MEMORIA DE ANALISIS Y DISEÑOACTIVIDAD:

“MANTENIMIENTO DEL SISTEMA AGUA POTABLE EN EL BARRIO ALTO MELGAR (RESERVORIO) – SICUANI - PROVINCIA CANCHIS - CUSCO” SEC. FUNC.: 277-2016

1.- DESCRIPCION DEL PROYECTO

El presente documento es el analisis estructural de un reservorio apoyado de 10 m3 de dimensiones utiles 2.50 m X 2.50 m X 1.60.

El reservorio se encuentra ubicada en el barrio Alto Melgar del distrito de Sicuani, esta estructura pertenece a la categoria A2, como estructura esencial, dentro de la Norma E0.30 (D.S. N°003-2016-VIVIENDA), en la Tabla N°05.

La estructura está diseñada para resistir todas las cargas a las que se encontrará sometida en su vida útil como son: cargas por efectos de gravedad, carga hidrostatica y cargas por efectos sísmicos. El diseño de los elementos estructurales de concreto armado se ha desarrollado mediante el Método de la Resistencia, considerando lo indicado en las siguientes Normativas:

E.020 Cargas E.060 Concreto Armado E.030 Diseño Sismoresistente (D.S. N°003-2016-VIVIENDA)ACI 350.3-04 Seismic Design of Liquid-Containing Concrete Structures

2.- CONCEPCION ESTRUCTURAL

2.1 Concepción de la EstructuraConformadas por los elementos estructurales tipo Shell, es decir elementos que permiten su deformacion dentro y fuera de su plano, estas fueran adoptadas para el modelamiento del reservorio apoyado.

3. PREDIMENSIONAMIENTO

Largo (L) = 2.65 mAncho = 2.65 mAltura de Muro (H) = 1.95 mBorde Libre = 0.30 mRelacion Largo/Altura de agua (1 ≤ X ≤ 3) = 1.52 MalRelacion Ancho/Altura de agua (0.5 ≤ X ≤ 3) = 1.52 MalRelacion H ≤ 0.75xL = 1.99 OK

4. CARGAS 4.1 CARGAS PARA ANALISIS ESTATICO

Carga Muerta:

* Peso propio de acabados y accesorios 50 Kgf/m2 : 50.0 kgf/m2en la losa superior

Wd : 50.0 Kgf/m2

Carga Viva:

* Peso en losa sup. para mantenimiento 90 Kgf/m2 : 90.0 kgf/m2* Peso del agua en el fondo 1.8m x 1000Kgf/m3 : 1800.0 kgf/m2

Wl : 1890.0 kgf/m2

Carga Hidrostatica:

* Presion en las paredes 1.8m x 1000Kgf/m3 : 1800.0 kgf/m2

Wh : 1800.0 Kgf/m2

4.2 CARGAS PARA ANALISIS DINAMICO:

Masas Concentradas por Areas Trbutarias:

* Peso propio de losa por 1m2 = 0.12*1*1*2400 / 9.81 : 29.4 kg/m2* Peso de muro por 1 ml = 0.20*1.15*1*2400 / 9.81 : 56.3 kg/ml

Losa Muro

Reservorio 339.38 720.24 1059.62

Total (Kg)en X y Y

Masas Concentradas por Accion Convectiva e Impulsiva del agua

Mi Mc Total Masa del Agua(ubic. en pared) (ubic. en centro) (Mi+Mc)

Reservorio 990.83 660.55 1651.38

* Mas adelante se detalla el calculo de estos valores

Corte Transversal

5. ANALISIS DINAMICO ESPECTRAL HORIZONTALACI 350.3-04 Seismic Design of Liquid-Containing Concrete Structures

Consideraciones :

Datos : Masa depositada (M) = 1651.38 kgLongitud media (L) = 3.00 mEspejo del agua (h) = 1.80 m

Rwi = 2.75 mRwc = 1.00 m

5.1 Masas Equivalentes:

Considerando De la Grafica TendremosMi Mc

1.67 1651.38 0.60 0.40 990.828 660.552L/HL ML Wi/WL Wc/WL

5.2 Elevaciones de las Masas:

Considerando De la Grafica Tendremoshi hc

1.67 1.80 0.38 0.62 0.675 1.116

5.3 Factor de Rigidez:

Considerando De Grafica TenemosH/L H Wf HK/Wf K(kgf/m)0.60 1.80 16200.04 0.75 6750.02

