Criterios de Estruturas Industriais

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PDVSA N° TITULO
REV. FECHA DESCRIPCION PAG. REV. APROB. APROB.
APROB. FECHAAPROB.FECHA
VOLUMEN 18–I
�1994
A–261 CRITERIOS Y ACCIONES MINIMAS PARA EL
DISEÑO DE ESTRUCTURAS INDUSTRIALES
ORIGINAL
Alexis Arévalo Enrique CarmonaENE.01 ENE.01
ESPECIFICACIONES DE INGENIERIA
DIC.98
ENE.01 Y.K.
Y.K.
1
0
REVISION GENERAL 9
9
A.A.
A.A.
E.C.
J.E.R.
MANUAL DE INGENIERIA DE DISEÑO
ESPECIALISTAS
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Indice
1 GENERAL 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
1.1 Alcance 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
1.2 Referencias 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
2 CARGAS 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
2.1 Cargas o Acciones Permanentes 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
2.2 Cargas o Acciones Variables 4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
2.3 Cargas o Acciones Accidentales 4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
2.4 Acciones Extraordinarias 5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
2.5 Cargas por Fricción 6. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
2.6 Cargas de Operación 6. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
2.7 Cargas de Vehículos 6. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
2.8 Cargas Móviles Especiales 7. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
3 COMBINACIONES DE CARGAS 7. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
ANEXO A: CARGAS GRAVITACIONALES DE TUBERIAS 9. . . . . . 
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1 GENERAL
1.1 Alcance
Esta especificación establece criterios y requisitos mínimos para las acciones a
considerar en el análisis y diseño de estructuras industriales. Cualquier estructura
o caso de carga no contemplado aquí se regirá por la norma venezolana
COVENIN–MINDUR 2002–88, “Criterios y Acciones Mínimas para el Proyecto de
Edificaciones”.
Su ámbito de aplicación se extiende al proyecto de nuevas instalaciones y,
cuando sea requerido, al refuerzo, modificación y/o reparación de instalaciones
existentes.
1.2 Referencias
1.2.1 COVENIN–MINDUR
2002 (Provisional) Criterios y Acciones Mínimas para el Proyecto de
Edificaciones.
2003 (Provisional) Acciones del Viento sobre las Construcciones.
1618 (Provisional) Estructuras de Acero para Edificaciones. Proyecto,
Fabricación y Construcción.
1753 (Provisional) Estructuras de Concreto Armado para Edificaciones,
Análisis y Diseño.
1.2.2 COVENIN–MINDUR–FUNVISIS
1756 (Provisional) Edificaciones Antisísmicas
1.2.3 Petró leos de Venezuela S.A. (PDVSA)
JA–221 Diseño Sismorresistente de Instalaciones
Industriales.
IR–C–02 Diseño de Edificios de Control
IR–C–03 Revestimientos Contra Incendio.
IR–G–01 Criterios para el Diseño de Instalaciones
Costa–Afuera.
1.2.4 American National Standards Institute/American Society of Civil Engineers
(ANSI/ASCE)
7–89 Minimum Design Loads for Buildings and Other
Structures.
1.2.5 American Petoleum Institute (API)
RP 2A–LRFD Recomended Practice for Planning, Designing and
Constructing of Fixed Offshore Platforms– Load and
Resistance Factor Design.
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1.2.6 American Association of State Highway and Transportation Officials
(AASHTO)
2 CARGAS
2.1 Cargas o Acciones Permanentes
Las cargas o acciones permanentes son las que siempre actúan sobre la
estructura y no varían en el tiempo. Comprende el peso propio de la estructura
y de los componentes no estructurales que permanecen allí. El revestimiento de
protección contra incendio, el peso propio de grúas y equipos de manejo de
materiales deben ser incluidos como cargas o acciones permanentes.
Para etapas de predimensionamiento, se pueden utilizar las siguientes cargas
uniformes:
2.1.1 De 150 kg/m2 a 500 kg/m2 de corredor de tuberías, incluye el peso propio de la
tubería, bandejas, conductos y elementos de soporte. Se utiliza 150 kg/m2 en
pórticos livianos con tuberías pequeñas, variando hasta 500 kg/m2 para el caso
de instalaciones o plantas excepcionalmente grandes. El valor promedio puede
tomarse como 300 kg/m2.
El gráfico del Anexo “A” permite estimar las cargas permanentes debidas al peso
de las tuberías.
Para los casos en que los pórticos sostengan enfriadores de aire, las cargas
varían entre 480 y 600 kg/m2.
2.1.2 25 kg/m2 adicionales para los techos de edificaciones, para considerar el peso de
luminarias, techos suspendidos, ductos de aire acondicionado, etc.
2.1.3 Se calcularán con una carga permanente no inferior a 100 kg/m2
, los niveles de
edificios donde la tabiquería pudiera ser reubicada.
