Vicerrectorado Académico

Dirección General de los Estudios de Postgrado Área de Ingeniería

Programa en Ingeniería Estructural

Trabajo Especial de Grado como requisito para optar al Título ESPECIALISTA EN INGENIERIA ESTRUCTURAL

METODOLOGÍA PARA EL ANÁLISIS Y EL DISEÑO DE ESTRUCTURAS DE ACERO

PARA GALPONES EN VENEZUELA

Autor: Ing. Daniel González

Asesor:

Ing. Arnaldo Gutiérrez

Febrero de 2016

DEDICATORIA

Principalmente a Dios, todo poderoso, por haberme guiado por el buen camino y hacer

que haya cumplido una de mis metas.

A mis padres Oscar González y Doris Canedo, los seres más queridos del mundo, por

haberme dado vida y por ser mis guías y protectores, y las personas que siempre han

estado en las buenas y malas conmigo.

AGRADECIMIENTOS

A Dios todo poderoso por permitirme lograr una de mis metas planteadas.

A mis padres, Oscar y Doris, por darme las bases y guiarme por el buen camino que hoy

sigo.

A la Universidad Católica Andrés Bello (UCAB), por darme la oportunidad de ampliar mis

conocimientos y alcanzar mis metas académicas.

Al Ing. Arnaldo Gutiérrez, asesor, por ofrecerme desinteresadamente su dedicación y

apoyo para la realización de este proyecto.

i

RESUMEN

En el siguiente trabajo se efectuó el diseño estructural de un galpón de acero, el cual

incluyo diseño de la viga carrilera, y el diseño del galpón propiamente dicho (estructura,

conexiones y fundaciones). El diseño de la viga carrilera fue realizado bajo los estándares

y normativas internacionales para criterios de deflexión, resistencia y fatiga. Para el

diseño del galpón se consideraron todas solicitaciones posibles (permanente, viva, viento,

sismo y grúa) y se combinaron de acuerdo con las normativas vigentes y actuales,

además se realizó el diseño de las conexiones metálicas más típicas de galpón, así como

el diseño de las fundaciones del mismo. Después de realizar el diseño del galpón se pudo

observar, que aunque muchas veces no es considerado en el diseño, que las cargas

sísmicas son significativas e importantes para las columnas y los arriostramientos, así

como en las fundaciones.

Palabras Claves: AISC, COVENIN, ASCE, Galpón, Grúa, Sismo.

ii

ÍNDICE DE CONTENIDO INTRODUCCIÓN................................................................................................................................. 1

CAPÍTULO I ........................................................................................................................................ 3

EL PROBLEMA ................................................................................................................................... 3

1.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .............................................................................. 3

1.2. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN ............................................................................. 5

1.2.1. Objetivo General .................................................................................................................... 5 1.2.2. Objetivos Específicos ............................................................................................................. 5

1.3. JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN ........................................................................ 5

1.4. ALCANCE DE LA INVESTIGACIÓN ................................................................................ 6

CAPÍTULO II ....................................................................................................................................... 7

MARCO METODOLÓGICO ................................................................................................................ 7

2.1. TIPO DE INVESTIGACIÓN ............................................................................................ 7

2.2. DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN ................................................................................... 7

2.3. POBLACIÓN Y MUESTRA DE LA INVESTIGACIÓN .......................................................... 8

2.3.1. Población ............................................................................................................................... 8 2.3.2. Muestra .................................................................................................................................. 9

2.4. TÉCNICAS E INSTRUMENTOS PARA LA RECOLECCIÓN DE DATOS ................................. 9

2.5. TÉCNICAS PARA EL ANÁLISIS DE LOS DATOS ............................................................ 10

2.6. FASES DE LA INVESTIGACIÓN .................................................................................. 10

2.7. OPERACIONALIZACIÓN DE LOS OBJETIVOS ............................................................... 12

2.7.1. Objetivo General .................................................................................................................. 12

CAPÍTULO III .................................................................................................................................... 13

MARCO TEÓRICO ............................................................................................................................ 13

3.1. ANTECEDENTES...................................................................................................... 13

3.2. BASES TEÓRICAS ................................................................................................... 14

3.2.1. Galpones .............................................................................................................................. 14 3.2.2. Componentes de un Galpón ................................................................................................. 15 3.2.3. Tipos de Galpones ................................................................................................................ 16

3.3. BASES LEGALES ..................................................................................................... 17

3.4. DEFINICIÓN DE TÉRMINOS ....................................................................................... 18

CAPÍTULO IV ................................................................................................................................... 23

DESARROLLO .................................................................................................................................. 23

4.1. CONSIDERACIONES GENERALES ............................................................................. 23

4.1.1. Consideraciones de Uso ....................................................................................................... 23 4.1.2. Consideraciones Geométricas .............................................................................................. 23 4.1.3. Consideraciones Geográficas ............................................................................................... 24

iii

4.1.4. Estructuración del Galpón .................................................................................................... 25 4.1.5. Juntas de Expansión ............................................................................................................. 26

4.2. CONSIDERACIONES DE DISEÑO PARA LA VIGA CARRILERA ....................................... 28

4.3. CONSIDERACIONES DE DISEÑO PARA EL GALPÓN .................................................... 29

4.3.1. Análisis y Estabilidad Estructural ......................................................................................... 29 4.3.2. Criterios y Acciones Mínimas ............................................................................................... 31

4.3.2.1. Acciones Permanentes (DL) ............................................................................................................ 31 4.3.2.2. Acciones Variables de Techo (RLL) ................................................................................................. 31 4.3.2.3. Acciones Variables (LL) ................................................................................................................... 31 4.3.2.4. Acciones del Puente Grúa .............................................................................................................. 32 4.3.2.5. Acciones del Viento (WL) ............................................................................................................... 33 4.3.2.6. Acciones Sísmicas (EL) .................................................................................................................... 35 4.3.2.7. Masa Sísmica .................................................................................................................................. 36

4.3.3. Combinaciones de Solicitaciones ......................................................................................... 37 4.3.4. Apoyos y Conexiones ............................................................................................................ 37

4.4. CONSIDERACIONES DE DISEÑO DE CONEXIONES ..................................................... 40

4.4.1. Plancha Base, Anclajes y Llave de Corte .............................................................................. 40 4.4.2. Conexiones de Momento ..................................................................................................... 40 4.4.3. Conexiones de Corte ............................................................................................................. 41 4.4.4. Arriostramientos .................................................................................................................. 41

4.5. CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO DE FUNDACIONES ........................................... 41

4.5.1. Propiedades del Suelo .......................................................................................................... 41 4.5.2. Propiedades de los Materiales ............................................................................................. 41 4.5.3. Profundidad y Pedestal ........................................................................................................ 42 4.5.4. Combinaciones de Solicitaciones ......................................................................................... 42 4.5.5. Estabilidad y Deslizamiento ................................................................................................. 43

CAPÍTULO IV ................................................................................................................................... 45

RESULTADOS .................................................................................................................................. 45

5.1. DISEÑO DE VIGA CARRILERA ................................................................................... 45

5.1.1. Deflexión .............................................................................................................................. 45 5.1.2. Resistencia ........................................................................................................................... 47

5.1.2.1. Solicitaciones .................................................................................................................................. 47 5.1.2.2. Resistencia a Flexión eje X-X .......................................................................................................... 48 5.1.2.3. Resistencia a Flexión eje Y-Y ........................................................................................................... 49 5.1.2.4. Resistencia a Flexión Biaxial ........................................................................................................... 49 5.1.2.5. Resistencia a Cortante eje X-X ........................................................................................................ 50 5.1.2.6. Pandeo Lateral del Alma ................................................................................................................ 50 5.1.2.7. Cedencia del Alma .......................................................................................................................... 51 5.1.2.8. Aplastamiento del Alma ................................................................................................................. 51

5.1.3. Fatiga ................................................................................................................................... 52

5.2. DISEÑO DE GALPÓN ................................................................................................ 53

5.2.1. Geometría ............................................................................................................................ 53 5.2.2. Diseño Losa Colaborante ..................................................................................................... 57

5.2.2.1. Espesor Mínimo ............................................................................................................................. 57 5.2.2.2. Sofito Metálico ............................................................................................................................... 57 5.2.2.3. Espesor Losa ................................................................................................................................... 58

5.2.3. Modos de Vibración ............................................................................................................. 59 5.2.4. Cortante Basal ..................................................................................................................... 60

iv

5.2.5. Deflexiones ........................................................................................................................... 61 5.2.5.1. Vigas de Techo ............................................................................................................................... 61 5.2.5.2. Correas de Techo ........................................................................................................................... 63 5.2.5.3. Vigas de la Mezzanina .................................................................................................................... 65 5.2.5.4. Correas de Mezzanina .................................................................................................................... 67

5.2.6. Derivas ................................................................................................................................. 69 5.2.6.1. Viento ............................................................................................................................................. 69 5.2.6.2. Sismo .............................................................................................................................................. 69

5.2.7. Diseño Estructural ................................................................................................................ 70

5.3. DISEÑO DE CONEXIONES ........................................................................................ 84

5.3.1. Plancha Base, Anclajes y Llave de Corte .............................................................................. 84 5.3.2. Conexiones de Momento ..................................................................................................... 84 5.3.3. Conexiones de Corte ............................................................................................................. 86 5.3.4. Arriostramientos .................................................................................................................. 87

5.4. DISEÑO DE FUNDACIONES ....................................................................................... 88

5.4.1. Fundación F1 ........................................................................................................................ 88 5.4.2. Fundación F2 ........................................................................................................................ 88

CONCLUSIONES .............................................................................................................................. 89

BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................................................. 90

ANEXOS ............................................................................................................................................ 92

ANEXO 1. TABLA DE GRÚAS .............................................................................................. 93

ANEXO 2. DISEÑO PLANCHA BASE .................................................................................... 94

ANEXO 3. DISEÑO ANCLAJES ............................................................................................ 96

ANEXO 4. DISEÑO LLAVE DE CORTE ................................................................................ 103

ANEXO 5. CÁLCULO CONEXIÓN MOMENTO HEB450/IPE500 ........................................... 105

ANEXO 6. CÁLCULO CONEXIÓN MOMENTO HEB450/HEB360 .......................................... 111

ANEXO 7. CÁLCULO CONEXIÓN CORTE DOBLE ÁNGULO ................................................... 118

ANEXO 8. CÁLCULO CONEXIÓN CORTE PLANCHA EN ALMA .............................................. 122

ANEXO 9. CÁLCULO CONEXIÓN ARRIOSTRAMIENTO ......................................................... 125

ANEXO 10. NOMENCLATURA DISEÑO CONEXIONES .......................................................... 130

ANEXO 11. DISEÑO FUNDACIÓN F1 ................................................................................. 135

ANEXO 12. DISEÑO FUNDACIÓN F2 ................................................................................. 138

ANEXO 13. VERIFICACIÓN MÉTODO DE ANÁLISIS DIRECTO SAP2000 ............................... 141

v

ÍNDICE DE FIGURAS Figura 3.1. Ejemplo genérico de una estructura para galpón ........................................................... 14

Figura 3.2. Componentes Típicas de los Galpones .......................................................................... 16

Figura 3.3. Tipos de Galpones .......................................................................................................... 17

Figura 4.1. Geometría del Galpón ..................................................................................................... 24

Figura 4.2. Geometría Mezzanina ..................................................................................................... 24

Figura 4.3. Sistema Sismorresistente del galpón .............................................................................. 26

Figura 4.4. Máxima longitud de edificaciones sin juntas de expansión ............................................ 27

Figura 4.5. Esquema puente grúa ..................................................................................................... 28

Figura 4.6. Cargas Permanentes del Puente Grúa ........................................................................... 32

Figura 4.7. Cargas Variables del Puente Grúa ................................................................................. 33

Figura 4.8. Viento Longitudinal .......................................................................................................... 34

Figura 4.9. Viento Transversal .......................................................................................................... 34

Figura 4.10. Espectro de Respuesta Inelástica Dirección X ............................................................. 36

Figura 4.11. Espectro de Respuesta Inelástica Dirección Y ............................................................. 36

Figura 4.12. Pórticos eje 1-5 ............................................................................................................. 38

Figura 4.13. Pórticos eje 6-11 ........................................................................................................... 38

Figura 4.14. Pórticos eje A, E ............................................................................................................ 39

Figura 4.15. Pórticos eje B, C, D ....................................................................................................... 39

Figura 4.16. Mezzanina +4.00m ........................................................................................................ 39

Figura 5.1. Deflexión máxima en carrilera ........................................................................................ 45

Figura 5.2. Fatiga en material Base .................................................................................................. 52

Figura 5.3. Vista isométrica ............................................................................................................... 53

Figura 5.4. Pórticos A, E ................................................................................................................... 53

Figura 5.5. Pórticos B, C, D ............................................................................................................... 54

Figura 5.6. Pórticos 1-5 ..................................................................................................................... 54

Figura 5.7. Pórticos 6-11 ................................................................................................................... 55

Figura 5.8. Planta Columnas Nivel ±0.00m ....................................................................................... 55

Figura 5.9. Planta Nivel +4.00m ........................................................................................................ 56

Figura 5.10. Planta Techo ................................................................................................................. 56

Figura 5.11 Losa colaborante con sofito metálico de 1.5” ................................................................ 57

Figura 5.12 Deflexión de Viga de Techo para RLL ........................................................................... 62

Figura 5.13 Deflexión de Viga de Techo para DL + RLL .................................................................. 62

Figura 5.14 Deflexión de Correa de Techo para RLL ....................................................................... 63

Figura 5.15 Deflexión de Correa de Techo para DL + RLL .............................................................. 64

vi

Figura 5.16 Deflexión de Vigas de Mezzanina para LL .................................................................... 65

Figura 5.17 Deflexión de Vigas de Mezzanina para DL + LL............................................................ 66

Figura 5.18 Deflexión de Correas de Mezzanina para LL ................................................................ 67

Figura 5.19 Deflexión de Correas de Mezzanina para DL + LL ........................................................ 68

Figura 5.20 Deriva en Columnas por Viento ..................................................................................... 69

Figura 5.21 Deriva en Columnas por Sismo ..................................................................................... 70

Figura 5.22 Coeficiente de Suficiencia en Vista Isométrica .............................................................. 81

Figura 5.23 Coeficiente de Suficiencia Eje E .................................................................................... 82

Figura 5.24 Coeficiente de Suficiencia Eje 2 .................................................................................... 82

Figura 5.25 Coeficiente de Suficiencia Eje 6 .................................................................................... 82

Figura 5.26 Coeficiente de Suficiencia Nivel Mezzanina +4.00m ..................................................... 83

Figura 5.27 Coeficiente de Suficiencia Nivel Techo.......................................................................... 83

Figura 5.28 Plancha Base ................................................................................................................. 84

Figura 5.29 Conexión Momento HEB450/IPE500 ............................................................................. 85

Figura 5.30 Conexión Momento HEB450/HEB360 ........................................................................... 85

Figura 5.31 Conexión Corte Doble Ángulo ....................................................................................... 86

Figura 5.32 Conexión Corte Plancha Alma ....................................................................................... 86

Figura 5.32 Conexión Arriostramiento .............................................................................................. 87

Figura 5.33 Fundación F1 ................................................................................................................. 88

Figura 5.34 Fundación F2 ................................................................................................................. 88

vii

ÍNDICE DE TABLAS Tabla 2.1. Operacionalización de Objetivos ...................................................................................... 12

Tabla 5.1. Resistencia Sofitos Metálicos, Catalogo Maploca ........................................................... 58

Tabla 5.2. Resistencia Losas Colaborantes, Catalogo Maploca ...................................................... 59

Tabla 5.3. Modos y Masas Participativas .......................................................................................... 59

Tabla 5.4. Coeficiente Suficiencia Miembros Galpón ....................................................................... 70

1

INTRODUCCIÓN

Los galpones han pasado a ser la solución estructural más adecuada y económica para la

mayoría de las estructuras donde es necesario tener amplios espacios para

almacenamiento o procesos industriales. Para el proyecto de este tipo de estructuras en

Venezuela no existe ninguna metodología propuesta, por lo se recurre a la experiencia y

criterio del ingeniero estructural a cargo.

Normalmente el análisis y diseño de los galpones se basa principalmente en las acciones

del viento sobre la estructura, pero existe evidencia que han dejado los terremotos, más

recientemente como el de Bam – Iran, donde este tipo de estructuras han sido dañadas

severamente por las acciones sísmicas.

En el proyecto se desarrollara una metodología para sistematizar el análisis y diseño de

los galpones con estructuras de acero adecuado a las condiciones de Venezuela,

tomando todas las consideraciones por viento y sismo de acuerdo con la Normativa

COVENIN y las últimas actualizaciones de las Normas Internacionales (ASCE, AISC, etc),

para lo que se utilizará una investigación tipo proyectiva con un diseño no experimental,

transeccional, documental bibliográfico.

El trabajo está constituido por tres capítulos:

El Capítulo I, expone el problema existente para el proyecto de galpones en Venezuela,

los objetivos que se pretenden alcanzar en el proyecto y la justificación del presente

Trabajo Especial de Grado.

El Capítulo II, expone la metodología a utilizar en el desarrollo del proyecto de TEG, es

decir el tipo de investigación y diseño a utilizar, así como las técnicas de recolección y

análisis de datos.

El Capítulo III, presenta los antecedentes del proyecto TEG, así como información básica

sobre los galpones (partes y tipos). También se incluye las bases legales venezolanas

para el proyecto de estructuras en Venezuela, y la definición de algunos términos de

utilidad en el proyecto.

2

El Capítulo IV, explica todas las consideraciones generales y de diseño tomadas en

cuenta el diseño del galpón, lo cual incluye diseño viga carrilera, diseño del galpón, diseño

de conexiones metálicas y diseño de fundaciones.

El Capítulo V, presentara el detalle del diseño de la viga carrilera, galpón, conexiones y

fundaciones, de acuerdo a las consideraciones y premisas explicadas anteriormente.

3

CAPÍTULO I

EL PROBLEMA

1.1. Planteamiento del Problema

Los galpones son estructuras, principalmente de una planta, que cubren grandes áreas

libres utilizando techos livianos (laminas metálicas) y se destinan para depósitos, fabricas,

almacenes, etc.

El uso de este tipo de estructuras es bastante común en el ámbito industrial y en otras

áreas de producción, por lo que su proyecto debe ser bastante cuidadoso, ya que los

errores en el proyecto y la construcción pueden ocasionar no solo pérdidas humanas sino

considerables pérdidas materiales.

En Venezuela el proyecto típico de los galpones se ha enfocado principalmente en el

análisis de las cargas permanentes, variables y de viento, omitiendo las acciones

sísmicas, justificando que debido al poco peso de estas estructuras no fallaran durante un

sismo, pero existe evidencia en otros países, como Italia (Friuli, 6 Mayo 1976), Japón

(Miyagi-ken-oki, 12 de Junio 1978) y más recientemente en Bam, Iran1, 23 de diciembre

de 2003, entre otros, que demuestran que errores en el proyecto, y particularmente en el

detallado de las conexiones y el sistema de arriostramientos puede causar la ruina parcial

o total de estas edificaciones.

La Norma Venezolana COVENIN 1618:19982 contempla el diseño de estructuras de

acero, con sus respectivas consideraciones sismorresistentes, pero no considera el caso

particular de los galpones y sus componentes, ni las acciones debidas a los puentes

grúas, la torsión en las mezzaninas y los efectos de las paredes de mampostería en las

fachadas del galpón de acero. Por tratarse de una norma general destinada a edificios, no

considera explícitamente ni edificaciones industriales ni mucho menos vigas carrileras.

1 M. Ahmadizadeh, H. Shakib, On the December 26, 2003, southeastern Iran earthquake in Bam

region. 2 COVENIN 1618:1998, Estructuras de Acero para Edificaciones - Método de los Estados Límites.

4

La otra Norma Venezolana requerida para el proyecto de galpones, es la COVENIN

2003:19873 que contempla las acciones del viento sobre las estructuras. Debido a que no

ha sido actualizada, no contempla, entre otros aspectos, los efectos de topografía, así

como el caso de galpones abiertos.

La Norma COVENIN 1756:20014 que contempla las acciones sísmicas, esta

principalmente referida a edificaciones de varios pisos con diafragmas rígidos, mientras

que en los galpones, sus techos pueden ser considerados como diafragmas flexibles.

Sobre la base de lo anteriormente expuesto para el proyecto (análisis y diseño) de los

galpones, muchos criterios son decididos meramente por la experiencia del proyectista.

Se considera entonces necesario y conveniente un estudio para el desarrollo de una

metodología como guía para futuros proyectos.

Para el desarrollo de esta metodología se utilizaran documentos de institutos

especializados de gran renombre y reconocimiento, así como los últimos estudios y

avances en el proyecto estructural de acero del AISC (Design Guide 75) que contemplan

contempla recomendaciones para galpones y vigas carrileras; y el PIP (STC010156) que

contempla consideraciones de diseño para edificaciones industriales.

Para considerar los sistemas sismorresistentes del galpón, se utilizara la norma

ANSI/ASCE 7-057, que contempla estructuras no-edificios (que se comportan como

edificios como los galpones), y los respectivos factores de reducción sísmica para

distintos sistemas.

Para incluir los últimos estudios sobre las acciones del viento se utilizará la Norma

ANSI/ASCE 7-05 para el análisis de las cargas por viento sobre los galpones, y la Norma

CANTV 20078 para cuantificar la velocidad y presión dinámica en Venezuela.

3 COVENIN 2003:1987, Acciones del Viento Sobre las Construcciones. 4 COVENIN 1756:2001, Edificaciones Sismorresistentes. 5 AISC Design Guide 7, Industrial Buildings 6 PIP STC01015, Process Industry Practices Structural Design Criteria 7 ANSI/ASCE 7-05, Minimum Design Loads for buildings and Other Structures 8 CANTV 2007, Normas y Especificaciones para Torres y Estructuras de Soporte de Antenas de Transmisión.

5

1.2. Objetivos de la Investigación

1.2.1. Objetivo General Proponer una metodología para el proyecto (análisis y diseño) de estructuras de acero

para galpones, considerando las acciones del sismo, viento y los puentes grúas.

1.2.2. Objetivos Específicos Describir las características y requisitos específicos de las estructuras de acero

para galpones de acuerdo con las normas venezolanas e internacionales.

Describir las prácticas estandarizadas en documentos normativos, nacionales e

internacionales, como metodologías de análisis y diseño de galpones.

Formular los aspectos conceptuales y metodológicos necesarios para la

aplicación de las disposiciones normativas, mejores prácticas y su aplicación en el

proyecto estructural asistido por el computador.

Demostrar la aplicabilidad de la metodología propuesta para el diseño y análisis

de galpones de acero en Venezuela.

1.3. Justificación de la Investigación Las Normas venezolanas contienen disposiciones generales para el análisis estructural,

dejando la resolución de casos particulares, como es el caso de los galpones, al criterio y

experiencia del ingeniero proyectista.

Por otra parte, el análisis estructural de los galpones todavía se hace manualmente

mediante modelos planos. Por lo cual se realizara uso de los modelos tridimensionales y

se suministrará una guía para el correcto uso de los mismos en programas de

computador.

El desarrollo de una metodología para el diseño y análisis de los galpones es de gran

importancia técnica y económica para el diseño estructural y servirá para prevenir

eventuales pérdidas humanas y materiales en la eventual ocurrencia de un evento

sísmico o eólico.

6

1.4. Alcance de la Investigación Metodológicamente el presente estudio tiene un alcance de investigación de tipo

proyectiva ya que se propondrá una metodología para el análisis y diseño de estructuras

de acero para galpones.

Este trabajo se orientará a recopilar las disposiciones normativas nacionales e

internacionales, así como las buenas prácticas extraídas de la experiencia, para el

análisis y el diseño (proyecto estructural) de un galpón de uso común.

El propósito de la metodología es clarificar al usuario la interpretación y aplicación de las

normas nacionales e internacionales, apoyándose en algunos ejemplos basados en

modelos típicos de edificaciones de acero para galpones de uso común.

En este estudio se abordarán los siguientes aspectos:

• La determinación de las acciones del viento sobre los componentes y cerramientos

de la estructura.

• La determinación de las acciones de los puentes grúas sobre el galpón.

• La determinación de las acciones sísmicas y su distribución en la estructura del

galpón, considerando las condiciones de apoyo de las columnas, y la existencia de

los arriostramientos de fachada y techos.

• Obtenidas las solicitaciones del análisis estructural y satisfecho el control de la

deriva, se mostrará ordenadamente como se realiza el diseño estructural de los

pórticos, columnas, arriostramientos y conexiones del sistema resistente al sismo.

• Utilizando las fuerzas obtenidas del análisis estructural del galpón se realizara el

diseño del sistema de fundaciones.

El alcance del estudio es meramente teórico y conceptual, estará basado en fundamentos

teóricos provenientes de reconocidos autores y asociaciones especializadas en el área.

Por lo tanto este estudio no será validado mediante la simulación de modelos a escala o

cualquiera otro método experimental.

7

CAPÍTULO II

MARCO METODOLÓGICO

2.1. Tipo de Investigación

La investigación se orientara a la preparación de una metodología para el proyecto

(análisis y diseño) de estructuras de acero para galpones en Venezuela , considerando

las acciones del sismo, el viento y los puentes grúas.

Y si se considera lo señalado por Jacqueline Hurtado (2008)9 en referencia a la

investigación proyectiva:

Este tipo de investigación consiste en la elaboración de una propuesta o de un modelo, los cuales constituyen una solución a un problema o necesidad de tipo práctico. (p. 311). A continuación la autora (op. cit) explica que se pueden ubicar como proyectivas, todas aquellas investigaciones que conducen a inventos, a programas, a diseños o a creaciones dirigidas a cubrir una determinada necesidad, y basadas en conocimientos anteriores. (p. 311)

Debido a lo señalado anteriormente se puede enmarcar este estudio dentro de una

investigación tipo proyectiva, bajo un nivel descriptivo.

2.2. Diseño de la Investigación

La investigación se considera de diseño no experimental, transeccional, documental

bibliográfico.

En cuanto a los diseños no experimentales, el Manual para la elaboración del Trabajo de

Investigación de la ESGA (2002) establece:

Se aplica en las investigaciones de campo en las que no hay manipulación de variables, porque la acción de las variables ya se dio en la realidad, el investigador no intervino en ello. Se observan las variables y sus relaciones en un contexto natural, el investigador toma los datos directamente de la realidad. (p. s/n)

Ello, a su vez, es corroborado por Hernández, Fernández y Baptista (1998)10 al

explicar que una investigación es no experimental “cuando no se construye ninguna

9 Metodología de la Investigación, una comprensión holística. Hurtado de Barrera, Jacqueline. 2008

8

situación, sino que se observan situaciones ya existentes, no provocadas

intencionalmente por el investigador” (p. 184)

En cuanto al carácter transeccional de una investigación, Hector Luis Avila Baray (2006)11

explican que:

En los estudios de tipo transeccional o transversal la unidad de análisis es observada en un solo punto en el tiempo. Se utilizan en investigaciones con objetivos de tipo exploratorio o descriptivo para el análisis de la interacción de las variables en un tiempo específico.

Esto, a su vez, es complementado por UPEL (2002)12 cuando define la investigación

documental como:

El estudio de problemas con el propósito de ampliar y profundizar el conocimiento de su naturaleza, con apoyo principalmente en trabajos previos, información y datos divulgados por medios impresos, audiovisuales, o electrónicos. La originalidad del estudio se refleja en el enfoque, criterio, conceptualizaciones, reflexiones, conclusiones, recomendaciones y en general, el pensamiento del autor. (p. 6)

2.3. Población y Muestra de la Investigación

2.3.1. Población

Tamayo y Tamayo, M. (1998)13 explica que:

Una población está determinada por sus características definitorias, por tanto, el conjunto de elementos que posee esta característica se denomina Población o Universo. Población es la totalidad del fenómeno a estudiar en donde las unidades de población poseen una característica común, la cual se estudia y da origen a los datos de la investigación. (p. 114)

Bajo este concepto y para los efectos del estudio, podemos definir la población serán

todas las normas, libros y cualquier otro documento que sirva como guía y referencia para

el desarrollo de la metodología para el proyecto (análisis y diseño) de estructuras de

acero para galpones.

10 Metodología de la Investigación, Hernández, Fernández y Baptista. 1998 11 Introducción a la Metodología de la Investigación, Ávila Baray, Héctor Luis. 2006 12 UPEL, Manual de Trabajos de Grado de Especialización y Maestría y Tesis Doctórales. 2002 13 Metodología de la Investigación, Hernández, Tamayo, Tamayo. 1998

9

2.3.2. Muestra

En cuanto a la muestra, Hernández Sampieri R. (1997)14 la define como: “La muestra es,

en esencia, un subgrupo de la población. Es un subconjunto de elementos que

pertenecen a ese conjunto definido en sus características al que se le llama población.”

Considerando esto, y que el tipo de investigación del estudio es proyectiva, y su diseño

será no experimental, transeccional, documental bibliográfico, podemos decir para el

estudio no se tendrá muestra, todo será referido directamente de fuentes bibliográficas.

2.4. Técnicas e Instrumentos para la Recolección de Datos

En función de los objetivos definidos en el presente estudio, donde se plantea la

formulación de la metodología para el proyecto (análisis y diseño) de estructuras de acero

para galpones, se emplearán una serie de instrumentos y técnicas de recolección de la

información, orientadas de manera esencial a alcanzar los fines propuestos.

Al referirse a las técnicas e instrumentos de recolección de datos, Balestrini, M. (2002)15

explica:

Se debe señalar y precisar, de manera clara y desde la perspectiva metodológica, cuáles son aquellos métodos instrumentales y técnicas de recolección de información, considerando las particularidades y límites de cada uno de éstos, más apropiados, atendiendo a las interrogantes planteadas en la investigación y a las características del hecho estudiado, que en su conjunto nos permitirán obtener y recopilar los datos que estamos buscando (p. 132).

En el mismo orden de ideas, Sabino, C. (1996)16 explica que las técnicas e instrumentos

de recolección de datos “son las distintas formas o maneras de obtener la información” (p.

57)

Como técnica de recolección de datos en este estudio se utilizara la observación directa,

en la modalidad documental.

Acerca de la observación directa Oscar Zapata (2005)17 explica: “Las técnicas de

observación directa exigen una interacción mínima o nula entre investigador y

14 Metodología de la Investigación, Hernández Sampieri Roberto. 1997 15 Como se Elabora el Proyecto de Investigación, Balestrini M., 2002 16 El Proceso de Investigación, Sabino Carlos. 1996

10

participantes…el investigador realiza el acopio de la información, sin dirigirse a los sujetos

que estudia” (p 211)

Y sobre la modalidad documental Frida Ortiz (2004)18 la define como: “Técnica de

investigación cuya finalidad es obtener datos e información a partir de documentos

escritos y no escritos, susceptibles de ser utilizados.” (p 140).

2.5. Técnicas para el Análisis de los Datos

La técnica de análisis de datos representa la forma de cómo será procesada la

información recolectada, esta se puede procesar de dos maneras cualitativa o

cuantitativa.

Según UPEL (2002), “el análisis cualitativo es una técnica que indaga para conseguir

información de sujetos, comunidades, contextos, variables o ambientes en profundidad,

asumiendo una actitud absorta y previniendo a toda costa no involucrar sus afirmaciones

o práctica” (p 56)

Y Según Sabino, C. (1996) el análisis cuantitativo se define como: “una operación que se

efectúa, con toda la información numérica resultante de la investigación. Esta, luego del

procesamiento que ya se le habrá hecho, se nos presentará como un conjunto de cuadros

y medidas, con porcentajes ya calculados” (p.451).

Debido a lo señalado anteriormente, se utilizaran ambas técnicas de análisis de datos. La

técnica de análisis cuantitativo para la recolección y clasificación de datos, y la técnica de

análisis cualitativo para la aplicación de los programas de análisis y cálculo estructural, a

los datos y a la información ya recabada y clasificada.

2.6. Fases de la Investigación

Tomando en cuenta los objetivos planteados, la presente investigación consta de varias

fases las cuales se describen a continuación:

17 Herramientas para elaborar tesis e investigaciones socioeducativas, Zapata Oscar. 2005 18 Diccionario de Metodología de la Investigación Científica, Ortiz Frida. 2004

11

Fase 1: En esta fase se realizarán las investigaciones y revisiones bibliográficas, tanto de

los documentos normativos como documentos especializados, a fin de recopilar toda la

información referente al tema de análisis y diseño de estructuras de acero para galpones

Con esta fase se pretende abarcar y cumplir con los dos primeros objetivos específicos.

Fase 2: Esta segunda fase se iniciará con la formulación de aspectos conceptuales

necesarios para la aplicación de las disposiciones normativas, y el establecimiento para el

análisis y configuración de los galpones de acero.

Con esta fase se pretende abarcar y cumplir con el objetivo específico número tres.

Fase 3: En esta fase se pretende desarrollar el método de análisis para el diseño de los

galpones de acero en Venezuela con el apoyo de programas de computación comercial,

para el análisis y cálculo de estructuras, y de hojas de cálculo, a los fines de obtener los

resultados para posteriormente realizar el respectivo análisis para la elaboración de las

conclusiones.

12

2.7. Operacionalización de los Objetivos

2.7.1. Objetivo General

Proponer una metodología para el proyecto (análisis y diseño) de estructuras de acero

para galpones, considerando las acciones del sismo, el viento y los puentes grúas.

Tabla 2.1. Operacionalización de Objetivos

OBJETIVO VARIABLE DIMENSIÓN INDICADORES

Describir las características y

requisitos específicos de las estructuras de acero para galpones de acuerdo con las

normas venezolanas e internacionales

Alcance

Comprende los fundamentos necesarios para definir y planificar los elementos del alcance del proyecto TEG.

- Iniciación -Planificación del alcance -Definición del alcance

Requisitos

Comprende los fundamentos necesarios para definir y planificar los elementos del alcance del proyecto TEG.

- Parámetros para la identificación del tipo de estructuras. - Solicitaciones de acuerdo con el tipo de estructuras.

Describir las prácticas estandarizadas en

documentos normativos, nacionales e internacionales, como

metodologías de análisis y diseño de

galpones

Requisitos

Comprende los fundamentos necesarios para definir y planificar los elementos del alcance del proyecto TEG, así como las metodologías y disposiciones normativas para el diseño de galpones de acero.

- Parámetros para la identificación del tipo de estructuras. - Acciones y Solicitaciones de acuerdo con el tipo de estructuras.

Formular los aspectos conceptuales y metodológicos

necesarios para la aplicación de las

disposiciones normativas, mejores

prácticas y su aplicación en el

proyecto estructural asistido por el computador

Fundamentos

Comprende los fundamentos necesarios para definir y planificar los elementos del alcance del proyecto estructural de diseño de galpones.

- Aspectos teóricos del proyecto sismoresistente. - Consideraciones para el análisis y el diseño de galpones.

Demostrar la aplicabilidad de la

metodología propuesta para el diseño y

análisis de galpones de acero en Venezuela

Proyecto Estructural

Comprende los fundamentos necesarios para validar los elementos del logro de los objetivos y requisitos del

producto final del proyecto, formulados en el enunciado del

alcance del mismo.

- Análisis y diseño de un galpón de acero.

13

CAPÍTULO III

MARCO TEÓRICO

3.1. Antecedentes

En la actualidad los galpones, o naves industriales, son las estructuras típicas donde se

necesitan grandes luces para almacenamiento o para algún tipo de proceso productivo,

debido a su rápido y económica fabricación. Pero debido a que una de las grandes

ventajas de estas estructuras es su relativo poco peso lo cual se refleja directamente en el

costo del proyecto y construcción de estas estructuras, en el afán por hacerlas cada vez

más livianas y económicas posibles, existe la tendencia de no considerar los posibles

efectos por acciones sísmicas, y concentrarse en las acciones permanentes, variables y

principalmente en las de viento.

En Venezuela, tanto la Norma COVENIN 1756:2001 como la Norma COVENIN

1618:1998, no tratan particularmente este tipo especial de estructuras y se concentran

principalmente en edificaciones de varios pisos. Además la Norma COVENIN 2003:1986

debido a la antigüedad que tiene se encuentra desactualizada debido a que no considera

algunos efectos torsionales que producen el viento, ni tiene actualizado el mapa de

velocidades de Venezuela.

En los Estados Unidos existen normativas más actualizadas que contemplan los últimos

adelantos en la investigación de estructuras. La MBMA, es la asociación se encarga de

estudiar cuales son las mejores prácticas para el proyecto de los galpones apoyándose en

la AISC19 para las consideraciones sísmicas. Además existe la normativa ASCE 7-05, la

cual contempla la metodología para la consideración de los efectos del viento en las

estructuras que ya toma en cuenta las posibles torsiones inducidas por el viento y por

ultimo tenemos a la CMAA, que se encarga de recomendar los procedimientos más

adecuados tanto para considerar los efectos de las grúas móviles sobre las edificaciones

que la soportan, como el cálculo de las vigas carrileras que guiaran estas grúas móviles.

19 AISC. American Institute Steel Construction

14

3.2. Bases Teóricas

3.2.1. Galpones Un galpón es una construcción techada adaptable a un gran número de usos, cuya

separación entre columnas permite grandes espacios libres de obstrucciones, con mayor

libertad para la distribución de la tabiquería interna y un mayor aprovechamiento de las

áreas útiles. Por lo general son estructuras de un solo nivel, con pavimento y fachadas,

cerradas o no. Eventualmente pueden albergar mezzaninas destinadas a usos

administrativos o de depósito. En todo caso, las características de estas estructuras

conducen a importantes economías en la solución del sistema de fundaciones.

Figura 3.1. Ejemplo genérico de una estructura para galpón

Entre los usos más comunes de este tipo de estructuras, se pueden mencionar:

• Comerciales: Tiendas y centros comerciales, mercados, depósitos,

estacionamientos, hangares, oficinas, comedores.

• Industriales: Fábricas, talleres, casetas.

15

• Educativos: deportivos y recreacionales, religiosos, centros comunitarios,

centros de salud, auditorios.

• Agrícolas, avícolas, porcinas, etc.

Las características de los galpones quedan determinadas por el uso al que se destine y

las consideraciones económicas. El proyecto de un galpón exige una cuidadosa

planificación global debido al gran número de variables involucradas, como por ejemplo:

• Condiciones del terreno de la parcela donde se ubicará el galpón.

• Localización y dimensiones de los espacios y equipos a ser abrigados.

• Circulación.

• Movimiento de las cargas.

• Iluminación, ventilación natural y aire acondicionado.

• Ampliaciones y modificaciones futuras.

• Reforzamiento debido a modificaciones en las cargas.

3.2.2. Componentes de un Galpón La solución más rápida y económica de los galpones consiste en estructuras sencillas de

acero, que pueden normalizarse aplicando soluciones modulares. Las estructuras de los

galpones están formadas por pórticos separados a distancias convenientes, los cuales

pueden ser de vigas laminadas, soldadas o de vigas de celosía.

Sobre los pórticos se apoyan las correas que soportan el material de cubierta del techo.

Las correas que soportan el material de cerramiento de las fachadas se denominan

largueros, y se apoyan rectamente sobre las columnas. Por facilidades constructivas, para

los largueros se emplean perfiles minados de sección tipo canal. Cuando la separación

entre columnas es muy grande, se recomienda apoyar el material de cubierta de las

fachadas sobre unos miembros verticales intermedios llamados parales, normalmente

resueltos con perfiles doble T o I.

