Informe Diseño Barandas El Charco

REVISIÓN ESTRUCTURAL BARANDAS EL CHARCO

MEMORIAS DE CÁLCULO DISEÑO ESTRUCTURAL

VERSIÓN A  ABRIL 26 DE 2016

Elaboró:

ING. JA IRO REINOSO REINOSO CASTR O

MP 25202 109363 CND

Revisó:

POLYUPR OTEC S.A S.A

TABLA DE CONTENIDO

1. GENERALIDADES .............................................................................................. 4 1.1.

OBJETO  ................................................................................................................................................. 4

1.2.

 ALCANCE  .............................................................................................................................................. 4

1.3.

REGLAMENTACIÓN Y NORMAS APLICABLES .................................................................................. 4

2.  ASPECTOS FUNCIONALES DEL PROYECTO ................................................... 4 2.1.

GEOMETRÍA

......................................................................................................................................... 4

3. ESPECIFICACIONES ESTRUCTURALES DEL PROYECTO  ............................. 5 3.1. 3.1.1

3.2.

ESPECIFICACIONES DE LOS MATERIALES ...................................................................................... 5 Acero Estructural .............................................................................................................................. 5

MÉTODOS DE ANÁLISIS Y DISEÑO .................................................................................................. 5

4.  ANÁLISIS ESTRUCTURAL ................................................................................ 6 4.1.

SISTEMA DE RESISTENCIA SÍSMICA ............................................................................................... 6 

4.2.

MODELO MATEMÁTICO  ..................................................................................................................... 6 

4.2.1

Geometría y Tipología del Modelo Matemático ............................................................................... 6

4.2.2

Definición de Materiales y Secciones en el Modelo Matemático ..................................................... 6

4.2.3

Secciones Definidas en el Diseño ..................................................................................................... 8

4.3.

EVALUACIÓN DE CARGAS .................................................................................................................. 8

4.3.1

Cargas Muertas (D) .......................................................................................................................... 8

4.3.2

Cargas Vivas (W): ............................................................................................................................ 9

4.4.

COMBINACIONES DE CARGA .......................................................................................................... 10

5. DISEÑO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES  ................................................ 1 0 5.1.

PROCEDIMIENTO DE DISEÑO DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES ................................... 10

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6. VERIFICACIÓN DE DEFLEXIONES ................................................................ 13 7.  ANEXO 1 –  DATOS DE ENTRADA Y SALIDA SAP2000  ............................... 14

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1. GENERALIDADES 1.1. OBJETO Realizar los diseños y estudios propios del proyecto “BARANDAS BIBLIOTECA EL CHARCO” para dar cumplimiento a los requisitos de seguridad y funcionalidad, según el reglamento NSR-10 y normas complementarias que sean aplicables a este tipo de estructuras.

1.2.  ALCANCE El proyecto tiene como base, realizar los estudios y diseños que permitan definir las condiciones de la estructura necesarias para resistir las solicitaciones a las cuales estará expuesta y su respectiva evaluación; determinar una tipología estructural compatible con la silueta; determinar el estado de cargas y fuerzas internas y realizar el diseño estructural de la baranda.

1.3. REGLAMENTACIÓN Y NORMAS APLICABLES  A continuación se mencionan los documentos técnicos y reglamentación vigente que definen criterios base y requisitos esenciales en el desarrollo de este diseño estructural.   

Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente NSR-10  AASHTO LRFD 2004  American Institute of Steel Construction AISC-LRFD-99

2. ASPECTOS FUNCIONALES DEL PROYECTO Dentro de la metodología de desarrollo del proyecto estructural se encuentra un compendio sobre el análisis y revisión de la información sobre el diseño, la evaluación de materiales, y la afectación de todos estos parámetros mencionados en el diseño estructural.

2.1. GEOMETRÍA El proyecto define la construcción de una (01) baranda que servirá como protección perimetral en la plataforma de tránsito de la Biblioteca El Charco, la baranda se ha MEMORIA DE CÁLCULO BARANDAS EL CHARCO (NARIÑO)

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definido en tubería, tanto para los elementos horizontales como para los elementos verticales y tiene las siguientes características: Figura 1. Detalle Módulo Típico de Barandas

3. ESPECIFICACIONES ESTRUCTURALES DEL PROYECTO 3.1. ESPECIFICACIONES DE LOS MATERIALES 3.1.1  Acero Estructural 

Tubería Estructural



Lámina

ASTM A500 Gr C Fy= 345 MPa ; Fu= 440 MPa ASTM A-36 Fy= 250 MPa ; Fu= 400 MPa

3.2. MÉTODOS DE ANÁLISIS Y DISEÑO  

Diseño Barandas para Peatones – AASHTO LRFD 2004 Cap. 13.8 Diseño Acero Estructural: Método del estado límite de resistencia Titulo F (NSR-10) y recomendaciones AISC-LRFD-99 (American Institute of Steel Construction) MEMORIA DE CÁLCULO BARANDAS EL CHARCO (NARIÑO)

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4. ANÁLISIS ESTRUCTURAL 4.1. SISTEMA DE RESISTENCIA SÍSMICA Se considera como sistema de resistencia sísmico un sistema tipo péndulo invertido, de acuerdo a la tabla A-1.3-1 del apéndice A-1 del reglamento NSR-10.

