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• Jose Huari Sandoval

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Tabla de contenido ............................................................................................................................ 1

INTRODUCCION ................................................................................................. 2 ABSTRACT .......................................................................................................... 3 DEFINICIÓN ........................................................................................................ 4 HISTORIA ............................................................................................................ 5 RESERVORIO DE REGULACION O DISTRIBUCION ........................................ 8 TIPOS DE RESERVORIO DE REGULACION ..................................................... 9 NORMAS UTILIZADAS EN EL DISEÑO ESTRUCTURAL ................................ 10 ANALISIS SISMICO ........................................................................................... 10 COMBINACIONES DE CARGA ......................................................................... 11 DISEÑO ESTRUCTURAL DEL RESERVORIO ................................................. 12 PERÍODO Y CAUDALES DE DISEÑO .............................................................. 24 PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO DEL RESERVORIO INTZE ................... 30 CIMENTACIÓN ............................................................................................... 30 ENCOFRADO DESLIZANTE EN EL FUSTE .................................................. 33 PUENTE LOSA: .............................................................................................. 41 ENCOFRADO DEL TRONCO CÓNICO Y BÓVEDA. ..................................... 42 ENCOFRADO DESLIZANTE DE LA CUBA Y CHIMENEA ............................ 43 ENCOFRADO DEL TECHO O LOSA DE CERRAMIENTO DEL RESERVORIO ........................................................................................................................ 46 LIMPIEZA Y DESINFECCIÓN DE RESERVORIOS DE AGUA POTABLE ........... 47 JUSTIFICACION: ............................................................................................... 51 CONCLUSIONES .............................................................................................. 52 RECOMENDACIONES ...................................................................................... 53 ANEXOS ............................................................................................................ 54 PLANOS ............................................................................................................ 62

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INTRODUCCION

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ABSTRACT

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DEFINICIÓN RESERVORIO

O

TANQUE

DE

ALMACENAMIENTO

Y

REGULACIÓN Es una estructura que tiene por finalidad la regulación del volumen almacenado de agua, cuya función es el almacenamiento del agua en horas en las que el consumo es mínimo y cubrir las demandas en horas de máximo consumo. Los reservorios de agua son un elemento fundamental en una red de abastecimiento de agua potable ya que permiten la preservación del líquido para el uso de la comunidad donde se construyen y a su vez compensan las variaciones horarias de su demanda. La importancia del reservorio radica en garantizar el funcionamiento hidráulico del sistema y el mantenimiento de un servicio eficiente, en función a las necesidades de agua proyectadas y el rendimiento admisible de la fuente. La utilización de estos reservorios o tanques, garantizan una permanente disponibilidad de líquido en los lugares que se requiera. Los reservorios son estructuras esenciales, las cuales deben seguir brindando su servicio después de producido un sismo. Los estanques de almacenamiento juegan un papel básico para el diseño del sistema de distribución de agua, tanto desde el punto de vista económico, así

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como por su importancia en el funcionamiento hidráulico del sistema y en el mantenimiento de un servicio eficiente.

HISTORIA Estados Unidos, 1969, mientras que las formas cilíndricas pueden ser estructuralmente Lo mejor para la construcción de tanques, los tanques rectangulares son frecuentemente preferidos para propósitos específicos. Procesos u operaciones especiales pueden hacer tanques circulares. Inconveniente de usar. Cuando se requieren varias celdas separadas, rectangular los tanques se pueden disponer en menos espacio que los tanques circulares de la misma capacidad. Por lo tanto, los tanques o cubas que se necesitan dentro de un edificio se hacen a menudo en formas rectangulares o cuadradas. Los primeros colonos de Manhattan obtuvieron agua para uso doméstico de aguas poco profundas de pozos de propiedad privada. En 1677 el público en el primer pozo fue cavado delante de la antigua fortaleza de la Bowling Green. En 1776, cuando la población alcanza aproximadamente a 22.000, un embalse se construyó en el lado este de Broadway entre las calles Pearl y blancos. El agua bombeada de los pozos hundidos cerca del este de Collect Pond, del depósito, y desde el propio estanque, se distribuye a través de troncos huecos previstos en las calles principales. En 1800 la Compañía de Manhattan (ahora The Chase Manhattan Bank, NA) se hundió un pozo en Reade y calles del Centro, se bombea el agua en el depósito de la calle Chambers y se distribuye a través de la red de madera a una parte de la comunidad. En 1830, un tanque para la protección contra incendios fue construido por la Ciudad en la calle 13 y Broadway se llenó de un pozo. El agua se distribuye a través de 12-pulgadas tuberías de hierro fundido. A medida que la población de la ciudad aumenta, el agua de pozo contaminada y se convirtió en la oferta era insuficiente. La oferta se complementa con las cisternas y de agua extraídas de unos manantiales en la parte alta de Manhattan. CURSO:AGUA Y ALCANTARILLADO

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Después de explorar alternativas para aumentar la oferta, la Ciudad decidió incautar las aguas del río Croton, en lo que hoy es el condado de Westchester, y para construir un acueducto para transportar agua desde el embalse de Croton a la Ciudad Vieja. Este acueducto, que hoy conocemos como el Antiguo Acueducto Croton, tenía una capacidad de alrededor de 90 millones de galones diarios (mgd) y fue puesto en servicio en 1842. Los depósitos de distribución se encuentran en Manhattan en la calle 42 (descontinuado en 1890) y en el Central Park al sur de la calle 86 (descontinuado en 1925). Nueva embalses se construyeron para aumentar la oferta: Corner Boyds en 1873 y rama media en 1878. En 1883 se formó una comisión para construir un segundo acueducto de la cuenca del Croton, así como depósitos de almacenamiento adicionales. Este acueducto, conocido como el Nuevo Acueducto Croton, estaba en construcción desde 1885 hasta 1893 y fue puesto en servicio en 1890, mientras que aún está en construcción. El Sistema de Agua actual se consolidan a partir de los sistemas de agua en diversas comunidades que ahora consiste de los condados de Manhattan, el Bronx, Brooklyn, Queens y Staten Island. Desde 1842, no ha habido interrupciones importantes del servicio que no sean breves paradas anuales con el propósito de las inspecciones de rutina durante el período de 1842 a la Guerra Civil. En 1905 la Junta de Abastecimiento de Agua fue creado por la Legislatura del Estado. Después de un cuidadoso estudio, la Ciudad decidió desarrollar la región de Catskill, como una fuente adicional de agua. La Junta de Abastecimiento de Agua procedió a planificar y construir instalaciones para incautar las aguas de la cala de Esopus, una de las cuatro cuencas de los Catskills, y para entregar el agua en toda la ciudad. Este proyecto, para desarrollar lo que se conoce como el Sistema de Catskill, incluido el embalse de Ashoka y el Acueducto Catskill y se terminó en 1915. Se convirtió posteriormente en el Departamento de la Ciudad de Abastecimiento de Agua, Gas y Electricidad para la operación y mantenimiento. El

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desarrollo resto del Sistema de Catskill, que incluye la construcción de la presa y del túnel de Schoharie Shandaken, fue terminado en 1928. En 1927 la Junta de Abastecimiento de Agua presentó un plan a la Junta de Estimación y el reparto para el desarrollo de la parte alta de la cuenca Rondout y los afluentes del río de Delaware en el Estado de Nueva York. Este proyecto fue aprobado en 1928. El trabajo se retrasó posteriormente por un recurso interpuesto por el Estado de Nueva Jersey en la Corte Suprema de los Estados Unidos a la suspensión de la Ciudad y el Estado de Nueva York, el uso de las aguas de cualquier afluente del río de Delaware. En mayo de 1931 la Corte Suprema de los Estados Unidos defendió el derecho de la ciudad para aumentar su suministro de agua de las cabeceras del río de Delaware. Construcción del Sistema de Delaware, se inició en marzo de 1937. El Sistema de Delaware fue puesto en servicio por etapas: El Acueducto de Delaware se completó en 1944, el embalse de Rondout en 1950, Neversink Embalse en 1954, Pepacton embalse en 1955 y Embalse Cannonsville en 1964. El agua para el sistema es confiscada en tres sistemas de reservorios del norte del estado, que incluyen 19 embalses y tres lagos controlados con una capacidad total de almacenamiento de aproximadamente 580 mil millones de galones. Los tres sistemas de captación de agua se han diseñado y construido con diversas interconexiones para aumentar la flexibilidad al permitir el intercambio de agua de uno a otro. Esta característica mitiga las sequías localizadas y se aprovecha del exceso de agua en cualquiera de las tres cuencas. En comparación con otros sistemas públicos de agua, el Sistema de Agua es a la vez económica y flexible. Aproximadamente el 95% del suministro total de agua se entrega al consumidor por la gravedad. Sólo alrededor del 5% del agua se bombea periódicamente para mantener la presión deseada. Como resultado, los costos de operación son relativamente insensibles a las fluctuaciones en el costo de la energía. Cuando existen condiciones de sequía, bombeo adicional se requiere. CURSO:AGUA Y ALCANTARILLADO

