Proyecto Final Hiperestticas III CIV-346
Proyecto Final Hiperestticas III CIV-346Contenido
Parte I: MEMORIA DE CLCULO31.DATOS GENERALES DEL PROYECTO42.JUSTIFICACIN DE LA SOLUCIN ESTRUCTURAL ADOPTADA42.1.Cimentacin42.2.Mtodo de Clculo42.2.1.Combinaciones de cargas42.2.2.Hormign Armado52.2.3.Estructura metlica52.3.Clculos por ordenador53.CARACTERSTICAS DE LOS MATERIALES A USAR53.1.HORMIGN ARMADO53.1.1.Hormigones53.1.2.Acero63.2.Lmites de deformacin6PARTE 2: ACCIONES ADOPTADAS EN EL CLCULO74.ACCIONES GRAVITACIONALES84.1.Cargas superficiales84.1.1.Pesos Propios84.1.2.Sobrecarga de uso84.1.3.Sobrecarga de granizo85.ACCIONES DEL VIENTO85.1.Altura de coronacin de la estructura85.2.Situacin de la estructura95.3.Presin dinmica del viento95.4.Resumen de las cargas dispuestas en cada larguero10PARTE 3: ANALISIS ESTRUCTURAL126.Estructura de hormign armado136.1.Planillas y Diagrama de Fuerzas Normales136.2.Planillas y Diagramas de Fuerzas Cortantes156.3.Planillas y Diagrama de Momentos Flectores176.4.Otros197.Estructura Metlica197.1.Planillas y Diagrama de Fuerzas Normales197.2.Planillas y Diagramas de Fuerzas Cortantes277.3.Planillas y Diagrama de Momentos Flectores29PARTE 4: DISEO ESTRUCTURAL318.Diseo de la Estructura de Hormign Armado329.Diseo de la Estructura Metlica33PARTE 5: PLANOS3710.Planos Arquitectnicos3810.1.Vistas en planta3810.2.Vistas en elevacin (detalle fachadas)3810.3.Cortes de seccin (transversal y longitudinal)3810.4.Detalle de la cubierta3810.5.Vista Isomtrica3810.6.Otros3811.Planos Estructurales3811.1.Estructura de Hormign Armado3811.1.1.Armadura de Fundaciones3811.1.2.Armadura de Columnas3811.2.Estructura Metlica3811.2.1.Secciones empleadas3811.2.2.Detalle de las uniones38
Parte I: MEMORIA DE CLCULO
1. DATOS GENERALES DEL PROYECTO
UsoSe usara como cubierta para el campo deportivo de una escuela
ClimaLa regin posee un clima relativamente clido, con presencia de vientos relativamente fuertes DiseoSe proceder al estructurado y diseo de la armadura con elementos metlicos y perfiles conformados en frio, contando con columnas y zapatas de hormign armado
UBICACINSANTA CRUZ-BOLIVIASAN JULIAN
2. JUSTIFICACIN DE LA SOLUCIN ESTRUCTURAL ADOPTADACimentacinPara la cimentacin se usaron zapatas aisladas cuadras debido a la calidad portante del Terreno Local (Grava mal graduada) Mtodo de Clculo2.1.1. Combinaciones de cargas1. 1.4D2. 1.2D + 1.6L + 0.5(Lr or S or R)3. 1.2D + 1.6(Lr or S or R) + (L or 0.5W)4. 1.2D + 1.0W + L + 0.5(Lr or S or R)5. 1.2D + 1.0E + L + 0.2S6. 0.9D + 1.0W7. 0.9D + 1.0E2.1.2. Hormign ArmadoPara el Hormign Armado se usaran las normas
ACI ( American Concrete Institute)
Tanto como para el clculo de las dimensiones tentativas del mismo como sus cuantas y dems comprobaciones que aseguren un ptimo funcionamiento.2.1.3. Estructura metlicaPara la estructura metlica se usaran las normas AISC (American Institute of Steel Construction)Utilizando el mtodo LRFD tanto para la comprobacin de los diferentes elementos, como de sus tipos de uniones.Clculos por ordenadorEl modelado y el cargado se realizaran en un paquete informtico el cual usara el mtodo de los elementos finitos para calcular las diferentes solicitaciones de la estructura, se usara el programa SAP 2000 v15.0.0
3. CARACTERSTICAS DE LOS MATERIALES A USARHORMIGN ARMADO3.1.1. HormigonesSe usara un hormign con las siguientes caractersticas -Resistencia Fc= 21 MPa (3046 psi)-Mdulo de Elasticidad (E) : 2000,000 Kg/cm2-Mdulo de Poisson (u) : 0.30
Acero Corrugado:
Fy = 4200 Kg/cm2, c = 7.85 Tn/m3, Ec = 2,100,000 Kg/cm23.1.2. AceroACERO:
-Arcos metlicos: Fy = 227 Mpa c = 7.85 Tn/m3, Ec = 2,000,000 Kg/cm2Fu = 331 Mpau = 0.30
SOLDADURA:
Electrodos: Fexx = 60 KSI (E70 XX - AWS, para acero liso) (en varillas)Fexx = 70 KSI (E70 XX - AWS, para acero corrugado.)
