columna-1[1]

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1. CONSID CONSIDERAC ERACION IONES ES DE DISEÑO DISEÑO:: La pres presen ente te memoria oria de cálc cálcul ulo o tiene tiene com como obje objetiv tivo, o, gara garant ntiz izar ar que que la colu colum mna ancl anclad ada a en su pede pedest stal al en un extre extrem mo y libre libre en el otro otro,, no pres presen ente te prob proble lem mas de vuelco, levantamiento de la placa base y rotura de los anclajes ,cuando existan cargas de viento y cargas vivas.

1.1 1.1

NORM ORMAS Y CÓDIG ÓDIGO OS: Las normas tomadas en cuenta para los cálculos estructurales del presente proyecto son: - Reglam Reglamento ento Nacion Nacional al de Edificaciones Edificaciones (RNE (RNE) * Norma E.0 E.020 20 Cargas argas * Norma Norma E.090 E.090 Estructuras Estructuras Metalicas.

1.2

ESPE ESPECI CIFI FICAC CACION IONES ES PARA PARA EL DISE DISEÑO ÑO - Perfiles estructurales ASTM A 36 - Planchas Planchas estructural estructurales es ASTM ASTM A36   - Conexiones Soldadas: Electrodos Electrodos E 7018 - Conexiones Empernadas Empernadas Gr Gr 5 Se ha considerado el siguiente arreglo

W8x24

PL 12 mm

g.

. squema genera e a estructura

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1.3

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SIMBOL OGIA Fy Fu Rd Mu Pu Vu  An

Esfuerzo de fluencia Esfuerzo de fractura Resistenca de diseño Momento factorizado maximo Carga en compresion maxima factorizada Carga en cortante maxima factorizada Area neta Ae  Area efectiva Ns Numero de planos de corte. B Ancho de la placa base N Largo de la placa base bf Ancho del patin de la columna d Peralte de la columna f Distancia entre el ancla y el centro de la linea de la placa base m Superficie de apoyo en voladizo, paralelo al patin de la columna n Superficie de apoyo en voladizo, paralelo al alma de la columna

1.4

DEFINIENDO CARGAS ACTUANTES EN LA ESTRUCTURA Se han considerado las siguientes cargas de diseño:

I

Evaluando Carga Muerta. Peso Estructura

II

36

Este peso sera asumida por el programa SAP 2000 V14.2

100

Esta carga se esta suponiendo, puesto que se estan realizando trabajos a su alrededor.

Evaluando Carga Viva. Carga viva total

III

Kg / mts

Kg

Evaluando Carga de viento V = 85 h= 5 Vh = V (h/10)

Km/hr   Velocidad diseño del viento hasta 10m de altura en Arequipa m altura de la columna.  0.22

Vh = 72.978 Km/hr  Velocidad diseño en la altura h 2

Ph = 0.005 C Vh

Ph1 = 21.303 Kg / m^2

Parala columna C = 0.80, barlovento

Para la Columna se considera Para la Columna se considera

1.5

h= h=

0.165 0.201

mts mts

Direccion del viento en el eje X Direccion del viento en el eje Y

DEFINIENDO COMBINACIONES Combo 1 = 1.4 D Combo 2 = 1.2 D + 1.6 L Combo 3 = 1.2 D + 0.5 L +1.3 W Combo 4 = 1.2 D + 0.5 L -1.3 W Combo 5 = 0.9 D +1.3 W Combo 6 = 0.9 D -1.3 W

1.6 ASIGANANDO CARGAS 1.6.1 CARGA MUERTA Esta carga sera sumida por el programa (Direccion de la gravedad)

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1.6.2 CARGA VIVA Carrga viva Puntual

100 Kg

Carga puntual aplicada en el extremo superior de la columna (caso mas critico)

Fuente Sap2000 1.6.2 CARGA DE VIENTO Carga distribuida asignada en la estructura de la columna. Direccion X

3.52 kg/m

Direccion Y

4.28 kg/m

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1.5

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ANALISIS DE RESULTADOS Determinando la relacion de Esbeltez , columna W 8 X 24

Eje X-X Siendo:

2 4900 41

K= L= rxx =

240

mm

mm

≤

200

NormaE.090

/ Specification for Structural Steel Buildings - 2005

NormaE.090

/ Specification for Structural Steel Buildings - 2005

Eje Y-Y Siendo:

2 4900 87

K= L= ryy =

113

mm

mm ≤

200

Norma E.090 Estructuras Metálicas. Como se puede observar la estructura no es estable geometricamente, razon por la cual se recomienda que las columnas primero se arriostren lateralmente antes de instalar el tijeral.

