Pregunta:
Asentamiento del tanque de almacenamiento con carga desigual
mart
2015-01-29 14:59:39 UTC
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Supongamos que tengo un tanque de hormigón, redondo, vertical, con un diámetro de entre 16 y 24 m. La mitad del piso está llena de grava u hormigón hasta una altura de tal vez 2 metros. Cuando el tanque está vacío, eso significa que tengo alrededor de 5 toneladas por m² más de peso en esta mitad, cuando el tanque está lleno (con agua o una lechada que es principalmente agua) todavía son 3 toneladas (asumiendo una densidad de 2.5 t / m³ que es lo suficientemente exacto para mi estadio). La mayoría de las veces (> 90%) estará lleno. El tanque estará sobre el suelo, de 8 a 10 m de altura.

Quiero saber si el tanque se inclinará durante su vida útil, digamos 20 años. No soy ingeniero civil y no tengo idea de los números involucrados. Mi intuición es que mi tanque se inclinará visiblemente en unos pocos años y que mi idea no es factible tal como es. ¿Alguien puede opinar y comentar sobre ...

  • ¿Tendré problemas de inclinación / asentamiento desigual? ¿En qué magnitud durante la vida útil de los tanques?
  • ¿Cuál es el remedio más fácil (= más barato), dejar solo el interior del tanque?

Puntos de aclaración : El tanque aún no está construido ni planeado. Es solo una idea en la que estoy pensando que requiere llenar el tanque hasta la mitad para crear una especie de embudo. Me pregunto si vale la pena seguir esta idea, y la carga / asentamiento desigual es un tema que debe considerar. No estoy en la fase de "llamar a un ingeniero estructural y dejar que calcule la estática", estoy en la fase de dar vueltas a ideas descabelladas en mi fase de cráneo. Estoy seguro de que se puede construir un tanque de este tipo para que dure 20 o 200 años, pero ¿a qué precio?

¿Cuál es el peso total del tanque, en comparación con el peso del llenado asimétrico? Mi instinto es que el segundo es insignificante con respecto al primero. La verdadera pregunta es cómo varía la presión en el suelo a lo largo de la base del tanque, y luego diseñar la base, etc. para tener esto en cuenta.
el peso total es el contenido (altura -1 m de columna de agua) más el hormigón, digamos 25 cm para el suelo y la pared y posiblemente un poco más (con solera, etc.) para el techo. La mayor parte será el contenido, entonces tienes (digamos) 9 columnas de agua frente a 7 m wc + 5t / m² => 9t / m² frente a 12t / m²
¿En qué tipo de suelo se va a asentar el tanque? ¿Ha habido un informe de geotecnología?
Creo que @Ethan48 está en el camino correcto y probablemente dependerá más de la base que de la carga asimétrica del tanque en sí. Si la base del tanque está diseñada (con un margen de diseño correcto) para soportar el mayor peso total del tanque, es posible que no haya ningún problema con respecto a la carga asimétrica.
Suponiendo que se esté refiriendo a una ronda vertical y no a una horizontal, ¿correcto? ¿El tanque fue diseñado originalmente para contener agregados en lugar de líquidos o se trata de un aparejo de jerry del mercado de accesorios? Si no se diseñó originalmente para almacenamiento asimétrico o almacenamiento de agregados, sería una buena idea contratar a un ingeniero estructural para verificar que el diseño se ajusta a las tensiones sin fallas. Cosas como la carga superficial de las paredes y el centro de gravedad fuera de la línea central podrían hacer que el tanque se rompa prematuramente o incluso se vuelque (no relacionado con el asentamiento)
Esta pregunta no se puede responder sin información sobre el suelo sobre el que se asentará y algunos requisitos más específicos de la aplicación. Hay todo tipo de formas de asegurarse de que tiene un acuerdo diferencial o un acuerdo general insignificantes. ¿Cuál es la diferencia permisible de asentamiento entre los extremos del tanque? ¿Cuál es el acuerdo general tolerable? ¿Hay información disponible en algún lugar sobre el alma debajo (quizás troncos aburridos de exploraciones que se hicieron cuando se construyó un edificio cercano)?
One responder:
#1
+5
Rick supports Monica
2015-01-30 01:01:51 UTC
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Aquí hay un conjunto de cálculos realmente rápido (¡y quiero decir realmente!) que pueden darle una idea de las magnitudes del asentamiento con el que podría estar lidiando.

