MEMORIA DE CALCULO DE ESTRUCTURAS
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MEMORIA DE CALCULO DE ESTRUCTURAS 1. DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PROYECTO La presente memoria de cálculo se refiere al Proyecto Estructural del proyecto CONSTRUCCION DE “
INFRAESTRUTURA DEPORTIVA, EN EL SECTOR 2, GRUPO 1, DEL DISTRITO DE VILLA EL SALVADOR, LIMA, LIMA”, ubicada en la------------------------------------------------------------, LIMA. Se realizará el siguiente informe para un análisis sísmico espacial modal. A continuación mostramos las plantas del proyecto. VISTA PLANTA GENERAL
2. ANALISIS ESTRUCTURAL DE CONCRETO ARMADO Después de la compatibilización con la arquitectura, se procedió a realizar el análisis estructural de la estructura comprendida de columnas, muros estructurales, vigas y graderías.
2.1. Forma Estructural de Concreto armado 2.1.1. Materiales Utilizados
Para las estructuras de concreto armado se ha empleado concreto de f'c=210 kg/cm2 y acero corrugado de grado 60 fy= 4200 kg/cm2.
2.1.2. Cargas Verticales. Carga muertas
Concreto 2400 kg/m³ Acero 7850 kg/m³
Tal como lo indica la Norma E.020, las sobrecargas utilizadas son: 500 kg/m2 para graderías y tribunas.
2.1.3. Modelo Estructural Con la geometría anteriormente descrita y los materiales indicados se procedió a hacer un análisis de la estructura.
2.2. Resistencia del Terreno Para el diseño de la cimentación se ha utilizado la resistencia del terreno de1.40 kg/cm2. Con los valores anteriormente descritos de procedió al diseño completo de los elementos estructurales que aparecen detallados en los planos.
2.3. ANALISIS Y DISEÑO DE LA CIMENTACION 2.3.1. Diseño de la cimentación El sistema de cimentación propuesta es de zapatas, cimientos corridos, cimiento reforzado en todo el contorno de la cimentación. Se consideró un comportamiento lineal y elástico tanto para la cimentación como para el material de fundación. Se analizó algunas zapatas con hojas de cálculo en el Excel cuyas formulas son acorde a las ya mencionadas. Se realizó una revisión global de la cimentación, determinando las cargas transmitidas por la estructura y sus puntos de aplicación.
La presión promedio en el suelo (como presión neta igual a la transmitida por la construcción) se comparó a la capacidad portante del suelo para que este no exceda este promedio. El procedimiento de análisis comprendió lo siguiente: a) Se supuso una distribución de presiones congruente con el tipo de suelo de cimentación, se asumió condición uniforme del terreno. b)
Con la presión neta supuesta se determina los hundimientos del suelo y se revisa que no excedan los admisibles.
c)
Se modela la cimentación con una retícula de vigas que unen las columnas y sometida a una carga igual a la fuerza que actúa en el área tributaria de cada viga (distribuida en su longitud).
d)
Se realiza un análisis de retícula que queda en equilibrio global bajo cargas externas. Se despreció la rigidez a flexión de las columnas.
e) Este procedimiento considera el carácter bidimensional de la cimentación. f)
Para el diseño de la viga de cimentación se empleó el método convencional, esto es asumiendo secciones rígidas.
DISEÑO DE LA VIGA DE GRADERÍA
Sección:
Sobrecarga:
DISEÑO DE LOS ELEMENTOS
f´c 210
kg cm
1
if f´c
2
fy 42 00
kg cm
b
2
15cm
70
cm
1 60 00 b 0.85 f´c
2
cm
2
w
0.021 0.5 b 0.011
fy
f´c
0.213
2
Mn 0.9 f´c b d w ( 1 0.59 w) 12.651 ton m M u 3.67 ton m Mu
a 2
0.9 fy d
kg
kg fy fy 6000 2 cm
h 6cm 0.49m
As
55cm
f ´c 28 0 kg 2 kg cm 280 0.85 0.85 0.05 0.85 2 kg cm
d
h
a
As
fy 0.85 f´c b
14 kg cm 2 Asmin if fy Asfinal
kg
f´c
cm
0.7
fy
14
2
kg cm
2
bd
fy
if (As Asmin As Asmin ) 2.45 cm 2 1in 2
A
N°
Asfinal A
2
4
2 1.267 cm
1.934
SE COLOCARA 2 BARRAS DE ACERO DE 1/2” SUP. E INF.
