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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
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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
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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
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2.2.2. Variable 2 (dependiente): Reservorio de C°A° apoyado
2.2.3 Operacionalización de variable
24
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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
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27
27
27
III. ASPECTOS ADMINISTRATIVOS
3.1. Recursos y Presupuestos
3.2. Financiamiento
3.3. Cronograma
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IV. REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA
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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
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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
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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
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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”.
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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.
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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).
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9eaf79098bd

ARÉVALO, Pablo y BARAHONA, René (2013). Diseño comparativo de tanques
para el almacenamiento de agua de hormigón armado, enterrados hasta el nivel de
la tapa. Tesis previa a la obtención del título de Ingeniero Civil. [Consulta: 26 de
Abril del 2018]. Disponible en:
http://dspace.ucuenca.edu.ec/bitstream/123456789/4267/1/TESIS.pdf

ARIAS, Fideas. El proyecto de investigación, introducción a la metodología
científica [en línea]. 6. a ed. Caracas: Episteme C.A; 2012 [30 de Junio de 2017].
[Consulta: 26 Mayo 2018]. Disponible en:
https://www.researchgate.net/publication/301894369_EL_PROYECTO_DE_INVE
STIGACIO

BERNAL, César (2010). Metodología de la Investigación. Tercera edición.
Pearson Educación: Colombia.

BORJA, Manuel (2012). Metodología de la Investigación Científica para
Ingenieros. Chiclayo, Perú.

BISQUERRA, Rafael (2010). Metodología de la investigación educativa. Consejo
Mexicano de Investigación Educativa A.C. Distrito Federal: México

CARRIÓN, Luis y CORPUS, Byron (2015). 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.
Tesis para obtener el título profesional de ingeniero civil. [Consulta: 26 de Abril del
2018]. Disponible en:
pág. 39
http://cybertesis.urp.edu.pe/bitstream/urp/1345/1/carrion_lvd-corpus_be.pdf

COMISIÓN NACIONAL DE AGUA, (CNA) (2007). Diseño, construcción y
operación de tanques de regulación para abastecimiento de agua potable. México.

COMPUTERS AND STRUCTURES, INC. (2013). SAP2000 v.15.0.0–Structural
Analysis Program, Computers and Structures, Inc. Berkeley. California, USA.

CHALLCO, Gilmer (2012). Análisis y Diseño de Reservorios Circulares de Cº Aº
Mediante los Métodos de Elementos Finitos y PCA en la Ciudad de Puno, 2012.
Tesis para obtener el título profesional de ingeniero civil. [Consulta: 20 de Abril del
2018]. Disponible en:
https://docgo.net/philosophy-of-money.html?utm_source=analisis-de-reservorioscirculares-por-elementos-finitos
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HERNÁNDEZ, Roberto, FERNÁNDEZ, Carlos y BAPTISTA, Pilar (2010).
Metodogía de la Investigación. México D. F.: MacGraw-Hill. ISBN 978-607-150291-9. [Consulta: 16 de Mayo del 2018]
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
KERLINGER, F.N. (1988). Investigación del comportamiento. México:
Interamericana.

MARTOS, Francisco (2013). Evaluación de los Esfuerzos de un Reservorio
Circular entre el Método Estático y el Método Dinámico del Diseño
Sismorresistente. Tesis para optar por el título profesional de Ingeniero Civil.
[Consulta: 20 de Abril del 2018]. Disponible en:
http://repositorio.unc.edu.pe/bitstream/handle/UNC/84/T%20551.22%20M387%20
2013.pdf?sequence=1
pág. 40

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Reglamento Nacional de Edificaciones. Lima. [Consulta: 06 de Mayo del 2018].
Disponible en: http://www.vivienda.gob.pe/RNE.html

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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
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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]. Disponible en:
http://www.4shared.com/office/oXoNjrXq/Circular Concrete Tanks Withou.html

PORTLAND CEMENT ASSOCIATION (PCA) (1993). Rectangular Concrete
Tanks Without Prestressing. [Consulta: 04 de Mayo del 2018]. Disponible en:
http://www.4shared.com/office/oXoNjrXq/Circular Concrete Tanks Withou.html

VALDERRAMA, Santiago (2013). Pasos para Elaborar Proyectos de
Investigación Científica Cuantitativa, cualitativa y Mixta. 5.ª reimpresión. Lima:
San Marcos.
pág. 41

VIDAL, Gustavo (2007). Diseño sísmico de un estanque de hormigón armado.
Comparación del código norteamericano y las recomendaciones neozelandesas.
Informe de proyecto de Título para optar al Título de Ingeniero Civil. [Consulta: 20
de Abril del 2018]. Disponible en:
http://www.civil.ucsc.cl/investigacion/memorias/gvidal.pdf
pág. 42
ANEXOS
ANEXO 1. MATRIZ DE CONSISTENCIA.
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
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