diseo por PDVSA (REV. 1999)PROYECTO:INGENIERIA BASICA SISTEMA CONTRA INCENDIO BASE SAN ANTONIOELABORADO:WMCCLIENTE:PETROBRASTANQUE :REVISADO:JFFUNDACION ANULARESPECIALIDAD:ESTRUCTURASCONTRA INCENDIOFECHA:28-11-2012PARA TANQUESCALCULOS ESTRUCTURALESPAGINA:

DISEO DE FUNDACION ANULAR PARA TANQUE CILINDRICO METALICO ANILLO DE FUNDACION SECCION T INVERTIDA

1. DATOS PARA EL DISEO

DIAMETRO DEL TANQUE:d =10.50m ALTURA DEL TANQUE:H =9.00m PESO ESPECIFICO DEL LIQUIDO:gL =1,000kg/m NIVEL MAXIMO DEL LIQUIDO:HL =8.36m PESO PARED DEL TANQUE: Ws =14,799kg ALTURA CENTRO DE GRAVEDAD (CUERPO):Xs =4.50m PESO DEL TECHO DEL TANQUE: Wr =3,236kg ESPESOR PROMEDIO PAREDES DEL TANQUE:tm =6.35mm ESPESOR PLANCHA BASE DEL TANQUE:tb =6.35mm PESO UNITARIO DEL SUELO:gs =1,660kg/m ANGULO DE FRICCION INTERNA DEL SUELO: =27 CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO:Rs =1.00kg/cm MODULO DE BALASTO DEL SUELO:Kb =2.21kg/cm RESISTENCIA A COMPRESION CONCRETO:f'c =210kg/cm PESO UNITARIO DEL CONCRETO:gc =2,400kg/m RESISTENCIA A FLUENCIA ACERO REFUERZO:Fy =5,000kg/cm

9.008.36

10.50

CALCULO DE PESOS y ALTURAS EFECTIVOS (Ref. Seccin 5, PDVSA FJ-251 Feb 99)

Pesos efectivos

Peso total del lquido:

W = p d 2 H L g L / 4 =723,894kg

d / H L =1.26

W1 / W = tanh (0,866 (d / H L)) = 0.732 0,866 (d / H L)

W2 / W = 0,23 (d / H L) tanh (3,67 / (d / H L)) = 0.287

W1 =529,789kgW2 =207,907kg

Alturas efectivas

X1 / H L = 0,5 - 0,094(d / H L)) = 0.382

X2 / H L =1 -cosh (3,67 / (d / H L)) - 1 =0.693(3,67 / (d / H L)) senh (3,67 / (d / H L))

X1 =3.19mX2 =5.79m

CALCULO DE FUERZAS SISMICAS (Ref. PDVSA JA-221 y FJ-251 Feb 99)

Parmetros que definen la zona ssmica

Ubicacin de la estructura:Campamento San Antonio Se utilizara los parametros descritos en las bases de diseo Civil, y que son los expuestos tambien en el documento

El contenido del tanque es:AGUA

Grado de Riesgo =B

Probabilidad de excedencia anual del movimiento ssmico de diseo

p1 =0.001

Aceleracin horizontal mxima del terreno

De acuerdo al grafico del Espectro Sismico para el tipo de suelo del lugar, obtenemos el valor de a=0.13ga =127.53cm/s2 Ao = a / gEcuacin 6.3 PDVSA JA-221g =981cm/s2

Ao =0.130

Valores que definen el espectro de respuesta

Perfil de suelo =S2cj = 1.0b = 2.6To = 0.2sT* =0.8s

Condicin inicial de anclaje asumida para el tanque

Condicin de anclaje =no anclado
OTEPI: opciones:anclado, no anclado

Nota: En el caso de " no anclado " esta condicin deber ser verificada en el clculo de la estabilidad