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RESERVORIO DE REGULACION O DISTRIBUCION Se construye con el objeto de librar a la red de distribución, de una presión grande, cuando el almacenamiento del agua esta a gran distancia o a mucha altura con respecto a la población. También sirve para satisfacer los mayores gastos de la población en las horas de máximo consumo. - Los reservorios deben ubicarse eligiendo de preferencia el punto mas elevado para dar la presión suficiente en el abastecimiento. CLASES DE RESERVORIOS DE REGULACION -

Apoyados.

-

Enterrados o semi-enterrados.

-

Tanques elevados.

De acuerdo a su forma pueden ser: -

Circulares.

-

Rectangulares.

-

Cuadrados.

De acuerdo a los materiales de construcción pueden ser: -

De albañilería.

-

De concreto o concreto armado.

-

De fierro o acero.

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TIPOS DE RESERVORIO DE REGULACION Reservorios Enterrados y Semi enterrados. - Son aquellos que tienen el depósito de agua totalmente enterrados o semi-enterrados, se les conoce también como CISTERNAS. Las formas más empleadas son las rectangulares y circulares, esta última presenta ventajas para la resistencia de las presiones interiores. Los materiales empleados para su construcción pueden ser de albañilería de piedra, ladrillo y concreto armado. Reservorios Apoyados. - Estos reservorios son aquellos cuya cimentación y piso están directamente colocados sobre la superficie del terreno. Las formas más empleadas son las rectangulares y circulares, esta última presenta ventajas para la resistencia de las presiones interiores. Los materiales empleados en su construcción pueden ser de albañilería de piedra, ladrillo, concreto armado y metálicos según su capacidad de abastecimiento. Se desarrollarán los aspectos que involucran al diseño estructural de los Reservorios Apoyados que forman parte del proyecto del sistema de agua potable. La estructura se diseñará para resistir las presiones hidráulicas y sobrecargas que les impongan como consecuencia de su uso previsto. Estas actuarán en las combinaciones indicadas según la normativa y no causarán esfuerzos que excedan los admisibles a nivel de cargas de trabajo. Elevados. - En reservorios elevados se distinguen 02 elementos fundamentales como se describe a continuación: Estructura de Soporte. - Está directamente relacionada con la altura de nivel de agua para mantener la presión requerida, también sirve de soporte para el depósito de almacenamiento, podemos encontrar las compuestas por columnas, arriostradas por vigas circulares o paredes circulares. Depósito de Almacenamiento. -También denominado “CUBA”, contiene el volumen del líquido almacenado y su capacidad, es función de la demanda

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existente. La forma se elige teniendo en cuenta factores económicos, y en algunos casos para no alterar la arquitectura de los edificios vecinos.

NORMAS UTILIZADAS EN EL DISEÑO ESTRUCTURAL Las normas que se aplican al diseño y construcción de la presente estructura son las del Reglamento Nacional de Construcciones: 

E-050 “Norma Técnica de suelos y cimentaciones”



E-020 “Norma Técnica de Cargas”



E-030 “Norma Técnica de Diseño Sismo Resistente”



E-060 “Norma Técnica de Concreto Armado “



ACI 318



ACI 350 R

ANALISIS SISMICO Para el análisis de las estructuras de almacenamiento de agua se ha aplicado programas de cómputo SAP2000, que basados en aplicación de los conceptos de elementos finitos, determinan los esfuerzos resultantes de los elementos que compone la estructura debido a las aplicaciones de cargas a las que serán sometidas. El análisis sísmico se efectuó siguiendo las indicaciones de la norma Seismic Design of Liquid-Containing Concrete Structures (ACI 350.03-06) Para el análisis, la estructura fue modelada con una malla de elementos finitos tipo shell, la cual representa tanto los muros y las losas. La malla posee tanto las propiedades del material empleado (concreto) como los espesores de los muros y losas. Las cargas hidrostáticas fueron asignadas a los muros y losas por medio de joint patterns teniendo en consideración la gradiente en la distribución de las presiones.

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Para el análisis sísmico dinámico se modeló el movimiento del agua con un conjunto de puntos a los cuales les fueron asignados la masa convectiva del agua y un constrain tipo equal con un grado de libertad traslacional en la dirección de análisis. Estos puntos fueron unidos a las paredes cilíndricas para transmitirles la fuerza sísmica por medio de resortes con una rigidez obtenida a partir de la masa de agua convectiva y el periodo convectivo hallados con la norma ACI 350.03-06. En todos los nudos de los elementos shell se consideraron, además, los grados de libertad estáticos correspondientes y se les asignaron las masas impulsivas halladas con la norma ACI 350.03-06 Para efectos de comprobación se usó además una representación estática de las solicitaciones sísmicas obtenidas con la norma ACI 350.03-06, hallándose valores muy similares a los del análisis dinámico, por lo que el diseño se realizó con los resultados de este último Luego la respuesta sísmica se obtuvo empleando el método de superposición espectral considerando como criterio de combinación la “Combinación Cuadrática Completa”, (CQC) de los efectos individuales de todos los modos.

COMBINACIONES DE CARGA Los elementos que componen las estructuras de almacenamiento de agua se diseñan por el método a la rotura. Para el diseño de los elementos de concreto se empleó la norma peruana NTE-060 y el ACI. Las combinaciones empleadas para el diseño a la rotura fueron las siguientes: 1.4 CM + 1.4 EH + 1.7 CV 1.25 CM + 1.25 CV + 1.25 EH ± 1.0 CS 0.9 CM + 0.9 EH ± 1.0 CS

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Donde: EH: Empuje Hidrostático del agua CS: Carga Sísmica CM: Carga Muerta. CV: Carga Viva. Por consideraciones de durabilidad, la envolvente de estas combinaciones fue amplificada por un factor de 1.3 (en los casos de flexión y corte) y 1.65 (en los casos de tracción) para los elementos en contacto con el agua, tal como lo indica el ACI.

DISEÑO ESTRUCTURAL DEL RESERVORIO Para el diseño estructural de reservorios de pequeñas y medianas capacidades se recomienda utilizar el método de Portland Cement Association (ref. Nro 15 y 19), que determina momentos y fuerzas cortantes como resultado de experiencias sobre modelos de reservorios basados en la teoría de Plates and Shells de Timoshenko, donde se consideran las paredes empotradas entre sí. De acuerdo a las condiciones de borde que se fijen existen tres condiciones de selección, que son: Tapa articulada y fondo articulado. Tapa libre y fondo articulado. Tapa libre y fondo empotrado. En los reservorios apoyados o superficiales, típicos para poblaciones rurales, se utiliza preferentemente la condición que considera la tapa libre y el fondo empotrado. Para este caso y cuando actúa solo el empuje del agua, la presión en el borde es cero y la presión máxima (P), ocurre en la base (ver Figura 1 ).

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Figura 1 : Presión de agua sobre la pared del reservorio P= yaxh El empuje del agua es: ya h2 b v=- 2 Donde: ya = Peso específico del agua. h = Altura del agua. b = Ancho de la pared. Para el diseño de la losa de cubierta se consideran como cargas actuantes el peso propio y la carga viva estimada; mientras que, para el diseño de la losa de fondo, se considera el empuje del agua con el reservorio completamente lleno y los momentos en los extremos producidos por el empotramiento y el peso de la losa y la pared. Para el diseño estructural de un reservorio de concreto armado de sección cuadrada se considera los resultados obtenidos del ejemplo anterior. Datos: Volumen (V) = 20 m3. Ancho de la pared (b) = 3.70m. Altura de agua (h) = 1.48 m. Borde libre (B.L.) = 0.30m. Altura total (H) = 1.78 m. Peso específico del agua (ya) = 1000 Kg/m3. Peso específico del terreno (y) = 1800 Kg/m3. Capacidad de carga del terreno (ot) = 1 Kgkm2.

