Memorias de calculo de una estructura metalica...
MEMORIAS DE DISEÑO Y CÁLCULO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES Y NO ESTRUCTURALES.
INSTITUCION EDUCATIVA VALLEDUPAR MODULO 8 - CUBIERTA DISEÑÓ: JONATHAN GARCES SERNA INGENIERO CIVIL APROBÓ: GIOVANNY SEPÚLVEDA INGENIERO CIVIL ESPECIALISTA EN INGENIERIA SISMO RESISTENTE
MEDELLIN 26/09/2014
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CONTENIDO 1.0
PREDIMENSIONAMIENTO Y COORDINACIÓN CON OTROS PROFESIONALES. .................. 5
1.1 COORDINACIÓN CON OTROS PROFESIONALES. ................................................................ 5 1.2 PREDIMENSIONAMIENTO ESTRUCTURAL. ....................................................................... 9 2.0 EVALUACION DE LAS SOLICTACIONES DEFINITIVAS. ............................................................10 2.1 CALCULO DE CARGAS EN LA ESTRUCTURA. .....................................................................10 2.1.1 CARGA MUERTA. ......................................................................................................... 10 2.1.2. CARGA VIVA............................................................................................................... 11 2.1.3 CARGAS DE VIENTO ..................................................................................................... 11 2.1.4 CARGAS DE GRANIZO................................................................................................... 16 3.0 OBTENCION DEL NIVEL DE AMENAZA SISMICA Y LOS VALORES Aa Y Av. ............................17 3.1 CARACTERIZACIÓN SÍSMICA. ..........................................................................................17 4.0 MOVIMIENTOS SISMICOS DE DISEÑO. ...............................................................................19 5.0 CARACTERISTICAS DE LA ESTRUCTURACION Y DEL MATERIAL ESTRUCTURAL EMPLEADO. ..21 6.0
GRADO DE IRREGULARIDAD DE LA ESTRUCTURA Y PROCEDIMIENTO DE ANALISIS. .......21
6.1 PROCEDIMIENTO DE ANÁLISIS SÍSMICO ..........................................................................21 6.2 GRADO DE IRREGULARIDAD DE LA ESTRUTURA. .............................................................22 7.0
DETERMINACION DE LAS FUERZAS SISMICAS. ...............................................................23
8.0
RESULTADO ANALISIS DINAMICOS ................................................................................26
9.0
ANALISIS SISMICO DE LA ESTRUCTURA. ........................................................................28
8.1 DEFINICIÓN DE LAS PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS MATERIALES ESTRUCTURALES. ..29 8.2 GEOMETRÍA DE LA MODELACIÓN. .................................................................................30 10.0
DESPLAZAMIENTOS HORIZONTALES. ............................................................................32
9.1 Cálculo de Desplazamientos. ..........................................................................................32 11.0
COMBINACION DE LAS DIFERENTES SOLICITACIONES. ..................................................35
12.0
DISEÑO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES. ....................................................................36
11.1 DISEÑO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES EN ACERO. ...................................................36 11.1.1 ELEMENTOS DE ACERO DE LA ESTRUCTURA. ............................................................. 36 ALCANCES Y MODIFICACIONES DEL DISEÑO ........................................................................56
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OBJETO El objeto de este documento es presentar los diferentes procedimientos y metodologías empleadas durante el análisis y diseño estructural de la estructura metalica modulo 8, de la institución educativa Valledupar, ubicada en la ciudad de Valledupar - Cesar, el cual se presenta en un sistema de estructura metálica para cubierta restaurante escolar. Estas memorias de cálculo estructural están realizadas con base en todos los requerimientos legales y normativos aplicables a las construcciones sismo resistentes para la República de Colombia, de acuerdo a el “Reglamento Colombiano de Diseño y Construcción Sismo Resistente” NSR-10.
ANÁLISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL
Criterios de diseño. La metodología de análisis estructural a emplear en el modelo para el diseño de la estructura será la del análisis dinámico elástico espectral establecida en el Capítulo A.5 del “Reglamento Colombiano de Diseño y Construcción Sismo-Resistente" NSR-10, considerando el espectro elástico de diseño establecido en el Capítulo A.2. El diseño de los elementos estructurales se hará utilizando el método de estado límite de resistencia, considerando las combinaciones de carga para estructuras de acero contenidas en el Título B del NSR-10. Para las combinaciones de carga se considera las fuerzas sísmicas reducidas por el coeficiente de disipación sísmica de la estructura.
El diseño de los elementos de acero deberá cumplir con los requerimientos por ductilidad establecidos en el Capítulo F. NSR-10 de acuerdo al grado de capacidad moderada de disipación de energía en el rango elástico de la estructura.
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Especificación de los materiales Acero Para todos las láminas se utiliza un acero que cumpla con la norma ASTM G50, el cual presenta un esfuerzo de fluencia Fy=344 MPa y un esfuerzo último Fu=420 MPa. Perfil tubular redondo calidad ASTM A500 Gr50 con Fy= 317MPa Perfiles IPE calidad ASTM A572 Gr50 con Fy= 352MPa
1.0 PREDIMENSIONAMIENTO
Y
COORDINACIÓN
CON
OTROS
PROFESIONALES.
