Trujillo - Pasarela Peatonal Av. Villazon Grupo N°4

ESCUELA MILITAR DE INGENIERÍA MCAL. ANTONIO JOSÉ DE SUCRE BOLIVIA

DISEÑO DE UN PASO PEATONAL EN ELCOLEGIO “ALEMAN SANTA MARIA”

ESTRUCTURAS METALICAS

COCHABAMBA, 2021

ESCUELA MILITAR DE INGENIERÍA MCAL. ANTONIO JOSÉ DE SUCRE BOLIVIA

DISEÑO DE UN PASO PEATONAL EN ELCOLEGIO “ALEMAN SANTA MARIA”

ESTUDIANTES:  AMAYA MERUVIA DIEGO  BENITEZ GUTIERREZ ARTURO  RAMIREZ CALLE EDWIN  TRUJILLO LEDEZMA JHOSMAR  VENTURA CALLE JOSE CURSO: 8vo SEMESTRE “A” DOCENTE: Ing. M. Sc. Alberto S. Escalier Torrejón

COCHABAMBA, 2021

DISEÑO DE UN PASO PEATONAL EN EL COLEGIO “ALEMAN SANTA MARIA” 1. Generalidades. 1.1.

Introducción.

El Paso peatonal ha sido creado para que los estudiantes atraviesen una calle. Su finalidad primordial es la de brindar seguridad al peatón en el sentido de no tener que cruzar por lugares donde pueda correr riesgo su vida como puede ser en una calle u otras. En el presente proyecto realizaremos el diseño y dimensionamiento de un paso peatonal de 14m de luz y 8m de alto, la misma se encuentra ubicada en la Calle Colombia y Antezana. Figura 1. Ubicación del proyecto

Fuente: Elaboración propia

Para el análisis del proyecto, se contará con una estructura metálica, que recibirá la carga viva causada por los transeúntes y la carga muerta por peso propio y del vidrio templado utilizado para la seguridad. 1.2. Antecedentes Para el proyecto no se cuenta con antecedentes de algún estudio realizado por el municipio. 1.3.

Planteamiento del problema.

1.3.1.

Identificación del problema.

El proyecto responde a la demanda de seguridad de la gran cantidad de estudiantes debido a que el colegio se encuentra separada por una vía de 2 carriles, debido a que la Calle Colombia cuenta con una gran cantidad de motorizados que transitan por la misma, esto limita el paso de los estudiantes que existen en gran cantidad puesto que la ubicación del proyecto es una zona céntrica obligando de esta forma a recurrir a la alternativa segura para atravesar la calle, para lo cual se solicita una paso peatonal. 1.3.2.

Formulación del problema.

Debido a la inexistencia de un medio seguro y cómodo para poder atravesar la calle y viendo la necesidad existente de resguardar la seguridad y el bienestar de los estudiantes, es necesario el diseño de una estructura metálica peatonal que cumpla con las especificaciones determinadas posteriormente, que sirva para el traslado cómodo y seguro de un punto al otro de la calle.

1.4.

OBJETIVOS

1.4.1.

Objetivo general

Elaborar el proyecto puente entre edificios. 1.4.2. Objetivos específicos.

1.5.



Determinación de cargas

 

Diseño y dimensionamiento de la estructura metálica Elaborar los documentos del proyecto JUSTIFICACION

La concentración de estudiantes en el lugar del proyecto especialmente los días (lunes a viernes) de la semana debido a la actividad pedagógica en el colegio y las velocidades de circulación de los vehículos representan un peligro para los estudiantes que circulan por la Calle, el proyecto se justificara al brindar seguridad a los estudiantes. 1.6.

ALCANCE

1.5.1 ALCANCE TEMATICO El alcance del proyecto incluirá el diseño geométrico del paso peatonal, cálculo y dimensionamiento de la estructura metálica.

2. MARCO TEORICO. 2.1.

Paso peatonal

Una pasarela es un puente pequeño destinado normalmente para peatones. Utilizado atravesar zonas de riesgo. Se pueden construir en diferentes tipos de materiales. Los hay estáticos y móviles (que se pliegan, giran o elevan). Los tamaños son muy diversos desde unos pocos metros hasta cientos de metros. Debido a la poca carga para la que están concebidos y a la limitada longitud que han de atravesar, el diseño de los mismos puede ser muy diverso.

Desde el punto de vista de planificación de transporte la gran ventaja de estas estructuras es que no dificultan el tráfico. Desde el punto de vista del peatón este tipo de estructuras alargan el camino con respecto a un paso de cebra o con semáforos

Figura 3. Paso peatonal

Fuente. Propuesta arquitectónica (PDF)

2.1.1.1.

