El presente trabajo tiene como propósito presentar el predimensionamiento, análisis y diseño estructural de un reservorio con una capacidad de 2500 m3 ubicado en la ciudad de Lima. Éste será construido de concreto armado y se encuentra apoyado en un suelo de tipo S2 con un módulo de balasto de 2.5 kg/cm3. Asimismo, el reservorio tendrá 22 m de diámetro, una altura de 7.50 metros y un tirante de agua de 6.50 metros. Por otra parte, para el análisis y diseño del reservorio, se tomaron en cuenta las regulaciones del diseño sismorresistente (Norma E.030), la normativa de concreto (Norma E.060), la Norma E.020 y los códigos ACI 350-06 y ACI350.3-06. Al finalizar el proceso de diseño se determinaron los espesores de las paredes y fondo del reservorio en 40 cm. La cúpula fue diseñada con un espesor de 0.07 m y una flecha de 2.35 m. Después de completar el diseño, se llevó a cabo una verificación de fisuración por flexión y tracción directa. Finalmente, se presentan los planos con los diseños obtenidos de los distintos componentes del reservorio.

El presente trabajo académico aborda el diseño estructural de un reservorio de concreto armado apoyado en el suelo destinado a contener agua. El objetivo principal es desarrollar un diseño óptimo que garantice la seguridad, durabilidad y funcionalidad de la estructura, considerando las características específicas del proyecto. El reservorio tiene una capacidad total de 2700 m3 de agua, el cual está diseñado con un diámetro de 25 metros y una altura de agua de 6.5 metros. Se lleva a cabo un análisis detallado de las cargas y solicitaciones a las que estará sometido el reservorio, considerando tanto las cargas permanentes, como el peso propio de la estructura y el agua almacenada, como las cargas dinámicas por sismo y el movimiento de la masa de agua. Se aplican los principios del diseño estructural de concreto armado, considerando las normas y códigos de diseño nacionales e internacionales para dimensionar los elementos estructurales como la cúpula, las paredes y la losa de fondo del reservorio. Asimismo, el trabajo incluye la utilización de SAP2000, software especializado en análisis y diseño estructural para realizar modelos computacionales que permitan evaluar el comportamiento de la estructura frente a diferentes escenarios de carga y realizar verificaciones de resistencia y deflexiones. En síntesis, el trabajo académico presenta un enfoque integral y detallado para el diseño estructural de un reservorio de concreto armado, considerando su capacidad, dimensiones y condiciones de carga específicas. Los resultados obtenidos proporcionan una base sólida para la construcción de una estructura segura y funcional, que cumple con los requisitos técnicos y normativos establecidos.

El presente trabajo consta del análisis y diseño estructural de un reservorio circular de concreto armado destinado para el uso de almacenamiento de agua potable ubicado en la ciudad de Paucará, provincia de Acobamba y departamento de Huancavelica, el reservorio tiene un volumen de 2500m3, 22m de diámetro y una altura de 7.5m, cabe señalar que el perfil del suelo es de tipo es S2 con un módulo de balasto de 2.5kg/cm³. El reservorio circular consta de los siguientes elementos estructurales que serán propio del estudio, tales como de una cúpula esférica, una pared cilíndrica, un anillo que es una viga que transmite la carga de la cúpula a la pared cilíndrica y una losa de fondo que inicialmente fueron predimensionados y posteriormente se verificó los valores asignados con el análisis y diseño. El análisis de cargas de gravedad, hidrodinámicas y cargas sísmicas se realizará utilizando el programa computacional SAP2000 y las ecuaciones propuestas por el ACI350.3, para el análisis sísmico se realizó una comparación de las fuerzas internas dinámicas y estáticas; sin embargo, para el diseño se utilizaron las fuerzas del análisis estático. Finalmente, el diseño de los elementos estructurales se realizó según establece la norma vigente de Concreto Armado E.060 con la finalidad de obtener un adecuado comportamiento ante diferentes solicitaciones en el reservorio como cargas de gravedad y cargas sísmicas. La filosofía de diseño utilizado es el método por resistencia de los estados límites (LRFD); así mismo, se tuvo en cuenta lo estipulado en el código ACI350.