1.1 COORDINACIÓN CON OTROS PROFESIONALES.
Los planos arquitectónicos facilitados por la firma en cargada para este diseño, se muestran a continuación, con esta geometría inicial se propondrá el sistema estructural más adecuado de modo que se garanticen los siguientes aspectos.
Seguridad Funcionalidad Economía Estética
Los planos arquitectónicos facilitados se muestran a continuación:
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PLANTAS GENERALES.
Planta Nivel + 0.0
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Planta Cubierta Nivel + 8.42 m.
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CORTES Y FACHADAS DE EDIFICACIÓN.
Ahora según estos requerimientos arquitectónicos se trata de proporcionar una estructura dispuesta espacialmente, que satisfaga tanto los requisitos necesarios de seguridad, funcionalidad, economía y estética.
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1.2 PREDIMENSIONAMIENTO ESTRUCTURAL.
La estructura debido a su disposición arquitectónica se decide dotar contra fuerzas sísmicas y de viento con un sistema estructural de pórticos resistentes a momentos en acero estructural.
ZAPATAS Por disposición del Ingeniero de suelos se tendrán zapatas aisladas a una profundidad de 2 metros, amarradas con vigas de fundacion, cuyo refuerzo se calculó para resistir la carga axial y momentos flectores asociados a cada apoyo.
VIGAS DE FUNDACION Las mismas se pre dimensionan con los coeficientes presentados en el titulo C de la nsr-10.
Ahora las vigas para cumplir con estos coeficientes se toman de una altura igual a 0.40m.
COLUMNAS Para este módulo se comenzó la modelación con las columnas de 10”X9.27 mm de diámetro, pero al no cumplir algunas de ellas por temas de resistencia y control de derivas, se aumentaron a 12”x10,31 mm de diámetro.
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CERCHAS Las cerchas se pre dimensionaron haciendo uso del factor L/20; donde se tienen cerchas una altura mínima de 120 cm.
2.0 EVALUACION DE LAS SOLICTACIONES DEFINITIVAS.
2.1 CALCULO DE CARGAS EN LA ESTRUCTURA. 2.1.1 CARGA MUERTA. Se tienen las siguientes cargas:
Cargas de cubierta
p(Kg/m3)
kg/m2
Teja termo acústica.
20
Instalaciones y otros
30 Total
50
NOTA: Cargas como el peso propio de los elementos estructurales como los son columnas de concreto, son tenidos en cuenta automáticamente por el programa SAP2000 y se identifica con el tipo de carga Dead.
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2.1.2. CARGA VIVA
En cuanto a la cubierta se tiene una carga viva de 50 Kgf/m2.
2.1.3 CARGAS DE VIENTO
El cálculo de las fuerza de viento para esta edificación que se clasifica como baja con una altura del nivel de terreno a la altura de la cubierta es de 8.24m aproximadamente se realizara por medio del Procedimiento simplificado expuesto en B.6.4.2 El mapa de viento para la república de Colombia según la NSR-10 es el siguiente:
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Según el mapa de viento de la NSR-10 tenemos que la ciudad de Bello está en zona de viento tipo 3 donde la velocidad de viento máximo es de 100Km/h.
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Calculo de presión máxima de Viento.
Viento normal a la cumbrera
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Viento paralelo a la cumbrera
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2.1.4 CARGAS DE GRANIZO
Debido a que la estructura está a una altura sobre el nivel del mar inferior a 2000m no es necesario tener en cuenta las cargas de granizo en la cubierta de la estructura.
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3.0 OBTENCION DEL NIVEL DE AMENAZA SISMICA Y LOS VALORES Aa Y Av.
3.1 CARACTERIZACIÓN SÍSMICA. Esta estructura está ubicada en la ciudad de Valledupar, que corresponde a una zona de amenaza sísmica baja, para lo cual con esta ubicación geográfica y el estudio de suelos se determinará cuál es la aceleración pico efectiva según la NSR-10. Perfil de suelo: Suelo Tipo D. Aceleración pico máxima.
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Según este mapa del título A.2 de la NSR-10, Valledupar está en zona de amenaza sísmica baja.
Para este nivel de amenaza y la ubicación de la edificación tenemos que Aa y Av son 0.10 y 0.10 respectivamente. Valledupar: Aa=0.10 Av=0.10
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4.0 MOVIMIENTOS SISMICOS DE DISEÑO.
El perfil de suelo supuesto se clasificó como perfile de suelo tipo D, y una capacidad portante admisible del estrato de cimentacion de 375 KPa. Esta capacidad debe ser verificada antes de la construcción de la fundación de la edificación.
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De las tablas anteriores tenemos que Fa=1.60 Fv=2.40 El factor de importancia se determina mediante la siguiente tabla.
Según lo expuesto en el titulo A.2, estructuras de este tipo, son de grupo de uso III y coeficiente de importancia l; por lo que su factor de importancia es 1.25.
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5.0 CARACTERISTICAS DE LA ESTRUCTURACION Y DEL MATERIAL ESTRUCTURAL EMPLEADO.
El coeficiente de disipación de energía para los módulos en acero se puede definir según la siguiente tabla, teniendo en cuenta que el sistema estructural es de un pórtico resistente a momentos y dado que la edificación será construida en una zona de amenaza sísmica baja, se tiene un factor de disipación de energía Ro=3.0.