1.7 ANALISIS DE PLACA BASE 1.- Datos oumna

e acero

Fy  A bfb

= = =

36 Ksi 7.08 in^2 6.5 in

Fu Zx

tfb

=

0.4 in

db

= = =

58 23.1 6.5

Ksi in^3 in

twb

=

0.4

in

Placa Base Fy Fu

= =

36 Ksi 58 Ksi

Concreto =

3 Ksi

Cargas factorizadas maximas a la cual esta sometido la placa base Pu = Mu = Vu =

0.48 Kips 68.2 Kips-plg 0.353 Kips

2.- Proponer las dimensiones N y B de la Base ANALISIS EN REACCIONES - FUENTE SAP 2000

Diametro de las anclas Entonces probaremos con :

5/8 plg N= B=

9.84 9.84

3.- Dimensionar la zapata de concreto

= 15.153 plg

15.15 plg

Largo =

= 15.153 plg

15.15 plg

 Ancho =

plg plg

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ec a: 15/10/12 Entonces probaremos con un pedestal de: Largo =  Ancho =

16 plg 16 plg

4.- Determinar A2 geometricamente similar a A1. 96.83 plg^2 =

1

Tomar el lado mayor de la zapata:

16

Entonces:

=

plg 16 plg

256 plg^2

5.- Determinar la excentricidad equivalente y la excentricidad critica Determinacion de la excentricidad equivalente 142.1 plg

Determinacion de la excentricidad critica.

. 26.52 Kips/plg 4.911 plg Debido a que

se cumple el criterio para el diseño, por momento de magnitud grande.

6.- Verificando si cumple la desigualdad Cambiar N por B Donde: 3.98 plg 79.25 plg^2

5.287 plg^2 Como

435.8 plg^2 > 175.7 plg^2 Entonces existe una solucion real para Y

7.- Determinar la longitud de soporte equivalente Y y la fuerza de tension Tu en las anclas Calculo de Y

0.30 plg

Calculo de Tu

7.5314 Kips

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8.- Calculo del espesor minimo requerido en la interfase de compresion 1.8325 plg

2.32 plg 2.695 Ksi Como :

0.41 plg

0.47 plg

9.- Determinar el espesor minimo requerido en la interfase de tension. 0.17 plg

0.12685 plg

Entonces: 0.467 plg Utilizar un espesor de placa de

0.467 plg

≈

0.47 plg

Conclusion: Para nuestro caso la placa tiene un espesor de 0.5 plg, por tanto la placa no sufrira levantamiento producto de las diferentes cargas actuante. Nota:Si se sobrepasa la carga viva de 100 Kg, la plancha tendera a levantarse, lo cual ocacionara la falla del anclaje.

DISEÑO DE LAS ANCLAS DE LA PLACA BASE (Sometidas a cortante y tension) El analisis se realizara tanto en tension como en cortante.  Asumir que se utiliza un total de 4 anclas ( 2 sometidas a tension, es decir, nr = 2 ) Entonces 2 0.31 plg^2

1.- Determinacion de la fuerza cortante Vu Vu =

.35 Kips

2.- Calculo del esfuerzo cortante de las anclas 0.575 Ksi

3.- Calculo del momento flector M1 en las anclas 0.29616 plg

0.05 Kips-plg

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4.- Calculo del esfuerzo

debido a la tension, y el esfuerzo

debido a la flexion.

0.04 plg^3

1.28 Ksi 12.27 Ksi

5.- Verificando que se cumpla la siguiente igualdad

13.56 Ksi Se provara con anclas Grado 36 Entonces: Fy = 36 Ksi Fu = 58 Ksi  Asu vez ◊

43.5 Ksi ◊

. ◊

41.33 Ksi 32.63 Ksi

◊

Se debe de cumplir que: 13.56

Ksi

<

41.33 Ksi

Por consiguiente el anclaje propuesto es el correcto.

Conclusion: Para nuestro caso el anclaje 5/8",no sufrira rompimiento productode la accion combinada de Tension - Flexion y Cortante.

6.- Determinacion de la profundidad del anclaje Se propondra una profundidad del anclaje del concreto. 10 plg

posteriormente se determinara si este es suficiente para que el ancla no se safe

175 7/9 plg^2

351.56 plg^2

Donde: 0.7 1.25

17,796 lb 17.796 Klb

 Ahora como: 59.663 Kip

>

8

Kip

Conclusion: Para una profundidad del anclaje de 10 plg (254 mm), el concreto no presentara fallas de corte debido a las cargas actuantes.