Memoria de Calculo Espectacular

7/24/2019 Memoria de Calculo Espectacular

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Contenido

1. Descripción del Proyecto....................................................................................2

2. Ingeniería del Viento...........................................................................................2

2.1. Análisis de la Estructura..............................................................................2

2.1.1. Velocidad de Diseño................................................................................4

2.1.2. Presión de Diseño....................................................................................8

2.1. álculo Diná!ico de la Estructura..............................................................2

2.2.1. álculo de la "uer#a E$ui%alente del &etrero..........................................4

2.2.2. álculo de la "uer#a E$ui%alente de la olu!na....................................8

'. Análisis y Diseño Estructural del Espectacular...................................................(



1. Descripción del Proyecto.

)e proyecta un espectacular *or!ado por ' colu!nas IP+ de 1,2 !! - 18 g/!de 0., ! de altura 3astidor y arrostra!iento para resistir el espectacular *or!ado

por ángulos &I 2-1/4 un acero A5'6 con es*uer#o de *luencia f y=2530 kg /cm2.

2. Ingeniería de Viento.

Para el Diseño por Viento es necesario to!ar en cuenta el 7ipo de Análisis yDiseño Estructural dependiendo de la acción del %iento $ue acte en la estructurala Velocidad +egional donde será construida la clasi*icación segn sui!portancia el tie!po de retorno $ue tendrá co!o duración así co!o los *actorespara la Velocidad y Presión de Diseño.

2.1. Análisis de la Estructura.

2.1.1. Velocidad Diseño.

9ediante el 9anual de Diseño Por Viento de la o!isión "ederal de Electricidad:"E; se deter!inaron los %alores para el cálculo de la acción del %iento en laestructura a diseñar.



&a #ona donde será construida la estructura es en la región de oat#acoalcosVeracru# el cual tiene para un retorno de 1 años una Velocidad +egional de1'4 !/<r siendo una construcción con un ni%el de i!portancia =rupo >:Estructuras para las $ue se reco!ienda un grado de seguridad !oderado.; y laategoría del 7erreno respecto a su +ugosidad del 7ipo ' calcula!os laVelocidad y Presión de Diseño?

1) álculo de la Velocidad De Diseño.

V D= F T ∗ F RZ ∗V R

En donde?

F T @ "actor de 7opogra*ía

F RZ @ "actor de e-posición local.

V R @ Velocidad +egional

7ene!os?

V D=1.00∗0.881∗134=¿

V D = 11.!" #$%&r.



2.1.2. Presión Diseño.

Al o3tener la %elocidad de diseño se procede a calcular la presión?

QZ =0.0048∗G∗V D2

En donde?

QZ @ Presión de Diná!ica >ase a una altura so3re el ni%el del terreno.

= @ "actor de corrección por te!peratura y altura con respecto del ni%el del !ar.

El %alor de = lo o3tene!os de la siguiente e-presión?

G=0.392 Ω

273+ɽ

B @ Presión 3aro!Ctrica en !! de g.

@ 7e!peratura a!3iental en .ɽ

7ene!os $ue?

G=0.392∗760

273+26 =¿

G=0.996

Por lo tanto?

QZ =0.0048∗0.996∗118.052

QZ =66.62kg /m

2

2.2. 'alculo diná$ico de la estructura.



Para el análisis y diseño se deter!inó las características del co!porta!iento de laestructura a los e*ectos diná!icos del %iento por lo $ue se considera unaconstrucción del 7ipo 2 el cual será un análisis diná!ico a causa de lastur3ulencias del %iento.

2.2.1. 'alculo de la (uera E*ui+alente so,re el -etrero.

A) Viento For!al al Plano del Espectacular.

uando las relaciones 3/< @ 0.,/4., @ 1.60 y </ @ 4.,/0., @ .6 se o3tiene elcoe*iciente de presión neta so3re el letrero?

)e usa la siguiente *or!ula?

C pm=1.3+0.5(0.3+ log10( b

h ))(0.8−( h

H ))=¿

C pm=1.3+0.5 (0.3+ log10 (1.67 ) ) (0.8−(0.60 ) )=1.35

• Presión de Diseño.

Por tanto la presión de Diseño es?

P z=(1.35∗66.62 )=89.94 kg /m2

• "actor de e-posición.

En el análisis diná!ico para calcular el *actor de e-posición F rz'

para terreno

de categoría ' se to!an los pará!etros de y ƃ=0.77 de la ta3la 4.4.1 del

!anual?



F rz' =0.702ƃ si # G 1

)e tiene $ue?

