SISTEMA DE GESTION INTEGRADO
MEMORIA DE CALCULO PARA NUEVO PIPE RACK MEMORIA DE CALCULO
OSS-EPP1-ING-CV-020-004 REVISION 0 02/02/2016
MEMORIAS DE CALCULO PARA NUEVO PIPE RACK MEMORIA DE CALCULO
PARA “MONTAJE DE PLANTA DE TRATAMIENTO TRATAMIENTO DE SOSA CAUSTICA GASTADA PARA LA REFINERÍA ESMERALDAS” ESMER ALDAS”
DISCIPLINA :
CIVIL
DOC. No :
OSS-EPP1-ING-CV-020-004
PROPIETARIO:
EP PETROECUADOR
PARA CONSTRUCCIÓN
0 E D C B A
PARA CONSTRUCCI N PARA REVISI N DEL CLIENTE PARA PARA REV REVISI ISI N DEL DEL CLIEN CLIENTE TE PARA PARA REV REVISI ISI N DEL DEL CLIEN CLIENTE TE PARA PARA REVISI REVISI N INTERDI INTERDISCIP SCIPLINA LINARIA RIA PARA REVISIÓN INTERNA
P.GOMEZ P.GOMEZ P.GOMEZ P.GOMEZ P.GOMEZ P.GOMEZ
04/02/2016 20/01/2016 21/12/2015 10/11/2015 09/11/2015 04/11/2015
M.DUQUE M.DUQUE M.DUQUE M.DUQUE M.DUQUE M.DUQUE
04/02/2016 20/01/2016 21/12/2015 10/11/2015 09/11/2015 04/11/2015
Rev No. DESC DESCRI RIPC PCII N PREP. FECHA APRO. FECHA Este Documento es propiedad de OIL SERVICES & SOLUTIONS S.A. OILSERV y contiene información confidencial. Queda expresamente prohibida su difusión, copia o uso sin autorización escrita de OIL SERVICES & SOLUTIONS S.A. OILSERV
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CONTENIDO 1. CRITERIOS DE DISEÑO 1.1 INTRODUCCION 1.2 CÓDIGOS Y ESTANDARES 1.3 MATERIALES 1.4 CARACTERÍSTICAS DEL SUELO 1.5 CARACTERÍSTICAS DEL LUGAR 1.6 PESO UNITARIO DE LOS MATERIALES 1.7 COEFICIENTE DE FRICCION 1.8 LIMITES DE DEFLEXIONES ADMISIBLES 2. DIMENSIONES 2.1 DIMENSIONES DE LA ESTRUCTURA 3. ANALISIS DEL MODELO COMPU TACIONAL
3.1 GEOMETRÍA DE LA ESTRUCTURA 3.2 ELEMENTOS ESTRUCTURALES
4. CARGAS Y COMBINACIONES DE CARGA 4.1 CARGAS PERMANENTES (D) 4.1.1 PESO DE LA ESTRUCTURA 4.1.2 PESO DE DUCTOS, GRATING Y PASAMANOS 4.2 SOBRECARGAS DE USO (L) 4.3 CARGA POR SISMO ( E ) 4.3.1 FUERZA SÍSMICA HORIZONTAL (Ex, Ey) 4.4 CARGA DE VIENTO ( W ) 4.5 COMBINACIONES DE CARGA 4.5.1 COMBINACIONES DE CARGA DE SERVICIO 4.5.2 COMBINACIONES DE CARGA ÚLTIMAS 5. ANALISIS DE RESULTADOS 5.1 DESPLAZAMIENTOS 5.2 DEFLEXIONES 5.3 EFICIENCIA DE LOS ELEMENTOS 5.4 PLACAS BASE 5.5 PERNOS DE ANCLAJE 6. CIMENTACIONES 6.1 CIMENTACIÓN ESTRUCTURA ALTA 6.2 CIMENTACIÓN ESTRUCTURA BAJA 7. ANEXOS 7.1 REPORTE DE REACCIONES PARA EL DISEÑO DE LAS FUNDACIONES
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1. CRITERIOS DE DISEÑO 1.1 INTRODUCCION El pipe rack es una estructura aporticada en acero estructural, conformada por dos pórticos longitudinales de cinco vanos cuya separación entre ejes de columna es de 2.50m y 6.00m de luz y por seis pórticos transversales de 1 vano cuya separación entre ejes de columna es de 3.20m de luz; estos pórticos fueron estructurados mediante la utilización de elementos estructurales dúctiles, conformados por columnas y vigas metálicas. La cimentación del pipe rack está conformado por zapatas aisladas, pedestales y cadenas de hormigón armado; las zapatas para los ejes A y B están cimentadas a 1.5m de profundidad medidos desde el nivel de finish grading. Para los ejes C, D, E y F, las zapatas estan cimentadas a 1.0m de profundidad medidos desde el nivel de finish grading; estas fundaciones se apoyan sobre un mejoramiento de 0.45m de espesor conformado por Slurry 1.2 CÓDIGOS Y ESTANDARES ESTANDARES 1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.2.4 1.2.5
ACI 318-05 ASCE7-05 UBC97 NEC 2014 AISC
: Requisitos de Reglamento para Concreto Estructural : Minimun Desing Loads for Buildings and Other Structures : Uniform Building Code. : Norma Ecuatoriana de la Construcción : American Institute of Steel Construction
1.3 MATERIALES MATERIALES 1.3. 1.3.1 1 Acero Acero Estruct Estructur ural: al: - fy = 2400 kg/cm²
Perfiles laminados en caliente, según ASTM A36
1.3.2 Hormigón: - f’c = 240 kg/cm² - f’c = 140 kg/cm²
(Para las fundaciones) (Para el replantillo)
1.3.3 Acero de refuerzo: - fy = 4200 kg/cm²
