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ANEXO 1e
MEMORIA DE CLCULO DISEO DEESTANQUES DE CIDO SULFRICO
ADENDA N 1
DECLARACIN DE IMPACTO AMBIENTALPROYECTO AMPLIACIN PRODUCTIVA
PLANTA DE PROCESAMIENTO DE MOLIBDENOEN MEJILLONES
Regin de Antofagasta
30 de Octubre 2009
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EDUARDO CASTILLO VELASCO N2819 UOA-SANTIAGO FONO :209 4238 2257714 FAX : 2698835Email: [email protected]
MEMORIA DE CLCULO
CLIENTE : MOLYNOR S. A.
PROYECTO : COMPLEJO INDUSTRIAL MOLYNOR
OBRA : ALMACENAMIENTO Y DESPACHO DE CIDO
SULFRICO
REA 000 : 000
UBICACIN : MEJILLONES-ANTOFAGASTA-CHILE
RODRIGO CONCHA P.INGENIERO CIVIL UCH
DOCUMENTO :(RC 1400-ADA) PM 2008-05 MC-001-0
REVISIONES0 08.09.09 Emitido para Construccin A.C.F. R.C.P.B 03.09.09 Emitido para Aprobacin A.C.F. R.C.P.
A 12.03.08 Emitido para Informacin A.C.F. R.C.P.
Rev. Fecha Detalle Calcul Firma Aprob Firma
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NDICE GENERAL
Pg.
I NORMAS DE DISEO 3
II BASES DE DISEO 3
1. CARACTERSTICAS DEL ESTANQUE 3
2. SOLICITACIONES 3
3. COMBINACIONES DE CARGA 6
4. SELLO DE FUNDACIN 6
III DISEO DEL ESTANQUE 71. DETERMINACIN GEOMTRICA DEL ESTANQUE 7
2. DISEO DEL MANTO DEL ESTANQUE 8
3. DISEO DEL ESPESOR DE PLANCHA DE FONDO 9
4. CLCULO DEL ESPESPOR DE LA PLANCHA ANULAR 9
5. DISEO DE ATIESADORES SUPERIOR E INTERMEDIOS 10
6. DISEO DEL TECHO 12
7. DISEO SSMICO DEL ESTANQUE 15
8. DISEO POR VIENTO DEL ESTANQUE 239. DISEO DE LOS ANCLAJES 25
10. DISEO DE ANILLO DE ANCLAJE Y LLAVES DE CORTE 27
11. DISEO DE ESTRUCTURA DE ACCESO Y SUPERIOR 31
IV DISEO DE OBRAS CIVILES 34
1. DISEO DE FUNDACIN ESTANQUE 35
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I. NORMAS DE DISEO
Todos los diseos y detalles se harn en conformidad con las normas y cdigos que se listan a
continuacin.
1.1 Cdigo de Diseo de Hormign Armado, basado en el ACI 318-2002.
1.2 American Iron and Steel Institute, AISI Specification for the Design of Cold Formed Steel
Structural Members.
1.3 Manual of Steel Construction Allowable Stress Design, American Institute of Steel Construction
Inc., 9 Edition.
1.4 NACE STANDARD SP0294-2006, Design, Fabrication and Inspection of Storage Tank System
for Concentrate Fresh and Process Sulfuric Acid and Oleum Ambient Temperatures.