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A) CALCULODE MOMENTOS Y ESPESOR (E) - Paredes El cálculo se realiza cuando el reservorio se encuentra lleno y sujeto a la presión del agua. Para el cálculo de los momentos se utilizan los coeficientes (k) que se muestran en el Anexo H (Cuadro H.5) se ingresa mediante la relación del ancho de la pared (b) y la altura de agua (h). Los límites de la relación de blh son de 0.5 a 3.0. Siendo: h = 1.48 b = 3.70 Resulta: blh = 3.711.48 = 2.50 Para la relación blh = 2.50, se presentan los coeficientes (k) para el cálculo de los momentos, cuya información se muestra en el Cuadro 1 (Coeficientes (k) para el cálculo de momentos de las paredes de reservorios cuadrados - tapa libre y fondo empotrado) Los momentos se determinan mediante la siguiente formula: Conocidos los datos se calcula: yaxh3= lOOO~(1.48)~ ya x h3 = 3242 Kg Para y = O y reemplazando valores de K en la ecuación se tiene: MxO = O Mx114 = 0.012 x 3242 = + 38.90 Kg-m. Mx112 = 0.011 x 3242 = + 35.66 Kg-m. Mx314 = - 0.021 x 3242 = - 68.08 Kg-m. CURSO:AGUA Y ALCANTARILLADO

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Mxl = - 0.108 x 3242 = - 350.136 Kg-m. Siguiendo el mismo procedimiento se calculan los momentos Mx y My para los valores de y, cuyos resultados se presentan en el Cuadro 2 y en la Figura 2.(Momentos (kg-m.) debido al empuje del agua). En el Cuadro 2 el máximo momento absoluto es: M=350.135Kg.m El espesor de la pared (e) originado por un momento "M" y el esfuerzo de tracción por flexión (ft) en cualquier punto de la pared (ver Figura 3), se determina mediante el método elástico sin agrietamiento, cuyo valor se estima mediante: 1

6𝑀 2 𝑒=[ ] 𝑓𝑡𝑥𝑏 Donde: ft = 0.85 (f'c)ln = 11.25 Kglcm2. f'c= 175 Kg/cm2. M = 350.136 Kg-m. b = 100cm. Reemplazando los datos en la ecuación 6.2, se tiene: e = 13.67 cm. Para el diseño se asume un espesor: e = 15 cm. Losa de cubierta

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La losa de cubierta será considerada como una losa armada en dos sentidos y apoyada en sus cuatro lados. Figura 2 (DIAGRAMA DE MOMENTOS VERTICALES (Kq-m1 b) DIAGRAMA DE MOMENTOS HORIZONTALES I Kq - m) Figura 3 : Máximo momento absoluto originado por el empuje del agua Calculo del espesor de la losa: Espesor de los apoyos = 0.15 cm. Luz interna = 3.70 m Luz de cálculo (L) = 3.7 +

2(0.15) 2

L= 3.85 m Espesor e = L/36= 0.10m Según el Reglamento Nacional de Construcciones para losas macizas en dos direcciones, cuando la relación de las dos es igual a la unidad, los momentos flexionantes en las fajas centrales son: 𝑀𝐴 = 𝑀𝐵 = 𝐶𝑊𝐿3 Donde C = 0.036 Peso propio = 0.10 x 2400 = 240 Kg/m2 Carga viva

= 150 Kg/m2

W=390Kg/m2 Reemplazando en la ecuación, se tiene: MA = MB = 208.11 Kg-m.

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Conocidos los valores de los momentos, se calcula el espesor útil "d" mediante el método elástico con la siguiente relación: 1

𝑀 2 𝑑=[ ] 𝑅𝑏 Siendo: M=MA=MB=208.11 Kg-m. b = 100 cm. 𝑅=

1 𝑥𝑓𝑠𝑥𝑗𝑥𝑘 2

𝑛(1) = 10 𝑘 (2) = 0.361 𝐽 =1−

𝑘 = 0.879 3

Resultando R = 12.53 y reemplazando los valores en la ecuación, se obtiene: d = 4.07 cm. (1)n = Es/Ec=(2.1x106)/(W'5x4200x(f'c)L Para W = 2.4 Tnlm3 y f'c = 175 Kg/cm2 (2) k = Il(l+fs/(nfc)) Para fs = 1400 Kg/cm2 y fc = 79 Kg/cm2 El espesor total igual a 6.57 cm; = 10 cm.). Para (e), considerando un recubrimiento de 2.5 cm., será siendo menor que el espesor mínimo encontrado (e el diseño se considerad = 10 - 2.5 = 7.50 cm. Losa de fondo Asumiendo el espesor de la losa de fondo igual a 0.15 m. y conocida la altura de agua de 1.48 m., el valor de P será: CURSO:AGUA Y ALCANTARILLADO

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Peso propio del agua 1.48 x 1000 = 1480 Kg/m2. Peso propio del concreto 0.15 x 2400 = 360 Kg/m2. W = 1840 Kg/m2. La losa de fondo será analizada como una placa flexible y no como una placa rígida, debido a que el espesor es pequeño en relación a la longitud; además la consideraremos

apoyada

en

un

medio

cuya

rigidez

aumenta

con

el

empotramiento. Dicha placa estará empotrada en los bordes. Debido a la acción de las cargas verticales actuantes para una luz interna de L = 3.70 m., se originan los siguientes momentos: Momento de empotramiento en los extremos: 𝑀=−

𝑊𝐿3 = −131.20𝑘𝑔. 𝑚 192

Momento en el centro: 𝑀=−

𝑊𝐿3 = −65.60𝑘𝑔. 𝑚 384

Para losas planas rectangulares armadas con armaduras en dos direcciones, Timoshenko(') recomienda los siguientes coeficientes: Para un momento en el centro = 0.0513 Para un momento de empotramiento = 0.529 Momentos finales: Empotramiento (Me) = 0.529 x (- 13 1.20) = - 69.4 Kg-m. Centro (Mc) = 0.0513 x 65.60 = 3.36 Kg-m.

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Chequeo del espesor: El espesor se calcula mediante el método elástico sin agrietamiento considerando el máximo momento absoluto (M = 69.40 Kg-m) con la siguiente relación: 1

6𝑀 2 𝑒=[ ] 𝑓𝑡𝑥𝑏 Siendo: ft = 0.85 (f'c)'" = 11.244 para f'c=175 Kglcm2 resulta e = 6.08 cm. Dicho valor es menor que el espesor asumido (15 cm.) y considerando el recubrimiento de 4 cm. resulta: d= 11 cm. Distribución de armadura: Para determinar el valor del área de acero de la armadura de la pared, de la losa de cubierta y de fondo, se considera la siguiente relación: 𝐴𝑠 =

𝑀 𝑓𝑠𝑗𝑑

Donde: M = Momento máximo absoluto en Kg-m. fs = Fatiga de trabajo en Kg/cmZ. j = Relación entre la distancia de la resultante de los esfuerzos de compresión al centro de gravedad de los esfuerzos de tensión. d = Peralte efectivo en cm. Con el valor del área acero (As) y los datos indicados en el Cuadro 3, se calculará el área efectiva de acero que servirá para definir el diámetro y la distribución de armadura.

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Los valores y resultados para cada uno de los elementos analizados se muestran en el Cuadro 3. Pared Para el diseño estructural de la armadura vertical y horizontal de la pared del ejemplo se considera el momento máximo absoluto, por ser una estructura pequeña que dificultaría la distribución de la armadura y porque el ahorro en términos económicos no sería significativo. Para la armadura vertical resulta un momento (Mx) igual a 350.136 kg-m. y para la armadura horizontal el momento (My) es igual a 239.9 1 Kg-m. Dichos valores se observan en el Cuadro 2. Para resistir los momentos originados por la presión del agua y tener una distribución de la armadura se considera fs.=900Kglcm2 y n =9(1) . Conocido el espesor de 15 cm. y el recubrimiento de 7.5 cm. se define un peralte efectivo d = 7.5 cm. El valor de j es igual a 0.85 definido con k = 0.441. La cuantía mínima se determina mediante la siguiente relación: 𝐴𝑠𝑚𝑖𝑛 = 0.0015𝑏𝑥𝑐

; 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑏 = 100 ; 𝑒 = 15𝑐𝑚

La información adicional, los resultados, la selección del diámetro y la distribución de la armadura se muestran en el Cuadro 3. Losa de cubierta Para el diseño estructural de armadura se considera el momento en el centro de la losa cuyo valor permitirá definir el área de acero en base a la ecuación. Para el cálculo se consideran: M = 208.11 Kg-m. fs = 1400 Kg/cm2. j =0.879.

