BMC22-01-000-M-MC-001 Rev.0
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7/23/2019 BMC22-01-000-M-MC-001 Rev.0
1/10
1, l
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0
PARA
CONSTRUCCION
oslo1./2o13
lA.R.M.
H.A.B.
-rA.R.M.
B PARA
REVISION
Y
APROBACION
10t12t2012
A.t(.M.
H.A.B. E,A.A.
A
PARA REVISION 27t11DO12 A.R.M.
H.A.B. E.A.A.
REV. DESCRIPCION FECHA
EJECUTO REVISO
APROBO
mBoMcc
ESTE DOCUMENTO ES PROPIEDAD DE BOMEC
LTDA. Y NO PUEDE
SER
REPRODUCIDO
SIN
PREVIAAUTORIZACION DEL
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA
GUARACACHI
bdlro
JLIEN
IE U
UUAF(IU:
EGSA GUARACACHI S.A.
JROYts,L;
IU:
DISEO,
CONSTRUCCION
Y
MONTAJE
T-410
{REA
O
UNIDAD:
0
II
ULO:
MEMORA DE
CALCULO
DE
TANQUE
DE
AGUA
T-410
\o.
DE
DOCUMENTO:
BMCZ2-O 1
-000-M-M
C-00 1
{hvttitoN:
0
-
7/23/2019 BMC22-01-000-M-MC-001 Rev.0
2/10
N DOCUMENTO:
FECHA:
REV: 0
HOJA:
1. OBJETIVO
2, REFERENCIAS
A continuacin se listan las normas y documentos utilizados como referencias en la presente memoria de calculo
2.1. NORMAS
Las normas aplicables para la memoria de calculo son:
- API STD 650 - 2005 Welded Steel Tanks For Oil Storage- API STD 620 Desing & Construccion of large, welded, low-pressure storage tank.- NORMA BOLIVIANA PARA DISEO SISIMICO v.1.4
2.2. DOCUMENTOS
- BMC22-01-000-M-PL-001 Plano T-410- BMC22-01-000-M-HD-001 Hoja de datos del T-410
3. SIMBOLOGIA ADOPTADA
D = Diametro del TanqueH = Altura Maxima del Tanque
H2 = Altura de l Tanque
td = Espesor de Laminas por Condicion de Diseo en Operacin (mm)
tt = Espesor de Laminas por Condicion de Prueba Hidrostatica (mm)
tf = Espesor de Laminas de Fondo (mm)
tr = Espesor Minimo de Laminas recomendado por la norma (mm)
tc = Espesor de Laminas comercial (mm)
ta = Espesor de Laminas adoptado (mm)
Sd = Esfuerzo Permisible en Diseo (Tabla 3-2 API 650)
St = Esfuerzo Permisible en Prueba Hidrostatica (Tabla 3-2 API 650)
CA = Corrosion Permisible en Diseo (mm)G = Densidad Relativa del Liquido AlmacenadoJE = Eficiencia de Junta (Segun A.3.4 API 650)
gy = Peso Especif ico del Acero
La = Separacion entre Vigas Longitud de Arco (m)
np = Numero de poligonos
nv = Numero de v igas
fa = Esfuerzo admisible a flexion
Mmax = Momento maximo a la f lexion
Z = Modulo de flexion (cm3)
tac = Tension Admisible al Corte
tc = Tens ion al Corte
W = Carga
Lv = Longitud de Viga (m)
Qv = Esfuerzo de Corte
bw = Ancho de Perfil
hw = Espesor del A lma Pefil
HL = Altura Maxima del Liquido
Fby = Esfuerzo Correspondiente al Limite Elastico
Mr = Momento recudico en la base
WL = Maximo peso del contenido del tanque que se puede utilizar para resistir el vuelco
Wt = Peso de las paredes del tanque mas el peso del techo
El objeto de la presente memoria es calcular y definir los elementos estructurales y mecanicos que conforman el
tanque T-410, con una capacidad de 820 m3.
