ED-Q-01.00-01

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ED-Q-01.00-01 Dirección de Ingeniería

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Especificación de Diseño:

ESTRUCTURAS DE HORMIGON Y CIMENTACIONES OBRA CIVIL

JUNIO 2004

Página 2 de 19

INDICE

1.

GENERALIDADES......................................................................................................................................4

1.1. 1.2.

Alcance.......................................................................................................................................................4 Unidades de medida y símbolos .................................................................................................................4

2.

DATOS GENERALES DEL EMPLAZAMIENTO...........................................................................................4

2.1. 2.2.

Datos del emplazamiento............................................................................................................................4 Datos del terreno ........................................................................................................................................5

3.

MATERIALES............................................ .................................................................................................5

3.1. 3.2. 3.3. 3.4.

Generalidades ............................................................................................................................................5 Tipos de cemento y hormigón .....................................................................................................................5 Acero para armaduras ................................................................................................................................6 Pernos de anclaje, placas y elementos metálicos embebidos......................................................................6

4.

CRITERIOS GENERALES PARA EL DISEÑO DE CIMENTACIONES Y ESTRUCTURAS DE HORMIGON6

4.1. 4.2. 4.3. 4.4. 4.5.

Resistencia admisible del hormigón y del acero de las armaduras ..............................................................6 Fisuración...................................................................................................................................................7 Pernos de anclaje, placas de anclaje y demás elementos embebidos. ........................................................7 Recubrimiento de hormigón y separación entre armaduras.........................................................................8 Puesta a tierra ............................................................................................................................................8

5.

DISEÑO DE CIMENTACIONES ..................................................................................................................8

5.1. 5.2. 5.3. 5.4. 5.5.

Criterios generales de diseño y detalles para cimentaciones superficiales y profundas...... .........................8 Cimentaciones para tanques y esferas .......................................................................................................9 Cimentaciones profundas (pilotes)..............................................................................................................10 Comprobaciones del terreno.............................. .........................................................................................10 Asentamientos admisibles ..........................................................................................................................10

6.

ESTRUCTURAS DE HORMIGON.............................................. .................................................................11

7.

ESTRUCTURAS Y CIMENTACIONES PARA MAQUINARIA PESADA .......................................................11

7.1. 7.2. 7.3. 7.4. 7.5. 7.6. 7.7. 7.8. 7.9.

Definiciones................................................................................................................................................11 Criterios generales de diseño para toda maquinaria pesada vibrante..........................................................12 Criterios de diseño para máquinas ligeras...................................................................................................13 Criterios de diseño adicionales para máquinas alternativas.........................................................................13 Criterios de diseño adicionales para máquinas rotativas .............................................................................13 Materiales...................................................................................................................................................14 Análisis dinámico ........................................................................................................................................14 Análisis de vibraciones producidas por fuerzas no equilibradas ..................................................................15 Amplitud de vibración admisible (desplazamientos) .................................................................................... 15

8.

MUROS DE CONTENCION DE HORMIGON..............................................................................................16

INDICE

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Página 3 de 19

9.

REQUERIMIENTOS LOCALES Y NACIONALES ESPECIALES .................................................................16

10.

DOCUMENTOS DE DISEÑO...................................................................................................................... 16

10.1. 10.2. 10.3.

Generalidades ............................................................................................................................................16 Cálculos justificativos..................................................................................................................................16 Planos ........................................................................................................................................................17

11.

DOCUMENTOS DE REFERENCIA Y DATOS DE PROYECTO ..................................................................17

11.1. 11.2. 11.3. 11.4. 11.5.

Códigos ......................................................................................................................................................17 Especificaciones de referencia....................................................................................................................18 Planos estándar..........................................................................................................................................18 Bibliografía de referencia ............................................................................................................................18 Planos del suministrador.............................................................................................................................19

12.

TABLAS INCLUIDAS EN ESTA ESPECIFICACIÓN. ...................................................................................19

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ESTRUCTURAS DE HORMIGON Y CIMENTACIONES

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1.

GENERALIDADES

1.1.

Alcance

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Esta especificación y sus addendas comprende el diseño de cimentaciones (superficiales y profundas) y estructuras de hormigón, e indica los requerimientos mínimos que deberán ser aplicados en el diseño de todas las construcciones de hormigón realizados en los proyectos dentro de las plantas de Repsol YPF. Las condiciones locales particulares aplicables a la calidad y tipos de materiales y aplicaciones estándar se indican en la especificación aplicable listada en el párrafo 9. de esta especificación. El presente documento forma parte de la ultima edición de Especificaciones Técnicas de Repsol YPF y hace referencia asimismo, a la última edición de Códigos o Normas que son mencionados y/o aplicables, así como lo indicado en el documento “Datos Básicos de Diseño" (D.B.D.) que recoge los aspectos particulares de cada proyecto. En caso de discrepancia entre los documentos indicados prevalecerá el siguiente orden de prioridad: Reglamentos de obligado cumplimiento (siempre y cuando en las hojas de datos, en la requisición o en esta especificación no se establezcan criterios más restrictivos que los en ellos fijados) •

•

DBD del Proyecto (Datos Básicos de Diseño).

•

Esta especificación.

•

Los planos estándar asociados a esta especificación.

Las excepciones, variaciones o adiciones que supongan cualquier cambio en dichos documentos serán comunicados por escrito a Repsol YPF para su aprobación. 1.2.