El trabajo de suficiencia profesional, que a continuación se desarrolla, comprende el predimensionamiento, análisis y diseño de los componentes (cúpula, pared cilíndrica, losa de fondo y viga anillo) de un reservorio circular de agua potable de 2 500 m3. Esta infraestructura es diseñada tomando en cuenta su ubicación en la ciudad de Arequipa sobre un suelo con módulo de balasto equivalente a 2.5 kgf/cm3 y un tipo de perfil S2. La estructuración del reservorio parte por considerar 22 m de diámetro y una altura de 7.50m. De esta manera, se procede a dimensionar sus componentes siguiendo las recomendaciones que se detallan en la bibliografía consultada. Una vez dimensionado el reservorio se analiza por cargas estáticas y dinámicas, ambas empleando el software SAP2000 y la metodología de elementos finitos. En el análisis sísmico se opta por llevar a cabo el método dinámico, que se sustenta en supuestos teóricos de masa y peso convectivo e impulsivo, para así obtener las fuerzas internas. Una vez conocidos estos datos, se procede con el diseño en concreto armado de los componentes del reservorio siguiendo el método LRFD, las consideraciones de durabilidad y control de fisuración. Finalmente, es importante precisar que, este documento y el diseño se encuentra alineado con las Normas Técnicas de Edificaciones (E.020 Cargas, E.030 Diseño sismorresistente y E.060 Concreto armado) además de normas internacionales como ACI 350.3-06 Seismic Design of Liquid-Containing Concrete Structures and Commentary y ACI 350-06 Requirements for Environmental Engineering Concrete Structures.

La creciente variabilidad del clima, el incremento de la demanda del agua y la degradación del suelo, viene acrecentando el problema de escasez de agua en Perú, ocasionando bajo rendimiento de los cultivos y disminución de áreas de riego. Para solucionar esta problemática existen alternativas a favor de la seguridad hídrica. La más convencional es la construcción de infraestructura «gris», como presas y reservorios artificiales; sin embargo, estas incluyen inversiones a largo plazo, con costos elevados, e implementaciones complejas. Frente a ello, esta tesis está enfocada en la implementación de soluciones basadas en infraestructura «verde», como las “qochas” o reservorios naturales de almacenamiento de agua. La implementación de “qochas” es una práctica ancestral de siembra y cosecha de agua. Para elaborar el presente proyecto, primero se evaluará las condiciones medioambientales (precipitación, temperatura, cobertura y tipo de suelo) de la zona de estudio, en este caso la región de Puno, provincia de Azángaro, distrito de Asillo. Luego se realizó un estudio hidrológico y balance de agua mediante la herramienta CUBHIC (Cuantificación de Beneficios Hídricos de Intervenciones en Cuencas) que nos permitirá realizar una evaluación rápida de los beneficios de una intervención hídrica natural. Finalmente, se evaluó el aporte hídrico de un sistema de “qochas” Warihumaña y Chullumpirini. Los resultados mostraron un aumento del volumen de percolación en la primera “qocha” de 328 515 m³/año y en la segunda “qocha” de 132 003 m³/año. Con ello, se concluye que gracias a la implementación de las “qochas” se obtuvo un incremento significativo del volumen de agua en las “qochas” propuestas y que la herramienta CUBHIC es una alternativa práctica como método hidrológico.

La problemática de las inundaciones, no es un tema que se pueda dejar pasar por alto en el Perú, ya que estamos expuestos a constantes fenómenos naturales que provocan inundaciones en algunas zonas del país. El Fenómeno de El Niño en el año 2017 ocasionó grandes inundaciones teniendo como consecuencia daños de gran magnitud, viéndose más reflejado en la costa peruana. Sin embargo, también se vieron daños en otras zonas del país como la sierra y selva. Uno de los problemas a lo que nos enfrentamos en estas situaciones, es la carencia de infraestructura con la que contamos para poder afrontar el crecimiento intempestivo de caudal de los ríos. En este trabajo se presentará un modelo de control de inundaciones, en época de avenidas, por medio de la construcción de elementos estructurales, tales como lo son los reservorios. Estas infraestructuras, permitirán controlar el caudal de manera parcial, atenuando el caudal pico, con la finalidad de mitigar el daño frente a posibles inundaciones. Para cumplir con la finalidad del trabajo, primero tendremos que tomar en cuenta las consideraciones previas y los antecedentes de la zona de estudio, para así ponernos en contexto de la zona. Posteriormente, se recopilará y analizará la información hidrológica de precipitación de zona en estudio, haciendo uso de la plataforma PISCO de SENAMHI; para luego delimitar la cuenca mediante el software ArcGIS y así obtener los parámetros geomorfológicos, tales como el área, perímetro, longitud de cauce principal, pendiente de la cuenca etc. Una vez se obtenga los parámetros geométricos de la zona, así como la información hidrológicos procesada, se procederá a modelar la cuenca con la ayuda del software Hec-HMS con el objetivo de generar los hidrogramas de crecida de la zona. Finalmente, se analizará con el método de Transito de Avenidas, la variación en los hidrogramas al tener un reservorio de control como agente laminador frente a posibles inundaciones. Esto se verá reflejado mediante un modelamiento hidráulico aguas debajo de nuestro reservorio, mediante la generación de mapeos de inundación, para un caso sin reservorio y con reservorio, esto nos permitirá verificar el impacto que generará un reservorio de control como agente mitigador frente a posibles inundaciones.