COBERTURA: Pu = 8.50 kg/m2 (Calaminon curvo N 28)Lmites de deformacinLa deformacin mxima permitida de la estructura sea de 2.5 mm para prever la seguridad y el buen funcionamiento de la estructura
PARTE 2: ACCIONES ADOPTADAS EN EL CLCULO
4. ACCIONES GRAVITACIONALES
Cargas permanentes (gravitacionales): son las que, con la estructura en funcionamiento, actan en todo momento y son constantes en posicin y magnitud.Se distinguen, entre ellas, el peso propio del elemento resistente, por un lado, y las cargas muertas que gravitan sobre dicho elemento, por otro.
Cargas gravitacionales: debidas a la accin de la gravedad sobre los diferentes elementos que componen la estructura, es decir el peso de estos elementos, y se incluye aquellos elementos que se mueven en la estructura.Cargas superficialesSon aquellas que actuaran sobre la superficie de la calamina, como ser el de granizo, lluvia, viento entre otras como as tambin el peso propio de los elementos4.1.1. Pesos PropiosLos pesos propios son Hormign armado= 2400 kg/m3 Acero estructural = 7850 kg/m3 Calamina N28 = 8.50 kg/m2 CA 150 x 50 x 15 x 3 (mm) = 6.13 Kg/m4.1.2. Sobrecarga de usoEl valor de Carga Viva empleada es de 30 kg/m2 estipulado en la norma esta carga toma en cuenta las acciones de la lluvia, el peso de los obreros en caso de reparaciones y otros factores extras que podran incidir en la estructura4.1.3. Sobrecarga de granizoSe usara un peso del granizo de S= 90 kg/m2 tomndose en cuenta un peso especfico del granizo de 900 kg/m3 y una altura de granizo de 10 cm
5. ACCIONES DEL VIENTOAltura de coronacin de la estructuraLa altura del Techo Metlico existente es 6.76 m en el cielo raso, y 10.6 m en la cumbrera, con un nivel de techo de +10.00m sobre la va pblica.Situacin de la estructuraLa estructura al estar en una zona plana deber soportar fuertes cantidades de viento usando la norma ASCE 7-10 Determnanos: Factor de importancia I con un valor de 0.87 Tipo de exposicin B Velocidad del viento V= 120 km/hPresin dinmica del vientoTenemos una velocidad de 120 km/h lo que equivalen a 74.57 mphUsando la tabla 28.6-1 de la ASCE 7-10Determinamos para una exposicin del tipo 1 o A y para una inclinacin de la cubierta de 18
Presiones en
G=-10.84 psfequivalen a -51,95 kg/m2H=-8.27 psfequivalen a -39,61 kg/m2
Como se observa ambas presiones son de succin lo cual vendra a perjudicar a la estructura disminuyendo los valores de las fuerzas al contrarrestar muchas de las mismas.
