EL PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO Y LA OBTENCION DE LAS CARGAS POR VIENTO A LA CIMENTACION DEL TANQUE CIRCULAR APOYADO SOBRE LA SUPERFICIE DE SUELO

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1 EL PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO Y LA OBTENCION DE LAS CARGAS POR VIENTO A LA CIMENTACION DEL TANQUE CIRCULAR APOYADO SOBRE LA SUPERFICIE DE SUELO (REFERENCIA: MANUAL DE DISEÑO CFE 2008) MI. SLOBODAN ZEMVA TANASIJEVIC 1 de 18 ISTRIA, S.A. DE C.V.

2 A4.1 VARIABLES QUE SE TOMAN EN CUENTA EN LOS ANÁLISIS: CFE. CAP. 4.1., 4.1.2, a) Dirección de análisis. Dos direcciones perpendiculares independientes, las que proporcionan las condiciones más desfavorables, con rugosidades de terreno correspondientes. b) Factores de carga y resistencia. c) Volteo (FS>1.5). d) Deslizamiento. (FS>1.5). e) Levantamiento. g) Presiones interiores. g) Seguridad durante la construcción. h) El efecto de grupo. i) Análisis estructural. j) Interacción suelo estructura. A4.1.3 Clasificación de las estructuras según su importancia GRUPO A. Grado de seguridad elevado.(tanque TV-2002). GRUPO B. SEGURIDAD MODERADA. GRUPO C. Seguridad baja. A4.1.4 Clasificación de las estructuras según su respuesta ante el viento Tres tipos, según el cual se selecciona el tipo de análisis: Tipo 1: Poco sensible a ráfagas y efectos dinámicos. Relación de esbeltez menor que cinco y el periodo fundamental (Ts<1s) menor que un segundo. (Tanque TV-2002). Tipo 2: Esbeltez mayor que cinco y s>1s, excluyendo las estructura tipo 3 y 4. Tipo 3. Con oscilaciones que interactúan con viento. Tipo 4: Aerodinámicamente inestables: cables, líneas de transmisión, antenas, etc. MI. SLOBODAN ZEMVA TANASIJEVIC 2 de 18 ISTRIA, S.A. DE C.V.

3 A Acciones que se deben tomar en cuenta ACCION I: Empujes medios. Presiones globales y locales que no cambian con el tiempo. (Tipo 1, cap Velocidad básica de diseño en cap. 4.2).(Tanque TV-2002). ACCION II: Vibraciones por ráfagas turbulentas en la dirección del viento. Cargas cambian con el tiempo. (Tipo 2, 3, cap. 4.4). ACCION III: Vibraciones transversales al flujo y torsión (Tipo 3, cao. 4.4) ACCION IV: Respuesta estructural causa la amplificación dinámica y resulta la inestabilidad aerodinámica (estudio y experimentos). A4.1.6 Procedimientos para evaluar las acciones de viento Se indican dos tipos de análisis: El procedimiento de cálculo estático (cap. 4.3, para Tipo 1) ).(Tanque TV-2002). El procedimiento de cálculo dinámico (cap. 4.4, para Tipo 2, 3, 4). En la próxima figura se indica el diagrama de flujo de análisis por el viento que se podría utilizar para el tanque TV MI. SLOBODAN ZEMVA TANASIJEVIC 3 de 18 ISTRIA, S.A. DE C.V.

4 MI. SLOBODAN ZEMVA TANASIJEVIC 4 de 18 ISTRIA, S.A. DE C.V.

5 A4.1.7 UNIDADES A 4.2 VELOCIDAD BASICA DE DISEÑO, VD V D velocidad básica de diseño a partir de la cual se calculan los efectos a la estructura, km/h A CATEGORIAS DE TERRENOS SEGÚN SU RUGOSIDAD El terreno debe presentar la misma rugosidad a lo largo de la longitud mínima de desarrollo. Cuando no es así, el F rz se debe corregir. El sitio del tanque TV-2002 corresponde con la categoría 1. MI. SLOBODAN ZEMVA TANASIJEVIC 5 de 18 ISTRIA, S.A. DE C.V.

6 A4.2.2 MAPAS DE ISOTACAS. VELOCIDAD REGIONAL, VR Los periodos de retorno se eligen de acuerdo con la importancia de la estructura (CFE, pag. 4.2 I. 3) Grupo A: periodo de retoro 200años, Grupo B: periodo de retoro 50años, Grupo C: periodo de retoro 10años. Para el tanque TV-2002 se elige el periodo de retorno de 200años. Del mapa Isotaca con el periodo de retorno de 200 años resulta la V R, lm/h: MI. SLOBODAN ZEMVA TANASIJEVIC 6 de 18 ISTRIA, S.A. DE C.V.

