DISEO DE CAMARA DE REPARTICION1. DIMENSIONAMIENTO DEL RESERVORIOD= h= 8.00 5.00 10.00 220.00 M M KG/CM2 M3 CARACTERISTICAS GEOMETRICAS DEL RESERVORIO CIRCULAR Km ! Kg/CM2 Fy= 4200 1.85 2 K ! KG/CM F'c= 210 2.40 K AGUA ! V = 0.0020 1.00 30 cm x 50 cm N= 1.00 VIGA ANULARD

Wt !V=

TN/M3 TN/M3 TN/M3

f

CN IV. M AX

B

hINGRESO

A

N IV.M IN

TUBERIA DE ING RESO

1.1 DIMENSIONAMIENTO DE CUPULA SUPERIOR R! 0.50(r12 f 2 ) f

f

r1

Nota: Con el fin de que el oleaje producido por un sismo, no tenga efectos sobre la cupula. Se considera, por experiencias practicas la relacin (f/R) debe estar comprendida entre 1/2 @ 1/5.

Considerando R=5 f

f !

R = 6.67 m Obtenido los valores geometricos de la cupula, consideramos un espesor minimo de 10 cm. Este valor se toma debido a que en la cupula se produciran principalmente esfuerzos de compresion. e = 6 cm

r12 9

r1 =

4.00 m

f=

1.33 m

La cupula solo se disea para soportar su peso propio y una sobrecarga; para que la cupula conserve su estado inicial, es necesario arriostrar su contorno para evitar desplazamientos laterales, como se muestra a continuacin.

PESO PROPIO DE CUPULA POR M2 = Pp/M2 = SOBRECARGA POR M2 = CARGA TOTAL:P T !m

K ve

144 KG/M2 (W 1) 100 KG/M2 (S/C) 244 KG/M2P Tm

W ( 2TR )( f ) 2Tr1 E! P (R f ) T r1

! 542.2

KG/M

ESFUERZO HORIZONTAL:

723.0 KG/M

TENSION TANGENCIAL:

T 2 ! P2 E 2fCT ! 0.5 f SP

T !

903.7 KG/MfC '

ESPESOR DE CUPULA SUPERIOR:e! T f CT (100)

f S P ! 1. 6

11.59 e = 0.78 CM

23.186

Nota: Por recubrimiento y para evitar fisuras se considera el espesor de 7.00 cm como minimo segn reglamento, pero usaremos un espesor de 10 cm. e = 6.00 cm

@

@2. DIMENSIONAMIENTO DE LA PARED CILINDRICA O FUSTE:La pared cilindrica o fuste presentara mayores esfuerzos debido a las cargas estaticas. Los mayores esfuerzos de traccin se presentaran en la parte inferior (h/3, aprox), debido al empuje del agua.D

h1

h

E!

hDK 2

E = 20000 KG/M

ESPESOR DE PARED CILINDRICA:f CT ! 1.3(0.90) e! E 100( f CT ) fC ' f CT ! 16.95

e = 11.80 cm

Si bien la presin disminuye mientras decrece "h", no es recomendable disminuir el espesor; segn el analisis que se haga, puesto que en el predimensionamiento no se considera el analisis sismico dinamico. 15 e e e 20 cm ok El dimensionamiento d elas vigas se realizara de acuerdo al requerimiento estructural.

3. PESO PROPIO DE LA ESTRUCTURA Y METRADO DE CARGAS:Teniendo la geometria del tanque y conociendo las caracteristicas de los materiales a emplear se realiza el metrado de cargas. A.CUPULA SUPERIOR:

PP

!M2

244 KG/M2)M2

P ! 2TRf ( PP

P = 13.62 Ton

B.-

PARED CILINDRICA O FUSTE: P ! 2Tr1ehK P= 60.3 Ton PESO DE VIGAS: ASUMIENDO VC =P ! 2T .r1a.b.K

C.-

0.30 x 0.50 M P= 9.04 Ton P= 220 Ton

D.E.-

PESO DE AGUA:

P ! V .K H 2 O

PESO DE LA ESTRUCTURA:

PEST ! 302.95 Ton

4. CALCULO DE LA ACELERACION ESPECTRAL SEGN RNE - NORMA E.030Z= U= S= R= A.0.30 1.50 1.00 4.00 Tp = hn = CT = 0.40 5.00 60

