Download - Fundaciones Anulares Tanques Cilindricos
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HOJA DE CÁLCULO DISEÑADO:
PROYECTO: REVISADO:
PROY. No: EQUIPO: REVISION:
FUNDACIONES DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO FECHA:
DISEÑO DE FUNDACION ANULAR PARA TANQUE CILINDRICO METALICO
(Ref. PDVSA JA-221 y FJ-251. ANILLO SECCION T INVERTIDA)
DIAMETRO DEL TANQUE: d = m ALTURA DEL TANQUE: H = m PESO ESPECIFICO DEL LIQUIDO: kg/m³ NIVEL MAXIMO DEL LIQUIDO: m PESO PARED DEL TANQUE: Ws = kg ALTURA CENTRO DE GRAVEDAD (CUERPO): Xs = m PESO DEL TECHO DEL TANQUE: Wr = kg ESPESOR PROMEDIO PAREDES DEL TANQUE: tm = mm ESPESOR PLANCHA BASE DEL TANQUE: tb = mm PESO UNITARIO DEL SUELO: kg/m³ ANGULO DE FRICCION INTERNA DEL SUELO: Ø = ° CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO: Rs = kg/cm² MODULO DE BALASTO DEL SUELO: Kb = RESISTENCIA A COMPRESION CONCRETO: f'c = kg/cm² PESO UNITARIO DEL CONCRETO: kg/m³ RESISTENCIA A FLUENCIA ACERO REFUERZO: Fy = kg/cm²
0.00
0.00
0.00
1. DATOS PARA EL DISEÑO
gL =HL =
gs =
gc =
X2
X1
W1
W2
masa flexible(efecto convectivo)
masa solidaria(efecto impulsivo)
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FUNDACIONES DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO FECHA:
(Ref. Sección 5, PDVSA FJ-251 Feb 99)
Pesos efectivos
Peso total del líquido:
0 kg
#DIV/0!
#DIV/0!
#DIV/0!
#DIV/0! kg
#DIV/0! kg
Alturas efectivas
#DIV/0!
1 - #DIV/0!
#DIV/0! m
#DIV/0! m
2. CALCULO DE PESOS y ALTURAS EFECTIVOS
W = p d 2 H L g L / 4 =
d / H L =
W1 / W = tanh (0,866 (d / H L)) =
0,866 (d / H L)
W2 / W = 0,23 (d / H L) tanh (3,67 / (d / H L)) =
W1 =
W2 =
X1 / H L = 0,5 - 0,094(d / H L)) =
X2 / H L = cosh (3,67 / (d / H L)) - 1 =
(3,67 / (d / H L)) senh (3,67 / (d / H L))
X1 =
X2 =
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FUNDACIONES DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO FECHA:
(Ref. PDVSA JA-221 y FJ-251 Feb 99)
Parámetros que definen la zona sísmica
Ubicación de la estructura:
a* = Figura 6.1 PDVSA JA-221
Figura 6.2 PDVSA JA-221
Características del contenido y riesgos asociados
El contenido del tanque es:
Grado de Riesgo = Tabla 4.1 PDVSA JA-221
Probabilidad de excedencia anual del movimiento sísmico de diseño
p1 = Tabla 4.1 PDVSA JA-221
Aceleración horizontal máxima del terreno
Ecuación 6.1 PDVSA JA-221
a = #DIV/0!
Ao = a / g Ecuación 6.3 PDVSA JA-221
g = 981
Ao = #DIV/0!
Valores que definen el espectro de respuesta
Perfil de suelo = Tabla 5.1 PDVSA JA-221
idem
Tabla 6.1 PDVSA JA-221
s idem
T* = s idem
3. CALCULO DE FUERZAS SISMICAS
cm/s2
g =
a = a* ( -ln (1 - p1) ) -1/g
cm/s2
cm/s2
j = b = To =
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Condición inicial de anclaje asumida para el tanque
Condición de anclaje =
de la estabilidad
Coeficiente de amortiguamiento equivalente
a) Efecto impulsivo horizontal
Tabla 3.1 PDVSA FJ-251
Ecuación 6.4 PDVSA JA-221
Err:502
b) Efecto convectivo
Tabla 3.1 PDVSA FJ-251
Err:502
Períodos de vibración
a) Modo impulsivo horizontal
Ecuación 6.1 PDVSA FJ-251
tm / 1000 (0,5d) = #DIV/0!
