FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA PROFESIONAL INGENIERÍA CIVIL TÍTULO COMPARATIVO TÉCNICO – ECONÓMICO DEL DISEÑO DE UN RESERVORIO APOYADO DE C°A° DE 150 M3 UTILIZANDO LOS MÉTODOS DE ELEMENTOS FINITOS Y PORTLAND CEMENT ASSOCIATION PROYECTO DE INVESTIGACIÓN AUTORA CRUZ ROJAS, CARLA ASESOR MAG. ING. ENRIQUE HUAROTO CASQUILLAS LÍNEA DE INVESTIGACIÓN DISEÑO DE OBRAS HIDRÁULICAS Y SANEAMIENTO LIMA – PERÚ 2018 GENERALIDADES Titulo Comparativo Técnico – Económico del Diseño de un Reservorio Apoyado de C°A° de 150 M3 utilizando los Métodos de Elementos Finitos y Portland Cement Association. Autor Cruz Rojas, Carla Asesor Mag. Ing. Enrique Huaroto Casquillas Tipo De Investigación Aplicativa Línea De Investigación Diseño De Obras Hidráulicas y Saneamiento. Localidad Centro Poblado Sacachispa, Distrito y Provincia Huaral, Departamento de Lima. Duración De La Investigación Fecha De Inicio: Abril 2018 Fecha De Término: Diciembre 2018 pág. 2 ÍNDICE CARÁTULA PÁGINAS PRELIMINARES pág. Generalidades Índice Índice de Tablas Índice de Figuras 2 3 5 5 I. INTRODUCCIÓN 1.1. Realidad Problemática 1.2. Trabajos Previos 1.3. Teorías relacionadas al Tema 1.3.1. Reservorios Apoyados de Concreto Armado 1.3.1.1. Periodo de diseño 1.3.1.2. Caudales de diseño 1.3.1.3. Capacidad del Reservorio 1.3.1.4. Cálculo de población de diseño 1.3.1.5. Tipo de Reservorio 1.3.1.6.Ubicación del Reservorio 1.3.2. Método de Portland Cement Association (PCA) 1.3.3. Método de Elementos Finitos (MEF) 1.3.4. Método de las secciones 1.3.5. Softwares de diseño 1.4. Formulación del Problema 1.4.1. Problema general 1.4.2. Problemas específicos 1.5. Justificación del estudio 1.5.1. Por el beneficio 1.5.2. Por el resultado 1.5.3. Por la viabilidad 1.6. Hipótesis 1.6.1. Hipótesis general 1.6.2. Hipótesis específicas 1.7. Objetivos 1.7.1. Objetivo general 1.7.2. Objetivos específicos 6 7 8 11 11 12 12 12 13 13 13 13 16 17 17 18 18 18 18 19 19 19 19 19 19 20 20 20 II. MARCO METODOLÓGICO 2.1. Diseño, Tipo y Nivel de Investigación 2.1.1. Diseño de Investigación 2.1.2. Tipo de Investigación 2.1.3. Nivel de Investigación 2.2. Variables, operacionalización 2.2.1. Variable 1 (independiente): Aplicación de Métodos de Diseño Estructural 21 22 22 22 23 23 23 pág. 3 2.2.2. Variable 2 (dependiente): Reservorio de C°A° apoyado 2.2.3 Operacionalización de variable 24 25 2.3. Población y Muestra 2.3.1. Población 2.3.2. Muestra 2.3.3 Tipo de Muestreo 2.4. Técnicas e instrumentos de recolección de datos, validez y confiabilidad 2.4.1 Técnicas e instrumentos de recolección de datos 2.4.1.1 Técnicas de investigación 2.4.1.2. Instrumentos de recolección de datos 2.4.4 Validez 2.4.5 Confiabilidad 2.4.6 Método de análisis de datos 2.5. Aspectos Éticos 27 27 27 27 III. ASPECTOS ADMINISTRATIVOS 3.1. Recursos y Presupuestos 3.2. Financiamiento 3.3. Cronograma 31 32 37 38 IV. REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA 39 ANEXOS Matriz de Consistencia Formato N° 01: Recolección de datos de campo Formato N° 02: Técnica en el Método de Diseño Formato N° 03: Costo del Diseño del reservorio Formato N° 04: Encuesta para la determinación del método más utilizado 43 43 44 45 46 28 28 28 28 29 30 30 30 47 pág. 4 ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1. Operacionalización de variable independiente Tabla 2. Operacionalización de variable dependiente Tabla 3. Instrumentos de Medición Tabla 4. Recursos Materiales – Obtenidos Tabla 5. Servicios Obtenidos Tabla 6. Presupuesto Tabla 7. Cronograma de Actividades 25 26 29 33 33 34 38 ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1. Los procesos del Diseño Estructural Figura 2. Reservorio Apoyado Circular de Concreto Armado Figura 3. Reservorio Apoyado Rectangular de Concreto Armado Figura 4. Esquema para una Investigación Comparativa 3 11 11 23 pág. 5 I. INTRODUCCIÓN pág. 6 1.1 Realidad Problemática Actualmente en el Perú, para el diseño estructural de reservorios de concreto armado, no se emplea una normativa específica, pues se acogen a varios tipos de normas y métodos extranjeros, los cuales difieren entre ellos, obteniéndose resultados completamente diferentes. Los reservorios, deben tener un proceso de diseño y constructivo económico, resistente, durable e impermeable, ya que son de vital importancia para cubrir la necesidad de almacenamiento, abastecimiento y conducción del agua. Existen varios métodos de diseño, los cuales dos de ellos serán materia de estudio en la presente tesis: - Método de Portland Cement Association (PCA), basado en la Teoría de la Estática. - Método de Elementos Finitos (MEF), basado en la Matriz de Rigideces. Contar con un método de diseño de reservorios apoyados de concreto armado adecuado, lograría una probabilidad aceptable de que la estructura a construir no sufra fallas o deterioro alguno. Si bien es cierto, para este propósito es necesario las buenas y adecuadas prácticas constructivas y también influye que los materiales a emplearse tengan la calidad especificada. Según Bernal (2009, p. 12) indica que: “el diseño estructural abarca las diversas actividades que desarrolla el proyectista para determinar la forma, dimensiones y características detalladas de una estructura”. El autor considera que: el diseño es proceso creativo mediante el cual se definen las características de un sistema de manera que cumplan en forma óptima con sus objetivos. Las partes fundamentales que un diseño estructural como procesos para un buen diseño estructural se considera tres aspectos fundamentales, estos son: 1. La estructuración 2. El análisis 3. El dimensionamiento. pág. 7 Figura 1. Los procesos del Diseño Estructural (Bernal, 2009, p. 13). Por otro lado, minimizar los costos de diseño estructural de un reservorio, favorecería que el Gobierno Central, financie la elaboración y ejecución del proyecto, con la finalidad de salvaguardar el tesoro público de manera racional, óptima, y sobre la base de una adecuada programación. Asimismo, el material en estudio es el concreto armado ya que, es uno de los materiales de construcción que garantiza los requisitos que anteceden para el logro de reservorios funcionales, y que además existe disponibilidad de mano de obra por su fácil manejo constructivo. Los reservorios cumplen múltiples funciones en diversas obras de la ingeniería civil, las cuales contribuyen a mejorar el medio ambiente, satisfacer necesidades requeridas por los seres humanos, animales y plantas. Ya sea de, almacenamiento y abastecimiento de agua potable, agua de riego o con fines recreativos y/o deportivos. 