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Memoria de Calculo
ENCAMISADO[1]
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Report No. GLP/GLM/MEMP/7
Date 2007-10
ANEXO VII
Cálculos Independientes GL
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Report No. GLP/GLM/MEMP/7
Date 2007-10
Índice
1.- Cálculo Independiente para Vía Libertadores .............................................................................. 2.- Cálculo Independiente para Cruce con un Río ......................................................................... 3.- Cálculo Independiente de la Tensión en los Pernos .................................................................... 4.- Cálculo Independiente del Espesor del Hormigón .......................................................................
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Report No. GLP/GLM/MEMP/7
Date 2007-10
1.- Cálculo Independiente para Vía Libertadores
1.1.- Datos de Diseño Características de la Tubería: Diámetro exterior: Presión de Operación: Fluido Transportado: Material: Resistencia Mínima a la cedencia: Factor de diseño: Factor de Junta Longitudinal: Factor por Temperatura: Espesor de Pared: Modulo de Young: Relación de Poisson: Coeficiente de expansión térmica: Limite de resistencia a la fatiga de la soldadura circunferencial: Limite de resistencia a la fatiga de la soldadura longitudinal:
D = 24” p = 1839.65 psi (tomado del análisis hidráulico del gasoducto). Gas Natural. API 5L Grado X70. SMYS = 70 000 psi F= 0.60 E= 1.0 T= 1.0 tw = 0.562” Es = 3 x 107 psi ν = 0.3 α (por grado Fahrenheit)= 6.5 x 10-6 SFG = 12000 psi (tabla 3, del API 1102). SFLReading = 13000 psi (tabla 3, del API 1102). You're a Preview Unlock full access with a free trial.
Características del Sitio de Instalación: Profundidad: Diámetro del Agujero en la zanja. Tipo de Suelo: Módulo de Reacción del Piso: Módulo de Resiliencia: Peso unitario del relleno: Tipo de soldadura longitudinal:
Download With Free Trial H = 6.0 feet. Bd = 26” (recomendado por API 1102). Arena Suelta. E´= 0.50 ksi. Er = 10.00 ksi γ = 0.069 lb/cubil inca. Signtipo upde to costura vote on ya thisque title SAW (se considera este según la tabla del API 1102, este tipo costura tieneNot unuseful límite de fatiga meno deUseful que la ERW que es el proceso empleado para fabricar las tuberías del proyecto, por lo que se asume conservadoramente
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Report No. GLP/GLM/MEMP/7
Date 2007-10 Para efecto de hacer las verificaciones correspondientes, se realizaron los siguientes cálculos: 1) Verificación de los esfuerzos circunferenciales debidos a la presión interna, por medio de la ecuación de Barlow.De la ecuación 8a del API 1102 tenemos:
SHI ( Barlow ) =
p ⋅ D 2 ⋅ tw
<
0
=
F ⋅ E ⋅ T ⋅ SMYS
Sustituyendo los valores se tiene:
SHI ( Barlow ) =
39281 psi.
F ⋅ E ⋅ T ⋅ SMYS =
42000 psi
Por lo tanto:
SHI ( Barlow ) < F ⋅ E ⋅ T ⋅ SMYS ; Lo cual es aceptable
You're Reading a Preview 2) Obtenemos el valor del factor de rigidez para los esfuerzos circunferenciales debidos al peso del materia Unlock full access with a free trial. de relleno Khe: Entramos a la figura 3 del API 1102 conDownload los siguientesWith valores: Free Trial
tw D
=
E´= Khe=
0.023
0.5 ksi 2000
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3) Determinamos el factor de enterramiento para los esfuerzos circunferenciales debidos al peso del materi
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Report No. GLP/GLM/MEMP/7
Date 2007-10 4) Determinamos el valor de factor de excavación para los esfuerzos circunferenciales debidos al peso del material de relleno Ee: Entramos a la Figura 5 del API 1102 con el valor siguiente:
Bd D
=
1.08
Y tenemos, Ee = 0.96
5) Calculamos el valor del esfuerzo circunferencial debido al peso del material de r elleno SHe: De la ecuación 1 del API 1102, se tiene:
SHe
=
Khe ⋅ Be ⋅ Ee ⋅ γ ⋅ D
SHe
=
2544 psi
6) Determinamos el Factor de Impacto Fi: Entramos a la Figura 7 del API 1102, para carreteras y se tiene: You're Reading a Preview Para H = 6 ft
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Fi = 1.47
Download With Free Trial 7) Determinamos la carga viva debida a los vehículos en circulación w: De la sección 4.7.2.2.1, se toman los siguientes valores: Tipo de Pavimento: Flexible Pt (kips) = 10 kips Ap = 144 sq. inch. (Recomendado por API 1102)
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Report No. GLP/GLM/MEMP/7
Date 2007-10 Er =
10 ksi
Y obtenemos, KHh = 13
