norma pdvsa tanques

5/13/2018 norma pdvsa tanques - slidepdf.com

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DOCUMENTO P 631

DOCUMENTO P

DISENO SiSM ICO DE TANQUES M ETALICOS

PDVSA FJ-2S1. ESPECIFICACIONES DE INGENIERiA

NOTA DEL COORDINADORAprobadas en Abril de 1993, estas especrficacrones estan incorporadas al M anual de Inge-

ruerta de D rserio de P DV SA , E spec iaJidad N ° 19. C ontiene c om entanos no reproduc idos aquf E n

la G uia de Ingenierfa P DVSA 90615 1.014 se e jempH f fca su ap li cac i6n.



632 DOCUMENTO P

CONTENIDO Pag

1 GENERAL 63 3

1 .1 A LCANCE 63 3

1 .2 REFERENC IAS 63 3

2 GLO$ARIO Y NO TAC IO N 63 3

2 1 G L05AR IO 63 3

2.2 NO TAC ION 635

3 MOVIM JENTOS SfSM ICO $ DE D lsENO 637

4 ESPECTROS DE D lsENO 638

5 C OM PO NE NTE S SfsM IC AS 63 9

6 COMBINAC ION DE ACC IONEs 639

7 M OD ELO M ATE MAT IC O 63 9

7 1 P RO C ED IM IE NT O 63 9

7 2 PESOS EFECT IVOS 640

7 3 ALTURAS EFECTIVAS 641

74 P ER foD OS D E VIBR AC IO N 64 1

8 FUERZAS EN LA BASE DEL TANQUE 643

8 1 COMPONENTE SfSM ICA HORIZONTAL 643

8.2 COMPONENTE sfSM ICA VERT ICAL 644

9. ALTURA MAxiMA DE OSC ILAC ION DEL LfQU IDO 645

10.D ISENO 645

10.1 GENERAL 645

10.2 RESISTENC IA AL VO L(AM IENTO 645

10.3 E SPE SO RD E LA P LAN CH A D E FO ND O 64 6

10.4 COMPRESION ACTUANTE EN EL AN ILLO INFERIOR 646

105 C OM P RE SIO N AD MlslB LE E N E L AN ILLO IN FE RIO R 64 8

1 0.6 AN IL LOS SUPER IORES 64 8

10.7 A NC LAJE D E T AN QU ES 64 8

10 8 E SFUERZO C IRC UN FERE N CIA L N E TO 64 9

109 T UB ER fAS 65 0

10 10 C ON $ID ER AC IO NE s A DIC IO NA LE s 65 0



DOCUM ENTO P 633

1. GENERAL

1.1. ALCANCE

E n estas espec ificac iones se establecen los c riterios m inim os para el drse-

no sism ica de tanques de acero, c ilfndricos, verticales, can presi6n interna no

mayor a la presion atrnosfenca y que estan apoyados direc tamente sabre el

terreno

E ste volumen de espec ificac iones va acornpanado de un volumen de (0-

menta nos que tiene como proposrto senalar los fundam entos de estas espe-

oficaciones y ejem plific ar su apticaoon.

E stas espec ific ac iones deben ser utilizadas en c onjunto c an las espec ific a-

c lones de Ingenieria P DVSA JA-221 IID iseno Antisism ico de Instalac iones In-

d ustria le s" .

Las espec ificac iones contenidas en la Secoon 3 de esta espec rficac icnpueden ser sustitu idas par los resultados de estudios de sino que incorporan

el peligra sism ica en la zona y las carac teristicas propias del subsuelo local.

1.2. REFERENCIAS

1.2.1. ESPECIFICACIONES DE INGENIERIA PDVSA

PDVSA Normas de diserio, P revenc ion y P rotecc ion contra lncendios.

P D VSA JA-221 D iserio Antisfsm ic o de Instalac iones Industria les. Volum en 18.

1.2.2. REFERENCIAS DE LA INDUSTRIA(aVEN IN 1618: E struc turas de Acero para Edrf icaciones. P ro ye cto , F ab ric a-

c io n y Cons tru cc i6 n.

C OVE NIN 1753: E struc turas de C onc reto Armada para E difkac iones. Anali-

sis y D ise no .

(O V EN IN 1756: E dific ac iones A ntisism ic as.

M .J.N P RIE ST LE Y(E ditor and C hairman). Seism ic D esign of S torage T anks.

N ew Z ealand N ational Soc iety for E arthquake E ngineering.

D ec em ber, 1 986.

AP I Standard 650, Appendix E . Seism ic D esign of Storage Tanks.

U ltima edic io n.

2. GLOSARIO Y NOTACION

2.1. GLOSARIO

Amortiguamiento: Capa cid ad d e lo s mate ria les y s is temas de d is ipar ene rg ia .