Coeficiente de amortiguamiento equivalente

a) Efecto impulsivo horizontal

z =0.03 b* = b / 2.3 (0.0853-0.739 ln z)b* =3.026

b) Efecto convectivo

z = 0.005b* =4.523

Perodos de vibracin

a) Modo impulsivo horizontal

T1 = 1,762 (H L / K h) (g L / g*Es) 1/2

tm / 1000 (0,5d) =0.00121H L / 0,5d =1.59K h =0.085E s =2,1*E06kg/cm2T1 =0.121s

b) Efecto convectivo

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

T2 =3.398s

Ordenadas de los espectros de diseo para la componente horizontal

Ad = ( j Ao (1 + T (b* - 1)) / (1 + (T / T+)c (D - 1))para T < T+Ad = j Ao b* / Dpara T+ T T*Ad = j Ao b* (T* / T) 0,8 / Dpara T* T 3Ad = ( j Ao b* / D) (T* / 3) 0,8 (3 / T) 2,1para T > 3c = ( D / b* ) 1/4ZONA DE CALCULO Factor de ductilidadT+T*D =10.20.8T+ = 0.1*( D - 1 ) =0CALCULO DE Adcomo debe cumplirse T T+ T* entoncesMODOPERIODO T (s)CONDICION ACTUALVALOR AdCONVECTIVO3.398 T > 30.15719T+ = To = 0.20sIMPULSIVO0.121 T < T+0.28898

a) Ordenada del espectro para el modo impulsivo horizontalORDENADAS Ad (seccion 7, PDVSA JA-221)Ad (convectivo)Ad (impulsivo)Ad = ( j Ao (1 + T (b* - 1)) / (1 + (T / T+)c (D - 1)) T < T+7.9110.289T1 =0.121sAd = j Ao b* / D T+ T T*0.5880.393Ad1 =0.289 T < T+Ad = j Ao b* (T* / T) 0,8 / D T* T 30.1851.786Ad = ( j Ao b* / D) (T* / 3) 0,8 (3 / T) 2,1 T > 30.157116.312 b) Ordenada del espectro para el modo convectivo horizontalc = ( D / b* ) 1/40.6860.758

T2 =3.398sAd2 =0.157 T > 3

Altura mxima de oscilacin del lquido

h = 0,48*d*Ad2 =0.79mh > altura camara aireh (camara aire) =9.0 - 8.4 =0.64mAUMENTAR ALTURA DEL TANQUE

Fuerza cortante en la base del tanque

a) Modo impulsivo: V1 = Ad1 ( W1 + Ws + Wr )V1 =158,312kg

b) Modo convectivo: V2 = Ad2 * W2V2 =32,681kg

c) Cortante Basal mximo probable:

V = ( V1 2 + V2 2 ) 1/2V =161,650kg( cortante ltimo )

d) Cortante Basal reducida en la base:

Vr = 0,8 V =129,320kg( cortante de servicio )

Momento de volcamiento en la base del tanque

a) Modo impulsivo: M1 = Ad1 ( W1*X1 + Ws*Xs + Wr*Xr )M1 =516,510kg*m

b) Modo convectivo: M2 = Ad2 * W2*X2M2 =189,263kg*m

c) Momento de volcamiento mximo probable:

M = ( M1 2 + M2 2 ) 1/2M =550,094kg*m( momento ltimo )

d) Momento de volcamiento reducido en la base:

Mr = 0,8 M =440,075kg*m( momento de servicio )

CALCULO DE FUERZAS DE VIENTO(Ref. UBC - 1994)

VELOCIDAD BASICA DEL VIENTO :V =90
OTEPI: VER TABLA ABAJOkm/hr PRESION STANDARD A 10 m DE ALTURA : qs =176
OTEPI: VER TABLA ABAJOMIN. 30 KG/M2kg/m2 TIPO DE EXPOSICION :C COEFICIENTE DE PRESION : Cq =0.80
OTEPI: = 0,80 PARA TANQUES CIRCULARES O ELIPTICOS Tabla 16-H COEFICIENTE COMBINADO :Ce =1.19
OTEPI: VER TABLA ABAJO

