UNIVERSIDAD SEOR DE SIPAN

RESUMEN EJECUTIVOCURSO: HIDRAULICATEMA: ACI-INSTITUTO AMERICANO DEL CONCRETO-2007-DISEO SISMICO DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO CONTENEDORAS DE LQUIDODOCENTE:PROF. MSC.ING. ARBUL RAMOS JOS DEL CARMENMEMBERS: BRIONES QUIROZ, ALBERTO. FALEN CHAVEZ ARROYO JOSE CARLOS. SECLEN CHIRINOS, EDGAR ALEXANDER.INDICE:I. TIPOS DE ESTRUCTURAS CONTENEDORAS DE liquidos1.1. Estructuras apoyadas en tierraII. CLASIFICACIN DE ACUERDO A SU SECCION EN BASE A CARACTERISTICASIII. CRITERIOS GENERALES PARA ANALISIS Y DISEO3.1 Caracteristicas dinmicas3.2 Cargas de diseo3.3 Requerimientos de diseoIV. CARGAS SISMICAS DE DISEO4.1. Presiones ssmicas sobre la base.4.2. Aplicaciones de espectros de respuestas especificasV. DISTRIBUCION DE CARGA SISMICA.5.1. General5.2. Tranferencia de corte5.3. Distribucin de fuerzas dinmicas sobre la base..VI. ESFUERZOS6.1. Estanques rectangulares.6.2. Estanques circulares.VII. BORDE LIBRE.7.1. Oscilaciones de ola.VIII. PRECIONES DE TIERRA INDUCIDAS POR SISMO8.1. General.8.2. Limitaciones.8.3. Mtodos alternativosIX. MODELO DINAMICOA9.1. General.9.2. Estanques rectangulares (tipo I).9.3. Estanques circulares (tipo II)X. BIBLIOGRAFIA Y LINKOGRAFIA

I. TIPOS DE ESTRUCTURAS CONTENEDORAS DE LIQUIDOS1.1.- Estrucuturas Apoyadas en TierraEsta categora incluye estructuras de almacenamiento de lquido en hormign armado, rectangulares y circulares, a nivel y bajo rasante.

1.-configuraciones tipicas de tanques

II.- CLASIFICACIN DE ACUERDO A SU SECCIN EN BASE A LAS SIGUIENTES CARACTERSTICAS: Configuracin general (rectangular o circular) Tipo de unin muro-base (empotrada, simple, o de base flexible) Mtodo constructivo (hormign armado o pre-tensado)

III. CRITERIOS GENERALES PARA ANALISIS Y DISEO3.1.- caractersticas dinmicas.Las caractersticas dinmicas de estructuras contenedoras de lquido deben ser derivadas de: el captulo nueve o de un anlisis ms riguroso que tome en cuenta la interaccin entre la estructura y el contenido lquido.3.2.- cargas de diseoLas cargas generadas por el diseo ssmico deben ser computadas segn el Captulo 4.3.3.- requerimientos de diseo2.3.1 Los muros, pisos y cubiertas de estructuras contenedoras de lquidos deben ser diseadas para resistir los efectos de ambas aceleraciones de diseo (horizontal y vertical), combinadas con los efectos de cargas estticas de diseo aplicables. 2.3.2 Respecto a la aceleracin horizontal, el diseo debe tomar en cuenta: los efectos de transferencia del corte basal total entre el muro y la zapata y entre el muro y el cielo; y la presin dinmica actuante en el muro sobre la base.

IV.- CARGAS SISMICAS DE DISEO4.1.- presiones ssmicas sobre la base:Los muros de estructuras contenedoras de lquidos sern diseados para las siguientes fuerzas dinmicas sumadas a las presiones hidrostticas: (a) fuerzas de inercia Pw y Pr; (b) presin impulsiva hidrodinmica Pi del lquido contenido; (c) presin convectiva hidrodinmica Pc del lquido contenido; (d) presin dinmica de tierra debido a suelos saturados y no saturados contra la porcin enterrada del muro; y (e) los efectos de la aceleracin vertical.

