MEMORIA DE CALCULO - ESTRUCTURAS
PROY. N°
ANEXO 01
Fecha:
Memoria de Cálculo
01/04/2015
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Hoja de calculo de cimentación de tanque-API650-Anexo E
1)
0)
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DATOS
HT H Hl D ∂a ∂l ∂s ∂c arm ∂c cicl σt= 'c 'y G Ws Wr Wf wrs
= = = = = = = = = = = = = = = =
σt= ∂s Ø Ko ∂l
= = = = =
35.43 t 34.19 t 34.19 t 36.02 t 62.30 pcf 62.30 pcf 130.82 pcf 149.81 pcf 143.57 pcf 8,190.72 psf 4,400.00 psi 60,000.00 psi 1.00 52,066.00 lb 10,874.00 lb 16,692.00 lb 5,355.70 lb 4.00 2.10 45.00 0.29 1,000.00
altura total altura del liquido HT = 35.4 t altura máxima liquido TANQUE diámetro densidad del agua-test densidad del contenido D= densidad del suelo (Del estudio de suelos) 36.02 t densidad del concreto densidad del concreto ciclópeo presión admisible ultima del suelo (Del estudio de suelos) resistencia del concreto f´c = 3 0 8 .0 0 kg/cm2 (RNE E-060) resistencia del acero y= 4,200.00 kg/cm2 Gravedad específica del contenido peso de pared lateral del tanque peso del techo peso del fondo peso de techo que actúa en las paredes (10% de Sobrecarga)
presión admisible ultima del suelo (Del estudio de suelos) densidad del suelo (Del estudio de suelos) Angulo de Fricción interna del suello coeficiente presión suelo densidad del contenido
Kg/cm2 g r / cm 3 ° kg/m3
CALCULO DE PESOS Y ALTURAS EFECTIVAS Pesos efectivos
H/D=
TANQUE ALTO
0.95
Peso total del líquido: W = p d 2 H L g L / 4 =
986, 986,65 6599 kg
D/HL =
1.05
Wi / W = 1.0 - 0.22 D/H
=
0.776
Wc / W = 0,23 (d / H L) tanh (3,67 / (d / H L)) =
0.242
Wi = 765,973 kg Wc = 238,681 kg Alturas efectivas Centro de acción para Momento de Volteo en el anillo Xi / H L = 0,5 - 0,094(D / H L)) = 0.401 Xc / H L =
1 -
cosh (3,67 / (D / H L)) - 1
=
0.730
(3,67 / (D / H L)) senh (3,67 / (D / H L)) Xi =
4.18
m
Xc =
7.61
m masa flexible (efecto convectivo)
W W2
0 8 . 0 1
2 X
2 4 . 0 1
W1
1 X
10.98
masa solidaria (efecto impulsivo)
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ANEXO 01
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Hoja de calculo de cimentación de tanque-API650-Anexo E
1)
CALCULO DE FUERZAS SISMICAS Aceleración horizontal máxima del terreno Probabilidad de 10% ser Excedido en 50 años Sp=Z= 0.3 Valores que definen el espectro de respuesta
Factor de Importancia = 1.00 S2 Pefil del Suelo = Periodo de Suelo Tp= 0.60 Factor de Suelo= 1.20
CLASE
D
s
Parametros Sismicos para el Suelo Ss= 2.5Sp= 0.75 S1= 1.25Sp= 0.38 S0= 0.4Ss= 0.30 SD1= 0.558 s= Fv*S1/Fa*Ss= 0.647 s
Ss=0.750 S1=0.375
Fa= Fv=
1.15 1.49
Rwi= Rwc=
Anclado Mecanicamente 4 2
SDs= 0.863
Periodos de Vibración a) Modo impulsivo horizontal
Ti =
0.200
s
b) Efecto convectivo
K=
0.579
Tc = 1.8*K*(D)1/2 Tc=
3.45
s
