fundacion tanque (ejemplo revision a mano)

8/11/2019 Fundacion Tanque (Ejemplo Revision a Mano)

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PROYECTO: NOMBRE DEL PROYECTO ELABORADO: XX

CLIENTE: NOMBRE DEL CLIENTE TANQUE : REVISADO: XX

ESPECIALIDAD: ESTRUCTURAS T-XXXXXX FECHA: XX/XX/XX

PAGINA:

DISEO DE FUNDACION ANULAR

PARA TANQUE CILINDRICO METALICO

(Ref. PDVSA JA-221 y FJ-251. ANILLO SECCION T INVERTIDA)

1. DATOS PARA EL DISEO

DIAMETRO DEL TANQUE: d = 13.72 m ALTURA DEL TANQUE: H = 12.19 m PESO ESPECIFICO DEL LIQUIDO: gL = 1,000 kg/m NIVEL MAXIMO DEL LIQUIDO: HL = 11.58 m PESO PARED DEL TANQUE: Ws = 26,105 kg ALTURA CENTRO DE GRAVEDAD (CUERPO): Xs = 6.10 m PESO DEL TECHO DEL TANQUE: Wr = 6,959 kg ESPESOR PROMEDIO PAREDES DEL TANQUE: tm = 6.33 mm

ESPESOR PLANCHA BASE DEL TANQUE: tb = 8.00 mm PESO UNITARIO DEL SUELO: gs = 1,600 kg/m ANGULO DE FRICCION INTERNA DEL SUELO: = 30 CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO: Rs = 1.50 kg/cm MODULO DE BALASTO DEL SUELO: Kb = N/A RESISTENCIA A COMPRESION CONCRETO: f'c = 250 kg/cm PESO UNITARIO DEL CONCRETO: gc = 2,500 kg/m RESISTENCIA A FLUENCIA ACERO REFUERZO: Fy = 4,200 kg/cm

12.1

9

11.5

8

13.72

FUNDACION A

PARA TANQ

CALCULOS ESTRUCTURALES

X2

X1

W1

W2

masa flexible(efecto convectivo)

masa solidaria(efecto impulsivo)

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FUNDACION A

PARA TANQ


2. CALCULO DE PESOS y ALTURAS EFECTIVOS (Ref. Seccin 5, PDVSA FJ-251 Feb 99)

Pesos efectivos

Peso total del lquido:

W = pd2H Lg L/ 4 = 1,711,013 kg

d / H L = 1.18

W1/ W = tanh (0,866 (d / H L)) = 0.753

W2/ W = 0,23 (d / H L) tanh (3,67 / (d / H L)) = 0.271

W1 = 1,288,080 kg

W2 = 464,229 kg

Alturas efectivas

X1/ H L = 0.389

X2/ H L = 1 - cosh (3,67 / (d / H L)) - 1 = 0.705

(3,67 / (d / H L)) senh (3,67 / (d / H L))

X1 = 4.50 m

X2 = 8.17 m

3. CALCULO DE FUERZAS SISMICAS (Ref. PDVSA JA-221 y FJ-251 Feb 99)

Parmetros que definen la zona ssmica

Ubicacin de la estructura: San Tom, Edo. Anzoategui

a* = 45 cm/s2

Figura 6.1 PDVSA JA-221

g = 4.2 Figura 6.2 PDVSA JA-221

Caractersticas del contenido y riesgos asociados

El contenido del tanque es: no inflamable

Grado de Riesgo = B Tabla 4.1 PDVSA JA-221

0,866 (d / H L)

0,5 - 0,094(d / H L)) =

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PARA TANQ


Probabilidad de excedencia anual del movimiento ssmico de diseo

p1 = 0.001 Tabla 4.1 PDVSA JA-221

Aceleracin horizontal mxima del terreno

a = a* ( -ln (1 - p1) )-1/g

Ecuacin 6.1 PDVSA JA-221

a = 233.05 cm/s2

Ao = a / g Ecuacin 6.3 PDVSA JA-221

g = 981 cm/s2

Ao = 0.238

Valores que definen el espectro de respuesta

Perfil de suelo = S2 Tabla 5.1 PDVSA JA-221j = 1.0 idem

b = 2.6 Tabla 6.1 PDVSA JA-221

To = 0.2 s idem

T* = 0.8 s idem

Condicin inicial de anclaje asumida para el tanque

Condicin de anclaje = anclado

Nota: En el caso de " no anclado " esta condicin deber ser verificada en el clculo de la estabilidad