10/12/2012
PROYECTO:
DISEO, CONSTRUCCION Y MONTAJE T-410
TITULO:
MEMORIA DE CALCULO DE TANQUE DE AGUAT-410
BMC22-01-000-M-MC-001
1 de 9
-
7/23/2019 BMC22-01-000-M-MC-001 Rev.0
3/10
N DOCUMENTO:
FECHA:
REV: 0
HOJA:
b Maximo espaciamiento entre vigas.t = Espesor del techo corrodo
p = Presion uniforme resultante de las combinaciones de carga descritas en el anexo RCc = Coeficiente de compresin.
3. DATOS GENERALES
Smbolo
D 10,76 m
H 8,7 m
H2 9,02 m
80 C
10 C
CA 1,6 mm
CA 1,6 mm
G 1
1000 Kg/m^3Sd 160 Mpa
St 171 Mpa
Hv 1,5 m
6,00 #
820 mt 3
7850 Kg/m^3
160 Km/hr
1.-Clculo de espesor de pared tanque segn api 650 prrafo 3.6.3.2
1.1.- Mtodo del pie
Calculos en unidades del SI
H td tt tr tc ta
m mm mm mm mm mm
1 8,7 4,36801 2,589951 5 5 6,00
2 7,2 3,87372 2,12746 5 5 6,00
3 5,7 3,37944 1,664968 5 5 6,00
4 4,2 2,88515 1,202477 5 5 6,00
5 2,7 2,39086 0,739986 5 5 6,00
6 1,2 1,89657 0,277495 5 5 6,00
2.- Diseo del espesor del fondo segn la Norma API 650 Prrafo 3.4
El esfuerzo en el fondo del tanque se calcula con las siguientes formulas:
Esfuerzo mximo del material = (td - CA / espesor corroido) (Sd)
Esfuerzo mximo de la prueba hidrostatica = (tt / espesor nominal) (St)
En unidades del SI
Esfuerzo mximo del material = 100,65 Mpa
Esfuerzo mximo de la prueba hidrostatica = 73,81 Mpa
10/12/2012
Temp. Diseo del metal
PROYECTO:
DISEO, CONSTRUCCION Y MONTAJE T-410BMC22-01-000-M-MC-001
TITULO:
Sobreespesor Corrosion Piso
MEMORIA DE CALCULO DE TANQUE DE AGUAT-410 2 de 9
Virola N
Sobreespesor Corrosion Cuerpo
Valor [SI]
Diametro Nominal
Mxima altura del lquido
Altura total de la estructura del tanque
Max. Temp de Diseo
ASTM A-36
Gravedad especifica de diseo
Densidad del lquido
Velocidad del viento
Tensin de diseo del material
Tensin de prueba del material
Altura de virola
Cantidad de virola
Capacidad nominal
Material de la chapa
Densidad del acero
Cuando el mximo esfuerzo del material de l a primer virola es igual o menor a 160 Mpa o el mximo es fuerzo por prueba
hidrostatica de la primer virola es i gual o menor a 172 Mpa, se podr reemplazar las pl anchas de fondo anular soldadas a tope
por planchas soldadas a solapa
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7/23/2019 BMC22-01-000-M-MC-001 Rev.0
4/10
N DOCUMENTO:
FECHA:
REV: 0
HOJA:
En unidades del SI
100,65 160,00
73,81 171,00
En unidades del SI
Espesor mnimo segn la Norma API 650 = 6 mm
Espesor por corrosin requerido = 1,6 mm
Espesor de diseo = 7,6 mm
Espesor comercial adoptado = 7,95 mm
3.- Anillo superior de rigidez contra viento segn API 650 Prrafo 3.9.6
Seccion requerida del mdulo rigidizador
Z = 59,25 cm^3
Se usar un perfil UPN 6 pulg. con un mdulo igual a
4.- Anillo intermedio de rigidez contra viento segn API 650 Prrafo 3.9.7
Ecuacion para unidades del SI
H 1 = 23,659725 m
No se necesita anillo intermedio
5.- Calculo de estructura techo del tanque segn cdigo API 650 prrafo 3.10
El espesor minimo requerido, para un techo autosoportado es de 4.75 mm. (3/16"), segunel parrafo 3.10.2.2 de la norma API 650.
Para el caso que nos ocupa adoptaremos el mismo espesor de 4.75 mm. (3/16"). Siendo el techo soportadopor una columna.
