Fundaciones Anulares Tanques Cilindricos

HOJA DE CÁLCULO PROYECTO: PROY. No:

EQUIPO:

FUNDACIONES DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO

DISEÑADO: REVISADO: REVISION: FECHA:

DISEÑO DE FUNDACION ANULAR PARA TANQUE CILINDRICO METALICO (Ref. PDVSA JA-221 y FJ-251. ANILLO SECCION T INVERTIDA)

1. DATOS PARA EL DISEÑO

d = H = gL = HL = Ws = Xs = Wr = tm = tb = gs = Ø = Rs = Kb = f'c = gc = Fy =

DIAMETRO DEL TANQUE: ALTURA DEL TANQUE: PESO ESPECIFICO DEL LIQUIDO: NIVEL MAXIMO DEL LIQUIDO: PESO PARED DEL TANQUE: ALTURA CENTRO DE GRAVEDAD (CUERPO): PESO DEL TECHO DEL TANQUE: ESPESOR PROMEDIO PAREDES DEL TANQUE: ESPESOR PLANCHA BASE DEL TANQUE: PESO UNITARIO DEL SUELO: ANGULO DE FRICCION INTERNA DEL SUELO: CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO: MODULO DE BALASTO DEL SUELO: RESISTENCIA A COMPRESION CONCRETO: PESO UNITARIO DEL CONCRETO: RESISTENCIA A FLUENCIA ACERO REFUERZO:

m m kg/m³ m kg m kg mm mm kg/m³ ° kg/cm² kg/cm² kg/m³ kg/cm² masa flexible (efecto convectivo)

W2

0 0 . 0

2 X

0 0 . 0

W1 1 X

0.00

102489325.xls.ms_office

masa solidaria (efecto impulsivo)

Página 1 de 17

HOJA DE CÁLCULO


PROYECTO: PROY. No:

EQUIPO:


2. CALCULO CALCU LO DE PESOS y ALTURAS EFECTIVOS

(Ref. Sección 5, PDVSA FJ-251 Feb 99)

Pesos efectivos

Peso total del líquido: W =

pd

2

HLgL/4 = d/HL =

0

kg

#DIV/0!

W 1 / W = tanh tanh (0,866 (0,866 (d / H L)) 0,866 (d / H L)

=

#DIV/0!

W 2 / W = 0,23 0,23 (d / H L) tanh (3,67 / (d / H L)) =

#DIV/0!

W1 =

#DIV/0!

kg

W2 =

#DIV/0!

kg

Alturas efectivas

X1 / H L = X2 / H L =


0,5 - 0,094(d / H L)) 1 -

=

#DIV/0!

cosh (3,67 / (d / H L)) - 1 = (3,67 / (d / H L)) senh (3,67 / (d / H L))

X1 =

#DIV/0!

m

X2 =

#DIV/0!

m

#DIV/0!

Página 2 de 17


EQUIPO:


3. CALCULO DE FUERZAS SISMICAS


(Ref. PDVSA JA-221 y FJ-251 FJ-251 Feb 99)

Parámetros que definen la zona sísmica

Ubicación de la estructura: cm/s2

a* = g =

Figura 6.1 PDVSA JA-221 Figura 6.2 PDVSA JA-221

Características del contenido y riesgos asociados

El contenido del tanque es: Grado de Riesgo =

Tabla 4.1 PDVSA JA-221

Probabilidad de excedencia anual del movimiento sísmico de diseño p1 =


Aceleración horizontal máxima del terreno

a = a* ( -ln (1 - p1) ) -1/ g a =

#DIV/0!

Ao =

a/g

g =

981

Ao =

Ecuación 6.1 PDVSA JA-221

cm/s2 Ecuación 6.3 PDVSA JA-221

cm/s2

#DIV/0!

Valores que definen el espectro de respuesta

Perfil de suelo = j = b = To = T* =


Tabla 5.1 PDVSA JA-221 idem Tabla 6.1 PDVSA JA-221

s s

idem idem

Página 3 de 17


EQUIPO:



Condición inicial de anclaje asumida para el tanque

Condición de anclaje = Nota:

En el caso de de " no anclado anclado " esta condición condición deberá ser ser verificada en el cálculo de la estabilidad

Coeficiente de amortiguamiento equivalente

a) Efecto impulsivo horizontal z b* b*

= = b / 2.3 (0.0853-0.739 ln z) = #NUM!

