1 de 9

PROYECTO GLORIA S.A Fecha:

MEMORIA DE CÁLCULO

CIMENTACIÓN DE PRENSA

Rev.0 ESTRUCTURAS

2.0 CIMENTACION

- E_203_001 Plano de cimentacion de Prensa.

2.1 SKETCH

*9+79+

2.2 CARACTERISTICAS GEOMETRICAS

Ver Detalle de Base A = 2.83 m

Ver Detalle de Base B = 1.95 m

Ver Detalle de Base hz = 0.90 m

Distancia del CG en "Z" del equipo a la base del skid (Asumida) hcg = 0.45 m

Momento de inercia de la cimentación en dirección X.. Ix = 1.75 m

Momento de inercia de la cimentación en dirección Y.. Iy = 3.68 m

Centro de Gravedad de la cimentación respecto a X. cx = 1.42 m

Centro de Gravedad de la cimentación respecto a Y. cy = 0.98 m

2.3 CARGAS DE PESO PROPIO DE LA CIMENTACION

P cim = t Peso de la cimentación.

P rell = t Peso del relleno sobre la cimentación.

P cim = t Peso total de la cimentación

11.92

0.00

11.92

DISEÑO ESTRUCTURAL

DE PRENSA

14/03/2014

PLANTA

ELEVACION

Z

Y

X

2 de 9

PROYECTO GLORIA S.A Fecha:

MEMORIA DE CÁLCULO

CIMENTACIÓN DE PRENSA

Rev.0 ESTRUCTURAS

DISEÑO ESTRUCTURAL

DE PRENSA

14/03/2014

2.4 PESO PROPIO DE LOS EQUIPOS

P Prensa = 25.00 t Peso del Motor xm = 0.00 m xb = 0.00 m

Pt = 25.00 t Peso total del equipo ym = 0.00 m yb = 0.00 m

zm = 0.30 m zb = 0.30 m

Donde :

xm, ym, zm : Coordenadas del motor

xb, yb, zb : Coordenadas de la bomba

2.5 FUERZA SÍSMICA

Paramétros de diseño de acuerdo a los Criterios de Diseño

Según el IBC 2006 y el criterio de diseño:

Para una clase "D" Fa = 1.2 y Ss = 0.7

Fv = 1.8 y S1 = 0.3

Por lo tanto

SMS = Fa . Ss = 0.84

SM1 = Fv . S1 = 0.54

Valores extremos de diseño

SDS = 2 SMS SDS = 0.56 g

3

SD1 = 2 SM1 SD1 = 0.20 g

3

ap = 1.00 Tabla 13.6-1 ASCE 7-05 (pumps y motors)

Rp = 2.50 Tabla 13.6-1 ASCE 7-05 (pumps y motors)

Ip = 1.25 Ver item 13.1.3 ASCE 7-05

z = 1.20

h = 1.20

Fp = 0.34 Formula 13.3-1 ASCE 7-05

Fpmax = 1.12

Fpmin = 0.21

Coeficiente Sísmico

S = 0.34 g

Condición crítica: Equipo en Operación (No se considera la posibilidad de un evento sísmico cuando el equipo está detenido)

Peso considerado para el cálculo de la fuerza sísmica P1 = 25.00 t

Carga sísmica total aplicada a la mitad de la altura de la bomba V1 = 8.40 t

1.00 0.3*g

Datos del Equipo Ubicación

T (s) Sa (m/s2)

0.20 0.8*g

T (s) Sa (m/s2)

0.20 0.53*g

1.00 0.20*g

3 de 9

PROYECTO GLORIA S.A Fecha:

MEMORIA DE CÁLCULO

CIMENTACIÓN DE PRENSA

Rev.0 ESTRUCTURAS

DISEÑO ESTRUCTURAL

DE PRENSA

14/03/2014

2.6 FUERZA DINÁMICA

f = wa = rpm Frecuencia de operación

Fd = t Fuerza dinámica

Edx = m Excentricidad dinámica (X)

Edy = m Excentricidad dinámica (Y)