Unidades de medida y símbolos Todos los diseños, cálculos y planos realizados según esta especificación deberá ser realizados usando el Sistema Internacional de Unidades (S.I.) Los símbolos aplicables serán los indicados en la especificación o en los códigos referidos.

2.

DATOS GENERALES DEL EMPLAZAMIENTO

2.1.

Datos del emplazamiento El diseño de cimentaciones, estructuras de hormigón y otros trabajos de obra civil deberá realizarse basándose en los datos generales del emplazamiento del proyecto, tales como: •

Velocidad de diseño del viento;

•

Zona sísmica;

•

Diseño de cargas térmicas debidas a las variaciones de temperatura;

•

Carga de nieve;

Datos del terreno (de acuerdo con las prescripciones incluidas en el informe geotécnico del terreno o datos suministrados por Repsol YPF) •

Dicha información deberá ser considerada como se indica en ED-M-02.00 “Especificación de diseño para cargas sobre estructuras” y deberá incluirse en el documento del proyecto Datos Básicos de Diseño (DBD).

1 GENERALIDADES

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2.2.



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Datos del terreno El diseño de las cimentaciones, estructuras y otras construcciones de hormigón se realizarán tomando como base los valores indicados y las prescripciones incluidas en el informe geotécnico final ( suministrado de acuerdo con la ED-A-05-00 “Datos a solicitar para la realización de estudios geotécnicos” ) relacionadas con: •

Nivel de cimentación;

Capacidad de carga admisible del terreno relacionado con los asientos, dimensiones y profundidad de las cimentaciones; •

•

Capacidad de carga vertical y horizontal de los pilotes;

•

Asientos esperados (a corto y a largo plazo);

•

Peso específico del terreno (seco y húmedo);

•

Profundidad del límite de congelación del terreno;

•

Cohesión y ángulo de rozamiento (ϕ);

•

Módulo de elasticidad E;

•

Módulo dinámico G;

•

Coeficiente de Poisson;

•

Elevación del nivel freático (mín. y máx);

•

Permeabilidad;

•

Características químicas del terreno.

3.

MATERIALES

3.1.

Generalidades A menos que sea especificado de otra manera por códigos o normas técnicas nacionales o locales de cada país , la calidad del material para el hormigón armado y los coeficientes de seguridad aplicados deberán estar de acuerdo con la ACI 318 "Building Code Requirements for Reinforced Concrete". Todo lo referente a la disposición de las armaduras tales como la separación, el solape, el anclaje, el recubrimiento del hormigón, deberá realizarse según los códigos nacionales aplicables y los planos estándar, a no ser que se indique de otra manera en otros documentos técnicos o contractuales aplicables. Los detalles de las armaduras no mostrados en los planos estándar o códigos nacionales deberán realizarse de acuerdo con los requerimientos de la ACI 315 - "Details and Detailing of Concrete Reinforcement . "

En general, donde sea aplicable, es preferible usar normas European para actividades de diseño; tales como Eurocodes,ISO, Euronorms. 3.2.

Tipos de cemento y hormigón El cemento para todas las obras de hormigón, en general, deberá estar de acuerdo con las normas o códigos nacionales o locales de cada país. Para aquellos casos donde no exista normativa especifica aplicable se utilizara como referencia la ASTM C150. Se podrán usar diferentes tipos de cemento si así se requiere en los resultados del informe geotécnico del terreno.

3 MATERIALES

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Los elementos de hormigón deberán ser diseñados usando las siguientes resistencias características a 28 días (f’c ): •

Hormigón de limpieza:

f’c = 15 N/mm2

•

Hormigón para conductos y bloques de anclaje de tuberia:

f’c = 18 N/mm2

•

Pilotes perforados in situ (valor mínimo):

f’c = 25 N/mm2

•

Pilotes prefabricados (valor mínimo):

f’c = 35 N/mm2

•

Cimentaciones de hormigón, pavimentos, y muros de contención de hormigón:

f’c = 25 N/mm2

•

Cimentaciones y estructuras de hormigón para equipos centrífugos y alternativos:

f’c = 25 N/mm2

•

Estructuras de hormigón (hormigonado in situ):

f’c = 25 N/mm2

•

Hormigón prefabricado:

f’c = 30 N/mm2

Arquetas y balsas de retención de agua:

f’c = 30 N/mm2

•

La dimensión de los áridos deberá ser adecuada al espesor de los elementos y a la separación de las armaduras. 3.3.

Acero para armaduras El acero de las barras corrugadas será de mínimo límite elástico f y=420 N/mm2, de acuerdo con las normas o códigos nacionales o locales de cada país. Para aquellos casos donde no exista normativa especifica aplicable se utilizará como referencia la norma ASTM A 615, acero clase 60 (mínimo límite elástico f y=420 N/mm2), o la norma europea equivalente. Las mallas soldadas serán clase 70 (mínimo límite elástico f y=485 N/mm2) de acuerdo con las normas o códigos nacionales o locales de cada país. Para aquellos casos donde no exista normativa especifica aplicable se utilizará como referencia la norma ASTM A 486 y A 497, o equivalente europea.

3.4.

Pernos de anclaje, placas y elementos metálicos embebidos El material para las placas y perfiles de acero embebidos será A 36 de acuerdo con la ASTM, o equivalente europea (homogeneos en la especificación ED-M-01-00 “Especificación de Estructuras Metálicas” ) con un límite elástico mínimo f y = 235 N/mm2. El material para los pernos de anclaje se ajustará o será igual a: •

ASTM A 307

Clase A para pernos de anclaje

•

ASTM A 563

Clase A para tuercas

•

ASTM F 436

Tipo 1 para arandelas circulares

4.

