Diseño de Estructura Auxiliar (JIG STAND) para cambio de Ciclones de Regenerador en una Unidad de Craqueo CatalíƟco Fluidizado (Unidad de FCC) en una Refinería de Petróleo.
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Universidad Nacional de Tucumán, Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología, Departamento de Ingeniería Civil
Resumen
RESUMEN:
. El presente trabajo tiene como objetivo el diseño y cálculo de una torre metálica (Jig Stand), destinada a soportar temporalmente los ciclones de la Unidad de Craqueo Catalítico Fluido (FCCU) de una refinería.
El diseño se elaboró a partir de las dimensiones del conjunto ciclónico y de observaciones realizadas en estructuras similares. El cálculo y dimensionamiento de los elementos estructurales, así como de las uniones soldadas y atornilladas, se efectuó conforme a lo establecido en el reglamento CIRSOC 301-2018 (Proyecto, cálculo y ejecución de estructuras
de acero para edificios). Para el diseño de las fundaciones se aplicaron los criterios del CIRSOC 201-2005.
Los esfuerzos en los distintos elementos y apoyos fueron determinados mediante el software de análisis estructural RFEM 5. La fundación adoptada está compuesta por un anillo perimetral de hormigón, encargado de distribuir las cargas, y por ocho pilotes que transmiten los esfuerzos a estratos más resistentes del suelo.
Descripción
INIDICE GENERAL
1 GENERALIDADES DEL PROYECTO ..........................................................................13
1.1 Introducción ..........................................................................................................13
1.2 Ubicación ..............................................................................................................13
1.3 Objetivos del trabajo .............................................................................................14
1.4 Alcances y limitaciones .........................................................................................15
2 Características de los conjuntos ciclónicos .............................................................15
2.1 Dimensiones principales .......................................................................................17
2.2 Peso de los equipos ..............................................................................................17
3 Criterios de diseño de la estructura ..........................................................................18
3.1 Normativa de referencia ........................................................................................18
3.2 Configuración estructural ......................................................................................18
3.3 Prefabricación y montaje .......................................................................................19
3.4 Modelado de la Estructura ....................................................................................21
4 ACCIONES SOBRE LAS ESTRUCUTURAS ............................................22
4.1 Alcance .................................................................................................................22
4.2 Cargas permanentes ............................................................................................22
4.3 Sobrecarga de uso (L1) ........................................................................................27
4.4 Acción del viento (W) ...........................................................................................27
5 COMBINACIONES DE CARGA DE CALCULO ..................................................32
5.1 Combinaciones de Estado Limite Ultimo (ELU) .............................................32
5.2 Combinaciones para el Estado Limite de Servicio (ELS) ............................32
6 ANÁLISIS GLOBAL DE LA ESTRUCUTURA ......................................................33
6.1 Justificación del Tipo de Análisis Estructural ...............................................33
3
6.2 Imperfecciones geométricas .................................................................................35
7 DIMENSIONADO DE LOS ELEMENTOS DE LA ESTRUCTURA ...................37
7.1 Introducción ..........................................................................................................37
7.2 Normativa .............................................................................................................37
7.3 Columnas..............................................................................................................38
7.3.1 Geometría y características del perfil ............................................................39
7.3.2 Clasificación de la sección ............................................................................39
7.3.3 Esfuerzos de cálculo .....................................................................................40
7.3.4 Diseño a compresión .....................................................................................41
7.3.5 Diseño a Flexión respecto al eje Y (eje fuerte) ..............................................41
7.3.6 Diseño a Flexión respecto al eje Z (eje débil) ................................................42
7.3.7 Verificación de la ecuación de iteración para fuerza axil y flexión...........43
7.3.8 Diseño a corte ...............................................................................................43
7.3.9 Conclusión ....................................................................................................44
7.4 Vigas Primer nivel .................................................................................................45
7.4.1 Geometría y características del perfil ............................................................46
7.4.2 Esfuerzos de calculo .....................................................................................46
7.4.3 Resistencia a compresión .............................................................................47
7.4.4 Determinación de resistencia a la flexión del eje y (eje fuerte) ...............49
7.4.5 Determinación de la resistencia a flexión del eje Z ........................................51
7.4.6 Verificación de la ecuación de iteración para flexión y fuerza axil. .........51
7.4.7 Determinación de la resistencia a corte .........................................................51
7.5 Vigas auxiliares .....................................................................................................52
7.5.1 Geometría y características de los perfiles ....................................................53
4
7.5.2 Esfuerzos de calculo .....................................................................................54
7.5.3 Determinación de la resistencia a compresión ..............................................54
7.5.4 Determinación de la resistencia a flexión del eje Y ........................................55
7.5.5 Determinación de la resistencia a flexión del eje Z ........................................56
7.5.6 Verificación de la ecuación de iteración para flexión y fuerza axil. ...........57
7.5.7 Determinación de la resistencia a corte .........................................................57
7.6 Vigas perimetrales del Nivel inferior a la plataforma .......................................58
7.6.1 Geometría y características del perfil ............................................................58
7.6.1 Esfuerzos de calculo .....................................................................................59
7.6.2 Determinación de la resistencia a Tracción ...................................................59
7.6.3 Determinación de la resistencia a flexión del eje Y ........................................60
7.6.4 Estado límite de plastificación respecto al eje Z ............................................61
7.6.5 Determinación de la resistencia a corte .........................................................61
7.6.6 Verificación de la ecuación de iteración para flexión y fuerza axil. ...........62
7.7 Vigas perimetrales de la plataforma ......................................................................63
7.7.1 Geometría y características del perfil ............................................................63
7.7.2 Esfuerzos de calculo .....................................................................................64
7.7.3 Determinación de la resistencia a compresión ..............................................64
7.7.4 Determinación de la resistencia a flexión del eje Y ........................................65
7.7.5 Estado límite de plastificación respecto al eje Z ............................................66
7.7.6 Determinación de la resistencia a corte .........................................................66
7.7.7 Verificación de la ecuación de iteración para flexión y fuerza axil. ..........67
7.8 Tensores ...............................................................................................................68
7.8.1 Geometría y características del perfil ............................................................68
5
7.8.1 Esfuerzos de calculo .....................................................................................69
7.8.2 Determinación de la resistencia a Tracción ...................................................69
7.9 Barras centrales de la plataforma .........................................................................70
7.9.1 Geometría y características del perfil ............................................................71
7.9.2 Esfuerzos de calculo .....................................................................................71
7.9.3 Determinación de la resistencia a Tracción ...................................................71
7.9.4 Determinación de la resistencia a flexión del eje Y ........................................72
7.9.5 Estado límite de plastificación respecto al eje Z ............................................73
7.9.6 Determinación de la resistencia a corte .........................................................73
7.9.7 Verificación de la ecuación de iteración .........................................................73
7.9.8 Observaciones ..............................................................................................74
8 Uniones .......................................................................................................................75
8.1 Alcance y objetivos ...............................................................................................76
8.2 Materiales y parámetros ........................................................................................78
8.3 Metodología general de verificación ......................................................................79
8.3.1 Uniones abulonadas ......................................................................................79
8.3.2 Uniones soldadas ..........................................................................................82
8.4 Unión 01 ...............................................................................................................85
8.5 Unión 02 ...............................................................................................................91
8.6 Unión 03 ...............................................................................................................94
8.7 Unión 04 ...............................................................................................................96
8.8 Unión 05 ............................................................................................................. 101
8.9 Unión 06 ............................................................................................................. 105
8.10 Unión 07 ......................................................................................................... 106
6
8.11 Unión 08 ......................................................................................................... 110
9 FUNDACIONES ......................................................................................................... 114
9.1 Datos del suelo ................................................................................................... 115
9.2 Hormigón adoptado ............................................................................................ 117
9.3 Modelado en R-FEM ........................................................................................... 117
9.4 Dimensiones de la fundación .............................................................................. 119
9.5 Verificación del pilote .......................................................................................... 119
9.6 Dimensionado Armadura del pilote ............................................................... 121
9.7 Dimensionado del anillo de fundación ......................................................... 123
9.8 Resumen de la Armadura necesaria para la Fundación ............................... 126
10 VERIFICACIÓN DEL ELS .......................................................................................... 127
10.1 Determinación de la Frecuencia Fundamental .......................................... 130
11 CÓMPUTO Y PRESUPUESTO ............................................................................ 130
12 CONCLUSIONES ....................................................................................................... 133
13 BIBLIOGRAFÍA .......................................................................................................... 134
14 ANEXOS .................................................................................................................... 134