1.5 API STANDAR 650, Tenth Edition, Nov. 1998, Adendum 1, Jan. 2000, Adendum 2, Nov. 2001
II. BASES DE DISEO
1. CARACTERISTICAS DEL ESTAMQUE
Contenido : Acido Sulfrico
Densidad : 1.90 Tf/m3
Capacidad : 632 m3
Sobre-espesor por corrosin : 3.2 mm (NACE 2.7.1)
Eficiencia de la Soldadura : 0.85
2. SOLICITACIONES
2.1 Peso Propio Plataformas
Estructura : 40.0 kgf/m2
Plancha de Piso : 50.0 kgf/m2
Colaterales (Ductos) : 10.0 kgf/m2
PPplat. : 100.0 kgf/m2
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2.2 Peso Propio Cubierta
Estructura : 20.0 kgf/m2
Plancha de Piso : 50.0 kgf/m2
PPcub. : 70.0 kgf/m2
2.3 Sobrecarga (SC)
De acuerdo a Criterios de Diseo RC 1400 CD-001 / REV. 0, la sobrecarga para
plataformas de inspeccin es:
SCPLAT = 150 kgf/m2
Para la cubierta, la sobrecarga de diseo corresponde a la dada por la norma chilena NCh
1537 of 86, la que estipula una sobrecarga base de:
SC = 100 kgf/m2
Esta sobrecarga podr ser reducida por rea tributaria y por pendiente segn:
SCt = CA C 100 30 kgf/m2
Donde:
CA : Factor de reduccin por rea tributaria.
CA = 1.0 Para A 20 m2
CA = 1.0 0.008A Para 20 A 50 m2
CA = 0.6 Para A 50 m2
C Factor de reduccin por pendiente
C = 1.0 2.33 tg tg 0.30
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2.4 Viento, V:
Segn la Norma Chilena NCh 432 Of.71 y a lo indicado en los Criterios de Diseo RC
1400-CD-001 / REV. 0, para estructuras ubicadas campo abierto o en sitios asimilables a
estas condiciones, la distribucin de presin bsica en altura, est dada por:
Altura (m)Presin Bsica
(kgf/m2)0 704 707 9510 10615 118
2.5 Sismo, S:
Segn la Norma Chilena NCh 2369 Of 2003 y a lo indicado en los Criterios de Diseo
RC 1400-CD-001 / REV. 0, las solicitaciones ssmicas estn dadas por los siguientes
parmetros:
Corte basal: Qo = C I P
Donde:
C : coeficiente ssmico, calculado de la siguiente forma:
4.0
05.0
*
'75.2
=
n
o
T
T
gR
AC
Para zona ssmica 3 Ao = 0.40 g
Tipo de suelo II n =1.33 ; T= 0.35 seg.
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Modos R
Modo Impulsivo 4 0.02
Modo Convectivo 4 0.005
T*: perodo del modo con mayor masa traslacional equivalente en la direccin del anlisis.
I : Coeficiente de Importancia I = 1.2; Edificio categora C1.
P : Peso total del edificio sobre el nivel basal.
Para el Modo Impulsivo C = Cmax = 0.32
Para el Modo Convectivo C 0.10 Ao / g
3. COMBINACIONES DE CARGA
3.1 Para diseo por mtodo de tensiones admisibles
i) PP + SC
ii) PP + 0.5SC Sismo Horizontal Sismo Vertical
iii) PP Sismo Horizontal Sismo Vertical
3.2 Para diseo por mtodo de cargas ltimas:
i) 1.4PP + 1.7SCii) 1.2PP + 0.5SC 1.4Sismo Horizontal 1.4Sismo Vertical
iii) 0.9PP 1.4Sismo Horizontal 1.4Sismo Vertical
4. SELLO DE FUNDACIN
De acuerdo al Estudio de Mecnica de Suelos elaborado por Ruz & Vukasovic Ingenieros
Asociados Ltda., las capacidades admisibles del suelo son:
Esttica = 2.5 kgf/m2
Dinmica = 3.5 kgf/m2
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Estas capacidades de soporte del sello de fundacin corresponden al horizonte U2, definido
como arena, estrato de color caf claro a gris, de compacidad media a alta, aumentado con la
profundidad. Suelo natural, no cementado, de humedad baja .
III DISEO DEL ESTANQUE
1. DETERMINACIN GEOMTRICA DEL ESTANQUE
Sea dimetro del estanque: D = 10.5 m.
