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DISEÑO Y DIMENSIONAMIENTO DEL MACIZO DE FUNDACION PARA COMPRESOR EXTERRANGASANDES. AMPLIACION CITY GATE II. SAN BERNARDO
1- OBJETO
El objeto de la presente memoria de calculo es el diseño y dimensionamiento del macizo o base de hormigon armado del Compresor EXTERRAN,
para la Estacion de Medicion y Regulacion City Gate II existente que TOTAL Gas y Electricidad CHILE S.A. (TGEC) como Administrador del
Proyecto para Gasoducto GasAndes Chile S.A. (GASANDES) amplia y construye en la comuna de San Bernardo, Republica de Chile.
2- GEOMETRIA
Agregar: Esquema
3- DESCRIPCIÓN DE LOS TRABAJOS
La fundación adoptada será del tipo fundación directa y estará constituida por un macizo o base de hormigón armado.
4- REGLAMENTOS Y NORMAS
Son de aplicación las siguientes normas y reglamentos
NCh 170 Norma Chilena de Hormigon.
NCh 204 Norma Chilena de Acero. Barras laminadas en caliente para H°A°
NCh 2369 Diseño Sismico de Estructuras e Instalaciones Industriales
ALEXANDER MAJOR Vibration Analysis and Design of Foundations for Machines and Turbines. Tomo I y II
D.D. BARKAN Dynamics of Bases and Foundations
O.A. SAVINOV Fundamentu pod Machtn. Leningrad, GILSA, 1955
VICTOR P. IVANOFF Calculo y Proyectos de Cimientos para Maquinas
S. TIMOSHENKO Problemas de vibraciones en Ingenieria
BETON - KALENDER Manual Teorico Practico del Hormigon. Tomo I y II
EDC-GACC2-001-ANEXO 1. Rev 0 Estudio de Suelos. Anexo 1. GASANDES. Ampliacion City Gate II. San Bernardo. Nov 2012
5- DOCUMENTACION DE REFERENCIA
Plano de EXTERRAN. Rev A US-122574-01-HE-02-200-Hoja 1 de 6
Plano de EXTERRAN. Rev A US-122574-01-HE-02-200-Hoja 2 de 6
Plano de EXTERRAN. Rev A US-122574-01-HE-02-200-Hoja 3 de 6
Plano de EXTERRAN. Rev A US-122574-01-HE-02-200-Hoja 4 de 6
Plano de EXTERRAN. Rev A US-122574-01-HE-02-200-Hoja 5 de 6
Plano de EXTERRAN. Rev A US-122574-01-HE-02-200-Hoja 6 de 6
Plano de EXTERRAN. Rev 1 US-122574-01-HE-06-600-Hoja 1 de 1
Planilla de EXTERRAN. Rev 0 US-122574-01
Plano de AXH air-coolers. Rev 1 120500-CRT. Hoja 1 de 1
Plano de encofrado y armadura ¿¿ ??
6- MATERIALES
a) Hormigones
Hormigón Estructural: H-20 Resistencia especificada fc = 20 Mpa
Hormigón de limpieza: H-5 Resistencia especificada fc = 5 Mpa
b) Acero
Acero Calidad A630-420H Tension de fluencia Fymin = 420 Mpa
c) Suelos
La fundacion del compresor EXTERRAN se apoyara en el horizonte de grava (Horizonte III), por lo que esta base tendra
un enterramiento igual o mayor a 1,05 m respecto a la actual cota de patio del sector de la Planta City Gate II existente,
de acuerdo al Estudio de Suelos.
7- DETERMINACION DE LOS BARICENTROS
PLATEA DE FUNDACION PARA MOTOGENERADOR. YACIMIENTO MEDANITOS SUR.DETERMINACION DE LOS BARICENTROS.
POSICION DEL BARICENTRO GE DEL EQUIPO.
Las cargas indicadas corresponden a la Planilla US-122574-01. Rev 0.
Descripcion Cargas Coordenadas
Qi Eje y' (Eje A-A) Eje x' (Eje B'-B')
xi yi
kg m m
Compresor Frame ARIEL JGC/4 7,157.40 0.000 6.472
Cross Head Guide Supports 462.06 0.000 6.472
Unloaders 425.82 0.000 6.472
Throw # 1 1,313.70 -0.635 7.155
FVCP/VVCP # 1 99.21 -2.070 7.155
Throw # 2 1,313.70 0.635 6.933
FVCP/VVCP # 2 99.21 2.070 6.933
Throw # 3 1,313.70 -0.635 6.012
FVCP/VVCP # 3 99.21 -2.070 6.012
Throw # 4 1,313.70 0.635 5.790
FVCP/VVCP # 4 99.21 2.070 5.790
Compressor Hot Start 113.25 1.118 1.588
Compresor Heat Exchanger 86.07 -1.118 3.937
Compressor flywheel 747.45 0.000 0.000
Motor Hyundai 13,482.19 0.000 10.668
1st Stage Scrubber Add Trim 1,676.10 0.000 3.440
Discharge Coalescer skid 1,359.00 2.611 11.868
Concrete in coalescer skid 478.39 2.611 11.868
1st Stage Suction Vessel 864.77 -1.594 6.583
1st Stage Discharge Vessel 1,364.43 -1.594 7.620
1st Stage Suction Vessel 6104B 864.77 -1.594 6.361
1st Stage Discharge Vessel 6103B 1,364.43 -1.594 7.398
Scrubber dump line 90.60 0.152 2.899
Coalescer dump line 135.90 2.134 11.862
Day Tank 203.85 0.919 1.397
Recycle valve and isolation 131.37 0.965 3.200
Main Skid 13,418.31 0.247 7.295
Control Panel 158.55 0.711 0.254
Pipe Spools & Utility Piping 2,038.50 0.000 3.556
Pipe Supports 135.90 0.000 0.000
Crating 50 FOOT SKID 1,478.14 0.000 6.401
Coupling 430.35 0.000 7.772
Suction block valve 498.30 -0.919 0.457
Discharge Coalescer 3,488.10 2.527 11.865
Bypass valve 226.50 0.635 2.667
Bottle Straps 90.60 0.000 6.472
Suction PSV Isolation 135.90 -0.919 1.981
Discharge PSV and isolation 158.55 0.711 13.059
PSV for coalescer 135.90 2.527 13.470
Block valve 498.30 1.594 14.062
Blowdown valve 181.20 0.965 8.526
Wedge blocks 68.86 0.000 6.472
Discharge block valve 498.30 2.207 0.533
Discharge check valve 498.30 2.207 1.219
Piping off skid 2,060.24 0.635 10.668
Miscellaneous weight 1,359.00 0.000 6.401
Concrete under scrubber 460.70 0.000 3.440
Concrete under distance pieces 5,720.03 0.000 6.574
Concrete in skid under motor & compressor 5,349.93 0.000 8.103
Pedestal 4,696.70 0.011 6.456
Concrete in compressor pedestal 1,470.44 0.000 6.553
AEH air Coolers 5,087.19 -0.455 16.565
87002.28
En consecuencia:
X GE = 0.147 m
Y GE = 8.127 m
PESO PROPIO DE LA BASE.CRITERIO.El espesor del macizo de fundacion que adoptaremos estará de acuerdo con el Estudio de Suelos.
Ademas el macizo de fundacion para el compresor EXTERRAN contendra a la estructura del Air Coolers AXH.
Parte A del macizo (incluye 38 mm de Grout):
Lz = 1.39 m
Lx = 16.30 m
Ly = 5.40 m
Volumen Parte A = 122.17 m3
Parte B del macizo (incluye 38 mm de Grout):
Lz = 1.39 m
Lx = 6.00 m
Ly = 1.00 m
Volumen Parte B = 8.33 m3
Parte C del macizo (incluye 38 mm de Grout):
Lz = 1.39 m
Lx = 3.50 m
Ly = 4.20 m
Volumen Parte C = 20.40 m3
Vol total (A+B+C) = 150.90 m3
2,200 kg/m3
2.20 t/m3
Luego:
g hormigón =
g hormigón =
G Base = 331,987.39 kg = 331.99 t
En consecuencia:
Gb = 331,987.39 kg
G màq = 87,002.28 kg
Gtotal = Gb+G maq = 418,989.67 kg = 418.99 t
La superficie de apoyo Ab de la fundacion es:
Ab = 108.72 m2
Presion estatica sobre el suelo:
3.85 < 30.00
Cumple con la presion admisible estatica del Estudio de Suelos.
