Pequeño proyecto en acero

Contenido I. Descripcin del proyecto ............................................................................................................. 2

II. Clasificacin de la estructura ...................................................................................................... 2

III. Calidad de los materiales ........................................................................................................ 3

IV. Cargas aplicadas al modelo ..................................................................................................... 3

V. Combinacin de cargas a utilizar ............................................................................................... 12

VI. Modelos en sap ..................................................................................................................... 13

VII. Representacin de las cargas ................................................................................................ 15

VIII. Resultados ............................................................................................................................. 17

IX. Conclusin ............................................................................................................................. 24

I. Descripcin del proyecto En el documento siguiente, se presenta la memoria de clculo del proyecto Instituto ubicado en

la ciudad de San Juan del Sur, Rivas, con un rea aproximada de ciento cincuenta metros cuadrados,

distribuida en dos plantas.

La estructura est elaborada con el sistema de columnas y vigas de acero, formando marcos de

diafragma rgido en dos direcciones. La estructura de techo es de vigas de acero, cubiertas por

concreto, ms un impermeabilizante de asfalto.

La estructura se analizar como marco de diafragma rgido rgido de acuerdo al RNC-2007.

Alcances

Analizar y disear una edificacin de dos pisos, utilizando solamente secciones W , seccionando por

prueba y error mediante el programa SAP 2000 V 15.0.0, utilizando como criterios de diseo los que

presenta el AISC 2005 (Mtodo esttico equivalente).

No se tomaron en consideracin, ni se disearon uniones y ni cimentaciones.

II. Clasificacin de la estructura Segn el Reglamento Nacional de la Construccin RNC-2007

Por su importancia: Escuela, Grupo A, Ttulo II, Cap. II, Arto. 20, inc. a Por su ubicacin: San Juan del Sur, Rivas, Zona C, Ttulo II, Cap. III, Art. 24, fig. 2, mapa de isoaceleraciones, anexo C a0= 0.32 Efectos locales del suelo (factores de amplificacin): Tipo II, Zona C, Ttulo II, Cap. III, Arto. 25, Tabla 2 S = 1.5 Factor por sobrerresistencia: Ttulo II, Cap. II, Arto.22 = 2 Factor de Reduccin por ductilidad: Ttulo II,Cap.II, Arto.25, inc. b Q=3 Por sus caractersticas regulares: Regular, Ttulo II, Cap II, Arto 23 y 21 inc. e Q= 1 (verificarlo) Coeficiente Ssmico: Ttulo, Cap. III, Arto. 24.

C= 0.70

III. Calidad de los materiales Concreto: fc= 210.0 Kg/cm2

Acero de refuerzo: fy = 2800 Kg/cm2 ( 3,000 lbs/plg)

Acero Estructural A992 : fy = 2310 Kg/cm2 ( 50,000 lbs/plg)

Peso del concreto: 2400 Kg/m3 (150 lbs/pie).

Losa de techo: espesor = 0.125 m

Losa de entrepiso: espesor = 0.15 m

Peso volumtrico del acero = 7,850 Kg/m (490 lbs/pie).

Mdulo de elasticidad Es= 2,000,000 Kg/cm2 (29,000 Ksi).

IV. Cargas aplicadas al modelo MEMORIA DE CALCULO ESTRUCTURAL

ESCUELA EN SAN JUAN DEL SUR

CARGAS APLICADAS AL MODELO.

NIVEL DE TECHO

- Carga Muerta.

Peso de losa de techo : 300. kg/m

Cielo falso de fibro- cemento de 6 mm con perfiles de alumunio 7.00

kg/m

Luminaria mas acceorios : 3.00 kg/m

Impermeabilizante, 3 capas de asfalto : 35.0 kg/m

Ductos de AA: 15.0 kg/m

CM = 360 kg/m

- Carga Viva . (Art. 10, tabla 1 RNC-07)

CVM= 100.00 kg/m

CVR= 40 kg/m

- Carga viva. (CV):

CV = 100 kg/m * Ancho Trib. Unidades: kg/m

No. Elem. Ancho T. CV USAR

1 0.625 62.50 63.00

2 1.250 125.00 125.00

3 1.250 125.00 125.00

4 1.250 125.00 125.00

5 1.250 125.00 125.00

6 1.250 125.00 125.00

7 1.250 125.00 125.00

8 1.250 125.00 125.00

9 1.250 125.00 125.00

10 0.625 62.50 63.00

CARGAS APLICADAS AL MODELO.

Losa de entrepiso

- Carga Muerta.

