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CAMPO OSO PARDO, AGUACHICA CESAR
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PACIFIC PETROLEUM ENERGY
CALCULO ESTRUCTURA LNEA DE VIDA
BOGOT D.C
OCTUBRE DE 2014
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EMITIDO PARA REVISION Y APROBACION INGENIERA
ELABORADO
FECHA
REVISADO
FECHA
APROBADO
FECHA
REV
# PPE PPE PPE
0 Luis Enrique Ariza Wilson Arturo Murillo Pablo Emilio
Pardo
FIRM
AS
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CONTENIDO
1. INTRODUCCIN
......................................................................................................................
4
2. DESCRIPION DEL SISTEMA
.....................................................................................................
5
3. CONSIDERACIONES DE DISEO
..........................................................................................
5
4. PROCEDIMIENTO DE CLCULO
...........................................................................................
6
4.1. TENSIN DEL CABLE PRINCIPAL
...................................................................................
6
4.2. DIAGRAMAS DE
EQUILIBRIO.........................................................................................
7
4.3. COLUMNA PRINCIPAL.
..................................................................................................
9
4.4. PLATINA
...........................................................................................................................
10
4.5.
VIGA.................................................................................................................................
11
4.6. BRAZO TENSOR.
.............................................................................................................
11
4.7. ZAPATA PRINCIPAL
.......................................................................................................
12
4.8. ZAPATA TENSOR.
...........................................................................................................
13
5. CONSCLUSIONES
..................................................................................................................
14
6. BIBLIOGRAFIA
........................................................................................................................
15
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1. INTRODUCCIN
El presente documento tiene por objeto la descripcin del clculo
que se desarroll
para el diseo de la lnea de vida instalada en Campo Oso Pardo
(Aguachica
Cesar). La estructura en cuestin est compuesta por los elementos
que se muestra
en la ver figura 1: columna principal, viga, cable principal,
cable tensor, brazo
tensor, platina, zapata principal y zapata de tensor.
En primera estancia se hace una breve descripcin del sistema,
luego se presenta
las caractersticas de los materiales utilizados seguido del
anlisis de fuerzas y
momento que se presenta en la estructura; por ultimo para cada
elemento se
desarrolla el clculo: primero se establece los esfuerzos
admisibles y luego se
verifica que estos sean mayores a los que se presenta en el
elemento considerado.
Figura 1. Detalle lnea de vida.
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2. DESCRIPION DEL SISTEMA
En la figura1 se muestra las condiciones bajo las cuales est
trabajando la lnea de
vida1. La carga P est localizada a 7 m del soporte en T, el
soporte tiene una
altura de 5,3 m y tiene tensores (anclas) que transfieren la
tensin a la zapata tensor
de concreto localizada en el piso. El anlisis se hace
considerando que las dos
bahas se les aplican carga por separado.
3. CONSIDERACIONES DE DISEO
Columna principal.
perfil estructural cuadrado ASTM A500 Gr C
Dimensin: 2222
Espesor de pared: 7
rea seccin transversal: 57,96 cm2
Peso: 45,5 Kg
m
Inercia Ixx=Iyy: 4314,3 cm4
Momento resistente Sxx=Syy: 392,21 cm3
Radio de giro r: 8,63 cm
Brazo tensor:
perfil estructural cuadrado ASTM A500 Gr C
Dimensin: 1515
Espesor de pared: 4
rea seccin transversal: 22,95 cm2
Peso: 18,01 Kg
m
Inercia Ixx=Iyy: 807,39 cm4
Momento resistente Sxx=Syy: 107,65 cm3
Radio de giro r: 5,93 cm
Cables:
Guaya 3/8 con alma de acero.
Platina:
Acero estructura A-36; de espesor.
1 Listado de materiales detallado ver plano:
CA-CP-MC-PL-005-3-3.
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Zapatas:
Concreto 2500 Psi
Carga:
Carga a soportar 1607 Kg2 (P)
Factor de seguridad: 2.
4. PROCEDIMIENTO DE CLCULO
4.1. TENSIN DEL CABLE PRINCIPAL
Considerando un ngulo mximo de 5 para la deflexin del cable, la
carga P
genera dos tensiones en el cable 1 y 2, las componentes en los
ejes X y Y son:
Figura 2. Diagrama de tensiones.
=( Cos )
2
=1607 (5)
2= 800,4
=( Sin )
2
=1607 (5)
2= 70
2 Resolucin 1409, Ministerio del trabajo, Julio 23 de 2012.
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4.2. DIAGRAMAS DE EQUILIBRIO
En la siguiente figura se muestra el diagrama equivalente de
fuerzas y momentos
donde:
= 1 2.
= .
= .
= .
Figura 3. Diagrama de fuerzas y momentos
Equilibrio de fuerzas:
La sumatoria de fuerzas en los ejes X, Y, Z debe ser cero.
