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ED-Q-01.00-01 Dirección de Ingeniería

Dirección Técnica

Especificación de Diseño:

ESTRUCTURAS DE HORMIGON Y CIMENTACIONES OBRA CIVIL

JUNIO 2004

Página 2 de 19

INDICE

1.

GENERALIDADES......................................................................................................................................4

1.1.

Alcance.......................................................................................................................................................4

1.2.

Unidades de medida y símbolos .................................................................................................................4

2.

DATOS GENERALES DEL EMPLAZAMIENTO...........................................................................................4

2.1.

Datos del emplazamiento............................................................................................................................4

2.2.

Datos del terreno ........................................................................................................................................5

3.

MATERIALES .............................................................................................................................................5

3.1.

Generalidades ............................................................................................................................................5

3.2.

Tipos de cemento y hormigón .....................................................................................................................5

3.3.

Acero para armaduras ................................................................................................................................6

3.4.

Pernos de anclaje, placas y elementos metálicos embebidos......................................................................6

4.

CRITERIOS GENERALES PARA EL DISEÑO DE CIMENTACIONES Y ESTRUCTURAS DE HORMIGON 6

4.1.

Resistencia admisible del hormigón y del acero de las armaduras ..............................................................6

4.2.

Fisuración ...................................................................................................................................................7

4.3.

Pernos de anclaje, placas de anclaje y demás elementos embebidos. ........................................................7

4.4.

Recubrimiento de hormigón y separación entre armaduras .........................................................................8

4.5.

Puesta a tierra ............................................................................................................................................8

5.

DISEÑO DE CIMENTACIONES ..................................................................................................................8

5.1.

Criterios generales de diseño y detalles para cimentaciones superficiales y profundas ...............................8

5.2.

Cimentaciones para tanques y esferas .......................................................................................................9

5.3.

Cimentaciones profundas (pilotes) ..............................................................................................................10

5.4.

Comprobaciones del terreno .......................................................................................................................10

5.5.

Asentamientos admisibles ..........................................................................................................................10

6.

ESTRUCTURAS DE HORMIGON...............................................................................................................11

7.

ESTRUCTURAS Y CIMENTACIONES PARA MAQUINARIA PESADA .......................................................11

7.1.

Definiciones ................................................................................................................................................11

7.2.

Criterios generales de diseño para toda maquinaria pesada vibrante..........................................................12

7.3.

Criterios de diseño para máquinas ligeras...................................................................................................13

7.4.

Criterios de diseño adicionales para máquinas alternativas.........................................................................13

7.5.

Criterios de diseño adicionales para máquinas rotativas .............................................................................13

7.6.

Materiales ...................................................................................................................................................14

7.7.

Análisis dinámico ........................................................................................................................................14

7.8.

Análisis de vibraciones producidas por fuerzas no equilibradas ..................................................................15

7.9.

Amplitud de vibración admisible (desplazamientos) ....................................................................................15

8.

MUROS DE CONTENCION DE HORMIGON ..............................................................................................16

INDICE

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ESTRUCTURAS DE HORMIGON Y CIMENTACIONES OBRA CIVIL

JUNIO 2004

Página 3 de 19

9.

REQUERIMIENTOS LOCALES Y NACIONALES ESPECIALES .................................................................16

10.

DOCUMENTOS DE DISEÑO ......................................................................................................................16

10.1.

Generalidades ............................................................................................................................................16

10.2.

Cálculos justificativos..................................................................................................................................16

10.3.

Planos ........................................................................................................................................................17

11.

DOCUMENTOS DE REFERENCIA Y DATOS DE PROYECTO ..................................................................17

11.1.

Códigos ......................................................................................................................................................17

11.2.

Especificaciones de referencia....................................................................................................................18

11.3.

Planos estándar. .........................................................................................................................................18

11.4.

Bibliografía de referencia ............................................................................................................................18

11.5.

Planos del suministrador.............................................................................................................................19

12.

