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CRITERIOS DE DISEÑO PARA PARRALES DE CAÑERÍAS
Ing. Zaldivar Escola, Esmeralda 1; Ing. Vaquero, Sebastián; Ing. Telechea, Gabriel 1 [email protected]
RESUMEN
En el diseño de estructuras para soportes de cañerías los tiempos disponibles para elaboración de ingeniería y el orden de ejecución de la obra, imponen al Ingeniero Estructuralista el desafío de estimar las acciones a las que estará sometido el parral, contando únicamente con la ingeniería básica del resto de las especialidades.
Esta incertidumbre en la determinación de las cargas reales, y la forma en que estas se transmiten a la estructura, debe ser salvada en gran medida con la experiencia del Ingeniero proyectista.
El presente trabajo recopila una serie de criterios de diseño basados principalmente en normativas internacionales, haciendo foco en las acciones estáticas y dinámicas que las cañerías, equipos, bandejas, etc. transmiten al parral. A saber:
Peso en vacío/ montaje, operación y prueba hidráulica;
Acciones térmicas;
Efectos del viento sobre cañerías, equipos y bandejas;
Efectos de la nieve sobre cañerías, equipos y bandejas;
Efectos sísmicos sobre cañerías, equipos y bandejas;
Limitación de la transmisión de cargas;
Deformaciones límites sobre los distintos elementos estructurales. Este trabajo tiene por objetivo servir de guía a otros profesionales que se encuentren
por primera vez ante esta problemática.
ABSTRACT
When designing structures for pipe supports, the time available for the development of the engineering and the order of execution of the works, impose on the Structuralist Engineer the challenge of estimating the loads to be applied on the support, relying solely on the basic engineering of the other specialties.
This uncertainty in the determination of the real loads, and how these are transmitted to the structure must be largely saved by the experience of the project engineer.
This paper discusses a series of design criteria mainly based on international standards, focusing on the static and dynamic actions that the pipes, equipment, trays, etc. transfers to the pipe rack. Namely:
Empty weight / mounting, operation and hydraulic test;
Thermal actions;
Wind effects on pipes, equipment and trays;
Snow effects on piping, equipment and trays;
Earthquake effects on pipes, equipment and trays;
Limits on the transmission of loads;
Deformation limits on the several structural elements. This work aims to serve as a guide for professionals who are set for the first time to
this problem.
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INTRODUCCIÓN
En el diseño de estructuras para soportes de cañerías los tiempos disponibles para elaboración de ingeniería y el orden de ejecución de la obra, imponen al Ingeniero Estructuralista el desafío de estimar las acciones a las que estará sometido el parral, contando únicamente con la ingeniería básica del resto de las especialidades.
La incertidumbre en la determinación de las cargas reales, y la forma en que estas se transmiten a la estructura, debe ser salvada en gran medida con la experiencia del Ingeniero proyectista.
Este trabajo se ha realizado teniendo en cuenta requerimientos técnicos estándares de plantas existentes, de gran y mediana envergadura, así como también criterios de diseño de normativas nacionales e internacionales.
Aun cuando este documento pretenda abarcar los requerimientos de diseño para la mayoría de los usuarios, aplicaciones individuales podrían requerir una toma de consideraciones especiales que escapan al mismo.
Las premisas y criterios de diseño incluidos en aquí presentados pueden servir de guía en los diseños de las obras civiles relacionadas con estructuras de parrales nuevos, excluyéndose el análisis de estructuras existentes.
DEFINICIÓN
Se llama “parral” a la estructura que acompaña a un sistema de cañerías elevadas a lo largo de su recorrido dentro de una planta de procesos.
El parral es la principal arteria de una unidad de proceso, ya que soporta las líneas de proceso y de servicio, pudiendo incluir bandejas de instrumentos y electricidad, así como también equipos y plataformas montados sobre ellos.
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Esta estructura suele componerse de pórticos trasversales uniformemente separados y vinculados longitudinalmente por medio de vigas de conexión. La principal ventaja de esta disposición frente a un esquema reticulado con diagonales o cruces de San Andrés, es permitir el acceso y paso bajo el mismo: cruce de calles, acceso a plantas de proceso, acceso a equipos e instalaciones situados bajo el parral, etc.
Las tuberías se ubican generalmente sobre los niveles superiores. La marcada diferencia entre las rigideces longitudinal y transversal de estas tuberías se traduce en deformaciones transversales debido a las acciones de viento mientras que otras acciones como acciones de temperatura de producto, exposición climática o sismo, pueden transmitirse a la estructura en ambos sentidos.
Existen distintos mecanismos para contrarrestar las deformaciones de las líneas: el primero de ellos es el esfuerzo de rozamiento entre los materiales en contacto, generalmente acero-acero (aunque existen otras variantes).
Cuando los esfuerzos son tales que vencen esta resistencia y la línea no puede permitirse esta deformación, suelen colocarse guías que permiten deformaciones límites transversales y/o longitudinales antes de entrar en carga.
Finalmente, si se desea que la línea se encuentre completamente fija, se colocan puntos fijos que se diseñan para limitar cualquier tipo de desplazamiento.
A continuación se muestran detalles típicos de cada caso:
Línea restricción Guías transversales Guías longitudinales Punto Fijo
Es evidente que en función del tipo de restricción diseñada para cada línea será la carga a transmitirse a la estructura.
TIPOLOGÍAS ESTRUCTURALES
En general, la elección entre hormigón y acero para la fabricación de las estructuras de parrales depende de incontables factores: tiempos de ejecución, implantación de la estructura, cargas a soportar, transporte, costo de los materiales, etc.
Existen numerosas combinaciones entre tipologías estructurales y materiales que resuelven el mismo problema estructural; a continuación se mencionan algunos casos que se han ejecutado exitosamente:
Parrales metálicos
La estructura metálica siempre presenta importantes ventajas frente a la estructura de hormigón, como por ejemplo la velocidad de ejecución, la prolijidad y limpieza de los trabajos, la posibilidad de ejecutar las piezas fuera del predio para luego simplemente montarlas, etc.
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Existen otros factores como por ejemplo la ubicación del mismo que juegan un papel importante en el momento de determinar el material que se utilizará.
En primera instancia, si la implantación de la planta se encuentra dentro de zonas con elevado grado de sismicidad, los requerimientos de ductilidad y amortiguamiento se ven altamente influenciados por el tipo de unión a utilizar.
Las uniones soldadas resultan en una estructura de mayor rigidez, la cual disipará menor cantidad de energía, es decir que disminuye el amortiguamiento de la estructura. Otro aspecto a tener en cuenta es la dificultad/prohibición de realizar y/o controlar soldaduras en ciertas áreas de la planta.
En contraste, las uniones abulonadas por fricción permiten disipar energía por este mecanismo, aumentando así el amortiguamiento global de la estructura, pero requieren mayor cantidad de trabajo de taller.