(Todas (Todas las varill varillas) as) : ASTM A615 Grado Grado 60
1.4 CARACTERÍSTICAS CARACTERÍSTICAS DEL SUELO Esfuerzo admisible Qadm = 100,0 kPa 10,00 t/m² (Para cargas estáticas) Esfuerzo admisible Qadm = 133,0 kPa 13,30 t/m² (Para cargas combinadas con sismo) Coeficiente de Balasto Ks = 1,20E+04 kN/m³ 1200 t/m³ K S = 120 * Qadm Para referencia de las características y capacidad admisible del suelo ver los documentos: 408005-00445-90.0-EG-REP-WPI-EPP-0513 GEOTECHNICAL FOUNDATION REPORT 408005-00445-90.1-EG-LTR-WPI-OSS-8932 REMISION ESTUDIO DE SUELOS PARA PLANTA DE SOSA GASTADA
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1.5 CARACTERÍSTICAS DEL LUGAR 1.5.1 Coeficiente sismico (Z):
0,50
(Zona Sísmica VI)
1.6 PESO UNITARIO DE LOS MATERIALES 1.6.1 Hormigón Armado: 24,0 kN/m³ 2,4 t/m³ 1.6.2 Acero: 78,5 kN/m³ -
7,85 t/m³
1.7 COEFICIENTE DE FRICCION 1.7.1 Hormigón y Suelo : 0,50 1.7.2 Acero y Acero: 0,30 1.8 LIMITES DE DEFLEXIONES ADMISIBLES 1.8.1 Deflexión (Vertical) Vigas : L / 300 Volados : L / 150 1.8.2 Desplazamiento (Horizontal) Estructura abierta : H /200 Donde :
L = Longitud de la viga H = Altura de la estructura
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2. DIMENSIONES 2.1 DIMENSIONES DE LA ESTRUCTURA Se presenta las dimensiones en planta y en elevación de La estructura.
Figura 1. PLANTAS - TOS EL+1.55, TOS EL+4.00, TOS EL+6.76, TOS EL+8.65
Figura 2. PORTICO EJE 1, PORTICO EJE 3
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Figura 3. PORTICOS EJES: A, B, C, D, E y F 3. ANALISIS DEL MODELO COMPUTACIONAL El modelo estructural incluye todos los elementos estructurales principales que conforman la estructura. 3.1 GEOMETR A DE LA ESTRUCTURA La geometría del modelo está compuesta por nudos y elementos que son aplicables para el programa SAP2000. Todos los elementos tienen asignados propiedades geométricas y propiedades del material de acuerdo a sus características reales.
Figura 4. Vista Tridimensional
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3.2 ELEMENTOS ESTRUCTURALES Los Elementos pertenecientes a la estructura fueron modelados utilizando los elementos frame dados en el programa SAP 2000. El material utilizado es: Acero ASTM A36. 4. CARGAS Y COMBINACIONES DE CARGA 4.1 CARGAS PERMANENTES (D) 4.1.1 PESO DE LA ESTRUCTURA Peso de estructura :
56,24 kN
5624 kg
(Determinado en el modelo)
4.1.2 PESO DE DUCTOS, GRATING Y PASAMANOS 0,26 kN/m² 25,5 kg/m² (Pletina soportante 25x3 mm) Grating tipo ARS - 3: 0,18 kN/m 18,0 kg/m Pasamano: Tuberias y bandejas: Esta información fue entregada por las áreas de Tubería, Eléctrica, Instrumentación y control. La carga referente a tuberías se definió considerando las tuberías llenas de agua (Fase de prueba hidrostática) y con producto (Sosa cáustica). Para las áreas de reserva en los dos niveles del rack se consideraron con tubería de la misma especificación a la diseñada e igualmente llena de agua. Para definir el peso que soportara el pipe rack se han tomado las cargas abajo indicadas. Peso considerado para primer nivel: Bandejas y cables: 600,0 Kg/m (Torre y Rack de dos (2) niveles) Bandejas y cables: 295,5 Kg/m (Rack de un (1) nivel) Tuberías con producto: 168,3 Kg/m (Torre y Rack de dos (2) niveles) Tuberías con producto: 86,0 Kg/m (Rack de un (1) nivel) Para determinar las fuerzas en cada una de las vigas cargadoras, se multiplica los valores antes indicados por el ancho cooperante de cada viga el cual es de 3,0 m, lo que da como resultado lo siguiente: Bandejas y cables: 1800.0 kg (Torre y Rack de dos (2) niveles) Bandejas y cables: 886.5 kg (Rack de un (1) nivel) Tuberías con producto: 505.0 kg (Torre y Rack de dos (2) niveles) Tuberías con producto: 258.0 kg (Rack de un (1) nivel) Peso considerado para segundo nivel: Tuberías con producto: 336,7 Kg/m (Torre y Rack de dos (2) niveles) Para determinar las fuerzas en cada una de las vigas cargadoras, se multiplica los valores antes indicados por el ancho cooperante de cada viga el cual es de 3,0 m, lo que da como resultado lo siguiente: Tuberías con producto: 1010.0 kg (Torre y Rack de dos (2) niveles)
