Memoria de Calculo Puente Peatonal

MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL PROYECTO: “CONSTRUCCIÓN DE PUENTE PEATONAL GRAU EN AV. HIPOLITO UNANUE EN LA CIUDAD DE TACNA”

1.0 GENERALIDADES 1.1 OBJETIVO DEL PROYECTO:

El objetivo del presente trabajo es realizar el análisis estructural y el diseño en acero y en concreto armado del proyecto “PUENTE PEATONAL TACNA” que consta de dos

escaleras

de concreto

de tramos variables cada una,

considerando la altura a desplazarse, estas llegan a una estructura reticular, de forma tubular (paso peatonal), que se apoya sobre columnas de concreto armado, las escaleras de Acceso se apoyan en columnas de concreto armado verticales unidos y rigidizados con vigas de concreto armado las cuales cumplen una Función, estructural y ornamental.

1.2 DESCRIPCION DEL PROYECTO:

La ubicación del proyecto esta dada por las siguientes referencias

USO

: “PUENTE PEATONAL AV. HIPOLITO UNANUE”

REGION

:

Tacna

PROVINCIA

:

Tacna

DISTRITO

:

Tacna

LUGAR

:

zona de ingreso de Tacna”, Frente Mercado Grau.

2.0 CARGAS Y MATERIALES:

2.1 CARGAS MUERTAS

Se consideran como cargas muertas a los peso de los elementos que componen la estructura. El cálculo de estas fuerzas se realiza de acuerdo al American Institute of Steel Constrution (AISC) teniendo en cuenta el peso indicado por unidad de longitud del elemento.

2.2 CARGAS VIVAS Se han considerado para el cálculo del peso de la estructura una sobrecarga de 500 kg/m2 de acuerdo al Manual de diseño de puentes, para el calculo de la masa. 2.2 MATERIALES En el proyecto se consideran los siguientes tipos de materiales: a) CONCRETO: Se utiliza una resistencia de 210 kg/m2 en todos los elementos estructurales de concreto armado. Por consiguiente se utilizara un modulo de elasticidad de 2173706.5 ton/m2 (NTE E-060). b) REFUERZO DE ACERO: El acero utilizado tiene un limite de fluencia de Fy = 4200 kg/cm2 c) ESTRUCTURA METALICA Se utiliza Acero Estructural ASTM

A-36

3.0 PREDIMENSIONAMIENTO:

Previamente a la estructuración se deben fijar las dimensiones geométricas de los distintos miembros que forman el sistema estructural. Estas dimensiones se asumen en una primera instancia de acuerdo a criterios y recomendaciones prácticas para posteriormente verificarlas a través del análisis y diseño, solo así estas se convierten en soluciones definitivas.

Para el presente proyecto se ha partido de dimensiones de acuerdo a las luces grandes, sobre todo en caso de las cerchas longitudinales que soporta el paso peatonal.

4.0 ESTRUCTURACION:

La concepción estructural o estructuración es la etapa principal del diseño estructural, de el depende el comportamiento del puente peatonal, sometido a cargas de gravedad y sobrecargas vivas, esta etapa una vez completa viene a ser la idealización del puente peatonal, a un modelo matemático que representa de la mejor forma el comportamiento de la estructura. Una vez modelada la estructura el proceso es puramente Mecánico y la precisión en su solución depende solamente del método a emplearse. De aquí se concluye que la etapa de concepción estructural es la etapa creativa del diseño, donde se definen las principales características de la estructura tales como forma, ubicación y distribución de los elementos resistentes y su dimensionamiento básico. Su propósito esencial es de proveer resistencia y en determinadas situaciones rigidez y ductilidad, siempre por los medios mas económicos.

a) FORMAS QUE DEBE TERNER LA ESTRUCTURA:

-

Ser simple y simétrica

-

Uniformidad y continuidad

-

Resistencia y ductilidad

-

Diafragma horizontal

-

Que los desplazamientos laterales sean tolerables.

PASO PEATONAL Y ESCALERA DE ACCESO En este caso el sistema estructural se basa en que el piso metálico trasmite cargas a las vigas longitudinales de acero (tubulares), y estas trasmiten las cargas a 06 soportes verticales de concreto armado, los cuales trasmiten las cargas a la cimentación. La cimentación de esta estructura es sobre la base de zapatas aisladas conectadas.

5.0 METRADO DE CARGAS

5.1.

