PROYECTO:
NOMBRE DEL PROYECTO
CLIENTE:
NOMBRE DEL CLIENTE
TANQUE :
REVISADO:
ESPECIALIDAD:
ESTRUCTURAS
T-XXXXXX
FECHA:
ELABORADO:
CALCULOS ESTRUCTURALES
XX XX XX/XX/XX
FUNDACION ANULAR PARA TANQUES
PAGINA:
DISEÑO DE FUNDACION ANULAR PARA TANQUE CILINDRICO METALICO (Ref.: PDVSA JA-221; FJ-251; API 650. ANILLO SECCION RECTANGULAR)
1. DATOS PARA EL DISEÑO
d H gL HL Ws Xs Wr tm tb gs f 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:
= = = = = = = = = = = = = = = =
21.34 9.60 1,000 9.30 40,317 4.80 22,405 8.00 10.00 1,800 32 1.50 2.00 210 2,500 4,200
m m kg/m³ m kg m kg mm mm kg/m³ ° kg/cm² kg/cm³ kg/cm² kg/m³ kg/cm²
masa flexible (efecto convectivo)
9.30
X2
W1 X1
9.60
W2
21.34
131GD03 (13/03/01)
masa solidaria (efecto impulsivo)
PROYECTO:
NOMBRE DEL PROYECTO
CLIENTE:
NOMBRE DEL CLIENTE
TANQUE :
REVISADO:
ESPECIALIDAD:
ESTRUCTURAS
T-XXXXXX
FECHA:
ELABORADO:
CALCULOS ESTRUCTURALES
XX XX XX/XX/XX
FUNDACION ANULAR PARA TANQUES
PAGINA:
2. CALCULO DE PESOS y ALTURAS EFECTIVOS
(Ref. Sección 5, PDVSA FJ-251 Feb 99)
Pesos efectivos Peso total del líquido:
W = pd2HLgL/4 =
3,326,302
d/HL =
kg
2.29
W1 / W = tanh (0,866 (d / H L))
=
0.485
W2 / W = 0,23 (d / H L) tanh (3,67 / (d / H L)) =
0.486
0,866 (d / H L)
W1 =
1,612,157
kg
W2 =
1,617,829
kg
Alturas efectivas
X1 / H L = 0,5 - 0,094*(d / H L) = X2 / H L =
1 -
0.375
cosh (3,67 / (d / H L)) - 1
=
0.585
(3,67 / (d / H L)) senh (3,67 / (d / H L)) X1 =
3.49
m
X2 =
5.44
m
3. CALCULO DE FUERZAS SISMICAS
(Ref. PDVSA JA-221 y FJ-251 Feb 99)
Parámetros que definen la zona sísmica Ubicación de la estructura:
Leona, Edo. Anzoategui
a* = g =
51 4.5
cm/s2
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 = 131GD03 (13/03/01)
no inflamable
A
Tabla 4.1 PDVSA JA-221
PROYECTO:
NOMBRE DEL PROYECTO
CLIENTE:
NOMBRE DEL CLIENTE
TANQUE :
REVISADO:
ESPECIALIDAD:
ESTRUCTURAS
T-XXXXXX
FECHA:
ELABORADO:
CALCULOS ESTRUCTURALES
XX XX XX/XX/XX
FUNDACION ANULAR PARA TANQUES
PAGINA:
Probabilidad de excedencia anual del movimiento sísmico de diseño
p1 =
0.002
Tabla 4.1 PDVSA JA-221
Aceleración horizontal máxima del terreno
a = a* ( -ln (1 - p1) ) -1/g a = Ao = g = Ao =
202.88 a/g
cm/s
2
981
cm/s
2
Ecuación 6.1 PDVSA JA-221
Ecuación 6.3 PDVSA JA-221
0.207
Valores que definen el espectro de respuesta
= j = b = To = T* =
Perfil de suelo
S3 1.0 2.8 0.3 1.2
Tabla 5.1 PDVSA JA-221 idem Tabla 6.1 PDVSA JA-221
s s
idem idem
Condición inicial de anclaje asumida para el tanque Condición de anclaje = Nota:
anclado
En el caso de " no anclado " esta condición deberá ser verificada en el cálculo de la estabilidad
