American Water Works Association
ANSI/AWWA D103-97
(Revisión de ANSI/AWWA D103-87)
___
_____________
NORMA AWWA
PARA
TANQUES DEPÓSITOS ATORNILLADOS RECUBIERTOS EN FÁBRICA PARA
ALMACENAMIENTO DE AGUA
Fecha de aplicación: 1 de febrero de 1988.
Primera edición aprobada por el Consejo de Directores AWWA: 28 de enero de 1980.
Esta edición aprobada: 15 de junio de 1997.
Aprobada por el Instituto Americano de Normas Nacionales (American National
Standards Institute) el 1 de diciembre de 1997.
AMERICAN WATER WORKS ASSOCIATION
6666 West Quincy Avenue, Denver, Colorado 80235
i
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
Norma AWWA
Este documento es un estándar de la American Water Works Association (AWWA).
No es una especificación. Los estándares (o normas) AWWA describen los
requerimientos mínimos y no contienen toda la información de ingeniería y
administración normalmente contenida en especificaciones. Las normas AWWA
usualmente contienen opciones que deben ser evaluadas por el usuario de la
norma. Mientras no quede especificada cada opción por el usuario, el
producto o el servicio no esta plenamente definido. La publicación de una
norma AWWA no constituye aval de ningun producto ni tipo de producto, como
tampoco la AWWA prueba, certifica ni aprueba ningun producto. El empleo de
las normas AWWA es enteramente voluntario. Las normas AWWA tienen la
intención de representar un consenso de la industria del agua que el
producto descrito podrá proporcionar un servicio satisfactorio. Cuando la
AWWA revisa o retira esta norma, se colocará un aviso de acción oficial en
la primera plana de la sección de anuncios clasificados de la publicación
Journal AWWA. Esta acción se vuelve efectiva el primer dia del mes siguiente
al mes de publicación del aviso oficial en el Journal AWWA.
Norma Nacional Americana
Una Norma Nacional Americana implica un consenso de los sustancialmente
involucrados con sus alcances y contenido. Una Norma Nacional Americana tiene
la intención de servir de guía para el fabricante, el consumidor y el público
en general. La existencia de una Norma Nacional Americana de ninguna manera
precluye a nadie, habiendo éste aprobado o no la norma, de la fabricación,
venta, compra o utilización de productos, procesos o procedimientos que no
conforman con la norma. Las Normas Nacionales Americanas estan sujetas a
revisiones periódicas, y se le recomienda al usuario procurar las ediciones
más recientes. A los productores de bienes fabricados de conformidad con
alguna Norma Nacional Americana se les recomienda declarar su propia
responsabilidad en los materiales de propaganda y promocionales o en etiquetas
o marbetes que tales bienes se producen de conformidad con norma particular de
Normas Nacionales Americanas.
AVISO DE PRECAUCIÓN: La fecha de aprobación del Instituto Americana de Normas
Nacionales (ANSI) que aparece en la portada de esta norma indica la
terminación del procedimiento de aprobación del ANSI. Esta Norma Nacional
Americana puede ser revisada o retirada en cualquier momento. Los
procedimientos del ANSI requieren que se tome acción para reafirmar, revisar o
retirar esta norma a no más de cinco años a partir de la fecha de su
publicación. Adquirientes de Normas Nacionales Americanas pueden recibir
información actualizada acerca de todas las normas, llamando o escribiendo al
American National Standards Institute, 11 W. 42nd. St., New York, NY 10036;
(212)642-4900.
Copyright © 1998 por la American Water Works Association
Impreso en los EUA
ii
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
Personal del Comité
El Grupo de Trabajo D103 que desarrolló esta norma, en ese tiempo estaba constituido
por el siguiente personal:
Francis Grillot Jr., Presidente
Miembro de Consumidores
A.J.Hamlett Jr., Tulsa Public Works Department, Tulsa, Okla.
(AWWA)
Miembro de Interés General
J.E. Rudina, AEC Engineering, Minneapolis, Minn.
(AWWA)
Miembros Fabricantes
N.C.Bailey, Conservatek Industries, Conroe, Texas
R.W.Cooper, Columbian Steel Tank Company, Kansas City, Kan.
John Farris, Peabody TecTank Inc., Parsons, Kan.
R.V. Field, A.O. Smith Engineered Storage Products Company, DeKalb, Ill.
Francis Grillot Jr., Temcor, Carson, Calif.
G.C.Margolf, Temcor, Carson, Calif.
D.A. Turner, Peabody TecTank Inc., Parsons, Kan.
L.D. Scott, Trustco Tank Inc., San Luis Obispo, Calif.
Mark Workman, Columbian Steel Tank Company, Kansas City, Kan.
(AWWA)
(AWWA)
(AWWA)
(AWWA)
(AWWA)
(AWWA)
(AWWA)
(AWWA)
(AWWA)
Asociación Americana de Agua Potable y Alcantarillado (American Water Works Association)
iii
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
®
ANSI/AWWA D103-97
(Revisión de ANSI/AWWA D103-87)
NORMA AWWA PARA
TANQUES DE ACERO ATORNILLADOS RECUBIERTOS EN
FÁBRICA PARA ALMACENAMIENTO DE AGUA
_____________________________________________________________________________
SECCIÓN 1: GENERALES
_____________________________________________________________________________
Sección 1.1 Alcances
El propósito de esta norma es el de facilitar la fabricación, instalación u obtención de tanques de
acero cilíndricos atornillados para el almacenamiento de agua.
1.1.1 Techos de los tanques. Todo tanque conteniendo agua potable deberá tener techo.
Tanques que almacenan agua no potable pueden construirse sin techo.
1.1.2 Descripción de la obra. Los trabajos a efectuarse por las partes para dar cumplimiento a
las actividades descritas en esta norma se indican a continuación:
1. Constructor de la base:
Seccion 2, Materiales. Ver Sección 2.3 para acero de refuerzo de la base.
Sección 11, Diseño y Construcción de Bases. El constructor o el comprador es el responsable
de la construcción de la base.
2. Fabricante:
Sección 2, Materiales (salvo lo indicado en el ·1, arriba).
Sección 3, Diseño General.
Sección 4, Tamaños de Columnas de Agua y de Tanques Depósitos.
Sección 5, Accesorios para Columnas de Agua y Tanques Depósitos.
Sección 6, Soldadura.
Sección 7, Fabricación en Taller.
Sección 9, Inspección y Pruebas. Ver Sección 9.1 respecto a inspección en taller.
Sección 10, Recubrimientos (salvo lo indicado en ·3).
Sección 12, Diseño Sísmico de Tanques de Fondo Plano para Almacenamiento de Agua.
3. Constructor del tanque:
Sección 6, Soldadura. (para aplicación en el campo únicamente después de la aceptación
previa por el fabricante y el comprador).
Sección 8, Montaje.
Sección 9, Inspección y Pruebas (excepto lo indicado en el punto 2).
iv
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
Asociación Americana de Agua Potable y Alcantarillado (American Water Works Association)
®
ANSI/AWWA D103-97
(Revisión de ANSI/AWWA D103-87)
NORMA AWWA PARA
TANQUES DE ACERO ATORNILLADOS RECUBIERTOS EN
FÁBRICA PARA ALMACENAMIENTO DE AGUA
_____________________________________________________________________________
SECCIÓN 1: GENERALES
_____________________________________________________________________________
Sección 1.1 Alcances
El propósito de esta norma es el de facilitar la fabricación, instalación u obtención de tanques de
acero cilíndricos atornillados para el almacenamiento de agua.
1.1.3 Techos de los tanques. Todo tanque conteniendo agua potable deberá tener techo.
Tanques que almacenan agua no potable pueden construirse sin techo.
1.1.4 Descripción de la obra. Los trabajos a efectuarse por las partes para dar cumplimiento a
las actividades descritas en esta norma se indican a continuación:
4. Constructor de la base:
Seccion 2, Materiales. Ver Sección 2.3 para acero de refuerzo de la base.
Sección 11, Diseño y Construcción de Bases. El constructor o el comprador es el responsable
de la construcción de la base.
5. Fabricante:
Sección 2, Materiales (salvo lo indicado en el ·1, arriba).
Sección 3, Diseño General.
Sección 4, Tamaños de Columnas de Agua y de Tanques Depósitos.
Sección 5, Accesorios para Columnas de Agua y Tanques Depósitos.
Sección 6, Soldadura.
Sección 7, Fabricación en Taller.
Sección 9, Inspección y Pruebas. Ver Sección 9.1 respecto a inspección en taller.
Sección 10, Recubrimientos (salvo lo indicado en ·3).
Sección 12, Diseño Sísmico de Tanques de Fondo Plano para Almacenamiento de Agua.
6. Constructor del tanque:
Sección 6, Soldadura. (para aplicación en el campo únicamente después de la aceptación
previa por el fabricante y el comprador).
Sección 8, Montaje.
Sección 9, Inspección y Pruebas (excepto lo indicado en el punto 2).
Asociación Americana de Agua Potable y Alcantarillado (American Water Works Association)
v
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
®
ANSI/AWWA D103-97
(Revisión de ANSI/AWWA D103-87)
NORMA AWWA PARA
TANQUES DE ACERO ATORNILLADOS RECUBIERTOS EN
FÁBRICA PARA ALMACENAMIENTO DE AGUA
_____________________________________________________________________________
SECCIÓN 1: GENERALES
_____________________________________________________________________________
Sección 1.1 Alcances
El propósito de esta norma es el de facilitar la fabricación, instalación u obtención de tanques de
acero cilíndricos atornillados para el almacenamiento de agua.
1.1.5 Techos de los tanques. Todo tanque conteniendo agua potable deberá tener techo.
Tanques que almacenan agua no potable pueden construirse sin techo.
1.1.6 Descripción de la obra. Los trabajos a efectuarse por las partes para dar cumplimiento a
las actividades descritas en esta norma se indican a continuación:
7. Constructor de la base:
Seccion 2, Materiales. Ver Sección 2.3 para acero de refuerzo de la base.
Sección 11, Diseño y Construcción de Bases. El constructor o el comprador es el responsable
de la construcción de la base.
8. Fabricante:
Sección 2, Materiales (salvo lo indicado en el ·1, arriba).
Sección 3, Diseño General.
Sección 4, Tamaños de Columnas de Agua y de Tanques Depósitos.
Sección 5, Accesorios para Columnas de Agua y Tanques Depósitos.
Sección 6, Soldadura.
Sección 7, Fabricación en Taller.
Sección 9, Inspección y Pruebas. Ver Sección 9.1 respecto a inspección en taller.
Sección 10, Recubrimientos (salvo lo indicado en ·3).
Sección 12, Diseño Sísmico de Tanques de Fondo Plano para Almacenamiento de Agua.
9. Constructor del tanque:
Sección 6, Soldadura. (para aplicación en el campo únicamente después de la aceptación
previa por el fabricante y el comprador).
Sección 8, Montaje.
Sección 9, Inspección y Pruebas (excepto lo indicado en el punto 2).
Sección 10, Recubrimientos. Ver Sección 10.2 respecto a reparaciones del Recubrimiento a
efectuarse en el campo.
vi
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
1.1.7
1.1.8
Asuntos no tratados. Esta norma no abarca todos los detalles de diseño y
construcción debido a la gran variedad de tamaños y formas de los tanques. Donde
no se dan detalles para algún diseño específico, el fabricante, sujeto a la aprobación
del comprador, proporcionará los detalles que se diseñan y construyen serán tan
adecuados y tan seguros como los de otra manera serían proporcionados según esta
norma.
Requerimientos locales. Esta norma no tiene el propósito de abarcar tanques
depósitos montado en lugares sujetos a reglamentos más estrictos que los
requerimientos contenidos en esta norma. En tales casos, esta norma debe seguirse
con las compras hechas bajo el contenido de esta norma, en cuanto no surjan
conflictos con los requerimientos locales. En donde existan requerimientos locales,
municipales, o estatales más estrictos, tales requerimientos prevalecerán, y esta
norma será interpretada como un complemento a los mismos.
Sección 1.2 Definiciones.
Las siguientes definiciones serán aplicadas en esta norma:
1.2.1 Capacidad: El volumen neto que puede ser retirado de un tanque llenado justo a su
nivel de capacidad máxima superior y vaciado hasta el nivel de capacidad de fondo. El nivel de
capacidad de fondo, si no se especifica de otra manera por el comprador, será el nivel del agua
dentro del cuerpo del tanque al descargar el tanque mediante la tubería de descarga especificada.
1.2.2 Constructor: La parte que suministra la mano de obra y los materiales para
colocación o instalación.
1.2.3 Fabricante: La parte que manufactura, fabrica o produce materiales o productos.
1.2.4 Comprador: La persona, empresa u organización que compra materiales o trabajos a
efectuarse.
1.2.5 Tanque depósito: Un tanque cilíndrico de fondo plano que tiene una altura de cuerpo
igual o menor a su diámetro.
1.2.6 Columna de agua: Un tanque cilíndrico de fondo plano que tiene una altura de
cuerpo mayor a su diámetro.
1.2.7 Tanque: Una columna de agua o un tanque depósito utilizado para almacenar agua.
Sección 1.3 Responsabilidades de las Partes
1.3.1
1.3.2
Responsabilidades del fabricante. El fabricante suministrará una estructura libre
de materiales defectuosos, incluyendo los recubrimientos. Esta responsabilidad
será efectiva durante un período de un año a partir de la fecha de terminación pero
no más de 14 meses después de la fecha de entrega. Todo material que se
demuestre defectuoso dentro de este tiempo será reemplazado o reparado por el
fabricante.
Responsabilidad del constructor. El constructor montará la estructura libre de
defectos en la mano de obra. Esta responsabilidad será efectiva por un período de
12 meses a partir de la fecha de aceptación pero no más de 12 meses a partir de la
fecha de la terminación de la instalación por el constructor. Cualquier deficiencia
en la mano de obra encontrada dentro de estos períodos será reparada por el
constructor.
vii
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
1.3.3
Inspección y reparación del tanque. El comprador debe proporcionar al
constructor y al fabricante con la oportunidad de inspeccionar y reparar el tanque,
de requerirse, dentro de los períodos de responsabilidad enumerados en la Sección
1.3.1 y 1.3.2. El incumplimiento del comprador para dar una oportunidad de
inspeccionar dentro de estos períodos relevará al constructor y al fabricante de
responsabilidad a menos que se acuerdo lo contrario.
Sección 1.4 Dibujos a Suministrarse
Después de recibir el contrato, el fabricante preparará la distribución de anclaje,
cuando es aplicable, y dibujos de ensamble, los cuales deben entregarse al comprador para su
aprobación a menos que se acuerde no hacerlo, antes de proceder a cualquier fabricación. De
ser requerido por el comprador, se deben referenciar en los dibujos los detalles de todas las
uniones atornilladas y soldadas.
Sección 1.5 Referencias
Esta norma hace referencia con los documentos siguientes. En sus ediciones más recientes,
forman una parte de esta norma hasta donde se especifica en la norma. En cualquier caso de
conflicto, prevalecerán los requerimientos de esta norma.
AA 1 SPC – Standards for Aluminum Sand and Permanent Mold Castings (Normas para
Colados de Aluminio en Moldes de Arena y Permanentes).
AA SAS – Specifications for Aluminum Structures (Sec. 1) (Especificaciones para
Estructuras de Aluminio, Sección 1).
AAMA 2 605 – Voluntary Specifications for High Performance Organic Coatings on
Architectual Extrusions and Panels (Especificaciones Voluntarias para Recubrimietos Orgánicos
de Alto Rendimiento en Extrusiones y Tableros Arquitectónicos).
ACI 3 301 – Standard Specification for Structural Concrete (Especificaciones de Norma
para Concreto Estructural).
ACI 318 – Building Code Requirements for Structural Concrete (Requerimientos del
Código de Construcciones para Concreto Estructural).
AISC 4 ASD – Specifications for Structural Steel Buildings – Allowable Stress Design
(Especificaciones para Edificios de Acero Estructural –Esfuerzos Permisibles de Diseño).
AISI 5 1010 – Carbon Steel: Plates; Structural Shapes; Rolled Floor Plates; Steel Sheet
Piling (Placas de Acero al Carbón; Perfiles Estructurales; Placas Roladas para Pisos; Placas de
Acero para Pilotes)
1
Aluminum Association, 818 Connecticut Ave., Washington, D.C 20006
2
Architectural Aluminum Manufacturers Association, 35 E. Wacker Dr., Chicago, IL 60601
3
American Concrete Institute, Box 19150, Redford Station, Detroit, MI 48219
4
5
American Institute of Steel Construction, One E. Wacker Dr., Ste. 3100, Chicago, IL 60601-2001
American Iron and Steel Institute, 1101 17th. St. N.W., Washington. DC 20036
viii
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
AISI SG-673 Specification for the Design of Cold-Formed Steel Structural Members
(Especificaciones para el Diseño de Miembros de Acero Estructural Formado en Frío).
ANSI 6 /ASTM 7 A6 Standard Specification for General Requirements for Rolled Steel Bars,
Plates, Shapes, and Sheet Piling (Especificaciones de Norma de Requerimientos Generales para
Barras, Placas, Perfiles y Hojas para Pilotes de Acero Rolado).
ANSI/ASTM A36
Standard Specification for Carbon Structural Steel (Norma de
Especificaciones de Acero al Carbón Estructural).
ANSI/ASTM A53 Standard Specification for Pipe, Steel, Black and Hot-Dipped, Zinc-Coated,
Welded and Seamless (Norma de Especificaciones para Tuberías de Acero, Negras y
Galvanizadas por Inmersión, Soldada y Sin Costura).
ANSI/ASTM A181 Standard Specification for Carbon Steel for Forgings, for General-Purpose
Piping (Especificaciones de Norma de Acero al Carbón para Forjado, para Tubería de Servicio
General).
ANSI/ A194 Standard Specification for Carbon and Alloy Steel Nuts for Bolts for High-Pressure
and High-Temperature Service (Especificaciones d e Norma para Tuercas de Acero al Carbón y
de Acero Aleado para Servicio de Alta Presión y de Alta Temperatura).
ANSI/ASTM 216 Standard Specification for Steel Casting, Carbon, Suitable for Fusion Welding
for High-Temperature Service (Norma de Especificaciones para Acero al Carbón Colado,
Apropiado para Soldadura or Fusión para Servicio de Alta Temperatura).
ANSI/ASTM A572 Standard Specification for High-Strength Low-Alloy Columbium-Vanadium
Structural Steel (Norma de Especificaciones para Acero Estructural de Alta Resistencia, de Baja
Aleación de Columbio-Vanadio).
ANDI/ASTM A607 Standard Specification for Steel, Sheet and Strip, High Strength, Low-Alloy,
Columbium or Vanadium, or Both, Hot-Rolled and Cold-Rolled (Norma de Especificaciones para
Acero, Lámina y Tira, Alta Resistencia, Baja Aleación, Columbio o Vanadio, o Ambos, Rolado
en Caliente y Rolado en Frío). ANSI/ASTM A668 Standard Specification for Steel Forgings,
Carbon and Alloy, for General Industrial Use (Norma de Especificaciones para Acero Forjado, al
Carbón y de Aleación, para Uso Industrial General).
ANSI/ASTM A715 Standard Specification for Steel Sheet and Strip, High-Strength,
Low-Alloy, Hot-Rolled, with Improved Formability (Norma de Especificaciones para Acero
Laminado y en Tiras, de Alta Resistencia, de Baja Aleación, Rolado en Caliente, con
Formabilidad Mejorada).
ANSI/AWS 8 A5.1 Specification for Carbon Steel Electrodes for Shielded Metal Arc
Welding (Norma de Especificaciones para Electrodos de Acero al Carbón para Soldadura de
Metal por Arco Sumergido).
ANSI/AWWA C652 Standard for Desinfection of Water-Storage Facilities (Norma para
la Desinfección de Instalaciones de Almacenamiento de Agua).
ANSI/AWWA D104
Standard For Automatically Controlled, Impressed-Current
Cathodic Protection for the Interior of Steel Water Tanks (Norma para Protección Catódica con
6
American National Standards Institute, 11 W. 42nd. St.., New York, NY 10036
7
American Society for Testing and Materials, 100 Barr Harbor Dr., West Conshocken, PA 19428-2959
8
American Petroleum Institute, 1220 L. St. N.W. Washington, DC 20005
ix
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
Aplicación de Corriente Controlada Automáticamente para el Interior de Tanques de Acero para
Agua).
