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ESTANQUE ECUALIZADOR Y GALPON. Planta de tratamiento de riles Planta Lonquén – Alimentos WATT’S S.A. Nuestra Ref.: OT 1051, Diciembre de 2008 MEMORIA DEL CÁLCULO ESTRUCTURAL REVISION 2
1.-
GENERAL La presente memoria describe los criterios, métodos y materiales empleados en el dimensionamiento de las estructuras componentes de la planta de tratamiento de RILes, ubicada al interior de la planta Lonquén de propiedad de la empresa Alimentos WATT’S S.A. Las estructuras se configuran mediante la utilización de hormigón armado para la construcción de las fundaciones, pretiles de contención y tanque ecualizador. Para la estructura del galpón se utilizaran perfiles metálicos.
2.-
MATERIALES A UTILIZAR - Hormigón estructural:
Para cimientos, losa de fundación, muro y losa superior, el hormigón será de grado H-30 con una resistencia característica f'c >= 250 kg/cm2 a los 28 días y 90 % de nivel de confianza. Como valor del módulo de elasticidad, se utiliza el valor E = 285.000 kg/cm2, y el módulo de poisson, se toma como ν = 0.25.
- Acero de refuerzo:
Las barras de acero para el hormigón armado utilizado es clase A 63-42 H con una tensión de fluencia mínima fy > = 4.200 kg/cm2 (con resaltes). Como valor del módulo de elasticidad, se utiliza el valor E = 2.100.000 kg/cm2, y el módulo de poisson, se toma como ν = 0.30.
- Acero estructural:
Para perfiles plegados y soldados, placas de unión y placas base, se utilizará acero estructural calidad A 42 – 27 ES, con una tensión de fluencia mínima de 2.700 kg/cm2 y un módulo de elasticidad E = 2.1x106 kg/cm2.
- Pernos:
Los pernos de unión serán de calidad ASTM A-325. Se utilizarán pernos con hilo incluido en el plano de corte. Para las uniones de costaneras, podrá utilizarse pernos de calidad A 42-27. Los pernos de anclaje serán de calidad SAE 10-45.
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Av. Golfo de Arauco Nº 3638 Parque Industrial Coronel, Concepción, Chile Fono +56 (41) 246 1790, Fax 56 (41) +246 1799
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- Suelo:
Se considera lo indicado en el informe de Mecánica de Suelos entregado por la empresa WATT’S S.A. desarrollado por la empresa Ruz y Vukasovic Ingeniero Asociados Ltda. con fecha de Febrero de 2003. Se recomienda un relleno bajo las fundaciones con un coeficiente de balasto K ≥ 5Kg/cm3. La tensión admisible recomendada es de 1.6 kg/cm2 para cargas normales y de 4 kg/cm2 para el caso eventual. No obstante la recomendación anterior, la calidad de suelo presentada en el informe de mecánica de suelos es muy superior, generando un factor de seguridad aceptable.
3.-
CARGAS SOLICITANTES
a) Peso propio: Hormigón armado
:
2.5 Ton/m3
Acero Estructural
:
7.8 Ton/m3
Suelo
:
2.2 Ton/m3
Cubierta
:
7.0 Kg/m2
: : : :
1 Ton/m3 1.42 Ton/m3 1.33 Ton/m3 1.98 Ton/m3
: : :
10 Ton 1 Ton 3.8 Ton
Líquidos almacenados Agua (T. Ecualizador) FeCl3 Soda Cáustica Acido
Equipos: - DAF - DECANTER - MONTACARGAS b) Sismo:
Se realiza un análisis sísmico por el método estático, de acuerdo a lo indicado en la norma NCh 433 of 96., la NCh 2369 of 03., API 650 Para el cálculo de las cargas sísmicas, se utiliza el coeficiente sísmico máximo horizontal es C = 0.28 y el coeficiente sísmico vertical es C = 0.14. Los parámetros utilizados, son los siguientes: - Zona sísmica - Coeficiente de Importancia - Tipo de suelo
3 1.2 III
La acción sísmica se determina mediante la ecuación: Q=C•I•P
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Donde P es el peso sísmico aplicado de acuerdo a lo indicado en la norma NCh 2369 of03. c) Viento: Se realiza un análisis de resistencia al viento para la estructura, de acuerdo a lo indicado en la NCh 432 of71, para una velocidad de 120 km/hr, con una presión básica de 70 kg/m2, la cual se ve afecta a factores de forma y áreas tributarias según corresponda. d) Sobrecarga: Se contempla la utilización de sobrecargas eventuales en la techumbre y sobre la losa de cubierta del tanque ecualizador. De esta forma se tiene: - Sobrecarga en Cubierta - Sobrecarga en Losa
: :
30 kg/m2 250 kg/m2
e) Combinaciones de carga: Se utilizan las siguientes combinaciones de carga: 1) 1.00 (DL + LL) 2) 0.75 (DL + 0.33 LL + V) 3) 0.75 (DL + 0.33 LL + S) 4) 1.00 (DL + 0.33 LL + V) 5) 1.00 (DL + 0.33LL + S) 6) 1.40 (DL + LL + S) 7) 1.40 (DL + LL + V) 8) 1.40 (DL + LL) (DL = Cargas Muertas, LL = Cargas Vivas, V = Viento Lateral o Frontal, S = Sismo Vertical u Horizontal) Estas combinaciones de carga fueron extraídas de la NCh 2369 Of.2002. Las combinaciones 1, 2 y 3, se utilizan en la verificación de las tensiones de la estructura (metálicas) y diseño de los pernos de anclaje. Las combinaciones 1, 4 y 5, se utilizan en la verificación de las deformaciones de la estructura y en el dimensionamiento de las fundaciones. Las combinaciones 6, 7 y 8 se utilizan en el diseño de los elementos de hormigón armado. e) Condiciones de carga en Tanque Ecualizador: La estructura del tanque ecualizador, consiste en un estanque de hormigón armado, de forma circular. Las condiciones de carga primordiales a las que se vera afecta esta estructura son: - Empuje de Suelo (Estático y Dinámico): Debe considerarse las condiciones con tanque lleno y tanque vacío, siendo la situación con tanque vacío la más desfavorable.