Placa Metálica

Elementos estructurales bidimensionales (su tercera dimensión es mucho más pequeña que los dos restantes) de cerramiento. Realizan trabajos de flexión, porque las cargas que se ejercen sobre ellas actúan perpendicularmente al plano principal de las mismas. Las placas metálicas pueden sustentarse perimetral o interiormente, por medio de vigas monolíticas o por vigas de otros materiales, o por muros de hormigón, mampostería, o de otro material, y se clasifican como placas metálicas sustentadas sobre vigas. En este caso asumimos una carga para placa metálica 50kg*m. Figura 4. Placa metálica

Fuente.

Ilustración de vector de fondo placa metálica

2.1.1. Otros componentes de una pasarela 2.1.2.1.

Vidrio Templado

El Vidrio templado posee una resistencia de cuatro o cinco veces superior a la del vidrio ordinario, al ser recocido a una temperatura cercana a la de su fusión y enfriada bruscamente que provoca la aparición de tensiones de compresión en su superficie y cantos. Asumimos una carga de 30kg*m.

Fuente: TECNICGLASS “Internet”

2.1.2. CARGAS Las cargas que se presentan a continuación están basadas en las especificaciones de la ANSI-AISC 360/10. En general, las cargas se dividen en dos grupos, las cargas permanentes (carga de estructura o carga muerta) y carga transitoria (Carga peatonal, viento, sismos, colisiones, etc.) que dependiendo al tipo de estructura pueden presentarse otras fuerzas.

2.2.1.1.

Cargas muertas o permanentes

Las cargas permanentes son las que tienen una magnitud constante sobre la estructura debido a que estas no tienen ningún movimiento, eso quiere decir que permanecerá en la misma posición durante todo el tiempo que la estructura este en pie. Tabla 2: Pesos unitarios de los materiales

Fuente: INTERNET 2.2.1.2.

Cargas vivas o transitorias

Las cargas vivas son aquellas que varían con el tiempo en consideración a su magnitud y su posición, varían según el uso de la estructura. Corresponden a cargas gravitacionales debidas a la ocupación normal de la estructura y que no son permanentes en ella. a) Carga de peatones Los puentes exclusivamente para tráfico peatonal y/o ciclista se deberán diseñar para una sobrecarga de 3.83 KN/m^2.

2.1.3.

Mayoración de cargas

Debido a que las cargas no actúan simultáneamente, las normas de ANSI-AISC 360/10 especifican varias combinaciones de cargas y fuerzas a las cuales debe estar sujeta la estructura. La solicitación mayorada total se tomará como: Wu=1.2 D+ 1.6 L Donde: Wu = Carga ultima D = Carga muerta L = Carga viva. 2.2.2.1.

Solicitaciones de carga.

A continuación, se coloca las nomenclaturas utilizadas en las combinaciones. DD = Fuerza de arrastre hacia abajo. DC = Carga muerta de componentes estructurales y no estructurales. EQ = Sismo. FR = Fricción. LS = Carga viva superficial. PL = Carga viva peatonal. SH = Contracción. TG = Gradiente de temperatura. TU = Temperatura uniforme. WA = Carga de agua y presión del flujo. WS = Carga de viento sobre la estructura.

2.2.2.2.

Modificador de las cargas

Para cargas para las cuales un valor máximo de γ i es apropiado 𝑛𝑖 = 𝑛𝐷 ∗ 𝑛𝑅 ∗ 𝑛𝐼 Donde: nD = Modificador de las cargas, factor relacionado con la ductilidad, redundancia e importancia operativa nR = Modificador de las cargas, factor relacionado con la redundancia nI = Modificador de las cargas, factor con la importancia operativa. Estados Límites correspondientes a Eventos Extremos Se debe considerar el estado límite correspondiente a eventos extremos para garantizar la supervivencia estructural de un paso peatonal durante un sismo significativo, 

Ductilidad El sistema estructural de un puente se debe dimensionar y detallar de manera de asegurar el desarrollo de deformaciones inelásticas significativas y visibles

en los estados límites de resistencia y correspondientes a eventos extremos antes de la falla. Se puede asumir que los requisitos de ductilidad sesatisfacen para una estructura de hormigón en la cual la resistencia de una conexión es mayor o igual que 1,3 veces la máxima solicitación impuesta a la conexión por la acción inelástica de los elementos adyacentes. Los dispositivos disipadores de energía se pueden aceptar como medios para proveer ductilidad. Para el estado límite de resistencia: ηD ≥ 1,05 para elementos y conexiones no dúctiles = 1,00 para diseños y detalles convencionales que cumplen con estas especificaciones. ≥ 0,95 para elementos y conexiones para los cuales se han especificado medidas adicionales para mejorar la ductilidad más allá de lo requerido por estas especificaciones. Para todos los demás estados límites: ηD = 1,00 