FACTOR DE IMPORTANCIA :Iw =1.00
OTEPI: = 1.00 (ESTRUCTURAS MISCELANEAS, STANDARD O ESPECIALES)= 1.15 (ESTRUC.PELIGROSAS O ESENCIALES)Segn la API 650 tomarValores entre 1.0 y 1.25 Fuerza horizontal resultante en la pared del tanque :

Fvh = Ce * Cq * Iw * qs * A LA L = d * H =94.50m2Fvh =15,834kg

Momento de volcamiento : M v = Fvh * H/2M v =71,251kg*m

TABLA 16 - FPRESION STANDARD DE VIENTO A 10 m DE ALTURA ( qs )VELOCIDAD DE VIENTO mph ( km/hr )70 (113)80 (129)90 (145)100 (160)110 (177)PRESION qs ( kg/m2 )61.580.00101.6125.0151.4

TABLA 16 - GCOEFICIENTE COMBINADO DE ALTURA, EXPOSICION Y RAFAGA (Ce)ALTURA SOBRE EXPOSICIONEXPOSICIONEXPOSICIONEL SUELO (m)BCD0.0 - 4.50.621.061.394.5 - 6.00.671.131.456.0 - 7.50.721.191.507.5 - 9.00.761.231.549.0 - 12.20.841.311.6212.2 - 18.30.951.431.7318.3 - 24.41.041.531.8124.4 - 30.51.131.611.8830.5 - 36.61.201.671.9336.6 - 48.81.311.792.02

Donde :M = Momento volcador debido a la presion del viento en N-m (lb-ft ) W = Peso de las paredes y toda la estructura de soporte del cuerpo del tanque en N (lb) D = Diametro del tanque en m (ft)W = Peso de las paredes + peso del techo = 18,034.28kgEntonces el momento volcador segn la API 650 sera de : 63,119.97kg m

VERIFICACION DE LA ESTABILIDAD

Lmite elstico de la plancha base:Fby =2,533kg/cm2

Peso mximo del contenido que resiste el volcamiento

WL = 3,16 tb (Fby * g * HL) 1/2 =2,920kg/mWL max = 20*g*HL*d =1,756kg/mWL =1,756kg/m

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

Wt = ( Ws + Wr ) / p d =547kg/m

Factor de estabilidad

SF = Mr / d2 ( Wt + WL )SF sismo =1.73 > 1,57(tanque lleno => WL 0)SF viento =1.05 < 1,50(tanque vaco => WL = 0)TANQUE INESTABLE. COLOCAR ANCLAJESTANQUE INESTABLE. COLOCAR ANCLAJESEL TANQUE ES ESTABLE Requerimiento de anclajes

C = 2*M / d*WM =440,075kg*mGOBIERNA SISMOd =10.50mW = Ws + Wr =18,034kgC =4.65 > 0,66 SE REQUIEREN ANCLAJES

DISEO DE PERNOS DE ANCLAJE
OTEPI: SI EL TANQUE NO REQUIERE ANCLAJE APARECER EL MENSAJE "NO APLICA"

SEPARACION MAXIMA DE ANCLAJES :s max =1.80m NUMERO MINIMO DE ANCLAJES :Np min = p d / s max =19 NUMERO DE ANCLAJES COLOCADOS :Np =22 DIAMETRO PERNOS DE ANCLAJE (min. 1") : dp =25.40
OTEPI: Segn PDVSA FJ-251 par.9.5.2 : diametro minimo 1"mm DIAMETRO CIRCULO DE PERNOS :dcp =10.70m CALIDAD DE PERNOS :A -307

Traccin en pernos de anclaje

T uniforme = ( 1,273*Mr / d 2 ) - WtT sismo =4,535kg/mT viento =276kg/m

Separacin entre pernos de anclaje :

s p = p dcp / Np =1.53m

Traccin mxima en cada perno :