9) Determinamos el factor geométrico para carreteras para los esfuerzos cíclicos circunferenciales GHh: Entramos a la Figura 15 del API 1102, con los valores siguientes: D = 24 in H = 6 ft Y obtenemos, GHh = 0.88
10) Procedemos a determinar los valores del factor por tipo de pavimento de la carretera R y el factor debid a la configuración del tipo de eje del vehículo que transita por la carretera L: Entramos a la Tabla 2 del API 1102 con los valores siguientes: D = 24 in H = 6 ft. Tipo de Pavimento: Flexible
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Tipo de Eje: Tándem Obtenemos que: R=1 L=1
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11) Calculamos el esfuerzo cíclico circunferencial debido a la carga vehicular de la carretera SHh:
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Report No. GLP/GLM/MEMP/7
Date 2007-10 Er =
10 ksi
Y obtenemos, KLh = 9.5 13) Determinamos el factor geométrico para carreteras para los esfuerzos cíclicos longitudinales GLh: Entramos a la Figura 17 del API 1102, con los valores siguientes: D = 24 in H = 6 ft Y obtenemos, GLh = 0.88
14) Procedemos a determinar los valores del factor por tipo de pavimento de la carretera R y el factor debid a la configuración del tipo de eje del vehículo que transita por la carretera L: Entramos a la Tabla 2 del API 1102 con los valores siguientes: D = 24 in H = 6 ft. Tipo de Pavimento: Flexible
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Tipo de Eje: Tándem Obtenemos que:
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R=1 L=1 Sign up to vote on this title
15) Calculamos el esfuerzo cíclico longitudinal debido a la carga vehicular de la carretera SLh:
De la ecuación 6 del API 1102, se obtiene:
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Date 2007-10 p = 1839.65 psi D = 24 in. tw = 0.562 in. Obtenemos un valor de SHi = 38361 psi. 17) Calculamos el esfuerzo máximo circunferencial S1: De la ecuación 9 del API 1102, tenemos:
S 1 = SHe + ( SHh ⋅ SHi ) Y teniendo los siguientes valores. SHe = 2544 psi SHh = 1168 psi SHi = 38361 psi Se obtiene, S1 = 42073 psi
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Unlock full access with a free trial. 18) Calculamos el esfuerzo máximo longitudinal S2:
De la ecuación 10 del API 1102, tenemos: Download With Free Trial
S 2 = SLh − Es ⋅ α ⋅ (T 2 − T 1) + ⋅ν ⋅ ( SHe + SHi ) Y teniendo los siguientes valores. SHe = 2544 psi SLh = 853 psi SHi = 38361 psi
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Date 2007-10 -p = 1839.65 psi, por lo que para fines prácticos se considera S3 = - 1840 psi 20) Procedemos a calcular el Esfuerzo Total Efectivo Seff: De la ecuación 12 de API 1102, se tiene:
Seff
=
( S 1 − S 2)
2
+
( S 2 − S 3)
2
+
( S 3 − S 1)
2
2
Considerando los siguientes valores: S1 = 42073 psi. S2 = 13125 psi. S3 = -1840 psi. Obtenemos que, Seff = 38666 psi
De la desigualdad no 13 del API 1102 Seff < SMYS * F; es decir 38666 psi < 42000 psi, se concluye que e Esfuerzo Total Efectivo es menor que el esfuerzo permisible, por lo tanto el diseño es adecuado por resistencia. You're Reading a Preview 21) Revisamos la resistencia de las soldaduras circunferenciales a la fatiga: Unlock full access with a free trial.
De la desigualdad 17 del API 1102, se tiene para el caso de un cruzamiento con carretera: Download With Free Trial
SLh
≤
SFG ⋅ F
Sabiendo que SLh = 853 psi Se deduce que 853 psi
≤
12000 x 0.6; 853 psi
≤
7200 psi. Sign up to vote on this title
Por lo tanto la resistencia a la fatiga de las soldaduras circunferenciales es aceptable.
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22) Finalmente, revisamos la resistencia a la fatiga de las soldaduras longitudinales:
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Date 2007-10 Localización de la línea: Condición de tendido: Diámetro exterior: Espesor nominal de la tubería: Densidad del Acero:
Ríos Enterrada D = 813 mm. t = 15.88 mm. ρsteel =
Espesor de la protección anticorrosiva de la línea: Densidad de la protección anticorrosivo: Espesor del hormigón de lastre: Densidad del hormigón de lastre: Tolerancia por corrosión: Tolerancia por margen de fabricación: Densidad mínima del fluido: Profundidad de enterrado: Densidad del suelo sobre la línea:
7850 kg/m3
tcoating = 2.5 mm. ρcoating = 900 kg/m3. tconc = 85 mm. ρconc = 2200 kg/m3. tcorr = 0 mm. tfab = 0 mm. ρcontent = 0 kg/m3. (Tubería vacía) h = 1.80 m (requerida por ASME B 31.8) ρsoil =1270 kg/m3 (Consideración: suelo de arcilla
2.2.- Cálculos: 1) Revisión de un ducto por flotación
Reading a Preview De acuerdo con las buenas prácticas deYou're ingeniería, una línea es considerada estable, cuando la siguiente expresión es cumplida: Unlock full access with a free trial.