16

Figura 3.2. Componentes Típicas de los Galpones

Fuente: “Proyecto y Construcción de Galpones Modulares”, Arnal et al.

Para garantizar la rigidez y resistencia necesarias para las solicitaciones producidas por

las acciones del viento, el sismo, y las grúas móviles, entre otras, se dispone de los

arriostramientos, tanto del techo como de las fachadas, por lo general con perfiles L

dispuestos en cruces de San Andrés, que son los encargados de canalizar y transmitir las

solicitaciones a las fundaciones.

3.2.3. Tipos de Galpones Los galpones pueden clasificarse atendiendo a múltiples variables, así por ejemplo en el

universo de los galpones para uso industrial, su clasificación se hace en función de la

capacidad de las grúas (que a su vez condiciona la altura del riel) en: semi-livianas,

livianas, semi-medianas, medianas, semipesadas y pesadas. Una clasificación más

universal es la que se muestra en la Figura 3.

Los galpones de un solo tramo se utilizan donde se necesitan grandes espacios interiores,

libres de columnas, tales como gimnasios y auditorios, o en áreas pequeñas, tales como

casetas, estacionamientos, oficinas, pequeños locales comerciales. En edificaciones de

17

gran anchura, donde las columnas interiores no constituyen un inconveniente, como

pueden ser hospitales y oficinas, suele emplearse el galpón de vanos múltiples.

Las estructuras a una sola agua, de pendiente suave, se utilizan para extensiones o

ampliaciones laterales de manera de obtener espacios útiles adicionales, cerrados o

abiertos. Para aprovechar la iluminación natural se utiliza el techo en forma de diente de

sierra, cuyo lado corto se resuelve con material traslucido el cual se apoya sobre una cara

que puede ser vertical, inclinada o curva, tal como se muestra en la Fig. 3

Figura 3.3. Tipos de Galpones

Fuente: “Proyecto y Construcción de Galpones Modulares”, Arnal et al.

3.3. Bases Legales

En Venezuela la práctica de la ingeniería pasa a ser regulada por el Artículo 117 de la

Constitución de la República Bolivariana de Venezuela aprobada en 1999, que a su vez

obliga a la utilización de la Ley del Sistema Venezolano de la Calidad aprobada en el año

2002.

La Norma COVENIN 1756:2001 que contempla las acciones sísmicas, fue aprobada por

el Ministerio de Industria y Comercio como de carácter obligatorio de conformidad con los

18

Artículos 10 y 14 de la Ley sobre Normas Técnicas y de Control de Calidad, publicada en

la Gaceta Oficial de la República de Venezuela N° 37.543 de fecha 07 de octubre de

2002.

3.4. Definición de Términos

Acciones. Fenómenos que producen cambios en el estado de tensiones o deformaciones

en algún elemento de una construcción. Las acciones se clasifican en permanentes,

variables y accidentales.

Acero estructural. En las estructuras metálicas, aplicase a todo miembro o elemento que

se designa así en los documentos del contrato y/o es necesario para la resistencia y la

estabilidad de la estructura

Análisis dinámico. En sistemas elásticos es un análisis de superposición modal para

obtener la respuesta estructural a las acciones dinámicas. En sistemas inelásticos es un

análisis en el cual se calcula la historia en el tiempo de la respuesta estructural a las

acciones dinámicas.

Arriostramiento diagonal. Miembros estructurales inclinados que soportan

primordialmente carga normal y que se emplean para permitirle a un pórtico estructural

que actúe como una celosía para resistir las cargas horizontales.

Barlovento. Lado desde donde sopla el viento.

Celosía. Tipo de estructuración formado por un conjunto de elementos dispuestos en

triangulación múltiple.

Carga variable. Carga debida a la ocupación o uso habitual de la estructura, incluyendo

los tabiques removibles y las grúas móviles.

Columna. Miembro estructural utilizado principalmente para soportar la carga normal de

compresión acompañada o no de momentos flectores, y que tiene una altura de por lo

menos tres (3) veces su menor dimensión lateral.

Conexión. Combinación de juntas para transmitir fuerzas entre dos o más miembros

19

Diafragma. Parte de la estructura, generalmente horizontal, con suficiente rigidez en su

plano, diseñada para transmitir las fuerzas a los elementos verticales del sistema

resistente a sismos.

Diseño para los estados límites. Método de diseño consistente en determinar todos los

modos potenciales de falla o inutilidad (estados límites), y mantener unos niveles de

seguridad aceptables contra su ocurrencia, los cuales se establecen habitualmente con

criterios probabilísticos.

Ductilidad. Capacidad que poseen los componentes de un sistema estructural de hacer

incursiones alternantes en el dominio inelástico, sin pérdida apreciable en su capacidad

resistente.

Eje débil. El eje menor principal de una sección transversal.

Eje fuerte. El eje principal mayor de una sección transversal.

Espectro de diseño. Espectro que incorpora el factor de reducción de respuesta

correspondiente al sistema resistente a sismos adoptado.

Espectro de respuesta. Representa la respuesta máxima de osciladores de un grado de

libertad y de un mismo coeficiente de amortiguamiento, sometidos a una historia de

aceleraciones dada, expresada en función del período.

Factor de ductilidad. Valor que describe la ductilidad global esperada del sistema

resistente a sismos, el cual cuantifica la relación entre los desplazamientos máximos

reales y los desplazamientos calculados suponiendo un comportamiento elástico lineal de

la estructura.

Fuerza. Término genérico para significar fuerza normal, momento flector, momento torsor

y cortes.

Fuerza cortante total o basal. Fuerza cortante horizontal originada por las acciones

sísmicas en el nivel de base.

Galpón. Construcción relativamente grande que suele destinarse al depósito de

mercaderías o maquinarias.

20

Longitud no arriostrada (no soportada). La distancia entre secciones arriostradas

consecutivas de un miembro, medida entre los baricentros de los miembros de

arriostramientos.

LRFD. Acrónimo de Load Resistance Factor Design.

Momento cedente. En un miembro sometido a flexión, el momento para el cual una fibra

extrema primero alcanza la cedencia.

Momento de agotamiento. Momento resistente máximo de una sección cuando se

supone un comportamiento elastoplástico perfecto del material, tal como es usual en

acero, es igual al momento plástico.

Nivel de diseño. Conjunto de requisitos normativos asociadas a un determinado factor de

reducción de respuesta, que se aplica en el diseño de miembros del sistema resistente a

sismos.

Nodo. La zona completa de intersección de columnas y vigas, incluyendo las planchas de

continuidad y las planchas adosadas. El nodo comprende las conexiones.

Perfil. Designación genérica de los miembros de acero estructural. El término viga

utilizado incorrectamente por los fabricantes y distribuidores de productos de acero es un

error conceptual, por cuanto asigna a priori su destino estructural.

Pórtico. Sistema estructural constituido por vigas y columnas

Pórtico arriostrado. Pórtico en el cual la resistencia a las cargas laterales o a la

inestabilidad se suministra por medio de diagonales, sistemas de arriostramientos en

forma V o Λ u otros sistemas auxiliares.

Pórtico con arriostramientos concéntricos. Pórtico arriostrado en el cual todos los

miembros del sistema de arriostramiento están sometidos fundamentalmente a fuerzas

normales.

Pórtico resistente a momento. Pórtico en el cual las fuerzas cortantes sísmicas son

resistidas por el corte y la flexión en sus miembros y nodos.

Proyecto estructural. Conjunto del análisis y el diseño estructural de una edificación

21

Puente Grúa. Son máquinas para elevación y transporte de materiales, tanto en interior

como en exterior, de uso muy común tanto en almacenes industriales, como talleres.

Relación de esbeltez. La relación entre la longitud efectiva de una columna respecto a su

radio de giro, ambos referidos al mismo eje de flexión.

Resistencia nominal. Resistencia obtenida al utilizar los principios y parámetros

normativos correspondientes al estado límite del agotamiento resistente, sin aplicar

factores de minoración.

Rigidizador. Elemento, usualmente una plancha o ángulo, que se fija a un miembro para

aumentar su rigidez y estabilidad o resistencia al pandeo local.

Rótula (articulación) plástica. Zona de cedencia que se forma en una sección de un

miembro estructural cuando alcanza el momento de agotamiento. En tal estado la sección

gira como si estuviera articulada, excepto que permanece sometida al momento de

agotamiento.

Sección compacta. Es una sección transversal que desarrolla la distribución plástica de

las tensiones con una capacidad de rotación de aproximadamente tres antes de

experimentar pandeo local prematuro en su dominio inelástico.

Sección esbelta. La sección transversal de un miembro que por poseer elementos

esbeltos puede experimentar pandeo local en el rango elástico.

Sección no compacta. Secciones cuyos elementos puede desarrollar tensiones

cedentes en compresión antes de que ocurra el pandeo local, pero incapaces de resistir el

pandeo local inelástico en los niveles de deformación requeridos para una total

distribución de las tensiones plásticas.

Sección plástica. Secciones aptas para el diseño plástico. La sección transversal es

capaz de mantener la totalidad del momento plástico a través de grandes rotaciones de

manera que el mecanismo plástico pueda desarrollarse.

Sistema resistente a sismos. Parte del sistema estructural que se considera suministra

a la edificación la resistencia, rigidez y ductilidad necesarias para soportar las acciones

sísmicas.

22

Sofito metálico. Lámina de acero estructural acanalada formada en frío, especialmente

diseñada para losas mixtas de acero - concreto o para trabajar como diafragma.

Sotavento. Lado opuesto a donde sopla el viento.

Tipo de exposición. Clasificación para el sitio de ubicación de la construcción tomando

en cuenta las características de las irregularidades en la superficie del terreno.

Velocidad básica del viento. Velocidad correspondiente al tiempo patrón de recorrido del

viento medida a 10 metros sobre un terreno con tipo de exposición C, y asociada a un

período de retorno de 50 años.

Viga. Miembro estructural en el cual puede considerarse que las tensiones internas en

cualquier sección transversal dan como resultantes una fuerza cortante y un momento

flector.

Zona de panel. Área de conexión viga - columna limitadas por las alas de las vigas y la

columna

Zona sísmica. Zona geográfica en la cual se admite que la máxima intensidad esperada

de las acciones sísmicas, en un período de tiempo prefijado, es similar en todos sus

puntos.

23

CAPÍTULO IV

DESARROLLO

En el presente capítulo se presentara la metodología para el análisis y diseño de

estructuras de acero para galpones en Venezuela. Para el análisis y diseño de los

miembros se utilizara el programa cálculo estructural SAP2000 17.3.0, que es uno de los

programas con mayor reconocimiento y popularidad en el ambiento del diseño estructural

a nivel mundial.

El galpón a diseñar no será una estructura real, sino que se seleccionara una geometría y

condiciones con las cuales se puedan abarcar los principales casos y problemas

presentes en el diseño de galpones.

4.1. Consideraciones Generales

4.1.1. Consideraciones de Uso

Para el diseño del galpón se supondrá que este pertenece a la industria de producción de

acero, por el cual sus miembros estarán sujetos a experimentar entre 500,000 y 2,000,000

repeticiones durante su periodo de 50 años de vida útil, por lo cual la estructura será

clasificada, según el Reporte Técnico Nº13 AISE, como Edificación Industrial Clase A.

Debido al uso que tendrá el galpón, se requerirá de una Grúa Portante de 25 Ton, tipo

viga doble. Esta grúa tendrá entre 5 y 10 elevaciones por hora con una carga promedio

de 50% de la capacidad, por lo cual la grúa tendrá un Servicio Clase C (Servicio

Moderado).

4.1.2. Consideraciones Geométricas El galpón a diseñar será de dos aguas con una pendiente del techo mayor a 15% (valor

mínimo recomendado para el uso de láminas acanaladas de acero galvanizado). Tendrá

una anchura de 24 m y un largo de 60 m, la altura mínima será de 9 m y la máxima de

11.5 m (20% de pendiente). El galpón será totalmente abierto.

24

Figura 4.1. Geometría del Galpón

El galpón estará compuesto por una mezzanina interna que tendrá la anchura del galpón

pero solo ocupara la mitad del mismo (30 m), la altura de la misma será de 4 m. Esta

mezzanina tendrá un uso de almacenamiento.

Figura 4.2. Geometría Mezzanina

4.1.3. Consideraciones Geográficas Debido a que el presente proyecto tiene carácter académico se considerara que el galpón

estará ubicado en el Estado Bolívar.

Estado: Bolívar

Municipio: Caroní

Ciudad: Guayana

Suelo: Arenoso

25

4.1.4. Estructuración del Galpón De acuerdo con la norma COVENIN 1753-01, todas las estructuras deberán poseer dos

sistemas estructurales resistentes al sismo en dos direcciones ortogonales, para

estructuras de acero estos sistemas esta tipificados y explicados en la norma COVENIN

1618-98, pero dichos sistemas están enfocados en estructuras tipos edificios y no en

estructuras industrial (edificaciones más ligeras con poco peso propio), por lo cual la

utilización de estos sistemas sismorresistentes de alta disipación de energía (valor R alto)

pueden llegar a ser muy costosos y en muchos casos no posibles físicamente.

Por ello la norma ANSI/ASCE 7-05, posee un capítulo especial para el diseño

sismorresistente de estructuras no-edificios (que se comportan como edificios), donde se

incluyen las edificaciones industriales como: galpones, tanques, recipientes a presión,

torres de enfriamiento, etc. Y para cada una de ellas distintos valores de R (factor de

reducción de respuesta) con sus respectivas consideraciones.

En la dirección transversal de galpón, de 24 m de anchura, se utilizara un sistema tipo

pórtico de momento sin límite de altura, que de acuerdo con la Tabla 15.4.1 de

ANSI/ASCE 7-05 tendrá un R = 1 y no llevara ningún detallado especial más que el diseño

según AISC 360-10. Esto se usara tanto en los pórticos transversales del galpón como en

los de la mezzanina.

En la dirección longitudinal del galpón, de 60 m de largo, se utilizara un sistema tipo

pórtico con diagonales concéntricas sin límite de altura, que de acuerdo con la Tabla

15.4.1 de ANSI/ASCE 7-05 tendrá un R = 1.5 y no llevara ningún detallado especial más

que el diseño según AISC 360-1020. Esto se usara tanto en los pórticos transversales del

galpón como en los de la mezzanina.

El galpón se dividirá en 10 vanos de 6 metros cada uno (11 pórticos) para de esta manera

no utilizar vigas longitudinales de más de 6 metros y así se tendrá poco desperdicio de

20 AISC 360-10, Specification for Structural Steel Buildings

26

materia y no utilizar empalmes en las vigas longitudinales. Comercialmente las vigas se

suministran en largos 12 metros.

Figura 4.3. Sistema Sismorresistente del galpón

Cabe destacar que en la práctica común en este tipo de galpones con mezzanina, no se

utilizan sistemas independientes para resistir las acciones sísmicas, las columnas del

galpón son también columnas de la mezzanina, y esto se hace para ahorrar costo en la

construcción de las fundaciones, ya que no hay que hacer doble fundación para ambos

sistemas.

4.1.5. Juntas de Expansión Aunque las edificaciones industriales son construidas con materiales flexibles (elementos

de acero y techos de láminas), las juntas de expansión son requeridas cuando las

dimensiones horizontales son muy grandes. No es posible determinar con exactitud la

necesidad de las juntas o la distancia entre ellas debido a gran cantidad de variables

involucradas en el problema.

27

En el Reporte Técnico No. 6521, se presentan dos criterios para determinar la necesidad

de la colocación de juntas de expansión, uno empírico y otro analítico, por estar fuera del

alcance del proyecto se utilizara el criterio empírico el cual es más fácil de usar pero a la

vez más conservador.

Para edificaciones que tengas pórticos de vigas y columnas, la máxima longitud de estas

edificaciones sin juntas de expansión será determinada por la Figura 4.5, utilizando el

diferencial de temperatura del lugar de construcción.

Figura 4.4. Máxima longitud de edificaciones sin juntas de expansión Fuente: “Expansion Joints in Buildings Technical Report No. 65”

En diferencial de temperatura donde se construirá el galpón es cercano a los 20ºF (95ºF

máxima y 75ºF mínima). De acuerdo con este diferencial de temperatura y la Figura 4.5, la

máxima longitud será de 180 m (600 pies), nuestro galpón está muy por debajo de este

valor (60 m).

21 National Academy of Sciences, Expansion Joints in Buildings Technical Report No. 65, 1974

28

4.2. Consideraciones de Diseño para la Viga Carrilera El galpón utilizara una grúa de 25 Ton, por la cual es requerido el diseño de una viga

carrilera que sea capaz de soportar las cargas ejercidas por dicha grúa. La viga carrilera

se diseñara como una viga simplemente apoyada de un vano de 6 m, de esta manera se

facilita tanto la instalación como remplazo en caso de daños.

La grúa se diseñara tomando en consideración los siguientes criterios:

• Deflexión: Al ser el uso de la grúa clase C, y de acuerdo a AISC Design Guide 7, la

deflexión vertical máxima será L/600, y la deflexión lateral máxima será L/400.

• Resistencia: Para el diseño estructural de la viga se utilizara el método LRFD, de

acuerdo con la norma AISC 360-10.

• Fatiga: Debido a que se utilizara una viga no fabricada (sin soldaduras), la fatiga

solo se revisara en el material base, de acuerdo con el Apéndice 3 de la AISC 360-

10.

La información técnica del puente grúa, será extraída del catálogo de grúas de la empresa

ACECO (ver anexo 1).

Figura 4.5. Esquema puente grúa

A continuación se presentan detalles técnicos del puente grúa:

29

Capacidad = 25 Ton.

Luz Libre = 22 m.

Tipo de Control = Control colgante (pendant operated)

Peso Puente = 48900 lb = 22181 kgf.

Peso Carro de Izaje = 5640 lb = 2258 kgf.

Máxima Carga por Rueda = 42600 lb = 19323 kgf.

Espaciamiento entre ruedas = 13 ft = 3962 mm.

Luz viga carrilera = 6 m.

Tipo de riel = 60# (29.8 kgf/m)

Para considerar los efectos de impacto, de acuerdo con el AISC Design Guide 7, se

aumentara la máxima de cada rueda por un 10% (control colgante). Adicionalmente se

agregara una carga lateral que será el 20% de la suma del peso a levantar (25 Ton) más

el peso del carro de izaje (2258 kgf) y una carga longitudinal del 10% de la carga máxima

en las ruedas.

4.3. Consideraciones de Diseño para el Galpón A continuación se presentan los criterios tanto para estabilidad, cargas, apoyos y diseño

estructural.

4.3.1. Análisis y Estabilidad Estructural La norma AISC 360-10 requiere que se utilice cualquier método racional para la

estabilidad que considere los siguientes efectos:

• Deformaciones axiales, de corte y de flexión que contribuyan al desplazamiento de

la estructura.

• Efectos de segundo orden (P-Δ and P-δ).

• Imperfecciones geométricas.

• Reducciones de rigidez debido a inelasticidad.

• Incertidumbre en rigidez y resistencia.

Antiguamente para el análisis de las estructuras se utilizaba el método de la longitud

efectiva, pero esté en algunos casos traía problemas para estimar el valor “k” de las

columnas o miembros en compresión, por ello la norma AISC 360-10 recomienda ahora el

uso del Método de Análisis Directo el cual resuelve estos inconveniente y será usado en

30

este diseño. En el anexo 13 se presenta una verificación del Método de Análisis Directo

en el SAP2000.

La estructura será analizada suponiendo un comportamiento elástico lineal y el análisis

dinámico se realiza mediante el método superposición modal con espectro de respuesta.

Para considerar los efectos de segundo orden se realizara un análisis de segundo orden

riguroso, donde se realizara un análisis no-lineal para cada combinación de diseño. En el

caso de las combinaciones que incluyan el sismo, al utilizarse el método de superposición

modal no puede realizarse un análisis de éste tipo, por lo que para considerar estos

efectos se creara un caso de carga P-Delta (1.0xCarga Permanente + 1.2xCarga

Variable) y se utilizara la matriz de rigidez obtenida (estructura deformada) como punto de

partida para buscar los modos de vibración de la estructura.

Para considerar las imperfecciones geométricas se consideraran cargas hipotéticas

laterales para considerar efectos de desalineamiento en la estructura. Estas cargas se

aplicaran para todas las cargas verticales, y en todas las combinaciones; en las

combinaciones con cargas laterales se aplicaran en el sentido de dicha carga.

𝑁𝑁 = 0.002𝑌𝑌𝑖𝑖 C2-1 AISC 360-10

Para la estructura se tendrán las siguientes cargas hipotéticas:

NDLx = 0.002DL

NDLy = 0.002DL

NLLx = 0.002LL

NLLy = 0.002LL

NRLLx = 0.002RLL

NRLLy = 0.002RLL

Para considerar las reducciones de rigidez por inelasticidad, se aplicaran dos reducciones

en la rigidez de la estructura (AISC 360-10, C2.3):

• Factor de reducción de 0.8 en la rigidez, ó sea EA = 0.8EA • Factor adicional τb (rigidez a flexión)

Para Pr/Py ≤ 0.5 𝜏𝜏𝑏𝑏 = 1.0

Para Pr/Py > 0.5 𝜏𝜏𝑏𝑏 = 4�𝑃𝑃𝑟𝑟 𝑃𝑃𝑦𝑦⁄ ��1 − �𝑃𝑃𝑟𝑟 𝑃𝑃𝑦𝑦⁄ ��

31

4.3.2. Criterios y Acciones Mínimas Debido a que el galpón está completamente abierto los efectos del viento solo afectaran al

techo, además tendrá cargas permanentes y variables en el techo y en la mezzanina,

cargas móviles del puente grúa y las cargas sísmicas.

4.3.2.1. Acciones Permanentes (DL) Las acciones permanentes serán el peso propio de los miembros de todo el galpón

(columnas, vigas, correas) y el peso de la lámina que cubre el techo y la losa mixta que

cubre la mezzanina. Adicionalmente el peso propio del puente grúa y riel.

Techo: Lamina Aceral Cal 22 = 7.5 kgf/m2

Mezzanina: Sofito Metálico Cal 20, 1.5” = 10.0 kgf/m2

Malla de acero = 2.0 kgf/m2

Concreto 11 cm = 203 kgf/m2

Luminarias, tuberías, etc = 15.0 kgf/m2

230 kgf/m2

Peso del riel 60# = 29.8 kgf/m.

En el capítulo 5.2.1.2 se encuentra el cálculo de la losa colaborante de 11 cm.

En el capítulo 4.3.2.4 se encuentran las cargas permanentes de la grúa.

4.3.2.2. Acciones Variables de Techo (RLL) De acuerdo con la norma COVENIN 2002-88, para techos inaccesibles salvo con fines de

mantenimiento (Art. 5.2.4.2).

Techos metálicos livianos con peso propio menor de 50 kgf/m2:…..……………………………………….…………………

40 kgf/m2

4.3.2.3. Acciones Variables (LL) Las acciones variables aplicadas sobre el galpón serán dos: carga variable sobre la

mezzanina y cargas móviles de del puente grúa.

Debido a que la norma COVENIN 2002-88 fue concebida para edificios urbanos y no para

edificaciones industriales no hace referencias a acciones dependiendo del uso (industria

de hierro, acero, refinerías, etc), debido a esto se utilizara la recomendación del Reporte

Técnico 13 de la AISE.

Piso para deposito (bin floors):…..…………………………….………………… 980 kgf/m2

32

En la Subsección 4.3.2.4 se encuentran las cargas variables de la grúa.

4.3.2.4. Acciones del Puente Grúa El puente grúa de 25 Ton, tendrá tanto cargas permanentes como cargas variables

móviles. Las cargas permanentes serán el peso propio del puente, mientras que las

cargas variables serán la carga a elevar así como el peso del carro de izaje.

Adicionalmente a estas cargas se consideran efectos de impacto (10%), cargas laterales y

cargas longitudinales.

Cargas Permanentes:

𝑃𝑃𝐷𝐷𝐷𝐷 =1.1 × 𝑃𝑃𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝

4=

1.1 × 221814

= 6099.5 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘

Figura 4.6. Cargas Permanentes del Puente Grúa

Cargas Variables: 𝑃𝑃𝐷𝐷𝐷𝐷 = 1.1 × 𝑃𝑃𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 − 𝑃𝑃𝐷𝐷𝐷𝐷 = 1.1 × 19323 − 6099.5 = 15155.8 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘

Adicionalmente a la carga vertical, se genera una carga transversal por la inercia de la

grúa al mover la carga lateralmente. Esta carga será 20% del peso del carro de izaje y la

carga a elevar (AISC Design Guide 7).

𝑃𝑃𝐷𝐷𝐷𝐷 =0.2 × (𝑃𝑃𝑝𝑝𝑒𝑒𝑝𝑝 + 𝑃𝑃𝑐𝑐𝑚𝑚𝑟𝑟𝑟𝑟𝑐𝑐)

4=

0.2 × (25000 + 2258)4

= 1363 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘

También se genera una carga longitudinal de tracción debido a la inercia del movimiento

de la carga longitudinalmente. Esta carga será 10% de la carga máxima en las ruedas

(AISC Design Guide 7).

33

𝑃𝑃𝐷𝐷𝐷𝐷 = 0.1 × (𝑃𝑃𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚) = 0.1 × (19323) = 1932 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘

Figura 4.7. Cargas Variables del Puente Grúa

Las cargas del puente grúa se colocaron centradas con una columna para tener mayor

influencia sobre la columna y los arriostramientos.

4.3.2.5. Acciones del Viento (WL) Al ser un galpón abierto, las acciones del viento solo se presentaran en el techo. Debido a

que la norma COVENIN 2003-86 es muy antigua no posee información de los efectos

longitudinales y transversales sobre techos a dos aguas, por ello se utilizara la norma

ANSI/ASCE 7-05 fig. 6-18B y 6-18D, para estimar estos efectos.

Las solicitaciones por viento se estimaran de acuerdo con la norma ANSI/ASCE 7-05: Velocidad del Viento: 80 km/h (22.22 m/s) Tipo de Construcción: II Anchura: 24 m Largo: 60 m Alto mínimo: 9.0 m Alto Cumbrera: 11.5 m Alto Promedio h: 10.25 m Aguas: 2 aguas Exposición: Tipo C 𝑞𝑞𝑧𝑧 = 0.00485𝐾𝐾𝑧𝑧𝐾𝐾𝑧𝑧𝑝𝑝𝐾𝐾𝑑𝑑𝑉𝑉2𝐼𝐼 Art. 6.5.10

𝐾𝐾𝑧𝑧𝑝𝑝 = 1.0 Sin efectos topográficos (Art. 6.5.7.2)

34

𝐼𝐼 = 1.0 Categoría II (Tabla 6-1)

𝐾𝐾𝑑𝑑 = 0.85 Sistemas resistentes (Tabla 6-4)

Exposición: C �𝛼𝛼 = 9.5

𝑍𝑍𝑔𝑔 = 274.3 𝑚𝑚 Tabla 6-2

𝐾𝐾𝑧𝑧 = 2.01�ℎ𝑍𝑍𝑔𝑔�2 𝛼𝛼�

𝐾𝐾𝑧𝑧 = 2.01 �10.25274.3

�29.5�

= 1.006

𝑞𝑞𝑧𝑧 = 0.00485𝐾𝐾𝑧𝑧𝐾𝐾𝑧𝑧𝑝𝑝𝐾𝐾𝑑𝑑𝑉𝑉2𝐼𝐼 = 0.00485 × 1.006 × 1.0 × 0.85 × 802 × 1.0 = 26.54 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘/𝑚𝑚2

𝐺𝐺 = 0.85 Art. 6.5.8.1

𝑝𝑝 = 𝑞𝑞𝑧𝑧𝐺𝐺𝐶𝐶𝑁𝑁

Viento Longitudinal (WLx) 𝜃𝜃 = 11.8°

𝐶𝐶𝑁𝑁 = �𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑 ≤ ℎ → 0.8

ℎ < 𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑 ≤ 2ℎ → 0.5𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑 > 2ℎ → 0.3

𝑝𝑝 = 𝑞𝑞𝑧𝑧𝐺𝐺𝐶𝐶𝑁𝑁 = 26.54 × 0.85 × 0.8 = 18.05 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘/𝑚𝑚2

𝑝𝑝 = 𝑞𝑞𝑧𝑧𝐺𝐺𝐶𝐶𝑁𝑁 = 26.54 × 0.85 × 0.5 = 11.3 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘/𝑚𝑚2

𝑝𝑝 = 𝑞𝑞𝑧𝑧𝐺𝐺𝐶𝐶𝑁𝑁 = 26.54 × 0.85 × 0.3 = 6.8 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘/𝑚𝑚2

Figura 4.8. Viento Longitudinal Viento Transversal (WLy) 𝜃𝜃 = 11.8°

𝐶𝐶𝑁𝑁𝑊𝑊 = 1.1

𝐶𝐶𝑁𝑁𝐷𝐷 = −0.4

𝑝𝑝 = 𝑞𝑞𝑧𝑧𝐺𝐺𝐶𝐶𝑁𝑁 = 26.54 × 0.85 × 1.1 = 24.8 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘/𝑚𝑚2

𝑝𝑝 = 𝑞𝑞𝑧𝑧𝐺𝐺𝐶𝐶𝑁𝑁 = 26.54 × 0.85 × −0.4 = −9.0 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘/𝑚𝑚2 Figura 4.9. Viento Transversal

35

4.3.2.6. Acciones Sísmicas (EL) Las acciones sísmicas que afectaran al galpón se estimaran utilizando el método de

superposición modal, y para ello se calculara el espectro de respuesta inelástico, basado

en la norma COVENIN 1756-01.

Como se indicó anteriormente, se utilizaran dos espectros de respuesta distintos en cada

dirección, y se utilizaran los factores de reducción de respuesta de la norma ANSI/ASCE

7-05 Tabla 15.4.1.

Para la dirección X se utilizara un R = 1.5 (pórticos arriostrados) y en la dirección Y se

utilizara un R = 1.0 (pórticos de momentos)

Zona Sísmica (Art. 4.2) = 3 = AO = 0.20

Forma Espectral Tipificada (Art. 5.2) = S2 (depende del suelo)

Factor de Corrección del Coeficiente de Aceleración Horizontal = ϕ = 0.70

Clasificación según su uso (Art 6.1) = Grupo B2 = α = 1.00

Nivel de Diseño (Art. 6.2) = ND2

Clasificación según Material = Acero

Tipo de Estructura (Art. 6.2) = Tipo I

Máximo Período en el Intervalo donde los Espectros Normalizados tienen un Valor Constante (Art. 7.2) = T* = 0.7

Factor de Magnificación Promedio (Art. 7.2) = β = 2.6

Exponente que define la rama descendente del espectro (Art. 7.2) = p = 1.0

Período característico de variación de respuesta dúctil (Art. 7.2) = T+ = 0.3

c = �Rβ

4= � 4

2.64

= 1.11

Ecuaciones Espectro de Respuesta Inelástico:

T < T+ Ad =αφAO �1 + T

T+ (β − 1)�

1 + � TT+�

c(R − 1)

T+ ≤ T ≤ T∗ Ad =αφβAO

R

T > T∗ Ad =αφβAO

R�

T∗

T�p

36

Figura 4.10. Espectro de Respuesta Inelástica Dirección X

Figura 4.11. Espectro de Respuesta Inelástica Dirección Y

Para la combinación de los efectos horizontales (eje X y eje Y simultáneamente), se

utilizara el Método SRSS (Raíz cuadrada de la suma de los cuadrados).

Además de las fuerzas horizontales, también se generaran unas fuerzas verticales las

cuales son estimadas, de acuerdo con la norma COVENIN 1756-01 Art 8.6, como la

fracción de la carga permanente:

SZ = 0.2αβφAO = 0.2x1.0x2.6x0.7x0.20 = 0.0728DL

4.3.2.7. Masa Sísmica De acuerdo con la norma COVENIN 1756-01 en su Art. 7.1, la masa sísmica a considerar

para las acciones sísmicas será el 100% de la carga permanente y el 50% de la carga

variable (edificaciones industriales).

37

4.3.3. Combinaciones de Solicitaciones A continuación se presentan las combinaciones de solicitaciones por las cuales será

analizada y diseñada la estructura (método LRFD):

LRFD1 = 1.4 (DL + NDLx)

LRFD2 = 1.4 (DL – NDLx)

LRFD3 = 1.4 (DL + NDLy)

LRFD4 = 1.4 (DL – NDLy)

LRFD5 = 1.2 (DL + NDLx) + 1.6 (LL + NLLx) + 0.5 (RLL + NRLLx)

LRFD6 = 1.2 (DL - NDLx) + 1.6 (LL - NLLx) + 0.5 (RLL - NRLLx)

LRFD7 = 1.2 (DL + NDLy) + 1.6 (LL + NLLy) + 0.5 (RLL + NRLLy)

LRFD8 = 1.2 (DL - NDLy) + 1.6 (LL - NLLy) + 0.5 (RLL - NRLLy)

LRFD9 = 1.2 (DL + NDLx) + 1.0 (LL + NLLx) + 1.6 (RLL + NRLLx)

LRFD10 = 1.2 (DL - NDLx) + 1.0 (LL - NLLx) + 1.6 (RLL - NRLLx)

LRFD11 = 1.2 (DL + NDLy) + 1.0 (LL + NLLy) + 1.6 (RLL + NRLLy)

LRFD12 = 1.2 (DL - NDLy) + 1.0 (LL - NLLy) + 1.6 (RLL - NRLLy)

LRFD13 = 1.2 (DL + NDLx) + 1.6 (RLL + NRLLx) + 0.8 WLx

LRFD14 = 1.2 (DL + NDLy) + 1.6 (RLL + NRLLy) + 0.8 WLy

LRFD15 = 1.2 (DL + NDLx) + 1.0 (LL + NLLx) + 0.5 (RLL + NRLLx) + 1.6 WLx

LRFD16 = 1.2 (DL + NDLy) + 1.0 (LL + NLLy) + 0.5 (RLL + NRLLy) + 1.6 WLy

LRFD17 = 0.9 (DL + NDLx) + 1.6 WLx

LRFD18 = 0.9 (DL + NDLy) + 1.6 WLy

LRFD19 = (1.2 + 0.0728) (DL + NDLx + NDLy) + 1.0 (LL + NLLx + NLLy) + 1.0 EL

LRFD20 = (0.9 – 0.0728) (DL + NDLx + NDLy) + 1.0 EL

4.3.4. Apoyos y Conexiones Todos los apoyos de las columnas serán considerados como articulados para no

transmitir momento a las fundaciones.

Las conexiones de los pórticos transversales tanto del techo como mezzanina serán

considerados como empotrados (pórticos de momento).

38

Figura 4.12. Pórticos eje 1-5

Figura 4.13. Pórticos eje 6-11

39

Las conexiones de las correas de techos serán consideradas articuladas, así como las

conexiones de los arriostramientos (techo y laterales) y las vigas de amarre del galpón y

las correas de la mezzanina.

Figura 4.14. Pórticos eje A, E

Figura 4.15. Pórticos eje B, C, D

Figura 4.16. Mezzanina +4.00m

40

4.4. Consideraciones de Diseño de Conexiones Se realizara el diseño de las conexiones de las conexiones de mayor importancia en el

galpón:

• Plancha base y anclajes.

• Conexiones de momento, pórtico principal del galpón y de la mezzanina.

• Conexiones de corte de las correas de la mezzanina.

• Arriostramientos principales del galpón.

4.4.1. Plancha Base, Anclajes y Llave de Corte El diseño de las planchas bases se realizara de acuerdo a la norma AISC 360-10, para la

combinación de mayor tracción y compresión (debido a que no se producen momentos).

El diseño de los anclajes se realizara para la combinación de mayor tracción, se utilizara

la norma ACI318-1122 para el diseño del concreto y anclajes, y se utilizara PIP

STE0512123 para considerar el efecto del acero complementario sobre el pedestal (acero

principal y estribos del pedestal).

Se utilizara una llave de corte debido a que el cortante en las columnas es muy elevado

para ser absorbido por los anclajes. El diseño de la llave de corte se realizara utilizando la

ACI 318-11, AISC 360-10 y la ACI 349M-0624.

4.4.2. Conexiones de Momento Las conexiones de momento a diseñar serán las pórtico principal del galpón (HEB450-

IPE500), y el pórtico principal de la mezzanina (HEB450-HEB360).

El diseño se realizara bajo la norma AISC 360-10 y para las recomendaciones de AISC

Design Guide 425.

22 ACI 318-11, Building Code Requirements for Structural Concrete 23 PIP STE05121, Anchor Bolt Design Guide 2006 24 ACI 349M-06, Code Requirements for Nuclear Safety-Related Concrete Structures 25 AISC Design Guide 4, Extended End-Plate Moment Connections Seismic and Wind Applications

41

4.4.3. Conexiones de Corte Las conexiones de corte a diseñar serán las presentes en las correas de la mezzanina,

estas conexiones serán de dos tipos: con doble ángulo (unión viga-viga) y con plancha en

el alma (unión columna-viga). El diseño será de acuerdo con la norma AISC 360-10.

4.4.4. Arriostramientos El diseño de esta conexión se realizara en el arriostramiento principal del galpón bajo las

combinaciones de solicitaciones que generen la mayor tracción y compresión en el

arriostramientos. El diseño será de acuerdo con la norma AISC 360-10.

4.5. Consideraciones para el Diseño de Fundaciones Debido a la gran distancia que existente entre las columnas de los galpones, se

recomienda usar fundaciones aisladas (o pilotes en caso de problemas serios con el

suelo), ya que saldrá más económico que utilizar losas de fundaciones.

4.5.1. Propiedades del Suelo Ya que durante este trabajo se está trabajando con condiciones hipotéticas tanto para la

ubicación del galpón como con su geometría, se estimaran unas propiedades del suelo

para los efectos del cálculo de las fundaciones.

Capacidad de Carga Admisible Q= 2.00 kgf/cm2

Coeficiente de Reacción Ks= 3.5 kgf/cm3

Peso Unitario ρ= 1950 kgf/m3

Fricción concreto/suelo: µ= 0.4

4.5.2. Propiedades de los Materiales A continuación se presentan las propiedades de los materiales utilizados para el diseño

de las fundaciones:

Resistencia del Concreto f’c= 280 kgf/cm2

Módulo de elasticidad E= 252671.33 kgf/cm2

Peso Unitario ρ= 2400 kgf/m3

Coeficiente de Poisson ν= 0.2

Resistencia del Acero de Refuerzo Fy= 4200 kgf/cm2

42

4.5.3. Profundidad y Pedestal Para el diseño de las fundaciones se considerara una profundidad de 2 m y 2.6 m en las

fundaciones (por encima de la zapata) y tamaño de pedestal de 55 cm x 55 cm (ver

diseño de plancha base).

4.5.4. Combinaciones de Solicitaciones Para el diseño de las fundaciones se utilizaran dos grupos de combinaciones, uno para

condiciones de servicio y evaluar la resistencia del suelo, volcamiento y deslizamiento; y

otro condiciones mayoradas para el diseño estructural de las fundaciones (concreto y

acero de refuerzo).