Altura de Llenado H1 = V / ( D2 / 4) V = 600 m3
= 6.93 m
1.1 Determinacin de la altura total del Estanque
Para determinar la altura total del estanque, se calcula la revancha o altura de ola ssmica segn el
cdigo ASCE.
f = 0.837 RE (A1 / g) R RE = 5.25 m (Radio del Estanque)
A1 =Aceleracin Espectral para modo convectivo
AA I
R
T
T
o
n
1
0 42 75 0 05
=
. '
*
..
Donde Ao = 0.4 g Zona ssmica 3 = 1.20 Factor de importancia
R = 4 Estanques de acero de eje vertical con manto continuo hasta el
suelo.
T = 0.35 seg Suelo Tipo
T* = 3.46 seg
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= 0.005
n = 1.33 Suelo Tipo
A1 = 0.0394 g
fmx = 0.837 x 5.25 x 0.0394 x 4.0
= 0.693 m. Considerar una revancha de 0.570 mm.
USAR Dimetro de Estanque D = 10.50 m (34.45 ft)
Altura Total de Estanque H1 = 7.50 m (24.61 ft)Altura de Llenado Estanque H = 6.93 m (22.74 ft)
2. DISEO DEL MANTO DEL ESTANQUE
Sean 3 tramos de 8 pies (2.44 m) ms un tramo de 0.61 pies (0.186 m)
Los espesores del manto se disearn a partir del mtodo, 1 foot Method.
Parmetros de diseo
D = 34.45 (ft) : Dimetro del estanque (10.5 m)
H = 24.61 (ft) : Altura de llenado del estanque prueba hidrosttica (7.70 m)
G = 1.90 : Densidad especifica del contenido
G1=1.00 : Densidad especfica para prueba hidrosttica
CA= 0.126 (in) : Sobre-espesor por corrosin (3.2 mm)
Sd = 23200 (psi) : Tensin de diseo ASTM A36
St = 24900 (psi) : Tensin prueba hidrosttica ASTM A36
E = 0.85 : Factor de eficiencia de la soldadura, sin inspeccin
CAES
G)1H(D6.2t
dd +
= Espesor de diseo 1 foot Method
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ES
1G)1H(D6.2t
tt
= Espesor de prueba hidrosttica 1 foot Method
TramoH(ft)
td tt tdis(in) (mm) (in) (mm) (in) (mm)
1 24.61 0.330 0.838 0.100 0.254 0.330 0.8382 16.61 0.261 0.662 0.066 0.168 0.261 0.6623 8.61 0.192 0.487 0.032 0.082 0.192 0.487
Nota: Por ser D < 50 ft tmn = 3/16 (in) = 5.0 (mm) (API 3.6.1.1)
tmax = 0.838 mm, sea t = 0.8 mmm => tmax /t = 0.838 / 0.800 = 1.05 B
USAR:Tramo Espesor mm
1 82 63 64 6
3. DISEO DEL ESPESOR DE PLANCHA DE FONDO
De acuerdo con API 650, acpite 3.4.1, todas las planchas de fondo deben tener un espesor de
(6.0 mm) excluido el espesor por corrosin (Sobre-espesor API CA1 = 2.0 mm), .
T = 6.0 + CA1
= 8.0 mm
Esto dado que la mayor corrosin se produce en la interfase lquido-
aire, por dilucin del cido que se ubica en la parte alta del estanque.
USAR EN PLANCHA DE FONDO PL8.
4. CLCULO DEL ESPESOR DE LA PLANCHA ANULAR
La tabla 3-1, del cdigo API 650, establece que el espesor mnimo de la plancha anular de fondo
como funcin de la tensin en el manto inferior debido a la prueba hidrosttica y su espesor, se
usar G =1.9 dado que es mayor que la densidad especfica del agua.
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Tensin debido a la prueba hidrosttica en el manto inferior
t
G)1H(D6.2
F
= D = 34.45 ft
= 12756 psi H = 24.61 ft
G1= 1.9
t = 0.315 in
t < 0.75 taf= in
Adems, por requerimientos del proceso de soldadura, punto 3.1.5.7, del Cdigo API, en el
encuentro del manto inferior con la plancha anular, se debe cumplir que:
Si 0.1875 < t 0.75 Filete mnimo de soldadura in (6.0 mm)
Siendo t el espesor del manto inferior, el espesor de la plancha anular de fondo debe ser mayor o
igual al filete de soldadura.
