Fundaciones

diseo por PDVSA (REV. 2004)HOJA DE CLCULO DISEADO:PROYECTO:REVISADO: PROY. No:EQUIPO:REVISION:FUNDACIONES DE TANQUES DE ALMACENAMIENTOFECHA:

DISEO DE FUNDACION ANULAR PARA TANQUE CILINDRICO METALICO (Ref. PDVSA JA-221 y FJ-251. ANILLO SECCION T INVERTIDA)

1. DATOS PARA EL DISEO

DIAMETRO DEL TANQUE:d =m ALTURA DEL TANQUE:H =m PESO ESPECIFICO DEL LIQUIDO:gL =kg/m NIVEL MAXIMO DEL LIQUIDO:HL =m PESO PARED DEL TANQUE: Ws =kg ALTURA CENTRO DE GRAVEDAD (CUERPO):Xs =m PESO DEL TECHO DEL TANQUE: Wr =kg ESPESOR PROMEDIO PAREDES DEL TANQUE:tm =mm ESPESOR PLANCHA BASE DEL TANQUE:tb =mm PESO UNITARIO DEL SUELO:gs =kg/m ANGULO DE FRICCION INTERNA DEL SUELO: = CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO:Rs =kg/cm MODULO DE BALASTO DEL SUELO:Kb = RESISTENCIA A COMPRESION CONCRETO:f'c =kg/cm PESO UNITARIO DEL CONCRETO:gc =kg/m RESISTENCIA A FLUENCIA ACERO REFUERZO:Fy =kg/cm

0.000.00

0.00

2. 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 =0kg

d / H L =ERROR:#DIV/0!

W1 / W = tanh (0,866 (d / H L)) = ERROR:#DIV/0! 0,866 (d / H L)

W2 / W = 0,23 (d / H L) tanh (3,67 / (d / H L)) = ERROR:#DIV/0!

W1 =ERROR:#DIV/0!kg

W2 =ERROR:#DIV/0!kg

Alturas efectivas

X1 / H L = 0,5 - 0,094(d / H L)) = ERROR:#DIV/0!

X2 / H L =1 -cosh (3,67 / (d / H L)) - 1 =ERROR:#DIV/0!(3,67 / (d / H L)) senh (3,67 / (d / H L))

X1 =ERROR:#DIV/0!m

X2 =ERROR:#DIV/0!m

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

Parmetros que definen la zona ssmica

Ubicacin de la estructura:

a* =cm/s2Figura 6.1 PDVSA JA-221g =Figura 6.2 PDVSA JA-221

Caractersticas del contenido y riesgos asociados

El contenido del tanque es:

Grado de Riesgo =Tabla 4.1 PDVSA JA-221

Probabilidad de excedencia anual del movimiento ssmico de diseo

p1 =Tabla 4.1 PDVSA JA-221

Aceleracin horizontal mxima del terreno

a = a* ( -ln (1 - p1) ) -1/gEcuacin 6.1 PDVSA JA-221

a =ERROR:#DIV/0!cm/s2

Ao = a / gEcuacin 6.3 PDVSA JA-221

g =981cm/s2

Ao =ERROR:#DIV/0!

Valores que definen el espectro de respuesta

Perfil de suelo =Tabla 5.1 PDVSA JA-221j = idemb = Tabla 6.1 PDVSA JA-221To = sidemT* =sidem

Condicin inicial de anclaje asumida para el tanque

Condicin de anclaje =

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 =Tabla 3.1 PDVSA FJ-251 b* = b / 2.3 (0.0853-0.739 ln z)Ecuacin 6.4 PDVSA JA-221b* =ERROR:#NUM!

b) Efecto convectivo

z = Tabla 3.1 PDVSA FJ-251b* =ERROR:#NUM!

Perodos de vibracin

a) Modo impulsivo horizontal

T1 = 1,762 (H L / K h) (g L / g*Es) 1/2Ecuacin 6.1 PDVSA FJ-251

tm / 1000 (0,5d) =ERROR:#DIV/0!

H L / 0,5d =ERROR:#DIV/0!