En plataformas metálicas, el piso de la estructura portante y la rejilla de piso se
calculará con una carga permanente no inferior a 100 kg/m2.
En plataformas lacustres, el envigado metálico portante tendrá un valor estimado
de carga permanente no inferior a 180 kg/m2.
Las cargas permanentes de equipos producidas por su peso propio se definirán
de la siguiente manera:
a. Peso Vac ío o de Montaje: Peso del recipiente más el peso del aislante y partes
internas.
b. Peso de Operaci ón: Peso vacío más el peso del fluido de operación y/o
catalizador.
c. Peso de Prueba: Peso vacío más el peso de agua necesaria para la prueba
hidrostática
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2.2 Cargas o Acciones Variables
Las cargas o acciones variables son las que actúan sobre la estructura con una
magnitud variable en el tiempo. Se deben a su ocupación o uso habitual, como
son el peso de las personas, objetos, vehículos, ascensores y maquinarias, sus
efectos de impacto, así como las acciones variables de temperatura y reológicas,
y los empujes de líquidos y tierras que tengan carácter variable. Las cargas
variables se aplican de forma distribuida sobre la estructura.
Cargas Variables de Dise ño Recomendadas en Instalaciones Industriales
2.2.1 750 kg/m2 mínimo en áreas de depósito y almacenamiento.
2.2.2 400 kg/m2 en áreas de trabajo y operación.
2.2.3 500 kg/m2 en pisos para plataformas (rejillas o planchas estriadas), de operación
en edificios de compresores y en estaciones de bombas y áreas de equipos.
2.2.4 250 kg/m2 en áreas de acceso al personal tales como plataformas de acceso y
plataformasde recipientes (donde no se puedan almacenar herramientas y/o
equipos).
2.2.5 150 kg/m2 o según uso, en techos accesibles.
2.2.6 365 kg/m2 o una carga concentrada en movimiento de 460 kg en escaleras y
descansos, utilizándose para el cálculo aquella que produzca solicitaciones
mayores. Los peldaños deberán ser diseñados para una carga concentrada de
130 kg en el centro, pero no superpuesta a la carga uniforme.
2.2.7 500 kg/m2 en escaleras y descansos donde puedan almacenarse herramientas
y/o equipos.
2.2.8 30 kg/m2, o una carga concentrada de 90 kg mínimo en el centro del peldaño, en
escaleras marineras.
2.2.9 300 kg/m2 en áreas de oficinas, laboratorios, vestuarios y salas de control.
2.2.10 750 kg/m2 en salas de equipos mecánicos y eléctricos.
2.2.11 50 kg/m para barandas, aplicados horizontalmente en el tope.
2.3 Cargas o Acciones Accidentales
Las acciones o cargas accidentales son las que en la vida útil de la estructura
tienen una pequeña probabilidad de ocurrencia durante lapsos breves de tiempo
como las acciones debidas al sismo, viento, oleaje, corrientes, etc.
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2.3.1 Acciones de Sismo
Son las acciones producidas por movimientos del terreno originados por sismos.
Para el cálculo de las solicitaciones sísmicas se utilizará la Especificación PDVSA
JA–221 “Diseño Sismorresistente de Instalaciones Industriales” y donde
corresponda las Especificaciones: PDVSA JA–222 “Diseño Sismorresistente de
Recipientes y Estructuras”, PDVSA JA–224 “Diseño Sismorresistente de
Estructuras Lacustres” y PDVSA FJ–251 “Diseño Sísmorresistente de Tanques
Metálicos”.
2.3.2 Acciones de Viento
Son las acciones producidas por el aire en movimiento sobre objetos que se le
interponen, y consisten, principalmente en empujes y succiones. El cálculo de las
cargas de viento se realizará de acuerdo con la Norma COVENIN–MINDUR 2003
“Acciones del Viento sobre las Construcciones”.
2.4 Acciones Extraordinarias
Las acciones extraordinarias son las que normalmente no se consideran entre las
que actúan en la vida útil de la estructura y que, sin embargo, pueden presentarse
en casos excepcionales y causar catástrofes. Son ejemplos las acciones debidas
a explosiones, incendios, impactos, etc.
2.4.1 Explosiones e Incendios
Tipo de carga que no se incluye en el proyecto de estructuras convencionales,
únicamente se tomarán precauciones en el esquema estructural y en los detalles
constructivos. Sin embargo, en las instalaciones industriales hay estructuras
especiales como los cuartos de control, donde PDVSA exige que se incluyan
estas cargas en el proyecto. Las normas de diseño correspondientes son:
PDVSA IR–C–02: Diseño de Edificios de Control.
PDVSA IR–C–03: Revestimientos Contra Incendio.
PDVSA IR–G–01: Criterios para el Diseño de Instalaciones
Costa–Afuera.
Siempre que en el proyecto estén definidos estos tipos de carga para una
estructura, deben incluirse en el diseño.