L/HL HL hi/HL hc/HL

5.4 Periodo de Vibracion:

Considerando De la Grafica TendremosH/L H To0.60 1.80 1.50 2.01

To/√H

6. ESPECTRO DE SISMO SEGÚN ACI 350.3-01 Y NORMA E-030Para el Cálculo de las Fuerzas Inerciales y Componentes Impulsivo y Convectivo

Datos Generales:(Ver tablas en Anexos)

Z = 0.25 (Tabla N°01)

U = 1.50 (Tabla N°05)

S = 1.20 (Tabla N°03)

Ri = 2.75 (Tabla 4(d))

Rc = 1.00 (Tabla 4(d))

Tp = 0.60 (Tabla N°04)

Tl = 2.00 (Tabla N°04)

Calculo de la Aceleracion Espectral:Considerando el periodo de Vibracion de la masa convectiva T = 2

IF T < 2 → R=Ri → Accion Inercial e Impulsiva → Accion Convectiva

1.605 Ci 4.415 Ci

T C Sa (x,y)/g Sv (m/s) Sd (m)

0.10 2.50 0.41 4.01 2.68 0.06 0.000.25 2.50 0.41 4.01 2.68 0.16 0.010.50 2.50 0.41 4.01 2.68 0.32 0.030.75 2.00 0.33 3.21 2.14 0.38 0.051.00 1.50 0.25 2.41 1.61 0.38 0.061.25 1.20 0.20 1.93 1.28 0.38 0.081.50 1.00 0.16 1.61 1.07 0.38 0.091.75 0.86 0.14 1.38 0.92 0.38 0.11

2.00 0.75 0.34 3.31 2.21 1.05 0.342.25 0.59 0.27 2.62 1.74 0.94 0.342.50 0.48 0.22 2.12 1.41 0.84 0.342.75 0.40 0.18 1.75 1.17 0.77 0.343.00 0.33 0.15 1.47 0.98 0.70 0.34

IF T ≥ 2 → R=Rc

Sa (x,y) (m/s2)

Sa (z)(m/s2)

Pseudoaceleraciones para Fuerza Inercial y Componente Impulsivo

Pseudoaceleraciones para Componente Convectivo

S A=ZUCS

Rxg

S A=

S A=ZUCS

Rxg

S A=

3.25 0.28 0.13 1.25 0.84 0.65 0.343.50 0.24 0.11 1.08 0.72 0.60 0.343.75 0.21 0.10 0.94 0.63 0.56 0.344.00 0.19 0.08 0.83 0.55 0.53 0.344.25 0.17 0.07 0.73 0.49 0.50 0.344.50 0.15 0.07 0.65 0.44 0.47 0.344.75 0.13 0.06 0.59 0.39 0.44 0.345.00 0.12 0.05 0.53 0.35 0.42 0.345.25 0.11 0.05 0.48 0.32 0.40 0.345.50 0.10 0.04 0.44 0.29 0.38 0.345.75 0.09 0.04 0.40 0.27 0.37 0.346.00 0.08 0.04 0.37 0.25 0.35 0.346.25 0.08 0.03 0.34 0.23 0.34 0.346.50 0.07 0.03 0.31 0.21 0.32 0.346.75 0.07 0.03 0.29 0.19 0.31 0.347.00 0.06 0.03 0.27 0.18 0.30 0.347.25 0.06 0.03 0.25 0.17 0.29 0.347.50 0.05 0.02 0.24 0.16 0.28 0.347.75 0.05 0.02 0.22 0.15 0.27 0.348.00 0.05 0.02 0.21 0.14 0.26 0.348.25 0.04 0.02 0.19 0.13 0.26 0.348.50 0.04 0.02 0.18 0.12 0.25 0.348.75 0.04 0.02 0.17 0.12 0.24 0.349.00 0.04 0.02 0.16 0.11 0.23 0.34

