Cálculo y Diseño de Reservorios Apoyados Circulares y Rectangulares

[Vlacev TE]

En el siguiente paper el Análisis y Diseño de un Reservorio Apoyado, no es de mucha capacidad pero sirve para tratar temas de cómo asignar las diferentes componentes del agua. A medida que siga con el diseño les cuelgo el manual completo.

Hay temas como el cálculo de los resortes para la masa convectiva del agua (masa móvil) que no se trata en el manual, pero se ampliará en los mensajes del tema; la razón es que el manual está trabajado como una memoria de cálculo.

[Vlacev TE]

Para el cálculo de las rigideces de los resortes usaremos el Sap2000. El análisis lo haremos sólo en la dirección "X", ya que un reservorio es una estructura simétrica.

Podemos trabajar en el modelo tridimensional que tenemos, por el menú Draw/Draw 2 joint link, creamos los resortes que vayan del muro del reservorio al punto central. Podemos crear uno a uno o copiarlos en forma radial. Como el modelo tridimensional se trabajará con 24 segmentos que formarán la forma circular del reservorio, a cada punto le corresponde un resorte (en total se necesitarán 24).




En un inicio procedemos a trabajar con un valor unitario (1 Tn/m) para lo resortes.



Seleccionamos el nudo central y le asignamos una masa (Peso Wc = 56.67 Tn) dicha masa debe estar en la dirección "X" para que genere movimiento en la dirección a analizar y se cumplan las ecuaciones de la dinámica estructural.





El criterio es que se tienen resortes trabajando en serie, pero la dificultad está en hallar el valor de la rigidez de éstos. Los resortes generan fuerzas axiales de compresión o tracción, y los que no estén en la dirección de análisis ("X"), tendrán 2 componentes en "X" e "Y", la idea es sumar todas las componentes en "X" y por vibración libre tienen que compensar la masa de la componente convectiva.
Trabajaremos con los modos Ritz, pero sólo con el primer modo de vibración. Luego de correr el modelo, visualizamos las tablas de resultados, escogiendo el case "Modal", y elegimos la tabla "Element Joint Forces -Links". Esta tabla nos entrega los valores de las fuerzas axiales en "X" e "Y", exportamos los valores a una hoja de cálculo y sumamos las componentes en X. Para este ejemplo la suma nos da 4.992 Tn, por lo que el valor de la rigidez de los resortes será= Wc/4.992 = 56.67/4.992 = 11.35 Tn/m.



Corregimos los valores de rigidez de los resortes y corremos el modelo, veremos que la suma de las componentes en "X" de los resortes nos da = 56.67 Tn. Esto se hará para cualquier masa que se tenga y es aplicable a modelos de reservorios rectangulares, que veremos más adelante.

[i dont know]

Escapandome un poco del manual desarrollado por elijah,
adjunto unas diapositivas de mis clases y un paper
interesante.

Saludos

[Vlacev TE]

Actualicé los archivos del mensaje # 1. Como todo, antes de usar la información, se les pide revisar los archivos y así poder salvar culaquier error que se hubiera podido cometer en el proceso de formulación.
 
En el archivo se encuentra el diseño de la cúpula y los muros del reservorio, pueden también encontrar como usar el módulo de diseño de concreto de elementos shell causados por efectos membrana.

[yucapareja]

Muy interesante, tengo una duda con el análisis de
superposición modal, que amortiguamiento usas?

El agua y en concreto no tiene el mismo amortiguamiento,
hiciste alguna modificación al espectro para considerar
esto?

[Vlacev TE]

Muy interesante, tengo una duda con el análisis de
superposición modal, que amortiguamiento usas?
 
El agua y en concreto no tiene el mismo amortiguamiento,
hiciste alguna modificación al espectro para considerar
esto?

El ACI 350 indica que el modelamiento de la estructura resistente (muros, cúpulas) y la componente impulsiva del agua (o masa fija para algunos) se modela con 5% de amortiguamiento. La componente comvectiva se modela con 0.5% de amortiguamiento. El problema es que en un mismo modelo no se puede modelar ambas masas, ya que el sap2000 no ofrece una opción de un análisis con una cierta masa y una segunda con otra distinta; se tendría que modelar por separado y luego combinarl los resultados en una hoja de cálculo.
 