A continuación se presentan las combinaciones de solicitaciones de servicio para evaluar

la resistencia del suelo, de acuerdo con la ASCE 7-05:

SER1 = DL + NDLx

SER2 = DL - NDLx

SER3 = DL + NDLy

SER4 = DL - NDLy

SER5 = DL + NDLx + LL + NLLx

SER6 = DL - NDLx + LL - NLLx

SER7 = DL + NDLy + LL + NLLy

SER8 = DL - NDLy + LL - NLLy

SER9 = DL + NDLx + RLL + NRLLx

SER10 = DL - NDLx + RLL - NRLLx

SER11 = DL + NDLy + RLL + NRLLy

SER12 = DL - NDLy + RLL - NRLLy

SER13 = DL + NDLx + 0.75 (LL + NLLx) + 0.75 (LL + NLLx)

SER14 = DL - NDLx + 0.75 (LL - NLLx) + 0.75 (LL - NLLx)

SER15 = DL + NDLy + 0.75 (LL + NLLy) + 0.75 (LL + NLLy)

SER16 = DL - NDLy + 0.75 (LL - NLLy) + 0.75 (LL - NLLy)

SER17 = DL + NDLx + WLx

SER18 = DL + NDLy + WLy

SER19 = DL + NDLx + 0.75 (LL + NLLx) + 0.75 (LL+ NLLx) + 0.75 WLx

SER20 = DL + NDLy + 0.75 (LL + NLLy) + 0.75 (LL+ NLLy) + 0.75 WLy

SER21 = 0.6 (DL + NDLx) + WLx

43

SER22 = 0.6 (DL + NDLy) + WLy

SER23 = DL + NDLx + NDLy + 0.75 (RLL + NRLLx + NRLLy) + 0.75 (LL + NLLx + NLLy) +

0.525 EL

SER24 = 0.6 (DL + NDLx + NDLy) + 0.7 EL

A continuación se presentan las combinaciones de solicitaciones mayoradas para el

diseño estructural de las fundaciones (mismas combinaciones que para el galpón):

LRFD1 = 1.4 (DL + NDLx)

LRFD2 = 1.4 (DL – NDLx)

LRFD3 = 1.4 (DL + NDLy)

LRFD4 = 1.4 (DL – NDLy)

LRFD5 = 1.2 (DL + NDLx) + 1.6 (LL + NLLx) + 0.5 (RLL + NRLLx)

LRFD6 = 1.2 (DL - NDLx) + 1.6 (LL - NLLx) + 0.5 (RLL - NRLLx)

LRFD7 = 1.2 (DL + NDLy) + 1.6 (LL + NLLy) + 0.5 (RLL + NRLLy)

LRFD8 = 1.2 (DL - NDLy) + 1.6 (LL - NLLy) + 0.5 (RLL - NRLLy)

LRFD9 = 1.2 (DL + NDLx) + 1.0 (LL + NLLx) + 1.6 (RLL + NRLLx)

LRFD10 = 1.2 (DL - NDLx) + 1.0 (LL - NLLx) + 1.6 (RLL - NRLLx)

LRFD11 = 1.2 (DL + NDLy) + 1.0 (LL + NLLy) + 1.6 (RLL + NRLLy)

LRFD12 = 1.2 (DL - NDLy) + 1.0 (LL - NLLy) + 1.6 (RLL - NRLLy)

LRFD13 = 1.2 (DL + NDLx) + 1.6 (RLL + NRLLx) + 0.8 WLx

LRFD14 = 1.2 (DL + NDLy) + 1.6 (RLL + NRLLy) + 0.8 WLy

LRFD15 = 1.2 (DL + NDLx) + 1.0 (LL + NLLx) + 0.5 (RLL + NRLLx) + 1.6 WLx

LRFD16 = 1.2 (DL + NDLy) + 1.0 (LL + NLLy) + 0.5 (RLL + NRLLy) + 1.6 WLy

LRFD17 = 0.9 (DL + NDLx) + 1.6 WLx

LRFD18 = 0.9 (DL + NDLy) + 1.6 WLy

LRFD19 = (1.2 + 0.0728) (DL + NDLx + NDLy) + 1.0 (LL + NLLx + NLLy) + 1.0 EL

LRFD20 = (0.9 – 0.0728) (DL + NDLx + NDLy) + 1.0 EL

4.5.5. Estabilidad y Deslizamiento Debido a que estos factores no están normados por la norma COVENIN, se utilizara la

recomendación del estándar PIP STC01015, los factores de seguridad para volcamiento y

deslizamiento de las fundaciones serán:

44

Combinaciones sin sismo

SER1 hasta SER22

Volcamiento: 1.5

Deslizamiento: 1.5

Combinaciones con sismo

SER23, SER24

Volcamiento: 1.0

Deslizamiento: 1.0

45

CAPÍTULO IV

RESULTADOS

5.1. Diseño de Viga Carrilera A continuación se presentara el diseño de la viga carrilera a usar en el galpón, para la

revisión del diseño se usara una viga HEA500 y se comprobara si es adecuada para

cumplir con todos los requerimientos establecidos.

Propiedades Perfil HEA500 (Acero A-36) 𝑑𝑑 = 490 𝑚𝑚𝑚𝑚 Altura Perfil 𝑏𝑏𝑘𝑘 = 300 𝑚𝑚𝑚𝑚 Anchura de ala 𝑑𝑑𝑡𝑡 = 13 𝑚𝑚𝑚𝑚 Espesor Alma 𝑑𝑑𝑘𝑘 = 23 𝑚𝑚𝑚𝑚 Espesor Ala 𝐴𝐴 = 191.3 𝑑𝑑𝑚𝑚2 Área 𝑟𝑟𝑦𝑦 = 7.4 𝑑𝑑𝑚𝑚 Radio de Giro 𝐼𝐼𝑚𝑚 = 87000 𝑑𝑑𝑚𝑚4 Inercia 𝑆𝑆𝑚𝑚 = 3430.8 𝑑𝑑𝑚𝑚3 Módulo Elástico 𝑍𝑍𝑚𝑚 = 3813.7 𝑑𝑑𝑚𝑚3 Módulo Plástico 𝑊𝑊𝑝𝑝 = 155.0 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘 Peso Perfil

5.1.1. Deflexión La deflexión máxima en la viga carrilera se producirá cuando las cargas estén centradas

con respecto a la viga carrilera:

Figura 5.1. Deflexión máxima en carrilera La deflexión vertical máxima permitida será:

∆𝑦𝑦𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚=𝐿𝐿

600=

6000600

= 10 𝑚𝑚𝑚𝑚

La deflexión vertical por peso propio del perfil y del riel será:

∆𝑦𝑦1=5�𝑊𝑊𝑝𝑝 + 𝑊𝑊𝑟𝑟�𝐿𝐿4

384𝐸𝐸𝐼𝐼𝑚𝑚=

5(155 + 29.8)6004

384 × 2100000 × 87000 × 100= 0.017 𝑑𝑑𝑚𝑚 = 0.17 𝑚𝑚𝑚𝑚

46

La deflexión vertical de por carga máxima de la grúa, incluyendo impacto, será:

∆𝑦𝑦2=𝑃𝑃𝑣𝑣 �

𝐿𝐿 − 𝑆𝑆2 �

24𝐸𝐸𝐼𝐼𝑚𝑚�3𝐿𝐿2 − 4 �

𝐿𝐿 − 𝑆𝑆2

�2�

∆𝑦𝑦2=1.1 × 19323 �600 − 396.2

2 �24 × 2100000 × 87000

�3 × 6002 − 4 �600 − 396.2

2�2� = 0.47 𝑑𝑑𝑚𝑚 = 4.7 𝑚𝑚𝑚𝑚

La deflexión vertical total será:

∆𝑦𝑦= ∆𝑦𝑦1 + ∆𝑦𝑦2= 0.17 + 4.7 = 4.87 𝑚𝑚𝑚𝑚 < 10 𝑚𝑚𝑚𝑚

La deflexión lateral máxima permitida será:

∆𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚=𝐿𝐿

400=

6000400

= 15 𝑚𝑚𝑚𝑚

Para la deflexión lateral de la viga, solo participa la inercia del ala superior de la viga ya

que la carga aplicada no se encuentra en el eje neutro sino encima de un riel sobre la

viga, esto fue demostrado por Salmon (1997) y Gaylord (1992).

𝐼𝐼𝑦𝑦 =𝑏𝑏ℎ3

12=

2.3 × 303

12= 5175 𝑑𝑑𝑚𝑚4

La deflexión lateral será:

∆𝑚𝑚=𝑃𝑃𝑒𝑒 �

𝐿𝐿 − 𝑆𝑆2 �

24𝐸𝐸𝐼𝐼𝑦𝑦�3𝐿𝐿2 − 4 �

𝐿𝐿 − 𝑆𝑆2

�2�

∆𝑚𝑚=0.24 × (25000 + 2258) �600 − 396.2

2 �24 × 2100000 × 5175

�3 × 6002 − 4 �600 − 396.2

2�2� = 0.55 𝑑𝑑𝑚𝑚

∆𝑚𝑚= 5.5 𝑚𝑚𝑚𝑚 < 15 𝑚𝑚𝑚𝑚

El perfil HEA500 cumple con los criterios de deflexión.

47

5.1.2. Resistencia A continuación se presentara el diseño de la viga carrilera con el método LRFD, basado

en la norma AISC 360-10.

5.1.2.1. Solicitaciones Antes de realizar el diseño es necesario separar las cargas en cargas permanentes y

cargas variables, ya que las especificaciones del puente grúa no hace distinción entre

ellas, solo da cargas máximas. El peso del puente será la carga permanente mientras que

el peso del carro y la carga a levantar será la carga variable.

𝑃𝑃𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝/𝑟𝑟𝑝𝑝𝑝𝑝𝑑𝑑𝑚𝑚 =𝑃𝑃𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝

4=

221814

= 5545.3 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘

𝑃𝑃𝑝𝑝𝑟𝑟𝑐𝑐𝑒𝑒𝑒𝑒𝑝𝑝𝑦𝑦+𝑐𝑐𝑚𝑚𝑟𝑟𝑔𝑔𝑚𝑚/𝑟𝑟𝑝𝑝𝑝𝑝𝑑𝑑𝑚𝑚 = 𝑃𝑃𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 − 𝑃𝑃𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝/𝑟𝑟𝑝𝑝𝑝𝑝𝑑𝑑𝑚𝑚 = 19323 − 5545.3 = 13777.7 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘

A continuación las cargas mayoradas actuantes sobre la viga carrilera.

𝑃𝑃𝑝𝑝𝑦𝑦1 = 1.2 × 𝑃𝑃𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝/𝑟𝑟𝑝𝑝𝑝𝑝𝑑𝑑𝑚𝑚 + 1.6 × 𝑃𝑃𝑝𝑝𝑟𝑟𝑐𝑐𝑒𝑒𝑒𝑒𝑝𝑝𝑦𝑦+𝑐𝑐𝑚𝑚𝑟𝑟𝑔𝑔𝑚𝑚/𝑟𝑟𝑝𝑝𝑝𝑝𝑑𝑑𝑚𝑚

𝑃𝑃𝑝𝑝𝑦𝑦1 = 1.2 × 5545.3 + 1.6 × 13777.7 = 28698.7 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘

Adicionalmente se adicionara un 10% de carga por efectos de impacto.

𝑃𝑃𝑝𝑝𝑦𝑦1 = 1.1 × 𝑃𝑃𝑝𝑝𝑦𝑦1 = 1.1 × 28698.7 = 31568.6 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘

Además el peso propio del perfil y del riel produce una carga distribuida.

𝑃𝑃𝑝𝑝𝑦𝑦2 = 1.2 × (155 + 29.8) = 221.8 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘 × 𝑚𝑚

Para las cargas horizontales se considerara el 20% del peso del carro, gancho de izaje y

carga a levantar.

𝑃𝑃𝑝𝑝𝑚𝑚 = (2258 + 25000) × 1.6 × 0.2/4 = 2180.6 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘

Los momentos máximos para las dos cargas móviles dependerá de la separación de las

cargas y el largo total de la viga carrilera:

𝑀𝑀𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 = �𝐶𝐶𝐶𝐶𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝐶𝐶 𝑆𝑆 < �2 − √2�𝐿𝐿 = 0.586𝐿𝐿 → 𝑀𝑀 =

𝑃𝑃2𝐿𝐿

�𝐿𝐿 −𝐿𝐿12�

𝐶𝐶𝐶𝐶𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝐶𝐶 𝑆𝑆 ≥ �2 − √2�𝐿𝐿 = 0.586𝐿𝐿 → 𝑀𝑀 =𝑃𝑃𝐿𝐿4

0.586𝐿𝐿 = 0.586 × 600 = 351.6 𝑑𝑑𝑚𝑚 < 396.2 𝑑𝑑𝑚𝑚

𝑀𝑀𝑝𝑝𝑚𝑚1 =𝑃𝑃𝑝𝑝𝑦𝑦1𝐿𝐿

4=

31568.6 × 6004

= 4735290 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘 × 𝑑𝑑𝑚𝑚

48

𝑀𝑀𝑝𝑝𝑚𝑚2 =𝑃𝑃𝑝𝑝𝑦𝑦2𝐿𝐿2

8=

2.218 × 6002

8= 99810 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘 × 𝑑𝑑𝑚𝑚

El momento flector mayorado sobre el eje X será:

𝑀𝑀𝑝𝑝𝑚𝑚 = 𝑀𝑀𝑝𝑝𝑚𝑚1 + 𝑀𝑀𝑝𝑝𝑚𝑚2 = 4735290 + 99810 = 4835100 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘 × 𝑑𝑑𝑚𝑚

El momento flector mayorado sobre el eje Y será:

𝑀𝑀𝑝𝑝𝑦𝑦 =𝑃𝑃𝑝𝑝𝑚𝑚𝐿𝐿

4=

2180.6 × 6004

= 327090 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘 × 𝑑𝑑𝑚𝑚

5.1.2.2. Resistencia a Flexión eje X-X 𝑏𝑏𝑘𝑘2𝑑𝑑𝑘𝑘

≤ 0.38�𝐸𝐸/𝐹𝐹𝑦𝑦

3002 × 23

≤ 0.38�2100000/2530

6.52 ≤ 10.9 𝐶𝐶𝐶𝐶𝑚𝑚𝑝𝑝𝐶𝐶𝐶𝐶 Ala Compacta

𝑑𝑑 − 2𝑑𝑑𝑘𝑘𝑑𝑑𝑡𝑡

≤ 3.76�𝐸𝐸/𝐹𝐹𝑦𝑦

490 − 2 × 2313

≤ 3.76�2100000/2530

34.2 ≤ 108.3 𝐶𝐶𝐶𝐶𝑚𝑚𝑝𝑝𝐶𝐶𝐶𝐶 Alma Compacta

𝐿𝐿𝑝𝑝 = 1.76𝑟𝑟𝑦𝑦�𝐸𝐸𝐹𝐹𝑦𝑦

= 1.76 × 7.4�2100000

2530= 373.1 𝑑𝑑𝑚𝑚 F2-5

AISC 360-10

𝐿𝐿𝑟𝑟 = 1.95𝑟𝑟𝑝𝑝𝑡𝑡𝐸𝐸

0.7𝐹𝐹𝑦𝑦� 𝐽𝐽𝑑𝑑𝑆𝑆𝑚𝑚ℎ𝑐𝑐

+ ��𝐽𝐽𝑑𝑑𝑆𝑆𝑚𝑚ℎ𝑐𝑐

�2

+ 6.76 �0.7𝐹𝐹𝑦𝑦𝐸𝐸

�2

F2-6 AISC 360-10

𝑟𝑟𝑝𝑝𝑡𝑡 = ��𝐼𝐼𝑦𝑦𝐶𝐶𝑤𝑤𝑆𝑆𝑚𝑚

F2-7 AISC 360-10

𝐶𝐶𝑤𝑤 =𝐼𝐼𝑦𝑦ℎ𝑐𝑐2

4=

10356.4 × (49 − 2.3)2

4= 5646542.3 𝑑𝑑𝑚𝑚6

𝑟𝑟𝑝𝑝𝑡𝑡 = �√10356.4 × 5646542.33430.8

= 8.39 𝑑𝑑𝑚𝑚

49

𝐽𝐽 =13

(2𝑏𝑏𝑑𝑑3 + ℎ𝑐𝑐𝑑𝑑3) =13

(2 × 30 × 2.33 + 46.7 × 1.33) = 270.2 𝑑𝑑𝑚𝑚4

𝑑𝑑 = 1 perfil doble T

𝐿𝐿𝑟𝑟 = 1.95 × 8.39 ×2100000

0.7 × 2530� 270.2 × 1

3430.8 × 46.7+ ��

270.2 × 13430.8 × 46.7

�2

+ 6.76 �0.7 × 25302100000

�2

𝐿𝐿𝑟𝑟 = 1295.2 𝑑𝑑𝑚𝑚

Como 𝐿𝐿𝑝𝑝 < 𝐿𝐿𝑏𝑏 ≤ 𝐿𝐿𝑟𝑟 → 369.6 𝑑𝑑𝑚𝑚 < 600 𝑑𝑑𝑚𝑚 ≤ 1279.9 𝑑𝑑𝑚𝑚 entonces:

𝑀𝑀𝑝𝑝𝑚𝑚 = 𝐶𝐶𝑏𝑏 �𝑀𝑀𝑝𝑝𝑚𝑚 − �𝑀𝑀𝑝𝑝𝑚𝑚 − 0.7𝐹𝐹𝑦𝑦𝑆𝑆𝑚𝑚� �𝐿𝐿𝑏𝑏 − 𝐿𝐿𝑝𝑝𝐿𝐿𝑟𝑟 − 𝐿𝐿𝑝𝑝

�� ≤ 𝑀𝑀𝑝𝑝𝑚𝑚 F2-2 AISC 360-10

𝑀𝑀𝑝𝑝𝑚𝑚 = 𝐹𝐹𝑦𝑦𝑍𝑍𝑚𝑚 = 2530 × 3813.7 = 9648661 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘 × 𝑑𝑑𝑚𝑚

𝐶𝐶𝑏𝑏 = 1

𝑀𝑀𝑝𝑝𝑚𝑚 = 1 × �9648661 − (9648661 − 0.7 × 2530 × 3430.8) �600 − 373.1

1295.2 − 373.1��

𝑀𝑀𝑝𝑝𝑚𝑚 = 8769586.3 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘 × 𝑑𝑑𝑚𝑚

𝑀𝑀𝑝𝑝𝑚𝑚

𝜙𝜙𝑏𝑏𝑀𝑀𝑝𝑝𝑚𝑚=

48351000.9 × 8769586.3

= 0.61 < 1.00

5.1.2.3. Resistencia a Flexión eje Y-Y

𝑍𝑍𝑝𝑝 =𝑑𝑑𝑏𝑏2

4=

2.3 × 302

4= 517.5 𝑑𝑑𝑚𝑚3

𝑀𝑀𝑝𝑝𝑦𝑦 = 𝐹𝐹𝑦𝑦𝑍𝑍𝑝𝑝 = 2530 × 517.5 = 1309275 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘 × 𝑑𝑑𝑚𝑚

𝑀𝑀𝑝𝑝𝑦𝑦

𝜙𝜙𝑏𝑏𝑀𝑀𝑝𝑝𝑦𝑦=

3270900.9 × 1309275

= 0.28 < 1.00

5.1.2.4. Resistencia a Flexión Biaxial 𝑀𝑀𝑝𝑝𝑚𝑚

𝜙𝜙𝑏𝑏𝑀𝑀𝑝𝑝𝑚𝑚+

𝑀𝑀𝑝𝑝𝑦𝑦

𝜙𝜙𝑏𝑏𝑀𝑀𝑝𝑝𝑦𝑦< 1 H1-1b

AISC 360-10

𝑀𝑀𝑝𝑝𝑚𝑚

𝜙𝜙𝑏𝑏𝑀𝑀𝑝𝑝𝑚𝑚+

𝑀𝑀𝑝𝑝𝑦𝑦

𝜙𝜙𝑏𝑏𝑀𝑀𝑝𝑝𝑦𝑦=

48351007892627.7

+327090

1178347.5= 0.61 + 0.28 = 0.89 < 1.00

50

5.1.2.5. Resistencia a Cortante eje X-X El cortante máximo sobre la viga será el producido por las cargas del puente grúa y por el

peso propio de la viga y el riel.

𝑅𝑅𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 = 𝑃𝑃𝑝𝑝𝑦𝑦1 �2 −𝑆𝑆𝐿𝐿� +

𝑃𝑃𝑝𝑝𝑦𝑦2𝐿𝐿2

= 31568.6 �2 −39626000

� +221.8 × 0.6

2= 42357.4 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘

𝑑𝑑 − 2(𝑑𝑑𝑘𝑘 − 𝑟𝑟)𝑑𝑑𝑡𝑡

≤ 2.24�𝐸𝐸/𝐹𝐹𝑦𝑦

490 − 2 × (23 + 27)13

≤ 2.24�2100000/2530

30.0 ≤ 64.5 → 𝐶𝐶𝑤𝑤 = 1.0 G2-2 AISC 360-10

𝑉𝑉𝑝𝑝 = 0.6𝐹𝐹𝑦𝑦𝐴𝐴𝑤𝑤𝐶𝐶𝑤𝑤 G2-1 AISC 360-10

𝑉𝑉𝑝𝑝 = 0.6 × 2530 × 49 × 1.3 × 1.0 = 96696.6 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘

𝑅𝑅𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝜙𝜙𝑏𝑏𝑉𝑉𝑝𝑝

=42357.4

0.9 × 96696.6 = 0.49 < 1.00

5.1.2.6. Pandeo Lateral del Alma Debido a que el ala en comprensión no está restringida a rotación se utilizara las

siguientes ecuaciones.

(ℎ 𝑑𝑑𝑤𝑤⁄ )/�𝐿𝐿𝑏𝑏 𝑏𝑏𝑓𝑓⁄ � ≤ 1.7 J10.4.b AISC 360-10

�490 − 2 × (23 + 27)�/13(6000 300⁄ ) ≤ 1.7 → 1.5 < 1.70

𝑅𝑅𝑝𝑝 =𝐶𝐶𝑟𝑟𝑑𝑑𝑤𝑤3 𝑑𝑑𝑓𝑓ℎ2

�0.4�(ℎ 𝑑𝑑𝑤𝑤⁄ )�𝐿𝐿𝑏𝑏 𝑏𝑏𝑓𝑓⁄ �

�3

� J10-7 AISC 360-10

Como 𝑀𝑀𝑝𝑝 < 𝑀𝑀𝑦𝑦 → 𝑀𝑀𝑝𝑝 < 𝐹𝐹𝑦𝑦𝑆𝑆𝑚𝑚 = 7892627.7 < 8679924 → 𝐶𝐶𝑟𝑟 = 67.5 × 106 𝑘𝑘𝑔𝑔𝑓𝑓𝑐𝑐𝑚𝑚2

𝑅𝑅𝑝𝑝 =67.5 × 106 × 1.33 × 2.3

��490 − 2 × (23 + 27)�/13�2 �0.4�

�490 − 2 × (23 + 27)�/13(6000 300⁄ ) �

3

� = 511626.3 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘

𝑃𝑃𝑝𝑝𝑦𝑦1𝜙𝜙𝑅𝑅𝑝𝑝

=31568.6

0.85 × 511626.3 = 0.07 < 1.00

51

5.1.2.7. Cedencia del Alma Se realizara suponiendo el caso de que la carga está aplicada alejada fuera del apoyo a

una distancia mayor a “d”.

𝑅𝑅𝑝𝑝 = 𝐹𝐹𝑦𝑦𝑤𝑤𝑑𝑑𝑤𝑤(5𝑘𝑘 + 𝐶𝐶𝑏𝑏) J10-2 AISC 360-10

𝑘𝑘 = 𝑑𝑑𝑤𝑤 + 𝑟𝑟 = 13 + 27 = 40 𝑚𝑚𝑚𝑚

𝑅𝑅𝑝𝑝 = 2530 × 1.3(5 × 4 + 21.6) = 136822.4 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘

𝑃𝑃𝑝𝑝𝑦𝑦1𝜙𝜙𝑅𝑅𝑝𝑝

=31568.6

1.00 × 136822.4 = 0.23 < 1.00

5.1.2.8. Aplastamiento del Alma El riel #60 tiene una altura de 4.25” (108 mm).

𝑅𝑅𝑝𝑝 = 0.8𝑑𝑑𝑤𝑤2 �1 + 3 �𝐶𝐶𝑏𝑏𝑑𝑑� �𝑑𝑑𝑤𝑤𝑑𝑑𝑓𝑓�1.5

��𝐸𝐸𝐹𝐹𝑦𝑦𝑤𝑤𝑑𝑑𝑓𝑓𝑑𝑑𝑤𝑤

J10-4 AISC 360-10

𝐶𝐶𝑏𝑏 = 2ℎ𝑟𝑟𝑖𝑖𝑝𝑝𝑒𝑒 = 2 × 108 = 216 𝑚𝑚𝑚𝑚

𝑅𝑅𝑝𝑝 = 0.8 × 1.32 �1 + 3 �21.649

� �1.32.3

�1.5��

2100000 × 2530 × 2.31.3

= 204742.3𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘

𝑃𝑃𝑝𝑝𝑦𝑦1𝜙𝜙𝑅𝑅𝑝𝑝

=31568.6

0.75 × 204742.3 = 0.21 < 1.00

El perfil HEA500 cumple con los criterios de resistencia.

52

5.1.3. Fatiga A continuación se revisara la fatiga a la viga carrilera, debido a que esta es de un perfil

laminado, y no llega soldaduras ni rigidizadores, solo se revisara la fatiga del materia

base.

Figura 5.2. Fatiga en material Base

𝐹𝐹𝑡𝑡𝑟𝑟 = �𝐶𝐶𝑓𝑓 × 329𝑁𝑁𝑡𝑡𝑟𝑟

�0.333

A-3-1M AISC 360-10

𝐶𝐶𝑓𝑓 = 250 × 108 Tabla A-3.1 AISC 360-10

𝑁𝑁𝑡𝑡𝑟𝑟 = 100.000 𝐶𝐶𝑑𝑑𝑑𝑑𝐶𝐶𝐶𝐶𝑑𝑑 Grúa Clase C

𝐹𝐹𝑡𝑡𝑟𝑟 = �250 × 108 × 329

100000�0.333

= 434.9 𝑀𝑀𝑃𝑃𝐴𝐴 → 4433.7 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘/𝑑𝑑𝑚𝑚2

Para la fatiga solo se considera las fuerzas fluctuantes (carga viva):

𝑀𝑀𝑣𝑣𝑖𝑖𝑣𝑣𝑚𝑚 =𝑃𝑃𝑣𝑣𝑖𝑖𝑣𝑣𝑚𝑚𝐿𝐿

4=

13777.7 × 6004

= 2066670 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘 × 𝑑𝑑𝑚𝑚

𝑘𝑘𝑡𝑡𝑟𝑟 =𝑀𝑀𝑣𝑣𝑖𝑖𝑣𝑣𝑚𝑚 × 𝑑𝑑

𝐼𝐼𝑚𝑚≤ 𝐹𝐹𝑡𝑡𝑟𝑟

𝑘𝑘𝑡𝑡𝑟𝑟 =2066670 × 49/2

87000= 582 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘/𝑑𝑑𝑚𝑚2 < 4433.7 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘/𝑑𝑑𝑚𝑚2

El perfil HEA500 cumple con los criterios de fatiga.

53

5.2. Diseño de Galpón 5.2.1. Geometría A continuación se presentara por medio de imágenes la geometría que posee el galpón,

así como los perfiles estructurales seleccionados para el mismo.

Figura 5.3. Vista isométrica

Figura 5.4. Pórticos A, E

54

Figura 5.5. Pórticos B, C, D

Figura 5.6. Pórticos 1-5

55

Figura 5.7. Pórticos 6-11

Figura 5.8. Planta Columnas Nivel ±0.00m

56

Figura 5.9. Planta Nivel +4.00m

Figura 5.10. Planta Techo

57

5.2.2. Diseño Losa Colaborante A continuación se presentara la selección del sofito metálico como el espesor de concreto

de la losa colaborante.

Figura 5.11 Losa colaborante con sofito metálico de 1.5”

5.2.2.1. Espesor Mínimo El espesor mínimo de la losa colaborante, de acuerdo con COVENIN 1618-98 Art. 29.4,

será de L/h ≤ 27, o 90 mm. Las correas estarán espaciadas cada 1.5 m.

Espesor Mínimo �𝐿𝐿 27⁄ = 1500 27 = 55.6 𝑚𝑚𝑚𝑚⁄

90 𝑚𝑚𝑚𝑚 El espesor mínimo de la losa será de 90 mm. 5.2.2.2. Sofito Metálico El sofito metálico se diseñará para soportar durante la etapa de construcción los efectos

de la combinación de las cargas permanentes debidas a su peso propio, DL, el peso del

concreto fresco y el del acero de refuerzo, DLC, y las cargas variables de construcción,

LLC, (COVENIN 1618-98, Art. 29.5.1.1).

𝐷𝐷𝐿𝐿 = �10.0 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘/𝑚𝑚2 (𝑆𝑆𝐶𝐶𝑘𝑘𝑑𝑑𝑑𝑑𝐶𝐶 𝑀𝑀𝐶𝐶𝑑𝑑𝑑𝑑𝐶𝐶𝑑𝑑𝑑𝑑𝐶𝐶 𝐶𝐶𝑑𝑑𝐶𝐶 20, 1.5")2.0 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘/𝑚𝑚2 (𝑀𝑀𝑑𝑑𝐶𝐶𝐶𝐶𝑑𝑑 𝑑𝑑𝐶𝐶 𝐴𝐴𝑑𝑑𝐶𝐶𝑟𝑟𝐶𝐶)

𝐷𝐷𝐿𝐿𝐶𝐶 = 203 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘/𝑚𝑚2 (𝐶𝐶𝐶𝐶𝑑𝑑𝑑𝑑𝑟𝑟𝐶𝐶𝑑𝑑𝐶𝐶 11 𝑑𝑑𝑚𝑚 𝐶𝐶𝑑𝑑𝑝𝑝𝐶𝐶𝑑𝑑𝐶𝐶𝑟𝑟)

𝐿𝐿𝐿𝐿𝐶𝐶 = 100 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘/𝑚𝑚2 (𝐶𝐶𝑑𝑑𝑟𝑟𝑘𝑘𝑑𝑑 𝑉𝑉𝑑𝑑𝑟𝑟𝑑𝑑𝑑𝑑𝑏𝑏𝐶𝐶𝐶𝐶 𝐶𝐶𝐶𝐶𝑉𝑉𝐸𝐸𝑁𝑁𝐼𝐼𝑁𝑁 1618 − 98,𝐴𝐴𝑟𝑟𝑑𝑑. 29.5.1.1)

1.2 𝐷𝐷𝐶𝐶 + 1.6 𝐷𝐷𝐿𝐿𝐶𝐶 + 1.4 𝐿𝐿𝐿𝐿𝐶𝐶 29-1 COVENIN 1618-98

1.2 (10 + 2.0) + 1.6 (203) + 1.4 (100) = 479.2 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘/𝑚𝑚2 Para distancia entre correas de 1.5 m y lámina cal 20 la resistencia es: 618 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘/𝑚𝑚2 > 479.2 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘/𝑚𝑚2

58

Tabla 5.1. Resistencia Sofitos Metálicos, Catalogo Maploca

Para la separación entre correas de 1.5 m, el sofito metálico cal 20 de 1.5” de altura es

adecuado. El Catalogo Maploca muestra los valores de resistencia máxima para una

deflexión límite de L/180, de acuerdo con el Steel Deck Institute.

5.2.2.3. Espesor Losa La losa colaborante (sofito metálico + concreto), deberá resistir los efectos de las

combinaciones de la carga permanentes debido al peso propio DL y las cargas variables

de acuerdo al uso de la losa LL.

𝐷𝐷𝐿𝐿 =

⎩⎪⎨

⎪⎧10 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘/𝑚𝑚2 (𝑆𝑆𝐶𝐶𝑘𝑘𝑑𝑑𝑑𝑑𝐶𝐶 𝑀𝑀𝐶𝐶𝑑𝑑𝑑𝑑𝐶𝐶𝑑𝑑𝑑𝑑𝐶𝐶 𝐶𝐶𝑑𝑑𝐶𝐶 20, 1.5")

2.0 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘/𝑚𝑚2 (𝑀𝑀𝑑𝑑𝐶𝐶𝐶𝐶𝑑𝑑 𝑑𝑑𝐶𝐶 𝐴𝐴𝑑𝑑𝐶𝐶𝑟𝑟𝐶𝐶)203 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘/𝑚𝑚2 (𝐶𝐶𝐶𝐶𝑑𝑑𝑑𝑑𝑟𝑟𝐶𝐶𝑑𝑑𝐶𝐶 11 𝑑𝑑𝑚𝑚 𝐶𝐶𝑑𝑑𝑝𝑝𝐶𝐶𝑑𝑑𝐶𝐶𝑟𝑟)15 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘/𝑚𝑚2 (𝐿𝐿𝐶𝐶𝑚𝑚𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑟𝑟𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑, 𝑑𝑑𝐶𝐶𝑏𝑏𝐶𝐶𝑟𝑟𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑, 𝐶𝐶𝑑𝑑𝑑𝑑. )

𝐿𝐿𝐿𝐿 = {980 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘/𝑚𝑚2 (𝑉𝑉𝐶𝐶𝑟𝑟 4.3.2.3)

1.2 𝐶𝐶𝑃𝑃 + 1.6 𝐶𝐶𝑉𝑉

1.2 (10 + 2.0 + 203 + 15) + 1.6 (980) = 1844 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘/𝑚𝑚2 Para distancia entre correas de 1.5 m y un espesor de concreto de 11 cm: 1925 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘/𝑚𝑚2 > 1844 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘/𝑚𝑚2 Para la separación entre correas de 1.5 m, la losa colaborante de 11 cm de espesor es

adecuado. El Catalogo Maploca muestra los valores de resistencia máxima para una

resistencia del concreto de 210 kgf/m2 de acuerdo con Steel Deck Institute.

59

Tabla 5.2. Resistencia Losas Colaborantes, Catalogo Maploca

5.2.3. Modos de Vibración De acuerdo con la norma COVENIN 1756-01 Art. 9.6.2.1, se debe buscar la cantidad de

modos necesarios que garanticen que la sumatoria de las masas participativas exceda el

90% de la masa sísmica del edificio, para cada una de las direcciones de análisis.

A continuación se presenta la verificación de las masas participativas para determinar el

número mínimo de modos de vibración.

X = 93% ≥ 90% ok Y = 99% ≥ 90% ok

Tabla 5.3. Modos y Masas Participativas

Modo Periodo UX UY % Masa X % Masa Y 1 0,82235 0,06 0,00 0,06 0,00 2 0,69445 0,00 0,84 0,06 0,84 3 0,65144 0,04 0,01 0,10 0,85 4 0,51668 0,00 0,00 0,10 0,85 5 0,51321 0,00 0,00 0,10 0,85 6 0,46276 0,00 0,00 0,10 0,85 7 0,44249 0,00 0,00 0,10 0,85 8 0,44234 0,00 0,00 0,10 0,85 9 0,42228 0,00 0,03 0,10 0,88

10 0,40515 0,00 0,00 0,10 0,88 11 0,39054 0,00 0,01 0,10 0,89 12 0,37791 0,00 0,02 0,10 0,91 13 0,34715 0,00 0,00 0,10 0,91 14 0,34393 0,00 0,00 0,10 0,91

60

Modo Periodo UX UY % Masa X % Masa Y 15 0,33830 0,00 0,00 0,10 0,91 16 0,33492 0,00 0,02 0,10 0,93 17 0,31478 0,00 0,02 0,10 0,95 18 0,31071 0,01 0,00 0,11 0,95 19 0,28748 0,78 0,00 0,89 0,95 20 0,28298 0,00 0,01 0,89 0,96 21 0,26721 0,00 0,01 0,89 0,97 22 0,24299 0,00 0,01 0,89 0,98 23 0,23978 0,00 0,00 0,89 0,98 24 0,22506 0,03 0,00 0,93 0,98 25 0,22125 0,00 0,01 0,93 0,99

5.2.4. Cortante Basal De acuerdo con la norma COVENIN 1756-01 Art. 7.1, el cortante basal sísmico de la

estructura deberá tener un valor mínimo, en caso de no ser alcanzada el espectro de

respuesta inelástico debe ser mayorado para alcanzar dicho mínimo.

𝑉𝑉𝑐𝑐 ≥𝛼𝛼𝐴𝐴𝑐𝑐𝑊𝑊𝑅𝑅

𝑉𝑉𝑐𝑐𝑚𝑚 ≥1 × 0.2 × 𝑊𝑊

1.5= 0.133𝑊𝑊

𝑉𝑉𝑐𝑐𝑦𝑦 ≥1 × 0.2 × 𝑊𝑊

1.0= 0.2𝑊𝑊

Después de realizar el análisis a la estructura se obtuvieron los siguientes valores cargas

verticales (DL y LL) y cortante basal (EL):

𝐷𝐷𝐿𝐿 = 398540 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘

𝐿𝐿𝐿𝐿 = 753912 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘

𝐸𝐸𝐿𝐿𝑚𝑚 = 144819 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘

𝐸𝐸𝐿𝐿𝑦𝑦 = 232785 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘

La masa sísmica será:

𝑊𝑊 = 1.0𝐷𝐷𝐿𝐿 + 0.5𝐿𝐿𝐿𝐿 = 398540 + 0.5 × 753912 = 775496 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘

Cortante basal en dirección X, no cumple y deberá ser mayorado el espectro de respuesta

inelástico:

𝐸𝐸𝐿𝐿𝑚𝑚𝑊𝑊

=144819775496

= 0.187 < 0.2

61

0.20.187

= 1.071 Valor a mayorar el espectro

Cortante basal en dirección Y, cumple y no deberá ser mayorado el espectro de respuesta

inelástico:

𝐸𝐸𝐿𝐿𝑦𝑦𝑊𝑊

=232785775496

= 0.3 > 0.133

5.2.5. Deflexiones A continuación se chequeara la deflexión en las vigas y correas tanto del techo como de

la mezzanina, dichas deflexiones se revisara acorde con el AISC Design Guide 326 tabla

1.

5.2.5.1. Vigas de Techo Las vigas IPE500 serán revisadas para carga variable y para carga permanente más

carga variable. El límite máximo para la deflexión será el siguiente:

RLL DL + RLL Techos con láminas metálicas L/150 L/60

RLL:

∆𝑅𝑅𝐷𝐷𝐷𝐷=𝐿𝐿

150=

24000150

= 160 𝑚𝑚𝑚𝑚

∆𝑅𝑅𝐷𝐷𝐷𝐷= 160 𝑚𝑚𝑚𝑚 > 27.89 𝑚𝑚𝑚𝑚

26 AISC Design Guide 3, Serviceability Design Considerations for Steel Buildings

62

Figura 5.12 Deflexión de Viga de Techo para RLL DL + RLL:

∆𝐷𝐷𝐷𝐷+𝑅𝑅𝐷𝐷𝐷𝐷=𝐿𝐿

60=

2400060

= 400 𝑚𝑚𝑚𝑚

∆𝐷𝐷𝐷𝐷+𝑅𝑅𝐷𝐷𝐷𝐷= 400 𝑚𝑚𝑚𝑚 > 61.56 𝑚𝑚𝑚𝑚

Figura 5.13 Deflexión de Viga de Techo para DL + RLL

63

5.2.5.2. Correas de Techo Las correas UPN200 serán revisadas para carga variable y para carga permanente más

carga variable. El límite máximo es el mismo del punto anterior.