USAR EN PLANCHA ANULAR PL 12.
5. DISEO DE ATIESADORES SUPERIOR E INTERMEDIOS
La velocidad de viento de diseo es 87.5 mph (140 km/hr, correspondiente a una presin bsica de
95 kgf/m2) menor que 100 mph, por lo cual las expresiones de clculo deben corregirse por el
factor (87.5/100)2 = 0.77
5.1 Diseo del Atiesador Superior
Segn 3.1.5.9 letra e del cdigo API 650, para estanques con dimetro menor a 11 m y techos
soportados se debe disponer un ngulo superior no inferior a L 51 x 51 x 4.8.
USAR L 100x100x8 Laminado (A = 15.5 cm2)
L 10x12.2
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5.2 Diseo de Atiesadores Intermedios
Determinacin de la altura mxima no atiesada del manto (3.9.7.1 API 650)
2/3
t D
tt600000H
= t = 6 mm espesor del manto superior
= 0.236 in
D = 34.45 ft Dimetro del estanque
600000= x2/3
45.34
236.0236.0
Ht = 80.3 ft HtDIS = 80.3 / 0.77 = 104 ft
= 31.7 m
Para no requerir atiesadores intermedios, la altura traspuesta del manto debe ser inferior a la altura
mxima no atiesada del manto
La altura traspuesta del manto, se calcula como la sumatoria de los anchos traspuestos de cada
tramo del manto (wtri) (3.9.7.2 del cdigo API 650).
2/5
sup
=
i
itrit
tww
Donde:
wtri = Ancho traspuesto de tramo i
wi = Ancho real del tramo i
tsup = Espesor del tramo superiorti = Espesor del tramo i
Como la altura traspuesta es siempre menor que la altura total del estanque y la altura total del
estanque es de 7.50 m, menor que la altura mxima no atiesada del manto, no se requiere de
atiesadores intermedios.
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6. DISEO DEL TECHO
El diseo del techo se realiza segn lo especificado en los puntos 3.10.2 al 3.10.4 del cdigo API
650.
La estructura de techo se define como un techo cnico soportado con pendiente del 26.8% (
=15).
Solicitaciones
Peso propio : Estructura : 20 kgf/m2
Plancha de Techo : 50 kgf/m2 (Plancha e = 6 mm)
PP : 70 kgf/m2
Sobrecarga de Uso: SC : 122 kgf/m2 (25 lb/ft2 3.10.2.1 API)
Modelo Estructural
El modelo de diseo del techo consiste en una estructura cnica apoyada en el manto del
estanque, esta estructura est conformada por costaneras radiales y 3 anillos concntricos de
vigas maestras, los que forman polgonos de caras iguales.
