Memoria de Calculo para estructura metálica de coliseo

Contenido

I.

GENERALIDADES   .................................................................................................................................... 1.1.

3

ESTRUCTURACION   ..........................................................................................................................

1.1.1.

3

Sistema estructural proyectado en el coliseo cerrado. .............................................................. 3

1.2.

NORMAS EMPLEADAS   ..................................................................................................................... 3

1.3.

ESPECIFICACIONES – MATERIALES EMPLEADOS  ..........................................................................   .......................................................................... 4

1.3.1. 1.4.

II.

DEL SISTEMA PROYECTADO.-  ................................................................................................. 4

REFERENCIAS   .................................................................................................................................

5

1.4.1.

 ARUITECTURA Y CONFIGURACION CONFIGURACION GEOMETRICA .................................................................. 5

1.4.2.

ESTRUCTURACIÓN.- CONFIGURACIÓN   .................................................................................. 7

 ................................... 9 ESTADO DE CARGAS, METRADO DE CARGAS Y COMBINACIONES DE CARGAS  ...................................

2.1.

ESTADOS DE CARGAS.-  ..................................................................................................................

2.2.

METRADO DE CARGAS:  ................................................................................................................. 11

2.3.

COMBINACIONES DE CARGAS   ......................................................................................................

2.4.

 ALTERNANCIA DE CARGAS.  .......................................................................................................... 12

9

11

III.  ANALISIS SISMICOS  SISMICOS   ............................................................................................................................... 15 3.1.

FACTORES PARA EL ANALISIS   .....................................................................................................

3.1.1. 3.2. 3.3.

FUERZAS SISMICAS VERTICALES   ......................................................................................... 16

 ANALISIS SISMICO SISMICO DINAMICO  .......................................................................................................

3.2.1.

15

16

ESPECTRO DE PSEUDO ACELERACIONES   ........................................................................... 16

 ANALISIS SISMO SISMO ESTATICO ........................................................................................................... 20

3.3.1.

PESO DE LA ESTRUCTURA (P)   ..............................................................................................

3.3.2.

FACTOR DE AMPLIFICACIÓN SÍSMICA (C) y PERIODO FUNDAMENTAL (T) ........................... 20

3.3.3.

FUERZA CORTANTE EN LA BASE (V).....................................................................................

20

21

IV.

CONTROL DE DESPLAZAMIENTOS DESPLAZAMIENTOS LATERALES   ............................................................................... 22

V.

DISEÑO DE COMPONENTES DE CONCRETO ARMADO Y ACERO.- ........................................................ 24 5.1.

DIS EÑO DE COLUMNAS DE C° A°   ................................................................................................. 25

5.1.1. 5.2.

DISEÑO DE VIGAS DE C° A° ...........................................................................................................

5.2.1. 5.3.

REFORZAMIENTO DE COLUMNAS: ........................................................................................ 27 28

REFORZAMIENTO DE VIGAS: ................................................................................................. 29

DISEÑO DE ELEMENTOS DE ACERO  .............................................................................................

30

5.3.1.

VERIFICACION DE MIEMBROS DE ACERO ............................................................................. 30

5.3.1.

VERIFICACION DE MIEMBROS DE ACERO ............................................................................. 30

I.

GENERALIDADES

La presente Memoria corresponde al análisis sísmico y calculo estructural del proyecto “ Construcion del

coliseo de la localidad de Vila vila  – Provincia de Lampa - Puno ” , de Propietario “ Municipalidad Municipalidad de Distrital de Vilavila.”  Techo Tipo Arco Metálico, proyectada para el coliseo municipal del distrito de Vilavila.

1.1.

ESTRUCTURACION

1.1.1. Sistema estructural proyectado en el coliseo cerrado. El sistema estructural planteado consiste en: -

La altura del techo metálico será proyectada 9.00 m de altura.

-

Largo del coliseo es de 27.00 m. con una separación de columnas de concreto de 30cmx70xm con una altura de 5.00m con una separación de 8 columnas.

-

 Ancho del coliseo es de 27.00 m.

1.2.