API 9 6A Specification for Wellhead Equipment (Especificaciones para Equipo de
Cabezal de Pozos).
API 12B
Specification for Bolted Tanks for Storage of Production Liquids
(Especificaciones para Tanques Atornillados para Almacenamiento de Líquidos de Producción).
ASTM A48 Standard Specification for Gray Iron Castings (Norma de Especificaciones
para Hierro Gris Colado).
ASTM A123 Standard Specification for Zinc (Hot-Dip Galvanized) Coatings on Iron and
Steel Products (Norma de Especificaciones para Recubrimiento de Cinc (Imersión en Caliente) en
Productos de Hierro y Acero).
ASTM A153 Standard Specification for Zinc Coating (Hot-Dip) on Iron and Steel
Hardware (Norma de Especificaciones para Recubrimiento de Cinc (Inmersión en Caliente) de
Herrajes de Hierro y Acero).
ASTM A240 Standard Specification for Heat-Resisting Chromium and Chromium-Nickel
Stainless Steel Plate, Sheet, and Strip for Pressure Vessels (Norma de Especificaciones de Placa,
Láminas y Tiras de Acero Inoxidable de Cromo y Cromo Níquel Resistentes al Calor para
Cuerpos a Presión).
ASTM A283 Standard Specification for Low and Intermediate Tensile Strength Carbon
Steel Plates (Norma de Especificaciones para Placas de Acero al Carbón de Resistencia Baja e
Intermedia a la Tensión).
ASTM A307 Standard Specification for Carbon Steel Bolts and Studs, 60,000 psi Tensile
Strength (Norma de Especificacines para Tornillos y Espárragos de Acero al Carbón con
Resistencia a la Tensión de 60,000 psi).
ASTM A325 Standard Specification for Structural Bolts, Steel, Heat Treated, 120/105 ksi
Minimum Tensile Strength (Norma de Especificaciones para Tornillos Estructurales, de Acero,
con Tratamiento Térmico, con Resistencia Mínima a la Tensión de 120/105 ksi).
ASTM A490 Standard Specification for Heat-Treated Steel Structural Bolt, 150 ksi
Minimum Tensile Strength (Norma de Especificaciones para Tornillos Estructurales de Acero
con Tratamiento Térmico, con Resistencia Mínima a la Tensión de 150 ksi).
ASTM A 563 Standard Specification for Carbon and Alloy Steel Nuts (Norma de
Especificaciones para Tuercas de Acero al Carbón y de Aleación).
ASTM A568 Standard Specification for Steel, Sheet, Carbon, and High-Strength, LowAlloy, Hot-Rolled and Cold-Rolled, General Requirements for (Norma de Especificaciones para
Acero al Carbón Laminado y de Baja Aleación de Alta Resistencia, Rolado en Caliente y Rolado
en Frío, Requerimientos para)
ASTM A570 Standard Specification for Steel, Sheet and Strip, Carbon, Hot Rolled,
Structural Quality (Norma de Especificaciones para Acero al Carbón de Calidad Estructural
Laminado y en Tiras, Rolado en Caliente).
ASTM B695 Standard Specification for Coatings of Zinc Mechanically Deposited on Iron
and Steel (Norma de Especificaciones para Recubrimiento de Cinc Depositado Mecánicamente
Sobre Hierro y Acero).
9
American Welding Society, P.O. Box 351040, Miami, FL 33125
x
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
ASTM D395 Standard Test Methods for Rubber Property – Compression Set (Norma de
Métodos de Prueba para una Propiedad del Hule – Deformación Permanente a la Compresión).
ASTM D412 Standard Test Methods for Vulcanizad Rubber and Thermoplastic Rubbers
and Thermoplastic Elastomers – Tension (Norma de Métodos de Pruebas para Hule Vulcanizado
y Hules Termoplásticos y Elastómeros Termoplásticos – Tensión).
ASTM D471 Standard Test Method for Rubber Property – Effect of Liquids (Norma de
Método para una Propiedad de Hule – Efecto de Líquidos).
ASTM D573 Standard Test Method for Rubber – Deterioration in an Air Oven (Norma
de Método de Prueba para Hule – Deterioro en un Horno al Aire).
ASTM D1171 Standard Test Method for Rubber Deterioration – Surface Ozone Cracking
Outdoors or Chamber (Triangular Specimens) (Norma de Método de Prueba para Deterioro de
Hule–Agrietado Superficial por Ozono a la Intemperie o en Cámara (Especimenes Triangularse).
ASTM D1229 Standard Test Method for Rubber Property – Compression Set at Low
Temperatures (Norma de Método de Prueba para una propiedad de Hule – Deformación
Permanente por Compresión a Bajas Temperaturas).
ASTM D1751 Standard Specification for Preformed Expansion Joint Filler for Concrete
Paving and Structural Construction (Nonextruding and Resilient Bituminous Types) (Norma de
Especificaciones para Rellenador Preformado para Juntas de Expansión para Pavimentación de
Concreto y Construcción Estructural (Tipos No Extruíbles y Elásticos Bituminosos).
ASTM D2240 Standard Test Method for Rubber Property – Durometer Hardness (Norma
de Método de Prueba para Propiedad de Hule – Dureza Durométrica)
ASTM D2244 Standard Test Method for Calculation of Color Differences from
Instrumentally Measured Color Coordinates (Norma de Método de Prueba para Calcular
Diferencias de Color a Partir de Coordenadas de Color Medidas por Instrumento).
NFPA * 22 Standard for Water Tanks for Private Fire Protection (Norma para Tanques
Depósitos de Agua Privados para Protección Contra Incendios).
SSPC † SP8 Pickling (Baño Químico para Limpiar Metales).
SSPC SP10 Joint Surface Preparation Standard Near-White Blast Cleaning (Norma de
Preparación de Superficies de Unión para Limpieza a Chorro al Grado de Casi Blanco).
Fed. Spec. ‡ TT-S-230 Sealing Compound: Elastomeric Type, Single Component
(Compuesto de Sellado: Tipo Elastomérico de un Solo Componente).
Fed. Spec. ZZ-R-765 Rubber Silicone: Low- and High-Temperature and Tear Resistant
(Hule Silicón: Baja y Alta Temperatura y Resistente a Desgarres).
*
†
‡
National Fire Protection Association, One Batterymarch Park, Quincy, MA 02269
Steel Structures Painting Council, 40 24th St., Ste. 600, Pittsburgh, PA 15222-4643.
Federal Specifications, Superintendent of Documents, US Government Printing Office, Washington, DC 20402
xi
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
SECCIÓN 2: MATERIALES
Sección 2.1 Generales
Todos los materiales a incorporarse en cualquier estructura para cumplir con esta norma
deben ser nuevos sin uso previo, y en condiciones de primera clase, y deben cumplir con todos
los requerimientos de esta norma.
Sección 2.1 Tornillos y Tornillos de Anclaje
2.2.1 Tornillos. Los tornillos para unir paneles de tanque deben conformar con
los requerimientos de ASTM A307, ASTM A325, ASTM A490 o API
12B. Las tuercas para estos tornillos deben conformar con ANSI/ASTM
A194 o ASTM A563.
2.2.2 Tornillos de anclaje. Los tornillos de anclaje deben conformar con los
requerimientos de ANSI/ASTM A36, ASTM A307 o ANSI/ASTM A572,
grado 50.
Sección 2.3 Acero de Refuerzo de Base
El acero de refuerzo de las bases debe cumplir con los requerimientos de ACI 318.
Sección 2.4 Placas y Láminas
Los materiales de placa y lámina debe ser de proceso de acero de hogar abierto, horno
eléctrico o de oxígeno básico conforme a cualquiera de las siguientes especificaciones ASTM:
A36; A283, grado C o D; A570, grado 30, 33, 36, 45 o 50; A572, grado 42, 50 o 60; A607, grado
50, 55 o 60; o A715, grado 50. Las placas y las láminas pueden suministrarse en base a su peso,
con margen de error inferior permisible de acuerdo con la tabla de tolerancias para placas pedidas
por su peso como publicado en ANSI/ASTM A6 y para láminas pedidas según lo publicado en
ASTM A568. Los grados de acero que designan una cedencia de 50,000 psi o mayor no deben
emplearse en tanques con diámetro de 15 pies o menos con conexión bridada formada.
Sección 2.5 Perfiles Estructurales
Los perfiles estructurales rolados en caliente para uso bajo el contenido de esta norma se
conformarán con la AISC S335. Los materiales serán conformes con ANSI/ASTM A36 o AISI
1010. Perfiles de aluminio de una aleación adecuada para los requerimientos de carga y servicio
podrán emplearse para las porciones del tanque que no entran en contacto con agua. El diseño de
todos los miembros de aluminio será de acuerdo con AA SAS y con las cargas especificadas en
Sección 3 de esta norma.
Sección 2.6 Hierro Colados
Las piezas de hierro colado serán conforme a ASTM A48, clase 30. Los colados de acero
se estarán conforme a ANSI/ASTM A216, grade WCB. Colados de aluminio se conformarán con
AA SPS.
xii
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
Sección 2.7 Forjados
2.7.1 Forjados a partir de materiales de placa y lámina. Los forjados a partir de
materiales de placa y lámina se conformarán a los materiales de placa y
lámina permitidos bajo Sección 2.4
2.7.2 Forjados a partir de materiales que no sean placas o láminas. Forjados a
partir de materiales que no sean de placas o láminas deberán conformarse
con ANSI/ASTM A668, clase E.
2.7.3 Bridas para tubería forjadas y roladas. Bridas para tubería forjadas y
roladas se conformarán con ASTM A181, clase 60.
Sección 2.8 Electrodos
Electrodos de soldadura manual de arco eléctrico de metal protegido se ajustarán a los
requerimientos de AWS A5.1. Los electrodos de soldadura serán de cualquier clasificación
E60XX o E70XX adecuada por las características de la corriente eléctrica, la posición de
soldadura y otras condiciones del uso que se pretende. Los electrodos de soldadura para otros
procesos de soldaduras serán conformes a las especificaciones AWS aplicables para el metal de
aportación.
Sección 2.9 Tubería para Conducción de Fluidos
Las tuberías de entrada, salida, derrame y otras, y todas las conexiones para uso con
fluido, serán como sea especificado por el comprador. Si no se especifica la tubería de acero de
otra manera, se conformará o excederá la ANSI/ASTM A53 acero al carbón o la ASTM A240
serie 300 de acero inoxidable. A menos que se especifique de otra manera, las uniones podrán ser
roscadas o bridadas a elección del fabricante. Se puede utilizar tubería y conexiones de existencias
de almacén si el almacén certifica de estar de acuerdo con esta norma o con las especificaciones
del comprador.
Sección 2.10 Empaquetaduras y Selladores
El fabricante empleará empaquetaduras o selladores, o una combinación de ambos de
acuerdo con los siguientes requerimientos:
2.10.1 Empaquetaduras. El material de empaquetadura tendrá la resistencia a tensión y
elasticidad adecuadas para obtener un sello a prueba de fugas en todas las
uniones y juntas. El material de empaque será resistente a la exposición a la
intemperie y al ozono como se designa en ASTM D1171. Los requerimientos
físicos se describen en la Tabla 1.
2.10.2 Selladores. Los selladores cumplirán con lo siguiente:
1.
Resistencia a temperatura. El sellador se mantendrá flexible al estar en operación
continua dentro de un rango de temperatura –40ºF hasta +170ºF (-40ºC hasta
+76.7ºC).
2.
Intemperismo. El sellador será resistente al endurecimiento y al agrietamieto. El
sellador será esencialmente sólido y no contener plastisificantes o cargas que
pudieran motivar encogimiento debido al intemperismo. El sellador será
resistente al ozono a la luz ultravioleta.
xiii
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
Tabla 1 Requerimientos físicos de materiales de empaquetadura*
Material de Empaquetadura
Cinta y Extruido
Descripción
Resistencia a la tensión, inicial, psi mínima, ASTM D412
1,200 psi 8.27 kPa
Resistencia a la tensión después envejecimiento al horno, como por ciento de la inicial, mínima, ASTM D573
70%
Resistencia a la tensión después de inmersión en agua destilada, como por ciento de la inicial, mínima, ASTM D471 60%
Elongación final de longitud, inicial, por ciento de la mínima, ASTM D412
175%
Elongación final de longitud después de envejecimiento al horno, como por ciento de la inicial mínima, ASTM D573 70%
Dureza, Shore A, ASTM D2240
75 ± 5
Dureza, Shore A, despues de envejecimiento al horno, ASTM D573
7
Deformación retenida por compresión, como por ciento máximo de la original, después de envejecimiento al horno, ASTM D395
40%
Deformación retenida por compresión a baja temperatura, como por ciento máxima de la original, ASTM D1229
60%
Resistencia al desgarre, libras por pulgada
160 lb/in 28 kn/m
* Las dimensiones y las tolerancias serán como se especifica por los requerimientos de los fabricantes de columnas de agua o
tanques depósitos específicos.
3.
4.
5.
Resistencia química. El sellador será químicamente resistente sin extracción por
el agua y no se hinchará ni degradará bajo condiciones normales de
almacenamiento de agua.
Especificaciones del material. El sellador será aceptable para uso en superficies
con contacto con alimentos.
Primarios para selladores. Algunos materiales de sellador requieren el uso de un
primario sobre metal o vidrio para máxima adhesión. La mayoría de estos
primarios contienen un solvente volátil. Después de la evaporación del solvente,
el primario deberá de cumplir con los requerimientos de Sección 2.10.2, ítem 4.
xiv
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
SECCIÓN 3:
Sección 3.1
DISEÑO EN GENERAL
Tipos de Uniones
3.1.1. Uniones atornilladas. Todas las placas o láminas verticales, horizontales,
cuerpo con techo y cuerpo con fondo serán atornilladas en el campo. Los
orificios para los tornillos serán troquelados o taladrados en taller para
ensamble en el campo. Las uniones atornilladas de placas o láminas entre el
techo, cuerpo y fondo requeridas para contener agua o quedar a prueba de
intemperie serán selladas con material de empaquetadura, sellador o
material de empaquetadura con sellador apropiado como requerida para
lograr una unión a prueba de fugas (ver Sección 2.10).
3.1.1.1. Es práctica normal que los tanques ensamblados en campo requieran
alineación de ensamble. Esto es aceptable, y se seguirán los
procedimientos de montaje del fabricante.
3.1.2. Uniones soldadas. Se puede emplear soldadura para unir ensambles
secundarios fabricados en taller los cuales posteriormente son atornillados
en su lugar en campo.
Sección 3.2
Cargas de Diseño
Las siguientes cargas se considerarán en el diseño de estructuras de tanques y sus
bases.
3.2.1. Carga muerta. La carga muerta será el peso estimado de toda la
construcción con sus complementos. Los pesos unitarios serán de 490 lb/ft3
(7,849.1 kg/m3) para acero y de 144 lb/ft3 (2,306.7 kg/m3) para concreto.
3.2.2. Carga por agua. La carga por agua será el peso de todo el líquido cuando
se llena el tanque a su capacidad de nivel superior. El peso unitario para
agua será de 62.4 lb/ft3 (1,000 kg/m3).
3.2.3. Cargas de diseño de techos.
3.2.3.1. Carga por nieve. La carga por nieve será un mínimo de 25 lb/ft2 (1,200
Pa) en la proyección horizontal del tanque para superficies con pendiente
de 30o o menos respecto al horizontal. Para superficies con mayor
pendiente, se debe ignorar las cargas por nieve. La carga por nieve puede
reducirse cuando el tanque se ubica donde la temperatura media más baja
en un día sea de +5ºF (-15ºC) o más cálida, y la experiencia local indica
que se puede usar una carga menor.
3.2.3.2. La carga viva mínima de diseño de techo ser 15 lb/ft2 (720 Pa).Las placas
o láminas del techo podrán flexionar entre soportes estructurales para
soportar la carga.
3.2.4. Carga por viento. La presión por viento se supondrá de 30 lb/ft2 (1,400
Pa) sobre superficies planas verticales, 18 lb/ft2 (860 pa) sobre áreas
proyectadas de superficies cilíndricas y 15 lb/ft2 (720Pa) sobre áreas
xv
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
proyectadas de superficies cónicas y de placa de doble curva. Estos
valores se basan en una velocidad de viento de 100 mph (44.7 m/segundo).
Para estructuras diseñadas para velocidades de viento mayores a los 100
mph (44.7 m/segundo), todos los valores de presión unitaria anteriores
deben ajustarse en proporción al cuadrado de la velocidad. Cuando se
especifica una revisión por deslizamiento para un tanque no anclado, se
supone un coeficiente de fricción igual a la tangente de 30 grados. La total
de corte por viento ≤ W (tan 30º).
Donde:
W = peso total del cuerpo, fondo y techo del tanque
3.2.5. Carga sísmica. Estructuras ubicadas en zonas 1, 2A, 2B, 3 o 4 deberán
diseñarse para cargas sísmicas según lo definido en la Sección 12 de esta
norma (para excepciones, ver Sección 3.2.5.2).
3.2.5.1. Estructuras ubicadas en la zona 0 no requieren diseño para resistencia a
terremotos.
3.2.5.2. El comprador puede especificar que el diseño para sismos no se requiere
para estructuras ubicadas en la zona 1.
3.2.6. Carga de plataformas y escaleras. Se aplicará una carga vertical (y
únicamente una de tal cargas en cada caso) como sigue: 1,000 lb (453.6 kg)
de cada plataforma; 500 lb (226.8 kg) a cualquier área de 10 ft2 (0.93 m2) en
el techo del tanque; 500 lb (226.8 kg ) de cada sección vertical de escalera.
Todas las partes y conexiones estructurales será debidamente proporcionales
para resistir tales cargas. La carga antes mencionada no necesita combinarse
con la carga por nieve especificada en la Sección 3.2.3, pero será combinada
con la carga muerta. Las placas de plataforma y del techo pueden flexionar
entre soportes estructurales para soportar la carga.
Sección 3.3
Criterios de Diseño
Con la excepción de otros criterios específicamente proporcionados en otras partes
de esta norma, el diseño estructural de toda columna de agua y tanque depósito cumplirá
con lo siguiente:
1.
AISI SG-671
2.
AISC S335
Sección 3.4
Cuerpo del Tanque
En el diseño del cuerpo del tanque, la presión hidrostática del agua en la orilla
inferior de cada anillo de láminas o placas del cuerpo del tanque, se supondrá que actúa
sin merma sobre el área total del anillo.
3.4.1. Espesor de pared. Cuando el esfuerzo a la tensión neta manda, el espesor
de las placas del cuerpo cilíndrico donde se aplica la presión de los
contenidos del tanque, será calculado según la fórmula*
t=
2.6 HDSG
ft ( S − d )
(Ec. 1)
Donde:
xvi
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
t = espesor de placa del cuerpo, en pulgadas
H = altura del líquido desde la línea de capacidad máxima a punto de derrame hasta el
fondo del anillo del cuerpo en proceso de diseño, en pies
D = diámetro del tanque, en pies
S = espacio entre tornillos en línea perpendicular a la línea de esfuerzo, en pulgadas
G = peso específico del líquido (1.0 para agua)
ft = esfuerzo a la tensión admisible, en libras por pulgada cuadrada (Sección 3.5.3)
d = diámetro de los barrenos para tornillos, en pulgadas
3.4.2. Fuerza a la compresión. La fuerza a la compresión admisible en cada
anillo de láminas o placas bajo carga de viento o sismo combinada con la
carga muerta, se determinará mediante la fórmula
2⎛
t ⎞ ⎡ ⎛ 2 ⎞⎛
t ⎞⎤
fg = 15,000 ⎜100 ⎟ x ⎢2 − ⎜ ⎟⎜100 ⎟⎥ ≤ 15,000
3⎝
R ⎠ ⎣ ⎝ 3 ⎠⎝
R ⎠⎦
(Ec. 2)
Donde:
fg = la fuerza a la compresión admisible, en libras por pulgada cuadrada
t = el espesor del cuerpo, en pulgadas
R = el radio del cuerpo, en pulgadas
3.4.3. Fuerzas admisibles incrementadas en un tercio. Las fuerzas permisibles
pueden ser incrementados en un tercio cuando son producidos por carga por
viento o sísmica actuando solos o en combinación con la carga de diseño del
peso muerto y el agua, a condición de que la sección requerida computada
en esta base no es menor a la requerida para la carga de diseño de peso
muerto y del agua sin el incremento de un tercio.
