ANALISIS SISMICO PARA TANQUE CIRCULAR SEGN ACI 350.3-01Tanque alto de carga

DATOS DE MATERIALES:CONCRETO: f'c = 280 kg/cm2 28ACERO: fy= 4200 kg/cm2 420

PESO VOLUMETRICO DEL LIQUIDO:AGUA: a = 1 t/m3 1000

10g= 9.8 m/sg2

Peso espesifico del liquido:l = 100 kg*sg2/m4

MASA ESPECIFICA DEL CONCRETO:CONCRETO: c = 2.4 ton/m3 2400Peso especifico de concreto: 24

c= 240 kg*sg2/m4 2.4

MODULO DE ELASTICIDAD DEL CONCRETO:250998.0079602 kg/cm2

Aproximoacion a: 251000 kg/cm2 25100

DATOS DEL TANQUE:Altura del liquido = HL = 3.44 m

Diametro del tanque= D= 7.27 m

Altura del muro del tanque = Hw = 4.44 m

Espesor de pared del tanque= tw = 0.2 m

Peso de la cubierta del tanque= 0 ton

DATOS SISMICOS DEL SITIO:Aceleracion pico efectiva= Aa = 0.4

Coeficiente de velocidad pico= Av = 0.25

Coeficiente de sitio = S= 1.5

Coeficiente de importancia de la estructura= I= 1.25

Factores de modificacion de respuesta impulsiva (Rwi)

Ec = 15000*f'c =

Tanques elevados

Factores de modificacion de respuesta convectiva (Rwc)

Tanque articulado o empotrado en la base apoyado sobre terreno Rwc =

1. CALCULO DE COMPONENTES DEL PESOPeso del liquido: WL = 142.80 ton

Peso de paredes del tanque= Wt = 18.75 ton

Peso de la componente impulsiva

D/HL = 2.11HL/D = 0.47

HL = 3.44 5.4525 mWi= 74.11 ton

Peso de la componente convectiva

Wc = 65.27 ton

= 0.69

Peso efectivo del tanque : We(Si tiene tapa se debe incluir)

12.85 ton

2. CALCULO DE LOS PUNTOS DE APLICACIN DE LOS COMPONENTES DE PESO(Excluye la presion de la base= EBP), para calcular los muros del estanque.Para ImpulsivaSi se obtiene: D/HL < 1.333

Coeficiente de la masa efectiva del muro ()

We = *Wt +Wr

Entonces: hi = HL*(0.5-0.09375*L/HL)

Pero si: D/HL 1.333

Entonces: hi = 0.375*HL

Para el caso de estudio: D/HL = 2.11

hi = 1.290 mPara Convectiva

hc = 2.05 m

3. CALCULO DE LOS PUNTOS DE APLICACIN DE LOS COMPONENTES DE PESO(Incluye la presion de la base= IBP) Para calculo de Losa de fondo y paraCalcular la presion sobre suelo y la estabilidad del estanque.Para ImpulsivaSi se obtiene: L/HL < 0.75

Entonces: h'i =0.45* HL

Pero si: L/HL 0.75

Entonces: Para nuestro caso L/HL 2.11

h'i= 2.88 m

Para Convectiva

h'c= 2.78 m

4. ANALISIS DE LAS PROPIEDADES DINAMICAS

Masa del muro del deposito por unidad de ancho:

213.12 kg*seg2/m2

Masa impulsiva del liquido por unidad de ancho del estanque

1785.32 kg*seg2/m2

Altura de aplicacin: hw = 2.22 m

Centroide de masas impulsiva y de la pared

h = hw*mw+hi*mi/mw+mi = 1.39 m

m= mw+mi= 1998.44 kg*sg2/m2

D/HL= 2.11 > 0.67

Cw= 0.06

Cl= 0.005

Frecuencia natural de la masa impulsiva cuando vibra:i = 4.49 rad/sg

Periodo natural de la masa impulsiva

1.40 sg

Factor de frecuencia convectiva

= 5.883

mw = Hw*tw*c =

mi= (Wi/WL)*tw/2*HL*l =

Cw =9.375*10-2+0.2039*(HL/D)-0.1034*(HL/D)2-0.1253*(HL/D)3+0.1267*(HL/D)4-3.186*10-2*(HL/D)5

Cl = Cw*10*tw/12R

Cl=Cw*tw/10R

i = Cl*1/HL*103*Ec/c

Ti = 2*/i =

Frecuencia natural de la masa convectiva

c = /D = 2.18 rad/sg

Periodo natural de la masa convectiva

2.88 sg

Factores de amplificacion espectral

Impulsiva: Ci = 2.75/STi > 0.31 sg 2.75/S

Como : Ti = 0.20 sg < 0.31 s Ci = 1.833 sg< 1.833

Convectiva: Cc = 6/Tc^2Tc < 2.4 sg 2.75/S

Como: Tc = 1.7 sg < 2.4 sg Cc = 0.723< 1.833

Uso: Cc= 1.833

5. CALCULO DE FUERZAS DINAMICAS LATERALES ARRIBA DE LA BASE

Fuerza de Inercia de la pared:

Pw = 5.89 ton

Fuerza de Inercia de la Tapa: Pr = (Wri/Rwi)*Aa*S*I*Ci

Pr = 0 ton

Fuerza lateral de la masa impulsiva:Pi = (Wli/Rwl)*Aa*S*I*Ci

Pi = 33.97 ton

Fuerza lateral de la masa convectiva:Pc=(Wlc/Rwc)*Aa*S*I*Cc

Pc = 89.75 ton

Cortante en la base de las paredes

Tc = 2*/c =

Ti 0.31 sgCi = 1.25/T2/3

Tc 2.4 sgCc= 1.5*1.25/Tc^2/3

Pw = (Wwi/Rwi)**Aa*S*I*Ci

V = 98.20 ton

NOTA: Cuando el tanque esta enterrado se adiciona la presion dinamica del sueloCalculada pr Mononbe-Okabe y se suma con las fuerzas impulsivas

Fuerza lateral de Inercia por la masa de las paredes por unidad de altura

Pw y=Pw/2*Hw Vertica;

Pw = 0.66 kg/m 0.00 ton/mPresion uniforme sobre la superficiePunto de aplicacin : Hw/2 = 2.22 m

Horizontal

Pw= 0.06 kg/m 0.00 ton/m

Carga hidrostatica producida por el aguaA una altura Y desde el fondo

0 Fondokg/m2 qf(Fondo)= 3440 kg/m2

3.44 ton/m2Y= 1.95 superficie

qff(superficie)= 1490 kg/m2

Aceleracion vertical espectral:b= 0.67

Tv= 0.58Cv = 1.79

Usar: Cv= 1.83Av = Aa*S*Cv*I*b/Rw = 0.306

Carga hidrodinamica producida por el sismo sobre el aguaPfy = Av*qfy Y = 0 Fondo

Pfy = 1051 kg/m21.05 ton/m2

Y= 1.95 superficiePfy = 455.28 kg/m2

Presiones impulsivas sobre la pared

Cuando : Y= 0 m Fondo del muro

Pw y=Pwy/R

qfy = l*(HL-Y) Y=

Cv =1.25/Tv2/3Tv= 2*lDHL2/2gtwEc

Piy = Pi/2*(4*HL-6*hi-(6*HL-12*hi)*(Y/HL))/(HL2)

Pi = 8.64 ton/m

Cuando : Y= 1.95 m Superficie del liquidoPi = 4.44 ton/m

Presiones convectivas sobre la pared

Cuando : Y= 0 m Fondo del muroPc = 5.45 ton/m

Cuando : Y= 1.95 m Superficie de liquidoPc = 14.06 ton/m

6. DISTRIBUCION HORIZONTAL DE LAS PRESIONES DINAMICAS SOBRE LA PARED DEL MURO circular

Carga Impulsiva:Pi(superf) = 0.778 ton/m2

Pi(fondo)= 1.513 ton/m2

Carga Convectiva:Pc(superficie)= 2.19 ton/m2

Pc(fondo)= 0.85 ton/m2

Pi = Fuerza ajustada impulsiva (La grafica en realidad es curva)