6.0
GRADO
DE
IRREGULARIDAD
DE
LA
ESTRUCTURA
Y
PROCEDIMIENTO DE ANALISIS.
6.1 PROCEDIMIENTO DE ANÁLISIS SÍSMICO Para esta edificación se usa el método de análisis dinámico elástico espectral siguiendo el procedimiento que se muestra a continuación.
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Este método tiene la ventaja de tener en cuenta todos los modos de vibración de la estructura, siendo más preciso en sus resultados y diferenciando las cortantes basales para cada dirección de la estructura, según su disposición geométrica y de masas. También se realizara la corrección por cortante basal, que consiste en comparar la cortante basal encontrada por el método de fuerza horizontal equivalente con la encontrada con el método de análisis dinámico.
6.2 GRADO DE IRREGULARIDAD DE LA ESTRUTURA. *Irregularidad en Altura: No hay irregularidad, es 1.00 *Irregularidad en Planta: No hay irregularidad, es 1.00 *Irregularidad por Ausencia de redundancia: Hay ausencia de redundancia, es 0.75 *Cuando se trate de estructuras de acero donde las uniones del sistema de resistencia sísmica son soldadas en obra:
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El factor es 0.9
COEFICIENTE DE DISIPACION DE ENERGIA BASICO (R). Ro=1.0 R=1.0*1.0*1.0*0.75*0.9 R=2
Por lo que la fuerza sísmica en las combinaciones de carga se deben tomar como sigue:
E=(1/R)*(Sx y Sy)=1.0*(Sx y Sy)
7.0
DETERMINACION DE LAS FUERZAS SISMICAS.
Ahora la fuerza sísmica que se pide en este caso se debe hacer mediante el espectro de diseño para cada modo como se muestra continuación. ANALISIS SISMICO NSR-10- ESPECTRO DE ELASTICO DE ACELERACIONES DE DISEÑO CAPACIDAD DE DISIPACIÓN DE ENERGIA MINIMA REQUERIDA
DMI
Uso de la Estructura I = III
1.25
Perfil del Suelo S =
D
Coeficiente de amplificación del suelo para periodos cortos (Fa):
1.60
Coeficiente de amplificación del suelo para periodos intermedios (Fv):
2.40
Aceleración pico esperada Aa =
0.10
Velocidad horizontal pico efectiva (Av):
0.10
Tc(s) =
0.72
Tl(s) =
5.76
Periodo de vibración del inicio de la meseta To=
0.15 Carrera 80 No.44-67 Medellín – Colombia PBX. (57*4) 444 60 20
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Ahora el cálculo del espectro de diseño se hace mediante la siguiente gráfica.
Y el resultado obtenido es el siguiente.
ESPECTRO DE ACELERACIONES DE DISEÑO 0,60
0,50
Sa (g)
0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
Te (seg)
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Espectro para evaluar las derivas, utilizando el coeficiente de importancia igual a 1.00 y con los mismos parámetros
ESPECTRO DE ACELERACIONES DE DISEÑO 0,45 0,40 0,35
Sa (g)
0,30 0,25 0,20 0,15
0,10 0,05 0,00 0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
Te (seg)
8.0
RESULTADO ANALISIS DINAMICOS
TABLE: Modal Load Participation Ratios OutputCase ItemType Item Static Dynamic Text Text Text Percent Percent MODAL Acceleration UX 99,9817 99,6269 MODAL Acceleration UY 99,9959 99,9283 MODAL Acceleration UZ 99,5856 58,315
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TABLE: Base Reactions OutputCase CaseType StepType StepNum GlobalFX GlobalFY GlobalFZ Text Text Text Unitless KN KN KN DEAD LinStatic 3,23E-12 -7,169E-13 452,375 EQx LinRespSpec Max 142,69 0,093 3,523 EQy LinRespSpec Max 0,093 264,145 0,103
De las tablas anteriores podemos concluir que: -
El porcentaje de masa dinámico excitado es del 99.6% > 90% Ok!
Revisión fuerza cortante mínima. Para cada una de las direcciones consideradas en el análisis dinámico, la fuerza cortante en la base obtenida, no podrá ser menor que el 80% del valor calculado según el método estático. Realizamos la revisión calculando el cortante basal mediante el análisis estático.
T Ct hn
Ec A.4-2 NSR_98
Donde: Ct = 0.072 para pórticos resistentes a momentos de acero estructural. A.4.2.2 NSR-10 α = 0,8 para pórticos resistentes a momentos de acero estructural Hn = Altura medida desde la base = 8,24 m.
T 0.072 8.24 T 0.39s
0 .8
Observando obtenemos para el periodo encontrado, un valor para la aceleración sísmica Sa = 0.50g. Procedemos a calcular la fuerza cortante basal sísmica estática de acuerdo con la siguiente ecuación: Carrera 80 No.44-67 Medellín – Colombia PBX. (57*4) 444 60 20
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V Sa g m V 0.50 452.4kN V 226,2 kN Finalmente, revisamos que la fuerza cortante dinámica no sea menor que el 80% de la fuerza cortante estática.
Vd 0.8 VE Vd 0.8 226,2 kN Vd 180,96kN Como el cortante basal dinámico en dirección X es menor al cortante estático mínimo, se hace corrección de la fuerza sísmica en esa dirección.
