DISEÑO DE ESTRUCTURA DE ACERO: TIJERAL DE ARCO PARABOLICO I.-Objetivos y Alcances. Alcance: Obtener las informaciones necesarias del diseño de una Estructura de tijeral en Arco Parabólico, con sus medidas perimétricas, su área Techada, perfiles normativo según las NE reglamentarias y la distribución del mercado. Objetivos: El presente análisis tiene como Objetivo desarrollar el diseño de la Estructura de Arco Parabólico ANALISIS DE DISEÑO AISC LRFD – 2010. Usando los perfiles que existen en el medio previa evaluación en el programa SAP 2000 v11.0 y siguiendo las especificaciones de diseño que se indica en las NORMAS internacionales. 1. DATOS GENERALES: Ubicación y Localización: El Techo de Patio de colegio “Santa Cruz”, proyecto del presente trabajo se Ubica en el Callao, provincia constitucional del Callao en el Sector de Bocanegra Etapa V en la Av. Quilca 6. Sobre un suelo de grava arenosa suelta.
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99603642 Calculo y Diseno Techo Parabolico Diseno3
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DISEÑO DE ESTRUCTURA DE ACERO: TIJERAL DE ARCO
PARABOLICO
I.-Objetivos y Alcances.
Alcance: Obtener las informaciones necesarias del diseño de una Estructura de tijeral en Arco Parabólico, con sus medidas perimétricas, su área Techada, perfiles normativo según las NE reglamentarias y la distribución del mercado. Objetivos:
El presente análisis tiene como Objetivo desarrollar el diseño de la Estructura de Arco Parabólico ANALISIS DE DISEÑO AISC LRFD – 2010.
Usando los perfiles que existen en el medio previa evaluación en el programa SAP 2000 v11.0 y siguiendo las especificaciones de diseño que se indica en las NORMAS internacionales.
1. DATOS GENERALES:
Ubicación y Localización: El Techo de Patio de colegio “Santa Cruz”, proyecto del presente
trabajo se Ubica en el Callao, provincia constitucional del Callao en el Sector de Bocanegra Etapa
V en la Av. Quilca 6. Sobre un suelo de grava arenosa suelta.
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2. ESPECIFICACIONES TECNICAS GENERALES:
Para la continuación del proyecto se debe seguir normativas regida por el Estado Peruano
dentro del territorio Nacional, así como su cumplimiento ante cualquier irregularidad se
mencionara de donde procedió la información.
ESPECIFICACIONES TECNICAS
A- CODIGOS Y ESTANDARES UTILIZADOS
B- CARGAS DE DISEÑO
C- CALIDAD DE LOS MATERIALES UTILIZADOS:
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4.0 ACERO DE REFUERZO:
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ESPECIFICACIONES PARA LA EJECUCION Y CONTROL DE CALIDAD PARA
ESTRUCTURAS METALICAS:
Para un maximo aprovechamiento de los materiales, se aceptara hasta un empalme soldado con soldadura de penetracion completa en barras de mas de 6 (seis) metros de longitud.En barras con largo de hasta seis metros, no se aceptaran empalmes. En las viguetas de borde se emplearan empalmes cada tres metros de longitud. Los agujeros para pernos se realizaran con taladros y no se permitirá realizarlos con soplete ni punzones. Las cartelas y planchas en general se cortaran con guillotina ó arco de sierra, no se permitirá el corte con soplete. Las partes y subconjuntos fabricados en taller se cubrirán (previa limpieza y eliminación del oxido superficial) con una mano de zincromato y una mano de anticorrosivo (en colores diferentes) y una mano de esmalte gris. La última mano se aplicara una vez concluido el montaje de la estructura. Este proceso de pintado se aplicara incluso en las superficies que estarán en contacto con placas de unión. Soldaduras: Se utilizara el método de soldadura eléctrica manual, con electrodo fusible revestido, en los encuentros de viguetas, tijerales, cartelas, planchas y perfiles en general. Para la inspección visual de los cordones de soldadura se adoptara el siguiente criterio: A.-PERFILES DESEABLES:
B.-PERFILES ACEPTABLES:
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C.-PERFILES NO ACEPTABLES:
ESPECIFICACIONES ESTRUCTURA DE ACERO:
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CONSIDERACIONES EN EL ANALISIS SISMICO DE DISEÑO
NTE E.030 DISEÑO SISMORRESISTENTE
Artículo 17 Análisis Estático
17.1 Generalidades Este método representa las solicitaciones sísmicas mediante un conjunto de fuerzas horizontales actuando en cada nivel de la edificación. Debe emplearse sólo para edificios sin irregularidades y de baja altura según se establece en el Artículo 14 (14.2).
