reservorio elevado

DISENO ESTRUCTURAL DEL RESERVORIO ELEVADOA partir del diseo hidrulico del reservorio, se obtuvo la capacidad de almacenamiento del reservorio (Valm = 200m3)No debe construirse un reservorio con un diamtero demasiado grande ya que esto correspondera a un porcentaje de masa convectiva mayor, ni un dimetro demasiado pequeo que cause que la altura de aplicacin de las fuerzas sea muy alto y en consecuencia contribuya al momento de volteo al reservorio.

Metrado de cargasDeacuerdo a la norma E020 del reglamento nacional de edificaciones , los techos deben disearse tomando en cuenta la carga viva, la carga muerta.La carga muerta ser calculada mediante el programa SAP2000La carga viva minima para techos curvos es de 50 kg/m2, consideraremos 100kg/m2

La carga de sismo se da en funcin a la zona, peso y periodo de la estructura, en base a la norma ACI 350 3-01El diseo por resistencia se realiza a partir de las envolventes de las siguientes combinaciones de cargas de acuerdo a la norma E.060.

U= 1.4CM + 1.7CV + 1.4CLU=1.25 (CM + CV) +- CS + 1.25CLU=0.9CM +- CS + 0.9CLDonde:CM: Carga MuertaCV: Carga vivaCL: Carga del lquido contenidoCS: Carga de sismo en una direccin

El reservorio elevado para consumo de agua potable deber soportar las cargas laterales de presin conferidas por el lquido contenido, se suele utilizar una seccin cilndrica por su capacidad de soportar esfuerzos de traccin en su superficie y adems de tener la misma forma en planta de la cpula (estructura idnea para grandes luces).Adems de la presin interna deber soportar las reacciones de la cpula ejercidas sobre el muro.

Dimensionamiento del espesor del muroEn la pared cilndrica, van a predominar los esfuerzos de traccin, siendo su mximo esfuerzo en la parte media inferior, pero estos esfuerzos van a estar soportados por el acero que trabajara a traccin.Tw=25cmDimensionamiento de la cpulaLa cpula cumple la funcin de proteger el agua de elementos contaminantes, el mecanismo resistente de las cpulas tiene una particularidad que las hace superar ampliamente la capacidad estructural de los arcos. Cada meridiano se comporta como si fuera un arco funicular de las cargas aplicadas, es decir, resiste las cargas sin desarrollar tensiones de flexin para cualquier sistema de cargas.

el apoyo de la cpula debe terminar en 90 con la horizontal de manera que no requiera restriccin al desplazamiento horizontal, de otra manera se requerir un empotramiento, en la mayora de casos las cpulas deben colocarse sobre muros o columnas por lo que lo ms viable es colocar una viga collar que restrinja el desplazamiento horizontal

Espesor de la cpula

si la flecha tiene 1.41m, se escoge

hc=20cm

Zona de ensanchamiento

cSi hc=20cmLh=3.20m

Fuste cilndricoEn tanques elevados el fuste cilndrico es un soporte que tiene la funcin elevar el tanque a una altura de acuerdo al diseo hidrulico, en nuestro caso se tiene una altura de 17.65 m y escogemos un espesor de 50cm.

Colocacion de vigas anulares

Una vez dimensionados tanto el muro y la cpula, estos necesitan conectarse, pero no con una unin directa entre muro y cpula ya que el muro no tiene la suficiente rigidez para restringir la deformacin horizontal de la cpula debido al propio peso.

METODOLOGIAPara el anlisis ssmico las fuerzas laterales son calculadas segn la Metodologa del Apndice A del ACI 350.3-01, en este se define el clculo de las masas del sistema y las alturas de sus centros de masa.

Calculo de las masas efectivas de la componente impulsiva del lquido Wi y de la componente convectiva Wc.

Pa=200 ton

CALCULAMOS EL TANQUE CILINDRICO EQUIVALENTE ( Para V=200m3 y un D=8.45) para obtener asi la altura equivalente He=h3.57 m

