memoria de calculo cruce de vias
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RED URBANA DE DISTRIBUCIN DE GAS NATURAL
A CHINCHA TRAMO I (PESQUERA HAYDUK)
CTG-PY-C-GT-109-GA_CH
Rev. 0 19/08/2014
Memoria de Clculo Tubera Proyectada DN 10 Cruce de Vas
INDICE
1. ALCANCE
2. NORMAS Y ESTNDARES
3. DOCUMENTOS REFERENCIALES
4. DATOS GENERALES PARA EL DISEO
5. CONCLUSIONES
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Memoria de Clculo Tubera Proyectada DN 10 Cruce de Vas
1. ALCANCE La presente Memoria de Clculo forma parte del anlisis de la tubera de acero 10 proyectada. La tubera en anlisis es de dimetro 10 de espesor 0.365, de material ASTM A-53 STD con un esfuerzo de fluencia Fy=35000 PSI, con una presin mxima de diseo igual a 19.2 barg. El anlisis se realiza en el escenario de tuberas enterradas con cobertura de tierra y con cargas de camiones. 2. NORMAS Y ESTNDARES
El anlisis de la tubera de gas se desarrolla de acuerdo a los lineamientos de las especificaciones de diseo de la ASME B31.8: Sistemas de tubera para transporte y distribucin de gas.
El anlisis de la tubera en condicin de excavacin y relleno se hace en base a la
norma API RP-1102-2007 Steel Pipelines Crossing Railroads and Highways 3. DOCUMENTOS REFERENCIALES
Documento: Plano: CTG-PL-C-DT-1018-GA-TM Rev. 1 Plano de Lnea Troncal Planta y Perfil Pesqueras Chincha 4. DATOS GENERALES PARA EL DISEO 4.1 DATOS DE ENTRADA
DATOS DE LA TUBERA
tem Descripcin Dimetro Nominal
(pulgadas)
Espesor (pulgadas)
Material
1 Tubera Proyectada (Prof. =
1.20 m/ 4.00 ft.) 10 0.365 ASTM A-53 STD
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4.2 CARGAS CONSIDERADAS
Para el anlisis tubera existente se considero las cargas de tierra, sobrecarga y presin de servicio interna de tubera.
Para la sobrecarga de vehculos se estableci la siguiente relacin de vehculos:
MAESTRO GENERAL DE EQUIPOS
Se considera la carga del camin ms pesado para el anlisis de la tubera, los pesos admisibles en toneladas para el camin es de:
La carga concentrada es la de ejes traseros y es la de tndem:
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Carga concentrada a ser considerada en el anlisis: Pt=16*2/4=8ton=17.7kip
La carga puntual de 8 tn. considerada es equivalente a la carga de rueda del camin de diseo especificado por la AASHTO HL-93 usado para carreteras principales.
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4.2.1 TUBERIA ENTERRADA CON COBERTURA DE TIERRA DN 10 Se analiza la tubera en la zona donde ser instalada con dimetro 10, utilizando la norma API RP-1102-2007 Steel Pipelines Crossing Railroads and Highways. La cobertura de tierra es la que se encuentra proyectada.
Paso A Informacin Inicial de Diseo
Dimetro Exterior, D = 10 in
Presin de Operacin, p = 278,4 psi
Grado del Tubo = Gr. B
Mnima Extensin de fluencia especifica, SMYS
= 35000 psi ASTM A53, STD
Factor de Diseo, F
0,3 (ver anexo I, table 841.114B)
Factor de Junta Longitudinal, E = 1
Temperatura de Instalacin, T1 = N/A
Temperatura Mx. o Mn. de Operacin, T2
= N/A
Factor red. Temperatura, T = 1
Espesor de Tubo, tw = 0,365 in
Caractersticas del sitio e instalacin:
Tapada, H (medida desde el plano inferior de la va a tope de tubera)
= 4,00 ft. (segn API 1102, 4.4.2.a) = 1,20 mt.
Dimetro del hueco, Bd = 10 in
Tipo de suelo = Arena densa y grava
Mdulo de reaccin del suelo, E' = 1 ksi
Mdulo resilente, Er = 10 ksi
Peso unitario, = 120 Lb/ft. = 0,069 lb/in.3
Tipo de Costura longitudinal = ERW
Carga de rodadura para eje tandem, Pt = 10
Tipo de pavimento = rgido
Carga viva, w = 69,4
Otras propiedades del Tubo
Mdulo de Young, Es = 30000000 psi
Poisson's ratio, Vs = 0,30
Coeficiente de expansin trmica, r = 6,50E-06 per F
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Paso B Chequeo de la Tensin admisible de Barlow
ecuacin 8a (API 1102, parag. 4.8.1.1) con:
p = 278,4
D = 10 tw = 0,438 F = 0,3 E = 1 T = 1 SMYS = 35000
Shi (Barlow) = 3039
FxExSMYS = 10500
3039 10500 Ok Verifica!!