Las imágenes a continuación corresponden a la construcción de un parral metálico dentro de la planta de Hidrógeno II en el Complejo Industrial Lujan de Cuyo, para el Proyecto de Gas Oil y Naftas de Bajo Azufre (50 ppm), en la provincia de Mendoza. En este caso, dada la elevada sismicidad del área de implantación, se optó por una combinación entre uniones abulonadas y uniones soldadas para controlar la ductilidad de la estructura.
Otro aspecto a tener cuenta es la diferencia relativa entre el peso de los equipos, mazos de caños y la estructura del parral, las normativas de sismos, hablan explícitamente sobre la necesidad de lograr una distribución uniforme de las masas sobre la estructura a fin de lograr un diseño más eficiente (estructuras regulares).
El caso de los equipos de aeroenfriadores bajo acción sísmica, que generalmente se disponen en los niveles superiores de los parrales, supone un análisis especial. En función de la rigidez relativa, la interacción entre ambas estructuras puede no ser despreciable. Si este es el caso, las aceleraciones en el parral suponen un desplazamiento de vínculo para los aeroenfriadores que verán sus esfuerzos y reacciones incrementadas a raíz de este efecto. En consecuencia, las acciones que
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transmite a la estructura del parral aumentarán lo que obligará a realizar un nuevo análisis sobre el mismo. Para evitar este proceso iterativo, resulta evidente la necesidad de analizar el conjunto “parral + aeroenfriador” al momento del diseño.
Ignifugado
Dependiendo de si el parral se encuentra dentro de lo que se conoce como “área potencial incendio” de la planta, la altura y carga térmica de la protección a colocar a la estructura metálica queda definida por la proximidad a la fuente.
TABLA I
EXTENSIÓN DE LAS ÁREAS POTENCIALES DE INCENDIO
SITUACION DEL EQUIPO DE POTENCIAL INCENDIO
EXTENSIÓN DEL ÁREA POTENCIAL DE INCENDIO
En horizontal (planta) En vertical (alzado) Figuras
Equipo potencial de incendio apoyado sobre el suelo:
15m medidos desde la envolvente del equipo.
9m hacia arriba, desde el suelo.
Equipo potencial de incendio sobre plataforma elevada estanca:
4m medidos desde la envolvente del equipo.
Desde el suelo hasta el nivel de apoyo del equipo, más 9m hacia arriba.
Equipo potencial de incendio sobre plataforma elevada no estanca:
15m medidos desde la envolvente del equipo.
Desde el suelo hasta el nivel de apoyo del equipo y como mínimo 9m por encima del nivel de acumulación del líquido.
Equipos potenciales de incendio situados en cubetos o espacios delimitados por diques:
El interior del cubeto o 15m (el menor).
Según corresponda en lo indicado anteriormente.
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A continuación, se presentan los criterios generales para el ignifugado de estructuras:
Desde el nivel de suelo y hasta 4.5m de altura, se deben proteger todas las partes resistentes, incluidas las diseñadas para viento y sismo.
Desde 4.5m de altura y hasta el nivel de protección, se debe ignifugar las vigas y columnas principales y cualquier otro elemento que intervenga como “elemento resistente”, excepto aquellos exclusivamente diseñados para viendo y sismo.
A cualquier altura hasta el nivel de protección, se debe ignifugar los voladizos laterales que soporten tuberías y/o bandejas de cables.
No requieren ignifugado: Las estructuras metálicas de soportes de escaleras o plataformas de
acceso. Las vigas de reparto para apoyo de rejillas o chapas estriadas. Las estructuras metálicas destinadas únicamente a mantenimiento. Los arriostramientos y otros elementos de la estructura diseñados
únicamente como elemento resistente contra sismo y viento, y situados a partir de 4.5m de elevación.
Sobre parrales se presentan las siguientes particularidades adicionales:
Se ignifugarán las vigas longitudinales y de atado que soportan tuberías importantes para el proceso.
No se requiere ignifugar: La superficie más alta del perfil (cualquiera sea el nivel de la bandeja) en la
zona que apoya o deslizan las tuberías o sus soportes. Es decir, las vigas que soportan tuberías se protegerán solamente a tres caras, dejando sin recubrir la cara superior de la viga.
Vigas longitudinales de atado (paralelas a las tuberías) colgantes o cartelas de tuberías de diámetros pequeños o no importantes para el proceso (a partir de 4.5m)
El caso de los aeroenfriadores merece un apartado especial, ya para estas estructuras el ignifugado incluye todos los elementos resistentes fundamentales para el soporte del aero (hasta los haces de tubos o la parte baja de los ventiladores), con los elementos que contribuyan al soporte de los mismos). Se excluyen las vigas transversales o longitudinales que no sean parte fundamental de soporte aerorrefrigerante.
Usualmente, la protección ignifuga consta de una capa de mortero aligerado cuyo espesor depende del tiempo de resistencia deseado, y que se proyecta sobre o se vierte en un encofrado que envuelve al elemento estructural metálico, como se muestra a continuación
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Es evidente que esta protección incrementa el peso de la estructura, y que no es una tarea de fácil realización. El peso del ignifugado deberá incorporarse como peso propio del elemento estructural al momento de diseño, sin que esto altere las propiedades geométricas del elemento (baricentro, momentos de inercia, etc.).
Las imágenes siguientes corresponden a un parral metálico diseñando dentro de un área potencial de incendio, para el Proyecto LTS (planta de endulzamiento y extracción de GLP por turboexpansión) en la localidad de El Portón, prov. Neuquén, Argentina.
El parral pertenece al área de ISBL (Inside Battery Limits), y cada pieza del mismo fue ignifugada con mortero vertido en encofrado, mientras éstas se encontraban aún en taller. Las uniones fueron ignifugadas con el mismo método una vez montada la estructura.
Existen en el mercado, morteros especialmente diseñados para brindar máxima protección con un mínimo espesor. Este tipo de morteros suele colocarse proyectado sobre una malla de alambre galvanizado que genera rugosidad, mejora la adherencia y da suficiente rigidez como para evitar malos usos del material.
Otra solución para la protección contra fuego de las estructuras metálicas viene de la mano de las pinturas intumescentes. El proyectista deberá analizar en cada caso si el costo del material, se justifica en función de la envergadura y características de cada obra en particular.
Parrales de hormigón premoldeado con refuerzos metálicos.
En lo que respecta a los aspectos geométricos de las estructuras para parrales de hormigón armado in situ rige lo expuesto anteriormente, con la salvedad de que las vigas longitudinales son lo suficientemente resistentes como para transferir los esfuerzos en este sentido, y las columnas de los pórticos se ven obligadas a trabajar a momento en tanto en sentido transversal como longitudinal para brindar estabilidad al conjunto.
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Otro aspecto a tener en cuenta, es que los parrales de hormigón in situ requieren de una enorme cantidad de trabajo húmedo dentro de la planta, lo que no siempre es posible.