K h =Figura 6.1 PDVSA FJ-251

E s =2,1*E06kg/cm2

T1 =ERROR:#DIV/0!s

b) Efecto convectivo

T2 = 20 p (d / 2g) 1/2Ecuacin 6.1 PDVSA FJ-251(1,84 tanh (1,84 H L / 0,5*d)) 1/2

T2 =ERROR:#DIV/0!s

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* ) 1/4

Factor de ductilidad

D =Seccin 3 PDVSA FJ-251

T+ = 0.1*( D - 1 ) =-0.1Tabla 7.1 PDVSA JA-221ZONA DE CALCULO

como debe cumplirse T T+ T* entoncesT+T*00T+ = To = 0.00sCALCULO DE Ad a) Ordenada del espectro para el modo impulsivo horizontalMODOPERIODO T (s)CONDICION ACTUALVALOR AdCONVECTIVOERROR:#DIV/0!ERROR:#DIV/0!ERROR:#DIV/0!T1 =ERROR:#DIV/0!sIMPULSIVOERROR:#DIV/0!ERROR:#DIV/0!ERROR:#DIV/0!

Ad1 =ERROR:#DIV/0!ERROR:#DIV/0!ORDENADAS Ad (seccion 7, PDVSA JA-221)Ad (convectivo)Ad (impulsivo) b) Ordenada del espectro para el modo convectivo horizontalAd = ( j Ao (1 + T (b* - 1)) / (1 + (T / T+)c (D - 1)) T < T+ERROR:#DIV/0!ERROR:#DIV/0!Ad = j Ao b* / D T+ T T*ERROR:#DIV/0!ERROR:#DIV/0!T2 =ERROR:#DIV/0!sAd = j Ao b* (T* / T) 0,8 / D T* T 3ERROR:#DIV/0!ERROR:#DIV/0!Ad = ( j Ao b* / D) (T* / 3) 0,8 (3 / T) 2,1 T > 3ERROR:#DIV/0!ERROR:#DIV/0!Ad2 =ERROR:#DIV/0!ERROR:#DIV/0!c = ( D / b* ) 1/4ERROR:#NUM!ERROR:#NUM!

Altura mxima de oscilacin del lquido

h = 0,48*d*Ad2 =ERROR:#DIV/0!m

h (camara aire) =0.0 - 0.0 =0.00mERROR:#DIV/0!ERROR:#DIV/0!

Fuerza cortante en la base del tanque

a) Modo impulsivo:

V1 = Ad1 ( W1 + Ws + Wr )Seccin 7.1.1 PDVSA FJ-251

V1 =ERROR:#DIV/0!kg

b) Modo convectivo:

V2 = Ad2 * W2

V2 =ERROR:#DIV/0!kg

c) Cortante Basal mximo probable:

V = ( V1 2 + V2 2 ) 1/2

V =ERROR:#DIV/0!kg( cortante ltimo )

d) Cortante Basal reducida en la base:

Vr = 0,8 V =ERROR:#DIV/0!kg( cortante de servicio )

Momento de volcamiento en la base del tanque

a) Modo impulsivo:

M1 = Ad1 ( W1*X1 + Ws*Xs + Wr*Xr )Seccin 7.1.2 PDVSA FJ-251

M1 =ERROR:#DIV/0!kg*m

b) Modo convectivo:

M2 = Ad2 * W2*X2

M2 =ERROR:#DIV/0!kg*m

c) Momento de volcamiento mximo probable:

M = ( M1 2 + M2 2 ) 1/2

M =ERROR:#DIV/0!kg*m( momento ltimo )

d) Momento de volcamiento reducido en la base:

Mr = 0,8 M =ERROR:#DIV/0!kg*m( momento de servicio )

4. CALCULO DE FUERZAS DE VIENTO(Ref. UBC)

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

OTEPI: = 1.00 (ESTRUCTURAS MISCELANEAS, STANDARD O ESPECIALES)= 1.15 (ESTRUC.PELIGROSAS O ESENCIALES) Fuerza horizontal resultante en la pared del tanque :

Fvh = Ce * Cq * Iw * qs * A LA L = d * H =0.00m2Fvh =0kg

Momento de volcamiento : M v = Fvh * H/2

M v =0kg*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

5. VERIFICACION DE LA ESTABILIDAD(Ref. PDVSA FJ-251 Feb 99)

Lmite elstico de la plancha base:

Fby =kg/cm2

Peso mximo del contenido que resiste el volcamiento

WL = 3,16 tb (Fby * G * HL) 1/2 =0kg/m

WL max = 20*G*HL*d =0kg/m

WL =0kg/m

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

Wt = ( Ws + Wr ) / p d =ERROR:#DIV/0!kg/m

Factor de estabilidad

SF = Mr / d2 ( Wt + WL )

SF sismo =ERROR:#DIV/0!ERROR:#DIV/0!(tanque lleno => WL 0)

SF viento =ERROR:#DIV/0!ERROR:#DIV/0!(tanque vaco => WL = 0)TANQUE INESTABLE. COLOCAR ANCLAJESERROR:#DIV/0!EL TANQUE ES ESTABLE

Requerimiento de anclajes

C = 2*M / d*WGua PDVSA 0603.1.203

M =ERROR:#DIV/0!kg*mERROR:#DIV/0!

d =0.00m

W = Ws + Wr =0kg

C =ERROR:#DIV/0!ERROR:#DIV/0!

6. DISEO DE PERNOS DE ANCLAJEERROR:#DIV/0!
OTEPI: SI EL TANQUE NO REQUIERE ANCLAJE APARECER EL MENSAJE "NO APLICA"

SEPARACION MAXIMA DE ANCLAJES :s max =ERROR:#DIV/0!ERROR:#DIV/0! NUMERO MINIMO DE ANCLAJES :Np min = p d / s max =ERROR:#DIV/0! NUMERO DE ANCLAJES COLOCADOS :Np =ERROR:#DIV/0! DIAMETRO PERNOS DE ANCLAJE (min. 1") : dp =
OTEPI: Segn PDVSA FJ-251 par.9.5.2 : diametro minimo 1"mm DIAMETRO CIRCULO DE PERNOS :dcp =m CALIDAD DE PERNOS :

Traccin en pernos de anclaje

Segn...Seccin 9.5 PDVSA FJ-251 :Resistencia mnima a traccin por metro lineal de circunferencia T uniforme = ( 1,273*Mr / d 2 ) - Wt

T sismo =ERROR:#DIV/0!kg/m

T viento =ERROR:#DIV/0!kg/m

Separacin entre pernos de anclaje :

s p = p dcp / (Np) =ERROR:#DIV/0!m

Traccin mxima en cada perno :

T max = max T unif * s p =ERROR:#DIV/0!kg

SegnGua PDVSA 0603.1.203 :

T max = ( 4*M / Np *dcp ) - W / Np

T sismo =ERROR:#DIV/0!kg

T viento =ERROR:#DIV/0!kg

T max =ERROR:#DIV/0!kg

ERROR:#DIV/0!
OTEPI: SI EL TANQUE NO REQUIERE ANCLAJE APARECER EL MENSAJE "NO APLICA"

Verificacin de esfuerzos mximos en pernos de anclaje

Esfuerzo de traccin :

A p =0.00cm2Aef (efectiva) = 0,75 Ap =0.00cm2ft act = T max / A ef =ERROR:#DIV/0!kg/cm2Ft adm = 0,8*2500 =2,000kg/cm2ERROR:#DIV/0!L > 0.785 => LA FUNDACION ES ELASTICA

ERROR:#DIV/0!

7. DISEO DE LA FUNDACION ANULAR

Dimensiones y propiedades geomtricas del anillo

ALTURA DEL ANILLO SOBRE EL TERRENO : h t =
OTEPI: EL SEMAFORO LE INDICAR EL ESTADO DE SU DISEOmLA FUNDACION . . . ALTURA PEDESTAL (min 1.00) : h p =mERROR:#DIV/0! ESPESOR ZAPATA (min 0.30) : h z =mERROR:#DIV/0! ANCHO PEDESTAL (min 0.30) :b p =m 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)) =ERROR:#DIV/0!m s max (kg/cm2)ERROR:#DIV/0!ERROR:#DIV/0!ERROR:#DIV/0! ANCHO SELECCIONADO ZAPATA :b z =m ERROR:#DIV/0!s min (kg/cm2)N/AERROR:#DIV/0!ERROR:#DIV/0! DIAMETRO EXTERNO DEL ANILLO :De =0.00mFS volcN/AN/AN/A DIAMETRO INTERNO DEL ANILLO :Di =0.00mFS deslN/AN/AN/A AREA DE LA BASE DEL ANILLO :A =0.00m2Diseo a flexionERROR:#DIV/0! INERCIA BASE DEL ANILLO :I =0.00m4Diseo a corteERROR:#DIV/0! MODULO DE SECCION :S =ERROR:#DIV/0!m3

INERCIA SECCION TA = bz*hz + bp*hp =0.000m2ycg = ( bz*hz2/2 + bp*hp*(hz + hp/2) ) / A =ERROR:#DIV/0!mIt = bz*hz3/12 + bz*hz*(ycg-0,5hz)2 + bp*hp3/12 + bp*hp*(hz+0,5hp-ycg)2 =ERROR:#DIV/0!m4

L < 0.785 => LA FUNDACION ES RIGIDA

Verificacin de esfuerzos en el suelo

Cargas verticales (por unidad de longitud de circunferencia)

PESO DE PAREDES Y TECHO TANQUE :Wt 1 =ERROR:#DIV/0!kg/m PESO DEL LIQUIDO SOBRE EL ANILLO :Wt 2 =0kg/m PESO DEL ANILLO DE CONCRETO :Wt 3 =0kg/m PESO DEL RELLENO DE TIERRA :Wt 5 =0kg/m MAX. COMPRESION EN LA BASE POR SISMO :

= 1,273 M / d 2 cuando SF 0,785 tanques anclados

Wt 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 =ERROR:#DIV/0!

k =
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.Figura 9.1 PDVSA FJ-251

Wt 4 =ERROR:#DIV/0!kg/m

Caso : Operacin (tanque lleno) : CP + F

Clculo de esfuerzos en el suelo :

s s (adm) =0.00kg/cm2

s s = P / A = S Wi / A = p * d ( Wt 1 + Wt 2 + Wt 3 + Wt 5 ) / A

P =ERROR:#DIV/0!kg

s s =ERROR:#DIV/0!kg/cm2ERROR:#DIV/0!ERROR:#DIV/0!

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

Clculo de esfuerzos en el suelo :

s s (adm) =Rs =0.00kg/cm2

Por el mtodo sugerido en API 650 y PDVSA FJ-251 se tiene :

s s = P / A = S Wi / b z = ( Wt 1 + Wt 2 + Wt 3 + Wt 4 + Wt 5 ) / b zP max =ERROR:#DIV/0!kg/mP min =ERROR:#DIV/0!kg/m

s s max =ERROR:#DIV/0!kg/cm2ERROR:#DIV/0!ERROR:#DIV/0!s s min =ERROR:#DIV/0!kg/cm2ERROR:#DIV/0!ERROR:#DIV/0!

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 ) =ERROR:#DIV/0!kg

M = M v + F v * ( hp + hz ) =0kg*m

s s max =ERROR:#DIV/0!kg/cm2ERROR:#DIV/0!ERROR:#DIV/0!s s min =ERROR:#DIV/0!kg/cm2ERROR:#DIV/0!ERROR:#DIV/0!

Diseo del acero de refuerzo

Presin horizontal interna del anillo :

K o = 1 - sen f =1.00

h o = h z + h p =0.00m

F = 1/2 * Ko * g s * ho 2 + Ko * ho * g L * H L =0kg/m

Traccin actuante en el anillo (tensin anular) :

Tf = 1/2 * F * d =0.0kg(servicio)

Tu = 1,7 * Tf =0.0kg(ltima)

Acero principal longitudinal requerido por traccin :

Ash = Tu / 0,9 Fy =ERROR:#DIV/0!cm

Ashmin = 0,0025 * h o * b p =0.00cm

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

Acero vertical mnimo requerido en cada cara (estribos) :

Asv = ( 0,0015*bp*100 ) / 2 =0.00cm/cara

Traccin admisible en el concreto:

fct adm = 0,10 f'c =0.00kg/cm

E c = 15100*( f'c ) 1/2 =0kg/cm

n = E s / E c =ERROR:#DIV/0!