Ademas la relacion de pesos entre la Base y la Maquina es:
Relacion = Gb / G maq = 3.82
Este valor también cumple con principios consagrados por la practica y a recomendaciones de
especialistas en fundaciones de maquinas (Relacion ~ 3) .
Por tratarse de maquinas muy balanceadas y de frecuencias operativas muy elevadas,
aceptamos esta relacion de pesos, y ademas verificamos el cumplimiento de los requerimientos
adicionales por normativas.
POSICION DEL BARICENTRO GB DE LA BASE.
Descripcion Cargas Coordenadas
Qi Eje y' (Eje A-A) Eje x' (Eje B'-B')
xi yi
kg m m
Parte A del macizo 268,777.87 0.15 7.8
Parte B del macizo 18,321.60 3.35 12.95
Parte C del macizo 44,887.92 -0.45 17.7
331,987.39
En consecuencia:
σ est = t/m2 t/m2
X GE = 0.245
Y GE = 9.423
8- DETERMINACION DE LOS VALORES DE INERCIA
CENTRO DE GRAVEDAD DEL CONJUNTO BASE MAS EQUIPO.
Descripción Elemento Medidas de los elementos
Nº ax ay
m m
Compresor Frame ARIEL JGC/4 1
Cross Head Guide Supports 2
Unloaders 3
Throw # 1 4
FVCP/VVCP # 1 5
Throw # 2 6
FVCP/VVCP # 2 7
Throw # 3 8
FVCP/VVCP # 3 9
Throw # 4 10
FVCP/VVCP # 4 11
Compressor Hot Start 12
Compresor Heat Exchanger 13
Compressor flywheel 14
Motor Hyundai 15
1st Stage Scrubber Add Trim 16
Discharge Coalescer skid 17
Concrete in coalescer skid 18
1st Stage Suction Vessel 19
1st Stage Discharge Vessel 20
1st Stage Suction Vessel 6104B 21
1st Stage Discharge Vessel 6103B 22
Scrubber dump line 23
Coalescer dump line 24
Day Tank 25
Recycle valve and isolation 26
Main Skid 27
Control Panel 28
Pipe Spools & Utility Piping 29
Pipe Supports 30
Crating 50 FOOT SKID 31
Coupling 32
Suction block valve 33
Discharge Coalescer 34
Bypass valve 35
Bottle Straps 36
Suction PSV Isolation 37
Discharge PSV and isolation 38
PSV for coalescer 39
Block valve 40
Blowdown valve 41
Wedge blocks 42
Discharge block valve 43
Discharge check valve 44
Piping off skid 45
Miscellaneous weight 46
Concrete under scrubber 47
Concrete under distance pieces 48
Concrete in skid under motor & compressor 49
Pedestal 50
Concrete in compressor pedestal 51
AEH air Coolers 52
Parte A del macizo 53 16.30 5.40
Parte B del macizo 54 6.00 1.00
Parte C del macizo 55 3.50 4.20
Sumatorias
Coordenadas del C.G. respecto al plano de Fundacion Momentos Estáticos
xi yi zi Qi . Xim m m tm
-0.245 -2.95 3.121 -1.757
-0.245 -2.95 2.761 -0.113
-0.245 -2.95 3.121 -0.105
-0.880 -2.27 3.121 -1.157
-2.315 -2.27 3.121 -0.230
0.390 -2.49 3.121 0.512
1.825 -2.49 3.121 0.181
-0.880 -3.41 3.121 -1.157
-2.315 -3.41 3.121 -0.230
0.390 -3.63 3.121 0.512
1.825 -3.63 3.121 0.181
0.873 -7.83 2.609 0.099
-1.363 -5.49 2.456 -0.117
-0.245 -9.42 1.999 -0.183
-0.245 1.25 3.121 -3.310
-0.245 -5.98 3.269 -0.411
2.366 2.45 1.468 3.215
2.366 2.45 1.468 1.132
-1.839 -2.84 3.944 -1.591
-1.839 -1.80 2.274 -2.510
-1.839 -3.06 3.944 -1.591
-1.839 -2.02 2.274 -2.510
-0.093 -6.52 2.101 -0.008
1.889 2.44 1.844 0.257
0.674 -8.03 4.030 0.137
0.720 -6.22 2.259 0.095
0.002 -2.13 1.588 0.020
0.466 -9.17 2.818 0.074
-0.245 -5.87 2.259 -0.500
-0.245 -9.42 1.999 -0.033
-0.245 -3.02 3.980 -0.363
-0.245 -1.65 3.121 -0.106
-1.164 -8.97 2.312 -0.580
2.282 2.44 3.752 7.958
0.390 -6.76 2.259 0.088
-0.245 -2.95 2.274 -0.022
-1.164 -7.44 2.736 -0.158
0.466 3.64 2.431 0.074
2.282 4.05 2.431 0.310
1.349 4.64 1.701 0.672
0.720 -0.90 2.259 0.130
-0.245 -2.95 2.274 -0.017
1.962 -8.89 1.704 0.977
1.962 -8.20 1.704 0.977
0.390 1.25 1.745 0.803
-0.245 -3.02 2.507 -0.334
-0.245 -5.98 1.703 -0.113
-0.245 -2.85 1.703 -1.404
-0.245 -1.32 1.703 -1.313
-0.234 -2.97 2.451 -1.101
-0.245 -2.87 2.225 -0.361
-0.700 7.14 3.364 -3.563
-0.095 -1.62 0.694 -25.661
3.105 3.53 0.694 56.880
-0.695 8.28 0.694 -31.218
-8.545
Excentricidades entre el centro de gravedad del conjunto Base mas Equipo con respecto al plano de Fundacion.
-0.020 m
-0.269 m
1.077 m
CRITERIO:
xd = S Qi . xi / S Qi =
yd = S Qi . yi / S Qi =
ho = S Qi . zi / S Qi =
La excentridad horizontal en cualquier direcciòn, entre el centro de gravedad del sistema maquina màs
fundaciòn y el centro de gravedad del area de contacto con la base, no superarà el 5 % de la
dimensiòn correspondiente a la base.
Lx = 19.80 m
Ly = 6.40 m
Desviaciòn adm según x = 0.990 m
Desviaciòn adm segùn y = 0.320 m
Desviaciòn xd = -0.020 m < 0.990
Desviaciòn yd = -0.269 m < 0.320
CALCULO AUXILIARES.
