Post on 01-Dec-2015
MEMORIA DESCRIPTIVA
I.- INTRODUCCIÓN :
La presente Memoria Descriptiva corresponde al diseño Estructural de un Cine - Teatro , usando como elementos estructurales los perfiles metálicos , este cine teatro se edificara en la ciudad de Huaraz , cuyo diseño esta basado en las Normas Peruanas , usando Acero A-36 , para los diferentes elementos de la estructura.
II.- PROPIETARIO :
La propiedad corresponde al Sr. Antonio Díaz García.
III.- UBICACIÓN :
Departamento : AncashProvincia : HuarazDistrito : IndependenciaDirección : Jr. Guzmán Barrón
IV.- LINDEROS :
Este : Jr. Guzmán Barrón
Oeste : Propiedad del Sr. Julio Ortiz Fuentes
Norte : Jr. Huaylas
Sur : Propiedad del Sr. Cesar Villanueva Méndez
V.- AREA :
Área Total del Terreno : 1500 m2
Perímetro : 160 m
Área Techada : 1500 m2
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VI.- USO , CARACTERISTICAS Y DESCRIPCIÓN :
El uso que se le dará será el entretenimiento con actividades culturales , proyección de películas, es decir , será un local público ; el cual brindará toda la seguridad y comodidad , contando con los servicios básicos, ventilación y acústica adecuada.
La construcción será en su totalidad de Estructuras metálicas , a excepción de las columnas que serán de concreto armado ; los cálculos de las dimensiones de las estructuras respetan las normas estándar y se usara Acero A-36.
ESPECIFICACIONES TECNICAS
I.- ELEMENTOS ESTRUCTURALES :
Zapata : Concreto f’c=175 kg / cm2
Columna : Metálicas.
Tijerales : Metálicas
Viguetas : Metálicas
Viga Collarín : Metálicas
II.- ESTRUCTURAS METALICAS :
Acero A-36 Fy = 2530 kg/cm2
Fy = 36 kips
Perfiles : De doble ángulo Tubos de sección cuadrada para vigas Varillas de Acero Macizo para vigas
III.- CONECTORES :
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Para la edificación de estructuras se usará Soldaduras para aceros (Tenacito), por ser electrodos básicos de alta resistencia a la fisuracion y diseñadas para soldar aceros estructurales. además los electrodos deben ser conservados en un lugar seco. Usualmente son empleados en la fabricación de viguetas , viga collarín , Tijerales y Columnas usando arco eléctrico.Además se usará pernos con sus respectivas arandelas para asegurar las uniones.
IV.- ANCLAJE :
Se realizaran en las columnas , usando pernos y planchas de soporte.
V.- COBERTURA :
Planchas de asbesto cemento ( Eternit ) : 6’ x 3’ y espesor de 6 mm.
CALCULOS JUSTIFICATIVOS
Para los cálculos tenemos las siguientes consideraciones:
Reglamento Nacional de Construcciones Manual Of Steel Construction , del AISC ( American Institute of Steel Construction ) Apuntes de clase
CRITERIO BASICO :
Debemos tener en cuenta , que las estructuras metálicas dan un peso por debajo de otros materiales usados para edificaciones , a si como la seguridad que brinda , por lo que desde este punto de vista su uso es recomendable.
El método que se usará para el diseño será por el de servicio. Para la ejecución del proyecto , seria muy recomendable contar con el personal
adecuado y con experiencia en este tipo de edificación con la finalidad de evitar percances y retrasos.
Nomenclatura de Esfuerzos :
Tipo Esfuerzo Permisible Esfuerzo ActuanteFlexión Fb fbCorte Fv fvCompresión Fa faTracción Ft ft
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CALCULOS
I. DISEÑO DE VIGUETAS :
Considerando longitudes típicas :- Longitud de la vigueta = 6.0 m- Ancho tributario de cada vigueta = 1.69 m
4cm 5.92 m 4 cm 4cm 5.92 m 4 cm
0.35 m 0.35 m
0.74m 0.74m
La construcción del cine tendrá 162 viguetas de 6 m.
