Memoria calculo de tanque elevado

PROYECTO: “Instalación del Sistema de Agua Potable y Alcantarillado del AA. HH. Santa
Victoria, Provincia de Chepén, La Libertad”
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MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL
MEMORIA DE CALCULO DE TANQUE ELEVADO DE 35 M3
CONTENIDO
1. GENERALIDADES
1.1. ALCANCES
1.2. UNIDADES
2. CODIGOS Y NORMAS
3. METODOS Y PROGRAMAS DE COMPUTO UTILIZADOS
4. INFORMACION DEL SITIO
4.1. UBICACIÓN
4.2. ZONIFICACION SISMICA
5. CRITERIOS DE DISEÑO
5.1. DISEAO ESTRUCTURAL
5.2. RESISTENCIA DE DISEÑO
5.3. CARGAS DE DISEÑO
5.3.1. CARGA MUERTA(D)
5.3.2. CARGA VIVA(L)
5.3.3. PRESION HIDROSTÁTICA DE AGUA (A)
5.3.4. CARGAS DE EMPUJES DE TIERRAS (H)
5.3.5. INTERACCION SUELO ESTRUCTURA
5.3.6. CARGAS DE SISMO (E)
5.3.7. ANALISIS DINAMICO
5.3.8. COMBINACIONES PARA LAS CARGAS DE DISEÑO
5.3.8.1. ESTRUCTURAS DE CONCRETO ARMADO
5.3.9. DEFLEXIONES PERMISIBLES
5.3.10. DISEÑO DE CIMENTACIONES
5.3.10.1. PARAMETROS GEOTECNICOS
5.3.10.2. ESTABILIDAD

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6. MATERIALES
6.1. CONCRETO ARMADO
6.2. ACERO DE REFUERZO
7. PREDIMENSIONAMIENTO DE ELEMENTOS
ESTRUCTURALES
8. DESCRIPCIONDEL PROYECTO
9. TANQUE ELEVADO
9.1. CALCULO DEL PESO DE LA ESTRUCTURA
9.2. CALCULO DE PESOS Y ALTURAS DE LOS COMPONTES
IMPULSIVOS Y CONVECTIVOS DEL LIQUIDO
9.3. PRESION DEL AGUAEN MUROS
9.4. MODELO ESTRUCTURAL
9.5. CARGAS
9.5.1. CARGA VIVA
9.5.2. PRESION DE AGUA
9.5.3. CARGAS DE TIERRA
9.5.4. CARGA DE SISMO
9.6. ANALISIS ESTRUCTURAL
9.6.1. FORMAS DE MODO
9.6.2. DESPLAZAMIENTOS
9.6.3. VERIFICACION DE CORTANTE BASAL
9.6.4. FUERZAS CORTANTES Y MOMENTOS
9.6.4.1. VIGAS Y COLUMNAS
9.6.4.2. LOSAS Y MUROS
9.7. DISEÑO ESTRUCTURAL
9.7.1. VIGAS Y COLUMNAS
9.7.2. LOSAS
10. CONCLUSIONES

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1. GENERALIDADES
1.1. ALCANCES
La presente memoria pertenece al tanque elevado del proyecto:
“INSTALACIÓN DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO
DEL AA. HH. SANTA VICTORIA, PROVINCIA DE CHEPÉN, LA LIBERTAD”.
1.2. UNIDADES
Todos los cálculos estructurales serán realizados usando como unidad de
medida el sistema métrico MKS.
En los planos de estructuras,todas las dimensiones seexpresarán en metros
y los niveles en metros sobre el nivel del mar (msnm).
2. CODIGOS Y NORMAS
Todos los diseños y detalles estructurales del presente proyecto se han
desarrollado de acuerdo con las siguientes Normas del Reglamento Nacionales
de Edificaciones:
 RNE E-020 Norma de Cargas.
 RNE E.030 Norma de Diseño Sismo Resistente aprobado por OS N'
003·2016 VIVIENDA el 24 de enero de 2016.
 RNE E.O5O Norma de Suelos y Cimentaciones.
 RNE E.060 Norma de Diseño en Concreto Armado.
 RNE E.070 Norma de Diseño en Albañilería.
También es de referencia
- ACI-350.3-06: Diseño Sísmico de Estructuras de concreto para
almacenamiento de líquidos.
- ACI-318S-05: Requisitos de Reglamento Para Concreto Estructural
(Versión en español y en Sistema Métrico).
- ACI-318S-08: Requisitos de Reglamento Para Concreto Estructural
(Versión en español y en Sistema Métrico).
- ASCE/SEI 7-10: Minimum Design Loads for Buildings and Other
Structures
3. METODOS Y PROGRAMAS DE COMPUTO UTILIZADOS
Para el análisis y diseño estructural de las estructuras se utilizó los métodos de
elementos finitos mediante los programas SAP2000 versión 16.
4. INFORMACION DEL SITIO
4.1. UBICACIÓN
La zona del proyecto se encuentra ubicada en el distrito de Chepén,
Provincia de Chepén, Región de La Libertad.