4.2. MODELO MATEMÁTICO 4.2.1  Geometría y Tipología del Modelo Matemático Se elaboró un modelo de análisis computacional, en el cual se definió la estructura utilizando elementos tipo frame para la modelación del módulo típico de diseño. Figura 2. Detalle del Modelo Matemático Utilizado

4.2.2  Definición de Materiales y Secciones en el Modelo Matemático Para la elaboración del modelo matemático se alimentó el programa con la información referente a los materiales utilizados, en este caso el acero, y para la geometría de los elementos se definieron las diferentes secciones, utilizando elementos tipo “frame” para la simulación de las secciones que componen los MEMORIA DE CÁLCULO BARANDAS EL CHARCO (NARIÑO)

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diferentes tramos. Para definir las secciones de los tramos se utilizó la herramienta “Frame Sections” del software SAP2000, en el Anexo 1 se pueden apreciar estas propiedades. Figura 3. Asignación de Materiales en Software de Diseño

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4.2.3  Secciones Definidas en el Diseño Para el diseño se han planteado las siguientes secciones: Figura 4. Definición de Secciones en Software de Diseño

4.3. EVALUACIÓN DE CARGAS Para realizar el diseño de la estructura objeto de estudio se han considerado las siguientes hipótesis de carga:

4.3.1  Cargas Muertas (D) Corresponde al peso propio de la estructura que se está estudiando. Para que el software reconozca el peso propio de la estructura analizada se definió un patrón de carga llamado “PP” al cual se le ha asignado uno (1) en la casilla “Self Weight Multiplier”.

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Figura 5. Activación de Peso Propio en Software de Diseño

4.3.2  Cargas Vivas (W): Corresponden a la sobrecarga de diseño para las barandas, que para peatones, de acuerdo a la norma AASHTO LRFD 2004 se deberá tomar como W= 75 kg/ml (0.75 kN/m), tanto transversal como verticalmente, actuando en forma simultánea. Figura 6. Cargas que Actúan Sobre las Barandas para Peatones

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Figura 7. Asignación de Cargas Vivas en Software de Diseño

4.4. COMBINACIONES DE CARGA Se utilizarán las combinaciones de carga de acuerdo a lo mencionado en el capítulo B.2 del Reglamento NSR-10. 

Combinaciones de Carga para Diseño de Elementos Estructurales

COMB1:

1.20 D + 1.60 W

5. DISEÑO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES 5.1. PROCEDIMIENTO ESTRUCTURALES

DE

DISEÑO

DE

LOS

ELEMENTOS

La verificación del diseño de los elementos en acero estructural, cumple los requisitos del Título F del reglamento NSR-10 y las recomendaciones del AISC-LRFD-99, con las combinaciones de diseño por estados límites de resistencia según el Titulo B del reglamento NSR-10.

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Figura 8. Parámetros de diseño para elementos de acero estructural.

Para el diseño de los elementos metálicos, la asignación de los perfiles de diseño es realizado por varias secciones tipo AutoSelect en el programa de diseño, determinadas para cada tipología de elementos estructurales del proyecto, las cuales tienen incluidas una librería de varias secciones. La revisión del estado de esfuerzos para cada uno es obtenido en una selección automática, la cual da el punto de partida para realizar la iteración de la sección más eficiente sin afectar el nivel de seguridad de la estructura, a criterio del diseñador, donde la intención es mantener coeficientes de sobre esfuerzo menores a 1.00 como se evidencia en la Figura 9.

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Figura 9. Niveles de Esfuerzos

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6. VERIFICACIÓN DE DEFLEXIONES La altura total de la baranda será de 1.10 metros, como consideración de diseño se ha tenido que la máxima deflexión sin que se presente falla en la base de la baranda debe ser 1.50% de la altura libre. Para la baranda se evaluó la deflexión para las cargas descritas en el numeral 4, obteniendo los siguientes resultados: Figura 10. Deflexión en Altura Máxima de la Baranda.

Para la baranda de 1.10 metros se presenta una deflexión de 0.117 m, que es inferior a 0.017 m, que es el límite asumido en los criterios de diseño.

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7. ANEXO 1 –  DATOS DE ENTRADA Y SALIDA SAP2000

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