Analisis Dinamico: Anahsis para determ iner la respuesta ante sohc itac iones

dinarnic as. C an frec uenc ia en las norm as se hac e referenoa al anallsis realiza-

do en base a un espec tro de diseno, tomando en cuenta las propiedades

m odales de la estruc tura y obteniendo la respuesta m ediante la cornbinac ion

de los valores correspondientes a cada m odo.



634 DOCUMENTO P

Anclajes: Pernos, barras 0 planchas utilizadas para anclar el tanque al arullo

de concreto.

Carga de Servicio: Es una cornbinacion de cargas probables en condiciones

normales de servicio. que la estructura debe ser capaz de resistrr con suselementos estructurales sometidos a esfuerzos admisibles, inferiores a su ca-

pacidad real.

Carga Permanente: Es la debida al peso de todos los componentes estruc-

turales, as! como 105 sistemas y componentes no estructurales permanentes

tales como tubertas. plataformas, bandejas y equipos fijos de servicro.

Cedencia: Estado en el cual un material exhibe una desviacion especificada

de la proporcionalidad entre esfuerzos y deformaciones.

Coeficiente de Amortiguamiento Equivafente: Es la fracoon del

arnortrquarniento crlnco que incorpora lasdiversas formas de disipaoon de

enerqla del sistema tanque-liquido-suelo.

Coeficiente Sismico: Es el cociente entre la fuerza cortante horizontal de

diseno que actua en el ruvel de base (corte basal) y el peso total par enema

del rnrsrno.

Ductilidad: Es la capacidad que poseen 105 componentes de un sistema es-

tructural de hacer incursiones alternantes en el dominio inelastico, Sin perdi-

da apreciable en su capaodad resistente (vease: Factor de Ductilidad).

Efectos Convectivos: Son aquellos efectos dinarnicos asociados a las oscila-

ciones del llquido.

Efectos Impulsivos: Son aquellos efectos dinarnicos asociados al rnovirruen-

to del ltqutdo como un cuerpo rfgido

Espectros: Define la respuesta maxima de osciladores de un grado de liber-

tad y de un mismo arnortiquarruento, sometidos a una historia de aceleracio-

nes dada, expresada en funcion del perfodo.

Espectros de Diseiio: Es aquel espectro asociado a sismos de diseno, en el

cual se ha incorporado el arnortrquarniento y el factor de reducci6n de res-

puesta correspondiente al sistema resistente a sismos.

Factor de Ductilidad: Es un valor que describe la ductilidad global esperada

del sistema resistente a sismos, el cual cuantrtica la relaci6n entre los despla-

zamientos rnaxlrnos reales y los desplazamientos calculados suporuendo un

comportamiento elastico lineal de la estructura.

Factor de Reduccion de Respuesta: Es el factor que divide las ordenadas

del espectro de respuesta elastica para obtener el espectro de diseno

Grado de Riesgo; Escala de clasificaci6n de riesgos que depende del nurne-

ro de personas expuestas y de las eventuales perdidas econornicas como con-

secuencia de falla 0 mal funcionarruento de la estructura

Modo Convectivo: Esel primer modo de vrbracion dellfquido conterudo en

el tanque; ellfquido experimenta un movimiento oscilatorio respecto a un eje

honzontal que coincide con el drarnetro del tanque.

Modo Impulsivo: Es el modo de vibraci6n del sistema tanque-liquido en

donde ellfquido se mueve al unfsono can el tanque.



DOCUMENTQ P 635

Nivel de Base: Esel nivel de la estructura donde se admite que las acciones

sfsmicas se transmiten a ella.

Peligro Sismico:Cuantifica la probabilidad de ocurrencia de eventos slsmicos

futures que pueden afectar en forma adversa el comportamiento de mstala-

ciones.y par ende la activrdad del hombre

Perfodo de Vibration: Es una propiedad del sistema tanque-Ilquido. que

depende de su geometrfa, sus masas y sus ngideces.

Periodo medio de Retorno: Duracron media entre ocurrenoas de un deter-

minado evento.

Probabilidad de Excedencia: Probabihdad de que un nivel espectnco del

movimiento del terreno, 0 un mvel de efectos econ6micos 0 socrates causa-

dos por el sisrno. sea excedrdo en un lugar 0 region durante un lapso de

nernpo determinado.

Vida Util: Nurnero de aries representativo de la duracion econ6mica proba-

ble de una instalaci6n.

2.2. NOTACION

Ad = Ordenada del espectro de d i seno expresada como fracci6n de la

aceleraci6n de la gravedad. Es adrmensional.

Ao = Aceleraci6n maxi ma del terreno expresada como fraccion de la ace-

leraci6n de la gravedad. Es adimensronal.

o = Diarnetro del tanque, en metros.

E

=Modulo de elasticrdad de las paredes del tanque, en kllogramos

por centimetro cuadrado.

Fa = Esfuerzo admisible de cornpresion en la base de la concha, en kilo-

gramos por centlmetro cuadrado.

Fby = Esfuerzo correspondiente al llrrute elastica de la plancha de fonda,

en kllogramos par centlmetro cuadrado.