PERIODO FUNDAMENTAL DE LA ESTRUCTURA h T ! n T = 0.08 < 0.70 Ok CT Tp C ! 2.5 e 2.5 T C u 0.1 R

C=

12

C = 2.5

0.625 OK

B.-

CALCULO DE LA ACELERACION ESPECTRALSA ! ZUCS xg RT 0.10 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00 2.25 2.50 2.75 3.00 3.25 3.50 C 2.50 2.50 2.00 1.33 1.00 0.80 0.67 0.57 0.50 0.44 0.40 0.36 0.33 0.31 0.29

S A ! 1.10 CSa (x,y) Sa (z) 2.76 2.76 2.21 1.47 1.10 0.88 0.74 0.63 0.55 0.49 0.44 0.40 0.37 0.34 0.32 1.84 1.84 1.47 0.98 0.74 0.59 0.49 0.42 0.37 0.33 0.29 0.27 0.25 0.23 0.21 T 3.75 4.00 4.25 4.50 4.75 5.00 5.25 5.50 5.75 6.00 6.25 6.50 6.75 7.00 7.25 C 0.27 0.25 0.24 0.22 0.21 0.20 0.19 0.18 0.17 0.17 0.16 0.15 0.15 0.14 0.14 Sa (x,y) Sa (z) 0.29 0.28 0.26 0.25 0.23 0.22 0.21 0.20 0.19 0.18 0.18 0.17 0.16 0.16 0.15 0.20 0.18 0.17 0.16 0.15 0.15 0.14 0.13 0.13 0.12 0.12 0.11 0.11 0.11 0.10 T 7.50 7.75 8.00 8.25 8.50 8.75 9.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 20.00 25.00 C 0.13 0.13 0.13 0.12 0.12 0.11 0.11 0.10 0.09 0.08 0.08 0.07 0.07 0.05 0.04 Sa (x,y) Sa (z) 0.15 0.14 0.14 0.13 0.13 0.13 0.12 0.11 0.10 0.09 0.08 0.08 0.07 0.06 0.04 0.10 0.09 0.09 0.09 0.09 0.08 0.08 0.07 0.07 0.06 0.06 0.05 0.05 0.04 0.03

ESPECTRO DE ACELERACION SISMICA

ACELERACION (Sa)

3.00 2.50 2.00 1.50 1.00 0.50 0.00 0.10 0.75 1.50 2.25 3.00 3.75 4.50 5.25 6.00 6.75 7.50 8.25 9.00 12.00 15.00

PERIODOS (T)

5. INTERACCION LIQUIDO - ESTRUCTURAConsiderando los siguientes efectos de chapoteo del agua en el reservorio en estudio.

h h

a.-

Los principales problemas hidrodinamicos son las presiones dinamicas ejercidas en los reservorios. Con la finalidad de simplificar su estudio, se desprecia la viscocidad del agua y se supone que no existen efectos de turbulencia. En el estudio de reservorios el oleaje o chapoteo que se produce es muy importante por los efectos que produce. Para efectos de simplificar el estudio se puede despreciar los efectos de compresibilidad del agua. Con fines de analisis simplificado se sustituye el liquido por una masa (Mo) fija rigidamente al tanque a una elevacin (Ho) sobre el fondo; mas una masa (M1) unida por medio de resortes con rigidez total (K), a la elevacin (H1). Estos parametros se obtienen de las expresiones de HOUSNER (1963). MASA FIJA:MO !

b.-

c.-

tanh 1.7 R H 1 .7 R H

M

F

M H O ! 0.38 H 1 E M 1 O

MASA MOVIL:M1 ! 0.71 tanh 1.8 H

R M H 1.7 R4.75 gM 12 H M R 2

F

MF H1 ! H 1 0.21 M 1

R RM F R H 0.55F H 0.15 HM 1

2

2 1

RIGIDEZ:K !

K/2 M1

K/2

R

HMo

H1 Ho

5.1.- CALCULO DE MASA MOVIL Y FIJA: A.- ALTURA PROMEDIO.H ! 4 vV T v D2

H ! 4.38 m

B.- MASA FIJA Y ALTURA (Ho).-

MO !