F rz' =0.702∗0.77=0.541

• Velocidad !edia.

on este %alor se calcula la %elocidad !edia actuante en el letrero?

V D= F T ∗ F rz

' ∗V R

3.6 =

1.0∗0.541∗134

3.6 =20.14 km/hr .

• "uer#a diná!ica e$ui%alente.

&a *uer#a diná!ica e$ui%alente se o3tiene para una altura so3re el ni%el delterreno :; en ! con la siguiente e-presión?

F eq ( z )= P z∗ Aexp∗ F AD

En donde?

PZ @ Presión de Diseño >ase.

Aexp @ Hrea e-puesta proyectada en un plano perpendicular a la dirección del

%iento.

F AD @ "actor de a!pli*icación diná!ica adi!ensional o3tenida para cada

estructura en particular.

1) "actor de A!pli*icación.

A continuación se calcula el *actor de a!pli*icación diná!ica?



F AD=1+2 K P∗ I V (Z S)√

2+ R2

1+7∗ I V (Z S)

En donde?

Z S @ Altura de re*erencia en !.

Z

(¿¿ S) I V ¿

@ ndice de 7ur3ulencia e%aluado a la altura de re*erencia Z S

adi!ensional.

2

@ "actor de +espuesta de "ondo adi!ensional.

R2

@ "actor de +espuesta de +esonancia adi!ensional.

K P @ "actor Pico adi!ensional.

5 ndice de 7ur3ulencia.

El índice de tur3ulencia representa el ni%el o intensidad de Csta en el *luJo del%iento el cual se de*ine?

Z S

10

¿¿

I V (Z S )=! ¿

Para ello se calcula el %alor de s?

Z "=(h1+h

2 )>Z m#$



Z "=(3.0+4.5

2 )=5.25 m>5.00 m

)e calcula el índice de tur3ulencia?

I V ( Z S )=0.29( 5.25

10 )−0.21

=0.332

5 "actor de +espuesta de "ondo.

2=

1

1+0.90( b+h

% ( Z S ) )0.63

=¿

Dónde?

< @ &a altura total de la estructura.

D @ Diá!etro pro!edio de la sección trans%ersal de la estructura.

&ongitud de escala de tur3ulencia.

)i la longitud de la escala de tur3ulencia a la altura de re*erencia s@,.2, ! %ale?

Z S

200¿¿

% ( Z S )=300¿

% ( Z S )=300( 5.25

200 )0.61

=32.57 m

on este %alor se calcula la respuesta de *ondo?

2 1

1+0.90( 7.5+4.5

32.57 )0.63=0.6756

2=0.6756



onsiderando $ue la *recuencia *unda!ental de la estructura es $1 &=19.87 Hz

el espectro de densidad de potencia del %iento es?

S % ( Z S (1 &)=

6.8

((1 &∗ % ( Z S )

V ) D ( Z S ) )(1+( 10.2∗(1 &∗ % ( Z S )V ) D (Z S ) ))

5/3=¿

S % ( Z S (1 &)=6.8( 19.87∗32.57

22.14∗5.25 )(1+( 10.2∗19.87∗32.57

22.14∗5.25 ))5 /3=

37.86

863.84=0.0438

onsiderando $ue $h=¿

$h=4.6∗h∗(1 &

V ) D ( Z S ) =

4.6∗4.5∗19.87

22.14∗5.25=3.538

&a *unción de ad!itancia aerodiná!ica para el !odo *unda!ental Rh será?

Rh=( 1$h )−(

12( $h )2 ) (1−e−2$h )=(

13.538 )−(

12 (3.538 )2 ) (1−e−2∗3.538 )=¿

Rh=0.2826−(0.040∗0.999 )=0.2426

K si?

$b=4.6∗b∗(1 &

V ) D (Z S ) =

4.6∗7.5∗19.87

22.14∗5.25=5.898

&a *unción de ad!itancia aerodiná!ica para el !odo *unda!ental $b será@

Rb=( 1$b )−( 1

2 ($b )2 ) (1−e−2$

h )=( 1

5.898 )−( 1

2 (5.898 )2 )(1−e−2∗5.898)=¿



Rb=0.1695−(0.0143∗0.999 )=0.1552

onsiderando $ue el per*il es de acero y sin recu3ri!iento la relación dea!ortigua!iento puede considerarse igual al de una c<i!enea de acero soldada y

sin recu3ri!iento co!o los otros %alores son nulos el %alor de la relación dea!ortigua!iento total sería

* +&=0.002, el *actor de respuesta de resonancia

R2

?