Descripción 1 2 3
Elemento mi ax^2
Nº t . Seg2 / m m2
Compresor Frame ARIEL JGC/4 1 0.730
Cross Head Guide Supports 2 0.047
Unloaders 3 0.043
Throw # 1 4 0.134
FVCP/VVCP # 1 5 0.010
Throw # 2 6 0.134
FVCP/VVCP # 2 7 0.010
Throw # 3 8 0.134
FVCP/VVCP # 3 9 0.010
Throw # 4 10 0.134
FVCP/VVCP # 4 11 0.010
Compressor Hot Start 12 0.012
Compresor Heat Exchanger 13 0.009
Compressor flywheel 14 0.076
Motor Hyundai 15 1.374
1st Stage Scrubber Add Trim 16 0.171
Discharge Coalescer skid 17 0.139
Concrete in coalescer skid 18 0.049
1st Stage Suction Vessel 19 0.088
1st Stage Discharge Vessel 20 0.139
1st Stage Suction Vessel 6104B 21 0.088
1st Stage Discharge Vessel 6103B 22 0.139
Scrubber dump line 23 0.009
Coalescer dump line 24 0.014
Day Tank 25 0.021
Recycle valve and isolation 26 0.013
Main Skid 27 1.368
Control Panel 28 0.016
Pipe Spools & Utility Piping 29 0.208
Pipe Supports 30 0.014
Crating 50 FOOT SKID 31 0.151
Coupling 32 0.044
Suction block valve 33 0.051
Discharge Coalescer 34 0.356
Bypass valve 35 0.023
Bottle Straps 36 0.009
Suction PSV Isolation 37 0.014
Discharge PSV and isolation 38 0.016
PSV for coalescer 39 0.014
Block valve 40 0.051
Blowdown valve 41 0.018
Wedge blocks 42 0.007
Discharge block valve 43 0.051
Discharge check valve 44 0.051
Piping off skid 45 0.210
Miscellaneous weight 46 0.139
Concrete under scrubber 47 0.047
Concrete under distance pieces 48 0.583
Concrete in skid under motor & compressor 49 0.545
Pedestal 50 0.479
Concrete in compressor pedestal 51 0.150
AEH air Coolers 52 0.519
Parte A del macizo 53 27.398 265.69
Parte B del macizo 54 1.868 36.00
Parte C del macizo 55 4.576 12.25
Sumatorias 42.710
7 8 9ay^2+az^2 mi/12.(ax^2+az^2) mi/12.(ay^2+az^2)
m2 t . Seg2 . m t . Seg2 . m
31.087 611.02 70.977
2.927 5.90 0.455
19.567 5.41 7.461
622.33 78.893
14 15 16yi^2+zi^2 mi.(xi^2+zi^2) mi.(yi^2+zi^2)
m2 t . Seg2 . m t . Seg2 . m
18.448 7.151 13.460
16.330 0.362 0.769
18.448 0.425 0.801
14.884 1.408 1.993
14.884 0.153 0.151
15.940 1.325 2.135
15.940 0.132 0.161
21.374 1.408 2.862
21.374 0.153 0.216
22.938 1.325 3.072
22.938 0.132 0.232
68.191 0.087 0.787
36.126 0.069 0.317
92.785 0.309 7.070
11.291 13.470 15.518
46.480 1.836 7.941
8.134 1.074 1.127
8.134 0.378 0.397
23.620 1.669 2.082
8.421 1.190 1.171
24.930 1.669 2.198
9.271 1.190 1.289
46.974 0.041 0.434
9.350 0.097 0.130
80.654 0.347 1.676
43.826 0.075 0.587
7.049 3.449 9.642
92.008 0.132 1.487
39.522 1.073 8.213
92.785 0.056 1.285
24.972 2.396 3.763
12.466 0.430 0.547
85.731 0.340 4.355
20.042 6.856 7.126
50.744 0.121 1.172
13.878 0.048 0.128
62.866 0.122 0.871
19.132 0.099 0.309
22.290 0.154 0.309
24.416 0.239 1.240
5.907 0.104 0.109
13.878 0.037 0.097
81.932 0.343 4.162
70.206 0.343 3.566
4.596 0.671 0.965
15.416 0.879 2.136
38.694 0.139 1.817
11.016 1.726 6.423
4.642 1.615 2.532
14.809 2.902 7.090
13.186 0.751 1.977
62.328 6.123 32.321
3.115 13.446 85.348
12.923 18.900 24.135
68.994 4.417 315.697
105.39 597.396
que pasan por el baricentro de la supercie de apoyo :
676.289 t.seg2.m
727.718 t.seg2.m
de masas Gt del conjunto (Base mas Equipo):
626.722 t.seg2.m
678.150 t.seg2.m
Relación de los momentos de inercia de las masas:
0.93
0.93
9- CALCULO DE LOS FACTORES DE RIGIDEZ
FUNDACION DIRECTA
Lx = 16.30 m 1,630 cm
Dimensiones de la Platea : Ly = 5.40 m 540 cm
Lz = 1.39 m 139 cm
Para el Cálculo se utilizan las expresiones del Profesor O. A. Savinov en su libro "Fundamentu pod Machtn", Leningrad, GILSA, 1955.
Utilizamos las expresiones de O.A. Savinov por ser mas conservativas que las indicadas en el Estudio de Suelos.
Cz =
Calculo de los momentos de inercia de las masas qsx, qsy, respecto a los ejes coordenados x e y,
qsx =
qsy =
Calculo de los momentos de inercia de las masas qx, qy, respecto al eje paralelo que pasa por el centro
q x = q s x - m . ho
q y = q s y - m . ho
g x = q x / q s x
g x = q x / q s x
Co [ 1 + 2.(a+b) / Δ1 .F ] . (p/po)^0,50
Cx =
Donde:
a = dimension mayor de la superficie de apoyo =
b = dimension menor de la superficie de apoyo =
F = a x b= superficie de apoyo del cimiento =
p = presión especifica estática =
po = presión especifica de ensayo según Co y Do =
Co est = 2.10
Factor dinamico = 2.50
Co = 5.25
Do = 0,75 x Co = 3.94
Δ1 = 1.00
Cψ = Según Dr. D. Barkan
Por lo tanto obtenemos:
Cz = 10.68
12.15
Cx = 8.01
El Dr. D. Barkan, conforme a sus propias experiencias, propone calcular Cψ de este modo:
Cψ = 1,50 x Cx = 12.01
Ahora determinamos los momentos de inercia baricentricos de la superficie de apoyo del cimiento.
Ver: Calculo de las caracteristicas geometricas del plano de apoyo, en el parrafo 14 de la presente memoria de calculo.
F = 108.72 Area de la superficie de apoyo
I'x = 301.74 Momento de inercia respecto al eje x
pasante por el baricentro de la superficie de la base
I'y = 3,295.42 Momento de inercia respecto al eje y
pasante por el baricentro de la superficie de la base
I'z = I'x + I'y 3,597.15 Momento de inercia polar respecto al eje z
pasante por el baricentro de la superficie de la base
A. FACTOR DE RIGIDEZ VERTICAL
CZ = Cz . F t/m
CZ = 1,160,941.1 t/m
CZ adoptado = 1,160,941.1 t/m
Cj = Co [ 1 + 2.(a+3b) / Δ1 .F ] . (p/po)^0,50
Do [ 1 + 2.(a+b) / Δ1 .F ] . (p/po)^0,50
kg/cm3
kg/cm3
kg/cm3
m-1
kg/cm3
Cj = kg/cm3
kg/cm3
kg/cm3
m2
m4
m4
m4
B. FACTOR DE RIGIDEZ HORIZONTAL.
C X = Cx . F t/m
CX = 870,705.8 t/m
CX adoptado = 870,705.8 t/m
C. FACTOR DE RIGIDEZ A LA ROTACION EN EL PLANO VERTICAL.
40,041,044.9 tm
40,041,044.9 t/m
262,725,534,419.2 tm
262,725,534,419.2 t/m
D. FACTOR DE RIGIDEZ A LA ROTACION EN EL PLANO HORIZONTAL.
43,212,785.4 tm
43,212,785.4 t/m
10- FRECUENCIAS PROPIAS DE LA FUNDACION PARA MOTOCOMPRESOR.
A. CRITERIO.Las frecuencias naturales de la fundacion, en cualquiera de los modos en que sean excitados,
deberan estar fuera del rango entre 0,70 y 1,30 veces la frecuencia de excitaciòn de la maquina
con las frecuencias propias o naturales del conjunto màs proximas.
Las frecuencias propias del conjunto deberàn estar afuera de la banda que se determina variando la
velocidad de operaciòn de la maquina en un 30 %.
Esta maquina es un Motocompresor con motor electrico.
Tiene un variador de velocidad de velocidad que permite trabajar en funcionamiento entre
600 r.p.m. y 1000 r.p.m.
Verificamos para ambas condiciones.
C j y = Cj . I'y
Cjy=
Cjy adoptado =
C jx = Cx . I'x
Cjx=
Cjx adoptado=
C y = Cy . I'z
C y =
C y adoptado=
B.1. PRIMERA VERIFICACION. COMPARACION DE LAS FRECUENCIAS PROPIAS CON LA FRECUENCIA OPERATIVA.
V de operaciòn = 600 r.p.m.
Limite superior = 780 r.p.m.
Limite inferior = 420 r.p.m.
C. CALCULO DE LAS FRECUENCIAS PROPIAS.
C1. FRECUENCIA PROPIA EN DIRECCION VERTICAL.
siendo:
donde:
C z = 1,160,941.1 t/m
m = 42.710 t.seg2/m
En consecuencia:
164.869 1/seg
N z = 1,570 r.p.m. >
C2. FRECUENCIA PROPIA EN DIRECCION HORIZONTAL.
siendo:
donde:
C x = 870,705.8 t/m
m = 42.710 t.seg2/m
En consecuencia:
N z = l z / (2 . PI /60) = l z / 0,105
l z = (C z / m)^0,50
l z =
N h = l h / (2 . PI /60) = l h / 0,105
l h = (C x / m)^0,50
142.78 1/seg
N h = 1,360 r.p.m. >
C3. FRECUENCIA PROPIA DE TORSION EN EL PLANO HORIZONTAL.