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d = 7.5 cm. Los valores de M, fs, j y d fueron desarrollados en el item 6.4a. La cuantía mínima recomendada es: As min. = 0.0017 b x e = 1.70 cm2. para: b = 100 y e = 10 cm. Los resultados se muestran en el Cuadro 3. Losa de fondo Como en el caso del cálculo de la armadura de la pared, en la losa de fondo se considera el máximo momento absoluto de 69.40 Kg-m. Cuyo valor, al igual que el peralte (d= 11 cm.). Para determinar el área de acero se considera fs=900Kg/cm2 y n = 9. El valor de j es 0.85 definido por k=0.441. Se considera una cuantía mínima de: As min. = 0.0017 x b x e = 2.55 cm2. Para b = 100 y e = 15 cm. Los resultados se observan en el Cuadro 3. En todos los casos, cuando el valor de área de acero (As) es menor a la cuantía mínima (As min.), para la distribución de la armadura se utilizará el valor de dicha cuantía. Chequeo por esfuerzo cortante y adherencia El chequeo por esfuerzo cortante tiene la finalidad de verificar si la estructura requiere estribos o no; y el chequeo por adherencia sirve para verificar si existe una perfecta adhesión entre el concreto y el acero de refuerzo. CURSO:AGUA Y ALCANTARILLADO

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A continuación, se presenta el chequeo en la pared y losa de cubierta. Pared Esfuerzo cortante: 𝑉=

𝛾𝑎ℎ2 2

La fuerza cortante total máxima (V), será: Reemplazando valores en la ecuación, resulta: V = 1095.20 Kg. El esfuerzo cortante nominal (v), se calcula mediante: 𝑉=

𝑉 𝑗𝑏𝑑

Conocidos los valores y reemplazando j = 718 en la ecuación, tenemos: V=1.67kg/m2 El esfuerzo permisible nominal en el concreto, para muros no excederá a: Vmax = 0.02 f'c = 3.5 Kg/cm2. para f'c = 175Kg/cmZ. Por lo tanto, las dimensiones del muro por corte satisfacen las condiciones de diseño. Adherencia: Para elementos sujetos a flexión, el esfuerzo de adherencia en cualquier punto de la sección se calcula mediante: Siendo: 𝑢=

𝑉 ∑ 𝑗𝑑 CURSO:AGUA Y ALCANTARILLADO

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TEMA: RESERVORIO 3

∑0 𝑝𝑎𝑟𝑎 ∅ ¨ @ 11 cm. = 27.30 8 V = 1095.20 Kg/cm2. u = 6.29 Kg/cm2. El esfuerzo permisible por adherencia (u máx.) para f'c=175 Kg/cm2, es: u max = 0.05 f'c = 8.75 Kg/cm2. Siendo el esfuerzo permisible mayor que el calculado, se satisface la condición de diseño. Losa de Cubierta Esfuerzo Cortante: La fuerza cortante máxima (V) es igual a: 𝑉=

𝑊𝑆 = 481𝑘𝑔/𝑚 3

Donde la luz interna (S) es igual a 3.7 m. y el peso total (W), es igual 390 Kglm2. El esfuerzo cortante unitario (v) se calcula con la siguiente ecuación: 𝑉

𝑉 = 𝑏𝑑 = 0.64𝑘𝑔/𝑐𝑚2 El máximo esfuerzo cortante unitario (v max) es: v max = 0.29 (175)'" = 3.83 Kg/cm2. El valor de v max. muestra que el diseno es el adecuado. Adherencia: 𝑉=∑

𝑉

0 𝐽𝑑

=

6.08𝑘𝑔 𝑐𝑚2

, 𝑝𝑎𝑟𝑎 ∑0 = 12

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TEMA: RESERVORIO

Siendo u max = 0.05 f'c = 8.75 Kg/cm2, se satisface la condición de diseño.

Período y caudales de diseño Las obras de agua potable no se diseñan para satisfacer sólo una necesidad del momento, sino que deben prever el crecimiento de la población en un período de tiempo prudencial que varía entre 10 y 40 años; siendo necesario estimar cuál será la población futura al final de este período. Con la población futura se determina la demanda de agua para el final del período de diseño. a) Período de diseño En la determinación del tiempo para el cual se considera funcional el sistema, intervienen una serie de variables que deben ser evaluadas para lograr un proyecto económicamente viable. Por lo tanto, el período de diseño puede definirse como el tiempo en el cual el sistema será 100% eficiente, ya sea por capacidad en la conducción del gasto deseado o por la existencia física de las instalaciones. Para determinar el período de diseño, se consideran factores como: Durabilidad o vida útil de las instalaciones, factibilidad de construcción y posibilidades de ampliación o sustitución, tendencias de crecimiento de la población y posibilidades de financiamiento. Aun así, la norma general para el diseño de infraestructura de agua y saneamiento para centros poblados rurales recomienda un período de diseño de 20 años. b) Cálculo de población de diseño El proyectista adoptará el criterio más adecuado para determinar la población futura, tomando en cuenta para ello datos censales y proyecciones oficiales u otra fuente que refleje el crecimiento poblacional, los que serán debidamente sustentados. c) Caudales de diseño

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La importancia del reservorio radica en garantizar el funcionamiento hidráulico del sistema y el mantenimiento de un servicio eficiente, en función a las necesidades de agua proyectadas y el rendimiento admisible de la fuente. Un sistema de abastecimiento de agua potable requerirá de un reservorio cuando el rendimiento admisible de la fuente sea menor que el gasto máximo horario (Qmh). En caso que el rendimiento de la fuente sea mayor que el Qmh no se considerá el reservorio, y debe asegurarse que el diámetro de la línea de conducción sea suficiente para conducir este caudal, que permita cubrir los requerimientos de consumo de la población. En algunos proyectos resulta más económico usar tuberías de menor diámetro en la línea de conducción y construir un reservorio de almacenamiento. Demanda de agua Factores que afectan el consumo Los principales factores que afectan el consumo de agua son: El tipo de comunidad, factores económicos y sociales, factores climáticos y tamaño de la comunidad. Independientemente que la población sea rural o urbana, se debe considerar el consumo doméstico, el industrial, el comercial, el público y el consumo por pérdidas. Las características económicas y sociales de una población pueden evidenciarse a través del tipo de vivienda, siendo importante la variación de consumo por el tipo y tamaño de la construcción. El consumo de agua varía también en función al clima, de acuerdo a la temperatura y a la distribución de las lluvias; mientras que el consumo per cápita, varía en relación directa al tamaño de la comunidad.

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Demanda de dotaciones Considerando los factores que determinan la variación de la demanda de consumo de agua en las diferentes localidades rurales; se asignan dotaciones con valores definidos para cada una de las regiones del país (cuadro 1).