4.1.1.- Fuerzas dinmicas laterales: Las fuerzas dinmicas laterales sobre la base sern determinadas como sigue:

4.1.2.- cortante basal total, ecuacin general El corte basal debido a fuerzas ssmicas aplicado en el fondo del estanque ser determinado por la siguiente ecuacin:

4.1.3.- fuerzas dinmicas lateralesLos momentos debidos a fuerzas ssmicas en la base del estanque sern determinados por Ec. (4-10) y (4-13).El momento de flexin en la seccin transversal completa del estanque, apenas sobre la base de la pared del estanque (EBP):

El momento volcante en la base del estanque, incluyendo el fondo del estanque y estructura soportante (IBP):

4.1.4.- aceleracin vertical4.1.4.1 los estanques sern diseados para los efectos de la aceleracin vertical. En ausencia del espectro de de respuesta especifico del lugar, el cociente b entre las aceleraciones vertical y horizontal no deber ser menor que 2/3.341.4.2 la carga hidrosttica qhy del contenido del tanque ser multiplicada por la aceleracin espectral v para representar la aceleracin vertical.

La presin hidrodinmica resultante phy ser calculada como sigue:

4.2.- aplicacin de espectros de respuesta especificos.4.2.1 espectros de respuesta elstica especficos sern construidos para movimientos de suelo de un 10% de probabilidad de excedencia en 50 aos y 5% de amortiguamiento (cociente de amortiguamiento = 5) para la componente impulsiva, y 0.5% de amortiguamiento (cociente de amortiguamiento = 0.5) para la componente convectiva. 4.2.2 donde sean usados espectros de respuesta elstica especficos, las ecuaciones (4-1), (4-2), (4-3) y (4-4) sern modificadas al sustituir Ti correspondiente a ZSCi por Ai, y sustituir Tc correspondiente a ZSCc por Ac; y en Ec. (4-15) ser modificada al sustituir Tv correspondiente a ZSCv por Av. las fuerzas axial obtenidas no deben ser menores que el 80% de las obtenidas al usar las Ec. (4-1), (4-2), (4-3) y (4-4), (4-5) o (4-15).

V.- DISTRIBUCION DE CARGAS SISIMICA.5.1.- general.En el caso de que no haya un anlisis ms riguroso que tome en cuenta las complejas variaciones de presiones hidrodinmicas horizontales y verticales, las estructuras contenedoras de lquidos deben ser diseadas segn los siguientes cortes dinmicos y distribucin de presiones en adicin a la distribucin de cargas estticas:5.2- transferencia de corte.5.2.1.- estanques rectangulares:Las juntas muro-piso, muro-muro y muro-cubierta de estanques rectangulares deben ser diseados para las fuerzas de corte ssmicas segn los fundamentos del siguiente mecanismo de transferencia de corte:Muros perpendiculares a la direccin de la fuerza ssmica deben ser analizados como losas, sujetos a presiones horizontales computadas en 5.3. El corte a travs de las juntas de fondo y laterales, y las juntas superiores en el caso de estanques con cielo cubierto, deben corresponder a las reacciones de las losas.Muros paralelos a la direccin de la fuerza ssmica deben ser analizados como muros de corte sujetos fuerzas en el plano, computadas en 5.35.2.5.- tanques circularesLas juntas muro-zapata y muro-cielo, deben ser diseadas para las fuerzas de corte ssmico.

5.3.- distribucin de fuerzas dinmicas sobre la base. 5.3.1 Estanques rectangularesLos muros perpendiculares a la fuerza ssmica y en la mitad de importancia (leading half) del estanque, se debe ser cargada perpendicular a su plano (dimensin B), por: (a) la fuerza de inercia propia del muro Pw; (b) la mitad de la fuerza impulsiva Pi; (c) la mitad de la fuerza convectiva Pc.Los muros paralelos a la fuerza ssmica deben ser cargados en su plano (dimensin L), por: (a) la fuerza de inercia propia de muro en ese plano; (b) las fuerzas laterales correspondientes a las reacciones de borde de los muros colindantes.Superpuesto a estas fuerzas laterales no-balanceadas, debe estar la fuerza hidrodinmica lateral, que resulta de la presin hidrodinmica debido al efecto de la aceleracin vertical pvy, que acta en cada pared.5.3.2 Fuerzas dinmicas combinadas para estanques rectangulares.Las fuerzas hidrodinmicas a una altura y dada desde la base, debe ser determinada por la siguiente ecuacin:

Donde sea aplicable, el efecto dinmico de la tierra y presiones de aguas subterrneas contra la porcin enterrada de los muros, debe ser incluido.

