Memorias Calculo Estructural Escalera Caracol

MEMORIAS DE CÁLCULO ESCALERA EN CARACOL

1

ÍNDICE MEMORIA DE CÁLCULO CONTENIDO

ÍNDICE MEMORIAS DE CALCULO

3

LISTADO DE PLANOS

4

1. GENERALIDADES

5

1.1 Características de la estructura

5

1.2 Procedimiento de diseño

6

2. ESPECIFICACIONES

7

3. ANÁLISIS DE CARGAS

8

3.1 Cargas Muertas

8

3.2 Cargas Vivas

8

3.2.1 Paso y descanso

8

3.2.2 Baranda

8

3.3 Cargas Sísmicas

9

3.4 Combinaciones de carga

10

3.5 Casos de carga

11

3.5.1 Pasos

11

3.5.2 Descanso

12

3.5.3 Escalera

13

4. MODELAMIENTO

2

Página

14

4.1 Geometría

14

4.2 Materiales y secciones

16

4.3 Entrada de datos al modelo

18

5. RESULTADOS DEL ANÁLISIS ESTRUCTURAL

26

5.1 Diagramas de Momento, Cortante, Fuerza Axial y Torsión

27

5.2 Reacciones

30

5.2.1 Reacciones en los puntos del anclaje del soporte

30

5.2.2 Reacciones en los puntos de anclaje del 6º piso

32

6. DISEÑO DE ELEMENTOS METÁLICOS

33

7. DISEÑO ANCLAJES

35

8. REDISEÑO VIGUETAS QUINTO Y SEXTO PISO

39

LISTADO DE PLANOS CONTENIDO

3

PLANO

Detalle de Intervención Quinto Piso

E-01

Detalle de Intervención Sexto Piso

E-02

Detalle Refuerzo Viguetas Sexto Piso

E-03

Plantas Generales Arranque y Entrega Escalera

E-04

Esquemas Generales Cortes A-A Y B-B

E-05

Plantas Anclaje Soporte Arranque Escalera

E-06

Plantas Anclaje Vigas Entrega Escalera

E-07

Detalle Barandas

E-08

Detalle Paso

E-09

1. GENERALIDADES El diseño estructural se refiere exclusivamente a la estructura metálica para la escalera en caracol, entre las oficinas 504 y 604.

1.1. Características de la estructura La estructura metálica está conformada por los siguientes elementos: Una base estructural de 0.30x1.80m, un mástil de 2.80m de altura, quince pasos en forma de sector circular con una longitud en voladizo de 60cm, un descanso rectangular de 65x65cm, y barandas con pasamanos a 90cm de altura y un travesaño intermedio a 40cm del pasamanos. Cada elemento tiene las siguientes características: La base consiste en un soporte tipo esquí, el cual soporta el mástil de la escalera y, trasfiere las cargas desde el punto de apoyo del mástil, hasta tres viguetas en concreto localizadas a nivel del quinto piso. Esta base es compuesta por un sistema rectangular de tubos estructurales rectangulares, los cuales transfieren las cargas a las viguetas de a través de planchas y pernos de anclaje. El mástil consiste en tubo estructural redondo, el cual se apoya sobre la base tipo esquí a nivel de quinto piso, a nivel del sexto piso se conecta a la placa por medio de un sistema de dos vigas ortogonales las cuales a su ver soportan el descanso; estas vigas son en perfil estructural rectangular, y transmiten las cargas a las viguetas de borde en concreto del sexto piso por medio de placas y pernos de anclaje. Cada paso está compuesto por una lamina de alfajor en forma de sector circular, doblada en los bordes libres de tal forma que el paso conforma por si solo un elemento con un nivel de rigidez aceptable. El paso se conecta al mástil por medio de una lámina de soporte trapezoidal, localizada en el eje del paso; El paso y la lámina de soporte forman un sistema estructural rígido y estable. El descanso consiste en una lamina de alfajor doblada en sus bordes libres, la cual es soportada por las vigas que conectan el mástil a la placa del sexto piso, y por las viguetas de borde en concreto del sexto piso, el descanso se conecta a estas viguetas por medio de pernos. La baranda está compuesta por parales en tubo estructural redondo, colocados cada paso intermedio; un pasamos y un travesaño en tubo estructural redondo.

1.2. Procedimiento de diseño 4

La estructura se analiza tridimensionalmente y según los procedimientos establecidos para un diseño estructural; los resultados del análisis se combinan para encontrar las diferentes solicitaciones, y con los parámetros finales se determinan para condiciones de cargas críticas para cada elemento estructural, según los esfuerzos resultantes del análisis estructural. El proceso inicia con la localización de los puntos factibles de anclaje en las placas de piso en concreto actualmente construidas, luego se pre-dimensiona la estructura de tal forma que la estructura se ajuste lo mejor posible al diseño arquitectónico. Con este pre dimensionamiento se realiza un modelo matemático tridimensional, al cual se le aplican toda las cargas pertinentes (carga viva, peso propio, sismo y empujes horizontales a nivel del pasamanos.) involucradas en el sistema, las cuales se combinan según lo especificado en el titulo B de la NSR-10, para con esto encontrar las fuerzas internas de diseño, las deflexiones, las derivas, y en si todas las condiciones críticas para la estructura, con lo que se llega a un dimensionamiento final el cual cumple con todas las solicitaciones estructurales.