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4.2. ZONIFICACION SISMICA
De acuerdo al mapa de zonificación sísmica de la Norma de Diseño Sismo
resistente vigente, el área del proyecto se encuentra ubicada en la zona
sísmica 4 correspondiente a una zona con sismicidad media.
Según la Norma Técnica E.030 y de acuerdo de Mecánica de Suelos, con
fines de cimentación, se considera los siguientes valores para los análisis
estructurales:
Factor de zona ( Chepén – La
Libertad)
: Z=0.45 Zona 4
Factor de Suelo (S3) : Resistencia 0.96Kg/cm2
Periodo que define la plataforma de
espectro
:
Factor de uso: : U = 1.50
Periodo Fundamental de vibración :
Por lo tanto :
Factor de amplificación sísmica : C = 2.5
Figura N° 1. · Mapa de Zonificación sísmica del Perú (Norma E.030)

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5. CRITERIOS DE DISEÑO
La estructura de concreto será diseñada por el método de Diseño por
Resistencia Ultima y por Esfuerzos Permisibles, respectivamente.
Los sistemas estructurales así dimensionados deberán ser capaces de
resistir las combinaciones de cargas indicadas en la Norma
correspondiente. Asimismo, los sistemas estructurales cumplirán con los
requerimientos de servicio, principalmente el referido a las deflexiones para
las cargas de servicio.
Para el diseño estructural de vigas y columnas se tendrá en cuenta, lo
indicado en el ítem 5.3.8. COMBINACIONES DE CARGA PARA DISEÑO
5.2. RESISTENCIADE DISEÑO
Las resistencias de diseño (ØRn) proporcionada por un elemento, sus
conexiones con otros elementos, así como sus secciones transversales, en
términos de flexión, carga axial, cortante y torsión, deben tomarse como la
resistencia nominal calculada de acuerdo con los requisitos y suposiciones
de esta Norma, multiplicada por los factores Ø de reducción de resistencia
especificados a continuación:
Flexión sin carga axial 0.90
Carga axial y carga axial con flexión:
(a) Carga axial de tracción con o sin flexión: 0.90
(b) Carga axial de compresión con o sin flexión:
Elementos con refuerzo en espiral según 0.75
Otros elementos 0.70
Para elementos en flexo compresión Ǿ puede incrementar
linealmente hasta 0.90 en la medida que ǾPn disminuye desde
0.1f’c Ag o ǾPb, el que sea menor, hasta cero
Cortante y Torsión 0.85
Aplastamiento en el concreto (excepto para las zonas de
anclaje de postensado)
0.70
5.3. CARGAS DE DISEÑO
Las estructuras se analizarán y diseñarán para soportar las cargas a las que
serán sometidas durante su vida útil. Los estados de carga considerados
son:

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5.3.1. CARGA MUERTA(D)
Influye el peso propio de todos los elementos que conforman el
sistema estructural a analizar, así como las cargas que actúan
permanentemente, como el peso de los diafragmas rígidos en cada
nivel, las vigas en las dos direcciones ortogonales, columnas,
sobrecimientos y la fundación correspondiente, todos de concreto
armado, así también los muros de albañilería, tanto portantes como
tabiquería, etc.
Los siguientes valores del peso unitario (y) son usados para:
Concreto armado : 2400 Kg/m3
Concrete simple : 2300 Kg/m3
Acero : 7850 Kg/m3
Albañilería de ladrillo de arcilla cocida solida : 1800 Kg/m3
5.3.2. CARGA VIVA(L)
Comprenden las cargas que actuaran sobre la estructura en forma
variable y que no son permanentes. Entre estas se encuentran las
sobrecargas en techos, que en este caso se aplicará sobre la losa
superior, donde eventualmente se tendrá al personal
de mantenimiento, por lo que considerará la siguiente sobrecarga:
Carga viva en techos : S/C = 100 Kg/m2
Todos los elementos estructurales que soportan los equipos donde
pueden ocurrir vibraciones deberán ser diseñados de tal manera que
la frecuencia natural de la estructura de soporte este lo
suficientemente
lejos de la frecuencia del equipo de manera que no se produzcan
efectos de resonancia. Que no es nuestro caso.
5.3.3. PRESION HIDRPOSTÁTICADE AGUA(A)
Para esta carga, se tomará en cuenta lo siguiente:
ɤ = 1.0 Tonf/m3 densidad del agua.
Que en los muros la presión se ejerce en forma proporcional a la
profundidad del agua, por lo tanto, se tiene:
𝑃ℎ = ῤ𝑔ℎ
Como la altura máxima del agua es de he 2. 20 m, tenemos que la
presión varía desde O en la superficie hasta 2.20 Tonf/m2 en el fondo,
por lo que la losa de fondo soportará una presión uniforme de esa
magnitud.

