Cimentaciones para equipo estático (página 2)

Los pedestales individuales pueden ser redondos, el cuadrados, hexagonales u octágono. Si el vaso tiene una base redonda; un redondo, cuadrado, o el pedestal octagonal es generalmente se proporciona. Los pedestales redondos pueden crear dificultades de construcción formando a menos que normas prefabricadas estándar estén disponibles. Los pedestales cuadrados facilitan el encofrado, pero puede contener mucho más material que se requiere por el análisis. Los pedestales octágono son un compromiso entre el cuadrado y redondo; de este tipo de pedestal se usa ampliamente apoyando vasos verticales y pilas con las bases redondas (vea Fig. 2.2.1).

2.2.2.- VASOS HORIZONTALES Y CIMENTACIONES INTERCAMBIADORAS DE CALOR – Se apoyan equipos horizontales como los permutadores de calor y reactores de varios tipos típicamente en pedestales que descansan en los Cimentaciones aisladas, Cimentaciones corridas, pilotes, o pilotes taladrados. Los requisitos de elevación de tuberías a menudo dictan que estos vasos estén varios pies sobre su grado. Por consiguiente, el pedestal es los la cimentación lógica.

La configuración de pedestales varía con el tipo de sillas de montar en los vasos, y con la magnitud y dirección de fuerzas para ser resistidos. Los platos de la diapositiva también son usados par a reducir la magnitud de fuerzas horizontales termales entre los pedestales de equipo. El pedestal más común es un tipo de pared prismática. Sin embargo, la forma tipo T (estribó) pueden requerirse los pedestales si las fuerzas horizontales son muy altas (vea Fig. 2.2.2).

2.2.3 CIMENTACIONES DEL VASO ESFÉRICAS – a veces se construyen los vasos esféricos grandes con una falda y el anillo bajo, pero más a menudo tienen las patas-apoyadas. Para los vasos esféricos de patas-apoyadas, las Cimentaciones consisten típicamente en pedestales bajo las patas que descansan en los Cimentaciones del cobertor individuales, una estera continua, o un anillo anular octágono, hexagonal o redondo. Las preocupaciones sobre el arreglo diferencial entre las patas y las cargas del sismo laterales grandes normalmente dictan un sistema de la Cimentaciones continuo. Para economizar en los materiales de la Cimentaciones, unas Cimentaciones de tipo de anillo anular se utilizan a menudo (vea Fig. 2.2.3).

2.2.4 CIMENTACIONES DE HERRAMIENTAS MECÁNICAS – el equipo de Maquinaria Mecánica se apoya típicamente sobre Cimentaciones de estera. Éstos pueden ser de tierra compactada o con pilotes dependiendo en la capacidad de compactación de la tierra y las limitaciones de consolidación de la maquinaria (vea Fig. 2.2.4). Donde una herramienta Mecánica produce las cargas de impacto, generalmente se aísla de la estera vecina para minimizar transmisión de vibración a otro equipo.

2.2.5 EQUIPO ELÉCTRICO Y CIMENTACIONES DE ESTRUCTURAS DE APOYO – El equipo eléctrico consiste típicamente en transformadores, los cortacircuitos de poder, revestiduras del interruptor, los centros del mando de motor. Las estructuras de apoyo consisten en "buses", trampas de línea, interruptores, y corta-rayos.

Las Cimentaciones para el equipo eléctrico, como los transformadores, cortacircuitos de poder, y otros equipos de energía masivos, se diseñan típicamente para (1) las cargas muertas, (2) las cargas sísmicas, (3) la carga viva, y (4) las cargas de operación. Estas Cimentaciones son típicamente en gradas aisladas, o gradas con pilotes. El anclaje se proporciona por los tornillos del ancla o soldando el equipo base los rellenos.

Las Cimentaciones de estructuras de apoyo para los buses eléctricos tiesos, switchtands, trampas de la línea, y corta pico, son diseñadas para acomodar las cargas operacionales, las cargas del viento, cargas de corto circuito, y las cargas sísmicas. Estas cargas son normalmente más pequeñas que aquéllas de estructuras de transmisión de carga; por consiguiente, Cimentaciones de pilotes enroscaos son comúnmente usadas. Si las condiciones de compactación de la tierra son desfavorables, las cimentaciones corridas o pilotaje es lo más común.

Se diseñan estructuras de apoyo para los conductores eléctricos cargados, como las torres de la transmisión, polos, estructuras eléctricas de soporte final, y los apoyos del buses flexibles, para las cargas de tensión de los conductores junto a hielo y cargas del viento.

Pilas taladradas normalmente se usan para apoyar este tipo de estructura. Cimentaciones corridas son también utilizadas cuando el suelo lo requiere.

CAPÍTULO 3 DISEÑO DEL CRITERIO

Criterio usado para el diseño de Cimentaciones de equipo estático varía considerablemente entre sus practicantes. Puede haber varias razones para esta variabilidad. La mayoría de Cimentaciones de equipo se diseñan por o para organizaciones grandes que pueden incluir utilidades y agencias del gobierno. Muchas de estas organizaciones, con su especialización interna, han desarrollado sus propias prácticas de la ingeniería, incluso el criterio de Diseño. Muchas organizaciones, después de invertir los recursos considerables en el desarrollo, consideran de su propiedad esta información. Ellos no encuentran ningún incentivo para compartir su experiencia e investigar con otros. Por estas razones, hay información publicada limitada sobre el criterio usado para el diseño de los tipos de Cimentaciones de equipo estático cubierto por este informe.

3.1.- LA CARGAS

La mayoría de los practicantes intenta usar las cargas comunes definidas por los códigos del edificio locales primero, o por ACI 318. Sin embargo, muchos ingenieros tienen la dificultad clasificando el número grande de cargas diferentes dadas por norma como la "carga muerta" y las categorías de "carga viva." Hay una necesidad de definir categorías adicionales de cargas y combinaciones de carga con los factores de carga apropiados por consiguiente.

3.1.1 CARGAS

3.1.1.1 CARGAS MUERTAS – las cargas Muertas invariablemente consisten en el peso del equipo, las plataformas, el conducto, ignifugando, el revestimiento, ductos, y otras ataduras permanentes. Algunos ingenieros también designan los volúmenes que opera (el material líquido, granular, etc.), del equipo como las cargas muertas. Sin embargo, tal combinación es inoportuna cuando considerado las posibles combinaciones de cargas que pueden actuar concurrentemente, y al asignar los factores de carga. Los equipos pueden estar a menudo vacíos, y todavía está sujeto a las varias otras cargas. Así, una distinción entre cargas muertas y generalmente se mantienen las cargas que opera.

3.1.1.2.- CARGAS VIVAS – las cargas Vivas consisten en la carga de gravedad producida por el personal, equipo móvil, herramientas, y otros artículos que pueden ponerse en el pedazo principal de equipo, pero no se ata permanentemente a él. Las cargas vivas también normalmente incluyen las cargas alzadas de grúas del foque pequeñas, pescantes, o ganchos que se atan al pedazo principal de equipo, o directamente a la Cimentaciones .

Las cargas vivas, como descrito anteriormente, normalmente no funcionaran durante el funcionamiento del equipo. Típicamente, cargas así sólo estará presente durante el mantenimiento y períodos del cierre. La mayoría de los practicantes no considera cargas que opera, como el peso de los volúmenes durante el funcionamiento normal, para ser las cargas vivas.