R2=

,

4 * +&

∗S % (Z S (1 &)∗ Rh ($h )∗ Rb ($b )=¿

R2=

,

4∗0.002∗(0.0438 )∗0.2426∗0.1552=0.6476

&a *recuencia de cruces por cero o tasa !edia de oscilaciones es?

-=(1 &∗√

R2

2+ R

2 .0.08 Hz

-=19.87∗√ 0.6476

0.6756+0.6476=13.90 Hz

on lo $ue el *actor pico es igual a?

K P=√ 2∈(-∗T )+ 0.6

√ 2∈(-∗T )3

K P=√ 2∈(13.90∗600)+ 0.6

√ 2∈(13.75∗600)=4.39. 3

Por lti!o el *actor de a!pli*icación diná!ica

F AD=1+2 K P∗ I V (Z S)√

2+ R2

1+7∗ I V (Z S) =¿

F AD=1+(2∗4.39 )∗0.332∗√ 0.6756+0.6476

1+7∗0.332 =1.31



on esto la *uer#a e$ui%alente so3re el anuncio %ale?

F eq ( z )= P z∗ Aexp∗ F AD=89.94∗7.5∗4.5∗1.31=3,976.47 kg

2.2.2. 'alculo de la (uera E*ui+alente so,re las 'olu$nas.

/) "uer#a de Viento so3re la colu!na.

onsiderando $ue la colu!na <asta la 3ase del letrero tiene una altura de '. !la %elocidad regional de diseño es?

V D= F T ∗ F rz∗V R=1.0∗0.881∗134=118.05km/hr=32.79 m/ "

)uponiendo $ue se trata de una super*icie lisa de acero al car3ón con una altura

pro!edio de la rugosidad de la super*icie de hr=0.03 mm y si se tiene $ue

hr /b=0.03 /101.6=0.000295>0.00002 se o3tiene el coe*iciente de arrastre

b∗V D=0.1016∗32.79=3.33m2/"<4m

2/" C /=2.2

Presión diná!ica 3ase?

QZ =66.62

kg/m

2

Presión de Diseño?

PZ =2.2∗66.62=146.56 kg /m2

&a *uer#a diná!ica e$ui%alente por !etro de altura es?

F eq ( z )= P z∗ Aexp∗ F AD=146.56∗0.1016∗1.31=19.51 kg /m

0. Análisis y Diseño Estructural del Espectacular.



A continuación se presentan los resultados o3tenidos del análisis y diseño de laestructura to!ando co!o 3ase al 9Ctodo del &+"D del cual se consideran laco!3inación de carga correspondiente.

L @ 1.2 D M 1.' N M 1. &

0.1. Análisis de 'argas.

Para el análisis de cargas se tiene el peso de la estructura y las cargas $ue actanen ella?

A; argas 9uertas

%#2x 1/4=4.75 kg /m∗43.10=204.73 kg

C04 & 8.04 kg /m=8.04 kg /m∗24=192.96 kg

IR8 & 31.20 kg /m=31.20 kg /m∗22.50=702 kg

C/rg/T1+/2=1099.33 kg=1.10 +1$

>; argas Accidentales :Viento;"uer#a E$ui%alente en el &etrero @ '.(06 7on

"uer#a E$ui%alente en la olu!na @ .1(, 7on/!

0.2. 'álculo del o$ento (leionante de Diseño.

A continuación se calcula los !o!entos "le-ionantes $ue interactan en la

estructura?1; 9o!ento "le-ionante arga Distri3uida en la colu!na?

3 1=

0.0195∗32

2=0.088 + −m∗1.3=0.1144 + −m

2; 9o!ento "le-ionante arga Actuante en el &etrero?



3 1=( (3.976∗1.3 )+(1.10∗1.2) )∗3.00=19.47 + −m

3=6.49 + −m

)e su!an los !o!entos !á-i!os?

3 T1+/2=(6.49+0.1144 )=6.6044 + −m

0.0. 'álculo del ódulo de 3ección re*uerida.

on el 9o!ento "le-ionante 9á-i!o se calcula el !ódulo de sección re$ueridapara los soportes de la estructura?

S &= 3 T1+/2

fb =

6.6044∗105

0.9∗2530 kg /c m2=290.05 c m

3

Para el diseño de los soportes se re$uiere un per*il con un !ódulo de secciónigual o !ayor al calculado por lo $ue se propone el siguiente I+?

Perf#2 IR=8mm&31.20 kg /m

A=39.70 c m2

I &=3134 c m4

S &=298 c m3

r &=8.9cm

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