Calculo Tanque API 650 AD2003

MEMORIA DE CALCULO ESTANQUES. CODIGO DE DISEÑO API 650-1998 ADDENDUM 3 1. DATOS DE DISEÑO DATOS GEOMETRICOS 14000 Diametro interiordel estanque 20000 Altura del estanque 20000 Altura del liquido

D (mm) H (mm) HL (mm) CAm (mm) CAf (mm) CAt (mm)

0 0 0

Corrosion admisible de manto Corrosion admisible de fondo Corrosion admisible de techo

ST (kg/m2) W techo (kg) W Lining (Kg)

122 3931 17260

q Temp Diseño

10 100

Fy Fr

PROPIEDADES DEL ACERO 2530 Fluencia del acero 4080 Rotura del acero

Sobrecarga de techo (API 3.10.2.1) Peso de estructura y plataformas de techo Peso del lining. Angulo de Techo Conico Autosoportante Temeperatura de Diseño (ºC)

PROPIEDADES DEL LIQUIDO 1

G

DATOS PARA VERIFICACION SISMICA CONSIDERAR ANALISIS SISMICO (S/N) Zona sísmica UBC (1, 2A, 2B, 3, 4) Coeficiente del terreno, S (según tabla E3) Factor de importancia I

N 4 2.0 1.2

DATOS PARA VERIFICACION DE CARGA DE VIENTO Velocidad de viento (km/h) (API 3.11.1) 160

2. CALCULO DE ESPESORES DEL MANTO D (m) 14.00

H (m) 20.00

CA (mm) 0.000

Fy (MPa) 248

Fr (MPa 400

Sd =

Sd  Minimo [2/3Fy , 2/5Fr ]

150

St =

St  Minimo[3/4Fy,3/7Fr]

171

td =

é4.9DHi 0.3G td  ê Sd ë

ù úCA û

tt =

é4.9 D Hi 0.3)ù tt  ê ú St ë û

t min =

5

Tension admisible del acero del manto para la condicion de diseño Tension admisible del acero del manto para la condicion de prueba hidrostatica

0.905

Espesor minimo requerido por condicion de diseño Espesor minimo requerido por prueba hidrostatica Espesor minimo según punto 3.6.1.1 API 650

(mm)

N° manto

h plancha

Hi

td (mm)

tt (mm)

t (mm)

1 2 3 4 5 6 7 8 9

2420 2420 2420 2420 2420 2420 2420 2420 640

20000 17580 15160 12740 10320 7900 5480 3060 640

9.030 7.921 6.811 5.702 4.593 3.484 2.374 1.265 0.156

7.886 6.918 5.949 4.980 4.011 3.042 2.074 1.105 0.136

9.030 7.921 6.811 5.702 5.000 5.000 5.000 5.000 5.000

espesor a usar (mm) 10 8 8 6 6 6 6 6 6

3. CALCULO DE ESPESOR PLANCHA DE TECHO

tm1 =

é ù D tm 1ê ú  5(mm) ë 4.8 sen (q ) û

16.7964

Espesor minimo del techo cónico excluido corrosión

tm2 =

tm2  tm1 CAt

16.7964

Espesor minimo del techo cónico incluido corrosión

tmax =

13

t requerido (mm) =

18

DD (kg/m2) = DD+LL (lb/ft2) =

f=

Espesor máximo excluido corrosión

(mm)

141.30 263.30

é LL  DD  ù Si DD  LL  224.5 (kg/m 2 )  f  ê sino f  1 ë 224.5 úû

t requerido considerando factor de correción = t a usar (mm) =

1.08

Factor de corrección espesor del techo

19.49

6

4. CALCULO DE ESPESOR PLANCHA DE FONDO tf minimo

tf  6 ( mm )  CA

tf requerido (mm) = tf a usar (mm) =

6.0000

f

Espesor minimo del fondo incluido corrosión

6.0000 6

ESPESOR PLANCHA ANILLO ANULAR, t presión hidrostática (MPA)

b

4 .9 D ( H  0 .3) / t

Espesor nominal primer manto (in) =

135.142

10

Según tabla 3-1 API 650: Espesor nominal primer manto (mm)

presión test hidrostático primer manto (Mpa) ≤ 190 6 6 6 8 9

t ≤ 19 19 < t ≤ 25 25 < t ≤ 32 32 < t ≤ 38 38 < t ≤ 45 Espesor mínimo anillo anular (in) =