En cuanto al diseño sísmico de las estructuras de hormigón, resulta evidente que al poseer mayor masa que la estructura metálica, los esfuerzos sobre cada elemento y sobre las fundaciones resultarán mayores que en esta.
A continuación se presenta un diseño que ha solucionado el problema de obra húmeda en un área en la que se buscaba reducir la presencia de personal.
En este caso se diseñó un sistema de dos tramos de pórticos de hormigón premoldeado, vinculados longitudinalmente con vigas premoldeadas cuya unión posee una llave a corte que no permite la transmisión de momentos. Para lograr la rigidez longitudinal sin exigir a la
columna que trabaje como ménsula en este sentido, se diseña, en cada tramo, un campo de arriostramiento con diagonales metálicas. Estas diagonales se vincularon a la estructura de hormigón por medio de bulones a cartelas soldadas en insertos metálicos embebidos en el hormigón. Ver imágenes a continuación:
La zona de implantación de este parral correspondió con el área de potencial incendio de la destilería por lo que, de haber sido metálica, hubiese sido necesario el ignifugado completo de la estructura.
Es interesante observar que dado que las diagonales metálicas son elementos que fueron diseñados para tomar acciones de viento y sismo, no fue necesario su
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ignifugado, tal y como se había mencionado anteriormente.
Esta estructura pertenece a la obra de ampliación de la planta de Lujan de Cuyo, Mendoza; en particular, se encuentra atravesando una de las áreas de procesos. Con
este diseño se ha logrado una estructura resistente al fuego, maximizando los tiempos de trabajo en taller y,
consecuentemente, disminuyendo los tiempos de trabajo en planta. Para mayor detalle sobre la metodología de diseño de este tipo de parrales ver la bibliografía adjunta [11].
A continuación se dará comienzo a la descripción y análisis de las distintas cargas que pueden solicitar a la estructura de un parral.
ACCIONES
Cargas Gravitatorias
Son aquellas cargas debidas a la acción de la gravedad. Se dividen en cargas muertas (permanentes y constantes a lo largo del tiempo) y cargas vivas o sobrecargas (no permanentes y variables con el tiempo)
Cargas Muertas (D)
Las cargas muertas (Dead Loads) se componen del peso del material de la estructura, así como también todos los elementos que se encuentren permanentemente sujetos a la misma.
Para las distintas combinaciones de cargas, las cargas muertas se clasifican como se detalla a continuación:
Ds = Incluye el peso de los materiales que componen la estructura (structure), y todos los elementos sujetos permanentemente: iluminación, instrumentos, aislaciones e ignifugado (fireproofing). Se excluye el peso vacío de equipos de proceso, cañerías, recipientes y tanques, y cables.
De = Incluye el peso vacío (empty weight), de los equipos de proceso, recipientes, tanques, cañerías, bandejas de cables (bandeja + cable) y maquinarias (bombas, compresores, etc.).
En el peso de los equipos, recipientes, tanques y maquinarias, se incluyen los elementos adosados: cañerías, aislaciones, escaleras y plataformas que formen parte propia los mismos.
En el peso de las cañerías se incluyen las aislaciones y sujeciones.
Do = Incluye el peso vacío de todo lo numerado en el apartado “De”, con el agregado
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del peso de los contenidos (cargas de fluidos/sólidos) involucrados en la operación normal del proceso.
Dt = Incluye el peso vacío de todo lo numerado en el apartado “De”, con el agregado del peso del líquido de prueba (normalmente agua) para realizar la prueba hidráulica (test) de los mismos.
Se presentan a continuación los valores típicos de diseño. (Ver diagrama de cargas)
Cañerías:
Haz de Tuberías (ql): Define un grupo de tuberías con un diámetro de 10” y/o menor, apoyado sobre la misma viga.
TABLA II
CARGAS PARA EL HAS DE TUBERIAS
Vacío (De): Peso de las tuberías en vacío 0.80 kN/m2
Operación (Do): Peso de las tuberías en vacío + fluido 1.80 kN/m2
Prueba Hidráulica (Dt): Peso de las tuberías llenas de agua 2.00 kN/m2
La superficie de aplicación de esta carga lineal uniformemente distribuida, será el ancho del haz (en sentido perpendicular a la dirección de las cañerías) por la suma de la mitad de los vanos contiguos, entendiendo éstos como la distancia con los pórticos siguientes. (Ver diagrama de aplicación de cargas)
Una tubería (P): Las tuberías no cubiertas por la definición de haz de tuberías y que tengan un diámetro ≥ 12”, se consideran como cargas puntuales para las mismas combinaciones de cargas antes mencionadas.
A continuación se presenta una tabla con valores de carga para algunos diámetros y espesores típicos.
TABLA III
CARGAS CONCENTRADAS PARA Ø ≥ 12”
Las cargas del haz de tuberías deben aplicarse sobre todo el ancho libre del soporte (excepto donde se presenten líneas de diámetro mayor a 10”), previendo de esta forma el agregado posterior de líneas en los espacios libres de los mismos.
Bandejas de Cables:
Para bandejas de cables se considera una carga superficial uniformemente distribuida de 1.00kN/m2 por nivel de bandejas [3]. Este valor de carga tiene en cuenta
Ø-schedule De [kN/m] Do [kN/m] Dt [kN/m]
12" SCH-40s 0,78 1,39 1,54
14" SCH-20 0,72 1,50 1,67
16" SCH-20 0,82 1,87 2,07
18" SCH-20 0,92 2,27 2,53
20" SCH-20 1,23 2,88 3,20
24" SCH-20 1,48 3,92 4,36
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que las bandejas estarán cargadas en su máxima capacidad.
Equipos:
La carga de los equipos a considerar en todos los cálculos debe ser proporcionada por los especialistas mecánicos. Estas deben estar combinadas en los siguientes estados de carga:
Montaje del Equipo Prueba del Equipo Operación del Equipo Mantenimiento del Equipo
A su vez, estos estados de carga no son elementales, sino que cada uno de ellos estará constituido por combinaciones de cagas (incluyendo las acciones debidas a viento y sismo obre el equipo). Estos valores deben incluirse en los planos mecánicos del fabricante.
Es usual que en etapas tempranas de los proyectos, no se disponga explícitamente con la hoja de datos de cada equipo en particular. Será trabajo del ingeniero proyectista estimar la geometría y las cargas en función de equipos similares de los que sí se tenga antecedentes.
Cargas Vivas (L)
Las cargas vivas (Live Loads) son cargas gravitacionales producidas por la ocupación de la estructura. En concreto, la carga viva sobre un parral se compone del peso de las personas y materiales almacenados temporalmente durante el mantenimiento, tales como piezas de un intercambiador, tuberías, accesorios, válvulas, etc.