Ordenadas de los espectros de diseño para la componente horizontal a) Ordenada del espectr o para el modo impulsivo horizontal
Ti = Ai =
0.200 s 0.216
API 650 - APENDICE E. E.4.6.1-1
b) Ordenada del espectro para el modo convectivo horizontal C= Ac =
3.45 s 0.157
Ai
≤
API 650-APENDICE E. E.4.6.1-4
Altura máxima de oscilación del líquido
= (ver nota Tabla E-7) h = h (camara aire) =
. 0,42*d*Af = 10.8 - 10.4 =
0.78 0.38
m m
h > altura camara aire AUMENTAR ALTURA DEL TANQUE
Fuerza cortante en la base del tanque
a) Modo impulsivo: Vi = Ai ( Wi + Ws + Wr + Wf) Vi = 173,252 kg b) Modo convectivo: Vc = Ac * Wc Vc = 37,473
kg
c) Cortante Basal máximo probable: V = ( Vi 2 + Vc 2 ) 1/2 V = 177,258 kg ó
390,788 lb
( cortante último )
Momento de volcamiento en la base del tanque
a) Modo impulsivo: Mi = Ai ( Wi*Xi + Ws*Xs + Wr*Xr ) Mi = 730,273 kg*m b) Modo convectivo: Mc = A2 * W2*X2 Mc = 285,034 kg*m c) Momento de volcamiento máximo probable: Mrw = ( M1 2 + M2 2 ) 1/2 M rw = 783,928 kg*m ó
5670.19303 kips-ft
( momento último )
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Hoja de calculo de cimentación de tanque-API650-Anexo E
2)
PRESION SOBRE EL SUELO DE BAJO DEL ANILLO
Se debe cumplir que: Presión del suelo (P) < Presión admisible última del suelo (σ�� = h=
1.97 2.62
t t
ancho anillo alto anillo
= =
600 mm 800 mm
t 1 pesotan que P = + × ∂l × H + h × t × ∂c t pi × D 2
P=
3)
psf
CHEQUEO DEL t MINIMO
2peso tanque/pi*D ∂aH-2d(∂c-∂s)
=
4)
1,740.6
t=
0.55
<
1626
pound/ft
1.97
OK
CALCULO DE FUERZA RADIAL EN EL ANILLO 1 F = K o × hγ l × ( H − 3´) + γ s × h 2
F=
ensión Axial F × D
T =
/ 2
= 5)
(kips)
1000
29279.9 1000
29.3
=
kips
CALCULO DEL ACERO LONGITUDINAL CASO DE TEST (FACTOR 1.25)
As=
u Øf'y
As=
1,25 x T 0,9 x Fy/1000
As =
4.37
(in²) =
0.68
(in²)
=
0.81
(in2)
(cm²)
CASO DE OPERACI N (FACTOR 1.5)
As=
1,5 x T 0,9 x Fy/1000
As = 6)
5.25
(cm²)
ACERO MINIMO (ACI 318) Asmín_1 =
3 f ´c
fy
×
(t ×h×144) =
Asmín_1 =
15.92
2.47
(in²)
2.48
(in²)
(cm²)
Pero no menor a: A smín
_ 2
=
200 ( t × h
×
144 )
fy
Asmín_2 =
=
16.00
(cm²)
De los resultados se obtiene que: As =
16.00
(cm²)
Escogemos el valor máximo 7)
10
Ø5/8"
Estribos (mínimo) Ø1/2 @8"
REQUERIMIENTO DE PERNOS DE ANCLAJE
J > 1,54 J=
requiere pernos
(API 650 Apéndice E)
otM D² (peso shell y techo tanque + WL)
Kips-ft Kips/ft
Donde: wa = 7,9 x tb √Fby x G x Hl b (in) =
0.25
Espesor de la plancha menos la corrosión (API 650 Apéndice E.4.2)
VER.:
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wa
=
2191.00 lb/ft
wa
≤
1.28*HI*D*G
2191.00 lb/ft
>
1576.34 lb/ft
Entonces:
VER.:
REV.:
Hoja de calculo de cimentación de tanque-API650-Anexo E
wa= 1.58 Kips/ft
J=
5670 1297.7 x 2.08
Kips-ft Kips/ft
>
2.1
1.54
Requiere pernos de anclaje (Se tomará el anclaje determinado por la corrida del TANK por ser el caso más crítico)