T max = max T unif * s p =6,929kg

T max = ( 4*M / Np *dcp ) - W / Np T sismo =6,658kg T viento =391kg

T max =6,929kg

Verificacin de esfuerzos mximos en pernos de anclaje
OTEPI: SI EL TANQUE NO REQUIERE ANCLAJE APARECER EL MENSAJE "NO APLICA"

Esfuerzo de traccin :

A p =5.07cm2A (efectiva) = 0,75 Ap =3.80cm2ft act = T max / A ef =1,823kg/cm2Ft adm = 1.33*1400 =1,862kg/cm2 OK

COLOCAR : 22 PERNOS 25.4 mm DIA. c / 1528 mm

DISEO DE LA FUNDACION ANULAR

Dimensiones y propiedades geomtricas del anillo

ALTURA DEL ANILLO SOBRE EL TERRENO : h t =0.30
OTEPI: EL SEMAFORO LE INDICAR EL ESTADO DE SU DISEOmLA FUNDACION . . . ALTURA PEDESTAL : h p =0.70mERROR:#REF! ESPESOR ZAPATA : h z =0.25mERROR:#REF! ANCHO PEDESTAL :b p =0.30m RESUMEN DE CHEQUEOS ANCHO MINIMO PRELIMINAR ZAPATA :PARAMETROCP+FCP+F+SCP+Vb z ( min ) = 2 Wt / (gL * HL + 2 (h p + h z)* (gs - gc)) =0.15m s max (kg/cm2)0.620.990.29 ANCHO SELECCIONADO ZAPATA :b z =1.40m s min (kg/cm2)N/A0.260.13(*) DIAMETRO EXTERNO DEL ANILLO :De =11.90mFS volcN/AN/AN/A DIAMETRO INTERNO DEL ANILLO :Di =9.10mFS deslN/AN/AN/A AREA DE LA BASE DEL ANILLO :A =46.18m2Diseo a flexionERROR:#REF! INERCIA BASE DEL ANILLO :I =647.75m4Diseo a corteOK MODULO DE SECCION :S =108.87m3(*) Criterio de aceptacin de traccin en fundacin: INERCIA SECCION TRANSV. DEL ANILLO :It =0.04m4Si s min > 0,15 s max ==> Area traccionada < 25% Area total ==> OK COEFICIENTE DE RIGIDEZ :INERCIA SECCION TL = 0,5 p d ( Kb / (4 Ec * I)) 1/2 =0.00131A = bz*hz + bp*hp =0.560m2L < 0.785 => LA FUNDACION ES RIGIDAycg = ( bz*hz2/2 + bp*hp*(hz + hp/2) ) / A =0.303mIt = bz*hz3/12 + bz*hz*(ycg-0,5hz)2 + bp*hp3/12 + bp*hp*(hz+0,5hp-ycg)2 =0.04001m4

L < 0.785 => LA FUNDACION ES RIGIDAL > 0.785 => LA FUNDACION ES ELASTICA

Verificacin de esfuerzos en el suelo

Cargas verticales (por unidad de longitud de circunferencia)

PESO DE PAREDES Y TECHO TANQUE :Wt 1 =547kg/m PESO DEL LIQUIDO SOBRE EL ANILLO :Wt 2 =5,852kg/m PESO DEL ANILLO DE CONCRETO :Wt 3 =1,344kg/m PESO DEL RELLENO DE TIERRA :Wt 5 =1,004kg/m MAX. COMPRESION EN LA BASE POR SISMO :

= 1,273 M / d 2 cuando SF 0,785 tanques ancladosWt 4= (Wt + WL) * k - WL cuando 0.785 < SF 1.50= 1.49 (Wt + WL) / (1 - 0.637*SF) 1/2 - WL cuando 1.50 < SF 1.57

FACTOR DE ESTABILIDAD POR SISMO :SF S =1.73k =N/A
OTEPI: DAR EL VALOR SOLO SI 0,785 < SF < 1,50 DE LO CONTRARIO COLOCAR " NO APLICA ".ENTRAR EN LA FIG. 9.1 CON EL VALOR "SF" EN LAS ABSCISAS.