2. ESPECIFICACIONES Para el diseño estructural tuvieron en cuenta las siguientes especificaciones: 5

Norma Utilizada:

Normas Colombianas de Diseño y Construcción Sismo Resistente NSR-10.

CONCRETO: 

f'c = 280 kg/cm2 (4000 psi) de baja Retracción.

ACERO DE REFUERZO: 

Fy = 4200 kg/cm2 (420 MPa), NORMA NTC 2289 CORRUGADO, refuerzo longitudinal y estribos.

ACERO ESTRUCTURAL: 

Acero laminado en frio tubería estructural ASTM A500 grado C, Fy = 46000 psi (322 MPa), para todos los perfiles estructurales.



Acero laminado en caliente ASTM A36/A36M, Fy = 36000 psi (252 MPa), para placas de anclaje, ángulos, platinas y laminas.



Pernos de anclaje calidad ASTM A307-07b, Fy = 60000 psi (420 MPa), para anclajes mecánicos y tornillos pasantes.

3. ANÁLISIS DE CARGAS 3.1. Cargas Muertas 6

En la estructura se definieron las siguientes cargas muertas la cuales equivalen al peso propio de los diferentes elementos estructurales: PPacero

= 78.00kN/m3 (7800.00kgf/m3)

Walfajor 1/8”

= 0.25kN/m2 (24.77kfg/m2)

Lamina HR 1/4” (soporte pasos y anclajes)

WHR ¼”

= 0.50kN/m2 (49.53kfg/m2)

Tubo estructural Ø3”x3.00mm (mástil)

Wmastil

= 0.063kN/m (6.31kfg/m)

Perfil estructural 100x50x3.00mm (vigas)

Wvigas

= 0.066kN/m (6.60kfg/m)

Tubo estructural Ø1-1/2”x1.5mm (parales y pasamanos)

Wparal

= 0.017kN/m (1.73kfg/m)

Tubo estructural Ø1”x1.5mm (travesaños)

Wtravesaño

= 0.012kN/m (1.16kfg/m)

Peso propio del acero Lamina Alfajor 1/8”

(pasos y descanso)

3.2. Cargas Vivas Las cargas vivas que se incluyeron en el análisis se determinaron según el uso y de acuerdo con lo establecido en NSR-10, B.4.2, como se muestra a continuación. 3.2.1 Pasos y descanso Cada paso se diseña para soportar una carga viva de 1.00kN (100kgf). En base al diseño arquitectónico cada paso tiene un área aproximada de 0.082m2, para estas condiciones la carga de diseño por unidad de área está dada por la “w=F/A”, donde “w” representa la carga distribuida por unidad de área en planta, “F” corresponde a la fuerza aplicada, y “A” corresponde a el área en planta del paso. Po lo tanto: Wlpaso = 1kN / 0.082m = 12.20kN/m2 (1219.5kgf/m2). Para los pasos y el descanso. Nota: Se limita el uso de la escalera para una carga máxima de 2 pasos (una persona por paso), en la escalera, sin limitación en la ubicación de los pasos cargados (dos adyacentes, dos alternos, dos aleatorios, etc.). Por lo tanto la carga viva máxima se limita a 2.00kN (200kgf). 3.2.2 Barandas A los pasamanos se les aplica una carga viva horizontal de 0.5kN/m (50kgf/m) A los pasamanos se les aplica una carga viva vertical de 0.25kN/m (25kgf/m) A los travesaños se les aplica una carga viva horizontal de 0.25kN/m (25kgf/m) 3.3. Cargas Sísmicas El sismo de diseño se define de acuerdo con los siguientes parámetros:

7

Localidad: Barrio: Microzonificación:

Chapinero La cabrera Lacustre 100 Descripción

Símbolo

Valor

Unidad

Valor del espectro de aceleraciones de diseño para un período de vibración dado. Máxima aceleración horizontal de diseño, expresada como una fracción de la aceleración de un grado de libertad con un período de vibración T.

Sa

0.488

(g)

Altura equivalente del sistema de un grado de libertad que simula la edificación.

heq

10.38

(m)

Altura en metros, medida desde la base, hasta el 5º piso.

h5

13.04

(m)

Aceleración en el 5º piso.

a5

0.612

(g)

Coeficiente de disipación de energía

R

4.50

Masa del elemento estructural que no hace parte del sistema de resistencia sísmica. (escalera)

Mp

188.68

(kg)

Altura en metros, medida desde la base, del 5º piso al centro de masa de la escalera

hme

1.65

(m)

Fuerza horizontal debido al sismo en cualquier dirección, en el centro de masa de la escalera.

Fs

1132.52

(N)

Fuerza horizontal reducida de diseño sobre el elemento estructural que no hace parte del sistema de resistencia sísmica (escalera), aplicada en su centro de masa.

Fp

251.6717022

(N)

hpp Dm

2.88 1%

(m) (%)

δmáx

2.88

(cm)

Altura piso a piso Deriva máxima de la edificación Desplazamiento máximo esperado entre las placas del 5º y 6º piso.

.

