Memoria Calculo - Cobertura Parabolica

DISEÑO DE COBERTURAS METALICAS

CODIGOS Y ESTANDARES PARA EL DISEÑO DE COBERTURA METALICA Reglamento Nacional De Edificaciones (RNE) Norma Peruana de cargas (E-020) Norma Peruana De Estructuras Metálicas (E-090) Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI -318-02). AISC Specification for Structural Steel Buildings – Allowable Stress Design ASD 1989 UBC Uniform Building Code 1997 International Building Code (IBC 2000) American Institute of Steel Construction: Manual ASD 89 ESPECIFICACIONES Velocidad del viento: Sobrecarga (S/C): liviana)

75 km/h 30 kg/m2 (techo con cobertura

CARGAS I.- Análisis por carga vertical o de servicio Carga viva Carga muerta

-

II.- Análisis de Viento VIII.3.1 DISEÑO DE ESTRUCTURAS METALICAS EN PATIO DE FORMACION DESCRIPCIÓN DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES: Tijeral Principal:

-

TAS VIGUE TRE O EN TIPIC

1A

1.23 1.23

4.82

2A

.50

.55 .70

A

3.70

2.42

2A

2.42

3.70

4.11

2B

25.70

Esc. 1/50

.70

B

-

Viguetas:

.10

PLANTA DETALLE 1

.30

eje Arco

eje Arco

DETALLE 1

DETALLE 2

CORTE A .60

Esc: 1/10.

ELEVACION

.25

DETALLE 3

DETALLE VIGUETA METALICA VC-1 (DE COMPRESION)

ESC. 1/ 25

.10

PLANTA DETALLE 1 DETALLE 2

.30

eje Arco

DETALLE 1

CORTE B

.60

Esc: 1/10.

.25

ELEVACION

DETALLE 3

DETALLE VIGUETA METALICA VT-1 (VIGUETA DE TRACCION)

-

ESC. 1/ 25

Cobertura con Planchas de tipo onda traslucida e=1.75 mm, ver catalogo Fabricante

CARGA DINAMICAS PUNTUALES EN LA ESTRUCTURA Cargas Muerta:

peso de la estructura metálica más cobertura (peso de cobertura aprox. 2.16 kg/m2) Wd=10.16 kg/m2

Carga Viva reducida: 30 Kg/m2

Wlr=30.00 kg/m2

Carga de viento: Se calcula según la expresión: Ph= 0.005.c.V2 (kg/m2) Velocidad de diseño: 45 km/h (Ver mapa eólico- Zona: Cajamarca) Angulo de inclinación de superficie (θ): 9.36° (zona de Baja pendiente) 29.31º (Zona de alta pendiente)

Determinación de factor de forma C: DESCRIPCION Arcos

BARLOVENTO +0.8

SOTAVENTO -0.5

Determinación de cargas de presión y succión Ph (Kg/m2): DESCRIPCION Presión Succión Barlovento Sotavento

22.50 -14.06

ESTRUCTURACION Especificaciones – materiales empleados: ACERO: Arcos metálicos: Fy = 36 KSI Fu = 58 KSI Corrugado: Fy = 4200 Kg/cm2, SOLDADURA:

λc = 7.85 Tn/m3, u= 0.30 λc = 7.85 Tn/m3,

Ec = 2, 000,000 Kg/cm2 Ec = 2, 100,000 Kg/cm2

Electrodos: Fexx = 60 KSI (E70 XX - AWS, para acero liso) Fexx = 70 KSI (E70 XX - AWS, para acero corrug.) Pu = 2.16 kg/m2 (Planchas Tipo Onda; catalogo

COBERTURA: fabricante)

ARCOS METALICOS: El tipo de miembros estructurales empleados son perfiles tipo ángulo y varillas de acero liso, con las siguientes características: Nro

Diametro (Ø)

Barra #

pulg.