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Figura 5. Cargas de tuberías, bandejas, grating y pasamanos. [ D (t,m)] 4.2 SOBRECARGAS DE USO (L) Es la carga debida a la operación y uso de la construcción, y en general, todo aquello que no tiene una posición fija y definitiva en la misma. Se consideró la informacion de la Norma Ecuatoria de Construcción (NEC 2014), numeral 4.2.1: Sobrecarga de uso:
1,40 kN
= 0,14 t
(Todas las superficies de cubiertas sujetas a mantenimiento de trabajadores)
Figura 6. Cargas de Uso [L (t,m)]
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4.3 CARGA POR SISMO ( E ) 4.3.1 FUERZA S SMICA HORIZONTAL (Ex, Ey) Calculo en base a la norma NEC-2014 Z= 0,50 Factor de zona sísmica VI I= 1,00 Factor de importancia R = 3,00 Respuesta estructural (nave industrial) fe 0,90 Factor de irregularidades fp 1,00 n = 1,80 Coeficiente de zonificación sismica - region costa 0,85 Tipo de Suelo: E Fa Sa= n*Z*Fa = 0,77 Aceleracion sismica V = V =
Sa*I/ (R*fe*fp) We 0,285 *We =
Cálculo en base al UBC 97 Factor de zona Factor de importancia
= 0,285 We
Cortante Basal
Z= 0,4 I= 1,00 R= 3,6 Respuesta estructural Coeficiente sísmico (Ca, Cv) Ca= 0,4 Cv= 0,6 Factor (Na, Nv) Na= 1,0 Nv= 1,0 Vx(max) = {2.5*Ca*I/R)}We = 0,278 We Vx(min) = {0.11*Ca*I}We = 0,044 We We = Peso equipo + 25% Carga Viva
( Zona 4 en UBC97, tabla 16-I ) ( UBC97, tabla 16-K ) (tabla 16-P - Estantes de almacenamiento) Na ( UBC97, tabla 16-Q ) Nv ( UBC97, tabla 16-R ) ( UBC97, tabla 16-S ) ( UBC97, tabla 16-T )
Figura 7. Definición de cargas de Sismo en X y Sismo en Y [Ex, Ey]
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4.4 CARGA DE VIENTO ( W ) Calculo en base a la norma NEC-2014 V= 28,0 m/s ( 101 km/h ) = 0,90 Vb= 25,2 m/s = 1,25 kg/m³ Ce= 1,00 Cf= 0,80 P = 317,52 N/m² = 0,032 t/m²
Velocidad instantanea maxima del viento Coeficiente de corrección (Categoria B) Velocidad corregida del viento
Densidad del aire Coeficiente de entorno/altura Coeficiente de forma Presión del viento (1/2*r*Vb2*Ce*Cf)
Distribucion de las cargas de viento Perfil Carga IPE160 & HEB160 0,005 t/m IPE200 0,006 t/m L60x4 0,002 t/m HEB140 0,005 t/m
Figura 8. Cargas de Viento en la dirección X [Wx (t,m)]
Figura 9. Cargas de Viento en la dirección Y [Wy (t,m)]
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4.5 COMBINACIONES DE CARGA 4.5.1 COMBINACIONES DE CARGA DE SERVICIO Ra1= Ra2= Ra4= Ra5= Ra6= Ra8=
D D+ L D + 0.75 L D ± (W o 0.7 E) D + 0.75 L ± 0.75(W o 0.7E) 0.6 D ± (W o 0.7 E)
4.5.2 COMBINACIONES DE CARGA LTIMAS Ru1= Ru2= Ru4= Ru5= Ru6= Ru7=
1,4 1,2 1,2 1,2 0,9 0,9
D D + 1,6 L D + L + 1,0 W D + L ± 1,0 E D ± 1,0 W D ± 1,0 E
Donde, D : Carga permanente L : Sobrecarga de uso E: Carga de Sismo W: Carga de viento
5. ANALISIS DE RESULTADOS 5.1 DESPLAZAMIENTOS Según lo indicado en el numeral 1.8, los desplazamientos máximos permisibles, deben ser: Columnas:
H/200
Donde: H = Altura de la columna
SISMO Ex
SISMO Ey
SISMO Ex
SISMO Ey
Figura 10. Deformaciones por SISMO (Ex), (Ey)
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Estructura Nudo Estructura alta Estructura baja
107 36
Caso SISMO X SISMO Y SISMO X SISMO Y
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Chequeo de desplazamientos Δ (mm) Altura H (mm) Δ admisible (mm) Chequeo 15,41 OK 8450 H/200 = 42,25 17,13 OK 9,82 OK 3800 H/200 = 19,00 7,17 OK
5.2 DEFLEXIONES Según lo indicado en el numeral 1.8, las deflexiones máximas permisibles (en estado límite de servicio) deben ser: Vigas:
L/300 L/150 (Volados)
Donde: L = Vano de la viga
Sismo Ey
Combinacion Ra2
Figura 11. Deflexiones - Vigas EL+1.55