Los reservorios son elementos de almacenamiento de agua que cumplen un papel importante en cualquier sistema de distribución de agua, esto hace que su análisis y diseño estructural sea muy importante a fin de garantizar el adecuado funcionamiento de estas estructuras ante las diferentes cargas y condiciones de funcionamiento a las que sean sometidas y con ello asegurar el funcionamiento de los sistemas de distribución a los cuales pertenezcan. El Reglamento Nacional de Edificaciones actualmente no contempla alguna normativa específica para el análisis o el diseño estructural de este tipo de estructuras especiales; por esta razón, se utilizaron la norma E.030 de diseño sismorresistente y la norma E.060 de diseño de concreto armado y se complementaron con el uso de las normas del American Concrete Institute ACI 350-06 (Code requirements for environmental engineering concrete structures and commentary) y ACI 350.3-06 (Seismic Design of Liquid-Containing Concrete Structures and Comentary) los cuales son específicos para este tipo de estructuras. El análisis realizado al reservorio circular muestra que el periodo impulsivo de la estructura fue de 0.038 segundos y el periodo convectivo fue de 5.22 segundos. El cortante basal estático obtenido fue de 913 toneladas y el cortante basal dinámico fue de 707 toneladas. Con esta información, y como sugiere la norma E.030, se escaló el cortante dinámico al 80 % del cortante estático para los fines de diseño de los elementos de concreto armado.

El presente trabajo tiene como finalidad analizar y diseñar en concreto armado un reservorio circular para el almacenamiento de agua potable de 2 500 m3, el cual estará apoyado sobre el suelo. La estructura tendrá una base con un diámetro de 22 m, una altura de 7.5 m y un tirante de agua de 6.5 m para alcanzar el volumen solicitado. Por otro lado, para el desarrollo del presente trabajo, el estudio de mecánica de suelos considera un suelo tipo S1 con un módulo de balasto igual de 2.5 kg/cm3. El diseño de la estructura se basa en las normas ACI 350.3-06 para el análisis sísmico y la norma ACI 350.01 para los factores de durabilidad de la estructura. Adicionalmente, se emplean normas del reglamento nacional de edificaciones como la E020 para las consideraciones de cargas, la norma E060 para el diseño en concreto armado y E030 para el espectro de diseño. El resultado del diseño estructural desarrollado implica que las paredes tengan un espesor de 0.45 m, la cúpula esférica tenga un espesor de 0.07 m y una flecha de 2.20 m. Por lo tanto, como resultado del presente trabajo, se obtendrán los diseños de los elementos estructurales del reservorio circular y se presentarán los planos correspondientes al diseño.

En el presente trabajo se realizó el pre dimensionamiento, análisis y diseño de un reservorio circular de 2 700 m3 apoyado sobre el terreno. El reservorio tiene 25 m de diámetro y una altura de 6.50 m. El terreno se considera del tipo S1 con un módulo de balasto de 2 kg/cm3. Para el análisis y diseño del reservorio se consideró principalmente las normas de Diseño Sismorresistente E.030, la Norma de Concreto Armado E.060 y el código ACI 350.6 de diseño sísmico de estructuras contenedoras de líquidos. El análisis sísmico se realizó considerando el método dinámico con ayuda de las ecuaciones propuestas por Housner (1963). Dentro del análisis se hace la distinción de los modos impulsivo y convectivo. En el diseño se considera factores de durabilidad que amplifican las combinaciones de fuerzas para evitar problemas de fisuración en la estructura que comprometan la hermeticidad de la misma. El diseño en concreto armado de la estructura se realizó considerando las ecuaciones propuestas por la Norma E.060 y los requerimientos propuestos en la norma ACI 350.3. Como resultado del diseño se obtiene el espesor de 45 cm para las paredes del reservorio, así como para el fondo del mismo. La cúpula se diseñó con un espesor de 7 cm en la parte central y una flecha de 2.80 m. Finalmente, una vez terminado el diseño del reservorio se realiza una verificación de los esfuerzos bajo flexión y tracción directa según los parámetros de la norma ACI 350.3. En el presente trabajo se concluye que la estructura diseñada es apropiada para el uso requerido y cuenta con dimensiones típicas de elementos estructurales de la misma naturaleza.

El presente trabajo consiste en el diseño de un reservorio circular compuesto por una cúpula esférica, muros cilíndricos, un anillo en la unión entre estos y una losa de fondo. Por requerimientos hidráulicos, el reservorio contará con 25.00 m de diámetro con una altura de muro de 6.50 m y un tirante de 5.50 m de modo que pueda almacenar 2700 m3 de agua. Según el estudio de mecánica de suelos, se tiene un suelo de perfil tipo S1 con una capacidad portante de 2.5 kg/cm2 y un módulo de balasto de 2.0 kg/cm3. Se utilizó el programa SAP2000 para el modelamiento tridimensional del reservorio y el análisis por cargas de gravedad y de sismo. En el caso de estas últimas, se realizó dos métodos de análisis: uno estático y otro dinámico con el fin de comparar resultados en la etapa de diseño. Para el desarrollo de este trabajo se emplearán las siguientes normas: NTP E.020, NTP E.030, NTP E.060, ACI 350-06, ACI 350.03-06.