TABLA IV
CARGAS VIVAS MÍNIMAS
Uniformes Concentradas
Escaleras
Plataformas de acceso exclusivamente
Plataformas de Operación y
Mantenimiento
Pisos de procesos y áreas de acopio:
Liviano
Pesado
4.8 kN/m2
2.5 kN/m2
4.8 kN/m2
6.0 kN/m2
12.0 kN/m2
4.5 kN
4.5 kN
4.5 kN
9.0 kN
13.5 kN
Se debe optar por uno de los dos valores: la carga uniformemente distribuida o la carga puntual ubicada en cualquier punto, de manera tal que su posición resulte más desfavorable para el elemento a diseñar.
Lógicamente, este tipo de cargas se aplica sobre las plataformas existentes sobre la
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estructura; sin embargo, es evidente que si la superficie del área de mantenimiento es muy amplia, la probabilidad de ocupación total de la misma es muy baja. Es por ello que si la superficie total de las plataformas es superior a 37.16 m2, se permite la reducción del valor de carga a aplicar [1] de acuerdo a la siguiente fórmula:
√ [1.0]
Donde:
L = Carga viva reducida, por metro cuadrado de área soportada por un elemento.
L0 = Carga viva no reducida, por metro cuadrado de área soportada por un elemento.
KLL = Factor de carga viva de acuerdo al elemento (Ver bibliografía adjunta [1]).
AT = Área tributaria en m2.
Comentarios
L no puede ser menos que 0.50L0 para elementos que soporten un nivel.
L no puede ser menos que 0.40L0 para elementos que soporten dos niveles.
Las cargas vivas pesadas que excedan los 4.80 kN/m2 no podrán reducirse, excepto para elementos que soporten dos o más niveles, en cuyo caso se las podrá reducir un 20%.
Otras Cargas
Cargas de Nieve y Hielo (S)
La carga de nieve es el peso de la nieve o hielo que se puede acumular sobre la estructura, de acuerdo con el lugar de implantación y el elemento a analizar [9].
En parrales, los elementos capaces de acumular nieve son:
Pasarelas y escaleras con piso ciego. Cañerías que no presenten carga térmica de proceso. Bandejas de cables. Equipos que no presenten carga térmica de proceso.
Los elementos capaces de acumular hielo son:
Elementos estructurales expuestos, principalmente en estructuras metálicas. Cañerías que no presenten carga térmica de proceso. Bandejas de cables.
Térmicas (T)
Las cargas térmicas son aquellas fuerzas causadas por variaciones de temperatura. En el diseño de parrales, se consideran los siguientes tipos de cargas térmicas:
Te = Cargas causadas por la variación de la temperatura ambiente de acuerdo con los códigos de aplicación.
Cuando el parral se prolongue durante una gran longitud, y a falta de otras
referencias, se debe considerar un diferencial mínimo de temperatura T = ± 25°C.
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Forma parte del buen diseño la adopción de juntas de dilatación apropiadas para reducir la incidencia de esta carga.
T = Fuerzas térmicas inducidas por la restricción en la expansión horizontal de contenedores, intercambiadores de calor, cañerías en equipos y recipientes, etc.
TAf = Cargas sobre guías y puntos fijos de las cañerías sobre el parral.
TFf = Cargas de fricción entre las cañerías o equipos y el parral.
Se presenta a continuación los valores típicos de diseño. (Ver diagrama de aplicación de cargas)
Cargas Horizontales Longitudinales:
Fuerza de rozamiento en un haz tuberías Ff-L 0.25 kN/m2
Fuerzas térmicas Af (anclaje de la tubería) Hasta ≤ Ø 4” 5.00 kN
Desde ≥ Ø 6” 10.0 kN
Cargas Horizontales Transversales (perpendicular a la dirección de las tuberías)
Fuerza de rozamiento lateral o guía Ff-T el mayor valor de:
5% de la carga muerta en operación por cada nivel de tuberías ó 7,5 kN
En caso de contar con información sobre el mazo de tuberías que cargará el parral, se pueden ajustar las cargas a aplicar por rozamiento, discriminando las cargas distribuidas del haz de tuberías, de las cargas concentradas de las tuberías cuyos diámetros son ≥ 12”. A tales efectos, se presentan los valores típicos para algunos de los distintos materiales:
TABLA VI [1]
COEFICIENTES DE ROZAMIENTO, fr
Coeficientes de rozamiento Fr
Acero - Acero 0.40
Acero - Hormigón 0.60
Teflón - Teflón 0.10
Teflón - Acero Inoxidable 0.10
Comentarios
Las cargas térmicas debidas a la operación deben considerarse actuando en simultáneo con la operación y llevan los mismos coeficientes de factorización que las cargas vivas.
Las cargas térmicas debidas a la variación de temperatura del medioambiente, no deben considerarse en simultáneo con acciones de viento o sismo.
Si bien las cargas de rozamiento y/o anclaje de equipos deben ser un dato para un adecuado diseño, un primer dimensionamiento se puede realizar tomando como referencia especificaciones de equipos similares. El peso de estos equipos, por el coeficiente de rozamiento adecuado, brinda una buena aproximación de la carga real que debe tomar la estructura y sus fundaciones.
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Viento (W)
Para determinar las cargas de viento en la estructura del parral, aplica todo lo especificado en las normativas vigentes [5]. En este trabajo abarcaremos el análisis de la acción del viento sobre los elementos que cargan al parral.
Cañerías:
Las cargas para el viento de diseño actuantes en sentido transversal al mazo de tuberías y a aplicar sobre la estructura resistente se determinan con la siguiente expresión:
[2.0]
Donde:
F = Resultante de cargas sobre las tuberías a aplicar en la estructura. [kN]
qz = Presión dinámica calculada a la altura “z” bajo normas de aplicación.
G = Factor de efecto ráfaga. G = 0.85
CF = Coeficiente de fuerza
A = Área tributaria.
El alto del área tributaria para cada mazo de tuberías se determina tomando el mayor diámetro de la cañería Ømax y adicionándosele un 10% del ancho del parral. La longitud
de la misma, viene dada naturalmente, por la suma de la mitad de los vanos contiguos, entendiendo éstos como la distancia con los pórticos siguientes.
[3.0]
En caso de no disponerse de los datos del mazo de tuberías, es suficiente adoptar un alto de área tributaria igual a 1.00m.
Cualquiera sea el caso, el baricentro del área tributaria coincide a eje con el nivel superior de la viga transversal del parral. (Ver diagrama de aplicación de cargas).
Resulta interesante destacar que si bien, como se ha mencionado anteriormente, las cargas de fricción por temperatura no deben combinarse con estados de viento, este valor de fuerza de fricción, en el caso de tuberías en las que se conozca que no poseen guías o puntos fijos, resulta limitante para las cargas a transmitir por viento a la estructura. Es decir, que si los esfuerzos de viento transversal de diseño, superan el valor de las fuerzas de rozamiento, nuevamente, en líneas sin guías ni puntos fijos, la máxima carga que se puede transmitir a la estructura son las fuerzas de rozamiento; superado este valor de carga, la tubería se deforma y ya no existe transferencia de carga a la estructura.