Coeficiente de amortiguamiento equivalente a) Efecto impulsivo horizontal
z = 0.05 b* = b / 2.3 (0.0853-0.739 ln z) b* = 2.799
Tabla 3.1 PDVSA FJ-251 Ecuación 6.4 PDVSA JA-221
b) Efecto convectivo
z = b* = Períodos de vibración
131GD03 (13/03/01)
0.005 4.870
Tabla 3.1 PDVSA FJ-251
PROYECTO:
NOMBRE DEL PROYECTO
CLIENTE:
NOMBRE DEL CLIENTE
TANQUE :
REVISADO:
ESPECIALIDAD:
ESTRUCTURAS
T-XXXXXX
FECHA:
ELABORADO:
CALCULOS ESTRUCTURALES
XX XX XX/XX/XX
FUNDACION ANULAR PARA TANQUES
PAGINA:
a) Modo impulsivo horizontal
T1 = 1,762 (H L / K h) (g L / g*Es) 1/2
tm / 1000 (0,5d) = H L / 0,5d =
0.00075 0.87
Kh = Es
Ecuación 6.1 PDVSA FJ-251
0.075
=
Figura 6.1 PDVSA FJ-251
2,1*E06
T1 =
kg/cm
0.152
2
s
b) Efecto convectivo
T2 =
20 p (d / 2g) 1/2
Ecuación 6.1 PDVSA FJ-251
(1,84 tanh (1,84 H L / 0,5*d)) T2 =
5.030
1/2
s
Ordenadas de los espectros de diseño para la componente horizontal
Ad = ( j Ao (1+(T / T+) (b* - 1)) / (1 + (T / T+)c (D - 1)) Ad =
j Ao b* / D
Ad =
j Ao b* (T* / T) 0,8 / D
Ad = ( j Ao b* / D) (T* / 3) c
= ( D / b* )
0,8
(3 / T)
2,1
para
T < T+
para
T+ £ T £ T*
para
T* £ T £ 3
para
T > 3
1/4
Factor de ductilidad
D = T = 0.1*( D - 1 ) = +
1 0
Sección 3 PDVSA FJ-251 Tabla 7.1 PDVSA JA-221
como debe cumplirse T° £ T+ £ T* entonces
T+ = T o =
0.30
s
a) Ordenada del espectro para el modo impulsivo horizontal
T1 =
0.152
Ad1 =
0.396
s
b) Ordenada del espectro para el modo convectivo horizontal
131GD03 (13/03/01)
T < T+
PROYECTO:
NOMBRE DEL PROYECTO
CLIENTE:
NOMBRE DEL CLIENTE
TANQUE :
REVISADO:
ESPECIALIDAD:
ESTRUCTURAS
T-XXXXXX
FECHA:
ELABORADO:
CALCULOS ESTRUCTURALES
T2 = Ad2 =
5.030 0.163
XX XX XX/XX/XX
FUNDACION ANULAR PARA TANQUES
PAGINA:
s T > 3
Altura máxima de oscilación del líquido
0,48*d*Ad2 = 9.6 - 9.3 =
h = h (camara aire) =
1.67 0.30
m m
Fuerza cortante en la base del tanque a) Modo impulsivo:
V1 = Ad1 ( W1 + Ws + Wr ) V1 =
662,571
kg
b) Modo convectivo:
V2 = Ad2 * W2 V2 =
264,439
kg
c) Cortante Basal máximo probable:
V = ( V1 2 + V2 2 ) 1/2 V = 713,392 kg
( cortante último )
d) Cortante Basal reducida en la base:
Vr = 0,8 V
=
570,714
kg
( cortante de servicio )
Momento de volcamiento en la base del tanque a) Modo impulsivo:
M1 = Ad1 ( W1*X1 + Ws*Xs + Wr*Xr ) M1 =
2,385,827
kg*m
b) Modo convectivo:
M2 = Ad2 * W2*X2 M2 =
1,438,497
kg*m
c) Momento de volcamiento máximo probable:
M = ( M1 2 + M2 2 ) 1/2 M = 2,785,937 kg*m 131GD03 (13/03/01)
( momento último )
h > altura camara aire AUMENTAR ALTURA DEL TANQUE
PROYECTO:
NOMBRE DEL PROYECTO
CLIENTE:
NOMBRE DEL CLIENTE
TANQUE :
REVISADO:
ESPECIALIDAD:
ESTRUCTURAS
T-XXXXXX
FECHA:
ELABORADO:
CALCULOS ESTRUCTURALES
XX XX XX/XX/XX
FUNDACION ANULAR PARA TANQUES
PAGINA:
d) Momento de volcamiento reducido en la base:
Mr = 0,8 M =
2,228,750
kg*m
( momento de servicio )
4. CALCULO DE FUERZAS DE VIENTO
(Ref. UBC - 1994)
VELOCIDAD BASICA DEL VIENTO :
V =
90
km/hr
PRESION STANDARD A 10 m DE ALTURA :
qs =
62
kg/m2
C
TIPO DE EXPOSICION :
Cq = Ce = Iw =
COEFICIENTE DE PRESION : COEFICIENTE COMBINADO : FACTOR DE IMPORTANCIA :
0.80 1.43 1.00
Tabla 16-H
Fuerza horizontal resultante en la pared del tanque :
Fvh = Ce * Cq * Iw * qs * A L AL = d*H =
204.86
m2
Fvh =
14,531
kg
Momento de volcamiento :
M v = Fvh * H/2 Mv =
69,747
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)
80 (129)
90 (145)
100 (160)
110 (177)
61.5
80.00
101.6
125.0
151.4
TABLA 16 - G COEFICIENTE COMBINADO DE ALTURA, EXPOSICION Y RAFAGA (Ce)
131GD03 (13/03/01)
ALTURA SOBRE
EXPOSICION
EXPOSICION
EXPOSICION
EL SUELO (m)
B
C
D
0.0 - 4.5
0.62
1.06
1.39
4.5 - 6.0
0.67
1.13
1.45
6.0 - 7.5
0.72
1.19
1.50
7.5 - 9.0
0.76
1.23
1.54
9.0 - 12.2
0.84
1.31
1.62
12.2 - 18.3
0.95
1.43
1.73
PROYECTO:
NOMBRE DEL PROYECTO
CLIENTE:
NOMBRE DEL CLIENTE
TANQUE :
REVISADO:
ESPECIALIDAD:
ESTRUCTURAS
T-XXXXXX
FECHA:
ELABORADO:
CALCULOS ESTRUCTURALES
XX XX XX/XX/XX
FUNDACION ANULAR PARA TANQUES
PAGINA:
18.3 - 24.4
1.04
1.53
1.81
24.4 - 30.5
1.13
1.61
1.88
30.5 - 36.6
1.20
1.67
1.93
36.6 - 48.8
1.31
1.79
2.02
5. VERIFICACION DE LA ESTABILIDAD DEL TANQUE
(Ref. PDVSA FJ-251 Feb 99)
Límite elástico de la plancha base:
Fby
=
2,533
kg/cm2
Peso máximo del contenido que resiste el volcamiento
WL = 3,16 tb (Fby * G * HL) 1/2 = WL max = 20*G*HL*d = WL =
4,850 3,969 3,969
kg/m kg/m kg/m
Peso de tanque vacío por unidad de circunferencia ( solo pared y techo )
Wt = ( Ws + Wr ) / p d =
936
kg/m
Factor de estabilidad
SF = Mr / d2 ( Wt + WL ) SF sismo = 1.00 < 1,50 SF viento = 0.16 < 0,785
(tanque lleno => WL ¹ 0) (tanque vacío => WL = 0) EL TANQUE ES ESTABLE
Requerimiento de anclajes
C M d W = Ws + Wr C
= 2*M / d*W = 2,228,750 = 21.34 = 62,722 = 3.33
Guía PDVSA 0603.1.203
kg*m m kg > 0,66
GOBIERNA SISMO
SE REQUIEREN ANCLAJES
6. DISEÑO DE PERNOS DE ANCLAJE SEPARACION MAXIMA DE ANCLAJES : NUMERO MINIMO DE ANCLAJES : 131GD03 (13/03/01)
s max = Np min = p d / s max =
3.00 23
m
PROYECTO:
NOMBRE DEL PROYECTO
CLIENTE:
NOMBRE DEL CLIENTE
TANQUE :
REVISADO:
ESPECIALIDAD:
ESTRUCTURAS
T-XXXXXX
FECHA:
ELABORADO:
CALCULOS ESTRUCTURALES DIAMETRO PERNOS DE ANCLAJE (min. 1") : DIAMETRO CIRCULO DE PERNOS :
XX XX/XX/XX
PAGINA:
Np = dp = dcp =
NUMERO DE ANCLAJES COLOCADOS :
XX
36 31.75 21.54 A -307