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5.3.4. CARGAS DE EMPWES DE TIERRAS (H)
Para el desafío de las estructuras de retención de tierras, fundamentalmente
el del estrado, que seencuentra sujeta a empujes de rellenos, se considerara
los siguientes valores:
Calicata 02 (Ver EMS)
 Peso volumétrico seco: g = 1,860 Kg/m3
 Angulo de fricción interna (suelo): Ǿs = 17.85°
 Cohesión: C = 0.19 Kg/cm2.
 Capacidad portante: qadm = 1.16 Kg/cm2
(Recomendado por EMS)
 Coeficiente de Balastro o de Winkler, para este caso hemos
considerado la tabla de lng. Nelson Morrison cuyos valores semuestra
en la Figura N° 02. Esta tabla es un resumen de los diferentes trabajos
realizados por el Prof. Terzaghi y otros cinco ingenieros connotados (en
diferentes épocas). Esta tabla se extrajo de la Tesis de Maestría
"Interacción Suelo-Estructuras: Semiespacio de Winkler" de la
Universidad Politécnica de Cataluña Barcelona- España. 1993 (Autor
Nelson Morrison)
Figura5.1.: Tabla de Equivalencia de capacidad portante y Módulo
de Winkler

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5.3.5. INTERACCION SUELO ESTRUCTURA
Comose ha podido ver en el modelo, se ha considerado la interacción
suelo estructura mediante la equivalencia de la capacidad admisible
con el módulo de Winkler, las cuales se muestran en la figura 5.1.
Para el caso del proyecto la capacidad portante es 1.16 Kg/cm2,
luego el coeficiente de balastro sería 2.49 Kg/cm3, por lo que
tenemos:
Luego se modelará el apoyo sobre el terreno mediante resortes
(springs) que estarán definidos en función al coeficiente de balasto,
ángulo de fricción interna y el área de influencia al nudo o ancho de
la viga de cimentación según corresponda.
5.3.6. CARGAS DE SISMO (E)
La evaluación de las cargas de sismo se realizará de acuerdo a lo
indicado en la Norma Peruana de Diseño Sismo Resistente E.030.
Los parámetros y la nomenclatura a utilizarse para la evaluación de
las fuerzas sísmicas serán los definidos en el ítem 4.2.
ZONIFICACION SÍSMICA, del presente documento.
La norma NTE E.030 nos da la siguiente expresión para evaluar la
fuerza sísmica horizontal:
𝑉 =
𝑍𝑈𝑆𝐶
𝑅
𝑃
P: Peso de la estructura
C/R ≥ 0.125
Para el coeficiente de reducción a las solicitaciones sísmicas (R), se
tomará el valor correspondiente de acuerdo al sistema estructural, ya
sea pórticos de concreto armado, toda vez que los elementos
resistentes son columnas de concreto armado de la forma que se
muestra en la siguiente figura:
Luego con valores indicados en el apartado 4.2 y se tomara R=8
C/R = 2.5/8 = 0.3125 ≥ 0.125

9
𝑉 =
0.45𝑥1.5𝑥2.5𝑥1.
8
𝑃
Donde:
P: Peso de la estructura Calculada mediante
P = D+0.50L+0.50A
Se realizará un análisis dinámico modal espectral de la estructura,
toda vez que se trata de una estructura tipo péndulo invertido.
Los espectros de pseudo aceleraciones según el tipo de elementos
resistentes, que se tenga en el sentido analizado de la estructura,
para lo cual se tendrán los siguientes espectros según la norma en la
Norma E.030 Norma de diseño Sismorresistente.
Espectro 1 R = 8 (Pórticos de Concreto Armado)
SUELO FLEXIBLE S3 ZUS/R =
Tp= Tl= 0.0928
1 1.6
Sa/g
T C
0.1 2.50 0.2320
0.2 2.50 0.2320
0.3 2.50 0.2320
0.4 2.50 0.2320
0.5 2.50 0.2320
0.6 2.50 0.2320
0.7 2.50 0.2320
0.8 2.50 0.2320
0.9 2.50 0.2320
1 2.50 0.2320
1.1 2.27 0.2109
1.2 2.08 0.1934
1.3 1.92 0.1785
1.4 1.79 0.1657
1.5 1.67 0.1547
1.6 1.56 0.1450
1.7 1.38 0.1285
1.8 1.23 0.1146
1.9 1.11 0.1028

10
2 1.00 0.0928
2.1 0.91 0.0842
2.2 0.83 0.0767
2.3 0.76 0.0702
2.4 0.69 0.0645
2.5 0.64 0.0594
2.6 0.59 0.0549
2.7 0.55 0.0509
2.8 0.51 0.0474
2.9 0.48 0.0441
3 0.44 0.0413
3.1 0.42 0.0386
3.2 0.39 0.0363
3.3 0.37 0.0341
3.4 0.35 0.0321
3.5 0.33 0.0303
3.6 0.31 0.0286
3.7 0.29 0.0271
3.8 0.28 0.0257
3.9 0.26 0.0244
4 0.25 0.0232
4.1 0.24 0.0221
4.2 0.23 0.0210
4.3 0.22 0.0201
4.4 0.21 0.0192
4.5 0.20 0.0183
4.6 0.19 0.0175
4.7 0.18 0.0168
4.8 0.17 0.0161
4.9 0.17 0.0155
5 0.16 0.0149
5.1 0.15 0.0143
5.2 0.15 0.0137
5.3 0.14 0.0132
5.4 0.14 0.0127
5.5 0.13 0.0123
5.6 0.13 0.0118
5.7 0.12 0.0114
5.8 0.12 0.0110
5.9 0.11 0.0107
6 0.11 0.0103
6.1 0.11 0.0100