DISEO, CONSTRUCCION Y MONTAJE T-410BMC22-01-000-M-MC-001
TITULO: 10/12/2012
MEMORIA DE CALCULO DE TANQUE DE AGUAT-410 3 de 9
Para el anillo rigizador se usar el perfil UPN, cuyo mdulo sea mayor al calculado
PROYECTO:
Las planchas de fondo anular tendran una anchura radial de por lo menos 600 mm (24 pulg) entre el interiordel cuerpo y cualquier union soldada a solapa en el resto del fondo y por l o menos 50 mm (2 pulg) salientes
fuera del cuerpo.
71.70 cm
3
Se reemplazar las planchas de fondo anular soldadas a tope por planchas soldadas a solapa, ya que se verifica la rel acin:
Para seleccionar el espesor de la base del tanque, se sigue la recomendacin de la norma API 650. Para un tanque con un espesor
de la primer virola menor a 19 milimetros y una tensin de prueba del material menor o igual a 190 Mpa, la norma indica un
espesor mnimo de 6 milimetros.
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7/23/2019 BMC22-01-000-M-MC-001 Rev.0
5/10
N DOCUMENTO:
FECHA:
REV: 0
HOJA:
5.1.- Techo cnico soportado segn cdigo API 650 prrafo 3.10.4
- La pendiente del techo debe ser igual o mayor a 1:16
- La seccion de viga asumida es perfil C 150x50x4.75mm
Donde:
b = Mximo espaciamiento entre vigas a lo largo de la circunferencia del tanque
Fy = Mnimo esfuerzo elastico de la plancha del techo
t = Espesor del techo corrodo
p = Presin uniforme resultante de las combinaciones de carga descritas en el anexo R
nv = Nmero de vi gas
Determinacin de cargas para techo cnico soportado
Espesor de la plancha corroida 5 mm
Peso por area de la plancha 39,25 kg /m2
Peso por metro de la viga = 11,31 Kg /m
Distancia requerida entre vigas = 1,5 m
Nmero de vigas = 23,0
Dimetro interno, D (sin viga) = 0,80 m
Longitud de la viga= 4,98 m
Altura mnima del cono = 0,31 m
Area proyectada de techo = 119,23 m2
Cargas Aplicables al clculo (API 650 3.2)
Peso total de la plancha = 4679,93 Kg
Peso total de la viga = 1297,98 Kg
Carga viva = 1,2 Kpa 122,45 Kg /m2
Presin externa = 0,25 Kpa 25,51 Kg /m2
Presin debido al viento= 0,86 Kpa 87,76 Kg /m2
Carga de nieve= 0 Kpa 0,00 Kg /m2
Carga total p = 2,95 Kpa
- Los centros de las vigas deben estar espaciadas en el anillo exterior a no mas de 1.50m, medido a lo largo de
la circunferencia del tanque.
MEMORIA DE CALCULO DE TANQUE DE AGUAT-410 4 de 9
PROYECTO:
10/12/2012TITULO:
BMC22-01-000-M-MC-001DISEO, CONSTRUCCION Y MONTAJE T-410
-
7/23/2019 BMC22-01-000-M-MC-001 Rev.0
6/10
N DOCUMENTO:
FECHA:
REV: 0
HOJA:
Peso carga muerta = Kg /m2
Peso carga viva = Kg /m2
Peso total = Kg /m2
Peso sobre una viga = Kg / m
Calculando la viga a flexin
Tensin de flexin acero A-36, f = 0.75 Fy = 1897,5 Kg /cm2
Mf = kg - m
W= cm3
El mdulo res is tente e Inercia del perfil as umi do. W= 55,00 cm3
I= 417,51 cm4
SI: 55,00 > 20,00 El perfil resiste
Comprobacin a la deformacin
= 1,12 cm
max= 1,38 cm
SI: 1,12 < 1,38 Comprueba
- Las columnas deben ser diseadas de acuerdo a la especificacin AISC DEA
E = Mpa
Fy = Mpa
Donde:
E = Mdulo de elasticidad del material [Mpa]
Fy = Mnimo esfuerzo elastico de la columna [Mpa]
