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MEMORIA DE CALCULO ESTRUCTURAL

PROYECTO: PLANTA INDUSTRIAL Y OFICINAS ADMINISTRATIVAS

DEPARTAMENTO: LIMA PROVINCIA: LIMA DISTRITO: VILLA EL SALVADOR

PROPIETARIO: LLAVES PERUANAS S.A.C. CONSULTOR : ING. .................................... C.I.P. .............

ABRIL - 2012

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CONTENIDO

1. GENERALIDADES

- Objetivo

- Descripción de la estructura a instalar

- Normatividad

2. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN

- Análisis de Desplazamiento

- Verificación de esfuerzos

3. CARACTERÍSTICAS DE LA ESTRUCTURA

- Característica de los materiales.

- Resumen del tipo de refuerzo

4. ESTADOS DE CARGAS

- Cargas por peso propio

- Cargas Vivas

- Cargas de Viento

5. ANALISIS Y DISEÑO DE VIGUETA METALICA

5.1. Introducción de datos al SAP

5.2. Analisis

6. ANALISIS Y DISEÑO DE ARCOS METALICOS

6.1 Datos generales de la Estructura

6.2 Diseño de Arco Metalico AM-01

6.2.1 Predimensionamiento

6.2.2 Estados de carga

6.2.3 Metrados de Carga

6.2.4 Combinaciones de Carga

6.2.5 Analisis

6.2.6 Diseño de Elementos de acero

Diseño de elementos en compresión

Diseño de elementos en tracción

6.3 Diseño de Arco Metálico AM-01

6.3.1 Predimensionamiento

6.3.2 Estados de carga

6.3.3 Metrados de Carga

6.3.4 Combinaciones de Carga

6.3.5 Analisis

6.3.6 Diseño de Elementos de acero

Diseño de elementos en compresión

Diseño de elementos en tracción

7. DISEÑO DE CIMENTACION

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1. GENERALIDADES Objetivo: La finalidad del presente documento es realizar los cálculos justificativos del diseño estructural de las Estructuras Metalicaas: ARCO y VIGUETA de la COBERTURA. Descripción de la Estructura: La estructura a calcular es una vigueta metalica de 10.1413m de luz, 0.50m de peralte, 0.20m de ancho. NORMATIVIDAD

Se considera en la VERIFICACION ESTRUCTURAL la normatividad:

o RNE 2009, Capítulo E020 Cargas. o RNE 2009, Capítulo E090 ACERO

2. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN

Análisis de desplazamientos: Se verificará los desplazamientos obtenidos en el programa SAP2000 V15.01 tomando como referencia los establecidos en la Norma correspondiente. Verificación de esfuerzos: Entre los parámetros que intervienen en la VERIFICACIÓN ESTRUCTURAL se encuentran la resistencia al corte, flexión, carga axial en los perfiles de la cobertura.

Se ha considerado para su diseño cargas propias, cargas vivas, cargas de viento.

3. CARACTERÍSTICAS DE LA ESTRUCTURA

Características de los materiales:

o Resistencia mecánica del concreto f’c = 210 Kg/cm2 o Módulo de Elasticidad del concreto E = 2173700.0 Kg/cm2 o Resistencia a la fluencia del acero grado 60, fy = 4200 Kg/cm2 o Perfiles Laminados, ASTM A36, Fy= 36 KSI

Elementos de Acero:

Vigueta de L1”x1”x3/16”, tejido de Ø1/2”, brida inferior Ø5/8”

4. ESTADOS DE CARGAS

Cargas por peso propio: Son cargas provenientes del peso de los materiales, luminarias, instalaciones, etc.

Cargas vivas: Cargas que provienen de los pesos no permanentes en la estructura, y de montaje.

Cargas producidas por viento: Análisis de las cargas producidas por la acción de ráfagas de viento sobre la estructura metálica.

P=Cq x Cr x q (Kg/m2)

Donde:

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P = Presión del viento Cp= Coeficiente de presión Cr= coeficiente de ráfaga q= presión dinámica

Cp= Cpe - Cpi q= 0.005 v2 (kg/m2)

j A B C D E F

0° 0.9 -0.5 -0.7 -0.7 * -0.7

90° -0.1 -0.7 0.9 -0.5 -1 -1

q 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Cpe -1 -0.8 -0.4 0 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

* Coef. Presión Cpe para la cubierta de barlovento E

j=0 j=90 n

±0.3 ±0.4 0%

0.8 -0.5

-0.5 -0.5

-0.5

-0.5 -0.5

n= porcentaje de abertura en el muro

>30%

Coeficiente de Presión interior: Cpi

Abertura uniformemente distribuidas

Abertura predominantes en el lado A

Abertura predominantes en el lado B

Abertura predominantes en el lado C

Abertura predominantes en el lado D

E

F+

Coeficiente de presión exterior Cpe

A

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Resumen de Cargas:

oCargas Muertas (WD):

Peso propio de concreto armado = 2400 Kg/m3 Cobertura = 5 kg/m2.

Sistema de Luminarias cenital = 1 Kg.

oCargas Vivas (WL): Sobrecarga de cobertura = 30 Kg/m2

oCargas de Viento (W):

Se toma de referencia la Norma E.020 y ASCE 7-98.

5.ANALISIS Y DISEÑO DE VIGUETA METALICA

5.1.Introducción Gráfica de Cargas al SAP2000:

Debido a que el programa SAP2000 hace la distribución automática de las cargas muertas de perfiles, se introdujeron las cargas vivas por metro cuadrado sobre la cobertura. Se aprecia en las siguientes figuras las cargas sobre la cobertura.