Coeficiente de amortiguamiento equivalente

a) Efecto impulsivo horizontal

z = 0.03 Tabla 3.1 PDVSA FJ-251

b* = b / 2.3 (0.0853-0.739 ln z) Ecuacin 6.4 PDVSA JA-221

b* = 3.026

b) Efecto convectivo

z = 0.005 Tabla 3.1 PDVSA FJ-251

b* = 4.523

Perodos de vibracin

a) Modo impulsivo horizontal

T1 = 1,762 (H L/ K h) (g L/ g*Es)1/2

Ecuacin 6.1 PDVSA FJ-251

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PARA TANQ


tm / 1000 (0,5d) = 0.00092

H L/ 0,5d = 1.69

K h = 0.085 Figura 6.1 PDVSA FJ-251

E s = 2,1*E06 kg/cm2T1 = 0.167 s

b) Efecto convectivo

T2 = 20 p(d / 2g)1/2

Ecuacin 6.1 PDVSA FJ-251

(1,84 tanh (1,84 H L/ 0,5*d))1/2

T2 = 3.881 s

Ordenadas de los espectros de diseo para la componente horizontal

Ad = ( jAo(1 + T (b* - 1)) / (1 + (T / T+)c(D - 1)) para T < T

+

Ad = jAob* / D para T+ T T*

Ad = jAob* (T* / T)0,8

/ D para T* T 3

Ad = ( jAob* / D) (T* / 3)0,8

(3 / T)2,1

para T > 3

c = ( D / b* )1/4

Factor de ductilidad

D = 1 Seccin 3 PDVSA FJ-251T

+ = 0.1*( D - 1 ) = 0 Tabla 7.1 PDVSA JA-221

como debe cumplirse T T+ T* entonces

T+

= To = 0.20 s

a) Ordenada del espectro para el modo impulsivo horizontal

T1 = 0.167 s

Ad1 = 0.640 T < T+

b) Ordenada del espectro para el modo convectivo horizontal

2 = 3.881 s

Ad2 = 0.217 T > 3

Altura mxima de oscilacin del lquido

h = 1.43 m h > altura ca

h (camara aire) = 0.61 m AUMENTAR ALTURA DE

0,48*d*Ad2 =

12,2 - 11,6 =

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Fuerza cortante en la base del tanque

a) Modo impulsivo:

V1 = Ad1( W1+ Ws + Wr )

V1 = 845,522 kg

b) Modo convectivo:

V2 = Ad2* W2

V2 = 100,908 kg

c) Cortante Basal mximo probable:

V = ( V12+ V2

2)

1/2

V = 851,522 kg ( cortante ltimo )

d) Cortante Basal reducida en la base:

Vr = 0,8 V = 681,218 kg ( cortante de servicio )

Momento de volcamiento en la base del tanque

a) Modo impulsivo:

M1 = Ad1( W1*X1+ Ws*Xs + Wr*Xr )

M1 = 3,866,346 kg*m

b) Modo convectivo: M2 = Ad2* W2*X2

M2 = 823,953 kg*m

c) Momento de volcamiento mximo probable:

M = ( M12+ M2

2)

1/2

M = 3,953,167 kg*m ( momento ltimo )

d) Momento de volcamiento reducido en la base:

Mr = 0,8 M = 3,162,533 kg*m ( momento de servicio )

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4. CALCULO DE FUERZAS DE VIENTO (Ref. UBC - 1994)

VELOCIDAD BASICA DEL VIENTO : V = 90 km/hr PRESION STANDARD A 10 m DE ALTURA : qs = 60 kg/m

2

TIPO DE EXPOSICION : C COEFICIENTE DE PRESION : Cq = 0.80 Tabla 16-H

COEFICIENTE COMBINADO : Ce = 1.19 FACTOR DE IMPORTANCIA : Iw = 1.00

Fuerza horizontal resultante en la pared del tanque :

Fvh = Ce * Cq * Iw * qs * A LA L = d * H = 167.23 m

2

Fvh = 9,552 kg

Momento de volcamiento :

M v = Fvh * H/2

M v = 58,228 kg*m

TABLA 16 - F

PRESION STANDARD DE VIENTO A 10 m DE ALTURA ( qs )

VELOCIDAD DE VIENTO mph ( km/hr ) 70 (113) 80 (129) 90 (145)

PRESION qs ( kg/m2 ) 61.5 80.00 101.6

TABLA 16 - G

COEFICIENTE COMBINADO DE ALTURA, EXPOSICION Y RAFAGA (Ce)

ALTURA SOBRE EXPOSICION EXPOSICION EXPOSICION

EL SUELO (m) B C D0.0 - 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

110 (177)

151.4

100 (160)

125.0

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5. VERIFICACION DE LA ESTABILIDAD 9.1 Resistencia al volcamiento (Ref. PDVSA FJ-251 Feb 99)

Lmite elstico de la plancha base:

Fby = 2,533 kg/cm2

Peso mximo del contenido que resiste el volcamiento

WL = 3,16 tb(Fby * G * HL) = 4,330 kg/m

WLmax = 20*G*HL*d = 3,177 kg/m

WL = 3,177 kg/m

Peso de tanque vaco por unidad de circunferencia( solo pared y techo )

