Memoria de Calculo de Nave con Techo Autoportante

Ingenieros S.A. de C.V. 9° Ave. Norte y 2° Calle Poniente, #515, San Miguel. Cel. 7930 3677 Ing. M.Sc. Francisco Alfredo Díaz Manzano

MEMORIA DE CALCULO ESTRUCTURAL Diseño Estructural de Nave Industrial con Cubierta Curva Autoportante.

1. Descripción El diseño consiste en elaborar los calculos correspondientes de una estrutura con perfiles metalicos sobre los cuales descansara una cubierta de techo autoportante. En este documento se detallan todas las consideraciones utilizadas para la elaboración del diseño y la selección de los perfiles metalicos mas adecuados, de esta manera proporcionando una estructura segura, estetica y econimica. 2. Sistema Estructural El sistema estructural utilizado consiste en un conjunto de columnas conectadas entre si mediante vigas espaciales sobre las cuales se apoya el techo curvo autoportante. Este sistema se ha diseñado bajo un sistema ordinario ante la acción sismica. Es decir que sus conexiones son diseñadas en base a las cargas que a estas le llegan. 3. Carga de Diseño En las cargas utilizadas se encuentran las siguientes:      

Peso Propio de la Estructura (PP). Peso Propio de la Lamina (PP_Lamina). Carga Viva (CV). Viento Perpendicular a la Cubierta (VX) Viento Paralelo a la Cubierta (VY) Acciones Sismicas (Sx, Sy)

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Figura 1. Detalle de Cargas Nota: La magnitud de las cargas y su aplicación se detallan en anexos .

Figura 2. Detalle de Aplicación de Cargas. Para la correcta modelación de la estructura de techo se elaboraron modelos independientes, primero un modelo del techo apoyado en articulaciones para posteriormente elaborar el modelo de la estructura de soporte y aplicar las reacciones del techo en forma de cargas sobre la estructura. Esto aplica para las cargas de peso propio de la lamina, carga viva y cargas de viento en las diferentes direcciónes. Para la acción sismica se calcula mediante una hoja de calculo la cual se detalla como anexo, en esta se detalla el espectro de respuesta y se extrae la mayor aceleración de la base la cual se encuentra en la parte plana del grafico.

Figura 3. Aplicación de Carga Sismica - Coeficiente Sismico.

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4. Detalle de Materiales Estructurales. A continuación se detallan los materiales utilizados en los diferentes elementos.    

Perfiles Tubulares - ASTM A500 Placas Base - ASTM A36 Cimentaciones - f'c: 210 kgf/cm^2 Acero de refuerzo - ASTM A615 Gr40

5. Chequeo de Derivas. Altura de la Estructura,  H ≔ 4.50 Factor de Amplificación de Desplazamientos, Cd ≔ 5 Deriva Elastica Maxima, ∆ ≔

0.01 ⋅ H  =9 Cd

Figura 4. Desplazamiento Sismo en X δelas ≔ 8.77

Figura 5. Desplazamiento Sismo en Y δelas ≔ 2.58

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6. Combinaciones de Carga Se han definido 10 combinaciones de carga para el diseño de los elementos, esto bajo la filosofia de diseño LRFD, en principio la creación de las combinaciones de cargas siguen el siguiente principio. 1. 2. 3. 4. 5. 6.

1.4 PP 1.2 PP + 1.6 CV 1.2 PP + 1.0 CV + 1.4 (CA_X + 0.3 CA_Y) 1.2 PP + 1.0 CV + 1.4 (CA_Y + 0.3 CA_X) 0.9 PP + 1.4 (CA_X + 0.3 CA_Y) 0.9 PP + 1.4 (CA_Y + 0.3 CA_X)

Para el diseño de la cimentación se elaboran las mismas combinaciones de cargas para el diseño estructural pero para el chequeo de las presiones de suelo se generan en estado de servicio. 7. Diseño de Columnas La columna trabaja a un 66% de su capacidad, en este caso podria ser posible disminuir el espesor de la chapa de la columna, sin embargo no es recomendable utilizar espesores menores a 1/4" para estos elementos.

8. Diseño de Viga de Soporte. Cuerdas Perimetrales Tubos 2" ch 1/8" 

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Las cuerdas perimetrales trabajan a un 66% de su capacidad. Cuerdas Internas Tubos 1-1/2" ch 1/8" 

Las cuerdas internas trabajan a un 64% de su capacidad. 9. Diseño de Tensores Tension en cables,  P u ≔ 10.70 Diametro de barra, db ≔

3 ⋅ 4

Factor de minoración, ϕ ≔ 0.90 Area de la barra,  Ab ≔

Esfuerzo de fluencia,  f y ≔ 4200

⋅ db 2 4

2

Capacidad Ultima, ϕP n ≔ ϕ ⋅ Ab ⋅ f y = 10.77 Ratio,

 P u ϕP n

= 0.9931

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10. Diseño de Cimentación. Cheque de Presiones de Suelo Capacidad Admisible del Suelo, σadm ≔ 1.23

2

σserv ≔ 1.03  ― 2

 Ratio ≔

 Diseño de Zapata - Flexión

σserv σadm

= 0.8374

Diseño de Zapata - Corte

#4 @ 15cm A/S L/I Ratio= 19%

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 Diseño de Tensor y Diseño de Pedestal. El diseño de estos elementos se a elaborado tomando en cuenta los parametros minimos establecidos por el codigo de diseño ACI 318-14, los tensores se han propuesto de 30cmx30cm con una area de acero igual al 1% de acero con respecto al area de la sección gruesa. Los pedestales se han propuesto de 50cmx50cm con una area de acero del 1% ya que es lo minimo permitido, las dimensiones propuestas se hace tomando en cuenta aspectos de recubrimientos minimos y distribución adecuada de los pernos. 11. Anexos. 1. 2. 3. 4.