Metrado en ejes exteriores: eje 5’ y eje 9’

Nudo b,u

Área Tributaria=0.30*0.50=0.15m2

Carga Muerta: Peso de viga longitudinal Tubo 6"x4"x1/4" Peso de viga transversal Tubo 4"x4"x1/4" Peso de columna de acero Tubo 4"x4"x1/4" Peso de viga superior transversal 4"x4"x1/4" Peso de plancha metalica 8mm. Peso de cobertura policarbonato 6mm Peso de tubo circular D=1 1/2" Peso de parante Tubo 4"x4"x1/4" Peso de diagonal Tubo 4"x2"x1/4" Peso de viga 6"x2"x1/4"

Nudo b, u : : : : : : : : : :

23.245 18.170 18.170 18.170 12.300 1.300 7.470 18.170 13.110 18.170

0.500 0.300 2.500 2.500 0.300 3.095 3.095 0.800 0.640 0.500

0.500 0.500 1

D

11.623 5.451 45.425 45.425 1.845 2.012 23.120 14.536 8.390 9.085 166.911 Kg.

Carga Viva: Sobrecarga 500Kg./m2

:

500.000

0.300

1.000 L

150.000 150.000 Kg/m

Nudo b’, t’

Área Tributaria=0.30*1.00=0.30m2

Carga Muerta: Peso de viga longitudinal Tubo 6"x4"x1/4" Peso de viga transversal Tubo 4"x4"x1/4" Peso de plancha metalica 8mm. Peso de cobertura policarbonato 6mm Peso de tubo circular D=1 1/2" Peso de parante Tubo 4"x4"x1/4" Peso de diagonal Tubo 4"x2"x1/4" Peso de viga 6"x2"x1/4"

Nudo b',t' : : : : : : : :

23.245 18.170 12.300 1.300 7.470 18.170 13.110 18.170

1.000 0.300 0.300 3.095 3.095 0.800 1.280 1.000

1.000 1.000 2

D

23.245 5.451 3.690 4.024 46.239 14.536 16.781 18.170 132.136 Kg.

Carga Viva: Sobrecarga 500Kg./m2

Nudo c,t

:

500.000

0.300

1.000 L

150.000 150.000 Kg/m

0.850 0.850 1

19.758 5.451 45.425 45.425 3.137 3.420 23.120 14.536 14.552 15.445 190.268 Kg.

Área Tributaria=0.30*0.85=0.255m2

Carga Muerta: Nudo c,t Peso de viga longitudinal Tubo 6"x4"x1/4" Peso de viga transversal Tubo 4"x4"x1/4" Peso de columna de acero Tubo 4"x4"x1/4" Peso de viga superior transversal 4"x4"x1/4" Peso de plancha metalica 8mm. Peso de cobertura policarbonato 6mm Peso de tubo circular D=1 1/2" Peso de parante Tubo 4"x4"x1/4" Peso de diagonal Tubo 4"x2"x1/4" Peso de viga 6"x2"x1/4"

: : : : : : : : : :

23.245 18.170 18.170 18.170 12.300 1.300 7.470 18.170 13.110 18.170

0.850 0.300 2.500 2.500 0.300 3.095 3.095 0.800 1.110 0.850

D

Carga Viva: Sobrecarga 500Kg./m2

Nudo d

:

500.000

0.300

1.000 L

150.000 150.000 Kg/m

0.895

20.804 5.451 45.425 45.425 3.303

Area Tributaria=0.30*0.895=0.2685m2

Carga Muerta: Nudo d Peso de viga longitudinal Tubo 6"x4"x1/4" Peso de viga transversal Tubo 4"x4"x1/4" Peso de columna de acero Tubo 4"x4"x1/4" Peso de viga superior transversal 4"x4"x1/4" Peso de plancha metalica 8mm.

: : : : :

23.245 18.170 18.170 18.170 12.300

0.895 0.300 2.500 2.500 0.300

Peso de cobertura policarbonato 6mm Peso de tubo circular D=1 1/2" Peso de parante Tubo 4"x4"x1/4" Peso de diagonal Tubo 4"x2"x1/4" Peso de viga 6"x2"x1/4"

: : : : :

1.300 7.470 18.170 13.110 18.170

3.095 3.095 0.800 1.110 0.895

0.895 1

D

3.601 23.120 14.536 14.552 16.262 192.479 Kg.