NORMAS EMPLEADAS Se sigue las disposiciones de los Reglamentos y Normas Nacionales e Internacionales descritos a continuación. -

Reglamento Nacional de Edificaciones (Perú) – (Perú) – Normas  Normas Técnicas de Edificación (N.T.E.):

-

NTE E.020 “CARGAS” -NTE E.060 “CONCRETO ARMADO” 

-

NTE E.030 “DISEÑO SISMORRESISTENTE” -NTE E.070 “ALBAÑILERIA” 

-

NTE E.050 “SUELOS Y CIMENTACIONES” -NTE E.090 “ESTRUCTURAS METALICAS”

-

 A.C.I. 318 – 318 – 2008  2008 (American Concrete Institute) - Building Code Requirements for Structural Concrete

-

 ASTM A615/A615M – A615/A615M – 16  16 Grado 60

-

UBC 1997 Uniform Building Code -AISC-LRFD 99

Se entiende que todos los Reglamentos y Normas están en vigencia y/o son de la última edición.

1.3.

ESPECIFICACIONES – MATERIALES EMPLEADOS

1.3.1. DEL SISTEMA PROYECTADO. ACERO:  ACERO :

 Arcos metálicos

fy=

36ksi

 Arcos metalicos:

Fy = 36 KSI

 λc =

7.85

Tn/m3, Ec = 2,000,000 Kg/cm2

Fu = 58 KSI

u=

0.30

corrugado:

Fy = 4200 Kg/cm2,

 λc =

7.85

Tn/m3, Ec=2,100,000 Kg/cm2

SOLDADURA: Electrodos:

Fexx = 60 KSI (E70 XX - AWS, para acero liso) (en varillas Fexx = 70 KSI (E70 XX - AWS, para acero corrug.)

COBERTURA:

Pu = 8.50 kg/m2

(Calaminon curvo CU-6; catalogo

fabricante)  Arcos metálicos: el tipo de miembros estructurales empleados son ángulos estructurales de la calidad:  ASTM a36 las dimensiones y pesos nominales en sistema inglés, para considerar en SAP2000v16.

Fuente: http://www.acerosarequipa.com Columnas de concreto armado: para las columnas si considera con acero de varilla corrugado.  ASTM A 615 Grado 60.

Fuente: http://www.acerosarequipa.com 1.4.

REFERENCIAS 

1.4.1.  ARUITECTURA Y CONFIGURACION GEOMETRICA Diagrama – Techo Metálico existente

Fuente: plano de arquitectura

Fuente: plano de arquitectura

1.4.2. ESTRUCTURACIÓN. - CONFIGURACIÓN 

Fuente:  SAP2000v16

II.

ESTADO DE CARGAS, METRADO DE CARGAS Y COMBINACIONES DE CARGAS

2.1.

ESTADOS DE CARGAS.CARGAS MUERTAS.-  El valor de las Cargas Muertas empleadas comprende el peso propio de los elementos estructurales (arcos, viguetas, arriostres, columnas, planchas, etc.) según características descritas en el Ítem 1.3; además del peso de los Equipos suspendidos, el peso de los acabados, según: DESCRIPCIÓN DE CARGAS MUERTAS

CARGAS MUERTAS (D)

Cobertura (calaminon curvo):

8.50 kg/m2

Luminarias:

9.04 kg/m

Estructura metalica (estimado a verificar):

8.0 kg/m2

CARGA VIVA.- El valor de Carga Viva empleada es de 30 kg/m2 (coberturas) y según especificaciones de la NTP E.020 – TABLA 1

CARGAS LATERALES.- cargas de viento (W): NTE E.020 - Art. 12 →: V h

= V(H/10)0.22 > V

("V" de Mapa Eolico - zona Puno

lampa)

Viento de arcos metalocos: v= 130.00 km/h - H= 9.00m (altura Porm. Desde terreno)

VH= 130.00 km/h

θ= 9.000 (pendiente promedio de la superficie - zona de baja  pendiente) θ = 27.000 ° (pendiente promedio de la superficie - zona de alta  pendiente)

Presiones:

NTE E.020 - TABLA 4

→ Ph

= 0.005(C)(Vh2)

CONSTRUCCION

barlovento

sotavento

 Arcos y cubiertas cilíndricas

+0.8

-0.5

con

-0.8

 pendiente (θ) < 45º  Superficies verticales de

+0.8

-0.6

-0.7

-0.7

edificios Superficies verticales o inclinadas (planao curvas)  paralelas al viento

Fuente: NTE E.020 TABLA 5.4 FACTORES DE FORMA (C) Dónde: Ph = Presión o succión del viento a una altura “h” perpendicular a la superficie, para "h"> 10m (kg/m2) C = factor de forma adimensional (de tabla izquierda)

BARLOVENTO: OTAVENTO

Considerando presión: C = 0.8 _

 ρh = 8.10 kg/m2 (en arco)

Considerando succión :

C = -0.8

_

Se tiene succion:

C = -0.5

_  ρh = -5.06 kg/m2 (en arco)

CARGAS DE SISMO: Se Describe en el Item III

 ρh = -8.10 kg/m2 (en arco)

2.2.