8

0.600

Aceleracion Espectral Sa (g)

0.500

0.400

0.300

0.200

0.100

0.000 0.000

1.000

2.000

3.000

4.000

5.000

6.000

Periodo T (seg) Espectro elástico de Diseño

3.4. Combinaciones de carga De acuerdo con NSR-10, B.2.4 se tienen las siguientes combinaciones de carga para el diseño de la estructura: Combinación

Carga

Carga

Carga

Carga

Muerta

Viva

Sísmica X

Sísmica Y

B.2.4-1

1.40

B.2.4-2

1.20

1.60

B.2.4-5

1.20

1.00

+1/R

B.2.4-5

1.20

1.00

-1/R

B.2.4-5

1.20

1.00

+1/R

B.2.4-5

1.20

1.00

-1/R

B.2.4-7

0.90

+1/R

B.2.4-7

0.90

-1/R

B.2.4-7

0.90

+1/R

B.2.4-7

0.90

-1/R

Combinaciones de Carga para Diseño

9

3.5

Casos de de carga

3.5.1 Pasos

Cada paso se evalúa para soportar y trasmitir al mástil el siguiente sistema de cargas 1. Peso propio del paso. 2. Peso propio de la baranda. 3. Carga viva puntual de 1kN (100Kgf), en la esquina más externa del paso, de forma tal que esta fuerza genere la mayor torsión sobre el paso. 4. Carga viva puntual de 1kN (100Kgf), sobre el eje del paso, en el punto más externo, de tal forma que esta fuerza genere el mayor momento sobre el rigidizador del paso. 5. Carga viva uniformemente distribuida de 12.20kN/m2 (1219.5kgf/m2), sobre la totalidad del paso. 6. Carga viva vertical proveniente del pasamanos. 7. Carga viva horizontal proveniente del empuje sobre el pasamanos. Estas cargas se combinan de todas las forma posibles, para encontrar la combinación de cargas crítica para los estados de esfuerzo y deformación del paso.

10

3.5.2 Descanso

El descanso se evalúa para soportar y trasmitir al mástil y los anclajes del 6º piso el siguiente sistema de cargas 1. Peso propio del descanso. 2. Peso propio de la baranda. 3. Carga viva puntual de 1kN (100Kgf), en diferentes puntos sobre el descanso, de forma tal que esta fuerza genere la mayor torsión sobre el descanso. 4. Carga viva puntual de 1kN (100Kgf), en diferentes puntos sobre el descanso, de tal forma que esta fuerza genere el mayor momento sobre el descanso. 5. Carga viva uniformemente distribuida de 12.20kN/m2 (1219.5kgf/m2), sobre la totalidad del descanso. 6. Carga viva vertical proveniente del pasamanos. 7. Carga viva horizontal proveniente del empuje sobre el pasamanos. Estas cargas se combinan de todas las forma posibles, para en contar la combinación de cargas crítica para los estados de esfuerzo y deformación del descanso.

11

3.5.3 Escalera

La escalera se evalúa para soportar y trasmitir a los diferentes puntos de anclaje en el 5º y 6º piso el siguiente sistema de cargas 1. Peso propio de todos los elementos estructurales. 2. Peso propio de las barandas. 3. Carga viva puntual de 1kN (100Kgf), en la esquina más externa de cada paso, de forma tal que esta fuerza genere la mayor torsión sobre el paso, y este lo trasmita a través de la conexión al mástil. 4. Carga viva puntual de 1kN (100Kgf), sobre el eje de cada paso, en el punto más externo, de tal forma que esta fuerza genere el mayor momento sobre el rigidizador del paso, y este lo trasmita a través de la conexión al mástil. 5. Carga viva puntual de 1kN (100Kgf), en diferentes puntos sobre el descanso, de forma tal que esta fuerza genere la mayor torsión y el mayor momento sobre el descanso, y este lo trasmita a través de la conexión al mástil, y de los anclajes a la placa del 6º piso. 6. Carga viva uniformemente distribuida de 12.20kN/m2 (1219.5kgf/m2), sobre la totalidad de cada paso y el descanso. 7. Carga viva vertical proveniente del pasamanos. 8. Carga viva horizontal proveniente del empuje sobre el pasamanos. Estas cargas se combinan para una carga viva correspondientes a dos paso contiguos, o a dos pasos alternos, para encontrar la combinación de cargas crítica para los estados de esfuerzo y deformación de la escalera. Se considera la posibilidad de carga total de la escalera.

12

4. MODELAMIENTO 4.1. Geometría La geometría del modelo se basa en elementos finitos tipo frame para representar el mástil, el soporte y las vigas (definidos por sus ejes), las conexiones y apoyos están representas por nodos, los nodos que sirven de apoyo a la estructura están modelos como puntos articulados, de tal forma que se restringe la posibilidad de traslación de los elementos y se contempla la posibilidad de rotación en los anclajes, en el caso del descanso se consideran apoyos dos apoyos simples. Todos los materiales utilizados tienen relaciones constitutivas del tipo lineal elástico. A continuación se presentan algunas figuras que muestran detalles del modelo desarrollado.