TABLAS INCLUIDAS EN ESTA ESPECIFICACIÓN. ...................................................................................19

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ESTRUCTURAS DE HORMIGON Y CIMENTACIONES

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1.

GENERALIDADES

1.1.

Alcance

OBRA CIVIL

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Página 4 de 19

Esta especificación y sus addendas comprende el diseño de cimentaciones (superficiales y profundas) y estructuras de hormigón, e indica los requerimientos mínimos que deberán ser aplicados en el diseño de todas las construcciones de hormigón realizados en los proyectos dentro de las plantas de Repsol YPF. Las condiciones locales particulares aplicables a la calidad y tipos de materiales y aplicaciones estándar se indican en la especificación aplicable listada en el párrafo 9. de esta especificación. El presente documento forma parte de la ultima edición de Especificaciones Técnicas de Repsol YPF y hace referencia asimismo, a la última edición de Códigos o Normas que son mencionados y/o aplicables, así como lo indicado en el documento “Datos Básicos de Diseño" (D.B.D.) que recoge los aspectos particulares de cada proyecto. En caso de discrepancia entre los documentos indicados prevalecerá el siguiente orden de prioridad: • Reglamentos de obligado cumplimiento (siempre y cuando en las hojas de datos, en la requisición o en esta especificación no se establezcan criterios más restrictivos que los en ellos fijados) •

DBD del Proyecto (Datos Básicos de Diseño).

•

Esta especificación.

•

Los planos estándar asociados a esta especificación.

Las excepciones, variaciones o adiciones que supongan cualquier cambio en dichos documentos serán comunicados por escrito a Repsol YPF para su aprobación. 1.2.

Unidades de medida y símbolos Todos los diseños, cálculos y planos realizados según esta especificación deberá ser realizados usando el Sistema Internacional de Unidades (S.I.) Los símbolos aplicables serán los indicados en la especificación o en los códigos referidos.

2.

DATOS GENERALES DEL EMPLAZAMIENTO

2.1.

Datos del emplazamiento El diseño de cimentaciones, estructuras de hormigón y otros trabajos de obra civil deberá realizarse basándose en los datos generales del emplazamiento del proyecto, tales como: •

Velocidad de diseño del viento;

•

Zona sísmica;

•

Diseño de cargas térmicas debidas a las variaciones de temperatura;

•

Carga de nieve;

• Datos del terreno (de acuerdo con las prescripciones incluidas en el informe geotécnico del terreno o datos suministrados por Repsol YPF) Dicha información deberá ser considerada como se indica en ED-M-02.00 “Especificación de diseño para cargas sobre estructuras” y deberá incluirse en el documento del proyecto Datos Básicos de Diseño (DBD).

1 GENERALIDADES

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2.2.

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Datos del terreno El diseño de las cimentaciones, estructuras y otras construcciones de hormigón se realizarán tomando como base los valores indicados y las prescripciones incluidas en el informe geotécnico final ( suministrado de acuerdo con la ED-A-05-00 “Datos a solicitar para la realización de estudios geotécnicos” ) relacionadas con: •

Nivel de cimentación;

• Capacidad de carga admisible del terreno relacionado con los asientos, dimensiones y profundidad de las cimentaciones; •

Capacidad de carga vertical y horizontal de los pilotes;

•

Asientos esperados (a corto y a largo plazo);

•

Peso específico del terreno (seco y húmedo);

•

Profundidad del límite de congelación del terreno;

•

Cohesión y ángulo de rozamiento (ϕ);

•

Módulo de elasticidad E;

•

Módulo dinámico G;

•

Coeficiente de Poisson;

•

Elevación del nivel freático (mín. y máx);

•

Permeabilidad;

•

Características químicas del terreno.

3.

MATERIALES

3.1.