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6.2 0.10 0.0097
6.3 0.10 0.0094
6.4 0.10 0.0091
6.5 0.09 0.0088
6.6 0.09 0.0085
6.7 0.09 0.0083
6.8 0.09 0.0080
6.9 0.08 0.0078
7 0.08 0.0076
7.1 0.08 0.0074
7.2 0.08 0.0072
7.3 0.08 0.0070
7.4 0.07 0.0068
7.5 0.07 0.0066
7.6 0.07 0.0064
7.7 0.07 0.0063
7.8 0.07 0.0061
7.9 0.06 0.0059
8 0.06 0.0058
8.1 0.06 0.0057
8.2 0.06 0.0055
8.3 0.06 0.0054
8.4 0.06 0.0053
8.5 0.06 0.0051
8.6 0.05 0.0050
8.7 0.05 0.0049
8.8 0.05 0.0048
8.9 0.05 0.0047
9 0.05 0.0046
9.1 0.05 0.0045
9.2 0.05 0.0044
9.3 0.05 0.0043
9.4 0.05 0.0042
9.5 0.04 0.0041
9.6 0.04 0.0040
9.7 0.04 0.0039
9.8 0.04 0.0039
9.9 0.04 0.0038
10 0.04 0.0037

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Figura5.2.: Espectro de pseudo-aceleraciones según Norma E.030 – 2016 para R=8
Como se tiene que considerar el origen de la masa para el análisis
dinámico, se tiene que esta se considerará el peso propio de la
estructura, el 50% de la carga viva y del peso del agua.
5.3.8. COMBINACIONES PARALAS CARGAS DE DISEÑO
De acuerdo a la condición de diseño que se esté verificando se
emplearan las siguientes combinaciones de carga:
5.3.8.1. ESTRUCTURAS DE CONCRETO ARMADO
Para el diseño de la estructura en condición de resistencia última,
se consideran las siguientes combinaciones de carga, Según
RNE y ACI:
C.1 1.4D+1.7L
C.2 1.4D+1.7L+1.7A
C.3 1.25D+125L+1.25A±E
C.4 1.25D+125L±E
C.5 0.9D±E
Donde:
D, Carga Muerta
L, Carga Viva
E, Carga de Sismo
A, Presión de agua
0.0000
0.0500
0.1000
0.1500
0.2000
0.2500
0 2 4 6 8 10 12
ESPECTRO SISMICO NTEE-030

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5.3.9. DEFLEXIONES PERMISIBLES
Las deflexiones verticales, en los elementos estructurales como
vigas y losas de concreto armado, causadas por las cargas de
gravedad, permanentes y vivas no excederán los valores límites
indicados:
1. Correas de Techo, soportan planchas onduladas: L/240
2. Pisos o techos unidos a tabiquería no estructural: L/480
Para estructuras de acero se tienen los siguientes criterios.
Las deflexiones en elementos y sistemas estructurales debido a
cargas de servicio no deben afectar las condiciones de servicio de la
estructura.
Las deflexiones laterales de la estructura no excederán los valores
límites indicados a continuación:
Tabla N° 8
LIMITES PARA DESPLAZAMIENTO LATERAL DE ENTREPISO
Material predominante (D/he)
Concreto Armado 0.007
Albañilería 0.005
Acero Estructural 0.010
Madera 0.010
Los desplazamientos laterales de las estructuras en concordancia
con las cargas de sismo o viento especificadas en la Normas
Técnicas de Edificaciones correspondientes deben evitar el contacto
con las estructuras adyacentes y no exceder de los valores límites de
dicho desplazamiento.
5.3.10. DISEÑO DE CIMENTACIONES
5.3.10.1. PARAMETROS GEOTECNICOS
El diseño de las cimentaciones se basará en las
recomendaciones de acuerdo al Estudio de Mecánica de Suelos
con fines de cimentación para la ubicación del proyecto en la
ciudad de Chepén, Distrito de Chepén, Provincia de Chepén,
Región de La Libertad.

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5.3.10.2. ESTABILIDAD
Para las condiciones de estabilidad de las estructuras de
contención se considerarán; de acuerdo a las Normas Peruanas,
los siguientes factores de seguridad mínimos:
Factor de seguridad al vuelco: 2.00
Factor de seguridad al deslizamiento: 1.50
(Se asume un coeficiente de fricción entre el concreto y el suelo
de: 0.45)
6. MATERIALES
6.1. CONCRETO ARMADO
La resistencia a la compresión especificada de los concretos a ser utilizados
en el diseño de los diversos elementos estructurales de concreto armado y
concreto simple son Las siguientes:
- Soldados de concreto pobre : f´c =140 Kg/cm2
- Zapatas, vigas de conexión : f’c = 280 Kg/cm2
- Elementos de superestructura : f´c = 280 Kg/cm2(Columnas,vigas,
aligerados, losas macizas, etc.)
- Módulo de elasticidad : E=15100x√280=2.53x105
Kg/cm2
- Módulo de corte : Gm= 105,417Kg/cm2
- Módulo de Poisson : = 0.20
6.2. ACERO DE REFUERZO
Las barras de acero de refuerzo para las estructuras de concreto armado
deberán cumplir:
- Resistencia a la fluencia del acero grado 60 fy = 4200 Kg/cm2. Norma
ASTM-615-96ª
7. PREDIMENSIONAMIENTO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES
7.1. VIGAS
Las vigas se dimensionarán generalmente, considerando un peralte del orden de
1/10 a 1/12 de la luz a ejes, debe indicarse que esta altura incluye el espesor
de la losa del techo. El ancho de la viga puede variar entre 0.3 a 0.5 de la altura.
El R.N.E.- Norma E-60, señala que las vigas deberán tener un ancho mínimo