El potencial de asentamiento de la ubicación del tanque se puede determinar de varias maneras, pero probablemente lo mejor sería una prueba de carga de placa. La prueba se puede ejecutar para simular el rango (aunque no la duración) de las cargas que espera. Una prueba como esta le dará una constante de resorte $ k $ que representa el "módulo de reacción de la subrasante" del suelo que soporta (para el rango de carga probado). Sin embargo, es una prueba a corto plazo que no tiene en cuenta la fluencia, por lo que el valor de $ k $ a largo plazo será menor.

En general, un $ k $ a corto plazo se ejecutará desde algo como 80pci para una arcilla muy blanda a algo como 250pci para una arena muy densa (advertencia: esto es solo desde la parte superior de mi cabeza sin buscando algo).

Así que usemos el peor de los casos aquí, y para tener en cuenta la fluencia, hagamos lo que los ingenieros geotécnicos hacen mejor y apliquemos un factor de seguridad de 2.5. Así que tenemos un módulo de reacción de subrasante de 30 pci.

Supongamos también que la mayor parte del asentamiento diferencial ocurrirá como resultado de la carga desigual del tanque vacío, y que el vaciado / llenado del tanque tendrá una contribución insignificante al asentamiento diferencial. . Esta no es una suposición demasiado terrible, ya que la diferencia en la presión superficial aplicada (que determina el asentamiento diferencial) es mucho mayor en el estado vacío, y también es conservadora porque de todos modos solo estará vacía el 10% del tiempo.

Así que aquí vamos (soy estadounidense, por lo que estamos haciendo todo lo que no sea lo que dio para las dimensiones en unidades de escoria imperial primero y luego convirtiendo, ¡lo siento!):

$ k = 30 \ frac {lbf} {en ^ 3} $, $ \ gamma_ {concreto} = 150 \ frac {lbf} {ft ^ 3} $, $ H_ {concreto} = 2m $

Presión aplicada debajo de la mitad del tanque: $ q_c = H_c \ times \ gamma_c = 0.98ksf = 5.3 \ frac {tonf} {m ^ 2} $

Asentamiento debajo de la mitad cargada del tanque: $ S = \ frac {q_c} {k} = 0.23in = 5.8mm $

Si asumimos que el otro lado del tanque no se asienta en absoluto, nuestro asentamiento diferencial es de unos 6 mm.

Ahora, este número asume que el lado cargado del tanque puede asentarse mientras que el lado descargado permanece estático. Este no es el caso. Suponiendo que el tanque esté bien y rígido, parte de la presión aplicada en el lado cargado se transferirá al lado descargado (lo que reducirá el asentamiento del lado cargado).

No sé cuál es la aplicación para este tanque, pero lo anterior probablemente sea un análisis bastante conservador de la situación que describiste. Me sorprendería que el potencial de liquidación diferencial se convierta en un problema para usted.

EDITAR: Una cosa a tener en cuenta es que el tanque se "moverá" cuando se esté llenando / drenando. Lo que quiero decir es que todo se asentará más cuando se llena, pero se asentará más en el lado descargado (deshaciendo así parte del asentamiento diferencial en la condición vacía). Luego, cuando se drene, el suelo rebotará y el tanque volverá a la condición de vacío más inclinado cuando el lado descargado rebote más que el lado cargado (aunque es probable que ninguno de los lados rebote completamente).

Suponiendo los 6 mm de asentamiento desde arriba, el ángulo de deflexión para el tanque de 24 m de diámetro resulta ser $ \ arctan \ frac {6mm} {24m} = 0.014 ^ {\ circ} $. Bastante diminuto.

veamos si entiendo bien las unidades ... ¿80 libras por pulgada cúbica se traducen en un módulo de reacción de 22MN / m³? Estaría en el estadio de béisbol de otros números que vi.
sí, esa sería una conversión correcta.


Esta pregunta y respuesta fue traducida automáticamente del idioma inglés.El contenido original está disponible en stackexchange, a quien agradecemos la licencia cc by-sa 3.0 bajo la que se distribuye.
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