Bandejas:
De igual forma, las cargas para el viento de diseño actuantes en sentido transversal a las bandejas de cables y a aplicar sobre la estructura resistente se determinan con la expresión presentada anteriormente, donde lo que varía es la definición de área tributaria.
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El alto del área tributaria para bandeja de cables se determina tomando la altura de la bandeja más alta “hmax” y adicionándosele un 10% del ancho del soporte de bandejas “W”. La longitud de la misma viene dada, naturalmente, por la suma de la mitad de los vanos contiguos, entendiendo éstos como la distancia con los soportes siguientes “L”.
[4.0]
En caso de no disponerse de los datos del tipo de bandejas, es suficiente adoptar un alto de área tributaria igual a 0.45m.
Se repiten las condiciones de aplicación de la carga sobre el área tributaria.
Equipos:
Como se ha mencionado anteriormente, es usual que en etapas tempranas de los proyectos, no se disponga explícitamente con la hoja de datos de cada equipo en particular y es trabajo del ingeniero proyectista estimar la geometría y las cargas en función de equipos similares de los que sí se tenga antecedentes.
Teniendo estos equipos “similares” como referencia, la determinación de las cargas de viento sobre los mismos, se reduce al producto entre los coeficientes de forma e implantación que apliquen bajo normativa vigente, la presión dinámica que corresponda con la altura en que se ubique el equipo y la superficie expuesta del mismo, de acuerdo a estos equipos de referencia.
Sismo (E)
Es válido comentar que para la determinación de las cargas de sismo en la estructura del parral, al igual que cuando se analizó la carga de viento, en este caso también aplica todo lo especificado en las normativas vigentes [1][6][7][8]. Es por ello que abarcaremos el análisis de la acción sísmica sobre los elementos que cargan al parral, deteniéndonos en algunos aspectos que inciden en la estructura.
En lo que respecta a la metodología de análisis, es importante destacar que un análisis pseudo-estático es válido siempre que el parral tenga una disposición regular de cargas y rigideces y que su altura no supere los 12mts. Cuando esto no se cumpla, es necesaria la realización de un análisis modal espectral.
En este trabajo nos enfocaremos en la determinación de cargas para realizar el análisis pseudo-estático. Naturalmente, el valor de dichas cargas depende directamente de las aceleraciones que sufre la estructura cargada, y estas aceleraciones dependen de la calificación de la zona de implantación, del tipo de suelo, y del período fundamental de la estructura.
La determinación fehaciente de los esfuerzos en los elementos estructurales y los desplazamientos que resulten de la aplicación de cargas y cualquier desplazamiento impuesto o efectos P-Delta, requiere de la realización de un modelo estructural incluyendo la rigidez y resistencia de los elementos que intervengan en la distribución espacial de las masas y de la rigidez en toda la estructura. Este modelo debe incluir la totalidad de la carga muerta y el peso total en operación de los equipos permanentes.
Como comentario adicional, cabe destacar que para las combinaciones de carga en las que se deban combinar cargas vivas con esfuerzos sísmicos es posible aplicar un
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factor de reducción a la carga viva (L) de 0.25. Esto se debe a que la probabilidad de que el sismo de diseño ocurra cuando la estructura se encuentra completamente cargada con las sobrecargas es muy baja. Sin embargo, este coeficiente no ha de ser aplicado en conjunto con la reducción de carga por área de carga vista en el apartado de Cargas Vivas.
Es importante mencionar que para parrales de hormigón, se debe considerar la rigidez fisurada de sus elementos.
Para dar inicio al análisis pseudo-estático de las acciones es necesario determinar, en primera instancia, el período fundamental de la estructura en la dirección considerada. Para un primer análisis, este valor puede aproximarse con al siguiente expresión [6]:
∑
∑
[5.0]
Donde:
To = es el período fundamental de vibración,
Wi = es la carga gravitatoria ubicada en el nivel i,
g = es la aceleración de la gravedad,
ui = es el desplazamiento estático en el nivel i, provocado por la fuerza horizontal normalizada Fi actuando en todos los niveles del edificio,
Fi = es la fuerza horizontal normalizada, expresada en la misma unidad que W y aplicada en el nivel i cuya expresión es la siguiente:
∑
[6.0]
Donde:
hi = es la altura del nivel i, medida desde la base de la estructura.
Ya sea que se obtenga el período fundamental de la estructura de forma aproximada o mediante algún modelo de cálculo, una vez obtenido el valor se está en condiciones de proceder con el método de la “fuerza lateral equivalente” para determinar los esfuerzos a transmitir a la estructura [1].
[7.0]
Donde
V = es el esfuerzo lateral a transmitir a la estructura,
W = es el peso efectivo para el sismo de los elementos considerados y
Cs = es el coeficiente de acción sísmica en la dirección considerada:
⁄ [8.0]
SDS = es el parámetro de aceleración espectral de respuesta para períodos cortos,
R = es el parámetro de modificación de respuesta de la estructura (Ver Tabla VII), y
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I = es el factor de importancia de la estructura .
Cs debe cumplir con ciertos límites superiores en función de si el período de la estructura (T) supera o no al período de vibración correspondiente al fin del plafón del espectro (TL), es decir que Cs no debe superar:
⁄ para T ≤ TL [9.0]
⁄ para T > TL [10.0]
SD1 = es la pseudo-aceleración para un período igual a 0.1 s.
Por otro lado, Cs debe cumplir con no ser menor a 0.01.
Hemos mencionado la necesidad de determinar el período de la estructura en “la dirección considerada”, sin embargo no hemos hablado aún de las posibles direcciones en las que debemos analizar la acción sísmica.
Los efectos de la carga sísmica (E: Earthquake) se determinan de acuerdo a la siguiente expresión:
[11.0]
Donde
Eh: es el efecto sísmico horizontal
Ev: es el efecto sísmico vertical.
El efecto sísmico horizontal se descompone en las direcciones ortogonales de la estructura: transversal y longitudinal. Para estructuras cuya disposición de cargas y rigideces sea regular y cuando se esté en una zona de baja sismicidad (de acuerdo a nuestro criterio: zona 1 o zona 2 según bibliografía [6]), es posible la realización de un análisis desacoplado entre ambas direcciones horizontales, es decir que:
[12.0]
[13.0]
Donde
Et = es el efecto sísmico transversal al eje del parral.
El = es el efecto sísmico longitudinal y coincidente con el eje del parral.