Wt = ( Ws + Wr ) / pd = 767 kg/m

Factor de estabilidad

SF = Mr / d2( Wt + WL)

SF sismo = 4.26 > 1,57 (tanque lleno => WL0)

SF viento = 0.40 < 0,785 (tanque vaco => WL= 0)

TANQUE INESTABLE. COLOCAR ANCLAJES

Requerimiento de anclajes

C = 2*M / d*W Gua PDVSA 0603.1.203

M = 3,162,533 kg*m GOBIERNA SISMO

d = 13.72 m

W = Ws + Wr = 33,064 kgC = 13.95 > 0,66 SE REQUIEREN ANCLAJES

6. DISEO DE PERNOS DE ANCLAJE

SEPARACION MAXIMA DE ANCLAJES : s max = 1.80 m

NUMERO MINIMO DE ANCLAJES : Npmin= pd / s max = 24

NUMERO DE ANCLAJES COLOCADOS : Np = 32 DIAMETRO PERNOS DE ANCLAJE (min. 1") : dp = 50.80 mm

DIAMETRO CIRCULO DE PERNOS : dcp = 13.92 m CALIDAD DE PERNOS : A -307

Traccin en pernos de anclaje

Segn...Seccin 9.5 PDVSA FJ-251 :

Tuniforme = ( 1,273*Mr / d2) - Wt

Tsismo = 20,632 kg/m

Tviento = -373 kg/m

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PARA TANQ


Separacin entre pernos de anclaje :

s p = pdcp/ Np = 1.37 m

Traccin mxima en cada perno :

Tmax = max T unif * s p = 28,188 kg

SegnGua PDVSA 0603.1.203 :

Tmax = ( 4*M / Np*dcp) - W / Np

Tsismo = 27,374 kg

Tviento = -510 kg

Tmax = 28,188 kg

Verificacin de esfuerzos mximos en pernos de anclaje

Esfuerzo de traccin :

A p = 20.27 cm2

A(efectiva) = 0,75 Ap = 15.20 cm2

ftact = T max/ A ef = 1,854 kg/cm2

Ft adm = 1.33*1400 = 1,862 kg/cm2 OK

COLOCAR : 32 PERNOS 50,8 mm DIA. c / 1.366 mm

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PARA TAN


7. DISEO DE LA FUNDACION ANULAR

Dimensiones y propiedades geomtricas del anillo

ALTURA DEL ANILLO SOBRE EL TERRENO : h t = 0.30 m

ALTURA PEDESTAL (min 1.00) : h p = 0.60 m

ESPESOR ZAPATA (min 0.30) : h z = 0.30 m

ANCHO PEDESTAL (min 0.30) : b p = 0.60 m

ANCHO MINIMO PRELIMINAR ZAPATA :

b z ( min )= 2 Wt / (gL* HL+ 2 (h p+ h z)* (gs- gc)) = 0.15 m

ANCHO SELECCIONADO ZAPATA : b z = 2.20 m

DIAMETRO EXTERNO DEL ANILLO : De = 15.92 m

DIAMETRO INTERNO DEL ANILLO : Di = 11.52 m

AREA DE LA BASE DEL ANILLO : A = 94.80 m2

INERCIA BASE DEL ANILLO : I = 2,286.63 m4

MODULO DE SECCION : S = 287.34 m3

hz

hp

ht

EJEPARED TANQUE Y ANILLO DE

FUNDACION

b p

b z


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PARA TANQ


Verificacin de esfuerzos en el suelo

Cargas verticales (por unidad de longitud de circunferencia)

PESO DE PAREDES Y TECHO TANQUE : Wt 1 = 767 kg/m

PESO DEL LIQUIDO SOBRE EL ANILLO : Wt 2 = 12,738 kg/m

PESO DEL ANILLO DE CONCRETO : Wt 3 = 2,550 kg/m

PESO DEL RELLENO DE TIERRA : Wt 5 = 1,152 kg/m

MAX. COMPRESION EN LA BASE POR SISMO :

= 1,273 M / d2 cuando SF 0,785 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

FACTOR DE ESTABILIDAD POR SISMO : SF S = 4.26

k = N/A Figura 9.1 PDVSA FJ-251

Wt 4 = 21,400 kg/m

Caso : Operacin (tanque lleno) : CP + F

Clculo de esfuerzos en el suelo :

ss(adm) = 1.50 kg/cm2

ss = P / A = SWi / A = p* d ( Wt 1+ Wt 2+ Wt 3+ Wt 5) / A

P = 741,465 kg

ss = 0.78 kg/cm2 < 1,50 OK

Caso : Operacin + Sismo (tanque lleno) : CP + F + S


ss(adm) = 1.33 * Rs = 2.00 k /cm2

ss = P / A = SWi / b z = ( Wt 1+ Wt 2+ Wt 3+ Wt 4+ Wt 5) / b zP max = 38,607 kg/m