≤ 210 6 7 9 11 13

≤ 230 7 10 12 14 16

≤250 9 11 14 171 19

6

Espesor mínimo anillo por filete de soldadura según punto 3.1.5.7. Por rerquerimientos de soldadura, el filete de soldadura mínimo entre el último manto y el anillo anular estará de acuerdo a la siguiente tabla: Espesor nominal primer manto (mm) t≤5 5 < t ≤ 20 20 < t ≤ 32

Filete mínimo (mm) 5 6 8

32 < t ≤ 45

10

El espesor del anillo anular debe ser mayor o igual que el filete de soldadura. Espesor mínimo anillo anular (in) = 6 Espesor requerido anillo anular, considerando espesor de corrosión (mm) 6.00 = Espesor a usar anillo anular (mm) = 6 Ancho mínimo anillo anular según punto 3.5.2.

215 tb

ancho mínimo (mm)

H G0.5

 600(mm )

600

5. VERIFICACION SISMICA (APENDICE E / API 650 -1998)



Ms [N]  Z  I  C1  WS  X S  C1  Wr  Ht  C1  W1  X 1  C 2  W2  X 2 Factor de zona sísmica, Z. Según tabla E2.

Z=



0

FACTOR ZONA SISMICA 0.075 0.15 0.2 0.3 0.4

ZONA SISMICA

1 2A 2B 3 4

C1 : coeficiente de carga sísmica lateral

C1 =

C2 : coeficiente de carga sísmica lateral 0.75 S Si T  4.5 (s)  C2  T 3.375 S Si T  4.5 (s)  C2  T 2

TK D  tanhx 

C2 =

3.917

x

3.67  (D/ H)

5.243

1.000

K

0.578  

0.578

D en pies

0.79 0.15

Ws : Peso total del manto del estanque

Ws kg  a   hi ti  Dti  Wr : Peso total del techo cónico

DD  D  2  tu  0.05 é DD ù HI  ê  tan(q ) ú ë 2 û

Wr

ææ

2

èè

12

kg  çççç  DE

14.062

1.240

 HEö÷ æç  DD 2  HIö÷ö÷ ÷ ç ÷÷  s  12 ø è øø

48140.50 æ æ 2  tm ö ö ÷÷ ÷÷ DE  çç DD  çç è sen( q ) ø ø è

éDE ù HE  ê  tan(q)ú ë2 û 11395.25

Wt : Peso total del contenido

Wt

kg  0.25 c  HL    D2 

3078761

Peso efectivo W1 y centroide sísmico X1 y  0.866 

D  H

0.606

tanhy ; X1  0.375 H y Si D/ H  1.333  W1  Wt 1 0.218 D/ H ; X1  H  0.5  0.093999 D/ H Si D/ H  1.333  W1  Wt

14.131

1.246

NO SE ANALIZARA

tanhy ; X1  0.375 H y Si D/ H  1.333  W1  Wt 1 0.218 D/ H ; X1  H  0.5  0.093999 D/ H Si D/ H  1.333  W1  Wt

W1 = X1 =

2608942 8.684

Peso efectivo W2 y centroide sísmico X2

W2  Wt (0.23  (D/ H) ) æ 1  ( 2  1) ö X 2  H ç ç ( X   3) ÷ ÷ è ø W2 = X2 =

495653 16.23

XS : centro de gravedad del manto medido desde el fondo Xs = 9.03 Momento basal sísmico : M (N-m) =

0.0

ESTANQUE NO ANCLADO Porción de peso resistente al volcamiento W L

[99  tb 

WL N m   Menor

]