Fty = Esfuerzo carrespondiente al limite elastica del anillo inferior de la

pared del tanque, en kilogramos por centlmetro cuadrado.

G = Gravedad espedfica dellfquido almacenado.

H = Altura maxima de l liquido, en metros.

Kh = Coeficiente usado para el calculo del perfodo T1.

Kv = Coeficiente usado para el cakulo del perfodo Tv.

M = Momento en fa base del tanque deb ida a la combinacion de los

efectos impulsivos y convectivos, en kilogramo-metro.M 1 = Momenta en la base del tanque debido a los efectos rmpulsivos, en

kiloqrarno-rnetro.

M2 = Momento en la base del tanque deb ida a los efectos convectivos,

en kilogramo-metro.

P = Probabilidad de que la aceleracion del terreno no exceda el valor a,

en t anos.

Pe = Punta de ebullici6n dellfquido (O().



636 DOCUM ENTO P

P i = Punto de inflamaoon del ltquido (O().

R = Radio nominal del tanque, en metros.

T = Perfodo fundamental de la estruetura, en segundos.

T1 = Perfodo del modo rrnpulsivo, en segundos.T2 = Perfodo del modo convectivo, en segundos.

Tv = Perfodo de vibraci6n vertical del sistema tanque-liquido, en

segundos.

T O = Valor del perfodo que caracteriza el espectro elastico normalizado,

. en segundos.

T* = Valor del perfodo que caractenza el espectro eiastico norrnahzado,

en segundos.

V = Fuerzacortante en labasedel tanque debida a los efectos impulsivos

y conveetivos, en kilogramos.

V1 = Fuerzacortante en labasedel tanque debida a losefectos .mpulsivos,

ell krloqrarnos.

V2 = Fuerza cortante en la base del tanque deb ida a los efectos

convectivos. en kdogramos.

W = Pesototal del hquido. en kilocrarnos.

Wl = Maximo peso del contenido del tanque que se puede utihzar parares.stir el momento de vuelco, en kilogramos por metro.

Wp = Pesode las paredes del tanque, en kiloqrarnos.

Wt = Pesode las paredes del tanque mas el peso de la porcion del techo

que se apoya en las mismas, en kilogramos par metro lineal de

circunferencia.Wte ::;:Peso del techo del tanque, en kilogramos

W1 ::;:Pesoefectivo delliquido que vibra al unisono con el tanque (modo

rmpulsivo), en kilogramos.

W2 ::;:Pesoefectivo delliquido que participa en el primer modo de vrbra-

cion dellfquido (modo convectivo), en kilogramos.

Xp ::;:Altura del centro de gravedad de las paredes, referida a la base del

tanque, en metros

Xte = Altura del centro de gravedad del techo, referida a la base del tan-

que, en metros.

Xl = Altura del peso W1, en metros.X2 = Altura del peso W2, en metros.

a = Aceleraci6n maxima del terreno (em/52).

a* = Aceleraci6n caracterfstica del peligro sismica en cada localidad

(crn/s').

b = Fuerza de cornpresion en la base de la concha, en kilogramos per

metro lineal de circunferencia.

d = Altura maxima de oscilacion del Ifquido, en metros.

fc = Esfuerzo de cornpresion actuante en el anillo inferior de la pared

del tanque, en kilogramos por centimetros cuadrados.

9 = Aceleracion de gravedad iguaJa 981 ern/seq".



DOCUMENTO P 637

p = E xponente que define la ram a descendente del espec tro .

pl = P ro bab ilid ad de exc ede nc ia an ua l.

t :;;: Vida utll a vida econormca a sig na da a la in sta la ci6 n (anos)

t c

= E spesor del anillo inferior de la pared de l ta nq ue , e n m ilim etro s.tb :;;: Espesor de la p lancha de fonda que esta de ba jo d el an illo inferio r,

en m llfmetros

tm = E spesor prom edlo de los aru llos que constituyen la pared del tan-

q ue , e n rru llm etro s.

~ = U no de los parametres que defm en la forma de los espec tros.

~* = F ac tor de am plrnc aoon espec traL

o :;;: E sfuerzo c ircunferenc ial m axim o en el an illo in ferior de la pared del

tanque, en kg/cm 2.

aSh = Esfuerzo circunferencial en la base de la concha, debido a la com

ponente horizonta l de l sisrno. e n kg /cm2.crev = E sfuerzo c rrcunferenc ial en la base de la concha, debido a la com

ponente vertica l de l sism o, en kglcm 2.

Y = V alo r c arac te rfstic o de l p eligro s ts rruco en cada lo calidad.

Y L = P eso €spedflco del H quido, en kg/m2

S = C oefic ien te d e amo rtiguamie nto e qu iva le nte. A dirne nsion al.