Metrado de Cargas de la vigueta :
- Peso propio de la Vigueta .......................... 5 Kg/m2- Cobertura de Asbesto Cemento .................. 15 Kg/m2 de 6’ * 3’ ( e = 6 mm ) . Eternit - Instalaciones eléctricas y acabados .............. 20 kg /m2
D = 40 Kg/m2
- Sobrecargas ( Montaje ) ....................... 30 Kg/m2
L = 30 Kg/m2
Diseño por Servicios :
Wt = D + L = 40 +30 Wt = 70 Kg/m2
Consideraciones de Diseño :
Longitud de la vigueta ( L ) = 6.00 m Ancho Tributario de cada Vigueta ( At) = 1.69 m Pendiente (s) = 25 % ( Sierra )
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1. DISEÑO POR SERVICIO O ESFUERZO PERMISIBLE :
Calculo del peralte de la vigueta (d) :
h = 0.35 m
d
Usaremos recomendablemente h = 0.35 para una vigueta de Longitud L = 6.00 m
d = h - 1” = 0.35 - (2.54 / 100) = 0.3246 m
d = 0.3246 m
Carga Distribuida (W) :
W = Wt * At = 70 Kg/m2 * 1.69 m = 118.3 Kg /m
W = 118.3 Kg /m
Cálculo del Momento en el Centro de la Vigueta :
Considerándola como simplemente apoyada :
Wu = 118.3 Kg /m
Mu = WL² / 8 = 118.3*6² / 8 = 532.35 Kg-m
Mu = 532.35 kg-m
Calculo de la Fuerza “F” de Brida Superior o Inferior :
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F = Mu / d
F = 532.35 / 0.3246 = 1638 Kg = 1.64 Tn
F = 3.62 kip. Fc
d Ft
Calculo de las reacciones :
W = 118.3 kg / m
R R 6 m
R = W L / 2 = ( 118.3 x 6) / 2 = 354.9 kg R = 0.355 Tn x 2.205 kip /1 Tn
R = 0.7826 kip
Calculo de los esfuerzos :
De la figura : 0.37m 0.37 m T2
θ θ 0.325
R = 0.7826 T1 0.492Resolviendo : T1 = 1.185 kip.
T2 = - 0.891 kip.
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Diseño de Brida Inferior : (Tracción)
Fy = 36 ksi Ft = 0.6 Fy
Ft = 22 ksi = 22 kip / in 2
A = F / Ft
A = 3.62 kip / 22 kip / in2 = 0.1645 in2
Por lo tanto : De la tabla 1 - 110 tenemos :
ø ½” As = 0.1963 in2
Diseño de la Diagonal : (Tracción )
1.185 kip (C) 1.185 kip. (T)
A = T1 / Ft
A = 1.185 / 22 = 0.0539 in 2
De la tabla 1 - 110 tenemos :
ø 5/16” As = 0.0767 in2
Diseño de la Diagonal : ( Compresión )
0.847 kip
L = 0.492 m = 19.37 pulg.
0.847 kip
Fc = 3.62 kip
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Asumimos : Fa = 10 ksi
A = T1 / Fa A = 1.185 / 10 = 0.1185 in²
A = 0.1185 in²
De la tabla 1 - 110 tenemos :
ø 3/8” A = 0.1105 in², r = ø / 4 r = 0.09375 pulg.
Verificamos Esbeltez :
usando k = 1.00
= = 206.61 > 200 NO PASA !
Elegimos un perfil mayor:
De la tabla I – 110 del manual :
ø ½” A = 0.1963 in² r = ø / 4 r = 0.125 in
Verificamos esbeltez:
λ = = = 155 < 200 OK !
Luego de la tabla 5-84:
Para λ = KL / r = 155 Fa = 6.22 ksi
Verificamos el esfuerzo permisible :
fa = P / A = 1.185 kip / 0.1963 in2 = 6.04 ksi
Por lo tanto : Fa > fa = 4.315 usamos ø ½”
De los ø calculados para diagonal a tracción y compresión elegimos ø para uniformizar los diametros del acero de los elementos de la diagonal . Por lo tanto ø Diagonal (tracción y compresión) = ½” ( A = 0.1963 in2 ).