13217 kg-s2/m

M F ! 22449 kg-s2/m

Nota: Cuando se toman en cuenta las presiones del fondo y paredes del tanque:E ! 1.33

F !2

Cuando solo se consideran los efectos de las presiones en las paredes: E !0 F !1 M H O ! 0.38 H 1 E M 1 O

E ! 0.00 F ! 1.00Solo se consideran efectos de las presiones Hidrodinamicas en las Paredes del recipiente.

H O ! 0.38 H

H O ! 1.66 m

C.- MASA MOVIL Y ALTURA (H 1). MF H 1 ! H 1 0.21 M1

M 1 ! 8238 kg-s2/mH1 !

2 2 RM F R R H 0.55 F H 0.15 HM 1 1

#NUM!

D.- CALCULO DE LA RIGIDEZ.K ! 4.75 gM 12 H 2 M R

K = 38513 kg/m

K/2 W1

K/2

hWo

H1 Ho

La masa fija se modela concentrandola en los nudos de la estructura laminar esto debido al comportamiento de cuerpo rigido de esta masa fluida, dichas masas concentradas se calculan en funcin de la masa tributaria de cada nudo, es decir, estas masas luego son discretizadas segn la altura para simular la continuidad de la masa, caso contrario la masa actuara en forma puntual sobre la estructura concentrando esfuerzos y lo cual no presenta el comportamiento real de la masa y estructura. E.- RIGIDEZ DEL RESORTE.K ! KE cos 2 E1

Ecuacion rigidez de resorte (de un solo resorte)

Por deformacn lineal:(! PL EA K ! P ( K ! EA L

Rig id ez d e re sorte (tip ic o )

K !

KE cos 2 E1

=

2407 KG/M Rigidez equivalente de cada resorte. (Modelo de 32 resortes). Considerando: 1 masas moviles, las cuales se han sub dividido en 32 resortes equivalentes.

E.- CALCULO DEL AREA EQUIVALENTE EN CA.Por deformacin lineal:(! PL EA A! KL E

Considerando que E = 1.0 Teniendo que la longitud es L=

4.00 m

A=

9.628 cm2

CALCULO DE Kr DE LOS RESORTES Y ACERO Ko = DESCRIPCION ANILLO 01 ANILLO 02 ANILLO 03 ANILLO 04 CENTRO AREA EFECT 9722.00 cm2 15555.00 cm2 10370.00 cm2 5185.00 cm2 20739.00 cm2 AREAS Ko Kg/cm3 Kv 171138 216492 176769 125015 250000 promedio Kh 171633 217118 177280 125377 250722 GIRO 250156277 506402620 275669393 97512191 779809570 TORSION 491047507 994049588 541128809 191412821 1530737304

kg/cm kg/cm kg/cm kg/cm kg/cm

kg/cm kg/cm kg/cm kg/cm kg/cm

GRADO DE LIBERTAD VERTICAL

K!

HORIZONTAL GIRO TORSION Donde:

4Gr 1 Q 8Gr 2 Q3

CONSTANTE DE RESORTE 171138 kg/cm

140938 kg/cm

G!

E 2(1 Q )

8Gr 352954183.24 3(1 Q ) 494135856.53 16 3 Gr 3 G= 538 kg/cm2 Q ! 0.3E = 1,400 kg/cm2 r = 56 cm

M ic ro s o ft E d it o r d e e c u a c io n e s 3 .0

CARGA UNIFORME PARA GRADERIOS Y TRIBUNAS = 500 KG/M2 (SEGN RNC) CALCULO DE ACERO POR ESFUERZOS S11 PARA ACERO TRANSVERSAL

As T !AsL !