siendo:
donde:
43,212,785.4 t/m
374.461 t.seg2.m
En consecuencia:
339.71 1/seg
3,235 r.p.m. >>>
C4. FRECUENCIA PROPIA DE ROTACION EN EL PLANO YZ.(Alrededor del eje x)
Siendo:
donde:
262725534419 tm
676.289 t.seg2.m
Cx = 870,705.8 t/m
l h =
N y = l y / 0,105
l y = (C y / q z)^0,50
C y =
q z =
l y =
N y =
Se obtiene resolviendo la siguiente ecuacion de segundo grado en l^2
l^4 - ((l^2j + l^2x)/gx).l^2 + l^2j.l^2x/gx = 0
l ^2j = Cjx / qsx
l^2x = Cx / m
gx = qx/qsx
Cjx =
qsx =
m = 42.710 t.seg2/m
626.722 t.seg2/m
676.289 t.seg2/m
luego:
388480882.105
20,386.24
0.93
a = 1.00 Coeficiente del termino de segundo grado
b = -419,227,881.29 Coeficiente del termino de primer grado
c = 8,546,031,893,759.13 Coeficiente independiente
Las raices serán:
20386.16 1/seg2
419,207,495.13 1/seg2
142.78 1/seg
20474.56 1/seg
N1x = 1,360 r.p.m. > 780
N2x = 194,996 r.p.m. >>> 780
C5. FRECUENCIA PROPIA DE ROTACION EN EL PLANO XZ.(Alrededor del eje y)
Siendo:
qx =
qsx =
l ^2j = Cjx / qsx
l^2x = Cx / m
gx = qx/qsx
Reemplazando en la ecuacion de segundo grado en l^2:
l^21x =
l^22x =
l 1x =
l 2x =
Se obtiene resolviendo la siguiente ecuacion de segundo grado en l^2
l^4 - ((l^2j + l^2x)/gy).l^2 + l^2j.l^2x/gy = 0
l ^2j = Cjy / qsy
donde:
40,041,044.9 tm
727.72 t.seg2.m
Cx = 870,705.8 t/m
m = 42.710 t.seg2/m
678.150 t.seg2.m
727.72 t.seg2.m
luego:
55022.764
20386.240
0.93
a = 1.00
b = -80920.82
c = 1203695389.57
Las raices serán:
19643.37 1/seg2
61,277.45 1/seg2
140.15 1/seg
247.54 1/seg
N1y = 1,335 r.p.m. > 780
N2y = 2,358 r.p.m. > 780
l^2x = Cx / m
gy = qy/qsy
Cjy =
qsy =
qy =
qsy =
l ^2j = Cjy / qsy
l^2x = Cx / m
gy = qy/qsy
Reemplazando en la ecuacion de segundo grado en l^2:
l^21y =
l^22y =
l 1y =
l 2y =
B.2. SEGUNDA VERIFICACION. COMPARACION DE LAS FRECUENCIAS PROPIAS CON LA FRECUENCIA OPERATIVA.
V de operaciòn = 1,000 r.p.m.
Limite superior = 1,300 r.p.m.
Limite inferior = 700 r.p.m.
C. CALCULO DE LAS FRECUENCIAS PROPIAS.
C1. FRECUENCIA PROPIA EN DIRECCION VERTICAL.
siendo:
donde:
C z = 1,160,941.1 t/m
m = 42.710 t.seg2/m
En consecuencia:
164.87 1/seg
N z = 1,570 r.p.m. >
C2. FRECUENCIA PROPIA EN DIRECCION HORIZONTAL.
siendo:
donde:
C x = 870,705.8 t/m
m = 42.710 t.seg2/m
N z = l z / (2 . PI /60) = l z / 0,105
l z = (C z / m)^0,50
l z =
N h = l h / (2 . PI /60) = l h / 0,105
l h = (C x / m)^0,50
En consecuencia:
142.78 1/seg
N h = 1,360 r.p.m. >
C3. FRECUENCIA PROPIA DE TORSION EN EL PLANO HORIZONTAL.
siendo:
donde:
43,212,777.0 t/m
374.461 t.seg2.m
En consecuencia:
339.71 1/seg
3,235 r.p.m. >>>
C4. FRECUENCIA PROPIA DE ROTACION EN EL PLANO YZ.
(Alrededor del eje x)
Se obtiene resolviendo la siguiente ecuacion de segundo grado en l^2
Siendo:
donde:
262725035061 tm
676.289 t.seg2.m
l h =
N y = l y / 0,105
l y = (C y / q z)^0,50
C y =
q z =
l y =
N y =
l^4 - ((l^2j + l^2x)/gx).l^2 + l^2j.l^2x/gx = 0
l ^2j = Cjx / qsx
l^2x = Cx / m
gx = qx/qsx
Cjx =
qsx =
Cx = 870,705.8 t/m
m = 42.710 t.seg2/m
626.722 t.seg2/m
676.289 t.seg2/m
luego:
388,480,143.73
20,386.24
0.93
Reemplazando en la ecuacion de segundo grado en l^2:
a = 1.00 Coeficiente del termino de segundo grado
b = -419,227,084.51 Coeficiente del termino de primer grado
c = 8,546,015,650,445.82 Coeficiente independiente
Las raices serán:
20,386.16 1/seg2
419,206,698.35 1/seg2
142.78 1/seg
20,474.54 1/seg
N1x = 1,360 r.p.m. > 1,300
N2x = 194,996 r.p.m. >>> 1,300
C5. FRECUENCIA PROPIA DE ROTACION EN EL PLANO XZ.
(Alrededor del eje y)
Se obtiene resolviendo la siguiente ecuacion de segundo grado en l^2
Siendo:
qx =
qsx =
l ^2j = Cjx / qsx
l^2x = Cx / m
gx = qx/qsx
l^21x =
l^22x =
l 1x =
l 2x =
l^4 - ((l^2j + l^2x)/gy).l^2 + l^2j.l^2x/gy = 0
donde:
40,041,043.47 tm
727.72 t.seg2.m
Cx = 870,705.83 t/m
m = 42.71 t.seg2/m
678.15 t.seg2.m
727.72 t.seg2.m
luego:
55,022.76
20,386.24
0.93
Reemplazando en la ecuacion de segundo grado en l^2:
a = 1.00
b = -80,920.81
c = 1,203,695,345.66
Las raices serán:
19,643.366 1/seg2
61,277.449 1/seg2
140.155 1/seg
247.543 1/seg
N1y = 1,335 r.p.m. > 1,300
l ^2j = Cjy / qsy
l^2x = Cx / m
gy = qy/qsy
Cjy =
qsy =
qy =
qsy =
l ^2j = Cjy / qsy
l^2x = Cx / m
gy = qy/qsy
l^21y =
l^22y =
l 1y =
l 2y =
N2y = 2,358 r.p.m. > 1,300
11- DATOS DINAMICOS DEL EQUIPO
De acuerdo a la informacion de EXTERRAN, plano N° US-122574-01-HE-06-600-Rev 1:Fuerzas de inercia desequilibradas sobre la fundacion, referidas al centro de eje Z-Z del cigüeñal.Los ejes cartesianos estan indicados en el plano N° US-122574-01-HE-06-600-Rev 1.Máxima fuerza primaria horizontal 148.00Máxima fuerza secundaria horizontal 40.00Máxima fuerza primaria verticales 0.00Máxima fuerza secundaria verticales 0.00Máximo momento primaria horizontal (alrededor del eje YY) 1,494.68Máximo momento secundaria horizontal (alrededor del eje YY) 0.00Máximo momento primaria vertical (sobre el eje X-X) 3,717.40Máximo momento secundaria vertical (alrededor del eje XX) 0.00
Referidas a los ejes X, Y, y Z que pasan por el centro de eje del cigüeñal, resulta:
Primarias
K x = 0.000 t
K y = -0.148 t
K z = 0.000 t
M x = 0.000 tm
M y = -3.717 tm
M z = 1.495 tm
Secundarias
K x = 0.000 t
K y = -0.040 t
K z = 0.000 t
M x = 0.000 tm
M y = 0.000 tm
M z = 0.000 tm
FUERZAS COMPRESOR
DINAMICAS EXTERRAN
Primaria Unidad
Fuerza horizontal en t
según x = 0.000 t
Fuerza horizontal en t
según y = -0.148 t
Fuerza horizontal en t
según z = 0.000 t
Cupla vertical en tm
alrededor del eje x = 0.000 tm
Cupla vertical en tm
alrededor del eje y = -3.717 tm
Cupla horizontal en tm
alrededor del eje z = 1.495 tm
Al referirlo al centro de gravedad GT del conjunto Base mas Equipo, resulta:
Distancia del eje del
equipo al plano de
apoyo z = 3.121 m
ho = 1.077 m
z - ho = 2.044 m
x = 2.951 m
y = 0.245 m
En consecuencia, para cargas dinámicas primarias y secundarias, tenemo
Fuerza excitatriz actuante en el c.g. GT del
conjunto Kx = 0.000 t
Ky = -0.148 t
Kz = 0.000 t
Momento excitatriz respecto al ejex pasante
por el c.g. GT del
conjunto Mx= 0.302 tm
My = -3.717 tm
Mz= 1.931 tm
Verificamos con:
K x =
K y =
K z =
M x =
M y =
M z =
Velocidad de operaciòn de la maquina en r.p.m. =
12- CALCULO DE AMPLITUDES.