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Diseño de la brida superior : ( Compresión )
6m
Lx = 0.74m
Ly = 2m
Fmax = F = Fc = 2.58 kip
(Usando Arriostres de tipo san andres cada 2 m.)
Lx = 0.74m Lx = 2.428 pies
Ly = 2.00m Ly = 6.562 pies
Donde : Ly : Distancia entre arriostres de Viguetas
Usamos Kx = Ky = 1
Lef = Kx * Lx = 1.00 * 2.428’ = 2.428’
Lef = Ky * Ly = 1.00 * 6.562’ = 6.562’
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La longitud más crítica es el eje Y :
Usando la tabla Cap III de Manual Steel Of Construction
para KL = 6.562’ que lo aproximamos al inmediato superior
para KL = 7 y P = F = 2.58 kip
El perfil correspondiente es : 1” * 1” * 1/8”
cuya caracteristica es :Px = 8 kipsPy = 3.5 kips
Por lo tanto :
Para la brida Superior usaremos : 1”x 1” x 1/8”
Elemento Sección ObservacionesBrida superior 1”x 1”x 1/8”Brida inferior ø ½”Diagonales ø ½” Para el mas critico.
II. DISEÑO DE TIJERALES:
CONSIDERACIONES :
- Según el R.N.C, la pendiente considerada para la zona sierra del peru es del 25%.- El espaciamiento entre tigerales es de 6 m.- La luz libre de cada tigeral es de 30 m.
P
P P P P P P P P
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P/2 P/2
R R
3.00m 3.00m 3.00m 3.00m 3.00m 3.00m 3.00m 3.00m 3.00m 3.00m
30 m
- Espaciamiento entre Tijerales : 6 metros- Luz del Tijeral : 30 m- Cantidad deTijerales : 10 Tijerales- Pendiente (En la zona Sierra) : 25 %- Ángulo Alfa = ArcTang(25/100) = 14.04 0
- Altura (h=z1) : h=15*tang(alfa) = 3.75 m- Angulo Beta = ArcTang(2*Tang(alfa)) = 26.57º- Angulo Gamma =ArcTang(3*Tang(alfa)) = 36.87º- Altura Y1 = 2.5m- Altura X1 = 1.25m
Metrado de Cargas :
Peso por Viguetas (Wd+Wl) = 70 kg/m2 Peso Propio del Tijeral = 15 kg/m2
Peso Total = 85 kg/m2
Carga Uniformemente repartida en Toda la Longitud del Tijeral :
W = Peso Total x àncho trib.o = (85kg/m2)(6m) = 510 Kg/m2
Carga equivalente concentrada (P) :
P = W*L/6 = (510kg/m2)(30m/6) = 2550 kg
Por lo tanto :
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P= 5.623 Kip
El diseño lo realizaremos para la mitad del tijeral , la otra mitad tendran las mismas dimensiones que se van a calcular.
ANÁLISIS ESTRUCTURAL DEL TIJERAL :
Cálculo de las fuerzas en las Barras :
P P P P
P P/2
15 m ( + ) Tracción ( - ) Compresión
2.5 Resolviendo por Estática la Armadura, tenemos:
Caracteristicas de los elementos :
elemento longitud(m) fuerza AxialA 5.154 57.9731(-)B 5.154 57.9731(-)C 5.154 46.3898(-)D 3.750 0E 6.250 14.0575(+)F 2.500 8.4345 (-)G 5.590 12.5955(+)
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H 1.250 5.623 (-)I 5.000 56.26 (+)J 5.000 44.984 (+)K 5.000 33.738 (+)
Diseños de los Elementos :
1) Diseñamos los elementos en Tracción : (Para el tramo más crítico)
A = T / Ft , Ft = 0.6 Fy , Ft = 22 ksi.