Modelo geométrico de la estructura

13

Modelo cargas de la estructura

14

4.2. Materiales y secciones Los materiales utilizados en el modelo son:

Acero laminado en frio tubería estructural ASTM A500 grado B

15

Acero laminado en caliente ASTM A36/A36M

16

Las secciones utilizadas en el modelo de la estructura se muestran a continuación: TABLA: Frame Section Properties 01 - General SectionName Material Shape Text Text Text CIR-D1inx1.5mm A500GrB46 Pipe CIR-D2inx1.5mm A500GrB46 Pipe CIR-D3inx3.0mm A500GrB46 Pipe L1.5X1.5X3/16 A36 Angle REC-100x50x3.0mm A500GrB46 Box/Tube

t3 mm 25.4 48.3 88.2 38.1 100.0

TABLA: Area Section Properties Section Material MatAngle AreaType Type Text Text Degrees Text Text ALFAJOR-1/8in A36 0 Shell Shell-Thin LAMINA-1/4in A36 0 Shell Shell-Thin

t2 mm

tf mm

38.1 50.0

4.8 3.0

DrillDOF Yes/No Yes Yes

tw mm 1.5 1.5 3.0 4.8 3.0

Area mm2 112.6 220.5 803.0 340.0 864.0

Thickness BendThick mm mm 3.175 3.175 6.350 6.350

Secciones empleadas en el modelo

4.3. Entrada de datos del Modelo Se definieron los siguiente casos de cargas y combinaciones: TABLA: Load Pattern Definitions LoadPat DesignType Text Text DEAD DEAD PASO-01 LIVE PASO-02 LIVE PASO-03 LIVE PASO-04 LIVE PASO-05 LIVE PASO-06 LIVE PASO-07 LIVE PASO-08 LIVE PASO-09 LIVE PASO-10 LIVE PASO-11 LIVE PASO-12 LIVE PASO-13 LIVE PASO-14 LIVE PASO-15 LIVE DESCANSO-01 LIVE 17

SelfWtMult Unitless

AutoLoad Text 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

BARANDA-01 BARANDA-02 BARANDA-03 BARANDA-04 BARANDA-05 BARANDA-06 BARANDA-07 BARANDA-08 BARANDA-DESC SISMO X SISMO Y DITRIBUIDA BARANDA DESCANSO-02 DESCANSO-03

LIVE LIVE LIVE LIVE LIVE LIVE LIVE LIVE LIVE QUAKE QUAKE LIVE LIVE LIVE LIVE

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 USER COEFF 0 USER COEFF 0 0 0 0 Definición de cargas

TABLA: Load Case Definitions Case Type Text Text DEAD LinStatic MODAL LinModal PASO-01 LinStatic PASO-02 LinStatic PASO-03 LinStatic PASO-04 LinStatic PASO-05 LinStatic PASO-06 LinStatic PASO-07 LinStatic PASO-08 LinStatic PASO-09 LinStatic PASO-10 LinStatic PASO-11 LinStatic PASO-12 LinStatic PASO-13 LinStatic PASO-14 LinStatic PASO-15 LinStatic DESCANSO-01 LinStatic BARANDA-01 LinStatic BARANDA-02 LinStatic BARANDA-03 LinStatic BARANDA-04 LinStatic 18

InitialCond Text Zero Zero Zero Zero Zero Zero Zero Zero Zero Zero Zero Zero Zero Zero Zero Zero Zero Zero Zero Zero Zero Zero

DesTypeOpt Text Prog Det Prog Det Prog Det Prog Det Prog Det Prog Det Prog Det Prog Det Prog Det Prog Det Prog Det Prog Det Prog Det Prog Det Prog Det Prog Det Prog Det Prog Det Prog Det Prog Det Prog Det Prog Det

DesignType Text DEAD OTHER LIVE LIVE LIVE LIVE LIVE LIVE LIVE LIVE LIVE LIVE LIVE LIVE LIVE LIVE LIVE LIVE LIVE LIVE LIVE LIVE

BARANDA-05 BARANDA-06 BARANDA-07 BARANDA-08 BARANDA-DESC SISMO X SISMO Y DITRIBUIDA BARANDA DESCANSO-02 DESCANSO-03

LinStatic LinStatic LinStatic LinStatic LinStatic LinStatic LinStatic LinStatic LinStatic LinStatic LinStatic

Zero Zero Zero Zero Zero Zero Zero Zero Zero Zero Zero

Prog Det Prog Det Prog Det Prog Det Prog Det Prog Det Prog Det Prog Det Prog Det Prog Det Prog Det

LIVE LIVE LIVE LIVE LIVE QUAKE QUAKE LIVE LIVE LIVE LIVE

Definición casos de cargas

TABLA: Auto Seismic - User Coefficient LoadPat Dir PercentEcc EccOverride Text Text Unitless Yes/No SISMO X X 0.05 No SISMO Y Y 0.05 No

UserZ Yes/No No No

C Unitless 0.488 0.488

K Unitless 1 1

Definición cargas de sismo

TABLA: Combination Definitions ComboName ComboType Text Text UNO-01 Linear Add UNO-01 UNO-01 UNO-02 Linear Add UNO-02 UNO-03 Linear Add UNO-03 UNO-03 UNO-04 Linear Add UNO-04 UNO-05 Linear Add UNO-05 UNO-05 UNO-06 Linear Add UNO-06 UNO-07 Linear Add UNO-07 19

AutoDesign Yes/No No

No No

No No

No No

CaseType Text Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static

CaseName Text DEAD PASO-01 BARANDA-01 DEAD PASO-02 DEAD PASO-03 BARANDA-02 DEAD PASO-04 DEAD PASO-05 BARANDA-03 DEAD PASO-06 DEAD PASO-07

ScaleFactor Unitless 1.4 1.6 1.6 1.4 1.6 1.4 1.6 1.6 1.4 1.6 1.4 1.6 1.6 1.4 1.6 1.4 1.6

