INFORME N 01 ( Presentacin 04 de Febrero 2008)
MEMORIA DE CALCULO DE ESTRUCTURAS- TECHO METALICO EN PATIO
PROYECTO :MEJORAMIENTO DE IE N 014 MARIA DEL CISNE EN EL SECTOR LA
CRUCETAUBICACION:PROVINCIA DE TAMBOGRANDE - DEPARTAMENTO
PIURAESPECIALISTA : ING. JUDITH E. VALLEJOS CASTRO
I. DESCRIPCIN GENERAL DEL PROYECTO
Las Instituciones educativas, en intervencin, se encuentra
ubicada en la localidad de la Cruceta, Provincia de Tambogrande y
Departamento Piura., conforme los planos de localizacin y ubicacin
del Proyecto.Las edificaciones han sido estructuradas y diseadas de
manera tal de lograr un buen comportamiento frente a los sismos,
siguiendo los lineamientos establecidos en las Normas Tcnicas de
Edificacin del Reglamento Nacional de Construcciones vigente:
E.020, E.030, E.060 y E.090.II. PARMETROS DE DISEO ADOPTADOS
Concreto armado: f`c = 210 kg/cm2 (en toda la estructura).
Acero
: fy = 4,200 kg/cm2
Albailera
: Clase IV
Cemento
: Tipo MS y Tipo I
Sobrecargas (de acuerdo a ambientes segn propuesta
arquitectnica):
En techos de cobertura metlica: 30 kg/m2
Pesos para cargas muertas:
Concreto Armado
: 2,400 kg/m3.
Concreto Ciclpeo
: 2,300 Kg/m3.
Piso Terminado
: 100 Kg/m2.
Albailera
: 1,800 Kg/m3.
III. PREDIMENSIONAMIENTO DEL SISTEMA ESTRUCTURAL
Despus de haber fijado la forma, ubicacin y distribucin de los
elementos estructurales, teniendo en cuenta la propuesta
arquitectnica, es necesario partir inicialmente de dimensiones que
se acerquen lo ms posible a las dimensiones finales requeridas por
el diseo.
Un buen pre dimensionamiento nos evitar sucesivos anlisis, como
de diseo, hasta que las dimensiones satisfagan los requerimientos
de las normas de diseo.Existen muchos criterios para pre
dimensionar los elementos estructurales, unos ms empricos que otros
pero finalmente la experiencia y el buen criterio primaran en la
eleccin de algunos criterios. Los criterios que asumiremos en
adelante sern tratando de cumplir los requerimientos del Reglamento
Nacional de Edificaciones en sus captulos E.020, E.030, E.050,
E.060 y E.090.
IV. ESTRUCTURACION FINAL
La estructuracin final cumple con todos los requisitos de
continuidad, ductilidad, rigidez lateral, as mismo los elementos
estructurales cumplen satisfactoriamente las secciones propuestas
para su posterior anlisis estructural, en el proceso de anlisis se
ha ido mejorando el modelo a analizar.
Para estructuras de Concreto Armado, el desarrollo del presente
trabajo se basa en las siguientes normas y reglamentos:
Norma Tcnica de Edificacin de Cargas E.020
Norma Tcnica de Diseo Sismorresistente E.030
Norma Tcnica de Suelos y Cimentacin E.050
Norma Tcnica de Edificacin de Concreto Armado E.060
Norma Tcnica de Estructuras Metlicas E-090
V. CARGAS DE DISEOEl anlisis de los elementos estructurales se
ha realizado con las siguientes cargas:
Carga Permanente o Muerta (D), que incluye el peso propio de la
estructura.
Carga Viva (L), que incluye la sobrecarga de diseo segn la Norma
E.020.Carga de Sismo (E), que consiste en establecer las fuerzas
horizontales que actuaran en la edificacin, de acuerdo a los
parmetros establecidos en las Normas Peruanas de Estructuras Norma
E-30.VI. COMBINACIONES DE CARGA
Para Estructuras metlicas:
La norma E-090 nos da no solo las combinaciones necesarias sino
tambin los factores de amplificacin (resistencia requerida por
cargas ltimas) estas son:
1.40 D1.2 D + 0.5 Lr1.2 D + 1.6 Lr + 0.8 W
1.2 D + 1.3 W + 0.5 LrPara Estructuras de concreto:
La norma E-060 nos da no solo las combinaciones necesarias sino
tambin los factores de amplificacin (resistencia requerida por
cargas ltimas) estas son:
1.4 D + 1.7L
1.25 (D + L) + E
1.25 (D + L) E0.9 D + E0.9 D - EVII. METRADO DE CARGASCARGA
MUERTAPara el diseo de este proyecto se adopt lo establecido segn
la norma E-020 del RNE que nos proporciona los pesos unitarios para
calcular la carga muerta.CARGA VIVA
La carga de piso que se va a aplicar a un rea determinada de una
edificacin depende de su pretendida utilizacin u ocupacin. La norma
E020 nos da cargas distribuidas a considerar (por ejemplo tenemos:
500 kg/m2 para patios, etc.) tomando como mnimo la de azoteas (30
kg/m2) debido a que no es una estructura tipo edificacin donde se
congregar reunin de personas.