cm

Peso

Area

Perimetro

Kg/m

cm2

cm

2

1/4

0.6350

0.2483

0.3167

1.99

3

3/8

0.9525

0.5586

0.7126

2.99

4

1/2

1.2700

0.9931

1.2668

3.99

5

5/8

1.5875

1.5518

1.9793

4.99

6

3/4

1.9050

2.2346

2.8502

5.98

7

7/8

2.2225

3.0415

3.8795

6.98

8

1

2.5400

3.9726

5.0671

7.98

CUADRO DE ARMADURAS AM-02 ACERO A36 / G°60 (fy= 4200 kg/cm2)

1a

2"x2"x1/8"

BRIDA SUP. - tipo a

2a 2b

3"x2"x1/4" 2"x2"x1/8"

BRIDA INF.

3a

1"x1"x1/8"

DIAGONALES - tipo a MONTANTES - tipo a

- tipo a - tipo b

4

Ø 3/8" - liso

COLGADORES

5

Ø 3/4 "- liso

TENSORES

6b Ø 3/8" - liso

ARRIOSTRES - tipo b

1"x1"x1/8" 1"x1"x1/8"

CUERDA SUP.- tipo a CUERDA INF.- tipo b

7a 7b

(en varillas)

DISEÑO DEL ARCO METÁLICO (MODELO TRIDIMENSIONAL):

MODELAMIENTO EN SAP2000 V.15.0 DE LA ESTRUCTURA TRIDIMENSIONAL

DISEÑO DE COBERTURA METALICA PARABOLICA NORMAS EMPLEADAS - Reglamento Nacional de Edificaciones (Perú) - Normas Técnicas de Edificación (N.T.E): - N.T.E E-020: CARGAS - N.T.E E-060: CONCRETO ARMADO - N.T.E E-030: DISEÑO SISMORRESISTENTE - N.T.E E-090: ESTRUCTURAS METALICAS - N.T.E E-050: SUELOS Y CIMENTACIONES - A.C.I 318 -2008 (American Concrete Intitute) - Building code Requirements for Structural Concrete - AISC - LRFD 99 MATERIALES EMPLEADOS ACERO:

fy Fu ɣs µ Es

SOLDADURA:

= 36.00 Ksi = 2530.00 kg/cm2 = 58.00 Ksi = 4080.00 kg/cm2 = 7.85 Tn/m3 = 0.3 = 2040000.00 kg/cm2 Electrodos:

COBERTURA: Pu

ESTRUCTURACION

Fexx =

= 5.500 kg/m2

70.00 Ksi (E70 XX - AWS) (Perfil CURVO CU-6, catalogo del fabricante )

ESTADOS DE CARGA CARGA MUERTA: El valor de las cargas muertas empleadas comprende el peso propio de los elementos (cerchas metalicas, viguetas, arriostres, columnas, planchas,etc), según carácterísticas de los materiales. -

estructura metálica (a verificar) luminarias cobertura (catálogo del fabricante) D

= = = =

6.000 kg/m2 2.000 kg/m2 2.160 kg/m2 10.160 kg/m2

CARGA VIVA: el valor de la carga viva empleada es de 30 kg/m2 (coberturas), según especificaciones de la NTP E-020 - 7.1 -

SOBRECARGA

= 30.000 kg/m2 L = 30.000 kg/m2

CARGA VIVA: el valor de la carga vica empleada es de 50 kg/m2 (coberturas), según especificaciones de la NTP E-020 - 7.1 -

-

SOBRECARGA

= 50.000 kg/m2 L = 50.000 kg/m2

VELOCIDAD DE DISEÑO Vh = Velocidad de Diseño en la altura h (km/h) V = Velocidad de Diseño hasta 10m (Mapa Eolico) h = altura sobre el terreno Vh = Vhmin =

-

45.63 Km/h 75.00 Km/h

= 45.00 Km/h = 10.65 m

(E.020 - 12.3)