Pm: Peso del motor

wa: Frec. Ang. del rotor en radianes / seg

a = a: 0.5 en equipos nuevos

1.0 para equipos con varios años de operación

2.7 RESUMEN DE CARGAS

2.7.1 CARGAS SOBRE LA BASE DE LA CIMENTACION

Fuerza Muerta Dinámica - OP Sismo

H (t) 0.00 0.04 8.40

V (t) -25.0 0.00 5.60

Mx (t-m) 0.00 -0.01 -2.52

My (t-m) 0.00 0.01 2.52

2.7.2 CARGAS DE ENTRADA Y SALIDA (EN EL CENTRO DE LA BASE DE LA PRENSA)

Cargas de entrada y salida en las bridas: tomadas del plano AP-71.01.001

En coordenadas de prensa:

I. Flange D. Flange Distancia C.G. I. Flange D. Flange Distancia C.G. Eje-

PLFz (Tn) 9.17 0.00 x 1.42 1.42 x 0

Fy (Tn) 2.04 0.00 z 0.00 0.00 z 0

Fx (Tn) 2.04 0.00 y 0.98 0.98 y 0

Mx (Tn-m) 0.00 0.00

My (Tn-m) 0.00 0.00

Mz (Tn-m) 0.00 0.00

RESUMEN DE CARGAS SOBRE LA BASE DE LA CIMENTACIÓN

Carga DL OP EQX EQY

Fx (t) 0.00 9.17 -8.40 0.00

Fy (t) 0.00 2.08 0.00 8.40

Fz (t) 25.00 2.04 0.00 0.00

Mx (t-m) 0.00 1.99 0.00 -2.52

My (t-m) 0.00 0.01 2.52 0.00

240

0.04

0.0000254

0.0000254

0.5

2%10 ao Ed

g

PmF w

0000254.0)(

12000**0000254.0

rpmfaEd

4 de 9

PROYECTO GLORIA S.A Fecha:

MEMORIA DE CÁLCULO

CIMENTACIÓN DE PRENSA

Rev.0 ESTRUCTURAS

DISEÑO ESTRUCTURAL

DE PRENSA

14/03/2014

2.7.3 RESUMEN DE CARGAS EN LA BASE DE LA CIMENTACIÓN

Carga DL OP EQX EQY

Fx (t) 0.00 9.17 -8.40 0.00

Fy (t) 0.00 2.08 0.00 8.40

Fz (t) 36.92 2.04 0.00 0.00

Mx (t-m) 0.00 1.99 0.00 10.08

My (t-m) 0.00 0.01 10.08 0.00

Nomenclatura :

Fxb = Fx apoyo DL: Carga Muerta

Fyb = Fy apoyo OP: Carga de Operación

Fzb = Fz apoyo EQX: Carga Sismo en X

Mxb = Mx apoyo - Fyb x (hgrout + h1 + h2 + hz) EQY: Carga Sismo en Y

Myb = My apoyo + Fxb x (hgrout + h1 + h2 + hz)

Las cargas de viento son muy inferiores a las de sismo por lo tanto, sólo se diseñara con cargas sísmicas.

2.7.4 CARGAS DE SERVICIO

SL1 = DL SL5 = DL + OP + 0.75(0.7 EQY )

SL2 = DL + OP SL6 = DL + OP - 0.75(0.7 EQY )

SL3 = DL + OP + 0.75(0.7 EQX) SL7 = 0.6DL + 0.7EQX

SL4 = DL + OP - 0.75(0.7 EQX) SL8 = 0.6DL + 0.7EQY

2.7.5 CARGAS ÚLTIMAS

UL 1 = 1.4 DL UL 5 = 1.2 DL + OP + 1.4EQY

UL 2 = 1.2 DL + 1.6 OP UL 6 = 1.2 DL + OP - 1.4EQY

UL 3 = 1.2 DL + OP + 1.4EQX UL 7 = 0.90 DL + 1.4EQX

UL 4 = 1.2 DL + OP - 1.4EQX UL 8 = 0.90 DL + 1.4EQY

Donde

DL: Carga Muerta

OP: Carga de Operación

EQX: Carga Sismo en X

EQY: Carga Sismo en Y

2.8 VERIFICACIÓN DE LA CIMENTACIÓN

Nomenclatura :

Fxt, Fyt, Fzt, Mxt, Myt Combinación de cargas de servicio en la base de la cimentación

ex = -Myt / Fzt Excentricidad en X.

ey = Mxt / Fzt Excentricidad en Y.