#DIV/0!
Figura 6.1 PDVSA FJ-251
2,1*E06 kg/cm2
#DIV/0! s
b) Efecto convectivo
Ecuación 6.1 PDVSA FJ-251
#DIV/0! s
Nota: En el caso de " no anclado " esta condición deberá ser verificada en el cálculo
z = b* = b / 2.3 (0.0853-0.739 ln z)
b* =
z = b* =
T1 = 1,762 (H L / K h) (g L / g*Es) 1/2
H L / 0,5d =
K h =
E s =
T1 =
T2 = 20 p (d / 2g) 1/2
(1,84 tanh (1,84 H L / 0,5*d)) 1/2
T2 =
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Ordenadas de los espectros de diseño para la componente horizontal
para T > 3
Factor de ductilidad
D = Sección 3 PDVSA FJ-251
-0.1 Tabla 7.1 PDVSA JA-221
como debe cumplirse
0.00 s
a) Ordenada del espectro para el modo impulsivo horizontal
#DIV/0! s
#DIV/0! #DIV/0!
b) Ordenada del espectro para el modo convectivo horizontal
#DIV/0! s
#DIV/0! #DIV/0!
Altura máxima de oscilación del líquido
#DIV/0! m
h (camara aire) = 0.0 - 0.0 = 0.00 m #DIV/0!#DIV/0!
Ad = ( j Ao (1 + T (b* - 1)) / (1 + (T / T+)c (D - 1)) para T < T+
Ad = j Ao b* / D para T+ £ T £ T*
Ad = j Ao b* (T* / T) 0,8 / D para T* £ T £ 3
Ad = ( j Ao b* / D) (T* / 3) 0,8 (3 / T) 2,1
c = ( D / b* ) 1/4
T+ = 0.1*( D - 1 ) =
T° £ T+ £ T* entonces
T+ = To =
T1 =
Ad1 =
T2 =
Ad2 =
h = 0,48*d*Ad2 =
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FUNDACIONES DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO FECHA:
Fuerza cortante en la base del tanque
a) Modo impulsivo:
Sección 7.1.1 PDVSA FJ-251
#DIV/0! kg
b) Modo convectivo:
#DIV/0! kg
c) Cortante Basal máximo probable:
V = #DIV/0! kg ( cortante último )
d) Cortante Basal reducida en la base:
Vr = 0,8 V = #DIV/0! kg ( cortante de servicio )
Momento de volcamiento en la base del tanque
a) Modo impulsivo:
Sección 7.1.2 PDVSA FJ-251
#DIV/0! kg*m
b) Modo convectivo:
#DIV/0! kg*m
V1 = Ad1 ( W1 + Ws + Wr )
V1 =
V2 = Ad2 * W2
V2 =
V = ( V1 2 + V2 2 ) 1/2
M1 = Ad1 ( W1*X1 + Ws*Xs + Wr*Xr )
M1 =
M2 = Ad2 * W2*X2
M2 =
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FUNDACIONES DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO FECHA:
c) Momento de volcamiento máximo probable:
M = #DIV/0! kg*m ( momento último )
d) Momento de volcamiento reducido en la base:
Mr = 0,8 M = #DIV/0! kg*m ( momento de servicio )
M = ( M1 2 + M2 2 ) 1/2
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FUNDACIONES DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO FECHA:
(Ref. UBC)
VELOCIDAD BASICA DEL VIENTO : V = km/hr
PRESION STANDARD A 10 m DE ALTURA : qs =
TIPO DE EXPOSICION :
COEFICIENTE DE PRESION : Cq = Tabla 16-H
COEFICIENTE COMBINADO : Ce =
FACTOR DE IMPORTANCIA : Iw =
Fuerza horizontal resultante en la pared del tanque :