3. M OVIM IEN TO S SiSM IC O S D E D ISENO

La aceleraoon maxim a del terreno es una func ion de la probabilidad anual

de exc edenc ia del m ovim iento y de la vida uti! de! tanque.La probabilidad de exc edenc ia anual (p 1) del m ovim iento slsrruc o de dise-

no se determina segun 1 0 indic ado en la Tabla 3.1. La definic i6n del G rado de

Riesgo esta dada en la Seccion 4 de la especi f icacion PDVSA JA-221,

Tabla 3.1

PRO BABJLlD AD ES D E EXCED EN CIA AN UAL (p1) D E lO S M OV IM IEN TO S

D E D ISE NO

CONTENIDQ DEL TANQUE GRADO DE RIESGO

A B C(MENOR) (iNTERMEDIO) (MAYOR)

uquidos no mtlamabies ni toxicos,

o de baja lnflarnabrlidad 0,002 0.002 0,002

Uquidos de mediana inflamabilidad. 0,002 0,002 0,001

Uquidos tClXlCOS 0 de alta mftarnabrndad, 0,002 0,001 0,0005

Agua contra incendio. 0,001 0,001 X

X =Se seteccicnara el valor m as pequeno entre los valores de pl asociados a cada tanque de la

plan ta .



638 DOCUMENTO P

La probabihdad (P ) de no excedenc ia del movirruento sism ico durante la

vida util de la instalac i6n es:

t

P = (1 - p1)

Donde "t" es la vida util. en anos.

C onoc idos los valores de "P " Y "t", la aceleracion maxim a" a" de l terreno

se dete rm ina sequn la f ormu la 6.3 de la Sec cio n 6 2 de P DVSA JA-221. Esta

se refiere a las componen tes horizontales del rnovirruento sismico.

La aceleracon de la c om ponente vertic al de l m ovim iento sisrnico es iq ua l

a 2/3 el valor de la com ponente horizontal.

4. ESPECTROS DE DISENOLos espec tros de diseno estan dados en la Secc ion 7 de la Especi f icacion

PDVSA JA- 221, expresados como una funcion del coeficrente de

amo rtig uamie nto e qu iv ale nte S y el fac tor de duc tilidad del sistem a en consi-

deracron. E I fac tor de duc tilidad se tamara igual a la unidad.

E I c oefic iente de arnortiquarm ento equivalente del sistem a tanque-lfqu i-

da-suelo esta dado en la Tabla 4.1 de esta espec ificac ion. La desiqnac ron del

trpo de suelo corresponde a la dasif icacron dada en la Secc lon 5.1 de PDVSA

JA-221.

Tabla 4.1COEFICIENTES DE AMORTIGUAMIENTO EQUIVALENTE (s)

EFECTOS IMPULSIVOS

SUELOS 51 Y 52 SUELOS S3 Y 54 EFECTOS

DIRECCI6N DIRECCI6N DIRECCI6N DIRECCI6N CONVECTIVOS

HORIZONTAL VERTICAL HORIZONTAL VERTICAL

TANQUES 0,03

ANClADOS (a)

0,05 0,05

(b)

0,08 0,005

T AN QU ES N O

ANClADOS 0,10 0,05 0,15 0,08 0,005

(a): Se puede elevar hasta 5% si los anc iajes se diselian com o anc lajes duc tiles que trabajen en

el ra ng o melastrco.

(b): Se p uede elevar haste 7% 5 1 los anc lajes se disenan c om o anc lajes duc tiles que trabejen en

e l ra ng o inelasttco.

C uando se tra te de determ inar el espectro de diseno para los efec tos

convec tivos, la ordenada espec tral para perfodos mayores que 3 segundos

puede ser calcu lada utilizanda un valor del exponente "p" igual a 1,5, en

sustituc ion del valor dado en la Tabla 6.1 de la E speofkac ion PD VSA JA-221 .



DOCUMENTO P 639

Las formulas para determinar el espectro de diseno para los efectos

impulsivos son las siquientes:

Ad =Ao

Ad = Ao [1 + ( T - 0,05 ) ( ~ * _ 1 ) 1T O _ 0,05 J

; T ~ 0,05 seg

; 0,05 seg < T < T O

Ad = ~* Ao

Ad =~. Ao (~)" ; T> T*

Para los efectos convectivos, a las cuatro zonas espectrales anteriores se Ie

anade una quinta zona dada par.

(r*\P ( 3 \ 1,5

Ad = ~* Ao 3/ 11 T> 3,00 seg

Donde:

Ad = Orden ada del espectro de diseno expresada como fracoon de la

aceleracion de qravedad. Es adimensional;

Ao = Aceleracion maxima del terreno expresada como fracoon de la ace-

leracron de qravedad. Esadirnensional.

Los parametres 1 3 * , T O , T* y P estan dados en la Seccion 6.2.1. de PDVSA

JA-221; el valor del factor de reducci6n Rse ha supuesto igual a 1,0; T* = P.

5. COMPONENTES SISMICAS

E I movimiento sfsmico es ta caractenzado par espectros actuando en (ada

una de las dos direcciones horizontales ortogonales y la direcci6n vertical.