RLL:

∆𝑅𝑅𝐷𝐷𝐷𝐷=𝐿𝐿

150=

6000150

= 40 𝑚𝑚𝑚𝑚

∆𝑅𝑅𝐷𝐷𝐷𝐷= 40 𝑚𝑚𝑚𝑚 > 3.23 𝑚𝑚𝑚𝑚

Figura 5.14 Deflexión de Correa de Techo para RLL

64

DL + RLL:

∆𝐷𝐷𝐷𝐷+𝑅𝑅𝐷𝐷𝐷𝐷=𝐿𝐿

60=

600060

= 100 𝑚𝑚𝑚𝑚

∆𝐷𝐷𝐷𝐷+𝑅𝑅𝐷𝐷𝐷𝐷= 100 𝑚𝑚𝑚𝑚 > 4.92 𝑚𝑚𝑚𝑚

Figura 5.15 Deflexión de Correa de Techo para DL + RLL

65

5.2.5.3. Vigas de la Mezzanina Las vigas HEB360 serán revisadas para carga variable y para carga permanente más

carga variable. El límite máximo para la deflexión será el siguiente:

RLL DL + RLL Miembros de Pisos L/360 L/240

LL:

∆𝐷𝐷𝐷𝐷=𝐿𝐿

360=

6000360

= 16.67 𝑚𝑚𝑚𝑚

∆𝐷𝐷𝐷𝐷= 16.67 𝑚𝑚𝑚𝑚 > 3.53 𝑚𝑚𝑚𝑚

Figura 5.16 Deflexión de Vigas de Mezzanina para LL

66

DL + LL:

∆𝐷𝐷𝐷𝐷+𝐷𝐷𝐷𝐷=𝐿𝐿

240=

6000240

= 25 𝑚𝑚𝑚𝑚

∆𝐷𝐷𝐷𝐷+𝐷𝐷𝐷𝐷= 25 𝑚𝑚𝑚𝑚 > 4.60 𝑚𝑚𝑚𝑚

Figura 5.17 Deflexión de Vigas de Mezzanina para DL + LL

67

5.2.5.4. Correas de Mezzanina Las correas IPE360 serán revisadas para carga variable y para carga permanente más

carga variable. El límite máximo es el mismo del punto anterior.

LL:

∆𝐷𝐷𝐷𝐷=𝐿𝐿

360=

6000360

= 16.67 𝑚𝑚𝑚𝑚

∆𝐷𝐷𝐷𝐷= 16.67 𝑚𝑚𝑚𝑚 > 3.53 𝑚𝑚𝑚𝑚

Figura 5.18 Deflexión de Correas de Mezzanina para LL

68

DL + LL:

∆𝐷𝐷𝐷𝐷+𝐷𝐷𝐷𝐷=𝐿𝐿

240=

6000240

= 25 𝑚𝑚𝑚𝑚

∆𝐷𝐷𝐷𝐷+𝐷𝐷𝐷𝐷= 25 𝑚𝑚𝑚𝑚 > 4.60 𝑚𝑚𝑚𝑚

Figura 5.19 Deflexión de Correas de Mezzanina para DL + LL

69

5.2.6. Derivas A continuación se chequeara las derivas de las columnas para dos casos, para viento

acorde con PIP STC01015 y para sismo acorde con COVENIN 1756-01.

5.2.6.1. Viento De acuerdo a PIP STC01015 Art. 4.3.6.5, la deriva máxima por viento en estructuras con

puentes grúas que no estarán en servicio bajo huracanes será el menor de H/140 (H =

nivel de la grúa) y 50 mm.

∆𝑊𝑊𝐷𝐷=𝐿𝐿

140=

6600140

= 47.14 𝑚𝑚𝑚𝑚

∆𝑊𝑊𝐷𝐷= 47.14 𝑚𝑚𝑚𝑚 > 3.17 𝑚𝑚𝑚𝑚

Figura 5.20 Deriva en Columnas por Viento

5.2.6.2. Sismo De acuerdo con COVENIN 1756-01, la deriva máxima por sismo para Elementos no

estructurales no susceptibles a sufrir daño y Grupo B2 será 0.024.

La deformación real será:

Δ𝑖𝑖 = 0.8𝑅𝑅Δ𝑝𝑝𝑖𝑖 10.1

COVENIN 1756-01 Δ𝑖𝑖 = 0.8 × 1.0 × 77.37 = 61.90 𝑚𝑚𝑚𝑚

Δ𝑖𝑖ℎ

=61.909000

= 0.0069 < 0.024

70

Figura 5.21 Deriva en Columnas por Sismo

5.2.7. Diseño Estructural A continuación se presenta el Coeficiente de Suficiencia (Ratio) de cada uno de los

miembros (Vigas, Arriostramientos y Columnas) que conforman el galpón. El Coeficiente

de Suficiencia expresa la relación crítica de Demanda/Capacidad en la Interacción de

fuerza axial y momentos flectores actuando simultáneamente, este coeficiente debe ser

igual o menor a 1.00. El diseño de los miembros se ha realizado mediante el Método de

los Estados Límites (LRFD) de acuerdo con los criterios normativos vigentes (ANSI/AISC

360-10).

Tabla 5.4. Coeficiente Suficiencia Miembros Galpón

Miembro Sección Tipo Ratio RatioType Combo Loc. (mm) 1 HE450B Column 0,2844 PMM LRFD13 8.890,0 3 HE450B Column 0,2844 PMM LRFD13 110,0 4 IPE500 Brace 0,5504 PMM LRFD13 0,0 5 IPE500 Brace 0,5504 PMM LRFD13 12.257,7 6 HE450B Column 0,3112 PMM LRFD13 8.890,0 7 HE450B Column 0,3112 PMM LRFD13 110,0 8 IPE500 Brace 0,6081 PMM LRFD13 0,0 9 IPE500 Brace 0,6081 PMM LRFD13 12.257,7

10 HE450B Column 0,3129 PMM LRFD13 8.900,0 11 HE450B Column 0,3129 PMM LRFD13 100,0 12 IPE500 Brace 0,5598 PMM LRFD13 0,0 13 IPE500 Brace 0,5598 PMM LRFD13 12.257,7 14 HE450B Column 0,2989 PMM LRFD13 8.900,0 15 HE450B Column 0,2989 PMM LRFD13 100,0

71

Miembro Sección Tipo Ratio RatioType Combo Loc. (mm) 16 IPE500 Brace 0,5318 PMM LRFD13 0,0 17 IPE500 Brace 0,5318 PMM LRFD13 12.257,7 18 HE450B Column 0,2716 PMM LRFD14 8.890,0 19 HE450B Column 0,2677 PMM LRFD13 110,0 20 IPE500 Brace 0,5224 PMM LRFD14 0,0 21 IPE500 Brace 0,5197 PMM LRFD13 12.257,7 22 HE450B Column 0,4473 PMM LRFD19 4.000,0 23 HE450B Column 0,4867 PMM LRFD19 5.000,0 24 IPE500 Brace 0,6611 PMM LRFD14 0,0 25 IPE500 Brace 0,6547 PMM LRFD13 12.257,7 26 HE450B Column 0,3834 PMM LRFD19 4.000,0 27 HE450B Column 0,3919 PMM LRFD19 5.000,0 28 IPE500 Brace 0,5842 PMM LRFD14 0,0 29 IPE500 Brace 0,5714 PMM LRFD13 12.257,7 30 HE450B Column 0,4839 PMM LRFD19 4.000,0 31 HE450B Column 0,4401 PMM LRFD19 5.000,0 32 IPE500 Brace 0,5516 PMM LRFD14 0,0 33 IPE500 Brace 0,5410 PMM LRFD13 12.257,7 34 HE450B Column 0,4123 PMM LRFD19 4.000,0 35 HE450B Column 0,4061 PMM LRFD19 5.000,0 36 IPE500 Brace 0,5143 PMM LRFD14 0,0 37 IPE500 Brace 0,5010 PMM LRFD13 12.257,7 38 HE450B Column 0,3731 PMM LRFD19 4.000,0 39 HE450B Column 0,3765 PMM LRFD19 5.000,0 40 IPE500 Brace 0,4696 PMM LRFD14 0,0 41 IPE500 Brace 0,4480 PMM LRFD13 12.257,7 42 HE450B Column 0,3345 PMM LRFD19 4.000,0 43 HE450B Column 0,3716 PMM LRFD19 5.000,0 44 IPE500 Brace 0,3919 PMM LRFD19 0,0 45 IPE500 Brace 0,4260 PMM LRFD19 12.257,7 47 HE360B Beam 0,9480 PMM LRFD19 0,0 48 HE360B Beam 0,4984 PMM LRFD19 225,0 49 HE360B Beam 0,5101 PMM LRFD19 225,0 50 HE360B Beam 0,9852 PMM LRFD19 6.000,0 51 HE450B Column 0,4839 PMM LRFD19 180,0 52 HE450B Column 0,4300 PMM LRFD19 180,0 53 HE450B Column 0,4810 PMM LRFD19 180,0 54 HE360B Beam 0,9237 PMM LRFD19 0,0 55 HE360B Beam 0,7451 PMM LRFD19 225,0 56 HE360B Beam 0,7427 PMM LRFD19 225,0

72

Miembro Sección Tipo Ratio RatioType Combo Loc. (mm) 57 HE360B Beam 0,8711 PMM LRFD19 6.000,0 58 HE450B Column 0,5569 PMM LRFD19 180,0 59 HE450B Column 0,5180 PMM LRFD19 180,0 60 HE450B Column 0,5669 PMM LRFD19 180,0 61 HE360B Beam 0,9413 PMM LRFD19 0,0 62 HE360B Beam 0,8295 PMM LRFD19 225,0 63 HE360B Beam 0,8189 PMM LRFD19 225,0 64 HE360B Beam 0,9180 PMM LRFD19 225,0 65 HE450B Column 0,6001 PMM LRFD19 250,0 66 HE450B Column 0,5651 PMM LRFD19 250,0 67 HE450B Column 0,6139 PMM LRFD19 250,0 68 HE360B Beam 0,8820 PMM LRFD19 0,0 69 HE360B Beam 0,7853 PMM LRFD19 225,0 70 HE360B Beam 0,7730 PMM LRFD19 225,0 71 HE360B Beam 0,8632 PMM LRFD19 225,0 72 HE450B Column 0,5439 PMM LRFD19 250,0 73 HE450B Column 0,5124 PMM LRFD19 250,0 74 HE450B Column 0,5573 PMM LRFD19 250,0 75 HE360B Beam 0,8478 PMM LRFD19 0,0 76 HE360B Beam 0,7091 PMM LRFD19 225,0 77 HE360B Beam 0,7022 PMM LRFD19 225,0 78 HE360B Beam 0,7908 PMM LRFD19 6.000,0 79 HE450B Column 0,4982 PMM LRFD19 180,0 80 HE450B Column 0,4669 PMM LRFD19 180,0 81 HE450B Column 0,5119 PMM LRFD19 180,0 82 HE360B Beam 0,9319 PMM LRFD19 0,0 83 HE360B Beam 0,4642 PMM LRFD19 225,0 84 HE360B Beam 0,4680 PMM LRFD19 225,0 85 HE360B Beam 0,8718 PMM LRFD19 6.000,0 86 HE450B Column 0,4169 PMM LRFD19 180,0 87 HE450B Column 0,3763 PMM LRFD19 180,0 88 HE450B Column 0,4225 PMM LRFD19 180,0 89 IPE360 Beam 0,3934 PMM LRFD8 3.000,0 90 IPE360 Beam 0,3935 PMM LRFD7 3.000,0 91 IPE360 Beam 0,6675 PMM LRFD7 3.000,0 93 IPE360 Beam 0,6675 PMM LRFD8 3.000,0 94 IPE360 Beam 0,6682 PMM LRFD8 3.000,0 95 IPE360 Beam 0,3933 PMM LRFD8 3.000,0 96 IPE360 Beam 0,3934 PMM LRFD7 3.000,0 97 IPE360 Beam 0,8023 PMM LRFD19 3.000,0

73

Miembro Sección Tipo Ratio RatioType Combo Loc. (mm) 98 IPE360 Beam 0,7988 PMM LRFD19 3.000,0 99 IPE360 Beam 0,4033 PMM LRFD8 3.000,0

100 IPE360 Beam 0,4025 PMM LRFD7 3.000,0 101 IPE360 Beam 0,3996 PMM LRFD8 3.000,0 102 IPE360 Beam 0,3988 PMM LRFD7 3.000,0 103 IPE220 Beam 0,4674 PMM LRFD20 3.000,0 104 IPE220 Beam 0,4682 PMM LRFD20 3.000,0 105 IPE220 Beam 0,4720 PMM LRFD20 3.000,0 106 IPE220 Beam 0,4737 PMM LRFD20 3.000,0 107 IPE360 Beam 0,2732 PMM LRFD20 3.000,0 108 IPE360 Beam 0,2655 PMM LRFD20 3.000,0 109 IPE220 Beam 0,1061 PMM LRFD19 3.000,0 110 IPE220 Beam 0,1127 PMM LRFD19 3.000,0 111 IPE220 Beam 0,0598 PMM LRFD19 3.000,0 112 IPE220 Beam 0,0664 PMM LRFD19 3.000,0 115 IPE360 Beam 0,6667 PMM LRFD7 3.000,0 116 IPE360 Beam 0,6667 PMM LRFD8 3.000,0 117 IPE360 Beam 0,6683 PMM LRFD8 3.000,0 118 IPE500 Beam 0,5424 PMM LRFD19 3.000,0 119 IPE500 Beam 0,5419 PMM LRFD19 3.000,0 120 IPE500 Beam 0,5280 PMM LRFD19 3.000,0 121 IPE360 Beam 0,6687 PMM LRFD8 3.000,0 122 IPE360 Beam 0,6688 PMM LRFD7 3.000,0 123 IPE360 Beam 0,6672 PMM LRFD7 3.000,0 124 IPE360 Beam 0,6684 PMM LRFD8 3.000,0 125 IPE360 Beam 0,6685 PMM LRFD7 3.000,0 126 IPE360 Beam 0,6677 PMM LRFD7 3.000,0 127 IPE220 Beam 0,0704 PMM LRFD14 3.000,0 128 IPE220 Beam 0,0775 PMM LRFD14 3.000,0 129 IPE360 Beam 0,1748 PMM LRFD20 3.000,0 130 IPE220 Beam 0,1106 PMM LRFD20 3.000,0 131 IPE220 Beam 0,0809 PMM LRFD19 3.000,0 132 IPE220 Beam 0,1249 PMM LRFD19 3.000,0 133 IPE220 Beam 0,3021 PMM LRFD19 3.000,0 134 IPE360 Beam 0,2034 PMM LRFD19 3.000,0 135 IPE220 Beam 0,1381 PMM LRFD19 3.000,0 136 IPE220 Beam 0,0690 PMM LRFD14 3.000,0 137 IPE220 Beam 0,0686 PMM LRFD13 3.000,0 138 IPE220 Beam 0,0759 PMM LRFD13 3.000,0 139 IPE360 Beam 0,1781 PMM LRFD20 3.000,0

74

Miembro Sección Tipo Ratio RatioType Combo Loc. (mm) 140 IPE220 Beam 0,1165 PMM LRFD20 3.000,0 141 IPE220 Beam 0,0703 PMM LRFD20 3.000,0 142 IPE220 Beam 0,1113 PMM LRFD19 3.000,0 143 IPE220 Beam 0,2899 PMM LRFD19 3.000,0 144 IPE360 Beam 0,1879 PMM LRFD19 3.000,0 145 IPE220 Beam 0,1092 PMM LRFD19 3.000,0 146 IPE220 Beam 0,0643 PMM LRFD13 3.000,0 147 2L120x10 Brace 0,4988 PMM LRFD19 2.500,0 148 2L120x10 Brace 0,6127 PMM LRFD19 2.500,0 149 2L120x10 Brace 0,5214 PMM LRFD20 2.915,5 150 2L120x10 Brace 0,5819 PMM LRFD19 2.915,5 151 2L120x10 Brace 0,4051 PMM LRFD20 2.500,0 152 2L120x10 Brace 0,4594 PMM LRFD19 2.500,0 153 2L120x10 Brace 0,5445 PMM LRFD20 2.915,5 154 2L120x10 Brace 0,5775 PMM LRFD19 2.915,5 155 2L120x10 Brace 0,4898 PMM LRFD19 2.500,0 156 2L120x10 Brace 0,5952 PMM LRFD19 2.500,0 157 2L120x10 Brace 0,5168 PMM LRFD20 2.915,5 158 2L120x10 Brace 0,5728 PMM LRFD19 2.915,5 159 2L120x10 Brace 0,3880 PMM LRFD20 2.500,0 160 2L120x10 Brace 0,4397 PMM LRFD19 2.500,0 161 2L120x10 Brace 0,5264 PMM LRFD20 2.915,5 162 2L120x10 Brace 0,5571 PMM LRFD19 2.915,5 163 2L120x10 Brace 0,8432 PMM LRFD19 2.500,0 164 2L120x10 Brace 0,8579 PMM LRFD19 2.500,0 193 UPN200 Beam 0,2112 PMM LRFD13 3.000,0 194 UPN200 Beam 0,3013 PMM LRFD13 3.000,0 195 UPN200 Beam 0,3101 PMM LRFD13 3.000,0 196 UPN200 Beam 0,3088 PMM LRFD13 3.000,0 197 UPN200 Beam 0,3083 PMM LRFD13 3.000,0 198 UPN200 Beam 0,3104 PMM LRFD13 3.000,0 199 UPN200 Beam 0,2746 PMM LRFD13 3.000,0 200 UPN200 Beam 0,2218 PMM LRFD14 3.000,0 201 UPN200 Beam 0,3185 PMM LRFD14 3.000,0 202 UPN200 Beam 0,3278 PMM LRFD14 3.000,0 203 UPN200 Beam 0,3261 PMM LRFD14 3.000,0 204 UPN200 Beam 0,3260 PMM LRFD14 3.000,0 205 UPN200 Beam 0,3287 PMM LRFD14 3.000,0 206 UPN200 Beam 0,2843 PMM LRFD14 3.000,0 207 UPN200 Beam 0,2168 PMM LRFD13 3.000,0

75

Miembro Sección Tipo Ratio RatioType Combo Loc. (mm) 208 UPN200 Beam 0,3014 PMM LRFD13 3.000,0 209 UPN200 Beam 0,3112 PMM LRFD13 3.000,0 210 UPN200 Beam 0,3096 PMM LRFD13 3.000,0 211 UPN200 Beam 0,3085 PMM LRFD13 3.000,0 212 UPN200 Beam 0,3105 PMM LRFD13 3.000,0 213 UPN200 Beam 0,4510 PMM LRFD13 3.000,0 214 UPN200 Beam 0,2274 PMM LRFD14 3.000,0 215 UPN200 Beam 0,3186 PMM LRFD14 3.000,0 216 UPN200 Beam 0,3289 PMM LRFD14 3.000,0 217 UPN200 Beam 0,3264 PMM LRFD14 3.000,0 218 UPN200 Beam 0,3261 PMM LRFD14 3.000,0 219 UPN200 Beam 0,3294 PMM LRFD14 3.000,0 220 UPN200 Beam 0,4574 PMM LRFD14 3.000,0 221 UPN200 Beam 0,2072 PMM LRFD13 3.000,0 222 UPN200 Beam 0,2859 PMM LRFD13 3.000,0 223 UPN200 Beam 0,2955 PMM LRFD13 3.000,0 224 UPN200 Beam 0,2926 PMM LRFD13 3.000,0 225 UPN200 Beam 0,2925 PMM LRFD13 3.000,0 226 UPN200 Beam 0,2974 PMM LRFD13 3.000,0 227 UPN200 Beam 0,5879 PMM LRFD13 3.000,0 228 UPN200 Beam 0,2277 PMM LRFD14 3.000,0 229 UPN200 Beam 0,3188 PMM LRFD14 3.000,0 230 UPN200 Beam 0,3295 PMM LRFD14 3.000,0 231 UPN200 Beam 0,3263 PMM LRFD14 3.000,0 232 UPN200 Beam 0,3263 PMM LRFD14 3.000,0 233 UPN200 Beam 0,3329 PMM LRFD14 3.000,0 234 UPN200 Beam 0,6119 PMM LRFD14 3.000,0 235 UPN200 Beam 0,2063 PMM LRFD13 3.000,0 236 UPN200 Beam 0,2860 PMM LRFD13 3.000,0 237 UPN200 Beam 0,2953 PMM LRFD13 3.000,0 238 UPN200 Beam 0,2920 PMM LRFD13 3.000,0 239 UPN200 Beam 0,2924 PMM LRFD13 3.000,0 240 UPN200 Beam 0,2955 PMM LRFD13 3.000,0 241 UPN200 Beam 0,4400 PMM LRFD13 3.000,0 242 UPN200 Beam 0,2270 PMM LRFD14 3.000,0 243 UPN200 Beam 0,3189 PMM LRFD14 3.000,0 244 UPN200 Beam 0,3295 PMM LRFD14 3.000,0 245 UPN200 Beam 0,3263 PMM LRFD14 3.000,0 246 UPN200 Beam 0,3262 PMM LRFD14 3.000,0 247 UPN200 Beam 0,3314 PMM LRFD14 3.000,0

76

Miembro Sección Tipo Ratio RatioType Combo Loc. (mm) 248 UPN200 Beam 0,4821 PMM LRFD14 3.000,0 249 UPN200 Beam 0,1942 PMM LRFD13 3.000,0 250 UPN200 Beam 0,2757 PMM LRFD13 3.000,0 251 UPN200 Beam 0,2840 PMM LRFD13 3.000,0 252 UPN200 Beam 0,2814 PMM LRFD13 3.000,0 253 UPN200 Beam 0,2814 PMM LRFD13 3.000,0 254 UPN200 Beam 0,2874 PMM LRFD13 3.000,0 255 UPN200 Beam 0,2401 PMM LRFD13 3.000,0 256 UPN200 Beam 0,2222 PMM LRFD14 3.000,0 257 UPN200 Beam 0,3192 PMM LRFD14 3.000,0 258 UPN200 Beam 0,3292 PMM LRFD14 3.000,0 259 UPN200 Beam 0,3262 PMM LRFD14 3.000,0 260 UPN200 Beam 0,3261 PMM LRFD14 3.000,0 261 UPN200 Beam 0,3342 PMM LRFD14 3.000,0 262 UPN200 Beam 0,2845 PMM LRFD14 3.000,0 263 UPN200 Beam 0,1973 PMM LRFD13 3.000,0 264 UPN200 Beam 0,2761 PMM LRFD13 3.000,0 265 UPN200 Beam 0,2835 PMM LRFD13 3.000,0 266 UPN200 Beam 0,2820 PMM LRFD13 3.000,0 267 UPN200 Beam 0,2815 PMM LRFD13 3.000,0 268 UPN200 Beam 0,2898 PMM LRFD13 3.000,0 269 UPN200 Beam 0,2000 PMM LRFD13 3.000,0 270 UPN200 Beam 0,2174 PMM LRFD14 3.000,0 271 UPN200 Beam 0,3194 PMM LRFD14 3.000,0 272 UPN200 Beam 0,3285 PMM LRFD14 3.000,0 273 UPN200 Beam 0,3263 PMM LRFD14 3.000,0 274 UPN200 Beam 0,3260 PMM LRFD14 3.000,0 275 UPN200 Beam 0,3363 PMM LRFD14 3.000,0 276 UPN200 Beam 0,2267 PMM LRFD14 3.000,0 277 UPN200 Beam 0,2094 PMM LRFD13 3.000,0 278 UPN200 Beam 0,2760 PMM LRFD13 3.000,0 279 UPN200 Beam 0,2825 PMM LRFD13 3.000,0 280 UPN200 Beam 0,2825 PMM LRFD13 3.000,0 281 UPN200 Beam 0,2814 PMM LRFD13 3.000,0 282 UPN200 Beam 0,2884 PMM LRFD13 3.000,0 283 UPN200 Beam 0,2034 PMM LRFD13 3.000,0 284 UPN200 Beam 0,2668 PMM LRFD19 3.000,0 285 UPN200 Beam 0,3193 PMM LRFD14 3.000,0 286 UPN200 Beam 0,3275 PMM LRFD14 3.000,0 287 UPN200 Beam 0,3263 PMM LRFD14 3.000,0

77

Miembro Sección Tipo Ratio RatioType Combo Loc. (mm) 288 UPN200 Beam 0,3259 PMM LRFD14 3.000,0 289 UPN200 Beam 0,3348 PMM LRFD14 3.000,0 290 UPN200 Beam 0,2303 PMM LRFD14 3.000,0 291 UPN200 Beam 0,1901 PMM LRFD13 3.000,0 292 UPN200 Beam 0,2755 PMM LRFD13 3.000,0 293 UPN200 Beam 0,2813 PMM LRFD13 3.000,0 294 UPN200 Beam 0,2823 PMM LRFD13 3.000,0 295 UPN200 Beam 0,2814 PMM LRFD13 3.000,0 296 UPN200 Beam 0,2872 PMM LRFD13 3.000,0 297 UPN200 Beam 0,1968 PMM LRFD13 3.000,0 298 UPN200 Beam 0,2179 PMM LRFD14 3.000,0 299 UPN200 Beam 0,3189 PMM LRFD14 3.000,0 300 UPN200 Beam 0,3261 PMM LRFD14 3.000,0 301 UPN200 Beam 0,3267 PMM LRFD14 3.000,0 302 UPN200 Beam 0,3259 PMM LRFD14 3.000,0 303 UPN200 Beam 0,3334 PMM LRFD14 3.000,0 304 UPN200 Beam 0,2282 PMM LRFD14 3.000,0 305 UPN200 Beam 0,1921 PMM LRFD13 3.000,0 306 UPN200 Beam 0,2752 PMM LRFD13 3.000,0 307 UPN200 Beam 0,2813 PMM LRFD13 3.000,0 308 UPN200 Beam 0,2814 PMM LRFD13 3.000,0 309 UPN200 Beam 0,2817 PMM LRFD13 3.000,0 310 UPN200 Beam 0,2821 PMM LRFD13 3.000,0 311 UPN200 Beam 0,1983 PMM LRFD13 3.000,0 312 UPN200 Beam 0,2196 PMM LRFD14 3.000,0 313 UPN200 Beam 0,3185 PMM LRFD14 3.000,0 314 UPN200 Beam 0,3260 PMM LRFD14 3.000,0 315 UPN200 Beam 0,3264 PMM LRFD14 3.000,0 316 UPN200 Beam 0,3257 PMM LRFD14 3.000,0 317 UPN200 Beam 0,3278 PMM LRFD14 3.000,0 318 UPN200 Beam 0,2260 PMM LRFD14 3.000,0 319 UPN200 Beam 0,1914 PMM LRFD13 3.000,0 320 UPN200 Beam 0,2751 PMM LRFD13 3.000,0 321 UPN200 Beam 0,2813 PMM LRFD13 3.000,0 322 UPN200 Beam 0,2814 PMM LRFD13 3.000,0 323 UPN200 Beam 0,2817 PMM LRFD13 3.000,0 324 UPN200 Beam 0,2813 PMM LRFD13 3.000,0 325 UPN200 Beam 0,1967 PMM LRFD13 3.000,0 326 UPN200 Beam 0,2186 PMM LRFD14 3.000,0 327 UPN200 Beam 0,3183 PMM LRFD14 3.000,0

78

Miembro Sección Tipo Ratio RatioType Combo Loc. (mm) 328 UPN200 Beam 0,3258 PMM LRFD14 3.000,0 329 UPN200 Beam 0,3260 PMM LRFD14 3.000,0 330 UPN200 Beam 0,3259 PMM LRFD14 3.000,0 331 UPN200 Beam 0,3263 PMM LRFD14 3.000,0 332 UPN200 Beam 0,2248 PMM LRFD14 3.000,0 373 IPE360 Beam 0,7677 PMM LRFD7 3.000,0 374 IPE360 Beam 0,7685 PMM LRFD8 3.000,0 375 IPE360 Beam 0,7692 PMM LRFD8 3.000,0 376 IPE360 Beam 0,7691 PMM LRFD7 3.000,0 377 IPE360 Beam 0,7684 PMM LRFD8 3.000,0 378 IPE360 Beam 0,7689 PMM LRFD8 3.000,0 379 IPE360 Beam 0,7689 PMM LRFD7 3.000,0 380 IPE360 Beam 0,7684 PMM LRFD7 3.000,0 381 IPE360 Beam 0,7691 PMM LRFD8 3.000,0 382 IPE360 Beam 0,7691 PMM LRFD7 3.000,0 383 IPE360 Beam 0,7685 PMM LRFD7 3.000,0 384 IPE360 Beam 0,7677 PMM LRFD8 3.000,0 385 IPE360 Beam 0,7682 PMM LRFD7 3.000,0 386 IPE360 Beam 0,7684 PMM LRFD8 3.000,0 387 IPE360 Beam 0,7694 PMM LRFD8 3.000,0 388 IPE360 Beam 0,7693 PMM LRFD7 3.000,0 389 IPE360 Beam 0,7684 PMM LRFD8 3.000,0 390 IPE360 Beam 0,7690 PMM LRFD8 3.000,0 391 IPE360 Beam 0,7690 PMM LRFD7 3.000,0 392 IPE360 Beam 0,7684 PMM LRFD7 3.000,0 393 IPE360 Beam 0,7693 PMM LRFD8 3.000,0 394 IPE360 Beam 0,7694 PMM LRFD7 3.000,0 395 IPE360 Beam 0,7684 PMM LRFD7 3.000,0 396 IPE360 Beam 0,7683 PMM LRFD7 3.000,0 397 IPE360 Beam 0,7685 PMM LRFD8 3.000,0 398 IPE360 Beam 0,7685 PMM LRFD8 3.000,0 399 IPE360 Beam 0,7690 PMM LRFD8 3.000,0 400 IPE360 Beam 0,7690 PMM LRFD7 3.000,0 401 IPE360 Beam 0,7685 PMM LRFD8 3.000,0 402 IPE360 Beam 0,7690 PMM LRFD8 3.000,0 403 IPE360 Beam 0,7690 PMM LRFD7 3.000,0 404 IPE360 Beam 0,7685 PMM LRFD7 3.000,0 405 IPE360 Beam 0,7690 PMM LRFD8 3.000,0 406 IPE360 Beam 0,7690 PMM LRFD7 3.000,0 407 IPE360 Beam 0,7685 PMM LRFD7 3.000,0

79

Miembro Sección Tipo Ratio RatioType Combo Loc. (mm) 408 IPE360 Beam 0,7686 PMM LRFD7 3.000,0 409 IPE360 Beam 0,7694 PMM LRFD8 3.000,0 410 IPE360 Beam 0,7687 PMM LRFD8 3.000,0 411 IPE360 Beam 0,7689 PMM LRFD8 3.000,0 412 IPE360 Beam 0,7690 PMM LRFD7 3.000,0 413 IPE360 Beam 0,7685 PMM LRFD7 3.000,0 414 IPE360 Beam 0,7692 PMM LRFD8 3.000,0 415 IPE360 Beam 0,7692 PMM LRFD7 3.000,0 416 IPE360 Beam 0,7685 PMM LRFD8 3.000,0 417 IPE360 Beam 0,7690 PMM LRFD8 3.000,0 418 IPE360 Beam 0,7689 PMM LRFD7 3.000,0 419 IPE360 Beam 0,7686 PMM LRFD7 3.000,0 420 IPE360 Beam 0,7695 PMM LRFD7 3.000,0 421 IPE360 Beam 0,7711 PMM LRFD8 3.000,0 422 IPE360 Beam 0,7684 PMM LRFD7 3.000,0 423 IPE360 Beam 0,7689 PMM LRFD8 3.000,0 424 IPE360 Beam 0,7689 PMM LRFD7 3.000,0 425 IPE360 Beam 0,7684 PMM LRFD7 3.000,0 426 IPE360 Beam 0,7691 PMM LRFD8 3.000,0 427 IPE360 Beam 0,7691 PMM LRFD7 3.000,0 428 IPE360 Beam 0,7684 PMM LRFD8 3.000,0 429 IPE360 Beam 0,7689 PMM LRFD8 3.000,0 430 IPE360 Beam 0,7689 PMM LRFD7 3.000,0 431 IPE360 Beam 0,7684 PMM LRFD8 3.000,0 432 IPE360 Beam 0,7712 PMM LRFD7 3.000,0 439 2L90x7 Brace 0,4705 PMM LRFD14 4.270,2 440 2L90x7 Brace 0,2156 PMM LRFD3 4.127,3 441 2L90x7 Brace 0,2337 PMM LRFD19 4.127,3 442 2L90x7 Brace 0,6117 PMM LRFD19 4.270,2 443 2L90x7 Brace 0,4795 PMM LRFD19 4.270,2 444 2L90x7 Brace 0,2156 PMM LRFD4 4.127,3 445 2L90x7 Brace 0,2326 PMM LRFD19 4.127,3 446 2L90x7 Brace 0,6215 PMM LRFD19 4.270,2 447 2L90x7 Brace 0,5831 PMM LRFD19 4.270,2 448 2L90x7 Brace 0,2171 PMM LRFD3 4.127,3 449 2L90x7 Brace 0,3742 PMM LRFD19 4.127,3 450 2L90x7 Brace 0,5580 PMM LRFD19 4.270,2 451 2L90x7 Brace 0,5330 PMM LRFD19 4.270,2 452 2L90x7 Brace 0,2171 PMM LRFD4 4.127,3 453 2L90x7 Brace 0,2524 PMM LRFD19 4.127,3

80

Miembro Sección Tipo Ratio RatioType Combo Loc. (mm) 454 2L90x7 Brace 0,5910 PMM LRFD19 4.270,2 455 2L120x10 Brace 0,9448 PMM LRFD19 2.500,0 456 2L120x10 Brace 0,9752 PMM LRFD19 2.500,0 457 2L120x10 Brace 0,9445 PMM LRFD19 2.500,0 458 2L120x10 Brace 0,9748 PMM LRFD19 2.500,0 166 HE500A Beam 0,0437 PMM LRFD19 1.000,0 167 HE500A Beam 0,0396 PMM LRFD19 1.000,0 168 HE500A Beam 0,0524 PMM LRFD19 1.000,0 169 HE500A Beam 0,0538 PMM LRFD19 1.000,0 170 HE500A Beam 0,0537 PMM LRFD19 1.000,0 171 HE500A Beam 0,0522 PMM LRFD19 1.000,0 172 HE500A Beam 0,0828 PMM LRFD19 1.000,0 173 HE500A Beam 0,1736 PMM LRFD19 1.000,0 174 HE500A Beam 0,5193 PMM LRFD5 1.000,0 175 HE500A Beam 0,1749 PMM LRFD19 1.000,0 176 HE500A Beam 0,0826 PMM LRFD19 1.000,0 177 HE500A Beam 0,0741 PMM LRFD19 1.000,0 178 HE500A Beam 0,0482 PMM LRFD19 1.000,0 179 HE500A Beam 0,0495 PMM LRFD19 1.000,0 180 HE500A Beam 0,0494 PMM LRFD19 1.000,0 181 HE500A Beam 0,0480 PMM LRFD19 1.000,0 182 HE500A Beam 0,0748 PMM LRFD19 1.000,0 183 HE500A Beam 0,1060 PMM LRFD19 1.000,0 184 HE500A Beam 0,2042 PMM LRFD19 1.000,0 185 HE500A Beam 0,1072 PMM LRFD19 1.000,0 186 HE500A Beam 0,0745 PMM LRFD19 1.000,0 187 HE500A Beam 0,0660 PMM LRFD19 1.000,0 188 HE500A Beam 0,0131 PMM LRFD3 3.000,0 189 HE500A Beam 0,0131 PMM LRFD4 3.000,0 190 HE500A Beam 0,0131 PMM LRFD3 3.000,0 191 HE500A Beam 0,0132 PMM LRFD19 3.000,0 192 HE500A Beam 0,0132 PMM LRFD19 3.000,0 333 HE500A Beam 0,0138 PMM LRFD19 3.000,0 334 HE500A Beam 0,0136 PMM LRFD19 3.000,0 335 HE500A Beam 0,0144 PMM LRFD19 3.000,0 336 HE500A Beam 0,0140 PMM LRFD19 3.000,0 337 HE500A Beam 0,0150 PMM LRFD19 3.000,0 338 HE500A Beam 0,0151 PMM LRFD19 3.000,0 339 HE500A Beam 0,0164 PMM LRFD19 3.000,0 340 HE500A Beam 0,4098 PMM LRFD19 4.019,0

81

Miembro Sección Tipo Ratio RatioType Combo Loc. (mm) 341 HE500A Beam 0,9158 PMM LRFD19 4.019,0 342 HE500A Beam 0,4132 PMM LRFD19 1.981,0 343 HE500A Beam 0,9127 PMM LRFD19 1.981,0 344 HE500A Beam 0,0153 PMM LRFD19 3.000,0 345 HE500A Beam 0,0161 PMM LRFD19 3.000,0 346 HE500A Beam 0,0137 PMM LRFD19 3.000,0 347 HE500A Beam 0,0141 PMM LRFD19 3.000,0

A continuación se presentaran unas imágenes del Coeficiente de Suficiencia de los

miembros del galpón.

Figura 5.22 Coeficiente de Suficiencia en Vista Isométrica

82

Figura 5.23 Coeficiente de Suficiencia Eje E

Figura 5.24 Coeficiente de Suficiencia Eje 2

Figura 5.25 Coeficiente de Suficiencia Eje 6

83

Figura 5.26 Coeficiente de Suficiencia Nivel Mezzanina +4.00m

Figura 5.27 Coeficiente de Suficiencia Nivel Techo

84

5.3. Diseño de Conexiones 5.3.1. Plancha Base, Anclajes y Llave de Corte A continuación se presentara el diseño de las planchas bases, los anclajes y llave de

corte del galpón. Se utilizara la misma plancha base para todas las columnas. Para el

diseño de la plancha base y anclajes se usara la mayor carga de compresión y de tracción

de las columnas, y para el diseño de la llave de corte se usara el mayor cortante en cada

sentido.

𝑃𝑃𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 = 83595.8 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘 (𝑁𝑁𝐶𝐶𝑑𝑑𝐶𝐶 36, 𝐿𝐿𝑅𝑅𝐹𝐹𝐷𝐷 6,𝐸𝐸𝐸𝐸𝐶𝐶 8𝐴𝐴)

𝑃𝑃𝑚𝑚𝑖𝑖𝑝𝑝 = −22107.9 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘 (𝑁𝑁𝐶𝐶𝑑𝑑𝐶𝐶 44, 𝐿𝐿𝑅𝑅𝐹𝐹𝐷𝐷20,𝐸𝐸𝐸𝐸𝐶𝐶 9𝐸𝐸)

𝑉𝑉𝑚𝑚 = −22835.7 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘 (𝑁𝑁𝐶𝐶𝑑𝑑𝐶𝐶 83, 𝐿𝐿𝑅𝑅𝐹𝐹𝐷𝐷19,𝐸𝐸𝐸𝐸𝐶𝐶 9𝐷𝐷)

𝑉𝑉𝑦𝑦 = −12542.4 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘 (𝑁𝑁𝐶𝐶𝑑𝑑𝐶𝐶 77, 𝐿𝐿𝑅𝑅𝐹𝐹𝐷𝐷19,𝐸𝐸𝐸𝐸𝐶𝐶 8𝐷𝐷)

Para el diseño de la plancha base se utilizó el programa RISA BASE 2.0, el cual realiza el

diseño por elemento finitos (ver anexo 2), para los anclajes y llave de corte se usó hojas

de cálculos (ver Anexo 3 y 4 respectivamente).