0.00
Fvh = 0 kg
Momento de volcamiento :
M v = Fvh * H/2
M v = 0 kg*m
TABLA 16 - F
VELOCIDAD DE VIENTO mph ( km/hr ) 70 (113) 80 (129) 90 (145) 100 (160) 110 (177)
PRESION qs ( kg/m2 ) 61.5 80.00 101.6 125.0 151.4
TABLA 16 - G
COEFICIENTE COMBINADO DE ALTURA, EXPOSICION Y RAFAGA (Ce)
ALTURA SOBRE EXPOSICION EXPOSICION EXPOSICION
EL SUELO (m) B C D
0.0 - 4.5 0.62 1.06 1.39
4.5 - 6.0 0.67 1.13 1.45
6.0 - 7.5 0.72 1.19 1.50
7.5 - 9.0 0.76 1.23 1.54
9.0 - 12.2 0.84 1.31 1.62
12.2 - 18.3 0.95 1.43 1.73
18.3 - 24.4 1.04 1.53 1.81
24.4 - 30.5 1.13 1.61 1.88
30.5 - 36.6 1.20 1.67 1.93
36.6 - 48.8 1.31 1.79 2.02
4. CALCULO DE FUERZAS DE VIENTO
kg/m2
Fvh = Ce * Cq * Iw * qs * A L
A L = d * H = m2
PRESION STANDARD DE VIENTO A 10 m DE ALTURA ( qs )
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FUNDACIONES DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO FECHA:
(Ref. PDVSA FJ-251 Feb 99)
Límite elástico de la plancha base:
Fby =
Peso máximo del contenido que resiste el volcamiento
0 kg/m
0 kg/m
0 kg/m
#DIV/0! kg/m
Factor de estabilidad
#DIV/0! #DIV/0!
#DIV/0! #DIV/0!
#DIV/0!
Requerimiento de anclajes
C = 2*M / d*W Guía PDVSA 0603.1.203
M = #DIV/0! kg*m #DIV/0!
d = 0.00 m
W = Ws + Wr = 0 kg
C = #DIV/0! #DIV/0!
5. VERIFICACION DE LA ESTABILIDAD
kg/cm2
WL = 3,16 tb (Fby * G * HL) 1/2 =
WL max = 20*G*HL*d =
WL =
Peso de tanque vacío por unidad de circunferencia ( solo pared y techo )
Wt = ( Ws + Wr ) / p d =
SF = Mr / d2 ( Wt + WL )
SF sismo = (tanque lleno => WL ¹ 0)
SF viento = (tanque vacío => WL = 0)
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PROY. No: EQUIPO: REVISION:
FUNDACIONES DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO FECHA:
#DIV/0!
SEPARACION MAXIMA DE ANCLAJES : #DIV/0! #DIV/0!
NUMERO MINIMO DE ANCLAJES : #DIV/0!
NUMERO DE ANCLAJES COLOCADOS : #DIV/0!
DIAMETRO PERNOS DE ANCLAJE (min. 1") : mm
DIAMETRO CIRCULO DE PERNOS : m
CALIDAD DE PERNOS :
Tracción en pernos de anclaje
Según…...Sección 9.5 PDVSA FJ-251 :
Resistencia mínima a tracción por metro lineal de circunferencia
#DIV/0! kg/m
#DIV/0! kg/m
Separación entre pernos de anclaje :
#DIV/0! m
Tracción máxima en cada perno :
#DIV/0! kg
Según……Guía PDVSA 0603.1.203 :
#DIV/0! kg
#DIV/0! kg
#DIV/0! kg
6. DISEÑO DE PERNOS DE ANCLAJE
s max =
Np min = p d / s max =
Np =
dp =
dcp =
T uniforme = ( 1,273*Mr / d 2 ) - Wt
T sismo =
T viento =
s p = p dcp / (Np) =
T max = max T unif * s p =
T max = ( 4*M / Np *dcp ) - W / Np
T sismo =
T viento =
T max =
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FUNDACIONES DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO FECHA:
#DIV/0!