6. COMBINACION DE ACCIONES

Las tres componentes stsrnlcas del rnovirmento se consideran actuando

simultaneamente. Su efecto neto se incorpora en el cakulo de las sohotacio-

nes de drserio

7. MODELO MATEMATICO

7.1. PROCEDIMIENTO

EI analisis sfsmico descrito en esta Secci6n se basa en suponer que la

respuesta dinarnica en direcci6n horizontal del sistema tanque-lrquido esta



640 DOCUMENTO P

definida por dos modos de vibraci6n: un modo impulsivo donde una parte

del t iqurdo se mueve al unisono con el tanque y un modo corwectwo donde

una parte dellfquido oscila independientemente del movimiento del tanque.

E I modelo dma rru co e sta c on stitu id o por dos pesos equivalentes donde

uno representa el efecto del modo impulsive y el otro el efecto del modo

convectivo La altura equivalente de cada peso refenda al fondo del tanque,

se utilize para calcular los momentos de volcamiento en !a base, resultantes

de los efectos hrdrodinarmcos.

Parael c alc ulo de los efectos tudrodmarrucos que Induce la accion sismica,

sepcdran utilizar modelos mas refinados que los aquf indicados siempre que

sea deb td amente ju strfic ado

7.2 . P E SO S E FE CT IVO S

Lospesos efectivos W1 y W2 se determinan multiplicando por W los vale-

resW1M1 y W21W obterudos de la Figura 7.1, donde:

Wl = Pesoefectivo dellfquido que vibra al unfsono con el tanque (modo

rrnpulsivo), en kilogramos;

W2 = Pesoefectivo del lfquido que participa en el primer modo de vibraoon del liquido (modo convectivo), en kilogramos;

W = Pesototal del liquido, en kilogramos,

D = Diarnetro nominal del tanque, en metros,H = Altura maxima del llcurdo. en metros.

Figura 7.1

1.0

~o .a

. . . . . .N

~0.6

~o

3 =00 4. . . . .

-~

02

r-,- , ~~

. . . . . . - I

> <V

:/ ~r'--~

Vo 2 4 6 1 a

D /H

PESOS EfECTIVOS



DOCUMENTOP 641

7.3 . A LT U RA S E FE CT IV AS

Las alturas medidas desde el fonda del tanque hasta e! centroide de cada

peso efectivo. se obtienen de multiphcar par H los valores X 1 / H y X 2 / H obte-

rudos de la Figura 7.2, donde

X1 = Altura del peso W1, en metros;

X2 = Altura del peso W2, en metros.

Figura 7.2

10

1 \-,

<,)

1

j- - Ir-,I X /HI

t

iX 1M,

I

I

0-8J:. . . . . .

C ' I . I> < 0.6

0

:r:0.4

. . . . . .-x

0.2

o 2 3 4 5 s 7 8

A LT URA S E FE CT IV ASO /H

7.4. PER IO D O S D E VIBRACION

7.4.1. VIBRACIO N HORIZONTAL

EI perlodo T1 del modo impulsive del sistema tanque-lfquido esta dado

par:

T1= 1,762 H [ Y L ] 1 / 2Kh 9 E

Donde:

Y l = Peso especffico dellfquido, en kq/rn':

E = Modulo de elasticidad de las paredes del tanque, en kg/cm2;

Kh = Cceficiente defirudo en la Figura 7.3 siendo tm el espesor prome-

die (en mm) de los anillos que constituyen la pared del tanque, y R

el radio nominal (en metros) del tanque;

g = Aceleraci6n de gravedad.



642 DOCUMENTO P

Figura 7.3

COEFICIENTE Kh

H/R

Figura 7.4

0.1

tm1000 R =0.010

::: 0 OO~

:::0 002

:::0.001

COEFICIENTE Kv

H/R



DOCUMENTO P 643

El perfodo T2 del primer modo convectivo de oscilaci6n del llqurdo esta

dado par:

[0 ] 1/ 2

201t 29

T1 = [ ) ] 1 / 21,84 tanh (1,84 H I R

7.4.2. V IB RACIO N VER TIC AL

Elperfodo fundamental Tv de vioraoon vertical del sistema tanque-Ifquido

esta dado por.

Tv = 1,762 H [~] 1/2

Kv 9 E

Donde:

Kv =Coeflciente defimdo en la Figura 7 4, siendo tm el espesor prome

dio (en mm) de los anillos que constrtuyen la pared, y Rei radio

nominal (en metros) del tanque.

8. FUERZAS EN LA BASE DEL TANQUE

8.1. COMPONENTE SiSMICA HORIZONTAL

Lasfuerzas resultantes en la base del tanque seobtienen cornbmando los

efectos del modo impulsivo y del modo convectivo sequn el criteria del valor

maximo probable.

8.1.1. FUERZA CORTANTE

La fuerza cortante maxima probable Vesta dada par:

V1 = Ad 1 ( W1 + Wp + Wte)

V2 = Ad2 W2 .