A. AMPLITUD VERTICAL PRODUCIDA POR LA FUERZA VERTICAL Kz.
donde:
Kz = 0.000 t
G = 419.0 t Peso del equipo mas base
g = 9.810 m/seg2
164.87 1/seg
n = 1,000 r.p.m. La velocidad del equipo
104.72 1/seg
En consecuencia:
Az = 0.00 m
B. AMPLITUD HORIZONTAL SEGÚN LA DIRECCION X.
donde:
Az = Kz.g / {G.[lz2-(w2)]}
l z =
w =
Ax = ((Cjy - G.s + Cx.s2 - qy.w2).Kx + Cx.s.My) / (qy.D'(w2))
C j y adoptado =
G = 419.0 t Peso del equipo mas base
s = 1.077 m Distancia del centro de gravedad GT del conjunto
base mas equipo.
Cx = 870,705.83 t/m
678.150 t.seg2.m
n = 1,000 r.p.m. La velocidad del equipo
104.72 1/seg
Kx = 0.000 t
My = -3.717 tm
m = 42.710 t . seg2 / m
140.15 1/seg
247.54 1/seg
18,645,572,916.0
En consecuencia:
Ax = -2.75765856859497E-07 m
C. AMPLITUD HORIZONTAL SEGÚN LA DIRECCION Y.
donde:
262,725,534,419.2 tm
G = 419.0 t Peso del equipo mas base
s = 1.077 m Distancia del centro de gravedad GT del conjunto
base mas equipo.
Cx = 870,705.83 t/m
626.722 t.seg2.m
qy =
w =
D'(w2) = m . (l2 1y - w2) . (l2 2y - w2)
l 1y =
l 2y =
D'(w2) =
Ay = ((Cjx - G.s + Cx.s2 - qx.w2).Ky + Cx.s.Mx) / (qx.D''(w2))
C j x adoptado =
qx =
n = 1,000 r.p.m. La velocidad del equipo
104.72 1/seg
Ky = -0.148 t
Mx = 0.302 tm
m = 42.710 t . seg2 / m
142.78 1/seg
20,474.56 1/seg
168655258937356
En consecuencia:
Ay = -3.67854722414607E-07 m
D. AMPLITUD ROTATIVA ALREDEDOR DEL EJE Y.(Plano XZ)
donde:
Cx = 870,705.8 t/m
s = 1.077 m Distancia del centro de gravedad GT del conjunto
base mas equipo.
Kx = 0.000 t
m = 42.710 t.seg2/m
n = 1,000 r.p.m. La velocidad del equipo
104.72 1/seg
My = -3.717 tm
678.150 t.seg2.m
w =
D''(w2) = m . (l2 1x - w2) . (l2 2x - w2)
l 1x =
l 2x =
D''(w2) =
Ajy = (Cx . S . Kx + (Cx - m . w2) . My) / (qy . D' (w2)
w =
qy =
D'(w2) = m . (l2 1x - w2) . (l2 2x - w2)
140.155 1/seg
247.54 1/seg
1.86E+10
En consecuencia:
-1.18E-07 rad
E. AMPLITUD ROTATIVA ALREDEDOR DEL EJE X.(Plano YZ)
donde:
Cx = 870,705.8 t/m
s = 1.077 m Distancia del centro de gravedad GT del conjunto
base mas equipo.
Ky = -0.148 t
m = 42.710 t.seg2/m
n = 1,000 r.p.m. La velocidad del equipo
104.72 1/seg
Mx = 0.302 tm
626.722 t.seg2.m
142.78 1/seg
20474.56 1/seg
1.69E+14
En consecuencia:
-1.6207E-13 rad
F. AMPLITUD ROTATIVA ALREDEDOR DEL EJE Z.(Plano XY)
l 1y =
l 2y =
D'(w2) =
Ajy =
AjX = (Cx . S . Ky + (Cx - m . w2) . Mx) / (qx . D'' (w2)
w =
qx =
D''(w2) = m . (l2 1x - w2) . (l2 2x - w2)
l 1x =
l 2x =
D''(w2) =
AjX =
Ay = Mz / (qz.(N^2y-w^2)
donde:
Mz = 1.931 tm
374.461 t.seg2.m
338.799 1/seg
104.720 1/seg
En consecuencia:
4.96817613178098E-08 rad
G. COORDENADAS DEL PUNTO K.
Estan referidas al centro de gravedad GT del conjunto base más equipo, y corresponde al punto
mas alejado en la superficie superior del cimiento.
Asi:
xK = 9.773 m
yK = 2.795 m
zK = 0.311 m
H. AMPLITUD VERTICAL EN EL PUNTO K DEBIDO A GIRO SOBRE EL EJE Y.
Akzy = 1.16E-06 m < A adm = 0,20 mm
USSR SPECIFICATIONS
Alexander Major
I. AMPLITUD VERTICAL EN EL PUNTO K DEBIDO A GIRO SOBRE EL EJE X.
Akzx = 4.5298E-13 m < A adm = 0,20 mm
USSR SPECIFICATIONS
Alexander Major
J. AMPLITUD VERTICAL TOTAL EN EL PUNTO K.
Ak z = Akzy + Akzx - |Az|
qz =
N y =
w =
Ay =
Akzy = |Az| + |Ajy|. xK
Akzx = |Az| + |Ajx|. yK
Ak z = 1.16E-06 m < A adm = 0,20 mm
USSR SPECIFICATIONS
Alexander Major
K. AMPLITUD SEGÚN EJE X EN EL PUNTO K.
Akx = 4.51E-07 m < A adm = 0,20 mm
USSR SPECIFICATIONS
Alexander Major
M. AMPLITUD SEGÚN EJE Y EN EL PUNTO K.
Aky = 8.53E-07 m < A adm = 0,20 mm
USSR SPECIFICATIONS
Alexander Major
N. AMPLITUD HORIZONTAL TOTAL EN EL PUNTO K.
Akh = (A2kx + A2ky)^0,50
Akh = 9.6541E-07 m < A adm = 0,20 mm
USSR SPECIFICATIONS
Alexander Major
O. AMPLITUD ALREDEDOR DEL EJE Z EN EL PUNTO K.
5.0501E-07 m < A adm = 0,20 mm
USSR SPECIFICATIONS
Alexander Major
13- ACCION SISMICA SOBRE EL GRUPO.
Utilizamos la Norma Nch 2369. Diseño sismico de Estructuras e Instalaciones Industriales.
De ella obtenemos:
Tabla 5.1. Zonificacion sismica por comunas para las Regiones Cuarta a Novena.Region Metropolitana.Comuna San Bernardo.Zona 2
Akx = |Ax| + |Ajy| . zK + |Ay| . yK
Aky = |Ay| + |Ajx| . zK + |Ay| . xK
Aky =Ay . (xk2 + yk2)^0,50
Aky =
Tabla 5.2. Valor de la aceleracion efectiva maxima Ao.Zona sismica 2.Aceleracion efectiva maxima del suelo Ao.Ao = 0,30 x g
Tabla 5.3. Definicion de los tipos de suelos de fundacion.Tipo de suelo II.
De acuerdo al item 7.2.4. la aceleracion en el nivel k de la estructura se debe determinar de:ak = Ao / g * (1 + 3*Zk/H)en que:Ao = Aceleracion efectiva maxima.Zk = Altura del nivel k sobre el nivel basal.H = Altura total de la estructura sobre el nivel basal.
Estas estructuras, extremadamente rígidas (y de altura muy baja), siguen bastante fielmente los movimientos del terreno, y por ende experimentan aceleraciones del valor de la máxima aceleración del suelo.Para este caso el coeficiente sísmico de diseño resulta:Cs = Fs / P = a sismica / g = a suelo = as = 0.30Según valor del espectro para la Region Metropolitana, Comuna de San Bernardo, Zona sismica 2 y Suelo Tipo II.
CALCULO DEL ESFUERZO DE CORTE BASAL HORIZONTAL.Según 5.3.2:
en que:
Cs = Coeficiente sismico de diseño.
CARGAS DEBIDA A SISMO.Las cargas debidas a SISMO, son cargas últimas.Para transformarlas en cargas de servicio se debe dividirlas por 1,75.