Verificación de esfuerzos máximos en pernos de anclaje
Esfuerzo de tracción :
0.00
0.00
#DIV/0!
0,8*2500 = 2,000 #DIV/0!
#DIV/0!
A p = cm2
Aef (efectiva) = 0,75 Ap = cm2
ft act = T max / A ef = kg/cm2
Ft adm = kg/cm2
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FUNDACIONES DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO FECHA:
Dimensiones y propiedades geométricas del anillo
ALTURA DEL ANILLO SOBRE EL TERRENO : m
ALTURA PEDESTAL (min 1.00) : m
ESPESOR ZAPATA (min 0.30) : m
ANCHO PEDESTAL (min 0.30) : m
ANCHO MINIMO PRELIMINAR ZAPATA :
#DIV/0! m
ANCHO SELECCIONADO ZAPATA : m #DIV/0!
DIAMETRO EXTERNO DEL ANILLO : De = 0.00 m
DIAMETRO INTERNO DEL ANILLO : Di = 0.00 m
AREA DE LA BASE DEL ANILLO : A = 0.00
INERCIA BASE DEL ANILLO : 0.00
MODULO DE SECCION : S = #DIV/0!
7. DISEÑO DE LA FUNDACION ANULAR
h t =
h p =
h z =
b p =
b z ( min ) = 2 Wt / (gL * HL + 2 (h p + h z)* (gs - gc)) =
b z =
m2
I = m4
m3
h z
h p
h t
EJEPARED TANQUE Y ANILLO DE
FUNDACION
b p
b z
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FUNDACIONES DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO FECHA:
Verificación de esfuerzos en el suelo
PESO DE PAREDES Y TECHO TANQUE : #DIV/0! kg/m
PESO DEL LIQUIDO SOBRE EL ANILLO : 0 kg/m
PESO DEL ANILLO DE CONCRETO : 0 kg/m
PESO DEL RELLENO DE TIERRA : 0 kg/m
MAX. COMPRESION EN LA BASE POR SISMO :
FACTOR DE ESTABILIDAD POR SISMO : #DIV/0!
k = Figura 9.1 PDVSA FJ-251
#DIV/0! kg/m
Cálculo de esfuerzos en el suelo :
0.00
P = #DIV/0! kg
#DIV/0! #DIV/0!
Cargas verticales (por unidad de longitud de circunferencia)
Wt 1 =
Wt 2 =
Wt 3 =
Wt 5 =
= 1,273 M / d 2 cuando SF £ 0,785 ó tanques anclados
Wt 4 = (Wt + WL) * k - WL cuando 0.785 < SF £ 1.50
= 1.49 (Wt + WL) / (1 - 0.637*SF) 1/2 - WL cuando 1.50 < SF £ 1.57
SF S =
Wt 4 =
Caso : Operación (tanque lleno) : CP + F
s s (adm) = kg/cm2
s s = P / A = S Wi / A = p * d ( Wt 1 + Wt 2 + Wt 3 + Wt 5 ) / A
s s = kg/cm2
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Cálculo de esfuerzos en el suelo :
Rs = 0.00
Por el método sugerido en API 650 y PDVSA FJ-251 se tiene :
P max = #DIV/0! kg/m
P min = #DIV/0! kg/m
#DIV/0! #DIV/0!
#DIV/0! #DIV/0!
Cálculo de esfuerzos en el suelo :
P = #DIV/0! kg
M = 0 kg*m
#DIV/0! #DIV/0!
#DIV/0! #DIV/0!