Donde:

V1 = Fuerza cortante en la base debida a los efectos impulsivos. en kilo-gramos,

V2 = Fuerza cortante en la base debida a los efectos convecuvos . en

kilogramos;

Ad1 = Ordenada del espectro de diseno definido en la Secci6n 4, para el

perlodo T1.



644 DOCUMENTO P

Ad2 ::::Ordenada del espectro de diseno definido en la Secci6n 4, para el

periodo T 2 ;

W1 = Pesoefectivo defmido en la Seccion 7.2;W2 = Pesoefectivo definido en la Secoon 7.2;

Wp = Peso de las paredes del tanque. en kilogramos:

Wte = Peso del techo del tanque, en kilogramos

8.1.2. MOM ENTO EN LA BASE

EI momenta maximo probable en la base del tanque esta dado por:

M = (M12 + M22f12

M1 = Ad1 (W1 Xl + Wp Xp +Wte Xte)

M2 = Ad2 W2 X2

Donde:

M1 = Momenta en la base del tanque debido a los efectos impulsivos,

en kllogramo-metro;

M2 = Momenta en la base del tanque deb ida a los efectos convectivos.

en kilogramo-metro;

Xl = Altura efectiva definida en el parrafo 7.3;

X2 = Altura efectiva defiruda en el parrafo 7.3;

Xp

=Altura del centro de 9ravedad de las paredes, referida a la base

del tanque, en metros;

Xte = Altura del centro de gravedad del techo, refenda a la base del

tanque, en metros.

8.1.3. ESFUERZOCIRCUNFERENCIAL

EIesfuerzo circunferencial (kg/cm2) producido en la base de la concha par

la componente honzontal del sismo esta dado par:

h - Vas - 10 1 1 : H tc

Donde:

V = Fuerza cortante maxima probable determinada en el parrafo 8 1 1,

en kllogramos;

tc = Espesor de la base de la concha (an 1 1 1 0 inferior), en rrulimetros.

8.2. COMPONENTE SiSMICA VERTICAL

EIefecta de la componente sismica vertical genera esfuerzos circunferen-

ciales dados por:



DOCUMENTO P 645

cr6v = YL H R Adv10 tc

Donde:

csv= Esfuerzo circunferencial en

labase de la concha (anillo inferior)

debido a la componente sismica vertical, en kilogramos par centi

metro cuadrado;

Y l = Peso espectfico delliquido, en kilogramos por metro cubico:

Adv = Ordenada del espectro de disefio de la componente vertical del

sismo (Secci6n 5), obtenida con el perfodo Tv (parrafo 4.2).

9. ALTURA MAxIMA DE OSClLACION DEL LlQUIDO

La altura maxima de la onda producida par las ascilaciones del Ifquido

esta dada par:

d = 0,48 D Ad2

Donde:

Ad2 = Ordenada del espectro de diseno definido en la Secci6n 4, para

el perfodo T2;

D = Diametro nominal del tanque, en metros;

d :::::Altura maxima de oscilaci6n del llquido, en metros;

10. DISENO

10.1. GENERAL

Para efectos del diseFia del tanque siguiendo el metodo de esfuerzos ad-

misibles, las fuerzas en la base del tanque y 105 esfuerzos asociados a estas.

determinados en la Secci6n 8, se dividen entre 1,25.

10.2. RESISTENCIA AL VOlCAMIENTO

La resistencia al momento de vuelco es suministrada par el peso de las

paredes del tanque y par el anclaje de lasmismas. Para tanques no anclados,

esta resistencia es provista par el peso de las paredes y por una parte del peso

del contenido del tanque. Este peso esta dado por:

WL = 3,16 tb ...JFby G H

Adicionalmente, WL no debe exceder el valor de 20 G H D.

Donde:

WL = Maximo peso del contenido del tanque que se puede utilizar

para resistir el momento de vuelco, en kilogramos por metro;

tb = Espesor de la plancha de fondo que esta debajo de la concha, en

milimetros;



646 DOCUMENTO P

Fby = Esfuerzo correspondiente al llrnrte elasnco de la plancha de fon-

do, en kilogramos per centimetros cuadrado;

G = Gravedad especffica del Ifquido almacenado;H = Altura maxima del ltquido. en metros,

D = Diarnetro nominal del tanque, en metros.

10.3. ESPESOR DE LA PLANCHA DE FONDO

EIespesor de la plancha de fondo que esta debajo de la concha no debe

exceder el mayor valor entre 105 dos siguientes: el espesor de la concha 6 6

mm Cuando el espesor de la plancha de fondo que esta debajo de la con-

cha, es mayor que el del resto de las pianchas del fonda, el ancho de la

plancha de fonda mas gruesa debera ser mayor 0 igual que 0,0017 WU G H,

donde el ancho esta dado en metros y medido en direcci6n radial.