CARGAS SISMICAS LATERALES ASOCIADAS A LAS CARGAS GRAVITATORIAS .
Descripción 1 2 3
Elemento Peso zi
Qi
N° t m
Compresor Frame ARIEL JGC/4 1 7.157 3.121Cross Head Guide Supports 2 0.462 2.761
Unloaders 3 0.426 3.121Throw # 1 4 1.314 3.121
FVCP/VVCP # 1 5 0.099 3.121Throw # 2 6 1.314 3.121
FVCP/VVCP # 2 7 0.099 3.121Throw # 3 8 1.314 3.121
FVCP/VVCP # 3 9 0.099 3.121
Vo = Cs x S P
S P = Carga gravitatoria total sobre el nivel basal.
Throw # 4 10 1.314 3.121FVCP/VVCP # 4 11 0.099 3.121
Compressor Hot Start 12 0.113 2.609Compresor Heat Exchanger 13 0.086 2.456
Compressor flywheel 14 0.747 1.999Motor Hyundai 15 13.482 3.121
1st Stage Scrubber Add Trim 16 1.676 3.269Discharge Coalescer skid 17 1.359 1.468Concrete in coalescer skid 18 0.478 1.4681st Stage Suction Vessel 19 0.865 3.944
1st Stage Discharge Vessel 20 1.364 2.2741st Stage Suction Vessel 6104B 21 0.865 3.944
1st Stage Discharge Vessel 6103B 22 1.364 2.274Scrubber dump line 23 0.091 2.101Coalescer dump line 24 0.136 1.844
Day Tank 25 0.204 4.030Recycle valve and isolation 26 0.131 2.259
Main Skid 27 13.418 1.588Control Panel 28 0.159 2.818
Pipe Spools & Utility Piping 29 2.039 2.259Pipe Supports 30 0.136 1.999
Crating 50 FOOT SKID 31 1.478 3.980Coupling 32 0.430 3.121
Suction block valve 33 0.498 2.312Discharge Coalescer 34 3.488 3.752
Bypass valve 35 0.227 2.259Bottle Straps 36 0.091 2.274
Suction PSV Isolation 37 0.136 2.736Discharge PSV and isolation 38 0.159 2.431
PSV for coalescer 39 0.136 2.431Block valve 40 0.498 1.701
Blowdown valve 41 0.181 2.259Wedge blocks 42 0.069 2.274
Discharge block valve 43 0.498 1.704Discharge check valve 44 0.498 1.704
Piping off skid 45 2.060 1.745Miscellaneous weight 46 1.359 2.507
Concrete under scrubber 47 0.461 1.703Concrete under distance pieces 48 5.720 1.703
Concrete in skid under motor & compressor 49 5.350 1.703Pedestal 50 4.697 2.451
Concrete in compressor pedestal 51 1.470 2.225AEH air Coolers 52 5.087 3.364
Parte A del macizo 53 268.778 0.694Parte B del macizo 54 18.322 0.694Parte C del macizo 55 44.888 0.694
Sumatorias 418.990
14- CALCULO DE LAS CARACTERISTICAS GEOMETRICAS DEL PLANO DE APOYO.
Calculo de la seccion F, posicion del baricentro yG, momento de inercia I x-x, y modulo resistente minimo W x-x min
Cálculo de la Sección F en cm2: Dimensión xi Dimensión yi
1,630.00 540.00F1 = cm2 880,200.00
600.00 100.00F2 = cm2 60,000.00
350.00 420.00F3 = cm2 147,000.00
Sección F = cm2 1,087,200.00
Cálculo del Momento Estático S de la Sección con respecto al eje x' - x' en cm3: Sección Fi hi
880,200.00 270.00S1 = cm3 237,654,000.0
60,000.00 590.00S2 = cm3 35,400,000.0
147,000.00 210.00S3 = cm3 30,870,000.0
Momento Estático S = cm3 303,924,000.0
Posición yG del Baricentro de la Sección con respecto al eje x' - x':
yG = cm 279.55
Cálculo del Momento de Inercia I con respecto al eje baricéntrico x - x en cm4:
cm4 21,388,860,000.00cm4 80,233,767.16cm4 50,000,000.00cm4 5,782,846,724.56cm4 2,160,900,000.00cm4 711,016,859.28
I x-x = cm4 30,173,857,350.99
Se descompone el plano de apoyo de la fundacion en 3 rectangulos, y se calculan los momentos de inercia I x-x eI y-y con respecto a los ejes baricentricos x e y paralelos a los lados.
Cálculo del Módulo Resistente Mínimo W x-x mín de la Sección en cm3:
W x-x mín = cm3 107,938,227.03
Calculo de la seccion F, posicion del baricentro xG, momento de inercia I y-y, y modulo resistente minimo W y-y min
Cálculo de la Sección F en cm2: Dimensión yi Dimensión xi
540.00 1,630.00F1 = cm2 880,200.00
100.00 600.00F2 = cm2 60,000.00
420.00 350.00F3 = cm2 147,000.00
Sección F = cm2 1,087,200.00
Cálculo del Momento Estático S de la Sección con respecto al eje y' - y' en cm3: Sección Fi hi
880,200.00 815.00S1 = cm3 717363000.0
60,000.00 1,330.00S2 = cm3 79800000.0
147,000.00 1,805.00S3 = cm3 265335000.0
Momento Estático S = cm3 1062498000.0
Posición xG del Baricentro de la Sección con respecto al eje y' - y':
xG = cm 977.28
Cálculo del Momento de Inercia I con respecto al eje baricéntrico y - y en cm4:
cm4 194,883,615,000.00cm4 23,179,675,136.23cm4 1,800,000,000.00cm4 7,464,715,672.19cm4 1,500,625,000.00cm4 100,712,881,211.44
I y-y = cm4 329,541,512,019.87
Cálculo del Módulo Resistente Mínimo W y-y mín de la Sección en cm3:
W y-y mín = cm3 337,203,017.67
15- CARGAS A CONSIDERAR PARA LA VERIFICACION EN EL PLANO DE APOYO.
N total = kg 418,989.67
Excentricidades entre el centro de gravedad del conjunto Base mas Equipo con respecto al plano de Fundacion.
xd = m -0.020
yd = m -0.269
El momento de las cargas verticales con respecto a los ejes baricentricos es:Según la direccion y
Mxx = kgm 8,545.32Según la direccion x
Myy = kgm 112,701.24
El momento de las cargas sismicas laterales asociadas a las cargas gravitatorias, transformadas en servicio, es:Según la direccion y
M xx = kgm 77,378.08Según la direccion x
Myy = kgm 77,378.08
En consecuencia, los momentos totales son:M xx = kgm 85,923.40Myy = kgm 190,079.32
16- TENSIONES EN EL PLANO DE FUNDACION PARA CARGAS VERTICALES Y POR SISMO.
Solicitaciones máximas en el plano por Mxx con fuerza vertical N:
Mf máximo Mx = kgcm 8,592,340.10 Fuerza vertical N = kg 418,989.67
Las presiones admisibles de contacto, para cargas estaticas + sismo, para estructuras apoyadas en grava (Horizonte III), según Estudio de Suelos:
kg/cm2 4.50
En consecuencia las tensiones maximas y minimas normales son:
kg/cm2 0.46 < 4.50 Verifica
st adm (est + sis) =
st max =
kg/cm2 0.31 < 4.50 Verifica
Ademas la seccion esta 100 % comprimida > 80 % del area basal. Verifica
Solicitaciones máximas en el plano por My con fuerza vertical N:
Mf máximo My = kgcm 19,007,932.43 Fuerza vertical N = kg 418,989.67
En consecuencia las tensiones maximas y minimas normales son:
kg/cm2 0.44 < 4.50 Verifica
kg/cm2 0.33 < 4.50 Verifica
Ademas la seccion esta 100 % comprimida > 80 % del area basal. Verifica
17- SEGURIDAD AL VOLCAMIENTO.
Según y:Coef de seguridad al volcamiento adm = 1.50
Momento estabilizante = kgm 1,171,274.99Momento de vuelco = kgm 85,923.40
Coeficiente de seguridad = 13.63 > 1.50 Verifica
Según x:Coef de seguridad al volcamiento adm = 1.50
Momento estabilizante = kgm 4,094,699.12Momento de vuelco = kgm 190,079.32
Coeficiente de seguridad = 21.54 > 1.50 Verifica
Conclusion:La estructura considerada en su globalidad verifica al volcamiento.
18- SEGURIDAD AL DESLIZAMIENTO.