180.96KN 1.26 , aumentamos el sismo en esta dirección un 26%. 142.69KN
9.0
ANALISIS SISMICO DE LA ESTRUCTURA.
Ahora tenemos toda la información necesaria para realizar el análisis estructural y hallar las derivas de la estructura además de los esfuerzos de diseño en la estructura. Este análisis se realizará mediante el programa SAP2000 y lo ejecutaremos siguiendo los pasos mostrados a continuación.
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8.1 DEFINICIÓN DE LAS PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS MATERIALES ESTRUCTURALES. Concreto La norma permite calcular el módulo de elasticidad para agregados metamórficos de la siguiente manera La norma permite calcular el módulo de elasticidad como: √
Mpa
Para nuestro caso f’c=28Mpa E=20636 Mpa Acero refuerzo de refuerzo. Fy=420 Mpa. Es=200000Gpa.
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8.2 GEOMETRÍA DE LA MODELACIÓN.
Vista Tridimensional
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Vista Lateral
Se asignan las propiedades calculadas anteriormente a la modelación realizada para seguir con la verificación de las derivas y diseño de la estructural.
Vista Frontal
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10.0
DESPLAZAMIENTOS HORIZONTALES.
9.1 Cálculo de Desplazamientos. Para este tipo de sistema estructura se debe verificar los desplazamientos de la estructura y se debe garantizar que no se sobrepase la deriva máxima de 1%. Deformada por sismo en X.
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Deformada por sismo en Y.
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Ahora verificaremos los desplazamientos máximos de la estructura por cargas sísmicas, definido como la deriva como máxima es del 1%, para pórticos en concreto reforzado resistente a momentos. TABLE: Joint Displacements Joint Text 80 80 82 82 84 84 86 86 88 88 90 90 92 92 94 94 96 96 98 98 505 505 507 507 509 509 511 511 513 513 515 515 517 517 519 519 521 521 523 523
OutputCase Text EQx EQy EQx EQy EQx EQy EQx EQy EQx EQy EQx EQy EQx EQy EQx EQy EQx EQy EQx EQy EQx EQy EQx EQy EQx EQy EQx EQy EQx EQy EQx EQy EQx EQy EQx EQy EQx EQy EQx EQy
CaseType Text LinRespSpec LinRespSpec LinRespSpec LinRespSpec LinRespSpec LinRespSpec LinRespSpec LinRespSpec LinRespSpec LinRespSpec LinRespSpec LinRespSpec LinRespSpec LinRespSpec LinRespSpec LinRespSpec LinRespSpec LinRespSpec LinRespSpec LinRespSpec LinRespSpec LinRespSpec LinRespSpec LinRespSpec LinRespSpec LinRespSpec LinRespSpec LinRespSpec LinRespSpec LinRespSpec LinRespSpec LinRespSpec LinRespSpec LinRespSpec LinRespSpec LinRespSpec LinRespSpec LinRespSpec LinRespSpec LinRespSpec
StepType Text Max Max Max Max Max Max Max Max Max Max Max Max Max Max Max Max Max Max Max Max Max Max Max Max Max Max Max Max Max Max Max Max Max Max Max Max Max Max Max Max
NSR 10 U1 m 0.041904 0.00044 0.041862 0.000441 0.041833 0.000443 0.041877 0.000446 0.041894 0.000448 0.041907 0.00044 0.041858 0.000441 0.041835 0.000444 0.04188 0.000447 0.041887 0.000447 0.041842 0.000435 0.041797 0.000436 0.041766 0.000437 0.041808 0.000439 0.041824 0.00044 0.041844 0.000435 0.041793 0.000436 0.041767 0.000437 0.041811 0.000439 0.041816 0.00044
U2 m 0.001194 0.058232 0.000068 0.053326 0.000087 0.051667 0.000095 0.054313 0.001311 0.059591 0.001722 0.058342 0.00021 0.05322 0.000236 0.051678 0.000201 0.054411 0.001486 0.059614 0.001276 0.058228 0.0001 0.053323 0.000095 0.051663 0.000075 0.05431 0.00131 0.059589 0.001576 0.058334 0.000185 0.053217 0.00023 0.051674 0.000184 0.054407 0.001469 0.059608
Deriva cm 4.19 0.04 4.19 0.04 4.18 0.04 4.19 0.04 4.19 0.04 4.19 0.04 4.19 0.04 4.18 0.04 4.19 0.04 4.19 0.04 4.18 0.04 4.18 0.04 4.18 0.04 4.18 0.04 4.18 0.04 4.18 0.04 4.18 0.04 4.18 0.04 4.18 0.04 4.18 0.04
cm 0.12 5.82 0.01 5.33 0.01 5.17 0.01 5.43 0.13 5.96 0.17 5.83 0.02 5.32 0.02 5.17 0.02 5.44 0.15 5.96 0.13 5.82 0.01 5.33 0.01 5.17 0.01 5.43 0.13 5.96 0.16 5.83 0.02 5.32 0.02 5.17 0.02 5.44 0.15 5.96
Deriva Permisible cm 7.04 7.04 7.04 7.04 7.04 7.04 7.04 7.04 7.04 7.04 7.04 7.04 7.04 7.04 7.04 7.04 7.04 7.04 7.04 7.04 7.04 7.04 7.04 7.04 7.04 7.04 7.04 7.04 7.04 7.04 7.04 7.04 7.04 7.04 7.04 7.04 7.04 7.04 7.04 7.04
Δx
Δy
OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK
OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK
0.60 0.01 0.59 0.01 0.59 0.01 0.59 0.01 0.60 0.01 0.60 0.01 0.59 0.01 0.59 0.01 0.59 0.01 0.59 0.01 0.59 0.01 0.59 0.01 0.59 0.01 0.59 0.01 0.59 0.01 0.59 0.01 0.59 0.01 0.59 0.01 0.59 0.01 0.59 0.01
0.02 0.83 0.00 0.76 0.00 0.73 0.00 0.77 0.02 0.85 0.02 0.83 0.00 0.76 0.00 0.73 0.00 0.77 0.02 0.85 0.02 0.83 0.00 0.76 0.00 0.73 0.00 0.77 0.02 0.85 0.02 0.83 0.00 0.76 0.00 0.73 0.00 0.77 0.02 0.85
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34
11.0
COMBINACION DE LAS DIFERENTES SOLICITACIONES.