Variaciones periódicas Para suministrar eficientemente agua a la comunidad, es necesario que cada una de las partes que constituyen el sistema satisfaga las necesidades reales de la población; diseñando cada estructura de tal forma que las cifras de consumo y variaciones de las mismas, no desarticulen todo el sistema, sino que permitan un servicio de agua eficiente y continuo. La variación de consumo está influenciada por diversos factores, tales como: tipo de actividad, hábitos de la población, condiciones de clima, etc. La dotación o la demanda per cápita, es la cantidad de agua que requiere cada persona de la población, expresada en litros/habitante/día. Conocida la dotación, es necesario estimar el consumo promedio diario anual, el consumo máximo diario y el consumo máximo horario. El consumo diario anual servirá para el cálculo del volumen del reservorio de almacenamiento y para estimar el consumo máximo diario y horario. - Consumo promedio diario anual (Qm) CURSO:AGUA Y ALCANTARILLADO

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TEMA: RESERVORIO

El consumo promedio diario anual, se define como el resultado de una estimación del consumo per cápita para la población futura del período de diseño, expresada en litros por segundo (l/s.). - Consumo máximo diario (Qmd) y horario (Qmh) El consumo máximo diario corresponde al máximo volumen de agua consumido en un día a lo largo de los 365 días del año; mientras que el consumo máximo horario, es el máximo caudal que se presenta durante una hora en el día de máximo consumo. Los coeficientes recomendados y más utilizados son del 130% para el consumo máximo diario (Qmd) y del 200%, para el consumo máximo horario (Qmh) Consumo máximo diario (Qmd) = 1,3 Qm (l/s) Consumo máximo horario (Qmh) = 2,AA’;H0 Qm (l/s) Ubicación Los reservorios se deben ubicar en áreas libres. El proyecto deberá incluir un cerco que impida el libre acceso a las instalaciones. La ubicación está determinada principalmente por la necesidad y conveniencia de mantener la presión en la red dentro de los límites de servicio, garantizando presiones mínimas en las viviendas más elevadas y presiones máximas en las viviendas más bajas, sin embargo, debe priorizarse el criterio de ubicación tomando en cuenta la ocurrencia de desastres naturales. De acuerdo a la ubicación, los reservorios pueden ser de cabecera o flotantes. En el primer caso se alimentan directamente de la captación, pudiendo ser por gravedad o bombeo y elevados o apoyados, y alimentan directamente de agua a la población. En el segundo caso, son típicos reguladores de presión, casi siempre son elevados y se caracterizan porque la entrada y la salida del agua se hacen por el mismo tubo. CURSO:AGUA Y ALCANTARILLADO

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Considerando la topografía del terreno y la ubicación de la fuente de agua, en la mayoría de los proyectos de agua potable en zonas rurales los reservorios de almacenamiento son de cabecera y por gravedad. El reservorio se debe ubicar lo más cerca posible y a una elevación mayor al centro poblado. Excavaciones para cimentación del reservorio Las excavaciones para las estructuras de cimentación del reservorio serán efectuadas de acuerdo a las líneas, rasantes y elevaciones indicadas en los planos. Las dimensiones de las excavaciones serán tales que permitan colocar en todas sus dimensiones la estructura de cimentación. Los niveles de cimentación que aparecen indicados en los planos, podrán ser modificados por el inspector o proyectista en caso de considerarlo necesario para asegurar una cimentación satisfactoria. La excavación deberá ser bien nivelada y cualquier exceso de excavación se rellenará con concreto de la misma calidad de la cimentación. De no alcanzarse el nivel de terreno indicado de cimentación, deberá colocarse subzapatas de concreto de f’c=100 kg/cm2 con 25% de piedras grandes, cuyo tamaño máximo sea 200 mm. Espaciamiento de excavaciones El espaciamiento de la excavación con respecto a las paredes de los componentes de toda infraestructura de alcantarillado, dependerá de la profundidad,

el

tipo

de

terreno,

el

procedimiento

constructivo,

etc.;

recomendándose que en el fondo de toda excavación se mantengan los siguientes espaciamientos: - En reservorios, cisternas, estaciones de bombeo y rebombeo: 0,60 – 1,00 m. - En tuberías y ductos: 0,15 – 0,30 m.

Drenaje

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En todo momento, durante el período de excavación hasta su terminación e inspección final y aceptación, se proveerá de medios y equipos adecuados mediante los cuales se pueda extraer en forma inmediata toda el agua que entre en el momento de la excavación en las diferentes partes de la obra. No se permitirá que suba el agua o se ponga en contacto con la estructura, hasta que el concreto y/o mortero haya obtenido fragua satisfactoria y, de ninguna manera antes de seis (06) horas de haber colocado el concreto y/o mortero. El agua bombeada o drenada de la obra, será eliminada de una manera adecuada, sin daño a las propiedades adyacentes, pavimentos, veredas u otra obra en construcción. Relleno y compactación Comprende el relleno con material removido, extraído de la zona y colocación, perfilándola hasta lograr un grado de compactación que se indica en los planos de cimentación. Se tomarán las previsiones necesarias para la consolidación del relleno, que protegerá las estructuras enterradas. El relleno podrá realizarse con el material de la excavación, siempre que cumpla con las características establecidas en las definiciones del "Material Selecto" y/o "Material Seleccionado". Si el material de la excavación no fuera el apropiado, se reemplazará por "Material de Préstamo". Estructuras que componen los reservorios elevados Las estructuras de concreto armado que componen los reservorios elevados son: - La cimentación. - La estructura de soporte, que puede ser columnas arriostradas o un fuste cilíndrico. - La cuba de almacenamiento.

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Procedimiento constructivo del reservorio INTZE Previo a la construcción propiamente dicha, se deben realizar obras preliminares en el sitio donde se erigiría el reservorio; tales como la limpieza del terreno, el acondicionamiento de acceso a la obra, la movilización de maquinarias, equipos y materiales a la obra; así como, el replanteo en planta y en elevación de la construcción. Asimismo, se debieron realizar instalaciones provisionales antes del inicio de la construcción, tales como el acondicionamiento de un almacén, acondicionamiento de oficinas, comedores, vestuarios y servicios higiénicos para el personal. Una vez realizados estos trabajos preliminares, se procede a la construcción del reservorio tipo INTZE, cuyo proceso constructivo se describe a continuación. Cimentación Para realizar la cimentación; preliminarmente, se debe ejecutar las labores de limpieza del terreno, el acondicionamiento de acceso a la obra, la movilización de materiales y equipos, el trazo y replanteo del lugar de la construcción, etc. Se empieza por una excavación de volumen de tierra en banco de 501.2 m3, utilizando una retroexcavadora. La excavación debe ser precisa para evitar más adelante tener que utilizar una mayor cantidad de concreto en el vaciado o en su defecto tener que emplear encofrado para el vaciado de esta. Una vez hecha la excavación, se obtiene una superficie plana de 143m2. En primer lugar, se efectúa el perfilado de la superficie utilizando palas y rastrillos. Luego se compacta el terreno (con un 8% de humedad) con un compactador vibratorio tipo plancha de 7 HP.

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Finalmente, se procede al vaciado de la falsa zapata, la zapata y el sobrecimiento armado, los cuales se detallan a continuación: Falsa Zapata Consiste en el vaciado de concreto ciclópeo, conformado por un concreto premezclado con f´c=100Kg/cm2 con un 25% de piedra grande con un tamaño máximo nominal de 8”. Al mismo tiempo que se vacía el concreto de volumen 180.9m3 con una bomba, se arrojan piedras desde la superficie y se acomoda el concreto con la ayuda de palas. Finalmente, se nivela y regla la superficie y se deja unos dowells embebidos en el concreto para que crear unas llaves de unión entre la falsa zapata y la zapata. Zapata y Sobrecimiento Armado Para el vaciado de la zapata, se dejan dados de 7.5cm de lado para dar el recubrimiento de la zapata; se colocan cada 1.20m bajo los fierros radiales de ¾”, que a su vez sirven de apoyo a los fierros circulares de 5/8”. Luego, de colocar el acero de la zapata se arman los estribos de ½” del sobrecimiento y los fierros circulares del mismo que constan de 3 fierros de ¾” y 12 de 5/8”. Posteriormente, se colocan los fierros verticales de arranque del fuste de ½” de diámetro que tienen 3.0m, 4.5m y 6.0m de longitud para asegurar un traslape de armadura menor al 50%. La armadura mantiene su posición durante el vaciado de concreto asegurándose así el correcto montaje del encofrado deslizante. El vaciado de la zapata se hace; generalmente, con concreto premezclado de f´c=210 Kg./cm2 y una bomba. Se emplean dos vibradores, los cuales no deben estar en contacto directo con la armadura. El volumen de concreto a vaciar es de 120.57m3 y por cada 30m3 vaciados se sacan probetas de muestra para ensayos

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a compresión en el laboratorio. Finalmente, se hizo el nivelado, reglado y curado con agua por 7 días. Para el encofrado del sobrecimiento se emplean moldes prefabricados uniéndolos entre sí por medio de alambres Nº 16, los cuales fueron montados sobre la zapata ya endurecida. El vaciado del sobrecimiento armado, se realizar con concreto premezclado, un f´c=210 Kg. /cm2 y una bomba; así mismo, se emplean dos vibradores. Se debe dejar el mejor acabado posible para facilitar la instalación del encofrado deslizante. Se vacía un total de 11.42m3 y se sacan probetas al igual que para el vaciado de la zapata. Finalmente, se cura el concreto por 7 días para desencofrar el sobrecimiento. Luego, se realiza el perfilado del terreno ubicado en la parte interna de la estructura para que se pueda ejecutar sin problemas el montaje del encofrado deslizante. Figura Nº 27: Vista en plata Zapata y Sobrecimiento.