Para los clculos se considero una tubera con la siguiente descripcin
Dimetro Nominal: 273 mm
Espesor: 8.7 mm
Esquema: 40
De la tabla de propiedades
I = cm^4
A= cm^2
PROYECTO:
DISEO, CONSTRUCCION Y MONTAJE T-410BMC22-01-000-M-MC-001
TITULO: 10/12/2012
379,592
20,00
Clculo de la estructura de la columna segn cdigo API 650 prrafo 3.10.3.4
Comprobando si el mdulo del perfil seleccionado resiste la carga, calculamos la carga soportada por cada viga
individual
50,14
76,8
200000
Los datos de: Mdulo de elasticidad del material, Mni mo esfuerzo elastico, son propiedades tabuladas en funcin al tipo de
acero. Para el tipo de acero a utilizar (A-53 Gr. B) se tienen los siguientes datos:
102,04
152,18
122,45
250
6685,8
MEMORIA DE CALCULO DE TANQUE DE AGUAT-410 5 de 9
=
^2/8
= /
=
/
= (5qL^4)/(384EI)
max= L/360
-
7/23/2019 BMC22-01-000-M-MC-001 Rev.0
7/10
N DOCUMENTO:
FECHA:
REV: 0
HOJA:
Donde:
I = Modul o de Inercia [cm^4]
A = Seccin transversal de la tubera [cm^2]
Siendo:
L = Longi tud sin apoyo [mm]
r= radio gobernante de giro [mm]
Cc= coeficiente de compresin
Si:
L = mm
Entonces
r = mm
Cc =
l / r =
Con estos datos se calcula el esfuerzo de compresin admisible Fa [Mpa]
Si: 115,966
Se usa la siguiente frmula:
Reemplazando valores tenemos:
Fa= Mpa
Para el calculo de la carga que acta sobre la columna se utiliza la siguiente ecuacin:
Fc = (Pa * L * N /2) * ( g /A)
Donde:
Pa = Peso que acta sobre una viga = 122,4 Kg/m
L = Longi tud de la viga = 4,98 m
N = Nmero de Vigas = 23,0
A = Area transversal de la tubera = 76,8 cm2
g = Aceleracin de la gravedad = 9,8 m/s2
Reemplazando valores, obtenemos la carga que debe soportar la columna:
La carga que debe soportar la columna es igual a Mpa
Si : 7.012,54 kg Comprueba
6.- Cargas de viento (Estabilidad al volcamiento) segn cdigo API 650 prrafo 3.11
Para tanques sin anclaje se debe tener en cuenta que se satisfaga la siguiente condicion
Donde:
M = Momento de vuelvo debido a la presin del viento
W = Peso del tanque vaco y sin tolerancia a corrosin que resiste al vuelco
D = Dimetro del tanque
Cargas de viento que actan sobre el tanque
Cv1 = 0,86 Kpa 860 N/m2
Cv2 = 0,72 Kpa 720 N/m2
Donde
H1 = H / 2 = 4,51 m
H2 = H + (H3/3) = 9,12 m
H3 = 0,31 m
Determinacin del momento de vuelco:
F1 = Cv1 * H * D = N
F2= Cv2 * H3 * (D/2) = N
M = F1 * H1 + F2 * H2 = N * m
Determinacin del peso del tanque
Peso del cuerpo = Kg
Peso del piso = Kg
Peso del techo = Kg
Peso anillo rigidizador = Kg
Peso viga del techo = Kg
Peso columna central = Kg
Peso Total = Kg
N
27.095,02
265.531,19
5.780,78
4.679,93
412,40
1.297,98
562,77
59.161,16
BMC22-01-000-M-MC-001
TITULO: 10/12/2012
- La presin del viento se debe asumir que es 0.86 Kpa en reas proyectadas de superficies cilindricas y 0.72 Kpa en reas
proyectadas de superficie cnica
7 de 9
14.361,16
83467,47
1205,66
PROYECTO:
DISEO, CONSTRUCCION Y MONTAJE T-410
387438
MEMORIA DE CALCULO DE TANQUE DE AGUAT-410
-
7/23/2019 BMC22-01-000-M-MC-001 Rev.0
9/10
N DOCUMENTO:
FECHA:
REV: 0
HOJA:
Se verifica que se cumpla la siguiente condicin
Al verificar la relacin, se comprueba que el tanque no voltea
7.- Calculo de verificacin al sismo segn cdigo API 650 Apndice E
7.1.- Calculo del momento de vuelco debido al sismo
M = Z * l * (C1Ws Xs + C1Wr Ht + C1W1 X1 + C2W2 X2)
Donde:
M = Momento de vuelco aplicado al fondo del tanqueZ = Factor de zona s is mi ca *
l = Factor de importancia
C1 = Coeficiente de fuerza lateral
C2 = Coeficiente de fuerza lateral
Ws = Peso total del cuerpo del tanque
Wr = Peso total del techo del tanque
W1 = Peso de la masa efectiva que contiene el tanque
W2 = Peso de la masa efectiva que contiene el tanque en el primer momento de vibracin
Xs = Altura del cuerpo al centro de gravedad
Ht = Altura total del cuerpo del tanque
X1 = Altura desde el fondo del tanque hasta el centro de la fuerza sismica lateral aplicada a W1
X2 = Altura desde el fondo del tanque hasta el centro de la fuerza sismica lateral aplicada a W2
k = Factor obtenido de Fi g. E- 4
S = Coeficiente obtenido de tabla E-3
T = Periodo natural del primer momento de vibracin
Se tienen los siguientes valores
Z = 0,075
l = 1
C1 = 0,6
C2 = 0,58
k = 0,59
S = 1,5
T = 1,94
Para el calculo de las variables se usan l as siguientes frmulas:
T = k ( D0.5
) = seg
C2= ( 0.75 * S ) / T =
Ws = Peso del cuerpo = N
Wr = Peso del techo = N
W1/WT = De Fig E-2 =
W2/WT= De Fig E-2 =
WT = Peso del lquido = N
W1 = WT * (W1/WT) = N
* Fuente: NORMA BOLIVIANA DE DISEO SSMICO , NBDS-2006. V.1.4 (NOV. 2006)
7.752.821
5.814.616
10/12/2012
MEMORIA DE CALCULO DE TANQUE DE AGUAT-410 8 de 9
0,75
0,27
58.583,49
PROYECTO:
DISEO, CONSTRUCCION Y MONTAJE T-410BMC22-01-000-M-MC-001
952.372
El momento de vuelco debido a fuerzas ssmicas aplicadas al fondo del tanque se determina con la si guiente frmula
0,58
140.739,39
1,94
TITULO:
387.438
-
7/23/2019 BMC22-01-000-M-MC-001 Rev.0
10/10
N DOCUMENTO:
FECHA:
REV: 0
HOJA:
W2 = WT * (W2/WT) = N
Xs = H / 2 = m
Hle = Altura del lquido = m
X1/Hle = De Fig E-3 =
X2/Hle = De Fig E-3 =
X1 = Hle*(X1/Hle) = m
X2 = Hle*(X2/Hle) = m
Reemplazando los valores en la primer ecuacin:
M =
7.2.- Calculo del momento de resistencia al vuelco
= 36.706 N/m
= 18.348 N/m
Donde:
tb = Espesor del piso = 7,95 mm
Fyb = Esfuerzo de tensin mnimo = 250 Mpa
G = Gravedad especfica de diseo = 1
H = Altura mxima del lquido = 8,7 m
D = Dimetro = 10,76 m
Se selecciona el valor mnimo, WL = 18.348 N/m
El peso mximo del tanque para resistir el vuelco ser:
WLt = WL * Permetro = N
Ws = Peso del cuerpo = N
Wm = Peso mximo = N
El momento resistente ser:
Mr = H * Wm / 2 = N * m
Finalmente verificamos el momento de vuelco:
Mr M
Por tanto verifica
1.473.154,203.310.198,03 >
>
MEMORIA DE CALCULO DE TANQUE DE AGUAT-410
140.739,39
3.310.198,03
760.965,06
620.225,67
PROYECTO:
DISEO, CONSTRUCCION Y MONTAJE T-410
TITULO:
El peso mximo del contenido del tanque que puede resistir el momento de vuelco es el valor menor resultante de las siguientes
formulas
2.093.262
9 de 9
1.473.154,20
BMC22-01-000-M-MC-001
10/12/2012
0,7
3,31
6,09
8,7
0,38
4,51