6.1 Determinacin de Cargas de Diseo
Se tienen 3 tramos de carga sobre las costaneras, siendo el primero el ms extremo y el tercero el
ms interior, de esta forma las cargas de diseo son:
B1 : Ancho tributario mayor
B2 : Ancho tributario menor
qPP : Carga por peso propio (qPP = 70 kgf/m2)
qSC : Carga por sobrecarga (qSC = 122 kgf/m2)
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Tramo B1 B2 q1PP q2PP q1SC q2SC[m] [m] [tf/m] [tf/m] [tf/m] [tf/m]
1 1.650 1.210 0.116 0.085 0.201 0.148
2 1.210 0.770 0.085 0.054 0.148 0.0943 1.540 0.315 0.108 0.022 0.188 0.038
6.2 Diseo de Estructura de Cubierta
Diseo de Vigas VT Radiales
P = 3.990 TfV = 0.410 TfM = 0.320 Tf
Sea I 20x12.3 (I200x100x4x4)
kly = 2.00 [m] => Pa = 14.9 Tf Pao = 24.00 Tfklx = 4.95 [m] => Pa = 19.1 Tf Pex = 44.30 Tf
klm = 2.00 [m] => Ma = 1.44 TfmVa = 8.29 Tf
P / Pa = 3.99 / 14.9 = 0.27 > 0.15 I1 = 0.39 < 1.0 BI2 = 0.51 < 1.0 B
Diseo de Vigas VT1 Radiales
P = 0.640 Tf
V = 0.320 TfM = 0.170 Tf
Sea C 15x3.82 (C150x50x2)
kly = 1.50 [m] => Pa = 3.27 Tf Pao = 4.66 Tfklx = 3.00 [m] => Pa = 4.22 Tf Pex = 19.1 Tf
klm = 1.50 [m] => Ma = 0.241 TfmVa = 2.65 Tf
P/ Pa = 0.64 / 3.27 = 0.20 > 0.15 I1 = 0.84 < 1.0 BI2 = 0.93 < 1.0 B
Diseo de Vigas VT1 de Anillos Concntricos
P = 3.170 TfV = 0.130 TfMX = 0.100 Tf mMY = 0.100 Tf m
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Sea C 15x5.66 (C150x50x3)
kly = 1.20 [m] => Pa = 7.26 Tf Pao = 9.41 Tfklx = 2.40 [m] => Pa = 8.75 Tf Pex = 43.6 Tf
klm = 1.20 [m] => Max = 0.443 Tfm Pey = 12.0 TfMay = 0.065 Tf m
Va = 4.47 Tf
P/ Pa = 3.17 / 7.26 = 0.44 > 0.15 I1 = 0.72 < 1.0 BI2 = 0.89 < 1.0 B
Diseo de Anillo Central
P = 1.65 Tf
Sea I 20x12.3 (I200x100x4x4)
kly = 0.314 [m] => Pa = 23.6 Tf > 1.65 Tf Bklx = 3.14 [m] => Pa = 21.3 Tf > 1.65 Tf B
Verificacin de Angulo de Borde
T = 1.37 Tf
Sea L 10 x 12.2 (L100x100x8 Laminado)
Ta = 0.6 x 2.53 x 15.5 = 23.5 Tf > 1.37 Tf B
Considerando el efecto por corrosin y lo estipulado por el Cdigo API en 3.10.3.2
USAR en VT I 20x10x19.8 ( I 200x100x8x5 )VT1 C 15x7.44 ( C150x50x4)
6.3 Diseo de Uniones
Unin VT a Manto
P = 3.99 Tf Vd = ( 3.992 +0.412)1/2 = 4.01 TfV = 0.41 Tf
Sean 2 pernos 7/8 A235
b = 2 inl = 2 in C = 1.18 Va = 1.18 x 10.2 = 12.0kips =5.44 > 4.01 Tf Bn = 2
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Sea Planch de Toma Pl 8x 100 (b/e) = 100 / 8 = 0.80 < (b/e)c =15.6
= 0.75 x 100 / (8 / (12)1/2) =32.5 < Cc = 128
FS = 1.76 Fcp =1.39 Tf/cm2 >3.99 / (0.8 x 17) = 0.293 Tf/cm2 B
Usar 2 Pernos f 7/8 A325Plancha de Toma PL 8
Tomas de VT1
P = 3.17 Tf Vd = ( 3.172 +0.132)1/2 = 3.17 TfV = 0.13 Tf
Sean 2 pernos 3/4 A235b = 2 inl = 2 in C = 1.18 Va = 1.18 x 7.51 = 8.86 kips =4.01 > 3.17 Tf Bn = 2
Sea Planch de Toma Pl 8x 100 (b/e) = 100 / 8 = 0.80 < (b/e)c =15.6
= 0.75 x 100 / (8 / (12)1/2) =32.5 < Cc = 128
FS = 1.76 Fcp =1.39 Tf/cm2 >3.17 / (0.8 x 12) = 0.3.30 Tf/cm2 B
Usar 2 Pernos f 3/4 A325Plancha de Toma PL 8
7. DISEO SSMICO DEL ESTANQUE (ANEXO E API 650 y NCh 1269 2003)
7.1 Momento Volcante
M = I [Z C, (Ws Xs + Wt Ht + W1 X1) + Z C2 W2 X2 ]
Donde:
Z = 0.4 : Zona ssmica 4 API / Zona Ssmica 3 NCh 2369-2003
I = 1.20 : Factor de importancia
Ws : Peso del manto
Wt : Peso del techo
W1 : Masa Impulsiva
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W2 : Masa Convectiva
X1 : Altura desde la base al punto de aplicacin de W1
X2 : Altura desde la base al punto de aplicacin de W2
Xs : Altura desde la base al centro de gravedad del manto
Ht = 24.61 ft : Altura total del estanque
C1, C2 : Coeficientes ssmicos
H1 = 22.73 ft : Altura total del lquido
Determinacin de los Pesos Estticos
Manto wS =12.92 tf
= 28484 lb
xS = ti wi hi / ti wi
= 3.50 m
= 11.48 ft
Techo wt = x (5.25)2 x 0.070 (PPT = 70 kgf/m2)
= 6.06 tf= 13360 lb
Contenido w = 600 x 1.9
=1140 tf
= 2.,513,720 lb
Clculo de w1; w2; x1; x2
De figura E-2 masas efectivas, se tiene:
D/H = 10.5 / 6.93 = 1.52 w1/w = 0.68 w1 = 1709025 lb
w2/w = 0.34 w2 = 854512 lb
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De figura E-3 centroide de masas ssmicas
D/H = 10.5 / 6.93 = 1.52 X1/H1 =0.38 X1 = 8.64 ft
X2/H1 =0.64 X2 = 14.55 ft
Clculo de los coeficientes ssmicos
De seccin E-3.3 Coeficientes de Fuerzas Laterales
C1 = 0.6
T = k D D/H = 1.52
= 0.59 x 45.34 k = 0.59 (Figura E-4)
= 3.46 seg
0.75 S/T Si T < 4.5 S = 1.2 Suelo Tipo S2=2C
2
375.3
T
SSi T 4.5
C2 = 0.260
De esta forma los coeficientes ssmicos segn el Cdigo API son:
Masa Impulsiva : Z C1 = 0.4x0.60 = 0.240
Masa Convectiva = Z C2 = 0.4x0.26 = 0.104
M = I [Z C1 (Ws Xs + Wt Ht + W1 X1) + Z C2 W2 X2 ]
M = 5991862 lb ft
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Segn la Norma Chilena NCh 2369-2002, los coeficientes ssmicos para estanques son:
Masa Impulsiva :
Mantos de acero soldados = 0.02
Estanques de acero de eje vertical con manto contnuo hasta el suelo R = 4
Zona ssmica 3
Cmx= 0.32 (Tabla 5.7)
Masa Convectiva: gxATT
RgAC o
n
o /1.005.0*'75.2
4.0
=
Ao = 0.4 g Zona ssmica 3
R = 4
T = 0.35 Suelo Tipo II
n =1.33 Suelo Tipo II
= 0.005
T* = 3.46
C = 0.033 < 0.1 Ao /g = 0.04
Masa Impulsiva : C1 = 0.320
Masa Convectiva = C2 = 0.040
M = I [Z C1 (Ws Xs + Wt Ht + W1 X1) + Z C2 W2 X2 ]
M = 6517925 lb ft
Controla la norma Chilena 2369-2003
USAR PARA MASA IMPULSIVA C = 0.320
MASA CONVECTIVA C = 0.040
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De esta forma
M = I [Z C1 (Ws Xs + Wt Ht + W1 X1) + Z C2 W2 X2 ]
M = 6517925 lb ft
M = 901.1 Tf m
V = I [Z C1 (Ws + Wt + W1 ) + Z C2 W2]
V = 713350 lb
V = 323.6 Tf
7.2 Verificacin al Volcamiento del Estanque
Peso del contenido resistente al volcamiento
WL = 7.9 tb HDGGHFyb 25.1 tb = 6 mm (E 4.2 API 650 2000)
= 0.236 in
7.9 tb F GHyb = 2386 lb/ft Fy = 36000 lb/in2
1.25GHD = 1960 lb/ft G = 1.9
H = 22.73 ft
WL = 1960 lb/ft D = 34.45 ft
Peso del manto y del techo resistente al volcamiento (wt)
Dx
WWw Tst
+= Ws = 28484 lb
WT = 13360 lb
45.34
1336028484
xwt
+= D = 34.45 ft
= 397 lb/ft= 0.575 Tf/m
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Para que el estanque sea estable al volcamiento, se debe cumplir:
57.1)(
2
+ Lt wwxDM
De lo contrario usar anclajes
57.144.2)3971860(45.34
65179252
>=+
El estanque requiere de anclajes.