5.3.3.- estanques circulares.Las paredes cilndricas de un estanque circular deben ser cargadas: (a) segn la propia fuerza de inercia del muro distribuida uniformemente a travs de toda la circunferencia; (b) con la mitad de la fuerza impulsiva Pi, Aplicada simtricamente con un = 0 y actuando al exterior de una mitad del muro; y la otra mitad de Pi, simtrica a = , actuando al interior de la mitad opuesta del muro; (c) una mitad de la fuerza convectiva, Pc, actuando en la mitad de un muro, simtrica a = 0 y la otra mitad de Pc actuando simtrica a = , actuando al interior de la mitad opuesta del muro, y (d) las presiones de tierra y presiones hidrostticas de aguas subterrneas, aplicadas en la porcin enterrada de la mitad de arrastre del estanque

VI.- ESFUERZOS.6.1.- estanques rectangulares.Los esfuerzos de flexin vertical y horizontal y corte en el muro y en la base del muro debido a la accin de fuerzas horizontales ssmicas, sern calculados como si fueran losas. (5.2 y 5.3), usando una distribucin de presiones aceptable.

6.2.- estanques circulares.Los esfuerzos de flexin vertical y esfuerzos de corte en el muro y en la base del muro debido a la accin de las fuerzas laterales ssmicas sern calculados como si fueran shells, usando una distribucin de presiones aceptable.Las fuerzas de membrana hidrodinmica (anillo) en el muro cilndrico correspondientes a cualquier nivel del liquido, y, sobre la base del estanque sern determinadas por las siguientes ecuaciones:

Y esfuerzo de anillo:

Donde tw=espesor del muro en el nivel de estudio (nivel del liquido y)VII.- BORDE LIBRE7.1.- oscilaciones de ola.La revancha tiene que ser capaz de soportar la mxima oscilacin de oleaje dmax, generada por la aceleracin ssmica.VIII.- PRESIONES DE TIERRA INDUCIDAS POR SISMO.8.1.- general.Las presiones dinmicas de tierra sern con consideradas cuando se calcule el corte basal de estanques parcial o totalmente enterrados y cuando se diseen los muros.En calcular estas presiones, el reconocimiento ser hecho de la existencia, o reconocimiento de napas.Ko el coeficiente de presin lateral de tierra pasivo, ser usado para estimar las presiones de tierra a menos que sea demostrado por clculos que la estructura se desva lo suficiente para disminuir el coeficiente a algn valor entre Ko y Ka, el coeficiente de presin lateral de tierra activo.En un anlisis seudo-esttico: (1) se asume que la resultante de la componente ssmica de la presin de tierras acta en un punto 0.6 de la altura de tierras sobre la base; y (2) se asume que la resultante del aumento de presin de poro, cuando parte o toda la estructura esta bajo la napa, acta en un punto 1/3 de la altura de aguas sobre la base.

8.2.- limitacionesEn un tanque enterrado, las fuerzas de rellenado no son confiables para reducir los efectos dinmicos del liquido almacenado.8.3.- mtodos alternativos.Las disposiciones de este capitulo esta permitido reemplazarlas por recomendaciones del ingeniero geotcnico del proyecto, las cuales sern aprobadas por la jurisdiccin de construcciones pertinente.

IX.- MODELO DINAMICO.9.1.- general.Las caractersticas dinmicas del suelo soportante de una estructura contenedora de lquidos, sujeto a aceleraciones ssmicas, debe computarse de acuerdo a 9.2, 9.3 y 9.5.Las caractersticas dinmicas del pedestal de montura para estructuras contenedoras de lquido, debe computarse de acuerdo a 9.6.9.2. Estanques rectangulares (tipo 1)9.2.1 Masas equivalentes de aceleracin de lquido (Fig. 9.2)