3.1.1.3 CARGAS QUE OPERA – Las cargas que opera incluyen el peso de los volúmenes de equipo durante las condiciones que opera normales. Éstos son volúmenes que no se atan permanentemente al equipo. Tales volúmenes pueden incluir los líquidos, sólidos granulares o suspendidos, material del catalizador, u otros productos temporalmente apoyados o materiales que se procesan por el equipo. La carga que opera puede incluir los efectos de movimiento de los volúmenes o los que puede transferir, como las cargas de ola de fluido en algunos tipos de equipo del proceso. Sin embargo, estas últimas cargas a veces se tratan separadamente y requieren los factores de carga diferentes.

Las cargas que opera también normalmente incluyen fuerzas causadas por la expansión termal (o reducción) del propio equipo, o de su conducto conectando. Un ejemplo del primer tipo sería un vaso horizontal o permutador de calor con dos sillas de montar, cada uno apoyó en un Cimentaciones separado. El cambio de temperatura del equipo puede producir los empujones horizontales a las cimas de los malecones de apoyo. El cambio de temperatura de que une agudo puede producir para seis reacciones del componente a las pestañas que une (tres fuerzas y tres momentos). Para las fuerzas agudas, tales grandes el proyecto de la Cimentaciones puede afectar significativamente.

3.1.1.4 CARGAS DEL VIENTO – Al diseñar Cimentaciones de equipo al aire libre construida en un área bajo la jurisdicción de un código de edificación local, la mayoría de los ingenieros usará las provisiones pertinentes en ese código por determinar el viento carga en el equipo. La mayoría de los códigos, como las ediciones más viejas del Código del Edificio Uniforme (UBC), como las ediciones más viejas del Código del Edificio Uniforme (UBC 79) especifique las presiones del viento según el área geográfica, la altura sobre la grada, y geometría de equipo. No se reconocen características dinámicas de la estructura o equipo, ni es específicamente cualquier tipo de estructuras o equipo excluido de la consideración. Los procedimientos usados son simples aunque, como la mayoría de los ingenieros crea, ellos están algo crudos en su representación del efecto real de viento.

Algunos practicantes, particularmente cuando se diseña las Cimentaciones de equipo fuera de la jurisdicción de códigos del edificación locales, use el más reciente y supuestamente las provisiones de carga de viento más racionales contuvieron en ASCE Standard 7 (anteriormente ANSI A58.1). Sin embargo, estas provisiones tienen la reputación de ser significativamente más complejo que aquéllos en más códigos del edificio.

El ASCE 7 La relación de presión de viento puede, en general, se represente por lo siguiente dos ecuaciones:

qz= la presión de velocidad a la altura z

v= la velocidad del viento básica (la mph)

i= el factor de importancia

Kz=la altura y coeficiente de la exposición

Pz=la presión del proyecto a la altura z (el psf)

G=el factor de la ráfaga

C= el coeficiente de presión o arrastra

La reputación de complejidad y no tener viento del ASCE 7 provisiones del viento están injustificados al diseñar el equipo rígido, como la falda de vasos verticales grandes, tanques horizontales, permutadores de calor, herramientas de la máquina, y el equipo eléctrico. Para estos tipos rígidos de equipo, el ASCE 7 aprovisiona que el viento requieren a sólo una selección de una velocidad del viento básica, un "factor de importancia" que ajusta la velocidad del viento básica para el intervalo de la repetición media y determinación de una "presión de velocidad." Esta última cantidad es una función de ambos "exposición" (la topografía) y altura sobre la grada. Las presiones de viento de proyecto son entonces determinadas multiplicando la presión de velocidad por un "factor de la ráfaga" y una presión (o arrastre). El factor de la ráfaga ajusta la presión de velocidad media a un valor máximo por la exposición dada y altura. La presión o coeficientes de arrastre reflejan la geometría y afluente el área expuesta del artículo a investigándose, y su pariente de la orientación al flujo del viento.

Al diseñar torres flexibles altas, los vasos verticales y pilas, y sus Cimentaciones, el ingeniero se enfrenta con un problema al usar el ASCE 7 provisiones de carga de viento. Este problema ocurre en el párrafo introductorio del ASCE 7 provisiones de carga de viento con que excluyen de las "estructuras de consideración. . . características estructurales que los harían susceptible a las oscilaciones viento-entusiasmadas. Las torres del proceso flexibles altas, pilas, y chimeneas son de hecho susceptibles a las oscilaciones viento-entusiasmadas. Ambos la discusión en Capítulo 4 de ACI 307 así como el material presentaron en Capítulo 5 de ASME/ANSI STS-l – 1986 (las pilas de acero) se recomienda las referencias para estas soluciones.

3.1.1.5 CARGAS SÍSMICAS – Determinando los requisitos de fuerza laterales para el equipo es un desafío por practicar a ingenieros. La razón proviene de principalmente de los códigos del edificación para tales determinaciones. Desde el enfoque primario de construir, los códigos buscan las "construcciones tipo" para estructuras, la pertinencia al equipo y estructuras que no son edificaciones es menos que clara, particularmente cuando la mayoría de los códigos usa la nomenclatura aplicable a las estructuras en lugar del equipo.

Estas dificultades se han reconocido ampliamente, y se han tomado los pasos para hacer las secciones de requisito de equipo de códigos "de uso fácil" para el ingeniero practicando. El más notablemente, la 1991 edición del Código del Edificación Uniforme (UBC), ampliamente usó en las zonas sísmicas de los Estados Unidos occidentales, adopta los refinamientos y mejoras de las recomendaciones de la Asociación de los Ingenieros Estructural de California (SEAOC). EL Subcomité de SEAOC en estructuras que no son edificaciones, una parte del Comité de la Sismología, continúa sus esfuerzos para desarrollar requisitos "autosuficientes" que extienden el alcance y refinan el tratamiento para las cargas sísmicas en el equipo.

Estos esfuerzos y los refinamientos extendidos hechos por SEAOC para las estructuras han hecho el código "innovador" al Código del edificación Uniforme para los requisitos de carga laterales, incluso en muchas jurisdicciones que no han adoptado el UBC específicamente. Otros códigos o normas que especifican los requisitos de fuerza laterales en edificios o estructuras incluyen ASCE 7 (anteriormente ANSI A58.1), El BOCA Código de edificación Nacional, y el Código del edificación Normal (SBC). La Agencia de Dirección de Emergencia Federal (FEMA) el Programa Nacional de Reducción Terremoto y Riesgos (NEHRP) Normal (1991) también debe consultarse para los requisitos de fuerza sísmicos para el equipo.

3.1.1.5.A.- UBC LOS REQUISITOS DE FUERZA LATERALES PARA EL EQUIPO – El UBC no hace ninguna distinción entre la "estática" y el equipo "dinámico" para las cargas sísmicas. Más bien, si el equipo está "rígido" o el "no rígido" determina los valores por las variables usadas en la formula para calcular las fuerzas laterales. Por consiguiente, los requisitos de fuerza laterales para el equipo no dependen en el equipo teclee, pero si de la rigidez. El equipo con una frecuencia fundamental mayor o igual a 16.7 Hertzio, o un período menos o igual a 0.06 segundo, es considerado "rígido."