Tabla 3.1 PDVSA FJ-251 Ecuación 6.4 PDVSA JA-221

b) Efecto convectivo z b*

= =

Tabla 3.1 PDVSA FJ-251

#NUM!

Períodos de vibración

a) Modo impulsivo horizontal T1 = 1,762 (H L / K h) (g L / g*Es) 1/2 tm / 1000 (0, (0,5d) =

#DIV/0!

H L / 0,5d =

#DIV/0!

Kh =

Ecuación 6.1 PDVSA FJ-251

Figura 6.1 PDVSA FJ-251

Es =

2,1*E06

kg/cm2

T1 =

#DIV/0!

s

b) Efecto convectivo T2 = 20 p (d / 2g) 1/2 (1,84 tanh (1,84 H L / 0,5*d)) 1/2 T2 =


#DIV/0!

Ecuación 6.1 PDVSA FJ-251

s

Página 4 de 17


EQUIPO:



Ordenadas de los espectros de diseño para la componente horizontal

Ad Ad Ad Ad c

= ( j Ao (1 + T (b* - 1)) / (1 + (T / T+)c (D - 1)) = j Ao b* / D = j Ao b* (T* / T) 0,8 / D = ( j Ao b* / D) (T* / 3) 0,8 (3 / T) 2,1 = ( D / b* ) 1/4

para T < T+ para T+  T para T*  T

 

T* 3

para T > 3

Factor de ductilidad

D = T+ = 0.1*( D - 1 ) =

Sección 3 PDVSA FJ-251

-0.1


como debe cumplirse T° T+ = To =

0.00



T+



T* entonces

s

a) Ordenada del espectro para el modo impulsivo horizontal T1 =

#DIV/0!

Ad1 =

#DIV/0!

s #DIV/0!

b) Ordenada del espectro para el modo convectivo horizontal T2 =

#DIV/0!

Ad2 =

#DIV/0!

s #DIV/0!

Altura máxima de oscilación del líquido

h = 0,48*d*Ad2 = h (camara aire) = 0.0 - 0.0 =

#DIV/0!

m

0.00

m

#DIV/0! #DIV/0!


Página 5 de 17


EQUIPO:



Fuerza cortante en la base del tanque

a) Modo impulsivo: V1 = Ad1 ( W 1 + Ws + Wr ) V1 =

#DIV/0!

Sección 7.1.1 PDVSA FJ-251 FJ-251

kg

b) Modo convectivo: V2 = Ad2 * W 2 V2 =

#DIV/0!

kg

c) Cortante Basal máximo probable: V = ( V1 2 + V2 2 ) 1/2 V =

#DIV/0!

kg

( cortante último )

kg

( cortante de servicio )

d) Cortante Basal reducida en la base: Vr = 0,8 V =

#DIV/0!

Momento de volcamiento en la base del tanque

a) Modo impulsivo: M1 = Ad1 ( W 1*X1 + Ws*Xs + Wr*Xr ) M1 =

#DIV/0!

Sección 7.1.2 7.1.2 PDVSA FJ-251 FJ-251

kg*m

b) Modo convectivo: M2 = Ad2 * W 2*X2 M2 =


#DIV/0!

kg*m

Página 6 de 17


EQUIPO:



c) Momento de volcamiento máximo probable: M = ( M1 2 + M2 2 ) 1/2 M =

#DIV/0!

kg*m

( momento último )

d) Momento de volcamiento reducido en la base: Mr = 0,8 M =


#DIV/0!

kg*m

( momento de servicio )

Página 7 de 17


EQUIPO:



4. CALCULO DE FUERZAS DE VIENTO

(Ref. UBC)

V = qs =

VELOCIDAD BASICA DEL VIENTO : PRESION STANDARD STANDARD A 10 m DE DE ALTURA :

km/hr kg/m2

TIPO DE EXPOSICION :

Cq = Ce = Iw =

COEFICIENTE DE PRESION : COEFICIENTE COMBINADO : FACTOR DE IMPORTANCIA :