f´c
0.7
kg cm fy
2
2 2.45 cm
bd
3. ANALISIS ESTRUCTURAL DE ESTRUCTURA METRÁLICA 3.1. ALCANCE La presente Memoria de Cálculo ha sido elaborada con el propósito de realizar el análisis y diseño de la cobertura metálica
3.2. CÓDIGOS Y ESTANDARES Para el desarrollo de la ingeniería de esta fundación se hará uso de los códigos y estándares que se especifican:
General: RNE - Reglamento Nacional de Edificaciones del Perú ASTM - American Society for Testing and Materials
Estructuras de acero: AISC - American Institute for Steel Construction AISI - American Iron and Steel Institute AWS - American Welding Society, Structural Welding Code D1.1
3.3. DATOS PARA EL DISEÑO ESTRUCTURAL ACERO ESTRUCTURAL
Fy= 36 Ksi
Elemento Estructurales tipo C y L y perfiles laminados de acero
tipo A36
Perno de ASTM A325, tuercas ASTM A563, estándar americano hexagonal robusta
3.4. ESQUEMA GENERAL
Figura 1: planta estructural
Figura 2: VISTA EN 3D
3.5. CARGAS 3.5.1. CARGAS MUERTAS Emplearemos el programa SAP2000 V14.0 para el análisis de la estructura, considerando el peso propio de la estructura, la cual ya se encuentra definida.
Cargas en la cobertura: 3.5.2. CARGAS VIVAS 3.5.3. CARGA VIVA EN LA COBERTURA METALICA Se estima una carga viva sobre la cobertura metálica de:
L=
100 Kg/m2
3.5.4. CARGAS DE VIENTO Consideraremos para las direcciones X e Y el mismo coeficiente de carga de viento De acuerdo al RNE-2006
V h V = 75.00 m/s h=
7.30 m
V h 100.22
Velocidad del viento en la altura "h" en Km/h Altura máxima
Presión ejercida por el viento:
Donde: Cp: Factor de forma adimensional Cp = Ce – Ci Cr= 1.4
-0.7
Cex.
+0.8
Cint
Figura 3. ORIENTACIÓN DE VIENTOS PARA EL ANÁLISIS
COMBINACION DE CARGA Las combinaciones de carga para el análisis de los modelos serán: COMB1
1.4CM
COMB2
1.2*CM + 1.6*L
COMB3
1.2*CM + 0.8*W
COMB4
1.2*CM + 1.3*W + 0.5*L
COMB5
0.9*CM + 1.3*W
COMB6
0.9*CM - 1.3*W
Donde: CM: L: W:
cargas muertas (incluye el peso propio) carga viva cargas de viento
ANALISIS ESTRUCTURAL
Figura 4. MODELO TRIDIMENSIONAL
CARGAS DEL VIENTO
RESULTADOS DEL ANALISIS CARGA VIENTO
Resultado
CARGA VIVA
DISEÑO
En el modelo se considera que la carga de viento actúa dentro de una envolvente para determinar la condición más desfavorable de cargas. Para las combinaciones mostradas en tabla anterior, se evalúa la torre El siguiente gráfico muestra la relación Esfuerzo actuante / Esfuerzo admisible de los elementos mostrados, se observa que en todos los elementos la relación es menor a 1.