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25 cm, para el caso que estos formen parte de pórticos o elementos sismo
resistente de estructuras de concreto armado.
Las vigas denominadas “vigas secundarias", porque no cargan losa del techo,
pueden tener menos peralte, si se admite que ellos solo reciben esfuerzos
debidos al sismo, pero no debe reducirse mucho ya que además se estará
perdiendo rigidez lateral en esa dirección.
Las vigas como elementos de arriostre podrán tener el mismo espesor de la losa
aligerada con un ancho igual al del muro arriostrado
Se indican a continuación dimensiones usuales de vigas:
L ≤ 5.50 m 25x50, 30x50
L ≤ 6.50 m 25x60, 30x60, 40x60
L ≤ 7.50 m 25x65, 30x70, 40x70, 50x70
L ≤ 8.50 m 30x85, 40x75, 30x80, 40x80
L ≤ 9.50 m 30x85, 30x90, 40x85, 40x90.
Para el proyecto se tuvieron en cuenta las recomendaciones dadas.
7.2. COLUMNAS
Las columnas al ser sometidas a carga axial y momento flector, tienen que ser
dimensionadas considerando los dos efectos simultáneamente, tratando de
evaluar cuál de los dos es el que gobierna en forma más influyente el
dimensionamiento. En base a lo indicado se recomienda los siguientes
criterios de dimensionamiento:
Para edificios que tengan muros de corte en las dos direcciones, tal que la rigidez
lateral y la resistencia van a estar controlados por los muros, las columnas se
pueden dimensionar:
Para edificios aporticados íntegramente (se recomienda no más de 04 pisos),las
columnas deben dimensionarse mediante alguna estimación del momento de
sismo

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Paso1: información:
MATERIAL CONCRETO
Peso Volumétrico, ϒc = 2400 Kg/mᶾ
Resistencia a la Compresión,f'c = 280 Kg/cm²
Módulo de Elasticidad,Ec =
252902
Kg/cm²
Módulo de Poisson,u = 0.2
Módulo de Corte, Gc =
105376
Kg/cm²
MATERIAL ACERO
Peso Volumétrico, ϒs = 7850 Kg/mᶾ
Módulo de Elasticidad,Es = 2038902 Kg/cm²
Resistencia en Fluencia,fy = 4200 Kg/cm²
MUROS O PAREDES
Espesor, tw = 20 cm
Longitud, Lw = 4 m
Altura, hw = 2.85 m
Nivel del Agua, HL = 2.2 m
BASE Y TAPA
Espesor de la Losa,ts = 20 cm
Espesor de la Tapa,tst = 15 cm
NIVELES
N° de Niveles,N = 5
Altura del primer nivel,h1 = 4.8 m
Altura del 2° nivel al penúltimo, hi
= 3.6 m
Altura del último nivel,hN = 3.6 m
Altura estructura portante, h = 19.2 m
Ubicaciónde la columna: interna(I) seleccionar:
extrema(EX) ES
esquinada(ES)
0.20
2.20
0.15
Vol.=35m3
NIVEL MÁX DE AGUA
0.30
2.85
0.20
4.00
0.20
0.80
4.40

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Paso2: Calculodel peso(carga axial) sobre la columna:
Las columnas se diseñan para soportar el peso de la cuba y los esfuerzos
generados por la carga sísmica, la cual se recomienda que siempre sea mayor
que 20% de las cargas verticales. Para supredimensionamiento se puede asumir
que toda la estructura del reservorio es una viga en voladizo. Bajo esta
suposición, las cargas axiales en las columnas se determinan en función a la
distancia del elemento al eje neutro del conjunto, el cual es también su eje de
simetría.
La carga axial enla columnamásesforzada será:
P= Donde:
P = Carga axial en la columna.
W = Peso de la cuba incluyendo todas las cargas de diseño.
H = Fuerza sísmica (se recomienda un mínimo de 0,20W a 0,25W).
h = Distancia entre el punto de aplicación de la fuerza H y la base de la estructura portante.
v = Distancia de la columna al eje neutro del conjunto
Peso Total de la Cuba
Elemento N° Elementos Longitud (m)
Espesor
(m)
Area de
Sección
(m²)
Volúmen
(mᶾ)
Peso
(Kg)
Muro 4 4.2 cm 0.20 m 0.57 m² 9.576 22982.4
Base 1 - 0.20 m 16 m² 3.2 7680
Tapa 1 - 0.15 m 16 m² 2.4 5760
Agua - - 2.20 m 16 m² 35.2 35200
Sobrecarga - - - 16 m² 1600
Peso Tanque Lleno: 73222.4 Kg
Peso Tanque Vacío: 36422.4 Kg
𝑊
4
+
𝐻ℎ
4𝑣