La actuación de muchos tipos de equipo vendedor-manufacturado, suelo-montado (ambos rígidos y no rígido) los terremotos del pasado han demostrado una fuerza inherente típicamente alta por resistirse las cargas sísmicas. Si por operar, fabricando, o enviar las consideraciones, equipo mecánico como las bombas, artefacto y generadores de motor, secadores, aereadores, y la mayoría de los ventiladores en esta categoría, como lo hace la mayoría del equipo eléctrico. Note que mientras estas observaciones son específicamente para la actuación estructural de equipo anclado, ellos son a menudo también lo mismo para su actuación operacional – a menos que se tropiezan las paradas eléctricas o los mandos de la instrumentación se ponen a automáticamente cerrado abajo el equipo. Donde las consideraciones operacionales son más de una preocupación, como es el caso para la telecomunicación y equipo de la computadora, ingenieros especifican a menudo el criterio mucho más severo que se requeriría por cualquier código de la edificación.

El criterio operacional para el equipo está más allá del alcance de este documento, pero la práctica de una compañía de telecomunicaciones es de costa oriental en UBC la Zona 4 Sísmica puede ser instructiva. Requiere tabla del temblor que prueba de telecomunicaciones y equipo de la computadora a una aceleración de la entrada de 1g (donde g = la aceleración gravitatoria) en ambas las direcciones horizontales y verticales. La tal comprobación se usa por los numerosos fabricantes de equipo y a menudo gobierna los requisitos del anclaje para el equipo.

La experiencia de terremotos pasados también ha demostrado que equipos que se apoya propiamente y han sido adecuadamente fijados contra el deslizamiento normal y momentos de volcamiento (como los permutadores de calor pequeños, bombas, y calentadores de fabricas pequeñas y condensadores) no puede requerir un proyecto explícito para las fuerzas sísmicas. No obstante, las cargas sísmicas todavía son incluidas normalmente diseñando el criterio del proyecto.

El UBC requiere las provisiones sísmicas especiales para fijar equipo del "salva vidas" apoyado en una estructura multiplicados llamados el "factores de importancia" (I). Las facilidades como los hospitales, estaciones de fuego, estaciones policíacas, medios de comunicación de emergencia, y medios que alojan cantidades suficientes de tóxico o las substancias explosivas que podrían proponer un peligro al público general son considerados facilidades " "Esenciales o facilidades de riesgo". Estas facilidades requieren un multiplicador de 1.25 sin la reducción si el equipo es apoyado por si mismo o debajo de la grada. Para casos no descritos anteriormente, yo seré tomado como 1.0.

3.1.1.5.B.- EQUIPO APOYADO POR LAS ESTRUCTURAS – El UBC requiere un grado más alto de fuerza para fijar el equipo a las estructuras del que es requerido para el Diseño de las mismas estructuras. Esto es porque los equipos apoyaron típicamente sobre el nivel de tierra: (1) tiene las aceleraciones absolutas más altas que al nivel de tierra, (2) puede sujetarse a las contestaciones amplificadas, (3) tiene redundancia pequeña o propiedades de absorción de energía, y (4) es más susceptible a los fracasos de la atadura, mientras volviéndose un componente de riesgo más alto por eso.

Los equipos rígidos apoyados no directamente a por debajo de la grada se identificaría típicamente por el código como componentes del "no estructurales" apoyados por las estructuras.

Esto incluye la mayoría de las bombas, motores, y los componentes rodillo-montados. Para éstos, los requisitos de fuerza laterales mínimos son determinados por la fórmula:

Fp = Z Ip Cp Wp [UBC Formula (36-l)] (3-3)

Donde:

Fp=la fuerza sísmica lateral

z=el factor de la zona sísmico para la cresta eficaz molió la aceleración (los rangos de 0.075 a 0.40, dependiendo en la situación geográfica)

Ip=el factor de importancia para los componentes

Cp=el factor de fuerza horizontal para el componente específico (0.75 en la mayoría de los casos, pero 2.0 para pilas apoyadas adelante o proyectando como un cantiliver sobre sujetados sobre el tejado más de la mitad la altura del total del equipo).

Wp= el peso del componente

Si un factor de de importancia igual a 1.0 se requiere, el requisito de fuerza lateral mínimo para la Zona Sísmica 4 es 0.3Wp. Sólo si los equipos rígidos consistieran en cantilivers sobre sujetados que extienden sobre el tejado más de la mitad la altura total del equipo habría el requisito sea mayor – 0.8Wp. (Vea Tabla 3.1.1.5a).

Para el equipo no rígido o soportado flexiblemente la fuerza lateral mínima es determinada por la misma fórmula. El factor de fuerza Cp, sin embargo, debe considerar ambas las propiedades dinámicas del componente y la estructura que lo apoyan. En ningún caso si esto debe estar menos de Cp para el equipo rígido, aunque no necesita exceder 2.0. para determinar el período para el equipo no rígido, el valor para Cp para el equipo rígido puede doblarse en lugar de un análisis detallado, mientras produciendo un Cp de 1.5. Esta simplificación es generalmente usada ingenieros practicantes. Así, a menos que un factor de importancia mayor que se requieren 1.0, el requisito mínimo de fuerza lateral para la Zona Sísmica 4 sería 0.6Wp para la mayoría del equipo no rígido. Sólo si el equipo no rígido consiste en cantilivers sobreaserugadors que extienden el tejado anteriormente más de la mitad la altura total del equipo habría el requisito sea mayor 0.8Wp (vea Tabla 3.1.1.5a).

3.1.1.5.C EQUIPOS APOYADOS A O DEBAJO DE LA CALIDAD – Si el equipo rígido o el equipo del no rígido se apoya por debajo del nivel de tierra, el UBC permite dos-tercios del valor de Cp ser usado:

Fp = ZIp (0.67)CpWp

[Adaptado de la Fórmula de UBC (36-l)]

con tal de que la fuerza lateral no esté menos de lo obtenido para el la estructura que no es edificación los sistemas estructurales como cedido UBC Sección 2338 (b). Estas fuerzas se describen en la próxima sección.

3.1.1.5. D ESTRUCTURAS SOPORTADAS POR SI MISMO QUE NO SEAN EDIFICACIONES – la fórmula (38-l) como cedido UBC-91 2338 (b), aplica a todas las sistemas estructurales que no son edificaciones rígidas y a todas estructuras rígidas apoyadas por si mismas y todos los equipos diferentes a edificaciones. Esto incluiría el tal equipo como los vasos rígidos y cajas.

V = 0.5ZIW

[UBC Formula (38-l)]

Si la estructura apoyada en si mismo es no rígida (es decir, f <16.7 Hertzio), en cuanto a los vasos delgados altos, la mayoría de los tanques sobre grada, y algunos tanques elevados y cajas, las propiedades dinámicas deben ser consideradas y el UBC prescribe usando la fórmula de fuerza lateral para otro " estructura que no es edificación" con algunas modificaciones:

(3-6)

DONDE:

c= 1.25 S El coeficiente de amplificación (no necesita exceder 2.75)

T 2/3

I=el factor de importancia (o 1.0 para la norma y la ocupación especial estructura, o 1.25 para el esencial y los medios arriesgados) [Vea UBC Tabla 23-L]

Rw=el coeficiente numérico para el las estructuras que no son edificaciones(o 3, 4, o 5, que dependen en el tipo) [Vea UBC Tabla 23-Q]

S= el coeficiente del sitio para las características de la tierra (los rangos entre 1.0 y 2.0, dependiendo de las condiciones de tierra de sitio) [Vea UBC Tabla 23-J]

T=el período fundamental de vibración en segundo

V=el proyecto total fuerza lateral o esquila a la base

W=el total la carga del muerto sísmica (típicamente el peso que opera de equipo)

Z = el factor de la zona sísmico para la cresta eficaz molió la aceleración (los rangos

de 0.075 a 0.40, dependiendo en la situación geográfica)

[Vea la Tabla de UBC 23-I]

Las modificaciones o limitaciones incluyen a lo siguiente:

1) la proporción que C*Rw no estará menos de 0.5.