Sismo Ey
Combinacion Ra2
Figura 12. Deflexiones - Vigas EL+4.00
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Sismo Ey
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Sismo Ey
Cominación Ra2
Cominación Ra2
Figura 13. Deflexiones - Vigas EL+6.76, EL+8.66
Estructura Nudo Pipe rack EL+1.55 Pipe rack EL+4.00 Pipe rack EL+6.76 Pipe rack EL+8.65 Pipe rack EL+1.55 Pipe rack EL+4.00 Pipe rack EL+6.76 Pipe rack EL+8.65
Caso
Chequeo de deflexiones (mm) Longitud L (mm)
Δ
Δ
admisible (mm) Chequeo
113
Ra2
16,90
6000
L/300 = 20,00
OK
115
Ra2
10,92
6000
L/300 = 20,00
OK
18
Ra2
5,11
3200
L/300 = 10,67
OK
2
Ra2
1,58
3200
L/300 = 10,67
OK
0,92
6000
L/300 = 20,00
OK
1,32
6000
L/300 = 20,00
OK
2,36
450
L/150 = 3,00
OK
1,20
550
L/150 = 3,67
OK
55 53 87 28
Sismo Ey Sismo Ey Sismo Ey Sismo Ey
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5.3 EFICIENCIA DE LOS ELEMENTOS
Figura 14. Eficiencias - Vigas EL+1.55
Figura 15. Eficiencias - Vigas EL+4.00
Figura 16. Eficiencias - Vigas EL+6.76, EL+8.65
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Figura 17. Eficiencias - Vigas y Columnas Portico eje 1
Figura 18. Eficiencias - Vigas y Columnas Portico eje 3
Figura 19. Eficiencias - Vigas y Columnas Portico ejes A y B
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Figura 20. Eficiencias - Vigas y Columnas Portico ejes C, D, E y F 5.4 PLACAS BASE 5.4.1 ESTRUCTURA BAJA DISEÑO DE PLACAS BASE CON ASD DATOS: Reacción P= 4635 kgs Momento M= 66982 kgs*cm Corte horiz. FH= 864 kgs Ancho col. Xcol= 14.0 cm Alto col. Zcol = 14.0 cm Espesor ecolx = Espesor ecolz= Hormigón f'c= 240.00 kg/cm² Acero Fypl= 2530.00 kg/cm² Ancho placa X.pl = 30.0 cm Alto placa Z.pl = 30.0 cm sfuerzo adm. Fbpl= 1897.50 kg/cm² Esfuerzo adm. fc= 84.00 kg/cm²
COMBINACIÓN Ra5y1 RESUMEN PLACA TIPO
Placa a traccion DISEÑO DE PLACA Excentricidad e = Esfuerzo axial fo= Excent. e crítx = Esfuerzo f p x = Esfuerzo f n x = Esfuerzo f máxx = Carga qx = Volado Lx = Momento M1x = Momento M2x = Espesor tpl x= Excent. e crítz = Esfuerzo f p z = Esfuerzo f n z = Esfuerzo f máxz = Carga qz = Volado Lz = Momento M1z = Momento M2z = Espesor tpl z= Espesor asum. tpl =
14.5 cm 5.15 kg/cm² 5.0 cm 20.04 kg/cm² -9.74 kg/cm² 20.04 kg/cm² 0.99 kgs/cm³ 8.4 cm 18068.1 kgs*cm 17963.3 kgs*cm
1.4 cm 5.0 cm 20.04 kg/cm² -9.74 kg/cm² 20.04 kg/cm² 0.34 kgs/cm³ 8.4 cm 19960.1 kgs*cm 12287.0 kgs*cm
1.5 cm 2.0 cm
NO REQUIERE COSTILLAS
SECCION DE PLACA: X.pl= 300 mm Z.pl= 300 mm t.pl= 20mm PERNOS DE ANCLAJE: 4 pernos de 20 mm (sin pernos) PESO= 14.13 kgs
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5.4.2 ESTRUCTURA ALTA DISEÑO DE PLACAS BASE CON ASD DATOS: Reacción P= 14776 kgs Momento M= 221662 kgs*cm Corte horiz. FH= 2091 kgs Ancho col. Xcol = 16.0 cm Alto col. Zcol= 16.0 cm Hormigón f'c= 240.00 kg/cm² Acero Fypl= 2530.00 kg/c m² Ancho placa X.pl = 35.0 cm Alto placa Z.pl= 35.0 cm sfuerzo adm. Fbpl= 1897.50 kg/c m² Esfuerzo adm. fc= 84.00 kg/cm² Placa a traccion DISE O DE PLACA Excentricidad e = 15.0 cm Esfuerzo axial fo= 12.07 kg/cm² Excent. e crítx = 5.8 cm Esfuerzo f p x = 43.09 kg/cm² Esfuerzo f n x = -18.96 kg/cm² Esfuerzo f máxx = 43.09 kg/cm² Carga qx = 1.77 kgs/cm³ Volado Lx = 9.9 cm Momento M1x = 63871.6 kgs*cm Momento M2x = 62207.5 kgs*cm Espesor tpl x= 2.5 cm Excent. e crítz= 5.8 cm Esfuerzo f p z= 43.09 kg/cm² Esfuerzo f n z= -18.96 kg/cm² Esfuerzo f máxz= 43.09 kg/cm² Carga qz = 0.69 kgs/cm³ Volado Lz = 9.9 cm Momento M1z= 70007.1 kgs*cm Momento M2z= 43800.9 kgs*cm Espesor tpl z= 2.6 cm Espesor asum. tpl = 2.5 cm la placa requiere costillas DISEÑO DE COSTILLAS Módulo req. Sreq x= 33.66 cm³ Altura hcx = 15.0 cm Espesor e cx = 1.0 cm ( 2 costillas ) Espesor etcx = 2.0 cm Area Acx = 30.00 cm² Distancia Ycx = 10.0 cm Area Apl x = 87.50 cm² Dist. Ypl x = 1.3 cm istancia e.n.e. Yx= 3.48 cm Inercia Ix = 2318.51 cm4 Módulo cal. Scal x= 165.41 cm³ Sreq z= 36.89 cm³ Altura hcz= 15.0 cm Espesor e cz= 1.00 cm ( 2 costillas ) Espesor etcz= 2.0 cm Area Acz= 30.00 cm² Distancia Ycz= 10.0 cm Area Apl z= 87.50 cm² Distancia Ypl z= 1.3 cm istancia e.n.e. Yz= 3.48 cm Inercia Iy= 2318.51 cm4 Módulo cal. Scal z= 165.41 cm³