*Las ecuaciones que aparecen a lo largo de esta norma actualmente son para usarse únicamente con el
sistema de unidades de pulgada-libra. Los equivalentes en el sistema métrico, están siendo publicados en la siguiente
actualización del presente estándar.
Sección 3.5
Uniones Atornilladas
En el diseño de uniones atornilladas, el efecto de la empaquetadura y el sellador será
ignorado, mientras el espesor comprimido de la empaquetadura o sellador no exceda
1/16 pulgada (1.6 mm).
3.5.1 Espaciado mínimo. La distancia de centro a centro de los tornillos no será
menor de 2d, donde d es el diámetro del tornillo, en pulgadas (milímetros).
La distancia entre el centro de cualquier tornillo y la orilla o empalme no será
menor a 1.5d. En ningún caso la distancia centro a centro o orilla al centro no
podrá ser menor a
P
0.6 Fyt
xvii
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
(Ec. 3)
Donde:
P = fuerza transmitida por el tornillo, en libras
Fy = resistencia de cedencia nominal de la lámina o placa, en libras por
pulgada cuadrada
t = espesor de la lámina más delgada, en pulgadas
3.5.2
3.5.3
Lînea múltiples de tornillos. Al emplear múltiples líneas de tornillos, el área
de sección neta efectiva no podrá tomarse mayor al 85 por ciento del área
total.
Tensión en la sección neta. El esfuerzo de tensión en la sección neta de una
conexión atornillada no podrá. exceder el menor de los valores determinados
por las siguientes fórmulas:
f t = 0.6 Fy (1.0 − 0.9r + 3rd / s ) ≤ 0.6 Fy
(Ec. 4)
o
f t = 0.40 Fu
(Ec. 5)
Donde:
ft = esfuerzo a la tensión permisible, en libras por pulgada cuadrada
Fy = resistencia de cedencia nominal del material laminado, en libras por pulgada
cuadrada
r = la fuerza transmitida por el o los tornillos en la sección en cuestión, dividido
entre la fuerza a la tensión en el miembro en esa sección. Si r es menos de 0.2,
se puede tomar como equivalente a cero.
d = el diámetro del tornillo
s = el espaciado de los tornillos perpendicular a la línea de esfuerzo, en pulgadas
Fu = resistencia última nominal del material laminado, en libras por pulgada
cuadrada
3.5.4
Esfuerzo del asiento del orificio. El esfuerzo del asiento en el área d x t no
excederá 1.35Fy. Los símbolos d y Fy se definen en la Sección 3.5.3; t es el
espesor de la placa en consideración.
3.5.5 Esfuerzo cortante de los tornillos. El esfuerzo cortante de tornillos con
cargas vivas y muertas no excederán el valor como se determina con la
fórmula
fv =
F ux 0 . 6 x 0 . 9
= 0.25 Fu
2 .2
(Ec 6)
Donde:
fv = esfuerzo cortante admisible en el área afectada, sea área de esfuerzo a la tensión o el
área bruta, en libras por pulgada cuadrada
xviii
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
Fu = esfuerzo último a la tensión del tornillo, en libras por pulgada cuadrada, que se
determina mediante la fórmula
Fu =
F
Ats
(Ec. 6a)
Donde:
F = carga de rotura del tornillo que se determina de pruebas a la tensión, en libras
Ats = área de esfuerzo a la tensión como se determina con la fórmula
0.9743 ⎞
⎛
Ats = 0.7854⎜ d −
⎟
n ⎠
⎝
2
(Ec. 6b)
Donde:
d = el diámetro nominal del tornillo, en pulgadas
n = el número de hilos de rosca por pulgada
3.5.6
Tensión de los tornillos. El esfuerzo a la tensión de los tornillos, aparte de
los tornillos de anclaje, no excederá el menor de lo siguiente:
ft = 0.6Fy
(Ec. 7)
o
ft =
Fu
2 .2
(Ec. 8)
Los símbolos de estas expresiones se definen como anteriormente en esta sección, de
acuerdo a la Ec. 5.
Cuando se requieren soleras de tensión en una unión con bridas a tope, se diseñarán de
acuerdo con la Figura 1.
3.6
Valores de Diseño de Soldaduras
3.6.1 Uniones estructurales. Las uniones estructurales soldadas tendrán la
proporción de manera que los esfuerzos en una sección a través de la
garganta de la soldadura, exclusiva de refuerzos de soldadura, no excederán
los siguientes porcentajes de la resistencia a la tensión permisible del
material de la estructura que se une.
xix
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
Carga a la tensión – lb/in
Carga a la tensión = 9,600 t2 =
⎛ Fy ⎞
⎜
⎟
⎝ 36,000 ⎠
t = Espesor del cuerpo (pulgadas)
Fy = Cedencia nominal de acero empleado
en el cuerpo (psi)
Solera de refuerzo
requerido
No se requiere
solera de refuerzo
Espesor del cuerpo - pulgadas
NOTA: Esta figura es aplicable únicamente a tanques con uniones de brida formada teniendo
tornillos con diámetro de ½” (12.7 mm) a 2 pulgadas centro a centro sobre un círculo de 2
pulgadas (50.8 mm) mayor que el diámetro exterior del cuerpo. No se permite ningún
aumento en las cargas permisibles al emplear esta figura.
Figura 1 Soleras de refuerzo ayudan a transferir cargas verticales a través de uniones
horizontales.
3.6.1.1 Soldaduras de ranura. Tensión, 85 por ciento; compresión, 100 por
ciento; corte, 75 por ciento.
3.6.1.2 Soldaduras de filete. Corte transversal, 65 por ciento; corte
longitudinal, 50 por ciento.
NOTA: El esfuerzo en una soldadura en filete deberá considerarse como
esfuerzo cortante, para cualquier dirección de la carga aplicada. La garganta
de una soldadura de filete se supondrá como 0.707 veces la longitud de la
pierna más corta de la soldadura de filete que tiene un perfil plano o
ligeramente convexo.
xx
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
Sección 3.7 Vigas Superiores e Intermedias (Cerchas) del Cuerpo
3.7.1 Viga superior. Un tanque sin techo deberá tener una viga o ángulo superior
con módulo de sección mínimo según la fórmula
S=
HD 2 ⎛ V ⎞ 2
⎜
⎟
10,000 ⎝ 100 ⎠
(Ec. 9)
Donde:
S = módulo de sección mínimo requerido, en pulgadas cúbicas, del ángulo o viga
superior, incluyendo una porción del cuerpo del tanque por la distancia permisible
por debajo según se especifica en el párrafo de introducción de la Sección 3.3, y de
ser aplicable arriba, la fijación del anillo al cuerpo
H = la altura de la porción cilíndrica del cuerpo del tanque, en pies
D = el diámetro del tanque, en pies
V = la velocidad del viento, mayor de las 100 mph
3.7.1.1
La pierna vertical total de la viga o ángulo superior puede emplearse en los
cálculos, siempre que el ancho de la pierna vertical no exceda las relaciones
del ancho-espesor expuestas en la Sección 3.3.
3.7.2 Vigas intermedias. La fórmula siguiente deberá usarse para determinar si
se requieren vigas intermedias entre el techo o la viga superior y el fondo:
h=
10.625(10) 6 t
(Ec. 10)
P ( D / t ) 1 .5
Donde:
h = distancia vertical entre la viga intermedia de viento y el ángulo superior del
cuerpo o la viga superior de viento de un tanque sin techo, en pies
P = presión del viento, en libras por pié cuadrado. Se supondrá que este es de 18 a
menos que la velocidad del viento sea especificada mayor de 100 mph, en
cuyo caso
⎛ velocidad .del.viento, en.mph ⎞
P = 18⎜
⎟
100
⎠
⎝
2
(Ec. 10a)
Donde:
3.7.2.1
D = el diámetro del tanque, en pies
t = el espesor promedio del cuerpo de la distancia vertical, en pulgadas
Al determinar la altura máxima de un cuerpo no reforzado, se hará un cálculo
inicial utilizando el espesor del anillo superior. Los cálculos adicionales se
harán empleando el espesor promedio obtenido incluyendo una parte o todo
del siguiente o anillo o anillos, hasta que el valor calculado de h sea igual a o
menor de que la altura del cuerpo utilizado al determinar el espesor
promedio. Si h sigue resultando mayor que la altura del cuerpo que se emplea
para determinar el espesor promedio, entonces no se requiere de una viga
intermedia.
xxi
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
3.7.2.2
Después de establecer la localización de la primera viga intermedia, de
requerirse, repetir el procedimiento para vigas intermedias adicionales,
utilizando la viga intermedia precedente como la parte superior del tanque.
Localizando la viga intermedia de viento al espaciado máximo calculado por
las reglas precedentes usualmente resultará que el cuerpo debajo de la viga
intermedia de viento tendrá una mayor estabilidad contra la carga de viento
que el cuerpo arriba de la viga intermedia. La viga puede localizarse con un
espacio menor del espacio máximo, pero se debe revisar que el cuerpo
inferior sea adecuado contra la presión máxima del viento, como se describió
anteriormente o en los siguientes subpárrafos de alternativas.
1. Cambiar el ancho W de cada anillo del cuerpo en un ancho de transposición
Wtr de anillo del cuerpo, con un espesor uniforme, mediante la siguiente
relación:
2.5
⎛ tuniforme ⎞
Wtr = W ⎜
⎟
(Ec. 11)
⎝ treal ⎠
Donde:
tuniforme = espesor uniforme en el cual el cuerpo entero será transformado
treal
= espesor real del anillo de placa que se transforma
2. La suma del ancho de transposición de cada anillo dará la altura de un cuerpo
transpuesto equivalente. Para una estabilidad igual, la viga debe localizarse a la
media altura del cuerpo transformado. La ubicación de la viga en el cuerpo
transformado deberá transponerse al cuerpo real mediante la relación de
espesores anterior, usando el espesor real del anillo sobre el cual la viga será
finalmente localizada y todos los espesores reales arriba de este anillo.
3.7.2.3 Cuando se requieren vigas intermedias, deben quedar repartidas de acuerdo
con la fórmula
2
hD 2 ⎛ V ⎞
S=
x⎜
⎟
(Ec. 12)
10,000 ⎝ 100 ⎠
Para la explicación de estos símbolos, referirse a las Secciones 3.7.1 y 3.7.2
Sección 3.8 Soportes del Techo
Los soportes o rigidizadores del techo, si se emplean, deben diseñarse de acuerdo
con las especificaciones de AISC (ASD), con las siguientes condiciones o excepciones:
1. Las hojas del techo proporcionará el soporte lateral necesario para las viguetas del techo
contra la fricción entre las placas del techo y la brida de compresión de las viguetas, con
las siguientes excepciones:
a. Viguetas y viguetas de celosía usados como armaduras del techo.
b. Polines que tienen una profundidad nominal mayor que 15 pulgadas (381 mm.)
c. Polines que tienen pendiente mayor que 2 en 12.
2. La profundidad de la armadura del techo y el polín puede ser menor de fb/600,000 veces
la distancia de luz, a condición de que el pendiente del techo sea ¾ en 12 o mayor. El
símbolo fb es el esfuerzo de doblez unitario (real), igual al momento de doblez dividido
entre el módulo de sección del miembro.
xxii
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
3. La relación máxima de esbeltez L/r para las armaduras soportes de columna será de 175.
L es el largo lateral sin apoyo, en pulgadas, y r es el radio de giro menor, en pulgadas. Las
columnas que soportan techos serán designados como miembros secundarios.
4. Las armaduras del techo se colocarán arriba del nivel máximo de agua, en climas donde
se puede formar hielo.
5. Las armaduras del techo se colocarán arriba del nivel de capacidad superior. Ninguna
parte se proyectará debajo del nivel de capacidad superior.
6. El espaciado máximo entre soportes del techo se determinará por la fórmula
L=
288Fyt 2
≤ 60
W
(Ec. 13)
Donde:
L = espaciado máximo, en pulgadas
Fy = la resistencia de cedencia nominal del material laminado del techo, en libras por
pulgada cuadrada
t = el espesor de láminas del techo, en pulgadas
W = carga muerta del techo más la carga viva que actúa sobre la superficie del techo,
en libras por pié cuadrado
Sección 3.9 Espesor del Acero
Los espesores del acero cumplirán con lo siguiente:
1. Hojas en techos con pendiente de 1 en 2.75 o mayor, para los cuales el diámetro no
excede los 35 pies (10.7 m), tendrán un espesor mínimo de 0.070 pulgada (1.8 mm).
2. Hojas en techos con pendiente menor a 1 en 2.75, irrespecto del diámetro, tendrán un
espesor mínimo de 0.094 pulgada (2.39 mm).
3. El espesor mínimo de las hojas de fondo será de 0.094 pulgada (2.4 mm).
4. El espesor máximo de las placas del cuerpo será 3/8” (9.5 mm); el espesor mínimo será
0.094 pulgada (2.39 mm).
5. El espesor de hoja en diseños ANSI/AWWA D103, se basan en criterios de cargas
hidráulica, viento y sísmicas con eficiencias aplicables de uniones atornilladas.
Sección 3.10 Tornillos de Anclaje
Los tornillos de anclaje pueden ser recalcados o no y cumplirán con los requerimientos de
material declarados en la Sección 2.2.2. Los tornillos de anclaje serán diseñados para resistir la
máxima fuerza de desprendimiento. Las fatigas permisibles podrán incrementarse según lo
permitido en la Sección 3.4.3. El diámetro mínimo de tornillo de anclaje será de ¾” (19.1 mm) y
todos los tornillos de anclaje serán galvanizados. La fatiga a la tensión permisible (Ft) será como
sigue basado en el área bruto (nominal) del tornillo. Serán en proporción para el máximo
esfuerzo de desprendimiento posible, empleando el área de fatiga a la tensión (Sección 3.5.5) de
la rosca o el diámetro recalcado del redondo, el que sea menor, y el 70 por ciento de la fatiga a la
tensión de la Sección 3.5.6. En ningún caso los tornillos de anclaje tendrán un diámetro menor a
¾”. Tornillos de la base podrán extenderse hasta dentro de 3 pulgadas del fondo del dado, pero no
necesariamente más allá de lo necesario hasta desarrollar el máximo de desprendimiento. Los
tornillos de cimentación terminarán en un gancho a escuadra, doblez, cabeza o placa rondana. La
liga de tornillos de cimentación de varilla lisa se calculará usando la siguiente fórmula:
xxiii
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
Ft = 0.33Fu
Donde:
Fu = resistencia mínima a la tracción el tornillo, en libras por pulgada cuadrada
La capacidad a la tensión de la porción roscada de una varilla recalcada será mayor que el
área del cuerpo multiplicado por 0.6Fy, donde Fy es igual a la resistencia mínima de cedencia del
tornillo, en libras por pulgada cuadrada. Los tornillos de anclaje pueden extenderse hasta dentro
de 3 pulgadas (76.2 mm) del fondo de un dado o zapata, pero no necesariamente más que lo
requerido para desarrollar la tensión máxima. Los tornillos de anclaje terminan en un gancho a
escuadra, doblez, cabeza o plava rondana. La liga para tornillos de anclaje de varilla lisa, en
adición a la resistencia al enderezado del gancho, doble, cabeza o placa rondana, será calculada
por la fórmula
U=
4 .8 f ' c
≤ 160
dx 2
(Ec. 14)
Donde:
U = fatiga unitaria de liga, en libras por pulgada cuadrada
f`c = resistencia a la compresión del concreto, en libras por pulgada2
d = el diámetro de los tornillos de anclaje, en pulgadas
3.10.1 Proyecciones de los tornillos. Los extremos roscados de los tornillos de
anclaje se proyectarán 2 pulgadas (50.8 mm) arriba del nivel nominal de la
cara superior de las tuercas de los tornillos de anclaje de la base para
compensar variaciones en los niveles de la base. Se aplicarán contra-tuercas
o se cabezearán las puntas roscadas de los tornillos de anclaje para prevenir
el aflojamiento de las tuercas de anclaje.
Sección 3.11 Refuerzos Alrededor de Aberturas
Toda conexión soldada o atornillada con diámetro mayor de 4 pulgadas (101.6 mm) en el
cuerpo del tanque y en otras localizaciones sujetas a presión hidrostática, donde los espesores se
establecen de acuerdo con el criterio de diseño en la Sección 3.3, deberán llevar refuerzo. El
refuerzo puede ser la brida de una conexión, un anillo adicional de metal, una placa más gruesa o
cualquier combinación de los mismos.
3.11.1 Cuerpo del tanque. La cantidad de refuerzo para una abertura en el cuerpo de un
tanque se calculará como sigue:
El área transversal mínima del refuerzo no será menor que el producto de la dimensión
de orificio abierto en el cuerpo del tanque y cualquier línea de barrenos en la línea
perpendicular a la dirección de del esfuerzo máximo y el espesor de pared requerido. El
área transversal del refuerzo se medirá perpendicular a la dirección de esfuerzo máximo
coincidente con la dimensión de la abertura (refuerzo al 100 por ciento). Todo el
refuerzo efectivo se hará dentro de una distancia igual a la dimensión máxima de la
abertura en el cuerpo. La dirección será perpendicular al esfuerzo máximo. El refuerzo
será en una dirección u otra a partir de la línea de centro de la abertura.
xxiv
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
3.11.2
Conexiones. En el cálculo del área neta de refuerzo de una conexión que tiene un
cuello (tales como una brida de pailero de calderas o el asiento de registro de mano
“tortuga”), las siguientes porciones del cuello pueden considerarse como parte del
refuerzo.
1. Esa porción que se extiende hacia fuera desde la superficie exterior del cuerpo por
una distancia igual cuatro veces el espesor de la pared del cuello o, si el espesor de
la pared del cuello no es uniforme denro de esa distancia, hasta el punto de
transición.
2. La porción que queda dentro del espesor del cuerpo.
3. Si el cuello se proyecta internamente, esa porción extendida hacia adentro desde la
superficie interior del cuerpo por una distancia como se especifica arriba en ítem 1.
3.11.2.1 La fuerza agregada de la conexión soldada al cuerpo o cualquier placa de refuerzo de
por medio, o ambos, será cuando menos igual a la proporción de fuerzas que pasan a
través de todo el refuerzo que se calcula que pasan por la conexión.
3.11.2.2 La resistencia adicional de la soldadura que fija una conexión al cuerpo o a
cualquiera placa de refuerzo de por medio, o ambos, equivaldrá por lo menos a la
proporción de esfuerzos que pasan el refuerzo total que se calcula que pasa a través
de la placa de refuerzo.
3.11.2.3 La soldadura de fijación que une la conexión bridada o placa de refuerzo al cuerpo,
se considerará efectiva por la periferia únicamente para las partes fuera del área
circundado por líneas paralelas trazadas tangentes a la abertura del cuerpo
perpendicular a la dirección del esfuerzo máximo. La soldadura periférica externa,
sin embargo, será aplicada completamente en derredor del refuerzo. Toda la
soldadura periférica interna se considerará efectiva. La soldadura periférica externa
será de un espesor igual al espesor del cuerpo o la placa de refuerzo, cualquiera que
el menor.
3.11.2.4 Cuellos de registros paso-hombres, cuellos de boquillas, placas de refuerzo y
aberturas del cuerpo, que tengan superficies cizalladas o de corte con oxígeno,
tendrán superficies uniformes y lisas, con esquinas redondeadas, excepto donde estas
superficies están cubiertas completamente por las soldaduras de fijación.
3.11.2.5 Bridas de unión.
3.11.2.5.1 Las bridas para tubería se conformarán a los requerimientos dados en esta norma,
con la excepción, si lo especifica el comprador, de tipos alternativos teniendo la
resistencia, estanqueidad y utilidad equivalentes.
3.11.2.5.2 Salvo lo contrario de la Sección 3.11.2.5.1, bridas atornilladas serán fijadas
mediante tornillos o espárragos, y se conformarán con lo siguiente:
1. Las bridas serán proporcionadas en los tamaños dados en la Tabla 2, según lo
especificado por el comprador, y se conformarán con el contenido de Tabla 2 y
Figura 2.