= 0
= = 0
= = 800,4
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= 0
= + = 0
= = 800,4
= +
= (800,4 + 70 ) = 870,4
= 0
Equilibrio de momentos:
= 0
= 0
= (803,5 140 ) = 112 490
Este momento es transmitido a la estructura.
= 0
= 0
Las tensiones del cable en el eje x (ver Figura 3), producen
momentos que se
contrarrestan:
= 0
=
( + = = 800,4 530) = 424 212
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4.3. COLUMNA PRINCIPAL.
Esfuerzo admisible:
Determinar relacin de esbeltez:
=
=2 530
8,63 = 123
Esfuerzo admisible: tabla 3.5
= 694
2
La suma de esfuerzos en tensin y compresin sobre la columna debe
ser menor a
este valor.
Esfuerzo por compresin:
=
Donde:
=
=
=
La carga es la suma de las tensiones en y =
=800,4 2
57,96= 27,61
2
Esfuerzo por flexin:
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=
=112 490 2
392,2 3= 573,6
2
Esfuerzo resultante:
La sumatoria de los esfuerzos debe ser menor al esfuerzo
admisible.
= + <
27,61
2+ 573,6
2= 601,24
2 < 694
2
4.4. PLATINA
Este elemento transmite la tensin TC del cable a la viga; la
carga es de tensin y
el esfuerzo es cortante en los planos X y Y; (ver figura 3).
En la figura 4 se muestra la configuracin geomtrica de la
platina:
Figura 4. Dimensiones platina.
Esfuerzo admisible por cortante:
= 0,6 1519
2= 911,4
2
Esfuerzo cortante:
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=
=
800,4 2
8,05 2= 198,8
2< 911,4
2
=
=
70 2
8,05 2= 17,39
2< 911,4
2
4.5. VIGA
Esfuerzos Por Flexin:
Las componentes de TC producen esfuerzos de flexin en los planos
Y y X; el
esfuerzo admisible para flexin es: = 2100
2.
=70 140 2
392,2 3= 49,97
2
=800,4 140 2
392,2 3= 571,42
2
Esfuerzo resultante:
= 49,97
2+ 571,42
2= 621,39
2< 2100
2
4.6. BRAZO TENSOR.
Este elemento trabaja a compresin nicamente y la carga es igual
a la
componente en X de TA (Figura 3).
Relacin de esbeltez:
=
=2 140
5,93 = 47,21
Esfuerzo admisible: tabla 3.5
= 1758
2
Esfuerzo por compresin.
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=
=800,4 2
22,95= 96,75
2< 1758
2
4.7. ZAPATA PRINCIPAL
Esfuerzos admisibles3:
Esfuerzo cortante sobre el concreto: = 5
2.
Esfuerzo cortante sobre el terreno: = 0,5
2
El esfuerzo de compresin sobre el terreno: = 1,5
2.
Esfuerzo cortante concreto.
Las dimensiones4 de la zapata son 40X40X70, figura 4.
Figura 5. Esquema de zapata principal.
Esfuerzo cortante:
3 El acero en la construccin; Editorial Reverte S.A; titulo
original: STAND IM HOCHBAU, 1982. 4 Ver plano:
CA-CP-MC-PL-005-2-3
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=
Donde:
=
=
=870,4 2
(40 4) 700= 0,015
2< 5
2
Esfuerzo cortante terreno.
=870,4 2
40 4 800= 0,0136
< 0,5
2
Esfuerzo compresin terreno.
=
Donde:
=
=
=
=1870,4 2
40 40= 1,088
2< 1,5
2
4.8. ZAPATA TENSOR.
La dimensin de la zapata se muestra en la siguiente figura:
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Figura 6. Dimensiones de zapata tensor.
La zapata5 tiene 30cmX130cm con varilla de 1.
Cortante concreto:
=1281,2 2
2,54 130= 2,49
2< 5
2
Cortante terreno.
=1281 2
30 4 800= 0,026
< 0,5
2
5. CONSCLUSIONES
Se ha comprobado que tanto el perfil estructural, accesorios,
guayas, platinas de
sujecin y zapatas en concreto trabajan por debajo de los
esfuerzos admisibles.
5 Ver plano CA-CP-MC-PL-005-2-3
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6. BIBLIOGRAFIA
El Acero en la Construccin - Verein Deutscher Eisenhttenleute;
Editorial
Revert S.A; Titulo original: STAHL IM HOCHBAU; 1982.
MECANICA DE MATERIALES; Ferdinand P. Beer; E. Russell Johnston,
Jr; John T.
DeWolf; David F. Mazurek; Quinta edicin; Editorial McGraw
Hill.
NSR-10; REGLAMENTO COLOMBIANO DE CONSTRUCCIN SISMO
RESISTENTE;
Ministerio de Ambiente Vivienda y Desarrollo territorial; AIS
Asociacin
Colombiana de ingeniera Ssmica.
