El Blog del Ingeniero Civil

1. OBJETIVO
Determinar las dimensiones del anillo de cimentación para tanques tipo API 650
2. ALCANCE
Una guía para el diseño de anillos de cimentación en base al comportamiento del suelo.
Este documento es de uso interno para las Disciplina Civil.
2.1 REFERENCIAS

2.1.1 NORMATIVIDAD INTERNACIONAL
API 650 12th Edition 2013 (Addendum 2, 2016) – Welded Tanks for Oil Storage, Annex E – Seismic Designs of Storage Tanks.
2.1.2 LEGISLACIÓN NACIONAL
Del Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE) se tomará los siguientes:
• E.050 – Suelos y Cimentaciones.
2.1.3 BIBLIOGRAFIA
• Fundamentos de Ingeniería Geotécnica de Braja M. Das.
3. CONSIDERACIONES

La guía no considera los suelos con problemas de licuefacción en donde será necesario utilizar cimentaciones profundas, el empuje activo que se considera es para suelos granulares o finos. Sin embargo, la fuerza total es la misma las variaciones se da en el estado de esfuerzos efectivos o saturados.
4. REQUERIMIENTOS PRINCIPALES

El EMS deberá contener la capacidad portante para cimentaciones tipo anillo.

5. MÉTODO DE DISEÑO

El ancho del anillo de cimentación se determina en base a tres factores:
• La capacidad portante del suelo.
• Los pernos de anclaje.
• Asentamientos.

La capacidad portante del suelo lo determina el estudio de suelos en base al tipo de estructura, cargas y al tipo de suelo. En caso que el suelo no tenga capacidad de soporte el anillo de cimentación se convierte en una zapata corrida ganando área para reducir los esfuerzos en el suelo.

      Imagen N° 01: Zapata corrida 

 

El ACI 318 determina los aspectos a considerar para el diseño de anclajes, nos da parámetros para determinar la distancia del perno a los bordes de la cimentación, estos parámetros están en relación al concreto sin armadura, con lo cual hace que las áreas sean mayor para poder asumir la demanda de carga. Sin embargo, el ACI 318 también da un refuerzo especial con lo cual se puede reducir estas áreas.
El ancho final del anillo considerando el anclaje se puede reducir notablemente considerando estos refuerzos, también se logra mejorar bastante cuando el perno se encuentra en el centro radial del anillo para este caso se debe hacer una verificación de momentos (ver imagen N°02) y el espesor en la plancha anular base ya que el área de apoyo se reduce.

                      Imagen N° 02: Momento flector en plancha anular base.

El asentamiento es el factor más importante para el diseño de cimentaciones y este debe ser controlado. En el caso de tanques API 650 nos limita el asentamiento diferencial a lo largo del anillo para controlar esfuerzos en las paredes del tanque y planchas base.
Cuando se controla este asentamiento diferencial también hay que preocuparse por los asentamientos inmediatos, esto se logra transmitiendo los mismos esfuerzos al terreno en la zona del anillo y debajo del tanque.

La presión debajo del tanque debe ser la misma al nivel de la cimentación (ver imagen N°03). Para poder llegar al equilibrio entre ambas presiones se recurre a un análisis al nivel fondo de cimentación.

Donde:

W: Peso del tanque
q: Peso específico del líquido
H: Altura del liquido
h: Altura del anillo
γ: Peso específico
t: Ancho de anillo

                        Imagen N° 03: Esfuerzos en el suelo y anillos de cimentación.