Pc = Fuerza ajustada convectiva (La grafica en realidad es curva)

Pcy = Pc/2*(4*HL-6*hc-(6*HL-12*hc)*(Y/HL))/(HL2)

Piy = (2PiY/*R)* cos

Pcy = (16Pcy/9R)*COS

0.22

1.51

Pi

2.32

0.10

Pc

0.60

Ph0.77

Pw

2.0

Ps

Ph = Fuerza hidrodinamica total producida por el sismo

Pw = Fuerza de inercia del muro producida por el sismo

Ps = Fuerza de presion estaticz del agua

NOTA: Estas cargas se ponen en el modelo de elementos finitos

7. CALCULO DE MOMENTOS FLEXIONANTES SOBRE LOS MUROS(Se usa EBP)Momento por inercia de la pared: Mw = Pw*Hw/2

Mw = 13.07 ton_m

Momento por inercia de la tapa: Mr = Pr*HwMr= 0

Momento por la masa impulsiva: Mi = Pi*hiMi = 43.8 ton_m

Momento por la masa convectiva: Mc= Pc*hcMc= 184.3 ton_m

Momento de diseo para la base del muro (despues de la losa de piso)

M= 192.90 ton_m

8. CALCULO DE MOMENTO DE VOLTEO EN LA BASE DEL TANQUE(Se usa IBP)Momento por inercia de la pared: Mw = Pw*Hw/2

Mw = 13.07 ton_m

Momento por inercia de la tapa: Mr = Pr*HwMr= 0

Momento por la masa impulsiva: M'i = Pi*h'iM'i = 98.0 ton_m

Momento por la masa convectiva: M'c= Pc*h'cM'c= 249.1 ton_m

Mb= 272.72 ton_m

Con este momento se calcula la presion sobre el suelo y la estabilidad del deposito

ANALISIS SISMICO PARA TANQUE CIRCULAR SEGN ACI 350.3-01

MpaMpa

kg/m3KN/m3

10 m/sg2

kg/m3KN/m3kN*sg2/m4

Mpa

31

1

2. CALCULO DE LOS PUNTOS DE APLICACIN DE LOS COMPONENTES DE PESO

1.33

3. CALCULO DE LOS PUNTOS DE APLICACIN DE LOS COMPONENTES DE PESO

+0.1267*(HL/D)4-3.186*10-2*(HL/D)5

< 1.833

Fondo del muro

Superficie del liquido

Fondo del muro

Superficie de liquido

6. DISTRIBUCION HORIZONTAL DE LAS PRESIONES DINAMICAS SOBRE LA PARED DEL MURO circular

arriba

abajo

Superficie

abajo

CARGAS APLICADAS AL MODELO

CARGAS VIVASPlataformas 100 kg/m2 Sobrecarga minimaCupula esferica de cubierta 50 kg/m2 Sobrecarga minima mantenimientoPRESION DEL AGUA

1.000 tn/m3H = 32.49 mP = Cz + DZ = 0.00 m P = 32.49 tn/m2Z = 30.00 m P = 2.49 tn/m2Z = 32.49 m P = 0.00 tn/m2

P = -1.00 Z + 32.49Z = 0.00 m P = 32.49 tn/m2Z = 30.00 m P = 2.49 tn/m2Z = 32.49 m P = 0.00 tn/m2

Presion por peso del agua en el fondo del tanque1.000 tn/m3

H = 3.44 mV.A.= 115.68 m3

Pagua = 115.68 tnSuperficie fondo esferico = 19.9327771 m2

f'= 0.83r' = 4.12f'1= 0.06r'1= 4.12

Superficie fondo conico =Presion =

agua =

agua =

0.1Sobrecarga minima mantenimiento 0.05

D = 32.49C = -1.00

CARGA SISMICASCARGAS VERTICALES Y AGUA