2. La brida interna será suministrada con retenedores de cabezas de tornillo o de la
tuerca de espárrago.
3. La longitud de la rosca, será conforme a los requerimientos de la Tabla. En
todos los demás aspectos, las roscas serán conformes a los requerimientos de
API 6A.
xxv
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
3.11.2.5.3 Cuando se suministran bridas atornillables para tubería conforme a la Tabla 2 y
Figura 2, los miembros del tanque serán taladrados para la fijación de la brida de
acuerdo con las siguientes estipulaciones:
1. El diámetro del círculo de barrenos y el número de orificios para tornillos será
como se muestra en la Tabla 2 y la Figura 2.
2. Los tamaños de barrenos para tornillos serán opcionales para el fabricante,
pero serán conformes con las tolerancias del paso del tornillo como se muestra
en la Tabla 2.
3. Los barrenos de tornillos de las bridas, quedarán a cada lado de las líneas de
centros radiales en los techos y los fondo, y de las líneas de centros verticales
en cuadrantes excepción hecha de la brida de 4 pulgadas (101.6 mm) de
diámetro de 5 barrenos que debe el barreno non quedar localizado en la línea
de centro hacia el centro para el techo o la parte superior de la hoja.
xxvi
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
SECCIÓN 4:
DIMENSIONAMIENTO DE COLUMNAS DE AGUA Y DE
TANQUES DEPÓSITOS
Sección 4.1 Capacidades Estándar
Las capacidades estándar para columnas de agua y tanques depósitos, será según lo
publicado por el fabricante y deberán calcularse al millar de galones (m3) más cercano.
Tabla 2 Bridas para tubería atornillada
Tamaño – pulgadas
Diámetro de círculo de barrenos, pulg. (mm)
2
4 (101.6)
3
5 3/8 (136.5)
4
6 3/8 (161.9)
6
9 (228.6)
8
11 ¼ (285.2)
Número de tornillos
4
4
5
6
8
Diámetro de tornillos, pulg., (mm)
½ (12.7)
5/8 (15.9)
5/8 (15.9)
5/8 (15.9)
5/8 (15.9)
Diámetro de los barrenos de tornillos, pulg. (mm)
5/8 (15.9)
¾ (19.1)
¾ (19.1)
¾ (19.1)
¾ (19.1)
Largo mínimo de la rosca, Y, pulg. (mm)
7/8 (22.2)
1 3/16 (30.2)
1 5/16 (33.3)
1 9/16 (39.7)
1 ¾ (44.5)
Profundidad de avellanado
Opcional con el fabricante
Diámetro exterior de la brida,O, pulg. (mm)
5 1/8 (130.2)
6 5/8 (168.3)
7 ¾ (196.9)
10 ½ (266.7)
xxvii
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
12 ¾ (323.94)
Sin Avellanar
Avellanado
Brida Compañera
Brida Fijada con
Retenedor de la
cabeza del Tornillo
Avellanado
Sin Avellanar
Arte reproducido con el permiso del American Petroleum Institute
NOTA: Las secciones de las bridas se muestran en los barrenos para tornillos
Figura 2 Bridas para tubería atornillada.
1.3 Alturas de Cuerpos para Columnas de Agua
El comprador especificará la altura de cuerpo requerida para columnas de agua de acuerdo
con los tamaños modulares del fabricante.
1.4 Diámetros de Tanques Depósitos
El comprador especificará el diámetro requerido del tanque depósito, con una variación
permisible para adaptarse con los tamaños y capacidades normales del fabricante.
xxviii
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
SECCIÓN 5:
ACCESORIOS PARA COLUMNAS DE AGUA Y PARA TANQUES
DEPÓSITOS
Sección 5.1 Registros Paso-hombre del Cuerpo
A menos que se especifique lo contrario, un registro paso-hombre deberá ser
proporcionado en el primer anillo del cuerpo del tanque, en la localización designada por el
comprador. En tanques con un registro, una hoja opuesta al registro paso-hombre deberá poder
removerse para ventilación adicional si se requiere para inspecciones o retocar el recubrimiento.
Si alguna tapa de registro paso-hombre pesa más de 50 lb (22.7 kg), se debe proporcionar una
bisagra o soporte giratorio.
5.1.1 Tamaño y forma. Los registros paso-hombre pueden ser circulares, 24 pulgadas (610 mm)
de diámetro; cuadrados, 24 pulgadas (610 mm) x 24 pulgadas (610 mm); o elípticos, 18
pulgadas (457 mm) x 22 pulgadas (558.8 mm), como tamaño mínimo. También son
aceptables los registros paso-hombre rectangulares al ras con un largo mínimo de 24
pulgadas (610 mm en la dirección más corta y un largo máximo de 48 pulgadas (1,219
mm) en la dirección más larga. Los recortes para registros rectangulares paso-hombre
deben tener un radio mínimo de 6 pulgadas (152 mm) en las esquinas.
5.1.2 Refuerzos. La placa del cuerpo donde se localice el registro paso-hombre, será reforzada
para cumplir con Sección 3.11, y todas las porciones del registro paso-hombre, incluyendo
la tornilleria, la tapa y el refuerzo del cuello, serán diseñados para resistir el peso y la
presión del contenido del tanque.
Sección 5.2 Conexiones para Tuberías
Las conexiones para tuberías serán del tamaño especificado por el comprador. Por lo
común se colocan en el fondo del tanque. El lugar preciso de colocación será señalado por el
comprador (ver Prefacio, sección III.C, ítem 5).
5.2.1 Trampa de lodos. Si se requiere una trampa de lodos removible, deberá tener por lo
menos 4 pulgadas de altura, y la conexión de la trampa o la tubería quedará al ras del piso
del tanque cuando se retira la trampa. Si no se requiere una trampa de lodos, la conexión, o
tubería de conexión, o ambos, deben extenderse por lo meos 4 pulgadas arriba del piso.
5.2.2 Conexiones en el cuerpo del tanque. Se permiten conexiones del cuerpo, a condición de
que el comprador tome las acciones adecuadas para proteger la tubería contra el
congelamiento y proporciona flexibilidad adecuada para tomar en cuenta la rotación del
cuerpo y las deflexiones del cuerpo al llenarse.
5.2.3 Flexibilidad. Se deberá proporcionar suficiente flexibilidad a la tubería para acomodar
movimientos sísmicos y asentamientos en el sistema de tuberías para proteger a las
conexiones.
xxix
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
Sección 5.3 Derrame (demasías).
El tanque se equipará con un derrame o demasías, del tipo y tamaño especificados por el
comprador. Si se especifica un derrame recortado, este se proyectará por lo menos 12 pulgadas
fuera del cuerpo del tanque. Si se requiere un derrame al suelo, debe bajar por fuera del cuerpo
del tanque y estar soportado a intervalos con soportes apropiados. El derrame al suelo deberá
descargar sobre una estructura de entrada a drenaje o a un cuadro de impacto. Su extremo
terminará en parte superior de un caja de medición o alguna otra entrada apropiada. Un atiesador
superior no será cortado o parcialmente removido. El tubo de derrame y la entrada tendrán una
capacidad de por lo menos igual a la capacidad de bombeo especificado por el comprador, con un
nivel del agua no mayor a las 6 pulgadas (152.4 mm) arriba del vertedero. El tubo de derrames
terminará en un codo en su extremo inferior. Si se especifica acero al carbón por el comprador, el
tubo de derrames tendrá conexiones atornilladas o soldadas si es menor a las 4 pulgadas (101.6
mm) de diámetro, o conexiones bridadas o soldables si es de 4 pulgadas (101,6 mm) de diámetro
o mayor. El comprador especificará el caudal máximo, en galones por minuto, para el cual se
diseñará el derrame. No se recomiendan derrames interiores pero podrán proporcionarse si así lo
especifica el comprador. El tubo del derrame interior tendrá un espesor mínimo de ¼ pulgada (6.4
mm).
Sección 5.4 Escaleras
5.4.1 Escalera exterior del tanque. El constructor proporcionará una escalera para el
tanque en la parte exterior empezando 8 pies (2.4 m), o según lo especificado,
arriba del nivel del fondo del tanque, y localizada para dar acceso al registro pasohombre del techo. El claro mínimo de superficie de pisada de los travesaños será
de 16 pulgadas (406.4 mm), y los travesaños quedarán espaciados equidistantes a
no menos de 11 pulgadas (279.4 mm), y no más de 15 pulgadas (381 mm), centro
a centro. La distancia perpendicular de los travesaños hacia la pared del tanque, no
menos de 7 pulgadas (177.8 mm). El tamaño del travesaño no será menor a ¾
pulgada (19 mm) de diámetro, o una sección equivalente. El espaciado de soportes
que fijan la escalera al tanque, no excederá los 10 pies (3 m). La carga viva
mínima de diseño será 2 cargas de 250 libras (113.4 kg), cada una concentrada
entre cualesquiera dos soportes consecutivos con el tanque. Cada travesaño deberá
diseñarse para un sola carga concentrada de 250 libras (113.4 kg), como mínimo.
Las cargas de diseño serán concentradas en el punto o los puntos que máxima
fatiga en el miembro estructural de la escalera en cuestión. Los largueros pueden
ser de cualquier perfil con propiedades en sección adecuadas para soportar las
cargas de diseño y proporcionar un medio seguro para fijar cada travesaño al
larguero para que cada travesaño quede unido a los largueros.
5.4.2 Escalera interior del tanque. No se recomiendan escaleras al interior de los
tanques. Si se requiere una escalera al interior, deberá cumplir con los
requerimientos de Sección 5.4.1.
5.4.3 Escalera del techo. A menos que se especifique otra cosa, el constructor
proporcionará acceso a los registros y ventilas del techo. Dicho acceso será
mediante una escalera exterior del tanque de acuerdo con lo siguiente:
1. Para pendientes 5 en 12 o mayores, se proporcionará una escalera de
travesaños o de huella y alza.
xxx
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
2. Para pendientes menores a 5 en 12 y mayores que 2 en 12, se proporcionará un
barandal sencillo y un pasillo antiderrapante.
3. Para pendientes menores a 2 en 12, no requieren de barandal ni de superficie
antiderrapante.
5.4.4 Requerimientos mínimos. Los requerimientos mínimos para escaleras, registros
y demás pueden econtrarse en OSHA 29 CFR Parte 1910, “Occupational Safety
and Health Standards” (Normas para Seguridad y Salud en el Trabajo). NOTA:
Aparte de la protección al acceso a los registros paso-hombre y las ventilas en el
techo, las condiciones del clima sobre los techos de los tanques son
extremadamente variables y los trabajadores y sus supervisores ejercer buen juicio
en los asuntos de seguridad. Entre otras cosas, esto puede incluir el uso de cuerdas
de seguridad cuando existen viento, hielo u otras condiciones peligrosas.
Sección 5.5 Dispositivos de Seguridad
Si se requiere por reglamentos o leyes locales, jaula de seguridad, plataformas de
descanso, barandales en escaleras de techo, de seguros de escaleras, dispositivos contra accesos u
otros dispositivos, el comprador lo especificará. No se recomienda en empleo de ninguno de lo
anterior en el interior del tanque.
Sección 5.6 Aberturas de Techos
5.6.1
Escalera. El fabricante proporcionará una abertura del techo, la cual se colocará
cerca de la escalera del tanque y que estará provisto de una tapa abisagrada y un
portacandado. La abertura tendrá una dimensión libre de por lo menos 24 pulgadas
(610 mm) en una dirección y de 15 pulgadas (381 mm) en la otra dirección. La
abertura tendrá (1) un cuello de por lo menos 4 pulgadas (101.6 mm) de altura, con
ceja perimetral hacia abajo de por lo menos 2 pulgadas (50.8 mm) de ancho; o (2)
una tapa con empaquetada a prueba de intemperie, en lugar del cuello de 4
pulgadas (101.6 mm) y de la ceja de 2 pulgadas (50.8 mm). Cuando se proporciona
una tapa para registro paso-hombre con portacandado y combinada con
respiradero con malla en la abertura central del techo, se puede omitir la abertura
de escalera.
5.6.2 Centro del techo. Deberá proporcionarse en, o cerca del centro del tanque, una
abertura adicional, con una tapa removible que tenga un dimensión o diámetro
libre de por lo menos 20 pulgadas (508 mm) y un cuello con una altura mínima de
4 pulgadas (101.6 mm). En lugar del cuello de 4 pulgadas (101.6 mm), una tapa a
prueba de intemperie también es aceptable.
Sección 5.7 Ventilación
Si el techo del tanque es de construcción hermética, se proporcionará una ventilación ó
respidadero apropiado arriba del nivel máximo del agua. El respiradero tendrá una capacidad para
el paso de aire de manera que no se desarrolla presión excesiva al entrar o salir agua al flujo
máximo posible. El tubo de derrames o demasías, no se considerará tubo respiradero.
xxxi
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
ADVERTENCIA: Un tanque incorrectamente ventilado puede causar presiones internas que
actúan contra el tanque, lo cual puede causar alabeo aún a una presión diferencial baja.
5.7.1 Ubicación. Aún si se requiere más de un respiradero, un respiradero de tanque debe
siempre colocarse cerca del centro del techo. El respiradero deberá diseñar y construir
para prevenir la entrada de aves o animales.
5.7.2 Malla contra insectos. Cuando las autoridades de salud competente requieren malla de
protección contra insectos, se debe proporcionar un respiradero presión-vacío con malla o
un mecanismo separado de alivio de presión-vacío que funcionará en el evento que las
mallas se tapen con hielo o material extraño. Las mallas o el mecanismo de alivio no
deberá dañarse en tal ocasión y deben regresar automáticamente a su posición de
funcionamiento después de limpiar el tapazón.
NOTA: El comprador deberá limpiar las mallas y comprobar las paletas o mecanismo de
alivio por lo menos una vez al año, pero preferiblemente en la primavera y el otoño.
Sección 5.8 Accesorios Adicionales y Excepciones
Cualquier accesorio requerido para ser suministrado será especificado por el comprador.
Las excepciones de lo prevista en esta sección podrán ser especificado por el comprador de
acuerdo con situaciones especiales.
xxxii
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
SECCIÓN 6:
SOLDADURA
Sección 6.1 Generales
El ensamble de campo de todas las placas o láminas verticales, horizontales, cuerpo con
techo y cuerpo con fondo será mediante tornillos. La soldadura se limitará a instalaciones en
fábrica de boquillas, respiraderos, pasillos, conexiones y subconjuntos. La soldadura de campo se
mantendrá al mínimo y será utilizada únicamente después de la aceptación por el fabricante y el
comprador.
Sección 6.2 Soldaduras
Todas las soldaduras del tanque y miembros estructurales, se harán de acuerdo con los
requerimientos de AWS. Los fabricantes mantendrán un programa de capacitación de soldadores
y podrán certificar de solicitarse que estas soldaduras se hicieron por soldadores calificados AWS
e inspeccionadas de acuerdo a las normas de la AWS. Estas soldaduras se efectuarán de manera
que se asegura la fusión del metal base, dentro de los límites especificados para cada unión, en
observancia estricta del siguiente procedimiento.
6.2.1 Condiciones de clima. No se llevará a cabo soldadura cuando las superficies de las
partes a soldar están mojadas por lluvia, nieve o hielo; cuando esta cayendo lluvia o
nieve sobre tales superficies; o durante períodos de vientos elevados, salvo que el
soldador o el operador de soldadora y las piezas están debidamente protegidos. No
se efectuará soldadura cuando la temperatura del metal base sea menor que 0oF (17.8oC). Cuando la temperatura del metal base queda en el rango de 0oF-32oF (17.8oC-0oC), el metal base dentro de las 3 pulgadas (76.2 mm) del lugar donde se
iniciará la soldadura será calentado hasta ser cálido al tacto.
6.2.2 Martillado. Se puede emplear martillado de las capas de soldadura para prevenir
distorsión indebida. Las capas de superficie no será martilladas.
6.2.2.1 El martillado se efectuará con golpes leves con martillo impulsado
utilizando una herramienta de punta roma.
6.2.3 Conformación. Toda soldadura que será limpiada con chorro de abrasivo deberá
esmerilarse para remover cualquier punto levantado antes de limpiar con el chorro
de abrasivo.
6.2.3.1 Se reparará el socavado del metal base adyacente a la soldadura.
6.2.3.2 Todos los cráteres se rellenarán hasta la sección transversal cabal de la
soldadura.
6.2.4 Respaldos. El respaldo de soldaduras a tope, será lo más pequeño que sea práctico,
preferiblemente no mayor de 1/16 de pulgada (1.6 mm). En ningún caso la cara de
la soldadura quedará debajo de la superficie de las placas que se unen.
6.2.5 Rebaje. El rebaje de la raíz de las soldaduras y el rebaje de soldaduras para remover
defectos, podrá efectuarse con una herramienta de punta redondeada o mediante
rebaje por arco o por oxígeno.
6.2.6 Limpieza entre cordones. Cada cordón de una soldadura de múltiples pasadas, se
limpiará de la escoria y otros depósitos sueltos antes de aplicar el siguiente cordón.
xxxiii
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
Sección 6.3 Preparación de las Superficies a Soldar
Las superficies a soldar deben estar libres de escamas sueltas, escoria, oxidación gruesa,
grasa, pintura y cualquier otro material extraño excepto la capa de laminación firmemente
adherida. Puede pasarse por alto una ligera película o compuesto soldable para prevenir
oxidación. Tales superficies también serán lisas, uniformes y libres de filos, roturas y otros
defectos que puedan afectar adversamente la soldadura debida. No se necesita quitar la película
de óxido que aparece en las orillas de corte o cizallado después de limpiar con cepillo de alambre.
Sección 6.4 Electrodos de Bajo Hidrógeno
El empleo de electrodos de bajo hidrógeno, será provechoso cuando se efectúa soldadura a
bajas temperaturas. Cuando se emplean los electrodos revestidos, designados de bajo hidrógeno,
no se requiere el precalentamiento del acero, a menos que la temperatura del metal es de 32oF
(0oC) o inferior. Después de sacar el metal de aporte de su envase original, debe protegerse o
almacenarse de manera que no sean afectadas sus características o propiedades para soldar. En el
caso de electrodos de bajo hidrógeno, esto significa mantener tibios y secos a los electrodos hasta
el momento que sean retirados del horno de conservación de electrodos. Los electrodos de bajo
hidrógeno deben guardarse, y recalentados de ser necesario, de acuerdo con las recomendaciones
de acondicionamiento de electrodos contenidas en AWS A5.1.
Sección 6.5 Socavación y Penetración de Soldaduras
Las soldaduras serán examinadas visualmente para conformarse con lo siguiente:
6.5.1 Uniones a tope y de traslape sujetas a esfuerzos primarios. Para uniones a tope y de
traslape sujetas a esfuerzos primarios debidos al peso o la presión del contenido del tanque, habrá
una penetración completa de la unión y sin socavado.
6.5.2 Unión a tope sujeta a esfuerzos secundarios. Para uniones a tope sujetas a
esfuerzos secundarios, habrá una penetración completa de la unión y sin socavado.
6.5.3 Uniones a traslape. Para uniones de traslape sujetas a esfuerzos secundarios, el
socavado máximo permitido será del 12 ½ por ciento de la hoja más delgada
medido en cada orilla de la soldadura.
Sección 6.6 Limpieza de Soldaduras
El fabricante removerá la escoria o escamas de soldadura, salpicaduras, rebabas y otras
proyecciones filosas o ásperas de una manera que la superficie quede apropiada para la operación
subsiguiente de limpieza y recubrimiento. Los cordones de soldadura no necesitan de cincelado o
esmerilado, siempre que puedan ser limpiados y recubiertos satisfactoriamente.
xxxiv
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
SECCIÓN 7: FABRICACIÓN EN TALLER
Sección 7.1 Enderezado
Al requerir enderezar el material, se efectuará por métodos que no dañarán al acero. El
enderezado menor en frío es permitido. El enderezado en frío puede efectuarse a martillo, o
preferentemente, por rolado o prensado. El calor puede usarse para enderezar deformaciones más
severas.
Sección 7.2 Acabado de las Orillas de las Placas – Obra Soldada
Las orillas de placas que van a ser atornilladas o soldadas, pueden quedar en orilla de
laminación o ser preparadas por cizallamiento, maquinado, cincelado o por corte por oxígeno o
por arco de plasma mecánicamente dirigido.