UNO-07 UNO-08 UNO-08 UNO-09 UNO-09 UNO-09 UNO-10 UNO-10 UNO-11 UNO-11 UNO-11 UNO-12 UNO-12 UNO-13 UNO-13 UNO-13 UNO-14 UNO-14 UNO-14 UNO-15 UNO-15 UNO-15 UNO-DES-01 UNO-DES-01 UNO-DES-01 ADY-01 ADY-01 ADY-01 ADY-01 ADY-02 ADY-02 ADY-02 ADY-02 ADY-03 ADY-03 ADY-03 ADY-03 ADY-04 ADY-04 ADY-04 ADY-04 ADY-05 20

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No

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No

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No

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No

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No

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No

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No

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No

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No

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No

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No

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No

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No

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No

Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static

BARANDA-04 DEAD PASO-08 DEAD PASO-09 BARANDA-05 DEAD PASO-10 DEAD PASO-11 BARANDA-06 DEAD PASO-12 DEAD PASO-13 BARANDA-07 DEAD PASO-12 PASO-14 DEAD PASO-15 BARANDA-08 DEAD DESCANSO-01 BARANDA-DESC DEAD PASO-01 BARANDA-01 PASO-02 DEAD BARANDA-02 PASO-02 PASO-03 DEAD BARANDA-02 PASO-03 PASO-04 DEAD BARANDA-03 PASO-04 PASO-05 DEAD

1.6 1.4 1.6 1.4 1.6 1.6 1.4 1.6 1.4 1.6 1.6 1.4 1.6 1.4 1.6 1.6 1.4 1.6 1.6 1.4 1.6 1.6 1.4 1.6 1.6 1.4 1.6 1.6 1.6 1.4 1.6 1.6 1.6 1.4 1.6 1.6 1.6 1.4 1.6 1.6 1.6 1.4

ADY-05 ADY-05 ADY-05 ADY-06 ADY-06 ADY-06 ADY-06 ADY-07 ADY-07 ADY-07 ADY-07 ADY-08 ADY-08 ADY-08 ADY-08 ADY-09 ADY-09 ADY-09 ADY-09 ADY-10 ADY-10 ADY-10 ADY-10 ADY-11 ADY-11 ADY-11 ADY-11 ADY-12 ADY-12 ADY-12 ADY-12 ADY-13 ADY-13 ADY-13 ADY-13 ADY-14 ADY-14 ADY-14 ADY-14 ADY-15-DES 01 ADY-15-DES 01 ADY-15-DES 01 21

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Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static

BARANDA-03 PASO-05 PASO-06 DEAD BARANDA-04 PASO-06 PASO-07 DEAD BARANDA-04 PASO-07 PASO-08 DEAD BARANDA-05 PASO-08 PASO-09 DEAD BARANDA-05 PASO-09 PASO-10 DEAD BARANDA-06 PASO-10 PASO-11 DEAD BARANDA-06 PASO-11 PASO-12 DEAD BARANDA-07 PASO-12 PASO-13 DEAD BARANDA-07 PASO-13 PASO-14 DEAD BARANDA-08 PASO-14 PASO-15 DEAD BARANDA-08 PASO-15

1.6 1.6 1.6 1.4 1.6 1.6 1.6 1.4 1.6 1.6 1.6 1.4 1.6 1.6 1.6 1.4 1.6 1.6 1.6 1.4 1.6 1.6 1.6 1.4 1.6 1.6 1.6 1.4 1.6 1.6 1.6 1.4 1.6 1.6 1.6 1.4 1.6 1.6 1.6 1.4 1.6 1.6

ADY-15-DES 01 ADY-15-DES 01 ALT-01 ALT-01 ALT-01 ALT-01 ALT-01 ALT-02 ALT-02 ALT-02 ALT-03 ALT-03 ALT-03 ALT-03 ALT-03 ALT-04 ALT-04 ALT-04 ALT-05 ALT-05 ALT-05 ALT-05 ALT-05 ALT-06 ALT-06 ALT-06 ALT-07 ALT-07 ALT-07 ALT-07 ALT-07 ALT-08 ALT-08 ALT-08 ALT-09 ALT-09 ALT-09 ALT-09 ALT-09 ALT-10 ALT-10 ALT-10 22

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No

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Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static

DESCANSO-01 BARANDA-DESC DEAD PASO-01 BARANDA-01 PASO-03 BARANDA-02 DEAD PASO-02 PASO-04 DEAD PASO-05 BARANDA-03 PASO-03 BARANDA-02 DEAD PASO-06 PASO-04 DEAD PASO-05 BARANDA-03 PASO-07 BARANDA-04 DEAD PASO-06 PASO-08 DEAD PASO-09 BARANDA-05 PASO-07 BARANDA-04 DEAD PASO-10 PASO-08 DEAD PASO-09 BARANDA-05 PASO-11 BARANDA-06 DEAD PASO-10 PASO-12

1.6 1.6 1.4 1.6 1.6 1.6 1.6 1.4 1.6 1.6 1.4 1.6 1.6 1.6 1.6 1.4 1.6 1.6 1.4 1.6 1.6 1.6 1.6 1.4 1.6 1.6 1.4 1.6 1.6 1.6 1.6 1.4 1.6 1.6 1.4 1.6 1.6 1.6 1.6 1.4 1.6 1.6