Ahora procedemos a asignar las combinaciones de carga especificadas por la norma NSR-10, para el método de resistencia.
Recordando de pasos anteriores, se tiene un coeficiente de disipación de energía igual a 3.5. Por lo que la fuerza sísmica en las combinaciones de carga se deben tomar como sigue: E=(1/R)*(Sx y Sy)=1 0*(Sx y Sy)
Ahora es posible presentar los esfuerzos existentes en la estructura por estas combinaciones de diseño. Carrera 80 No.44-67 Medellín – Colombia PBX. (57*4) 444 60 20
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35
12.0
DISEÑO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES.
11.1 DISEÑO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES EN ACERO. 11.1.1 ELEMENTOS DE ACERO DE LA ESTRUCTURA. Posteriormente se muestra el diseño para las columnas (perfil tubular redondo de 12”x10,31 mm).
Como se puede observar no se sobrepasa la capacidad de ninguno de los elementos que componen las columnas principales. Carrera 80 No.44-67 Medellín – Colombia PBX. (57*4) 444 60 20
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36
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37
DISEÑO DE LA CERCHA A
ANALISIS A COMPRESION
Analisis de Flexión f Mp
Mx
My
Mx
/No Cumple
Z(cm3)
kg-cm
kg-cm
kg-cm
kg-cm
2.68
CUMPLE
301.87
950890.5
49579.64
84182.77
948797.35 950890.5
9%
Cumple
0.75
38.64
CUMPLE
301.87
950890.5
50848.89
68909.92
948797.35 950890.5 16%
Cumple
0.9
0.75
89.99
CUMPLE
301.87
950890.5
15382.30
88460.77
948797.35 950890.5 29%
Cumple
128496.58 CUMPLE
0.9
0.75
136.62
CUMPLE
301.87
950890.5
68920.81
95814.20
948797.35 950890.5 40%
Cumple
1390.000
200*200*5.5mm 635.99565 34.20303808 128517.92 CUMPLE
0.9
0.75
176.95
CUMPLE
301.87
950890.5
140001.02 151266.01 948797.35 950890.5 21%
Cumple
6216.31
2785.000
200*200*5.5mm 158.42851 31.90880501 119897.33 CUMPLE
0.9
0.75
197.34
CUMPLE
301.87
950890.5
110788.35 81824.89
948797.35 950890.5 55%
Cumple
56976.93
56976.93
1390.000
200*200*5.5mm 635.99565 34.20303808 128517.92 CUMPLE
0.9
0.75
1808.79
CUMPLE
301.87
950890.5
37065.04
9546.73
948797.35 950890.5 48%
Cumple
7
62398.2
6806.67
1395.000
200*200*5.5mm 631.44471 34.1973606
128496.58 CUMPLE
0.9
0.75
216.08
CUMPLE
301.87
950890.5
54044.43
90658.74
948797.35 950890.5 58%
Cumple
9
70882.81
7569.28
1390.000
200*200*5.5mm 635.99565 34.20303808 128517.92 CUMPLE
0.9
0.75
240.29
CUMPLE
301.87
950890.5
77749.41 144675.31 948797.35 950890.5 70%
Cumple
10
70883.63
7590.57
1395.000
200*200*5.5mm 631.44471 34.1973606
128496.58 CUMPLE
0.9
0.75
240.97
CUMPLE
301.87
950890.5
61813.56
45135.53
948797.35 950890.5 62%
Cumple
11
67344.88
7269.42
1395.000
200*200*5.5mm 631.44471 34.1973606
128496.58 CUMPLE
0.9
0.75
230.78
CUMPLE
301.87
950890.5
54716.66
46545.42
948797.35 950890.5 58%
Cumple
12
62379.56
6762.23
1395.000
200*200*5.5mm 631.44471 34.1973606
128496.58 CUMPLE
0.9
0.75
214.67
CUMPLE
301.87
950890.5
37990.62
34006.65
948797.35 950890.5 53%
Cumple
13
56957.45
6140.31
1390.000
200*200*5.5mm 635.99565 34.20303808 128517.92 CUMPLE
0.9
0.75
194.93
CUMPLE
301.87
950890.5
12490.31
67366.61
948797.35 950890.5 51%
Cumple
14
51508.88
5511.57
1395.000
200*200*5.5mm 631.44471 34.1973606
128496.58 CUMPLE
0.9
0.75
174.97
CUMPLE
301.87
950890.5
62523.21
18411.25
948797.35 950890.5 47%
Cumple
15
38908.2
4206.32
1395.000
200*200*5.5mm 631.44471 34.1973606
128496.58 CUMPLE
0.9
0.75
133.53
CUMPLE
301.87
950890.5
12446.41
29008.54
948797.35 950890.5 33%
Cumple
16
25067.18
2727.62
1395.000
200*200*5.5mm 631.44471 34.1973606
128496.58 CUMPLE
0.9
0.75
86.59
CUMPLE
301.87
950890.5
51707.39
53984.34
948797.35 950890.5 25%
Cumple
17
10592.26
1112.98
1390.000
200*200*5.5mm 635.99565 34.20303808 128517.92 CUMPLE
0.9
0.75
35.33
CUMPLE
301.87
950890.5
133540.29 137301.36 948797.35 950890.5 23%
Cumple
18
632.39
87.24
1150.000
200*200*5.5mm 929.15478 34.45250944 129455.30 CUMPLE
0.9
0.75
2.77
CUMPLE
301.87
950890.5