7.2.1 Corte al oxígeno o arco de plasma. Cuando las orillas de las placas son cortadas
con oxígeno o con arco de plasma, la superficie que se obtiene deberá ser uniforme
y lisa y deberá limpiarse de acumulaciones de escoria antes de soldar. Todo corte
deberá seguir cuidadosamente los lineamientos prescritos.
7.2.2 Cizallamiento. El cizallamiento puede usarse para el material con espesor 3/8
pulgada (9.5 mm) o menos.
Sección 7.3 Rolado.
Las placas y las láminas serán roladas en frío o prensadas para conformarse a la curvatura
del tanque y al procedimiento de montaje.
Sección 7.4 Placas de Doble Curva
Las placas y las láminas que se curvan en dos direcciones, pueden ser prensadas o roladas
en caliente o en frío.
Sección 7.5 Tolerancias de Fabricación.
7.5.1 Tanques con uniones de cuerpo horizontales y bridadas. Las partes fabricadas y
punzonadas para tanques con uniones de cuerpo horizontales bridadas, deberán
cumplir con las dimensiones y tolerancias de API 12B.
7.5.2 Tanques con uniones de cuerpo con traslape horizontal. La tolerancia en el
espaciado de barrenos para tornillos de tanques con uniones de cuerpo con traslape
horizontal, será ± 1/32 pulgada (0.8 mm) entre cualesquiera dos orificios, medido
en plano antes de formar.
Sección 7.6 Recubrimientos
Los tanques atornillados, se suministran con recubrimientos aplicados en fábrica (ver
Sección 10 para los recubrimientos).
Sección 7.7 Embarque
Todo el material será cargado, transportado al sitio, descargado y almacenado de tal
manera que se previene contra daños.
xxxv
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
SECCIÓN 8:
MONTAJE
Sección 8.1 Generales
El fabricante proporcionará las instrucciones para el montaje del tanque, por consiguiente
deberá ser montado de acuerdo con estas instrucciones.
Sección 8.2 Atornillado
Todos los tornillos deben localizarse e instalarse de acuerdo con las instrucciones de
montaje del tanque proporcionado por el fabricante.
Sección 8.3 Empaquetaduras y Selladores
Las empaquetaduras y los selladores o ambos deberán ser suministrados por el fabricante
y colocados entre todas uniones de acuerdo con las instrucciones de montaje. El constructor
ejercerá cuidado en la debida localización e instalación de cualesquiera empaques especiales
(empaques de traslapes, insertos achaflanados y otros) suministrados por el fabricante.
Sección 8.4 Reparación de Recubrimiento
El recubrimiento será visualmente inspeccionado por el constructor y cualquier daño a los
recubrimientos aplicados en fábrica será reparado estrictamente de acuerdo con las
recomendaciones del fabricante (ver Sección 10.2).
Sección 8.5 Limpieza General
Al término del montaje, el constructor, de ser requerido por las especificaciones del
comprador, se hará cargo de todo desperdicio y cualquier otro material extraño causado por las
operaciones y dejará el predio en condiciones tan buenas como cuando se inició el montaje del
tanque.
xxxvi
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
SECCIÓN 9:
INSPECCIÓN Y PRUEBAS
Sección 9.1 Inspección en Taller
9.1.1 Inspección en taller. El comprador puede, si lo especifica, requerir inspección en
taller mediante una entidad comercial de inspección, cuyo costo será pagado por el
comprador. La inspección en taller como mínimo consistirá de una inspección
visual de las prácticas y operaciones de fabricación para determinar el
cumplimiento con esta norma.
9.1.2 Reportes de laminación. De especificarse por el comprador, el fabricante
suministrará copias certificadas de los reportes de laminación. El fabricante
obtendrá copias de todos los reportes de laminación.
9.1.3 Datos de pruebas de espesor de recubrimiento. Cuando así se especifica, el
fabricante suministrará la información certificada de las pruebas del espesor del
recubrimiento.
Sección 9.2 Pruebas
9.2.1 Reparación de fugas. Cualquier fuga encontrada será reparada por el constructor.
Es preferible que la reparación de uniones se haga mientras el nivel de agua esta
arriba del punto en reparación. Vea el preámbulo, Sección III.C, ítem 7), para
recomendaciones en cerrar entradas y llenar el tanque, lo cual no esta cubierto por
esta norma.
9.2.2 Prueba de porosidad del recubrimiento. Cuando así se especifica, se hará la
prueba independiente de detección de porosidad del recubrimiento en las
superficies interiores debajo del nivel del agua, de acuerdo con instrucciones del
fabricante.
Sección 9.3 Drenado del Agua de Prueba
El comprador proporcionará un medio de drenar el agua de prueba con una conexión al
tubo de entrada o de drenado.
Sección 9.4 Desinfección
Independiente de la secuencia empleada para probar el tanque, éste será desinfectado
después de la prueba final y entonces puede el tanque ser llenado con agua potable y puesto en
servicio. La desinfección no será la responsabilidad del constructor o del fabricante a menos que
el comprador especifique otra cosa (ver ANSI/AWWA C652).
xxxvii
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
SECCIÓN 10:
RECUBRIMIENTOS
Sección 10.1 Generales
Los tanques atornillados son fabricados por varios fabricantes de tanques y los recubren
en sus propias plantas y los embarcan a todo el mundo. Los siguientes sistemas genéricos son
representativos de los que están en uso general. Sistemas genéricos equivalentes, para los cuales
documentación consistente de datos de pruebas, historial de servicio e información toxicológica
ha sido proporcionada por el fabricante del tanque, serán considerados para uso como tanques
depósitos bajo las provisiones de esta norma.
Sección 10.2 Reparación del recubrimiento
Será la responsabilidad de cada fabricante de tanques, proporcionar un procedimiento de
reparación y retoque en el campo de los recubrimientos dañados.
Sección 10.3 Recubrimientos Galvanizados
Cuando se van a suministrar recubrimientos galvanizados en caliente, se aplicará metal
zinc apropiado para inmersión en agua potable a las partes del tanque después de la fabricación de
acuerdo con la práctica recomendada por American Hot Dip Galvanizers Association (Asociación
Americana de Galvanizadores de Inmersión en Caliente) en cumplimiento con ASTM A123 y
ASTM A153.
Sección 10.4 Recubrimientos Vidriados
Cuando se proporcionan recubrimientos de vidrio fusionado con acero, los recubrimientos
se aplicarán de acuerdo con las recomendaciones del fabricante. Los recubrimientos vidriados
cumplirán con lo siguiente:
10.4.1 Preparación de superficies. El acero se limpiará de todo aceite y lubricantes. Se
debe remover la escama de laminación y el óxido de la superficie del acero
mediante chorro de abrasivo de acuerdo con PSC SP10 o de baño químico de
acuerdo con PSC SP8.
10.4.2 Recubrimientos.
10.4.2.1 Al acero se le harán aplicaciones de óxido de níquel catalítico cuando
los tanques se fabrican a partir de acero rolado en caliente. El acero
rolado en caliente, es susceptible a escamada que es un defecto del
hidrógeno que puede controlarse mediante aplicaciones de óxido de
níquel catalítico. Tal fondo (premier) es necesario si ambos lados del
acero rolado en caliente recibe vidriado.
10.4.2.2 Recubrimientos vidriados pueden aplicarse por rociado húmedo,
derrame, inmersión o depósito electroforético. El espesor del
recubrimiento será entre 6 milésimas (0.15 mm) y 19 milésimas (0.48
mm).
xxxviii
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
10.4.2.3 El recubrimiento vidriado debe curarse o fusionarse al acero por fuego.
Esto se hace más convenientemente en un horno, pero puede hacerse
mediante calentamiento por inducción o por resistencia. La temperatura
debe superior a los 1,200oF y preferentemente dentro del rango de
1,450oF a 1,600oF.
10.4.3 Inspección. Se inspeccionará el recubrimiento para cualquier defecto visible o
porosidades. Si se encuentran condiciones severas, se debe emplear la prueba de
resistencia de esponja mojada para determinar el alcance de los defectos
microscópicos en las superficies internas del tanque únicamente (Sección 10.9).
Sección 10.5 Recubrimientos de Líquido Termofijo en Suspensión
Cuando se emplean epóxicos de líquido termofijo en suspensión, los recubrimientos serán
aplicados de acuerdo con las recomendaciones del fabricante del tanque. Los recubrimientos
cumplirán con lo siguiente.
10.5.1 Preparación de superficies. La preparación de superficies cumplirá con lo
siguiente.
10.5.1.1 El acero será limpiado a fondo mediante un lavado-enjuagado seguido
inmediatamente por secado con aire caliente.
10.5.1.2 Al acero se le aplicará chorro de abrasivo por ambos lados de acuerdo
con SSPC SP10. El dibujo de anclaje de la superficie tendrá un mínimo
de 1 milésima (0.03 mm).
10.5.2 Recubrimientos. Los recubrimientos se aplicarán de acuerdo con lo que sigue:
10.5.2.1 Dentro de los 30 minutos de la limpieza por chorro de abrasivo (Sección
10.5.1.2), las superficies interiores del tanque recibirán una capa de
epóxico termofijo curado con amina, en estricta concordancia con las
recomendaciones del fabricante.
10.5.2.2 Las superficies exteriores del tanque recibirán una capa de primario
epóxico o equivalente como sea determinado por el fabricante del
tanque.
10.5.2.3 Los recubrimientos interiores y exteriores (Secciones 10.5.2.1 y
10.5.2.2) serán calentadas en horno hasta que tener una condición
pegajosa, con un ligado cruzado térmico parcial.
10.5.2.4 Las superficies interiores del tanque recibirán una segunda capa de
epóxico con curado de amina para un espesor total mínimo de 5
milésimas (0.13 mm) de película seca.
10.5.2.5 Las superficies exteriores del tanque recibirán una capa de acabado de
esmalte acrílico para hornear y quedar curado térmicamente. El espesor
mínimo de la película seca será con un total de 3 milésimas (0.08 mm).
10.5.2.6 Las capas de acabado interior y exterior serán calentadas al horno a
425oF-525oF (218.3oC-273.8oC) durante un mínimo de 10 minutos para
completamente tras ligar térmicamente ambas capas termo fijas.
10.5.2.7 Los recubrimientos exteriores pueden modificarse con acuerdo entre el
comprador y el fabricante del tanque.
xxxix
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
10.5.3 Inspección.
10.5.3.1 Inspección del interior. Una muestra representativa de las superficies
recubiertas interiores será inspeccionado y aceptada por el fabricante
del tanque antes del embarque. La inspección incluirá una prueba no
destructiva del espesor en milésimas (Mikrotest o igual), un prueba de
detección de porosidades (Tiker Razor o igual), y una prueba de
solvente metilo etilo ketona (MEK) consistente en 20 pasadas o igual.
10.5.3.2 Inspección del exterior. Una muestra representativa de las superficies
recubiertas exteriores, será inspeccionada aceptada por el fabricante del
tanque antes de su embarque. La inspección incluirá una prueba no
destructiva del espesor en milésimas (Mokrotest o igual).
Sección 10.6 Recubrimientos con Polvo Termofijo
Cuando se emplean recubrimientos de polvo fijación térmica, los recubrimientos se
aplicarán de acuerdo con las recomendaciones del fabricante. Los recubrimientos de polvo de
fijación térmica cumplirán con lo siguiente.
10.6.1 Preparación de superficies. Se aplicará chorro de granilla de acero en todos sus
lados de acuerdo en SSPS SP10.
10.6.2 Aplicación. El recubrimiento se aplicará de acuerdo con lo siguiente.
10.6.2.1 Después de limpiar con el chorro de granilla de acero, las superficies
interiores y exteriores serán cubiertas con un recubrimiento en polvo
mediante una aplicación electrostática.
10.6.2.2 El polvo seco se depositará de manera de obtener una película seca con
espesor mínimo de 3 milésimas.
10.6.2.3 Las superficies serán curadas al horno de acuerdo con la norma de
práctica y especificaciones del fabricante del recubrimiento en polvo.
10.6.3 Inspección.
10.6.3.1 Inspección de interiores. Una muestra representativa de las superficies
interiores recubiertas será inspeccionada y aceptada por el fabricante
del tanque antes de su embarque. La inspección incluirá una prueba no
destructiva de espesor en milésimas de pulgada (Mikrotest o igual),
una prueba de porosidad (Tinker Razor o igual) y una prueba de
solvente consistente en 20 pasadas con metiletilquetona (MEK).
10.6.3.2 Inspección de exteriores. Una muestra representativa de las superficies
exteriores recubiertas será inspeccionada y aceptada por el fabricante
del tanque antes de su embarque. La inspección incluirá una prueba no
destructiva de espesor en milésimas de pulgada (Mikrotest o igual), una
prueba de porosidad (Tinker Razor o igual) y una prueba de solvente
consistente en 20 pasadas con metiletilquetona (MEK).
Sección 10.7 Identificación de partes
A todos los componentes del tanque se les marcará con un número de parte para facilitar
el montaje. A falta de esto, se puede emplear la práctica establecida por el fabricante del tanque.
xl
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
Sección 10.8 Protección
Todas las piezas recubiertas serán protegidas contra daños durante el embarque.
Sección 10.9 Prueba de Porosidades
Todas las pruebas de porosidades serán no destructivas y emplearán un medidor de
corriente directa CD y un dispositivo de esponja mojada. El voltaje máximo del medidor será de
67.5 Volts. La esponja será inmersa en agua de la llave como se requiera para mantenerla
uniformemente húmeda, no escurriendo ni seca. No se empleará ningún aditivo de “conducción”
o “surfactante” en el agua de la llave. Consulte las recomendaciones del fabricante del tanque
para la colocación, prueba y operación del medidor por un técnico capacitado.
xli
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
SECCIÓN 11: DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE LA BASE
Sección 11.1 Requerimientos Generales
Las cimentaciones son importantes porque los asentamientos desiguales cambian los
esfuerzos de distribución de la estructura y pueden ser causa de fugas o alabeo de las placas.
11.1
Planos de cimentación. El fabricante (o el constructor) no son requeridos a
suministrar planos de cimentación a menos que lo especifique el comprador. Si el
comprador requiera planos de cimentación al fabricante o al constructor, vea
Sección II.D y III.C del prefacio para información adicional. De requerirse
tornillos de anclaje, serán diseñados y suministrados por el fabricante.
11.1.2 Colocación de las bases. Las bases serán colocadas por el comprador o el
constructor (ver prefacio, Sección II.D y III.C). La tierra en derredor del
cimiento será mejorada lo suficiente para permitir trabajos eficaces durante el
montaje del tanque y para prevenir encharcamiento de agua en el área de
base. La cara superior de la base será ubicada precisamente a la altura debida.
11.1.3 Carga por agua. La carga por agua como se define en Sección 3.2.2, será
considerada como carga viva como definido por ACI 318 (ver Sección 11.6).
Los factores apropiados para todas las cargas vivas serán utilizados en el
diseño de la cimentación.
Sección 11.2 Capacidad de Carga del Suelo
El comprador especificará la carga permisible del suelo, usando un factor de seguridad
apropiado (Sección 11.3). Sin embargo, en ningún caso la carga especificada excederá la que
causaría asentamientos intolerables e afectar la integridad estructural del tanque.
11.2.1 Estudio del suelo. El comprador proporcionará un estudio de mecánica (o
geotecnia) del suelo para determinar lo siguiente.
1. La presencia o la ausencia de roca, excavación vieja o relleno.
2. Si el sitio es apropiado en donde construir la estructura.
3. La clasificación de estratificación del suelo, después de muestreo apropiado.
4. El tipo de base requerida para el sitio.
5. El nivel del agua freática, y si se requiere achicar el agua.
6. La capacidad de carga del suelo, y la profundidad a la cual desplantar la base.
7. Que si se va a requerir pilotes para soportar las bases y la longitud de tales
pilotes.
8. Los niveles del terreno existente y de otras características topográficas que
puedan afectar el diseño o la construcción de la base.
9. La homogeneidad y lo comprimible de los suelos a lo ancho del sitio del
tanque, para que pueda evaluarse la posibilidad de asentamiento total y
diferencial de la estructura.
xlii
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
Sección 11.3 Factor de Seguridad
Los siguientes factores mínimos de seguridad deberán usarse para determinar la carga
permisible del suelo. La capacidad de carga última deberá basarse en principios firmes de
ingeniería geotécnica. Ver el prefacio, Sección III.C, ítme 10, para información adicional.
11.3.1 Columnas de agua y tanques depósitos. Se empleará un factor de seguridad de 3,
basado en la capacidad de carga última calculada cuando se toman en cuenta todas cargas directas
y de viento.
11.3.1.1 Se empleará un factor de seguridad de 2.25, basado la capacidad última calculada
cuando se consideran todas las cargas directas y sísmicas.
Sección 11.4 Bases
Todo tanque será soportado sobre un anillo de concreto, losa de concreto o berma granular
estructuralmente compactada según especifique el comprador. La cara superior de la base estará a
un mínimo de 6 pulgadas (152.4 mm) arriba del nivel del terreno, a menos que el comprador
especifique diferente. Los tanques que requieren de tornillos de anclaje, serán soportados sobre
un anillo de concreto o una losa de concreto.
11.4.1
Tipos de bases. La base del tanque será una de los tipos siguientes.
11.4.1.1
Tipo 1. Ttanques soportados sobre anillos de concreto. Se proporcionará una
capa de arena o de piedra fina con espesor mínimo de por lo menos 3 pulgadas
(76.2 mm) encima del terreno debajo del fondo del tanque. Se rellenará un
espacio de 1 pulgada mínimo entre el fondo del tanque y la cara superior del
anillo de concreto, mediante un mortero a prueba de encogimiento o un mortero
de cemento-arena en proporción 1:1.5. El mortero llenará todo el espacio debajo
del tanque desde la orilla exterior del fondo del tanque hasta la capa de arena.
En ningún caso el mortero tendrá un ancho menos de 6 pulgadas. Los materiales
y la mano de obra para aplicar el mortero será suministrada por el constructor.
En lugar de mortero debajo del cuerpo, el cuerpo podrá ser soportado sobre un
relleno de uniones hecho de fibra de caña con espesor mínimo de ½ pulgada
(12.7 mm) que reúna los requerimientos de la ASTM D1751 y si la base debajo
del cuerpo cumple con las tolerancias de Sección 11.6.1.
11.4.1.2 Tipo 2. Tanques soportados por losas de concreto. Se proporcionará una
capa de arena o de piedra fina con espesor mínimo de por lo menos 1 pulgada
(25.4 mm) entre el fondo plano del tanque y la losa de concreto. En lugar de
mortero debajo del cuerpo, el cuerpo podrá ser soportado sobre un relleno de
uniones hecho de fibra de caña con espesor mínimo de ½ pulgadas (12.7 mm)
que reúna los requerimientos de la ASTM D1751. El cuerpo de tanque será
soportado con mortero o, como alternativa, con rellenador de uniones si la base
debajo del tanque cumple con las tolerancias de Sección 11.6.1. Luego de
aplicar el mortero, un espacio mínimo de 1 pulgada (25,4 mm) entre el fondo
del tanque y la cara superior de la losa de concreto deberá llenarse con un
mortero que no encoge o un mortero cemento-arena con proporción 1:1.5. El
mortero rellenará todo el espacio debajo del tanque desde la orilla exterior del
fondo del tanque hasta la capa de arena. En ningún caso el ancho del mortero
xliii
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
colocado debajo del fondo de tanque podrá ser menos de 6 pulgadas (152.4
mm). La cara superior de la base deberá saturarse a fondo con agua antes de
colocar el mortero. Los materiales y la mano de obra para colocar el mortero
serán suministrados por el constructor.
NOTA: Cuando se emplea un anillo base de acero en conjunto con una losa de
concreto, no se requiere de mortero ni sellador de uniones de fibra (ver Sección
11.4.1.6 para bases Tipo 6).
11.4.1.3
Tipo 3. Tanques dentro de anillos de concreto. Los tanques podrán ser
colocados encima de una capa dentro de un anillo de concreto. La capa
consistirá de un mínimo de 6 pulgadas (152.4 mm) arena o piedra fina. El
interior del anillo de concreto quedará con un mínimo de ¾ pulgada (19 mm)
fuera de las placas del fondo. Se debe proveer drenaje adecuado desde adentro
del anillo de concreto.