Redundancia A menos que existan motivos justificados para evitarlas, se deben usar estructuras continuas y con múltiples recorridos de cargas. Los principales elementos y componentes cuya falla se anticipa provocará el colapso del puente se deben diseñar como elementos de falla crítica y el sistema estructural Asociado como sistema no redundante. Alternativamente, los elementos de falla crítica traccionados se pueden diseñar como de fractura crítica. Los elementos y componentes cuya falla se anticipa no provocará el colapso del puente se deben diseñar como elementos de falla no crítica y el sistema estructural asociado como sistema redundante. Para el estado límite de resistencia: ηR ≥ 1,05 para elementos no redundantes = 1,00 para niveles convencionales de redundancia ≥ 0,95 para niveles excepcionales de redundancia

Para todos los demás estados límites: ηR = 1,00 

Importancia Operativa Este artículo se debe aplicar exclusivamente a los estados límites de resistencia y correspondientes a eventos extremos. El Propietario puede declarar que un paso peatonal o cualquier conexión o elemento del mismo es de importancia operativa. Para el estado límite de resistencia: ηI ≥ 1,05 para puentes importantes = 1,00 para puentes típicos ≥ 0,95 para puentes de relativamente poca importancia Para todos los demás estados límites: ηI = 1,00

2.2.2.3. Diseño por Resistencia Usando Diseño en Base a Factores de Carga y Resistencia (LRFD) El diseño de acuerdo con las disposiciones de Diseño en Base a Factores de Carga y Resistencia (LRFD) satisface los requisitos de esta Especificación cuando la resistencia de diseño de cada componente estructural es mayor o igual a la resistencia requerida determinada de acuerdo con las combinaciones de carga LRFD. Se aplican todas las disposiciones de esta Especificación excepto las de la Sección. El diseño se realizará de acuerdo con la ecuación Ru ≤ φ · Rn (B3-1) donde: Ru = resistencia requerida (LRFD) Rn = resistencia nominal, según se especifica en los Capítulos B a K φ = factor de resistencia, según se especifica en los Capítulos B a K φRn = resistencia de diseño

2.2.

ESTRUCTURA METALICA

Por estructura metálica se entiende cualquier estructura cuyas partes son en su mayoría materiales metálicos. Las estructuras metálicas son utilizadas habitualmente en el sector industrial debido a que aportan excelentes características para la construcción Una estructura, por definición, es un conjunto de partes unidas entre si que forman un cuerpo, una forma o un todo, cuyo fin es el de soportar los efectos de las fuerzas que actúan sobre el cuerpo. Figura 5. Estructura metálica

Fuente. Werenhuos

Los elementos que serán diseñados como estructuras de hormigón armado son los siguientes: 2.3.

Materiales

2.3.1. A)

Módulo de elasticidad Acero

El módulo de elasticidad del acero de las armaduras, Es, se deberá asumir igual a 200.000 MPa. ANSI-AISC 360/10 módulo de elasticidad del acero = 2.040.000 kgf/cm2 (200.000 MPa)

3. MARCO PRACTICO 3.1 Diseño geométrico de la pasarela PROPUESTA Se realizará el siguiente diseño geométrico preliminar para posteriormente diseñar según la normativa 3.1.1 Altura del paso peatonal Tabla: Altura máxima según el tipo de vehículo

Fuente: Ley de cargas Para la cual se todo en cuenta para el diseño una altura 8 m de altura de la pasarela peatonal.

3.1.2 Plataforma o Ancho: Se asumió el valor de 3 metros de ancho, porque se tomó en cuenta un 1.5 m de ida y 1.5m de vuelta para el transito normal de personas en los dos carriles. o Espesor de la losa: Se asumirá una placa base

Figura. Dimensiones de la losa espesor de PB 3m

Fuente. Elaboración propia

3.1.3

Viga metálica

o Longitud Distancia = 14 m La calle cuenta con dos carriles de ida y vuelta por ello se decidió realizar el diseño de una estructura metálica de 14 m la distancia cuenta los dos carriles más las aceras

o Altura del paso peatonal En el análisis de la estructura se determinó que la altura del paso peatonal será de 3 m.

3.1.4

Diseño preliminar de la estructura metálica

Vista en planta

ANÀLISIS DE CARGAS: Datos: Long de luz: 14mts Ancho: 3mts Altura: 3mts Cargas: Carga peatones: 390.55 kg/m2 Carga placa metálica: 50kg/m2 Carga vidrio templado: 30kg/m2 Carga del acero: 78.50 kg/m2 Carga de viento: 112.5 kg/m2

Combinación de cargas Wu= 1.2*D +1.6*L Carga viva: 1509.15 kg/m2 Carga muerta: 475.5 kg/m2 Wu= 1.2 (475.5) + 1.6(1509.15)

Wu= 1331.4 kg/m2

MODELADO EN SAP2000