PARAMETROS SISMICOS

ImpulsivaConvectiva

ZFactor de zona0.40

UFactor de uso e importancia1.50

SFactor de suelo1.40

RReduccion ssmica3.001.00

CAmplificacion espectral2.290.26

Espectro para la componente impulsiva

TSa inpul ACICi

0.005.3961.96

0.0275.3961.96

0.105.3961.96

0.205.3961.96

0.405.3961.96

0.604.8271.76

0.803.9841.45

1.003.4341.25

1.502.6200.95

2.002.1630.79

2.501.8640.68

3.001.6510.60

4.001.3630.50

4.7601.2130.44

5.001.1740.43

8.000.8580.31

10.000.7400.27

Espectro para la componente convectiva

TSacCc

0.0016.192.29

0.02716.192.29

0.1016.192.29

0.2016.192.29

0.4016.192.29

0.6016.192.29

0.8016.192.29

1.0016.192.29

1.5016.192.29

2.0016.192.29

2.507.910.96

3.005.490.67

4.003.090.38

4.7602.180.26

5.001.980.24

8.000.770.09

10.000.490.06

Centro de gravedad de la parte impulsiva del agua

Segn la seccin 9.3.2 del ACI 350.3-01

Para la condicin anterior la altura se calcula de la siguiente manera:

Centro de gravedad de la parte convectiva del agua

Segn la seccin 9.3.2 del ACI 350.3-01

MODELAMIENTO DE LA ESTRUCTURA

Dibujo de la generatriz

Analisis dinamicoLas estructuras laminares, especficamente los cilindros, tienen la finalidad de contener lquidos, en un anlisis ssmico dinmico deben ser analizados modelando las dos componentes del agua (impulsiva y convectiva), la componente impulsiva del agua se coloca como masas componentes de la estructura y la componente convectiva del agua se modela mediante resortes que simulan la rigidez del agua que chapotea.Modelamiento del aguaLa masa de la parte convectiva del agua se idealizara como un sistema radial de resortes en forma espacial, los cuales nos permitir modelar el efecto de chapoteo del agua, la masa mvil se calcula en funcin a la geometra de la cuba de agua.

Donde:K: Rigidez lateral de la componente convectiva del agua: Angulo entre el resorte i con respecto al eje del desplazamiento por sismoki: Rigidez del resorte i que simula la componente convectiva del aguaLa rigidez total K de la componente convectiva del agua tambin se puede expresar mediante la siguiente ecuacin en funcin de la velocidad angular:

Donde:: Frecuencia circular de vibracin de la componente convectiva del aguamc: Masa de la componente convectiva del agua

Reemplazando tenemos:

El reservorio a disear tiene dos componentes bien definidas y totalmente diferentes, que son las ya mencionadas componente impulsiva y convectiva, cada una de estas tienen distintos periodos de vibracin segn los calculo en el Cap. VIII realizados de acuerdo al ACI 350-3-01.

Para que el modelo dinmico en el programa SAP 2000, tome en cuenta este comportamiento se debe introducir un espectro de respuesta combinado, para periodos menores a 2.4s el espectro corresponde a la parte impulsiva, y a mayores periodos el espectro debe ser el correspondiente a la parte convectiva.

Cuadro 1.1. Espectro de respuesta combinado

Grafico 1.1. Espectro de respuesta combinado

diseno de vigas anulareslongitudinal

n varillas de 1/2n varillas de 3/8

anillo superior cubierta6.4(6.799)4

anillo intermedio pared34.78

anillo inferior fondo3.74

anillo interno-20.3



anillo superior cubierta6.44

anillo intermedio pared34.7(38.195)8


anillo interno-20.3





anillo inferior fondo3.7(5.2799)4

anillo interno-20.3






anillo interno-20.3(20.2)

seccion25.00 30.00

traccion max6.40

0.018

5005.44 15.00 10.00

peralte efectivo20.00 smax10.00

diametro 3/80.71

nro de varillas2.00 asmin0.2390

Asescogido1.42

Segn el punto 11.5.5.1 de la norma E.060 el espaciamiento no debe ser menor de la mitad del peralte efectivo es de cm20.

diseno de pared cilindrica exterior

refuerzo vertical0.725octavoscada 25

refuerzo horizontal14.5(36.57)5octavoscada 25

diseno del fondo tronco conico

refuerzo vertical1.1(1.099)5octavoscada 25

refuerzo horizontal36.15octavoscada 20

diseno del fondo tronco conico


refuerzo horizontal36.1(36.085)5octavoscada 20

diseno del fondo casquete esferico


refuerzo horizontalno4.75octavoscada 25

refuerzo radial tipo cupula185octavoscada 25

diseno del fondo casquete esferico


refuerzo horizontalno4.75octavoscada 25

refuerzo radial tipo cupula18(18.71)5octavoscada 25

diseno de la pared cilindrica interior



diseno de la pared cilindrica interior

refuerzo vertical0.6(0.615)5octavoscada 25


diseno del fuste



diseno del fuste



reservorio elevado

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