P min = -4,192 kg/m

ssmax = 1.75 kg/cm2 < 2,00 OK

ssmin = -0.19 kg/cm2 TRACCION ACEPTABLE

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PARA TANQ


Caso : Tanque vaco + Viento : CP + V


ss = P / A M / S

P = p*d ( Wt 1+ Wt 3+ Wt 5 ) = 192,584 kg

M = M v + F v* ( hp+ hz) = 66,825 kg*m

ssmax = 0.23 kg/cm2 < 2,00 OK

ssmin = 0.18 kg/cm2 OK

Diseo del acero de refuerzo

Presin horizontal interna del anillo :

K o = 1 - sen f = 0.50

h o = h z+ h p = 0.90 m

F = 1/2 * Ko* gs * ho2+ Ko* ho* gL * H L = 5,535 kg/m

Traccin actuante en el anillo :

Tf = 1/2 * F * d = 37,959 kg (servicio)

Tu = 1,7 * Tf = 64,530 kg (ltima)

Acero principal requerido por traccin :

Ash = Tu / 0,9 Fy = 17.07 cm

Ashmin = 0,0025 * h o * b p = 13.50 cm

Ash colocado = 18.00 cm

Acero vertical requerido en cada cara (estribos) :

Asv = ( 0,0015*bp*100 ) / 2 = 4.50 cm/m

Traccin admisible en el concreto:

fctadm = 0,15 f'c = 37.50 kg/cm

E c = 15100*( f'c)1/2

= 238,752 kg/cm

n = E s/ E c = 9.00

Traccin actuante :

fct = ( 0,0003*Es*Ash + Tf ) / ( Ac + n Ash ) = 4.76 kg/cm OK

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FUNDACION A

PARA TANQ


Refuerzo inferior en zapata :

smax = 17,549 kg/m2

q = smax- gs(hp- ht) - gchz = 16,319 kg/m2

x = 0.5 ( bz- bp ) = 0.80 m

M = q x2/ 2 = 5,222 kg*m/m

Mu = 1.5 * M = 7,833 kg*m/m

d = hz- rec = 0.225 m

As inf = 9.57 cm2/ m

Refuerzo superior en zapata :

q = gs(hp- ht) + gchz = 1,230 kg/m2

x = 0.5 ( bz- bp ) = 0.80 m

M = q x 2/ 2 = 394 kg*m/m

Mu = 1.5 * M = 590 kg*m/m

d = hz- rec = 0.250 m

As inf = 0.63 cm2/ m

Refuerzo mnimo a flexin :

As min = 0.0018*100*d = 4.50 cm2/ m

Chequeo por corte en zapata :

V = q max( x - d ) = 9,383 kg/m

Vu = 1.5 * V = 14,075 kg/m

Vcu = 0.85*0.53*(f'c)1/2

*b*d = 16,027 kg/m OK

q

x

q

x

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FUN

P


R ext = 7,96 m

R int = 5,76 m

D = 13,72 m

bp = 0,60 m

bz = 2,20

hz = 0,30

bp = 0,60 hp = 0,60

ht = 0,30

Le = 610

4*DIA(perno)

Le

f _____ C / _____

f _____ C / _____

hz

bz

0

.30

(min)

h

t

NORTE

PLANTA

EJEPARED TANQUE Y ANILLO DE

FUNDACION

hp

TANQUE

PEDESTALANILLO DE

FUNDACION

SECCION A A

RELLENO COMPACDE PROCTOR

0.05

____ f____ x VAR. C/

GROUTBISEL 2"x1"(HORxVERT)

MATERIAL DE RELLENO PGRANULAR Y NO CORROS

BISEL 1"x1" (HORxVERT)

A

RANURA 3/4" x 1"(PROFxANCHO)

TIP. SON 4

EJE NOMINALPARED DEL TANQUE

R int

R ext

COORDENADAS DEL CN :E :

DA

ZAPATAANILLO DE

FUNDACION

bp

CONCRETOPOBRE

bp

f_____

C

/_____

( ) DIA. LONG.ASTM A-307 GALVANIZADO

4 fb


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ULAR

ES

131GD03 (13/03/01)


15/26

ULAR

ES

131GD03 (13/03/01)


16/26

ULAR

ES

131GD03 (13/03/01)


17/26

ULAR

ES

ara aire

L TANQUE

131GD03 (13/03/01)


18/26

ULAR

ES

131GD03 (13/03/01)


19/26

ULAR

ES

131GD03 (13/03/01)


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ULAR

ES

131GD03 (13/03/01)


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ULAR

ES

131GD03 (13/03/01)


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ULAR

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ES

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ULAR

ES

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ES

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