(Fundacion tanque anillo seccion rectangular P)c(1)

131GD03 (13/03/01)

PROYECTO: NOMBRE DEL PROYECTO ELABORADO: XX

CLIENTE: NOMBRE DEL CLIENTE TANQUE : REVISADO: XX FUNDACION ANULARESPECIALIDAD: ESTRUCTURAS T-XXXXXX FECHA: XX/XX/XX PARA TANQUES

CALCULOS ESTRUCTURALES PAGINA:

DISEÑO DE FUNDACION ANULAR PARA TANQUE CILINDRICO METALICO (Ref.: PDVSA JA-221; FJ-251; API 650. ANILLO SECCION RECTANGULAR)

DIAMETRO DEL TANQUE: d = 21.34 m ALTURA DEL TANQUE: H = 9.60 m PESO ESPECIFICO DEL LIQUIDO: 1,000 kg/m³ NIVEL MAXIMO DEL LIQUIDO: 9.30 m PESO PARED DEL TANQUE: Ws = 40,317 kg ALTURA CENTRO DE GRAVEDAD (CUERPO): Xs = 4.80 m PESO DEL TECHO DEL TANQUE: Wr = 22,405 kg ESPESOR PROMEDIO PAREDES DEL TANQUE: tm = 8.00 mm ESPESOR PLANCHA BASE DEL TANQUE: tb = 10.00 mm PESO UNITARIO DEL SUELO: 1,800 kg/m³ ANGULO DE FRICCION INTERNA DEL SUELO: 32 ° CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO: Rs = 1.50 kg/cm² MODULO DE BALASTO DEL SUELO: Kb = 2.00 kg/cm³ RESISTENCIA A COMPRESION CONCRETO: f'c = 210 kg/cm² PESO UNITARIO DEL CONCRETO: 2,500 kg/m³ RESISTENCIA A FLUENCIA ACERO REFUERZO: Fy = 4,200 kg/cm²

9.60

9.30

21.34

1. DATOS PARA EL DISEÑO

gL =HL =

gs =f =

gc =

X2

X1

W1

W2

masa flexible(efecto convectivo)

masa solidaria(efecto impulsivo)

131GD03 (13/03/01)




(Ref. Sección 5, PDVSA FJ-251 Feb 99)

Pesos efectivos

Peso total del líquido:

3,326,302 kg

2.29

0.485

0.486

1,612,157 kg

1,617,829 kg

Alturas efectivas

0.375

1 - 0.585

3.49 m

5.44 m

(Ref. PDVSA JA-221 y FJ-251 Feb 99)

Parámetros que definen la zona sísmica

Ubicación de la estructura: Leona, Edo. Anzoategui

a* = 51 Figura 6.1 PDVSA JA-221

4.5 Figura 6.2 PDVSA JA-221

Características del contenido y riesgos asociados

El contenido del tanque es: no inflamable

Grado de Riesgo = A Tabla 4.1 PDVSA JA-221

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 =

3. CALCULO DE FUERZAS SISMICAS

cm/s2

g =

131GD03 (13/03/01)




Probabilidad de excedencia anual del movimiento sísmico de diseño

p1 = 0.002 Tabla 4.1 PDVSA JA-221

Aceleración horizontal máxima del terreno

a = Ecuación 6.1 PDVSA JA-221

a = 202.88Ao = a / g Ecuación 6.3 PDVSA JA-221

g = 981

Ao = 0.207

Valores que definen el espectro de respuesta

S3 Tabla 5.1 PDVSA JA-221

1.0 idem

2.8 Tabla 6.1 PDVSA JA-221

0.3 s idemT* = 1.2 s idem

Condición inicial de anclaje asumida para el tanque

Condición de anclaje = anclado

de la estabilidad

Coeficiente de amortiguamiento equivalente

a) Efecto impulsivo horizontal

0.05 Tabla 3.1 PDVSA FJ-251

Ecuación 6.4 PDVSA JA-221

2.799

b) Efecto convectivo

0.005 Tabla 3.1 PDVSA FJ-251

4.870

Períodos de vibración

a) Modo impulsivo horizontal

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

cm/s2

cm/s2

Perfil de suelo =j = b = To =

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* =

D145

opciones: anclado, no anclado

131GD03 (13/03/01)