COMBINACIÓN Ra5y3
RESUMEN PLACA TIPO
SECCION DE PLACA: X.pl= 350 mm Z.pl= 350 mm t.pl= 25mm SECCION DE COSTILLAS Costx: Cant.= 4 u hc= 150mm ec= 10mm SECCION DE COSTILLAS Costz: Cant.= 4 u hc= 150 mm ec= 10 mm PERNOS DE ANCLAJE: 8 pernos de 25 mm PESO= 31.11 kgs (sin pernos)
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5.5 PERNOS DE ANCLAJE 5.5.1 ESTRUCTURA BAJA Para el diseño de esta cimentación se considera la combinación más critica, que es: Joint Text
OutputCase Text 82 Ru5x 3
TABLE: Joint Reactions F2 F3 Tonf Tonf 0.4055 1.6979
F1 Tonf -1.1753
M1 Tonf-m -0.19571
M2 M3 Tonf-m Tonf-m - 0.91247 - 0.00008278
Se considera que la estructura va a estar anclada a la fundación con 4 pernos de anclaje, por lo tanto el momento (M2) hace que 2 pernos esten solicitados a tracción y los otros 2 pernos a compresión; y además que la fuerza cortante (F1) se reparte proporcionalmente a los pernos; en base a este análisis se tiene las siguientes fuerzas para comprobar los pernos de anclaje. Pu = M2/s1 = 0.91247 / 0.21 Vu = F1/2 = 1.1753 / 2 DISEÑO DE PERNO S ANC LAJE PRE-INSTALADOS CO EFICIENTE POR S ISMO
= =
4,35 t = 4345,1kg 0,59 t = 587,7kg
COMBINACION: Ru5x3
1.00
B
TRACCION
c2 s2
f=
RESISTENCIA DEL ACERO A LA TRACCIO N
f´c
Fya
Pu
Vu
kg/cm2
kg/cm2
kg
kg
# filas
# col
4345.1
587.65
1.0
2.0
240
2531.1
perno s
s1=
0.0cm
do (mm)
nt
19.1
10
Futa
Ase
Nsa
f Nsa
kg/cm 2
cm 2
kg
kg
4809
2.16
20753.7
21.0cm =s2
f=
c1'
B
c1
1.5 hfa
c1'
c2
1.5 hfb
c2'
e' N
cm
cm
cm
cm
cm
cm
cm
cm
cm
cm
35.0
45.0
45.0
12.0
33.0
12.0
12.0
12.0
12.0
0.0
1.00
h' ef
A Nco
Nb
A Nc
YecN
YedN
YcN
YcpN
Ncbg
f Ncbg
AsREQ
# Varillas
cm
cm2
kg
cm 2
kg
kg
cm2
f 16
6013
4209
2025
1.00
0.80909
A
0.70
A
15986
s1
15565
h ef
4356
c1
OK: >Pu
RESISTENCIA AL ARRANC AMIENTO DEL CONC RETO A LA TRACCI
22.0
1.00
YcN=1.00 Para anclajes localizados en concreto con fisuracion
1.00 22.00
l
1.38
Vu Pu
1
CALCULAR As
hef
YcN=1.25 Para anclajes localizados en concreto sin fisuracion
ha
RESIST. A LA EXTRACCION POR DESLIZAMIENTO
PERNO CON CABEZA
A brg
YcN
cm 2 4.221 eh
1.00 YcN
RESIST. AL DESPRENDIMIENTO LATERAL
Np
N pn
f N pn
Ca1
Nsb
Nsbg
kg
kg
kg
cm
kg
kg
8105
8105
11347 OK: >Pu
Np
N pn
c2'
0.75
12.0
8116
10484
f Nsbg kg 7338.6 OK: >Pu
f N pn
YcN=1.0
Para anclajes localizados en concreto con fisuracion
YcN=1.4
Para anclajes localizados en concreto sin fisuracion
CORTE AC ERO
Vsa
fVsa
ha
e' N
Ca1
AVco
Vb
AVc
kg
kg
cm
cm
cm
cm2
kg
cm2
8094
60
0
12.0
6226.12
f=
648.0
2829.2
810.0
YecV 1.00
YedV 0.90
YcV 1.00
0.70
RESIST. AL DESPREND.
Vcbg
fVcbg
K cp
Vsbg
fVsbg
kg
kg
kg
kg
kg
3182.8
2228.0
2.0
12026
8418
40.00 OK: >Vu Y cN=1.0 Para anclajes localizados en concreto con fisuracion 1.00 OK: >Vu OK: >Vu ara anc a es oca za os en concreto con surac on con re uerzo sup ementar o consstente en arras e ametro no. o YcN=1.2 0.65 ma or Para anclajes localizados en concreto con fisuracion con refuerzo suplementario consistente en barras de diametro no. 13 o YcN=1.4 mayor y confinado con estribos espaciados a no mas de 100mm
INTERACCION CABEZ
JOTA
f Nn
f Nn
fVn
kg
kg
kg
7338.6
f=
RESISTENCIA AL ARRANC AMIENTO DEL C O NCRETO
4938.4
TRACCION-CORTE PERNO CABEZA
2 22 8. 0
Nu/f Nn
PERNO JOTA
Vu/fVn Nu/f Nn
Vu/fVn
0 .5 92 1 0 .2 63 8
0 .8 7 98 6 0 .2 6 38
OK
OK
Como conclusión de la comprobación de los pernos de anclaje de la hoja de calculo anterior, se tiene que cumple con todas las verificaciones, siendo la interacción tracción-corte igual a 0.85 que es menor a 1.0. Ademas se considera la armadura del pedestal como refuerzo para contrarestar el arrancamiento del concreto a la tracción.