Carga Viva: Sobrecarga 500Kg./m2

Nudo d’

:

500.000

0.300

1.000 L

150.000 150.000 Kg/m

1.090 1.090 2

25.337 5.451 45.425 45.425 4.022 4.386 46.239 14.536 15.077 19.805 225.703 Kg.

Area Tributaria=0.30*1.09=0.327m2

Carga Muerta: Nudo d' Peso de viga longitudinal Tubo 6"x4"x1/4" Peso de viga transversal Tubo 4"x4"x1/4" Peso de columna de acero Tubo 4"x4"x1/4" Peso de viga superior transversal 4"x4"x1/4" Peso de plancha metalica 8mm. Peso de cobertura policarbonato 6mm Peso de tubo circular D=1 1/2" Peso de parante Tubo 4"x4"x1/4" Peso de diagonal Tubo 4"x2"x1/4" Peso de viga 6"x2"x1/4"

: : : : : : : : : :

23.245 18.170 18.170 18.170 12.300 1.300 7.470 18.170 13.110 18.170

1.090 0.300 2.500 2.500 0.300 3.095 3.095 0.800 1.150 1.090

D

Carga Viva: Sobrecarga 500Kg./m2

Nudo e

:

500.000

0.300

1.000 L

150.000 150.000 Kg/m

1.170 1.170 1

27.197 5.451 45.425 45.425 4.317 4.707 23.120 14.536 18.878 21.259 210.315 Kg.

Área tributaria=0.30*1.17=0.351m2

Carga Muerta: Nudo e Peso de viga longitudinal Tubo 6"x4"x1/4" Peso de viga transversal Tubo 4"x4"x1/4" Peso de columna de acero Tubo 4"x4"x1/4" Peso de viga superior transversal 4"x4"x1/4" Peso de plancha metalica 8mm. Peso de cobertura policarbonato 6mm Peso de tubo circular D=1 1/2" Peso de parante Tubo 4"x4"x1/4" Peso de diagonal Tubo 4"x2"x1/4" Peso de viga 6"x2"x1/4"

: : : : : : : : : :

23.245 18.170 18.170 18.170 12.300 1.300 7.470 18.170 13.110 18.170

1.170 0.300 2.500 2.500 0.300 3.095 3.095 0.800 1.440 1.170

D

Carga Viva: Sobrecarga 500Kg./m2

:

500.000

Nudo e’,f,f’,g,g’,h,h’,i,i’,ll’,m,m’,n,n’,ñ,ñ’,o,o’,p,p’,q,q’ Area tributaria=0.30*1.25=0.375m2

0.300

1.000 L

150.000 150.000 Kg/m

Carga Muerta: Nudo e’,f,f’,g,g’,h,h’,i,i’,ll’,m,m’,n,n’,ñ,ñ’,o,o’,p,p’,q,q’ Peso de viga longitudinal Tubo 6"x4"x1/4" Peso de viga transversal Tubo 4"x4"x1/4" Peso de columna de acero Tubo 4"x4"x1/4" Peso de viga superior transversal 4"x4"x1/4" Peso de plancha metalica 8mm. Peso de cobertura policarbonato 6mm Peso de tubo circular D=1 1/2" Peso de parante Tubo 4"x4"x1/4" Peso de diagonal Tubo 4"x2"x1/4" Peso de viga 6"x2"x1/4"

: : : : : : : : : :

23.245 18.170 18.170 18.170 12.300 1.300 7.470 18.170 13.110 18.170

1.250 0.300 2.500 2.500 0.300 3.095 3.095 0.800 1.480 1.250

1.250 1.250 2

D

29.056 5.451 45.425 45.425 4.613 5.029 46.239 14.536 19.403 22.713 237.890 Kg.

Carga Viva: Sobrecarga 500Kg./m2

Nudo j,ll

:

500.000

0.300

1.000 L

150.000 150.000 Kg/m

1.225 1.225 2

28.475 5.451 45.425 45.425 4.520 4.929 46.239 14.536 19.403 22.258 236.662 Kg.

