Luego la respuesta sísmica se obtuvo empleando el método de superposición
espectral considerando como criterio de combinación la “Combinación Cuadrática
Completa”, (CQC) de los efectos individuales de todos los modos.
1.6 COMBINACIONES DE CARGA
Los elementos que componen las estructuras de almacenamiento de agua se diseñan
por el método a la rotura. Para el diseño de los elementos de concreto se empleó la
norma peruana NTE-060 y el ACI.
Las combinaciones empleadas para el diseño a la rotura fueron las siguientes:
1.4 CM + 1.4 EH + 1.7 CV
1.25 CM + 1.25 CV + 1.25 EH ± 1.0 CS
0.9 CM + 0.9 EH ± 1.0 CS
Donde:
EH: Empuje Hidrostático del agua
CS: Carga Sísmica
CM: Carga Muerta.
CV: Carga Viva.

Por consideraciones de durabilidad, la envolvente de estas combinaciones fue
amplificada por un factor de 1.3 (en los casos de flexión y corte) y 1.65 (en los casos
de tracción) para los elementos en contacto con el agua, tal como lo indica el ACI.
1.7 NORMAS UTILIZADAS EN EL DISEÑO ESTRUCTURAL
Las normas que se aplican al diseño y construcción de la presente estructura son las
del Reglamento Nacional de Construcciones:
 E-050 “Norma Técnica de suelos y cimentaciones”
 E-020 “Norma Técnica de Cargas”
 E-030 “Norma Técnica de Diseño Sismo Resistente”
 E-060 “Norma Técnica de Concreto Armado “
 ACI 318
 ACI 350 R

ZONIFICACIÓN SÍSMICA

2.0 MEMORIADE CÁLCULO
2.1 RESERVORIO APOYADO PROYECTADO RAP-01 (V=1200 M3
)
PARAMETROS DE DISEÑO
PARAMETROS SISMICOS

MODELO ESTRUCTURAL
VISTA DE RESULTADO PARA FUERZAS ANULARES EN CUBA – F11

VISTA DE RESULTADOS PARA MOMENTOS FLECTORES EN CUBA – M22
DISEÑO ANULAR DEL MURO DE CONCRETO ARMADO

DISEÑO EN FLEXION DEL MURO DE CONCRETO ARMADO

DISEÑO DE LACUPULA ESFERICADE CONCRETO ARMADO

DISEÑO DE LAVIGA DE APOYO DE CONCRETO ARMADO

DISEÑO DEL ANILLO DE CIMENTACION

LOSA DE FONDO

2.2 RESERVORIO PROYECTADO APOYADO RAP-02 (V=600 M3
)
PARAMETROS SISMICOS

2.3 RESERVORIO APOYADO PROYECTADO TN-1 (V=1000 M3
)
PARAMETROS SISMICOS

DISEÑO DE LA CUPULAESFERICADE CONCRETO ARMADO

DISEÑO DEL ANILLO DE CIMENTACION
LOSA DE FONDO

RESERVORIO APOYADO PROYECTADO TN-2 (V=4000 M3
)
PARAMETROS SISMICOS

MODELO ESTRUCTURAL

VISTA DE RESULTADO PARA FUERZAS ANULARES EN CUBA – F11
VISTA DE RESULTADOS PARA MOMENTOS FLECTORES EN CUBA – M22

DISEÑO ANULAR DEL MURO DE CONCRETO ARMADO

ANALISIS Y DISEÑO EN FLEXION DEL MURO DE CONCRETO ARMADO

ANALISIS Y DISEÑO DE LACUPULAESFERICADE CONCRETO ARMADO

ANALISIS Y DISEÑO DE LAVIGA DE APOYO DE CONCRETO ARMADO

ANALISIS Y DISEÑO DEL ANILLO DE CIMENTACION
LOSA DE FONDO

DISEÑO DEL MURO SEPARADOR
El muro divisorio fue analizado y calculado para el caso en el que solo un lado del
reservorio se encuentra completamente lleno. Así mismo, se han utilizado cinco
contrafuertes de apoyo para modificar el comportamiento estructural del muro y
reducir los esfuerzos producidos por la presión hidráulica. De esta manera el muro se
comportará de manera similar a una losa continua de 6 tramos.
Resultado de momentos en el sentido vertical:
Resultado de momentos en el sentido horizontal:

DISEÑO DE CONTRAFUERTES
Resultado de tensiones diagonales en el contrafuerte:

2.4 RESERVORIO APOYADO PROYECTADO TN-3 (V=200 M3
)
PARAMETROS SISMICOS

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