DISEÑO DE BRIDA INDERIOR DEL TIJERAL
DISEÑO ELEMENTOS EN FLEXION DATOS : b 2in t 0.187 5i
longitud del ala espesor del ala
2in
h
altura del alma
Zx 4.69in
Sx 3.9in Ix 7.8in fy
3
3
4
36ksi
E 29000ksi
f
b t
10.667
w
h
2t t
8.667
para el ala
pf 1.12
if ( f
rf
E fy
31.788
"esbelto"
if ( f pf
rf 1.4
E fy
39.735
f
10.667
"no compacta" "compacta" ) ) "compacta"
para el alma
pw 2.42
E fy
68.685
rw 5.7
E fy
161.779
w 8.667
if ( w
rw
"esbelto"
if ( w pw
"no compacta" "compacta" ) ) "compacta"
F7. PERFILES TUBULARES CUADRADOS Y RECTANGULARES 1. FLUENCIA Mn fy
Mp
Zx 4.69 in
36 ksi
Mn1
0.9 Mn
fy Zx
3
Mn
fy Zx 168.84 kip in
151.956 kip i
2. PANDEO LOCAL DE ALA a ) para secciones compactas, no aplica el estado limite de pandeo local del ala b ) para secciones con alas no compactas
Mn
Mp
( Mp fy Sx)
Mp 168.84 kip in
E
2.9
4
10
ksi
fy
3.57
fy
b
E
t
36 ksi
Sx
t 0.187 in
4 Mp
3.9 in
3
b
2 in
t 0.187 in
Mn if Mp
( Mp fy Sx)
3.57
fy
b
E
4 Mp Mp ( Mp fy Sx)
t
fy
b
3.57
E t
4 Mp 168.84 kip in
Mn2 0. 9 Mn 151.956 kip in Mn1 151.956 kip i
Mu 70.30kg m
if ( Mn1
Mu
"ok"
"no cumple" ) "ok"
DISEÑO POR COMPRESION datos 6.82m Lx
tw
3
A 2.174 10
6.82m Ly
1in
tf
4
1in
m
2
b
Pu
129kg
Pu 0.284 kip
PANDEO local
b t b t
r
elemento esbelto
r
elemento no esbelto
global
k
L
longitudefectiva
r
radiogiro
Ag A 3.37 in
k 1
Lx 6.82m
Ly 6.82m
4in
ry in 1.5214
rx 1.5214in
4
2
if (
b
21.333
t
r
E fy
r 1.4
"per fil es no esbelt o"
39.735
"per fil esbelt o" )
"per fil es no
esbelt o"
E3 ( FB: flexural bucking = pandeo por flexion)
para comparar se toma el mayor de kLy/ry o kLx/rx
k
if k
Lx rx
4.71
E fy
Ly ry
176.485
"pandeo elastico"
Fe
2
E
k Lx rx
Pandeo elástico :
2
k
Lx rx
176.485
"pandeo elastico"
"pandeo inelastico"
9.189 ksi
Fcr 0.877 Fe 8.059 ksi
Pn1 0. 9 Fcr Ag 24.441 kip if ( Pn1
Pu
"ok"
"no cumple" ) "ok"
Pu 0.284 kip
MIEMBROS CON SIMETRIA SIMPLE Y DOBLE SOLICITADOS A FLEXION Y CARGA AXIAL a ) cuando Pr Pc
0. Pr
1
b)
Pr Pc
Pc
8 9
Mry
Mcy
Mrx Mcx
1
0. Pr
2
2Pc
Mry Mcy
Mrx Mcx
1
Pr = resistencia de compresion axial requerida Pc = resistencia de compresion axial disponible Pr = resistencia flexion requerida Pc = resistencia flexion disponible Pc
Pn1 24.441 kip
Mry 0
Mcy
Pr
Mrx Mu
Pu 0.284 ki
6. 1 kip in
Pc
Pr if Pc Pr
Pc
if
Pr
2Pc
8 9
Mn1 151.956 kip in
3.7kg m Pr
if
Mcx
0.2
Mry
Mcy
Mry Mcy
Mrx Mcx
"caso a"
Mrx Mcx
1
"caso b"
1
"ok"
"ok"
"caso b" "no cumple" "ok"
"no cumple" "ok"
0.012
Mrx Mcx
0.04