CRITERIOS GENERALES PARA EL DISEÑO DE CIMENTACIONES Y ESTRUCTURAS DE HORMIGON

4.1.

Resistencia admisible del hormigón y del acero de las armaduras La tensión admisible del hormigón y el acero será la adecuada en función de las cargas y sobrecargas de diseño definido en la ED-M-02.00 y los códigos nacionales o locales de obligado cumplimiento aplicables.

4 CRITERIOS GENERALES PARA EL DISEÑO DE CIMENTACIONES Y ESTRUCTURAS DE HORMIGON

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4.2.



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Fisuración Las comprobaciones de fisuración deberán realizarse de acuerdo con las prescripciones de los códigos de referencia aplicables de esta especificación de diseño, listados en el párrafo 11.1. En particular para estructuras de retención de agua la tensión máxima a tracción (f c, t) en el hormigón producida por la presión del agua, según la UBC y la ACI 318, deberá limitarse a: f c, t = 0.62 (f’ c)0. 5 [Mpa]

[1]

donde: f’c,= resistencia característica del hormigón a 28 días, mostrada en el párrafo 3.2. 4.3.

Pernos de anclaje, placas de anclaje y demás elementos embebidos. El uso de pernos de anclaje, placas y placas embebidas estará conforme a los planos estándar generales de Repsol YPF PE-Q-0100.01 y .02 “Pernos de anclaje – Dimensiones – Datos de cálculo y Notas” La tensión admisible para los pernos de anclaje será la siguiente : Resistencia a tracción:

f t, all = N/A = 140 N/mm 2 (1)

[2]

Resistencia a cortante:

f v, all = T/A = 70 N/mm2 (1)

[3]

donde : A = área transversal (nominal) del perno [mm²]; N = esfuerzo axial en el perno [N]; T = esfuerzo cortante en el perno [N]. (1) La tensión admisible puede ser incrementada 1/3 si la combinación de cargas incluye el viento o la acción sísmica, siempre que se garantice los mínimos requerimientos resistentes indicados. En principio el esfuerzo cortante no debe ser transmitido a la cimentación a través de los pernos de anclaje. El diseño a cortante de las placas de anclaje de las estructuras metálicas cumplirán los siguientes criterios: En aquellos pilares que transmitan cargas importantes a las cimentaciones a través de los pernos de anclaje (como pórticos arriostrados, naves con puente grúa, etc.) se situarán unos perfiles de acero soldado debajo de las placas de anclaje (llaves a cortante). •

El cortante puede ser transmitido a la cimentación por rozamiento en estructuras menores, tales como plataformas, naves sin puente grúa, estructuras soporte de tuberías, etc. En estos casos el área efectiva comprimida deberá calcularse con la carga vertical y el momento. •

Si la carga a cortante efectiva excede del cortante máximo transferido por rozamiento, se preverá la colocación de llaves cortante. Cuando se presenten esfuerzos combinados deberá verificarse de los pernos y se realizará según las siguientes fórmulas: (f t / f t, all)2 + (f v / f v, all)2 ≤ 1 donde: f t = tensión de trabajo a tracción f t, all = tensión admisible a tracción f v = tensión de trabajo a cortante f v, all = tensión admisible a cortante

4 CRITERIOS GENERALES PARA EL DISEÑO DE CIMENTACIONES Y ESTRUCTURAS DE HORMIGON

[4]

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En ampliaciones de unidades existentes, se podrán utilizar pernos químicos en elementos de escasa responsabilidad y no expuestos a vibraciones. •

4.4.

Recubrimiento de hormigón y separación entre armaduras El recubrimiento mínimo de hormigón de las armaduras será como sigue: •

hormigón sin encofrado, vertido directamente contra el terreno:

75 mm

•

hormigón con encofrado y en contacto con el terreno o a la intemperie:

50 mm

•

hormigón que no está expuesto o en contacto con el suelo:

•

a.

muros y losas:

25 mm

b.

vigas y pilares:

35 mm

hormigón expuesto a ambientes agresivos debido a productos químicos, a estudiar en cada caso.

En el caso de que prevalezcan requerimientos para la resistencia al fuego, los valores mínimos indicados anteriormente deberán ser incrementados según los códigos aplicables y de acuerdo con el tiempo de resistencia al fuego (RF) que le corresponda según especificación ED-N-02.00 “Diseño de protección pasiva antifuego en estructuras, equipos y bandejas” . La distancia mínima entre armaduras aisladas deberá ser igual o superior al mayor de los tres valores siguientes: •

25 mm.

•

El diámetro de la barra mayor.

•

1,25 veces el tamaño máximo del árido.

En el caso de grupos de barras, se realizará un estudio aparte, según código aplicable. En cualquier caso, la separación máxima de armaduras no será superior a 300 mm. Los valores mencionados anteriormente para el recubrimiento de hormigón y la distancia entre armaduras determinará también el tamaño máximo del árido utilizado. 4.5.

Puesta a tierra Las armaduras de grandes estructuras y grandes cimentaciones deben disponer de una o varias placas metálicas soldadas a los redondos principales de la armadura, para conexiones a tierra de la estructura ( ver plano estándard PE-Q-0100.04 ).

5.