Los resultados obtenidos fueron los siguientes:

Plancha Base:

𝑑𝑑 = 19 𝑚𝑚𝑚𝑚 (𝐶𝐶𝑑𝑑𝑝𝑝𝐶𝐶𝑑𝑑𝐶𝐶𝑟𝑟 𝑝𝑝𝐶𝐶𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑ℎ𝑑𝑑)

Anclajes:

∅ = 19 𝑚𝑚𝑚𝑚 (𝑑𝑑𝑑𝑑á𝑚𝑚𝐶𝐶𝑑𝑑𝑟𝑟𝐶𝐶)

ℎ = 500 𝑚𝑚𝑚𝑚 (𝑝𝑝𝑟𝑟𝐶𝐶𝑘𝑘𝐶𝐶𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑)

Llave de corte:

∅ = 5" 𝑑𝑑𝑑𝑑ℎ40 (𝑑𝑑𝑑𝑑á𝑚𝑚𝐶𝐶𝑑𝑑𝑟𝑟𝐶𝐶)

ℎ = 150 𝑚𝑚𝑚𝑚 (𝑝𝑝𝑟𝑟𝐶𝐶𝑘𝑘𝐶𝐶𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑) Figura 5.28 Plancha Base

5.3.2. Conexiones de Momento Para el diseño de las conexiones a momento se utilizó el programa RAM Connection 9.

Se utilizara la combinación de mayor momento y la de mayor cortante para el diseño de la

conexión.

85

A continuación el resultado del diseño de las conexiones, para el detalle del diseño de la

conexión HEB450/IPE500 ver Anexo 5 y para la conexión HEB450/HEB360 ver Anexo 6.

HEB450/IPE500

𝑀𝑀𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 = 30603.8 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑚𝑚 (𝐿𝐿𝑅𝑅𝐹𝐹𝐷𝐷 14)

𝑉𝑉𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 = 8043.5 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘 (𝐿𝐿𝑅𝑅𝐹𝐹𝐷𝐷14)

Conexión:

𝑑𝑑 = 21 𝑚𝑚𝑚𝑚 (𝐶𝐶𝑑𝑑𝑝𝑝𝐶𝐶𝑑𝑑𝐶𝐶𝑟𝑟 𝑝𝑝𝐶𝐶𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑ℎ𝑑𝑑)

∅ = 8 − 3/4" 𝐴𝐴𝑆𝑆𝐴𝐴𝑀𝑀 𝐴𝐴325

𝑆𝑆𝐶𝐶𝐶𝐶𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝐶𝐶𝑟𝑟𝑑𝑑 = 8 𝑚𝑚𝑚𝑚 𝐸𝐸70𝑥𝑥𝑥𝑥

Figura 5.29 Conexión Momento

HEB450/IPE500

HEB450/HEB360

𝑀𝑀𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 = 52461.0 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑚𝑚 (𝐿𝐿𝑅𝑅𝐹𝐹𝐷𝐷 19)

𝑉𝑉𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 = 27396.0 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘 (𝐿𝐿𝑅𝑅𝐹𝐹𝐷𝐷19)

Conexión:

𝑑𝑑 = 38 𝑚𝑚𝑚𝑚 (𝐶𝐶𝑑𝑑𝑝𝑝𝐶𝐶𝑑𝑑𝐶𝐶𝑟𝑟 𝑝𝑝𝐶𝐶𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑ℎ𝑑𝑑)

∅ = 8 − 1 1/8" 𝐴𝐴𝑆𝑆𝐴𝐴𝑀𝑀 𝐴𝐴490

𝑆𝑆𝐶𝐶𝐶𝐶𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝐶𝐶𝑟𝑟𝑑𝑑 = 11 𝑚𝑚𝑚𝑚 𝐸𝐸70𝑥𝑥𝑥𝑥

𝑑𝑑 = 19 𝑚𝑚𝑚𝑚 (𝑟𝑟𝑑𝑑𝑘𝑘𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑟𝑟𝑑𝑑𝑑𝑑𝐶𝐶𝑟𝑟)

𝑑𝑑 = 22 𝑚𝑚𝑚𝑚 (𝑝𝑝𝐶𝐶𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑ℎ𝑑𝑑 𝑝𝑝𝑑𝑑𝑑𝑑𝐶𝐶𝐶𝐶)

Figura 5.30 Conexión Momento

HEB450/HEB360

86

5.3.3. Conexiones de Corte Para el diseño de las conexiones de corte se utilizara el programa RAM Connection 9. Se

utilizara la combinación de mayor cortante en la viga para el diseño de la conexión.

A continuación el resultado del diseño de las conexiones, para el detalle del diseño de la

conexión doble ángulo (unión viga-viga) ver Anexo 7 y para la conexión con plancha en el

alma (unión columna-viga) ver Anexo 8.

Doble ángulo

𝑉𝑉𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 = 8503.4 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘 (𝐿𝐿𝑅𝑅𝐹𝐹𝐷𝐷5)

Conexión:

2𝐿𝐿75𝑥𝑥75𝑥𝑥7 𝑚𝑚𝑚𝑚

∅ = 6 − 3/4" 𝐴𝐴𝑆𝑆𝐴𝐴𝑀𝑀 𝐴𝐴325 (3 𝑝𝑝𝐶𝐶𝑟𝑟 𝐶𝐶𝑑𝑑𝑑𝑑𝐶𝐶)

𝑆𝑆𝐶𝐶𝐶𝐶𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝐶𝐶𝑟𝑟𝑑𝑑 = 5 𝑚𝑚𝑚𝑚 𝐸𝐸70𝑥𝑥𝑥𝑥

Figura 5.31 Conexión Corte Doble Ángulo

Plancha en el alma

𝑉𝑉𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 = 8503.4 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘 (𝐿𝐿𝑅𝑅𝐹𝐹𝐷𝐷5)

Conexión:

𝑑𝑑 = 10 𝑚𝑚𝑚𝑚 (𝐶𝐶𝑑𝑑𝑝𝑝𝐶𝐶𝑑𝑑𝐶𝐶𝑟𝑟 𝑝𝑝𝐶𝐶𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑ℎ𝑑𝑑)

∅ = 3 − 3/4" 𝐴𝐴𝑆𝑆𝐴𝐴𝑀𝑀 𝐴𝐴325

𝑆𝑆𝐶𝐶𝐶𝐶𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝐶𝐶𝑟𝑟𝑑𝑑 = 6 𝑚𝑚𝑚𝑚 𝐸𝐸70𝑥𝑥𝑥𝑥

Figura 5.32 Conexión Corte Plancha Alma

87

5.3.4. Arriostramientos Para el diseño de la conexión de los arriostramietos se utilizara el programa RAM

Connection 9. Se utilizara la combinación de mayor tracción y compresión en los

arriostramiento.

A continuación el resultado del diseño de la conexión, para el detalle del diseño de la

conexión del arriostramiento ver Anexo 9.

Plancha en el alma

𝐶𝐶𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 = 38427.2 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘 (𝐿𝐿𝑅𝑅𝐹𝐹𝐷𝐷19)

𝐴𝐴𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 = 32280.5 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘 (𝐿𝐿𝑅𝑅𝐹𝐹𝐷𝐷20)

Conexión:

𝑑𝑑 = 16 𝑚𝑚𝑚𝑚 (𝐶𝐶𝑑𝑑𝑝𝑝𝐶𝐶𝑑𝑑𝐶𝐶𝑟𝑟 𝑝𝑝𝐶𝐶𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑ℎ𝑑𝑑)

∅ = 6 − 3/4" 𝐴𝐴𝑆𝑆𝐴𝐴𝑀𝑀 𝐴𝐴325 (3 𝑝𝑝𝐶𝐶𝑟𝑟 á𝑑𝑑𝑘𝑘𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶)

𝑆𝑆𝐶𝐶𝐶𝐶𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝐶𝐶𝑟𝑟𝑑𝑑 = 5 𝑚𝑚𝑚𝑚 𝐸𝐸70𝑥𝑥𝑥𝑥

Figura 5.32 Conexión Arriostramiento

88

5.4. Diseño de Fundaciones A continuación se presentara el diseño de las fundaciones del galpón, se diseñaran dos

tipos de fundaciones: una fundación para los ejes 1-5 las cuales no poseen mezzanina y

otra para los restantes ejes (6-11) que si poseen la mezzanina.

Para el diseño de las fundaciones aisladas se utilizara el programa RISAfoot 3.0. Se

utilizara la combinación de mayor tracción, compresión y cortante (producirá volcamiento

y deslizamiento). Debido a las cargas de tracción en la fundación se necesitara acero

superior en ellas.

5.4.1. Fundación F1 A continuación el resultado del diseño de la fundación, para el detalle del diseño de la

conexión del arriostramiento ver Anexo 11.

Datos

𝐴𝐴𝑑𝑑𝑚𝑚𝑑𝑑ñ𝐶𝐶 = 3.4 𝑚𝑚 × 3.4 𝑚𝑚

𝐸𝐸𝑑𝑑𝑝𝑝 = 50 𝑑𝑑𝑚𝑚

𝐿𝐿𝑑𝑑𝑟𝑟𝑘𝑘𝐶𝐶 𝑃𝑃𝐶𝐶𝑑𝑑𝐶𝐶𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝐶𝐶 = 2.0 𝑚𝑚

𝐴𝐴𝑑𝑑𝐶𝐶𝑟𝑟𝐶𝐶 𝐼𝐼𝑑𝑑𝑘𝑘 = 5/8"@22 𝑑𝑑𝑚𝑚

𝐴𝐴𝑑𝑑𝐶𝐶𝑟𝑟𝐶𝐶 𝑆𝑆𝐶𝐶𝑝𝑝 = 5/8"@41 𝑑𝑑𝑚𝑚

Figura 5.33 Fundación F1

5.4.2. Fundación F2 A continuación el resultado del diseño de la fundación, para el detalle del diseño de la

conexión del arriostramiento ver Anexo 12.

Datos

𝐴𝐴𝑑𝑑𝑚𝑚𝑑𝑑ñ𝐶𝐶 = 4.0 𝑚𝑚 × 4.0 𝑚𝑚

𝐸𝐸𝑑𝑑𝑝𝑝 = 50 𝑑𝑑𝑚𝑚

𝐿𝐿𝑑𝑑𝑟𝑟𝑘𝑘𝐶𝐶 𝑃𝑃𝐶𝐶𝑑𝑑𝐶𝐶𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝐶𝐶 = 2.6 𝑚𝑚

𝐴𝐴𝑑𝑑𝐶𝐶𝑟𝑟𝐶𝐶 𝐼𝐼𝑑𝑑𝑘𝑘 = 5/8"@21 𝑑𝑑𝑚𝑚

𝐴𝐴𝑑𝑑𝐶𝐶𝑟𝑟𝐶𝐶 𝑆𝑆𝐶𝐶𝑝𝑝 = 5/8"@43 𝑑𝑑𝑚𝑚

Figura 5.34 Fundación F2

89

CONCLUSIONES

Como resultado de la investigación proyectiva presentada, fue realizado el diseño

completo de un galpón de acero industrial tomando en consideración todos los requisitos

y recomendaciones existentes tanto en las normativas nacionales como internacionales.

Uno de los aspectos de mayor importancia en el desarrollo del trabajo fue la inclusión de

cargas sísmicas, las cuales en la “práctica común” no son consideradas para el diseño de

edificaciones industriales por considerarse bajas.

Después de realizar el diseño completo del galpón se pudo observar lo siguiente:

• El diseño de las columnas está controlado por las combinaciones que incluyen

cargas sísmicas.

• El efecto del puente grúa sobre las columnas es bajo, por esta razón en muchos

galpones existentes es fácil aumentar la capacidad de la grúa solo con modificar la

viga carrillera.

• El diseño de los anclajes (tracción) y las llaves de corte está controlado por las

combinaciones que incluyen cargas sísmicas.

• El diseño de los arriostramientos y sus respectivas conexiones está controlado por

las combinaciones que incluyen cargas sísmicas.

• El diseño de las fundaciones está controlado por las combinaciones que incluyen

cargas sísmicas (tracciones y cortantes). Esto genera que las fundaciones tenga

que ser más profundas para tener más peso propio (terreno) y contrarrestar el

levamiento en las columnas y cumplir con los criterios de volcamiento y

deslizamiento mínimos.

Es debido a esto que se puede concluir que, aunque muchas veces es pasado por alto en

el diseño de galpones y otras edificaciones industriales, las cargas sísmicas son de gran

importancia, ya que tienen un gran efecto en el diseño del galpón, pero principalmente en

las conexiones y fundaciones (puede producir levantamiento de las mismas). Por lo cual

siempre deben ser tomadas en cuenta sin importar la zona sísmica donde se encuentre la

edificación o lo liviana que pueda ser las mismas.

90

BIBLIOGRAFÍA

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Wind Applications.

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91

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Doctórales.

• Zapata, Oscar. (2005). Herramientas para elaborar tesis e investigaciones

socioeducativas.

92

ANEXOS

Anexo 1. Tabla de Grúas

Anexo 2. Diseño Plancha Base

Anexo 3. Diseño Anclajes

Anexo 4. Diseño Llave de Corte

Anexo 5. Cálculo Conexión Momento HEB450/IPE500

Anexo 6. Cálculo Conexión Momento HEB450/HEB360

Anexo 7. Cálculo Conexión Corte Doble Ángulo

Anexo 8. Cálculo Conexión Corte Plancha en Alma

Anexo 9. Cálculo Conexión Arriostramiento

Anexo 10. Nomenclatura Diseño Conexiones

Anexo 11. Diseño Fundación F1

Anexo 12. Diseño Fundación F2

Anexo 13. Verificación Método de Análisis Directo SAP2000

93

Anexo 1. Tabla de Grúas

Company : TEG February 24, 2016Designer : Ing. Daniel González

Diseño Plancha BaseJob Number : Checked By:_____

500 mm

350 mm

Z

X

1 2

34

Bolt X (mm) Z (mm)1 120. 120.2 120. -120.3 -120. -120.4 -120. 120.

Geometry and Materials

Length Column Shape Anchor Bolt DiameterWidth Column eX Anchor Bolt MaterialThickness Column eZ Anchor Bolt FuBase Plate Fy Column to Edge Min (X) Anchor Bolt FyBase Plate E Column to Edge Min (Z) Anchor Bolt EBearing Fp AB Projected Length Bearing Fc' AB to AB Min SpacingPedestal Length AB to Stiffner Min Spacing

AB to Column Min SpacingPedestal WidthPedestal Heigh AB to Edge Min Spacing

AB Row Min Spacing

Base Plate: AB Pullout: AB Head: Total AB Length: Seismic Reduction %:

Tension Pedestal Bar Fy: Shear Pedestal Bar Fy:

500. mm HE450B 19.05 mm350. mm 0. mm A307 19. mm 0. mm 413684 KPa248210 KPa 25. mm 0. KPa1.99947e+8 KPa 25. mm 1.99947e+8 KPa28130.5 KPa WF Flanges welded 152.4 mm0. KPa WF Web welded 76.2 mm

0 mm Plain Base Plate Connection 38.1 mm0 mm Vx Shear Lug NOT present 38.1 mm

Vz Shear Lug NOT present0 mm 38.1 mmAnalyze Base Plate as Flexible 76.2 mmPp Based on AISC J8 Criteria Priority is AB to Edge Spacing

AISC LRFD 13th Include Threads for AB DesignACI 2005 AB Fv, Ft based on AISC CriteriaSquare NW Concrete 406.4 mm

25. Concrete NOT Cracked NO Supp. ReinforcementABs NOT Welded to Base Plate N.A.

N.A.

Loads

P (kg) Vx (kg) Vz (kg) Mx (kg-m) Mz (kg-m) ReverseDLOL1OL2

No83595.8 No-22107.9 No

Base Plate Stress and Bearing Result

Base Plate Stress (KPa) Bearing Pressure (KPa)Combination Load Sets Allowable ASIF U.C. Allowable ABIF U.C.

Pmax (1) 1OL1 335084 1. .095 28130.5 1. .557Pmin (2) 1OL2 335084 1. .484 28130.5 1. .429

Bearing Contours

15660.4(KPa)0.

1OL1Allowable

U.C.: 28130.5 KPa: .557

12067.4(KPa)0.

1OL2Allowable

U.C.: 28130.5 KPa: .429

RISABase Version 2.03 [D:\Trabajo 2016\Tesis\Conexiones\PB.rbs] Page 1

94

Anexo 2. Diseño Plancha Base

Company : TEG February 24, 2016Designer : Ing. Daniel González

Diseño Plancha BaseJob Number : Checked By:_____

Base Plate Stress Contour

31766.1(KPa)2895.58

1OL1Allowable

U.C.: 335084 KPa: .095

162138(KPa)412.633

1OL2Allowable

U.C.: 335084 KPa: .484

Anchor Bolt Results

Combination Load Sets Bolt Tens.(kg) Vx (kg) Vz (kg) Fnt (KPa) ft (KPa) Fnv (KPa) fv (KPa) UnityPmax (1) 1OL1 1 309.204 0. 0. N.A. N.A. N.A. N.A. N.A.

2 309.204 0. 0. N.A. N.A. N.A. N.A. N.A.3 309.204 0. 0. N.A. N.A. N.A. N.A. N.A.4 309.204 0. 0. N.A. N.A. N.A. N.A. N.A.

Pmin (2) 1OL2 1 6058.67 0. 0. N.A. N.A. N.A. N.A. N.A.2 6058.64 0. 0. N.A. N.A. N.A. N.A. N.A.3 6058.63 0. 0. N.A. N.A. N.A. N.A. N.A.4 6058.66 0. 0. N.A. N.A. N.A. N.A. N.A.

RISABase Version 2.03 [D:\Trabajo 2016\Tesis\Conexiones\PB.rbs] Page 2

95

Referencias

Criterios

Datos Pernos de AnclajeColocar N = 0 si es compresión

Carga de Tracción Mayorada N1 = 5.992,0 [kgf]N2 = 5.996,4 [kgf]N3 = 5.994,5 [kgf]N4 = 5.990,1 [kgf]

NU = 23.973,0 [kgf]Carga de Corte Mayorada VU = 0,0 [kgf] Colocar V = 0 si hay llave de corte

Resistencia del Concreto f´c = 280 [kgf/cm2]

Material Perno de AnclajeResistencia Perno de Anclaje futa = 4220 [kgf/cm2] 4.1

Diametro Perno de Anclaje da = 3/4 [pulg]Profundidad de Empotramiento hef = 500 [mm] 228,6 Min. OK

Alto Pedestal h = 1000 [mm]Ancho Pedestal bc = 550 [mm]Largo Pedestal dc = 550 [mm]

ACI 318-11

D.5.2.9 & D.6.2.9

AISC Design Guide 1Sect. 3.5.3

PIP STE05121

D.4.3(c)

Pag. A-1 Tabla 1

ACI 318-11 Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary Appendix D.

PIP STE05121 Anchor Bolt Design Guide-2006.

Abreviación CodigoACI 318-11PIP STE05121

Referencia Codigo

3. Acero suplementario es utilizado para resistir la ruptura del concreto por corte o tracci

2. Condición A - acero suplementario es proporcionado.

1. Concreto esta fracturado.

4. Para estribos solo los 3 primeros son efectivos (50 mm del TOC y 3x50mm despues).

5. Se usara el modelo de bielas para analizar el cortante y diseñar los estribos

6. La arandela de todos los pernos de anclaje sera soldada (tack) a la plancha base.

A307

96

Anexo 3. Diseño Anclajes

minimo requerido

Distancia al Borde c1 c1 = 155 [mm] 115 OKDistancia al Borde c2 c2 = 155 [mm] 115 OKDistancia al Borde c3 c3 = 155 [mm] 115 OKDistancia al Borde c4 c4 = 155 [mm] 115 OK

Separación entre Pernos s1 s1 = 240 [mm] 76,2 OKSeparación entre Pernos s2 s2 = 240 [mm] 76,2 OK

Cantidad de Cabillas nv = 12

Tamaño de la Cabilla 5/8 [pulg]Area total de Acero As = 23,75 [cm2] Min. Max.

% Acero Pedestal 0,8 0,5% 6,0% OK0.5hef = 250,0 [mm]

Sca = 137,3 [mm] OKTamaño de Estribos 1/2 [pulg]Cantidad de Ramas nleg 2Cantidad de Estribos nlay 3Resistencia del Refuerzo fy = 4200 [kgf/cm2]

No. Pernos para Tracción 4No. Pernos para Corte 2

Para desprendimiento LateralNo. Pernos a lo ancho nbw = 2No. Pernos a lo largo nbd = 2

Tipo Cabeza del PernoArea Efectiva Perno Ase = 2,158 [cm2]

Area Cabeza Perno Abrg = 5,845 [cm2]

Llave de Corte SIRiesgo Sismico SISe utilizara Grout Pad SI

Factores de ReducciómAcero de refuerzo s = 0,75Perno de Anclaje t,s = 0,75 v,s = 0,65Concreto Condicion A t,c = 0,75 v,c = 0,75

15.8.2.1RD.5.2.9

ACI 318-11

D.3.3.4.4D.6.1.3

D.5.2.9 & D.6.2.9

D.4.3(c) D.4.3(a)

Para que el acero vertical del pedestal pueda considerarse efectivo para transmitir cargas de tension debe estar a una distancia menor a 0.5hef del anclaje

ACI 318-11

RD.5.2.9

Referencia CodigoPIP STE05121

Pag. A-1 Tabla 1

Pag. A-1 Tabla 1

HEX. PESADA

97

RESULTADOS

ratio = 0,85 OK

GENERAL ratio = 0,88 OKTracción

ratio = 0,88 OKratio = 0,35 OKratio = 0,81 OKratio = 0,64 OK

Corteratio = 0,00 OK

ratio = 0,00 OKratio = 0,00 OK

OKInteracción Tracción - Corte

ratio = 0,00 OK

Ductilidad

CÁLCULOSTRACCIÓN

= 6.829,5 [kgf]

ratio = 0,88 > Nmax OK

Ld = 382 [mm] 12.2.3

La = 354 [mm]

> 300 OK

= 69.317,4 [kgf]= x 1,00 = 69.317,4 [kgf]

ratio = 0,35 > Nu OK

ACI 318-11

Resistencia a Tracción Perno de Anclaje

Resistencia a Tracción del Acero de Refuerzo

Dislocación del Concreto

DuctilCorteDuctilTracción

Longitud de desarrollo en tracción

D.3.3.4.4ACI 318-11

D.5.1.2 (D-2)

Referencia CodigoACI 318-11

12.2.1

Interacción

Resistencia a Tracción Perno de AnclajeResistencia a Tracción Acero de RefuerzoResistencia al Deslizamiento del Perno de AnclajeResistencia al Desprendimiento Lateral del Concreto

Desarrollo Acero de Refuerzo

Resistencia al apoyo Resistencia a tracción

Resistencia a Corte Perno de AnclajeResistencia de los Estribos

ϕ , N ϕ , A f

L h 50 tan 35°

N ϕ f A L L⁄ , siL L

98

= 9.819,9 [kgf]= x 0,75 = 7.364,9 [kgf]

ratio = 0,81 > Nu OK

Falla Lado Ancho bc

= 11.986,5 [kgf]

Chequeo si aplica hef = 500 [mm]

> 2.5c

S2 240 [mm]

< 6c

Resistencia SB individual 19.987,5 [kgf]

Resistencia SB Grupo

Grupo - Aplicable 25.145,6 [kgf]

Induvidual - No Aplicable 0,0 [kgf]

= x 0,75 18.859,2 [kgf]

ratio = 0,64 > Nu OK

Falla Lado Largo dc

= 11.986,5 [kgf]

Chequeo si aplica hef = 500 [mm]

> 2.5c

S1 240 [mm]

< 6c

Resistencia SB individual 19.987,5 [kgf]

Resistencia SB Grupo

Grupo - No Aplicable 25.145,6 [kgf]

Induvidual - Aplicable 0,0 [kgf]

= x 0,75 18.859,2 [kgf]

ratio = 0,64 > Nu OK

Referencia CodigoACI 318-11

Resistencia al Deslizamiento del Perno de Anclaje

RD.5.4.2

D.5.4.1 (D-17)

D.5.4.2 (D-17)

D.5.4.1

D.3.3.4.4

Resistencia de un solo perno

D.5.4.2

D.5.3.4 (D-15)D.3.3.4.4

Aplica el Desprendimiento D.5.4.1

Chequeo si los anclajestrabajand en grupo o individual Trabajan en Grupo D.5.4.2

D.5.4.1 (D-17)

D.5.4.1Aplica el Desprendimiento

Chequeo si los anclajestrabajand en grupo o individual Trabajan en Grupo

Resistencia al Desprendimiento Lateral del Concreto

RD.5.4.2

D.5.4.2 (D-17)

D.5.4.1

D.3.3.4.4

ϕ , N ϕ , 8A f′

N N n n⁄

c min c , c

ϕ , N ϕ , 42.5c A f′ϕ , N ,

1 6⁄ ϕ , N

n ϕ , N 1 c óc /c /4

N N n n⁄

c min c , c

ϕ , N ϕ , 42.5c A f′ϕ , N ,

1 6⁄ ϕ , N

n ϕ , N 1 c óc /c /4

99

Resistancia del Gurpo = 37.718,4 [kgf]

Resistencia a Tracción 27.317,8 [kgf]

CORTE= 7.102,6 [kgf]

= x 0,80 5.682,1 [kgf]

ratio = 0,00 > Vu OK

STM Factor de Reducción st 0,75

Geometria de la Biela dv = 84,4 [mm] dh = 84,4 [mm]= 45 dt = 119,3 [mm]

Compresion en Biela = 0,0 [kgf]

Resistencia en Biela = 238,0 [kgf/cm2]

*Carga de Apoyo Anclaje Longitud de apoyo = 152,4 [mm]

Area de apoyo = 2.903,2 [mm2]

Resistencia de apoyo = 10.364,5 [kgf]

> Vu OK

ACI 318-11

D.6.2.2

Resistencia de los Estribos

Se utilizara el metodo de bielas para analizar y diseñar los estribos9.3.2.6

ACI 318-11

A.3.2 (A-3)

Resistencia a Corte Perno de Anclaje

D.6.1.2 (b) (D-20)D.6.1.3

Referencia Codigoϕ , N ϕ , minN ,

nn ,

N ,

nn

, , , ,

ϕv , V ϕ , n 0.6A f

C 0.5 V sinϕ⁄

f 0.85f′

l min 8d , hA l d

C n ϕ f A

100

*Carga de Apoyo Acero Ver. Area de apoyo = 4.983,1 [mm2]

Resistencia de apoyo = 8.894,9 [kgf]

ratio = 0,00 > Cs OK

Número Total de Estribos = 6

= 57,2 [mm]= 2.057,7 [kgf]

Resistencia a Tension = 3.990,3 [kgf]

= 23.942,0 [kgf]= x 0,75 = 17.956,5 [kgf]

ratio = 0,00 > Vu OK

12da = 228,6 [mm] hef = 1.397 [mm]> 12da OK

Resistencia a Corte 5.682,1 [kgf]

INTERACCIÓN TRACCIÓN CORTE

Nu>0.2Nn y Vu>0.2Vn NO= 0,88

ratio = 0,00 < 1,2 OK

D.5.3.5 (D-15)Resistencia Extracion del Gancho

Resistencia a Tension todas las barras D.3.3.4.4

Dislocación del Concreto

D.7.3D.7.3 (D-42)

Referencia Codigo

ACI 318-11

C ϕ f A

A 1.5 2⁄ 2⁄

n n n

4.5dT ϕ , 0.9f′ e d

T ϕ f A

V 1.00 n T

, ,

N ϕN V ϕV⁄⁄

101

DATOS PERNO DE ANCLAJE

Diametro Perno de Anclaje da = 3/4 [pulg]Profundidad de Empotramiento hef = 500 [mm]

Largo Total L = 619 [mm]

Material Perno de AnclajeMaterial Tuerca de AnclajeEspecificación GroutEspesor Plancha Base 19 [mm]

Espesor Grout 25 [mm]

Proyeccion Inferior P1 = 35 [mm]

Proyeccion Superior P = 84 [mm]

ASTM A563A BASE DE CEMENTE (SIKAGROUT 214 ó SIMILAR)

ASTM A307

102

ReferenciasACI 318-11 Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary Appendix D.

ACI 349M-06 Code Requirements for Nuclear Safety-Related Concrete Structures

AISC 360-10 Specification for Structural Steel Buildings

Datos Carga de Corte Mayorada X VUx = 22.835,7 [kgf]Carga de Corte Mayorada Y VUy = 12.582,4 [kgf]

VU = 22.835,7 [kgf]Resistencia del Concreto f´c = 280 [kgf/cm2]

Espesor Grout G = 25 [mm]Profundidad de Empotramiento d = 125 [mm]Diametro Tubo W = 141,2 [mm]Espesor Tubo t = 6,6 [mm]Alto de Llave H = 150 [mm]Resistencia Llave fy = 2530 [kgf/cm2]

Ancho Pedestal B = 550 [mm]Espesor Soldadura e = 7 [mm]Electrodo E70XXResistencia Electrodo 4920 [kgf/cm2]

Area Tubo A = 176,5 [cm2]

Modulo Elastico S = 89,7 [cm3]

Modulo Plastico Z = 119,7 [cm3]

CÁLCULOSArea de Aplastamiento

= 147,6 [cm2]

ratio = 0,84 > A OK

Momento Actuante= 199.812,4 [kgfcm]

10.14.1

Abreviación CodigoACI 318-11ACI 349M-06AISC 360-10

Referencia Codigo

ACI 318-11

9.3.2.4

AV

0.85 ′

0.65

M V2

103

Anexo 4. Diseño Llave de Corte

Referencia CodigoMomento ResistenteEl momento resistente sera el menor valor entre:

= 272.486,5 [kgfcm]

= 370.816,8 [kgfcm]

272.486,5 [kgfcm]

ratio = 0,73 > Mu OK

Cortante Resistente

= 38.128,9 [kgf]

ratio = 0,60 > Vu OK

Rotura del Concreto

= 1635,2 [cm2]

= 47.199,7 [kgf]

ratio = 0,48 > Vu OK

Soldadura

Tensión a Flexion = 1276,03 [kgf/cm]

Tensión Cortante = 514,79 [kgf/cm]

Tensión Combinado = 1375,96 [kgf/cm]

Resistencia Soldadura = 2214 [kgf/cm2]

Espesor minimo = 6,21 [mm]

ratio = 0,89 > f r OK

D11.2

AISC 360-10

Tabla J2-5

F8-2

AISC 360-10

F8-1

AISC 360-10

G2-1

ACI 349M-06

M

V 2,33

A B2

2

ϕ 0.60

V 0.6

M,

S

⁄

104

105

Anexo 5. Cálculo Conexión Momento HEB450/IPE500

Steel connections Results _______________________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ Connection name : MEP BCF DG4 Prequalified Connection ID : 1 ________________________________________________________________________________ Family: Viga - Ala de columna (BCF) Type: Moment end plate Design code: AISC 360-10 LRFD SOLICITACIONES Viga Viga derecha Viga izquierda Columna Panel Descripción Ru Pu Mu PufTop PufBot PufTop PufBot Pu Vu Tipo de carga [Ton] [Ton] [Ton*m] [Ton] [Ton] [Ton] [Ton] [Ton] [Ton] --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Mmax 0.00 0.00 30.60 -61.85 61.85 0.00 0.00 0.00 61.85 Design Vmax 7.87 1.67 0.00 0.84 0.84 0.00 0.00 0.00 0.84 Design --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- CONSIDERACIONES GEOMÉTRICAS Dimensions Unit Value Min. value Max. value Sta. References ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Plancha de extremo extendida

Distancia vertical al borde [cm] 5.00 2.86 15.24 Sec. J3.5 Lemin = edmin + C2 = 2,86[cm] + 0[cm] = 2,86[cm] Tables J3.4, J3.5 Lemax = min(12*tp, 6 [in]) = min(12*2,10[cm], 6 [in]) = 15,24[cm] Sec. J3.5

Distancia horizontal al borde [cm] 5.00 2.86 15.24 Sec. J3.5 Lemin = edmin + C2 = 2,86[cm] + 0[cm] = 2,86[cm] Tables J3.4, J3.5 Lemax = min(12*tp, 6 [in]) = min(12*2,10[cm], 6 [in]) = 15,24[cm] Sec. J3.5 Separación vertical entre pernos (ala exterior) [cm] 11.60 5.93 -- Sec. J3.3 smin = 8/3*d = 8/3*2,22[cm] = 5,93[cm] Sec. J3.3 Separación vertical entre pernos (ala interior) [cm] 11.60 5.93 -- Sec. J3.3 smin = 8/3*d = 8/3*2,22[cm] = 5,93[cm] Sec. J3.3 Separación horizontal [cm] 13.80 11.24 20.00 Sec. J3.3, DG4 Sec. 2.4, DG4 Sec. 2.1, 2.4, DG16 Sec. 2.5 gmin = Max(8/3*d, 2*k1c + 2*d, twb + 2*w + dh) = Max(8/3*2,22[cm], 2*3,40[cm] + 2* 2,22[cm], 1,02[cm] + 2*0,79[cm] + 2,38[cm]) = 11,24[cm] Sec. J3.3, DG4 Sec. 2.4 gmax = bfb = 20,00[cm] DG4 Sec. 2.1, 2.4, DG16 Sec. 2.5 Distancia exterior del perno (ala exterior) [cm] 5.00 3.49 -- DG4 Sec. 2.1 d<=1 [in] → 2,22[cm]<=1 [in] → True pfmin = d + 1/2 [in] = 2,22[cm] + 1/2 [in] = 3,49[cm] DG4 Sec. 2.1

106

Distancia interior del perno (ala exterior) [cm] 5.00 3.49 -- DG4 Sec. 2.1 d<=1 [in] → 2,22[cm]<=1 [in] → True pfmin = d + 1/2 [in] = 2,22[cm] + 1/2 [in] = 3,49[cm] DG4 Sec. 2.1

Distancia exterior del perno (ala interior) [cm] 5.00 3.49 -- DG4 Sec. 2.1 d<=1 [in] → 2,22[cm]<=1 [in] → True pfmin = d + 1/2 [in] = 2,22[cm] + 1/2 [in] = 3,49[cm] DG4 Sec. 2.1

Distancia interior del perno (ala interior) [cm] 5.00 3.49 -- DG4 Sec. 2.1 d<=1 [in] → 2,22[cm]<=1 [in] → True pfmin = d + 1/2 [in] = 2,22[cm] + 1/2 [in] = 3,49[cm] DG4 Sec. 2.1

Diámetro del perno [cm] 2.22 -- 3.81 DG4 Sec. 1.1 dbmax = 1.5 [in] DG4 Sec. 1.1 Viga

Tamaño de soldadura (ala exterior) [1/16in] 5 5 -- table J2.4 wmin = wmin = 0,007938 table J2.4

Tamaño de soldadura (ala interior) [1/16in] 5 5 -- table J2.4 wmin = wmin = 0,007938 table J2.4

Alma [1/16in] 5 5 -- table J2.4 wmin = wmin = 0,007938 table J2.4 Soporte

Distancia horizontal al borde [cm] 8.10 2.86 15.24 Sec. J3.5 Lemin = edmin + C2 = 2,86[cm] + 0[cm] = 2,86[cm] Tables J3.4, J3.5 Lemax = min(12*tp, 6 [in]) = min(12*2,60[cm], 6 [in]) = 15,24[cm] Sec. J3.5 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- COMPORTAMIENTO PLANCHA/COLUMNA Comportamiento de plancha de extremo (ala exterior) Comportamiento de plancha delgada controlado por cedencia de plancha Comportamiento de plancha de extremo (ala interior) Comportamiento de plancha delgada controlado por cedencia de plancha Comportamiento de ala de columna (ala exterior) Comportamiento de plancha gruesa controlado por ruptura de pernos sin acción de palanca Comportamiento de ala de columna (ala interior) Comportamiento de plancha gruesa controlado por ruptura de pernos sin acción de palanca VERIFICACIÓN DE DISEÑO Verification Unit Capacity Demand Ctrl EQ Ratio References ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Plancha de extremo a momento (ala exterior) Flexión en cedencia [Ton*m] 34.02 0.41 Vmax 0.01 DG4 Eq. 3.10, Sec. 2.2.3 s = 0.5*(bp*g)1/2 = 0.5*(23,80[cm]*13,80[cm])1/2 = 9,06[cm] DG4 Table 3.1,

AISC 358-05 Table 6.2

pfi = min(pfi, s) = min(5,00[cm], 9,06[cm]) = 5,00[cm] DG4 Table 3.1 AISC 358-05 Table 6.2

Yp = bp/2*(h1*(1/pfi + 1/s) + h0*(1/pf0) - 0.5) + 2/g*(h1*(pfi + s)) = 23,80[cm]/ 2*(43,66[cm]*(1/5,00[cm] + 1/9,06[cm]) + 55,30[cm]*(1/5,00[cm]) - 0.5) + 2/13,80[cm]*(43,66[cm]* (5,00[cm] + 9,06[cm])) = 375,90[cm] DG4 Table 3.1

107

AISC 358-05 Table 6.2

Mn = Fyp*Yp*tp2 = 2,53[ton/cm2]*375,90[cm]*2,10[cm]2 = 41,96[ton*m] DG4 Eq. 3.10

Sec. 2.2.3 φMn = (φb*Mn)/1.11 = (0,9*41,96[ton*m])/1.11 = 34,02[ton*m] DG4 Eq. 3.10 Sec. 2.2.3 Momento resistente en pernos sin efecto de palanca [Ton*m] 36.42 0.41 Vmax 0.01 DG4 Eq. 3.7, Eq. 3.8, DG4 Eq. 3.7 Mnp = 2*Pt*(h0 + h1) = 2*24,53[ton]*(55,30[cm] + 43,66[cm]) = 48,56[ton*m] DG4 Eq. 3.7, Eq. 3.8 φMn = φ*Mnp = 0,75*48,56[ton*m] = 36,42[ton*m] DG4 Eq. 3.7 Corte en los pernos [Ton] 44.16 7.87 Vmax 0.18 Eq. J3-1 φRn = 4 * (φ*Fnv*Ab) = 4 * (0,75*3,80[ton/cm2]*3,88[cm2]) = 44,16[ton] Eq. J3-1 Aplastamiento de pernos por corte [Ton] 127.23 7.87 Vmax 0.06 Eq. J3-6 Lc-end = Max(0.0, Le - dh/2) = Max(0.0, 5,00[cm] - 2,38[cm]/2) = 3,81[cm] Sec. J4.10 Lc-spa = Max(0.0, s - dh) = Max(0.0, 11,60[cm] - 2,38[cm]) = 9,22[cm] Sec. J4.10 φRn = φ*(min(k1*lc, k2*d) + min(k1*Lc-spa, k2*d)*(n - 1))*tp*Fu*nc = 0,75*(min(1,2*3,81[cm], 2,4*2,22[cm]) + min(1,2*9,22[cm], 2,4*2,22[cm])*(2 - 1))*2,10[cm]*4,08[ton/cm2]*2 = 127,23[ton] Eq. J3-6 Corte a cedencia [Ton] 68.31 30.92 Mmax 0.45 DG4 Eq. 3.12 φRn = φ*0.6*Fyp*bp*tp = 0,9*0.6*2,53[ton/cm2]*23,80[cm]*2,10[cm] = 68,31[ton] DG4 Eq. 3.12 Corte a rotura [Ton] 72.14 30.92 Mmax 0.43 DG4 Eq 3.14,