Tabla 16-H

Fuerza horizontal horizontal resultante en la pared del tanque : AL

Fvh = Ce * Cq * Iw * qs * A L = d*H = 0.00 m2 Fvh = 0 kg

Momento de volcamiento : M v = Fvh * H/2 Mv =

0

kg*m

TABLA 16 - F PRESION STANDARD DE VIENTO A 10 m DE ALTURA ( qs )

VELOCIDAD DE VIENTO mph ( km/hr ) PRESION qs ( kg/m2 )

70 (113) 61.5

80 (129) 8 0 . 00

90 (145) 1 01 . 6

100 (160) 125.0

110 (177) 1 51 . 4

TABLA 16 - G COEFICIENTE COMBINADO DE ALTURA, EXPOSICION Y RAFAGA (Ce)


ALTURA SOBRE

EXPOSICION

EXPOSICION

EXPOSICION

EL SUELO (m)

B

C

D

0. 0 - 4. 5 4. 5 - 6. 0 6. 0 - 7. 5 7. 5 - 9. 0 9.0 - 12.2 12.2 - 18.3 18.3 - 24.4 24.4 - 30.5 30.5 - 36.6 36.6 - 48.8

0 . 62 0 . 67 0 . 72 0 . 76 0 . 84 0 . 95 1 . 04 1 . 13 1 . 20 1 . 31

1.06 1.13 1.19 1.23 1.31 1.43 1.53 1.61 1.67 1.79

1 . 39 1 . 45 1 . 50 1 . 54 1 . 62 1 . 73 1 . 81 1 . 88 1 . 93 2 . 02

Página 8 de 17


EQUIPO:



5. VERIFICACION DE LA ESTABILIDAD

(Ref. PDVSA FJ-251 Feb 99)

Límite elástico de la plancha base: kg/cm2

Fby =

Peso máximo del contenido contenido ue resiste el volcamiento

W L = 3,16 tb (Fby * G * H L) 1/2 =

0

kg/m

W L max = 20*G*HL*d =

0

kg/m

WL =

0

kg/m

Peso de tanque vacío por unidad de circunferencia ( solo pared y techo )

#DIV/0!

Wt = ( Ws + Wr ) / p d =

kg/m

Factor de estabilidad

SF = Mr / d2 ( Wt + W L ) SF sismo =

#DIV/0!

#DIV/0!

(tanque lleno => WL  0)

SF viento =

#DIV/0!

#DIV/0!

(tanque vacío => WL = 0) #DIV/0!

Requerimiento de anclajes

C = 2*M / d*W M =

#DIV/0!

d =

0.00

m

0

kg

W = Ws + Wr = C =


Guía PDVSA 0603.1.203

#DIV/0!

kg*m

#DIV/0!

#DIV/0!

Página 9 de 17


EQUIPO:


6. DISEÑO DE PERNOS DE ANCLAJE


#DIV/0!

s max Np min = p d / s max NUMERO DE ANCLAJES COLOCADOS : Np DIAMETRO PERNOS DE ANCLAJE (min. 1") : dp DIAMETRO CIRCULO DE PERNOS : dcp SEPARACION MAXIMA DE ANCLAJES : NUMERO MINIMO DE ANCLAJES :

= = = = =

#DIV/0! #DIV/0!

#DIV/0! #DIV/0!

mm m

CALIDAD DE PERNOS :

Tracción en pernos de anclaje Según…...Sección 9.5 PDVSA FJ-251 : Resistencia mínima a tracción por metro lineal de circunferencia

T uniforme = ( 1,273*Mr / d 2 ) - Wt T sismo =

#DIV/0!

kg/m

T viento =

#DIV/0!

kg/m

#DIV/0!

m

#DIV/0!

kg

Separación entre pernos de anclaje : sp =

p dcp

/ (Np) =

Tracción máxima en cada perno : T max = max T unif * s p = Según……Guía PDVSA 0603.1.203 :

T max = ( 4*M / Np *dcp ) - W / Np


T sismo =

#DIV/0!

kg

T viento =

#DIV/0!

kg

T max

#DIV/0!

kg

=

Página 10 de 17


EQUIPO:



#DIV/0!