18
W= 73222.4 Kg
H= 18305.6 Kg
h= 19.2 m
v= 2 m
por lo tanto:
P= 62239.04 Kg
paso3: Calculodimensionesde la columna
bxD= 493.9606349
P 62239.04 Kg Kg.
F'c 280 Kg/cm2
K 1.5
n 0.2
Area col. 1667.117143 cm2
b 50 cm
D 33.34234286 cm
DIMENSIONESA USAR:
b= 50 cm
D= 50 cm
Areacol. 2500 cm2
8. DESCRIPCION DEL PROYECTO
El proyecto “INSTALACIÓN DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y
ALCANTARILLADO DEL AA. HH. SANTA VICTORIA, PROVINCIA DE
CHEPÉN, LA LIBERTAD”., consiste en el mejoramiento e implementación de
redes de agua y alcantarillado, dentro del cual se contempla la construcción de
un tanque elevado de 35 m3 de capacidad.
𝐾 ∗ 𝑃
𝑛 ∗ 𝑓′𝑐
K n
Columna interior
Primeros Pisos
Columna interior
4 últimos pisos
Columnas extremas de
pórticos interiores
Columnas
de esquina
D= 50
b= 50
1.5 0.2
TIPO DE COLUMNA
1.1 0.3
1.1 0.25
1.25 0.25

19
9. TANQUE ELEVADO
La estructura de almacenamiento consistirá en una sección tipo cajón de
concreto armado, con losa de fondo de 20 cm de espesor, una losa de techo de
15 cm de espesor y cuatro paredes de 20 cm de espesor. Las dimensiones
totales exteriores, serán de 4.40mx4.40mx2.85m (largo x ancho x altura)
El tanque estará soportado por una estructura porticada, compuesta de cuatro
columnas 50cmx50cm de sección transversal, y 05 niveles de vigas (04 vigas
por nivel) de 30cmx50cm de sección transversal.
Con la finalidad de proporcionarle estabilidad a conjunto estructural, las
columnas serán construidas de forma inclinada, con una mayor separación en la
base (5.80 m a eje de columnas).
La altura total de la estructura alcanzará los 20.65m, con respecto al nivel del
terreno natural.
La cimentación del sistema estructural, será una losa de cimentación de
7.00mx7.00m se área en planta y un espesor de 70cm.
Vista en elevación, con la disposición de los elementos estructurales
4.40
3.10
0.50
0.20
2.20
0.15
Vol.=35m3
NIVEL MÁX DE AGUA
0.30
2.85
0.20
4.00
0.20
0.80
3.00
18.00
2.65
RELLENO ESTRUCTURAL
COMPACTADO AL 95% DE
SU MAXIMA DENSIDAD SECA,
EN CAPAS DE 20cm
COMPCATADO AL 98% DE SU MAXIMA DENSIDAD
AFIRMADO: 55% PIEDRA, 35% ARENA GRUESA, 10% FINOS
70% PIEDRA D=10", 30% (PIEDRA D=2" + ARENA GRUESA LIMPIA)
0.50
0.60
0.70
1.20
3.10
0.50
3.10
0.50
3.10
0.50
3.10
0.50
ESCALERA DE GATO
CON GUARDACUERPO
3.43
3.79
4.15
4.51
4.87
7.00
0.35 0.35

20
9.1. CALCULO DEL PESO DE LAESTRUCTURA
El cálculo del peso de la estructura se tiene a continuación:
MATERIAL CONCRETO
Peso Volumétrico,ϒc = 2400 Kg/mᶾ
Resistencia a la Compresión,f'c= 280 Kg/cm²
Módulo deElasticidad,Ec = 252902 Kg/cm²
Módulo dePoisson,v = 0.2
Módulo deCorte,Gc = 105376 Kg/cm²
MATERIAL ACERO
Peso Volumétrico,ϒs = 7850 Kg/mᶾ
Módulo deElasticidad,Es = 2038902 Kg/cm²
Resistencia en Fluencia, fy = 4200 Kg/cm²
MUROS O PAREDES
Espesor,tw= 20 cm
Longitud,Lw = 4 m
Altura,hw = 2.85 m
Nivel del Agua,HL = 2.2 m
BASE Y TAPA
Espesorde la Losa,ts = 20 cm
Espesorde la Tapa,tst = 15 cm
NIVELES
N° de Niveles,N = 5
Altura del primer nivel, h1 = 4.8 m
Altura del 2° nivel al penúltimo,hi= 3.6 m
Altura del último nivel, hN = 3.6 m
inclinacion columna = 5.0%
Altura de niveles 19.2 m
COLUMNAS Y VIGAS
Ancho dela viga,bw = 30 cm
Altura de la viga,h = 50 cm
Ancho dela Columna,b = 50 cm
Peralte de la Columna,D= 50 cm