ANLISIS SSMICO
La Institucion Educativa en estudio se encuentra en la
denominada Zona 3 del mapa de Zonificacin Ssmica del Per, siendo
los parmetros de diseo sismo resistente los siguientes:
Factor de zona
Z = 0.40
Factor de uso e importancia
U = 1.30 (Edificacin tipo B)
Factor de suelo
S = 1.40
Factor de reduccin
Rx = 8 (Columnas de concreto)
Para el clculo del factor de amplificacin ssmica se ha
considerado como factor que define la plataforma del espectro para
este tipo de suelo: Tp=0.9s.
El anlisis ssmico ha considerado las caractersticas dinmicas de
la estructura y sus resultados han sido combinados segn el mtodo
indicado en la NTE-030.VIII. ANALISIS ESTRUCTURALMODELO
MATEMATICOEl modelo matemtico de una estructura consiste en un
sistema tridimensional de elementos verticales y horizontales
(elementos en flexo compresin), que tienen como condiciones de
borde un sistema apoyado. Se ha utilizado el programa SAP2000 v.15
para el modelamiento matemtico de la estructuras.ANLISIS
ESTRUCTURAL
Para cada elemento de todo el sistema estructural se diseado de
acuerdo al Reglamento de construcciones, para el diseo de vigas,
columnas, espaciamiento de estribos, etc. Segn los siguientes
cuadros de calculo que se muestra, correspondiente a cada
ambiente.
VIII.1ZONA DE PLATAFORMA DEPORTIVACODIGOS Y ESTANDARES PARA EL
DISEO DE COBERTURA METALICA
-Reglamento Nacional De Edificaciones (RNE)
-Norma Peruana de cargas (E-020)
-Norma Peruana De Estructuras Metlicas (E-090)
-Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI
-318-02).
-AISC Specification for Structural Steel Buildings Allowable
Stress Design ASD 1989
-UBC Uniform Building Code 1997
-International Building Code (IBC 2000)
-American Institute of Steel Construction: Manual ASD 89
ESPECIFICACIONES
-Velocidad de diseo de viento:
80 km/h
-Sobrecarga (S/C):
30 kg/m2 (techo con cobertura liviana)CARGASI.- Anlisis por
carga vertical o de servicio
-Carga viva
-Carga muerta
II.- Anlisis de Viento
NivelCargastn/m2
Primero (Tpico)9.1. CMVariable (Depender del Metrado de
Cargas)
9.2. CV0.30
DESCRIPCIN DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES:
Tijeral Principal:
Viguetas:
Cobertura con plancha de flexiforte, ver catalogo
fabricante.
CARGA DINAMICAS PUNTUALES EN LA ESTRUCTURACargas Muerta:cargas
sobre estructura metlica (peso de cobertura aprox. +
luminarias)
Wd=10 kg/m2Carga Viva reducida:30 Kg/m2
Wlr=30.00 kg/m2Carga de viento:
Se calcula segn la expresin: Ph= 0.005.c.V2 (kg/m2)
Velocidad de diseo: 80 km/h (Ver mapa elico- Zona: Piura)
Angulo de inclinacin de superficie ():18.63 (Promedio)
Determinacin de factor de forma
C:DESCRIPCIONBARLOVENTOSOTAVENTO
Arcos+0.8-0.5
Determinacin de cargas de presin y succin Ph (Kg/m2):
DESCRIPCIONPresinSuccin
Barlovento
Sotavento25.60-16.00
ESTRUCTURACION
Especificaciones materiales empleados:
ACERO :Arcos metalicos:Fy = Fu =36 KSI58 KSIc =u =7.85
Tn/m3,0.30Ec =2,000,000 Kg/cm2
corrugado:Fy =4200 Kg/cm2,c =7.85 Tn/m3,Ec =2,100,000 Kg/cm2
SOLDADURA:Electrodos:Fexx =60 KSI (E70 XX - AWS, para acero
liso)(en varillas)
COBERTURA:Fexx = Pu =70 KSI (E70 XX - AWS, para acero
corrug.)8.50 kg/m2 (Calaminon curvo CU-6; catalogo fabricante)