Elemento Fza.traccion Area ( in2) Perfil Area E 14.0575 0.639 2 x 2 x 1/8 0.96G 12.5955 0.573 2 x 2 x 1/8 0.96I 56.26 2.557 2 ½ x 2½ x5/16 2.93J 44.984 2.045 3 x 3 x 3/16 2.18K 33.738 1.534 2 x 2 x ¼ 1.88
2) Diseñamos los elementos en Compresion :Se diseñaran los tramos mas criticos:
a) Elementos A, B, C: Mas critico : A y B,
P compresión = 57.9731 kip
C = 57.9731 kip (esfuerzo en compresion)L = 5.154 m = 202.857 in. (longitud de la barra)
Primer Tanteo: Asumiendo : Fa = 16 ksi
A = 57.9731kip / 16 ksi = 3.623 in²
De tabla 1-56:
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4” x 4” x ¼” : A = 3.88 in²rx = 1.25 in
ry = 1.09 in mas critico
Chequeo de la esbeltez:
K =1.00
= = 186.107 < 200 --------------- OK !
Tabla 5-84:
Con λ = 186.107 , Fa = 4.32 ksi
fa = 57.9731 kip/ 3.88 in2 = 14.94 ksi
Como : fa >> Fa ......................... ¡NO PASA ¡
Segundo Tanteo:
Asumiendo :
4” x 4” x 5/8” : A = 9.22 in²rx = 1.20 in mas critico
ry = 1.23 in
Chequeo dela esbeltez:
k =1.00
= = 169.0475 < 200 ------------- OK
Tabla 5-84:
Con λ = 169.0475 , Fa = 5.23 ksi
fa = 57.9731 kip / 9.22 in2 = 6.28 ksi
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Como : fa > Fa ......................... ¡NO PASA ¡
Tercer Tanteo:
Asumiendo :
5” x 5” x 5/8” : A = 7.22 in² rx = 1.56 in
ry = 1.39 in ( mas critico
Chequeo de la esbeltez:
k =1.00
= 145.94 < 200 ------------ OK!
Tabla 5-84: Con λ = 145.94 , Fa = 7.01 ksi
fa = 57.9731 kip/7.22 in2 = 8.0295 ksi
Como : fa > Fa ......................... ¡NO PASA ¡
Cuarto Tanteo: Asumiendo :
A = 9.5 in2
5” x 5” x 1/8” : rx = 1.54 in ry = 1.43 in ( mas critico
Chequeo de la esbeltez:
k =1.00
= = 141.86 < 200 ------------ OK
Tabla 5-84: Con λ = 141.86 , Fa = 7.41 ksi
fa = 57.9731 kip / 9.5 in2 = 6.10 ksi
Como : fa < Fa ............................... OK !
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Finalmente se Coloca el Perfil:
5” x 5” x 1/8”
b) Para los elementos F y H:
El mas critico es F:
F.comp. = 8.4345 kip L = 2.5m L = 98.40 in
Primer Tanteo: Asumiendo : Fa = 6 ksi
A = 8.4345kip / 6 ksi = 1.40575 in²
De tabla :
A = 1.43 in² 2” x 2” x 3/16” rx = 0.617 in
ry = 0.569 in ( mas critico).
Chequeo de la esbeltez:
k =1.00
= = 172.93 < 200 ----------- OK
Tabla 5-84: Con λ = 172.93 , Fa = 4.99 ksi
fa = 8.4345 kip / 1.43 in2 = 5.9 ksi
Como : fa > Fa ................................... ¡NO PASA!
Segundo Tanteo: Asumiendo :
A = 1.88 in² 2” x 2” x 1/4” : rx = 0.609 in
ry = 0.592 in ( mas critico
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Chequeo de la esbeltez: k =1.00
= = 166.22 < 200 ------------------ OK !
Tabla 5-84:
Con λ = 166.22 , Fa = 5.4 ksi
fa = 8.4345 kip / 1.88 in2 = 4.486 ksi
Como : fa < Fa ------------------ OK !
Finalmente se coloca el perfil:
2” x 2” x ¼
C) El elemento D no soporta ningun esfuerzo, pero se le coloca un perfil de :
2” x 2” x ¼
III. DISEÑO DE LAS COLUMNAS :
CONSIDERACIONES :
- Tenemos en total 18 columnas tanto para el primer piso como e l segundo piso, lo cual serán utilizados para apoyar el tijeral.
- Las alturas de cada columna son :
3.5 m, para el primer piso 3.0 m, para el segundo piso
- Usaremos columnas cuadradas : P
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PCOLUMNAS DEL PRIMER PISO :
METRADO DE CARGAS :
Al metrado realizado para las vigas, lo adicionamos el peso de la viga.