Presiones del terreno en la base de la cimentación debido a efecto biaxial

q11,q12,q13,q14 Presiones sobre el terreno debido al efecto biaxial.

C3 Coeficiente de Fintel

q2 = C3 x Fzt / A / B Presión máxima de acuerdo a Fintel

qmax = Max(q11,q12,q13,q14, q2) Presión máxima.

qadm Capacidad portante del terreno (según Anexo I)

Mvoy = ABS(Fzt) x A / 2 Momento resistente al volteo en Y.

FSVx = Msoy / ABS (Myt) Factor de seguridad al volteo en X.

Ix

cyeyFzt

Iy

cxexFzt

BA

Fztqij

5 de 9

PROYECTO GLORIA S.A Fecha:

MEMORIA DE CÁLCULO

CIMENTACIÓN DE PRENSA

Rev.0 ESTRUCTURAS

DISEÑO ESTRUCTURAL

DE PRENSA

14/03/2014

Mvox = ABS(Fzt) x B / 2 Momento resistente al volteo en X.

FSVy = Msox / ABS (Mxt) Factor de seguridad al volteo en Y.

Fres = √(Fx2 + Fy

2) Fuerza resistente al desplazamiento

FSD = u ABS(Fzt) / Fres Factor de seguridad al desplazamiento

u = 0.45 Coeficiente de fricción suelo - concreto

FA = SFz (COMBn) / SFz (SLn) Factor de amplificación

qumax = qmax x FA Presión máxima amplificada

qsnu = Max (qumax) Presión máxima amplificada de diseño

Excentricidades maximas permitidas:

ex max = A/3-Fz/(7.5*qsad*B) ey max = B/3-Fz/(7.5*qsad*A)