ALT-11 ALT-11 ALT-11 ALT-11 ALT-11 ALT-12 ALT-12 ALT-12 ALT-13 ALT-13 ALT-13 ALT-13 ALT-13 ALT-14-DES 01 ALT-14-DES 01 ALT-14-DES 01 ALT-14-DES 01 TOTAL SX TOTAL SX TOTAL SX TOTAL SX TOTAL SY TOTAL SY TOTAL SY TOTAL SY DERIVA SX DERIVA SX DERIVA SY DERIVA SY UNO-DES-02 UNO-DES-02 UNO-DES-02 UNO-DES-03 UNO-DES-03 UNO-DES-03 ADY-15-DES 02 ADY-15-DES 02 ADY-15-DES 02 ADY-15-DES 02 ADY-15-DES 02 ADY-15-DES 03 ADY-15-DES 03 23

Linear Add

No

Linear Add

No

Linear Add

No

Linear Add

No

Linear Add

No

Linear Add

No

Linear Add

No

Linear Add

No

Linear Add

No

Linear Add

No

Linear Add

No

Linear Add

No

Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static

DEAD PASO-13 BARANDA-07 PASO-11 BARANDA-06 DEAD PASO-14 PASO-12 DEAD PASO-13 BARANDA-07 PASO-15 BARANDA-08 DEAD PASO-14 DESCANSO-01 BARANDA-DESC DEAD DITRIBUIDA BARANDA SISMO X DEAD DITRIBUIDA BARANDA SISMO Y SISMO X SISMO Y SISMO X SISMO Y DEAD DESCANSO-02 BARANDA-DESC DEAD DESCANSO-03 BARANDA-DESC DEAD BARANDA-08 PASO-15 DESCANSO-02 BARANDA-DESC DEAD BARANDA-08

1.4 1.6 1.6 1.6 1.6 1.4 1.6 1.6 1.4 1.6 1.6 1.6 1.6 1.4 1.6 1.6 1.6 1 1 1 0.222222 1 1 1 0.2222 1 0.3 0.3 1 1.4 1.6 1.6 1.4 1.6 1.6 1.4 1.6 1.6 1.6 1.6 1.4 1.6

ADY-15-DES 03 ADY-15-DES 03 ADY-15-DES 03 ALT-14-DES 02 ALT-14-DES 02 ALT-14-DES 02 ALT-14-DES 02 ALT-14-DES 03 ALT-14-DES 03 ALT-14-DES 03 ALT-14-DES 03

Linear Add

No

Linear Add

No

Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static Linear Static

PASO-15 DESCANSO-03 BARANDA-DESC DEAD PASO-14 DESCANSO-02 BARANDA-DESC DEAD PASO-14 DESCANSO-03 BARANDA-DESC

Definición de las combinaciones

24

1.6 1.6 1.6 1.4 1.6 1.6 1.6 1.4 1.6 1.6 1.6

5. RESULTADOS DEL ANÁLISIS ESTRUCTURAL A continuación se presentan los resultados obtenidos del análisis de cada uno de los elementos que componen la estructura:

5.1 Diagramas de Momento, Cortante, Fuerza Axial y Torsión

Diagrama de Momentos Peso Propio (M3-3) Propio (M2-2)

25

Diagrama

de

Momentos

Peso

Diagrama de Cortantes Comb. ALT-05 (C2-2) ALT-05 (C3-3)

26

Diagrama

de

Cortantes

Comb.

Diagrama de Fuerza Axial combinación TOTAL SX

27

Diagrama Torsiones combinación UNO-08

28

5.2 Reacciones Las reacciones que la escalera trasmite a la estructura, se dividen en dos zonas, reacciones en los anclajes del soporte a nivel del 5º piso, y reacciones en los anclajes sobre los elementos de borde en el 6º piso.

5.2.1 Reacciones en los puntos de anclaje del soporte

Para el soporte las reacciones se relacionan según la siguiente figura:

Numeración nodos en el soporte

29

Tabla Reacciones en los puntos de Anclaje del Quinto Piso Apoyo Caso de Carga sin Mayorar Rx Ry Rz kN (kgf) kN (kgf) kN 2008 PESO PROPIO -240.00 -2.40 -199.00 -1.99 10165.00 2008 SISMO X -1048.00 -10.48 -1005.00 -10.05 9541.00 2008 SISMO Y -60.00 -0.60 -262.00 -2.62 1634.00 2008 CARGA TOTAL** -3213.00 -32.13 -2438.00 -24.38 110212.00 2008 CARGA MÁXIMA (2 PASOS) -353.43 -3.53 -268.18 -2.68 12123.32 2009 PESO PROPIO -2.31 -0.02 5.19 0.05 31.00 2009 SISMO X -15.00 -0.15 41.00 0.41 110.00 2009 SISMO Y 5.12 0.05 -27.00 -0.27 -392.00 2009 CARGA TOTAL** -28.00 -0.28 63.00 0.63 -3269.00 2009 CARGA MÁXIMA (2 PASOS) -3.08 -0.03 6.93 0.07 -359.59 2010 PESO PROPIO 2.31 0.02 5.19 0.05 573.00 2010 SISMO X 15.00 0.15 41.00 0.41 96.00 2010 SISMO Y -5.12 -0.05 -27.00 -0.27 405.00 2010 CARGA TOTAL** 28.00 0.28 63.00 0.63 4011.00 2010 CARGA MÁXIMA (2 PASOS) 3.08 0.03 6.93 0.07 441.21 2011 PESO PROPIO -240.00 -2.40 65.00 0.65 5397.00 2011 SISMO X -1048.00 -10.48 1058.00 10.58 -7074.00 2011 SISMO Y -60.00 -0.60 -1640.00 -16.40 579.00 2011 CARGA TOTAL** -3213.00 -32.13 744.00 7.44 50286.00 2011 CARGA MÁXIMA (2 PASOS) -353.43 -3.53 81.84 0.82 5531.46 2012 PESO PROPIO 1.59 0.02 -5.19 -0.05 514.00 2012 SISMO X 15.00 0.15 -41.00 -0.41 -110.00 2012 SISMO Y -15.00 -0.15 27.00 0.27 392.00 2012 CARGA TOTAL** 19.00 0.19 -63.00 -0.63 3269.00 2012 CARGA MÁXIMA (2 PASOS) 2.09 0.02 -6.93 -0.07 359.59 2013 PESO PROPIO -1.59 -0.02 -5.19 -0.05 -28.00 2013 SISMO X -15.00 -0.15 -41.00 -0.41 -96.00 2013 SISMO Y 15.00 0.15 27.00 0.27 -405.00 2013 CARGA TOTAL** -19.00 -0.19 -63.00 -0.63 -4011.00 2013 CARGA MÁXIMA (2 PASOS) -2.09 -0.02 -6.93 -0.07 -441.21