W 30 x 17321 kip / pie + 0.173 kip / pie = 21.173 kip / pie
Diseñamos la columna mas critica, cual es la columna del medio.
P : carga puntual en la columna critica.
P = 21.173 kip / pie x 6.0 x 0.3048 pie = 38.72 kip.Fa = 11.0 ksiK = 1.0L = 350.0 cm.A = P / Fa = 38.72 / 11 = 3.52 in2
4” x 4” x ¼” A = 3.59 in2
r = 1.51 in.
Chequeo por esbeltez :
Kx L / r = (1.0 x 350/2.54) / 1.51 = 91.25 < 200
Con KL / r = 92 de la tabla Fa = 13.97 ksi.
fa = P /A = 38.72 / 3.59 = 10.78 ksi. Fa < Fa ------------------ OK ! 4” x 4” x ¼”
COLUMNAS DEL SEGUNDO PISO :
METRADO DE CARGAS :
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Peso viguetas 5 kg / m2
Peso cobertura 15 kg / m2
Peso tijeral 20 kg / m2
Peso cielo raso 15 kg / m2
Iluminación 5 kg / m2
Montaje (sobrecarga) 30 kg / m2
90 kg / m2
DISTRIBUCIÓN DE CARGAS :
Ancho Tributario : 6.0m Luz entre columnas : 30.0 m (Dirección de tijerales )
Carga repartida en las columnas criticas : P = 90 x 6.0 x 30 / 2 = 4860 kg x 2.2 lb
P = 10.692 kips
Asumimos : Fa = 10.0 ksi k = 2.0 L = 300 cm
A = P/ Fa = 10.692 / 10 = 1.07 in2
Según tabla : 2” x 2” x 3/16”A = 1.270 in 2
r = 0.726 inchequeo por esbeltez :
K x L / r = (1.00 x 300 / 2.54 ) / 0.726 = 325.4
con K x L / r = 92 De la tabla Fa = 13.97 ksi > 200 ¡NO PASA !
Entonces tomamos : K x L / r = 200 de donde r = 1.18Con r = 1.28 A = 3.73 in2 3 ½” x 3 ½” x 5 / 16”
chequeo por esbeltez : K x L / r = (2.00 x 300 / 2.54 ) / 1.28 = 184.55
con K x L / r = 185 De la tabla Fa = 4. 36 ksi < 200 ¡ PASA !
Esfuerzo admisible : fa = p /A = 10.692 / 3.73 = 2.78 ksi.
Fa < Fa ----------------- OK !
Entonces usaremos : 3 ½” x 3 ½” x 5 / 16”
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ANCLAJE ENTRE COLUMNA Y ZAPATA
La columna se anclara. Mediante planchas y remaches :Se usara plancha de ¼”, de 0.24m x 0.24 m
columna
0.24 m ¼”
0.24 m 0.24 m
remaches o anclas Ø 5/8”
DETALLE DE ANCLAJE :
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Concreto 210 kg / cm²
. . . Solado
DISEÑO DE APOYOS :
Ø 5/8”
12.5 cm
DISEÑO DE VIGA COLLARIN :
En el diseño de los tijerales se observa que todo el peso de todo el techo es soportado solo por las columnas , La viga collarín servirá de apoyo de la cobertura y arriostre entre columnas y como detalle arquitectónico y por lo tanto no soportará ninguna carga adicional, por lo que será diseñado con el acero de f mínimo, y este será de f 3 / 8" , El collarín tiene las siguientes dimensiones:
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6.00 m 4cm 4cm
8 espacios de 0.74 m 3 / 8"
Eje de la columna
ARRIOSTRES DE VIGUETAS :
Se usará arriostre Cruz de SAN ANDRËS a cada 2,00 metros.
Arriostres
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DISTRIBUCION DE TIJERALES Y VIGUETAS :
TIGERALES
m
30.0
0
VIGUETAS
6,00 m 6,00 m 6,00 m 6,00 m 6,00 m 6,00 m 6,00 m 6,00 m 6,00 m
.54 .00m
APOYO DEL TIGERAL SOBRE LA COLUMNA METALICA :
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