21
PESO TOTAL DE LA ESTRUCTURA
Elemento N° Elementos Longitud (m) Ancho Peralte
Volumen
(mᶾ)
Peso
(Kg)
PESO ESTR. SOPORTE
Vigas 10 3.40 0.30 0.50 5.100 12240
10 4.15 0.30 0.50 6.225 14940
Columnas 4 19.224 0.50 0.50 19.224 46137.564
Elemento N° Elementos Longitud (m)
Ancho /
Alto
(m)
Espesor
(m)
Volumen
(mᶾ)
Peso
(Kg)
PESO CUBA
Muro 4 4.20 2.85 0.20 9.576 22982.4
Base 1 4.00 4.00 0.20 3.2 7680
Tapa 1 4.00 4.00 0.15 2.4 5760
Agua - 4.00 4.00 2.20 35.20 35200
Sobrecarga - 4.00 4.00 - - 1600
peso propio 109739.964 Kg
peso agua 35200 Kg
carga viva 1600 Kg
P(servicio) = 146539.964 Kg
P(servicio) = 146.540 Tn
9.2. CALCULO DE PESOS Y ALTURAS DE LOS COMPONTES
IMPULSIVOS Y CONVECTIVOS DEL LIQUIDO
Peso del agua del reservorio (WL)
WL = 35.20 ton
L/HL = 1.818
Peso impulsivo (Wi)
Wi/WL = 0.5829
Wi = 20.52 ton
2.091 ton-s2
/m
Altura impulsiva (Hi)
L/HL = 1.818
hi = 0.825 m

22
Peso Convectivo (Wc)
Wc/WL = 0.4512
Wc = 15.88 ton
1.619 ton-s2
/m
Altura convectiva (Hc)
HL/L = 0.550
hc/HL = 0.597
hc = 1.313 m
9.3. PRESION DEL AGUAEN MUROS
Pb = 0.00 ton/m² 21.40 (Z2)
2.2 m
Pa = 2.20 ton/m² 19.20 (Z1)
C(Z1)+D= Pa C(19.2)+D= 2.2
C(Z2)+D= Pb C(21.4)+D= 0
C= -1
D= 21.4
9.4. MODELO ESTRUCTURAL
Se ha modelado la estructura en el programa de cómputo de análisis y diseño
estructural SAP2000 Versión 16.0.0 para lo cual se utilizó elementos frame
para las columnas y vigas y elementos Shell para las losas de cuba y zapata.
Los recubrimientos que se ha tenido en cuenta para los elementos de vigas y
columnas es de 40 mm a la cara del estribo, para las losas de cuba es de
25 mm y 75 mm para las losas de la losa de cimentación.
En las figuras siguientes se muestra el modelo de la estructura

23
Figura N° 9.4.1.- Modelado 3D, vista isométrica y frontal de la estructura
Figura N° 9.4.2.- Modelado 3D, vista isométrica y frontal de la cuba.
Figura N° 9.4.3.- Losa inferior y superior de la cuba.

24
Figura N° 9.4.4.- Losa de cimentación.
9.5. CARGAS
Como las magnitudes y clases se definieron en el apartado 5.3, aquí
mostraremos gráficamente las cargas aplicadas a la estructura. Toda vez que
la carga muerta solo corresponde al peso propio de la estructura y, éste es
calculado por el programa de cómputo usado, por tanto, mostraremos a partir de
la carga viva para adelante.
9.5.1. CARGA VIVA
Figura N° 9.5.1.- Carga viva en losa superior de la cuba.

25
9.5.2. PRESION DE AGUA
Figura N° 9.5.2.1.- Presión de agua en muros de cuba.
Figura N° 9.5.2.2.- Presión de agua en losa inferior de cuba.

26
Figura N° 9.5.2.3.- Presión de agua en muros y losa inferior de cuba.
9.5.3. CARGA DE TIERRAS
La carga que se aplica producto del relleno sobre la losa de cimentación es
de 1.20 m * 1.8 Ton/m2 = 2.16 Ton/m2
Figura N° 9.5.3.- Presión de agua en muros y losa inferior de cuba.

27
9.5.4. CARGA DE SISMO
Para el análisis estático se considera los coeficientes calculados en el
apartado 5.3.6, los cuales se muestran en la siguiente figura
Figura N'9.5.3.1.- Carga de sismo en la dirección x (SPX)
Figura N'9.5.3.2.- Carga de sismo en la dirección y (SPY)

28
Para el análisis dinámico se tiene el espectro de aceleraciones calculado en
el apartado 5.3.7, el cual se muestra en la siguiente figura.
Figura N'9.5.4.- Espectro de aceleraciones según la Norma E.030·2016.
9.6. ANALISIS ESTRUCTURAL
9.6.1. FORMAS DE MODO
En las siguientes figuras se muestran las dos primeras formas de modos que
son las fundamentales de la estructura

29
Figura Nº9.6.1.- Formas de modo 1 y 2 cuyos periodos son 0.825 para ambos
9.6.2. DESPLAZAMIENTOS
Figura Nº9.6.2.- Desplazamientos en X e Y
9.6.3. VERIFICACION DE CORTANTE BASAL
En la siguiente tabla del programa usado se tiene los cortantes en la
base

30
Comose puede ver los cortantes estáticos son mayores que los cortantes
obtenidos dinámicamente. Según el apartado 4.6.4, de la Norma E.030
el cortante basal obtenido del análisis dinámico no podrá ser menor del
80% que el cortante obtenido por análisis estático
9.6.4. FUERZAS CORTANTES Y MOMENTOS
9.6.4.1. VIGAS Y COLUMNAS
Figura N° 9.4.2.- Envolventes de momento flector y fuerza cortante
en vigas y columnas de la estructura
9.6.4.2. LOSAS Y MUROS
Figura N' 9.4.5. M11 (en el sentido horizontal de la figura) en losa superior e
inferior de cuba, debido a carga de servido y presión de agua respectivamente.