Ecuación 6.1 PDVSA FJ-251

tm / 1000 (0,5d) = 0.00075

0.87

0.075 Figura 6.1 PDVSA FJ-251

2,1*E060.152 s

b) Efecto convectivo

Ecuación 6.1 PDVSA FJ-251

5.030 s

Ordenadas de los espectros de diseño para la componente horizontal

para T > 3

Factor de ductilidad

D = 1 Sección 3 PDVSA FJ-251

0 Tabla 7.1 PDVSA JA-221

como debe cumplirse

0.30 s

a) Ordenada del espectro para el modo impulsivo horizontal

0.152 s

0.396 T < T+

b) Ordenada del espectro para el modo convectivo horizontal

5.030 s0.163 T > 3

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

H L / 0,5d =

K h =

E s = kg/cm2

T1 =

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

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

T2 =

Ad = ( j Ao (1+(T / 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 =

131GD03 (13/03/01)




Altura máxima de oscilación del líquido

h = 1.67 m h > altura camara aire9.6 - 9.3 = 0.30 m AUMENTAR ALTURA DEL TANQUE

Fuerza cortante en la base del tanque

a) Modo impulsivo:

662,571 kg

b) Modo convectivo:

264,439 kg

c) Cortante Basal máximo probable:

V = 713,392 kg ( cortante último )

d) Cortante Basal reducida en la base:

Vr = 0,8 V = 570,714 kg ( cortante de servicio )

Momento de volcamiento en la base del tanque

a) Modo impulsivo:

2,385,827 kg*m

b) Modo convectivo:

1,438,497 kg*m

c) Momento de volcamiento máximo probable:

M = 2,785,937 kg*m ( momento último )

d) Momento de volcamiento reducido en la base:

0,48*d*Ad2 =h (camara aire) =

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 =

M = ( M1 2 + M2 2 ) 1/2

131GD03 (13/03/01)




Mr = 0,8 M = 2,228,750 kg*m ( momento de servicio )

(Ref. UBC - 1994)

VELOCIDAD BASICA DEL VIENTO : V = 90 km/hr PRESION STANDARD A 10 m DE ALTURA : qs = 62 TIPO DE EXPOSICION : C COEFICIENTE DE PRESION : Cq = 0.80 Tabla 16-H

COEFICIENTE COMBINADO : Ce = 1.43 FACTOR DE IMPORTANCIA : Iw = 1.00

Fuerza horizontal resultante en la pared del tanque :

204.86

Fvh = 14,531 kg

Momento de volcamiento :

M v = Fvh * H/2

M v = 69,747 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 - GCOEFICIENTE 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 1.394.5 - 6.0 0.67 1.13 1.456.0 - 7.5 0.72 1.19 1.507.5 - 9.0 0.76 1.23 1.54

9.0 - 12.2 0.84 1.31 1.6212.2 - 18.3 0.95 1.43 1.7318.3 - 24.4 1.04 1.53 1.8124.4 - 30.5 1.13 1.61 1.8830.5 - 36.6 1.20 1.67 1.93

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 )

F271

VER TABLA ABAJO

F272

VER TABLA ABAJO MIN. 30 KG/M2

F274

= 0,80 PARA TANQUES CIRCULARES O ELIPTICOS

F275

VER TABLA ABAJO

F276

= 1.00 (ESTRUCTURAS MISCELANEAS, STANDARD O ESPECIALES) = 1.15 (ESTRUC.PELIGROSAS O ESENCIALES)

131GD03 (13/03/01)




36.6 - 48.8 1.31 1.79 2.02

(Ref. PDVSA FJ-251 Feb 99)

Límite elástico de la plancha base:

Fby = 2,533

Peso máximo del contenido que resiste el volcamiento

4,850 kg/m3,969 kg/m3,969 kg/m

936 kg/m

Factor de estabilidad

1.00 < 1,500.16 < 0,785

EL TANQUE ES ESTABLE Requerimiento de anclajes

C = 2*M / d*W Guía PDVSA 0603.1.203

M = 2,228,750 kg*m GOBIERNA SISMOd = 21.34 m

W = Ws + Wr = 62,722 kgC = 3.33 > 0,66 SE REQUIEREN ANCLAJES

SEPARACION MAXIMA DE ANCLAJES : 3.00 m NUMERO MINIMO DE ANCLAJES : 23 NUMERO DE ANCLAJES COLOCADOS : 36 DIAMETRO PERNOS DE ANCLAJE (min. 1") : 31.75 mm DIAMETRO CIRCULO DE PERNOS : 21.54 m CALIDAD DE PERNOS : A -307

5. VERIFICACION DE LA ESTABILIDAD DEL TANQUE

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)

6. DISEÑO DE PERNOS DE ANCLAJE

s max =Np min = p d / s max =

Np =dp =dcp =

F346

SI EL TANQUE NO REQUIERE ANCLAJE APARECERÁ EL MENSAJE "NO APLICA"

F351

Según PDVSA FJ-251 par.9.5.2 : diametro minimo 1"

131GD03 (13/03/01)




Tracción en pernos de anclaje

Según…...Sección 9.5 PDVSA FJ-251 :

5,295 kg/m-741 kg/m

Separación entre pernos de anclaje :

1.88 m

Tracción máxima en cada perno :

9,952 kg

Según……Guía PDVSA 0603.1.203 :

9,754 kg-1,382 kg

9,952 kg

Verificación de esfuerzos máximos en pernos de anclaje

Esfuerzo de tracción :

7.925.94

1,6761.33*1400 = 1,862 OK

COLOCAR : 36 PERNOS 31.75 mm DIA. c / 1,880 mm

T uniforme = ( 1,273*Mr / d 2 ) - WtT 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 =

Ap (nominal) = cm2

Aef (efectiva) = 0,75 Ap = cm2

ft act = T max / A ef = kg/cm2

Ft adm = kg/cm2

I383

SI EL TANQUE NO REQUIERE ANCLAJE APARECERÁ EL MENSAJE "NO APLICA"

131GD03 (13/03/01)




Dimensiones y propiedades geométricas del anillo

ALTURA DEL ANILLO (min 0.60 m) : 0.80 m ALTURA DEL ANILLO SOBRE TERRENO : 0.30 m ANCHO MINIMO PRELIMINAR DEL ANILLO :

0.23 m

ANCHO SELECCIONADO ANILLO (min 0.30) : b = 0.70 m DIAMETRO EXTERNO DEL ANILLO : De = 22.04 m DIAMETRO INTERNO DEL ANILLO : Di = 20.64 m AREA DE LA BASE DEL ANILLO : A = 46.93 INERCIA BASE DEL ANILLO : 2,674.29 MODULO DE SECCION : S = 242.68 INERCIA SECCION TRANSV. DEL ANILLO : 2,986,667 COEFICIENTE DE RIGIDEZ :

0.00293

ßL < 0.785 => LA FUNDACION ES RIGIDA

7. DISEÑO DE LA FUNDACION ANULAR

h o =h t =

b min = 2 Wt / (gL * HL + 2 ho (gs - gc)) =

s max (kg/cm2)

m2

I = m4

m3

It = cm4

ßL = 0,5 p d ( Kb / (4 Ec * I)) 1/2 =

h o

h t

EJEPARED TANQUE Y ANILLO DE

FUNDACION

TANQUE

F421

EL SEMAFORO LE INDICARÁ EL ESTADO DE SU DISEÑO

F425

SI SE REQUIERE UN ANCHO MUY GRANDE DEBIDO A LOS ESFUERZOS EN EL SUELO (EJ: > 0.80 - 1.00 m) SE DEBERÁ CAMBIAR EL DISEÑO A "ANILLO SECCION T INVERTIDA"

131GD03 (13/03/01)




Verificación de esfuerzos en el suelo

PESO DE PAREDES Y TECHO TANQUE : 936 kg/m PESO DEL LIQUIDO SOBRE EL ANILLO : 3,255 kg/m PESO DEL ANILLO DE CONCRETO : 1,400 kg/m MAX. COMPRESION EN LA BASE POR SISMO :