Generalidades A menos que sea especificado de otra manera por códigos o normas técnicas nacionales o locales de cada país , la calidad del material para el hormigón armado y los coeficientes de seguridad aplicados deberán estar de acuerdo con la ACI 318 "Building Code Requirements for Reinforced Concrete". Todo lo referente a la disposición de las armaduras tales como la separación, el solape, el anclaje, el recubrimiento del hormigón, deberá realizarse según los códigos nacionales aplicables y los planos estándar, a no ser que se indique de otra manera en otros documentos técnicos o contractuales aplicables. Los detalles de las armaduras no mostrados en los planos estándar o códigos nacionales deberán realizarse de acuerdo con los requerimientos de la ACI 315 - "Details and Detailing of Concrete Reinforcement". En general, donde sea aplicable, es preferible usar normas European para actividades de diseño; tales como Eurocodes,ISO, Euronorms.

3.2.

Tipos de cemento y hormigón El cemento para todas las obras de hormigón, en general, deberá estar de acuerdo con las normas o códigos nacionales o locales de cada país. Para aquellos casos donde no exista normativa especifica aplicable se utilizara como referencia la ASTM C150. Se podrán usar diferentes tipos de cemento si así se requiere en los resultados del informe geotécnico del terreno.

3 MATERIALES

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Los elementos de hormigón deberán ser diseñados usando las siguientes resistencias características a 28 días (f’c ): •

Hormigón de limpieza:

2 f’c = 15 N/mm

•

Hormigón para conductos y bloques de anclaje de tuberia:

2 f’c = 18 N/mm

•

Pilotes perforados in situ (valor mínimo):

2 f’c = 25 N/mm

•

Pilotes prefabricados (valor mínimo):

2 f’c = 35 N/mm

•

Cimentaciones de hormigón, pavimentos, y muros de contención de hormigón:

2 f’c = 25 N/mm

•

Cimentaciones y estructuras de hormigón para equipos centrífugos y alternativos:

2 f’c = 25 N/mm

•

Estructuras de hormigón (hormigonado in situ):

2 f’c = 25 N/mm

•

Hormigón prefabricado:

2 f’c = 30 N/mm

•

Arquetas y balsas de retención de agua:

f’c = 30 N/mm

2

La dimensión de los áridos deberá ser adecuada al espesor de los elementos y a la separación de las armaduras. 3.3.

Acero para armaduras El acero de las barras corrugadas será de mínimo límite elástico fy=420 N/mm2, de acuerdo con las normas o códigos nacionales o locales de cada país. Para aquellos casos donde no exista normativa especifica aplicable se utilizará como referencia la norma ASTM A 615, acero clase 60 (mínimo límite elástico fy=420 N/mm2), o la norma europea equivalente. Las mallas soldadas serán clase 70 (mínimo límite elástico fy=485 N/mm2) de acuerdo con las normas o códigos nacionales o locales de cada país. Para aquellos casos donde no exista normativa especifica aplicable se utilizará como referencia la norma ASTM A 486 y A 497, o equivalente europea.

3.4.

Pernos de anclaje, placas y elementos metálicos embebidos El material para las placas y perfiles de acero embebidos será A 36 de acuerdo con la ASTM, o equivalente europea (homogeneos en la especificación ED-M-01-00 “Especificación de Estructuras Metálicas”) con un 2 límite elástico mínimo fy = 235 N/mm . El material para los pernos de anclaje se ajustará o será igual a: •

ASTM A 307

Clase A para pernos de anclaje

•

ASTM A 563

Clase A para tuercas

•

ASTM F 436

Tipo 1 para arandelas circulares

4.

CRITERIOS GENERALES PARA EL DISEÑO DE CIMENTACIONES Y ESTRUCTURAS DE HORMIGON

4.1.

Resistencia admisible del hormigón y del acero de las armaduras La tensión admisible del hormigón y el acero será la adecuada en función de las cargas y sobrecargas de diseño definido en la ED-M-02.00 y los códigos nacionales o locales de obligado cumplimiento aplicables.

4 CRITERIOS GENERALES PARA EL DISEÑO DE CIMENTACIONES Y ESTRUCTURAS DE HORMIGON

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4.2.

