Diseño de Recipientes a Presión. Clase 6A. Cargas Sísmicas

Summary

El script proporcionado se enfoca en la ingeniería de diseño de recipientes de presión, abordando la importancia de su resistencia a las cargas y fuerzas durante eventos sísmicos. Se discute cómo los códigos de construcción y normas técnicas, como la ASCE 18 o la AISC 360, dictan los procedimientos de diseño para garantizar la integridad estructural. Se destaca la influencia de factores como el tipo de cimentación, tamaño, proporción, ubicación geográfica y tipo de suelo en la carga que experimenta un recipiente. El análisis incluye la distribución de cargas externas, como las de viento y sísmicas, y cómo se calcula la fuerza de corte en la base del recipiente y el momento flector. Se mencionan los desafíos de aplicar métodos de diseño específicos en países fuera de Estados Unidos debido a la falta de datos precisos sobre parámetros sísmicos. El script también detalla el cálculo del peso de los segmentos del recipiente y cómo se utiliza esta información para determinar la carga axial y las fuerzas internas que deben ser soportadas. Finalmente, se aborda el ajuste de los espesores de pared para cumplir con los límites de esfuerzo admisibles, asegurando la resistencia del recipiente a las cargas por sísmica.

Takeaways

• 📚 Los recipientes de presión y sus soportes deben diseñarse para resistir las fuerzas y cargas anticipadas en eventos sísmicos.
• 🏛 El diseño sísmico no está definido por el código Hazme sino por códigos de construcción que se refieren a normas técnicas como la ASCE B31.3 o la API 650.
• 🌍 Diferentes países tienen sus propios estándares sísmicos, y también existen estándares internacionales.
• 🏗️ La cantidad de carga que experimentará un recipiente durante un sismo depende de varios factores, incluyendo el tipo de cimentación, el tamaño y proporción del recipiente, su ubicación geográfica y el tipo de suelo.
• 📈 Las cargas externas, como las de viento y sísmicas, se distribuyen de manera diferente; por ejemplo, las cargas sísmicas se simulan a menudo con una distribución triangular que aumenta hacia la parte superior del recipiente.
• 🔢 Los parámetros SS y S1, que son coeficientes de respuesta espectral, son cruciales para el diseño sísmico y varían según la ubicación geográfica y el tipo de suelo.
• 🌐 La disponibilidad de mapas y parámetros sísmicos puede ser un desafío en países fuera de Estados Unidos, donde estos recursos pueden no estar tan disponibles o precisos.
• 📐 El procedimiento para calcular la fuerza de corte en la base del recipiente (F) y el momento flector (M) es complejo y depende de coeficientes que se derivan de los parámetros sísmicos.
• 📉 El peso específico del material del recipiente, la frecuencia de vibración y el período de vibración son factores clave en el análisis de cargas por viento y sísmicas.
• 🛠️ El procedimiento del Maguey, que se utiliza para el diseño, requiere el cálculo de parámetros como Z, C y r sub W para determinar la fuerza de corte en la base y otros aspectos estructurales.
• 🔩 Los coeficientes numéricos, como el coeficiente de importancia de la ocupación (L) y el coeficiente numérico de suelo (r sub w), son importantes para la evaluación de la fuerza de corte y el momento flector en diseños estructurales.

Q & A

¿Qué deben diseñar los recipientes de presión y sus soportes para resistir?

Los recipientes de presión y sus soportes deben diseñarse para resistir las fuerzas y cargas anticipadas durante un evento sísmico.

¿Qué organismo define el diseño sísmico?

El diseño sísmico no está definido por el código Hazme sino que está definido por códigos de construcción que hacen referencia a estándares técnicos como la Norma ASCE 7-10 de la American Society of Civil Engineers (ASCE) o la AISC 360 de la American Institute of Steel Construction (AISC).

¿Cómo se determina la cantidad de carga que experimentará un recipiente en un sismo?

La cantidad de carga que experimentará el recipiente en un sismo dependerá del tipo de cimentación de los soportes, el tamaño y la proporción del recipiente, su ubicación geográfica y el tipo de suelo.

¿Cómo se distribuye la carga sísmica en un recipiente?

La carga sísmica en un recipiente se distribuye como un triángulo, creciendo hacia el tope del recipiente, donde su valor es máximo.

¿Qué metodología se expone en el libro de Moss para el diseño de recipientes ante eventos sísmicos?

El libro de Moss expone un procedimiento de diseño que incluye la definición de categorías de riesgo, el cálculo de parámetros como SS y S1 que tienen que ver con los periodos de vibración del sitio donde está ubicado el recipiente, y el cálculo de la fuerza de corte en la base del recipiente.

¿Por qué podría resultar complicado aplicar el procedimiento del libro Moss en el resto del mundo fuera de Estados Unidos?

Aplicar el procedimiento del libro Moss fuera de Estados Unidos podría ser complicado debido a que los parámetros críticos como SS y S1 son difíciles de encontrar o determinar con precisión en otros países, ya que los mapas de distribución de estos parámetros solo están graficados en Estados Unidos.

¿Cómo se calcula la fuerza sísmica en el tope de un recipiente (F_subte) según el procedimiento mencionado?

La fuerza sísmica en el tope de un recipiente (F_subte) se calcula como 0.07 del periodo de vibración del recipiente por la fuerza de corte en la base B. No debe exceder los 0.25 B, y el periodo de recipiente debe ser menor a 0.7.

¿Cómo se determina el peso de cada segmento del recipiente para el análisis de cargas?

Para determinar el peso de cada segmento del recipiente, se calcula el volumen de un segmento cilíndrico multiplicando el perímetro del recipiente por su espesor y la altura del segmento. Luego, se multiplica por el peso específico del material del recipiente.

¿Cuál es la importancia de los coeficientes numéricos Z, C y R_subW en el cálculo de la fuerza de corte en la base del recipiente?

Los coeficientes numéricos Z, C y R_subW son cruciales para calcular la fuerza de corte en la base del recipiente, ya que están involucrados en la ecuación que determina esta fuerza. Estos coeficientes consideran factores como la zona sísmica, el comportamiento del suelo y la importancia de la ocupación del recipiente.

¿Cómo varía el coeficiente de sitio (S) con las características del suelo?

El coeficiente de sitio (S) varía según las características del suelo. Por ejemplo, para suelos rígidos o densos con una profundidad menor a 200 pies, el valor es 1, y aumenta a 1.2 si la profundidad supera los 200 pies. Además, si el perfil de suelo contiene más de 20 pies de arcilla suave, el valor es de 1.5, indicando un suelo más suave.

¿Qué es la frecuencia de vibración fundamental del recipiente y cómo se calcula?

La frecuencia de vibración fundamental del recipiente es el inverso del periodo de vibración y se calcula con el coeficiente cct multiplicado por la altura del recipiente elevado a las tres cuartos. El coeficiente cct es una constante que considera el comportamiento del recipiente durante un evento sísmico.