Verificación de esfuerzos máximos en pernos de anclaje

Esfuerzo de tracción : Ap =

0.00

cm2

Aef (efectiva) = 0,75 Ap =

0.00

cm2

ft act = T max / A ef = Ft adm = 0,8*2500 =

#DIV/0!

kg/cm2

2,000

kg/cm2

#DIV/0!

#DIV/0!


Página 11 de 17


EQUIPO:



7. DISEÑO DE LA FUNDACION ANULAR Dimensiones y propiedades geométricas del anillo ALTURA DEL ANILLO SOBRE EL TERRENO TERRENO : ALTURA PEDESTAL (min 1.00) : ESPESOR ZAPATA (min 0.30) : ANCHO PEDESTAL PEDESTAL (min 0.30) :

ht hp hz bp

= = = =

m m m m

ANCHO MINIMO PRELIMINAR ZAPATA :

b z ( min ) = 2 Wt / ( gL * HL + 2 (h p + h z)* (gs - gc)) ANCHO SELECCIONADO ZAPATA : bz DIAMETRO EXTERNO DEL ANILLO : De DIAMETRO INTERNO DEL ANILLO : Di AREA DE LA BASE DEL ANILLO : A

= = = = = I = S =

INERCIA BASE DEL ANILLO : MODULO DE SECCION :

#DIV/0! 0.00 0.00 0.00 0.00 #DIV/0!

m m m m m2 m4 m3

#DIV/0!

EJE PARED TANQUE Y ANILLO DE FUNDACION

t

h p

h

bp

z

h

bz


Página 12 de 17

HOJA DE CÁLCULO


PROYECTO: PROY. No:

EQUIPO:


Verificación de esfuerzos en el suelo Cargas verticales (por unidad de longitud de circunferencia)

Wt 1 Wt 2 Wt 3 Wt 5

PESO DE PAREDES Y TECHO TANQUE : PESO DEL LIQUIDO SOBRE EL ANILLO : PESO DEL ANILLO DE CONCRETO CONCRETO : PESO DEL RELLENO DE TIERRA : MAX. COMPRESION EN LA BASE POR SISMO :

Wt 4

= = = =

#DIV/0! 0 0 0

kg/m kg/m kg/m kg/m

= 1,273 M / d 2

cuando SF

= (Wt + W L) * k - W L

cuando 0.785 < SF  1.50

= 1.49 (Wt + WL) / (1 - 0.637*SF) 1/2 - W L SF S =

FACTOR DE ESTABILIDAD POR SISMO :



0,785 ó tanques anclados

cuando 1.50 < SF

1.57

#DIV/0!

k = Wt 4 =



Figura 9.1 PDVSA FJ-251

#DIV/0!

kg/m

Caso : Operación (tanque lleno) : CP + F

Cálculo de esfuerzos en el suelo : s s (adm) ss

kg/cm2

0.00

= P/A =

S Wi

/A =

P =

#DIV/0!

kg

=

#DIV/0!

kg/cm2

ss


=

p*

d ( Wt 1 + Wt 2 + Wt 3 + Wt 5 ) / A

#DIV/0!

Página 13 de 17


EQUIPO:



Caso : Operación + Sismo (tanque lleno) : CP + F + S

Cálculo de esfuerzos en el suelo : s s (adm)

= Rs =

kg/cm2

0.00

Por el método sugerido en API 650 y PDVSA FJ-251 se tiene : ss

= P/A =

S Wi

/ b z = ( Wt 1 + Wt 2 + Wt 3 + Wt 4 + Wt 5 ) / b z

P max =

#DIV/0!

kg/m

P min =

#DIV/0!

kg/m

s s max

=

#DIV/0!

kg/cm2

#DIV/0!

s s min

=

#DIV/0!

kg/cm2

#DIV/0!