Fby  G  H , 196  G  H  D 

41829

Peso del manto y techo del estanque a lo largo de su circunsferencia

(Wr  Ws ) ( D)

WTN/ m 

M [D  (WT  WL ) 2



17111.39

0.000

b (N/m) :Máxima compresión longitudinal en el manto de fondo =

Caso I

Si

M  0.785 [D2  (WT  WL )

Caso II

Si

0.785 

CasoIII

Si



M  1.50 [D2  (WT  WL ) M 1.5  2  1.57 [D  (WT  WL )

é1.273 M ù b  WT  ê ú 2 êë (D ) úû b  WL  Ver grafico E  5, API  650 / 98  (WT  WL ) 

Estanque anclado.

é1.273 M ù b  WT  ê ú 2 ëê (D ) ûú

17111.4

Tensión máxima de compresión longitudinal æbö ç ÷ M P a  è t ø

1.71

t: espesor del primer manto excluido espesor de corrosión. Tensión admisible a compresión (Fa) (Mpa)

Si Si

(G H D 2 )

(G H D 2 )

t2

t2

Fa  0.5 F y G*H*D2 / t2 = 39.2

83  t D 83  t  44  Fa   7 .5  G  H 2 .5  D  44  Fa 

17111.4

(b  WL) 1.490  (WT  WL ) é 0.637  M ù ê1  2 ú D  (WT  WL ) ûú ëê



b

1.490 (WT  WL )  WL é 0.637  M ù ê1  2 ú ëê D  (WT  WL ) ûú

Fa =

57.3

23.9

ESTANQUE RESISTE COMPRESIÓN Resistencia mínima del sistema de anclaje

bt 

1.273 M - wt D2

[Nm]

Corte Basal (kg) =

-17111.4

0.0

6. CARGA DE VIENTO EN EL ESTANQUE. factor de corrección de presiones:

æ V ö f ç ÷ è1 6 0 ø

2

1

presión de viento sobre superficies proyectadas de áreas cilíndricas (kPa) : p v1 = 0.86 presión de viento sobre superficies proyectadas de áreas cónicas (kPa) : p v2 = 0.72 Mv1: momento debido a carga de viento sobre la superficie cilíndrica. Mv2: momento debido a carga de viento sobre la superficie cónica

Mv1 N  m  Mv2 N  m 

[D  t   H ] p i

i

v1



 H2

D2  tanq  pv2  H  D6  tagq 4

Momento volcante sobre el estanque : Mv = Estanque requiere anclaje si Mv 

2409198



CORTE POR VIENTO 126976

2536174

2 æ WD ö ç ÷ 3è 2 ø

W (N) : peso resistente al volcamiento excluyendo espesor de corrosión. Incluye cargas muertas soportadas por el manto por el manto, menos crgas de levante como las debidas a presiones internas. W = peso del manto + peso del techo + baranda superior - espesor de corrosión

2æW Dö ç ÷ 3è 2 ø

2752940

ESTANQUE NO REQUIERE ANCLAJE POR EFECTO DEL VIENTO

7. DETERMINACION DE ATIESADORES EN EL MANTO Angulo de coronamiento superior (3.1.5.9) y 3.10.5.2. Diámetro del estanque (m) D ≤ 11 11 < D ≤ 18 18 < D

Angulo mínimo 51 x 51 x 4.8 51 x 51 x 6.4 76 x 76 x 9.5

Suponiendo la unión especificada en la figura F2 detalle b API, se tiene: A : area colaborante del conjunto techo-manto D2 2612.78 A mm 2 

[ ]

0 .432 sin q

Rc : radio interior del estanque en mm. R2 = Rc / sin q

7000 40311.4

ts : espesor manto excluyendo corrosión

6.0

th : espesor techo excluyendo corrosión wc : máximo ancho colaborante del manto wh : máximo ancho colaborante del techo

6.0

 0 . 6 ( R c t s ) 0 .5



 min 0.3(R 2 t h ) 0.5 ; 300 mm



 A Wh  th  Wc  ts 

123.0 147.5

589915.68

247140.6655

 A Wh  th  Wc  ts 

Area mínima ángulo de coronamiento (cm2)