30

(kgf) 101.65 95.41 16.34 1102.12 121.23 0.31 1.10 -3.92 -32.69 -3.60 5.73 0.96 4.05 40.11 4.41 53.97 -70.74 5.79 502.86 55.31 5.14 -1.10 3.92 32.69 3.60 -0.28 -0.96 -4.05 -40.11 -4.41

5.2.2 Reacciones en los puntos de anclaje del 6º piso Para las reacciones en los anclajes del 6º piso se relacionan según la siguiente figura:

Numeración nodos en los anclajes del 6º piso

Apoyo 1834 1834 1834 1834 1834 1870 1870 1870 1870 1870 1871 1871 1871 1871 1871 2154 2154 31

Tabla Reacciones en los puntos de Anclaje del Sexto Piso Caso de Carga sin Mayorar Rx Ry kN (kgf) kN (kgf) PESO PROPIO -364.00 -3.64 455.00 4.55 SISMO X -1070.00 -10.70 769.00 7.69 SISMO Y 142.00 1.42 -8131.00 -81.31 CARGA TOTAL** -14355.00 -143.55 15534.00 155.34 CARGA MÁXIMA (2 PASOS) -1579.05 -15.79 1708.74 17.09 PESO PROPIO 844.00 8.44 -321.00 -3.21 SISMO X -8274.00 -82.74 -822.00 -8.22 SISMO Y -22.00 -0.22 -1408.00 -14.08 CARGA TOTAL** 20781.00 207.81 -13840.00 -138.40 CARGA MÁXIMA (2 PASOS) 2285.91 22.86 -1522.40 -15.22 PESO PROPIO 0.00 0.00 0.00 0.00 SISMO X 0.00 0.00 0.00 0.00 SISMO Y 0.00 0.00 0.00 0.00 CARGA TOTAL** 0.00 0.00 0.00 0.00 CARGA MÁXIMA (2 PASOS) 0.00 0.00 0.00 0.00 PESO PROPIO 0.00 0.00 0.00 0.00 SISMO X 0.00 0.00 0.00 0.00

Rz kN 103.00 -183.00 -2581.00 4452.00 489.72 1551.00 -2251.00 390.00 27473.00 3022.03 282.00 -1.09 -15.00 10117.00 1112.87 105.00 -32.00

(kgf) 1.03 -1.83 -25.81 44.52 4.90 15.51 -22.51 3.90 274.73 30.22 2.82 -0.01 -0.15 101.17 11.13 1.05 -0.32

2154 2154 2154

SISMO Y CARGA TOTAL** CARGA MÁXIMA (2 PASOS)

0.00 0.00 0.00

0.00 0.00 0.00

0.00 0.00 0.00

0.00 0.00 0.00

-7.55 790.00 86.90

-0.08 7.90 0.87

6. DISEÑO DE ELEMENTOS METÁLICOS

Frame Text 29 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 64 17 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 30 31 32 33 32

TABLE: Steel Design 1 - Summary Data - AISC-LRFD99 DesignSect DesignType Ratio RatioType Text Text Unitless Text CIR-D1inx1.5mm Beam 3.67% PMM CIR-D1inx1.5mm Brace 11.86% PMM CIR-D1inx1.5mm Brace 12.75% PMM CIR-D1inx1.5mm Brace 9.57% PMM CIR-D1inx1.5mm Brace 12.12% PMM CIR-D1inx1.5mm Brace 12.73% PMM CIR-D1inx1.5mm Brace 14.76% PMM CIR-D1inx1.5mm Brace 15.69% PMM CIR-D1inx1.5mm Brace 16.08% PMM CIR-D1inx1.5mm Brace 15.01% PMM CIR-D1inx1.5mm Brace 16.50% PMM CIR-D1inx1.5mm Brace 11.80% PMM CIR-D1inx1.5mm Brace 17.68% PMM CIR-D1inx1.5mm Brace 11.53% PMM CIR-D1inx1.5mm Brace 20.02% PMM CIR-D1inx1.5mm Brace 1.21% PMM CIR-D1inx1.5mm Brace 1.19% PMM CIR-D2inx1.5mm Column 21.33% PMM CIR-D2inx1.5mm Column 14.49% PMM CIR-D2inx1.5mm Column 14.67% PMM CIR-D2inx1.5mm Column 14.66% PMM CIR-D2inx1.5mm Column 14.62% PMM CIR-D2inx1.5mm Column 14.49% PMM CIR-D2inx1.5mm Column 14.32% PMM CIR-D2inx1.5mm Column 14.03% PMM CIR-D2inx1.5mm Column 13.94% PMM CIR-D2inx1.5mm Column 18.40% PMM CIR-D2inx1.5mm Beam 2.76% PMM CIR-D2inx1.5mm Brace 8.48% PMM CIR-D2inx1.5mm Brace 9.38% PMM CIR-D2inx1.5mm Brace 9.31% PMM CIR-D2inx1.5mm Brace 9.03% PMM