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Fisuración Las comprobaciones de fisuración deberán realizarse de acuerdo con las prescripciones de los códigos de referencia aplicables de esta especificación de diseño, listados en el párrafo 11.1. En particular para estructuras de retención de agua la tensión máxima a tracción (fc, t) en el hormigón producida por la presión del agua, según la UBC y la ACI 318, deberá limitarse a: fc, t = 0.62 (f’c)0. 5 [Mpa]

[1]

donde: f’c,= resistencia característica del hormigón a 28 días, mostrada en el párrafo 3.2. 4.3.

Pernos de anclaje, placas de anclaje y demás elementos embebidos. El uso de pernos de anclaje, placas y placas embebidas estará conforme a los planos estándar generales de Repsol YPF PE-Q-0100.01 y .02 “Pernos de anclaje – Dimensiones – Datos de cálculo y Notas” La tensión admisible para los pernos de anclaje será la siguiente : Resistencia a tracción:

ft, all = N/A = 140 N/mm2 (1)

[2]

Resistencia a cortante:

fv, all = T/A = 70 N/mm2 (1)

[3]

donde : A = área transversal (nominal) del perno [mm²]; N = esfuerzo axial en el perno [N]; T = esfuerzo cortante en el perno [N]. (1) La tensión admisible puede ser incrementada 1/3 si la combinación de cargas incluye el viento o la acción sísmica, siempre que se garantice los mínimos requerimientos resistentes indicados. En principio el esfuerzo cortante no debe ser transmitido a la cimentación a través de los pernos de anclaje. El diseño a cortante de las placas de anclaje de las estructuras metálicas cumplirán los siguientes criterios: • En aquellos pilares que transmitan cargas importantes a las cimentaciones a través de los pernos de anclaje (como pórticos arriostrados, naves con puente grúa, etc.) se situarán unos perfiles de acero soldado debajo de las placas de anclaje (llaves a cortante). • El cortante puede ser transmitido a la cimentación por rozamiento en estructuras menores, tales como plataformas, naves sin puente grúa, estructuras soporte de tuberías, etc. En estos casos el área efectiva comprimida deberá calcularse con la carga vertical y el momento. Si la carga a cortante efectiva excede del cortante máximo transferido por rozamiento, se preverá la colocación de llaves cortante. Cuando se presenten esfuerzos combinados deberá verificarse de los pernos y se realizará según las siguientes fórmulas: (ft / ft, all)2 + (fv / fv, all)2 ≤ 1 donde: ft = tensión de trabajo a tracción ft, all = tensión admisible a tracción fv = tensión de trabajo a cortante fv, all = tensión admisible a cortante

4 CRITERIOS GENERALES PARA EL DISEÑO DE CIMENTACIONES Y ESTRUCTURAS DE HORMIGON

[4]

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• En ampliaciones de unidades existentes, se podrán utilizar pernos químicos en elementos de escasa responsabilidad y no expuestos a vibraciones. 4.4.

Recubrimiento de hormigón y separación entre armaduras El recubrimiento mínimo de hormigón de las armaduras será como sigue: •

hormigón sin encofrado, vertido directamente contra el terreno:

75 mm

•

hormigón con encofrado y en contacto con el terreno o a la intemperie:

50 mm

•

hormigón que no está expuesto o en contacto con el suelo:

•

a.

muros y losas:

25 mm

b.

vigas y pilares:

35 mm

hormigón expuesto a ambientes agresivos debido a productos químicos, a estudiar en cada caso.

En el caso de que prevalezcan requerimientos para la resistencia al fuego, los valores mínimos indicados anteriormente deberán ser incrementados según los códigos aplicables y de acuerdo con el tiempo de resistencia al fuego (RF) que le corresponda según especificación ED-N-02.00 “Diseño de protección pasiva antifuego en estructuras, equipos y bandejas”. La distancia mínima entre armaduras aisladas deberá ser igual o superior al mayor de los tres valores siguientes: •

25 mm.

•

El diámetro de la barra mayor.