8)
LEVANTE DEBIDO A OtM
otM= Mu=
5670 Kips-ft 5670 Kips-ft N = 1.273Mu D²
=
(Ws + Wrs) pi*D
wt =
7,218 1,298
=
=
0.507 Kips/ft
5.56 Kips/ft
=1.97 0.984
↑ U upliff = N - wT =
5.05 Kips/ft
↓ b comp = wT + N =
6.07 Kips/ft
S1=2.62
������
S2=1.64 ������ �
A1=1.31
B1=3.94 A2=6.9
������ �
B2=4.3 9)
RESISTENCIA AL LEVANTE Anillo t h ht Zapata 1 B1 A1
= = = = =
1.97 t 2.62467192 t 0.98425197 t 3.94 1.31
= = =
t t
= =
600 800 300 1200 400
mm mm mm mm mm
Zapata 2 B2 A2
BASE ALTO
= =
4.27 6.89
t t
S1
=
2.62467192 t
ALTURA DE SUELO 1, ft
INTERNO AL ANILLO
S2
=
1.64041995 t
ALTURA DE SUELO 2, ft
EXTERNO AL ANILLO
W anillo Wl (Cont. del Tk) Wzapata W Suelo Int
= = = = = =
W suelo Ext
=
(t*h)*∂c arm/1000 (t/2)*∂l*Hl (B1-t)/2*∂l*Hl/1000 (B2-B1)/2*∂l*Hl/1000 (B1*A1 + B2*A2)*∂c arm / 1000 (B1-t)/2*S1*∂s/1000 (B2-B1)/2*(h+A1)*∂s/1000 (B1-t)/2*S2*∂s/1000 (B2-B1)/2*(S2+A1)*∂s/1000
= = = = = = = FR =
11.01
Factor de seguridad (FS)
> =
0.77 2.10 2.10 0.35 4.99 0.34 0.08 0.21 0.06 11.01
= 1300 mm = 2100 mm
BASE ALTO
Kips/ft Kips/ft Kips/ft Kips/ft Kips/ft Kips/ft Kips/ft Kips/ft Kips/ft Kips/ft
5.055
FR / U
=
2.18
>1.5 CUMPLE
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10)
11)
PRESION SOBRE EL SUELO Cargas temporales se incrementa 30% Pesos Us (OTM) (upliff) ↑ b (OTM) ↓ Wliq W concreto W suelo interior W suelo exterior
σt= σt=
4.00 Kg/cm2 (Cargas de Servicio) 5.20 Kg/cm2 (Cargas de Sismo) = = = = = =
5.055 6.070 4.542 5.767 0.422 0.275
Norma E-060 capitulo Zapata: 15.2.4
Kips/ft Kips/ft Kips/ft Kips/ft Kips/ft Kips/ft
a)
Presión suelo+
=
17.08 3.94
=
4.34 Ksf =
2.13 Kg/cm2
CUMPLE
b)
Presión suelo-
=
5.95 3.94
=
1.51 Ksf=
0.74 Kg/cm2
CUMPLE
ANCLAJE ENTRE ZAPATAS Y ANILLO
As(min) 1 = As(min) 2= As(min) 3= s= 150 Usar: 12)
Fl/(0,9*fy) FR/(0,9*fy) 200*144*t*1 /fy mm Ø5/8"
= = =
0.009 0.204 0.945
in2/ft in2/ft in2/ft
150
mm
a cada
≈ ≈ ≈
0.20 4.31 20.00
cm2/ml cm2/ml cm2/ml
DIMENSIONES DEL ANILLO DE CIMENTACION 600 mm 10 Ø5/8" Ø1/2" Ø5/8"
@ @
200 mm
800 mm
150 mm
Ø1/2" @ 300 mm 400 mm Ø1/2" @ 300 mm
1200 mm
13)
VER.:
REV.:
Hoja de calculo de cimentación de tanque-API650-Anexo E
DISE O DE LA ZAPATA Refuerzo inferior de la Zapata
s max = q = s max - gs (h - ht) - gc A1 = x = 0.5 ( B1 - t) = M = q x 2 / 2 = Mu = 1.5 * M = d = A1 - rec = As inf =
2.13 kg/cm2 19,250.28 kg/m2 0.30 m 866.26 kg-m 1,299.39 kg-m 0.325 m 1.06 cm2/m
q x
Refuerzo superior en zapata :
q = gs (h - ht) + gc A1 = 2010 kg/m2 x = 0.5 ( B1 - t) = 0.30 m M = q x 2 / 2 = 90.45 kg-m 135.675 kg-m Mu = 1.5 * M = 0.35 m d = A1 - rec = 0.10 cm2/m As sup =
q x
Refuerzo mínimo a flexión :
As min = 0.0018*100*d =
5.85 cm2 / m
Chequeo por corte en zapata :
V = q max ( x - d ) = -481.26 Vu = 1.5 * V = -721.89 Vcu = 0.85*0.53*(f'c)1/2*b*d = 27,671.85
OK