De no darse el caso, es decir, cuando se trate de estructuras irregulares (disposición irregular de cargas y/o rigideces, estructuras tipo péndulo invertido) o cuando se esté en una zona de elevada sismicidad (de acuerdo a nuestro criterio: zona 3 o zona 4 según bibliografía [6]), se debe realizar un análisis en el que intervengan ambas direcciones horizontales de la acción sísmica, combinadas de la siguiente forma:
[14.0]
[15.0]
El efecto vertical del sismo se determina con la siguiente expresión:
[16.0]
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Donde:
D = es el efecto de la carga muerta considerada (equipos, tuberías, etc.), y
SDS = es el parámetro de aceleración espectral de respuesta para períodos cortos, que puede ser aproximado de la siguiente forma [6]:
[17.0]
Donde:
b = es la ordenada del plafón del espectro de pseudoaceleraciones, expresada como una fracción de la aceleración de la gravedad [6].
d = es el factor de riesgo de la estructura [6].
Para parrales en plantas de proceso, suele tomarse d = 1.3.
De igual manera que para las cargas de viento, el valor de fuerza de fricción, en el caso de tuberías en las que se conozca que no poseen guías o puntos fijos, resulta limitante para las cargas a transmitir por viento a la estructura. Es decir, que si los esfuerzos transmitidos a la estructura debidos al de diseño, superan el valor de las fuerzas de rozamiento, nuevamente, en líneas sin guías ni puntos fijos, la máxima carga que se puede transmitir a la estructura son las fuerzas de rozamiento; superado este valor de carga, la tubería se deforma y ya no existe transferencia de carga a la estructura.
Cuando las condiciones de regularidad de rigidez y altura no están dadas para la realización de un análisis pseudo-estático se debe que recurrir a la realización del análisis espectral modal. Lo expuesto sobre las direcciones de análisis y la posibilidad de desacoplar el análisis de las direcciones horizontales sigue siendo válido cuando se realiza el análisis modal-espectral.
La diferencia principal diferencia entre ambos métodos reside en que para el análisis pseudo-estático determinamos las cargas a aplicar a la estructura mientras que en el análisis modal-espectral se carga al modelo con las masas de los elementos que cargan al parral. De esta forma, se realiza el análisis para determinar los principales modos de vibración de la estructura incluyendo un número suficiente de modos de vibración tal que se obtenga que en sumatoria en la que al menos el 90% del total de las masas tengan participación en cada dirección horizontal ortogonal del modelo considerado.
Para mayor detalle de los métodos existentes para combinar los modos de respuesta, ver la bibliografía adjunta [1].
Otro factor importante a considerar es que para determinar los desplazamientos que sufre la estructura, el desplazamiento real se determina como:
[18.0]
Donde
Cd = es igual a al coeficiente de amplificación de las deformaciones [1] (Ver Tabla VII)
I = es el factor de importancia de la estructura, y
xe = es el desplazamiento obtenido como resultado de la aplicación de las cargas
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sísmicas.
Esta amplificación de los desplazamientos genera que, para el caso de estructuras de gran altura, las deformaciones adquieran mayor protagonismo y entonces la resistencia deja de ser el factor dimensionante.
Adicionalmente, hay que analizar el coeficiente de estabilidad para determinar la necesidad o no de un análisis P-Delta sobre la estructura.
[19.0]
Donde
Pi = es la totalidad de la carga vertical de diseño en el nivel i, sin afectar por coeficientes de mayoración.
= es la diferencia entre el desplazamiento de la base y el desplazamiento del nivel superior, en la dirección analizada, donde dichos desplazamientos han de ser determinados utilizando el coeficiente de amplificación de desplazamientos.
Vi = es la carga horizontal actuante entre los niveles i y i-1,
hsi = es la altura entre la base y el nivel i, y
Cd = es el coeficiente de amplificación de desplazamientos.
Si < 0.10 no es necesario realizar este tipo de análisis. Por otro lado, es importante
que < max < 0.25:
≤ 0.25 [20.0]
Donde
= es el ratio entre el valor del corte de diseño y el corte que es capaz de resistir la
estructura. Para un análisis preliminar y conservativo, es posible adoptar =1.0.
Si max > 0.25, la estructura es potencialmente inestable y debe modificarse el esquema estructural o aumentar la rigidez de los elementos que intervienen en la
determinación de este parámetro, para lo cual, ya no será posible la adopción de =1.0.
Cuando 0.10 < < max, el factor de mayoración relacionado con los efectos P-Delta sobre los desplazamientos y los esfuerzos en los elementos debe determinarse de forma analítica. Sin embargo, es posible aproximar este factor de mayoración con la siguiente expresión:
[21.0]
Finalmente, podemos mencionar que la mayoría de los sistemas estructurales cuenta con componentes o estados límites en los que no puede asegurar una respuesta inelástica o la disipación de energía necesarias. Estos componentes o estados límites deben, en consecuencia, ser diseñados considerando que las fuerzas actuantes en la estructura serán superiores a las consideradas en primera instancia. Es por ello que se
define el coeficiente de sobrerresistencia o para amplificar las cargas en el diseño de estos elementos o estados límites. Este coeficiente de sobrerresistencia es simplemente una aproximación especificada para obtener un grado nominal de protección contra un
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comportamiento no deseado [10].
Los casos típicos en los que se necesita aplicar sobrerresistencia en elementos constitutivos de un parral son:
Bulones de anclajes
Cuencos
Elementos conectores, entendiéndose estos como los elementos que conectan los pórticos en sentido longitudinal.
Uniones en las que se espere disipación de energía debido a la formación de la rótula plástica en el mecanismo de colapso.
A continuación se presenta una tabla con algunos de los valores típicos para R, Cd y
o:
TABLA VII [1]
VALORES R, Cd y o PARA DISEÑO SÍSMICO
Sistemas de pórticos
Coeficiente de
modificación de
respuesta
R
Factor de ampli-
ficación de
desplazamientos
Cd
Factor de Sobre-
rresitencia de la
estructura
o
Pórticos de acero con uniones especiales
8.0 5.5 3.0
Pórticos de acero sin uniones especiales
3.5 3.0 3.0
Pórticos de hormigón con uniones especiales
8.0 5.5 3.0
Pórticos de hormigón sin uniones especiales
3.0 3.0 2.5
Cuando se requiera el diseño aplicando el factor de sobrerresistencia, las acciones sísmicas se determinarán de la siguiente forma:
[23.0]
Donde
Em = es el efecto de cargas sísmicas incluyendo el factor de sobrerresistencia,
Emh = es el efecto sísmico horizontal que incluye el factor de sobrerresistencia, y
Ev = es el efecto sísmico vertical, tal y como se lo ha definido con anterioridad.
Resta entonces por definir el efecto sísmico horizontal que incluye a o.
[24.0]
Donde
o = es el factor de sobrerresistencia, y
QE = es el efecto de las fuerzas horizontales V tal y como se definió anteriormente.
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Es interesante destacar que las condiciones de ortogonalidad y desacoplamiento del análisis de esfuerzos horizontales continúan siendo válidas en los casos que el diseño requiera tener en cuenta el factor de sobrerresistencia.