Fxt (T) =

Fyt (T) =

Fzt (T) =

Mxt (T-m) =

Myt (T-m) =

ex (m) =

ey (m) =

ex max (m) =

ey max (m) =

Verif. Exc. =

q11 (T/m2) =

q12 (T/m2) =

q13 (T/m2) =

q14 (T/m2) =

abs(ex) / A =

abs(ey) / B =

C3 fintel =

q2 (T/m2) =

qmax(T/m2) =

qadm(T/m2)=

Verif. pres. =

Mvoy (T-m) =

FSVx =

FSVx req =

Verif. FSVx =

Msox (T-m) =

FSVy =

FSVy req =

Verif. FSVy =

Fdes (T) =

FSD =

FSD req =

Verif. FSD =

FA =

qumax(T/m2)=

qsnu(T/m2) =

Fu

erza

s

0.00 9.17 4.76

Vo

lteo

55.13 55.13

19.11 19.11

OK

1.50 1.50

13.58 9.17 9.17

1.50

55.13

19.11 5.22

OK OK OK OK

SL1 SL2 SL3 SL4 SL5 SL6 SL7 SL8

-5.88 0.00

0.00 2.08 2.08 2.08 6.49 -2.33 0.00 5.88

22.15 22.15

0.00 1.99 1.99 1.99 7.28 -3.30 0.00 7.06

36.9 38.96 38.96 38.96 38.96 38.96

7.06 0.00

Ver

ific

. Pre

sió

n

0.00 0.00 -0.14 0.14 0.00 0.00 -0.32

0.00 0.01 5.30 -5.28 0.01 0.01

0.00

0.00 0.05 0.05 0.05 0.19 -0.08 0.00 0.32

0.88 0.88

0.56 0.56 0.57 0.57 0.57 0.57 0.61 0.61

0.82 0.81 0.83 0.83 0.83 0.83

Ok Ok

6.69 8.16 6.13 10.20 11.11 5.21 1.30 7.95

Ok Ok Ok Ok Ok Ok

1.30 0.08

6.69 8.17 10.21 6.14 11.12 5.22 6.72 7.95

6.69 5.95 3.91 7.98 3.00 8.90

6.72 0.08

0.00 0.00 0.05 0.05 0.00 0.00 0.11 0.00

6.69 5.96 7.99 3.92 3.01 8.91

0.00 0.16

1.00 1.13 1.47 1.47 1.58 1.24 1.66 2.02

0.00 0.03 0.03 0.03 0.10 0.04

6.67 8.10

6.69 8.17 10.39 10.38 11.15 8.91 6.72 8.10

6.69 7.99 10.39 10.38 11.15 8.73

24.00 24.00

OK OK OK OK OK OK OK OK

20.00 20.00 24.00 24.00 24.00 24.00

37.98 37.98

OK OK OK

1.50 1.50 1.50 1.50

37.98

4,593.88 10.39 10.44 4,593.88 4,593.88 4.44

55.13 55.13

1.25 1.25 1.25 1.25

9.47 5.88 5.88

31.35

1.50 1.50

OK OK OK

1.50

37.98 37.98 21.60

1.56 1.85 1.70

11.24

1.70

11.50 3.06

1.25 1.25

OK

De

sliz

am.

OK OK OK

15.61

1.50 1.50 1.25 1.25

1.86 3.37 1.28

9.41 5.20 13.74

14.53

Pre

sió

n

9.37 11.44 14.54 15.61 12.47 9.41 11.33

1.40 1.40 1.40 1.40 1.40

1.25 1.25 1.25

1.40 1.40 1.40

1.25

OK OK OK OK

6 de 9

PROYECTO GLORIA S.A Fecha:

MEMORIA DE CÁLCULO

CIMENTACIÓN DE PRENSA

Rev.0 ESTRUCTURAS

DISEÑO ESTRUCTURAL

DE PRENSA

14/03/2014

2.9 ANALISIS DINÁMICO

2.9.1 DATOS GEOTÉCNICOS

h = ft Altura de cimentación

G = psi Módulo de Corte

g = pcf Peso específico

r = lb.sec2/ft4 Densidad

n = Módulo de Poisson

2.9.2 DATOS DEL EQUIPO

g = ft/s2 Gravedad

m eq = lb/ft.s2 Masa del equipo

m cim = lb/ft.s2 Masa de la cimentación

m = lb/ft.s2 Masa Total

W eq + W cim = lb Peso Total

2.9.3 CÁLCULO DE AMPLITUDES DE VIBRACIÓN Y CARGAS TRANSMITIDAS

Lx Ly Lz xi yi zi

(ft) (ft) (ft) (ft) (ft) (ft)

Cimentación 9.3 6.4 3.0 4.6 3.2 1.5

Equipo 4.6 3.2 3.1

Parámetro

Masa y Momento de Masa

mx,my,mz(lb/ft.s2),Ix,Iy,Iz(lb.s2.ft)

Radio Equivalente

ro (ft)

Factor de empotramiento - Resorte

hx, hy, hz, hxx, hyy, hzz

Coeficiente de resorte

bx, by, bz, bxx, byy, bzz

Constante equivalente de resorte

kx, ky, kz, (lb/ft) kxx, kyy, kzz (lb.ft/rad)

Factor de empotramiento - Amortiguamiento

ax, ay, az, axx, ayy, azz

Razón de masa

Bx, By, Bz, Bxx, Byy, Bzz

Coeficiente de amortiguamiento efectivo

nxx, nyy

Razón de amortiguamiento geométrico

Dxg, Dyg, Dzg, Dxxg, Dyyg, Dzzg

Amortiguamiento Total

Dx, Dy, Dz, Dxx, Dyy, Dzz

Frecuencia Natural

fnx, fny, fnz, fnxx, fnyy, fnzz (rpm)