7199.12
4349.89
948797.35 950890.5
1%
Cumple
19
67359.84
7281.98
697.500
200*200*5.5mm 2525.7789 34.79759108 130751.95 CUMPLE
0.9
0.75
231.17
CUMPLE
301.87
950890.5
58216.42
73178.89
948797.35 950890.5 59%
Cumple
20
67359.84
7281.98
697.500
200*200*5.5mm 2525.7789 34.79759108 130751.95 CUMPLE
0.9
0.75
231.17
CUMPLE
301.87
950890.5
61418.21
86931.85
948797.35 950890.5 61%
Cumple
ELEMENT
CUERDA SUPERIOR
ANALISIS A TRACCIÓN
ESFUERZO DEL ELEMENTO
Esf. Crit. (Fcr)
Tipo de
COMPRE.
TRACCIÓN
mm
elemento
2
650.73
84.34
1150.000
200*200*5.5mm 929.15478 34.45250944 129455.30 CUMPLE
0.9
0.75
3
10673.99
1217.01
1395.000
200*200*5.5mm 631.44471 34.1973606
128496.58 CUMPLE
0.9
4
25133.99
2834.67
1395.000
200*200*5.5mm 631.44471 34.1973606
128496.58 CUMPLE
5
38956.58
4303.51
1395.000
200*200*5.5mm 631.44471 34.1973606
6
6216.31
5573.9
6
51515.03
6
Fe
Resis. De
Cumple
FACTORES f t
Longitud
No.
AREA REQ.
Kg/mm^2 Diseño (Pc), Kg/No CumpleFLUENCIAFRACTURA mm^2
CumpleModulo plastico
My Ec. InteraccionCumple kg-cm
/No Cumple
Carrera 80 No.44-67 Medellín – Colombia PBX. (57*4) 444 60 20
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PARALES
294
10751.32
1216.39
1200.000
135*135*4.3mm
33.68858853
66248.61 CUMPLE
0.9
0.75
38.62
CUMPLE
105.97
333805.5
43793.21
44501.57
333638.80 333805.5 30%
Cumple
391
1059.74
438.93
1152.740
135*135*4.3mm 415.69841 33.78807536
383.6
66444.25 CUMPLE
0.9
0.75
13.93
CUMPLE
105.97
333805.5
3436.05
26579.77
333638.80 333805.5 10%
Cumple
391
6011.42
1060.67
1200.000
135*135*4.3mm
33.68858853
66248.61 CUMPLE
0.9
0.75
33.67
CUMPLE
105.97
333805.5
2291.50
23769.14
333638.80 333805.5 16%
Cumple
391
71.41
70.71
1152.740
135*135*4.3mm 415.69841 33.78807536
66444.25 CUMPLE
0.9
0.75
2.24
CUMPLE
105.97
333805.5
3442.24
1968.36
333638.80 333805.5
1%
Cumple
504
10679.32
1184.11
1200.000
135*135*4.3mm
383.6
33.68858853
66248.61 CUMPLE
0.9
0.75
37.59
CUMPLE
105.97
333805.5
43181.11
44568.74
333638.80 333805.5 29%
Cumple
634
10604.46
1138.85
1200.000
135*135*4.3mm
383.6
33.68858853
66248.61 CUMPLE
0.9
0.75
36.15
CUMPLE
105.97
333805.5
115847.22 15546.61
333638.80 333805.5 51%
Cumple
635
4677.63
491.41
1200.000
135*135*4.3mm
383.6
33.68858853
66248.61 CUMPLE
0.9
0.75
15.60
CUMPLE
105.97
333805.5
43155.08
5668.19
333638.80 333805.5 20%
Cumple
636
3303.37
287.44
1200.000
135*135*4.3mm
383.6
33.68858853
66248.61 CUMPLE
0.9
0.75
9.13
CUMPLE
105.97
333805.5
37646.77
9747.04
333638.80 333805.5 16%
Cumple
637
9941.25
1018.61
1200.000
135*135*4.3mm
383.6
33.68858853
66248.61 CUMPLE
0.9
0.75
32.34
CUMPLE
105.97
333805.5
107070.29
7905.62
333638.80 333805.5 47%
Cumple
638
10490.21
1098.45
1200.000
135*135*4.3mm
383.6
33.68858853
66248.61 CUMPLE
0.9
0.75
34.87
CUMPLE
105.97
333805.5
110147.96
2370.67
333638.80 333805.5 49%
Cumple
639
3928.86
377.27
1200.000
135*135*4.3mm
383.6
33.68858853
66248.61 CUMPLE
0.9
0.75
11.98
CUMPLE
105.97
333805.5
39400.25
1379.08
333638.80 333805.5 18%
Cumple
640
3934.04
394.42
1200.000
135*135*4.3mm
383.6
33.68858853
66248.61 CUMPLE
0.9
0.75
12.52
CUMPLE
105.97
333805.5
39477.56
1384.38
333638.80 333805.5 18%
Cumple
641
10494.13
1113.74
1200.000
135*135*4.3mm
383.6
33.68858853
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0.9
0.75
35.36
CUMPLE
105.97
333805.5
110192.47
2311.35
333638.80 333805.5 49%
Cumple
642
9937.1
995.61
1200.000
135*135*4.3mm
383.6
33.68858853
66248.61 CUMPLE
0.9
0.75
31.61
CUMPLE
105.97
333805.5
106890.42
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333638.80 333805.5 47%
Cumple
643
3297.06
270.73
1200.000
135*135*4.3mm
383.6
33.68858853
66248.61 CUMPLE
0.9
0.75
8.59
CUMPLE
105.97
333805.5
37520.09
9775.18
333638.80 333805.5 16%
Cumple
644
4683.85
510.13
1200.000
135*135*4.3mm
383.6
33.68858853
66248.61 CUMPLE
0.9
0.75
16.19
CUMPLE
105.97
333805.5
43200.57
5646.28
333638.80 333805.5 20%
Cumple
645
10600.26
1173.02
1200.000
135*135*4.3mm
383.6