Carga Muerta 5 kg/m2 (0.85 Kg por Nudo de vigueta)

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Carga Viva Distribuida de Cobertura 0.030Tn/m2 (4.5 Kg por nudo de Vigueta)

Carga de Viento para una velocidad de 65 kmph 4Kg por Nudo en barlovento 6Kg por Nudo en sotavento

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5.2.Analisis

De acuerdo al estudio realizado, se observaron algunos puntos críticos en la estructura, los cuales serán analizados en esta sección para determinar que se cumpla con lo exigido en el Reglamento Nacional de Edificaciones. Geometría de la Vigueta 1

Modelo Estructural

5.3.Introducción de datos al SAP2000

Combinaciones de Cargas Empleadas:

Las combinaciones de cargas usadas para encontrar la envolvente de esfuerzos sobre los elementos de la estructura son las siguientes:

COMB1 : 1.4 D COMB2 : 1.25 D +1.60 L COMB3, COMB4 : 1.25 D + 1.60 L ± 0.8W COMB5, COMB6 : 1.25 D + 0.5 L ± 1.3W COMB7, COMB8 : 0.9D ± 1.3W Donde: D: Carga permanente. L: Carga Viva. W: Viento.

5.4.Verificación de Estructuras Metálicas

CARACTERISTICAS DE MATERIALES Las propiedades mínimas para los materiales considerados en este estudio son los siguientes:

Acero Estructural

Perfiles Laminados, ASTM A36 Fy= 36 kip

CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO

La selección de los elementos se hizo considerando el método de Diseño LRFD considerado en AISC 2005, Manual of Steel Construction Allowable Stress Design. American Institute of Steel Construction.

Para el cálculo estructural con la geometría en 3D de la planta, se utilizó el software SAP2000.

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Reporte L1”x1”x3/16”: Se presenta el reporte del elemento más esforzado.

El elemento es adecuado tiene un ratio de 0.874

1Ø5/8” 1Ø5/8” 1Ø5/8”

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Reporte tejido varilla lisa de Ø1/2”

El elemento es adecuado tiene un ratio de 0.482

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Reporte brida inferior varilla lisa de Ø5/8”

El elemento es adecuado tiene un ratio de 0.547

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S/C = 0.025 Kg/cm²

gs = 0.0019 Kg/cm³

gc = 0.0024 Kg/cm³

85 c

m45 c

m

35 c

m

7. DISEÑO DE CIMENTACION DE CºAº 7.1 PARAMETROS DE DIMENCIONAMIENTO DE CIMENTACION

TERRENO: γS = 2,000 kg/m3 Coef. Balasto: Ks = 4.00 kg/cm3

σADM= 2.00 kg/cm2 ɗADM= 2.50 cm

CARGA MUERTA: WD = (γS)*(h) = (2,000 kg/m3)*(0.25m) = 500.00 kg/m2

CARGA VIVA: El valor de Carga Viva empleada es de 200 kg/m2 (Viviendas) y 400 kg/m2 (escaleras, corredores) (según Ítem I).

Se determinan las dimensiones mínimas de cada zapata y cimiento que no excedan el asentamiento y la resistencia admisible del terreno (“qadm”)

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CONFIGURACION EN PLANTA Y ELEVACION:

Program Name Versión ProgLevel

SAFE Nonlinear 12.3.1 Advanced

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→ Estado de Carga Muerta “D”: cargas transmitidas por la Súper-estructura

(importación ETABS a SAFE)

→ Estado de Carga Muerta “D”: cargas aplicadas sobre el terreno

→ Estado de Carga Viva. “L”: cargas aplicadas sobre el terreno

→ Estado de Carga Viva “L”: cargas trasmitidas por la Súper-estructura

(importación ETABS a SAFE)

ESTADO DE CARGA MUERTA:

ESTADO DE CARGA VIVA:

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→ Estado de Carga de Sismo “E – dirección X”

(Máxima respuesta del Análisis Dinámico): cargas trasmitidas por la Súper-estructura (Importación ETABS a SAFE)

→ Estado de Carga de Sismo “E – dirección Y”

(Máxima respuesta del Análisis Dinámico): cargas trasmitidas por la Súper-estructura (Importación ETABS a SAFE)

ESTADOS DE CARGA DE SISMO:

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→ Diagrama de Presiones en el Terreno, bajo estado de Cargas “en Servicio sin considerar Sismo”(en kg/cm2)

→ σMAX= 1.10 kg/cm2

→ Diagrama de Presiones en el Terreno, bajo estado de Cargas “en Servicio considerando Sismo”(en kg/cm2)

→ σMAX = 1.3*Qadm = 1.43 kg/cm2

7.2 VERIFICACION DE ESFUERZO Y ASENTAMIENTO DEL TERRENO:

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→ Diagrama de Asentamientos en el

terreno, bajo estado de Cargas “en Servicio considerando Sismo” (cm).

→ ɗMAX= 0.605 cm

Estas dimensiones de la Cimentación cumplen con los límites dados por el E.M.S.:

→ σADM= 1.10 kg/cm2

→ ɗADM= 2.51 cm

→ Diagrama de

Asentamientos en el terreno, bajo estado de Cargas “en Servicio sin considerar Sismo” (cm).

→ ɗMAX= 0.555 cm

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→ Nota: La distribución

del refuerzo determinada por el software es referencia.

La distribución más

óptima y definitiva es la indicada en los respectivos Planos del proyecto.

→ Se observa que no

requiere refuerzo por corte en ambos sentidos.

. 7.3 DISEÑO DE REFUERZO DE ZAPATAS. Diseño de refuerzo longitudinal en zapatas y cimientos corridos.