Wt 4 =5,081kg/m

Caso : Operacin (tanque lleno) : CP + F

Clculo de esfuerzos en el suelo :

s s (adm) =1.00kg/cm2

s s = P / A = S Wi / A = p * d ( Wt 1 + Wt 2 + Wt 3 + Wt 5 ) / AP =288,535kg

s s =0.62kg/cm2 < 1.00 OKOK

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

Clculo de esfuerzos en el suelo :

s s (adm) =1.00kg/cm2

s s = P / A = S Wi / b z = ( Wt 1 + Wt 2 + Wt 3 + Wt 4 + Wt 5 ) / b zP max =13,828kg/mP min =3,666kg/m

s s max =0.99kg/cm2< 1.00 OKOKs s min =0.26kg/cm2 OKOK

Caso : Tanque vaco + Viento : CP + V

Clculo de esfuerzos en el suelo :

s s = P / A M / S

P = p*d ( Wt 1 + Wt 3 + Wt 5 ) =95,497kgM = M v + F v * ( hp + hz ) =86,293kg*m

s s max =0.29kg/cm2 < 1.00 OKOKs s min =0.13kg/cm2 OKOK

Diseo de la zapata de HoAo

MAYORACION DE CARGAS SEGN ACI 318-05 (1.2 CM + 1.6 CV)

PESO DE PAREDES Y TECHO TANQUE :Wtu 1 =656kg/m PESO DEL LIQUIDO SOBRE EL ANILLO :Wtu 2 =7,022kg/m PESO DEL ANILLO DE CONCRETO :Wtu 3 =1,613kg/m FACTOR DE ESTABILIDAD POR SISMO:Wtu 4 =5,081kg/m PESO DEL RELLENO DE TIERRA :Wtu 5 =1,205kg/m MOMENTO VOLCADOR POR VIENTO :Wtu 6 =114,002kg * m

s s = P / A M / S

P =p*d (Wtu1+Wtu2+Wtu3+Wtu4+Wtu5) =513,858kgM = Wtu 6 =114,002kg*m

s s max =1.22kg/cm2s s min =1.01kg/cm2

30.00 Verificacion al corte:

35.00

20.00

140.00

smin1.01

Qu1 =1.22

smax1.22 Diseo por Flexin:30.00

Qu2 =0.00

55.00

Verificacion al corte:

140.00Vc adm=0.53*(fc^1/2) =7.68kg/cm d =20.00cmsmin1.01 Qu1 =0.00kg Qu2 =0.00kg Qu= Qu1 + Qu2 =0.00kg/m Mu1 =1.14

Vc Vc adm smax1.22

Vc =Qu / L*d=0.00kg/cm

0.00 7.68OK Mu2 =0.08

Diseo por Flexin:30.00

55.00

140.00

smin1.01

Mu1 =1.14

smax1.22

Mu2 =0.08

Diseo de la armadura:

a= d - (d 2 - (2.6144*Mu)/(fc * L))= 0.57cm

Mu1 =171,689.17kg cm /m Mu2 =8,296.42kg cm /m Mu= Mu1 + Mu2 =179,985.59kg cm /m

As= Mu / (*fy (d- a/2)) =2.03cm / mZapata=0.0018pedestal=0.0020As min = 0.0018*b*d =5.04cm2 / mAs min = 0.0020*b*d =4.20cm2 / m

refuerzo en la direccion corta s *As =5.88cm2 / mok s = 2 / ( + 1)1.17 = L / bz0.71