11.4.1.4 Tipo 4. Tanques soportados sobre berma granulosa. La berma será de piedra
o grava de granulometría bien controlada. La berma se extenderá un mínimo de
3 pies (0.9 m) afuera del cuerpo del tanque y a partir de ahí tener gradiente
máximo de 1:1.5. La berma debajo del cuerpo estará a nivel dentro de ± 1/8
pulgada (3.2 mm) en cualquier circunferencia de 10 pies (0.9 m) y dentro de
± 1/2 pulgada (12.7 mm) en la circunferencia total. Se proporcionará
protección adecuada para asegurar contra deslave de la base.
11.4.1.5 Tipo 5. Tanques soportados por bermas granulosas con anillos de
contención de acero. La berma será de piedra o grava de granulometría
controlada. La berma se extenderá hasta el anillo de contención de acero. El
tamaño y el recubrimiento del anillo de contención se especificará por el
comprador y tendrá un mínimo de 12 pulgadas (302.8 mm) desde el cuerpo o a
una distancia suficiente para asegurar la estabilidad de la berma debajo del
cuerpo en el evento de que sea removido anillo de acero de contención. La
berma debajo del cuerpo estará a nivel dentro de ± 1/8 pulgada (3.2 mm) en
cualquier circunferencia de 10 pies (0.9 m) y dentro de ± ½ pulgada (12.7 mm)
en la circunferencia total.
11.4.1.6
Tipo 6. Tanques con un anillo base de asiento ahogada en la losa de
concreto. El anillo base de asiento será soportado sobre una zapata circular de
concreto antes de vaciar el concreto de la losa. Se proporcionará un claro de 3
pulgadas (76.2 mm) mínimo entre la cara superior de la losa y el fondo del
anillo base. La guarnición al exterior tendrá un ancho mínimo de 8 pulgadas
(203.2 mm) y su cara superior estará a nivel dentro de ± 1 pulgada con la cara
superior de la losa. Se adherirá como mínimo una barrera contra agua dentro
de la superficie del anillo base de asiento a una distancia mínima de 2
pulgadas debajo de la cara superior de la losa. Se empleará acero de refuerzo
contra encogimiento en la losa adyacente al interior y el exterior del anillo
base de asiento de acuerdo con ACI 318. Para losas de concreto sobre el
terreno, el fabricante proporcionará las especificaciones de preparación del
xliv
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
material de sub-base, si así es requerido por el las especificaciones del
comprador (ver prefacio, Sección III.C, ítem 11).
11.5
Diseño en Detalle de Bases
11.5.1
Altura sobre el terreno. Las caras superiores de las bases de concreto tendrán un
mínimo de 6 pulgadas (152.4 mm) arriba del nivel adyacente, a menos que el
comprador lo especifique diferente.
Profundidad mínima de las bases. La profundidad mínima de las bases se
determinará según la Figura 3. La profundidad de penetración de congelación
extrema en la Figura 3 será la profundidad mínima de la base debajo del nivel del
suelo. La profundidad de las bases se incrementará en esas localidades donde el
suelo u otros factores son favorables para la penetración honda de congelación y
reducirse para pilastras que descansan sobre roca. Consulte los registros de
penetración extrema de congelación en el área circulada de la Figura 3. Eel suelo
expansivo o los requerimientos de capacidad de carga podrían determinar las
profundidades mayores. La profundidad mínima será de 12 pulgadas (304.8 mm).
11.5.2
Consulte los
registros
locales para
esta área
Kilómetros
Figura 3 Penetración extrema de congelación-pulgadas (basadas en promedios estatales)
xlv
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
11.5.3 Tamaños de caras superiores. Las caras superiores de las bases se proyectarán al
menos 3 pulgadas más allá del cuerpo del tanque. En aplicaciones de anillo base, la
cara superior de la base deberá proyectarse un mínimo de 8 pulgadas (203 mm)
más allá del cuerpo del tanque. La esquina de la cara superior quedará redondeada
o terminada con un chaflán apropiado. Cuando se requieren tornillos de anclaje, las
bases se extenderán cuando menos 9 pulgadas (228.6 mm) más allá del cuerpo del
tanque.
11.5.4 Bases con pilotes. Si se requiere una base soportada por pilotes, el comprador
especificará el tipo de pilote y la profundidad debajo del nivel del terreno para
emplearse para cotizar y diseñar las capacidades para las cargas vivas y muertas,
incluyendo el peso de todo el suelo arriba de la cimentación, y para cargas vivas y
muertas combinadas con cargas de viento o sísmicas o ambas.
11.6
Concreto: Diseño, Materiales y Construcción
El diseño de las bases de concreto, las especificaciones del cemento y agregado, y el
mezclado y colocado del agregado será de acuerdo con ACI 318, excepto sea modificado
por acuerdo entre el comprador y el constructor.
11.6.1 Tolerancias en las bases de concreto. Anillos de concreto y losas, después de
colocar mortero o antes de colocar el rellenador de fibra de caña para uniones,
estará a nivel dentro de ± 1/8 pulgada (3.08 mm) dentro de cualquier
circunferencia de 30 pies (9.1 m) debajo del cuerpo. La nivelación en la
circunferencia no variará más de ± 1/4 pulgada (6.4 mm) referida a un plano
establecido. La tolerancia en concreto vaciado antes de aplicar mortero deberá ser
± 1 pulgada (25.4 mm).
11.6.2 Acabado. Las porciones superiores de las bases, hasta un nivel 6 pulgadas (152.4
mm) debajo del nivel propuesto de suelo, serán terminadas a un acabado liso tipo
cimbra de acuerdo con ACI 301. Cualquier pequeño hueco podrá taparse con
mortero tan luego que sea posible después de retirar la cimbra.
11.6.3 Tornillos de anclaje. Es responsabilidad del constructor, colocar los tornillos de
anclaje dentro de ¼ pulgada (6.35 mm) del trazado del fabricante, de diseño de los
tornillos de anclaje.
11.6.4 Anillo de fijación de la base. Si se requiere un anillo de fijación de la base, es la
responsabilidad del constructor nivelar el anillo de fijación dentro de 1/16
pulgada (1.54 mm) de nivelado y concéntrico dentro de ¼ pulgada (6.35 mm). El
constructor localizará el anillo de fijación de la base de acuerdo con el diseño del
fabricante.
11.7 Relleno
Para tanques con base de anillo de concreto, toda la capa vegetal, materia orgánico
y material no deseable dentro del anillo de concreto será retirado y repuesto por un
relleno controlado con capacidad de carga especificado por el diseñador de la base.
Los suelos naturales y el relleno con capacidad de carga dentro del anillo será
xlvi
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
capaz de soportar el fondo del tanque sin asentamiento general ni asentamiento
reducido que pudiera causar falla del fondo del tanque adyacente al anillo.
11.7.1 Material y compactación. El relleno con capacidad de carga será material adecuado
no congelado y compactado en capas horizontales uniformes hasta alcanzar el
grado de compactación requerido por el diseño de la base. La carga por agua y la
altura del anillo se tomarán en cuenta al determinar el grado de compactación.
11.7.2 Protección de tuberías. Se proporcionará protección para tuberías de acuerdo con
la Figura 4, salvo que condiciones locales dicten el empleo de más o menos
protección.
Kilómetros
Figura 4 Profundidad recomendada para protección de tuberías arriba del lomo de la
tubería, en pies
xlvii
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
SECCIÓN 12: DISEÑO SÍSMICO DE TANQUES CON FONDO PLANO
PARA ALMACENAMIENTO DE AGUA
Sección 12.1 Generales
12.1.1 Aplicabilidad. Esta sección se empleará como está prescrito en la Sección 3.2.5.
12.1.2 Forma para tabulación de datos sísmicos. Se incluye en la Sección 12.7 una
forma simple para tabulación de datos sísmicos para empleo por el comprador. Le
sigue un ejemplo para demostrar el empleo de la forma. La forma de tabulación
para datos sísmicos será completada por el comprador.
12.2 Consideraciones del Diseño Sísmico
12.2.1 Método de masa efectiva. El diseño de tanques de fondo plano soportados sobre el
suelo, reconoce la reducción de la carga sísmica debido a la agitación de líquido
contenido. Este procedimiento es conocido como el método de masa efectiva. Vea
las referencias en la Sección 12.8 para detalles de este método de diseño.
12.2.2 Tanques anclados y tanques no anclados. Tanques de fondo plano pueden
estar anclados o sin anclas para resistir terremotos. *
12.2.2.1 Los tanques anclados podrían estar sujetos a desgarre del cuerpo,
si no se diseñan apropiadamente. Se debe poner cuidado para
asegurar que accesorios de fijación al tanque de los tornillos de
anclaje sean más resistentes que los tornillos. La experiencia
demuestra tanques anclados debidamente diseñados retienen
mayor resistencia de reserva a sobrecargas sísmicas que tanques
sin anclar. El anclaje se diseñará de manera que los tornillos de
anclaje cedan antes que los accesorios de fijación al cuerpo.
12.2.2.2 La resistencia sísmica de un tanque sin anclar, esta relacionada
con la relación altura-diámetro de la estructura.
Sección 12.3 Cargas Sísmicas de Diseño
Las siguientes cargas de diseño se basan en una probabilidad consistente de movimientos
sísmicos en los Estados Unidos. Se ha incluido un factor de uso basado en el uso y la importancia
del tanque. Los esfuerzos permisibles de esta sección se aplican únicamente a condiciones de
carga, las cuales incluyen cargas sísmicas definidas en esta norma. La carga estática y las
condiciones del viento son cubiertas por la Sección 3. Los esfuerzos permisibles para los tornillos
de anclaje se conformarán a los esfuerzos de la AISC (ASD).
12.3.1 Procedimiento de masa efectiva. El procedimiento de masa efectiva considera dos
modos de respuesta, el tanque y su contenido: (1) la respuesta amplificada de alta
frecuencia al movimiento en tierra del cuerpo del tanque y el techo conjuntamente
*
Si se emplea un diseño de tanque sin anclaje, el ancho anular engrosado del fondo máximo (en dirección radial) que se emplee
para resistir el volteo se limitará al 7 por ciento del radio del tanque. Para el espesor máximo anular del fondo, vea Sección
12.3.3.2. El tanque debe ser anclado si cumple con estos criterios.
xlviii
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
con una porción del contenido del tanque que se mueve al unísono con el cuerpo, y
(2) la respuesta amplificada de baja frecuencia de una porción del contenido
líquido en el modal de agitación. El diseño requiere la determinación de la masa
hidrodinámica asociada con cada modal y la fuerza lateral y el momento de volteo
aplicados al cuerpo como resultado de la respuesta de las masas al movimiento
lateral de suelo.
El cortante y el momento de volteo debidos a fuerzas sísmicas aplicados al fondo del
cuerpo, serán determinados de acuerdo con las siguientes fórmulas:
Cortante de la base:
VACT =
18ZI
[0.14(Ws + Wr + Wl ) + SC1W 2]
Rw
Momento de volteo:
18ZI
M =
[0.14(WsXs + WrHt + W 1 X 1) + SW 2 X 2C 2]
Rw
(Ec 15)
(Ec 16)
Donde:
VACT = cortante lateral real, en libras
M = momento de volteo aplicado al fondo del cuerpo del tanque, pies-libras o alguna otra
unidad consistente
Z = coeficiente de zona, de la Figura 5 y la Tabla 3
I = factor de uso, de la Tabla 6
Rw = coeficiente de reducción esfuerzo, de la Tabla 4
Ws = peso total del fondo del tanque y sus complementos significativos, en libras. El fondo
no se incluirá en el cálculo del momento de volteo en la Ecuación 16
Wr = el peso total del techo del tanque (incluyendo armadura y charnela) más las cargas
permanentes, si las hay, según sea especificado por el comprador, en libras.
Únicamente esa porción del techo que se apoya en el cuerpo se considerará para el
momento de volteo en Ec 16
Ht = altura total del cuerpo del tanque, en pies
W1 = peso de la masa efectiva del contenido del tanque que se mueve al unísono con el
cuerpo del tanque, en libras (Sección 12.3.2)
X1 = altura desde el fondo del cuerpo de tanque al centroide de la fuerza lateral sísmica
aplicada a W1, en pies (Sección 12.3.2)
S = factor de amplificación del sitio tomado de la Tabla 5. Se supone sea 1.5 a menos que
el comprador especifique diferente.
W2 = peso de la masa efectiva del primer modal del contenido agitado en la parte
superior del tanque, en libras (Sección 12.3.2)
X2 = altura desde el fondo del cuerpo del tanque hasta el centroide de la fuerza sísmica
lateral aplicada a W2, en pies (Sección 12.3.3)
C1 se determina como sigue:
Para la condición donde Tw <4.5 segundos:
1
(Ec 16a)
C1 =
6Tw
xlix
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
Tabla 3 Coeficiente de zona (Z)
Coeficiente de Zona
Zona*
1
2A
2B
3
4
*Para determinar la zona, vea Figura 5.
Z
0.075
0.15
0.20
0.30
0.40
Tabla 4 Coeficiente de reducción de fuerza
Coeficiente de Reducción de Fuerza
Rw
Estructura
Tanque de fondo plano anclado
Tanque de fondo plano sin anclar
4.5
3.5
Reproducido del Uniform
Building CodeTM. Copyright
1997, con el permiso del
publicante, el International
Conference of Bulding Officials
Zona “0” indica que no se requiere diseño sísmico
Figura 5 Mapa de zonas sísmicas para determinar coeficiente de zona de la Tabla 3
l
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
Tabla 5 Factor S de ampliación de sitio
Tipo de Perfil de Suelo
A
B
C
D
____________________________________
Factor de Amplificación de Sitio*
1.0
1.2
1.5
2.0
____________________________________________________________________________
*Lo siguiente es una explicación para determinar el factor de amplificación de sitio, que será suministrado por el comprador. Los
efectos del sitio sobre la respuesta del tanque se establecerán en base de los siguientes cuatro factores de perfil del suelo:
1.
Perfil de Suelo Tipo A es un perfil con:
a. piedra de cualquier característica, esquística o cristalina en naturaleza. Tal material puede caracterizarse por
una velocidad de onda cortante mayor a los 2,500 pies/segundo (760 metros /segundo).
b. Condiciones de suelo macizo donde la profundidad del suelo es menor a los 200 pies (61 m) y los tipos de
suelo encima de la roca son depósitos de arenas, gravas o arcillas consistentes.
2.
Perfil de Suelo Tipo B es un perfil con condiciones profundas con faltas de cohesión o de arcilla dura, incluyendo sitios
donde la profundidad del suelo excede los 200 pies (61) y los tipos de suelo encima de la roca son depósitos estables de
arenas, gravas o arcillas duras.
3.
Perfil de Suelo Tipo C es un perfil con arcillas blandas a medio duras y arenas caracterizados por 30 pies (9.1 m) o más
de arcilla blanda a medio dura con o sin capas intermedias de arena u otros suelos faltos de cohesión.
4.
Perfil de Suelo Tipo D es un perfil conteniendo más de 40 pies (12.2 m) de arcilla blanda caracterizada por una onda de
velocidad cortante menos que 500 pies/segundo (152.4 m/segundo).
En lugares donde no se conoce el perfil del suelo en suficiente detalle para determinar el tipo de perfil de duelo, se
asumirá el tipo C de perfil de suelo.
Tabla 6 Factor de utilización I*
1.25
Suministro único
Protección contra incendio
Suministro múltiple y protección contra incendio
______________________________________________________________________________
1.0
Suministro múltiple y sin protección contra incendio
*Se empleará I = 1.25, salvo sea especificado diferente por el comprador
Para la condición en que Tw ≥ 4.5 segundos:
C1 =
0.75
2
Tw
:
(Ec 16b)
Tw = el primer período de la agitación superior, en segundos, que se determina como
sigue:
Tw = K p D1 / 2
(Ec 16c)
li
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
Donde:
Kp = factor de la Figura 6 para la relación del diámetro del tanque, en pies,
para una profundidad máxima de agua, D/H, o algunas otras unidades
consistentes
D = el diámetro del tanque, en pies
Figura 6 Curva para obtener el factor Kp para la relación D/H
NOTA: El momento de volteo determinado por esta fórmula es el que se aplica
únicamente al fondo del cuerpo. La base del tanque esta sujeta a un momento de volteo adicional
debido al desplazamiento del contenido del tanque. Esto podría tenerse en cuenta en el diseño de
algunas bases, tales como losas de concreto soportadas por pilotes.
12.3.2 Masa efectiva del contenido del tanque.
12.3.2.1 El peso de la masa efectiva del contenido del tanque que se mueve al unísono con el
cuerpo del tanque W1 (Ec 15 y 16) y el peso de la masa efectiva del contenido del
primer modal de agitación superior W2 (Ec 15 y 16) puede determinarse multiplicando
WT (Ec 17) por los radios W1/WT y W2/WT, respectivamente. Estas relaciones pueden
obtenerse de la Figura 7 para la relación D/H,
Donde:
WT = el peso total del contenido del tanque, en libras. Este valor se determina
mediante la fórmula
⎛ πD 2 ⎞
⎟⎟ = 49GHD2
WT = 62.4GH ⎜⎜
⎝ 4 ⎠
Donde:
D = el diámetro del tanque, en pies
H = profundidad máxima de agua dentro del tanque, en pies
G = peso específico (1.0 para agua)
lii
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
(Ec 17)
12.3.2.2 Las alturas X1 y X2 (Ec 16), desde el fondo del cuerpo del tanque hasta los centroides de
las fuerzas laterales sísmicas aplicadas a W1 y W2 (Ec 16) pueden determinarse
multiplicando H por las relaciones X1/H y X2/H, respectivamente. Estas relaciones
pueden obtenerse de la Figura 8 para la relación D/H.
12.3.2.3 Las curvas de Figuras 7 y 8 se basan en una modificación de ecuaciones en “Nuclear
Reactors and Earthquakes” (Reactores Nucleares y Terremotos) (ver Sección 12.8,
referencia 1). Brazos de momento X1 y X2 son válidos para tanques soportados por
anillos de concreto. Para tanques soportados por losas de concreto, vea la referencia 1
para momento de volteo adicional. Como alternativa, W1, W2, X1 y X2 pueden
Figura 7 Curvas para obtener factores W1/WT y W2/WT para la relación D/H
liii
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
Figura 8 Curvas para obtener los factores X1/H y X2/H para la relación D/H
determinarse por otros procedimientos analíticos basados en la características
dinámicas del tanque. Cuando se emplean espectras * de respuesta, la aceleración de
las dos masas reemplazará el coeficiente sísmico como sigue:
18 ZI
⎡ ( Ai ) ⎤
, reemplaza a (0.14)
(en ges)
Aimpulsivo ' ⎢
⎥
Rw
⎣ RF ⎦
18ZIC 1S
⎡ ( Ac ) ⎤
, reemplaza a
(en ges)
Aconvectiva’ ⎢
⎥
Rw
⎣ RF ⎦
Donde:
g = aceleración debida a la gravedad, la cual es 32.2 pies/segundo2
RF = factor de reducción (vea Sección 12-4-1)
La velocidad espectral se relaciona con la aceleración convectiva como sigue:
Sv = 5.125AcTw, en pies/segundo
(Ec 18)
o
*
Cuando se ubican tanques en una zona de falla activa capaz de generar un terremoto máximo creíble de magnitud 7.9 Richter o
mayor, se debe dar consideración a desarrollar una espectra de respuesta para el sitio.
liv
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
Sv = 92.25
C 1ZISTw
, en pies/segundo
Rw
(Ec 19)
Donde:
Sv = velocidad espectral, en pies por segundo
Ai = aceleración impulsiva, en g, determinada a partir del espectro de respuesta
Ac = aceleración convectiva, en g, determinada a partir del espectro de respuesta
Tw = el período de onda del primer modal de agitación superior, en segundos
Los demás símbolos se definieron anteriormente en Sección 12.3.1.