31
Figura N' 9.4.6 · M22 (en el sentido vertical de la figura) en losa superior e inferior
de cuba, debido a carga de servido y presión de agua respectivamente.
Figura N' 9.4.7 Envolventes M11 y M22 (en el sentido horizontal y vertical de la
figura) en losa de cimentación.
El diseño estructural se hará para las combinaciones indicadas en el
apartado 5.3.8, con reservorio lleno y reservorio vacío, de estas
combinaciones se hallará las envolventes con lo cual se diseñará. Luego
se tiene

32
9.7.1. VIGAS Y COLUMNAS
Figura N° 9.5.1.- Acero por flexión y por cortante en vigas y columnas.
Figura N° 9.5.1.- Acero por flexión y por cortante en vigas y columnas.

33
9.7.2. LOSAS
Figura N° 9.7.2.1.- Armadura de capa inferior de losa de fondo de la cuba.
Figura N° 9.7.2.2.- Armadura de capa superior de losa de fondo de la cuba.
Figura N° 9.7.2.3.- Armadura de capa interior del muro de la cuba.

34
Figura N° 9.7.2.3.- Armadura de capa exterior del muro de la cuba.
Figura N° 9.7.2.4.- Armadura de la losa superior de la cuba.
Figura N° 9.7.2.5.- Armadura de la losa de cimentación, cara inferior horizontal.

35
Figura N° 9.7.2.6.- Armadura de la losa de cimentación, cara inferior vertical.
Figura N° 9.7.2.7.- Armadura de la losa de cimentación, cara superior vertical.
Figura N° 9.7.2.8.- Armadura de la losa de cimentación, cara inferior vertical.

36
10. RESULTADOS Y CONCLUSIONES
Del apartado 9.7 Diseño estructural, se tienen los siguientes resultados
- En columnas
Para el acero longitudinal en columnas se tiene cuantía mínima que es el 1 %
de la sección, es decir:
Asmin = b*d /100 = 50*50/100 = 25 cm2
.
Si tomamos el resultado de SAP, tenemos que el mayor requerimiento estaría siendo
34.064 cm2
, siendo mayor que el acero mínimo, por lo tanto.
 La armadura de las columnas serán 8Ø3/4"+6Ø5/8, se deberá colocar estribos
Ø 3/8. 1 @ .05, 4 @ .10, 4@ .15, Rto.@.20.
Figura N° 10.1.- Armadura en columna
- En vigas
Para el acero en vigas se tiene:
4Ø3/4” 2Ø3/4” 4Ø3/4”
2Ø3/4” + 2Ø5/8” 2Ø3/4” 2Ø3/4” + 2Ø5/8”
Los estribos para todas las vigas serán de Ø 3/8” 1 @.05, 7@0.10,
RESTO@0.20.

37
- En cuba
REFUERZO LOSAFONDO CUBA -CAPAINFERIOR
Descrip. Área de Diseño unidad Tipo acero Espaciam.
Área
asumida
verificación
As= 3.470 cm2 / m < > Ø 1/2" @ 0.20 m 6.45 OK
REFUERZO LOSAFONDO CUBA -CAPASUPERIOR
Descrip. ÁreadeDiseño unidad Tipo acero Espaciam.
Área
asumida
verificación
As= 5.650 cm2 / m < > Ø 3/8" @ 0.30 m 2.37 NO
REFUERZO MURO -CAPAINTERIOR
Área
asumida
verificación
As= 3.730 cm2 / m < > ninguno @ 0.40 m - OK
REFUERZO MURO -CAPAEXTERIOR
Área
asumida
verificación
As= 3.450 cm2 / m < > ninguno @ 0.40 m - OK
REFUERZO LOSATAPACUBA -UNACAPA
Área
asumida
verificación
As(min)= 2.700 cm2 / m < > Ø 1/4" @ 0.40 m 0.71 NO

38
- En losa de cimentacion
REFUERZO ZAPATA -CARAINFERIOR
Área
asumida
verificación
As= 17.010 cm2 / m < > Ø 3/4" @ 0.15 m 18.93 OK
As(min)= 9.450 cm2 / m < > Ø 5/8" @ 0.20 m 10.00 OK
Para el refuerzo cercano a las columnas se tendrá Ø 3/4" @ 0.15 m. a 0.70 cm
a cada lado de la columna, y el resto será Ø 5/8" @ 0.20 m. (aplica para ambos
sentidos del refuerzo)
REFUERZO ZAPATA -CARAINFERIOR
Área
asumida
verificación
As= 8.890 cm2 / m < > Ø 5/8" @ 0.20 m 10.00 OK
As(min)= 9.450 cm2 / m < > Ø 5/8" @ 0.20 m 10.00 OK

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