2) la distribución vertical de las fuerzas sísmicas puede determinarse por fuerza estática o fuerza de contestación dinámicos, con tal de que los resultados no estén menos de aquéllos obtenido con el método de fuerza estático. (La nota: raramente se usan los métodos de la contestación Dinámicos para el equipo).

3) donde una norma nacional aceptada cubre un tipo particular de estructura de la que no se edificación, la norma puede usarse.

Aunque ellos raramente aplicarían al equipo, ciertas otras restricciones como descrito en UBC 2338(b) para Sísmico zonas 3 y 4 solicitan las Categorías de Ocupación III e IV (las Categorías de Ocupación en UBC Tabla No. 23 – K). La estructura debe estar menos de 50 pies en la altura, y Rw=4.0 debe usarse para el proyecto. Adicionalmente, el UBC prohíbe o restringe numeroso sistemas estructurales de hormigón en las zonas sísmicas más altas [UBC 2334 (el c)3].

La Fórmula usando (3-6) y un factor de importancia de 1.0, el proyecto mínimo fuerza lateral o esquila a la base para las estructuras no rígidas que no son edificaciones sería 0.37W (vea Tabla 3.1.1.5a).

3.1.1.5E CARGAS SÍSMICAS VERTICALES – Ningún componente del terremoto vertical se requiere por el UBC para equipo apoyado por las estructuras [UBC 2334 (j)]. Para el equipo con los componentes de cantiliveres horizontales en Sísmico Divide en zonas 3 y 4, sin embargo, el UBC especifica una fuerza ascendente neta de 0.2Wp por ese componente,

Si el procedimiento de fuerza lateral dinámico se usa, el componente vertical es dos-tercios de la aceleración horizontal. Sin embargo, desde que el procedimiento de fuerza dinámico tiene pequeño o ninguna aplicación a la mayoría del equipo, muchos ingenieros diseñando estructuras zonas Sísmicas 3 y 4, conservadoramente usan un componente vertical de tres-cuartos o dos-tercios de la componente horizontal del procedimiento del de fuerza lateral estática, mientras combinándolo simultáneamente con el componente horizontal.

El UBC también avisa sobre efectos del levantamiento causados por las cargas sísmicas. Sólo 85 por ciento de la carga muerta deben ser considerados resistiéndose el tal levantamiento. [UBC 2337 (un)].

3.1.1.6 CARGAS DE PRUEBA – La mayoría de equipos de proceso, como los vasos de presión, deben ser los probados hidráulicamente en su propia ubicación sobre su Cimentación. Incluso cuando tal prueba no se requiere inicialmente, hay una posibilidad buena que algún día durante la vida de un vaso se alterará o se reparará, y un una prueba hidráulica puede exigirse reunir los requisitos de Sección VIII del calentador ASME y Código de Vaso de Presión. Por consiguiente, más ingenieros lo consideran requisito que todos los vasos, sus faldas u otros apoyos, y sus cimentaciones se diseñen para resistir las cargas de prueba. Para la Cimentación, esto consiste en el peso de agua exigió llenar el vaso.

3.1.1.7 MANTENIMIENTO Y CARGAS DE LA REPARACIÓN – Para la mayoría de permutadores de calor, los procedimientos de mantenimiento requieren que periódicamente los bultos del tubo sean sacados, tirado de la cáscara del permutador, y limpiados. La magnitud de tirar requerir una fuerza muy fuerte, y el fragmento que se transmite a la Cimentaciones del permutador, puede variar encima de una gama amplia, dependiendo de varios factores. Estos factores incluyen: (1) el servicio del permutador, incluso el tipo de producto, las temperaturas, y la corrosividad de los fluidos utilizados, (2) la frecuencia del procedimiento de mantenimiento, y (3) el procedimiento tirando o alza usado.

Desde que las fuerzas transmitieron a una Cimentaciones al tirar un bulto del permutador son tan inciertas e inconstantes, las fuerzas del diseño usadas son a menudo basadas en la experiencia del pasado y la regla del pulgar. El criterio común es diseñar para una fuerza longitudinal que es un fragmento del peso de bulto de tubo, mientras yendo de 0.5 a 1.5 veces el peso del bulto. Se asume que esta fuerza actúa al centro de línea de un permutador, y sólo se toma en la combinación con el permutador la carga muerta (vacía).

Para apiló o "a cuestas" los permutadores, se asume que el atracción del bulto actúa en sólo un permutador en un momento.

3.1.1.8 CARGAS DE FLUIDO CREADO – Muchos tipos de vasos (los reactores, los regeneradores del catalizador, etc.) del proceso están sujetos a las fuerzas de la "sobrecarga."

Aunque la analogía puede estar menos del perfecto, es a menudo conveniente describir la sobrecarga fluida como un efecto de la "cafetera." El mecanismo esencial puede ser similar a la ebullición de un fluido contenido, con la formación violenta y el derrumbamiento súbito de burbujas de gas inestables, las corrientes de unión de líquidos con diferentes densidades, y chapoteando de una superficie líquida que también contribuye a las fuerzas de la frecuencia. Estas fuerzas violentas actúan erráticamente, mientras siendo al azar distribuido en los ambos, tiempos y espacio dentro de la fase líquida. Obviamente, la ola fluida es una carga dinámica. Sin embargo, debido a la dificultad de definir la magnitud o las características dinámicas de estas fuerzas, ellos se tratan casi siempre estáticamente para el proyecto de la Cimentaciones.

Normalmente se representan las fuerzas de la ola como fuerzas estáticas horizontales localizadas en el centroide del líquido contenido. Se toma la magnitud de esta fuerza diseño como un fragmento del líquido debajo de un nivel de líquido que opera normal. El fragmento de peso líquido que se usa variará de 0.1 a 0.5 dependiendo del tipo de vaso, en la violencia de su proceso químico contenido, y en el grado de conservismo deseado por el dueño-operador resistiendo dichas cargas. Para la mayoría de los vasos apoyado directamente en las Cimentaciones de grada, las fuerzas de la ola son pequeñas y son normalmente abandonados.

3.1.1.9 CARGA DE IZADO– Frecuentemente, procedimientos de la construcción y el izado y la configuración del equipo causa condiciones de carga en una Cimentación que actuará en ningún otro momento que durante la vida del equipo. Por ejemplo, antes de un pedazo de equipo el lechado está en la posición en su Cimentaciones, deben verificarse tensiones de la presión locales bajo las pilas de brillo o cuñas de izado. Otro el ejemplo más específico es el caso de un vaso vertical o pila que pueden erigirse con anticipación sobre la cimentación a la instalación de partes pesadas o del revestimiento. Una vez instalado, estos interiores se categorizan como la parte de carga muerta permanente de un vaso carga. Sin embargo, muchos practicantes lo sienten necesario examinar la situación que podría existir durante las semanas interinas o incluso la anticipación de los meses a la instalación de este peso interior considerable. El proyecto de una Cimentación del vaso vertical alta puede gobernarse bien por la estabilidad global contra volcamiento, si se requiere que la estructura ligera temporal es capaz de resistir el viento del proyecto lleno.