Resumen de las cargas dispuestas en cada largueroAnlisis de cargas sobre los largueros
AleroCentroPunta
Larguero tipo123
Longitud28.00 m28.00 m28.00 m
ancho0.66 m1.32 m1.16 m
Area18.48 m236.96 m232.48 m2
Cargas
Calamina8.50 kg/m28.50 kg/m28.50 kg/m2
Viva30.00 kg/m230.00 kg/m230.00 kg/m2
Granizo90.00 kg/m290.00 kg/m290.00 kg/m2
VientoBarlovento-51.95 kg/m2-51.95 kg/m2-51.95 kg/m2
Sotavento-39.61 kg/m2-39.61 kg/m2-39.61 kg/m2
Carga muertaCalamina5.61 kg/m11.22 kg/m9.86 kg/m
Carga viva19.80 kg/m39.60 kg/m34.80 kg/m
Granizo59.40 kg/m118.80 kg/m104.40 kg/m
VientoBarlovento
Y-32.61 kg/m-65.22 kg/m-57.31 kg/m
X-10.60 kg/m-21.19 kg/m-18.62 kg/m
Sotavento
Y-24.86 kg/m-49.73 kg/m-43.70 kg/m
X-8.08 kg/m-16.16 kg/m-14.20 kg/m
PARTE 3: ANALISIS ESTRUCTURAL
6. Estructura de hormign armado
La estructura posee una disposicin de columnas de hormign armado de una seccin 45x45cm con un total de 14 columnas y cada una de ellas de una altura de 3.45 mPlanillas y Diagrama de Fuerzas Normales
PrticoElementoCombinacinTipo de valorFuerza axial (KN)
1377Envolvente generalMax-36.289
377Envolvente generalMin-63.263
380Envolvente generalMax-35.619
380Envolvente generalMin-63.573
2763Envolvente generalMax-51.249
763Envolvente generalMin-111.362
766Envolvente generalMax-48.238
766Envolvente generalMin-110.987
31149Envolvente generalMax-51.321
1149Envolvente generalMin-111.211
1152Envolvente generalMax-48.805
1152Envolvente generalMin-111.548
41535Envolvente generalMax-51.53
1535Envolvente generalMin-111.842
1538Envolvente generalMax-48.928
1538Envolvente generalMin-111.835
51921Envolvente generalMax-51.321
1921Envolvente generalMin-111.211
1924Envolvente generalMax-48.805
1924Envolvente generalMin-111.548
62307Envolvente generalMax-51.249
2307Envolvente generalMin-111.362
2310Envolvente generalMax-48.238
2310Envolvente generalMin-110.987
72693Envolvente generalMax-36.289
2693Envolvente generalMin-63.263
2696Envolvente generalMax-35.619
2696Envolvente generalMin-63.573
Diagrama de normales (KN)
Planillas y Diagramas de Fuerzas CortantesPrticoElementoCombinacinTipo de valorCortante (KN)
1377Envolvente generalMax-10.281
377Envolvente generalMin-30.12
380Envolvente generalMax30.271
380Envolvente generalMin11.948
2763Envolvente generalMax-18.435
763Envolvente generalMin-57.84
766Envolvente generalMax57.699
766Envolvente generalMin20.409
31149Envolvente generalMax-19.663
1149Envolvente generalMin-61.768
1152Envolvente generalMax61.762
1152Envolvente generalMin21.938
41535Envolvente generalMax-19.534
1535Envolvente generalMin-61.361
1538Envolvente generalMax61.35
1538Envolvente generalMin21.891
51921Envolvente generalMax-19.663
1921Envolvente generalMin-61.768
1924Envolvente generalMax61.762
1924Envolvente generalMin21.938
62307Envolvente generalMax-18.435
2307Envolvente generalMin-57.84
2310Envolvente generalMax57.699
2310Envolvente generalMin20.409
72693Envolvente generalMax-10.281
2693Envolvente generalMin-30.12
2696Envolvente generalMax30.271
2696Envolvente generalMin11.948
Diagrama de cortantes (KN)
Planillas y Diagrama de Momentos FlectoresPrticoElementoCombinacinTipo de valorMomento z (kn-m)
1377Envolvente generalMax105.6069
377Envolvente generalMin35.7608
380Envolvente generalMax-41.908
380Envolvente generalMin-105.5977
2763Envolvente generalMax202.6453
763Envolvente generalMin64.147
766Envolvente generalMax-71.5321
766Envolvente generalMin-201.1487
31149Envolvente generalMax216.5134
1149Envolvente generalMin68.4341
1152Envolvente generalMax-76.9128
1152Envolvente generalMin-215.3744
41535Envolvente generalMax215.0834
1535Envolvente generalMin67.9761
1538Envolvente generalMax-76.7513
1538Envolvente generalMin-213.9409
51921Envolvente generalMax216.5134
1921Envolvente generalMin68.4341
1924Envolvente generalMax-76.9128
1924Envolvente generalMin-215.3744
62307Envolvente generalMax202.6453