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- Sobrecargas en la losa superior: Se toma en consideración sobrecarga de uso, la posición de un montacargas operando sobre la losa y la colocación de los equipos ya mencionados.
4.-
DESCRIPCION GENERAL DEL PROYECTO Como se indicó anteriormente, este documento se trata del diseño de las estructuras componentes de la planta de tratamiento de RILes de la empresa Watt’s en la planta Lonquén de esta empresa. En el Anexo A.1.: Modelación, se muestra la forma de las estructuras en estudio.
5.-
METODO DE CÁLCULO Se realiza un análisis tridimensional de la estructura utilizando el programa RAM ADVANSSE, en el que se realiza una modelación completa que considera los elementos estructurales componentes con su respectiva materialidad y características geométricas. Las fuerzas correspondientes a los diferentes estados de carga se aplican en las placas, barras o en los nudos según sea el caso. En el caso del sismo, las cargas se aplican en el centro de masa o eje de cada equipo, desde donde se distribuye por rigidez a los distintos elementos estructurales a las fundaciones. Se determinan los esfuerzos máximos para cada elemento estructural para los diferentes estados de carga, con los cuales se realizará el diseño de los mismos. Las fundaciones se diseñan con los esfuerzos obtenidos del análisis en que, según su tamaño se las considerará como zapatas rígidas o flexibles, manteniendo las tensiones en el suelo bajo los márgenes admisibles y asegurando la estabilidad de la estructura, limitando el giro de la fundación.
6.
RESULTADOS DEL ANALISIS MATRICIAL General: Se entregan gráficas de las distintas modelaciones realizadas, con las características físicas de los elementos componentes del estanque además de las gráficas con los diferentes estados de tensiones según los estados de carga considerados. Armaduras: Las armaduras de los elementos de hormigón armado, se determinan de acuerdo a lo indicado anteriormente, sin embargo existe una gran cantidad de elementos cuya armadura queda definida por criterios mínimos. Tensiones: Se revisan las tensiones producidas en los elementos producto de la acción de las cargas de los equipos y la respuesta del suelo de fundación, como reacción, cuyo coeficiente de balasto, como ya se ha mencionado es de 5 Kg/cm3. Deformaciones: Se chequea la magnitud de las deformaciones, tanto verticales como horizontales, cuidando de mantenerlas bajo las admisibles de manera de no comprometer la estabilidad ni la serviciabilidad de la estructura. De los resultados obtenidos, se observa que las deformaciones en los elementos están controladas y no comprometen la estabilidad de las estructuras. Los criterios de deformaciones máximas admisibles son:
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- Deformación Horizontal: 0.015 H - Flecha admisible: L/300 Comentarios generales: De acuerdo a la experiencia de esta oficina en estructuras de estas características, se puede asegurar el buen funcionamiento estructural de las estructuras en estudio.
7.
BIBLIOGRAFIA -
Norma NCh 1537 "Diseño Estructural de Edificios, Cargas permanentes y sobrecargas de uso".
-
- Norma NCh 2369 of. 03 "Diseño Sísmico de Estructuras e Instalaciones Industriales”. - Norma NCh 433 of. 96 "Calculo Antisísmico de edificios". - Código ACI 318 - 99. Editado por la Comisión de Diseño Estructural en Hormigón Armado y Albañilerías. - Manual de Calculo de Hormigón Armado, Basado en el Código ACI 318. GERDAU-AZA. Manual de barras de Acero. CAP. -
Hormigón Armado, Jiménez - Montoya. Planos y Especificaciones de forma, preparados por la empresa PROSEIN AMBIENTAL S.A. Informe de Mecánica de Suelos. Circular Concret Tanks Without Prestressing, Pórtland Cement Association. API 650, APPENDIX E – Seismic Design Of Storage Tanks, American Petroleum Institute.