3.1.1.10 CARGA DE FLOTACIÓN – El efecto flotante de una tabla de agua (la tabla de agua sobre el fondo de Cimentaciones) es muchas veces considerada como otra carga. Es decir, algunos ingenieros lo tratan como una fuerza ascendente-suplente que puede (o no puede) actuar concurrentemente con otras cargas bajo todas las condiciones de carga. Quizás así como frecuentemente, los efectos flotantes se tratan considerándolos como una "condición" diferente en que el peso de gravedad de hormigón sumergido y tierra se cambia para reflejar su sumergió o las densidades flotantes (vea Sección 3.1.2.).

Sin dirigirse la diferencia filosófica entre estas dos percepciones, el efecto es el mismo. El efecto flotante de una tabla de agua alta no sólo puede gobernar la estabilidad (como perfilado en Sección 3.5), pero también puede contribuir a las fuerzas del criticas de diseño (los momentos y cortes grandes) usadas en el diseño de la Cimentaciones .

Cuando es probable que la elevación de la tabla de agua fluctúe, la mayoría de los ingenieros considerará ambos "seco" (descuidando la tabla de agua), y "mojado " (incluso los efectos de flotación de una tabla de agua alta) cuando se diseñan Cimentaciones.

3.1.1.11 CARGAS MISCELÁNEAS – a veces se definen otros tipos de cargas como las cargas separadas, y a veces se agrupó bajo una de las categorías descrito anteriormente. Algunos se especializan justamente en que ellos sólo son normalmente aplicados a ciertos tipos de estructuras o equipo. Ellos incluyen lo siguiente:

1) CARGAS TERMALES- Las Cargas termales a veces son consideradas como una categoría de cargas separadas, pero se describió antes en la sección en las cargas operacionales.

2) LAS CARGAS DE IMPACTO – las cargas de Impacto, como esos debido a las grúas, enarbolamientos, y pescantes, a veces son clasificado separadamente (como descrito anteriormente). Así como a menudo ellos son clasificados bajo las cargas vivas o, dependiendo del tipo de equipo, como las cargas operacionales.

3) LAS CARGAS DE LA EXPLOSIÓN – la Explosión y explosión resultante representan la extrema fatiga o condiciones de accidente. Normalmente, sólo se aplican las presiones de la explosión al proyecto de edificios de control. Raramente esta carga es considerada en el diseño de equipos o cimentaciones, exceptuando para determinar locaciones posiblemente para que haya distancia adecuada entre el equipo crítico y una fuente potencial de tal explosión.

4) NIEVES O CARGAS DE HIELO – Nieves o cargas de hielo pueden afectar el diseño de acceso o las plataformas que operan adjuntas al equipo, mientras incluyendo a sus miembros de apoyo. Raramente estas afectan el diseño de Cimentaciones de equipo salvo las estructuras de distribución eléctrica. A menudo, la carga de nieve es considerada como una carga viva.

5) LAS CARGAS ELÉCTRICAS – cargas de Impacto causadas por los movimientos súbitos dentro de los cortacircuitos y el descanso de carga desconecta puede ser mayor que el peso muerto del equipo. Además, la dirección de la carga variará, dependiendo en si la ola grande está abriendo o está cerrando. En los dispositivos actuales alternos, las cargas del corto circuito son normalmente interiores al equipo y tendrán pequeño o ningún efecto en las Cimentaciones. Sin embargo, en el caso de líneas de transmisión directa actual en que la tierra actúa como la referencia, un corto circuito entre los conductores etéreos y la tierra puede producir cargas muy significantes aplicadas a las estructura de apoyo.

3.1.2 CONDICIONES DE LA CARGA – los diferentes pasos en la construcción de equipo, o diferentes fases de su ciclo de funcionamiento/mantenimiento, puede pensarse representarlos como distintos ambientes, o distintas condiciones para tal equipo. Durante cada una de estas condiciones, puede haber uno o quizás varias combinaciones de cargas que pueden, con probabilidad razonable, actuar concurrentemente en el equipo y su cimentación.

Las condiciones de carga siguientes son consideradas a menudo durante la vida de equipo y sus cimentaciones.

3.1.2.1 CONDICIÓN DEL LEVANTAMIENTO – La condición de levantamiento existe mientras el equipo o su Cimentación todavía están construyéndose, y el equipo está siendo fijo, alineado, anclado o fundido en su posición.

3.1.2.2 CONDICIÓN DE DESCARGA – La condición de descarga existirá después de que el levantamiento está completo, pero antes de cargar el equipo con sus componentes o ponerlo en el servicio. También, la condición de descarga existirá en cualquier momento subsiguiente cuando fluido de operación u otros componentes están siendo removidos, o el equipo sacado de servicio o ambos. Esta condición normalmente no incluye el efecto directo de operaciones de mantenimiento.

3.1.2.3 CONDICIÓN DE OPERACIÓN – La condición de operación existe siempre y cuando el equipo está en servicio, se carga con fluido de operación o componentes y cuando esta cerca de ser encendido, esto es simplemente cuando está en el proceso de arranque y apagado. En la condición de operación, los equipos pueden estar sujetos a la gravedad, temperatura, vibración de arranque, cargas de impacto, y fuerzas medioambientales como el viento y sismos.

3.1.2.4 CONDICIÓN DE PRUEBA – La condición de la prueba existe cuando el equipo está probándose, para verificar su integridad estructural, o para verificar que actuará adecuadamente en servicio. Aunque realmente el período de tiempo requirió para una prueba de equipo es unos días, la "condición" de la prueba puede durar durante varias semanas. Así, es a menudo supuesto que durante la condición de la prueba, una Cimentación de equipo se sujetará no sólo a las cargas de gravedad (es decir, carga muerta más el peso de fluidos de la prueba), sino también a viento o sismo. Normalmente, estas cargas se toman a la intensidad reducida. Las intensidades típicas varían de un cuarto a la mitad del viento o carga de sismo.

3.1.2.5 CONDICIÓN DE MANTENIMIENTO – La condición de mantenimiento existe cuando el equipo está siendo drenado, limpiado, recargado, reparado, re alineado o los componentes están estando retirados o reemplazados. Las cargas pueden ser el resultado del equipo de mantenimiento, montacargas o grúas, levantamiento (como cuando se levantan contenedores), impacto (como cuando se recargan o reemplazan catalizadores o filtros), así como de la gravedad. Normalmente se asume que la carga de gravedad es la carga muerta.

La duración de una condición de mantenimiento es normalmente bastante corta, aproximadamente un par de días. Por consiguiente, rara vez se asumen cargas medioambientales, como el viento y sismo, para actuar durante la condición de mantenimiento.