Area tributaria=0.30*1.225=0.3675m2

Carga Muerta: Nudo j,ll Peso de viga longitudinal Tubo 6"x4"x1/4" Peso de viga transversal Tubo 4"x4"x1/4" Peso de columna de acero Tubo 4"x4"x1/4" Peso de viga superior transversal 4"x4"x1/4" Peso de plancha metalica 8mm. Peso de cobertura policarbonato 6mm Peso de tubo circular D=1 1/2" Peso de parante Tubo 4"x4"x1/4" Peso de diagonal Tubo 4"x2"x1/4" Peso de viga 6"x2"x1/4"

: : : : : : : : : :

23.245 18.170 18.170 18.170 12.300 1.300 7.470 18.170 13.110 18.170

1.225 0.300 2.500 2.500 0.300 3.095 3.095 0.800 1.480 1.225

D

Carga Viva: Sobrecarga 500Kg./m2

Nudo j’,l’

:

500.000

0.300

1.000 L

150.000 150.000 Kg/m

1.200

27.894 5.451 45.425 45.425 4.428

Area Tributria=0.30*1.20=0.36m2

Carga Muerta: Nudo j',l' Peso de viga longitudinal Tubo 6"x4"x1/4" Peso de viga transversal Tubo 4"x4"x1/4" Peso de columna de acero Tubo 4"x4"x1/4" Peso de viga superior transversal 4"x4"x1/4" Peso de plancha metalica 8mm.

: : : : :

23.245 18.170 18.170 18.170 12.300

1.200 0.300 2.500 2.500 0.300

Peso de cobertura policarbonato 6mm Peso de tubo circular D=1 1/2" Peso de parante Tubo 4"x4"x1/4" Peso de diagonal Tubo 4"x2"x1/4" Peso de viga 6"x2"x1/4"

: : : : :

1.300 7.470 18.170 13.110 18.170

3.095 3.095 0.800 1.480 0.500

1.200 2

D

4.828 46.239 14.536 19.403 9.085 222.714 Kg.

Carga Viva: Sobrecarga 500Kg./m2

Nudo k,l

:

500.000

0.300

1.000 L

150.000 150.000 Kg/m

0.950 0.950 2

22.083 5.451 45.425 45.425 3.506 3.822 46.239 14.536 19.403 17.262 223.151 Kg.

Area Tributaria=0.30*0.95=0.285m2

Carga Muerta: Nudo k,l Peso de viga longitudinal Tubo 6"x4"x1/4" Peso de viga transversal Tubo 4"x4"x1/4" Peso de columna de acero Tubo 4"x4"x1/4" Peso de viga superior transversal 4"x4"x1/4" Peso de plancha metalica 8mm. Peso de cobertura policarbonato 6mm Peso de tubo circular D=1 1/2" Peso de parante Tubo 4"x4"x1/4" Peso de diagonal Tubo 4"x2"x1/4" Peso de viga 6"x2"x1/4"

: : : : : : : : : :

23.245 18.170 18.170 18.170 12.300 1.300 7.470 18.170 13.110 18.170

0.950 0.300 2.500 2.500 0.300 3.095 3.095 0.800 1.480 0.950

D

Carga Viva: Sobrecarga 500Kg./m2

Nudo r

:

500.000

0.300

1.000 L

150.000 150.000 Kg/m

0.977 0.977 2

22.710 5.451 45.425 45.425 3.605 3.931 46.239 14.536 17.174 17.752 222.249 Kg.

Área tributaria=0.30*0.977=0.2931m2

Carga Muerta: Nudo r Peso de viga longitudinal Tubo 6"x4"x1/4" Peso de viga transversal Tubo 4"x4"x1/4" Peso de columna de acero Tubo 4"x4"x1/4" Peso de viga superior transversal 4"x4"x1/4" Peso de plancha metalica 8mm. Peso de cobertura policarbonato 6mm Peso de tubo circular D=1 1/2" Peso de parante Tubo 4"x4"x1/4" Peso de diagonal Tubo 4"x2"x1/4" Peso de viga 6"x2"x1/4"

: : : : : : : : : :

23.245 18.170 18.170 18.170 12.300 1.300 7.470 18.170 13.110 18.170

0.977 0.300 2.500 2.500 0.300 3.095 3.095 0.800 1.310 0.977

D

Carga Viva: Sobrecarga 500Kg./m2

:

500.000

0.300

1.000 L

150.000 150.000 Kg/m

Nudo r’

Área Tributaria=0.30*0.704=0.2112m2

Carga Muerta: Nudo r' Peso de viga longitudinal Tubo 6"x4"x1/4" Peso de viga transversal Tubo 4"x4"x1/4" Peso de columna de acero Tubo 4"x4"x1/4" Peso de viga superior transversal 4"x4"x1/4" Peso de plancha metalica 8mm. Peso de cobertura policarbonato 6mm Peso de tubo circular D=1 1/2" Peso de parante Tubo 4"x4"x1/4" Peso de diagonal Tubo 4"x2"x1/4" Peso de viga 6"x2"x1/4"

: : : : : : : : : :

23.245 18.170 18.170 18.170 12.300 1.300 7.470 18.170 13.110 18.170

0.704 0.300 2.500 2.500 0.300 3.095 3.095 0.800 1.100 0.704

0.704 0.704 2

D

16.364 5.451 45.425 45.425 2.598 2.833 46.239 14.536 14.421 12.792 206.084 Kg.