METRADO DE CARGAS: Calculando las cargas concentradas sobre los nudos de la brida superior, según el caso más crítico

en cada dirección: A = ancho tributario entre arcos (m) =

5

B = ancho tributario entre nudos de brid n = nume ro de bri das supe ri ore s compr

CARGA MUERTA (PD):

PD = (WD)(A)(B)/n ,

PD =

41.50 KG

CARGA VIVA DE TECHO (PLr):

PLr = (WLr)(A)(B)/n

PLr =

48.75 KG

CARGA DE VIENTO (W) - ARCOS:

PW = (ρh)(A)(B)/n PWp-s =

16.25 KG

BARLOVENTO: Considerando presion en el Barlovento: Descomponiendo esta fuerza en componentes rectangulares:

PWx =

9.63 KG

PWx = PW*sen(θ) y PWy = PW*cos(θ)(θ=36.95º) →

PWy =

11.90 KG

(en zona de alta pendiente)

PWx =

5.93 KG

(en zona de alta pendiente)

(θ=12.94º)

PWy = BARLOVENTO: Considerando succion en e l Barlovento: (θ=36.95º) PWx = PW*sen(θ) y PWy = PW*cos(θ) (θ=12.94º)

13.25 KG

PWs-s = PWx =

-16.25 KG 11.07 KG

PWy =

-15.13 KG

PWx =

4.04 KG

PWy =

-19.25 KG

SOTAVENTO: Se tiene succion en el Sotavento:

PWs-s =

-10.16 KG

Descomponiendo esta fuerza en componentes rectangulares:

PWx =

PWx = PW*sen(θ) y PWy = PW*cos(θ) (θ=36.95º) → (θ=12.94º) →

-6.58 KG

PWy =

-7.44 KG

PWx =

-3.71 KG

PWy =

-9.16 KG

(en alta pendiente)

(en baja pendiente)

(en alta pendiente) (en baja pendiente)

Carga de sismo ( E ) -COLUMNAS: SISMO DINAMICO:

Se aplica el Espectro de Seudo Aceleraciones definido.

SISMO ESTATICO: Fuerza sísmica asociada al peso:  proporcionalmente en cada columna)

2.3.

0.65 2

COMBINACIONES DE CARGAS Especificación A-4.1 LRFD - 99:

NTE E.030 - cap. VI → V = ZUC1P (kg)

(repartido

Se entiende que "W" y "E" corresponden a los casos más críticos de Viento y Sismo respectivamente. De dichas combinaciones, el diseño Estructural se efectúa con la “ENVOLVENTE” definida con dichas combinaciones.

2.4.

 ALTERNANCIA DE CARGAS. CARGA MUERTA: se indican valores de la carga muerta en kg/m2, en cobertura y en los nudos de rieles. Program Name

Version

ProgLevel

SAP 2000

16.00

Advanced

CARGA VIVA: Se indican valores de la 1º y 2º alternancia de la carga viva en kg/m2

CARGA DE VIENTO: se indican valores del 1° y 2” caso de la carga de viento, en kg/m2 -

Presión en barbolento – succion en sotavento.

III.

 ANALISIS SISMICOS

3.1.

FACTORES PARA EL ANALISIS El Análisis Sísmico se realiza utilizando un modelo matemático tridimensional en donde los elementos verticales están conectados con diafragmas horizontales, los cuales se suponen infinitamente rígidos en sus planos. Además, para cada dirección, se ha considerado una excentricidad accidental de 0.05 veces la dimensión del edificio en la dirección perpendicular a la acción de la fuerza. Los parámetros sísmicos que estipula la Norma de Diseño Sismo resistente (NTE E.030) considerados para el Análisis en el Edificio son los siguientes:

  CLASIFICACIÓN

FACTO

MOMENCLATURA

ZONA

Z

3

0.35

Zona Sismica 3: Lampa - Vila Vila

U

B

1.3

Edificación donde se reúnen gran cantidad de personas como ci nes, teatros, estadio, coliseo etc.