•

1,25 veces el tamaño máximo del árido.

En el caso de grupos de barras, se realizará un estudio aparte, según código aplicable. En cualquier caso, la separación máxima de armaduras no será superior a 300 mm. Los valores mencionados anteriormente para el recubrimiento de hormigón y la distancia entre armaduras determinará también el tamaño máximo del árido utilizado. 4.5.

Puesta a tierra Las armaduras de grandes estructuras y grandes cimentaciones deben disponer de una o varias placas metálicas soldadas a los redondos principales de la armadura, para conexiones a tierra de la estructura ( ver plano estándard PE-Q-0100.04 ).

5.

DISEÑO DE CIMENTACIONES

5.1.

Criterios generales de diseño y detalles para cimentaciones superficiales y profundas Los siguientes criterios de diseño deberán ser aplicados en el diseño de todas las cimentaciones: • La base inferior de las cimentaciones deberá estar por debajo de la profundidad del limite de congelación del terreno. • La parte superior de las cimentaciones (excepto durmientes para tuberías y cimentaciones de bombas) deberá estar como mínimo 600 mm por debajo de la rasante del terreno. • La línea trazada desde el borde de la parte inferior de las cimentaciones principales (inclinadas a 60 grados respecto a la línea vertical) no deberá interferir con otra cimentación principal.

5 DISEÑO DE CIMENTACIONES

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• Las cimentaciones deberán estar hormigonadas sobre una capa de hormigón de limpieza de 100 mm de espesor. •

Sobre la cota cero del pavimento o la rasante del terreno se tomarán las siguientes elevaciones: Bordillos de pavimentos, calles, etc:

150 mm

Pedestales para enfriadores de toma de muestra:

100 mm

Pedestales para escalas verticales estándar (nota 1):

300 mm máximo

Pedestales para escaleras estándar:

200 mm máximo

Piso de planta baja edificios (nota 2):

200 mm mínimo

Pedestales de pilares de estructuras metálicas

200 mm mínimo

Pedestales de todo tipo de equipo (nota 3)

300 mm

Nota 1: ver PE-Q-0100.03 “Pedestales típicos sopre pavimento de hormigon y terreno para escaleras y escalas” Nota 2: Se exceptúan los pisos de planta baja de subestaciones. Nota 3: Se exceptúan los equipos especiales como compresores, turboalternadores elevados, intercambiadores, recipientes elevados, etc., que por proceso o por otras razones, puedan requerir una elevación diferente con respecto a las indicadas anteriormente. • Para permitir el ajuste de los equipos y las estructuras metálicas, la parte superior del hormigón deberá dejarse al menos 25 mm por debajo del nivel final. La superficie por debajo de las placas base de los equipos y estructuras deberá ser rugosa para incrementar la adherencia del mortero. Para compresores se seguirán las indicaciones del suministrador. • Los pedestales de las cimentaciones para pilares de estructuras y patas de equipos sobresaldrán como mínimo 50 mm desde los bordes de las placas base. • Los pernos de anclaje deberán posicionarse dentro del armazón de las armaduras. Como norma general los pernos de anclaje se colocarán antes del vertido del hormigón. Cuando sea necesario, y con la aprobación de Repsol YPF, se podrán disponer cajetines adecuados en la cimentación cuando los pernos de anclaje se coloquen más tarde. Los cajetines deberán rellenarse con mortero sin retracción. • Las cimentaciones para equipos verticales sobre faldones deberán tener la superficie superior con pendiente con la finalidad de drenar. Por esta razón, deberá preverse una tubería embebida en la cimentación. 5.2.

Cimentaciones para tanques y esferas Las cimentaciones para esferas serán del tipo viga anillo de cimentación circular. Para cimentaciones de tanques se aplicarán normalmente los siguientes tipos de cimentación: Diámetro del tanque (D)

Tipo de cimentación

D>9m

Anillo perimetral o base de material granular compactado (dependiendo de las cargas y del tipo de terreno)

3m