Carga Viva: Sobrecarga 500Kg./m2

Nudo s

:

500.000

0.300

1.000 L

150.000 150.000 Kg/m

0.702 0.702 1

16.318 5.451 45.425 45.425 2.590 2.824 23.120 14.536 13.110 12.755 181.555 Kg.

Area Tributaria=0.30*0.702=0.2106m2

Carga Muerta: Nudo s Peso de viga longitudinal Tubo 6"x4"x1/4" Peso de viga transversal Tubo 4"x4"x1/4" Peso de columna de acero Tubo 4"x4"x1/4" Peso de viga superior transversal 4"x4"x1/4" Peso de plancha metalica 8mm. Peso de cobertura policarbonato 6mm Peso de tubo circular D=1 1/2" Peso de parante Tubo 4"x4"x1/4" Peso de diagonal Tubo 4"x2"x1/4" Peso de viga 6"x2"x1/4"

: : : : : : : : : :

23.245 18.170 18.170 18.170 12.300 1.300 7.470 18.170 13.110 18.170

0.702 0.300 2.500 2.500 0.300 3.095 3.095 0.800 1.000 0.702

D

Carga Viva: Sobrecarga 500Kg./m2

5.2.

:

500.000

0.300

1.000 L

150.000 150.000 Kg/m

Metrado en ejes interiores: eje 6’, eje 7’ y eje 8’

Carga Muerta: Peso de viga longitudinal Canal 4"x2"x1/4" Peso de plancha metalica 8mm.

: :

23.245 18.170

0.702 2.500

16.318 45.425

WD

Peso de Viga Longitudinal Canal 4”x2”x1/4”

:

Peso de plancha metálica 8mm. Carga Viva Sobrecarga 500Kg./m2

:

500.000

0.600

1.000 WL

300.000 300.000 Kg/m

6.0 ANALISIS ESTRUCTURAL

5.1.0 METODO DE ANALISIS: El análisis para nuestra estructura se realiza utilizando el Programa SAP2000 v.10, el cual realiza un análisis tridimensional desarrollando el método de los elementos finitos. Análisis de tipo lineal.

ANALISIS POR CARGAS DE GRAVEDAD Y DISEÑO

Para el diseño de la estructura metálica se realizo de acuerdo a la norma técnica de edificaciones E-090 y concreto armado de acuerdo a la norma de edificaciones E-060. Los elementos de concreto armado se diseñan por el método a la rotura del concreto que considera las hipótesis siguientes: U= 1.5 CM+1.8 CV U= 1.25 CM+1.25 CV+1.0 CS U= 1.25 CM+1.25 CV-1.0 CS U= 0.95 CM+1.0 CV U= 0.9 CM-1.0 CV Los elementos de estructuras metálicas se diseñan por el método LRFD, que considera las siguientes hipótesis. U=1.4 D U=1.2 D+1.6 Lr+0.5 L U=1.2 D+1.0 E+0.5L+0.2 S U=1.2 D-1.0 E+0.5 L+0.2 S U=0.9 D+1.0 E U=0.9 D-1.0 E En el anexo se adjuntan gráficos que permiten conocer el comportamiento de la estructura con las características indicadas.

Diseño de Miembros de Acero en Compresión: (Solo se diseñara los elementos que soportan mayor carga, es decir elementos críticos, ya que para el resto de elementos las cargas serán despreciables y no habrá peligro de falla del elemento. Columna Eje d Carga axial: seccion: Altura: Area: Inercia: r: K: Fy:

9045 Kg 19940 Lb Tubo de 4"x4"x1/4" 2.5m 8.2 pies 3.59 in2 8.22 in4 1.51 in 1 (de tabla) 36 Ksi

19.94 Klb

E:

29000

 k *l  λ =   r 

Verificando la relación de esbeltez

65.166