2.4.2 Impactos
Las solicitaciones de diseño en estructuras sometidas a cargas en movimiento
serán las recomendadas por el fabricante, siempre que sean mayores a las
calculadas en el apartado 5.4 “Impacto” de la Norma COVENIN–MINDUR 2002.
2.4.3 Halado en Intercambiadores
La fuerza horizontal de diseño a ser considerada en estructuras sometidas al
halado del haz de tubos en intercambiadores de calor, deberá ser igual al
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producto del peso del haz de tubos por un coeficiente de fricción de 0,57 y por un
factor de impacto de 1,5; es decir, el 86% del peso del haz.
La fuerza mínima a considerar será 900 kg.
La fuerza horizontal será transmitida sólo al soporte fijo del intercambiador.
En caso de que el fabricante del equipo especifique unas cargas mayores a las
anteriormente expuestas, deberán considerarse en el diseño las cargas dadas
por el fabricante.
2.5 Cargas por Fricción
Las fuerzas horizontales debidas a fricción serán consideradas como el producto
del coeficiente de fricción “C” multiplicado por la carga vertical correspondiente.
El coeficiente de fricción será:
C = 0,3 para contacto acero sobre acero.
C = 0,4 para contacto acero sobre concreto.
C = ver norma COVENIN MINDUR 1753, sección 11.6.4.3 para concreto sobre
concreto.
C = 0,1 para contacto teflón sobre acero.
C = * para contacto concreto sobre suelo.
(* Valor particular del Proyecto).
Las cargas debidas a equipos o tuberías que actúan sobre los puntos fijos o
deslizantes deberán considerarse en el diseño estructural tomando en cuenta las
fuerzas resultantes del análisis de flexibilidad de tuberías.
2.6 Cargas de Operación
En aquellos casos que aplique, deberán considerarse en el diseño de las
estructuras, las solicitaciones definidas a continuación:
2.6.1 Cargas por Dilataci ón Térmica
Se considerarán las solicitaciones debidas a cambios de temperatura en tuberías,
equipos y estructuras. Deberán tomarse en cuenta las recomendaciones dadas
en el punto 6.6.2 “Acciones Reológicas y Térmicas” de la Norma
COVENIN–MINDUR 2002.
2.6.2 Cargas Din ámicas
Se considerarán las solicitaciones ocasionadas por vibraciones en equipos y
máquinas o por movimientos de fluidos en tuberías y equipos.
2.7 Cargas de Vehículos
Las cargas aportadas por vehículos en edificaciones se determinarán de acuerdo
con el apartado 5.2.5 “Acciones Variables en Estacionamientos” de la Norma
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COVENIN–MINDUR 2002, en el resto de los casos serán las recomendadas en
las especificaciones AASHTO, utilizando un tren de carga HS–20+20%. Sin
embargo, cuando se prevea la circulación de vehículos que produzcan
condiciones de carga más severas deberá definirse el vehículo de diseño a utilizar
en el proyecto.
2.8 Cargas M óviles Especiales
Para aquellas cargas móviles indivisibles, que por sus características de peso y
dimensiones sobrepasan los trenes de cargas convencionales, se requerirá un
análisis especial.
3 COMBINACIONES DE CARGAS
TABLA 1. CONSIDERACIONES DE CARGA
CONSIDERACIONES DE CARGA
 Erección Operación Prueba Arranque u
Operación
Carga muerta Si Si Si Si
Protección contra fuego No Si Si Si
Tubería No Si Si Si
Aislamiento de Tubería No Si Si Si
Equipo:
Carga muerta Si Si Si SI
Partes internas No * Si Si SI
Peso de operación de fluido, en
equipo y tubería No Si No SI
Peso de agua para prueba
hidrostática en equipo y tubería,
a menos que se especifique
prueba neumática
No No Si No
Peso del fluido durante el
arranque
No No No Si
Aislamiento No Si SI Si
Fuerzas térmicas No Si No Si
Fuerzas de impacto y no
balanceadas de equipo vibrante
No Si No Si
Viento Si Si No No
Sismo No Si No No
Carga por oleaje de fluido No Si No No
Cargas y fuerzas temporales
causadas por erección
Si No No No
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* Sólo si está presente.
NOTA
� El sismo no se considera simultáneamente al viento, oleaje y corriente.
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ANEXO A
CARGAS GRAVITACIONALES DE TUBERIAS
A continuación se presenta un gráfico que contiene las cargas de tuberías en
función del diámetro y separación de las mismas. Este gráfico puede ser utilizado
para estimar las cargas debidas a tuberías en base al trazado preliminar. A las
magnitudes o valores de cargas calculados se deberá añadir un 15% para incluir
el efecto de accesorios, bridas, válvulas y revisiones futuras menores. Los valores
así obtenidos deberán aproximarse, por encima, en rangos de 10 kg/m2
.
Fig 1. PESO EQUIVALENTE APROXIMADO POR METRO CUADRADO DE TUBERIAS
DE ACERO RELLENAS DE AGUA
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