Caso : Tanque vacío + Viento : CP + V

Cálculo de esfuerzos en el suelo : ss

= P/A ± M/S

P =

p*d ( Wt 1 + Wt 3 + Wt 5 )

M = M v + F v * ( hp + hz ) =


=

#DIV/0! 0

s s max

=

#DIV/0!

kg/cm2

#DIV/0!

s s min

=

#DIV/0!

kg/cm2

#DIV/0!

kg kg*m

Página 14 de 17


EQUIPO:



Diseño del acero de refuerzo

Presión horizontal interna del anillo : K o = 1 - sen f =

1.00

ho = hz+hp =

0.00

F = 1/2 * Ko * g s * ho 2 + Ko * ho * g L * H L =

0

m kg/m

Tracción actuante en el anillo (tensión anular) : Tf = 1/2 * F * d =

0.0

kg

(servicio)

Tu = 1,7 * Tf =

0.0

kg

(última)

#DIV/0!

cm²

0.00

cm²

Acero principal longitudinal requerido por tracción : Ash = Tu Tu / 0,9 Fy = Ashmin = 0,0025 * h o * b p = Ash colocado =

cm²

Acero vertical mínimo requerido en cada cara (estribos) : Asv = ( 0,0015*bp*100 ) / 2 =

0.00

cm²/cara

0.00

kg/cm²

0

kg/cm²

Tracción admisible en el concreto: fct adm = 0,10 f'c = E c = 15100*( f'c ) 1/2 = n = Es/Ec =

#DIV/0!

fct = ( 0,0003*Es*Ash 0,0003*Es*Ash + Tf ) / ( Ac + n Ash ) =

#DIV/0!

Tracción actuante :


kg/cm²

#DIV/0!

Página 15 de 17


EQUIPO:



Refuerzo inferior en zapata : s max

q x

q = s max - gs (hp - ht) - gc hz x = 0.5 ( bz - bp ) M = qx2/2 Mu = 1.5 * M d = hz - rec As inf

= = = = = = =

#DIV/0! #DIV/0! 0.00 #DIV/0! #DIV/0! -0.075 #DIV/0!

kg/m2 kg/m2 m kg*m/m kg*m/m m cm2 / m

#DIV/0!

= = = = = =

0 0.00 0 0 -0.050 #DIV/0!

kg/m2 m kg*m/m kg*m/m m cm2 / m

#DIV/0!

-0.90

cm2 / m

Refuerzo superior en zapata : q = gs (hp - ht) + gc hz x = 0.5 ( bz - bp ) M = qx2/2 Mu = 1.5 * M d = hz - rec As inf

q x

Refuerzo mínimo a flexión : As min = 0.0018*100*d = Chequeo por corte en zapata : V = q max ( x - d ) = Vu = 1.5 * V = Vcu = 0.85*0.53*(f'c)1/2*b*d =


#DIV/0! #DIV/0! 0

kg/m kg/m kg/m

#DIV/0!

Página 16 de 17

HOJA HOJA DE DE C LCUL LCULO O


PROYECTO: PROY. No:

EQUIPO:


NORTE

R ext R int D bp

R ext A

= = = =

0.00 0. 00 0.00 0.00 0.00

bp

D

A

R int

EJE NOMINAL PARED DEL TANQUE

COORDENADAS DEL CENTRO

N : 1129,30 E : 1254,50

PEDESTAL ANILLO DE FUNDACION ZAPATA ANILLO DE FUNDACION

PLANTA

bz hz bp hp ht Le

EJE PARED TANQUE Y ANILLO DE FUNDACION

DIA. LONG. ASTM A-307 GALVANIZADO

TANQUE BISEL 1"x1" (HORxVERT)

_ _ _ _ _ / C _ _ _ _ _ f

= = = = = =

0.00 m 0.00 m 0.00 m 0.00 m 0.00 m 0 m

MATERIAL DE RELLENO PERMEABLE GRANULAR Y NO CORROSIVO

BISEL 2"x1" (HORxVERT)

5 ) n i 1 . m 0 (

t

h

bp

p

RELLENO COMPACTADO AL 95% DE PROCTOR

h e L

11 f 7/8" x

f _____ C / _____

C / cara

z

h

0.05

CONCRETO POBRE

bz

SECCION A - A

Ф 1/2" C/ 0,15 (superior e inferior)


Página 17 de 17

m m m m

Fundaciones Anulares Tanques Cilindricos

Recommend Documents