PRESION DEL VIENTO Ph = Presión del viento a una altura h (kg/m2) C = factor de Forma (Barlovento) 0.80 (Sotavento) -0.50 Vh = velocidad de diseño en la altura h BARLOVENTO - considerando presion - considerando succion

Ph Ph

= 22.50 kg/m2 = -22.50 kg/m2

Barlovento Barlovento

SOTAVENTO - Se tiene succion

Ph

= -14.06 kg/m2

Sótavento

viento en arcos metalicos θ = 9.36° (angulo promedio en zona en baja pendiente) θ = 29.31° (angulo promedio en zona en alta pendiente)

MAPA EOLICO DEL PERU - ISOTACAS

CARGAS EN LOS NUDOS Calculando las cargas concentradas sobre los nudos de la brida superior, según el caso mas critico en cada direccion A = 4.90 m B = 0.615 m n = 2

ancho tributario entre arcos ancho tributario entre nudos de brida superior numero de bridas superiores comprendidas en "A"

CARGA MUERTA (PD) PD = 15.31 kg CARGA VIVA DE TECHO (PLr) PLr = 45.20 kg Barlovento CARGA DE VIENTO (W) - ARCOS Pw = ( ρh)(A)(B)/n = 33.90 kg BARLOVENTO: Considerando presion en el Barlovento Descomponiendo esta fuerza en componentes rectangulares: Pwx = Pw*sen( θ) Pwx = Pw*cos( θ) θ =

9.36°

Pwx = Pwy =

5.51 kg 33.45 kg

(zona de baja pendiente)

θ =

29.31°

Pwx = Pwy =

16.60 kg 29.56 kg

(zona de alta pendiente)

BARLOVENTO: Considerando succion en el Barlovento Descomponiendo esta fuerza en componentes rectangulares: Pwx = Pw*sen( θ) Pwx = Pw*cos( θ) θ =

9.36°

Pwx = Pwy =

5.51 kg -33.45 kg

(zona de baja pendiente)

θ =

29.31°

Pwx = Pwy =

16.60 kg -29.56 kg

(zona de alta pendiente)

SOTAVENTO: se tiene succion en el sotavento Descomponiendo esta fuerza en componentes rectangulares: Pwx = Pw*sen( θ) Pwx = Pw*cos( θ) θ =

9.36°

Pwx = Pwy =

-3.45 kg -20.91 kg

(zona de baja pendiente)

θ =

29.31°

Pwx = Pwy =

-10.37 kg -18.48 kg

(zona de alta pendiente)

COMBINACIONES DE CARGA especificaciones LRFD -99

Sotavento -21.19 kg

COMBINACIONES DE CARGA especificaciones LRFD -99

Se entiende que las combinaciones corresponden a los casos más críticos De dichas combinaciones, el diseño Estructural se efectúa con la “ENVOLVENTE” definida con dichas combinaciones

CARGA MUERTA

CARGA VIVA

CARGA DE VIENTO BARLOVENTO

CARGA DE VIENTO SOTAVENTO

CARGA DE SISMO

ESPECTRO INELASTICO DE SISMO SEGÚN NORMA SISMORESISTENTE E.030 - 2016 C 3 S3

U 1.00 Z 0.35 Tp (s) 1.00 TL (s) 1.60 S 1.10 Concreto Armado, Porticos Rx 8.0

Coeficicente de Red. X-X

Coeficicente de Red. Y-Y

C 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.27 2.08 1.92 1.79 1.67 1.56 1.38 1.23 1.11 1.00 0.83 0.69 0.59 0.51 0.44 0.25 0.16 0.11 0.08 0.06 0.05 0.04

Concreto Armado, Porticos Ry 8.0

Direccion X Regular Irregular

La 1.00 1.00

Lp 1.00 1.00

Direccion Y Regular Irregular

La 1.00 1.00

Lp 1.00 1.00

T (s) 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 0.18 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 1.00 1.10 1.20 1.30 1.40 1.50 1.60 1.70 1.80 1.90 2.00 2.20 2.40 2.60 2.80 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00