1

1 0.4

CATEGORICA TIPO

VALOR

USO SUELO

COEFICI ENTE DE RX REDUCCIÓN RY

S Tp (S)

Portico de acero Portico de acero

JUSTIFICACIÓN

Grava Mal graduada Porticos ordinarios concentricamente 8 Arriostrados (OCBF) Porticos ordinarios concentricamente 8 Arriostrados (OCBF)

3.1.1. FUERZAS SISMICAS VERTICALES El factor de Zona de la Edificación clasifica como “Z 3”. Por tanto, según la NTE - E.030, las fuerzas sísmicas verticales se consideraran como una fracción de 2/3 del valor de la fuerza sísmica horizontal.

3.2.

 ANALISIS SISMICO DINAMICO

3.2.1. ESPECTRO DE PSEUDO ACELERACIONES Para el Análisis Dinámico de la Estructura se utiliza un Espectro de respuesta según la NTE E.030, para comparar la fuerza cortante mínima en la base y compararlos con los resultados de un análisis estático. Todo esto para cada dirección de la Edificación en planta (X e Y).

ESPECTRO DE PSEUDO ACELERACIONES - NTE. E030 - 03

ESPECTRO DE PSEUDO ACELERACIONES - NTE. E030 - 03

    ) 1.600    2    s     / 1.400    m     (     " 1.200    a    S     " 1.000    n    o    i 0.800    c    a    r    e 0.600     l    e    c    a 0.400    o     d    u 0.200    e    s    P 0.000

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Periodo "T" (seg)

T

Sa

C= 2.5(Tp/T)

"C" CORREG.