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TEMA: RESERVORIO

Encofrado deslizante en el Fuste Armado del encofrado Para la construcción del fuste, la armadura fue previamente habilitada en el taller de la obra. El transporte hasta el lugar de montaje de la obra, de dicha armadura, así como de las barras de trepar se realizó por medio de una grúa hidráulica telescópica haciendo uso de jaulas especiales que se suspenden del gancho de la grúa. Se procede a habilitar las partes del encofrado deslizante. Los tablones de 2”x12” que componen las cerchas superiores e inferiores deben disponerse en escalones del mismo sentido y están unidos entre sí por medio de pernos de ½”x5”. Las cerchas deben apoyarse en barrotes temporales hasta que el machihembrado de

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TEMA: RESERVORIO

1”x3”x3.5´ fuera clavado completamente a ellas con la ayuda de dos clavos. Asimismo, se coloca jabón en las juntas del machihembrado con la finalidad de evitar la pérdida de la lechada de concreto. Con la finalidad de proporcionar una inclinación al encofrado deslizante, se emplean cerchas con diferentes radios, el escantillón y el nivel de mano. Asimismo, se clavan los barrotes y diagonales para proporcionar rigidez al encofrado deslizante con medidas de 2”x4”x41cm y 2”x4”x56cm, respectivamente. Una vez confeccionados los paneles interiores y exteriores del encofrado se proceden a separarlos por paños, para montarlos fácilmente encima del sobrecimiento armado. Como se indica, primero se colocará los paneles interiores del encofrado, luego el acero de 3/8” de refuerzo horizontal espaciado 20cm hasta que supere la altura del panel, asegurándose con alambre Nº16 a la armadura de arranque vertical; seguidamente, se instalaron los paneles exteriores del encofrado. La construcción de la plataforma superior de trabajo del fuste y la instalación de los Yugos metálicos se realizará en paralelo. Para la construcción de la plataforma superior, se colocará dos vigas metálicas principales W10X54 paralelas al futuro puente losa y vigas metálicas transversales con la misma sección (Ver Figura 27). Figura Nº 28: Emparrillado de vigas metálicas para la plataforma de trabajo

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Estas al mismo tiempo se apoyaban en la cercha superior del panel interior las cuales fueron aseguradas empleando pernos de sujeción. El siguiente paso fue la colocación de viguetas de madera que eran recibidas por las vigas metálicas y cuyas dimensiones eran 6”x6” y 4”x8” y la colocación de tablas de 2”x10”. También se debe hacer un manhole de 80cmx80cm y colocar las plataformas inferiores; asimismo se replantea la posición de los moldes y marcos y se ubican los separadores de la armadura. Los Yugos se aseguran de tal forma que se evite el movimiento relativo entre montantes y traviesas. Por otro lado, se colocarán las instalaciones de control de la horizontalidad y la verticalidad del encofrado deslizante. Se monta también en la plataforma superior el tablero de mandos eléctrico que proporciona energía a la bomba de los gatos y al mismo tiempo proporciona energía para el alumbrado en el turno de noche.

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Se colocarán también los gatos con una capacidad de carga de 3 toneladas de capacidad cada uno, las vainas para la recuperación de las barras de trepar de 25 mm. Para la obra se emplearon un total de 21 gatos en al vaciado del fuste. Llenado y Arranque inicial del encofrado Luego de tener nivelada la plataforma y haber hecho todas las pruebas del caso necesarias. Se da inicio al llenado del encofrado hasta una altura de 25cm antes de la parte superior del panel. Este rellenado debe durar un aproximado de 2.5 horas y el encofrado despega luego de haber transcurrido 3 horas desde el vaciado de la primera capa de concreto, tiempo necesario como para que el concreto esté lo suficientemente duro para desencofrarlo y al mismo tiempo lo suficientemente fresco como para evitar que el concreto se pegue al encofrado. Luego se verifica que todos los gatos se hayan elevado lo necesario y que todos se mantengan en el mismo plano horizontal. Esto no se cumple cuando una ligadura está sin soldar o un fierro está enganchado; el gato está bloqueado o contiene aire, en cuyo caso se abrirá el grifo y se evacuará el aire; cuando el gato está retardado, se le ayudará con una bomba de mano acoplada a él; o puede ser que el gato esté averiado, en cuyo caso se reemplazará el gato. Para el vaciado del fuste se emplea un concreto con f´c=210Kg/cm2, con un slump de entre 3” y 4”; además, se uso una mezcladora de 11p3, un vibrador de 11/2”, un montacargas de 3 ton, una grúa hidráulica telescópica con un brazo de 45m (regulable) de 1.8 ton de capacidad para el traslado de material. Así mismo, se trabajará en dos turnos de 12 horas cada uno para asegurar un vaciado continuo las 24 horas del día y contará con el aporte de 26 personas por turno. Cabe resaltar que el deslizado se recomienda que empiece en la mañana para mantener un deslizamiento continuo a lo largo de la construcción del fuste. Las capas o tongadas de vaciado fueron siempre de 20cm, no comenzando con otra sin antes haber concluido con el vaciado a lo largo de todo el perímetro de la

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TEMA: RESERVORIO

circunferencia del fuste. Además, siempre se dejarán los 10cm de separación entre el concreto vaciado y la parte superior del panel. Figura Nº 29: Arranque del encofrado deslizante

Actividades durante el deslizamiento A medida que se desarrolla el deslizamiento del fuste (alrededor de 1.50m a 2.0m de deslizamiento), se procederá al montaje de la plataforma inferior de trabajo; es decir, se colocarán las tablas para el tránsito del personal y los tirantes horizontales. Por otro lado, se colocará un marco de 1.00m x 2.10m de altura para la puerta de acceso al tanque en la cota +0.20m. Una vez hecho esto, el trabajo se desarrolla; básicamente, en las plataformas de trabajo. A continuación, se detallan las actividades hechas durante el deslizamiento en cada una de las plataformas de trabajo. Sobre la plataforma de trabajo superior

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TEMA: RESERVORIO 

El deslizamiento será continuo a una velocidad promedio que oscila entre 5-30 cm/h



Los mecánicos que estén de turno en el trabajo controlarán el nivel del encofrado deslizante cada 2-5 ascensos, en el caso de encontrar desniveles se empleará una bomba manual.



Se ensamblan las barras de trepar a medida que el encofrado se eleva. Es importante volver a mencionar que las barras de trepar de la primera fila no deben tener la misma longitud, para que todas las uniones no se hagan en un mismo plano horizontal.



Se continúa el vaciado por capas de 20 cm, manteniendo una distancia de 10cm entre el concreto y la parte superior del panel del encofrado. El orden de vaciado del concreto será modificado al menos cuatro veces por turno de trabajo, para que no se produzcan desplazamientos en el plano horizontal del encofrado. El sentido de circulación de los obreros será también cambiado, al igual que los transportes horizontales del concreto.



A lo largo del vaciado, se sacarán probetas y se comprobará la calidad del concreto.



La colocación de la armadura que se eleva con la ayuda de jaulas se hará de manera continua, uniendo con alambre las barras horizontales a las verticales en todos los puntos donde se intersecten.



Se fijarán moldes, los que se fijarán a la armadura que los enmarca de 10x40cm cada 88.3cm para las tornapuntas de 4”x6”x4.75m en la cota +18.30m, 4 moldes de 25x80cm para las vigas del puente losa en la cota +19.55m, 8 moldes de 30x45cm para las tornapuntas metálicas W10x54 en la cota +20.15, moldes de 10x40cm cada 88.3cm para las tornapuntas de 4”x6”x2.20m en la cota +20.63m y los marcos de 40x40cm para las ventanas de la cota +21.45m.