VERIFICACION DE LA CUANTIAS MINIMASLA CUANTIA DE LA ZAPATA ES= Asmin / b * d =0.0029Calculo de AsAs inf (cm2/m)As sup (cm2/m)max= 0.75 ( 0.85** fc / fy * 6090 / (6090 + fy)) =0.0125Z = Mu / f'c*b*d20.03038539510.0034139286min= 14 / fy =0.0028q = 0,85*(1-(1-2Z /0,85)1/2)0.03094882440.0034208121min < < maxokju = 1-0,59q0.98174019360.9979817209As = Mu / 0,9*Fy*ju*d2.5280.319As max = w max * f'c * b* d / fy =

R ext = 5.95 mMETODO PDVSAR int = 4.55 m Presin horizontal interna del anillo :D = 10.50 mbp = 0.30 m Traccin actuante en el anillo :

K o = 1 - sen f =0.55h o = h z + h p =0.95mF = 1/2 * Ko * g s * ho 2 + Ko * ho * g L * H L =4,745kg/m

Acero principal requerido por traccin :

Tf = 1/2 * F * d =24,913kg(servicio)Tu = 1,7 * Tf =42,353kg(ltima)

Acero vertical requerido en cada cara (estribos) :

Ash = Tu / 0,9 Fy =9.41cmAshmin = 0,0025 * h o * b p =7.13cm

Ash colocado =13.57
OTEPI: INDIQUE LA CANTIDAD FINAL COLOCADA SEGUN DISEOcm

bz = 1.40 m Traccin admisible en el concreto:hz = 0.25 mbp = 0.30 mAsv = ( 0,0015*bp*100 ) / 2 =2.25cm/mhp = 0.70 mht = 0.30 m

fct adm = 0,15 f'c =31.50kg/cmE c = 15100*( f'c ) 1/2 =218,820kg/cm Traccin actuante :n = E s / E c =10.00

fct = ( 0,0003*Es*Ash + Tf ) / ( Ac + n Ash ) =5.83kg/cm OKOK

Refuerzo inferior en zapata :

s max =9,877kg/m2q = s max - gs (hp - ht) - gc hz =8,613kg/m2x = 0.5 ( bz - bp ) =0.55mM = q x 2 / 2 =1,303kg*m/mMu = 1.5 * M =1,954kg*m/md = hz - rec =0.175m Refuerzo superior en zapata :As inf =2.53cm2 / mERROR:#REF!
OTEPI: CHEQUEO DE As MAXERROR:#REF!

q = gs (hp - ht) + gc hz =1,264kg/m2x = 0.5 ( bz - bp ) =0.55mM = q x 2 / 2 =191kg*m/mMu = 1.5 * M =287kg*m/md = hz - rec =0.200m Refuerzo mnimo a flexin :As inf =0.32cm2 / mERROR:#REF!
OTEPI: CHEQUEO DE As MAXERROR:#REF!

Chequeo por corte en zapata :As min = 0.0018*100*d =3.60cm2 / m

V = q max ( x - d ) =3,230kg/mVu = 1.5 * V =4,845kg/mVcu = 0.85*0.53*(f'c)1/2*b*d =11,425kg/mOKOK

&8 131GD03 (13/03/01)

h zbzh zh ph t0.30

h tNORTEPLANTAX2X1W1W2masa flexible(efecto convectivo)masa solidaria(efecto impulsivo)EJEPARED TANQUE Y ANILLO DE FUNDACIONEJEPARED TANQUE Y ANILLO DE FUNDACIONh pTANQUE PEDESTAL ANILLO DE FUNDACIONSECCION A - ASUELO COMPACTADO AL 95% DE PROCTOR0.0512 f 12 mm x VAR. MORTERO ARENA - DIESEL BISEL 1"x1" (HORxVERT)A RANURA 3/4" x 1"(PROFxANCHO)TIP. SON 4 EJE NOMINAL PARED DEL TANQUEb pb zR intR extDA ZAPATA ANILLO DE FUNDACIONbpHORMIGON POBREbpSUELO COMPACTADO AL 95% DE PROCTORLOSA