Factor 2D^2

Frecuencia de Resonancia

fmx, fmy, fmz, fmxx, fmyy, fmzz (rpm)

Total

Item

32.20

1,708.07Presa 55,000.00

814.41

2.95

12,000.00

101.82

3.16

0.30

Peso (lb)

Total 55,000.00

2,522.48

81,223.91

Dimensiones Centros de Gravedad Masa Momentos de Masa

mi Ix Iy Iz

1,708.1 16,309 16,309 0

2,522.5 21,454 24,526 8,628

(lb/ft.s2) (lb.s2.ft) (lb.s2.ft) (lb.s2.ft)

814.4 5,145 8,218 8,628

2,522 2,522 2,522 21,454 24,526 8,628

ReferenciaTraslación Rotación

X Y Z XX YY ZZ

Tabla 4-2 1.635 1.635 1.285 1.755 1.592 No aplica

Tabla 4-2 4.348 4.348 4.348 4.01 4.83

Figura 4-1 0.970 0.970 2.100 0.500 0.600

L/B 1.451 0.69 1.45 0.69 1.45

Tabla 4-4 2.497 2.497 1.679 1.335 1.215 No aplica

Tabla 4.1 5.E+07 5.E+07 5.E+07 8.E+08 1.E+09 8.E+08

Tabla 4-5 No aplica No aplica No aplica 1.378 1.336

Tabla 4-3 1.993 1.993 1.698 1.723 0.776

1.41E+03 1.41E+03 1.36E+03 1.87E+03 2E+03 2.95E+03

Dig+0.05 0.560 0.560 0.598 0.089 0.138 0.174

Tabla 4-3 0.510 0.510 0.548 0.039 0.088 0.124

Tabla 1-4 1,885 2,242

0.626 0.63 0.71 0.02 0.04

2,304.5 2,305 2,548 3,047

0.06

1.522

No aplica

No aplica

4.47

7 de 9

PROYECTO GLORIA S.A Fecha:

MEMORIA DE CÁLCULO

CIMENTACIÓN DE PRENSA

Rev.0 ESTRUCTURAS

DISEÑO ESTRUCTURAL

DE PRENSA

14/03/2014

Factor de Magnificación

Mx,My,Mz,Mxx,Myy,Mzz

Fuerza Dinámica

Fx, Fy, Fz (lb), Mxx, Myy, Mzz (lb-ft)

Amplitud de Vibración

X, Y, Z (in), XX, YY, ZZ (rad)

Componente por Rotación en XX

Yxx, Zxx (in)

Componente por Rotación en YY

Xyy, Zyy (in)

Componente por Rotación en ZZ

Xzz, Yzz (in)

Amplitud de Vibración Resultante

Xt, Yt, Zt (in)

Factor de Transmisibilidad

Tx, Ty, Tz, Txx, Tyy, Tzz

Fuerza Transmitida

Fxt, Fyt, Fzt (lb), Mxxt, Myyt, Mzzt (lb-ft)

Fxt, Fyt, Fzt (T), Mxxt, Myyt, Mzzt (T-m)

Figura 1 Vibration criteria for rotating machinery(Blake 1964, as modified by Arya, O’Neill, and Pincus 1979).

2.9.4 VERIFICACIÓN POR CARGAS TRANSMITIDAS

qest = 8.17 t/m2 Presión debido a cargas estáticas

50% qadm = 10.0 t/m2 50% Presión Admisible por cargas estáticas

qest < 50% qadm OK

qdin = 11.15 T/m2 Presión debido a cargas dinámicas

75% qadm = 18.0 T/m2 75% Presión Admisible por cargas dinámicas

qdin < 75% qadm OK

107.89 107.89 0.00 333.38 333.38 0.00

Tabla 1-4240 1.011 1.011 1.008 1.016 1.012 1.006

0.00E+00

1.53E-05 1.58E-05

Tabla 1-4 2.38E-05 2.38E-05 0.00E+00 4.12E-07 2.6E-07

3.34E-05 3.91E-05 3.03E-05

9.62E-06 1.45E-05

0.00E+00 0.00E+00

0.047 0.000 0.046 0.046 0.000

OK! Se verifica que la presión transmitida al terreno por cargas estáticas + vibracionales es menor que el 0.75 de la

presión admisible del terreno

0.993240

Tabla 1-4103.166 103.166 0.000 335.14 332.47 0.000

0.047

Tabla 1-4 0.956 0.956 0.953 1.005 0.997

Amplitud de Vibración Resultante

8 de 9

PROYECTO GLORIA S.A Fecha:

MEMORIA DE CÁLCULO

CIMENTACIÓN DE PRENSA

Rev.0 ESTRUCTURAS

DISEÑO ESTRUCTURAL

DE PRENSA

14/03/2014

2.9.5 VERIFICACIÓN DE LOS LÍMITES PERMISIBLES POR VIBRACIÓN

Coupled Mode

Coupled mode= √(fn2x+ fn

2y) / (fnx+ fny)

2 / (3f) = No considerar efecto de acoplamiento

fnx = rpm

fny rpm

f = rpm

Calculo de las frecuencias naturales acopladas

kx = T/m

S = m

ky = T*m w1 s-1

rpm

mx = T s2 /m w2 s-1

rpmIy = T s2 -m

Calculo de la amplitud por acoplamiento

Amplitud Horizontal

wm s-1

f( wm2

) = t 2

Px = t

My = My = t-m

W= t

wy s-1

ax = m

in

Amplitud Rotacional

aq=

ax + ( H - S ) aq = m H = 0.90 altura de cimentación

in

Ok se encuentra en la zona A.

2.9.6 RELACION DE PESO ENTRE EQUIPO Y CIMENTACION

P cim / Pt= 0.48

P cim / Pt= < 2.5

4896.7

0.35 184.91 1765.8

0.000889

0.002778

1,408.957

1,870.503

240.000

81720.59

2.97

1 2

0.67 w 3280.776933 1183.07964

0.94

113803.27 512.78

OK OK

16.76 9.21E+09

0.05

P x h 0.05

1.5 w 7345.022984 2648.68577

f 240.000 240

0.0000289

36.92

195.88

0.0000008

0.0000303

0.00

0.00000073

y

y

y

y

y

y

ywIm

kk

I

kxSk

m

k

I

kxSk

m

k

x

xx

x

xx

x

xx

4

2

12

22

2

,

)(

1)()(

2

22

m

yxxxxf

MSkPISkWSka

yyy

))(()( 22

2

22

1

2

mmm mIf w y

)(

1)()(

2

2

m

ymxxxf

MmkPSka

9 de 9

PROYECTO GLORIA S.A Fecha:

MEMORIA DE CÁLCULO

CIMENTACIÓN DE PRENSA

Rev.0 ESTRUCTURAS

DISEÑO ESTRUCTURAL

DE PRENSA

14/03/2014

2.10 REFUERZO DE LA CIMENTACION

A) EN LA DIRECCIÓN X

Momento último Muy = t-m

Cuantía requerida por flexión ρy =

Area de acero calculada Ascal = cm2

Area de refuerzo mínima Asmin = cm2

Máximo espaciamiento del refuerzo en flexión smax = m

Refuerzo inferior y superior #5 @ m

Area de refuerzo colocado As. Inf. = cm2

Se verifica As. Inf. ≥ OK

B) EN LA DIRECCIÓN Y

Momento último Mux = t-m

Cuantía requerida por flexión ρx =

Area de acero calculada Ascal = cm2

Area de refuerzo mínima Asmin = cm2

Máximo espaciamiento del refuerzo en flexión smax = m

Refuerzo inferior y superior #5 @ m

Area de refuerzo colocado As. Inf. = cm2

Se verifica As. Inf. ≥ OK

11.43

0.024%

4.21

10.53

2.90

15.28

0.45

0.25

44.81

Asmin

0.45

0.25

30.88

Asmin

7.88

0.012%