AISC 358-05 Eq. 6.9-12

DG4 Eq. 3.13 Lh = dh + 1/16 [in] = 2,38[cm] + 1/16 [in] = 2,54[cm] Sec. D3-2 An = (bp - 2*Lh)*tp = (23,80[cm] - 2*2,54[cm])*2,10[cm] = 39,31[cm2] DG4 Eq 3.14,

AISC 358-05 Eq. 6.9-12

φRn = φ*0.6*Fup*An = 0,75*0.6*4,08[ton/cm2]*39,31[cm2] = 72,14[ton] DG4 Eq. 3.13 Plancha de extremo a momento (ala interior) Flexión en cedencia [Ton*m] 34.02 30.60 Mmax 0.90 DG4 Eq. 3.10, Sec. 2.2.3 s = 0.5*(bp*g)1/2 = 0.5*(23,80[cm]*13,80[cm])1/2 = 9,06[cm] DG4 Table 3.1,

AISC 358-05 Table 6.2

pfi = min(pfi, s) = min(5,00[cm], 9,06[cm]) = 5,00[cm] DG4 Table 3.1, AISC 358-05 Table 6.2

Yp = bp/2*(h1*(1/pfi + 1/s) + h0*(1/pf0) - 0.5) + 2/g*(h1*(pfi + s)) = 23,80[cm]/ 2*(43,66[cm]*(1/5,00[cm] + 1/9,06[cm]) + 55,30[cm]*(1/5,00[cm]) - 0.5) + 2/13,80[cm]*(43,66[cm]* (5,00[cm] + 9,06[cm])) = 375,90[cm] DG4 Table 3.1,

AISC 358-05 Table 6.2

Mn = Fyp*Yp*tp2 = 2,53[ton/cm2]*375,90[cm]*2,10[cm]2 = 41,96[ton*m] DG4 Eq. 3.10,

Sec. 2.2.3 φMn = (φb*Mn)/1.11 = (0,9*41,96[ton*m])/1.11 = 34,02[ton*m] DG4 Eq. 3.10, Sec. 2.2.3 Momento resistente en pernos sin efecto de palanca [Ton*m] 36.42 30.60 Mmax 0.84 DG4 Eq. 3.7, Eq. 3.8,

108

DG4 Eq. 3.7 Mnp = 2*Pt*(h0 + h1) = 2*24,53[ton]*(55,30[cm] + 43,66[cm]) = 48,56[ton*m] DG4 Eq. 3.7, Eq. 3.8 φMn = φ*Mnp = 0,75*48,56[ton*m] = 36,42[ton*m] DG4 Eq. 3.7 Corte en los pernos [Ton] 44.16 7.87 Vmax 0.18 Eq. J3-1 φRn = 4 * (φ*Fnv*Ab) = 4 * (0,75*3,80[ton/cm2]*3,88[cm2]) = 44,16[ton] Eq. J3-1 Aplastamiento de pernos por corte [Ton] 127.23 7.87 Vmax 0.06 Eq. J3-6 Lc-end = Max(0.0, Le - dh/2) = Max(0.0, 5,00[cm] - 2,38[cm]/2) = 3,81[cm] Sec. J4.10 Lc-spa = Max(0.0, s - dh) = Max(0.0, 11,60[cm] - 2,38[cm]) = 9,22[cm] Sec. J4.10 φRn = φ*(min(k1*lc, k2*d) + min(k1*Lc-spa, k2*d)*(n - 1))*tp*Fu*nc = 0,75*(min(1,2*3,81[cm], 2,4*2,22[cm]) + min(1,2*9,22[cm], 2,4*2,22[cm])*(2 - 1))*2,10[cm]*4,08[ton/cm2]*2 = 127,23[ton] Eq. J3-6 Corte a cedencia [Ton] 68.31 30.92 Mmax 0.45 DG4 Eq. 3.12 φRn = φ*0.6*Fyp*bp*tp = 0,9*0.6*2,53[ton/cm2]*23,80[cm]*2,10[cm] = 68,31[ton] DG4 Eq. 3.12 φRn = φ*0.6*Fyp*bp*tp = 0,9*0.6*2,53[ton/cm2]*23,80[cm]*2,10[cm] = 68,31[ton] DG4 Eq. 3.12 Corte a rotura [Ton] 72.14 30.92 Mmax 0.43 DG4 Eq 3.14,

AISC 358-05 Eq. 6.9-12

DG4 Eq. 3.13 Lh = dh + 1/16 [in] = 2,38[cm] + 1/16 [in] = 2,54[cm] Sec. D3-2 An = (bp - 2*Lh)*tp = (23,80[cm] - 2*2,54[cm])*2,10[cm] = 39,31[cm2] DG4 Eq 3.14,

AISC 358-05 Table 6.2

φRn = φ*0.6*Fup*An = 0,75*0.6*4,08[ton/cm2]*39,31[cm2] = 72,14[ton] DG4 Eq. 3.13 Viga Resistencia a corte de la soldadura al alma [Ton] 54.14 7.87 Vmax 0.15 Eq. J2-4 Fw = 0.6*FEXX = 0.6*4,92[ton/cm2] = 2,95[ton/cm2] Sec. J2.4 Aw = (2)1/2/2*D/16 [in]*L = (2)1/2/2*5/16 [in]*21,78[cm] = 12,22[cm2] Sec. J2.4 φRn = 2 * (φ*Fw*Aw) = 2 * (0,75*2,95[ton/cm2]*12,22[cm2]) = 54,14[ton] Eq. J2-4 Resistencia de la soldadura al alma para alcanzar e... [Ton/m] 372.90 232.35 Mmax 0.62 Eq. J2-4, Eq. J4-1 LoadAngleFactor = 1 + 0.5*(sin(θ))1.5 = 1 + 0.5*(sin(1,570796))1.5 = 1,5 p. 8-9 Fw = 0.6*FEXX*LoadAngleFactor = 0.6*4,92[ton/cm2]*1,5 = 4,43[ton/cm2] Sec. J2.5 φRw = 2 * (φ*Fw*(2)1/2/2*D/16 [in]) = 2 * (0,75*4,43[ton/cm2]*(2)1/2/2*5/16 [in]) = 372,90[ton/m] Eq. J2-4 φRn = φ*Fy*tw = 0,9*2,53[ton/cm2]*1,02[cm] = 232,35[ton/m] Eq. J4-1 Corte a cedencia [Ton] 77.45 7.87 Vmax 0.10 Eq. J4-3 Ag = Lp*tp = 50,00[cm]*1,02[cm] = 51,00[cm2] Sec. D3-1 φRn = φ*0.60*Fy*Ag = 1*0.60*2,53[ton/cm2]*51,00[cm2] = 77,45[ton] Eq. J4-3 Resistencia de la soldadura al ala (ala exterior) [Ton] 78.65 61.85 Mmax 0.79 Eq. J2-4 LoadAngleFactor = 1 + 0.5*(sin(θ))1.5 = 1 + 0.5*(sin(1,570796))1.5 = 1,5 p. 8-9 Fw = 0.6*FEXX*LoadAngleFactor = 0.6*4,92[ton/cm2]*1,5 = 4,43[ton/cm2] Sec. J2.5 Aw = (2)1/2/2*D/16 [in]*L = (2)1/2/2*5/16 [in]*42,18[cm] = 23,67[cm2] Sec. J2.4 φRn = φ*Fw*Aw = 0,75*4,43[ton/cm2]*23,67[cm2] = 78,65[ton] Eq. J2-4 Resistencia de la soldadura al ala (ala interior) [Ton] 78.65 61.85 Mmax 0.79 Eq. J2-4 LoadAngleFactor = 1 + 0.5*(sin(θ))1.5 = 1 + 0.5*(sin(1,570796))1.5 = 1,5 p. 8-9 Fw = 0.6*FEXX*LoadAngleFactor = 0.6*4,92[ton/cm2]*1,5 = 4,43[ton/cm2] Sec. J2.5 Aw = (2)1/2/2*D/16 [in]*L = (2)1/2/2*5/16 [in]*42,18[cm] = 23,67[cm2] Sec. J2.4

109

φRn = φ*Fw*Aw = 0,75*4,43[ton/cm2]*23,67[cm2] = 78,65[ton] Eq. J2-4 Soporte Flexión en cedencia (ala exterior) [Ton*m] 53.66 0.41 Vmax 0.01 DG4 Eq. 3.20, Sec. 2.2.3 s = 0.5*(bp*g)1/2 = 0.5*(30,00[cm]*13,80[cm])1/2 = 10,17[cm] DG4 Table 3.1,

AISC 358-05 Table 6.2

c = pf0 + pfi + tbf = 5,00[cm] + 5,00[cm] + 1,60[cm] = 11,60[cm] DG4 Table 3.4, AISC 358-05 Table 6.2

Yc = bcf/2*(h1*(1/s) + h0*(1/s)) + 2/g*(h1*(s + 3*c/4) + h0*(s + c/4) + c2/2) + g/2 = 30,00[cm]/2*(43,66[cm]*(1/10,17[cm]) + 55,30[cm]*(1/10,17[cm])) + 2/13,80[cm]*(43,66[cm]* (10,17[cm] + 3*11,60[cm]/4) + 55,30[cm]*(10,17[cm] + 11,60[cm]/4) + 11,60[cm]2/2) + 13,80[cm]/2 = 386,77[cm] DG4 Table 3.4,

AISC 358-05 Table 6.2

Mn = Fyc*Yc*tcf2 = 2,53[ton/cm2]*386,77[cm]*2,60[cm]2 = 66,18[ton*m] DG4 Eq. 3.20,

Sec. 2.2.3 φMn = (φb*Mn)/1.11 = (0,9*66,18[ton*m])/1.11 = 53,66[ton*m] DG4 Eq. 3.20, Sec. 2.2.3 Aplastamiento de pernos en soporte (ala exterior) [Ton] 169.66 7.87 Vmax 0.05 Eq. J3-6 Lc-end = Max(0.0, Le - dh/2) = Max(0.0, 11,60[cm] - 2,38[cm]/2) = 10,41[cm] Sec. J4.10 Lc-spa = Max(0.0, s - dh) = Max(0.0, 11,60[cm] - 2,38[cm]) = 9,22[cm] Sec. J4.10 φRn = φ*(min(k1*lc, k2*d) + min(k1*Lc-spa, k2*d)*(n - 1))*tp*Fu*nc = 0,75*(min(1,2*10,41[cm], 2,4*2,22[cm]) + min(1,2*9,22[cm], 2,4*2,22[cm])*(2 - 1))*2,60[cm]*4,08[ton/cm2]*2 = 169,66[ton] Eq. J3-6 Flexión en cedencia (ala interior) [Ton*m] 53.66 30.60 Mmax 0.57 DG4 Eq. 3.20, Sec. 2.2.3 s = 0.5*(bp*g)1/2 = 0.5*(30,00[cm]*13,80[cm])1/2 = 10,17[cm] DG4 Table 3.1,

AISC 358-05 Table 6.2

c = pf0 + pfi + tbf = 5,00[cm] + 5,00[cm] + 1,60[cm] = 11,60[cm] DG4 Table 3.4, AISC 358-05 Table 6.2

Yc = bcf/2*(h1*(1/s) + h0*(1/s)) + 2/g*(h1*(s + 3*c/4) + h0*(s + c/4) + c2/2) + g/2 = 30,00[cm]/2*(43,66[cm]*(1/10,17[cm]) + 55,30[cm]*(1/10,17[cm])) + 2/13,80[cm]*(43,66[cm]* (10,17[cm] + 3*11,60[cm]/4) + 55,30[cm]*(10,17[cm] + 11,60[cm]/4) + 11,60[cm]2/2) + 13,80[cm]/2 = 386,77[cm] DG4 Table 3.4,

AISC 358-05 Table 6.2

Mn = Fyc*Yc*tcf2 = 2,53[ton/cm2]*386,77[cm]*2,60[cm]2 = 66,18[ton*m] DG4 Eq. 3.20,

Sec. 2.2.3 φMn = (φb*Mn)/1.11 = (0,9*66,18[ton*m])/1.11 = 53,66[ton*m] DG4 Eq. 3.20, Sec. 2.2.3 Aplastamiento de pernos en soporte (ala interior) [Ton] 169.66 7.87 Vmax 0.05 Eq. J3-6 Lc-end = Max(0.0, Le - dh/2) = Max(0.0, 11,60[cm] - 2,38[cm]/2) = 10,41[cm] Sec. J4.10 Lc-spa = Max(0.0, s - dh) = Max(0.0, 11,60[cm] - 2,38[cm]) = 9,22[cm] Sec. J4.10 φRn = φ*(min(k1*lc, k2*d) + min(k1*Lc-spa, k2*d)*(n - 1))*tp*Fu*nc = 0,75*(min(1,2*10,41[cm], 2,4*2,22[cm]) + min(1,2*9,22[cm], 2,4*2,22[cm])*(2 - 1))*2,60[cm]*4,08[ton/cm2]*2 = 169,66[ton] Eq. J3-6 Corte de panel en el alma [Ton] 86.11 61.85 Mmax 0.72 Sec. J10-6, Eq. J10-9

110

Pc = φ*Fy*A = 1*2,53[ton/cm2]*218,00[cm2] = 551,77[ton] Sec. J10-6 IsPanelZoneDeformationConsidered = IsPanelZoneDeformationConsidered = False Sec. J10-6 Pr<=0.4*Pc → 0[ton]<=0.4*551,77[ton] → True φRn = φ*0.60*Fy*dc*tw = 0,9*0.60*2,53[ton/cm2]*45,00[cm]*1,40[cm] = 86,11[ton] Eq. J10-9 Soporte - lado derecho Cedencia local del alma [Ton] 131.46 61.85 Mmax 0.47 DG4 eq. 3.24 IsBeamReaction → False lb = N = 1,60[cm] Sec. J10-2 IsMemberEnd → False φRn = φ*(1*(6*k + 2*tp) + N)*Fyw*tw = 1*(1*(6*5,30[cm] + 2*1,60[cm]) + 2,10[cm])* 2,53[ton/cm2]*1,40[cm] = 131,46[ton] DG4 eq. 3.24 Aplastamiento del alma superior [Ton] 119.98 61.85 Mmax 0.52 Eq. J10-4 IsBeamReaction → False lb = N = 1,60[cm] Sec. J10-2 φRn = φ*0.80*tw

2*(1 + 3*(N/d)*(tw/tf)1.5)*(E*Fyw*tf/tw)1/2 = 0,75*0.80* 1,40[cm]2*(1 + 3*(1,60[cm]/45,00[cm])*(1,40[cm]/2,60[cm])1.5)*(2038,89[ton/cm2]*2,53[ton/cm2]* 2,60[cm]/1,40[cm])1/2 = 119,98[ton] Eq. J10-4 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Relación de resistencia crítica global 0.90 -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

111

Anexo 6. Cálculo Conexión Momento HEB450/HEB360

Steel connections Results _______________________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ Connection name : MEP BCF DG4 Prequalified Connection ID : 2 ________________________________________________________________________________ Family: Viga - Ala de columna (BCF) Type: Moment end plate Design code: AISC 360-10 LRFD SOLICITACIONES Viga Viga derecha Viga izquierda Columna Panel Descripción Ru Pu Mu PufTop PufBot PufTop PufBot Pu Vu Tipo de carga [Ton] [Ton] [Ton*m] [Ton] [Ton] [Ton] [Ton] [Ton] [Ton] ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Mmax 0.00 0.00 52.46 -155.44 155.44 0.00 0.00 0.00 155.44 Design Vmax 27.40 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Design ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- CONSIDERACIONES GEOMÉTRICAS Dimensions Unit Value Min. value Max. value Sta. References ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Plancha de extremo extendida Distancia vertical al borde [cm] 8.00 3.81 15.24 Sec. J3.5 Lemin = edmin + C2 = 3,81[cm] + 0[cm] = 3,81[cm] Tables J3.4, J3.5 Lemax = min(12*tp, 6 [in]) = min(12*3,80[cm], 6 [in]) = 15,24[cm] Sec. J3.5 Distancia horizontal al borde [cm] 8.10 3.81 15.24 Sec. J3.5 Lemin = edmin + C2 = 3,81[cm] + 0[cm] = 3,81[cm] Tables J3.4, J3.5 Lemax = min(12*tp, 6 [in]) = min(12*3,80[cm], 6 [in]) = 15,24[cm] Sec. J3.5 Separación vertical entre pernos (ala exterior) [cm] 16.25 7.62 -- Sec. J3.3 smin = 8/3*d = 8/3*2,86[cm] = 7,62[cm] Sec. J3.3 Separación vertical entre pernos (ala interior) [cm] 16.25 7.62 -- Sec. J3.3 smin = 8/3*d = 8/3*2,86[cm] = 7,62[cm] Sec. J3.3

Separación horizontal [cm] 13.80 12.51 30.00 Sec. J3.3, DG4 Sec. 2.4, DG4 Sec. 2.1, 2.4, DG16 Sec. 2.5 gmin = Max(8/3*d, 2*k1c + 2*d, twb + 2*w + dh) = Max(8/3*2,86[cm], 2*3,40[cm] + 2* 2,86[cm], 1,25[cm] + 2*0,79[cm] + 3,02[cm]) = 12,51[cm] Sec. J3.3, DG4 Sec. 2.4 gmax = bfb = 30,00[cm] DG4 Sec. 2.1, 2.4, DG16 Sec. 2.5

Distancia exterior del perno (ala exterior) [cm] 8.00 4.76 -- DG4 Sec. 2.1 d<=1 [in] → 2,86[cm]<=1 [in] → False pfmin = d + 3/4 [in] = 2,86[cm] + 3/4 [in] = 4,76[cm] DG4 Sec. 2.1

112

Distancia interior del perno (ala exterior) [cm] 6.00 4.76 -- DG4 Sec. 2.1 d<=1 [in] → 2,86[cm]<=1 [in] → False pfmin = d + 3/4 [in] = 2,86[cm] + 3/4 [in] = 4,76[cm] DG4 Sec. 2.1

Distancia exterior del perno (ala interior) [cm] 8.00 4.76 -- DG4 Sec. 2.1 d<=1 [in] → 2,86[cm]<=1 [in] → False pfmin = d + 3/4 [in] = 2,86[cm] + 3/4 [in] = 4,76[cm] DG4 Sec. 2.1

Distancia interior del perno (ala interior) [cm] 6.00 4.76 -- DG4 Sec. 2.1 d<=1 [in] → 2,86[cm]<=1 [in] → False pfmin = d + 3/4 [in] = 2,86[cm] + 3/4 [in] = 4,76[cm] DG4 Sec. 2.1

Diámetro del perno [cm] 2.86 -- 3.81 DG4 Sec. 1.1 dbmax = 1.5 [in] DG4 Sec. 1.1 Viga

Tamaño de soldadura (ala exterior) [1/16in] 7 5 -- table J2.4 wmin = wmin = 0,007938 table J2.4

Tamaño de soldadura (ala interior) [1/16in] 7 5 -- table J2.4 wmin = wmin = 0,007938 table J2.4

Alma [1/16in] 5 5 -- table J2.4 wmin = wmin = 0,007938 table J2.4 Soporte

Distancia horizontal al borde [cm] 8.10 3.81 15.24 Sec. J3.5 Lemin = edmin + C2 = 3,81[cm] + 0[cm] = 3,81[cm] Tables J3.4, J3.5 Lemax = min(12*tp, 6 [in]) = min(12*2,60[cm], 6 [in]) = 15,24[cm] Sec. J3.5 Rigidizadores transversales

Longitud [cm] 39.80 19.90 -- Sec. J10.8 lsmin = (dc - 2*tcf)/2 = (45,00[cm] - 2*2,60[cm])/2 = 19,90[cm] Sec. J10.8

Ancho [cm] 12.70 9.30 -- Sec. J10.8 bsmin = b/3 - tw/2 = 30,00[cm]/3 - 1,40[cm]/2 = 9,30[cm] Sec. J10.8

Espesor [cm] 1.90 1.90 -- Sec. J10.8 HasOppositeConnection → False tsmin = Max(tp*0.5, bs/16) = Max(3,80[cm]*0.5, 12,70[cm]/16) = 1,90[cm] Sec. J10.8

Tamaño de soldadura [1/16in] 6 6 -- DG 13 Eq. 4.3-6 wmin = (0.943*Fys*tp)/FEXX = (0.943*2,53[ton/cm2]*1,90[cm])/4,92[ton/cm2] = 0,92[cm] DG 13 Eq. 4.3-6 Rigidizadores paralelos al alma

Espesor recomendado por biselado y soldadura [cm] 2.20 1.91 -- Sec. G2.1, DG 13 Eq. 4.4-4 h = dc - 2*k = 45,00[cm] - 2*5,30[cm] = 34,40[cm] Sec. G2.1 tmin = h/(1.1*(5*E/Fy)1/2) = 34,40[cm]/(1.1*(5*2038,89[ton/cm2]/2,53[ton/cm2])1/2) = 0,49[cm] Sec. G2.1 tmin = k - tf - re = 5,30[cm] - 2,60[cm] - 0,79[cm] = 1,91[cm] DG 13 Eq. 4.4-4 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- COMPORTAMIENTO PLANCHA/COLUMNA Comportamiento de plancha de extremo (ala exterior) Comportamiento de plancha gruesa controlado por ruptura de pernos sin acción de palanca Comportamiento de plancha de extremo (ala interior)

113

Comportamiento de plancha gruesa controlado por ruptura de pernos sin acción de palanca Comportamiento de ala de columna (ala exterior) Comportamiento de plancha delgada controlado por cedencia de plancha Comportamiento de ala de columna (ala interior) Comportamiento de plancha delgada controlado por cedencia de plancha VERIFICACIÓN DE DISEÑO Verification Unit Capacity Demand Ctrl EQ Ratio References ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Plancha de extremo a momento (ala exterior) Flexión en cedencia [Ton*m] 71.45 0.00 Mmax 0.00 DG4 Eq. 3.10, Sec. 2.2.3 s = 0.5*(bp*g)1/2 = 0.5*(30,00[cm]*13,80[cm])1/2 = 10,17[cm] DG4 Table 3.1,

AISC 358-05 Table 6.2

pfi = min(pfi, s) = min(6,00[cm], 10,17[cm]) = 6,00[cm] DG4 Table 3.1, AISC 358-05 Table 6.2

Yp = bp/2*(h1*(1/pfi + 1/s) + h0*(1/pf0) - 0.5) + 2/g*(h1*(pfi + s)) = 30,00[cm]/ 2*(26,63[cm]*(1/6,00[cm] + 1/10,17[cm]) + 42,88[cm]*(1/8,00[cm]) - 0.5) + 2/13,80[cm]*(26,63[cm]* (6,00[cm] + 10,17[cm])) = 241,12[cm] DG4 Table 3.1,

AISC 358-05 Table 6.2

Mn = Fyp*Yp*tp2 = 2,53[ton/cm2]*241,12[cm]*3,80[cm]2 = 88,12[ton*m] DG4 Eq. 3.10,

Sec. 2.2.3 φMn = (φb*Mn)/1.11 = (0,9*88,12[ton*m])/1.11 = 71,45[ton*m] DG4 Eq. 3.10, Sec. 2.2.3 Momento resistente en pernos sin efecto de palanca [Ton*m] 52.88 0.00 Mmax 0.00 DG4 Eq. 3.7, Eq. 3.8, DG4 Eq. 3.7 Mnp = 2*Pt*(h0 + h1) = 2*50,72[ton]*(42,88[cm] + 26,63[cm]) = 70,50[ton*m] DG4 Eq. 3.7, Eq. 3.8 φMn = φ*Mnp = 0,75*70,50[ton*m] = 52,88[ton*m] DG4 Eq. 3.7 Corte en los pernos [Ton] 91.30 27.40 Vmax 0.30 Eq. J3-1 φRn = 4 * (φ*Fnv*Ab) = 4 * (0,75*4,75[ton/cm2]*6,41[cm2]) = 91,30[ton] Eq. J3-1 Aplastamiento de pernos por corte [Ton] 318.81 27.40 Vmax 0.09 Eq. J3-6 Lc-end = Max(0.0, Le - dh/2) = Max(0.0, 8,00[cm] - 3,02[cm]/2) = 6,49[cm] Sec. J4.10 Lc-spa = Max(0.0, s - dh) = Max(0.0, 16,25[cm] - 3,02[cm]) = 13,23[cm] Sec. J4.10 φRn = φ*(min(k1*lc, k2*d) + min(k1*Lc-spa, k2*d)*(n - 1))*tp*Fu*nc = 0,75*(min(1,2*6,49[cm], 2,4*2,86[cm]) + min(1,2*13,23[cm], 2,4*2,86[cm])*(2 - 1))*3,80[cm]*4,08[ton/cm2]*2 = 318,81[ton] Eq. J3-6 Corte a cedencia [Ton] 155.81 77.72 Mmax 0.50 DG4 Eq. 3.12 φRn = φ*0.6*Fyp*bp*tp = 0,9*0.6*2,53[ton/cm2]*30,00[cm]*3,80[cm] = 155,81[ton] DG4 Eq. 3.12 Corte a rotura [Ton] 164.91 77.72 Mmax 0.47 DG4 Eq 3.14,

AISC 358-05 Eq. 6.9-12,

DG4 Eq. 3.13 Lh = dh + 1/16 [in] = 3,02[cm] + 1/16 [in] = 3,17[cm] Sec. D3-2 An = (bp - 2*Lh)*tp = (30,00[cm] - 2*3,17[cm])*3,80[cm] = 89,87[cm2] DG4 Eq 3.14,

AISC 358-05 Eq. 6.9-12

φRn = φ*0.6*Fup*An = 0,75*0.6*4,08[ton/cm2]*89,87[cm2] = 164,91[ton] DG4 Eq. 3.13

114

Plancha de extremo a momento (ala interior) Flexión en cedencia [Ton*m] 71.45 52.46 Mmax 0.73 DG4 Eq. 3.10, Sec. 2.2.3 s = 0.5*(bp*g)1/2 = 0.5*(30,00[cm]*13,80[cm])1/2 = 10,17[cm] DG4 Table 3.1,

AISC 358-05 Table 6.2

pfi = min(pfi, s) = min(6,00[cm], 10,17[cm]) = 6,00[cm] DG4 Table 3.1, AISC 358-05 Table 6.2

Yp = bp/2*(h1*(1/pfi + 1/s) + h0*(1/pf0) - 0.5) + 2/g*(h1*(pfi + s)) = 30,00[cm]/ 2*(26,63[cm]*(1/6,00[cm] + 1/10,17[cm]) + 42,88[cm]*(1/8,00[cm]) - 0.5) + 2/13,80[cm]*(26,63[cm]* (6,00[cm] + 10,17[cm])) = 241,12[cm] DG4 Table 3.1,

AISC 358-05 Table 6.2

Mn = Fyp*Yp*tp2 = 2,53[ton/cm2]*241,12[cm]*3,80[cm]2 = 88,12[ton*m] DG4 Eq. 3.10,

Sec. 2.2.3 φMn = (φb*Mn)/1.11 = (0,9*88,12[ton*m])/1.11 = 71,45[ton*m] DG4 Eq. 3.10, Sec. 2.2.3 Momento resistente en pernos sin efecto de palanca [Ton*m] 52.88 52.46 Mmax 0.99 DG4 Eq. 3.7, Eq. 3.8, DG4 Eq. 3.7 Mnp = 2*Pt*(h0 + h1) = 2*50,72[ton]*(42,88[cm] + 26,63[cm]) = 70,50[ton*m] DG4 Eq. 3.7, Eq. 3.8 φMn = φ*Mnp = 0,75*70,50[ton*m] = 52,88[ton*m] DG4 Eq. 3.7 Corte en los pernos [Ton] 91.30 27.40 Vmax 0.30 Eq. J3-1 φRn = 4 * (φ*Fnv*Ab) = 4 * (0,75*4,75[ton/cm2]*6,41[cm2]) = 91,30[ton] Eq. J3-1 Aplastamiento de pernos por corte [Ton] 318.81 27.40 Vmax 0.09 Eq. J3-6 Lc-end = Max(0.0, Le - dh/2) = Max(0.0, 8,00[cm] - 3,02[cm]/2) = 6,49[cm] Sec. J4.10 Lc-spa = Max(0.0, s - dh) = Max(0.0, 16,25[cm] - 3,02[cm]) = 13,23[cm] Sec. J4.10 φRn = φ*(min(k1*lc, k2*d) + min(k1*Lc-spa, k2*d)*(n - 1))*tp*Fu*nc = 0,75*(min(1,2*6,49[cm], 2,4*2,86[cm]) + min(1,2*13,23[cm], 2,4*2,86[cm])*(2 - 1))*3,80[cm]*4,08[ton/cm2]*2 = 318,81[ton] Eq. J3-6 Corte a cedencia [Ton] 155.81 77.72 Mmax 0.50 DG4 Eq. 3.12 φRn = φ*0.6*Fyp*bp*tp = 0,9*0.6*2,53[ton/cm2]*30,00[cm]*3,80[cm] = 155,81[ton] DG4 Eq. 3.12 φRn = φ*0.6*Fyp*bp*tp = 0,9*0.6*2,53[ton/cm2]*30,00[cm]*3,80[cm] = 155,81[ton] DG4 Eq. 3.12 Corte a rotura [Ton] 164.91 77.72 Mmax 0.47 DG4 Eq 3.14,

AISC 358-05 Eq. 6.9-12,

DG4 Eq. 3.13 Lh = dh + 1/16 [in] = 3,02[cm] + 1/16 [in] = 3,17[cm] Sec. D3-2 An = (bp - 2*Lh)*tp = (30,00[cm] - 2*3,17[cm])*3,80[cm] = 89,87[cm2] DG4 Eq 3.14,

AISC 358-05 Eq. 6.9-12

φRn = φ*0.6*Fup*An = 0,75*0.6*4,08[ton/cm2]*89,87[cm2] = 164,91[ton] DG4 Eq. 3.13 Viga Resistencia a corte de la soldadura al alma [Ton] 32.44 27.40 Vmax 0.84 Eq. J2-4 Fw = 0.6*FEXX = 0.6*4,92[ton/cm2] = 2,95[ton/cm2] Sec. J2.4 Aw = (2)1/2/2*D/16 [in]*L = (2)1/2/2*5/16 [in]*13,05[cm] = 7,32[cm2] Sec. J2.4 φRn = 2 * (φ*Fw*Aw) = 2 * (0,75*2,95[ton/cm2]*7,32[cm2]) = 32,44[ton] Eq. J2-4 Resistencia de la soldadura al alma para alcanzar e... [Ton/m] 372.90 284.74 Mmax 0.76 Eq. J2-4, Eq. J4-1

115

LoadAngleFactor = 1 + 0.5*(sin(θ))1.5 = 1 + 0.5*(sin(1,570796))1.5 = 1,5 p. 8-9 Fw = 0.6*FEXX*LoadAngleFactor = 0.6*4,92[ton/cm2]*1,5 = 4,43[ton/cm2] Sec. J2.5 φRw = 2 * (φ*Fw*(2)1/2/2*D/16 [in]) = 2 * (0,75*4,43[ton/cm2]*(2)1/2/2*5/16 [in]) = 372,90[ton/m] Eq. J2-4 φRn = φ*Fy*tw = 0,9*2,53[ton/cm2]*1,25[cm] = 284,74[ton/m] Eq. J4-1 Corte a cedencia [Ton] 68.34 27.40 Vmax 0.40 Eq. J4-3 Ag = Lp*tp = 36,00[cm]*1,25[cm] = 45,00[cm2] Sec. D3-1 φRn = φ*0.60*Fy*Ag = 1*0.60*2,53[ton/cm2]*45,00[cm2] = 68,34[ton] Eq. J4-3 Resistencia de la soldadura al ala (ala exterior) [Ton] 165.10 155.44 Mmax 0.94 Eq. J2-4 LoadAngleFactor = 1 + 0.5*(sin(θ))1.5 = 1 + 0.5*(sin(1,570796))1.5 = 1,5 p. 8-9 Fw = 0.6*FEXX*LoadAngleFactor = 0.6*4,92[ton/cm2]*1,5 = 4,43[ton/cm2] Sec. J2.5 Aw = (2)1/2/2*D/16 [in]*L = (2)1/2/2*7/16 [in]*63,25[cm] = 49,70[cm2] Sec. J2.4 φRn = φ*Fw*Aw = 0,75*4,43[ton/cm2]*49,70[cm2] = 165,10[ton] Eq. J2-4 Resistencia de la soldadura al ala (ala interior) [Ton] 165.10 155.44 Mmax 0.94 Eq. J2-4 LoadAngleFactor = 1 + 0.5*(sin(θ))1.5 = 1 + 0.5*(sin(1,570796))1.5 = 1,5 p. 8-9 Fw = 0.6*FEXX*LoadAngleFactor = 0.6*4,92[ton/cm2]*1,5 = 4,43[ton/cm2] Sec. J2.5 Aw = (2)1/2/2*D/16 [in]*L = (2)1/2/2*7/16 [in]*63,25[cm] = 49,70[cm2] Sec. J2.4 φRn = φ*Fw*Aw = 0,75*4,43[ton/cm2]*49,70[cm2] = 165,10[ton] Eq. J2-4 Soporte Flexión en cedencia (ala exterior) [Ton*m] 55.24 0.00 Mmax 0.00 DG4 Eq. 3.20, Sec. 2.2.3 s = 0.5*(bp*g)1/2 = 0.5*(30,00[cm]*13,80[cm])1/2 = 10,17[cm] DG4 Table 3.1,

AISC 358-05 Table 6.2

c = pf0 + pfi + tbf = 8,00[cm] + 6,00[cm] + 2,25[cm] = 16,25[cm] DG4 Table 3.4, AISC 358-05 Table 6.2

Yc = bcf/2*(h1*(1/s + 1/psi) + h0*(1/s + 1/ps0)) + 2/g*(h1*(s + psi) + h0* (s + ps0)) = 30,00[cm]/2*(24,63[cm]*(1/10,17[cm] + 1/7,18[cm]) + 40,88[cm]*(1/10,17[cm] + 1/ 7,18[cm])) + 2/13,80[cm]*(24,63[cm]*(10,17[cm] + 7,18[cm]) + 40,88[cm]*(10,17[cm] + 7,18[cm])) = 398,19[cm] DG4 Table 3.4,

AISC 358-05 Table 6.2

Mn = Fyc*Yc*tcf2 = 2,53[ton/cm2]*398,19[cm]*2,60[cm]2 = 68,13[ton*m] DG4 Eq. 3.20,

Sec. 2.2.3 φMn = (φb*Mn)/1.11 = (0,9*68,13[ton*m])/1.11 = 55,24[ton*m] DG4 Eq. 3.20, Sec. 2.2.3 Aplastamiento de pernos en soporte (ala exterior) [Ton] 218.13 27.40 Vmax 0.13 Eq. J3-6 Lc-end = Max(0.0, Le - dh/2) = Max(0.0, 16,25[cm] - 3,02[cm]/2) = 14,74[cm] Sec. J4.10 Lc-spa = Max(0.0, s - dh) = Max(0.0, 16,25[cm] - 3,02[cm]) = 13,23[cm] Sec. J4.10 φRn = φ*(min(k1*lc, k2*d) + min(k1*Lc-spa, k2*d)*(n - 1))*tp*Fu*nc = 0,75*(min(1,2*14,74[cm], 2,4*2,86[cm]) + min(1,2*13,23[cm], 2,4*2,86[cm])*(2 - 1))*2,60[cm]*4,08[ton/cm2]* 2 = 218,13[ton] Eq. J3-6 Flexión en cedencia (ala interior) [Ton*m] 55.24 52.46 Mmax 0.95 DG4 Eq. 3.20, Sec. 2.2.3 s = 0.5*(bp*g)1/2 = 0.5*(30,00[cm]*13,80[cm])1/2 = 10,17[cm] DG4 Table 3.1,

AISC 358-05 Table 6.2

c = pf0 + pfi + tbf = 8,00[cm] + 6,00[cm] + 2,25[cm] = 16,25[cm] DG4 Table 3.4,

116

AISC 358-05 Table 6.5

Yc = bcf/2*(h1*(1/s + 1/psi) + h0*(1/s + 1/ps0)) + 2/g*(h1*(s + psi) + h0* (s + ps0)) = 30,00[cm]/2*(24,63[cm]*(1/10,17[cm] + 1/7,18[cm]) + 40,88[cm]*(1/10,17[cm] + 1/ 7,18[cm])) + 2/13,80[cm]*(24,63[cm]*(10,17[cm] + 7,18[cm]) + 40,88[cm]*(10,17[cm] + 7,18[cm])) = 398,19[cm] DG4 Table 3.4,

AISC 358-05 Table 6.5

Mn = Fyc*Yc*tcf2 = 2,53[ton/cm2]*398,19[cm]*2,60[cm]2 = 68,13[ton*m] DG4 Eq. 3.20,

Sec. 2.2.3 φMn = (φb*Mn)/1.11 = (0,9*68,13[ton*m])/1.11 = 55,24[ton*m] DG4 Eq. 3.20, Sec. 2.2.3 Aplastamiento de pernos en soporte (ala interior) [Ton] 218.13 27.40 Vmax 0.13 Eq. J3-6 Lc-end = Max(0.0, Le - dh/2) = Max(0.0, 16,25[cm] - 3,02[cm]/2) = 14,74[cm] Sec. J4.10 Lc-spa = Max(0.0, s - dh) = Max(0.0, 16,25[cm] - 3,02[cm]) = 13,23[cm] Sec. J4.10 φRn = φ*(min(k1*lc, k2*d) + min(k1*Lc-spa, k2*d)*(n - 1))*tp*Fu*nc = 0,75*(min(1,2*14,74[cm], 2,4*2,86[cm]) + min(1,2*13,23[cm], 2,4*2,86[cm])*(2 - 1))*2,60[cm]*4,08[ton/cm2]* 2 = 218,13[ton] Eq. J3-6 Corte de panel en el alma [Ton] 244.51 155.44 Mmax 0.64 Sec. J10-6, Eq. J10-11 Pc = φ*Fy*A = 1*2,53[ton/cm2]*218,00[cm2] = 551,77[ton] Sec. J10-6 IsPanelZoneDeformationConsidered = IsPanelZoneDeformationConsidered = True Sec. J10-6 Pr<=0.75*Pc → 0[ton]<=0.75*551,77[ton] → True φRn = φ*0.60*Fy*dc*tw*(1 + 3*bcf*tcf