Combo Text TOTAL SY ALT-01 ADY-03 ALT-05 TOTAL SY TOTAL SY TOTAL SY TOTAL SY TOTAL SY TOTAL SY TOTAL SX ADY-13 TOTAL SX TOTAL SX TOTAL SX TOTAL SX TOTAL SX TOTAL SY ALT-01 ALT-01 ADY-04 ADY-06 ADY-08 ADY-10 ADY-13 ADY-14 TOTAL SY TOTAL SX ADY-03 ADY-03 ADY-02 TOTAL SY

Location m 0.000 0.000 0.308 0.000 0.308 0.000 0.308 0.000 0.308 0.000 0.308 0.000 0.308 0.000 0.308 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.371 0.000 0.308 0.000 0.308

34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 63 1 74 18 60 65 67 69 70 71 72 73

33

CIR-D2inx1.5mm CIR-D2inx1.5mm CIR-D2inx1.5mm CIR-D2inx1.5mm CIR-D2inx1.5mm CIR-D2inx1.5mm CIR-D2inx1.5mm CIR-D2inx1.5mm CIR-D2inx1.5mm CIR-D2inx1.5mm CIR-D2inx1.5mm CIR-D2inx1.5mm CIR-D3inx3.0mm L1.5X1.5X3/16 REC-100x50x3.0mm REC-100x50x3.0mm REC-100x50x3.0mm REC-100x50x3.0mm REC-100x50x3.0mm REC-100x50x3.0mm REC-100x50x3.0mm REC-100x50x3.0mm REC-100x50x3.0mm

Brace Brace Brace Brace Brace Brace Brace Brace Brace Brace Brace Brace Column Beam Beam Beam Beam Beam Beam Beam Beam Beam Beam

11.10% 13.15% 15.78% 15.94% 16.45% 14.57% 15.32% 9.10% 11.72% 7.43% 0.71% 0.70% 80.09% 6.67% 9.54% 12.82% 4.94% 5.04% 0.07% 0.07% 14.54% 0.38% 0.38%

PMM PMM PMM PMM PMM PMM PMM PMM PMM PMM PMM PMM PMM PMM PMM PMM PMM PMM PMM PMM PMM PMM PMM

TOTAL SY TOTAL SY TOTAL SY TOTAL SY TOTAL SY TOTAL SY TOTAL SY ADY-13 TOTAL SX TOTAL SX TOTAL SX TOTAL SX TOTAL SY TOTAL SY TOTAL SY TOTAL SY TOTAL SY TOTAL SY TOTAL SX TOTAL SX TOTAL SX TOTAL SX TOTAL SX

0.308 0.308 0.308 0.000 0.000 0.000 0.000 0.308 0.000 0.308 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.750 0.750 0.000 0.000 0.090 0.000 0.000

7. DISEÑO ANCLAJES

Elasticidad E 2 (Kgf/cm ) 2000000

PLACA DE ANCLAJE DIRECTO - MÁSTIL Materiales Acero A36 Pernos Acero Cortante Fluencia Rotura Corte Tensión G Fy Fu Fu 2 2 2 2 2 (Kgf/cm ) (Kgf/cm ) (Kgf/cm ) (Kgf/cm ) (Kgf/cm ) 770000 2520 4060 2520 4060

Sección Trasversal (-) Circular

Predimensionamiento Placa Anclaje Base Ele. Altura Ele. Base Placa bf d Bp (cm) (cm) (cm) 8.82 8.82 15.00

Carga Pu (Kgf) 1881.26

Ancho B (cm) 15.00

Espesor Mínimo Platina de anclaje Largo Voladizo N m n (cm) (cm) (cm) 20.00 3.09 5.59

Fuerza H. Vs (Kgf) 105.51

Area Perno 1Ap 2 (cm ) 0.07

Tipo Elemento (-) Columna

Momento My (Kgf*cm) 11202.17

Excentricidad ex ey (cm) (cm) 7.50 10.00

Fuerza Extracción Fx Fy (Kgf) (Kgf) 2512.49 1120.22

Area Perno 1Apx 1Apy 2 2 (cm ) (cm ) 0.36 0.16

Mx (Kgf*cm) 18843.70

34

Lado Min. Lm (cm) 3.25

Espesor mínimo t (mm) (in) 4.51 (3/16")

Diámetro mínimo V Dpc (mm) ø 2.89 (1/8")

Fluencia Sección Bruta Espesor Chequeo e e