14.2 Las estructuras clasificadas como regulares según el artículo 10 de no más de 45 m de altura y las estructuras de muros portantes de no más de 15 m de altura, aún cuando sean irregulares, podrán analizarse mediante el procedimiento de fuerzas
estáticas equivalentes del Artículo 17. USAR ANALISIS ESTATICO
El máximo desplazamiento relativo de entrepiso, calculado según el Artículo 16 (16.4), no deberá exceder la fracción de la altura de entrepiso que se indica en la Tabla N° 8.
Tabla N° 8
LIMITES PARA DESPLAZAMIENTO LATERAL DE ENTREPISO Estos límites no son aplicables a naves industriales
Material Predominante ( i / hei )
Concreto Armado 0,007
Acero 0,010
Albañilería 0,005
Madera 0,010
NTE E.060 CONCRETO ARMADO
CAPÍTULO 9 REQUISITOS DE RESISTENCIA Y DE SERVICIO 9.1 GENERALIDADES 9.1.1 Las estructuras y los elementos estructurales deberán diseñarse para obtener en todas sus secciones resistencias de diseño (ФRn) por lo menos iguales a las resistencias requeridas (Ru), calculadas para las cargas y fuerzas amplificadas en las combinaciones que se estipulan en esta Norma. En todas las secciones de los elementos estructurales deberá cumplirse:
9.1.2 Las estructuras y los elementos estructurales deberán cumplir además con todos los demás requisitos de esta Norma, para garantizar un comportamiento adecuado bajo cargas de servicio.
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3. DIMENSIONAMIENTO
CARACTERISTICAS GEOMETRICAS: L = 34.32 m
A = 25.70 m
Altura libre de Tijeral Arco (TECHO): h = L/ (9 ~ 10) = 34.32 / 10 = 3.90 = 3.90 m
Altura de Tijeral Arco (TECHO): h techo ~ L/ 50 h techo = 0.60 m
Espesor de las columnas : BxL= 0.40 X 0.40 m
CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO EN ALTURA:
Según recomendación de diseño se establece dentro del rango de pendientes el siguiente
cuadro:
REGION PENDIENTE TRASLAPE
COSTA NORTE 30 A 35 20 A 25
COSTA CENTRO Y SUR
10 A 15 13 A 16
SIERRA 25 A 30 20 A 25
SELVA 30 A 35 20 A 25
PENDIENTES: 10% Y 14.5% :
Para la cobertura del CANOPI, usaremos un traslape de 14 cm.
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4. DISTRIBUCION DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES EN EL TECHO :
ALTURA DE LAS MONTANTES: H1 = 0.60m
EN EL EJE Y:
Lentre ejes y= 6.024, 5.831, 5.8275, 8.0175
Se obtiene entonces: 6 vigas principales Tenemos una separación de las montantes = 0.60 m
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EN EL EJE X:
Lx= 34.32 m
Tenemos una separación de Los largueros (entre 1.50 y 1.80m).= 1.69m
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SECCIONES DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES
Se muestran las secciones de los elementos principales:
4.1.- Columnas de Concreto:
C1: Sección Cuadrada 45 cm x 45 cm. Acero = 4Ø1” + 4Ø5/8”, 2 estribos Ø 3/8” @ 0.25 m
C2: Sección Cuadrada 20 cm x 20 cm. Acero = 4Ø3/4”, 2 estribos Ø 3/8” @ 0.25 m
C3 Y C4 : Secciones Rectangulares existentes de 34x30 cm y 32x30 cm respectivamente .
Acero = 4Ø3/4”, 2 estribos Ø 3/8” @ 0.25 m
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5. PERFILES Y COBERTURAS METALICAS A USAR:
TIJERAL y VIGA PERIMETRAL:
Brida superior - Brida inferior (L 2 "x 2 " x 3/16” )
P=14.5+14.5*0.55*2= 22.58 kg /m2 de A trib X TIJERAL
Cargas de viento
Tipo 1. Edificaciones poco sensibles a las ráfagas y a los efectos dinámicos del viento, tales como edificios de poca altura o esbeltez y edificaciones cerradas con cobertura capaz de soportar las cargas sin variar su geometría.