Cargas de Impacto (IL)
Las cargas de impacto en parrales son fuerzas inducidas debido a condiciones particulares de proceso, en el interior del equipo o debidas a la transición sólido-fluido del producto. Estas condiciones particulares deben ser indicadas y definidas en cada caso por los especialistas mecánicos o de proceso.
En el cálculo de combinaciones de carga, el coeficiente aplicado será el mismo que el de las cargas vivas.
DIAGRAMA DE APLICACIÓN DE CARGAS
DEFORMACIONES LÍMITES
No deberán superar los siguientes valores:
a. Flechas límite en Racks de tuberías
Vigas principales L/400
Flecha combinada de vigas intermedias y vigas longitudinales de atado
(L = luz de viga intermedia) L/200
b. Flechas límite en Vigas de forjado que soporten equipos:
Estado de operación L/400
Prueba hidráulica L/250
(L = luz teórica de la viga)
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c. Desplazamientos límite
Los desplazamientos horizontales máximos de estructuras debidos a viento o sismo no deben exceder los siguientes valores, según tipos de estructura y su funcionalidad:
Pasarelas de paso y cubiertas sin puentes-grúa H/150
Máximo desplazamiento entre dos forjados adyacentes ΔH/300
Racks de tuberías (conjunto de acciones combinadas c/viento
o sismo) H/200
Dónde:
H = Altura total de la estructura
ΔH= diferencia de elevación entre dos niveles adyacentes
COMBINACIONES DE CARGAS
Todas las combinaciones de carga que aquí se presentan, respetan lo establecido en las normativas y códigos de diseño de aplicación. Estos códigos brindan una combinación lineal con coeficientes de ponderación de los componentes elementales de carga anteriormente definidos pero que pueden no representar todos los casos posibles. Es por ello, que el especialista puede encontrarse ante la necesidad de estudiar casos particulares adicionales para garantizar la seguridad de las personas y de la estructura en cada fase de la construcción y puesta en marcha.
Estados simples:
LOAD 1 DS Peso propio de la estructura + fireproofing
LOAD 2 DB Peso propio de bandejas Eléctricas y de Instrumentos
LOAD 3 DF Peso Propio de Cañerías y Equipos en estado de
montaje y/o fabricación (Incluye Cargas de Aeroenfriador)(*)
LOAD 4 DE Peso Propio de Cañerías y Equipos en vacío (Incluye Cargas
de Aeroenfriador) (*)
LOAD 5 DO Cargas Verticales de Cañerías en Operación
(Incluye Cargas de Aeroenfriador)
LOAD 6 DT Cargas Verticales de Cañerías en Prueba Hidráulica (Incluye
Cargas de Aeroenfriador)
LOAD 7 T Cargas debidas a los cambios de temperatura del medio
ambiente
LOAD 8 TFL Cargas de Fricción y/o Anclaje en dirección longitudinal
LOAD 9 TFT Cargas de Fricción y/o Anclaje en dirección transversal
LOAD 10 L Sobrecarga de Operación
LOAD 11 S Sobrecarga de Nieve y Hielo.
LOAD 12 WL Cargas de viento en dirección longitudinal
LOAD 13 WT Cargas de viento en dirección transversal
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LOAD 14 Eh1 Cargas de sismo en dirección horizontal 1 (**)
LOAD 15 Eh2 Cargas de sismo en dirección horizontal 2 (**)
LOAD 16 Ev Cargas de sismo en dirección vertical.
(*) Salvo que se requiera la verificación de alguna combinación especial durante la fabricación de equipos y cañerías, se utilizarán las cargas designadas de peso propio en vacío para las verificaciones estructurales.
(**) Las cargas debidas a la acción sísmica horizontal serán las que requiera el diseño en cada caso dada la posibilidad de desacoplar o no las direcciones de acción del sismo. Los elementos que requieran diseño con sobrerresistencia contarán con un conjunto de combinaciones de carga adicional.
Combinación de Acciones en Estado de Servicio
LC 100 = 1.0 (DS + DB + DO)
LC 101 = 1.0 (DS + DB + DO + T) + 1.0 L + 1.0 TFL + 1.0 TFT
LC 102 = 1.0 (DS + DB + DO + T) + 1.0 S
LC 103 = 1.0 (DS + DB + DO) + 0.75 (T + L) + 0.75 TFL + 0.75 TFT + 0.75 S
LC 104 = 1.0 (DS + DB + DO) + 1.0 WL
LC 105 = 1.0 (DS + DB + DO) - 1.0 WL
LC 106 = 1.0 (DS + DB + DO) + 1.0 WT
LC 107 = 1.0 (DS + DB + DO) - 1.0 WT
LC 108 = 1.0 (DS + DB + DO) + 0.7 Eh1 + 0.7 EV
LC 109 = 1.0 (DS + DB + DO) – 0.7 Eh1 + 0.7 EV
LC 110 = 1.0 (DS + DB + DO) + 0.7 Eh2 + 0.7 EV
LC 111 = 1.0 (DS + DB + DO) – 0.7 Eh2 +0.7 EV
LC 112 = 1.0 (DS + DB + DO) + 0.75 WL + 0.75 (L+S) + 0.75 TFL + 0.75 TFT
LC 113 = 1.0 (DS + DB + DO) – 0.75 WL + 0.75 (L+S) - 0.75 TFL - 0.75 TFT
LC 114 = 1.0 (DS + DB + DO) + 0.75 WT + 0.75 (L+S) + 0.75 TFL + 0.75 TFT
LC 115 = 1.0 (DS + DB + DO) – 0.75 WT + 0.75 (L+S) - 0.75 TFL - 0.75 TFT
LC 116 = 1.0 (DS + DB + DO) + 0.525Eh1 + 0.525EV + 0.75 (L+S) + 0.75 TFL + 0.75 TFT
LC 117 = 1.0 (DS + DB + DO) – 0.525Eh1 + 0.525EV + 0.75 (L+S) - 0.75 TFL - 0.75 TFT
LC 118 = 1.0 (DS + DB + DO) + 0.525Eh2 + 0.525EV + 0.75 (L+S) + 0.75 TFL + 0.75 TFT
LC 119 = 1.0 (DS + DB + DO) – 0.525Eh2 +0.525EV + 0.75 (L+S) - 0.75 TFL - 0.75 TFT
LC 120 = 0.9 (DS + DB + DO) + WL
LC 121 = 0.9 (DS + DB + DO) - WL
LC 122 = 0.9 (DS + DB + DO) + WT
LC 123 = 0.9 (DS + DB + DO) – WT
LC 124 = 0.9 (DS + DB + DO) + 0.7 Eh1 + 0.7 EV
LC 125 = 0.9 (DS + DB + DO) – 0.7 Eh1 + 0.7 EV
LC 126 = 0.9 (DS + DB + DO) + 0.7 Eh2 + 0.7 EV
LC 127 = 0.9 (DS + DB + DO) – 0.7 Eh2 +0.7 EV
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Combinación de Acciones en Estado Último:
Vacío
LC 200 = +1.4 (DS + DB + DE)
LC 201 = +1.2 (DS + DB + DE) +1.6 WL
LC 202 = +1.2 (DS + DB + DE) -1.6 WL
LC 203 = +1.2 (DS + DB + DE) +1.6 WT
LC 204 = +1.2 (DS + DB + DE) -1.6 WT
LC 205 = +0.9 (DS + DB + DE) +1.6 WL
LC 206 = +0.9 (DS + DB + DE) -1.6 WL
LC 207 = +0.9 (DS + DB + DE) +1.6 WT
LC 208 = +0.9 (DS + DB + DE) -1.6 WT
Prueba hidráulica
LC 300 = +1.4 (DS + DB + DT)
LC 301 = +1.2 (DS + DB + DT) +1.6 WL
LC 302 = +1.2 (DS + DB + DT) -1.6 WL
LC 303 = +1.2 (DS + DB + DT) +1.6 WT
LC 304 = +1.2 (DS + DB + DT) -1.6 WT
LC 305 = +0.9 (DS + DB + DT) +1.6 WL
LC 306 = +0.9 (DS + DB + DT) -1.6 WL
LC 307 = +0.9 (DS + DB + DT) +1.6 WT
LC 308 = +0.9 (DS + DB + DT) -1.6 WT
Combinaciones con sobrerresistencia.