3.1.2.6 CONDICIÓN DE DAÑO – Una condición de carga de daño existe cuando ocurre un accidente, funcionamiento defectuoso, error del operador, ruptura, o daños que causen que el equipo o su cimentación sea sometida a cargas anormales o extremas. A menudo se supone que los equipos sometidos a cargas de daño severas podrían tener que ser apagados y reparados. Así, no es raro que la fuerza última sea usada como el criterio de aceptación para las cargas inestables.

3.1.3 COMBINACIONES DE CARGA – los códigos normalmente especifican qué de las cargas más comunes deben asumirse como que actúan concurrentemente para el diseño del diseño. Los equipos industriales, principalmente debido a las muchas posibles variaciones en las cargas de operación, pueden tener un número mayor de posibles combinaciones de carga. A menudo varias combinaciones de carga diferentes son posibles dentro de una condición de carga dada. El criterio, no los códigos, debe usarse para decidir qué cargas y los factores de carga correspondientes que puede esperarse razonablemente que actúen concurrentemente. Tabla 3.1.3a da una lista de doce combinaciones de carga representativas. Con algunas variaciones entre los diferentes practicantes, estas combinaciones son normalmente las que la más se usan para diseñar equipo industrial y a cimentación de la maquinaria.

TABLA 3.1.3a – CONDICIONES DE CARGA Y COMBINACIONES REPRESENTATIVAS

Los factores de carga pueden variar. Vea las Secciones 3.1.3 y 3.1.4.

3.1.4 FACTORES DE CARGA – las presiones de la Tierra y resistencia a volcado son calculadas por la mayoría de los practicantes que usan una serie de combinaciones de carga similar a aquéllos listado en Tabla 3.1.3a con las combinaciones de cargas individuales al nivel de "trabajo" o en el nivel de "servicio" (cargas no factoradas).

Cuando viene al análisis de una Cimentación, sin embargo, no siempre está claro qué factores de carga aplican a muchas cargas y combinaciones de carga, particularmente aquéllos que incluyen las cargas "no estándar" características del equipo industrial. La mayoría de los ingenieros, desde que no tienen un reconocido o legal criterio para citar, se sienten obligados a adaptar el código de la construcción. Agrupando las muchas cargas únicas al equipo bajo las categorías comunes del código de construcción de "carga muerta" y "carga viva", y aplican directamente los factores de carga prescritos del código.

Otros ingenieros sostienen que hay diferencias significativas entre las cargas aplicables a las cimentaciones de equipo, y los aplicables diseños de edificios comerciales o residenciales. Ellos concluyen que estas diferencias garantizan la divergencia de una aplicación literal de los factores de carga del código de edificaciones común. Las diferencias incluyen las magnitudes relativas de las diferentes cargas, y diferencias en sus duraciones. Estas consideraciones, tomadas en conjunto, llevan a muchos ingenieros a seleccionar los factores de carga que, aunque pueden parecerles similares a los del ACI.318, contienen divergencias importantes.

Las cargas factorizadas son aplicadas como sigue: (1) Factor de las cargas a la cima del pedestal, (2) Factor de los momentos de servicio y cizalla en el pie, y (3) Factor de las diferencias entre los análisis múltiples. Estas diferentes aproximaciones se explican más a fondo en las Secciones 4.1 y 4.7. Si los diferentes factores de carga van a ser usados en la contribución individual de cargas en una combinación, y si la compresión sobre el ancho total de la cimentación no se requiere, entonces estos diferentes acercamientos darán los diferentes resultados. Esto resulta del hecho que cuando la carga resultante está fuera del núcleo, la presión máxima de la tierra no es una función lineal de las cargas. Por consiguiente, para evitar esta posible confusión, algunos ingenieros aplican un solo factor de carga compuesto a todas las cargas en la combinación de carga total, en lugar de un factor diferente a cada carga individual.

La tabla 3.1.3a proporciona el rango de factores de carga que normalmente se aplican a las combinaciones de carga listadas. Éstos pueden ser factores individuales usados para la combinación total o, dónde se usan los diferentes factores para las varias cargas contribuyentes, estos pueden ser la media proporcional de la carga factorizada total para la carga de servicio total.

3.2 – DISEÑO FUERZAS/TENSIONES

En el diseño de cimentaciones, las fuerzas y tensiones en los varios elementos debe calcularse y debe compararse con el criterio de aceptación. Algunos tipos de criterios de aceptación se expresan en términos del esfuerzo aceptable a que una carga calculada de servicio será comparada. Otro criterio se expresa por lo que se refiere a la fuerza del diseño a que las cargas calculadas serán comparadas. Para muchos de los elementos de cimentaciones de equipo, no hay ninguna norma publicada ni un acuerdo general claro acerca de que el tipo de criterio es apropiado.

Las presiones aceptables de la tierra, tensión de anclado atornillado (la esfuerzo, cizalla, anclaje), esfuerzo de interacción del concreto, y la longitud de desarrollo requerida de refuerzo del pedestal estos empalmes de la envoltura para anclar las tornillos son algunas de las variaciones comunes en la practica.

Además de las variaciones entre las prácticas usadas por los diferentes ingenieros, una segunda variación mayor es ese diferente criterio de aceptación que se usa a menudo para los elementos adyacentes o interactuantes. Esto lleva a problemas de interacción, e inconsistencias en la lógica del diseño de los varios elementos. Por pequeña que sea, la existencia de diferentes tipos de criterios de aceptación para varios elementos presenta un tedioso problema de cuadre.

El procedimiento de diseño de fuerzas para los elementos de hormigón es llamado "Método de Diseño de Fuerza" (SDM). El procedimiento de esfuerzo activo, (fatiga), se llama ahora "Método del Diseño Alternado" (ADM) en el actual ACI-318, y aparece en el apéndice del mismo.

Las secciones siguientes describen los elementos individuales y el estado de práctica en la definición de criterios de aceptación para el uso en su diseño.

3.2.1 HORMIGÓN

3.2.1.1 FLEXIÓN – La capacidad a flexión de elementos de hormigón en una cimentación para el equipo estático es normalmente determinado usando criterios de diseño contenidos en ACI 318. Estos criterios del ACI 318 aparece en la tabla siguiente:

Donde:

fb = la esfuerzo de fibra extrema en la compresión de doblado

Mu = el momento factorizado

Mw =el momento

El factor es el factor de reducción de fuerza, para tomar en cuenta la probabilidad que un elemento puede ser incapaz de soportar la fuerza nominal debido a las inexactitudes y las variaciones adversas en la resistencia del material y obreros durante la construcción.