Cálculo y Gráfico de los Espectros de Aceleraciones, Velocidades y Desplazamientos :

0.1

00

.25

0.5

00

.75

1.0

01

.25

1.5

01

.75

2.0

02

.25

2.5

02

.75

3.0

03

.25

3.5

03

.75

4.0

04

.25

4.5

04

.75

5.0

05

.25

5.5

05

.75

6.0

06

.25

6.5

06

.75

7.0

07

.25

7.5

07

.75

8.0

08

.25

8.5

08

.75

9.0

0

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

4.50 ESPECTRO DE ACELERACION

PERIODOS (T)

(Sa

(m

/s2

)

0.1

00

.25

0.5

00

.75

1.0

01

.25

1.5

01

.75

2.0

02

.25

2.5

02

.75

3.0

03

.25

3.5

03

.75

4.0

04

.25

4.5

04

.75

5.0

05

.25

5.5

05

.75

6.0

06

.25

6.5

06

.75

7.0

07

.25

7.5

07

.75

8.0

08

.25

8.5

08

.75

9.0

0

0.000.050.100.150.200.250.300.350.400.45

ESPECTRO DE SISMO DE DISEÑO

PERIODOS (T)

Sa

/g

0.1

00

.25

0.5

00

.75

1.0

01

.25

1.5

01

.75

2.0

02

.25

2.5

02

.75

3.0

03

.25

3.5

03

.75

4.0

04

.25

4.5

04

.75

5.0

05

.25

5.5

05

.75

6.0

06

.25

6.5

06

.75

7.0

0

7.2

57

.50

7.7

58

.00

8.2

58

.50

8.7

59

.00

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

ESPECTRO DE VELOCIDAD

PERIODOS (T)

Sv

(m

/s)

0.1

00

.25

0.5

00

.75

1.0

01

.25

1.5

01

.75

2.0

02

.25

2.5

02

.75

3.0

03

.25

3.5

03

.75

4.0

04

.25

4.5

04

.75

5.0

05

.25

5.5

05

.75

6.0

06

.25

6.5

06

.75

7.0

07

.25

7.5

07

.75

8.0

08

.25

8.5

08

.75

9.0

0

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40ESPECTRO DE DESPLAZAMIENTO

PERIODOS (T)

Sd

(m

)

7. DISEÑO DEL MUROS Y LOSAS

7.1 DISEÑO DE MUROS (ACERO VERTICAL ASt2)

0.067 20.00 1.34 1/2" 1.300

7.2 DISEÑO DE PANTALLA (ACERO HORIZONTAL ASt1)

Area de Acero

(cm2/cm)(a)

Espacio(cm)(b)

AceroVertical(cm2)(a*b)

Varilla a colocar

Area deVarilla(cm2)

0.028 20.00 0.56 3/8" 0.713

7.3 DISEÑO DE LA LOSA SUPERIOR (ACERO VERTICAL ASt2)

0.028 20 0.56 3/8" 0.713

7.4 DISEÑO DE LA LOSA SUPERIOR (ACERO HORIZONTAL ASt1)

0.028 20 0.56 3/8" 0.713

7.5 DISEÑO DE LA LOSA INFERIOR (ACERO VERTICAL ASt2)

0.035 20 0.7 3/8" 0.713

7.6 DISEÑO DE LA LOSA INFERIOR (ACERO HORIZONTAL ASt1)

0.035 20 0.7 3/8" 0.713

Area de Acero

(cm2/cm)(a)

Espacio(cm)(b)

AceroHorizontal

(cm2)(a*b)

Varilla a colocar

Area deVarilla(cm2)

Area de Acero

(cm2/cm)(a)

Espacio(cm)(b)

AceroVertical(cm2)(a*b)

Varilla a colocar

Area deVarilla(cm2)

Area de Acero

(cm2/cm)(a)

Espacio(cm)(b)

AceroHorizontal

(cm2)(a*b)

Varilla a colocar

Area deVarilla(cm2)

Area de Acero

(cm2/cm)(a)

Espacio(cm)(b)

AceroVertical(cm2)(a*b)

Varilla a colocar

Area deVarilla(cm2)