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5.5.2 ESTRUCTURA ALTA Para el diseño de esta cimentación se considera la combinación más critica, que es: Joint Text
TABLE: Joint Reactions F1 F2 F3 Tonf Tonf Tonf 0.1283 -2.8964 20.0899
OutputCase Text 104 Ru5y3
M1 Tonf-m 3.12533
M2 Tonf-m 0.18786
M3 Tonf-m 0.00056
Se considera que la estructura va a estar anclada a la fundación con 8 pernos de anclaje, por lo tanto el momento (M1) hace que 3 pernos esten solicitados a tracción y los otros 3 pernos a compresión; y además que la fuerza cortante (F2) se reparte proporcionalmente a los pernos; en base a este análisis se tiene las siguientes fuerzas para comprobar los pernos de anclaje. Pu = M1/s1 = 3.12533 / 0.25 Vu = F2/2 = 2.8964 / 2 DISEÑO DE PERNO S ANC LAJE PRE-INSTALADOS CO EFICIENTEPO R SIS MO
= =
12,50 t = 12501,3kg 1,45 t = 1448,2kg
COMBINACION: Ru5y3
1.00
B
TRACCION
c2 s2
f=
RESISTENCIA DEL ACERO A LA TRACC ION
f´c
Fya
Pu
Vu
kg/cm2
kg/cm2
kg
kg
240
2531.1
12501
perno s # filas
1448.2 s1=
1.0 0.0cm
# col
do (mm)
3.0
25.4
nt 8
0.75
Futa
Ase
Nsa
f Nsa
c1
kg/cm 2
cm 2
kg
kg
s1
4809
3.91
56381
12.5cm =s2
42286
f=
0.70
c1'
h ef
A
B
c1
1.5 hfa
c1'
c2
1.5 hfb
c2'
e' N
cm
cm
cm
cm
cm
cm
cm
cm
cm
cm
50.0
50.0
50.0
12.5
37.5
12.5
12.5
12.5
12.5
0.0
h' ef
A Nco
Nb
A Nc
YecN
YedN
YcN
Y cpN
Ncbg
f Ncbg
AsREQ
# Varillas
cm
cm2
kg
cm 2
kg
kg
cm 2
f 16
6885
4820
5625
19365
2500
1.00
A
OK: >Pu
RESISTENCIA AL A RRANCAMIENTO DEL CO NCRETO A LA TRACCIO
25.0
0.8
1.00
Y cN=1.00 Para anclajes localizados en concreto con fisuracion
1.00 25.00
l
Vu
1.00
3.97
Pu
2
CALCULAR As
hef
Y cN=1.25 Para anclajes localizados en concreto sin fisuracion
ha
RESIST. A LA EXTRACCION POR DESLIZAMIENTO
PERNO CON CABEZA
A brg cm
Y cN
2
100.0 eh
Y cN
RESIST. AL DESPRENDIMIENTO LATERAL
Np
N pn
f N pn
Ca1
Nsb
Nsbg
kg
kg
kg
cm
kg
kg
1.00 192000 192000 Np
N pn
c2'
403200 OK: >Pu
12.5
41150
48009
f Nsbg kg 33606.2 OK: >Pu
f N pn
Y cN=1.0
Para anclajes localizados en concreto con fisuracion
Y cN=1.4
Para anclajes localizados en concreto sin fisuracion
CORTE AC ERO
Vsa
fVsa
ha
e' N
Ca1
AVco
Vb
AVc
kg
kg
cm
cm
cm
cm2
kg
cm2
60
0
12.5
11276.2
f=
f=
RESISTENC IA AL ARRANC AMIENTO DEL C O NC RETO
21989
703.1
3473.2
937.5
YecV 1.00
YedV 0.90
Y cV 1.00
0.70
RES IST. AL DES PREND.
Vcbg
fVcbg
K cp
Vsbg
kg
kg
kg
kg
4167.8
2917.5
2.0
13771
fVsbg kg 9639
40.00 OK: >Vu Y cN =1.0 Para anclajes localizados en concreto con fisuracion 1.00 OK: >Vu OK: >Vu ara anc a es oca za os en concreto con surac on con re uerzo sup ementar o cons stente en arras e ametro no. o YcN =1.2 0.65 ma or Para anclajes localizados en concret o con fisuracion con refuerzo suplementario consistente en barras de diametro no. 13 o YcN =1.4 mayor y confinado con estribos espaciados a no mas de 100mm
INTERACCION CABEZ
JOTA
f Nn
f Nn
fVn
kg
kg
kg
33606.2 13169.0
TRACCION-CORTE PERNO CABEZA
2917.5
Nu/f Nn
PERNO JOTA
Vu/fVn Nu/f Nn
0.372 0.4964 OK
Vu/fVn
0 .9 49 3 0 .4 96 4 FALLA
Como conclusión de la comprobación de los pernos de anclaje de la hoja de calculo anterior, se tiene que cumple con todas las verificaciones, siendo la interacción tracción-corte igual a 0.87 que es menor a 1.0. Ademas se considera la armadura del pedestal como refuerzo para contrarestar el arrancamiento del concreto a la tracción.
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6. CIMENTACIONES La información para el diseño de las cimentaciones se obtinen de las reacciones que reportan el analisis de la estructural del PIPERACK realizado con el SAP2000. (Ver Anexo )
6.1 CIMENTACI N ESTRUCTURA ALTA Para el diseño de esta cimentación se considera la combinación más critica, que son: TABLE: Joint Reactions Joint Text
OutputCase Text 74 Ra5x2 102 Ra8y1 104 Ra5y3
F1
F2
Tonf 1.2109 -0.0667 0.0939
F3
Tonf 0.0281 -1.5074 -2.0907
M1
Tonf -0.3764 -3.9545 14.7764
M2
Tonf-m 0.31471 1.94793 2.21662
M3
Tonf-m Tonf-m 1.05162 0.00007006 -0.10925 0.00038 0.13504 0.00038
6.1.1 DIMENSIONES Y(2)
Z My
0,20 m #
# m # ,9
#
X(1) #
0
#
Mx #
# #
X
# 1
0,30 m = B