Gabriel Garcia Ingeniero Calculista
Hernan Caceres Ingeniero Civil
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Gonzalo Sáez Ingeniero Proyecto
Juan Carlos Villagrán Jefe de Proyecto
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ANEXO: MODELACION ESTANQUE ECUALIZADOR y GALPON PLANTA DE TRATAMIENTO DE RILES
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ANEXO: A.1.: MODELACION. A.2.: CARGAS. A.3.: TENSIONES MAXIMAS. A.4.: DEFORMACIONES.
Beltrán Mathieu Nº 94 - Barrio Universitario - Fono/fax 041-223221 - Concepción
ANEXO 1: MODELACION
Beltrán Mathieu Nº 94 - Barrio Universitario - Fono/fax 041-223221 - Concepción
RAM Advanse Archivo: Tk Ecualiz - Ver C.AVW Estado: Pe=Peso equipos
Análisis: 1er orden Fecha: 02-12-2008 11:26:38
Y X Z
A.1.: MODELACION TANQUE ECUALIZADOR
RAM Advanse Archivo: Galpon Pta RILES - V1.3.AVW Estado: pp=Peso Propio
Análisis: 1er orden Fecha: 02-12-2008 12:47:03
Y X Z
A.1.: MODELACION GALPON
RAM Advanse Archivo: Galpon Pta RILES - V1.3.AVW Estado: pp=Peso Propio
Y
Análisis: 1er orden Fecha: 02-12-2008 12:47:58
Z
X
A.1.: MODELACION GALPON
ANEXO 2: CARGAS
Beltrán Mathieu Nº 94 - Barrio Universitario - Fono/fax 041-223221 - Concepción
RAM Advanse Archivo: Tk Ecualiz - Ver C.AVW Estado: Pn=Peso Napa
Análisis: 1er orden Fecha: 02-12-2008 11:30:42
Y X Z
A.2.: CARGAS NAPA FREATICA
RAM Advanse Archivo: Tk Ecualiz - Ver C.AVW Estado: Ps=Peso suelo
Análisis: 1er orden Fecha: 02-12-2008 11:31:31
Y X Z
A.2.: CARGAS SUELO
RAM Advanse Archivo: Tk Ecualiz - Ver C.AVW Estado: Sc=Sobrecarga de uso
Y
Análisis: 1er orden Fecha: 02-12-2008 11:32:47
X Z
A.2.: CARGAS SOBRECARGA
RAM Advanse Archivo: Tk Ecualiz - Ver C.AVW Estado: PLq=Peso Lleno
Análisis: 1er orden Fecha: 02-12-2008 11:34:56
Y X Z
A.2.: CARGAS PESO DE LIQUIDO
RAM Advanse Archivo: Tk Ecualiz - Ver C.AVW Estado: Sx=Sismo X
Y
Análisis: No resuelta Fecha: 02-12-2008 11:38:29
X Z
A.2.: CARGAS SISMO
RAM Advanse Archivo: Tk Ecualiz - Ver C.AVW Estado: Sy=Sismo Y
Análisis: No resuelta Fecha: 02-12-2008 12:14:47
Y X Z
A.2.: CARGAS SISMO Y
RAM Advanse Archivo: Tk Ecualiz - Ver C.AVW Estado: Pe=Peso equipos
Análisis: No resuelta Fecha: 02-12-2008 11:40:09
Y X Z
A.2.: CARGAS EQUIPOS: DAF
RAM Advanse Archivo: Tk Ecualiz - Ver C.AVW Estado: Py2=Peso Yale 2
Análisis: No resuelta Fecha: 02-12-2008 11:54:12
Y X Z
A.2.: CARGAS EQUIPOS: MONTACARGAS
RAM Advanse Archivo: Tk Ecualiz - Ver C.AVW Estado: C4=1.4Ps+1.4Pn+1.4Pe+1.4Py1+1.4Sy
Análisis: 1er orden Fecha: 02-12-2008 12:20:53
Y Z
X
A.2.: CARGAS BALASTOS
RAM Advanse Archivo: Galpon Pta RILES - V1.3.AVW Estado: Vf=Viento frontal
Análisis: 1er orden Fecha: 02-12-2008 12:50:16
Y
Z
X
A.2.: CARGAS
RAM Advanse Archivo: Galpon Pta RILES - V1.3.AVW Estado: Vl=Viento lateral
Análisis: 1er orden Fecha: 02-12-2008 12:51:50