S11 v Ac J v fYS 22 v Ac J v fYDATOS PARA FUSTE

S22 PARA ACERO LONGITUDINAL

CALCULO DE ACERO EN RESERVORIO: Fy = Ancho = Esfuerzo S11 = Esfuerzo S22 = Espesor de concreto = Ast = 21.16 cm2 Para acero transversal 7.4 3/4" 2.85 6 9.3 Ast = 26.46 cm2 4200 kg/cm2 100 20.00 25.00 40 cm kg/cm2 kg/cm2 cm

CUADRO N 01As 1 6 mm 2 1/4" 3 3/8" Diam 0.30 0.64 0.95 1.27 1.59 1.91 2.54 7 Area 0.28 0.32 0.71 1.27 1.98 2.85 5.07

Usar JPara acero longitudinal

@ 13 cm

4 5 6 7

1/2" 5/8" 3/4" 1"

Usar J

3/4"

2.85 6

@ 11 cm

1/2" @ 0.20

1/2" @ 0.20

1/2" @ 0.20

DISTRIBUCION DE ACERO EN CIMENTACION

1/2" @ 0.20

3/8" @ 0.20

3/8" @ 0.20

El refuerzo es por zonas DISTRIBUCION DE ACERO EN FUSTE

DISTRIBUCION DE ACERO EN TECHO CURVO

0.10 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00 2.25 2.50 2.75 3.00 3.25 3.50 3.75 4.00 4.25 4.50 4.75 5.00 5.25 5.50 5.75 6.00 6.25 6.50 6.75 7.00 7.25 7.50 7.75 8.00 8.25 8.50 8.75 9.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 20.00 25.00

2.76 2.76 2.21 1.47 1.10 0.88 0.74 0.63 0.55 0.49 0.44 0.40 0.37 0.34 0.32 0.29 0.28 0.26 0.25 0.23 0.22 0.21 0.20 0.19 0.18 0.18 0.17 0.16 0.16 0.15 0.15 0.14 0.14 0.13 0.13 0.13 0.12 0.11 0.10 0.09 0.08 0.08 0.07 0.06 0.04

CALCULO DE DOTACIONES Y RESERVORIOS DE ALMACENAMIENTO - CAMARA DE REPARTICION PUNO SAN ROMAN AO

LAMPA

TOTAL POBLACION /AO 405,234 601,354

ATUNCOLLA MAAZO PUNO PAUCARCOLLA TIQUILLACA VILQUE CABANA CABANILLAS CARACOTO JULIACA CABANILLA LAMPA SANTA LUCIA 2005 3,984 5,537 123,906 4,511 2,019 2,947 4,602 5,658 7,570 218,485 6,683 11,202 8,130 2037 341 3,904 187,832 935 219 1,056 1,386 3,996 1,439 384,489 1,862 6,642 7,253 Fuente : Elaboracion Propia segn datos estadisticos del INEI POBLACIONES URBANAS PUNO Y JULIACA POBLACIONES URBANAS DISTRITOS DESCRIPCION GASTO MEDIO DIARIO GASTO MAXIMO DIARIO GASTO MAXIMO HORARIO VOL. ALMACENAMIENTO EN M3//DIA RESERVORIO DE ALMAC. CAMARA DE REPARTICION FRENTE PUNO FRENTE JULIACA FRENTE LAMPA ATUNCOLLA 0.36 0.53 0.89 7,673 7.67 1 25 M3 120 LIT/HAB/DIA 90 LIT/HAB/DIA MAAZO 4.07 6.10 10.17 87,840 87.84 1 90 M3 CURVA MASA VARIACION DIARIA VARIACION HORARIA VILQUE 1.10 1.65 2.75 23,760 23.76 1 25 M3 1.2 1.8 1.5 2.5 ASUMIMOS 1.5

PUNO PAUCARCOLLA TIQUILLACA 260.88 0.97 0.23 391.32 1.46 0.34 469.58 2.43 0.57 5,634,960 5,634.96 4 1450 M3 21,038 21.04 1 25 M3 4,928 4.93 1 25 M3

CABANA CABANILLAS CARACOTO 1.44 4.16 1.50 2.17 6.24 2.25 3.61 10.41 3.75 31,185 31.19 1 45 M3 89,910 89.91 1 90 M3 32,378 32.38 1 45 M3

JULIACA CABANILLA 534.01 1.94 801.02 2.91 961.22 4.85 11,534,670 11,534.67 8 1450 M3 41,895 41.90 1 45 M3

LAMPA SANTA LUCIA 6.92 7.56 10.38 11.33 17.30 18.89 149,445 149.45 1 150 M3 163,193 163.19 1 200 M3

TOTAL 825.13 1,237.70 2,062.83 17,822,873 17,822.87

722.52 1,461.02 44.32

750 M3 1450 M3 45 M3