12.3.3 Resistencia al volteo
12.3.3.1 La resistencia al momento de volteo en el fondo del cuerpo podría provenir del peso del
cuerpo del tanque, el peso de la reacción sobre el cuerpo, Wrs y por el peso de una porción
del contenido del tanque adyacente al cuerpo para tanques sin anclaje, o por el anclaje del
cuerpo del tanque. Para tanques sin anclaje, la porción del contenido que se puede emplear
para resistir el volteo depende del ancho del anillo de fondo. El anillo puede ser un anillo
separado o una extensión de la placa del fondo si el espesor requerido no excede el
espesor del fondo. El peso del anillo que se levanta de la base se determinará mediante la
fórmula
wL = 7.9tb σyHG ≤ 1.28 HDG
(Ec 20)
Donde:
wL = peso máximo del contenido del tanque por pie de circunferencia que puede usarse
para resistir el momento de volteo del cuerpo, en libras por pie. Se aplica Ec 20 si se
emplea o no un anillo engrosado.
tb = espesor del anillo de fondo, en pulgadas
σ y = cedencia mínima especificada del anillo de fondo, en libras por pulgada cuadrada
H = profundidad máxima del agua, en pies
G = peso específico (1.0 para agua)
D = diámetro del tanque, en pies
12.3.3.2 El anillo de fondo puede ser de espesor mayor que el anillo de fondo del cuerpo, pero el
espesor tb que se emplea para calcular la estabilidad sísmica, no excederá el espesor del
anillo inferior del cuerpo. Cuando el anillo de fondo es más grueso que el resto del fondo,
el ancho total del anillo de fondo será igual o mayor que el que se determina con la
fórmula
L ≥ 0.216tb
σy
HG
≤ 0.035D , en pies
(Ec 21)
Donde:
L = ancho total del anillo de fondo medido desde el interior del cuerpo, en pies,
pero no excederá 0.035D
NOTA: Si L excede a 0.035D, el tanque debe anclarse.
lv
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
Los demás símbolos se definieron anteriormente en esta sección, bajo la Ecuación 20.
12.3.4 Compresión del cuerpo en tanques sin anclar.
12.3.4.1
El esfuerzo longitudinal máximo de compresión del cuerpo en el fondo del cuerpo
cuando no hay fuerza de levantamiento se determinará mediante la fórmula
⎛
σc = ⎜⎜ wt +
⎝
1.273M ⎞⎟ 1
(psi)
⎟
D 2 ⎠ 12ts
(Ec 22)
Estos términos se definen en esta sección, bajo las Ecuaciones 16, 17 y 25.
NOTA: No hay esfuerzo de levantamiento cuando la cantidad que resulta de la Ec 23 es
igual o menor a 0.785.
M
≤ 0.785
D 2(wt + wL )
(Ec 23)
12.3.4.2
El esfuerzo máximo de compresión longitudinal del cuerpo en el fondo del cuerpo
donde hay levantamiento se determinará mediante la fórmula
⎤
⎡
⎥
⎢
wt + w L
1
⎢
(psi)
σc =
− wL ⎥
⎥ 12ts
⎢
⎛
⎞
M
⎟⎟2.3
⎥
⎢ 0.6070 − 0.18667⎜⎜ 2
⎥⎦
⎢⎣
⎝ D (w t + w L ) ⎠
(Ec 24)
NOTA: Hay esfuerzo de levantamiento limitado cuando la Ecuación 25 da un valor mayor que
0.785 pero igual o menor a 1.54.
0.785 <
M
≤ 1.54
D (ωt + ωL )
2
)Ec 25)
Cuando la Ecuación 25 da un valor mayor que 1.54, el anillo de fondo debe tener mayor espesor
(espesor máximo = ts) o se debe anclar el tanque. Con aumentar el espesor del anillo de fondo, la
intención es la de no obligar un engrosamiento del anillo inferior del cuerpo, induciendo un
cambio brusco en el espesor en el cuerpo, más bien para establecer un límite en el espesor del
anillo basado en el diseño del cuerpo.
En las Ecuaciones 22, 23, 24 y 25:
σc = esfuerzo máximo de compresión longitudinal del cuerpo, en libras por
pulgada cuadrada
ts = espesor del anillo inferior del cuerpo, en pulgadas
lvi
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
ωt = peso del cuerpo del tanque y una porción del techo que reacciona sobre el
cuerpo del tanque, en libras por pie de la circunferencia, determinado por la
fórmula
Ws
(Ec 26)
ωt =
+ ωrs
πD
ωrs = carga del techo actuando sobre el cuerpo en libras por pie de la
circunferencia del cuerpo. Únicamente se incluirán cargas permanentes del techo. Carga
viva del techo no se incluirá.
Los demás símbolos fueron previamente definidos en esta sección.
NOTA: El esfuerzo máximo de compresión longitudinal del cuerpo σc debe ser
menor que el esfuerzo de terremoto σe , que se determina de acuerdo con Sección
12.3.7.4.
12.3.5 Compresión del cuerpo y las cargas de anclaje. Cuando se requiere un tanque anclado, se
determinará el esfuerzo máximo longitudinal de compresión en el fondo del cuerpo
mediante Ec 22. La carga de tensión del anclaje se determina como sigue:
⎡1.273M ⎤
TB = S L ⎢
2
⎥⎦ − ωt
⎣ D
Donde:
(Ec 27)
TB = tensión del anclaje, en libras
SL = espaciado del anclaje, en pies
Los otros símbolos han sido previamente identificados en esta sección.
B
12.3.6 Esfuerzos de tensión de anillo hidrodinámico sísmico. Los esfuerzos de tensión de anillo
hidrodinámico sísmico se determinarán mediante las fórmulas siguientes.
1. Cuando no se especifica la aceleración vertical,
σs = ( Ni + Nc ) / t
(Ec 28)
para D/H ≥ 1.333:
2
⎡Y
D⎞
⎡ ZI ⎤
⎛Y ⎞ ⎤
⎛
Ni = 11.35⎢
GDH ⎢ − 0.5⎜ ⎟ ⎥ tanh ⎜ 0.866 ⎟
⎥
H⎠
⎝
⎣ Rω ⎦
⎝ H ⎠ ⎥⎦
⎢⎣ H
(Ec 29)
Para D/H < 1.333 y Y<0.75D:
2
⎡ Y
⎡ ZI ⎤
⎛ Y ⎞ ⎤
2
− 0.5⎜
Ni = 6.98⎢
GD ⎢
⎟ ⎥
⎣ Rω ⎥⎦
⎝ 0.75 D ⎠ ⎥⎦
⎢⎣ 0.75 D
Para D/H < 1.333 y Y ≥ 0.75D:
lvii
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
(Ec 30)
⎡ ZI ⎤
Ni = 3.50 ⎢
GD 2
⎥
⎣ Rω ⎦
Para todos los valores de D/H:
(Ec 31)
⎡ ZI ⎤
⎡ 3.68( H − Y ) ⎤
17.55⎢
C1SGD 2 cosh ⎢
⎥
⎥
D
⎣ Rw ⎦
⎣
⎦
Nc =
⎡ 3.68 H ⎤
cosh ⎢
⎣ D ⎥⎦
(Ec 32)
2. Cuando se especifica la aceleración vertical,
σs =
N i2 + N c2 + ( N h a v )
2
t
(Ec 33)
Donde:
σ s = esfuerzo de aro hidrodinámico, en libras por pulgada cuadrada
Ni = fuerza de impulso de aro, en libras por pulgada* de altura del cuerpo, en el
punto de diseño
Nc = fuerza convectiva de aro, en libras por pulgada * de altura del cuerpo, en el punto
de diseño.
Nh = fuerza hidrostática, en libras por pulgada de altura de cuerpo, en el punto de
diseño
= 2.6GYD
(Ec 33a)
av = aceleración vertical (decimal). Este valor será tres cuartas partes de la aceleración
de impulso, a menos se especifique diferente
t = espesor del anillo del cuerpo bajo consideración, en pulgadas (milímetros)
Y = distancia desde la superficie del fluido, en pies (positivo abajo) hasta el fondo del
anillo o el punto de diseño bajo consideración
Los demás símbolos han sido definidos previamente en esta sección.
Los esfuerzos de tensión hidrodinámicos de aro se agregarán al esfuerzo hidrostático
al determinar el esfuerzo total.
12.3.7 Consideraciones adicionales.
12.3.7.1 Si se especifica la aceleración vertical, el comprador indicará la magnitud de la
aceleración, si es diferente a lo dado en la Sección 12.3.6.
*
Derivado de la referencia 1 en la Sección 12.8. Cuando se específica un espectro de respuesta que no se extiende
hasta el período de la agitación de superficie, es aceptable calcular la velocidad espectral por la fórmula en la Sección
12.3.2.3.
lviii
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
12.3.7.2 El comprador especificará la cantidad de margen libre para la ola de agitación de
superficie. El margen libre se define como la distancia desde el nivel de capacidad
superior hasta el nivel más bajo del armazón del techo. Si el comprador elige no
especificar margen libre adicional, puede ocurrir pérdida del contenido y daños al techo si
el tanque esta completamente lleno durante un terremoto. La altura de la ola puede
calcularse mediante la fórmula
⎡ ZIC 1S ⎤
d = 7.53D ⎢
⎣ Rw ⎥⎦
(Ec 34)
Donde
d = altura de ola arriba del nivel de capacidad, en pies
Los otros símbolos han sido definidos previamente en esta sección.
12.3.7.3 El diseño sísmico de la armadura y columnas del techo, se hará si lo especifica el
comprador. El comprador especificará los valores de cargas vivas y de la aceleración a
usarse en el diseño sísmico. Las columnas serán diseñadas para cargas laterales del
agua y la aceleración según especificado por el comprador. El diseño sísmico de vigacolumna se basará en los esfuerzos permisibles para miembros primarios, fijado en
AISC (ASD), incrementado en un tercio para la carga sísmica.
12.3.7.4 Los esfuerzos permisibles de las placas del cuerpo en tensión para el material que se
emplea se basará en el esfuerzo permisible en Sección 3. Un incremento de un tercio
en el esfuerzo básico admisible de las placas es permitido para cargas sísmicas.
En compresión, el efecto de presión interna del líquido en el aumento de esfuerzos
permisibles de alabeo en la Figura 9 será incluido con un factor de seguridad de 2.0 en
el diseño de tanques sin anclaje sujetos a carga sísmica (ver referencia 5 en Sección
12.8). * El esfuerzo admisible por terremoto se determina mediante las siguientes
fórmulas:
*
El concepto de aumento de estabilidad debido a presión interna es soportado por observaciones de campo
y pruebas con modelos. El aumento en el esfuerzo admisible es permitido para “esfuerzo una vez en la
vida”. Los admisibles sin presión conservadores se emplean para cargas de operación ya que se tiene
tomar en cuenta la longevidad, mantenimiento, asentamiento, tolerancias, discontinuidades y similares.
lix
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
Las definiciones para los símbolos usados en la Figura 9 son los siguientes:
ΔCc = coeficiente de pandeo de estabilización de presión
P = presión hidrostática a un punto bajo consideración en libras por pulgada cuadrada
E = el módulo de elasticidad
R = el radio del tanque, en pulgadas
t = el espesor de la placa bajo consideración
Figura 9 Aumento en el coeficiente esfuerzo de alabeo axial compresivo de cilindros
debido a presión interna (para usar con tanques con anclaje)
Para tanques sin anclaje:
⎛
⎝
σe = 1.333⎜ fs +
Δσcr ⎞
⎟
2 ⎠
(Ec 35)
Donde:
σ e = esfuerzo admisible de terremoto, en libras por pulgada cuadrada
fs = esfuerzo admisible de compresión, en libras por pulgada cuadrada, determinado por
la fórmula en Sección 3.4.2
Δσ cr = incremento de esfuerzo crítico de alabeo debido a la presión, en libras por pulgada
cuadrada, determinado por la fórmula
Δπcr =
ΔCcEt
R
Donde:
ΔCc = coeficiente de presión de estabilización de alabeo (ver Figura 9)
E = módulo de elasticidad, 29,000,000 psi
t = espesor de la placa bajo consideración, en pulgadas
lx
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
(Ec 36)
R = radio del tanque, en pulgadas
Para tanques anclados:
σe = 1.333 fs
(Ec 37)
12.3.7.5 Deslizamiento del tanque. No se ha encontrado que tanques llenos de producto
soportados sobre el suelo se resbalen de su base. Cuando se especifica una revisión de
deslizamiento por el comprador, se puede suponer una coeficiente de fricción igual al
tan 30o. El cortante lateral de la base real, Vact, será menor al esfuerzo de cortante
lateral de la base permisible, Vallow.
Vallow = tan 30º(Ws + Wr + W1 + W2)(1,0 – 0.4av)
(Ec 38)
Donde:
Vallow = cortante lateral permissible en libras
Vact < Vallow
NOTA: Vea la Sección 12.3.1. (ecuación 15) par determinar Vact
P
[R / t ]2
E
Donde:
Δ Cc = coeficiente presión de estabilización de alabeo (ver Figura 9)
P = presión hidrostática en el punta en consideración, en libras por pulgada
cuadrada
E = módulo de elasticidad
t = espesor de la placa bajo consideración, en pulgada
R = radio del tanque, en pulgadas
P
[R / t ]2 excede 2.0, ocurre alabeo inelástico. El diseño queda
E
fuera del alcance de esta norma.
Nota: Cuando
Sección 12.4 Datos Sísmicos Locales
Cuando se proporciona una curva de respuesta espectral de un sitio dado, esta puede
usarse en lugar de los valores de aceleración y velocidad espectral que se dan en esta sección.
Una curva amortiguada al 2 por ciento se recomienda para determinar la aceleración de una
estructura, y una curva amortiguada al 0.5 por ciento se recomienda para determinar la
aceleración del líquido agitado. La aceleración amplificada se determinará por el período de viga
en cantilever del cuerpo y la porción efectiva del contenido de líquido.
lxi
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
12.4.1 Reducción de escala de espectro de respuesta del sitio. Es apropiado reducir la escala de
un espectro de respuesta para modos dúctiles de falla, tal como tensión de aro. Modos de falla no
dúctiles, tal como alabeo pata de elefante en la base de tanques soportados sobre el suelo también
pueden reducirse de escala. Cargas de alabeo que pueden resultar en un colapso total de la
estructura no deberán reducirse de escala. La reducción de escala dependerá del período de
regreso del terremoto utilizado para generar el espectro de respuesta. Un factor de reducción, RF
de 2.5 se empleará para movimientos de suelo con un intervalo medio de repetición de 10,000
años. Donde no hay información para determinar con precisión un nivel de repetición, el máximo
creíble de movimiento del suelo basado en sismología, geología y la historia sismológica y
geológica del sitio puede usarse para determinar un espectro de respuesta específica para el sitio.
Para espectro de menor repetición, el espectro podrá reducirse de escala, pero en ningún caso la
aceleración final de diseño será menor que la calculada usando los valores de las Tablas 3 al 6 y
Ecuaciones 15 y 16.
Sección 12.5 Conexiones de Tuberías
Se proporcionará un mínimo de 2 pulgadas de flexibilidad en las direcciones verticales y
tangenciales en cualquier dirección a partir de la línea de centro de toda tubería conectada al
cuerpo.
12.5.1 Conexión de fondo para tanques de fondo plano y sin anclar. La conexión por
el fondo de un tanque de fondo plano sin anclar, será colocada dentro del
cuerpo a una distancia suficiente para minimizar daño por levantamiento.
Como mínimo, la distancia medida hasta la orilla del refuerzo de la conexión
será el ancho de la pieza de sujeción calculada para fondo sin anclaje más 12
pulgadas (305 mm), como se muestra en la Figura 10.
Sección 12.6 Diseño de Bases
Un incremento de un tercio en el esfuerzo admisible será permitido en el diseño de las
bases.
12.6.1 Tanques de fondo plano con anclaje. Anillos de concreto y zapatas para tanques
de fondo plano anclados serán diseñados para resistir el máximo levantamiento de
tornillo de ancla, a condición de que el anillo de concreto y la zapata están
diseñados para llevar la carga excéntrica. El agua no se empleará para reducir la
carga del tornillo de anclaje.
12.6.2 Tanque de fondo plano sin anclar. Presión de punta calculada para satisfacer
equilibrio con tanques de fondo plano sin anclar produce dimensiones imprácticas
del anillo de concreto.
lxii
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
Distancia mínima
Retención
12 pulgadas
Figura 10 Conexión de fondo de tubería de un tanque de fondo plano sin anclar (12
pulgadas = 304.8 mm).
Puede ocurrir que ceda en algo el suelo debajo del tanque que requiera de re-nivelación
después de un terremoto. Las bases debajo de tanques de fondo plano, aun descansando
directamente sobre bases de suelo, han salido bien librados bajo cargas sísmicas. Por lo tanto, la
carga sísmica no altera el criterio de diseño de bases ni da lugar a justificaciones para incremento
de bases para placas de carga anular. * La presión de carga de diseño deberá determinarse usando
el mismo método que para una condición de tanque anclado. Esta suposición no permite un factor
Rω de la Tabla 4. Rω será de 3.5.
12.6.3 Recintos para tanques sin anclar. Si existe una penetración de un recinto o anillo de
concreto, la porción debajo del cuerpo se diseñará para llevar la carga calculada del
cuerpo en sus claros sin soportes.
Sección 12.7 Formas Tabulares para Datos Sísmicos y Ejemplo
La Figura 11A presenta una forma tabular en blanco para datos sísmicos para ser llenada
por el comprador. Un ejemplo de la forma tabular y los cálculos de diseño correspondientes se
presentan abajo.
Ejemplo:
Determinación de lo adecuado de usar un anillo inferior del cuerpo con lámina 0.1495
pulgada (3.8 mm) de espesor en un tanque con diámetro de 21 pies (6.4 m) y altura de 24 pies
(7.3 m). El tanque esta localizado en zona sísmica 4, y no hay información acerca del suelo. Se
supone que el tanque va anclado.
Ht = 24 pies (NOTA: En este ejemplo no hay espacio libre arriba del agua y la profundidad
máxima del agua es igual a la altura Ht del tanque)
D = 21 pies
G = 1.0
ts = 0.1495 pulgada (espesor del anillo inferior del cuerpo)
Xs = H/2, o 24/2 = 12 pies
*
Una “placa de carga anular” es una placa colocada debajo del cuerpo para repartir el esfuerzo de compresión del cuerpo sin
anclar.
lxiii
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
Ws = 6,800 libras
Wr = 1,500 libras
ωrs= 15 libras/pie
D/H = 21/24 = 0.875
Ver la forma tabular completada (Figura 11B) para datos sísmicos para Z, Rw, I y S, con
valores de 0.4, 4.5, 1.25 y 1.5, respectivamente.