Y
Z
X
A.2.: CARGAS
RAM Advanse Archivo: Galpon Pta RILES - V1.3.AVW Estado: Cu=Cubierta
Análisis: 1er orden Fecha: 02-12-2008 12:52:40
Y
Z
X
A.2.: CARGAS
RAM Advanse Archivo: Galpon Pta RILES - V1.3.AVW Estado: Sc=Sobrecarga
Análisis: 1er orden Fecha: 02-12-2008 12:53:20
Y
Z
X
A.2.: CARGAS
ANEXO 3: TENSIONES
Beltrán Mathieu Nº 94 - Barrio Universitario - Fono/fax 041-223221 - Concepción
RAM Advanse Archivo: Tk Ecualiz - Ver C.AVW Estado: C2=Ps+Sx+Sy+0.33Sc
Y X
Análisis: 1er orden Fecha: 02-12-2008 12:33:57 Tensión aprox. elementos
Z
Placas [Ton/M2] 435.11 377.10 319.08 261.07 203.05 145.04 87.02 29.01 -29.01 -87.02 -145.04 -203.05 -261.07 -319.08 -377.10 -435.11
A.3.: TENSIONES MAXIMAS
RAM Advanse Archivo: Tk Ecualiz - Ver C.AVW Estado: PLq=Peso Lleno
Análisis: 1er orden Fecha: 02-12-2008 12:36:13 Tensión aprox. elementos
Y
Placas
X Z
[Ton/M2] 136.76 118.53 100.29 82.06 63.82 45.59 27.35 9.12 -9.12 -27.35 -45.59 -63.82 -82.06 -100.29 -118.53 -136.76
A.3.: TENSIONES MAXIMAS LOSA DE FUNDACION
RAM Advanse Archivo: Galpon Pta RILES - V1.3.AVW Estado: C4=0.75Pp+0.75Cu+0.25Sc+0.75Vl
Y
Análisis: 1er orden Fecha: 02-12-2008 12:56:32 Tensión aprox. elementos Placas
Z
X
1347.99 1168.26 988.53 808.80 629.06 449.33 269.60 89.87 -89.87 -269.60 -449.33 -629.06 -808.80 -988.53 -1168.26 -1347.99
A.2.: TENSIONES
RAM Advanse Archivo: Galpon Pta RILES - V1.3.AVW Estado: C4=0.75Pp+0.75Cu+0.25Sc+0.75Vl
Análisis: 1er orden Fecha: 02-12-2008 13:02:44
Y Z
X
A.2.: TENSIONES RELACION DE ESFUERZOS
RAM Advanse Archivo: Galpon Pta RILES - V1.3.AVW Estado: C4=0.75Pp+0.75Cu+0.25Sc+0.75Vl
Análisis: 1er orden Fecha: 02-12-2008 13:04:04
Y
Z
X
A.2.: TENSIONES ESTATUS
ANEXO 4: DEFORMACIONES
Beltrán Mathieu Nº 94 - Barrio Universitario - Fono/fax 041-223221 - Concepción
RAM Advanse Archivo: Tk Ecualiz - Ver C.AVW Estado: C2=Ps+Sx+Sy+0.33Sc
Análisis: 1er orden Fecha: 02-12-2008 12:39:05
Y
Z
X
A.4.: DEFORMACIONES MAXIMAS DEFORMADA + ORIGINAL
RAM Advanse Archivo: Tk Ecualiz - Ver C.AVW Estado: C2=Ps+Sx+Sy+0.33Sc
Y
Análisis: 1er orden Fecha: 02-12-2008 12:42:22
X
Z
A.4.: DEFORMACIONES MAXIMAS
RAM Advanse Archivo: Tk Ecualiz - Ver C.AVW Estado: C2=Ps+Sx+Sy+0.33Sc
Análisis: 1er orden Fecha: 02-12-2008 12:43:41
Y X Z
A.4.: DEFORMACIONES MAXIMAS
RAM Advanse Archivo: Galpon Pta RILES - V1.3.AVW Estado: C4=0.75Pp+0.75Cu+0.25Sc+0.75Vl
Análisis: 1er orden Fecha: 02-12-2008 13:07:01
Y
Z
X
A.2.: CONDICIONES DE APOYO
RAM Advanse Archivo: Galpon Pta RILES - V1.3.AVW Estado: C2=Pp+Cu+0.33Sc+Vl
Z
Análisis: 1er orden Fecha: 02-12-2008 13:12:44
Y
X
A.4.: DEFORMACIONES MAXIMAS EJE X
RAM Advanse Archivo: Galpon Pta RILES - V1.3.AVW Estado: C2=Pp+Cu+0.33Sc+Vl
Z
Análisis: 1er orden Fecha: 02-12-2008 13:15:39
Y
X
A.4.: DEFORMACIONES MAXIMAS EJE Y