3.2.1.2 CIZALLAMIENTO A FLEXIÓN – las tensiones de cizallamiento del concreto son de dos tipos generales. Donde el miembro de cimentación relativamente largo a su ancho, o las dimensiones del pedestal son un fracción significativa de las dimensiones de la almohadilla, o ambos, entonces las tensiones de esfuerzo de diagonal más críticas ocurren a aproximadamente una distancia d del pedestal de apoyo. La cantidad d es la profundidad eficaz de la almohadilla de la cimentación de concreto, medido desde la fibra de compresión extrema al centroide de tensiones del área de acero. En este caso, el estado de esfuerzo llamado " cizalladura de la viga a lo ancho", o simplemente el "cizalladura de la viga." Como previamente se indicó, la presente tendencia está hacia el uso de diseño de fuerza y el uso de cargas factorizadas (momentos) en los elementos hormigón adecuados. El criterio de esfuerzo normalmente usado prescrito por ACI 318 es el siguiente:

Donde

Vw = Trabajo total de corte en la sección a través de la almohadilla de la Cimentación

Vu =  * Vc es el corte total factorizado

Vc = limitante nominal o la fuerza del corte aceptable

b = Ancho de la sección localizada a una distancia d de la cara de apoyo

Aunque muchos ingenieros usan el criterio ACI 318 descrito en los párrafos anteriores sin modificación, algunos practicantes escogen usar los criterios de Ferguson y Rajagopalan. Estos autores señalan que el criterio del código para la esfuerzo última de corte de viga es significativamente no conservador para los porcentajes bajos de refuerzo, con las reducciones en capacidad de de corte que se acerca al 50% para las cimentaciones con el acero mínimo. Los autores recomiendan un valor reducido por la resistencia de corte de viga por secciones de flexión dónde la proporción del refuerzo tensor está menos de 0.012. La ecuación siguiente determina el diseño a esfuerzo del cortante nominal Vc.

Vc = (0.8 + 100 ) (√fc’) < 2(√fc’)

Donde:

Vc = Vc /bd

 = Proporción de refuerzo de esfuerzo de no preesforzada

La mayoría de las Cimentaciones tiene las proporciones del refuerzo menos de 1 por ciento. Muchas Cimentaciones de equipo tienen las proporciones del refuerzo menos de 0.5 por ciento. Así, algunos ingenieros usan los valores por diseño de viga a esfuerzo cortante reducida del criterio ACI 318 de acuerdo con las recomendaciones de Ferguson y Rajagopalan.

3.2.1.3 PUNZONAMIENTO CORTANTE (CORTANTE BIDIRECCIONAL) – Cuando una almohadilla de cimentación o la cabeza del pilote es cuadrada, o casi cuadrada, o las dimensiones del pedestal son la pequeñas relativamente al miembro de la Cimentación principal (almohadilla o cabeza del pilote), o ambos, entonces un estado de esfuerzo de corte diferente del normalmente descrito en Sección 3.2.1.2 se vuelve crítico. Este modo de falla de corte alternativa ocurre cuando un pedestal pequeño tiende a punzonar a través de su almohadilla de la Cimentación de apoyo. La fatiga por esfuerzo diagonal para este estado de esfuerzo de corte es apropiadamente llamado "Punzonamiento Cortante." La sección crítica, bo, para este modo de falla potencial se toma a una distancia d/2 de la cara de apoyo. Para los pilotes muy cargados en un grupo, la consideración para el posible des alineamiento durante el manejo del pilote debe ser incluida en el cálculo.

El criterio de esfuerzo normalmente usado del ACI 318 es como sigue:

Donde:

Vw = Fuerza cortante total actuante a la sección crítica.

Vu = Fuerza cortante total factorizada a la sección crítica.

Vc = Fuerza cortante aceptable o limitante a la sección crítica.

βc = Proporción de la dimensión más larga a la más corta del pedestal. βc = 1.0 para la forma redonda u octagonal del pedestal.

as = 40, pero reducido a 30 si el pedestal es excéntrico.

Aunque el ACI 318 permite pequeños refinamientos de estas relaciones cuando se agrega refuerzo cortante, tal refuerzo raramente se usa en las Cimentaciones de equipo. Los argumentos de corte en las cimentaciones de concreto tratadas en esta y la anterior sección están dirigidos hacia las cimentaciones individuales. ACI 318 es incierto acerca del criterio de esfuerzo de corte apropiado para las cimentaciones de la armadura. Sin embargo, la mayoría de los practicantes usan el aprovisionamiento por punzonamiento cortante cuando se chequea el cortante en tales Cimentaciones.

3.2.1.4 ESFUERZO – El ACI 318.1 permite que se extienda el hormigón llano (sin refuerzos) en las zapatas. El ACI 318.1 para los límites de hormigón llanos limita el uso de hormigón no reforzado a cimentaciones que se apoyan continuamente por suelo o donde la acción de bóveda asegura la compresión bajo todas las condiciones de cargar. Sin embargo, el concreto esparcido no reforzado rara vez se usa en las cimentaciones de equipo, salvo para equipo muy pequeño, equipo menor como para las almohadillas de apoyo de aires acondicionados residenciales. En los casos raros dónde se usan las cimentaciones no reforzadas, la máxima fatiga tensil permitida por el ACI 318.1 es la siguiente:

Donde:

ft = Fatiga a esfuerzo de la fibra extrema.

Las cimentaciones a menudo están sujetas a momentos de volcamiento bastante grandes para producir el levantamiento encima de una porción de su base. Desde que la tierra no puede resistir el levantamiento por la esfuerzo, esto produce una zona de presión cero, con el prisma de presión triangular resultante mostrado en Fig. 4.7.3. En la ausencia de presión de la tierra ascendente, un momento del torcimiento negativo puede producirse en la porción de la viga de cimentación que debe resistir por las fuerzas tensoras en la cima de la almohadilla. Este momento del negativo se limita al peso total por gravedad de la parte levantada de la cimentación, más cualquier sobrecarga o componentes de la sobrecarga, sin tener en cuenta la magnitud del momento volcador aplicado.

No debe utilizarse la capacidad a esfuerzo de hormigón en una zona sísmica, o cuando una cimentación se apoya por pilotes.

(UBC). De cualquier manera, hay diferencias de opinión y practica acerca del tratamiento de las fuerzas de volcamiento que causan un momento negativo en una cimentación dispersa en una zona del no sísmica.

Cuando la magnitud de esto se invierte o el momento negativo es pequeño, algunos ingenieros usan el esfuerzo admisible del hormigón a esfuerzo dado por el ACI 318.1 para cimentaciones no reforzadas para verificar si la cimentación es la adecuada. Otros consideran el hecho de que una sección reforzada sujeta a momento positivo desarrolla fisuras a través del 80 por ciento de su espesor. Confiar en tal sección figurada para el volcamiento invertido (momento negativo) es considerado inseguro por muchos practicantes. Algunos ingenieros usan el refuerzo superior, si hay alguna esfuerzo calculada en las fibras superiores de la cimentación. Otros, aunque conscientes de la incertidumbre en la capacidad de la sección, son renuentes a proporcionar una armadura superior de refuerzo de acero para resistir lo que es a menudo un nivel de esfuerzo muy nominal. Ellos pueden usar arbitrariamente la capacidad a esfuerzo de la sección de hormigón de no fisurada, pero usar sólo un fragmento del estrés a esfuerzo permitido por el ACI 318.1 para cimentaciones no reforzadas. Los valores usan un rango de 20 a 50 por ciento de los valores nominales del código. Aunque hay razón para cuestionar la validez de esta última práctica, no se ha reportado ninguna falla de cimentaciones diseñadas con tales aproximaciones.

La discusión anterior de resistencia del concreto a esfuerzo se da a menudo académicamente por el uso de refuerzo de loza mínimo en la cabeza de la cimentación, proporciona al parecer la temperatura y encogimiento del acero. No hay ningún requisito del código que, en la ausencia de esfuerzos calculados, tal refuerzo se inserte en la cabeza de una cimentación. Sin embargo, algunos practicantes lo consideran una práctica buena para tener siempre una armadura de acero en la cabeza.