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8 A4.2.3 FACTOR DE EXPOSICION, Vrz MI. SLOBODAN ZEMVA TANASIJEVIC 8 de 18 ISTRIA, S.A. DE C.V.

9 Resumiendo, para el tanque TV-2002: A4.2.4 FACTOR DE TOPOGRAFIA, FI El efecto topográfico del sitio se indica en la siguiente tabla: Para el tanque TV-2002 se elige el factor de topografía local, F I : De aqui se puede obtener la V D velocidad básica de diseño a partir de la cual se calculan los efectos a la estructura, km/h: MI. SLOBODAN ZEMVA TANASIJEVIC 9 de 18 ISTRIA, S.A. DE C.V.

10 A4.2.5 PRESIÓN DINÁMICA DE BASE, qz MI. SLOBODAN ZEMVA TANASIJEVIC 10 de 18 ISTRIA, S.A. DE C.V.

11 La presión dinámica de base (q z ) es, kg/m 2 : A4.2.6 PRESIÓN ACTUANTE SOBRE ESTRUCTURAS, pz MI. SLOBODAN ZEMVA TANASIJEVIC 11 de 18 ISTRIA, S.A. DE C.V.

12 A RESPUESTA ACTUANTE EN ESTRUCTURAS La sumatoria incluye todas las posibles presiones actuantes sobre el area de referencia. MI. SLOBODAN ZEMVA TANASIJEVIC 12 de 18 ISTRIA, S.A. DE C.V.

13 A4.3.2 PRESIONES Y FUERZAS DEBIDAS A LA ACCION DEL VIENTO ( ) Silos y tanques cilíndricos El factor K L de presión local se toma igual a 1.0 para las parees del tanque: MI. SLOBODAN ZEMVA TANASIJEVIC 13 de 18 ISTRIA, S.A. DE C.V.

14 La fuerza de arrastre, Fa, para el diseño globalse obtiene con la expresión: b diámetro del tanque, m h e altura del tanque, m La fuerza de arrastre total, Fa, kg MI. SLOBODAN ZEMVA TANASIJEVIC 14 de 18 ISTRIA, S.A. DE C.V.

15 ANEXO 5. CARGAS DE VIENTO AL TANQUE TV-2002 CON EL PROGRAMA DE ANALISIS "SISTEMA VIENTO" MI. SLOBODAN ZEMVA TANASIJEVIC 15 de 18 ISTRIA, S.A. DE C.V.

16 EVALUACION APROXIMADA DE LAS CARGAS DE VIENTO AL TANQUE TV-2002 CFE, PROGRAMA SISTEMA VIENTO, 2008 TV-2002 Descripción: TANQUE Encargado del proyecto: SZT Tipo de Estructura: Silo o tanque cilíndrico Largo (b): 55.0 m Altura (h e ): 17.5 m Altura (H): 17.5 m Altura Sobre el Nivel del Mar: 0.0 m Temperatura Media Anual: 20.0 C Clasificación según su Importancia: Grupo A Clasificación según su Respuesta a la Acción del Viento: Tipo 1 Categoría del Terreno según su Rugosidad: Categoría 1 Factor de Topografía: 1.0 Latitud: Longitud: Velocidad Regional: km/h (45.0 m/s) Velocidad de Diseño: km/h (54.08 m/s) Ciudad: Otra Periodo de Retorno: 200 años Factor de Exposición Estático: 1.2 Factor G: 1.02 Presión Dinámica de Base (q z ): Pa ( kg/m 2 ) Pendiente (γ): 10.0 MI. SLOBODAN ZEMVA TANASIJEVIC 16 de 18 ISTRIA, S.A. DE C.V.

17 Pendiente (β): 0.0 Altura promedio: m Las presiones interiores deberán calcularse por el usuario. PRESIONES EXTERIORES PARA EL DISEÑO DE SILOS O TANQUES CILÍNDRICOS La relación entre la altura libre del tanque o silo y su largo es menor a 0.25 o mayor a 4. Muros laterales CPe K s C Pc 1.0 (0.85) 0.85 Pe C Pe K A K L q z 0.85 (1.0) (1.0) ( ) Pa Fa 0.63 q z b h s 0.63 ( ) (55.0) (17.5) N Techo Zona A Pe C Pe K A K L q z -0.8 (0.8) (2.0) ( ) Pa Zona B Pe C Pe K A K L q z -0.5 (0.8) (2.0) ( ) Pa MI. SLOBODAN ZEMVA TANASIJEVIC 17 de 18 ISTRIA, S.A. DE C.V.

18 MI. SLOBODAN ZEMVA TANASIJEVIC 18 de 18 ISTRIA, S.A. DE C.V.