Sa X-X C/R ZUCS/R 0.3125 0.1203 0.3125 0.1203 0.3125 0.1203 0.3125 0.1203 0.3125 0.1203 0.3125 0.1203 0.3125 0.1203 0.3125 0.1203 0.3125 0.1203 0.3125 0.1203 0.3125 0.1203 0.3125 0.1203 0.3125 0.1203 0.3125 0.1203 0.3125 0.1203 0.3125 0.1203 0.3125 0.1203 0.3125 0.1203 0.3125 0.1203 0.3125 0.1203 0.3125 0.1203 0.3125 0.1203 0.3125 0.1203 0.3125 0.1203 0.3125 0.1203 0.3125 0.1203 0.3125 0.1203 0.2841 0.1094 0.2604 0.1003 0.2404 0.0925 0.2232 0.0859 0.2083 0.0802 0.1953 0.0752 0.1730 0.0666 0.1543 0.0594 0.1385 0.0533 0.1250 0.0481 0.1033 0.0398 0.0868 0.0334 0.0740 0.0285 0.0638 0.0246 0.0556 0.0214 0.0313 0.0120 0.0200 0.0077 0.0139 0.0053 0.0102 0.0039 0.0078 0.0030 0.0062 0.0024 0.0050 0.0019

Sa Y-Y C/R ZUCS/R 0.3125 0.1203 0.3125 0.1203 0.3125 0.1203 0.3125 0.1203 0.3125 0.1203 0.3125 0.1203 0.3125 0.1203 0.3125 0.1203 0.3125 0.1203 0.3125 0.1203 0.3125 0.1203 0.3125 0.1203 0.3125 0.1203 0.3125 0.1203 0.3125 0.1203 0.3125 0.1203 0.3125 0.1203 0.3125 0.1203 0.3125 0.1203 0.3125 0.1203 0.3125 0.1203 0.3125 0.1203 0.3125 0.1203 0.3125 0.1203 0.3125 0.1203 0.3125 0.1203 0.3125 0.1203 0.2841 0.1094 0.2604 0.1003 0.2404 0.0925 0.2232 0.0859 0.2083 0.0802 0.1953 0.0752 0.1730 0.0666 0.1543 0.0594 0.1385 0.0533 0.1250 0.0481 0.1033 0.0398 0.0868 0.0334 0.0740 0.0285 0.0638 0.0246 0.0556 0.0214 0.0313 0.0120 0.0200 0.0077 0.0139 0.0053 0.0102 0.0039 0.0078 0.0030 0.0062 0.0024 0.0050 0.0019

Rx a usar = Ry a usar = factor a escalar

8.0000 8.0000 1.00

ESPECTRO DE SISMO NORMA SISMORESISTENTE E.030 - 2016 0. 14

0. 12

0. 10

ZUCS/R

Categoria Edificio Zona Sísmica Tipo de Suelo

Sa X-X 0. 08

Sa Y-Y 0. 06

0. 04

0. 02

0. 00 0. 00

1. 00

2. 00

3. 00

4. 00

5. 00

PERIODO T

6. 00

7. 00

8. 00

9. 00

10.00

SECCIONES EN EL ARCO

RATIOS DE CAPACIDAD

TODOS LOS RATIOS SON MENORES A 1, ENTONCES LAS SECCIONES PROPUESTAS SON CORRECTAS A EXCEPCION DEL TENSOR, EL CUAL EL PROGRAMA LO CONSIDERA DE UNA LONGITUD INFINITA (ESBELTO)

CHEQUEO DE SECCIONES

se chequea lo mismo para todos los elementos

CHEQUEO DE PLACAS DE APOYO

el maximo esfuerzo es de 9.76 ksi, es menor a 36ksi