7.3 Fuerza de Compresin en el Manto b
Para estanques anclados, la mxima fuerza de compresin en el manto est dado por:
ftlbD
Mwtb /7338
273.12
=+=
fa = b/(12 t) t = espesor de plancha del manto inferior excluido
= 7338/ (12 x 0.236) el sobre-espesor por corrosin
= 2609 lb/in2 t = 8-2 = 6 mm = 0.236 in
=183.4 kgf/cm2
Clculo de la tensin de compresin admisible en el manto.
G H D2/t = 1.90 x 22.73 x 34.452 / (0.236)2
= 9.203 x 105 ft/in2 < 106 ft / in2
226
/180005.0/313456005.2
10inlbFyinlbGH
D
tFa = fa = 2609 lb/in
2 B
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7.4 Compresin del Manto sobre el Hormign de la Fundacin
La presin de compresin PC sobre el hormign de la fundacin se calcula como:
Pb
t t xfcc
af
=+
( )
. '6 100
0 6
Donde:
b : Fuerza de compresin en el manto inferior (kgf/m)
taf
: Espesor de la plancha anular de fondo (cm)
t : Espesor del tramo inferior del manto (cm)
As b = 7388 lb/ft = 10 kgf/m
taf = 12 mm = 1.2 cm
t = 8 mm = 0.8 cm
fc = 200 kgf/cm2
Pc = 22 /150'6.0/7.13100)8.02.16(
10993cmkgffccmkgf
xx =
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W1 = 1709025 lb = 775.2 tf
W2 = 854512 lb = 387.6 tf
V = 1.20 [0.32 x (12.92 + 6.06 + 775.5) + 0.04 x 387.6]
= 323.7 tf
Corte Resistente
Vr = 0.25 x (Ws + Wt + Wf+ W)
Donde:
Ws = 12.92 tf Peso del Manto
Wt = 6.06 tf Peso del Techo
Wf = 5.55 tf Peso Plancha de Fondo
W = 1140 tf Peso del Contenido
Vr = 0.25 x (12.92+6.06+5.55+1140)
= 291.1 tf
Como Vr= 291.1 tf < V = 323.7 tf El estanque se desliza por sismo, usar llaves de
corte.