3.2.1.5 PRESIÓN – Los esfuerzos a presión aceptables en hormigón contenidas en el ACI 318 actual reflejan recientes estudios mostrando que un estado de presión triaxial se produce en el hormigón en la zona por debajo de la placa base. Este efecto se pronuncia más considerablemente si el equipo o placa base de columna se localiza centralmente de manera que la zona cargada se rodee en todos los lados por el hormigón. Los esfuerzos a presión, aceptable y de diseño, permitidas por el ACI 318 son como se da en la tabla siguiente:

Donde: f = esfuerzo a presión

Cuando A, > A,, la fuerza a presión de diseño puede multiplicarse por √ (A2/A1) ≤ 2.0

Donde:

A1 = Área a compresión del concreto

A2 = Área de la cara más larga de una pirámide apropiada o cono contenido totalmente en la cimentación cuando la base superior es el área A1 y las pendientes laterales son 1 vertical a 2 horizontal.

Cuando se diseña placas base y anillos anulares de base para la presión de hormigón, muchos ingenieros usan los conceptos de diseño de fuerza como se define en el ACI 318. Sin embargo, particularmente para las cimentaciones de equipo como los vasos verticales y pilas, muchos ingenieros escogen el criterio de esfuerzo actuante en lugar de eso. Hay dos razones para este desacato de las aproximaciones normalmente aceptadas por el ACI Primero, el diseño de ancla empernada es normalmente basado en un criterio esfuerzo actuante. La determinación de área a presión requerida es una función interrelacionada del área del tornillo ancla proporcionado. Por consiguiente, un deseo de consistencia lleva a muchos ingenieros a usar un esfuerzo actuante aceptable a presión.

La segunda razón es que el diseño las placas base de equipos y los anillos base sean realizado por los diseñadores del equipo. Los diseñadores de equipo son generalmente ingenieros mecánicos con poca o ninguna experiencia en el diseño de hormigón o en los conceptos de diseño de cargas del ACI 318. La necesidad de simplificar la comunicación de criterios de diseño, apunta hacia la selección del criterio de esfuerzo actuante para concreto sometido a presión.

Cuando el criterio de esfuerzo actuante se selecciona para el diseño de placas base de equipo, los esfuerzos aceptables especificados en la especificación del AISC-ASD, Capítulo J9, son los que normalmente se usa. Esto es porque los ingenieros de fabricantes de equipo están comúnmente familiarizados con esta especificación.

Una pregunta que se plantea en el diseño de vasos verticales y pilas que se apoyan en los anillos base anulares es que el área productiva no se localiza centralmente en el pedestal. Más bien, el área más cargada es inmediatamente adyacente al borde del pedestal de hormigón. Este hecho lleva a muchos ingenieros a descuidar el incremento de la proporción del área en el esfuerzo admisible.

3.2.2 REFUERZO

3.2.2.1 REFUERZO VERTICAL – El refuerzo vertical en los pedestales de la cimentación es, para la mayoría de los tipos de equipo, diseñado como una parte íntegra de la sección total de concreto, es decir, tratando el pedestal y su refuerzo como una columna-viga. Para esta aproximación el criterio de diseño del ACI 318 es el normalmente empleado. Para los pedestales con una proporción de la dimensión altura-a-lateral de 3 o mayor, el refuerzo requerido no debe ser menos que el mínimo aplicable a las columnas. Sin embargo, para el equipo como vasos verticales altos, el propósito de las barras verticales del pedestal es sobreponer la zona del tornillo de anclaje (vea Fig. 4.2.lc), y para transferir la fuerzas tensoras del tornillo del ancla de un pedestal en la zapata o cabeza del pilote. En esta situación, la práctica para definir el criterio de aceptación apropiado para diseñar las barras verticales varía ampliamente. Algunos ingenieros diseñan las barras del pedestal usando la sección total de concreto como se describió anteriormente. Algunos usan una práctica similar, usado en el diseño de tornillos del ancla. Ellos adecuan las barras verticales para resistir las fuerzas de esfuerzo calculadas del tornillo de anclaje, o emparejan la capacidad del diseño de los tornillos de anclaje, ignorando el hormigón.

Aún otros practicantes reemplazan el limite de fluencia de los tornillos de ancla de equipo con un equivalente o mayor limite de fluencia en el refuerzo vertical sobrepuesto, ignorando la sección de concreto de nuevo. Esta última práctica se usa principalmente en áreas sísmicamente activas, la razón es que ese rendimiento inicial debe tener lugar en el tornillo del ancla más visible antes que el refuerzo al cual las fuerzas de anclaje primario deben ser transferidas.

3.2.2.2 REFUERZO HORIZONTAL – Para los pedestales pequeños, o donde las cargas gobernantes son principalmente la compresión, el refuerzo horizontal en los pedestales normalmente dimensionado de acuerdo con el criterio ACI 318 para los nudos de la columna. Sin embargo, hay varias circunstancias dónde se usan otros tipos de criterio.

Un ejemplo ocurre en el caso de pedestales con un área grande, como para los vasos verticales y pilas. En este caso, el refuerzo vertical se diseña normalmente para resistir el esfuerzo. El refuerzo horizontal en las caras del pedestal puede ser esencialmente nominal, quizás sólo para mantener las barras verticales en su lugar durante la colocación del concreto. A veces, un criterio de refuerzo mínimo para las barras en las caras de la masa de hormigón de masa como el que sugiere el ACI 207.2R es usado. Un refuerzo del tamaño más largo y/o menor espaciamiento que el definió por el tal criterio mínimo puede suponerse por el confinamiento de los tornillos de ancla y para evitar el astillamiento a la cara del pedestal.

Además del refuerzo horizontal principal propuesto en la cara de los pedestales basales verticales, muchos practicantes consideran una buena práctica proponer un grupo de dos a cuatro nudo-barras cerca de la cima del pedestal, estrechamente espaciada de 3 a 4 pulgadas. (Vea Fig. 2.2.4). Este juego estrechamente espaciado de refuerzo periférico en la cabeza sirve para ayudar a resistir el intento de fisura al borde del pedestal por presión o expansión térmica, así como para mantener el confinamiento para la resistencia a cortante. Esta práctica reduce fisuramiento del hormigón cerca de la cima del pedestal debido al traslado de fuerzas de cortante a través de los tornillos del ancla en el hormigón.

A veces, el refuerzo horizontal es colocado en las cimas de pedestales. Por ejemplo, el refuerzo puede requerirse de vez en cuando por los cálculos de esfuerzo para pedestales relativamente largos, delgados, o poco profundos (que es esencialmente tan grande como la almohadilla), dónde la carga está aplicada en el borde o periferia del pedestal. En esta situación, el pedestal podría tender a servir mas hacia arriba, y habría un esfuerzo calculado a la cima del pedestal.

Un par de practicantes proponen el refuerzo horizontal en la cima de pedestales de equipo como una buena practica en la materia, particularmente donde el equipo opera a temperaturas elevadas. La congestión del refuerzo, sin embargo, puede llevar a problemas constructivos. Los ingenieros deben repasar el diseño final para asegurar que es un diseño realizable constructivamente hablando.

El diseño de refuerzo horizontal en las cimentaciones (o cabeza de pilares) usa el criterio ACI 318 para el refuerzo a flexión. Las únicas preguntas que se plantean se refieren a las cantidades mínimas de refuerzo, como se esquematiza en la Sección 4.7.5.