1.2 Trabajos previos En relación a los estudios internacionales, se muestran algunos hallazgos relevantes y estos son: Vidal (2007) en su tesis titulada: “Diseño sísmico de un estanque de hormigón armado. Comparación del código norteamericano y las recomendaciones neozelandesas”. pág. 8 La finalidad de esta investigación fue estudiar el comportamiento dinámico de un estanque de hormigón armado apoyado sobre el suelo, de forma cilíndrica, dispuestos verticalmente, para almacenamiento de líquido, utilizando diferentes tipos de análisis: estático, modal espectral con modelos mecánico equivalente y modal espectral con modelos de Elementos Finitos, verificando a través de la comparación de resultados, que las normas y recomendaciones sean equivalentes y adecuadas. Portillo (2009) en su trabajo de graduación titulado: “Análisis y Diseño para estructuras de hormigón armado en tanques elevados”. La finalidad de esta investigación era analizar en forma general los conceptos básicos para la construcción de ese tipo de estructuras, tomando en cuenta el volumen de almacenamiento, la altura de la torre y las fuerzas sísmicas. Se realizó el análisis y diseño estructural basándose en las normas Código Uniforme de Edificación (UBC 97), Código Internacional de la Construcción (IBC – 2003), Instituto Americano del Concreto (ACI 318 – 05) y reglamentos de construcción que se manejaba en Guatemala por ser un país de alto nivel sísmico. Al final de todo el diseño, se hizo una comparación donde se determinó la relación de beneficio/utilidad en el diseño y elaboración de un tanque elevado de almacenamiento de agua. Arévalo y Barahona (2013) en su tesis titulada: “Diseño comparativo de tanques para el almacenamiento de agua de hormigón armado, enterrados hasta el nivel de la tapa” La finalidad de esta investigación era realizar una comparación en el diseño estructural de dos tanques de agua (muros, tapas y cimentaciones), con diferentes capacidades pero con igual espesor, mediante los métodos de: Seccionamiento, Portland Cement Association o PCA y Elementos finitos utilizando el programa SAP2000. Se consideró el mismo tipo de suelo, nivel freático, contenido y cargas debido al flujo de tránsito que puedan producirse sobre la estructura, donde se obtuvo los empujes de suelos, cargas hidráulicas y cargas de tránsito similares. Luego, se realizó un análisis comparativo de las hipótesis de los métodos, refuerzos y los precios para cada caso, concluyendo que para tanques alargados, enterrados hasta el nivel de la tapa y de baja capacidad el mejor método de diseño es el uso de las tablas de la PCA o programas de computadora mientras que para tanques profundos, enterrados hasta el nivel de la tapa y de alta capacidad el mejor método de diseño es el método de seccionamiento, pudiendo conseguir un gran ahorro. pág. 9 En relación a los estudios nacionales, se muestran algunos hallazgos relevantes y estos son: Challco (2012) en su tesis titulada: “Análisis y Diseño de Reservorios Circulares de Cº Aº Mediante los Métodos de Elementos Finitos y PCA en la Ciudad de Puno”. El objetivo de la investigación fue comparar dos métodos de diseño de reservorio circular de concreto armado, el de Portland Cement Association o PCA y el de Elementos Finitos, para así determinar el comportamiento de reservorios. El diseño estructural se realizó por la filosofía de resistencia última, donde se consideraron sus principales elementos: cúpula, pared circular, viga anular, cimentación anular y losa de cimentación. Finalmente, la metodología desarrollada para el análisis de reservorios circulares apoyados mediante los Métodos de Elementos Finitos y PCA, son ampliamente aplicadas en el mundo con resultados óptimos. Martos (2013) en su tesis titulada: “Evaluación de los Esfuerzos de un Reservorio Circular entre el Método Estático y el Método Dinámico del Diseño Sismorresistente”. La finalidad de esta investigación era comparar el Método Estático de Portland Cement Association (PCA) con el Método Dinámico, donde se obtuvo que el esfuerzo anular, a flexión y cortante negativo, fueron mayores al utilizar el Método Dinámico con respecto al Estático, pero de manera inversa en el caso del Cortante Positivo. Por lo que, se concluye que existen diferencias importantes entre ambos métodos, siendo el Dinámico el más exacto en las acciones mecánicas, las cuales no fueron consideradas en el Método Estático, como la fuerza sísmica, fuerza de inercia, el chapoteo del agua y la vibración de la estructura, que de no ser consideradas en el Diseño de Reservorios Circulares producirán el colapso de la estructura durante un Sismo Trascendental. Carrión y Corpus (2015) en su tesis titulada: “Procedimiento de Diseño Estructural de un Reservorio Circular Apoyado de Concreto Armado cumpliendo los Parámetros de la Propuesta de Norma E030 2014 para la Zona de Cajamarquilla”. La investigación da a conocer que, para el diseño estructural de reservorios circulares de concreto armado, se adoptan diferentes normas y métodos extranjeros, donde se obtienen resultados diferentes. Con la modificación del Reglamento Nacional de Edificaciones, se crea una incertidumbre, ya que las variaciones de las normas E020, E030, E050 y E060 dan diferentes parámetros que se deben verificar para lograr un pág. 10 procedimiento y poder ser usado sin inconvenientes en el diseño de los reservorios circulares en el Perú. 1.3 Teorías relacionadas al tema 1.3.1 Reservorios Apoyados de Concreto Armado Para la Comisión Nacional del Agua (2007, p. 10): Los reservorios apoyados, que principalmente tienen forma rectangular y circular, son construidos directamente sobre la superficie del suelo. Por lo general, se utiliza este tipo de reservorios, cuando el terreno sobre el que se va a desplantar tiene la capacidad necesaria para soportar las cargas impuestas, sin sufrir deformaciones importantes. Resulta también conveniente, si fuese necesario, contar con una cierta altura para la descarga del líquido, a fin de disponer de una carga de presión hidrostática adecuada. Los reservorios apoyados tienen la ventaja de que su mantenimiento es más sencillo de efectuar y más fácil la instalación, operación y mantenimiento de las tuberías de entrada y salida. Figura 2. Reservorio Apoyado Circular de concreto armado (Fuente: https://goo.gl/k2B7uq.) Figura 3. Reservorio Apoyado Rectangular de concreto armado (Fuente: https://goo.gl/iQJxr8) pág. 11 1.3.1.1 Periodo de diseño: Para la determinación del tiempo, se considera un sistema funcional, cuando intervienen una serie de variables el cual deben ser evaluadas para lograr un proyecto económicamente viable. Por ello, puede definirse al periodo de diseño como el tiempo en el que el sistema será 100% eficiente, ya sea por la existencia física de las instalaciones o por su capacidad de conducción del gasto deseado. Se deben considerar los siguientes factores: - 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. Aún 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. 1.3.1.2 Caudales de diseño 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 considerará 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. 1.3.1.3 Capacidad del Reservorio Para la determinación de la capacidad del reservorio, se deben considerar la compensación de las variaciones horarias, previsión de reservas para cubrir daños e interrupciones en la línea de conducción, emergencia para incendios y que el reservorio funcione como parte del sistema. Para el cálculo de la capacidad del reservorio, se considerará lo siguiente: pág. 12 - La compensación de variaciones horarias de consumo - Los eventuales desperfectos en la línea de conducción. El reservorio debe permitir que la demanda máxima que se produce en el consumo sea satisfecha a cabalidad, al igual que cualquier variación en el consumo registrado en las 24 horas del día. Ante la eventualidad que en la línea de conducción pueda ocurrir daños que mantengan una situación de déficit en el suministro de agua, mientras se hagan las reparaciones pertinentes, es aconsejable un volumen adicional para dar oportunidad de restablecer la conducción de agua hasta el reservorio. 1.3.1.4 Cálculo de población de diseño Para determinar la población futura, se deben adoptar criterios adecuados debidamente sustentados, tomando en cuenta datos censales, proyecciones oficiales u otras fuentes que reflejen el crecimiento poblacional. 1.3.1.5 Tipo de Reservorio Resulta tradicional y económica la construcción de reservorios apoyados para el abastecimiento de agua potable en poblaciones rurales, ya sea de forma circular o cuadrada con capacidades medianas y pequeñas. 1.3.1.6 Ubicación del Reservorio La ubicación del reservorio, debe considerar la topografía del terreno y la ubicación de la fuente de agua. Mayormente, está determinada por la necesidad y conveniencia de mantener la presión de la red dentro de los límites de servicio, garantizando así presiones máximas en las viviendas más bajas y presiones mínimas en las viviendas más elevadas. En los proyectos de agua potable en zonas rurales y/o centros poblados, los reservorios son de cabecera y por gravedad. El reservorio, debe ubicarse lo más cerca y posible y a una elevación mayor al centro poblado, priorizando el criterio de ubicación tomando en cuenta la ocurrencia de desastres naturales. 1.3.2 Método de Portland Cement Association (PCA) El desarrollo del método PCA comienza en 1943, y la teoría usada en esos tiempos para el análisis estructural estaba basada en la Teoría de la Elasticidad. Fue desarrollada por Domel y Gogate, consultores de la Asociación de Cemento Portland de Worthington, pág. 13 Ohio. El método surgió por la iniciativa de la construcción masiva de reservorios en los EE.UU., en esos entonces no se contaba con el tiempo suficiente para el desarrollo del análisis estructural de los mismos, pese a ser muy valioso, por lo que, la complejidad matemática para su desarrollo era demasiado prolongado. Dicho de esta manera, los señores Domel y Gogate, haciendo uso de métodos numéricos, desarrollaron tablas para diferentes dimensiones de reservorios apoyados, así también para diferentes condiciones de carga y apoyo. El análisis estructural, para el cálculo de momentos flectores y tensión son calculados mediante coeficientes ya determinados, las mismas las encontramos en ábacos en el Apéndice de la publicación Circular Concrete Tanks Without Prestressing y Rectangular Concrete Tanks Without Prestressing, las que se encuentran de acuerdo a las condiciones de borde, las mismas las podemos dividir de la siguiente manera: Muro con base empotrada y borde libre con carga triangular. Muro con base móvil y borde libre con carga triangular. Muro con base móvil y borde libre y carga trapezoidal. Muro con fuerza aplicada en el borde. Muro con fuerza aplicada en la base. Muro con momento aplicado en el borde. Muro con momento aplicado en la base. El procedimiento para determinar los momentos flectores, fuerza cortante y tensión radial en todos los casos son similares, la diferencia está en los coeficientes, porque para cada condición de borde se tiene un ábaco diferente. El procedimiento de uso de las mismas la detallamos a continuación: a) Cálculo de la pared cilíndrica - Tensiones horizontales La tensión es obtenida mediante la siguiente fórmula, se entra a la tabla del PCA: 𝑇 = 𝐶𝑊𝐻𝑅 (1.1) El valor de “C” se obtiene de la tabla A-1 del anexo, mediante la siguiente relación: H2 Dt (1.2) pág. 14 Donde: H: Altura total de reservorio D: Diámetro de reservorio t: Espesor de muro C: Coeficiente W: Peso del agua R: Radio - Cálculo de refuerzo De acuerdo al diagrama de tensiones anulares, se calculara se calculara el refuerzo a cada tercio de la altura, según la relación siguiente: As = T 𝑓𝑠 (1.3) Donde: As: Área de acero T: Tensión 𝑓𝑠 : Fatiga de trabajo Dado que todo el anillo trabaja a tracción, el concreto solo es recubrimiento del acero, por lo que se considera 𝑓𝑠 = 1000 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 - Cálculo de momentos verticales Con el valor del factor de selección, entramos a la tabla A-2 del PCA: M = Coef × WH 3 - (1.4) Verificación por Corte Según la tabla A-12 del PCA, el corte máximo será en condición última con: 𝐻 2 /𝐷𝑡 . Será: V = 1.5 × Coef × WH 2 V < 0.53∅√f′c bd (1.5) (1.6) pág. 15 b) Cálculo de la losa de fondo Asumiendo el espesor de la losa de fondo, conocida la altura de agua, el valor de P será: Peso propio del agua en kg/m2 Peso propio del concreto kg/m2 La losa fondo será analizada como una placa flexible y no como una placa rígida. Debido a que el espesor es pequeño en comparación en relación a su longitud; además la consideraremos apoyada en un medio cuya rigidez aumenta con el empotramiento. Dicha placa estará empotrada en los extremos. - Cálculo de momentos verticales Según la tabla A-14 los momentos en la losa circular estará dada por: M = coef × pR2 (1.7) 1.3.3 Método de Elementos Finitos (MEF) El método de elementos finitos es un procedimiento para la solución numérica de las ecuaciones que gobiernan los problemas fundamentales en la naturaleza. (Oñate, 2009:1) Usualmente, el comportamiento de la naturaleza puede ser descrito por ecuaciones expresadas en ecuaciones diferenciales o integrales. Generalmente, el MEF (Método de Elementos Finitos) es comprendido en matemáticas como una técnica numérica para la resolución de ecuaciones diferenciales parciales o ecuaciones con integrales. El método de los elementos finitos es un método general de análisis estructural, que idealizando la estructura como un conjunto de elementos interconectados en un número finito de nudos, reduce el análisis básicamente a la solución de un sistema de ecuaciones lineales. Las incógnitas consideradas al plantear este sistema de ecuaciones son las fuerzas que interactúan en los nudos o los desplazamientos de los mismos. (Scaletti, 1967: A-2) La última de las posibilidades citadas, en que los desplazamientos de los nudos son las incógnitas, corresponde al “Método de rigideces” y es sin duda la que presenta mayor simplicidad y facilidad de programación. Estudios comparativos entre este método y aquel que considera como incógnitas las interacciones en los nudos, conocido como “Método de flexibilidades”, realizados por Gallagher, Rattinger y Archer (Scaletti, 1972: A-3), pág. 16 demuestra que, para estructuras en que es sobre todo importante conocer las solicitaciones, los métodos de rigidez dan mejor rigidez. En general, para una estructura sometida a cargas estáticas, el proceso a seguirse puede ser resumido en los pasos siguientes: a) “Discretización” del medio continuo. b) Estudio de cada elemento por separado y evaluación de su matriz de rigidez. c) “Ensamblaje” adecuado de las matrices de rigidez de los elementos para formar la matriz de rigidez de la estructura. d) Formación de las matrices de carga. e) Condensación de las matrices de rigidez y carga. f) Formulación de condiciones de borde y las consecuentes modificaciones de las matrices de rigidez y cargas aplicadas. g) Solución del sistema de ecuaciones. h) Determinación de reacciones y evaluación de esfuerzos internos en los elementos 1.3.4 Método de las secciones Este método consiste en tomar una sección o franja de un elemento a diseñarse para modelar de una manera sencilla su funcionamiento. Al momento de escoger la franja de diseño se deberá tomar en cuenta que dicha franja contenga los esfuerzos más críticos del elemento, el ancho de la franja se toma generalmente de un metro, esto se hace para realizar un diseño por metro lineal del elemento. Se considera que, los esfuerzos son resistidos solamente en una dirección, sin considerar la rigidez en sentido perpendicular al de la franja de diseño. Nótese que, al tomar la sección más crítica se puede sobreestimar esfuerzos en algunas zonas del elemento en las que realmente se tiene esfuerzos menores a los de la sección de diseño. A causa de, estas suposiciones se puede producir desperdicio de materiales, que sería más alto a medida que aumentaran las dimensiones del elemento, así para estructuras de grandes dimensiones se recomienda otro tipo de análisis. 1.3.5 Softwares de diseño El diseño mediante cálculo integral se realiza utilizando programas para diseño estructural, en este caso el uso del programa SAP 2000. SAP 2000 es un programa desarrollado por la empresa CSI, Computer and Structures, Inc. En Berkeley, California pág. 17 EEUU. En términos de uso, permite realizar diversos Análisis Estáticos y Dinámicos de forma lineal y No Lineal a través de funciones espectrales y Tiempo-Historia. El programa determina a través del método de elementos finitos la respuesta en términos de fuerzas, esfuerzos y deformadas en los elementos de áreas y sólidos. En relación al análisis No Lineal se puede obtener la curva de capacidad de una estructura a través de la aplicación de un Pushover y la definición de rotulas plásticas en los extremos de los elementos. Esta curva de capacidad permite estudiar los mecanismos de falla que representa un determinado modelo obteniendo la máxima deformación inelástica, capacidad última, ductilidad, etc. todos estos aspectos según las normas correspondientes. 1.4 Formulación del problema 1.4.1 Problema general ¿Qué método de diseño estructural es el más favorable técnico y económico para la construcción de reservorios de almacenamiento de agua de Concreto Armado de 150 M3? 1.4.2 Problemas específicos: 1. ¿Qué método de diseño estructural es el más favorable técnicamente para la construcción de reservorios de almacenamiento de agua de Concreto Armado de 150 M3? 2. ¿Qué método de diseño estructural es el más económico para la construcción de reservorios de almacenamiento de agua de Concreto Armado de 150 M3? 3. ¿Cuál de los dos Métodos de Diseño Estructural de Reservorios Apoyados de Concreto Armado se utiliza con mayor frecuencia? 1.5. Justificación del estudio Los problemas expuestos en el punto 1.4 pueden ser considerados una buena justificación para este proyecto. Además, si nos referimos a la aplicación de Métodos de Diseño Estructural de Reservorios de Concreto armado, no encontramos mucha información nacional y por ende este proyecto pretende incrementar el conocimiento que se tiene sobre este recurso. pág. 18 1.5.1. Por el beneficio 1) El empleo de un método estructural adecuado para la construcción de Reservorios Apoyados, disminuye los costos del Proyecto, el cual favorece para que el Gobierno Central financie la elaboración de estos. 2) El empleo de un método estructural adecuado para la construcción de Reservorios Apoyados, favorece en la técnica de diseño aumentando su duración, impermeabilidad y resistencia. 1.5.2. Por el resultado Se espera que los resultados obtenidos en este proyecto sean consolidar la idea de proponer la utilización de un Método de Diseño Estructural favorable técnico y económico para la construcción de reservorios de concreto armado de 150 M3. 1.5.3. Por la viabilidad La viabilidad de este tema se fortalece mediante los objetivos que se proponen en el punto 1.7. Se vio conveniente realizar un estudio comparativo entre los principales Métodos de Diseño, debido a la necesidad y al uso de reservorios de concreto armado para almacenamiento de agua. Se ha seleccionado este tipo de estructura debido a que no es frecuente encontrar estudios relacionados al tema, con detalles de análisis, diseño y comparación de métodos. La presente investigación busca seleccionar un método conveniente según la situación que se presente, tratando de evitar pérdidas innecesarias de materiales, lo que lleva a una reducción del precio constructivo. 1.6 Hipótesis 1.6.1 Hipótesis general El Método de Elementos Finitos (MEF) es el más favorable técnico y económico para la construcción de reservorios de almacenamiento de agua de Concreto Armado de 150 M3. 1.6.2 Hipótesis específicas: 1. El Método de Elementos Finitos (MEF) es el más favorable técnicamente para la pág. 19 construcción de reservorios de almacenamiento de agua de Concreto Armado de 150 M3. 2. El Método de Portland Cement Association (PCA) es el más económico para la construcción de reservorios de almacenamiento de agua de Concreto Armado de 150 M3. 3. El Método de Portland Cement Association (PCA) se utiliza con mayor frecuencia para realizar el Diseño de Reservorios apoyados de Concreto Armado de 150 M3. 1.7 Objetivo 1.7.1 Objetivo general Plantear y reconocer un método de diseño favorable técnico y económico para la construcción de reservorios de almacenamiento de agua de Concreto Armado de 150 M3. 1.7.2 Objetivos específicos Evaluar técnicamente el Diseño Estructural de los reservorios de agua por el método de Elementos Finitos (MEF) y Portland Cement Association (PCA). Evaluar económicamente el Diseño Estructural de los reservorios de agua por el método de Elementos Finitos (MEF) y Portland Cement Association (PCA). Evaluar cuál de los dos Métodos de Diseño Estructural de Reservorios Apoyados de Concreto Armado es utilizado con mayor frecuencia. pág. 20 II. MARCO METODOLÓGICO pág. 21 2.1. Diseño, tipo y nivel de investigación 2.1.1. Diseño de Investigación El método que se utilizó en este estudio fue el método hipotético- deductivo y según Bisquerra (2010, p. 62) menciona: A partir de la observación de casos particulares se plantea un problema. A través de un proceso de inducción, este problema remite a una teoría. A partir del marco teórico se formula una hipótesis, mediante un razonamiento deductivo, que posteriormente se intenta validar empíricamente. El ciclo completo inducción/deducción se conoce como proceso hipotético deductivo. 2.1.2. Tipo de Investigación Finalidad: Aplicada y según Valderrama (2013, p. 165) menciona: Busca mejorar la situación actual de los individuos o grupos de personas, y para ello tiene que intervenir. La investigación aplicada movida por el espíritu de la investigación fundamental ha enfocado la atención sobre la solución de problemas más que sobre la formulación de teorías […]. Se refiere a resultados inmediatos y se halla interesada en el perfeccionamiento de los individuos implicados en el proceso de la investigación. Carácter: La investigación constituye una investigación comparativa, ya que el objetivo es comparar los métodos de Diseño Estructural, el cual requiere la descripción y clasificación de los resultados. Naturaleza: Investigación cuantitativa, es secuencial y demostrativo. Cada etapa antecede a la consiguiente y no podemos evadir los pasos, el orden riguroso, sin embargo, desde luego, podemos determinar alguna fase. Parte de un pensamiento, que va delimitando y, una vez determinada, se proceden preguntas y objetivos de la investigación, se examina la literatura y se proyecta un marco o un aspecto teórico. Alcance: Transversal, porque se recolectó los datos en una sola medición, en un tiempo único y/o determinado. pág. 22 Orientación. Investigación orientada a la aplicación. En el diseño y desarrollo de la tesis de investigación se dan respuestas a la formulación de problemas elaborados con anterioridad. 2.1.3. Nivel de Investigación La presente investigación se ubicó en el diseño no experimental, transversal y comparativo. Fue no experimental porque no se ha manipulado ninguna variable independiente para ver sus efectos en la variable dependiente, tal como señala Kerlinger, (1988, p. 333), “lo que hacemos en la investigación no experimental es observar fenómenos tal y como se dan en su contexto natural, para después analizarlos”. Es transversal, porque se han recogido datos en una sola medición y fue comparativo, porque se comparan los dos métodos en estudio para determinar cuál es el más favorable técnico y económico para la construcción de Reservorios de Concreto Armado. Esquema para una Investigación Comparativa, Hurtado, J. (2007): Figura 4. Esquema de Investigación Comparativa 2.2. Variables, operacionalización 2.2.1. Variable 1 (independiente): Aplicación de Métodos de Diseño Estructural. Pavón (2001) nos dice que: “Habrá que diseñar los reservorios de tal manera que se impida la presencia de fugas. Por consiguiente, se emplearán procedimientos de diseño que eliminen las grietas u otras fuentes potenciales de aquéllas. Si bien, para estos propósitos es pág. 23 importante una práctica constructiva correcta y adecuada y habrán de emplearse materiales con la calidad especificada” (p. 20). Las acciones consideradas para el análisis de estructuras, se determinan a partir del tirante, peso volumétrico del líquido, peso de los equipos a instalar, cargas dinámicas de dichos equipos, presión externa de los rellenos sobre los muros del reservorio y las cargas accidentales. Las cargas muertas y la del líquido, se conocen con cierta precisión, siendo las cargas vivas de diseño en reservorio generalmente pequeñas. 2.2.2. Variable 2 (dependiente): Reservorio de C°A° apoyado. Para Pavón (2001): “Los reservorios se construyen directamente apoyados sobre la superficie del suelo. Por lo general, se utiliza este tipo de depósito, cuando el terreno sobre el que se va a desplantar tiene la capacidad necesaria para soportar las cargas impuestas, sin sufrir deformaciones importantes. Resulta también conveniente, si fuese necesario, contar con una cierta altura para la descarga del líquido, a fin de disponer de una carga de presión hidrostática adecuada” (p. 16) Los reservorios construidos en la superficie del terreno, tienen la ventaja de su fácil instalación, operación y mantenimiento de tuberías de entrada y salida y su mantenimiento es más sencillo de efectuar. pág. 24 2.2.3. Operacionalización de variable Tabla 1 Operacionalización de la variable independiente Aplicación de Métodos de Diseño Estructural Variable Definición Conceptual PAVÓN (2001) El propósito del diseño es el de lograr una probabilidad aceptable de que la estructura Aplicación que se vaya a construir de Métodos no sufra deterioro de Diseño alguno, de tal suerte Estructural que éstos demeriten el uso para el cual fue destinada o que inclusive pudiesen provocar el colapso de la misma. Definición Operacional Se elaboró lista de 6 cálculos que se deben realizar en hojas de cálculos de Excel y modelamient o en el software SAP200, para medir los siguientes indicadores de las dimensiones. Dimensione s Método Portland Cement Association (PCA) Indicadores Ítems Esfuerzo Anular Esfuerzo de tensión producido sobre la pared del reservorio. Esfuerzo a Flexión Esfuerzo generado por la suma algebraica de momentos. Esfuerzo Cortante Esfuerzo Anular Método de Elementos Finitos (MEF) Escala De Medición Esfuerzo resultante de la Muy bueno suma de las fuerzas Bueno perpendiculares a la pared del reservorio. Intermedio Esfuerzo de tensión Malo producido sobre la pared del reservorio. Muy malo Esfuerzo a Flexión Esfuerzo generado por la suma algebraica de momentos. Esfuerzo Cortante Esfuerzo resultante de la suma de las fuerzas perpendiculares a la pared del reservorio. Nota. La columna de los ítems representa el número de cálculos a realizar. pág. 25 Tabla 2 Operacionalización de la variable dependiente Reservorio de C°A° Apoyado Variable Definición Conceptual Definición Operacional Dimensiones OPS (2004), Los depósitos para almacenar Periodo y agua se diseñan Caudales de y construyen Diseño para llevar a cabo procesos similares, tales como Se elaboró almacenamient lista de 6 o, encuestas Reservorio sedimentación, para medir de C°A° filtración, etc. Capacidad y los siguientes apoyado por lo que indicadores dimensionamie desde el punto nto del de las de vista reservorio dimensiones. hidráulico son parecidos y como consecuencia, las condiciones de carga y el Tipo y diseño ubicación del estructural son Reservorio similares. Indicadores Ítems Periodo de Diseño Norma general de diseño de Infraestructura de Agua y Saneamiento Caudales de diseño Rendimiento admisible de la fuente menor al gasto máximo horario (Qmh) Cálculo de Población Encuesta Censal Capacidad del Reservorio Compensación de las variaciones horarias, emergencia para incendios, previsión de reservas Tipo de Reservorio Elevado, apoyado y enterrado Ubicación adecuada Necesidad, conveniencia y funcionabilidad del proyecto. Nota. La columna de los ítems representa el método para definir los indicadores pág. 26 2.3. Población y muestra 2.3.1. Población La zona en estudio del proyecto de investigación se encuentra en el distrito y provincia de Huaral, departamento de Lima, entonces, la población obtenida, es la totalidad de reservorios apoyados construidos en Huaral, siendo estos de diferentes características como tipo, diseño, capacidad y forma. Población: La totalidad de reservorios apoyados construidos en Huaral. 2.3.2. Muestra “Es obvio que, si cada uno de los sujetos de estudio de una investigación tuvieran exactamente las mismas características, el tamaño requerido de la muestra sería solamente de uno; pero al no presentarse el caso, necesitamos establecer un tamaño de muestra mayor de uno, pero menor que la población total o universo (Borja, 2012)”. El tipo de muestra es no probabilística o dirigida, por lo que, el tipo de muestreo es de selección preferencial (conveniencia). Es por conveniencia porque se está eligiendo como muestra el Diseño Estructural del reservorio apoyado de C°A° de 150 m3, ubicado en el Centro Poblado Sacachispa, distrito y provincia de Huaral, departamento de Lima, por tener como ayuda algunos datos del lugar. 2.3.3. Tipo de muestreo Por Conveniencia (No Probabilístico) Es por conveniencia ya que, se está eligiendo como muestra el Diseño Estructural del reservorio apoyado de C°A° de 150 m3, ubicado en el Centro Poblado Sacachispa, distrito y provincia de Huaral. pág. 27 2.4. Técnicas e instrumentos de recolección de datos, validez y confiabilidad. 2.4.1. Técnicas e instrumentos de recolección de datos 2.4.2. Técnicas de investigación Las técnicas para la recolección de datos son las siguientes: Análisis documental: “La técnica de análisis de documentos es una de las formas más efectivas de poner en marcha la fase de obtención de requisitos. Es el arte de estudiar documentación relevante de negocios, sistemas y proyectos con el objetivo de comprender el negocio, los antecedentes del proyecto e identificar requisitos u oportunidades de mejora.” Bernal (2010, p. 194). Observación: Según Bernal la observación “también llamada observación estructurada o sistemática. Esto es más como una encuesta, donde a cada encuestado se le hacen las mismas preguntas. Pero en este caso, las preguntas no se hacen. En cambio, se buscan y se cuentan tipos particulares de comportamiento.” (2010, p. 257). Por lo que, en la presente investigación se emplearán 4 formatos que forman parte del Anexo N° 02, el cual mencionaré a continuación: Formato N° 01: Recolección de Datos de Campo. Formato N° 02: Técnica en el Diseño del Reservorio. Formato N° 03: Costo estimado del Diseño del Reservorio. Formato N° 04: Encuesta para la determinación del método más utilizado. 2.4.3. Instrumentos de recolección de datos Para Arias (2012), un instrumento de recolección de datos es “cualquier recurso, dispositivo o formato (en papel o digital), que se utiliza para obtener, registrar o almacenar información. Por ello, para esta investigación se utilizará un cuestionario de preguntas cerradas para la recolección de datos, como se puede observar en el Anexo N° pág. 28 02. Asimismo, es de observación simple, registrada por medio de documentos obtenidos de oficina y datos en campo, el cual permitirá aceptar y/o rechazar la información obtenida con la finalidad de realizar hojas de Cálculo en Microsoft Excel y hacer un modelamiento en el software SAP 2000. Tabla 3 Instrumentos de medición Dimensiones Instrumento Método de Portland Cement Aasssociation Formatos, gráficas en Excel y modelamiento en SAP2000 Método de Elementos Finitos (MEF) Formatos, gráficas en Excel y modelamiento en SAP2000 Periodo y Caudales de Diseño Parámetros de diseño de la infraestructura y Cálculo de Caudal máximo horario (Qmh) Capacidad y Dimensionamiento del Reservorio Encuesta censal a la población y Cálculo de Capacidad del Reservorio Tipo y Ubicación del Reservorio Elección del Tipo de Reservorio según condiciones y verificación por conveniencia y funcionabilidad la ubicación de reservorio. Autor: Tesista, Fecha: 23/06/2018, Fuente: Propia, Descripción: Instrumentos de Medición. 2.4.4. Validez Según Hernández (2010, p. 204), la validez es el “grado en que un instrumento mide la variable en estudio que busca medir” Por lo que, para el análisis de validez al cual será sometido el instrumento de investigación estará dado de acuerdo al juicio de expertos; es decir, por tres ingenieros civiles, los cuales avaluarán de manera técnica y especializada. pág. 29 Asimismo, el presente trabajo, se valida con la información recolectada, toda vez que son de fuentes confiables, la cual será validada en el momento que se tenga los resultados en las hojas de Microsoft Excel. 2.4.5. Confiabilidad Es confiable, ya que la información recolectada se encuentra citada y con sus respectivas referencias. Además, se ha realizado un modelamiento en un software de diseño estructural el cual hará de este proyecto más confiable. 2.4.6. Método de análisis de datos El presente proyecto de tesis se desarrollará bajo cálculos en cuadros de Microsoft Excel y modelamiento en software de diseño, obteniendo así el método de diseño estructural más favorable técnico y económico para la construcción de reservorios de almacenamiento de agua de concreto armado. En los cuadros y gráficos de Excel se evaluarán los resultados más óptimos y con el software SAP 2000 se hará el respectivo modelamiento, evaluando cual de los dos resultados es el más favorable técnico y económico para el Diseño de Reservorio Apoyado de Concreto Armado. 2.5. Aspectos éticos Para este avance del proyecto de tesis se ha tomado información de diversas tesis relacionadas a la variable independiente, para así obtener conocimientos acerca del tema de los Métodos de Diseño Estructural de Reservorios Apoyados. Además, las fuentes asignadas en la presente investigación fueron debidamente referenciadas según el sistema ISO, por lo que, los datos obtenidos serán descritos y citados según corresponda. pág. 30 III. ASPECTOS ADMINISTRATIVOS pág. 31 3.1. Recursos y Presupuestos Con respecto a la cantidad de mano de obra y materiales utilizados en la realización del proyecto y/o ejecución de una investigación, se divide en 3 aspectos: RECURSOS HUMANOS: Asesor Metodológico: Mag. Ing. Enrique Huaroto Casquillas (Ingeniero Civil – Docente del curso Proyecto de Investigación I y de la escuela académico profesional de Ingeniería Civil de la Universidad César Vallejo). RECURSOS MATERIALES: Libros y revistas sobre el Diseño Estructural de Reservorios. Libros y revistas sobre métodos de diseño estructural. Guía de diseño y construcción de reservorios apoyados. Softwares de Diseño Estructural. Internet (Conexiones). Bolígrafos. Memoria externa (USB). Hojas Bond. Fólderes. SERVICIOS UTILIZADOS: Anillado. Escaneos. Fotocopias. Impresiones. Internet. Para el desarrollo de mi proyecto de tesis invertiré un aproximado de S/1,726.50. Cabe resaltar que, los costos pueden variar según el IPC – Índice de precio al consumidor. A continuación, se presenta el presupuesto para esta tesis: pág. 32 TABLA 4: Recursos Materiales - Obtenidos ITEM DESCRIPCIÓN UNID CANTD. N° DE VECES PRECIO UNITARIO COSTO TOTAL (S/.) 1. RECURSOS FÍSICOS Y MATERIALES 1.1 Cartucho de tinta color y negro para impresora Und 1 2 S/.35.00 S/.70.00 1.2 Folders Und 15 1 S/.0.50 S/.7.50 1.3 Hojas BOND - Tamaño A4 Pqt 1 2 S/.11.00 S/.22.00 1.4 Impresora Und 1 1 S/.350.00 S/.350.00 1.5 Lapiceros Doc 0.5 1 S/.12.00 S/.6.00 1.6 USB Und 1 1 S/.40.00 S/.40.00 1.7 Útiles en general Und 1 1 S/.30.00 S/.30.00 (S/) S/.525.50 TABLA 5: Servicios – Obtenidos ITEM DESCRIPCIÓN UNID CANTD. N° DE VECES PRECIO UNITARIO COSTO TOTAL (S/.) 2. SERVICIOS 2.1 Internet Und 1 4 S/.59.00 S/.236.00 2.2 Pasajes (S/). 2 15 S/.15.00 S/.450.00 2.3 Instalación de Softwares de Diseño Und 1 1 S/.500.00 S/500.00 2.4 Anillado de Tesis Und. 1 3 S/.5.00 S/.15.00 (S/) S/. 1,201.00 Autor: Tesista, Fecha: 23/06/2018, Fuente: Propia, Descripción: Gastos aproximados en el desarrollo de la tesis. pág. 33 TABLA 6: Presupuesto ITEM 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 DESCRIPCION UND CANTIDAD P. UNITARIO P. TOTAL Reunión de coordinación Pasajes y viáticos Gbl 1.00 30.00 30.00 Útiles de oficina Gbl 1.00 5.00 5.00 Gastos varios Gbl 1.00 5.00 5.00 Pago a servicios (luz, agua, internet y teléfono) Presentación del esquema de Proyecto de Investigación Pasajes y viáticos Gbl 1.00 12.00 12.00 Gbl 1.00 30.00 30.00 Útiles de oficina Gbl 1.00 5.00 5.00 Gastos varios Gbl 1.00 5.00 5.00 Pago a servicios (luz, agua, internet y teléfono) Gbl 1.00 12.00 12.00 Pasajes y viáticos Gbl 1.00 30.00 30.00 Útiles de oficina Gbl 1.00 5.00 5.00 Gastos varios Gbl 1.00 5.00 5.00 Pago a servicios (luz, agua, internet y teléfono) Gbl 1.00 12.00 12.00 Pasajes y viáticos Gbl 1.00 30.00 30.00 Útiles de oficina Gbl 1.00 5.00 5.00 Gastos varios Gbl 1.00 5.00 5.00 Pago a servicios (luz, agua, internet y teléfono) Planteamiento del problema y fundamentación teórica Pasajes y viáticos Gbl 1.00 12.00 12.00 Gbl 1.00 30.00 30.00 Útiles de oficina Gbl 1.00 5.00 5.00 Gastos varios Gbl 1.00 5.00 5.00 Pago a servicios (luz, agua, internet y teléfono) Justificación, hipótesis y objetivos de la investigación Pasajes y viáticos Gbl 1.00 12.00 12.00 Gbl 1.00 30.00 30.00 Útiles de oficina Gbl 1.00 5.00 5.00 Gastos varios Gbl 1.00 5.00 5.00 Pago a servicios (luz, agua, internet y teléfono) Gbl 1.00 12.00 12.00 Pasajes y viáticos Gbl 1.00 30.00 30.00 Útiles de oficina Gbl 1.00 5.00 5.00 Gastos varios Gbl 1.00 5.00 5.00 Pago a servicios (luz, agua, internet y teléfono) Gbl 1.00 12.00 12.00 Pasajes y viáticos Gbl 1.00 30.00 30.00 Útiles de oficina Gbl 1.00 5.00 5.00 Gastos varios Gbl 1.00 5.00 5.00 Asignación de los temas de investigación Pautas para la búsqueda de información Diseño, tipo y nivel de investigación Variables, operacionalización pág. 34 Pago a servicios (luz, agua, internet y teléfono) 9.00 Gbl 1.00 12.00 12.00 Pasajes y viáticos Gbl 1.00 30.00 30.00 Útiles de oficina Gbl 1.00 5.00 5.00 Gastos varios Gbl 1.00 5.00 5.00 Gbl 1.00 12.00 12.00 Gbl 1.00 30.00 30.00 Útiles de oficina Gbl 1.00 8.00 8.00 Gastos varios Gbl 1.00 6.00 6.00 Pago a servicios (luz, agua, internet y teléfono) Gbl 1.00 15.00 15.00 Pasajes y viáticos Gbl 1.00 30.00 30.00 Útiles de oficina Gbl 1.00 5.00 5.00 Gastos varios Gbl 1.00 5.00 5.00 Gbl 1.00 12.00 12.00 Presenta el diseño metodológico Pago a servicios (luz, agua, internet y teléfono) JORNADA DE INVESTIGACIÓN Nº 1: 10.00 Presentación del primer avance Pasajes y viáticos 11.00 Población y muestra Pago a servicios (luz, agua, internet y teléfono) Técnicas e Instrumentos de obtención de datos, métodos de análisis y aspectos 12.00 administrativos. Designación del jurado: un metodólogo y dos especialistas Pasajes y viáticos Gbl 1.00 30.00 30.00 Útiles de oficina Gbl 1.00 5.00 5.00 Gastos varios Gbl 1.00 5.00 5.00 Gbl 1.00 12.00 12.00 Gbl 1.00 30.00 30.00 Útiles de oficina Gbl 1.00 5.00 5.00 Gastos varios Gbl 1.00 5.00 5.00 Gbl 1.00 12.00 12.00 Gbl 1.00 30.00 30.00 Útiles de oficina Gbl 1.00 5.00 5.00 Gastos varios Gbl 1.00 5.00 5.00 Pago a servicios (luz, agua, internet y teléfono) Gbl 1.00 12.00 12.00 Pasajes y viáticos Gbl 1.00 30.00 30.00 Útiles de oficina Gbl 1.00 8.00 8.00 Gastos varios Gbl 1.00 5.00 5.00 Pago a servicios (luz, agua, internet y teléfono) Gbl 1.00 12.00 12.00 Compra de Sastre Gbl 1.00 150.00 150.00 Gbl 1.00 30.00 30.00 Pago a servicios (luz, agua, internet y teléfono) Presenta el Proyecto de investigación para 13.00 su revisión y aprobación Pasajes y viáticos Pago a servicios (luz, agua, internet y teléfono) Presenta el proyecto de investigación con 14.00 observaciones levantadas. Pasajes y viáticos 15.00 JORNADA DE INVESTIGACIÓN Nº 2: Sustentación del Proyecto de investigación 16.00 Reunión de coordinación Pasajes y viáticos pág. 35 Útiles de oficina Gbl 1.00 5.00 5.00 Gastos varios Gbl 1.00 5.00 5.00 Gbl 1.00 12.00 12.00 Gbl 1.00 30.00 30.00 Útiles de oficina Gbl 1.00 5.00 5.00 Gastos varios Gbl 1.00 5.00 5.00 Gbl 1.00 12.00 12.00 Gbl 1.00 30.00 30.00 Útiles de oficina Gbl 1.00 5.00 5.00 Gastos varios Gbl 1.00 5.00 5.00 Pago a servicios (luz, agua, internet y teléfono) Gbl 1.00 12.00 12.00 Pasajes y viáticos Gbl 1.00 40.00 40.00 Útiles de oficina Gbl 1.00 10.00 10.00 Gastos varios Gbl 1.00 20.00 20.00 Pago a servicios (luz, agua, internet y teléfono) Gbl 1.00 30.00 30.00 Pasaje al lugar en Estudio Recolección de información de la municipalidad Herramientas manuales Gbl 1.00 10.00 10.00 Gbl 1.00 100.00 100.00 Gbl 1.00 80.00 80.00 Materiales de campo Gbl 1.00 60.00 60.00 Pasajes y viáticos Gbl 1.00 30.00 30.00 Útiles de oficina Gbl 1.00 5.00 5.00 Gastos varios Gbl 1.00 5.00 5.00 Pago a servicios (luz, agua, internet y teléfono) Gbl 1.00 12.00 12.00 Gbl 1.00 550.00 550.00 Gbl 1.00 35.00 35.00 Útiles de oficina Gbl 1.00 8.00 8.00 Gastos varios Gbl 1.00 5.00 5.00 Pago a servicios (luz, agua, internet y teléfono) Gbl 1.00 12.00 12.00 Pasajes y viáticos Gbl 1.00 30.00 30.00 Útiles de oficina Gbl 1.00 5.00 5.00 Gastos varios Gbl 1.00 5.00 5.00 Gbl 1.00 12.00 12.00 Gbl 1.00 30.00 30.00 Gbl 1.00 5.00 5.00 Pago a servicios (luz, agua, internet y teléfono) Presentación del Esquema de Desarrollo de 17.00 proyecto de investigación Pasajes y viáticos Pago a servicios (luz, agua, internet y teléfono) Validez y Confiabilidad del Instrumento de 18.00 recolección de datos Pasajes y viáticos 19.00 Recolección de Datos 20.00 Procesamiento de datos Equipos de oficina JORNADA DE INVESTIGACIÓN Nº 1. 21.00 PRESENTACIÓN DE AVANCE Pasajes y viáticos 22.00 Descripción de resultados Pago a servicios (luz, agua, internet y teléfono) Discusión de los resultados y redacción de la 23.00 tesis Pasajes y viáticos Útiles de oficina pág. 36 Gastos varios Gbl 1.00 5.00 5.00 Pago a servicios (luz, agua, internet y teléfono) Gbl 1.00 12.00 12.00 Pasajes y viáticos Gbl 1.00 30.00 30.00 Útiles de oficina Gbl 1.00 5.00 5.00 Gastos varios Gbl 1.00 5.00 5.00 Gbl 1.00 12.00 12.00 Gbl 1.00 30.00 30.00 Útiles de oficina Gbl 1.00 5.00 5.00 Gastos varios Gbl 1.00 5.00 5.00 Gbl 1.00 12.00 12.00 Gbl 1.00 30.00 30.00 Útiles de oficina Gbl 1.00 5.00 5.00 Gastos varios Gbl 1.00 5.00 5.00 Gbl 1.00 12.00 12.00 Gbl 1.00 30.00 30.00 Útiles de oficina Gbl 1.00 5.00 5.00 Gastos varios Gbl 1.00 5.00 5.00 Gbl 1.00 12.00 12.00 Gbl 1.00 30.00 30.00 Útiles de oficina Gbl 1.00 5.00 5.00 Gastos varios Gbl 1.00 5.00 5.00 Pago a servicios (luz, agua, internet y teléfono) Gbl 1.00 12.00 12.00 24.00 Conclusiones y recomendaciones. Pago a servicios (luz, agua, internet y teléfono) Entrega preliminar de la tesis para su 25.00 revisión Pasajes y viáticos Pago a servicios (luz, agua, internet y teléfono) Presenta la tesis completa con las 26.00 observaciones levantadas Pasajes y viáticos Pago a servicios (luz, agua, internet y teléfono) Revisión y observación de informe de tesis 27.00 por los jurados Pasajes y viáticos Pago a servicios (luz, agua, internet y teléfono) JORNADA DE INVESTIGACIÓN Nº 2: 28.00 Sustentación del informe de Tesis Pasajes y viáticos TOTAL = Autor: Tesista, Fecha: 23/06/2018, Fuente: Propia, Descripción: Presupuesto total 3.2. 2,472.00 Financiamiento El financiamiento para este proyecto de tesis, es realizado por la propia tesista, ya que no se tendrá ningún financiamiento público o privado. Para la inversión que se realizará en el desarrollo de este proyecto de tesis, ya se tienen los recursos económicos para ejecutarlo. pág. 37 3.3. Cronograma TABLA 7: Cronograma de Actividades 2018 – 1 A M J J ACTIVIDADES 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 2018 – 2 A S O N D Reunión de coordinación Presentación del esquema de Proyecto de Investigación Asignación de los temas de investigación Pautas parala búsqueda de información Planteamiento del problema y fundamentación teórica Justificación, hipótesis y objetivoss de la investigación Diseño, tipo y nivel de investigación Variables, operacionalización Presenta el diseño metodológico JORNADA DE INVESTIGACIÓN N° 1: Presentación del primer avance Pobación y muestra Técnicas e Instrumentos de obtención de datos, mpetodos de análisis y aspectos administrativos. Designación del jurado: un metodólogo y dos especialisstas Presenta el Proyecto de investigación para su revisión y aprobación Presenta el Proyecto de investigación con observaciones levantadas. JORNADA DE INVESTIGACIÓN N° 2: Sustentación del Proyecto de investigación. Reunión de coordinación Presentación del esquema de Desarrollo de proyecto de Investigación Validez y Confiabilidad del Instrumento de recolección de datos Recolección de Datos 19 20 Procesamiento de Datos JORNADA DE INVESTIGACIÓN N° 1: Presentación de 21 avance 22 Descripción de resultados 23 Discusión de los resultados y redacción de la tesis 24 Conclusiones y recomendaciones 25 Entrega preliminar de la tesis para su revisión 26 Presenta la tesis completa con las observaciones levantadas 27 Revisión y observación de informe de tesis por los jurados JORNADA DE INVESTIGACIÓN N° 2: Sustentación del 28 informe de Tesis Guía de Productos Observables, Fecha: 23/06/2018, Fuente: Propia, Descripción, Descripción: “Cronograma de Actividades” pág. 38 IV. REFERENCIA BIBLIOGRAFICA AMERICAN CONCRETE LNSTITUTE (ACI) (2001). Seismic Design of liquidContaining Concrete Structures (ACI 350.3-01) and Commentary (350.3R-01). [Consulta: 20 de Abril del 2018]. 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[Consulta: 06 de Mayo del 2018]. Disponible en: http://www.vivienda.gob.pe/RNE.html ORGANIZACIÓN PANAMERICANA DE SALUD, OPS (2004). Guía para el diseño y construcción de reservorios apoyados. [Consulta: 26 de Abril del 2018]. Disponible en: http://www.bvsde.paho.org/bvsacg/guialcalde/2sas/d23/038_dise%C3%B1o_y_con struccion_reservorios_apoyados/dise%C3%B1o_y_construccion_reservorios_apoy ados.pdf PAVÓN, Víctor. (2001). “Diseño y construcción de estructuras de concreto para contener líquidos” Universidad Autónoma del Estado de México. México D.F. PORTILLO, Elman (2009). Análisis y Diseño para estructuras de hormigón armado en tanques elevados. Trabajo de Graduación al conferírsele el título de Ingeniero Civil. [Consulta: 26 de Abril del 2018]. Disponible en: http://biblioteca.usac.edu.gt/tesis/08/08_3021_C.pdf PORTLAND CEMENT ASSOCIATION (PCA). 1993. Circular Concrete Tanks Without Prestressing. [Consulta: 04 de Mayo del 2018]. 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PROBLEMA GENERAL ¿QUÉ MÉTODO DE DISEÑO ESTRUCTURAL ES EL MÁS FAVORABLE TÉCNICO Y ECONÓMICO PARA LA CONSTRUCCIÓN DE RESERVORIOS DE ALMACENAMIENTO DE AGUA DE CONCRETO ARMADO DE 150 M3? PROBLEMA ESPECÍFICOS OBJETIVO GENERAL HIPÓTESIS GENERAL PLANTEAR Y RECONOCER UN MÉTODO DE DISEÑO FAVORABLE TÉCNICO Y ECONÓMICO PARA LA CONSTRUCCIÓN DE RESERVORIOS DE ALMACENAMIENTO DE AGUA DE CONCRETO ARMADO DE 150 M3. EL MÉTODO DE ELEMENTOS FINITOS (MEF) ES EL MÁS FAVORABLE TÉCNICO Y ECONÓMICO PARA LA CONSTRUCCIÓN DE RESERVORIOS DE ALMACENAMIENTO DE AGUA DE CONCRETO ARMADO DE 150 M3. OBJETIVO ESPECÍFICOS HIPÓTESIS ESPECÍFICOS ¿QUÉ MÉTODO DE DISEÑO ESTRUCTURAL ES EL MÁS FAVORABLE TÉCNICAMENTE PARA LA CONSTRUCCIÓN DE RESERVORIOS DE ALMACENAMIENTO DE AGUA DE CONCRETO ARMADO DE 150 M3? EL MÉTODO DE ELEMENTOS EVALUAR FINITOS (MEF) ES TÉCNICAMENTE EL EL MÁS DISEÑO FAVORABLE ESTRUCTURAL DE TÉCNICAMENTE LOS RESERVORIOS DE PARA LA AGUA POR EL CONSTRUCCIÓN DE MÉTODO DE RESERVORIOS DE ELEMENTOS FINITOS ALMACENAMIENTO (MEF) Y PORTLAND DE AGUA DE CEMENT CONCRETO ASSOCIATION (PCA). ARMADO DE 150 M3. ¿QUÉ MÉTODO DE DISEÑO ESTRUCTURAL ES EL MÁS ECONÓMICO PARA LA CONSTRUCCIÓN DE RESERVORIOS DE ALMACENAMIENTO DE AGUA DE CONCRETO ARMADO DE 150 M3? EL MÉTODO DE PORTLAND EVALUAR CEMENT ECONÓMICAMENTE ASSOCIATION (PCA) EL DISEÑO ES EL MÁS ESTRUCTURAL DE ECONÓMICO PARA LOS RESERVORIOS DE LA CONSTRUCCIÓN AGUA POR EL DE RESERVORIOS MÉTODO DE DE ELEMENTOS FINITOS ALMACENAMIENTO (MEF) Y PORTLAND DE AGUA DE CEMENT CONCRETO ASSOCIATION (PCA). ARMADO DE 150 M3. ¿CUÁL DE LOS DOS MÉTODOS DE DISEÑO ESTRUCTURAL DE RESERVORIOS APOYADOS DE CONCRETO ARMADO SE UTILIZA CON MAYOR FRECUENCIA? EL MÉTODO DE PORTLAND CEMENT EVALUAR CUÁL DE ASSOCIATION (PCA) LOS DOS MÉTODOS SE UTILIZA CON DE DISEÑO MAYOR ESTRUCTURAL DE FRECUENCIA PARA RESERVORIOS REALIZAR EL APOYADOS DE DISEÑO DE CONCRETO ARMADO RESERVORIOS ES UTILIZADO CON APOYADOS DE MAYOR FRECUENCIA. CONCRETO ARMADO DE 150 M3. VARIABLE DIMENSIONE S MÉTODO DE PORTLAND CEMENT ASSOCIATION APLICACIÓN DE MÉTODOS DE DISEÑO ESTRUCTUR AL. MÉTODO DE ELEMENTOS FINITOS (MEF) PERIODO Y CAUDALES DE DISEÑO RESERVORIO DE C°A° APOYADO. CAPACIDAD Y DIMENSIONAMI ENTO DEL RESERVORIO ESTUDIOS A REALIZAR Esfuerzo de tensión producido sobre la pared del reservorio. Esfuerzo generado por la suma algebraica de momentos Esfuerzo de tensión producido sobre la pared del reservorio. Esfuerzo de tensión producido sobre la pared del reservorio. Esfuerzo generado por la suma algebraica de momentos Esfuerzo de tensión producido sobre la pared del reservorio. Norma general de diseño de Infraestructura de Agua y Diseño Rendimiento admisible de la fuente menor al gasto máximo horario (Qmh) Datos Censales Compensación de las variaciones horarias, emergencia para incendios, previsión de reservas Elevado, apoyado y enterrado Necesidad, conveniencia y funcionabilidad del proyecto. TIPO Y UBICACIÓN DEL RESERVORIO Autor: Tesista, Fecha: 25/06/2018, Fuente: Propia, Descripción: Matriz de Consistencia. pág. 43 ANEXO 2: Formato N° 01 FORMATO N° 01: RECOLECCIÓN DE DATOS DE CAMPO Título: COMPARATIVO TÉCNICO – ECONÓMICO DEL DISEÑO DE UN RESERVORIO APOYADO DE C°A° DE 150 M3 UTILIZANDO LOS MÉTODOS DE ELEMENTOS FINITOS Y PORTLAND CEMENT ASSOCIATION Autora: Cruz Rojas, Carla I. Generalidades: Fecha de Aplicación: II. Datos de campo: Tipo de Reservorio: Ubicación del Reservorio: Forma del Reservorio: Material de la Estructura del Reservorio: Cubierta del Reservorio: Población beneficiada: N° de Viviendas beneficiadas: Alto del Reservorio: Ancho del Reservorio: Largo del Reservorio: Díametro del Reservorio: Espesor de muro: Altura del Agua: Tipo de Suelo: III. Validez del instrumento: Válido/No Válido: IV. Datos del experto: Nombre: CIP N°: Especialidad: Firma y Sello: Válido/No Válido: Válido/No Válido: Nombre: CIP N°: Especialidad: Firma y Sello: Nombre: CIP N°: Especialidad: Firma y Sello: Formato N° 02 FORMATO N° 02: TÉCNICA EN EL MÉTODO DE DISEÑO Título: COMPARATIVO TÉCNICO – ECONÓMICO DEL DISEÑO DE UN RESERVORIO APOYADO DE C°A° DE 150 M3 UTILIZANDO LOS MÉTODOS DE ELEMENTOS FINITOS Y PORTLAND CEMENT ASSOCIATION Autora: Cruz Rojas, Carla I. Generalidades: Fecha de Aplicación: II. Técnica en el Método de Diseño: a) Método de Portland Cement Association - Fuerzas actuantes evaluadas: - Tablas de cálculo de diseño utilizadas: - Resultados estimados: b) Método de Elementos Finitos - Fuerzas actuantes evaluadas: - Software de diseño utilizado: - Resultados estimados: III. Validez del instrumento: Válido/No Válido: IV. Datos del experto: Nombre: CIP N°: Especialidad: Firma y Sello: Válido/No Válido: Válido/No Válido: Nombre: CIP N°: Especialidad: Firma y Sello: Nombre: CIP N°: Especialidad: Firma y Sello: Formato N° 03 FORMATO N° 03: ESTIMACIÓN DE COSTO DE DISEÑO DEL RESERVORIO Título: COMPARATIVO TÉCNICO – ECONÓMICO DEL DISEÑO DE UN RESERVORIO APOYADO DE C°A° DE 150 M3 UTILIZANDO LOS MÉTODOS DE ELEMENTOS FINITOS Y PORTLAND CEMENT ASSOCIATION Autora: Cruz Rojas, Carla I. Generalidades: Fecha de Aplicación: II. Costo del Diseño del reservorio: a) Método de Portland Cement Association: Costo de recolección de datos: Costo de Tablas de la PCA: Costo en la realización de cálculos: Otros gastos a realizar: b) Método de Elementos Finitos: Costo de recolección de datos: Costo de Instalación de Software: Costo en la realización de cálculos: Otros gastos a realizar: III. Validez del instrumento: Válido/No Válido: IV. Datos del experto: Nombre: CIP N°: Especialidad: Firma y Sello: Válido/No Válido: Válido/No Válido: Nombre: CIP N°: Especialidad: Firma y Sello: Nombre: CIP N°: Especialidad: Firma y Sello: Formato N° 04 FORMATO N° 04: ENCUESTA PARA LA DETERMINACIÓN DEL MÉTODO MÁS UTILIZADO Título: COMPARATIVO TÉCNICO – ECONÓMICO DEL DISEÑO DE UN RESERVORIO APOYADO DE C°A° DE 150 M3 UTILIZANDO LOS MÉTODOS DE ELEMENTOS FINITOS Y PORTLAND CEMENT ASSOCIATION Autora: Cruz Rojas, Carla I. Generalidades: Especialidad: CIP N°: II. Encuesta para la determinación del método más utilizado: 1. ¿Ha realizado alguna vez el diseño de un reservorio apoyado? a) Sí b) No 2. ¿Cuantas veces a diseñado un reservorio apoyado de concreto armado? a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 a más 3. ¿Utilizó algún Método de Diseño? a) Sí b) No 4. ¿Qué método de diseño utilizó? a) Método de PCA b) Método de Elementos Finitos c) Método de las secciones 5. ¿Considera que el método que ha empleado es el mejor método de diseño? a) Sí b) No III. Validez del instrumento: Válido/No Válido: Válido/No Válido: IV. Datos del experto: Nombre: Nombre: CIP N°: CIP N°: Especialidad: Especialidad: Firma y Sello: Firma y Sello: Fecha de Aplicación: d) Otro método Válido/No Válido: Nombre: CIP N°: Especialidad: Firma y Sello: pág. 47