Traccin actuante :

fct = ( 0,0003*Es*Ash + Tf ) / ( Ac + n Ash ) =ERROR:#DIV/0!kg/cm ERROR:#DIV/0!ERROR:#DIV/0!

Refuerzo inferior en zapata :

s max =ERROR:#DIV/0!kg/m2Calculo de AsAs inf (cm2/m)As sup (cm2/m)q = s max - gs (hp - ht) - gc hz =ERROR:#DIV/0!kg/m2Z = Mu / f'c*b*d2ERROR:#DIV/0!ERROR:#DIV/0!x = 0.5 ( bz - bp ) =0.00mq = 0,85*(1-(1-2Z /0,85)1/2)ERROR:#DIV/0!ERROR:#DIV/0!M = q x 2 / 2 =ERROR:#DIV/0!kg*m/mju = 1-0,59qERROR:#DIV/0!ERROR:#DIV/0!Mu = 1.5 * M =ERROR:#DIV/0!kg*m/mAs = Mu / 0,9*Fy*ju*dERROR:#DIV/0!ERROR:#DIV/0!d = hz - rec =-0.075mAs max = w max * f'c * b* d / fy =As inf =ERROR:#DIV/0!cm2 / mERROR:#DIV/0!
OTEPI: CHEQUEO DE As MAXERROR:#DIV/0!ERROR:#DIV/0!ERROR:#DIV/0!

Refuerzo superior en zapata :

q = gs (hp - ht) + gc hz =0kg/m2x = 0.5 ( bz - bp ) =0.00mM = q x 2 / 2 =0kg*m/mMu = 1.5 * M =0kg*m/md = hz - rec =-0.050mAs inf =ERROR:#DIV/0!cm2 / mERROR:#DIV/0!
OTEPI: CHEQUEO DE As MAXERROR:#DIV/0!

Refuerzo mnimo a flexin :

As min = 0.0018*100*d =-0.90cm2 / m

Chequeo por corte en zapata :

V = q max ( x - d ) =ERROR:#DIV/0!kg/mVu = 1.5 * V =ERROR:#DIV/0!kg/mVcu = 0.85*0.53*(f'c)1/2*b*d =0kg/mERROR:#DIV/0!ERROR:#DIV/0!

R ext = 0.00 mR int = 0.00 mD = 0.00 mbp = 0.00 mbz = 0.00 mhz = 0.00 mbp = 0.00 mhp = 0.00 mht = 0.00 mLe = 0 m 1/2" C/ 0,15 (superior e inferior)

&8&F&8Pgina &P de &N

Le f _____ C / _____h zbzh zh ph t0.15(min)h t NORTEPLANTAX2X1W1W2masa flexible(efecto convectivo)masa solidaria(efecto impulsivo)EJEPARED TANQUE Y ANILLO DE FUNDACIONEJEPARED TANQUE Y ANILLO DE FUNDACIONh pTANQUE PEDESTAL ANILLO DE FUNDACIONSECCION A - ARELLENO COMPACTADO AL 95% DE PROCTOR0.05 11 f 7/8" x C / caraBISEL 2"x1" (HORxVERT)MATERIAL DE RELLENO PERMEABLE GRANULAR Y NO CORROSIVO BISEL 1"x1" (HORxVERT)A EJE NOMINAL PARED DEL TANQUEb pb zR intR ext COORDENADAS DEL CENTRO N : 1129,30 E : 1254,50DA ZAPATA ANILLO DE FUNDACIONbpCONCRETO POBRE bp f _____ C / _____ DIA. LONG. ASTM A-307 GALVANIZADO