Solución:
1. Momento de volteo (ver Sección 12.3.1, Ec 16)
M = 18
ZI
[0.14(WsXs + WrHt + W 1 X 1) + SW 2 X 2C1]
Rω
Los valores desconocidos para esta ecuación se encuentran como sigue:
a. W1 = 0.82WT (ver Sección 12.3.2.1 y la Figura 7)
NOTA: Estas especificaciones son para
 Cotizar
 Final
Z - Coeficiente de zona (Tabla 3) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . _________
Rw – Coeficiente de reducción de fuerza (Tabla 4) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . _________
S – Facotr de amplificación del sitio (Tabla 5) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
_________
I – Factor de uso (Tabla 6) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
_________
Aceleración vertical (opcional)
 Sí
 No
Bordo libre (opcional) pies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . _________
Los siguientes son propios del techo:
Diseño sísmico del techo
 Sí
 No
Si la respuesta es sí:
Aceleración vertical, porcentaje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . _________
Carga viva incluida, libras por pie cuadrado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . _________
Carga lateral de onda de columna, libras por pie cuadrado . . . . . . . . . . . . . . . . _________
Aceleración lateral de columna, por ciento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . _________
Figura 11A Forma tabular en blanco
lxiv
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
Ejemplo:
NOTA: Estas especificaciones son para
x Cotizar
 Final
Z - Coeficiente de zona (Tabla 3) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
0.4
Rw – Coeficiente de reducción de fuerza (Tabla 4) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.5
S – Factor de amplificación del sitio (Tabla 5) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.5
I – Factor de uso (Tabla 6) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.25
Aceleración vertical (opcional)
 Sí
Bordo libre (opcional) pies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
x No
0
Los siguientes son propios del techo:
Diseño sísmico del techo
 Sí
x No
Aceleración vertical, porcentaje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . _________
Carga viva incluida, libras por pie cuadrado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . _________
Carga lateral de onda de columna, libras por pie cuadrado . . . . . . . . . . . . . . . . _________
Aceleración lateral de columna, por ciento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . _________
Figura 11B Forma tabular completada para ejemplo de diseño
En esta fórmula
⎛ πD 2
WT = ⎜⎜
⎝ 4
⎞
⎟⎟ H 62.4 (ver Sección 12.3.2.1, Ec 17)
⎠
Sustituyendo los valores conocidos
[
]
WT = (πx 212 ) / 4 x 24 x62.4 = 518,710 libras
W1 = 0.82 x 518,710 = 425,243 libras
b. W2 = 0.20WT (ver Sección 12.3.2.1 y Figura 7)
Sustituyendo los valores conocidos
W2 = 0.20 x 518,710 = 103,742 libras
c. X1 = 0.42H (ver Sección 12.3.2.2 y Figura 8)
lxv
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
Sustituyendo los valores conocidos
X1 = 0.42 x 24 =10 pies
d. X2 = 0.77H (ver Sección 12.3.2.2 y Figura 8)
Sustituyendo los valores conocidos
X2 = 0.77 x 24 = 18.5 pies
e. C1 = 1/6Tw) cuando Tw < 4.5 segundos
o
C1 = 0.75/T2w cuando Tw ≥ 4.5 segundos (ver Sección 12.3.1, Ec 16a y 16b)
En estas fórmulas,
Tw = KpD1/2 (ver Sección 12.3.1, Ec 16c y Figura 6)
Sustituyendo los valores conocidos
Tw = 0.57 x 211/2 = 2.61
la fórmula C1 = 1/(6Tw) gobierna y sustituyendo los valores conocidos,
C1 = 1/(6 x 2.61) = 0.064
Sustituyendo los valores conocidos en la fórmula de momento de volteo
M =
18(0.4)(1.25)
[0.14(6,800 x12 + 1,500 x 24 + 425,342 x10) + 1.5 x103,742 x18.5 x0.064]
4 .5
= 1,592,377 pies-libras
2. Esfuerzo de compresión del cuerpo para tanque anclado
⎛
⎝
σc = ⎜ ωt +
1.273M ⎞ 1
(ver Sección 12.3.5, Ec. 22)
⎟
D 2 ⎠ 12ts
El valor desconocido para esta fórmula, se halla como sigue:
ωt = Ws / πD + ωrs (ver Sección 12.3.4.2, Ec 26)
Sustituyendo los valores conocidos
ωt = 6,800 / π ( 21) + 15 = 118 libras pie
lxvi
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
Sustituyendo los valores en la fórmula de esfuerza de compresión del cuerpo
⎛
⎝
σc = ⎜118 +
1.273 x1,592,377 ⎞
1
= 2,628 psi
⎟x
212
⎠ 12(0.1495
3. Esfuerzo de compresión permisible por terremoto
σe = 1.333 fs (ver Sección 12.3.7.4, Ec. 37)
En esta ecuación, pruebe espesor de cuerpo t = 0.1495 pulgada. El valor desconocido
para Ec. 37 es como sigue:
t ⎞⎡ ⎛ 2 ⎛
t ⎞ ⎞⎤
⎛ 2 ⎞⎛
a. fs = 15,000⎜ ⎟⎜100 ⎟ ⎢2 − ⎜⎜ ⎜100 ⎟ ⎟⎟⎥ (ver Sección 3.4.2) = 2,279 psi
R ⎠⎣ ⎝ 3 ⎝
R ⎠ ⎠⎦
⎝ 3 ⎠⎝
Sustituyendo los valores conocidos en la fórmula de esfuerzo de compresión por
terremoto (Ec 37)
σe = 1.333( 2,279) = 3.038 psi
Conclusión:
Dado que el esfuerzo compresivo de terremoto de 3,036 psi es mayor que el esfuerzo compresivo
del cuerpo de 2,628 psi, el espesor del cuerpo de 0.1495 es aceptable para un tanque anclado.
Sección 12.8 Referencias
1. 1963. Nuclear Reactors and Earthquakes. Burbank, Calif.: Lockheed Aircraft
Corporation, under a grant from the US Atomic Energy Comission. Tech. Info. Doc.
7024; Ch. 6 and Append. F.
2. 1971. Earthquakes Engineering for Nuclear Reactors. San Francisco, Calif.: J.A.
Blume & Associates.
3. Baker, E.H., et al. Apr. 1968. Shell Analysis Manual. NASA-CR-912. Downey, Calif.:
NAA Inc.
4. Baker, E.H., L. Kovalevsky, and F.L. Rish. 1972. Structural Analysis of Shells, New
York, N.Y.: MCGraw-Hill Book Company.
5. Housner, G.W. 1954. Earthquake Pressures on Fluid Containers. Pasadera, Calif.:
California Institute of Technology.
6. Velestos A.S. & J.Y. Yang, 1976. Dynamics of Fixed-Base Liquid Storage Tanks.
Houston, Texas: Rice University.
NOTA: Otras referencias apropiadas además de éstas, también ayudarán al diseño
sísmico de esta sección.
lxvii
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
SECCIÓN 13: TECHOS DE DOMO DE ALUMINIO ESTRUCTURALMENTE
SOPORTADOS
Sección 13.1 Generales
Esta sección establece el criterio mínimo para el diseño, fabricación y montaje de techos
de domo de aluminio soportados estructuralmente. Los techos de domo de aluminio pueden
emplearse con cualquier tamaño de tanque montado de acuerdo con esta norma. Cuando esta
sección es requerida por el comprador, tiene precedencia sobre requerimientos conflictivos de las
otras secciones. Todos los demás requerimientos de AWWA D103 se aplicarán.
Sección 13.2 Definición
El domo será una estructura esférica conformada a las dimensiones del tanque. La
estructura del domo tendrá claro libre y diseñado para auto soportación a partir de la estructura
del tanque. Los paneles de la superficie del domo serán diseñados como un sistema de aprueba de
fuga de agua bajo todas las condiciones de carga de diseño. Todos los filos de los paneles de
aluminio serán cubiertos, sellados y firmemente asegurados de un modo de intertrabado para
prevenir deslizamiento o desprendimiento bajo todas las condiciones de carga y de cambios de
temperatura.
Sección 13.3 Requerimientos de Diseño
El tanque será diseñado para soportar el techo domo de aluminio. El fabricante del techo
suministrará al fabricante del tanque con la magnitud y dirección de todas las fuerzas que actúan
en el tanque debido a cargas del techo y detalles de conexión entre techo y cuerpo de tanque. El
tanque será diseñado para soportar las cargas de techo y los detalles de conexión dados. Los
metales disímiles serán aislados para prevenir la corrosión galvánica. Para tanques nuevos, el
fabricante del tanque certificará que el tanque ha sido diseñado para soportar el techo del domo de
aluminio. Para tanques existentes, el comprador o su representante efectuará la verificación al
respecto. El techo de domo de aluminio será soportado desde la orilla superior del tanque
conteniendo el empuje horizontal primario mediante un anillo de tensión integral del techo.
Provisiones se harán en el diseño de la conexión entre el techo y la orilla superior del tanque para
permitir expansión térmica. Se usará un rango de temperaturas de –40oF a +140oF (-40oC a
+60oC) en el diseño a menos que sea especificado uno mayor por el comprador.
13.4 Materiales
13.4.1 Generales. Todos los materiales suministrados para cumplir con esta sección, serán
nuevos y cumplirán con todos los requerimientos de esta sección. Todas las aleaciones,
propiedades y tolerancias serán como se define por “Aluminum Standards and Data,
Aluminum Asociation” (Normas y Datos de Aluminio de la Asociación de Aluminio). A
menos que el comprador lo especifique, los materiales de aluminio del domo tendrán el
acabado de laminación.
lxviii
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
13.4.2 Armadura estructural. Todos los miembros de armadura estructural será de AA6061-T6
o de una aleación reconocida con propiedades establecidas por la Asociación de
Aluminio.
13.4.3 Paneles del techo. Los paneles el techo se construirán de aluminio serie AA3000 o
AA5000 con un espesor nominal mínimo de 0.050 pulgada (1,27 mm).
13.4.4 Tornillos y sujetadores. Todos los sujetadores será de aluminio AA7075-T73 o acero
inoxidable austenítico u otros materiales según aceptación del comprador. Únicamente
sujetadores de acero inoxidable se emplearán para fijar el aluminio al acero.
13.4.5 Selladores y empaquetadura. Todo sellador será de compuesto de silicón conforme a la
Especificación Federal TT-S-00230 a menos que se requiera otro material por ser
apropiado y compatible cuando esta en contacto con el agua potable. Los selladores
permanecerán flexibles en un rango –80oF a +300oF (-62oC a +148oC) sin desgarrarse,
reventarse ni volverse quebradizo. El estiramiento, la resistencia a la tracción, la dureza y
la adhesión no cambiarán de manera significativa por el paso del tiempo o por estar
expuesto al ozono, la luz ultravioleta o vapores del agua almacenada dentro del tanque.
Todo material de empaque preformado, estará hecho de silicón conforme a la Fed. Spec.
ZZ-R-765D, Clase 2, grado 50 o un equivalente aprobado por el comprador, a menos que
se requiera otro material por compatibilidad con agua potable almacenada dentro del
tanque.
13.4.6 Paneles tragaluz. Paneles tragaluz, de ser especificados por el comprador, serán de
acrílico o de policarbonato claro con un espesor mínimo nominal de 0.25 pulgada (6.4
mm).
13.5 Esfuerzos Admisibles
13.5.1 Miembros estructurales de aluminio. Los miembros estructurales de aluminio y sus
conectores se diseñarán de acuerdo con la “Aluminum Association`s Specifications for
Aluminum Structures” (Especificaciones para Estructuras de Aluminio de la Asociación
de Aluminio), salvo lo modificado por esta sección.
Para miembros sujetos a fuerzas axiales y momentos de pandeo debido a cargas
excéntricas o cargas laterales, los esfuerzos combinados de los miembros serán
determinados sumando el componente de esfuerzo debido a l a carga axial a los
componentes de esfuerzo que resulten del pandeo sobre los ejes mayores y menores.
Las cargas admisibles de pandeo del cuerpo se determinarán de acuerdo con la siguiente
fórmula:
ω=
2,258 x10 6 ( IxA)1 / 2
( SF ) R 2 L
(Ec 39)
Donde:
lxix
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
ω = Carga (presión) admisible, en libras por pie cuadrado
Ix = momento de inercia de apoyo, en pulgadas cuadradas
A = área transversal del apoyo, en pulgadas cuadradas
R = radio esférico del domo, en pulgadas
L = longitud promedio de miembro, en pulgadas
SF = factor de seguridad (1.65)
13.5.2 Paneles de aluminio. Los paneles de aluminio se diseñarán para soportar las cargas
especificadas en Sección 13.6 sin exceder los esfuerzos admisibles especificados en
“Specification for Aluminum Structures de la Aluminum Association (Especificaciones de
Estructuras de Aluminio de la Aluminum Association)” y el “Stainless Steel Cold Formed
Structural Design Manual for Aluminum and Stainless Steel Bolts de la AISI (Manual de
Diseño Estructural de Acero Inoxidable Formado en Frío para Tornillos de Aluminio y de
Acero Inoxidable)”, respectivamente.
Los diámetros de orificio para los sujetadores no excederán 1/16 pulgada (1.6 mm) más el
diámetro del sujetador que se emplee.
13.6 Diseño
13.6.1 Dibujos de Detalle y Cálculos. Se deberán proporcionar dibujos de detalle y los cálculos
certificados por un ingeniero profesional experimentado en el diseño de estas estructuras
cuando lo especifica el comprador (ver Sección 1.4).
13.6.2. Principios de diseño. El sistema de armazón del techo, se diseñará como un armazón de
tres dimensiones en el espacio resistente a momentos con una cubierta de membrana
(paneles de techo) repartiendo cargas a lo largo de los miembros individuales. El diseño
considerará el incremento de la compresión y el pandeo del eje menor inducidos en los
miembros de armazón como resultado de la tensión en los paneles del techo. Las cargas
de diseño no excederán las cargas de pandeo admisibles señaladas en la Sección 13.5.1.
Los esfuerzos reales de los miembros de marco y paneles bajo todas las condiciones de
carga de diseño deben ser igual o menor que los esfuerzos admisible.
El análisis estructural incluirá el efecto de irregularidades geométricas tales como
aberturas para puerta o ventana y miembros de soporte perimetrales.
lxx
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
Tabla 7 Tornillos y sujetadores
Esfuerzo a la Tensión
Admisible * †
psi
(Mpa)
Material
Acero Inoxidable Austenítico ( ξ )
Acero Inoxidable Austenítico ( ** )
Aluminio AA2024-T4
Aluminio AA7075-T73
30,000
42,000
26,000
28,000
(206.9)
(289.7)
(179.2)
(193.0)
Esfuerzo Cortante
Admisible * † ‡
psi
(Mpa)
18,000
25,000
16,000
17,000
(124.1)
(172.4)
(110.3)
(117.2)
13.6.3. Cargas de diseño. En adición a las cargas especificadas en Sección 3.2, se deben
considerar las siguientes cargas en el diseño del domo de aluminio.
13.6.3.1.Carga no balanceada. Reducir la carga viva en 50 por ciento sobre una mitad del domo.
13.6.3.2.Carga de diseño de paneles. Estas cargas no actúan simultáneamente con otras cargas de
diseño. Dos cargas de 250 libras (113.4 kg) concentradas en dos áreas separadas 1 pie
cuadrado (0.093 m2) de cualquier panel de aluminio, o 60 libras por pie cuadrado (293
kg/m2) repartidas sobre el área total de paneles.
13.6.3.3. Las presiones del viento podrán también basarse en resultados certificados de túnel de
viento.
13.6.3.4. La carga mínima de viento será la carga que resulta de una velocidad de viento de 100
millas por hora (45 m/segundo) a menos que se especifique una velocidad diferente por
el comprador. La carga por viento se determinará de acuerdo con Sección 3.2.4.
13.6.3.5. Si el tanque se diseña para cargas sísmicas, el techo se diseñará para una fuerza sísmica
horizontal determinada empleando los procedimientos de Sección 12.
13.6.3.6. Se considerarán las siguientes combinaciones de cargas:
1. Carga muerta.
2. Carga muerta + Carga viva uniforme
3. Carga muerta + Carga viva desbalanceada
4. Carga muerta + Carga por viento
5. Carga muerta + Carga viva uniforme + Carga por viento
6. Carga muerta + Carga viva desbalanceada + Carga por viento
7. Carga muerta + Carga sísmica
*
El área de la raíz de la rosca se empleará para calcular la resistencia de las partes roscadas.
Si el área roscada esta completamente fuera del área de corte, el área transversal del cuerpo podrá usarse para
determinar la carga cortante admisible.
‡
Para cargas de viento y de sismo, estos valores pueden ser incrementados en un tercio.
ξ
Para tornillos de acero inoxidable con resistencia mínima a la tensión de 90,000 psi (620.5 Mpa).
‡
Para cargas de viento y de sismo, estos valores pueden ser incrementados en un tercio.
ξ
Para tornillos de acero inoxidable con resistencia mínima a la tensión de 90,000 psi (620.5 Mpa).
**
Para tornillos de acero inoxidable con una resistencia mínima a la tensión de 125,000 psi (861.8 Mpa).
†
lxxi
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
13.7 Detalles de Fijación del Techo
Los soportes de estructura proporcionados para soportar el techo de domo de aluminio
serán atornillados o soldados al tanque. El número de puntos de fijación será determinado por el
fabricante del techo en consulta con el fabricante del tanque para precluir sobrecargar el cuerpo
del tanque. El detalle de fijación será apropiado para transferir todas las cargas del techo al
cuerpo el tanque, manteniendo los esfuerzos localizados dentro de los límites admisibles.
13.7.1 Soportes del techo. Los puntos de fijación del techo pueden incorporar un apoyo
deslizante con patines de baja fricción para minimizar las fuerzas radiales horizontales
transferidas al tanque. Como alternativa, el techo puede fijarse directamente al tanque y la
parte superior del tanque, analizado y diseñado para sostener el embate horizontal
transferido del techo, incluyendo el embate por la diferencial de expansión y contracción
térmicas.
13.7.2 Separación entre acero al carbón y aluminio. El aluminio será aislado del acero al carbón
mediante un espaciador de acero inoxidable austenítico o un patín aislador elastomérico,
salvo se especifiquen otros métodos por el comprador.
13.8 Características Físicas
El radio esférico máximo del domo, deberá ser 1.4 veces el diámetro del tanque. El radio
de esfera mínimo del domo será 0.7 veces el diámetro del tanque, salvo que el comprador
especifique diferente.
13.8.1 Accesorios del techo. Los accesorios del techo se conformarán al contenido de la Sección
5, según lo aplicable.
13.8.2 Tragaluces. Los tragaluces si son especificados por el comprador, se suministrarán con
un faldón de 4 pulgadas (102 mm) o mayor y se diseñará para las cargas vivas y de viento
especificadas para el techo. El comprador especificará el área total de tragaluz a
proporcionarse.
13.9 Pruebas y Sellado
13.9.1 Pruebas de fugas. Después de completar el techo, se probarán las juntas del techo
rociando el exterior con agua de una manguera a una presión mínima en boquilla de 50
psig (345 kPa). Se empleará agua potable. El agua no deberá rociarse directamente hacia
ninguna ventilación del techo. Cualquier agua en el interior del techo será evidencia de
fuga.
13.10 Fabricación y Montaje. El fabricante del techo y el constructor llevarán a cabo los trabajos
descritos en esta norma con supervisión calificada capaz y experimentada en la fabricación
y montaje de estructuras de aluminio. El domo se montará de acuerdo con las instrucciones
del fabricante.
lxxii
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
13.10.1 Fabricación. Todas las partes del techo serán prefabricadas para ensamble en campo.
Los procedimientos de fabricación serán de acuerdo con la Sección 6 de Specifications for
Aluminum Structures (Especificaciones de Estructuras de Aluminio) de la Aluminum
Association.
13.10.2 Soldadura. La fabricación y diseño de partes de aluminio soldado será de acuerdo con la
Sección 7 Specifications for Aluminum Structures de la Aluminum Association y
ANSI/AWS D1.2 Structural Welding Code – Aluminum (Código de Soldadura
Estructural - Aluminio). Toda la soldadura de aluminio estructural y componentes unidos
por soldadura será inspeccionados visualmente y probados mediante el método de tinta
penetrante de acuerdo con ANSI/AWS D1.2, Sección 6.75. Toda soldadura estructural e
aluminio se efectuará previo al montaje del domo. Un juego completo de registros de
inspección y calificación será entregado al comprador si lo pide, previo al montaje en
campo.
13.10.3 Embarque y manejo. Los materiales serán manejados, embarcados y almacenados de
manera que no se dañe la superficie de aluminio o el recubrimiento de la superficie del
acero.
13.10.4 Mano de obra. El techo se instalará de manera que ejerce un mínimo de esfuerzos a la
estructura al atornillarse y a los soportes. Las partes básicas que componen la estructura
serán montadas con ajuste y alineación precisa. Cortes en el campo, recortes,
relocalización de orificios o la aplicación de fuerza a las partes para lograr ensamble no
son aceptables.
13.10.5 Mantenimiento e inspección. El fabricante del techo proporcionará un manual de
mantenimiento e inspección para esos artículos que pudieran requerir mantenimiento o
inspección programada.
13.11 Recubrimientos
Los techos de domo de aluminio tendrán acabado de fábrica. Si por razones estéticas se
desea un color diferente al acabado de fábrica, se puede especificar que el exterior del domo
tenga un acabado horneado en fábrica.
Los recubrimientos exteriores pueden ser termofijados, acrílicos, poliéster de silicón o de
fluorocarbono.
NOTA: No se aplicarán recubrimientos a las superficies interiores del domo, ni en el taller
del fabricante ni en el campo.
El recubrimiento cumplirá con los requerimientos de AMMA 605.1 para recubrimiento
orgánico de alto comportamiento sobre extrusiones arquitectónica y paneles. El recubrimiento
también cumplirá con los requerimientos para intemperismo especificados en ASTM D2244.
lxxiii
Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved