El tanque será diseñado para soportar el techo domo de aluminio. El fabricante del techo suministrará al fabricante del tanque con la magnitud y dirección de todas las fuerzas que actúan en el tanque debido a cargas del techo y detalles de conexión entre techo y cuerpo de tanque. El tanque será diseñado para soportar las cargas de techo y los detalles de conexión dados. Los metales disímiles serán aislados para prevenir la corrosión galvánica. Para tanques nuevos, el fabricante del tanque certificará que el tanque ha sido diseñado para soportar el techo del domo de aluminio. Para tanques existentes, el comprador o su representante efectuará la verificación al respecto. El techo de domo de aluminio será soportado desde la orilla superior del tanque conteniendo el empuje horizontal primario mediante un anillo de tensión integral del techo. Provisiones se harán en el diseño de la conexión entre el techo y la orilla superior del tanque para permitir expansión térmica. Se usará un rango de temperaturas de –40oF a +140oF (-40oC a +60oC) en el diseño a menos que sea especificado uno mayor por el comprador.
13.4 Materiales
13.4.1 Generales. Todos los materiales suministrados para cumplir con esta sección, serán nuevos y cumplirán con todos los requerimientos de esta sección. Todas las aleaciones, propiedades y tolerancias serán como se define por “Aluminum Standards and Data, Aluminum Asociation” (Normas y Datos de Aluminio de la Asociación de Aluminio). A menos que el comprador lo especifique, los materiales de aluminio del domo tendrán el acabado de laminación.
13.4.2 Armadura estructural. Todos los miembros de armadura estructural será de AA6061-T6 o de una aleación reconocida con propiedades establecidas por la Asociación de Aluminio.
13.4.3 Paneles del techo. Los paneles el techo se construirán de aluminio serie AA3000 o AA5000 con un espesor nominal mínimo de 0.050 pulgada (1,27 mm).
13.4.4 Tornillos y sujetadores. Todos los sujetadores será de aluminio AA7075-T73 o acero inoxidable austenítico u otros materiales según aceptación del comprador. Únicamente sujetadores de acero inoxidable se emplearán para fijar el aluminio al acero.
13.4.5 Selladores y empaquetadura. Todo sellador será de compuesto de silicón conforme a la Especificación Federal TT-S-00230 a menos que se requiera otro material por ser apropiado y compatible cuando esta en contacto con el agua potable. Los selladores permanecerán flexibles en un rango –80oF a +300oF (-62oC a +148oC) sin desgarrarse,
reventarse ni volverse quebradizo. El estiramiento, la resistencia a la tracción, la dureza y la adhesión no cambiarán de manera significativa por el paso del tiempo o por estar expuesto al ozono, la luz ultravioleta o vapores del agua almacenada dentro del tanque. Todo material de empaque preformado, estará hecho de silicón conforme a la Fed. Spec. ZZ-R-765D, Clase 2, grado 50 o un equivalente aprobado por el comprador, a menos que se requiera otro material por compatibilidad con agua potable almacenada dentro del tanque.
13.4.6 Paneles tragaluz. Paneles tragaluz, de ser especificados por el comprador, serán de
acrílico o de policarbonato claro con un espesor mínimo nominal de 0.25 pulgada (6.4 mm).
13.5 Esfuerzos Admisibles
13.5.1 Miembros estructurales de aluminio. Los miembros estructurales de aluminio y sus conectores se diseñarán de acuerdo con la “Aluminum Association`s Specifications for Aluminum Structures” (Especificaciones para Estructuras de Aluminio de la Asociación de Aluminio), salvo lo modificado por esta sección.
Para miembros sujetos a fuerzas axiales y momentos de pandeo debido a cargas excéntricas o cargas laterales, los esfuerzos combinados de los miembros serán determinados sumando el componente de esfuerzo debido a l a carga axial a los componentes de esfuerzo que resulten del pandeo sobre los ejes mayores y menores.
Las cargas admisibles de pandeo del cuerpo se determinarán de acuerdo con la siguiente fórmula: L R SF IxA x 2 ) ( ) ( 10 258 , 2 6 1/2 = ω (Ec 39) Donde: lxix
ω = Carga (presión) admisible, en libras por pie cuadrado
Ix = momento de inercia de apoyo, en pulgadas cuadradas
A = área transversal del apoyo, en pulgadas cuadradas R = radio esférico del domo, en pulgadas
L = longitud promedio de miembro, en pulgadas SF = factor de seguridad (1.65)
13.5.2 Paneles de aluminio. Los paneles de aluminio se diseñarán para soportar las cargas especificadas en Sección 13.6 sin exceder los esfuerzos admisibles especificados en “Specification for Aluminum Structures de la Aluminum Association (Especificaciones de
Estructuras de Aluminio de la Aluminum Association)” y el “Stainless Steel Cold Formed Structural Design Manual for Aluminum and Stainless Steel Bolts de la AISI (Manual de Diseño Estructural de Acero Inoxidable Formado en Frío para Tornillos de Aluminio y de Acero Inoxidable)”, respectivamente.
Los diámetros de orificio para los sujetadores no excederán 1/16 pulgada (1.6 mm) más el diámetro del sujetador que se emplee.
13.6 Diseño
13.6.1 Dibujos de Detalle y Cálculos. Se deberán proporcionar dibujos de detalle y los cálculos certificados por un ingeniero profesional experimentado en el diseño de estas estructuras cuando lo especifica el comprador (ver Sección 1.4).
13.6.2. Principios de diseño. El sistema de armazón del techo, se diseñará como un armazón de tres dimensiones en el espacio resistente a momentos con una cubierta de membrana (paneles de techo) repartiendo cargas a lo largo de los miembros individuales. El diseño considerará el incremento de la compresión y el pandeo del eje menor inducidos en los miembros de armazón como resultado de la tensión en los paneles del techo. Las cargas de diseño no excederán las cargas de pandeo admisibles señaladas en la Sección 13.5.1. Los esfuerzos reales de los miembros de marco y paneles bajo todas las condiciones de carga de diseño deben ser igual o menor que los esfuerzos admisible.
El análisis estructural incluirá el efecto de irregularidades geométricas tales como aberturas para puerta o ventana y miembros de soporte perimetrales.
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Tabla 7 Tornillos y sujetadores
Esfuerzo a la Tensión Esfuerzo Cortante Admisible* † Admisible* † ‡ Material psi (Mpa) psi (Mpa) Acero Inoxidable Austenítico (ξ) 30,000 (206.9) 18,000 (124.1) Acero Inoxidable Austenítico (**) 42,000 (289.7) 25,000 (172.4) Aluminio AA2024-T4 26,000 (179.2) 16,000 (110.3) Aluminio AA7075-T73 28,000 (193.0) 17,000 (117.2)
13.6.3. Cargas de diseño. En adición a las cargas especificadas en Sección 3.2, se deben considerar las siguientes cargas en el diseño del domo de aluminio.
13.6.3.1.Carga no balanceada. Reducir la carga viva en 50 por ciento sobre una mitad del domo. 13.6.3.2.Carga de diseño de paneles. Estas cargas no actúan simultáneamente con otras cargas de
diseño. Dos cargas de 250 libras (113.4 kg) concentradas en dos áreas separadas 1 pie cuadrado (0.093 m2) de cualquier panel de aluminio, o 60 libras por pie cuadrado (293 kg/m2) repartidas sobre el área total de paneles.
13.6.3.3. Las presiones del viento podrán también basarse en resultados certificados de túnel de viento.
13.6.3.4. La carga mínima de viento será la carga que resulta de una velocidad de viento de 100 millas por hora (45 m/segundo) a menos que se especifique una velocidad diferente por el comprador. La carga por viento se determinará de acuerdo con Sección 3.2.4.
13.6.3.5. Si el tanque se diseña para cargas sísmicas, el techo se diseñará para una fuerza sísmica horizontal determinada empleando los procedimientos de Sección 12.
13.6.3.6. Se considerarán las siguientes combinaciones de cargas: 1. Carga muerta.
2. Carga muerta + Carga viva uniforme 3. Carga muerta + Carga viva desbalanceada 4. Carga muerta + Carga por viento
5. Carga muerta + Carga viva uniforme + Carga por viento 6. Carga muerta + Carga viva desbalanceada + Carga por viento 7. Carga muerta + Carga sísmica
* El área de la raíz de la rosca se empleará para calcular la resistencia de las partes roscadas.
† Si el área roscada esta completamente fuera del área de corte, el área transversal del cuerpo podrá usarse para
determinar la carga cortante admisible.
‡ Para cargas de viento y de sismo, estos valores pueden ser incrementados en un tercio. ξ
Para tornillos de acero inoxidable con resistencia mínima a la tensión de 90,000 psi (620.5 Mpa).
‡ Para cargas de viento y de sismo, estos valores pueden ser incrementados en un tercio. ξ
Para tornillos de acero inoxidable con resistencia mínima a la tensión de 90,000 psi (620.5 Mpa). **
Para tornillos de acero inoxidable con una resistencia mínima a la tensión de 125,000 psi (861.8 Mpa).
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Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved 13.7 Detalles de Fijación del Techo
Los soportes de estructura proporcionados para soportar el techo de domo de aluminio serán atornillados o soldados al tanque. El número de puntos de fijación será determinado por el fabricante del techo en consulta con el fabricante del tanque para precluir sobrecargar el cuerpo del tanque. El detalle de fijación será apropiado para transferir todas las cargas del techo al cuerpo el tanque, manteniendo los esfuerzos localizados dentro de los límites admisibles.