CALIDAD DE PERNOS :
mm m
Tracción en pernos de anclaje Según…...Sección 9.5 PDVSA FJ-251 :
T uniforme = ( 1,273*Mr / d 2 ) - Wt T sismo = T viento =
5,295 -741
kg/m kg/m
s p = p dcp / Np =
1.88
m
9,952
kg
Separación entre pernos de anclaje :
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 = 9,754 kg T viento = -1,382 kg T max
=
9,952
kg
Verificación de esfuerzos máximos en pernos de anclaje Esfuerzo de tracción :
Ap (nominal) = Aef (efectiva) = 0,75 Ap = ft act = T max / A ef = Ft adm = 1.33*1400 =
COLOCAR :
131GD03 (13/03/01)
7.92 5.94 1,676 1,862
cm2 cm2 kg/cm2 kg/cm2
36 PERNOS 31.75 mm DIA. c / 1,880 mm
OK
FUNDACION ANULAR PARA TANQUES
PROYECTO:
NOMBRE DEL PROYECTO
CLIENTE:
NOMBRE DEL CLIENTE
TANQUE :
REVISADO:
ESPECIALIDAD:
ESTRUCTURAS
T-XXXXXX
FECHA:
ELABORADO:
CALCULOS ESTRUCTURALES
XX XX XX/XX/XX
FUNDACION ANULAR PARA TANQUES
PAGINA:
7. DISEÑO DE LA FUNDACION ANULAR Dimensiones y propiedades geométricas del anillo ALTURA DEL ANILLO (min 0.60 m) :
ho =
ALTURA DEL ANILLO SOBRE TERRENO :
ht =
0.80 0.30
m m
b min = 2 Wt / (gL * HL + 2 ho (gs - gc)) =
0.23
m
0.70 22.04 20.64 46.93
m m m
ANCHO MINIMO PRELIMINAR DEL ANILLO :
ANCHO SELECCIONADO ANILLO (min 0.30) : DIAMETRO EXTERNO DEL ANILLO : DIAMETRO INTERNO DEL ANILLO : AREA DE LA BASE DEL ANILLO :
b De Di A
= = = =
m2
INERCIA BASE DEL ANILLO :
I =
2,674.29
m4
MODULO DE SECCION :
S = It =
242.68 2,986,667
m3 cm4
INERCIA SECCION TRANSV. DEL ANILLO : COEFICIENTE DE RIGIDEZ :
ßL = 0,5 p d ( Kb / (4 Ec * I)) 1/2 =
0.00293
ßL < 0.785 => LA FUNDACION ES RIGIDA EJE PARED TANQUE Y ANILLO DE FUNDACION
TANQUE
131GD03 (13/03/01)
s max (
s min (
PROYECTO:
NOMBRE DEL PROYECTO
CLIENTE:
NOMBRE DEL CLIENTE
TANQUE :
REVISADO:
ESPECIALIDAD:
ESTRUCTURAS
T-XXXXXX
FECHA:
ELABORADO:
CALCULOS ESTRUCTURALES
XX XX XX/XX/XX
FUNDACION ANULAR PARA TANQUES
h
o
h
t
PAGINA:
ANILLO DE FUNDACION
b
Verificación de esfuerzos en el suelo Cargas verticales (por unidad de longitud de circunferencia)
PESO DEL LIQUIDO SOBRE EL ANILLO :
Wt 1 = Wt 2 =
PESO DEL ANILLO DE CONCRETO :
Wt 3 =
PESO DE PAREDES Y TECHO TANQUE :
936
kg/m
3,255 1,400
kg/m kg/m
MAX. COMPRESION EN LA BASE POR SISMO :
Wt 4
= 1,273 M / d 2 cuando SF £ 0,785 ó tanques anclados = (Wt + WL) * k - WL cuando 0.785 < SF £ 1.50 1/2 = 1.49 (Wt + WL) / (1 - 0.637*SF) - WL cuando 1.50 < SF £ 1.57 SF S =
FACTOR DE ESTABILIDAD POR SISMO :
k =
1.00 2.30
Wt 4 =
7,312
Figura 9.1 PDVSA FJ-251
kg/m
Caso : Operación (tanque lleno) : CP + F Cálculo de esfuerzos en el suelo :
s s (adm)
=
1.50
kg/cm2
s s = P / A = S Wi / A = p * d ( Wt 1 + Wt 2 + Wt 3 ) / A 131GD03 (13/03/01)