9.90

Verificación de atiesadores en el manto (3.1.7) W : ancho del manto analizado t unif : espesor último anillo t act : espesor anillo analizado

6

Altura máxima de manto sin rigidizador :

Dt3

Ht (m)  ( 1f )  9.47 t 

15.94

Ancho equivalente de cada manto

W tr ( m )  W 

æç è

t unif t act

ö÷ ø

3

Altura total manto equivalente:

Htr (m) 

Wtr

15.77

NO SE REQUIEREN ATIESADORES EN EL MANTO

8. PERNOS DE ANCLAJE Espacio máximo entre pernos :

Si D  15 Si D  15

 

espacio entre pernos  1.8 m espacio entre pernos  3.0 m

N° mínimo de pernos =

26

N° de pernos a usar =

26

Carga máxima por perno

æ 1 .273 M s ö çç  WT ÷÷    d 2 D è ø max  ; N

4 M v W  d N N

d: diámetro circunsferencia de pernos (m) = P (N) =

14.038

5105.5

Carga Total (kg) = Di estanque(mm) = e anillo inferior (cm)

13545 14000

Material perno de anclaje: Tensión de fluencia (kg/cm2) = Tensión admisible (kg/cm2) = Area req cm2 =

A 42- 23 2300 1840 0.28

D minimo de pernos (in) = D perno a usar (in) =

1/2 1

1

SILLA DE ANCLAJE ANILLO CONTINUO [ 1 ] ó AISLADA [ 2 ]

2

Dimensiones silla de anclaje b (cm) = 20 l (cm) = 18 H (cm) = 25 Fy (kg/cm2) = 2530

Notas: - se recomienda que a = l / 2 m: distancia entre centerline de agujero de perno cuando se

a (cm) =

9

tiene anillo continuo o 2*A cuando se tiene silla aislada.

Verificación espesor manto h (in) = m (cm)

10.16 45.00

r (in) = Fy (psi) =

276.34 35985.05619

m (in) = a (in) = l (in) =

17.72 3.54 7.09

P (lb) =

1148.23

t sk(cm) =

0.300

2

é Pa ù 3 13 t sk  1 . 76 ê ú R ë mhF b û esp min refuerzo (cm) = esp a usar (mm) =

0.118

-0.700 0

Plancha superior y atiesador. Silla aislada. A (cm) = db (cm)= e (cm) =

22.5 2.70 7.65

diámetro del agujero

consultar

Altura mínima requerida de silla de anclaje:

h min 

0.9P  a 4 Rt sk



2 Fb A t sk  t 2b



1.561

H min (cm) =

3.96

ALTURA SILLA CUMPLE CON DIMENSION MINIMA

Espesor mínimo de plancha superior (mm)

tc 

P 0.375b  0.22db  Fbe

tc a usar (mm) =

5.0 (mm)

6.06731403

10

Espesor de gusset. egmin (cm) =

0.95

eg (mm) =

10

Plancha superior y atiesador. Anillo continuo. b/l

g1 g2

1.0 0.565

1.2 0.35

1.4 0.211

1.6 0.125

1.8 0.073

2.0 0.012

infinito 0

0.135

0.115

0.085

0.057

0.037

0.023

0

b/l =

1.111

1 = 2 =

0.446 0.124

g (cm) =

2.064

5

Caso 1: si a = l/2 y b/l>1:

Mo 

ù æ 2l ö P é ê1  logçç ÷÷  1  1ú 4 êë  g úû è ø

115.38

revisar signo de u

Caso 2: si a = l/2 y b/l>1:

Mo

æ 2 l sin a P éê l 1    log çç 4 ê  g è ë

ö ù  P ÷  1ú  1 ÷ ú 4 ø û

72.73

Mo

æ 2 l sin a P éê l 1    log çç 4 ê  g è ë

ö ù  P ÷  1ú  1 ÷ ú 4 ø û

Caso 3: si b/l