CÁLCULO DE LA ESTRUCTURA INTERNA PARA TANQUES DE ALMACENAMIENTO API.

El espesor nominal mínimo de los elementos estructurales deberá ser de 0.17 in en cualquier componente según el apartado API-650 3.10.2.4.

Todos los tachos y soportes serán diseñados con una carga muerta uniforme más la carga viva que no excedan 25 lb/ft² de acuerdo al área según el API-650 3.10.2.2.

Para el ángulo de inclinación no debe exceder de 2 in en 12 in de longitud o de 0.75 in en 12 in para los no auto soportados.

La distancia entre viga soporte sobre el anillo no podrá ser mayor de 6.25 ft.

El espaciamiento entre anillos no podrá ser menor a 5.5 ft.

De acuerdo con la norma API-650.

Espesor máximo del techo 0.5 in.

Espesor mínimo del techo 0.1875 in.

Pendiente mínima de 0.0625 in.

Relación máxima de esbeltez de 180.

CÁLCULO DE LA ESTRUCTURA INTERNA.

CÁLCULO DEL PERÍMETRO DEL TANQUE.

PERÍ METRO=P=πD=π (90 ft )=282.7433 ft=86180.1578mm

Considerando que el claro máximo entre vigas soporte de acuerdo a la norma API- 650 debe ser de 6.28 ft; entonces procedemos a calcular el número de vigas que se necesitaran.

NoVIGAS=P

6.28ft

VIGA

=282.7433 ft

6.28ft

VIGA

=45.0228≅ 45VIGAS

De acuerdo a la norma API el espaciamiento entre anillos no podrá exceder 5.5 ft para lo cual se realizara el cálculo del numero de anillos.

NoANILLOS=RADIO

5.5ft

ANILLO

= 45 ft

5.5ft

ANILLO

=8.18≅ 9 ANILLOS

Cálculo del ángulo de inclinación para techos no autosoportados teniendo en consideración los parámetros establecidos por la norma API.

tanθ=COCA

∴θ= tan−1(COCA )=tan−1 ¿

Ahora se procede calcular el peso de la placa que será transferido a la viga que cargara cada placa del techo.

W PLACA=204

lbft

cos (3.5763 ° )(5.5 ft ) (0.5 )=562.09463 lb=255.4975kg

A continuación se calculan las reacciones que producen las cargas a las que se encuentra sometida la viga de separación entre anillos, en la cual, se deben tomar en cuenta el peso de la placa, el peso propio de la viga, así como también alguna otra carga a la que se puede encontrar sometido el techo del tanque; como por ejemplo nieve, agua, entre otros.

↻+∑M A=0

↻+∑M A=12.155lb (5.5 ft ) (0.5 )+562.09463 lb( 5.5 ft (2 )3 )−RB (5.5 ft )=0

RB=2094.4398lb−ft

5.5 ft=380.807253 lb=173.0942kg

↺+∑M B=0

↺+∑M B=562.09463 lb( 5.5 ft3 )+12.155 lb (5.5 ft )(0.5)−RA (5.5 ft )=0

RB=1063.9330 lb−ft

5.5 ft=193.4423 lb=87.9283kg

Posteriormente se realiza el diagrama de cortante y de momento flexionante para conocer en donde se encuentra el punto crítico de la viga y de esta manera por diseñar de manera adecuada la viga.

Después de que ya se conoce el momento flexionante máximo se procede a calcular el esfuerzo flexionante que produce dicho momento; considerando las propiedades de la sección propuesta.

I=8.21c m4=0.1972∈¿

S=4.3cm ³=0.2624∈¿

r=1.4cm=0.08543∈¿

σ=McI

=MS

=404.81 lb−ft¿¿

Al haber obtenido el esfuerzo flexionante máximo se debe realizar la comparación con el esfuerzo admisible que nos proporcionara el material de la viga; que para este caso será un acero estructura SA-36 que tiene una resistencia a la cedencia de 36 000 PSI.

σ adm=0.6 (36000 PSI )=21600 PSI=148.932MPa

σ adm>σ∴Laviga si soportara la carga.

CÁLCULO DEL TECHO.

Se calcula el área del fondo del tanque que servirá como base para el cálculo del área del techo.

AFONDO=πD ²4

=π (90 ft )4

=6361.7251 ft ²=591.2383m ²

Tomando en consideración la pendiente establecida por la norma API se procede a calcular el área que requiere el techo.

ATECHO=AFONDO

cosθ=6361.7251 f t

2

cos (3.5763° )=6374.1382 ft ²=592.392m ²

Ahora se calcula el número de placas que serán necesarias para construir el techo.

N PLACASTECHO=

ATECHO

APLACA

=6374.1382 f t2

120f t 2

PLACA

=53.11≅ 54 PLACAS

Se calcula el peso por placa.

W PLACA=204lbft

(12 ft )=2 448lb=1112.7272 kg

Posteriormente se obtiene el peso total del techo.

W PLACASTECHO=2448 lb

PLACA(54 PLACAS )=132192 lb=60087.2727kg

Se debe evaluar si el techo cumple con la especificación de presión generada por el techo de acuerdo a la norma; la cual nos dice que no debe exceder de 25 PSI.

p=W PLACASTECHO

ATECHO

= 132192 lb6374.1382 ft ²

=20.73 lbf t 2

¿¿

CALCULO DE COLUMNAS – SOPORTE.

Se procede a calcular y analizar las columnas que soportaran el techo completo.

L=47.8125 ft (Longitud de la columna)

Calculo de la constante de columna

Cc=√ 2 π2ESy=√ 2π2 (29 x106 PSI )

36000PSI=126.099

Se obtiene la relación de esbeltez de la columna que se requerirá.

SR= kLr

=0.65 (47.8125 ft ) ¿¿

Finalmente se calcula la carga admisible de la columna teniendo en cuenta las propiedades de la sección seleccionada.

Fa=

12π ² E23 (SR) ²

1.6−L

200 r

=

12π ² (29 x106 PSI )23(411.8527) ²1.6−45 ft¿¿¿