10.4. COMPRESION ACTUANTE EN El ANllLO INFERIOR

10.4.1. TANQUES NO ANCLADOS

La fuerza de cornpresion par unidad de longitud actuante en e! anlHo

Inferior de la pared esta dada par'

i) Si: M S 0,785D2 (Wt + WL)

b = Wt + 1,273 M0

2

ii) Si: 0,785 < 02 (W~+ WL) s 1,5

b se determina a partir del parametro siguiente, obterudo de la Figura 10.1

b+WL

Wt+WL

iii) Si: 1,5 < D Z (W~+ WL) :::;1,57

b seobtiene de:

_b_+_W_L_= 1,490

Wt +WL [1- 0,637 M 1 1 1 2

D2(Wt +WL) J



DOCUM ENTO P 647

iv) Si:M

D2 (Wt + WL) > 1,51

o cuando fc es mayor que Fa (parrafo 10.5), el tanque es estructuralmente

mestable par 1 0 que es necesario tomar alguna de las siquientes medidas.

a) Aumentar el espesor de la plancha de fonda que esta debajo de la

concha, respetando las lirr\itaciones dadas en 105 parrafos 10.2 y 10.3.

b) Aumentar el espesor tc del arullo inferior de la pared

c) Modificar las proporciones del tanque, aumentando el diarnetro y redu-

ciendo la altura.

d) Anclar el tanque como se espeofica en la Secci6n 10.7.

En las f6rmulas antenores, se tiene que:

b : Fuerza de cornpresron en el anillo inferior de la pared, en kilogramos

por metro lineal de circunferencia:

Wt :Peso de las paredes del tanque y de la porcion de techo que se apoya

en las rrusrnas. en kilagramos par metro lineal de circunferencta:

M :Momento en la base determinado sequn el Parrafo 8.1 2 dividido

entre 1,25, en kllogramo-metro.

fc = Esfuerzo de cornpresion actuante en el anillo Inferior de la

10 tc pared del tanque, en kilogramos por centimetro cuadrado.

b

Figura 10.1

100

20

I

I//

~

V- -

I

80

6.0.J .J

~ ~+ +. . . . i

4.0

cALCULO DEL PARAMETRO B

CUANDO SE TlENE:

M

oQ.8 1.0 1.2 1.4 1.6

0,785 s Dl (Wt + WL) s 1,5



648 DOCUMENTO P

10.4.2. TANQU ES ANCLADOS

La fuerza de cornpresion en el anillo inferior de la pared se determina

mediante:

b = Wt + 1,273 M02

10.5. COM PRESION ADMISIBLE EN EL ANILLO INFERIOR

EI esfuerzo de cornpresron actuante en el arullo inferior de la pared esta

dado por fc. Este esfuerzo no debe exceder el valor Fadado por:

i) Si: G H 02 I te2 ;:::44

Fa = 844 te 10

ii) Si: G H 02 I te2 < 44

Fa = 388 te + 68,7 - {GHo

En cualquier caso, Fa no debe exceder el valor 0,5 Fty, donde:

tc : ~spesor del anillo inferior de la pared, excluyendo el valor naminal

par corrosion, en milimetros;

Fa : Esfuerzo admisible de cornpresion en el anillo inferior de la pared,

en kilogramos par centimetro cuadrado;

Fty : Esfuerzo correspondiente allimite elastico del anilla inferior de la

pared del tanque, en kilogramos par centimetro cuadrado;

D, H: Expresadas en metros.

10.6. ANILLOS SUPERIORES

5i el espesar en el anillo inferior de la pared calculado para resistir el mo-

menta debido a la accion slsrruca, es mayor que el espesor requerido para

resistir la presi6n hidrostatlca excluyendo de ambos el espesor por corrosion,

el espesor de cada uno de los anillos superiores calculados para resistir lapresion hidrostatica deber ser incrementado en la rrusrna proporcion a menos

que se haga un analisis especial para determinar el momenta y los esfuerzos

que genera la accron sismica en cada uno de los anillos superiores.

10.7. ANCLAJE DE TANQUES

10.7.1. ANCLAJE MiNIMO

Cuanda se considere necesano anclar el tanque, el anclaje debe ser dise-

nado para suministrar la siguiente resistencia minima en kilogramos par me-

tro lineal de circunferencia:



DOCUMENTOP 649

1,273 M

02

Se deberan investigar los esfuerzos que se inducen en la concha en los

puntas de conexi6n de los anclajes, ba)o la condic i6n de cedencia de los

-Wt

mismos.

10.7.2. C ON SID ERAC JO NES D E D ISENO

10.7.2.1. La experienc ia ha indicado que tanques anc lados, d iseriados ade-

cuadam ente, tienen m ayor reserva resistente ante sismos que la que tie ne n

taliq\Jes r1o-allc lado5. Sl un tanque anc lado no se diseria apropiadamente, su

concha es susceptible de suf rir desga rram ien to . Se debe verificar que la resis-

tencia de los componentes del sistema de andaje es mayor que la res is tenc ia

ala cedencia del andaje de manera que estos cedan prlmero. Adicionalmente

a los requisitos dados en el parrafo 10.7 1. en el diseno de los anc lajes se

deben tomar en cuenta lo s parrafos 10.7.2.2 a 10.7.2.6.