PROYECTO:
NOMBRE DEL PROYECTO
CLIENTE:
NOMBRE DEL CLIENTE
TANQUE :
REVISADO:
ESPECIALIDAD:
ESTRUCTURAS
T-XXXXXX
FECHA:
ELABORADO:
CALCULOS ESTRUCTURALES
P = ss
374,801
=
0.80
XX XX XX/XX/XX
FUNDACION ANULAR PARA TANQUES
PAGINA:
kg kg/cm2
<
1.50
OK
Caso : Operación + Sismo (tanque lleno) : CP + F + S Cálculo de esfuerzos en el suelo :
s s (adm)
= 1.33 * Rs =
2.00
kg/cm2
s s = P / A = S Wi / b = ( Wt 1 + Wt 2 + Wt 3 + Wt 4 ) / b Pmax = Pmin =
12,902 -1,721
kg/m kg/m
s s max
=
1.84
kg/cm2
<
s s min
=
-0.25
kg/cm2
TRACCION ACEPTABLE
2.00
OK
Caso : Tanque vacío + Viento : CP + V Cálculo de esfuerzos en el suelo :
ss
= P/A ± M /S
W fund = A * ho * g c = P = Ws + Wr + W fund = M = M v + F v * H fund =
93,858 156,580 81,371
s s max
=
0.37
kg/cm2
s s min
=
0.30
kg/cm2
kg kg kg*m <
2.00
OK OK
Diseño del acero de refuerzo Presión horizontal interna del anillo :
K o = 1 - sen f = F = 1/2 * Ko * g s * ho 2 + Ko * ho * g L * H L =
0.47 3,768
kg/m
40,206
kg
Tracción actuante en el anillo :
Tf = 1/2 * F * d = 131GD03 (13/03/01)
(servicio)
PROYECTO:
NOMBRE DEL PROYECTO
CLIENTE:
NOMBRE DEL CLIENTE
TANQUE :
REVISADO:
ESPECIALIDAD:
ESTRUCTURAS
T-XXXXXX
FECHA:
ELABORADO:
CALCULOS ESTRUCTURALES
XX XX XX/XX/XX
FUNDACION ANULAR PARA TANQUES
PAGINA:
Tu = 1,7 * Tf =
68,351
kg
Ash = Tu / 0,9 Fy = Ashmin = 0,0025*ho*b =
18.08 14.00
cm² cm²
=
20.00
cm²
Asv = ( 0,0015*b*100 ) / 2 =
5.25
cm²/m
31.50 218,820 10.00
kg/cm² kg/cm²
9.10
kg/cm²
(última)
Acero principal requerido por tracción :
Ash colocado Acero vertical requerido en cada cara (estribos) :
Tracción admisible en el concreto:
Ec
f ct adm = 0,15 f'c = = 15100*( f'c ) 1/2 = n = Es/Ec =
Tracción actuante :
fct
= ( 0,0003*Es*Ash + Tf ) / ( Ac + n As ) =
OK
RANURA 3/4" x 1" (PROFxANCHO) TIP. SON 4
NORTE
R ext = 11.02 m R int = 10.32 m D = 21.34 m
R ext A
A
D
R int
EJE NOMINAL PARED DEL TANQUE
COORDENADAS DEL CENTRO
N: E:
ANILLO DE FUNDACION
PLANTA 131GD03 (13/03/01)
PROYECTO:
NOMBRE DEL PROYECTO
CLIENTE:
NOMBRE DEL CLIENTE
TANQUE :
REVISADO:
ESPECIALIDAD:
ESTRUCTURAS
T-XXXXXX
FECHA:
ELABORADO:
CALCULOS ESTRUCTURALES
4 fb
FUNDACION ANULAR PARA TANQUES
ht = 0.30 m ho = 0.80 m b = 0.70 m Le = 390 mm 4*DIA (perno) = 130 mm
TANQUE
MATERIAL DE RELLENO PERMEABLE GRANULAR Y NO CORROSIVO
BISEL 2"x1" (HORxVERT)
GROUT
XX XX/XX/XX
PAGINA:
EJE PARED TANQUE Y ANILLO DE FUNDACION
( ) DIA. LONG. ASTM A-36 GALVANIZADO
XX
h
Le
VAR.
o
h
t
(min)
0.30
BISEL 1"x1" (HORxVERT)
RELLENO COMPACTADO AL 95% DE PROCTOR
0.15 ESTR.
f
0.05 _____ C / _____
b ____ f ____ x VAR.
131GD03 (13/03/01)
SECCION A - A
CONCRETO POBRE