33.68858853
66248.61 CUMPLE
0.9
0.75
37.24
CUMPLE
105.97
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115733.44 15691.95
333638.80 333805.5 51%
Cumple
383.6
Carrera 80 No.44-67 Medellín – Colombia PBX. (57*4) 444 60 20
[email protected]
DIAGONALES
646
1622.77
14135.03
1840.120
90*90*2.5mm
74.297445 28.73677302
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0.75
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CUMPLE
28.7
90405
9100.39
5729.08
90256.19
90405.0 17%
Cumple
647
1789.76
16453.38
1840.120
90*90*2.5mm
74.297445 28.73677302
22630.21 CUMPLE 0.9
0.75
522.33
CUMPLE
28.7
90405
5198.53
5053.30
90256.19
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Cumple
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Cumple
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Cumple
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Cumple
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Cumple
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Cumple
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Cumple
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Cumple
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Cumple
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Cumple
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Cumple
737
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Cumple
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[email protected]
DISEÑO DE LA CERCHA C
ANALISIS A COMPRESION
CUERDA SUPERIOR
CUERDA INFERIOR
ELEMENT
ESFUERZO DEL ELEMENTO
ANALISIS A TRACCIÓN
Esf. Crit. (Fcr)Resis. De
Cumple
Analisis de Flexión
FACTORES f t AREA REQ. CumpleModulo plastico f Mp
Mx
My
Mx
kg-cm
kg-cm
kg-cm
kg-cm
kg-cm
Longitud
Tipo de
No.
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TRACCIÓN
mm
elemento
Fe
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Cumple
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Cumple
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Cumple
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Cumple
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Cumple
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Cumple
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Cumple
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13%
Cumple
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Cumple
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Cumple
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Cumple
371
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Cumple
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564
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Cumple
572
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Cumple
Carrera 80 No.44-67 Medellín – Colombia PBX. (57*4) 444 60 20
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Diseño de Correas
Carrera 80 No.44-67 Medellín – Colombia PBX. (57*4) 444 60 20
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44
Carrera 80 No.44-67 Medellín – Colombia PBX. (57*4) 444 60 20
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45
11.2 DISEÑO DE ESTRUCTURA DE FUNDACIÓN (ZAPATAS AISLADAS)
Siguiendo las consideraciones del geotecnista procedemos a calcular las zapatas aisladas.
1.
F3 M1 kg kg.m 3229.12 157.73 N N.mm 31645.376 1545754 Peso suelo + Concreto 75587.4 sobre zapata N
M2 B (mm) kg.m 5005.52 d (mm) N.mm Espesor (mm) 49054096
1,500 225 300
Db (mm) Ab (mm2) # de barras S (mm) Ld (mm) Lf (mm) 12.7 129 8 191.0 554.27 150 15.9 200 6 266.82 693.93 150 19.1 284 4 443.6 833.59 150
Gancho Si Si Si
2.
F3 M1 kg kg.m 8375.15 7339.51 N N.mm 82076.47 71927198 Peso suelo + Concreto 75587.4 sobre zapata N
M2 kg.m B (mm) 1469.44 d (mm) N.mm Espesor (mm) 14400512
1,500 225 300
Db (mm) Ab (mm2) # de barras S (mm) Ld (mm) Lf (mm) 12.7 129 8 191.0 554.27 150 15.9 200 6 266.82 693.93 150 19.1 284 4 443.6 833.59 150
Gancho Si Si Si
3.