Espectro de Respuesta. Detallado de Cargas. Modelo Simplificado de Cubierta de Techo. Diseño Geotecnico de Zapata Aislada.

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Departamento:

La Unión

Municipio:

 Aceleración del suelo en función de la gravedad

Zona ≔ 1

La Unión

 A = 0.4

Categoria ≔ 2 Factor de Importancia

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 I = 1.2

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Tipo de perfil de suelo

Tipo ≔ “S4”

Coeficientes de Sitio

Co = 3

Sistema Estructural:

T o = 0.9

Porticos con detallado ordinario

Continua.......

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Factor de Modificación de Respuesta

 R ≔ 5

Csm

0.288

0.305 0.28 0.255 0.23 0.205 0.18 0.155 0.13 0.105 0.08 0.055 0.03

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

T m

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Detallado de Cargas. A continuación se detallan las cargas utilizadas en el diseño de la estructura con techo curvo. 1. Peso Propio de Techo.

Peso proporcionado por fabricante: w pp ≔ 2.8  ―2 = 13.6708  ―2 2. Carga Viva de Techo.

Carga segun RESET de El Salvador: wcv1 ≔ 20  ―2 Carga Recomendada por el fabricante: wcv2 ≔ 40  ―2 Carga viva de trabajo, wcv ≔ max wcv1 , wcv2 = 40

2

3. Carga de Viento

Altura del Techo, h ≔ 3.50 Base del Techo, b ≔ 21.00 Angulo de abertura, α ≔ 74  A1 ≔

 A2 ≔

α

4 α

2

= 18.5

= 37

 A3 ≔ A1 = 18.5 r≔

h b

= 0.1667

C p_A1 ≔ -0.8 C p_A2 ≔ -0.7 - r = -0.8667 C p_A3 ≔ -0.5 = -0.5 C p ≔ -0.7

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“Zona C” k ≔ 1.6

a ≔ 7.0

Altura Total de la Estructura Z ≔ 4.0 C z ≔ 1.00

Presión Basica de Diseño,  P o ≔ 30

2

Presión de Viento - Normal a la Generatriz  P  A1 ≔ C p_A1 ⋅ C z ⋅ k ⋅ P o = -38.4  ―

2

 P  A2 ≔ C p_A2 ⋅ C z ⋅ k ⋅ P o = -41.6  ―

2

 P  A3 ≔ C p_A3 ⋅ C z ⋅ k ⋅ P o = -24  ―

2

Presión de Viento - Paralela a la Generatriz  P ≔ C p ⋅ C z ⋅ k ⋅ P o = -33.6  ―

2

4. Carga Sismica

En este caso la acción sismica se analizara mediante un software de diseño, en esta estructura sera necesario tomar en cuenta ambas acciones de manera independiente y diseñar para la condicion mas desfavorable. Aceleración Sismico Calculado, Csm ≔ 0.29

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= 284.3929

2

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Modelo Simplificado de Cubierta de Techo.

Cubierta de techo modelada con ancho unitario

1. Peso Propio de Techo.

2. Carga Viva de Techo.

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3. Carga de Viento Dirección X Positiva

4. Carga de Viento Dirección X Negativa

5. Carga de Viento Dirección Y 

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CALCULO DE CAPACIDAD DE CARGA DE LA CIMENTACIÓN

Proyecto: Propietario: Ubicación:

Diseño Estructural de Nave Industrial con Cubierta Curva Autoportante

Fecha:  jul-18

1.0 Datos Preliminares Metodo de Meyerhof (1963) Estructura de Referencia:  Angulo de Friccion del Suelo (Φ): Cohesión del Suelo (c) : Peso Especifico del Suelo (γ): Longitud de la Cimentación (L):  Ancho de la Cimentación (B): Profundidad de Desplante (Df):  Angulo de Inclinacion de la Carga (β):

Zapata 27° 0.00 kg/cm2 0.00 Ton/m2 0.80 Ton/m3 1.50 m 1.50 m 1.50 m 0°

2.0 Calculo de Factores de la Capacidad de Carga

=

13.20

=

23.94

=

14.47

=

1.55

=

1.51

=

0.60

3.0 Calculo de Factores de Forma

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4.0 Calculo de Factores de Profundidad

Condición A : Df/B ≤ 1

Condición B : Df/B > 1 =

1.40

=

1.31

=

1.30

=

1.24

=

1.00

=

1.00

Condición en Estudio: Fcd : Fqd: Fγd:

Condición A 1.40 1.30 1.00

5.0 Calculo de Factores de Inclinación

=

1.00

=

1.00

=

1.00

6.0 Calculo de la Capacidad de Carga.

Capacidad de Carga Ultima Ultima =

3.64 kg/cm2

6.1 Capacidad de Carga Admisible de Suelo: Factor de Seguridad (FS): Capacidad Admisible:

3.00 1.21 kg/cm2

La Capacidad Admisible de suelo es utilizada cuando el chequeo de las presiones de suelo se realiza a traves de cargas en estado de servicio (Filosofia ASD)

6.2 Capacidad de Carga Nominal de Suelo: Factor de Minoracion (Φ): Capacidad Nominal:

0.35 1.28 kg/cm2

La Capacidad Nominal de suelo es utilizada cuando el chequeo de las presiones de suelo se realiza a traves de cargas en estado limite (Filosofia LRFD)

La capacidad nominal del suelo es utilizada a menudo en el diseño de estructural de obras de paso ya que los nuevos reglamentos implementan la Filosofia de los Estados Limites.

Firma:__________________________

Sello:___________________________