ARCOS METALICOS: El tipo de miembros estructurales empleados son
varillas de acero liso y corrugado, con las siguientes
caractersticas:NroDiametro ()PesoAreaPerimetro
Barra #pulg.cmKg/mcm2cm
2 1/40.63500.24830.31671.99
3 3/80.95250.55860.71262.99
4 1/21.27000.99311.26683.99
5 5/81.58751.55181.97934.99
6 3/41.90502.23462.85025.98
7 7/82.22253.04153.87956.98
81 2.54003.97265.06717.98
Diseo del arco metlico (modelo bidimensional):
MODELAMIENTO EN SAP2000 V.15.0DE LA ESTRUCTURA PLANA
RETICULAR
CARGAS EN ESTRUCTURA
CARGAS DE SERVICIO EN VIGUETAS
Wd=10.00kg/m2(Asumido)
Wlr=30.00kg/m2
Datos:
S =Separacion entre viguetas=1.00
CARGA MUERTA (PD) : PD=Wd (S) en Kg/m=10.00
CARGA VIVA (PL) : PL=Wlr (S) en Kg/m=30.00
CARGAS EN ARCO METALICO
prom=20.5grados
GLBX-XY-Y
Ph=25.68.9723.98PRESION
-16.0-5.60-14.99SUCCION
Datos:
A =Ancho Tributario entre eje de arcos=5.04
B =Ancho Tributario considerado en brida superior=0.40
n=Numero de nodos en brida superior considerados=1.00
CARGA MUERTA (PD) : PD=Wd (A) (B)/n=20.16
CARGA VIVA (PL) : PL=Wlr (A) (B)/n=60.48
CARGA DE VIENTO (PW) : PW=Ph (A) (B)/n
PWx= PH (SEN )
PWz= PH (COS )
BARLOVENTO (PRESION)
PWx=18.07
PWz=48.34
SOTAVENTO (SUCCION)
PWx=-11.30
PWz=-30.21
CARGA MUERTA (D)
CARGA VIVA AZOTEA (Lr)
CARGA VIENTO (W)
Combinaciones de Carga
DESPLAZAMIENTO POR ACCION DEL VIENTO EN ESTRUCTURA
RETICULADA
RESULTANTE DE CARGA AXIAL
DESPLAZAMIENTO DE LA ESTRUCTURA POR SISMO
VERIFICACION DE DESPLAZAMIENTOS
SISMO X/h 0.007
R =8
PISOH(M)D(M)D CORR(M)DESP.DESP/HMAX. PERM.VERIF
160.0044000.02640.02640.004400.007SI CUMPLE
DISEO DE MIEMBROS EN TENSION
ELEMENTO:CABLE TEMPLADOR
Pu=3777.53kg
Fy=2530Kg/cm2
=0.90(traccion)
L560.00cm
Ag(min)=Pu/(.FY)Ag(min)=1.66cm2
Cable=5/8"Ag=1.98cm2
r=0.4
Ag>Ag(min)?Ok
Carga resistente:
Fu=4080Kg/cm2
=0.75
U=0.85
Pnr=.Ag.U.FuPnr=5149.98Kg
Pnr>Pu?Ok
DISEO DE MIEMBROS EN TENSION
ELEMENTO:CABLE COLGADOR
Pu=20.00kg
Fy=2530Kg/cm2
=0.90(traccion)
L300.00cm
Ag(min)=Pu/(.FY)Ag(min)=0.01cm2
Cable=3/8"Ag=0.7cm2
r=0.24
Ag>Ag(min)?Ok
Carga resistente:
Fu=4080Kg/cm2
=0.75
U=0.85
Pnr=.Ag.U.FuPnr=1820.7Kg
Pnr>Pu?Ok
DISEO DE MIEMBROS EN TENSION
ELEMENTO:DIAGONAL EN TRACCION
Pu=1700.00kg
Fy=2530Kg/cm2
=0.90(traccion)
L50.00cm
Ag(min)=Pu/(.FY)Ag(min)=0.75cm2
Cable=1/2"Ag=1.27cm2
r=0.32
Ag>Ag(min)?Ok
Carga resistente:
Fu=4080Kg/cm2
=0.75
U=0.85
Pnr=.Ag.U.FuPnr=3303.27Kg
Pnr>Pu?Ok
Verificacion de esbeltez
=K.L/r=156.25
K=1
Pu?Ok
Bloque de corte
b (cms)=75.00(longitud del bloque de corte)
s (cms)=5.00(ancho del bloque de corte)
n=4(# de anclajes en direccion longitudinal de plancha)
# bloques=2(# de bloques de corte que se forman en plancha)
Avg=area total en corte = b.tAvg (cm2)=47.63
Ans=area neta en corte =t(b-(n-1/2)(D+h))Ans (cm2)=43.74
Atg=area total en traccion=s.tAtg (cm2)=3.18
Ant=area neta en traccion= t(s-1/2(d+h))Ant (cm2)=2.62
Caso 1) Fractura de traccion + Fluencia de corte
.Pbc=0.75.#.(Fu.Ant+0.60Fy.Avg)
.Pbc=124479.99Kg
Caso 2) Fractura de corte + Fluencia de traccion
.Pbc=0.75.#.(0.60Fu.Ans+Fy.Atg)
.Pbc=172676.94Kg
Controla:
Caso 2) Fractura de corte + Fluencia de traccion
.Pbc=172676.94kgs
.Pbc> Pu?Ok
Resistencia de bloque de corte adecuada
Resistencia de Diseo de los pernos:
Fbu=8430Kg/cm2(Para pernos A325)
Corte:.Rn=0.65.#.Ap.(0.60.Fbu).Rn (kgs)=13014.86
Aplastamiento : .Rn=0.75 x 2.40.Fu.D.t.Rn (kgs)=7403.21
Gobierna:
.Rn (kgs)=7403.21
Numero de pernos:Np=Pu/.Rn Np=0.51
Asumimos Np=8
Distancia de la ultima linea de pernos al borde
L (cms) >1.94Asumimos Ld (cms)=10
Ld>L?Ok
DISEO DE UNIONES
ELEMENTO:CARTELAS (C /ELEMENTO SOLDADO)
Pu=1984.00kg(Max. Esfuerzo axial en arco)
Fy=2530Kg/cm2
Fu=4080Kg/cm2
=0.90(traccion)
Asumimos "t" plancha= 1/4pulg
Bloque de corte
b1 (cms)=15.00(longitud mayor del bloque de corte)
b2 (cms)=15.00(longitud menor del bloque de corte)
s (cms)=5.08(ancho del bloque de corte)
Avg=area total en corte = (b1+b2).tAvg (cm2)=19.05
Ans=area neta en corte = AvgAns (cm2)=19.05
Atg=area total en traccion=s.tAtg (cm2)=3.23
Ant=area neta en traccion= AtgAnt (cm2)=3.23
Caso 1) Fractura de traccion + Fluencia de corte
.Pbc=0.75.(Fu.Ant+0.60Fy.Avg)
.Pbc=31559.37Kg
Caso 2) Fractura de corte + Fluencia de traccion
.Pbc=0.75.(0.60Fu.Ans+Fy.Atg)
.Pbc=41096.76Kg
Controla:
Caso 2) Fractura de corte + Fluencia de traccion
.Pbc=41096.76kgs
.Pbc> Pu?Ok
Resistencia de bloque de corte adecuada
IX. OBSERVACIONES
La presentememoria de clculo es vlida solo para este proyecto
titulado: MEJORAMIENTO DE IE N 014 MARIA DEL CISNE EN EL SECTOR LA
CRUCETAX. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
La presente memoria de clculo es el resumen de diseo de los
elementos estructurales que han sido plasmados en los planos de
estructuras, se ha tomado como muestra algunos mdulos
representativos del proyecto en estudio para lo cual se ha asumido
que las dems estructuras cumplen con los requerimientos de
diseo.
El diseo estructural est en funcin a los parmetros dados en los
estudios de suelos, por lo tanto cualquier mal resultado o falla en
dicho estudio no hace responsable al clculo estructural.El diseo
estructural ha sido elaborado para la condicin ms desfavorable en
lo que refiere a parte ssmica, por lo tanto se debe reforzar los
elementos estructurales tal como se ha indicado en el diseo
alcanzado en los planos y sustentados por la presente memoria de
clculo.En caso de que la profundidad de excavacin supere los 1.50 m
de longitud se debe entibar la excavacin como medida de seguridad
de las personas que laboran en el rea, caso contrario se debe
recurrir a la correspondiente norma E.050 (suelos) del Reglamento
Nacional de Edificaciones para las correspondientes consultas.
Se debe seguir en lo posible con lo especificado en los planos,
debindose respetar todas las indicaciones y recomendaciones que se
indican en el estudio de suelos, en especial las profundidades de
cimentacin y el mejoramiento del terreno como se indica.Cualquier
cambio de materiales, as como la geometra de los materiales,
variara la contemplacin original del proyectista planteados en el
proyecto, invalidando los clculos asumidos para la conformacin de
este y por lo tanto deslindando responsabilidades por cualquier
cambio efectuado sin previa consulta al proyectista.
Se alcanza la siguiente memoria de clculo en fsico que consta de
23 pginas, para que sea revisada y aprobada por el profesional
correspondiente.