Caso : Operación + Sismo (tanque lleno) : CP + F + S
s s (adm) = kg/cm2
s s = P / A = S Wi / b z = ( Wt 1 + Wt 2 + Wt 3 + Wt 4 + Wt 5 ) / b z
s s max = kg/cm2
s s min = kg/cm2
Caso : Tanque vacío + Viento : CP + V
s s = P / A ± M / S
p*d ( Wt 1 + Wt 3 + Wt 5 ) =
M v + F v * ( hp + hz ) =
s s max = kg/cm2
s s min = kg/cm2
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Diseño del acero de refuerzo
Presión horizontal interna del anillo :
1.00
0.00 m
0 kg/m
Tracción actuante en el anillo (tensión anular) :
Tf = 1/2 * F * d = 0.0 kg (servicio)
Tu = 1,7 * Tf = 0.0 kg (última)
Acero principal longitudinal requerido por tracción :
Ash = Tu / 0,9 Fy = #DIV/0! cm²
0.00 cm²
cm²
Acero vertical mínimo requerido en cada cara (estribos) :
0.00 cm²/cara
Tracción admisible en el concreto:
0.00 kg/cm²
0 kg/cm²
#DIV/0!
Tracción actuante :
#DIV/0! kg/cm² #DIV/0!
K o = 1 - sen f =
h o = h z + h p =
F = 1/2 * Ko * g s * ho 2 + Ko * ho * g L * H L =
Ashmin = 0,0025 * h o * b p =
Ash colocado =
Asv = ( 0,0015*bp*100 ) / 2 =
fct adm = 0,10 f'c =
E c = 15100*( f'c ) 1/2 =
n = E s / E c =
fct = ( 0,0003*Es*Ash + Tf ) / ( Ac + n Ash ) =
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FUNDACIONES DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO FECHA:
Refuerzo inferior en zapata :
#DIV/0!
#DIV/0!
0.00 m
#DIV/0! kg*m/m
Mu = 1.5 * M = #DIV/0! kg*m/m
-0.075 m
As inf = #DIV/0! #DIV/0!
Refuerzo superior en zapata :
0
0.00 m
0 kg*m/m
Mu = 1.5 * M = 0 kg*m/m
-0.050 m
As inf = #DIV/0! #DIV/0!
Refuerzo mínimo a flexión :
As min = 0.0018*100*d = -0.90
Chequeo por corte en zapata :
#DIV/0! kg/m
Vu = 1.5 * V = #DIV/0! kg/m
0 kg/m #DIV/0!
s max = kg/m2
q = s max - gs (hp - ht) - gc hz = kg/m2
x = 0.5 ( bz - bp ) =
M = q x 2 / 2 =
d = hz - rec =
cm2 / m
q = gs (hp - ht) + gc hz = kg/m2
x = 0.5 ( bz - bp ) =
M = q x 2 / 2 =
d = hz - rec =
cm2 / m
cm2 / m
V = q max ( x - d ) =
Vcu = 0.85*0.53*(f'c)1/2*b*d =
q
x
q
x
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FUNDACIONES DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO FECHA:
R ext = 0.00 mR int = 0.00 m
D = 0.00 mbp = 0.00 m
bz = 0.00 mhz = 0.00 mbp = 0.00 mhp = 0.00 mht = 0.00 mLe = 0 m
Ф 1/2" C/ 0,15 (superior e inferior)
Le
f _____ C / _____
h z
bz
0.1
5(m
in)
h t
NORTE
PLANTA
EJEPARED TANQUE Y ANILLO DE
FUNDACION
h p
TANQUE
PEDESTAL ANILLO DE FUNDACION
SECCION A - A
RELLENO COMPACTADO AL 95% DE PROCTOR
0.05
11 f 7/8" x C / cara
BISEL 2"x1" (HORxVERT)
MATERIAL DE RELLENO PERMEABLE GRANULAR Y NO CORROSIVO
BISEL 1"x1" (HORxVERT)
A
EJE NOMINAL PARED DEL TANQUE
R int
R ext
COORDENADAS DEL CENTRO N : 1129,30 E : 1254,50
DA
ZAPATA ANILLO DE FUNDACION
bp
CONCRETO POBRE
bp
f
___
__
C /
___
__
DIA. LONG. ASTM A-307 GALVANIZADO