Area de Acero

(cm2/cm)(a)

Espacio(cm)(b)

AceroHorizontal

(cm2)(a*b)

Varilla a colocar

Area deVarilla(cm2)

8. ANEXOS

ACI 350.3-04 Seismic Design of Liquid-Containing Concrete Structures

E.030 Diseño Sismoresistente (D.S. N°003-2016-VIVIENDA)

3. PREDIMENSIONAMIENTO

Largo (L) 3.20 mAncho 3.20 mAltura de Muro (H) = 2.10 mBorde Libre = 0.30 mRelacion Largo/Altura de agua (1 ≤ X ≤ 3) = 1.52 MalRelacion Ancho/Altura de agua (0.5 ≤ X ≤ 3) = 1.52 MalRelacion H ≤ 0.75xL = OK

Impulsivo Convectivo0.00000 0.45000 0.00000 1.237500.02000 0.45000 0.02000 1.237500.04000 0.45000 0.04000 1.237500.06000 0.45000 0.06000 1.237500.08000 0.45000 0.08000 1.237500.10000 0.45000 0.10000 1.237500.12000 0.45000 0.12000 1.237500.14000 0.45000 0.14000 1.237500.16000 0.45000 0.16000 1.237500.18000 0.45000 0.18000 1.237500.20000 0.45000 0.20000 1.237500.25000 0.45000 0.25000 1.237500.30000 0.45000 0.30000 1.237500.35000 0.45000 0.35000 1.237500.40000 0.45000 0.40000 1.237500.45000 0.45000 0.45000 1.237500.50000 0.45000 0.50000 1.237500.55000 0.45000 0.55000 1.237500.60000 0.45000 0.60000 1.237500.65000 0.45000 0.65000 1.237500.70000 0.45000 0.70000 1.237500.75000 0.44602 0.75000 1.226560.80000 0.42724 0.80000 1.174900.85000 0.41031 0.85000 1.128360.90000 0.39497 0.90000 1.086180.95000 0.38099 0.95000 1.047721.00000 0.36818 1.00000 1.012502.00000 0.23194 2.00000 0.637833.00000 0.13091 3.00000 0.360004.00000 0.07364 4.00000 0.202505.00000 0.04713 5.00000 0.129606.00000 0.03273 6.00000 0.090007.00000 0.02404 7.00000 0.066128.00000 0.01841 8.00000 0.050639.00000 0.01455 9.00000 0.04000

10.00000 0.01178 10.00000 0.03240

Impulsivo

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ESPECTRO DE SISMO SEGÚN ACI 350.3-01 Y NORMA E-030Para el Cálculo de las Fuerzas Inerciales y Componente Impulsivo

Categoria Edificio A I 1.5Zona Sísmica 2 Z 0.30Tipo de Suelo S2 Tp (s) 0.60

S 1.20Coeficicente de red. Base Articulada o Fija, No Enterrada (1.1, 1.2, 2.1, 2.2)

Rwi 2.75

T (s) Ci C/R ZISC/Rwi0.00 2.29 0.8333 0.45000.02 2.29 0.8333 0.45000.04 2.29 0.8333 0.45000.06 2.29 0.8333 0.45000.08 2.29 0.8333 0.45000.10 2.29 0.8333 0.45000.12 2.29 0.8333 0.45000.14 2.29 0.8333 0.45000.16 2.29 0.8333 0.45000.18 2.29 0.8333 0.45000.20 2.29 0.8333 0.45000.25 2.29 0.8333 0.45000.30 2.29 0.8333 0.45000.35 2.29 0.8333 0.45000.40 2.29 0.8333 0.45000.45 2.29 0.8333 0.45000.50 2.29 0.8333 0.45000.55 2.29 0.8333 0.45000.60 2.29 0.8333 0.45000.65 2.29 0.8333 0.45000.70 2.29 0.8333 0.45000.75 2.27 0.8260 0.44600.80 2.18 0.7912 0.42720.85 2.09 0.7598 0.41030.90 2.01 0.7314 0.39500.95 1.94 0.7055 0.38101.00 1.88 0.6818 0.36822.00 1.18 0.4295 0.23193.00 0.67 0.2424 0.13094.00 0.38 0.1364 0.07365.00 0.24 0.0873 0.04716.00 0.17 0.0606 0.03277.00 0.12 0.0445 0.02408.00 0.09 0.0341 0.01849.00 0.07 0.0269 0.0145