LC 400 = +1.2 (DS + DB + DO) + 0.5 TFL + 0.5 TFT + 1.0 oEh1 + 1.0 EV
LC 401 = +1.2 (DS + DB + DO) - 0.5 TFL - 0.5 TFT – 1.0 oEh1 + 1.0 EV
LC 402 = +1.2 (DS + DB + DO) + 0.5 TFL +0.5 TFT + 1.0 oEh2 + 1.0 EV
LC 403 = +1.2 (DS + DB + DO) - 0.5 TFL -0.5 TFT - 1.0 oEh2 + 1.0 EV
LC 404 = +0.9 (DS + DB + DO) + 1.0 oEh1 - 1.0 EV
LC 405 = +0.9 (DS + DB + DO) - 1.0 oEh1 - 1.0 EV
LC 406 = +0.9 (DS + DB + DO) + 1.0 oEh2 - 1.0 EV
LC 407 = +0.9 (DS + DB + DO) - 1.0 oEh2 - 1.0 EV
Operación
LC 500 = +1.4 (DS + DB + DO)
LC 501 = +1.2 (DS + DB + DO + T) +1.6 TFL + 1.6 TFT + 1.6 L + 0.5 S
LC 502 = +1.2 (DS + DB + DO - T) - 1.6 TFL - 1.6 TFT + 1.6 L + 0.5 S
LC 503 = +1.2 (DS + DB + DO + T) + 1.0 TFL + 1.0 TFT + 1.6 WL + 1.0 L + 0.5 S
LC 504 = +1.2 (DS + DB + DO - T) - 1.0 TFL - 1.0 TFT - 1.6 WL + 1.0 L + 0.5 S
LC 505 = +1.2 (DS + DB + DO) + 1.0 TFL + 1.0 TFT + 1.6 WT + 1.0 L + 0.5 S
LC 506 = +1.2 (DS + DB + DO) - 1.0 TFL - 1.0 TFT - 1.6 WT + 1.0 L + 0.5 S
LC 507 = +1.2 (DS + DB + DO) + 1.0 TFL + 1.0 TFT + 1.0 L + 1.0 Eh1 +1.0 EV
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LC 508 = +1.2 (DS + DB + DO) - 1.0 TFL - 1.0 TFT + 1.0 L - 1.0 Eh1 +1.0 EV
LC 509 = + 1.2 (DS + DB + DO) + 1.0 TFL + 1.0 TFT + 1.0 L + 1.0 Eh2 +1.0 EV
LC 510 = +1.2 (DS + DB + DO) - 1.0 TFL - 1.0 TFT + 1.0 L - 1.0 Eh2 +1.0 EV
LC 511 = +0.9 (DS + DB + DO) + 1.6 WL
LC 512 = +0.9 (DS + DB + DO) - 1.6 WL
LC 513 = +0.9 (DS + DB + DO) + 1.6 WT
LC 514 = +0.9 (DS + DB + DO) - 1.6 WT
LC 515 = +0.9 (DS + DB + DO) + 1.0 Eh1 - 1.0 EV
LC 516 = +0.9 (DS + DB + DO) - 1.0 Eh1 - 1.0 EV
LC 517 = +0.9 (DS + DB + DO) + 1.0 Eh2 - 1.0 EV
LC 518 = +0.9 (DS + DB + DO) - 1.0 Eh2 - 1.0 EV
CONCLUSIONES
Tal y como se ha descripto, el diseño temprano de un parral de tuberías y equipos supone un desafío al momento de determinar los parámetros y cargas de diseño. En este trabajo hemos recopilado criterios y parámetros de diseño de las normativas locales e internacionales, los criterios desarrollados en plantas donde se utiliza este tipo de estructura con frecuencia y hemos sumado nuestras experiencias con la sola idea de brindar un guía que presente al ingeniero con un listado de los temas a tener en cuenta y resaltando, a nuestro criterio, los puntos más importantes donde hacer hincapié.
Como último comentario, creemos que es prudente recalcar la necesidad de realizar un segundo análisis una vez que se cuente con los datos de diseño reales del proyecto (cargas por stress analysis en tuberías, cargas de equipos, parámetros del suelo, etc.), para optimizar y/o reforzar la estructura diseñada.
REFERENCIAS
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Mínimas de Diseño para Edificios y otras Estructuras. 5. CIRSOC 102-2005. Reglamento Argentino de Acción del Viento Sobre las
Construcciones. 6. CIRSOC 103-1991. Normas Argentinas Construcciones Sismorresistentes. Parte I. 7. CIRSOC 103-2005 Reglamento Argentinas Construcciones Sismorresistentes. Parte II. 8. CIRSOC 103-2005 Reglamento Argentinas Construcciones Sismorresistentes. Parte IV. 9. CIRSOC 104-2005 Reglamento Argentino de Acción de la Nieve Sobre las
Construcciones. 10. Building Seismic Safety Council of the National Institute of Building Sciences. 2009.
NEHRP Recommended Seismic Provisions for New Buildings and Other Structures. FEMA P-750. Washington, DC: Federal Emergency Management Agency. J
11. Vaquero, Sebastián F., Damián R. Correa, and Sergio F. Wolkomirski. 2013. “Precast Concrete, Steel-Braced, Hybrid Pipe Rack Structures.” PCI Journal 58 (4): 55–67.