L= 1,50 m 0,50 m L= 1,50 m 6.1.2 ESFUERZOS EN EL SUELO Peso especi fi Horm. Suel o h s 3
t/m 2.40 2.40 2.40
3
t/m 1.80 1.80 1.80
Pe so cimen Wf
P
Mvx
Mvy
ex
ey
t
t
t-m 0.31 1.95 2.22
t-m 1.05 0.11 0.14
m 0.04 0.43 0.10
m 0.13 0.02 0.01
8.51 8.51 8.51
Cargas actuantes
8.13 4.55 23.28
Excentricidades
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Esfuerzo en el suel o Alrededor del eje X o eje (1) Alrededor del eje Y o eje (2) P/A+ x P/A- x %Compre P/A+ y P/A- y %Compre 2
t/m 3.19 3.88 10.63
2
2
sio
t/m 2.51 0.00 5.71
100 82 100
2
t/m 4.32 1.75 8.37
t/m 1.38 1.45 7.97
sio 100 100 100
Como se puede ver en la tabla de reacciones para la combinación Ra8y1 existe carga de tracción, que originan una excentricidad mayor a B/6, por lo que se verifica que el 82% de la base esta trabajando a compresión, que es mayor al 80% que recomiendad las normas y/o publicaciones de diseño de cimentaciones El esfuerzo del suelo máximo de 10.63 t/m , se produce en la combinación Ra5y3, el cual es menor al esfuerzo del suelo admisible de 13.3 t/m2. CALCULO DEL ACERO DE REFUERZO A= 0,70 m
(Qmin)= 5,71 t/m²
(Qmax) = 10,63 t/m² Q1= 8,82 t/m²
M = (Q1 x A2)/2 + [(Qmax-Q1) x A]/2 x (2/3)A V = Q1 x A + [(Qmax-Q1) x A]/2 Mu = 1.5 x M Vu = 1.5 x V
= =
2,46 t-m 6,81 t
= 3,68 t-m = 10,21 t
FLEXION Materiales : f´c = Sección: b = 100cm
4200 kg/cm²
fy =
h = 30cm 368000 kg-cm
Momento : Mu = Acero: f= 0.9
240 kg/cm²
Recub.= 5cm
ACI 9.3.2.1
2 r =[0.85(f'c)/fy]{1-√[1-(2Mu)/(f(0.85)(b)(d )(f'c))]}=
As cal = r bd = 0.001583 x 100 x 25 = 4/3 As cal =
d = 25cm
4/3x3.96=
USE : (1 Ø14 @ 200)=
3.96 cm²/m
5.28 cm²/m
As min = r minbd = 0.0033x100x25= As temp = 0.0018bh =
0.00158
8.33 cm²/m
0.0018x100x30= 7.70 cm²/m
5.40 cm²/m
> 5.40 cm²/m
<---Mandatorio OK
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CORTE Vu(max) = f Vc=
10.210 t
0.75x0.53x√f'cxbxd = 0.75 x 0.53 x √ 240x100x25 =
15.40 t
>
10.210 t
O.K
6.1.3 DISE O DE LA CADENA DE AMARRE Para el diseño de las cadenas de amarre se consideran las fuerzas axiales F1 y F2, que no fueron considerados para determinar el esfuerzo del suelo calculado en el literal anterior. Fu = 1.5 x 2.0907 = 3,14 t = 3136,1 kg Anec = Fu / (0.9xFy) = 0,83 cm² Uso cadena 0.25 x 0.25 , armado con: 4 f 12mm =
4,52 cm²
> 0,83 cm² OK
6.2 CIMENTACI N ESTRUCTURA BAJA Para el diseño de esta cimentación se considera la combinación más critica, que son: TABLE: Joint Reactions Joint Text
OutputCase Text 76 Ra6y2 77 Ra5y1 82 Ra5x 3
F1
F2
Tonf -0.3638 -0.3047 - 0.8401
F3
Tonf 0.5519 -0.6247 0.2931
M1
Tonf 4.6352 3.0483 1.3125
M2
Tonf-m -0.43411 0.66982 - 0.13804
M3
Tonf-m Tonf-m -0.25829 -0.0001 -0.24858 0.00016 -0.64011 -0. 00005624
6.2.1 DIMENSIONES Y(2)
Z My
0,20 m #
# m # ,1
#
X(1) #
0
#
Mx #
# #
X
1
#
0,30 m = B
L= 1,50 m 0,45 m L= 1,50 m
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6.2.2 ESFUERZOS EN EL SUELO Peso especi fi Horm. Suel o h s 3
t/m 2.40 2.40 2.40
Pe so cimen Wf
P
Mvx
Mvy
ex
ey
t
t
t-m 1.10 1.42 0.49
t-m 0.69 0.61 1.65
m 0.14 0.22 0.10
m 0.09 0.09 0.35
3
t/m 1.80 1.80 1.80
Cargas actuantes
3.45 3.45 3.45
8.08 6.50 4.76
Excentricidades
Esfuerzo en el suel o Alrededor del eje X o eje (1) Alrededor del eje Y o eje (2) P/A+ x P/A- x %Compre P/A+ y P/A- y %Compre 2
t/m 8.54 8.71 4.51
2
t/m 1.26 0.00 1.27
2
sio 100 90 100
t/m 6.57 5.42 7.15
2
t/m 3.23 2.46 0.00
sio 100 100 81
Como se puede ver en la tabla de reacciones para las combinaciones Ra5y1 y Ra5x3 existe carga de tracción, que originan una excentricidad mayor a B/6, por lo que se verifica que el 80% de la base esta trabajando a compresión, que es mayor o igual al 80% que recomienda las normas y/o publicaciones de diseño de cimentaciones El esfuerzo del suelo máximo de 8.54 t/m , se produce en la combinación Ra6y2, el cual es menor al esfuerzo del suelo admisible de 13.3 t/m2. CALCULO DEL ACERO DE REFUERZO A= 0,33 m
(Qmin)= 1,26 t/m²
(Qmax) = 8,54 t/m² Q1= 6,39 t/m²
M = (Q1 x A )/2 + [(Qmax-Q1) x A]/2 x (2/3)A V = Q1 x A + [(Qmax-Q1) x A]/2 Mu = 1.5 x M Vu = 1.5 x V
= =
0,41 t-m 2,43 t
= 0,62 t-m = 3,64 t
