“Análisis y diseño de un reservorio apoyado según el código ACI.350, tomando como base el modelo mecánico equivalente propuesto por G.W.Housner“

Abstract

El propósito de esta investigación es analizar teorías normadas, aplicarlas en el Perú y así poder dar un completo estudio al comportamiento dinámico de reservorios apoyados de concreto armado de sección circular en planta; para ello consultaremos la norma norteamericana ACI 350.06, en donde se aplicará el modelo mecánico equivalente de Housner, y así se tendrá un punto de inicio para futuros estudios de investigación.

Esta investigación, se inició realizando el pre dimensionamiento de los elementos estructurales; determinando las dimensiones del reservorio para poder albergar el volumen requerido para el abastecimiento de agua potable, altura y diámetro, a partir de ello se procedió a determinar el espesor del muro, las dimensiones de la cúpula esférica – cobertura del reservorio, la losa de fondo donde se apoyará; seguidamente para modelar el agua se empleó el modelo simplificado de G. W. Housner que considera una masa convectiva y una masa impulsiva; se determinó los parámetros sísmicos como las aceleraciones de respuesta espectral para periodos cortos 0.2 segundo y de 1 segundo (𝑆𝑆 y 𝑆1); la clase de sitio que está en función de la capacidad portante del suelo; los coeficientes de sitio para la amplificación del suelo 𝐹𝑎 y 𝐹𝑣; se determinó la aceleración espectral de diseño 𝑆𝐷𝑆 y 𝑆𝐷1; el factor de importancia 𝐼; los factores de reducción de respuesta sísmica 𝑅𝑖 y 𝑅𝑐; con aquellos datos se procedió a determinar las propiedades dinámicas del reservorio, calcular los pesos equivalentes, de la cobertura, el muro, el agua, peso efectivo de la componente impulsiva y la componente convectiva; se calculó las alturas al centro de gravedad de cada unidad estructural y de los componentes impulsivos - convectivos EBP - IBP; cálculo de la combinación de la frecuencia natural de vibración de la estructura contenedora y la componente impulsiva del agua; cálculo de la frecuencia de vibración de la componente convectiva del agua; determinación de los periodos naturales de vibración; cálculo de los coeficientes de ampliación espectral, determinación del desplazamiento vertical máximo de la superficie libre del reservorio, cálculo de las fuerzas laterales dinámicas para la determinación de la cortante total en la base, el momento de flexión y el momento de vuelco; determinar el periodo natural de vibración por la aceleración vertical, con ello se determinara la presión hidrodinámica aportada por la aceleración vertical, se determinó la distribución de la cortante unión – muro, muro – cubierta y la distribución vertical de las presiones hidrodinámicas, recubrimientos, modelamiento del reservorio, análisis estático, análisis dinámico presentado por el ACI, combinación de cargas y envolvente para el diseño de acero, factor de durabilidad y control de fisuras por exposición medio ambiental EMA, comprobación por fuerza cortante y tensión anular.