Sa X

Sa Y

0.1

10.000

2.500

1.395

1.395

0.2

5.000

2.500

1.395

1.395

0.3

3.333

2.500

1.395

1.395

0.4

2.500

2.500

1.395

1.395

0.5

2.000

2.000

1.116

1.116

0.6

1.667

1.667

0.930

0.930

0.7

1.429

1.429

0.797

0.797

0.8

1.250

1.250

0.697

0.697

0.9

1.111

1.111

0.620

0.620

1

1.000

1.000

0.558

0.558

1.1

0.909

0.909

0.507

0.507

1.2

0.833

0.833

0.465

0.465

1.3

0.769

0.769

0.429

0.429

1.4

0.714

0.714

0.399

0.399

1.5

0.667

0.667

0.372

0.372

1.6

0.625

0.625

0.349

0.349

1.7

0.588

0.588

0.328

0.328

1.8

0.556

0.556

0.310

0.310

1.9

0.526

0.526

0.294

0.294

2

0.500

0.500

0.279

0.279

2.1

0.476

0.476

0.266

0.266

2.2

0.455

0.455

0.254

0.254

2.3

0.435

0.435

0.243

0.243

2.4

0.417

0.417

0.232

0.232

2.5

0.400

0.400

0.223

0.223

2.6

0.385

0.385

0.215

0.215

2.7

0.370

0.370

0.207

0.207

2.8

0.357

0.357

0.199

0.199

2.9

0.345

0.345

0.192

0.192

3

0.333

0.333

0.186

0.186

3.1

0.323

0.323

0.180

0.180

3.2

0.313

0.313

0.174

0.174

3.3

0.303

0.303

0.169

0.169

3.4

0.294

0.294

0.164

0.164

3.5

0.286

0.286

0.159

0.159

3.6

0.278

0.278

0.155

0.155

3.7

0.270

0.270

0.151

0.151

3.8

0.263

0.263

0.147

0.147

3.9

0.256

0.256

0.143

0.143

4

0.250

0.250

0.139

0.139

4.1

0.244

0.244

0.136

0.136

4.2

0.238

0.238

0.133

0.133

4.3

0.233

0.233

0.130

0.130

4.4

0.227

0.227

0.127

0.127

4.5

0.222

0.222

0.124

0.124

4.6

0.217

0.217

0.121

0.121

4.7

0.213

0.213

0.119

0.119

4.8

0.208

0.208

0.116

0.116

4.9

0.204

0.204

0.114

0.114

5

0.200

0.200

0.112

0.112

5.1

0.196

0.196

0.109

0.109

5.2

0.192

0.192

0.107

0.107

5.3

0.189

0.189

0.105

0.105

5.4

0.185

0.185

0.103

0.103

5.5

0.182

0.182

0.101

0.101

5.6

0.179

0.179

0.100

0.100

5.7

0.175

0.175

0.098

0.098

5.8

0.172

0.172

0.096

0.096

5.9

0.169

0.169

0.095

0.095

6

0.167

0.167

0.093

0.093

6.1

0.164

0.164

0.091

0.091

6.2

0.161

0.161

0.090

0.090

6.3

0.159

0.159

0.089

0.089

6.4

0.156

0.156

0.087

0.087

6.5

0.154

0.154

0.086

0.086

6.6

0.152

0.152

0.085

0.085

6.7

0.149

0.149

0.083

0.083

6.8

0.147

0.147

0.082

0.082

6.9

0.145

0.145

0.081

0.081

7

0.143

0.143

0.080

0.080

7.1

0.141

0.141

0.079

0.079

7.2

0.139

0.139

0.077

0.077

7.3

0.137

0.137

0.076

0.076

3.3.

7.4

0.135

0.135

0.075

0.075

7.5

0.133

0.133

0.074

0.074

7.6

0.132

0.132

0.073

0.073

7.7

0.130

0.130

0.072

0.072

7.8

0.128

0.128

0.072

0.072

7.9

0.127

0.127

0.071

0.071

8

0.125

0.125

0.070

0.070

 ANALISIS SISMO ESTATICO Se calculara el Cortante Estático con los valores de los parámetros definidos anteriormente, además de definir el Peso de la Estructura y el Factor de Ampliación Dinámica (C).

3.3.1. PESO DE LA ESTRUCTURA (P) La estructura clasifico como categoría B, por lo tanto el peso que se ha considerado para el análisis sísmico es el debido a la carga permanente más el 25% de la carga viva (100%CM + 25%CV). En y techo en general se considera el 25% de la carga viva (100%CM + 25%CV). P= 34,479 kg = 34.479 Tn (peso propio + 25%carga viva, automático de SAP2000)

3.3.2. FACTOR DE AMPLIFICACIÓN SÍSMICA (C) y PERIODO FUNDAMENTAL (T) Para el cálculo del Factor de Amplificación Sísmica en los Análisis se consideró el periodo fundamental estimado Norma NTE. E.030, según: C= 2.5 (Tp/T) 0.125

 X-X

27

11.5

0.426

2.5

0.3125

Y-Y

40

11.5

0.288

2.5

0.3125

3.3.3. FUERZA CORTANTE EN LA BASE (V) La Fuerza Cortante en la Base de la Edificación se determina como una fracción del peso total de la Edificación mediante la siguiente expresión: Vx =

V = ZUSC.P

0.142188 P

4.90248

0.142188 P

4.90248

R Vy =

V = ZUSC.P R

IV.

CONTROL DE DESPLAZAMIENTOS LATERALES DESPLAZAMIENTOS DE CENTROS DE MASA Y EXTREMOS DE DIAFRAGMAS

De acuerdo a la Norma NTE. E030, para el control de los desplazamientos laterales, los resultados deberán ser multiplicados por el valor de 0.75R para calcular los máximos desplazamientos laterales de la estructura. Se tomaron los desplazamientos del centro de masa Los resultados se muestran en la siguiente tabla para cada dirección de análisis. Dónde: ∆i/he = Desplazamiento relativo de entrepiso  Además: ∆iX/heX (máx.) = 0.010 (máximo permisible Acero, NTE E.030 – 3.8) Se observa que tanto en el Eje del Centro de Masa como en los Ejes más alejados de este en cada dirección, todos los entrepisos cumplen con el Desplazamiento relativo máximo permisible de entrepiso (∆i/he) MAX en ambas direcciones.

V.

DISEÑO DE COMPONENTES DE CONCRETO ARMADO Y ACERO.NORMAS Y CODIGOS EMPLEADOS:

CONCRETO ARMADO: ESPECIFICACIONES ACI 318 -2008

 ACERO: ESPECIFICACIONES AISC - LRFD 99

5.1.

DIS EÑO DE COLUMNAS DE C° A° Plantas: Diseño de refuerzo longitudinal y transversal en miembros (frame) de C°A°. Se indican áreas (As) en cm2.

Se aprecia que los refuerzos requeridos no exceden a los de las columnas existentes, a excepción de las columnas Indicadas “a reforzar” 

5.1.1. REFORZAMIENTO DE COLUMNAS: Columnas de Concreto existentes: Se observa que el programa arroja por defecto una cuantía mínima reglamentaria (Asmin = (1% - 2%)*Ac, de acuerdo al código ACI 318-2008) en algunas columnas, debido a que no puede arrojar resultados nulos.

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