FACTOR DE ESTABILIDAD POR SISMO : 1.00k = 2.30 Figura 9.1 PDVSA FJ-251

7,312 kg/m

Cálculo de esfuerzos en el suelo :

1.50

P = 374,801 kg

0.80 < 1.50 OK

Cargas verticales (por unidad de longitud de circunferencia)

Wt 1 =Wt 2 =Wt 3 =

= 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 ) / A

s s = kg/cm2

h o

b

ANILLO DE FUNDACION

F473

DAR EL VALOR SOLO SI 0,785 < SF < 1,50 DE LO CONTRARIO COLOCAR " NO APLICA ". ENTRAR EN LA FIG. 9.1 CON EL VALOR "SF" EN LAS ABSCISAS.

131GD03 (13/03/01)





1.33 * Rs = 2.00

Pmax = 12,902 kg/mPmin = -1,721 kg/m

1.84 < 2.00 OK

-0.25 TRACCION ACEPTABLE


93,858 kg156,580 kg81,371 kg*m

0.37 < 2.00 OK

0.30 OK

Diseño del acero de refuerzo

Presión horizontal interna del anillo :

0.473,768 kg/m

Tracción actuante en el anillo :

Tf = 1/2 * F * d = 40,206 kg (servicio)Tu = 1,7 * Tf = 68,351 kg (última)

Acero principal requerido por tracción :

Ash = Tu / 0,9 Fy = 18.08 cm²

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

s s (adm) = kg/cm2

s s = P / A = S Wi / b = ( Wt 1 + Wt 2 + Wt 3 + Wt 4 ) / b

s s max = kg/cm2

s s min = kg/cm2

Caso : Tanque vacío + Viento : CP + V

s s = P / A ± M / S

W fund = A * ho * g c = P = Ws + Wr + W fund =

M = M v + F v * H fund =

s s max = kg/cm2

s s min = kg/cm2

K o = 1 - sen f =F = 1/2 * Ko * g s * ho 2 + Ko * ho * g L * H L =

131GD03 (13/03/01)




14.00 cm²

20.00 cm²

Acero vertical requerido en cada cara (estribos) :

Asv = ( 0,0015*b*100 ) / 2 = 5.25 cm²/m

Tracción admisible en el concreto:31.50 kg/cm²

218,820 kg/cm²10.00

Tracción actuante :

9.10 kg/cm² OK

R ext = 11.02 mR int = 10.32 m D = 21.34 m

ht = 0.30 mho = 0.80 mb = 0.70 mLe = 390 mm4*DIA (perno) = 130 mm

Ashmin = 0,0025*ho*b =

Ash colocado =

f ct adm = 0,15 f'c =E c = 15100*( f'c ) 1/2 =

n = E s / E c =

fct = ( 0,0003*Es*Ash + Tf ) / ( Ac + n As ) =

NORTE

PLANTA

EJEPARED TANQUE Y ANILLO

DE FUNDACION

TANQUE

ANILLO DE FUNDACION

R int

R ext

A A

COORDENADAS DEL CENTRO N : E :

D

RANURA 3/4" x 1"(PROFxANCHO)

TIP. SON 4

EJE NOMINAL PARED DEL TANQUE

( ) DIA. LONG.ASTM A-36 GALVANIZADO

4 fb

F532

INDIQUE LA CANTIDAD FINAL COLOCADA SEGUN DISEÑO

131GD03 (13/03/01)




0.30

(min

)VA

R.

0.05

h t

b

h o

TANQUE

SECCION A - A

0.15

RELLENO COMPACTADO AL 95% DE PROCTOR

ESTR. f _____ C / _____

CONCRETO POBRE

____ f ____ x VAR.

GROUT BISEL 2"x1" (HORxVERT)

MATERIAL DE RELLENO PERMEABLE GRANULAR Y NO CORROSIVO

BISEL 1"x1" (HORxVERT)

Le

( ) DIA. LONG.ASTM A-36 GALVANIZADO

(Fundacion tanque anillo seccion rectangular P)c(1)

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