Ws
≥ R B donde:
W s B R
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= Peso de la Línea = Peso del agua desplazada por la Línea = Coeficiente de seguridad que depende de la localización de la tubería (R = 1.10 para ríos)
2) Peso del ducto El peso del ducto es calculado:
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Date 2007-10 W pip e =
π 4
⋅
( Da ² − Di ² ) ⋅ ρ Steel ⋅ g
El espesor de la pared es definido: =t
=
t nom
−
t fab
−
t corr = 15.88 (mm)
De esta manera:
W s
3062.41 (N/m)
=
2.2 - Peso unitario de la protección anticorrosiva El peso unitario es calculado de la siguiente manera:
W coating =
π 4
⋅
( Da coating² − Di coating² ) ⋅ ρ coating ⋅ g ,
,
W coating = 56.55 (N/m)
2.3 - Peso unitario del hormigón El peso unitario del hormigón esta definido: You're Reading a Preview π W conc = ⋅ ( Da , conc ² − Di , conc² ) ⋅ ρ conc ⋅ g 4
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W conc = 5204.14 (N/m)
2.4 - Peso unitario del fluido
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El peso unitario del fluido es calculado:
W content =
π 4
⋅ Di ² ⋅ ρ content ⋅ g
W content = 0.0 (N/m) Esto es considerando el ducto vacío (calculo conservador).
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Date 2007-10 El peso unitario es calculado:
W bouyancy =
π 4
⋅ Da , total² ⋅ ρ water ⋅
g
W bouyancy = 14354.55 (N/m) Ahora se puede calcular el factor de seguridad contra la flotación del ducto:
Ractual
Ws =
Ractual
B
=
1.15; el cual es satisfactorio.
3.- Cálculo Independiente de la Tensión en los Pernos
3.1.- Cálculo de la tensión en los pernos El Esfuerzo cortante máximo de la roca se calcula con:
T max
=
C + f ⋅ tan φ
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Donde:
T máx: Esfuerzo máximo el cizallamiento de la rocaWith (kg/cm2) Download Free Trial C:
Cohesión de la roca
ƒ:
Esfuerzo flexionante (kg/cm2)
Ø:
Angulo de fricción interna.
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Date 2007-10
3.2.- Determinación de la Longitud de Anclaje L´=
S ⋅ Te Ae ⋅ π ⋅ d
2
Donde: L’:
Longitud de anclaje (cm)
S:
Factor de seguridad
Te:
Tensión o carga de trabajo (kg)
Ae:
Adherencia específica o capacidad de anclaje (kg/cm2)
d²:
Diámetro de la broca (cm)
3.3.- Cálculo del número de pernos por unidad de superficie ´n =
S ⋅ L ⋅ G fs ⋅ As
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Donde: ‘n:
Densidad de pernos (unid/m²) Download With Free Trial
L:
Longitud de la barra o espesor de la zona de protección (m)
G:
Peso Volumétrico de la roca (kg/m³)
‘fs:
Tensión última de rotura del perno (kg/cm²)
S:
Factor de seguridad = 2
As:
Sección de la barra (cm²)
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Report No. GLP/GLM/MEMP/7
Date 2007-10
• • •
Dos veces el espaciamiento de pernos. Tres veces el ancho de bloques de roca inestables, definido por la separación media entre las fisur del macizo. Para túneles con ancho (B) menor de 6 m, la longitud del perno será la mitad de B (L’ = B/2).
Aplicando el criterio anterior se tiene: L’ = 2 x 0.60 = 1.20 L’ = 3 x 0.50 = 1.50 L’ = 2/2 = 1.00 Por lo tanto, se deduce que longitud mínima del perno es de 1.50 m, que es la longitud propuesta por el diseñador.
4.- Cálculo Independiente del Espesor del Hormigón Datos: L
= 1.20 m
Hu = L/2 = 0.60 £u = 2.4 Tn/m³
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Espesor mínimo de la primera capa de hormigón lanzado (d) d/e > 0.05 d > 120 cm x 0.05 d > 6 cm. Capacidad de carga (w)
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Date 2007-10 W = 13 x 100 x 6 W = 7,800 kg.
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