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FLEXION Materiales : f´c = Sección: b = 100cm Momento : Mu = Acero: f= 0.9
240 kg/cm²
62000
4200 kg/cm²
fy =
h = 30cm
Recub.= 5cm
kg-cm
ACI 9.3.2.1 2
r =[0.85(f'c)/fy]{1-√[1-(2Mu)/(f(0.85)(b)(d )(f'c))]}=
As cal = r bd =0.000263 x 100 x 25 = 4/3 As cal =
d = 25cm
4/3x0.66=
0.66 cm²/m
0.88 cm²/m
As min = r minbd = 0.0033x100x25= As temp = 0.0018bh =
8.33 cm²/m
0.0018x100x30=
USE : (1 Ø14 @ 200)=
0.00026
7.70 cm²/m
5.40 cm²/m
<---Mandatorio
> 5.40 cm²/m
OK
CORTE Vu(max) = f Vc=
3.640 t
0.75x0.53x√f'cxbxd = 0.75 x 0.53 x √ 240x100x25 =
15.40 t
>
3.640 t
O.K
No se diseña de las cadenas de amarre para esta cimentación, debido a que las fuerzas axiales F1 y F2, ya fueron considerados para determinar el esfuerzo del suelo calculado en el literal anterior. 7. ANEXOS 7.1 REPORTE DE REACCIONES PARA EL DISE O DE LAS FUNDACIONES Joint Text 74 74 74 74 74 74 74 74 74 74 74 74 74 74 74 74 74
OutputCase Text Ra1 Ra2 Ra4 Ra5x1 Ra5x2 Ra5y1 Ra5y2 Ra6x1 Ra6x2 Ra6y1 Ra6y2 Ra8x1 Ra8x2 Ra8y1 Ra8y2 Ra5x3 Ra5x4
TABLE: Joint F1 F2 Tonf Tonf 0.4303 0.3599 0.4503 0.382 0.4453 0.3765 -0.274 0.0487 1.2109 0.0281 0.3346 - 0.7086 0.0806 1.4346 -0.083 0.1431 1.0308 0.1277 0.3735 - 0.4249 0.1831 1.1825 -0.4462 -0.0952 1.0388 -0.1158 0.1624 - 0.8526 - 0. 0915 1.2906 -0.3502 0.6917 1.1347 0.6711
Reactions F3 M1 Tonf Tonf-m 4.0749 -0.11566 4.4349 -0.12515 4.3449 -0.12278 7.9612 0.29545 -0.3764 0.31471 4.384 1.28392 6.267 -1.521 7.2597 0.18556 1.0065 0.2 4.5767 0.9269 5.989 - 1.17679 6.3313 0.34172 -2.0063 0.36097 2.754 1.33018 4.6371 - 1.47474 8.5261 -0.54602 0.1885 -0.52677
M2 Tonf-m 0.21994 0.23096 0.22821 -0.5432 1.05162 0.09495 -0.13352 -0.34415 0.85197 0.13447 - 0.03689 -0.63118 0.96365 0.00698 - 0.2215 -0.61174 0.98308
M3 Tonf-m -0.00004784 -0.00004869 -0.00004848 0.00005525 0.00007006 0.00032 -0.00042 0.00002884 0.00003995 0.00023 - 0.00033 0.00007439 0.0000892 0.00034 - 0.0004 -0.00017 -0.00015
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MEMORIA DE CALCULO PARA NUEVO PIPE RACK MEMORIA DE CALCULO 74 74 74 74 74 74 74 74 74 74 74 74 74 74 74 74 74 74 74 74 74 74 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75
Ra5y3 Ra5y4 Ra6x3 Ra6x4 Ra6y3 Ra6y4 Ra8x3 Ra8x 4 Ra8y3 Ra8y4 Ra5x5 Ra5x6 Ra5y5 Ra5y6 Ra6x5 Ra6x6 Ra6y5 Ra6y6 Ra8x5 Ra8x6 Ra8y5 Ra8y6 Ra1 Ra2 Ra4 Ra5x1 Ra5x2 Ra5y1 Ra5y2 Ra6x1 Ra6x2 Ra6y1 Ra6y2 Ra8x1 Ra8x2 Ra8y1 Ra8y2 Ra5x3 Ra5x 4 Ra5y3 Ra5y4 Ra6x3 Ra6x4 Ra6y3 Ra6y4 Ra8x 3 Ra8x4
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SISTEMA DE GESTION INTEGRADO
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SISTEMA DE GESTION INTEGRADO
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SISTEMA DE GESTION INTEGRADO
MEMORIA DE CALCULO PARA NUEVO PIPE RACK MEMORIA DE CALCULO 78 78 78 78 78 78 78 78 78 78 78 78 78 78 78 78 78 78 78 78 78 78 78 78 78 78 78 78 78 78 78 78 78 78 78 78 79 79 79 79 79 79 79 79 79 79 79
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OSS-EPP1-ING-CV-020-004 REVISIÓN 0 04/02/2016
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SISTEMA DE GESTION INTEGRADO
MEMORIA DE CALCULO PARA NUEVO PIPE RACK MEMORIA DE CALCULO
OSS-EPP1-ING-CV-020-004 REVISIÓN 0 04/02/2016
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-0.000002
Página 29 de 34
SISTEMA DE GESTION INTEGRADO
MEMORIA DE CALCULO PARA NUEVO PIPE RACK MEMORIA DE CALCULO
OSS-EPP1-ING-CV-020-004 REVISIÓN 0 04/02/2016
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Página 30 de 34
SISTEMA DE GESTION INTEGRADO
MEMORIA DE CALCULO PARA NUEVO PIPE RACK MEMORIA DE CALCULO 81 Ra5x6
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0.000007107
Página 31 de 34
SISTEMA DE GESTION INTEGRADO
MEMORIA DE CALCULO PARA NUEVO PIPE RACK MEMORIA DE CALCULO
OSS-EPP1-ING-CV-020-004 REVISIÓN 0 04/02/2016
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Página 32 de 34
SISTEMA DE GESTION INTEGRADO
MEMORIA DE CALCULO PARA NUEVO PIPE RACK MEMORIA DE CALCULO
OSS-EPP1-ING-CV-020-004 REVISIÓN 0 04/02/2016
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