Paso C Tensin circunferencial por carga del suelo.
tw/D = 0,0365
Khe = 666,66
E' = 1,00
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H/Bd = 4,8
Be = 0,96
Bd/D = 1
Ee = 0,83
D = 10 in She= Khe x Be x Ee x x D
= 0,069 lb/in.3
She = 367 psi
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Paso D Factor de Impacto, Fi, y Presin superficial de diseo, w
H = 4,00 ft. Fi = 1,5
w = 69,4 psi Paso E Tensiones cclicas, SHh and SLh
E.1 Tensiones cclicas circunferenciales, SHh
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tw/D = 0,0365
KHh = 10
Er . = 10 ksi
D = 10 in. GHh = 1,3
E.1.3 Tabla 2 con pavimento rgido/ejes tandem
D = 10 in. R = 0,90
H = 4,00 ft. L = 1,00
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SHh = KHh x GHh x R x L x Fi x w = 1218 psi. SHh = 1218 psi
E.2 Tensiones cclicas longitudinales, SLh
tw/D = 0,0365
KLh = 8 Er . = 10 ksi
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D . = 10 in. GLh = 1,4
H . = 4,00 ft.
De la Tabla 2 con pavimento rgido/ejes tandem
H . = 4,00 ft. R = 0,90
D . = 10 in. L = 1,00
SLh = KLh x GLh x R x L x Fi x w = 1049
SLh = 1049 psi
Paso F Tensiones circunferencial por presin interna, Shi
p = 278,4 D = 10 tw = 0,365 Shi = p(D-tw)/2tw = 3674 psi Shi = 3674 psi
Paso G Tensiones Principales, S1, S2, S3
Es = 30000000 r = 6,50E-06 T1 = N/A T2 = N/A Vs = 0,30
G.1 Ecuacin 9 con: She = 367 psi
SHh = 1218 psi Shi = 3674 psi
S1 = She + SHh + Shi = 5259
S1 = 5259 psi
G.2 Ecuacin 10 con: SLh = 1049 psi
She = 367 psi Shi = 3674 psi
S2 = SLh - Es x T(T2-T1) + Vs(She + Shi) = 2238 psi S2 = 2238 psi
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G.3 Ecuacin 11 con:
p = 278,4
S3 = -278 psi
G.4 Effective stress, seff ecuacin 12 con: S1 = 5259 psi
S2 = 2238 psi S3 = -278,4 psi
Seff = (1/2[(S1-S2) + (S2-S3) + (S3-S1)]
= 4731 psi Seff = 4731 psi
4731 10500 Ok Verifica!!
Paso H Chequeo por fatiga
H.1 Costuras circunferenciales Tabla 3
F = 0,3 Ecuacin 17 con:
SLh = 1049 psi SFG = 12000 psi
SFG x F = 3600 psi
SLh
SFG xF
1049 3600 Ok Verifica!!
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H.2 Costuras longitudinales Tabla 3
F = 0,3 Ecuacin 20 con:
SHh = 1218 psi SFL = 21000 psi
SFL x F = 6300 psi
SHh SFL xF
1218 6300 Ok Verifica!!
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5. CONCLUSIONES
La tubera de gas proyectada de 10 con la cobertura de tierra de 1.20m (4.00ft),
tiene una suficiente capacidad de resistencia ante cargas de trnsito; por lo cual no es necesario la colocacin de proteccin mecnica.
Las tuberas de 10 tiene suficiente capacidad de resistencia ante cargas de trnsito
y as mismo cumple los requerimientos de la norma ASME B31.8.
Siendo que la tubera proyectada para el clculo es del material ms crtico existente en el mercado, se entiende que una tubera de mejor calidad tendr una capacidad de resistencia ante cargas de trnsito mejor a l tubera proyectada.
La tubera de gas proyectada de 10 no necesita la colocacin de proteccin mecnica, pero con el propsito de proteger de futuras excavaciones a la misma, en los cruces de canales se le colocara una proteccin mecnica tipo 3 (PM3).
La tubera de gas proyectada de 10 con la cobertura de tierra de 1.20m (4.00ft), tiene una suficiente capacidad de resistencia ante cargas de trnsito, pero por precaucin, en los cruces de vas la tapada ser de 1.50 m (4.50ft).
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