DISEÑO DE CIMENTACIONES

5.1.

Criterios generales de diseño y detalles para cimentaciones superficiales y profundas Los siguientes criterios de diseño deberán ser aplicados en el diseño de todas las cimentaciones: La base inferior de las cimentaciones deberá estar por debajo de la profundidad del limite de congelación del terreno. •

La parte superior de las cimentaciones (excepto durmientes para tuberías y cimentaciones de bombas) deberá estar como mínimo 600 mm por debajo de la rasante del terreno. •

La línea trazada desde el borde de la parte inferior de las cimentaciones principales (inclinadas a 60 grados respecto a la línea vertical) no deberá interferir con otra cimentación principal. •

5 DISEÑO DE CIMENTACIONES

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Las cimentaciones deberán estar hormigonadas sobre una capa de hormigón de limpieza de 100 mm de espesor. •

•

Sobre la cota cero del pavimento o la rasante del terreno se tomarán las siguientes elevaciones: Bordillos de pavimentos, calles, etc:

150 mm

Pedestales para enfriadores de toma de muestra:

100 mm

Pedestales para escalas verticales estándar (nota 1):

300 mm máximo

Pedestales para escaleras estándar:

200 mm máximo

Piso de planta baja edificios (nota 2):

200 mm mínimo

Pedestales de pilares de estructuras metálicas

200 mm mínimo

Pedestales de todo tipo de equipo (nota 3)

300 mm

Nota 1: ver PE-Q-0100.03 “Pedestales típicos sopre pavimento de hormigon y terreno para escaleras y escalas” Nota 2: Se exceptúan los pisos de planta baja de subestaciones. Nota 3: Se exceptúan los equipos especiales como compresores, turboalternadores elevados, intercambiadores, recipientes elevados, etc., que por proceso o por otras razones, puedan requerir una elevación diferente con respecto a las indicadas anteriormente. Para permitir el ajuste de los equipos y las estructuras metálicas, la parte superior del hormigón deberá dejarse al menos 25 mm por debajo del nivel final. La superficie por debajo de las placas base de los equipos y estructuras deberá ser rugosa para incrementar la adherencia del mortero. Para compresores se seguirán las indicaciones del suministrador. •

Los pedestales de las cimentaciones para pilares de estructuras y patas de equipos sobresaldrán como mínimo 50 mm desde los bordes de las placas base. •

Los pernos de anclaje deberán posicionarse dentro del armazón de las armaduras. Como norma general los pernos de anclaje se colocarán antes del vertido del hormigón. Cuando sea necesario, y con la aprobación de Repsol YPF, se podrán disponer cajetines adecuados en la cimentación cuando los pernos de anclaje se coloquen más tarde. Los cajetines deberán rellenarse con mortero sin retracción. •

Las cimentaciones para equipos verticales sobre faldones deberán tener la superficie superior con pendiente con la finalidad de drenar. Por esta razón, deberá preverse una tubería embebida en la cimentación. •

5.2.

Cimentaciones para tanques y esferas Las cimentaciones para esferas serán del tipo viga anillo de cimentación circular. Para cimentaciones de tanques se aplicarán normalmente los siguientes tipos de cimentación: Diámetro del tanque (D)

Tipo de cimentación

D>9m

Anillo perimetral o base de material granular compactado (dependiendo de las cargas y del tipo de terreno)

3m
Losa de cimentación o anillo perimetral

D < 3m

Macizo octogonal o cuadrado

En general el diseño de la cimentación en anillo para tanques deberá realizarse de acuerdo con los requerimientos de diseño para los trabajos de hormigón de esta especificación, o como sea requerido por el código de diseño del tanque.


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Las cimentaciones de tanques deberán ser diseñadas de acuerdo a la especificación ED-Q-03.00 “Bases de tanques y cubetas” . 5.3.

Cimentaciones profundas (pilotes) La ingeniería de las cimentaciones deberá desarrollarse con las características de carga del pilote dadas en el informe geotécnico del terreno, junto con todas las recomendaciones pertinentes.

5.4.

Comprobaciones del terreno La máxima tensión admisible del terreno deberá determinarse en base a los resultados del informe geotécnico del terreno. Las cimentaciones deberán diseñarse de acuerdo con los siguientes criterios: la máxima presión sobre el terreno, determinada considerando las dimensiones y la forma de la cimentación, deberá ser menor que la admisible en todas las combinaciones de carga aplicables sin mayorar (máxima carga vertical, o máximo momento de vuelco o ambos); •

la tensión en punta en el calculo de cimentaciones puede ser incrementada un 25% para las combinaciones de carga que incluyan la acción del viento o la acción sísmica, no obstante en cualquier caso se seguirá las recomendaciones del estudio geotécnico; •

el asentamiento total y diferencial debido al peso propio y a las sobrecargas de uso será menor que el valor máximo indicado en la presente especificación; •

el coeficiente de seguridad mínimo a vuelco será 1.5 en todas las combinaciones de carga, y 1.8 para las combinaciones de operacion; •

el coeficiente de seguridad mínimo a deslizamiento será 1.5 en todas las combinaciones de carga, considerando el coeficiente de rozamiento dado en el informe geotécnico. Con la excepción de aquellos casos en los cuales la fuerza horizontal dependa del peso del terreno (por ejemplo: muros de contención), cuyo peso, si incrementa la estabilidad, pero no se considerará. •