F3 M1 kg kg.m 15612.55 1133.73 N N.mm 153002.99 11110554 Peso suelo + Concreto 75587.4 sobre zapata N
M2 kg.m B (mm) 2417.95 d (mm) N.mm Espesor (mm) 23695910
1,500 225 300
Db (mm) Ab (mm2) # de barras S (mm) Ld (mm) Lf (mm) 12.7 129 8 191.0 554.27 150 15.9 200 6 266.8 693.93 150 19.1 284 4 443.6 833.59 150
Gancho Si Si Si
4.
M2 kg.m B (mm) 1860.48 d (mm) N.mm Espesor (mm) 18232704
1,500 225 300
Db (mm) Ab (mm2) # de barras S (mm) Ld (mm) Lf (mm) 12.7 129 8 191.0 554.27 150 15.9 200 6 266.8 693.93 150 19.1 284 4 443.6 833.59 150
Gancho Si Si Si
F3 M1 kg kg.m 1127.06 224.28 N N.mm 11045.188 2197944 Peso suelo + Concreto 75587.4 sobre zapata N
Carrera 80 No.44-67 Medellín – Colombia PBX. (57*4) 444 60 20
[email protected]
46
1. Determinación del ancho B Carga de servicio. Ps (N) Momento de servicio Msy (N.mm) Momento de servicio Msx (N.mm) Esfuerzo admisible. Qa (N/mm2) ex (mm) ey (mm) Ancho. B (mm) Ancho B elegido (mm) 2. espesor minimo de la zapata d (mm) recubrimiento(mm) Espesor (mm)
86,632.59 18,232,704.00 2,197,944.00 0.370 210.460 25.371 753.90 1,500.00
150.00 75.00 225.00
3. Revisión a punzonamiento lc (mm) bc (mm) Pu (N) Muy (N.mm) (22) Mux (N.mm) (11) eux (mm) euy (mm) qu max (N/mm2) qu min (N/mm2) coeficiente de reducción de res lambda as Beta b0 (m) f'c (Mpa)
1,050.00 550.00 21,658.15 4,558,176.00 549,486.00 210.46 25.37 0.02 0.00 0.75 1.00 40.00 0.52 3,800.00 21.00
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47
d (mm) 150 325
Espesor (mm) 225 400
d definitivo (mm)
b0 3,800 4,500
Vubd (N) 13,572 10,077
1 1,604,641 4,117,171
Vuud (N) 4,209
Vc (N) 284,836
comentario Cumple!
2 581,941 2,039,647
3 comentario 646,487 cumple! 1,658,749 cumple!
325
4. revisión de cortante unidireccional d(mm) 325
Espesor (mm) 400
5. revisión de momento Mu (N.mm)
3,165,428.12396
phi f fy p beta alfa Lv mn (N.mm)
0.9 420 0.003 0.425 0.72 475 173,304,879
Mn>Mu
Cumple!
As (mm2) As (cm2) Db 1/2" 5/8" 3/4"
1462.5 14.625 Db (mm) 12.7 15.9 19.1
Ab (mm2) # de barras S (mm) Ld (mm) Lf (mm) Gancho 129 12 121.6 554.27 150 Si 200 8 190.585714 693.93 150 Si 284 6 266.2 833.59 150 Si
5. Revisión del aplastamiento coeficiente de reducción por aplas A1 A2 raiz(A2/A1)
0.65 577,500 5,697,500 2
Pa (N) Pu (N) Pu Pu
OK!
Espesor requerido de la platina Cedencia por cortante
fRn = f (0.6AgFy)
tp (cm) >=
0.17
Rotura por cortante
fRn = f (0.6AnvFu)
tp (cm) >=
0.18
Aplastamiento
fRn = f 2.4db*t*Fu
tp (cm) >=
3.01
tp (cm) =
3.01 2PL 5/8"
Bloque por cortante Agv (cm2) 90.0 Agt (cm2) Anv (cm2) Ant (cm2)
1.80 fRn = tp (cm) >= 79.6 1.11
169459.5 0.63
Por lo tanto el espesor mínimo de platina será :
cm pulg
Soldadura de unión del ángulo a la viga principal Electrodo : E7018
4800 kg/cm
2
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Diseño de Placa Base
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Estos mismos cálculos se hicieron para cada combinación desfavorable a la que esta sometida la conexión placa base, en cada una de ellas cumplio los requisitos de diseño.
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ALCANCES Y MODIFICACIONES DEL DISEÑO Este diseño se limita al presente diseño estructural, cualquier cambio en las cantidades o especificaciones técnicas contenidas en estas memorias o el (los) planos estructurales deberán ser consultadas con el diseñador. Si se realizan cambios en las anteriores disposiciones, salva el diseñador responsabilidad civil o legal por los efectos que dichos cambios conlleven. Los planos de taller y detalles específicos constructivos de las estructuras deben ser realizados por el contratista de la obra previo visto bueno de los ingenieros calculista y revisor.
Aprobó:
-------------------------------------------------------------Giovanny Sepúlveda Concha. INGENIERO CIVIL ESPECIALISTA EN INGENIERIA SISMO RESISTENTE.
Diseñó:
----------------------------------------------------------------------Jonathan Garces Serna INGENIERO CIVIL
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