2/(db*dc*tw)) = 0,9*0.60*2,53[ton/cm2]* 45,00[cm]*1,40[cm]*(1 + 3*30,00[cm]*2,60[cm]2/(36,00[cm]*45,00[cm]*1,40[cm])) = 109,20[ton] Eq. J10-11 φRndp = φ*0.6*Fy*dc*tp = 0,9*0.6*2,53[ton/cm2]*45,00[cm]*2,20[cm] = 135,31[ton] DG13 Eq. 4.4-1 φRn = φRn + φRndp = 109,20[ton] + 135,31[ton] = 244,51[ton] Sec. J10 Soporte - lado derecho Cedencia local del alma [Ton] 390.47 155.44 Mmax 0.40 DG4 eq. 3.24, Eq. J10-2, Sec. J10, DG13 Eq. 4.3-1 IsBeamReaction → False lb = N = 2,25[cm] Sec. J10-2 IsMemberEnd → False φRn = φ*(1*(6*k + 2*tp) + N)*Fyw*tw = 1*(1*(6*5,30[cm] + 2*2,25[cm]) + 3,80[cm])* 2,53[ton/cm2]*1,40[cm] = 142,09[ton] DG4 eq. 3.24 IsMemberEnd → False φRndp = φ*(5*k + N)*Fy*tp = 1*(5*5,30[cm] + 2,25[cm])*2,53[ton/cm2]*2,20[cm] = 160,09[ton] Eq. J10-2 φRn = φRn + φRndp = 142,09[ton] + 160,09[ton] = 302,18[ton] Sec. J10 Ast = tp*(bs - clip) = 1,90[cm]*(12,70[cm] - 2,50[cm]) = 19,38[cm2] DG13 Sec. 4.3 φRnts = 2 * (φ*Fy*Ast) = 2 * (0,9*2,53[ton/cm2]*19,38[cm2]) = 88,29[ton] DG13 Eq. 4.3-1 φRn = φRn + φRnts = 302,18[ton] + 88,29[ton] = 390,47[ton] Sec. J10 Rigidizadores transversales - superior Cedencia por fuerza axial [Ton] 88.29 0.00 Mmax 0.00 Eq. J4-1 Ag = 2 * ((bs - clip)*tp) = 2 * ((12,70[cm] - 2,50[cm])*1,90[cm]) = 38,76[cm2] Sec. D3.1 φRn = φ*Fy*Ag = 0,9*2,53[ton/cm2]*38,76[cm2] = 88,29[ton] Eq. J4-1 Compresión [Ton] 78.53 33.49 Mmax 0.43 Sec. J4.4 r = tp/(12)1/2 = 1,90[cm]/(12)1/2 = 0,55[cm] Sec. E2 Ag = Lp*tp = 10,20[cm]*1,90[cm] = 19,38[cm2] Sec. D3-1 K*L/r>25 → 0,65*39,80[cm]/0,55[cm]>25 → True

117

Fe = Math.PI2*E/(K*L/r)2 = Math.PI2*2038,89[ton/cm2]/(0,65*39,80[cm]/0,55[cm])2 = 9,05[ton/ cm2] Eq. E3-4 Fe>=0.44*Q*Fy → 9,05[ton/cm2]>=0.44*1*2,53[ton/cm2] → True Fcr = 0.658(Q*Fy/Fe)*Fy = 0.658(1*2,53[ton/cm2]/9,05[ton/cm2])*2,53[ton/cm2] = 2,25[ton/ cm2] Eq. E7-2 φPn = 2 * (φ*Fcr*Ag) = 2 * (0,9*2,25[ton/cm2]*19,38[cm2]) = 78,53[ton] Sec. J4.4 Resistencia de la soldadura al ala [Ton] 84.18 33.49 Mmax 0.40 Eq. J2-4 L = bst - clip - 5/16 [in] = 12,70[cm] - 2,50[cm] - 5/16 [in] = 9,41[cm] Comm. J10.8 LoadAngleFactor = 1 + 0.5*(sin(θ))1.5 = 1 + 0.5*(sin(1,570796))1.5 = 1,5 p. 8-9 Fw = 0.6*FEXX*LoadAngleFactor = 0.6*4,92[ton/cm2]*1,5 = 4,43[ton/cm2] Sec. J2.5 Aw = (2)1/2/2*D/16 [in]*L = (2)1/2/2*6/16 [in]*9,41[cm] = 6,34[cm2] Sec. J2.4 φRn = 4 * (φ*Fw*Aw) = 4 * (0,75*4,43[ton/cm2]*6,34[cm2]) = 84,18[ton] Eq. J2-4 Resistencia de la soldadura al alma [Ton] 217.81 33.49 Mmax 0.15 Eq. J2-4 L = l - clip - 5/16 [in] = 39,80[cm] - 2,50[cm] - 5/16 [in] = 36,51[cm] Comm. J10.8 Fw = 0.6*FEXX = 0.6*4,92[ton/cm2] = 2,95[ton/cm2] Sec. J2.4 Aw = (2)1/2/2*D/16 [in]*L = (2)1/2/2*6/16 [in]*36,51[cm] = 24,59[cm2] Sec. J2.4 φRn = 4 * (φ*Fw*Aw) = 4 * (0,75*2,95[ton/cm2]*24,59[cm2]) = 217,81[ton] Eq. J2-4 Rigidizadores transversales - inferior Cedencia por fuerza axial [Ton] 88.29 37.57 Mmax 0.43 Eq. J4-1 Ag = 2 * ((bs - clip)*tp) = 2 * ((12,70[cm] - 2,50[cm])*1,90[cm]) = 38,76[cm2] Sec. D3.1 φRn = φ*Fy*Ag = 0,9*2,53[ton/cm2]*38,76[cm2] = 88,29[ton] Eq. J4-1 Compresión [Ton] 78.53 0.00 Mmax 0.00 Sec. J4.4 r = tp/(12)1/2 = 1,90[cm]/(12)1/2 = 0,55[cm] Sec. E2 Ag = Lp*tp = 10,20[cm]*1,90[cm] = 19,38[cm2] Sec. D3-1 K*L/r>25 → 0,65*39,80[cm]/0,55[cm]>25 → True Fe = Math.PI2*E/(K*L/r)2 = Math.PI2*2038,89[ton/cm2]/(0,65*39,80[cm]/0,55[cm])2 = 9,05[ton/ cm2] Eq. E3-4 Fe>=0.44*Q*Fy → 9,05[ton/cm2]>=0.44*1*2,53[ton/cm2] → True Fcr = 0.658(Q*Fy/Fe)*Fy = 0.658(1*2,53[ton/cm2]/9,05[ton/cm2])*2,53[ton/cm2] = 2,25[ton/ cm2] Eq. E7-2 φPn = 2 * (φ*Fcr*Ag) = 2 * (0,9*2,25[ton/cm2]*19,38[cm2]) = 78,53[ton] Sec. J4.4 Resistencia de la soldadura al ala [Ton] 84.18 37.57 Mmax 0.45 Eq. J2-4 L = bst - clip - 5/16 [in] = 12,70[cm] - 2,50[cm] - 5/16 [in] = 9,41[cm] Comm. J10.8 LoadAngleFactor = 1 + 0.5*(sin(θ))1.5 = 1 + 0.5*(sin(1,570796))1.5 = 1,5 p. 8-9 Fw = 0.6*FEXX*LoadAngleFactor = 0.6*4,92[ton/cm2]*1,5 = 4,43[ton/cm2] Sec. J2.5 Aw = (2)1/2/2*D/16 [in]*L = (2)1/2/2*6/16 [in]*9,41[cm] = 6,34[cm2] Sec. J2.4 φRn = 4 * (φ*Fw*Aw) = 4 * (0,75*4,43[ton/cm2]*6,34[cm2]) = 84,18[ton] Eq. J2-4 Resistencia de la soldadura al alma [Ton] 217.81 37.57 Mmax 0.17 Eq. J2-4 L = l - clip - 5/16 [in] = 39,80[cm] - 2,50[cm] - 5/16 [in] = 36,51[cm] Comm. J10.8 Fw = 0.6*FEXX = 0.6*4,92[ton/cm2] = 2,95[ton/cm2] Sec. J2.4 Aw = (2)1/2/2*D/16 [in]*L = (2)1/2/2*6/16 [in]*36,51[cm] = 24,59[cm2] Sec. J2.4 φRn = 4 * (φ*Fw*Aw) = 4 * (0,75*2,95[ton/cm2]*24,59[cm2]) = 217,81[ton] Eq. J2-4 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Relación de resistencia crítica global 0.99 -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

118

Anexo 7. Cálculo Conexión Corte Doble Ángulo

Steel connections Results _______________________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ Connection name : DA BG Weld support Bolt beam Connection ID : 3V ________________________________________________________________________________ Family: Viga - Viga maestra (BG) Type: Angle(s) Design code: AISC 360-10 LRFD SOLICITACIONES Descripción Ru Pu Tipo de carga [Ton] [Ton] -------------------------------------------------------------- Vmax 8.50 0.00 Design -------------------------------------------------------------- CONSIDERACIONES GEOMÉTRICAS Dimensions Unit Value Min. value Max. value Sta. References ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Angular Longitud [cm] 22.00 14.93 26.00 p. 10-8 Lmin = T/2 = 29,86[cm]/2 = 14,93[cm] p. 10-8 Lmax = d - max(k, dct) - max(k, dcb) = 36,00[cm] - max(3,07[cm], 5,00[cm]) - max(3,07[cm], 5,00[cm]) = 26,00[cm] p. 10-8 Angular (lado Viga) Tamaño de soldadura [1/16in] 3 3 3 table J2.4, Sec. J2.2b wmin = wmin = 0,004763 table J2.4 tp<1/4 [in] → 0,70[cm]<1/4 [in] → False wmax = tp - 1/16 [in] = 0,70[cm] - 1/16 [in] = 0,005413 Sec. J2.2b Angular (lado Soporte)

Distancia vertical al borde [cm] 4.00 2.54 -- Tables J3.4, J3.5 Lemin = edmin + C2 = 2,54[cm] + 0[cm] = 2,54[cm] Tables J3.4, J3.5

Distancia horizontal al borde [cm] 3.50 2.54 -- Tables J3.4, J3.5 Lemin = edmin + C2 = 2,54[cm] + 0[cm] = 2,54[cm] Tables J3.4, J3.5

Separación vertical entre pernos [cm] 7.00 5.08 16.80 Sec. J3.3, Sec. J3.5 smin = 8/3*d = 8/3*1,90[cm] = 5,08[cm] Sec. J3.3 IsCorrosionConsidered → False smax = min(24*tp, 12 [in]) = min(24*0,70[cm], 12 [in]) = 16,80[cm] Sec. J3.5 Viga

Longitud de copado superior [cm] 14.50 -- 72.00 cmax = 2*d = 2*36,00[cm] = 72,00[cm]

Longitud del copado inferior [cm] 14.50 -- 72.00

119

cmax = 2*d = 2*36,00[cm] = 72,00[cm]

Profundidad del copado superior [cm] 5.00 -- 6.52 dctmax = min(d/2, dtop - w) = min(36,00[cm]/2, 7,00[cm] - 0,48[cm]) = 6,52[cm]

Profundidad del copado inferior [cm] 5.00 -- 6.52 dcbmax = min(d/2, d - L - dtop - w) = min(36,00[cm]/2, 36,00[cm] - 22,00[cm] - 7,00[cm] - 0,48[cm]) = 6,52[cm] ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- VERIFICACIÓN DE DISEÑO Verification Unit Capacity Demand Ctrl EQ Ratio References ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Angular (lado Viga) Resistencia de la soldadura [Ton] 49.82 8.50 Vmax 0.17 Tables 8-4 .. 8-11

φRn = 2 * (φ*C*C1*D*L) = 2 * (0,75*0,50[ton/cm]*0,999995*3*22,00[cm]) = 49,82[ton] Tables 8-4 .. 8-11 Corte a cedencia [Ton] 46.77 8.50 Vmax 0.18 Eq. J4-3 Ag = Lp*tp = 22,00[cm]*0,70[cm] = 15,40[cm2] Sec. D3-1 φRn = 2 * (φ*0.60*Fy*Ag) = 2 * (1*0.60*2,53[ton/cm2]*15,40[cm2]) = 46,77[ton] Eq. J4-3 Angular (lado Soporte) Corte en los pernos [Ton] 48.72 8.50 Vmax 0.17 Tables (7-1..14) φRn = φ*Fnv*Ab = 0,75*3,80[ton/cm2]*2,85[cm2] = 8,12[ton] Eq. J3-1 φRn = 2 * (C*φRn) = 2 * (3*8,12[ton]) = 48,72[ton] Tables (7-1..14) Aplastamiento de pernos por corte [Ton] 54.40 8.50 Vmax 0.16 p. 7-18, Sec. J3.10 Lc-end = Max(0.0, Le - dh/2) = Max(0.0, 4,00[cm] - 2,06[cm]/2) = 2,97[cm] Sec. J4.10 Lc-spa = Max(0.0, s - dh) = Max(0.0, 7,00[cm] - 2,06[cm]) = 4,94[cm] Sec. J4.10 φRn = 2 * (φ*(C/(nc*n))*(min(k1*lc, k2*d) + min(k1*Lc-spa, k2*d)*(n - 1))*tp*Fu*nc) = 2 * (0,75*(3/(1*3))*(min(1,2*2,97[cm], 2,4*1,90[cm]) + min(1,2*4,94[cm], 2,4* 1,90[cm])*(3 - 1))*0,70[cm]*4,08[ton/cm2]*1) = 54,40[ton] p. 7-18, Sec. J3.10 Corte a cedencia [Ton] 46.77 8.50 Vmax 0.18 Eq. J4-3 Ag = Lp*tp = 22,00[cm]*0,70[cm] = 15,40[cm2] Sec. D3-1 φRn = 2 * (φ*0.60*Fy*Ag) = 2 * (1*0.60*2,53[ton/cm2]*15,40[cm2]) = 46,77[ton] Eq. J4-3 Corte a rotura [Ton] 39.39 8.50 Vmax 0.22 Eq. J4-4 Lh = dh + 1/16 [in] = 2,06[cm] + 1/16 [in] = 2,22[cm] Sec. D3-2 Le = L - n*Lh = 22,00[cm] - 3*2,22[cm] = 15,33[cm] DG4 Eq. 3-13 Anv = Le*tp = 15,33[cm]*0,70[cm] = 10,73[cm2] Sec. J4-2 φRn = 2 * (φ*0.60*Fu*Anv) = 2 * (0,75*0.60*4,08[ton/cm2]*10,73[cm2]) = 39,39[ton] Eq. J4-4 Bloque de corte [Ton] 38.93 8.50 Vmax 0.22 Eq. J4-5 dhh = dh + 1/16 [in] = 2,06[cm] + 1/16 [in] = 2,22[cm] Sec. D3-2 dhv = dh + 1/16 [in] = 2,06[cm] + 1/16 [in] = 2,22[cm] Sec. D3-2 Ant = (Leh - dhh/2)*tp = (3,50[cm] - 2,22[cm]/2)*0,70[cm] = 1,67[cm2] Sec. J4-3 Agv = (Lev + (n - 1)*s)*tp = (4,00[cm] + (3 - 1)*7,00[cm])*0,70[cm] = 12,60[cm2] Sec. J4-3 Anv = (Lev + (n - 1)*(s - dhv) - dhv/2)*tp = (4,00[cm] + (3 - 1)*(7,00[cm] - 2,22[cm]) - 2,22[cm]/2)*0,70[cm] = 8,71[cm2] Sec. J4-3 IsStressUniform → True Ubs = 1 Sec. J4-3 φRn = 2 * (φ*min(0.6*Fu*Anv + Ubs*Fu*Ant, 0.6*Fy*Agv + Ubs*Fu*Ant)) = 2 * (0,75*min(0.6*4,08[ton/cm2]*8,71[cm2] + 1*4,08[ton/cm2]*1,67[cm2], 0.6*2,53[ton/cm2]*12,60[cm2] + 1* 4,08[ton/cm2]*1,67[cm2])) = 38,93[ton] Eq. J4-5

120

Tracción resultante por fuerzas de palanca [Ton] 12.62 0.00 Vmax 0.00 p. 9-13, p. 9-10 fv = F/(Ab*Nbolts) = 8,50[ton]/(2,85[cm2]*6) = 0,50[ton/cm2] Sec. J3.7 F'nt = min(max(1.3*Fnt - Fnt*fv/(φ*Fnv), 0.0), Fnt) = min(max(1.3*6,33[ton/cm2] - 6,33[ton/cm2]*0,50[ton/cm2]/(0,75*3,80[ton/cm2]), 0.0), 6,33[ton/cm2]) = 6,33[ton/cm2] Eq. J3-3 φRn = φ*F'nt*Ab = 0,75*6,33[ton/cm2]*2,85[cm2] = 13,53[ton] Eq. J3-2 fv = F/(Ab*Nbolts) = 8,50[ton]/(2,85[cm2]*6) = 0,50[ton/cm2] Sec. J3.7 F'nt = min(max(1.3*Fnt - Fnt*fv/(φ*Fnv), 0.0), Fnt) = min(max(1.3*6,33[ton/cm2] - 6,33[ton/cm2]*0,50[ton/cm2]/(0,75*3,80[ton/cm2]), 0.0), 6,33[ton/cm2]) = 6,33[ton/cm2] Eq. J3-3 φRn = φ*F'nt*Ab = 0,75*6,33[ton/cm2]*2,85[cm2] = 13,53[ton] Eq. J3-2 a' = Min(a + d/2, 1.25*b + d/2) = Min(3,50[cm] + 1,90[cm]/2, 1.25*3,65[cm] + 1,90[cm]/2) = 4,45[cm] p. 9-12 b' = b - d/2 = 3,65[cm] - 1,90[cm]/2 = 2,70[cm] p. 9-12 ρ = b'/a' = 2,70[cm]/4,45[cm] = 0,605839 p. 9-12 δ = 1 - d'/p = 1 - 2,06[cm]/7,00[cm] = 0,705179 p. 9-11 tc = ((3.33*B*b')/(φ*p*Fu))0.5 = ((3.33*13,53[ton]*2,70[cm])/(0,75*7,00[cm]*4,08[ton/ cm2]))0.5 = 2,38[cm] p. 9-12 α' = (1/(δ*(1 + ρ)))*((tc/tp)2 - 1) = (1/(0,705179*(1 + 0,605839)))*((2,38[cm]/0,70[cm])2 - 1) = 9,350249 p. 9-13 Q = (tp/tc)2*(1 + δ) = (0,70[cm]/2,38[cm])2*(1 + 0,705179) = 0,147147 p. 9-13 a' = Min(a + d/2, 1.25*b + d/2) = Min(3,50[cm] + 1,90[cm]/2, 1.25*3,65[cm] + 1,90[cm]/2) = 4,45[cm] p. 9-12 b' = b - d/2 = 3,65[cm] - 1,90[cm]/2 = 2,70[cm] p. 9-12 ρ = b'/a' = 2,70[cm]/4,45[cm] = 0,605839 p. 9-12 δ = 1 - d'/p = 1 - 2,06[cm]/7,50[cm] = 0,724833 p. 9-11 tc = ((3.33*B*b')/(φ*p*Fu))0.5 = ((3.33*13,53[ton]*2,70[cm])/(0,75*7,50[cm]*4,08[ton/ cm2]))0.5 = 2,30[cm] p. 9-12 α' = (1/(δ*(1 + ρ)))*((tc/tp)2 - 1) = (1/(0,724833*(1 + 0,605839)))*((2,30[cm]/0,70[cm])2 - 1) = 8,432983 p. 9-13 Q = (tp/tc)2*(1 + δ) = (0,70[cm]/2,30[cm])2*(1 + 0,724833) = 0,159475 p. 9-13 HasEqualLengths → False Q = (2*Qext + (n - 2)*Qint)/n = (2*0,159475 + (3 - 2)*0,147147)/3 = 0,155366 p. 9-13 Tavail = 6 * (B*Q) = 6 * (13,53[ton]*0,155366) = 12,62[ton] p. 9-10 Viga Rotura en las soldaduras [Ton/m] 195.73 33.95 Vmax 0.17 p. 9-5 Rn = 0.6*Fu*tp = 0.6*4,08[ton/cm2]*0,80[cm] = 195,73[ton/m] p. 9-5 Dmin = P/(φ*C*C1*L) = 4,25[ton]/(0,75*0,50[ton/cm]*0,999995*22,00[cm]) = 0,512048 tables 8-4..11 Ru = 2 * (0.6*FEXX*(2)1/2/2*Dmin/16 [in]) = 2 * (0.6*4,92[ton/cm2]*(2)1/2/2*0,512048/16 [in]) = 33,95[ton/m] p. 9-5 Corte a cedencia [Ton] 31.59 8.50 Vmax 0.27 Eq. J4-3 Ag = Lp*tp = 26,00[cm]*0,80[cm] = 20,80[cm2] Sec. D3-1 φRn = φ*0.60*Fy*Ag = 1*0.60*2,53[ton/cm2]*20,80[cm2] = 31,59[ton] Eq. J4-3 Corte a rotura [Ton] 38.17 8.50 Vmax 0.22 Eq. J4-4 Anv = Le*tp = 26,00[cm]*0,80[cm] = 20,80[cm2] Sec. J4-2 φRn = φ*0.60*Fu*Anv = 0,75*0.60*4,08[ton/cm2]*20,80[cm2] = 38,17[ton] Eq. J4-4 Bloque de corte [Ton] 37.77 8.50 Vmax 0.23 Eq. J4-5 Agv = L*tp = 24,00[cm]*0,80[cm] = 19,20[cm2] Sec. J4-3 Ant = L*tp = 6,50[cm]*0,80[cm] = 5,20[cm2] Sec. J4-3 φRn = φ*min(0.6*Fu*Anv + Ubs*Fu*Ant, 0.6*Fy*Agv + Ubs*Fu*Ant) = 0,75* min(0.6*4,08[ton/cm2]*19,20[cm2] + 1*4,08[ton/cm2]*5,20[cm2], 0.6*2,53[ton/cm2]*19,20[cm2] + 1*4,08[ton/ cm2]*5,20[cm2]) = 37,77[ton] Eq. J4-5

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Flexión en cedencia [Ton] 13.25 8.50 Vmax 0.64 p. 9-6 φRn = φ*Fy*Snet/e = 0,9*2,53[ton/cm2]*90,13[cm3]/15,50[cm] = 13,25[ton] p. 9-6 Flexión a rotura [Ton] 17.78 8.50 Vmax 0.48 p. 9-6 φRn = φ*Fu*Znet/e = 0,75*4,08[ton/cm2]*90,13[cm3]/15,50[cm] = 17,78[ton] p. 9-6 Pandeo local del alma [Ton] 13.25 8.50 Vmax 0.64 p. 9-8, p. 9-7 ho = d - dc = 36,00[cm] - 10,00[cm] = 26,00[cm] p. 9-7 IsBeamCopedAtBothFlanges = (ct<=2*d) and (dct<=0.2*d) and (cb<=2*d) and (dcb<=0.2*d) = (14,50[cm]<=2*36,00[cm]) and (5,00[cm]<=0.2*36,00[cm]) and (14,50[cm]<=2*36,00[cm]) and (5,00[cm]<= 0.2*36,00[cm]) = True p. 9-8 fd = 3.5 - 7.5*(dc/d) = 3.5 - 7.5*(5,00[cm]/36,00[cm]) = 2,458333 p. 9-8 Fcr = 0.62*Math.PI*E*tw

2/(c*ho)*fd = 0.62*Math.PI*2038,89[ton/cm2]*0,80[cm]2/(14,50[cm]* 26,00[cm])*2,458333 = 16,57[ton/cm2] p. 9-8 φRn = φ*min(Fy, Fcr)*Snet/e = 0,9*min(2,53[ton/cm2], 16,57[ton/cm2])*90,13[cm3]/ 15,50[cm] = 13,25[ton] p. 9-7 Soporte Aplastamiento de pernos por corte [Ton] 104.87 8.50 Vmax 0.08 Eq. J3-6 Lc-end = Max(0.0, Le - dh/2) = Max(0.0, 1,00E+032[cm] - 2,06[cm]/2) = 1,00E+032[cm] Sec. J4.10 Lc-spa = Max(0.0, s - dh) = Max(0.0, 7,00[cm] - 2,06[cm]) = 4,94[cm] Sec. J4.10 φRn = 2 * (φ*(min(k1*lc, k2*d) + min(k1*Lc-spa, k2*d)*(n - 1))*tp*Fu* nc) = 2 * (0,75*(min(1,2*1,00E+032[cm], 2,4*1,90[cm]) + min(1,2*4,94[cm], 2,4*1,90[cm])*(3 - 1))* 1,25[cm]*4,08[ton/cm2]*1) = 104,87[ton] Eq. J3-6 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Relación de resistencia crítica global 0.64 -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

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Anexo 8. Cálculo Conexión Corte Plancha en Alma

Steel connections Results _______________________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ Connection name : SP BCW Connection ID : 4V ________________________________________________________________________________ Family: Viga - Alma de columna (BCW) Type: Single plate Design code: AISC 360-10 LRFD SOLICITACIONES Viga Columna Descripción Ru Pu Pu Mu22 Mu33 Tipo de carga [Ton] [Ton] [Ton] [Ton*m] [Ton*m] ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- Vmax 8.50 0.00 0.00 0.00 0.00 Design ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- CONSIDERACIONES GEOMÉTRICAS Dimensions Unit Value Min. value Max. value Sta. References ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Plancha de corte

Longitud [cm] 22.00 14.93 29.86 p. 10-104 Lmin = T/2 = 29,86[cm]/2 = 14,93[cm] p. 10-104 Lmax = d - max(k, dct) - max(k, dcb) = 36,00[cm] - max(3,07[cm], 0[cm]) - max(3,07[cm], 0[cm]) = 29,86[cm] p. 10-49

Espesor [cm] 1.00 -- 1.11 p. 10-102 tpmax = d/2 + 1/16 [in] = 1,90[cm]/2 + 1/16 [in] = 1,11[cm] p. 10-102

Número de pernos 3 2 12 p 10-102 Min. nrow=2, Max. nrow = 12 p 10-102

Distance from the bolt line to the weld line [cm] 5.00 -- 8.89 p 10-102 Max. a = 8,89 [cm] p 10-102

Plate or beam web thickness [cm] 1.00 -- 1.11 Table 10-9 e=2,49999999999999 [cm], Max. tp = 1,11124996952 [cm] Table 10-9

Distancia vertical al borde [cm] 4.00 2.54 -- Tables J3.4, J3.5 Lemin = edmin + C2 = 2,54[cm] + 0[cm] = 2,54[cm] Tables J3.4, J3.5

Distancia horizontal al borde [cm] 4.00 3.81 -- p. 10-103 Lemin = 2*d = 2*1,90[cm] = 3,81[cm] p. 10-103

Separación vertical entre pernos [cm] 7.00 5.08 19.20 Sec. J3.3, Sec. J3.5 smin = 8/3*d = 8/3*1,90[cm] = 5,08[cm] Sec. J3.3 IsCorrosionConsidered → False smax = min(24*tp, 12 [in]) = min(24*0,80[cm], 12 [in]) = 19,20[cm] Sec. J3.5 Viga

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Distancia vertical al borde [cm] 11.00 2.54 -- Tables J3.4, J3.5 Lemin = edmin + C2 = 2,54[cm] + 0[cm] = 2,54[cm] Tables J3.4, J3.5

Distancia horizontal al borde [cm] 4.00 3.81 -- p. 10-103 Lemin = 2*d = 2*1,90[cm] = 3,81[cm] p. 10-103 Soporte

Tamaño de soldadura [1/16in] 4 4 -- p. 10-101 wmin = (5/8)*tp = (5/8)*1,00[cm] = 0,00625 p. 10-101

Longitud de soldadura [cm] 22.00 2.54 -- Sec. J2.2b Lmin = 4.0*w = 4.0*0,64[cm] = 2,54[cm] Sec. J2.2b ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- VERIFICACIÓN DE DISEÑO Verification Unit Capacity Demand Ctrl EQ Ratio References ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Plancha de corte Corte en los pernos [Ton] 21.80 8.50 Vmax 0.39 Tables (7-1..14) e=2,49999999999999 [cm], Max. tp = 1,11124996952 [cm] Table 10-9 φRn = φ*Fnv*Ab = 0,75*3,80[ton/cm2]*2,85[cm2] = 8,12[ton] Eq. J3-1 φRn = C*φRn*BoltFactor = 2,684344*8,12[ton]*1 = 21,80[ton] Tables (7-1..14) Aplastamiento de pernos por corte [Ton] 34.77 8.50 Vmax 0.24 p. 7-18, Sec. J3.10 e=2,49999999999999 [cm], Max. tp = 1,11124996952 [cm] Table 10-9 e=2,49999999999999 [cm], Max. tp = 1,11124996952 [cm] Table 10-9 Lc-end = Max(0.0, Le - dh/2) = Max(0.0, 4,00[cm] - 2,06[cm]/2) = 2,97[cm] Sec. J4.10 Lc-spa = Max(0.0, s - dh) = Max(0.0, 7,00[cm] - 2,06[cm]) = 4,94[cm] Sec. J4.10 φRn = φ*(C/(nc*n))*(min(k1*lc, k2*d) + min(k1*Lc-spa, k2*d)*(n - 1))* tp*Fu*nc = 0,75*(2,684344/(1*3))*(min(1,2*2,97[cm], 2,4*1,90[cm]) + min(1,2*4,94[cm], 2,4* 1,90[cm])*(3 - 1))*1,00[cm]*4,08[ton/cm2]*1 = 34,77[ton] p. 7-18, Sec. J3.10 Corte a cedencia [Ton] 33.41 8.50 Vmax 0.25 Eq. J4-3 Ag = Lp*tp = 22,00[cm]*1,00[cm] = 22,00[cm2] Sec. D3-1 φRn = φ*0.60*Fy*Ag = 1*0.60*2,53[ton/cm2]*22,00[cm2] = 33,41[ton] Eq. J4-3 Corte a rotura [Ton] 28.14 8.50 Vmax 0.30 Eq. J4-4 Lh = dh + 1/16 [in] = 2,06[cm] + 1/16 [in] = 2,22[cm] Sec. D3-2 Le = L - n*Lh = 22,00[cm] - 3*2,22[cm] = 15,33[cm] DG4 Eq. 3-13 Anv = Le*tp = 15,33[cm]*1,00[cm] = 15,33[cm2] Sec. J4-2 φRn = φ*0.60*Fu*Anv = 0,75*0.60*4,08[ton/cm2]*15,33[cm2] = 28,14[ton] Eq. J4-4 Bloque de corte [Ton] 29.34 8.50 Vmax 0.29 Eq. J4-5 dhh = dh + 1/16 [in] = 2,06[cm] + 1/16 [in] = 2,22[cm] Sec. D3-2 dhv = dh + 1/16 [in] = 2,06[cm] + 1/16 [in] = 2,22[cm] Sec. D3-2 Ant = (Leh - dhh/2)*tp = (4,00[cm] - 2,22[cm]/2)*1,00[cm] = 2,89[cm2] Sec. J4-3 Agv = (Lev + (n - 1)*s)*tp = (4,00[cm] + (3 - 1)*7,00[cm])*1,00[cm] = 18,00[cm2] Sec. J4-3 Anv = (Lev + (n - 1)*(s - dhv) - dhv/2)*tp = (4,00[cm] + (3 - 1)*(7,00[cm] - 2,22[cm]) - 2,22[cm]/2)*1,00[cm] = 12,44[cm2] Sec. J4-3 IsStressUniform → True Ubs = 1 Sec. J4-3 φRn = φ*min(0.6*Fu*Anv + Ubs*Fu*Ant, 0.6*Fy*Agv + Ubs*Fu*Ant) = 0,75* min(0.6*4,08[ton/cm2]*12,44[cm2] + 1*4,08[ton/cm2]*2,89[cm2], 0.6*2,53[ton/cm2]*18,00[cm2] + 1*4,08[ton/

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cm2]*2,89[cm2]) = 29,34[ton] Eq. J4-5 Plancha (lado del soporte) Resistencia de la soldadura [Ton] 43.75 8.50 Vmax 0.19 Tables 8-4 .. 8-11 φRn = φ*C*C1*D*L = 0,75*0,66[ton/cm]*0,999995*4*22,00[cm] = 43,75[ton] Tables 8-4 .. 8-11 Viga Aplastamiento de pernos por corte [Ton] 30.03 8.50 Vmax 0.28 p. 7-18, Sec. J3.10 e=2,49999999999999 [cm], Max. tp = 1,11124996952 [cm] Table 10-9 e=2,49999999999999 [cm], Max. tp = 1,11124996952 [cm] Table 10-9 Lc-end = Max(0.0, Le - dh/2) = Max(0.0, 11,00[cm] - 2,06[cm]/2) = 9,97[cm] Sec. J4.10 Lc-spa = Max(0.0, s - dh) = Max(0.0, 7,00[cm] - 2,06[cm]) = 4,94[cm] Sec. J4.10 φRn = φ*(C/(nc*n))*(min(k1*lc, k2*d) + min(k1*Lc-spa, k2*d)*(n - 1))* tp*Fu*nc = 0,75*(2,684344/(1*3))*(min(1,2*9,97[cm], 2,4*1,90[cm]) + min(1,2*4,94[cm], 2,4* 1,90[cm])*(3 - 1))*0,80[cm]*4,08[ton/cm2]*1 = 30,03[ton] p. 7-18, Sec. J3.10 Corte a cedencia [Ton] 43.74 8.50 Vmax 0.19 Eq. J4-3 Ag = Lp*tp = 36,00[cm]*0,80[cm] = 28,80[cm2] Sec. D3-1 φRn = φ*0.60*Fy*Ag = 1*0.60*2,53[ton/cm2]*28,80[cm2] = 43,74[ton] Eq. J4-3 Soporte Rotura en las soldaduras [Ton/m] 342.53 25.77 Vmax 0.08 p. 9-5 Rn = 0.6*Fu*tp = 0.6*4,08[ton/cm2]*1,40[cm] = 342,53[ton/m] p. 9-5 Dmin = P/(φ*C*C1*L) = 8,50[ton]/(0,75*0,66[ton/cm]*0,999995*22,00[cm]) = 0,777382 tables 8-4..11 Ru = 0.6*FEXX*(2)1/2/2*Dmin/16 [in] = 0.6*4,92[ton/cm2]*(2)1/2/2*0,777382/16 [in] = 25,77[ton/ m] p. 9-5 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Relación de resistencia crítica global 0.39 -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

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Anexo 9. Cálculo Conexión Arriostramiento

Steel connections Results _______________________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ Connection name : CVR Connection ID : 5 ________________________________________________________________________________ Family: Diagonales Chevron (CVR) Type: Gusset Design code: AISC 360-10 LRFD SOLICITACIONES Viga Pu Descripción Pu Vu Mu33 Diagonal1 Diagonal2 Diagonal3 Diagonal4 Tipo de carga [Ton] [Ton] [Ton*m] [Ton] [Ton] [Ton] [Ton] ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Tmax 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 32.28 0.00 Design Cmax 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -38.43 Design ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Interfaz entre Cartela - Diagonal inferior izquierda Conexión: Directamente empernada

SOLICITACIONES Pu Descripción Tipo de carga [Ton] --------------------------------------------------- 32.28 Tmax Design 0.00 Cmax Design --------------------------------------------------- CONSIDERACIONES GEOMÉTRICAS Dimensions Unit Value Min. value Max. value Sta. References ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Directamente empernada

Distancia transversal al borde [cm] 3.50 2.54 -- Tables J3.4, J3.5 Lemin = edmin + C2 = 2,54[cm] + 0[cm] = 2,54[cm] Tables J3.4, J3.5

Distancia longitudinal al borde [cm] 3.50 2.54 -- Tables J3.4, J3.5 Lemin = edmin + C2 = 2,54[cm] + 0[cm] = 2,54[cm] Tables J3.4, J3.5

Separación transversal entre pernos [cm] 7.00 5.08 16.80 Sec. J3.3, Sec. J3.5 smin = 8/3*d = 8/3*1,90[cm] = 5,08[cm] Sec. J3.3 IsCorrosionConsidered → False smax = min(24*tp, 12 [in]) = min(24*0,70[cm], 12 [in]) = 16,80[cm] Sec. J3.5

Separación longitudinal entre pernos [cm] 7.62 5.08 16.80 Sec. J3.3, Sec. J3.5 smin = 8/3*d = 8/3*1,90[cm] = 5,08[cm] Sec. J3.3 IsCorrosionConsidered → False smax = min(24*tp, 12 [in]) = min(24*0,70[cm], 12 [in]) = 16,80[cm] Sec. J3.5 -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

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VERIFICACIÓN DE DISEÑO Verification Unit Capacity Demand Ctrl EQ Ratio References -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Corte en los pernos [Ton] 48.72 32.28 Tmax 0.66 Tables (7-1..14)

φRn = φ*Fnv*Ab = 0,75*3,80[ton/cm2]*2,85[cm2] = 8,12[ton] Eq. J3-1 φRn = 2 * (C*φRn) = 2 * (3*8,12[ton]) = 48,72[ton] Tables (7-1..14) Aplastamiento de pernos por corte [Ton] 51.83 32.28 Tmax 0.62 Eq. J3-6 Lc-end = Max(0.0, Le - dh/2) = Max(0.0, 3,50[cm] - 2,06[cm]/2) = 2,47[cm] Sec. J4.10 Lc-spa = Max(0.0, s - dh) = Max(0.0, 7,00[cm] - 2,06[cm]) = 4,94[cm] Sec. J4.10 φRn = 2 * (φ*(min(k1*lc, k2*d) + min(k1*Lc-spa, k2*d)*(n - 1))*tp*Fu* nc) = 2 * (0,75*(min(1,2*2,47[cm], 2,4*1,90[cm]) + min(1,2*4,94[cm], 2,4*1,90[cm])*(3 - 1))* 0,70[cm]*4,08[ton/cm2]*1) = 51,83[ton] Eq. J3-6 Bock shear rupture at brace web [Ton] 38.13 32.28 Tmax 0.85 Eq. J4-5 Lh = dh + 1/16 [in] = 2,06[cm] + 1/16 [in] = 2,22[cm] Sec. D3-2 Lh = dh + 1/16 [in] = 2,06[cm] + 1/16 [in] = 2,22[cm] Sec. D3-2 Ant = tp*(Lev + (n - 1)*(g - Lh) - Lh/2) = 0,70[cm]*(3,50[cm] + (1 - 1)*(7,62[cm] - 2,22[cm]) - 2,22[cm]/2) = 1,67[cm2] Sec. J4.3 Agv = tp*(Leh + (nc - 1)*s) = 0,70[cm]*(3,50[cm] + (3 - 1)*7,00[cm]) = 12,25[cm2] Sec. J4.3 Anv = tp*(Leh + (nc - 1)*(s - Lh) - Lh/2) = 0,70[cm]*(3,50[cm] + (3 - 1)*(7,00[cm] - 2,22[cm]) - 2,22[cm]/2) = 8,36[cm2] Sec. J4.3 φRn = 2 * (φ*min(0.6*Fu*Anv + Ubs*Fu*Ant, 0.6*Fy*Agv + Ubs*Fu*Ant)) = 2 * (0,75*min(0.6*4,08[ton/cm2]*8,36[cm2] + 1*4,08[ton/cm2]*1,67[cm2], 0.6*2,53[ton/cm2]*12,25[cm2] + 1* 4,08[ton/cm2]*1,67[cm2])) = 38,13[ton] Eq. J4-5 Aplastamiento de pernos sobre la cartela [Ton] 59.24 32.28 Tmax 0.54 Eq. J3-6 Lc-end = Max(0.0, Le - dh/2) = Max(0.0, 3,50[cm] - 2,06[cm]/2) = 2,47[cm] Sec. J4.10 Lc-spa = Max(0.0, s - dh) = Max(0.0, 7,00[cm] - 2,06[cm]) = 4,94[cm] Sec. J4.10 φRn = φ*(min(k1*lc, k2*d) + min(k1*Lc-spa, k2*d)*(n - 1))*tp*Fu*nc = 0,75*(min(1,2*2,47[cm], 2,4*1,90[cm]) + min(1,2*4,94[cm], 2,4*1,90[cm])*(3 - 1))*1,60[cm]*4,08[ton/cm2]*1 = 59,24[ton] Eq. J3-6 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Relación 0.85 -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Verificaciones para cartela y diagonal VERIFICACIÓN DE DISEÑO Verification Unit Capacity Demand Ctrl EQ Ratio References ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Diagonal Cedencia por fuerza axial [Ton] 45.60 32.28 Tmax 0.71 Eq. J4-1 φRn = φ*Fy*Ag = 0,9*2,53[ton/cm2]*20,02[cm2] = 45,60[ton] Eq. J4-1 Esfuerzo a rotura [Ton] 43.83 32.28 Tmax 0.74 Eq. J4-2 Lh = dh + 1/16 [in] = 2,06[cm] + 1/16 [in] = 2,22[cm] Sec. D3-2 Ah = 2 * (n*tp*Lh) = 2 * (1*0,70[cm]*2,22[cm]) = 3,11[cm2] Sec. D3.2 An = Ag - Ah = 20,02[cm2] - 3,11[cm2] = 16,91[cm2] Sec. D3.2 U = 1 - x/l = 1 - 2,13[cm]/14,00[cm] = 0,847627 Table D3.1 Ae = An*U = 16,91[cm2]*0,847627 = 14,33[cm2] Eq. D3-1 φRn = φ*Fu*Ae = 0,75*4,08[ton/cm2]*14,33[cm2] = 43,83[ton] Eq. J4-2 Cartela Cedencia de la sección de Whitmore [Ton] 58.92 32.28 Tmax 0.55 Eq. J4-1 Ag = Lw*tp = 16,17[cm]*1,60[cm] = 25,87[cm2] φRn = φ*Fy*Ag = 0,9*2,53[ton/cm2]*25,87[cm2] = 58,92[ton] Eq. J4-1 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Relación 0.74