2307Envolvente generalMin64.147
2310Envolvente generalMax-71.5321
2310Envolvente generalMin-201.1487
72693Envolvente generalMax105.6066
2693Envolvente generalMin35.7606
2696Envolvente generalMax-41.9082
2696Envolvente generalMin-105.598
Diagrama de momentos (KN-m)
OtrosReacciones en los apoyosLado derecho
Lado izquierdo
7. Estructura Metlica
Planillas y Diagrama de Fuerzas NormalesPara los tirantes tenemosElementoCasoNormales de diseo
3534Envolvente general311.526
3778Envolvente general-401.818
Para las celosasElementoCasoNormales de diseo
3521Envolvente general98.29
3777Envolvente general-123.22
Para los tirantes tenemosElementoValorNormal (KN)
2703MAX0.881
MIN0.174
2704MAX0.788
MIN0.143
2705MAX-0.157
MIN-1.014
2706MAX-0.294
MIN-1.132
2707MAX-0.046
MIN-0.249
2708MAX0.024
MIN0.003672
2709MAX-0.004222
MIN-0.019
2710MAX0.005875
MIN0.001758
2711MAX0.00432
MIN-0.001708
2712MAX0.008554
MIN-0.0003553
2713MAX0.033
MIN0.00689
2714MAX-0.017
MIN-0.085
2715MAX0.479
MIN0.08
2716MAX0.077
MIN-0.238
2717MAX0.024
MIN-0.017
2718MAX-0.001275
MIN-0.016
2719MAX0.005484
MIN0.0006684
2720MAX0.003969
MIN0.001187
2721MAX0.008536
MIN0.0009497
2722MAX0.033
MIN0.007465
2723MAX-0.013
MIN-0.084
2724MAX0.483
MIN0.089
Planillas y Diagramas de Fuerzas Cortantes ElementoValorCortante (KN)
2703MAX2.524
MIN-2.524
2704MAX2.572
MIN-2.572
2705MAX4.171
MIN-4.171
2706MAX4.172
MIN-4.172
2707MAX4.895
MIN-4.895
2708MAX4.862
MIN-4.862
2709MAX4.757
MIN-4.757
2710MAX4.62
MIN-4.62
2711MAX4.482
MIN-4.482
2712MAX4.506
MIN-4.506
2713MAX4.576
MIN-4.576
2714MAX4.613
MIN-4.613
2715MAX4.624
MIN-4.624
2716MAX4.94
MIN-4.94
2717MAX4.901
MIN-4.901
2718MAX4.79
MIN-4.79
2719MAX4.647
MIN-4.647
2720MAX4.504
MIN-4.504
2721MAX4.495
MIN-4.495
2722MAX4.57
MIN-4.57
2723MAX4.61
MIN-4.61
2724MAX4.623
MIN-4.623
Para los largeros
Planillas y Diagrama de Momentos FlectoresLargueros
PARTE 4: DISEO ESTRUCTURAL
8. Diseo de la Estructura de Hormign Armado
El programa determina que necesitamos 36.275 cm^2 de acero para nuestra columna por lo tanto usaremos8 dimetros de 25 mm A= 39.27 cm^2
9. Diseo de la Estructura Metlica
Para los tirantes
El error en rojo sale debido a la presencia de momentos al cargar la estructura en 3 dimensiones y no liberarla de sus momentos Como se observa la seccin escogido es exacta para soportar la cargaCelosasPara las celosas se usaran 2 secciones L 30x30*4mmDISENO A TENSION CON CONEXION SOLDADA
ACERO ST
FUERZA A TENSION 964.32 Kg= 98.30KNFy =227.00Mpa =22.7KN/cm2
Fu =331.00Mpa =33.1KN/cm2
Fxx=413.33Mpa =41.333KN/cm2
a) Por Fluencia
Tu = *Fy*Ag =0.9
Ag = Tn/*FyAg =4.81cm2
De tablas 2 L 30 x 30 x 3Ag =4.28cm2x =0.89cm
b) Por Rotura
Tu = *Fu*Ae = 0.6
Tu = *Fu*AeTu =102KN>= 98.30KNKN
Area efectivaAe = Ag=0.82
c) Resist. de la conexin
SOLDADURA DE FILETE
Soldadura transversalt =0.30cmL =5.0cm
Pn = t*L*Fu =0.6
Pn = 0.3cm*2cm*33.1KN=49.65KN
Pu = 35.748KN
SOLDADURA DE RANURA BISELADAt =0.30cmL =6.0cm
Soldadura longitudinal
Pn = 0.75*t*L*Fu =0.55
Pn = 0.75*0.2*9*33.1=44.69KN
Pu =31.95KN
como son dos cordones de soldadura
2Pu=63.90KN
SUPERPONIENDO LAS FUERZAS
Pu =35.75+63.9
Pu =99.65KN>98.3KN
RESISTENCIAS AL CORTE POR LA SOLDADURAt =0.30cmL =17.0cm
Pu =0.6*0.75*tw*L*Fxx
Pu =0.6*0.75*(0.707*0.2)*12*41.333
Pu =100.60KN>98.3KN
Diseo de las correas o largueros
Debido a q se lo tomo como una sola pieza de extremo a extremo la relacin kl/r sale muy grande
PARTE 5: PLANOS
10. Planos Arquitectnicos
Los planos irn ordenados segn los siguientes puntos
Vistas en plantaVistas en elevacin (detalle fachadas)Cortes de seccin (transversal y longitudinal)Detalle de la cubiertaVista IsomtricaOtros11. Planos EstructuralesEstructura de Hormign Armado11.1.1. Armadura de Fundaciones11.1.2. Armadura de ColumnasEstructura Metlica11.1.3. Secciones empleadas11.1.4. Detalle de las uniones
Univ.: Miranda Duran Salvador Pgina 34