Fuerza deslizante Hw = kg 71,826.80
st min =
st max =
st min =
Fuerza estabilizante He = m * N
Angulo de fricción para el Horizonte III: f = 40º.
Como angulo de fricción suelo seleccionado - hormigon se adopta: 26.6 0.50
N = kg 418,989.67
En consecuencia:He = kg 209,494.84
Coeficiente de seguridad al deslizamiento
2.00 > 1.50 Verifica
19- ARMADURAS DEL MACIZO DE FUNDACION.
ARMADURAS ADOPTADAS.De acuerdo a principios consagrados por la pràctica y recomendaciones, se adopta una armadura que satisface los requerimientos constructivos, asegurando asimismo queel macizo se comporte como un elemento de hormigòn armado:
Armadura inferior = 1 dn 16 c / 20 cm
Armadura superior =
Armad. intermedia (1 nivel, evita fisuracion por contraccion de frague) = 1 dn 16 c / 20 cm
Armadura lateral = 1 dn 16 c / 20 cm
Todas estas armaduras estaràn dispuestas en forma de jaula.
Para asegurar su posiciòn, se dispondràn separadores de dn = 16 mm:Disposicion: en la cuadricula de 1,00 m x 1,00 m, en cada uno de los vertices.
Recubrimiento de las armaduras en cm =
20- CRITERIOS GENERALES DE DISEÑO A TENER EN CUENTA.
1. Deberà tenerse en cuenta durante la construcciòn del efecto de la retracciòn y la dilataciòntèrmica. Seguir las recomendaciones de la NCh 170: Norma Chilena de Hormigon.
2. La cantidad mìnima de armadura serà de 50 kg/m3.
3. En cualquier caso el diàmetro mìnimo de la armadura principal serà de dn = 16 mm.
4. Todas las armaduras se dispondràn en forma espacial.
d = 2/3 * f = m = tg d =
nd =
1 dn 16 c / 20 cm
5. Las siguientes prescripciones deberàn considerarse en el diseño de este cimiento:
5.1. El contorno de la cimentaciòn exterior e interior debe estar perfectamente definido.
5.2. No està permitidos agujeros donde se puedan acumular gases.
6. Todas las partes del soporte de la màquina deberàn ser independientes de las fundacionesadyacentes y de los edificios.
7. Los pavimentos de hormigòn adyacentes a la fundaciòn de la màquina, deberàn estarseparados como mìnimo 20 mm de la fundaciòn.
8. El espacio entre la losa y la fundaciòn, la junta, deberà sellarse con un relleno flexible de probada eficacia y durabilidad, de proveedor reconocido, SIKA o similar.
El objeto de la presente memoria de calculo es el diseño y dimensionamiento del macizo o base de hormigon armado del Compresor EXTERRAN,
para la Estacion de Medicion y Regulacion City Gate II existente que TOTAL Gas y Electricidad CHILE S.A. (TGEC) como Administrador del
Proyecto para Gasoducto GasAndes Chile S.A. (GASANDES) amplia y construye en la comuna de San Bernardo, Republica de Chile.
La fundación adoptada será del tipo fundación directa y estará constituida por un macizo o base de hormigón armado.
Norma Chilena de Acero. Barras laminadas en caliente para H°A°
Diseño Sismico de Estructuras e Instalaciones Industriales
Vibration Analysis and Design of Foundations for Machines and Turbines. Tomo I y II
Fundamentu pod Machtn. Leningrad, GILSA, 1955
Calculo y Proyectos de Cimientos para Maquinas
Manual Teorico Practico del Hormigon. Tomo I y II
Estudio de Suelos. Anexo 1. GASANDES. Ampliacion City Gate II. San Bernardo. Nov 2012
Resistencia especificada fc = 20 Mpa
Resistencia especificada fc = 5 Mpa
Tension de fluencia Fymin = 420 Mpa
La fundacion del compresor EXTERRAN se apoyara en el horizonte de grava (Horizonte III), por lo que esta base tendra
un enterramiento igual o mayor a 1,05 m respecto a la actual cota de patio del sector de la Planta City Gate II existente,
Coordenadas Momentos estàticos
Eje x' (Eje B'-B')
yi Qi . Xi Qi . Yi
m kgm kgm
6.472 0.000 46,322.693
6.472 0.000 2,990.452
6.472 0.000 2,755.907
7.155 -834.200 9,399.524
7.155 -205.365 709.848
6.933 834.200 9,107.882
6.933 205.365 687.823
6.012 -834.200 7,897.964
6.012 -205.365 596.451
5.790 834.200 7,606.323
5.790 205.365 574.426
1.588 126.614 179.841
3.937 -96.226 338.858
0.000 0.000 0.000
10.668 0.000 143,828.003
3.440 0.000 5,765.784
11.868 3,548.349 16,128.612
11.868 1,249.076 5,677.533
6.583 -1,378.443 5,692.781
7.620 -2,174.901 10,396.957
6.361 -1,378.443 5,500.802
7.398 -2,174.901 10,094.053
2.899 13.771 262.649
11.862 290.011 1,612.046
1.397 187.338 284.778
3.200 126.772 420.384
7.295 3,314.323 97,886.571
0.254 112.729 40.272
3.556 0.000 7,248.906
0.000 0.000 0.000
6.401 0.000 9,461.574
7.772 0.000 3,344.680
0.457 -457.938 227.723
11.865 8,814.429 41,386.307
2.667 143.828 604.075
6.472 0.000 586.363
1.981 -124.892 269.218
13.059 112.729 2,070.504
13.470 343.419 1,830.573
14.062 794.290 7,007.095
8.526 174.858 1,544.911
6.472 0.000 445.662
0.533 1,099.748 265.594
1.219 1,099.748 607.428
10.668 1,308.252 21,978.640
6.401 0.000 8,698.959
3.440 0.000 1,584.808
6.574 0.000 37,603.477
8.103 0.000 43,350.483
6.456 51.664 30,321.895
6.553 0.000 9,635.793
16.565 -2,314.671 84,269.302
12,811.530 707,103.187
Ademas el macizo de fundacion para el compresor EXTERRAN contendra a la estructura del Air Coolers AXH.
o.k.
Coordenadas Momentos estàticos
Eje x' (Eje B'-B')
yi Qi . Xi Qi . Yi
m kgm kgm
7.8 40,316.68 2,096,467.40
12.95 61,377.36 237,264.72
17.7 -20,199.56 794,516.18
81,494.48 3,128,248.31
Medidas de los elementos Peso Masa
ay az Qi mi
m m t t . Seg2 / m
7.157 0.730
0.462 0.047
0.426 0.043
1.314 0.134
0.099 0.010
1.314 0.134
0.099 0.010
1.314 0.134
0.099 0.010
1.314 0.134
0.099 0.010
0.113 0.012
0.086 0.009
0.747 0.076
13.482 1.374
1.676 0.171
1.359 0.139
0.478 0.049
0.865 0.088
1.364 0.139
0.865 0.088
1.364 0.139
0.091 0.009
0.136 0.014
0.204 0.021
0.131 0.013
13.418 1.368
0.159 0.016
2.039 0.208
0.136 0.014
1.478 0.151
0.430 0.044
0.498 0.051
3.488 0.356
0.227 0.023
0.091 0.009
0.136 0.014
0.159 0.016
0.136 0.014
0.498 0.051
0.181 0.018
0.069 0.007
0.498 0.051
0.498 0.051
2.060 0.210
1.359 0.139
0.461 0.047
5.720 0.583
5.350 0.545
4.697 0.479
1.470 0.150
5.087 0.519
5.40 1.39 268.78 27.398
1.00 1.39 18.32 1.868
4.20 1.39 44.89 4.576
418.990 42.710
Momentos Estáticos
Qi . Yi Qi . Zi
tm tm
-21.120 22.338
-1.363 1.276
-1.257 1.329
-2.979 4.100
-0.225 0.310
-3.271 4.100
-0.247 0.310
-4.481 4.100
-0.338 0.310
-4.772 4.100
-0.360 0.310
-0.887 0.295
-0.472 0.211
-7.043 1.494
16.788 42.078
-10.028 5.479
3.323 1.995
1.170 0.702
-2.456 3.411
-2.460 3.103
-2.648 3.411
-2.763 3.103
-0.591 0.190
0.331 0.251
-1.636 0.822
-0.817 0.297
-28.551 21.308
-1.454 0.447
-11.959 4.605
-1.281 0.272
-4.467 5.883
-0.710 1.343
-4.468 1.152
8.519 13.087
-1.530 0.512
-0.267 0.206
-1.011 0.372
0.577 0.385
0.550 0.330
2.312 0.848
-0.162 0.409
-0.203 0.157
-4.430 0.849
-4.088 0.849
2.565 3.595
-4.107 3.407
-2.756 0.785
-16.295 9.741
-7.061 9.111
-13.934 11.512
-4.220 3.272
36.334 17.113
-436.171 186.532
64.624 12.715
371.547 31.152
-112.70124397 451.372
Excentricidades entre el centro de gravedad del conjunto Base mas Equipo con respecto al plano de Fundacion.
m o.k.
m o.k.
