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 = 48.77 m ALTURA DEL TANQUE: H = 11.49 m PESO ESPECIFICO DEL LIQUIDO: 1,000 kg/m³ NIVEL MAXIMO DEL LIQUIDO: 10.70 m PESO PARED DEL TANQUE: Ws = 139,698 kg ALTURA CENTRO DE GRAVEDAD (CUERPO): Xs = 5.50 m PESO DEL TECHO DEL TANQUE: Wr = 90,336 kg ESPESOR PROMEDIO PAREDES DEL TANQUE: tm = 0.01 mm ESPESOR PLANCHA BASE DEL TANQUE: tb = 0.01 mm PESO UNITARIO DEL SUELO: 2 kg/m³ ANGULO DE FRICCION INTERNA DEL SUELO: Ø = 32 ° CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO: Rs = 3.50 kg/cm² MODULO DE BALASTO DEL SUELO: Kb = 1.00 RESISTENCIA A COMPRESION CONCRETO: f'c = 245 kg/cm² PESO UNITARIO DEL CONCRETO: 2,400 kg/m³ RESISTENCIA A FLUENCIA ACERO REFUERZO: Fy = 4,200 kg/cm²

11.4

9

10.7

0

48.77

1. DATOS PARA EL DISEÑO

gL =HL =

gs =

gc =

X2

X1

W1

W2

masa flexible(efecto convectivo)

masa solidaria(efecto impulsivo)



PROYECTO: REVISADO:



(Ref. Sección 5, PDVSA FJ-251 Feb 99)

Pesos efectivos

Peso total del líquido:

19,988,452 kg

4.56

0.253

0.699

5,060,209 kg

13,975,078 kg

Alturas efectivas

0.375

1 - 0.525

4.01 m

5.62 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 =



PROYECTO: REVISADO:



(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 = 1.2 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) = 0.00000

0.44

Figura 6.1 PDVSA FJ-251

2,1*E06 kg/cm2

#DIV/0! s

b) Efecto convectivo

Ecuación 6.1 PDVSA FJ-251

8.934 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 =

C145

opciones: anclado, no anclado



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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

8.934 s

#DIV/0! T > 3

Altura máxima de oscilación del líquido

#DIV/0! m

h (camara aire) = 11.5 - 10.7 = 0.79 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 =



PROYECTO: REVISADO:



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 =



PROYECTO: REVISADO:



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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(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 :

560.37

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 )

E282

VER TABLA ABAJO

E283

VER TABLA ABAJO MIN. 30 KG/M2

E285

= 0,80 PARA TANQUES CIRCULARES O ELIPTICOS

E286

VER TABLA ABAJO

E287

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



PROYECTO: REVISADO:



(Ref. PDVSA FJ-251 Feb 99)

Límite elástico de la plancha base:

Fby =

Peso máximo del contenido que resiste el volcamiento

0 kg/m

10,437 kg/m

0 kg/m

1,501 kg/m

Factor de estabilidad

#DIV/0! #DIV/0!

0.00 < 0,785

#DIV/0!

Requerimiento de anclajes

C = 2*M / d*W Guía PDVSA 0603.1.203

M = #DIV/0! kg*m #DIV/0!

d = 48.77 m

W = Ws + Wr = 230,034 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)



PROYECTO: REVISADO:



#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

-1,501.38 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 =

E363

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

E368

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



PROYECTO: REVISADO:



#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

F400

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



PROYECTO: REVISADO:



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 :

0.28 m

ANCHO SELECCIONADO ZAPATA : m < bz (min) AUMENT

DIAMETRO EXTERNO DEL ANILLO : De = 48.77 m

DIAMETRO INTERNO DEL ANILLO : Di = 48.77 m

AREA DE LA BASE DEL ANILLO : A = 0.00

INERCIA BASE DEL ANILLO : 0.00

MODULO DE SECCION : S = 0.00

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

E418

EL SEMAFORO LE INDICARÁ EL ESTADO DE SU DISEÑO



PROYECTO: REVISADO:



Verificación de esfuerzos en el suelo

PESO DE PAREDES Y TECHO TANQUE : 1,501 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 :

3.50

P = 230,034 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

E468

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.



PROYECTO: REVISADO:




Rs = 3.50

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!


P = 230,034 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



PROYECTO: REVISADO:



Diseño del acero de refuerzo

Presión horizontal interna del anillo :

0.47

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 = 0.00 cm²

0.00 cm²

cm²

Acero vertical mínimo requerido en cada cara (estribos) :

0.00 cm²/cara

Tracción admisible en el concreto:

24.50 kg/cm²

236,352 kg/cm²

9.00

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 ) =

E540

INDIQUE LA CANTIDAD FINAL COLOCADA SEGUN DISEÑO



PROYECTO: REVISADO:



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 = 0.00 > As max ! Aumente

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

-5,289 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

G566

CHEQUEO DE As MAX

G575

CHEQUEO DE As MAX



PROYECTO: REVISADO:



R ext = 24.39 mR int = 24.39 m

D = 48.77 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

fundaciones anulares tanques cilindricos

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