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Se toma las siguientes alturas desde el suelo hasta la altura máxima de cada montante,
se asigna un nombre a cada uno de ellas y se reconocen cuál de estos puntos pertenecen
al BARLOVENTO y al SOTAVENTO, teniendo en cuenta que el viento va en la siguiente
dirección:
La velocidad de viento a usar será: Vd=75.km/h
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METRADO DE CARGAS CM, CV, C Viento
PESO DE COBERTURA
COBERTURA Kg/m2 Area m2 PESO Kg Plancha Ondulada Eternit: Perfil 4 3.35 895.5374 3000.1
PESO DEL TIJERAL
ELEMENTO SECCION LONGITUD m PESO Kg/m PESO Kg
MONTANTE L 1 1/2"x 1 1/2" x 1/8 35.40 1.83 64.78
DIAGONAL L 1 1/2"x 1 1/2" x 1/8 46.02 1.83 84.21
BRIDA SUPERIOR L 2 "x 2 " x 3/16 35.2994 3.63 128.14
BRIDA INFERIOR L 2 "x 2 " x 3/16 35.20 3.63 127.76
CELOSILLA L 1 1/2"x 1 1/2" x 1/8 17.70 1.83 32.39
437.28
PESO DEL LARGUERO Y ANGULO
ELEMENTO SECCION LONGITUD m
N° Repeticiones
PESO Kg/m PESO Kg
LARGUERO SUPERIOR 2L 1 1/2"x 1 1/2" x 1/8 25.4 20 3.66 1859.28
Elemento Tijeral Viga y Columna: L 2 1/2"X2 1/2"X3/16"
r = √I/A = 6.86 l = 2.5 in
d = 9 in
A = 0.902 in2
A = 3.608 in2
I = 0.547
S = 0.303 r = 0.778 y = 0.694 Z = 0.545 Xp = Yp = 0.18 Ix = Iy 170.00 L = 6.00 m
L = 19.69 pies
L/r = 34.41
Fe = 241.68 ksi
Pe = 871.97 kips
Pe = 395.88 T
9. RESULTADOS REQUERIDOS POR DISEÑO:
Donde: SY: Sismo direc Y, SX: Sismo direc X COMB34: 0.9D + 1.5Ey COMB31: 0.9D - 1.3W8
Rd= 3/4 x R
δ elastico = Desplazamiento Max Desfavorable en X, Y debido a las CARGAS DE SERVICIO
“Se demuestra que los desplazamientos están dentro de lo permitido por la NORMA E-030 – haciendo uso de las cargas como se
indica en la NORMA E-020; entonces se procederá a continuar con el PROYECTO DE DISEÑO ESTRUCTURAL DEL TECHO
PARABOLICO”
TABLE: Joint Displacements
Joint OutputCase U1max U2max U3 H Desplazam. por sismo Sx Desplazam. por sismo Sy
Text Text M m m M
980 SY 0.0003 0.0129 -0.0016 10.75 0.0002 ≤ 0.01 SI CUMPLE 0.0054 ≤ 0.01 SI CUMPLE
589 SX 0.0025 0.0001 0.0058 9.51 0.0014 ≤ 0.01 SI CUMPLE 0.0001 ≤ 0.01 SI CUMPLE
262 COMB34 -0.0001 0.0170 -0.0017 10.15 0.0001 ≤ 0.01 SI CUMPLE 0.0075 ≤ 0.01 SI CUMPLE
980 COMB34 0.0008 0.0194 -0.0065 10.75 0.0004 ≤ 0.01 SI CUMPLE 0.0081 ≤ 0.01 SI CUMPLE
245 COMB31 -0.0110 -0.0010 0.0380 9.81 0.0059 ≤ 0.01 SI CUMPLE 0.0005 ≤ 0.01 SI CUMPLE
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OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
Según la el ANALISIS DE DISEÑO AISC LRFD – 93 en el Programa SAP2000 v14.2 nos indica que los perfiles empleados son favorables y que cumplirán para la estructura.
Se crearon las Cargas de Viento tanto exteriores como interiores (salen a través del Barlovento y el Sotavento) y se colocarán las 43 Combinaciones de las Cargas.
Las cargas de viento fueron divididas en 8: VIENTO1, VIENTO2,…, VIENTO8. A su vez cada carga tenía cargas internas y externas. Estas cargas salieron del Excel en el cual se analizaban las cargas de viento que son el Barlovento y el Sotavento.
Luego de terminar de Diseñar la estructura se puede observar que el TIJERAL DE ARCO PARABOLICO se deforma en dirección de sismo Y, pero dentro de los rangos de desplazamientos permitidos por la Norma E 030 Sismoresistente
BIBLIOGRAFIA Reglamento Nacional de Edificaciones Norma Técnica E-020
Reglamento Nacional de Edificaciones Norma Técnica E-030
Reglamento Nacional de Edificaciones Norma Técnica E-070
Reglamento Nacional de Edificaciones Norma Técnica E-060
Manual de PERFILES ESTRUCTURALES- Tablas de Propiedades -Precor.