3 4 5 6
ax^2 ay^2 az^2 ax^2+az^2
m2 m2 m2 m2
265.69 29.16 1.927 267.617
36.00 1.00 1.927 37.927
12.25 17.64 1.927 14.177
10 11 12 13
xi^2 yi^2 zi^2 xi^2+zi^2
m2 m2 m2 m2
0.060 8.707 9.74 9.801
0.060 8.707 7.62 7.683
0.060 8.707 9.74 9.801
0.775 5.143 9.74 10.516
5.361 5.143 9.74 15.102
0.152 6.199 9.74 9.892
3.329 6.199 9.74 13.070
0.775 11.634 9.74 10.516
5.361 11.634 9.74 15.102
0.152 13.197 9.74 9.892
3.329 13.197 9.74 13.070
0.761 61.384 6.81 7.568
1.859 30.094 6.03 7.891
0.060 88.789 4.00 4.056
0.060 1.551 9.74 9.801
0.060 35.794 10.69 10.747
5.596 5.979 2.16 7.751
5.596 5.979 2.16 7.751
3.384 8.064 15.56 18.939
3.384 3.250 5.17 8.555
3.384 9.375 15.56 18.939
3.384 4.100 5.17 8.555
0.009 42.560 4.41 4.423
3.567 5.950 3.40 6.967
0.454 64.413 16.24 16.695
0.518 38.723 5.10 5.621
0.000 4.528 2.52 2.522
0.217 84.067 7.94 8.158
0.060 34.419 5.10 5.163
0.060 88.789 4.00 4.056
0.060 9.131 15.84 15.901
0.060 2.725 9.74 9.801
1.356 80.385 5.35 6.701
5.205 5.964 14.08 19.283
0.152 45.641 5.10 5.255
0.060 8.707 5.17 5.231
1.356 55.380 7.49 8.842
0.217 13.222 5.91 6.126
5.205 16.380 5.91 11.115
1.819 21.522 2.89 4.712
0.518 0.804 5.10 5.621
0.060 8.707 5.17 5.231
3.848 79.028 2.90 6.751
3.848 67.302 2.90 6.751
0.152 1.551 3.05 3.197
0.060 9.131 6.29 6.345
0.060 35.794 2.90 2.960
0.060 8.116 2.90 2.960
0.060 1.742 2.90 2.960
0.055 8.802 6.01 6.062
0.060 8.236 4.95 5.011
0.491 51.011 11.32 11.807
0.009 2.633 0.48 0.491
9.638 12.441 0.48 10.120
0.484 68.512 0.48 0.965
Para el Cálculo se utilizan las expresiones del Profesor O. A. Savinov en su libro "Fundamentu pod Machtn", Leningrad, GILSA, 1955.
Utilizamos las expresiones de O.A. Savinov por ser mas conservativas que las indicadas en el Estudio de Suelos.
19.80 m
5.49 m
108.72
0.39
0.20
Ver: Calculo de las caracteristicas geometricas del plano de apoyo, en el parrafo 14 de la presente memoria de calculo.
Area de la superficie de apoyo
Momento de inercia respecto al eje x
pasante por el baricentro de la superficie de la base
Momento de inercia respecto al eje y
pasante por el baricentro de la superficie de la base
Momento de inercia polar respecto al eje z
pasante por el baricentro de la superficie de la base
m2
kg/cm2
kg/cm2
B.1. PRIMERA VERIFICACION. COMPARACION DE LAS FRECUENCIAS PROPIAS CON LA FRECUENCIA OPERATIVA.
780 r.p.m. o.k.
780 r.p.m. o.k.
780 r.p.m. o.k.
Coeficiente del termino de segundo grado
Coeficiente del termino de primer grado
780 r.p.m. o.k.
780 r.p.m. o.k.
780 r.p.m. o.k.
780 r.p.m. o.k.
B.2. SEGUNDA VERIFICACION. COMPARACION DE LAS FRECUENCIAS PROPIAS CON LA FRECUENCIA OPERATIVA.
1,300 r.p.m. o.k.
1,300 r.p.m. o.k.
1,300 r.p.m. o.k.
Coeficiente del termino de segundo grado
Coeficiente del termino de primer grado
1,300 r.p.m. o.k.
1,300 r.p.m. o.k.
1,300 r.p.m. o.k.
1,300 r.p.m. o.k.
kgfkgfkgfkgf
kgfmkgfmkgfmkgfm
COMPRESOR
EXTERRAN
Secundaria Unidad
0.000 t
-0.040 t
0.000 t
0.000 tm
0.000 tm
0.000 tm
3.121 m
1.077 m
2.044 m
2.951 m
0.245 m
0.000 t
-0.040 t
0.000 t
0.082 tm
0.000 tm
0.118 tm
0.000 t
-0.148 t
0.000 t
0.302 tm
-3.717 tm
1.931 tm
1,000.00 r.p.m.
Distancia del centro de gravedad GT del conjunto
Distancia del centro de gravedad GT del conjunto
Distancia del centro de gravedad GT del conjunto
Distancia del centro de gravedad GT del conjunto
o.k.
USSR SPECIFICATIONS
o.k.
USSR SPECIFICATIONS
o.k.
USSR SPECIFICATIONS
o.k.
USSR SPECIFICATIONS
o.k.
USSR SPECIFICATIONS
o.k.
USSR SPECIFICATIONS
o.k.
USSR SPECIFICATIONS
Estas estructuras, extremadamente rígidas (y de altura muy baja), siguen bastante fielmente los movimientos del terreno, y por
Según valor del espectro para la Region Metropolitana, Comuna de San Bernardo, Zona sismica 2 y Suelo Tipo II.
3 4 5
zi Fuerza Momento
sismica sismico
m t tm
3.121 2.147 6.7012.761 0.139 0.3833.121 0.128 0.3993.121 0.394 1.2303.121 0.030 0.0933.121 0.394 1.2303.121 0.030 0.0933.121 0.394 1.2303.121 0.030 0.093
3.121 0.394 1.2303.121 0.030 0.0932.609 0.034 0.0892.456 0.026 0.0631.999 0.224 0.4483.121 4.045 12.6233.269 0.503 1.6441.468 0.408 0.5991.468 0.144 0.2113.944 0.259 1.0232.274 0.409 0.9313.944 0.259 1.0232.274 0.409 0.9312.101 0.027 0.0571.844 0.041 0.0754.030 0.061 0.2462.259 0.039 0.0891.588 4.025 6.3922.818 0.048 0.1342.259 0.612 1.3811.999 0.041 0.0813.980 0.443 1.7653.121 0.129 0.4032.312 0.149 0.3463.752 1.046 3.9262.259 0.068 0.1532.274 0.027 0.0622.736 0.041 0.1122.431 0.048 0.1162.431 0.041 0.0991.701 0.149 0.2542.259 0.054 0.1232.274 0.021 0.0471.704 0.149 0.2551.704 0.149 0.2551.745 0.618 1.0792.507 0.408 1.0221.703 0.138 0.2351.703 1.716 2.9221.703 1.605 2.7332.451 1.409 3.4532.225 0.441 0.9823.364 1.526 5.1340.694 80.633 55.9600.694 5.496 3.8150.694 13.466 9.346
125.697 135.412
Calculo de la seccion F, posicion del baricentro yG, momento de inercia I x-x, y modulo resistente minimo W x-x min
Se descompone el plano de apoyo de la fundacion en 3 rectangulos, y se calculan los momentos de inercia I x-x e
Calculo de la seccion F, posicion del baricentro xG, momento de inercia I y-y, y modulo resistente minimo W y-y min
Excentricidades entre el centro de gravedad del conjunto Base mas Equipo con respecto al plano de Fundacion.
El momento de las cargas sismicas laterales asociadas a las cargas gravitatorias, transformadas en servicio, es:
Las presiones admisibles de contacto, para cargas estaticas + sismo, para estructuras apoyadas en grava (Horizonte III),
En ambas direcciones
En ambas direcciones
En ambas direcciones
En ambas direcciones
5