el coeficiente de rozamiento “f” entre el terreno y la cimentación deberá basarse en las recomendaciones del informe geotécnico del terreno. En ausencia de esta información deberá asumirse igual a tan ϕ (donde ϕ es el ángulo de rozamiento del terreno) y no excederá de los valores siguientes: •

f = 0.60 en el caso de arenas gruesas o gravas f = 0.45 en el caso de arenas finas o medias, o suelo arcilloso duro f = 0.35 en el caso de suelos arcillosos. en suelos arenosos (sin cohesión) las cimentaciones de equipos verticales con una altura superior a 30 m y que tengan un ratio entre altura/diámetro mayor de 10 deberán diseñarse como sigue: •

a) el 85% de la cimentación deberá trabajar sometida a compresión para todas la combinaciones de cargas durante la construcción; b) el 100% de la cimentación deberá trabajar sometida a compresión para todas las combinaciones de carga en operación; •

5.5.

El coeficiente mínimo de empuje será de 1.2 en todas las combinaciones de cargas.

Asentamientos admisibles Los asentamientos admisibles, debidos a las cargas permanentes están indicados en la tabla siguiente:



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Tabla 1: Asentamientos admisibles TIPO DE CIMENTACION

Torres y equipos verticales incluido chimeneas

ASENTAMIENTO TOTAL MAXIMO

15 mm

ASENTAMIENTO DIFERENCIAL MAXIMO La desviación respecto a la vertical debido al asentamiento diferencial no deberá superar el 0.2% Excepto chimeneas

Equipos horizontales

15 mm

10 mm

Máquinas vibrantes

10 mm

0 mm

Estructuras de proceso

15 mm

10 mm

Edificios

20 mm

15 mm

Hornos

10 mm

0 mm

El asentamiento diferencial máximo entre equipos adyacentes no debe exceder de 10 mm. En el caso de hornos, reactores, bombas emparejadas e intercambiadores emparejados, el asentamiento diferencial no excederá de 5 mm. Deberán adoptarse precauciones especiales para cargas pesadas permanentes (tanques de almacenamiento y edificios de almacenamiento) con respecto a los asentamientos a largo plazo y con el asentamiento diferencial total admisible según las recomendaciones del código de diseño del equipo. 6.

ESTRUCTURAS DE HORMIGON Este capítulo debe considerarse como un añadido a las indicaciones dadas en el anterior capítulo 4, para casos particulares relativos a estructuras de hormigón. Los siguientes criterios de diseño deben aplicarse en el diseño de detalle de las estructuras de hormigón: Todas la esquinas expuestas de los pilares y vigas de las estructuras tendrán un chaflán mínimo de 25 mm x 25 mm. •

Todas las estructuras de retención de agua y sanitarias deben diseñarse de acuerdo con los codigos nacionales o locales de obligado cumplimiento y en su defecto ACI 350 R “Concrete sanitary engineering structures . •

”

7.

ESTRUCTURAS Y CIMENTACIONES PARA MAQUINARIA PESADA Los siguientes requerimientos obligatorios regirán el diseño de las cimentaciones y estructuras que soportan máquinas vibrantes.

7.1.

Definiciones

7.1.1. Maquinaria pesada vibrante Una máquina pesada vibrante es cualquier equipo alternativo o rotativo en que sus elementos móviles principales están construidos por masas oscilantes o giratorias (tales como compresores rotativos o alternativos, compresores, bombas, turbinas) y que tengan un área total en planta mayor de 2.5 m2, o un peso total mayor de 25 kN.

6 ESTRUCTURAS DE HORMIGON


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7.1.2. Maquinaria ligera vibrante Una máquina ligera vibrante es cualquier equipo rotativo o alternativo en que sus elementos móviles principales están construidos por masas oscilantes o giratorias (tales como compresores rotativos o alternativos, compresores, bombas, etc.) y que tengan ambas cosas un área total menor que 2.5 m2 y un peso total menor que 25 kN. 7.2.

Criterios generales de diseño para toda maquinaria pesada vibrante El módulo de elasticidad dinámico (E') del hormigón a utilizar en el análisis dinámico es el indicado en la siguiente tabla (DIN 1045): Tabla 2: Módulo de elasticidad dinámico en hormigón a utilizar en los análisis dinámicos. f’c

E’ (N/mm2)

25

30. 000

30

32.000

35

34. 000

45

37. 000

55

39. 000

Nota: valores mayores que f’c=35 N/mm2 solo se considerará para hormigón prefabricado. La presión sobre el terreno, considerando el peso propio y las sobrecargas de uso, no debe ser superior al 50% de la capacidad de carga admisible del terreno. Deberá tenerse en cuenta el efecto de la retracción y de la dilatación térmica. Con el fin de prevenir la fisuración, la cantidad mínima de armaduras será de 50 kg/m 3. En cualquier caso el diámetro mínimo de la armadura principal será de 16 mm; todas las armaduras se dispondrán de forma triaxial. Las siguientes prescripciones deberán considerarse en el diseño de las cimentaciones : •

el contorno de la cimentación exterior e interior estará perfectamente definida ;

•

no están permitidos agujeros donde se pueda acumular gases;

•

la forma de las vigas y columnas deberá ser uniforme y rectangular.