9.2.2 Alturas a centros de gravedad (excluyendo presin en la base EBP [Fig. 9.3]) Para estanques con

Para estanques con

Para todos los estanques

9.2.3 Alturas a centros de gravedad (incluyendo presin en la base IBP [Fig. 9.4]) Para estanques con

9.2.4 Propiedades dinmicasLa rigidez k de la estructura debe ser computada segn la base de tener correctas condiciones de borde, actan, principalmente en el levantamiento del estanque.Las vibraciones verticales del terreno son tambin transmitidas por el fluido, estas producen presiones que actan sobre los muros del estanque. Estas tienden a aumentar o a reducir los esfuerzos de anillo. Las presiones y fuerzas en un estanque cilndrico son similares pero no iguales - , a aquellas que actan en un estanque rectangular.Las rpidas fluctuaciones de la fuerza Pi indican que los momentos flectores y esfuerzos en los muros de un estanque rectangular tambin pueden variar rpidamente (el efecto no es como una fuerza constante actuando en el muro). La duracin de las fluctuaciones es de 10 a 15 segundos, para sismos de magnitudes entre 6.5 y 7.5.La fuerza Pc flucta sinusoidalmente con un perodo de vibraciones que depende de las dimensiones del estanque y pueden ser de varios segundos y ms. La duracin del batimiento (chapoteo), puede ser entre 20 a 40 segundos para terremotos de magnitud 6.5 a 7.5. Cabe destacar que el amortiguamiento del batimiento de aguas es pequeo, aproximadamente entre un 0.5% al 1% del amortiguamiento crtico. El chapoteo hace que aumente y disminuya las presiones de fluidos en los muros. Normalmente, esto efecto es ms pequeo que el efecto impulsivo, pero no hay suficientes cargas muertas, el estanque tender al levantamiento.

9.3.- estanques circulares (tipo 2)9.3.1.- masas equivalentes de liquidos acelerados (fig.9.6)

9.3.2.- alturas a centros de gravedad (Excluyendo la presin de la base, EBP [Fig. 9.7]).Para estanques con

Para estanques con

Para todos los estanques

9.3.3 Alturas a centros de gravedad [incluyendo presin basal, IBP (Fig. 9.8)] Para estanques con

Para estanques con

Para todos los estanques

9.3.4 Propiedades dinmicasPara estanques tipo 2.1 y 2.2:Las ecuaciones (9-23) y (9-24) estn adaptadas de la Referencia 15 y 16.Las ecuaciones (9-26) y (9-27) han sido adaptadas de la Referencia 17 y 18.Las ecuaciones (9-13), (9- 14. (9-29 y (9-30), han sido adaptadas de la Referencia 3.

Para estanques tipo 2.3:

Pero no debe exceder los 1.25 s.

En el sistema internacional

Donde

9.4.- factores de amplificacin espectral Ci y CcCi se determina como se indica a continuacin: Para

Para

9.5 Coeficiente de masa efectiva 9.5.1 Estanques rectangulares.

9.5.2 Estanques circulares.

9.6 Estanques de pedestal montadoLas masas equivalentes Wi y Wc, y alturas de centro de gravedad, hi, hc, hi y hc, de estanques montados, deben ser computados usando las ecuaciones correspondientes a las Ec. 9.2 y 9.3, para estanques de paredes rectangular y circular, respectivamente.Las propiedades dinmicas, incluyendo perodos de vibracin y coeficientes laterales, deben ser posibles de determinar sobre la base del uso de mtodos de anlisis dinmico.

X. REFERENCES AND Webgraphy

REFERENCES

Hydrology and Soil Conservation Engineering Ghanshyam das (Including watershed) (Second Edition) Fourth printing- January, 2009)

Erosion How land forms. How it changes, by Darlene R. Stille. Copright 2005 by compass point books.

Erosion and sediment dynamics from catchment to coast (A NORTHERN PERSPECTIVE by Giampaolo Di Silvio University of Padua, Italy )( A SOUTHERN PERSPECTIVE by Gerrit Basson University of Stellenbosch, South Africa). IHP-VI Technical Documents in Hydrology No. 82. UNESCO, Paris, 2008

Departamento de Edafologa y Qumica Agrcola, Universidad de Granada. Espaa. Unidad docente e investigadora de la Facultad de Ciencias (ltima actualizacin: 26/08/2014)

Manual de mtodos sencillos para estimar erosin hdrica( Basado en experiencias nacionales), Managua, Nicaragua Agosto 2005

UNIVERSIDAD SEOR DE SIPAN

PROF.MSC.ING. ARBUL RAMOS JOS DEL CARMEN. Pgina 1