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8 DISEO POR VIENTO DEL ESTANQUE
8.1 Clculo de las Solicitaciones por Viento
Momento Volcante
Mv = MV1 + MV2
Donde:
Mv1 = qM x H2/2
Mv2 = P (H + h/3)
qm = PV2 D
P = 0.25 PV3 D2 tg
h = 0.50 D tg
Mv1 : Momento volcante debido a la carga de viento proyectado sobre la superficie cilndrica
MV2 : Momento volcante debido a la carga de viento proyectado sobre la superficie cnica
: ngulo del techo (15)
D : Dimetro del Estanque
Pv2 : Presin de viento sobre superficie proyectada del rea cilndrica (18 lb/ft2 = 88 kgf/m2)
PV3 : Presin de viento sobre superficie proyectada de rea cnica (15 lb/ft2 = 73 kgf/m2)
Como la velocidad de viento de diseo es mayor que 100 mph, las cargas de viento deben ser
corregidas por el factor (87.5/100)2 = 0.765
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qM = 0.765 x 88 x 10.5
= 0.707 Tf/m
Mv1 = 0.707 7.702/2
= 20.96 Tf m
P =0.765 x 0.25 x 73 x 10.52 x tg 15
= 0.412 Tf
h = 0.5 x 10.5 x tg 15
= 1.407 m
Mv2 =0.412 x (7.70 + 1.407/3)
= 3.37 Tf
MV = 20.96 + 3.37 =24.33 Tf m
Fuerza Deslizante
FD = qM H + P
= 0.707 x 7.7 + 0.412
= 5.86 Tf
8.2 Verificacin al Volcamiento del Estanque
El peso resistente al volcamiento corresponde a la sumatoria de los pesos del manto, plancha de
fondo y techo, excluidos el sobre-espesor por corrosin y el contenido.
Peso del Manto : ws = 9.25 Tf
Peso de la Plancha de Fondo : wf= 4.79 Tf
Peso del techo : wT = 2.89 Tf
Peso total resistente wR = 9.25 + 4.79 + 2.89
= 16.93 lb
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Momento resistente MR = WR D/2
= 16.93 x 10.5 / 2
= 88.88 Tf m
Como MV = 24.33 Tf m < 2/3 MR = 59.25 Tf m. El estanque es estable al volcamiento por viento.
8.3 Verificacin del Estanque al Deslizamiento por Viento
Fuerza Resistente FR = 0.25 x (Ws + Wt + Wf)
= 0.25x (9.25 + 4.79 + 2.89)
= 4.23 Tf
Como FR = 5.86 Tf > FD =4.23 Tf El Estanque se desliza, usar llaves de corte.
9. DISEO DE LOS ANCLAJES
9.1 Definicin de Cantidad de Anclaje
La cantidad de pernos de anclajes debe encontrarse entre el siguiente rango:
0.31 D N 1.57 D D = 34.45 ft
11 N 54
Sean 30 Pernos de Anclajes distribuidos 12 c-c.
9.2 Fuerza en los Anclajes por Traccin
La traccin mxima en los pernos de anclajes est dada por:
mTfwtD
MT /830.9
273.12
==
Por lo tanto cada perno de anclaje toma
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Ts = 9.83 ( 10.5 / 30) = 10.8 Tf
9.3 Diseo de los Anclajes
Sean Pernos de Anclajes 1 A 42-23 ASTM A 307
At = 6.25 cm2 ft = 10.8 / 6.25 = 1.73 Tf/cm
2 < Ft = 0.6Fy = 1.380 Tf/cm2
ft / Ft =1.73 / 1.38 = 1.25 < 1.33 B
9.4 Diseo del Anillo de Fundacin por Falla Dctil
Para asegurar la falla dctil, el perno de anclaje debe fluir antes que se fractura el hormign, para
lo cual se debe cumplir:
TMAX = 1.25 At Fy < 4 Ac (fc)1/2 fc = 2840 psi
= 0.85
TMAX =1.25 x 6.25 x 2.3 = 17.97 Tf = 39620 lb
Ac 218.7 in2 = 1411 cm2
Por otro lado, como el perno de anclaje se encuentra a 20 cm del borde, Ac no es unacircunferencia completa, donde su radio est dado por R = Ld + /2 (Ld : Longitud deempotramiento del anclaje y es el dimetro del anclaje). De esta forma se tiene:
A = R2 R2+R2 cos sen con cos = 20 / Rsen = (R2 202)1/2 / R
Ac = 1411= R2
( Arccos (20/R)) + 20(R2
-202
)1/2
R = 21.28 cm
Ld 21.28 3.2/2 = 19.68 cm
Usar 30 Pernos de Anclajes 1 A 42-23 ASTM A307 L = 90 + 460 + 400 = 1000 mm
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