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----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Cálculo de las fuerzas de interfaz de la diagonal Estado de carga:Tmax H = P*cosθ = 32,28[ton]*0,601815 = 19,43[ton] V = P*sinθ = 32,28[ton]*0,798636 = 25,78[ton] Estado de carga:Cmax H = P*cosθ = 0[ton]*0,601815 = 0[ton] V = P*sinθ = 0[ton]*0,798636 = 0[ton]

Interfaz entre Cartela - Diagonal inferior derecha Conexión: Directamente empernada

SOLICITACIONES Pu Descripción Tipo de carga [Ton] ---------------------------------------------------- 0.00 Tmax Design -38.43 Cmax Design ---------------------------------------------------- CONSIDERACIONES GEOMÉTRICAS Dimensions Unit Value Min. value Max. value Sta. References ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Directamente empernada

Distancia transversal al borde [cm] 3.50 2.54 -- Tables J3.4, J3.5 Lemin = edmin + C2 = 2,54[cm] + 0[cm] = 2,54[cm] Tables J3.4, J3.5

Distancia longitudinal al borde [cm] 3.50 2.54 -- Tables J3.4, J3.5 Lemin = edmin + C2 = 2,54[cm] + 0[cm] = 2,54[cm] Tables J3.4, J3.5

Separación transversal entre pernos [cm] 7.00 5.08 16.80 Sec. J3.3, Sec. J3.5 smin = 8/3*d = 8/3*1,90[cm] = 5,08[cm] Sec. J3.3 IsCorrosionConsidered → False smax = min(24*tp, 12 [in]) = min(24*0,70[cm], 12 [in]) = 16,80[cm] Sec. J3.5

Separación longitudinal entre pernos [cm] 7.62 5.08 16.80 Sec. J3.3, Sec. J3.5 smin = 8/3*d = 8/3*1,90[cm] = 5,08[cm] Sec. J3.3 IsCorrosionConsidered → False smax = min(24*tp, 12 [in]) = min(24*0,70[cm], 12 [in]) = 16,80[cm] Sec. J3.5 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- VERIFICACIÓN DE DISEÑO Verification Unit Capacity Demand Ctrl EQ Ratio References -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Corte en los pernos [Ton] 48.72 38.43 Cmax 0.79 Tables (7-1..14) φRn = φ*Fnv*Ab = 0,75*3,80[ton/cm2]*2,85[cm2] = 8,12[ton] Eq. J3-1 φRn = 2 * (C*φRn) = 2 * (3*8,12[ton]) = 48,72[ton] Tables (7-1..14) Aplastamiento de pernos por corte [Ton] 51.83 38.43 Cmax 0.74 Eq. J3-6 Lc-end = Max(0.0, Le - dh/2) = Max(0.0, 3,50[cm] - 2,06[cm]/2) = 2,47[cm] Sec. J4.10 Lc-spa = Max(0.0, s - dh) = Max(0.0, 7,00[cm] - 2,06[cm]) = 4,94[cm] Sec. J4.10 φRn = 2 * (φ*(min(k1*lc, k2*d) + min(k1*Lc-spa, k2*d)*(n - 1))*tp*Fu* nc) = 2 * (0,75*(min(1,2*2,47[cm], 2,4*1,90[cm]) + min(1,2*4,94[cm], 2,4*1,90[cm])*(3 - 1))*

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0,70[cm]*4,08[ton/cm2]*1) = 51,83[ton] Eq. J3-6 Aplastamiento de pernos sobre la cartela [Ton] 59.24 38.43 Cmax 0.65 Eq. J3-6 Lc-end = Max(0.0, Le - dh/2) = Max(0.0, 3,50[cm] - 2,06[cm]/2) = 2,47[cm] Sec. J4.10 Lc-spa = Max(0.0, s - dh) = Max(0.0, 7,00[cm] - 2,06[cm]) = 4,94[cm] Sec. J4.10 φRn = φ*(min(k1*lc, k2*d) + min(k1*Lc-spa, k2*d)*(n - 1))*tp*Fu*nc = 0,75*(min(1,2*2,47[cm], 2,4*1,90[cm]) + min(1,2*4,94[cm], 2,4*1,90[cm])*(3 - 1))*1,60[cm]*4,08[ton/cm2]*1 = 59,24[ton] Eq. J3-6 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Relación 0.79 -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Verificaciones para cartela y diagonal VERIFICACIÓN DE DISEÑO Verification Unit Capacity Demand Ctrl EQ Ratio References ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Cartela Pandeo de la sección de Whitmore [Ton] 56.11 38.43 Cmax 0.68 Eq. E3-1 Fe = Math.PI2*E/(K*L/r)2 = Math.PI2*2038,89[ton/cm2]/(1,2*11,72[cm]/0,46[cm])2 = 21,70[ton/ cm2] Eq. E3-4 Fe>=0.44*Q*Fy → 21,70[ton/cm2]>=0.44*1*2,53[ton/cm2] → True Fcr = 0.658(Q*Fy/Fe)*Fy = 0.658(1*2,53[ton/cm2]/21,70[ton/cm2])*2,53[ton/cm2] = 2,41[ton/ cm2] Eq. E7-2 φPn = φ*Fcr*Ag = 0,9*2,41[ton/cm2]*25,87[cm2] = 56,11[ton] Eq. E3-1 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Relación 0.68 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Cálculo de las fuerzas de interfaz de la diagonal Estado de carga:Tmax H = P*cosθ = 0[ton]*0,601815 = 0[ton] V = P*sinθ = 0[ton]*0,798636 = 0[ton] Estado de carga:Cmax H = P*cosθ = -38,43[ton]*0,601815 = -23,13[ton] V = P*sinθ = -38,43[ton]*0,798636 = -30,69[ton] Cálculo de las fuerzas de interfaz de la diagonal Estado de carga:Tmax H = HRight - HLeft = 0[ton] - 19,43[ton] = -19,43[ton] V = VRight + VLeft = 0[ton] + 25,78[ton] = 25,78[ton] M = VRight*xRight - VLeft*xLeft = 0[ton]*20,86[cm] - 25,78[ton]*20,86[cm] = -5,38[ton*m] Estado de carga:Cmax H = HRight - HLeft = -23,13[ton] - 0[ton] = -23,13[ton] V = VRight + VLeft = -30,69[ton] + 0[ton] = -30,69[ton] M = VRight*xRight - VLeft*xLeft = -30,69[ton]*20,86[cm] - 0[ton]*20,86[cm] = -6,40[ton*m]

Interfaz cartela inferior - viga Directamente soldada

SOLICITACIONES Viga Columna Descripción Ru Pu Mu Pu Mu22 Mu33 Tipo de carga [Ton] [Ton] [Ton*m] [Ton] [Ton*m] [Ton*m] ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Tmax -19.43 25.78 -5.38 0.00 0.00 0.00 Design Cmax -23.13 -30.69 -6.40 0.00 0.00 0.00 Design ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- VERIFICACIÓN DE DISEÑO

129

Verification Unit Capacity Demand Ctrl EQ Ratio References ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Cartela Cedencia de la viga por esfuerzo normal [Ton] 317.68 62.80 Tmax 0.20 Eq. J4-1 Ag = Lp*tp = 87,16[cm]*1,60[cm] = 139,46[cm2] Sec. D3-1 φRn = φ*Fy*Ag = 0,9*2,53[ton/cm2]*139,46[cm2] = 317,68[ton] Eq. J4-1 Corte a cedencia [Ton] 211.79 23.13 Cmax 0.11 Eq. J4-3 Ag = Lp*tp = 87,16[cm]*1,60[cm] = 139,46[cm2] Sec. D3-1 φRn = φ*0.60*Fy*Ag = 1*0.60*2,53[ton/cm2]*139,46[cm2] = 211,79[ton] Eq. J4-3 Gusset edge tension stress [Ton/cm2] 2.28 0.22 Cmax 0.10 J4-1 φFn = φ*Fy = 0,9*2,53[ton/cm2] = 2,28[ton/cm2] J4-1 fua = Vb/(tp*l) = -30,69[ton]/(1,60[cm]*87,16[cm]) = -0,22[ton/cm2] 9 Gusset edge shear stress [Ton/cm2] 1.52 0.17 Cmax 0.11 J4-1 φFn = φ*0.6*Fy = 1*0.6*2,53[ton/cm2] = 1,52[ton/cm2] J4-1 fuv = Hb/(tp*l) = -23,13[ton]/(1,60[cm]*87,16[cm]) = -0,17[ton/cm2] 9 Resistencia de la soldadura [Ton] 171.97 78.26 Cmax 0.46 Tables 8-4 .. 8-11

φRn = 2 * (φ*C*C1*D*L) = 2 * (0,75*0,44[ton/cm]*0,999995*3*87,16[cm]) = 171,97[ton] Tables 8-4 .. 8-11 fua = Vb/l = -30,69[ton]/87,16[cm] = -35,21[ton/m] 9 fuv = Hb/l = -23,13[ton]/87,16[cm] = -26,53[ton/m] 9 fub = Mb/(l2/6) = -6,40[ton*m]/(87,16[cm]2/6) = -50,57[ton/m] 9 fuPeak = ((fua + fub)2 + fuv

2)1/2 = ((-35,21[ton/m] + -50,57[ton/m])2 + -26,53[ton/ m]2)1/2 = 89,78[ton/m] 9 fuAve = 0.5*(((fua - fub)2 + fuv

2)1/2 + ((fua + fub)2 + fuv2)1/2) = 0.5*(((-

35,21[ton/m] - -50,57[ton/m])2 + -26,53[ton/m]2)1/2 + ((-35,21[ton/m] + -50,57[ton/m])2 + -26,53[ton/ m]2)1/2) = 60,22[ton/m] 9 fuWeld = l*max(fuPeak, 1.25*fuAve) = 87,16[cm]*max(89,78[ton/m], 1.25*60,22[ton/m]) = 78,26[ton] 9 Viga Aplastamiento del alma [Ton] 182.97 31.71 Cmax 0.17 Eq. J10-4 IsBeamReaction → False lb = N = 73,93[cm] Sec. J10-2 φRn = φ*0.80*tw

2*(1 + 3*(N/d)*(tw/tf)1.5)*(E*Fyw*tf/tw)1/2 = 0,75*0.80* 1,02[cm]2*(1 + 3*(73,93[cm]/50,00[cm])*(1,02[cm]/1,60[cm])1.5)*(2038,89[ton/cm2]*2,53[ton/cm2]* 1,60[cm]/1,02[cm])1/2 = 182,97[ton] Eq. J10-4 Cedencia local del alma [Ton] 238.62 31.71 Cmax 0.13 Eq. J10-2 IsBeamReaction → False lb = N = 73,93[cm] Sec. J10-2 IsMemberEnd → False φRn = φ*(5*k + lb)*Fyw*tw = 1*(5*3,70[cm] + 73,93[cm])*2,53[ton/cm2]*1,02[cm] = 238,62[ton] Eq. J10-2 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Relación 0.46 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Relación de resistencia crítica global 0.85

130

Anexo 10. Nomenclatura Diseño Conexiones

a': Distancia para efecto de palanca

A: Área de la sección transversal de la columna

Ab: Área nominal del perno

Ae: Área neta efectiva

Ag: Área total

Agv: Área gruesa solicitada a corte

Ah: Área de lo huecos

An: Área neta

Ant: Área neta solicitada a tracción

Anv: Área neta solicitada a corte

Ast: Área de la sección transversal del rigidizador

Aw: Área efectiva de la soldadura

b: Ancho de la plancha, ancho del conector o ancho del miembro

bcf: Anchura del ala de la columna

bfb: Anchura del ala de la viga

bp: Anchura de la plancha

bs: Ancho del rigidizador transversal

bst: Longitud de contacto entre el rigidizador transversal y el ala del soporte

bsmin: Ancho mínimo del rigidizador transversal

b': Distancia para efecto de palanca

N: Longitud de aplastamiento

C1: Coeficiente por la resistencia del electrodo

C2: Incremento a la distancia al borde

c: Espaciamiento vertical entre pernos

cb: Longitud del copado inferior

ct: Longitud de copado superior

cmax: Máxima longitud del copado

clip: Dimensión del corte de esquina del rigidizador transversal

cosθ: Coseno del ángulo de la diagonal con la horizontal

d: Diámetro nominal del perno

db: Profundidad de la viga

dbmax: Máximo diámetro de perno

dc: Profundidad de la columna

dcb: Profundidad del copado inferior

dcbmax: Máxima profundidad del copado inferior

dct: Profundidad del copado superior

dctmax: Máxima profundidad del copado superior

dh: Dimensión nominal del hueco

dtop: Distancia al tope de la viga

d': Ancho del perno a lo largo de la conexión

dhh: Dimensión horizontal del hueco

131

dhv: Dimensión vertical del hueco

Dmin: Número de dieciseisavos de pulgada en el tamaño mínimo de soldadura

E: Módulo elástico

fua: Esfuerzo axial en las soldaduras a lo largo de la interfaz cartela-viga o cartela- columna

fuAve: Esfuerzo promedio en las soldaduras a lo largo de la interfaz cartela-viga o cartela-columna

fub: Flexión en las soldaduras a lo largo de la interfaz cartela-viga o cartela- columna

fuPeak: Esfuerzo pico en las soldaduras a lo largo de la interfaz cartela-viga o cartela-columna

fuv: Corte en las soldaduras a lo largo de la interfaz cartela-viga o cartela- columna

fuWeld: Fuerza de diseño en las soldaduras a lo largo de la interfaz cartela-viga o cartela-columna

fd: Factor de ajuste del modelo de pandeo de la plancha para vigas copadas en ambas alas

fv: Esfuerzo de corte requerido

F'nt: Esfuerzo de tracción nominal modificado para incluir los efectos del esfuerzo de corte

Fcr: Esfuerzo crítico, esfuerzo de pandeo en flexión

Fe: Esfuerzo crítico de pandeo elástico

FEXX: Número de clasificación del electrodo

Fnt: Esfuerzo de tracción nominal

Fnv: Esfuerzo de corte nominal

Fu: Resistencia mínima a la tracción

Fup: Resistencia a tracción mínima de la plancha

Fw: Resistencia nominal del metal de soldadura por unidad de área

Fy: Mínima tracción especificado de cedencia

Fyc: Esfuerzo de cedencia especificado para la columna

Fyp: Esfuerzo de cedencia especificado de la plancha

Fys: Esfuerzo de cedencia mínimo especificado para el material del rigidizador

Fyw: Esfuerzo de cedencia especificado del alma

φFn: Design or allowable tension/shear yielding stress

g: Espaciamiento transversal entre pernos

gmax: Espaciamiento horizontal máximo entre pernos

gmin: Espaciamiento horizontal mínimo entre pernos

ho: Profundidad de la viga reducida

h0: Distancia desde la línea central del ala en compresión al la fila de pernos más externa

h1: Distancia desde la línea central del ala en compresión a las filas de pernos internas en tracción

H: Componente horizontal de la fuerza axial en la diagonal

HLeft: Componente horizontal de la fuerza axial en la diagonal izquierda

HRight: Componente horizontal de la fuerza axial en la diagonal derecha

Hb: Corte requerido en la conexión viga - cartela

HasEqualLengths: Tiene longitudes tributarias para pernos iguales en el interior y exterior

HasPlateThickBehaviour: La plancha tiene comportamiento grueso

HasOppositeConnection: Tiene conexión opuesta

lsmin: Longitud mínima del rigidizador

IsBeamReaction: Es reacción de la viga

132

IsMemberEnd: Es extremo de miembro

IsPanelZoneDeformationConsidered: Es la deformación de la zona del panel considerada en la estabilidad del marco

IsStressUniform: Es esfuerzo es uniforme

k1: Factor de aplastamiento

k1c: Distancia del centro del alma de la columna a la base del filete del ala

k2: Factor de aplastamiento

k: Radio externo de la esquina

lb: Longitud de aplastamiento

Lc-end: Distancia libre

lc: Distancia libre

Lc-spa: Distancia entre bordes de huecos adyacentes

Leh: Distancia horizontal al borde

Lev: Distancia vertical al borde

Lmax: Longitud máxima

Lmin: Longitud mínima

Le: Distancia al borde

Lemax: Distancia máxima al borde

Lemin: Distancia mínima al borde

Lh: Dimensión del hueco para el área neta de tracción y corte

Lw: Ancho de la sección de Whitmore

Lp: Longitud de la plancha

L: Longitud de la soldadura

LoadAngleFactor: Factor de ángulo de carga

Mb: Momento requerido en la conexión viga - cartela

M: Momento requerido

Mn: Momento nominal

Mnp: Momento de no efecto de palanca

Mpl: Resistencia a flexión de la plancha de extremo o del ala de la columna

Nbolts: Número de pernos

edmin: Distancia mínima al borde

nc: Número de columnas de pernos

P: Fuerza axial requerida

Pc: Resistencia a compresión axial disponible

pf0: Distancia desde la cara interna del ala en tracción a la fila de pernos externa más cercana

pfi: Distancia desde la cara interna del ala en tracción a la fila de pernos más cercana

pfmin: Distancia mínima desde la cara interna del ala en tracción a la fila de pernos más cercana

ps0: Distancia desde la cara externa del rigidizador de la columna a la fila de pernos externa mas cercana

psi: Distancia desde la cara interna del rigidizador de la columna a la fila de pernos mas cercana

φPn: Resistencia permitida o de diseño

Pr: Esfuerzo axial requerido

Pt: Resistencia a tracción del perno

φ: Factores de diseño

133

φb: Factor de diseño a flexión

φMn: Resistencia permitida o de diseño

φRnts: Resistencia permitida o de diseño del rigidizador transversal

φRndp: Resistencia permitida o de diseño del rigidizador de alma

φRn: Resistencia permitida o de diseño

φRw: Capacidad de la soldadura de filete por unidad de longitud

Rn: Resistencia nominal

Ru: Resistencia requerida

r: Radio de giro

re: Intrusión admisible

smax: Espaciamiento máximo

Snet: Módulo de sección neta

s: Distancia desde la fila de pernos más interna o externa al borde de la línea de cedencia

smin: Espaciamiento mínimo

sinθ: Seno del ángulo de la diagonal con la horizontal

T: Distancia libre entre filetes del alma

Tavail: Resistencia disponible a tracción por perno incluyendo efecto de palanca

tc: Espesor de elemento conector necesario para desarrollar la resistencia a tracción del perno sin efecto de palanca

tp: Espesor del material conectado

tbf: Espesor del ala

tcf: Espesor del ala de la columna

tf: Espesor del ala cargada

tmin: Espesor mínimo

tsmin: Espesor mínimo del rigidador transversal

tw: Espesor del alma

tpmax: Espesor máximo de plancha

twb: Espesor del alma de la viga

θ: Ángulo de carga

Qext: Coeficiente de efecto de palanca exterior

Qint: Coeficiente de efecto de palanca interior

U: Factor de corte atrasado

Ubs: Índice de esfuerzo

V: Componente vertical de la fuerza axial en la diagonal

Vb: Axial requerido en la conexión viga - cartela

VLeft: Componente vertical izquierdo de las fuerzas en la cartela

VRight: Componente vertical derecho de las fuerzas en la cartela

wmin: Mínimo tamaño de soldadura requerida

wmax: Máximo tamaño de soldadura requerida

w: Tamaño de soldadura

xLeft: Distancia del centro de la cartela a la fuerza vertical izquierda

xRight: Distancia del centro de la cartela a la fuerza vertical derecha

Yc: Parámetro del mecanismo de la línea de cedencia de la columna

134

Yp: Parámetro del mecanismo de la línea de cedencia

x: Excentricidad de la conexión

Znet: Módulo plástico neto de sección

Company : February 24, 2016Designer :

Fundación F1Job Number : Checked By:_____

Sketch

3.4 m

3.4 m

1.425 m

1.425 m

55 cm

55 cm

A B

CD

X

Z 200 cm

50 cm

CD

DetailsX

ZA B

CD

#5@22 cm

3.4 m

3.4 m

#5@36.67 cm

Bottom Rebar Plan

200 cm

50 cm

5 cm 5 cm

#4@22 cm

CD Footing Elevation

A B

CD

#5@41.25 cm

3.4 m

3.4 m

#5@41.25 cm

X Dir. Steel: 17.81 cm2 (9 #5)

Z Dir. Steel: 17.81 cm2 (min)(9 #5)Top Rebar Plan

55 cm55 cm

5 cm

16#5

Pedestal Rebar Plan

Geometry, Materials and CriteriaLength : eX : Gross Allow. Bearing : Steel fy :Width : eZ : Concrete Weight : Minimum Steel :Thickness : pX : Concrete f'c : Maximum Steel :Height : pZ : Design Code :

Footing Top Bar Cover : Overturning Safety Factor : Phi for Flexure :Footing Bottom Bar Cover : Coefficient of Friction : Phi for Shear :Pedestal Longitudinal Bar Cover : Passive Resistance of Soil : Phi for Bearing :

3.4 m 0 cm 15000 kg/m^2 (gross) 42 kg/mm^23.4 m 0 cm 2400 kg/m^3 .001850 cm 55 cm 2.8 kg/mm^2 .0075200 cm 55 cm ACI 318-05

5 cm 1.5 0.95 cm 0.3 0.755 cm 0 kg 0.65

RISAFoot Version 3.0 [D:\...\...\...\F1.rft] Page 1

135

Anexo 11. Diseño Fundación F1

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Fundación F1Job Number : Checked By:_____

LoadsP (kg) Vx (kg) Vz (kg) Mx (kg-m) Mz (kg-m) Overburden (kg/m^2)

DLOL1OL2OL3OL4

390021094.4 4336 1184.9-13242 6380.5 1709.332096.1 8465.2 143.3-19129.9 9119.3 2406.2

+P +Vx

A D

+Vz

D C

+Mx

D C

+Mz

A D

+Over

Soil BearingDescription Categories and Factors Gross Allow.(kg/m^2)Max Bearing (kg/m^2) Max/Allowable RatioSER23 1OL1+1DL 15000 9055.33 (A) .604SER24 1OL2+.6DL 15000 5247.53 (A) .35

A B

CD

1OL1+1DLQA:QB:QC:QD:NAZ:NAX:

9055.33 kg/m^28150.91 kg/m^24841.33 kg/m^25745.74 kg/m^23404.21 cm930.27 cm

A B

CD

1OL2+.6DLQA:QB:QC:QD:NAZ:NAX:

5247.53 kg/m^23716.76 kg/m^20 kg/m^20 kg/m^21165.53 cm339.266 cm

Footing Flexure Design (Bottom Bars)Description Categories and Factors Mu-XX (kg-m) Z Dir As (cm )2 Mu-ZZ (kg-m) X Dir As (cm )2

LRFD19 1OL3+1.2728DL 9824.1 5.9 17724.4 10.674LRFD20 1OL4+.8272DL 7865.59 4.72 13708.1 8.243

Footing Flexure Design (Top Bars)Description Categories and Factors Mu-XX (kg-m) Z Dir As (cm )2 Mu-ZZ (kg-m) X Dir As (cm )2

SW+OB 1SW+1OB-(LRFD20,LRFD20) 10907.8 0 16750.3 10.084Moment Capacity of Plain Concrete Section Along XX and ZZ=13951.4kg-m,13951.4kg-m Per Chapter 22 of ACI 318.

Footing Shear CheckTwo Way (Punching) Vc: One Way (X Dir. Cut) Vc One Way (Z Dir. Cut) Vc:311330 kg 133374 kg 133374 kg

Punching X Dir. Cut Z Dir. CutDescription Categories and Factors Vu(kg) Vu/ Vc Vu(kg) Vu/ Vc Vu(kg) Vu/ Vc

LRFD19 1OL3+1.2728DL 29680.5 .127 9509.07 .095 17054.6 .17LRFD20 1OL4+.8272DL -453139 0 7591.95 .076 13350.6 .133

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136

Company : February 24, 2016Designer :

Fundación F1Job Number : Checked By:_____

Pedestal DesignShear Check Results (Envelope):Shear Along X Direction Vc: Vs:Vu: Vu/ Vn: : .75 0 kg 22313.3 kg9119.3 kg .545Shear Along Z Direction Vc: Vs:Vu: Vu/ Vn:0 kg 22313.3 kg2406.2 kg .144Pedestal Ties: #4 @ 22 cm

Bending Check Results (Envelope):Unity Check: .729 Phi : .9 Parme Beta : .65Pu : -17677.9 kg Mux : -4812.4 kg-m Muz: : 18238.6 kg-mPn : -19642.1 kg Mnx :5347.11 kg-m Mnz: : 20265.1 kg-m

Mnox:26420.7 kg-m Mnoz :26420.7 kg-mPedestal Bars: 16 #5 % Steel: .162

Compression Development Length Pedestal Bars (Envelope):Lreq.: 30.055 cm Lpro.: 40.238 cm Lreq./Lpro.: .747

Concrete Bearing Check (Vertical Loads Only)Bearing Bc : 1.4399e+6 kg

Description Categories and Factors Bearing Bu (kg) Bearing Bu/ BcLRFD19 1OL3+1.2728DL 107482 .115LRFD20 1OL4+.8272DL 29863.7 .032

Overturning Check (Service)Description Categories and Factors Mo-XX (kg-m)Ms-XX (kg-m) Mo-ZZ (kg-m) Ms-ZZ (kg-m) OSF-XX OSF-ZZ

SER23 1OL1+1DL 2962.25 136549 10840 136549 46.096 12.597SER24 1OL2+.6DL 26784.7 60412.8 38462.7 60412.8 2.256 1.571

Mo-XX: Governing Overturning Moment about AD or BCMs-XX: Governing Stablizing Moment about AD or BCOSF-XX: Ratio of Ms-XX to Mo-XX

Sliding Check (Service)Description Categories and Factors Va-XX (kg) Vr-XX (kg) Va-ZZ (kg) Vr-ZZ (kg) SR-XX SR-ZZ

SER23 1OL1+1DL 4336 24096.8 1184.9 24096.8 5.557 20.337SER24 1OL2+.6DL 6380.5 6688.49 1709.3 6688.49 1.048 3.913

Va-XX: Applied Lateral Force to Cause Sliding Along XX AxisVr-XX: Resisting Lateral Force Against Sliding Along XX AxisSR-XX: Ratio of Vr-XX to Va-XX

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137

Company : TEG February 24, 2016Designer :

Fundación F2Job Number : Checked By:_____

Sketch

4 m

4 m

1.725 m

1.725 m

55 cm

55 cm

A B

CD

X

Z 260 cm

50 cm

CD

DetailsX

ZA B

CD

#5@21.67 cm

4 m

4 m

#5@21.67 cm

Bottom Rebar Plan

260 cm

50 cm

5 cm 5 cm

#4@17 cm

CD Footing Elevation

A B

CD

#5@39 cm

4 m

4 m

#5@43.33 cm

X Dir. Steel: 21.77 cm2 (11 #5)

Z Dir. Steel: 19.79 cm2 (10 #5)Top Rebar Plan

55 cm55 cm

5 cm

32#5

Pedestal Rebar Plan

Geometry, Materials and CriteriaLength : eX : Gross Allow. Bearing : Steel fy :Width : eZ : Concrete Weight : Minimum Steel :Thickness : pX : Concrete f'c : Maximum Steel :Height : pZ : Design Code :

Footing Top Bar Cover : Overturning Safety Factor : Phi for Flexure :Footing Bottom Bar Cover : Coefficient of Friction : Phi for Shear :Pedestal Longitudinal Bar Cover : Passive Resistance of Soil : Phi for Bearing :

4 m 0 cm 15000 kg/m^2 (gross) 42 kg/mm^24 m 0 cm 2400 kg/m^3 .001850 cm 55 cm 2.8 kg/mm^2 .0075260 cm 55 cm ACI 318-05

5 cm 1.5 0.95 cm 0.3 0.755 cm 0 kg 0.65

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138

Anexo 12. Diseño Fundación F2

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LoadsP (kg) Vx (kg) Vz (kg) Mx (kg-m) Mz (kg-m) Overburden (kg/m^2)

DLOL1OL2OL3OL4OL5OL6

507060075.2 5914.4 3765.2-15160 8193.5 3444.2

-11733.3 14262.6 -7465.283595.8 643 2887.4-22107.9 11688.4 4931.2-17101.3 20354.6 10661.3

+P +Vx

A D

+Vz

D C

+Mx

D C

+Mz

A D

+Over

Soil BearingDescription Categories and Factors Gross Allow.(kg/m^2)Max Bearing (kg/m^2) Max/Allowable RatioSER23, Eje A8 1OL1+1DL 15000 12860 (A) .857SER24, Eje E9 1OL2+.6DL 15000 6224.43 (A) .415SER24, Eje D9 1OL3+.6DL 15000 10616.7 (B) .708

A B

CD

1OL1+1DLQA:QB:QC:QD:NAZ:NAX:

12860 kg/m^210671.4 kg/m^27233.69 kg/m^29422.21 kg/m^22350.44 cm1496.32 cm

A B

CD

1OL2+.6DLQA:QB:QC:QD:NAZ:NAX:

6224.43 kg/m^24205.56 kg/m^20 kg/m^21443.4 kg/m^21233.25 cm520.761 cm

A B

CD

1OL3+.6DLQA:QB:QC:QD:NAZ:NAX:

4845.94 kg/m^210616.7 kg/m^2336.048 kg/m^20 kg/m^2735.896 cm413.075 cm

Footing Flexure Design (Bottom Bars)Description Categories and Factors Mu-XX (kg-m) Z Dir As (cm )2 Mu-ZZ (kg-m) X Dir As (cm )2

LRFD6, Eje A8 1OL4+1.2DL 34809.9 21.053 32044.1 19.364LRFD20, Eje E9 1OL5+.8272DL 14135.9 8.496 22442.2 13.522LRFD20, Eje D9 1OL6+.8272DL 18606.9 11.198 28433.5 17.163

Footing Flexure Design (Top Bars)Description Categories and Factors Mu-XX (kg-m) Z Dir As (cm )2 Mu-ZZ (kg-m) X Dir As (cm )2

SW+OB 1SW+1OB-(LRFD20, Eje..,LRFD20, Eje..)25054.8 15.108 34881.5 21.097Moment Capacity of Plain Concrete Section Along XX and ZZ=16413.4kg-m,16413.4kg-m Per Chapter 22 of ACI 318.

Footing Shear CheckTwo Way (Punching) Vc: One Way (X Dir. Cut) Vc One Way (Z Dir. Cut) Vc:311330 kg 156910 kg 156910 kg

Punching X Dir. Cut Z Dir. CutDescription Categories and Factors Vu(kg) Vu/ Vc Vu(kg) Vu/ Vc Vu(kg) Vu/ Vc

LRFD6, Eje A8 1OL4+1.2DL 78852.3 .338 29873.4 .254 27599.7 .235LRFD20, Eje E9 1OL5+.8272DL -453139 0 11969 .102 18825.4 .16LRFD20, Eje D9 1OL6+.8272DL -453139 0 15683.2 .133 24296.1 .206

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139

Company : TEG February 24, 2016Designer :

Fundación F2Job Number : Checked By:_____

Pedestal DesignShear Check Results (Envelope):Shear Along X Direction Vc: Vs:Vu: Vu/ Vn: : .75 0 kg 28688.6 kg20354.6 kg .946Shear Along Z Direction Vc: Vs:Vu: Vu/ Vn:0 kg 28688.6 kg10661.3 kg .495Pedestal Ties: #4 @ 17 cm

Bending Check Results (Envelope):Unity Check: 1.586 Phi : .9 Parme Beta : .65Pu : -15213.7 kg Mux : -27719.4 kg-m Muz: : 52922 kg-mPn : -16904.1 kg Mnx :30799.3 kg-m Mnz: : 58802.2 kg-m

Mnox:53276.5 kg-m Mnoz :53276.5 kg-mPedestal Bars: 32 #5 % Steel: .325

Compression Development Length Pedestal Bars (Envelope):Lreq.: 30.055 cm Lpro.: 40.238 cm Lreq./Lpro.: .747

Concrete Bearing Check (Vertical Loads Only)Bearing Bc : 1.4399e+6 kg

Description Categories and Factors Bearing Bu (kg) Bearing Bu/ BcLRFD6, Eje A8 1OL4+1.2DL 204405 .218LRFD20, Eje E9 1OL5+.8272DL 61169.6 .065LRFD20, Eje D9 1OL6+.8272DL 66176.2 .071

Overturning Check (Service)Description Categories and Factors Mo-XX (kg-m)Ms-XX (kg-m) Mo-ZZ (kg-m) Ms-ZZ (kg-m) OSF-XX OSF-ZZ

SER23, Eje A8 1OL1+1DL 11672.1 321498 18334.6 321498 27.544 17.535SER24, Eje E9 1OL2+.6DL 40997 120809 55719.9 120809 2.947 2.168SER24, Eje D9 1OL3+.6DL 46608.7 120809 67680.7 120809 2.592 1.785

Mo-XX: Governing Overturning Moment about AD or BCMs-XX: Governing Stablizing Moment about AD or BCOSF-XX: Ratio of Ms-XX to Mo-XX

Sliding Check (Service)Description Categories and Factors Va-XX (kg) Vr-XX (kg) Va-ZZ (kg) Vr-ZZ (kg) SR-XX SR-ZZ

SER23, Eje A8 1OL1+1DL 5914.4 48224.7 3765.2 48224.7 8.154 12.808SER24, Eje E9 1OL2+.6DL 8193.5 13573.3 3444.2 13573.3 1.657 3.941SER24, Eje D9 1OL3+.6DL 14262.6 14601.3 7465.2 14601.3 1.024 1.956

Va-XX: Applied Lateral Force to Cause Sliding Along XX AxisVr-XX: Resisting Lateral Force Against Sliding Along XX AxisSR-XX: Ratio of Vr-XX to Va-XX

RISAFoot Version 3.0 [D:\...\...\...\F2.rft] Page 3

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Anexo 13. Verificación Método de Análisis Directo SAP2000 A continuación se presenta una comparación del Metodo de Analisis Directo en el

SAP2000 y un ejemplo comprobado de la AISC. El ejemplo 3.1 se encuentra en el

documento AISC Design Guide 28 Stability Design of Steel Buildings.

El ejemplo consiste en un pórtico de dos niveles con arriostramientos concéntricos, la

vigas estarán todas articuladas debido a su conexión y los arriostramientos serán barras

que solo trabajan a tracción (análisis no lineal).

Nota.- Se desarrolla el ejemplo aún cuando ni la Tabla D3.1 de AISC 360-10 ni la

Tabla D1-1 de AISC 341-10 contemplan barras (rod) como miembros de arriostramiento.

Confirman que no es buena práctica usar barras como miembros en tracción, el Artículo

D1, AISC 360.10, y el 14.3 de la COVENIN MINDUR 1618:98.

Geometria Pórtico

Perfiles Pórtico

Las solicitaciones sobre el pórtico serán las siguientes:

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Techo:

Carga Muerta, WRD =1.0 kip/ft Carga Viva, WRL =1.2 kip/ft Carga de Viento, WR =10 kips

Entrepiso:

Carga Muerta, WRD =2.4 kip/ft Carga Viva, WRL =4.0 kip/ft Carga de Viento, WR =20 kips

Las combinaciones de las solicitaciones debido a que están en ASD deberán ser

multiplicadas por 1.6 (sin incluir las cargas hipotéticas N) y después serán divididas por

1.6.

Comb1 = 1.6(D) + N Comb2 = 1.6(D + L) + N Comb3 = 1.6(D + Lr) + N Comb4 = 1.6(D + 0.75L + 0.75Lr) + N Comb5 = 1.6(D + W) Comb6 = 1.6(D + 0.75W + 0.75L + 0.75Lr) Comb7 = 1.6(0.6D + W)

A continuación se presentan los resultados obtenidos:

Momentos Actuantes en Vigas Mr, kip-in

Resultados AISC DG 28, Tabla 3-4

Resultados SAP2000

Combinación Techo Piso Techo Piso

Comb1 2580 6120 2582.9 6117.7

Comb2 2580 15700 2582.9 15717.7

Comb3 5470 6120 5462.9 6117.7

Comb4 4750 13300 4742.9 13317.7

Comb5 2600 6150 2582.9 6117.7

Comb6 4770 13400 4742.9 13317.7

Comb7 1560 3690 1549.8 3670.6

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Momentos Actuantes Combinación Comb1

Carga Axial en Columnas Pr, kips

Resultados AISC DG 28, Tabla 3-5

Resultados SAP2000

Combinación Techo Piso Techo Piso

Comb1 43.9 148 44.7 148.9

Comb2 43.9 309 44.9 310.2

Comb3 92.3 197 93.0 198.1

Comb4 80.4 306 80.4 303.8

Comb5 49.0 169 49.9 169.4

Comb6 84.9 321 84.9 321.7

Comb7 31.4 109 32.0 109.6

Carga Axial Combinación Comb1

Como se puede apreciar en las tablas de resultados, la diferencia entre lo obtenido

mediante el programa de cálculo SAP2000 y lo presentado en AISC DG 23 es mínimo, lo

cual demuestra la fiabilidad del programa al utilizar este método de análisis.