Todas las partes del soporte de la máquina deberán ser independientes de las cimentaciones adyacentes y edificios. Los pavimentos de hormigón, adyacentes a la cimentación de la máquina, deberán estar separadas como mínimo 20 mm de la cimentación. El espacio entre la losa y la cimentación deberá sellarse con un relleno de junta flexible. El espesor (Thk) de las losas de cimentación no será menor que : Thk = 0.6 + L/30 [m]

[5]

donde: •

para una sola máquina: L = dimensión más larga de la losa (m);

Para un tren de dos o más máquinas soportadas en una cimentación común (solo donde no pueda evitarse) : •

L = la mayor de : Ancho de la losa común; Máxima longitud del segmento de losa asignado a cada uno de los trenes.

7 ESTRUCTURAS Y CIMENTACIONES PARA MAQUINARIA PESADA

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7.3.



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Criterios de diseño para máquinas ligeras Para las máquinas ligeras vibrantes no es necesario un diseño dinámico. El diseño estático debe realizarse de acuerdo con los criterios del párrafo 3.; además deberá comprobarse que el peso de la cimentación no sea inferior a tres veces el peso total de la máquina rotativa o 5 veces el peso total de la máquina alternativa. La presión máxima sobre el terreno no excederá del 50% del valor admisible recomendado en el informe geotécnico del terreno.

7.4.

Criterios de diseño adicionales para máquinas alternativas

7.4.1. El diseño de cimentaciones para máquinas alternativas deberá realizarse de acuerdo con los siguientes criterios: a) El peso total de la cimentación será por lo menos 5 veces el peso total de la máquina y además se tendrá en cuenta las indicaciones del suministrador. b) La excentricidad horizontal en cualquier dirección, entre el centro de gravedad del sistema máquina+cimentación y el centro de gravedad del área de contacto con la base no superará el 5% de la dimensión correspondiente de la base; c) El centro de gravedad del sistema máquina-cimentación estará lo más próximo posible a las líneas de acción de las fuerzas no equilibradas ; d) Los grupos de máquinas alternativas podrán estar juntas con una losa de cimentación común cuando lo permita su implantación y servicio y la cimentación combinada reduzca la amplitud de vibración. e) Las maquinas alternativas sólo podrán estar soportadas sobre fundaciones en el terreno, en ningún caso sobre estructuras; 7.4.2. El análisis dinámico deberá realizarse como sigue: a) las frecuencias naturales de las cimentaciones, en cualquiera de los modos en que sean excitados deberán estar preferiblemente fuera del rango entre 0.7 a 1.3 veces la frecuencia de excitación de cualquier máquina sobre la cimentación. Si no es posible cumplir esta prescripción, las frecuencias dentro del rango antes mencionado pueden aceptarse si las amplitudes máximas calculadas están dentro de los límites indicados en el apartado e); b) el amortiguamiento no será mayor del 3%; c) para el cálculo de las amplitudes primarias se aplicarán las fuerzas primarias, pares y momentos a la velocidad de la máquina; d) para el cálculo de las amplitudes secundarias se aplicarán las fuerzas secundarias, pares y momentos a dos veces la velocidad de operación de la máquina; e) la amplitud total se calculará combinando, en fase, las amplitudes primarias y secundarias. La amplitud total pico a pico sobre la cimentación no deberá exceder de 0.05 mm, a menos que sea especificado de otra manera por el fabricante. 7.5.

Criterios de diseño adicionales para máquinas rotativas

7.5.1. Generalidades Las máquinas rotativas podrán estar soportadas bien directamente sobre una cimentación o sobre una estructura elevada. Las estructuras y cimentaciones que soporten una máquina rotativa deberán diseñarse de acuerdo con los requerimientos de la última edición de la DIN 4024.



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Las cimentaciones y las estructuras elevadas deberán dimensionarse aplicando los criterios indicados en los párrafo 7.4.1 b) y c), y de acuerdo con las prescripciones incluidas en el párrafo 7 de la DIN 4024. Además el peso de la base (cimentación y estructura elevada) deberá ser al menos 3 veces el peso de la máquina. Para la cimentación de losas elevadas, el espesor mínimo de la losa de cimentación no será inferior a 1/10 de su dimensión máxima. 7.6.

Materiales Si no se realiza la evaluación de amortiguamiento del hormigón, el factor de amortiguamiento del sistema máquina + cimentación deberá considerarse 0.02. Valores mayores del factor de amortiguamiento deberán considerarse en las condiciones de carga en las que las cargas son significativamente mayores que durante la operación normal.

7.7.

Análisis dinámico

7.7.1. Modelo El modelo estructural deberá definirse de acuerdo con los requerimientos de la DIN 4024. Podrá prescindirse del análisis dinámico si la masa de los elementos rotativos es menor que 1/100 de la masa de todo el sistema (máquina + cimentación). El modelo deberá definirse de tal forma que describa correctamente el comportamiento de la cimentación por encima de 1.5 f max, donde f max, es la velocidad máxima en operación. El análisis dinámico de la cimentación podrá omitirse si se cumplen los requerimientos de la DIN 4024, capítulo 5.2.3. 7.7.2. Frecuencias naturales La frecuencia natural del sistema máquina + cimentación deberá calcularse con los siguientes criterios. El número de frecuencias naturales a calcular deberá definirse de forma que la frecuencia natural de vibración más alta calculada sea al menos un 10% mayor que la máxima frecuencia en operación. Esta prescripción puede omitirse en el caso que la máquina tenga una frecuencia de operación mayor que 75 Hz. De todas formas, dependiendo del modelo del análisis, el número de frecuencias naturales a calcular, n, deberá cumplir lo siguiente: n = 10 para modelos de dos dimensiones en los cuales solo se consideren desplazamientos fuera del plano y en los cuales la vibración en una dirección tenga influencia en las otras direcciones. n = 6 para modelos de dos dimensiones en los cuales solo se considere desplazamientos fuera del plano y en los cuales la vibración en una dirección tenga solo una influencia secundaria en las otras direcciones (el sistema puede representarse por modelos independientes). El comportamiento de los asentamientos debidos a las vibraciones deberá comprobarse por otra parte con las prescripciones de la DIN 4024 capítulo 5.3.2, tal como se resume a continuación: •