13.7.1 Soportes del techo. Los puntos de fijación del techo pueden incorporar un apoyo deslizante con patines de baja fricción para minimizar las fuerzas radiales horizontales transferidas al tanque. Como alternativa, el techo puede fijarse directamente al tanque y la parte superior del tanque, analizado y diseñado para sostener el embate horizontal transferido del techo, incluyendo el embate por la diferencial de expansión y contracción térmicas.
13.7.2 Separación entre acero al carbón y aluminio. El aluminio será aislado del acero al carbón mediante un espaciador de acero inoxidable austenítico o un patín aislador elastomérico, salvo se especifiquen otros métodos por el comprador.
13.8 Características Físicas
El radio esférico máximo del domo, deberá ser 1.4 veces el diámetro del tanque. El radio de esfera mínimo del domo será 0.7 veces el diámetro del tanque, salvo que el comprador especifique diferente.
13.8.1 Accesorios del techo. Los accesorios del techo se conformarán al contenido de la Sección 5, según lo aplicable.
13.8.2 Tragaluces. Los tragaluces si son especificados por el comprador, se suministrarán con un faldón de 4 pulgadas (102 mm) o mayor y se diseñará para las cargas vivas y de viento especificadas para el techo. El comprador especificará el área total de tragaluz a proporcionarse.
13.9 Pruebas y Sellado
13.9.1 Pruebas de fugas. Después de completar el techo, se probarán las juntas del techo rociando el exterior con agua de una manguera a una presión mínima en boquilla de 50 psig (345 kPa). Se empleará agua potable. El agua no deberá rociarse directamente hacia ninguna ventilación del techo. Cualquier agua en el interior del techo será evidencia de fuga.
13.10 Fabricación y Montaje. El fabricante del techo y el constructor llevarán a cabo los trabajos descritos en esta norma con supervisión calificada capaz y experimentada en la fabricación y montaje de estructuras de aluminio. El domo se montará de acuerdo con las instrucciones del fabricante.
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Copyright © 1998 American Water Works Association. All Rights Reserved
13.10.1 Fabricación. Todas las partes del techo serán prefabricadas para ensamble en campo.
Los procedimientos de fabricación serán de acuerdo con la Sección 6 de Specifications for
Aluminum Structures (Especificaciones de Estructuras de Aluminio) de la Aluminum Association.
13.10.2 Soldadura. La fabricación y diseño de partes de aluminio soldado será de acuerdo con la
Sección 7 Specifications for Aluminum Structures de la Aluminum Association y ANSI/AWS D1.2 Structural Welding Code – Aluminum (Código de Soldadura
Estructural - Aluminio). Toda la soldadura de aluminio estructural y componentes unidos
por soldadura será inspeccionados visualmente y probados mediante el método de tinta penetrante de acuerdo con ANSI/AWS D1.2, Sección 6.75. Toda soldadura estructural e aluminio se efectuará previo al montaje del domo. Un juego completo de registros de inspección y calificación será entregado al comprador si lo pide, previo al montaje en campo.
13.10.3 Embarque y manejo. Los materiales serán manejados, embarcados y almacenados de
manera que no se dañe la superficie de aluminio o el recubrimiento de la superficie del acero.
13.10.4 Mano de obra. El techo se instalará de manera que ejerce un mínimo de esfuerzos a la
estructura al atornillarse y a los soportes. Las partes básicas que componen la estructura serán montadas con ajuste y alineación precisa. Cortes en el campo, recortes, relocalización de orificios o la aplicación de fuerza a las partes para lograr ensamble no son aceptables.
13.10.5 Mantenimiento e inspección. El fabricante del techo proporcionará un manual de
mantenimiento e inspección para esos artículos que pudieran requerir mantenimiento o inspección programada.
13.11 Recubrimientos
Los techos de domo de aluminio tendrán acabado de fábrica. Si por razones estéticas se desea un color diferente al acabado de fábrica, se puede especificar que el exterior del domo tenga un acabado horneado en fábrica.
Los recubrimientos exteriores pueden ser termofijados, acrílicos, poliéster de silicón o de fluorocarbono.
NOTA: No se aplicarán recubrimientos a las superficies interiores del domo, ni en el taller del fabricante ni en el campo.
El recubrimiento cumplirá con los requerimientos de AMMA 605.1 para recubrimiento orgánico de alto comportamiento sobre extrusiones arquitectónica y paneles. El recubrimiento también cumplirá con los requerimientos para intemperismo especificados en ASTM D2244.