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TEMA: RESERVORIO 

Arriostramiento de las barras de trepar que atraviesan los huecos de las puertas y ventanas. El procedimiento es vaciar un pilar de concreto alrededor de la barra para luego demoler a este.

Figura Nº 30: Guía para la colocación del acero vertical durante el deslizamiento

Figura Nº 31: Guía para la colocación del acero vertical durante el deslizamiento

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TEMA: RESERVORIO

Sobre la plataforma de trabajo inferior 

Controlar el grado de endurecimiento del concreto.



Reparación de los defectos que se pudieran encontrar en el concreto (segregaciones).



Acabado de la cara expuesta del concreto, embadurnándolas con una brocha mojada en lechada de concreto o con mortero de cemento.

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TEMA: RESERVORIO 

Extracción cuidadosa de los marcos y moldes de los huecos antes mencionados, reemplazándolos por puntales en el caso de huecos de más de 1m.



Clasificación de los marcos y moldes extraídos, para verificar cuales están en buen estado.



Curado del concreto con curador químico o con agua.

Además, cabe mencionar que a lo largo de la construcción se dejaron los huecos para la instalación hidráulica; para permitir el paso de la tubería de rebose y limpia a la red de desagüe, el paso de la tubería de aducción a la caja de medidor de caudal y el paso de la tubería de impulsión a la red general de agua. Finalmente, no se llegaron a vaciar en un primer momento los últimos 40cm del deslizado, con la finalidad de amarrar con alambre Nº 8 los paneles del encofrado. Estos alambres espaciados a 1.00m entre sí se amarraron a la cercha superior de cada panel (panel interior y exterior), atravesando el espesor de la pared. Luego se vacía los 40cm y se espera el tiempo suficiente como para que todo el poso del encofrado recaiga sobre las paredes el fuste y se pueda retirar los gatos, los yugos y las barras de trepar. El volumen total vaciado en el fuste será de 222.75m3 y se extraerá para control de calidad 6 probetas estándar. Se tiene un deslizamiento promedio de 19.5cm/h, producto de haber deslizado unos 23.40m durante 5 días y 5 noches. Puente Losa: Una vez habilitado el acero, se procede al armado de los andamios hasta llegar a la cota donde se construiría el puente losa. Dicho puente, se construye por el método tradicional de encofrados. En primer lugar, se arman los encofrados de madera; en segundo lugar, se habilita el acero de refuerzo anclándolo en las paredes del fuste; en tercer lugar, se refuerza la plataforma superior con vigas metálicas apoyadas en unos huecos

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TEMA: RESERVORIO

dejados durante el deslizamiento del fuste con el propósito de apoyar un winche al centro de la plataforma y con ello poder subir el concreto para el vaciado; finalmente, se vacía un total 5.61m3 y se extraen dos probetas para el ensayo respectivo. Encofrado del Tronco Cónico y Bóveda. Para el encofrado del tronco cónico y la bóveda se emplearon vigas soleras de 4”x8” y tornapuntas de 4”x6”. Las tornapuntas se fijarán a los huecos, previamente dejados, del fuste del reservorio ya construido. Seguidamente, con la ayuda de una grúa se levantaron las vigas soleras y se aseguraron a las tornapuntas usando dos tablillas y clavos. Así se siguió en forma continua la colocación de las 74 tornapuntas y 37 soleras restantes. El siguiente paso, fue colocar las barandas y la tabla encima de las soleras y se empieza el encofrado del tronco cónico, la bóveda y las vigas V-3, V-4 y V-5; empleando todos los elementos ya diseñados con anterioridad. Antes del vaciado, se coloca una cinta aislante entre las juntas producidas por la unión de los paneles de triplay con el fin de evitar que se escape el agua de la mezcla recién vaciada. Asimismo, se deja los huecos necesarios para la instalación hidráulica que permita el paso de la tubería de aducción a la cuba y el paso de la tubería de limpieza también a la cuba. La habilitación del acero de refuerzo previo al vaciado se realizará después de concluido el encofrado con excepción de la viga V-4; esta se encofra primero en uno de sus lados, luego se colocará el acero de refuerzo y finalmente se encofrará la otra cara de la viga. El traslape del acero se realizará de la tal forma que abarque menos del 50% de la sección transversal. Así como, con el empleo de dados de concreto y tablillas se confina a la estructura el recubrimiento requerido.

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TEMA: RESERVORIO

Finalmente, antes del vaciado se coloca water stop a lo largo de las vigas V-3 y V5 para darle estanqueidad a la cuba. El concreto vaciado debe tener un f´c=280 Kg/cm2 se vacía de abajo hacia arriba y se cambia la dirección del vaciado del concreto para evitar que este llegue a su fragua inicial. El volumen empleado en este caso será de 89.9 m3 y se extraerán 2 probetas como control de calidad. El curado se realizará con agua durante 7 días. Figura Nº 32: Elevación tronco cónico y Bóveda

Encofrado deslizante de la Cuba y Chimenea Una vez terminado el tronco cónico y la bóveda, se procede a construir las paredes del reservorio propiamente dicho (cuba) y la chimenea para la circulación de las tuberías de agua. El procedimiento constructivo para estos dos elementos

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TEMA: RESERVORIO

del reservorio es; prácticamente, el mismo que para el fuste con algunas diferencias que se mencionan a continuación. A diferencia del fuste, para la construcción de la cuba y la chimenea se debió hacer uso de una grúa desde el inicio para subir todos los elementos que formaron parte del encofrado deslizante. Para el fondo de la Cuba, se colocaron radialmente 21 vigas rectangulares de 4”x6”x1/8” de sección que sirven de apoyo a las paredes del encofrado interno de la pared de la Cuba y conformaron junto con algunos tablones la segunda plataforma de trabajo. No se emplean plataformas inferiores para la parte interna de la cuba debido a su relativa poca altura, lo cual permite realizar los trabajos con facilidad. Donde sí se emplean plataformas inferiores es en la parte externa de la Cuba debido al trabajo en altura que se debe realizar. Una vez montados todos los paneles y cerchas del encofrado, se procede al armado de la plataforma superior (primera plataforma) que consiste en 32 vigas metálicas W10x25 colocadas radialmente y tablas de 2”x12”x10´ (colocadas en contorno) y paneles de triplay de 4´x8´x19mm. Para el encofrado de la Cuba se emplearon 29 gatos y para el encofrado de la chimenea se emplearon 5 gatos. Todos lo gatos con una capacidad de 3Ton cada uno. Para luego instalar los instrumentos de control de la verticalidad y horizontalidad de la estructura. En concreto empleado para la construcción de la Cuba y la Chimenea debe ser de un f´c=280 Kg/cm2. Así mismo, se empleará un vibrador de 11/2”, la mezcladora a emplearse será de 11 p3; además, de una grúa hidráulica. Para continuar con el vaciado ininterrumpido, se trabajarán dos turnos, cada uno debe durar 12 horas y contará con 24 personas por turno.