10.7.2.2 . La distanc ia entre anc lajes adyacentes no debe exceder 3 metros.

En tancues can diametros menores de 15 metros, esta distanc ia no debe

exceder '1,80 metros. Cuando se utrhcen pernos de andaje, estes deben te-

ner un diarne tro minima de 25 mm , exc lu ido el valor de corrosion

10.7.2.3. E\ maximo esfuerzo admlsib\e para los componentes del andaje no

debe exceder los siquientes valores:

a) P ara los anc lajes, 0,8 vec es el esfuerzo c edente (0,6 vec es el esfuerzo c edente

multiplicado par 1,33).

b) P ara otras partes, 133 por ciento del esfuerzo adrrusible dado en la Sec-

cion 3.10 "Roofs" del API-650.

E stos esfuerzos pueden ser usados con otras cargas cuando estes se com-

binan con las cargas sisrnices y domina el efecto cornb.nado.

10.7 .2 .4. Los componentes del sistema de anc la je y la union con la concha

deben ser disenados para una carga iguaJ al produc to del m inima valor espe-

c ific ado del esfuerzo cedente par el +area minima de la secc ion del anc ia je

fm almen te s ele cc io na do .

10.7.2.5. La union del anc la je a la fundac i6n debe ser capaz de aceptar una

fuerza igual a la resistencia minima a la cedencia del ancla]e. Anc lajes con

ganchos 0 planchas en su extremo se pueden utinzar para r es is tir la t racc ion .10.7.2.6. La filia l de P DVSA debera espec ificar eJ espesor de corrosion que

debe ser anadido a las dim ensiones del andale. E I andeje definitivo, m duyen-

do el esp esor de corrosion, debe ser usado para determ inar las cargas de

diseno de los componentes del sistema de andale y de la fu nd ac i6 n.

10.8. ESFUERZO C IRCUN FE RENC IAL NETO

10.8.1. EI esfuerzo maximo de tracc i6n a 1 0 largo de la c ircunterenda del

aru llo infenor, se determ ina superponiendo el esfuerzo hic rostatico can eJ

hidrodinarnico debido a las c om ponentes sis m ic as horizonta l y vertical.



650 DOCUMENTO P

0'= +[)

112{aSh 2 + (asv)2]

1,25

Donde

(J = Esfuerzo maximo de tracci6n, en kq/crn-:

tc = Espesor del anillo inferior de la pared del tanque en mm;

aeh = Esfuerzo producido por la componente honzontal del srsrno

(parrafo 8.1.3), en kg/cm2;

crev = Esfuerzo producido por la componente vertical del sismo (parrafo

8.2), en kq/crn'.

10.8.2. EI esfuerzo maximo de tracci6n 0' no debora exceder el esfuerzo ad-

rnisible del material dado en el parrafo 3.6.2 del API-650, multiplicado por

1,33.

10.9. TUBERIAS

Todas las tuberlas unidas a la concha 0 al fonda del tanque deben poseer

t lexibihdad en la drreccron vertical. En el caso de tuberfas ubicadas en la por-

ci6n superior del tanque, se les debera permitir flexibilidad tarnbien en direc-

cion horizontal. En el caso de tanques no anclados que pueden levantarse,

las tuberlas conectadas al tanque deben tener la capacrdac de levantarse

junto con el mismo,0

deben colocarse de forma tal que la distancia horizon-tal medida desde la concha hasta el final del elemento de conexi6n sea igual

a el ancho calculado en el parrafo 10.3 mas 30 cm.

10.10. CONSIDERACIONES ADICIONALES

10.10.1. Los tanques can techo fijo deberan ser disenados para prevenir los

dartos que puedan causar las presiones ejercidas par las oscilaciones en la

superficie dellfquido, 0 alternativamente, mantener una distancia libre entre

la superficie del llquido y el techo igual a la altura maxima de oscilacion del

Ifquido determinada en la Secci6n 9. Los tanques con techo flotante. 0 los

que no tengan techo, en los cuales no se pueda aceptar el derrame de sucontenido, deberan diser'iarse con el mismo enteric.

10.10.2. Las bases de las colurnnas que soportan el techo deberan ser dise-

nadas para prevenir movimiento lateral durante srsrnos. Las columnas seran

disenadas tomando en consideraci6n las fuerzas que induce el movimiento

oscilatorio de la superficie del Ifquido.

10.10.3. En el diseno de la fundaci6n, se deben considerar las fuerzas verti-

cales adicionales en la concha producidas per la acci6n sismica.

10.10.4. Una alternativa valida de diseno de los anclajes en tanques cons.ste

en el uso de anclajes ductiles que trabajen en el rango inelastico, En este

case, la resistencra requerida en los anclajes. dada en el parrafo 10.7.1, se

norma pdvsa tanques

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