10.00 0.06 0.0218 0.0118

0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.000.0000

0.1000

0.2000

0.3000

0.4000

0.5000

ESPECTRO DE SISMO ACI 350.3-01 y NORMA E-030

Sa=ZISC I

RWi

xg (AceleraciónEspectral )

C i=2 .75/S; T I≤0 .31 s

C i=1 .25/T i2/3≤2. 75/ S; T I >0 .31 s

Convectivo

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ESPECTRO DE SISMO SEGÚN ACI 350.3-01 Y NORMA E-030Para el Cálculo del Componente Convectivo

Categoria Edificio A I 1.5Zona Sísmica 2 Z 0.30Tipo de Suelo S2 Tp (s) 0.60

S 1.20Coeficicente de red. Base Flexible No Anclada, No Enterrado (2.3(2), 2.3(3))

Rwc 1.00

T (s) Cc C/R ZICS/Rwc0.00 2.29 2.2917 1.23750.02 2.29 2.2917 1.23750.04 2.29 2.2917 1.23750.06 2.29 2.2917 1.23750.08 2.29 2.2917 1.23750.10 2.29 2.2917 1.23750.12 2.29 2.2917 1.23750.14 2.29 2.2917 1.23750.16 2.29 2.2917 1.23750.18 2.29 2.2917 1.23750.20 2.29 2.2917 1.23750.25 2.29 2.2917 1.23750.30 2.29 2.2917 1.23750.35 2.29 2.2917 1.23750.40 2.29 2.2917 1.23750.45 2.29 2.2917 1.23750.50 2.29 2.2917 1.23750.55 2.29 2.2917 1.23750.60 2.29 2.2917 1.23750.65 2.29 2.2917 1.23750.70 2.29 2.2917 1.23750.75 2.27 2.2714 1.22660.80 2.18 2.1757 1.17490.85 2.09 2.0896 1.12840.90 2.01 2.0114 1.08620.95 1.94 1.9402 1.04771.00 1.88 1.8750 1.01252.00 1.18 1.1812 0.63783.00 0.67 0.6667 0.36004.00 0.38 0.3750 0.20255.00 0.24 0.2400 0.12966.00 0.17 0.1667 0.09007.00 0.12 0.1224 0.06618.00 0.09 0.0938 0.05069.00 0.07 0.0741 0.0400

10.00 0.06 0.0600 0.0324

0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.000.0000

0.2000

0.4000

0.6000

0.8000

1.0000

1.2000

1.4000

ESPECTRO DE SISMO ACI 350.3-01 y NORMA E-030

Sa=ZISCC

RWC

xg ( AceleraciónEspectral )

CC=6 . 0/TC2 ; T I >2. 40 s

CC=1 . 875/TC2/3≤2.75/ S ; T I≤2 . 40 s

PARAMETROS

Página 19

CATEGORIA EDIFICIO FACTOR U

A 1.5

ZONA SISMICA Z

1 0.152 0.303 0.40

TIPO DE SUELO S

S1 0.4 1S2 0.6 1.2S3 0.9 1.4S4 1.3 0.9

R Coef ImpulsivoR3 Base Articulada o Fija, Enterrada (1.1, 1.2, 2.1, 2.2) 4.000R2 Base Articulada o Fija, No Enterrada (1.1, 1.2, 2.1, 2.2) 2.750R1 Base Flexible Anclado, Enterrado (2.3(1)) 4.500R8 Base Flexible Anclado, No Enterrado (2.3(1)) 4.500R6 Base Flexible No Anclada, Enterrado (2.3(2), 2.3(3)) 2.750R5 Base Flexible No Anclada, No Enterrado (2.3(2), 2.3(3)) 2.000R4 Tanque Elevado 3.000

TP (s)

PARAMETROS

Página 20

estado R1 1.00 regular 2 0.75 irregular