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TEMA: RESERVORIO

Se dispondrá de un latón metálico en la zona de construcción de 1.50mx1.50m de capacidad para recepcionar el concreto subido por la grúa hidráulica que poseía un cubo metálico de acero de 0.6m3 de capacidad para surtir concreto. Luego se repartirá el concreto a las diferentes carretillas, las cuales llevan el concreto hasta el encofrado. El vaciado será similar al del fuste y se usarán capas de 20cm de espesor. Se dejarán todos los ductos y aberturas necesarias para colocar la tubería de rebose al vertedero. Para el curado del concreto, se empleará un curador químico para la parte exterior de la Cuba y el resto se curará con agua. Similar al desarrollo del fuste cuando se llegaba al final de la construcción de la Cuba, se optará por anclar a las paredes de la Cuba y Chimenea el encofrado deslizante y así poder desmontar los gatos, los Yugos, las barras de trepar, etc. El volumen total de vaciado en dichos elementos será; aproximadamente, de 39m2 y se extraerá 6 probetas estándar. Por otro lado, se tendrá un avance promedio de 19.7cm/h, producto de hacer unos 3.15m durante 16 horas al día. El desplazamiento debe empezar a la 1:00pm y debe terminar a las 5am. Figura Nº 33: Vista en planta Cuba y Reservorio

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Encofrado del techo o losa de cerramiento del reservorio Una vez vaciadas las paredes de la cuba, se procedió finalmente al vaciado de la cúpula del reservorio. Para realizar dicho procedimiento constructivo, se emplea una grúa para que subiera todo el encofrado de la cúpula, así como el encofrado de las vigas V-1 y V-2. Primero, se realiza el encofrado de la parte exterior de la viga V-2, luego se coloca la armadura de refuerzo y se termina el encofrado montando los moldes interiores de la viga. Luego se montarán las soleras curvas colocadas radialmente de 2”x8”, los puntales de 3”x4” sobre la plataforma de trabajo, los paneles de triplay de 4´x 8´x19mm y finalmente los paneles para el encofrado de la viga V-1. Así mismo, se dejarán los huecos para permitir el paso de ductos de ventilación. Luego, se procede a colocar el acero de refuerzo de la cúpula y de la viga V-1, para finalmente vaciar los 22.60m3 necesarios en la cúpula. El concreto vaciado fue de un f´c= 280 Kg/cm2, premezclado e inyectado con bomba. Este concreto tenía un slump bajo para permitir su trabajabilidad sobre

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TEMA: RESERVORIO

una superficie curva. Se extraerán dos probetas para el control de calidad y se realizará el curado con agua durante 7 días. Figura Nº 34: Elevación Cúpula del Reservorio

Limpieza y desinfección de reservorios de agua potable Trabajos previos -

Identificación de materiales de construcción y equipamiento de las unidades de almacenamiento de agua

-

Cálculo de volúmenes de las unidades

-

Identificación del grado de limpieza de las unidades

-

Reconocimiento de horas de abastecimiento publico de agua y otras formas de abastecimiento

-

Ubicación de puntos energía eléctrica y facilidad para uso de escaleras y equipos de bombeo

-

Coordinar el trabajo

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TEMA: RESERVORIO

-

Verificar

el

cumplimiento

del

REGLAMENTO

NACIONAL

DE

CONSTUCCIONES, sobre instalaciones sanitarias en cisternas y tanques elevados -

Muestreo microbiológico del agua. Colimetria

Control físico Corregir deficiencias sanitarias según su diagnostico -

Instalando: buzones de acceso, tapas sanitaria, brechas de aire, tubería de ventilación con malla, eliminando fisuras en techos o tapas de las unidades y oxido de la escalera de acceso interior y tuberías

-

Pintado con pintura anticorrosiva

-

Reparando las instalaciones hidráulicas, fugas en las válvulas de flotador

-

Instalando tubería de rebose que eviten conexiones cruzadas

Limpieza de las unidades -

Vaciar la unidad en caso de cisterna y dejar un tirante de agua de 0.10 mt. En caso de tanque elevado

-

Eliminar todos si hubiera presente

-

Aspersar todas las superficies con solución clorada de 100 a 250 ppm. (para sacar soltar hongos y algas)

-

Limpieza de techo, paredes y fondo con solución clorada de 50 ppm. Y escobilla

-

Desechar restos y agua por la tubería de desagüe en caso de tanque elevado o mediante bombeo o baldes en caso de cisterna

-

Enjuagar bien las superficies o aspersar agua, eliminando restos del cloro, algas, hongos y suciedad

Tratamiento químico -

Desinfectar techo, paredes y fondo, embebiendo o aspersando las superficies con solución desinfectante CURSO:AGUA Y ALCANTARILLADO

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TEMA: RESERVORIO

-

Dejar en contacto 1 hora

Actividades post tratamiento -

Enjuagar las superficies con agua potable o aspersar agua

-

Abrir la válvula de distribución para desinfectar instalaciones interiores de agua en caso de tanque elevado

-

Abrir llaves interiores para establecer contacto por 30 minutos

Eliminar excedentes por válvulas y llaves interiores

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TEMA: RESERVORIO

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TEMA: RESERVORIO

JUSTIFICACION: Los reservorios dentro de un sistema de agua son gran de importancia esto debido a que de los mismos depende el normal funcionamiento del abastecimiento de agua potable el cual es un elemento fundamental para la vida diaria. Las ciudades necesitan abastecerse de agua potables, por eso se necesita estructurar, establecer parámetros de diseño de acuerdo a la demanda de agua de la población, es fundamental para un sistema de abastecimiento de agua, su tipo de reservorio varía de acuerdo al nivel donde se encuentra la ciudad para abastecer.

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TEMA: RESERVORIO

CONCLUSIONES  Se evaluó el comportamiento estructural de reservorios apoyados de concreto armado de sección rectangular y circular frente a solicitaciones de sismos, siendo las fuerzas en el reservorio circular más uniformes y su desplazamiento mucho menor que en el reservorio rectangular.  Se analizó el comportamiento estructural del reservorio apoyado de concreto armado de sección circular y se concluye que los reservorios de sección circular tienen un buen comportamiento en lo referente a la fuerza axial por ser mayor en 33.86Tn/m, que la fuerza axial del reservorio rectangular; el momento vertical y la fuerza cortante son mínimos en el reservorio circular con valores de 1.81Tn-m/m y 2.81Tn/m y su desplazamiento es menor que el reservorio rectangular en 1.25cm.  Se analizó el comportamiento estructural del reservorio apoyado de concreto armado de sección rectangular y se concluye que tanto el momento vertical, la fuerza cortante y el desplazamiento son mayores a los reservorios circulares, concentrando estos valores en sus esquinas y parte media, por lo que no se recomienda su uso.  Se comparó los resultados obtenidos y se puede concluir que los reservorios

circulares

presentan

un

mejor

comportamiento

estructural en cuanto a la uniformidad en la distribución de esfuerzos que los rectangulares.

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TEMA: RESERVORIO

RECOMENDACIONES  Incorporar en la norma E.030 del Reglamento Nacional de Edificaciones parámetros para el Análisis y diseño sísmico en Estructuras de Almacenamiento de Líquidos.  La adaptación a la norma E.030 de diseño sismo resistente vigente y las que se regulen adelante, de un valor de coeficiente de reducción de fuerza sísmica, para sistemas estructurales especiales como reservorios de agua u otros líquidos.  Sería ideal el análisis estructural de reservorios con formas no necesariamente circulares, y evaluar su comportamiento con la interacción del fluido que contenga

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TEMA: RESERVORIO

Anexos Figuras

Fig1.

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TEMA: RESERVORIO

Fig 2.

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TEMA: RESERVORIO

Fig 3.

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TEMA: RESERVORIO MODELO ESTRUCTURAL

VISTA DE RESULTADO PARA FUERZAS ANULARES EN CUBA – F11

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TEMA: RESERVORIO

VISTA DE RESULTADOS PARA MOMENTOS FLECTORES EN CUBA – M22

DISEÑO ANULAR DEL MURO DE CONCRETO ARMADO

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TEMA: RESERVORIO

Cuadros

Cuadro 1

Cuadro 2 CURSO:AGUA Y ALCANTARILLADO

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TEMA: RESERVORIO

Cuadro 3

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TEMA: RESERVORIO PARAMETROS DE DISEÑO

PARAMETROS SISMICOS

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TEMA: RESERVORIO

PLANOS:

PLANOS DE ARQUITECTURA RESERVORIO:

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TEMA: RESERVORIO

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TEMA: RESERVORIO

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TEMA: RESERVORIO

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TEMA: RESERVORIO PLANOS CERCOS CAMINOS ACCESO RESERVORIO:

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TEMA: RESERVORIO

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TEMA: RESERVORIO

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TEMA: RESERVORIO

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TEMA: RESERVORIO

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TEMA: RESERVORIO

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TEMA: RESERVORIO

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TEMA: RESERVORIO

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TEMA: RESERVORIO

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TEMA: RESERVORIO PLANO ESTRUCTURA RESERVORIO:

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TEMA: RESERVORIO

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TEMA: RESERVORIO

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77

TEMA: RESERVORIO

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TEMA: RESERVORIO PLANOS HIDRAULICO DE RESERVORIO:

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TEMA: RESERVORIO

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TEMA: RESERVORIO

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TEMA: RESERVORIO

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TEMA: RESERVORIO

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TEMA: RESERVORIO

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