Primer modo de frecuencia natural: f 1 ≥ 1. 25 f m

donde, f 1 = la frecuencia natural más baja


o

f 1 ≤ 0. 8 f m

[6]

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f m = la frecuencia de servicio más baja •

Modo de frecuencia natural más alta :

a) f n ≤ 0.9 f m y f n+1 ≥ 1.1 f m

[7]

b) Si la condición a) no se cumple, será suficiente que fn
7.8.

Análisis de vibraciones producidas por fuerzas no equilibradas

7.8.1. Fuerzas de excitación Las fuerzas no equilibradas serán facilitadas por el fabricante de la máquina y deberán usarse para el análisis dinámico de la cimentación. En el caso de ausencia de dicha información las fuerzas no equilibradas pueden ser calculadas de acuerdo a la VDI 2060, en base a la calidad nominal de equilibrado de la máquina, como sigue: c) En operación: La calidad del equilibrado de la máquina debe considerarse un grado inferior al del grupo correspondiente a la máquina según lo especificado en la VDI 2060. F = M ω2 e = F (ωe ) ω

[8]

donde: M = Masa del rótor en [kg] ω=

Velocidad [rad/sec = 1/sec]

(ω e ) = calidad del equilibrado de la máquina [m/sec]. Todas las fuerzas deberán considerarse aplicadas en los apoyos. d) En funcionamiento defectuoso: Las fuerzas producidas por un mal funcionamiento deberán considerarse 6 veces el valor en operación y deberán usarse para el diseño estático y la comprobación de estabilidad de la estructura. 7.9.

Amplitud de vibración admisible (desplazamientos) Si el fabricante de la máquina facilita las amplitudes de vibración admisibles éstos deberán usarse para comprobar la estructura y/o cimentación. En ausencia de dicha información para amplitudes máximas, efectivas en los apoyos puede adoptarse para un grupo de máquinas determinadas lo recomendado en VDI 2056 como sigue: a) En operación: El valor de la amplitud asociado con la frecuencia en operación para el criterio de valoración indicado en VDI 2056 que es un grado mayor que el garantizado por el fabricante, deberá tomarse como la amplitud bajo las condiciones de servicio. b) En funcionamiento defectuoso: La amplitud en caso de funcionamiento defectuoso deberá asumirse que es 6 veces los valores usados en operación.


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8.



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MUROS DE CONTENCION DE HORMIGON Además de todos los criterios generales de diseño señalados en esta especificación, la cara posterior de los muros de contención deberá rellenarse con material arenoso y/o grava con el fin de permitir el drenaje adecuado por medio de tuberías en la base del muro de hormigón, y deberá proporcionarse una protección (revestimiento) adecuada, según el informe geotécnico del terreno, allí donde se prevean unas características químicas del terreno especialmente severas.

9.

REQUERIMIENTOS LOCALES Y NACIONALES ESPECIALES Requerimientos del país, referencias legales, códigos y datos, especiales (como especificaciones técnicas para materiales aplicables localmente y tensiones admisibles de cálculo, coeficientes de seguridad y similares) deberán tenerse en cuenta de acuerdo con:

10.

•

Addendum para España .......................... ( Espec. ED-M-02.01 )

•

Addendum para Argentina ....................... ( Espec. ED-M-02.02 )

•

Addendum para Perú

........................... ( Espec. ED-M-02.03 )

DOCUMENTOS DE DISEÑO

10.1. Generalidades Respecto al alcance de cada trabajo, la documentación de diseño de todos los proyectos incluirá cálculos, planos, mediciones. Cada documento de diseño (informes, cálculos, planos, mediciones, etc.) deberá realizarse de acuerdo con esta especificación de diseño y con cualquier otra referencia aplicable y/o documento obligatorio. En general deberán realizarse de tal manera que se indique claramente toda la información utilizada para su revisión /comentarios/ aprobación técnica y las actividades de construcción en obra. 10.2. Cálculos justificativos Los cálculos deberán realizarse de acuerdo con esta especificación de diseño y deberán presentarse como un informe con todas las referencias para su correcto archivo. Los informes de cálculo deberán ser escritos en inglés o español, y, en general estarán compuestos como sigue: a) hoja cubierta con el título y número/referencia del proyecto y el nombre del autor, verificador y aprobador b) índice del documento (informe) c) notas generales y referencias d) descripción del trabajo e) esquema estructural f) análisis de cargas g) combinación de cargas h) cálculo de tensiones, con indicaciones y descripciones claras de las fórmulas aplicadas, símbolos, unidades y referencias (bibliografía y literatura técnica), programas de ordenador y diagramas de esfuerzos. i) comprobaciones de estabilidad y condiciones de servicio

8 MUROS DE CONTENCION DE HORMIGON

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OBRA CIVIL

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j) croquis de referencia para la disposición de armaduras k) anexos (si es útil y/o aclaratorio y/o necesario): •

listados de ordenador de entrada y salida de datos con referencias claras

•

descripción de los programas de ordenador aplicados

•

planos de detalle o del suministrador, etc.

•

fotocopias extraídas de literatura técnica de referencia no usual.

10.3. Planos Los planos realizados cumplirán con lo indicado en la norma NRM-540, “Requisitos para la elaboración de planos y documentos”. Además de lo que se indica en los anexos K y L se tendrá en cuenta lo siguiente: En la fase de diseño, en los planos de estructuras y cimentación, se incluirán detalles constructivos en los que se refleje los empalmes y solapes de las armaduras, a una escala que permita distinguir sin dificultad estas uniones del resto de la armadura, acotando sus longitudes e indicando los diámetros. 11.

DOCUMENTOS DE REFERENCIA Y DATOS DE PROYECTO

11.1. Códigos Todos los códigos, normas y documentos de referencia mencionados serán considerados como parte integral de esta especificación, y de la misma forma lo serán los anexos, las actualizaciones y los documentos de referencia. Además los códigos reconocidos y aceptados internacionalmente pueden ser aplicados en casos no cubiertos por esta especificación y otros códigos de referencia. En particular se pueden considerar los siguientes: •

Eurocode 2 – Design of concrete structures.

•

Eurocode 7 – Geotechnical design.

•

International Society of Building Officials: UBC - Uniform Building Code.

•

American Society of Civil Engineering: ASCE 7 - Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures

Para cimentaciones y estructuras de hormigón, los siguientes documentos del American Concrete Institute (ACI) deberán ser considerados como una referencia general para el diseño y detalles de las obras de hormigón: •

ACI 315

Manual of Standard Practice for Detailing Reinforced Concrete Structures

•

ACI 318

Building Code Requirements for Reinforced Concrete

•

ACI 350R

Concrete Sanitary Structures

Para el diseño de maquinaria vibrante:. •

DIN 4024

Machines Foundations

•

VDI 2056

Evaluating the Mechanical Vibrations of Machines (referida a la emisión en inglés)

•

VDI 2060

Evaluating the Balanced Condition of Vibrating Rigid Bodies (referida a la emisión en inglés)

•

BSI CP 2012 Code of Practice for Foundation for Machinery

11 DOCUMENTOS DE REFERENCIA Y DATOS DE PROYECTO

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Las especificaciones estándar, ensayos y pruebas de materiales para los trabajos de hormigón armado (cemento, agua, áridos, armaduras, placas embebidas y cualquier material o procedimiento aplicable ) se referirán a la ASTM aplicable, American Society for Testing and Materials. Para aquellas partes aplicables (en particular para el diseño de pernos de anclaje) se puede hacer referencia a la AISC, American Institute of Steel Construction, “Manual of steel Construction” , última edición.

11.2. Especificaciones de referencia Esta especificación de diseño, deberá ser aplicada conjuntamente con las siguientes especificaciones de Repsol YPF : ED-M-01.00

“Especificación de Estructuras de acero”

ED-M-02.00

“Cargas para diseño de estructuras”

ED-N-02.00

“Protección pasiva antifuego de estructuras, equipos y bandejas de cables”

ED-Q-01.01

“Addendum para cimentación por pilotaje con pilotes y micropilotes de hormigón armado”

ED-Q-01.02

“Addendum para racks de tuberías prefabricadas de hormigón armado”

ED-Q-02.00

“Especificación de Pavimentos y Zanjas”

ED-Q-03.00

“Bases de tanques y cubetas”

ED-R-01.00

“Edificios”

NRM-540

“Requisitos para la elaboración de planos y documentos para proyectos de Repsol YPF”

11.3. Planos estándar. PE-Q-0100.01

“Pernos de anclaje – dimensiones”

PE-Q-0100.02

“Pernos de anclaje – datos de calculo y notas”

PE-Q-0100.03

“Pedestal típicos sopre pavimento de hormigon y terreno para escaleras y escalas”

PE-Q-0100.04

“Puesta a Tierra”

11.4. Bibliografía de referencia Se hace referencia a la última revisión de cada uno de los documentos siguientes: S. Prakash & V.K. Pury

Foundations for machines: analysis and design Wiley & son

J.E. Bowles

Foundation analysis and design - Mc Graw-Hill

D.D. Barkan

Dynamics of bases and foundations - Mc Graw-Hill

ASCE

Guidelines for seismic evaluation and design of petrochemical facilities

ASCE

Wind loads and anchor bolt design for petrochemical facilities

BSI

CP 2012 Code of Practice for foundation for machinery

11 DOCUMENTOS DE REFERENCIA Y DATOS DE PROYECTO

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11.5. Planos del suministrador. La carga de los componentes y su combinación relacionados con el diseño de la estructura y la cimentación para equipos o paquetes principales, tales como hornos, compresores y similares, deberán ser indicados en los planos del suministrador del equipo. Dichos documentos deberán contener toda la información geométrica para el diseño de la cimentación o la estructura soporte. 12.

TABLAS INCLUIDAS EN ESTA ESPECIFICACIÓN.

Tabla 1: Asentamientos admisibles ...................................................... .......................................................................... ..11 Tabla 2: Módulo de elasticidad dinámico en hormigón a utilizar en los análisis dinámicos. ............................................. 12

12 TABLAS INCLUIDAS EN ESTA ESPECIFICACIÓN.

ED-Q-01.00-01

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