Como se indica en el archivo para considerar ambas masas en un solo modelo (y tener los resultados en una sola corrida) factorizamos la masa convectiva.

[Veggeta]

Elijah, podrías hacer favor de explicar el proceso de fatorización, ya los porcentajes de amortiguamiento son distintos, es decir la inluencia de eseta proceso en los resultados obtenidos.   Es cierto el Sap no permite realizar el análisis con dos factores diferentes

Gracias

[smr_ing]

Elijah : es muy bueno tu aporte , desearia realizar un comentario al ultimo documento subido , en particular al punto 3.1 factores de mayoracion de cargas.
Los factores empleados no son los del estandar de la Norma ACI 350.3-01 , tal norma  indica que se debe mayorar los esfurzos del fluido por 1.70 , se indica ademas , que se debe emplear un coeficiente sanitario igual a 1.30 para amplificar las acciones para el diseño de las armaduras y verificaciones seccionales

[Vlacev TE]

Elijah : es muy bueno tu aporte , desearia realizar un comentario al ultimo documento subido , en particular al punto 3.1 factores de mayoracion de cargas.
Los factores empleados no son los del estandar de la Norma ACI 350.3-01 , tal norma indica que se debe mayorar los esfurzos del fluido por 1.70 , se indica ademas , que se debe emplear un coeficiente sanitario igual a 1.30 para amplificar las acciones para el diseño de las armaduras y verificaciones seccionales

Sobre los factores de mayoración, es criterio de cada uno, y que el ACI 350-01 es equivalente los factors del ACI 318-99 y a la fecha de la ACI 318-08 han habido cambios para estos factores.
 
Sobre los factores de durabilidad si se debe de modificar, a flexión = 1.30, a cargas axiales y a tracción = 1.65, y por exceso de cortante = 1.30

[Vlacev TE]

Elijah, podrías hacer favor de explicar el proceso de fatorización, ya los porcentajes de amortiguamiento son distintos, es decir la inluencia de eseta proceso en los resultados obtenidos. Es cierto el Sap no permite realizar el análisis con dos factores diferentes

Gracias

Se tendría que hacer 2 correcciones:

- La norma pide que las fuerzas y esfuerzos producidos por el peso convectivo sea evaluados con un espectro de diseño con un amortiguamiento crítico de 0.5%. En la sección del ACI 350.3 sección R 4.2.2 nos presenta el factor de corrección = 3.043 / (2.73 - LN (amortg)), para un valor de amortiguamiento del 0.5% nos da un valor de corrección de 1. En nuestro caso al trabajar con espectros de 5% de amortiguamiento todos los resultados debemos de multiplicar por 1.52, lo que es equivalente a modificar el valor de amortiguamieto del case con el que realizamos el análisis espectral a 0.5%.

- Lo segundo es trabajar, por un lado, con los resultados del análisis con el espectro para las fuerzas impulsivas + peso + suelo y el factor de reducción Rwi, y por otro con el modelo pero sólo considerando el peso de la masa convectiva con su factor de reducción Rwc. Tabular ambos resultados y con la combinación SRSS de ambos modelos, hallar las fuerzas y esfuerzos de diseño. Lo que se hizo en el modelo es multiplicar la masa convectiva por RWi/RWc = 2.75 y trabajar con los resultados en un solo modelo.

Otro planteamiento es trabajar con un espectro combinando al 2% que cambia a 0.5 cuando se tenga un periodo mayor al Ti.



Se deja al que use la metodología propuesta (en su mayoría del ACI) el corroborar los resultados y su aplicación, ya que al considerar el peso convectivo multiplicado por 2.75 se estaría modificando varios resultados que quizá no sean los más apropiados. Más adelante y con más tiempo se alcanzará las variaciones que ocurran y más correcciones para ajustar el dicha propuesta.

Desde que se planteó el modelo del tanque INTZE, muchos entran buscando información sobre reservorios, pero al parecer o se desaniman en continuar su investigación o sólo les interesa descargar y no compartir sus experiencias o al menos resúmenes de sus trabajos, igual con el colegio modelado en el etabs y otros temas que se plantean. Hay muchos trabajos en los que se pueden trabajar sobre interacción del líquido en reservorios, como análisis en que se considera el agua como elementos finitos para ver el comportamiento en las paredes, así como el desplazamiento vertical.