Peso de losa de techo : 360.00 kg/m

Cielo falso de fibro cemento de 6 mm con perfiles de alumunio

7.00 kg/m

Luminaria mas acceorios : 3.00 kg/m

Tuberias de aguas negras y agua potable

5.00 kg/m

Ductos de AA: 15.00 kg/m

Ladrillo de cermica 30.00 kg/m

CM = 420.000 kg/m

- Carga Viva (Art. 10 Inc.a RNC-07)

CVM = 200.00 kg/m

CVR = 250.00 kg/m

- Carga muerta. (CM):

CM = 420 kg/m * Ancho Trib. Unidades: kg/m

No. Elem. Ancho T. CM USAR

1 0.625 262.50 263.00

2 1.250 525.00 525.00

3 1.250 525.00 525.00

4 1.250 525.00 525.00

5 1.250 525.00 525.00

6 1.250 525.00 525.00

7 1.250 525.00 525.00

8 1.25 525.00 525.00

9 1.25 525.00 525.00

10 0.625 262.50 263.00 CARGA MUERTA APLICADA A ESTRUCTURA DE ENTREPISO.

CARGA VIVA APLICADA A ESTRUCTURA DE ENTREPISO.

- Carga viva. (CV):

CV = 200 kg/m * Ancho Trib. Unidades: kg/m

No. Elem. Ancho T. CV USAR

1 0.625 125.00 125.00

2 1.250 250.00 250.00 3 1.250 250.00 250.00

4 1.250 250.00 250.00

5 1.250 250.00 250.00

6 1.250 250.00 250.00

7 1.250 250.00 250.00

8 1.250 250.00 250.00

9 1.250 250.00 250.00

10 0.625 125.00 125.00

Carga muerta de las paredes hacia las columnas

Columnas piso 1

Carga muerta (kg/m2) 315

Ventanas de paleta de vdrio con estructura de aluminio 20

Repello 1 cm espesor ambas caras 40

Bloque slido de barro 5.8 cmx29.8 cmx15.2 cm 255

Columnas piso 2

Carga muerta (kg/m2) 170

Ventanas de paleta de vidrio con estructura de aluminio 20

Paneles de doble electromalla de acero con ncleo de poroplast. 150

CALCULO DE CARGAS DE VIENTO.

Pz = 0.0479 Cp * VD kg/m

Pz: Presin ejercida por el flujo de aire en una construccin.

Cp: Coeficiente de presin local. VD: Velocidad de diseo.

Determinacin de la velocidad de diseo.

VD = FTR * F * VR m/s

FTR: Factor correctivo por topografa y rugosidad del terreno.

F Factor que toma en cuenta la variacin de la velocidad con la altura. VR: Velocidad regional.

Clculo de la velocidad regional. VR

Grupo A

Zona 2

Periodo de retorno = 200 aos

VR Tabla 5 (RNC-07) = 60 m/s

Clculo del factor correctivo por topografa y rugosidad. FRT

Tipo de terreno : R1

Tipo de topografa : T3

FTR = 1

Clculo del factor de variacin con la altura. F

Altura del edificio. z = 6.00 m

Para;

z = 6.00m 10m; F = 1 Gobierna

10m z = 6m ; F= ( z / 10 ) = 0.6

z = 6m ; F= ( / 10 ) = 1.37

Por tanto F = 1

Por lo tanto, velocidad de diseo. VD = 60 m/s

Determinacin de los coeficientes de presin local:

Cp

Pared de barlovento 0.8

Pared de sotavento -0.4

Techos planos -0.8

Paredes laterales -0.8

Techos inclinados, lado de sotavento -0.7

Techos inclinados, lado de barlovento** -0.8 < 0.04-1.6 < 1.8 -0.8

***Anlisis en direccin X***

Cubierta de techo con aristas y cumbreras normales a la accin del viento se tomaran los siguientes factores de empuje en la superficie de Barlovento y Sotavento.

Cubierta de barlovento.

Cp = -0.8

Pz = 0.0479 * -0.8 * 60^2 = -137.95 kg/m2

Carga de viento colocada en los elementos resistentes de la estructura de techo

No. Elem. Ancho T. mt P kg/mt P kg/mt

1 0.625 -137.95 -87.00

2 1.250 -137.95 -173.00

3 1.250 -137.95 -173.00

4 1.250 -137.95 -173.00

5 1.250 -137.95 -173.00

6 1.250 -137.95 -173.00

7 1.250 -137.95 -173.00

8 1.250 -137.95 -173.00

9 1.250 -137.95 -173.00

10 0.625 -137.95 -87.00

toda su longitud

toda su longitud

toda su longitud

toda su longitud

toda su longitud

toda su longitud

Localizacion

toda su longitud

toda su longitud

toda su longitud

toda su longitud

Paredes de barlovento

Carga de viento de barlovento en pared

Cp = 0.8

Pz = 0.0479 * 0.8 * 60^2 = 137.95 kg/m2

No. Elem. Ancho T. mt P kg/mt P kg/mt Localizacion

1 1.250 137.95 173.00 toda su longitud

2 2.500 137.95 345.00 toda su longitud

3 2.500 137.95 345.00 toda su longitud

4 2.500 137.95 345.00 toda su longitud

5 1.250 137.95 173.00 toda su longitud

Paredes de sotavento.

Carga de viento de sotavento en pared

Cp = -0.4

Pz = 0.0479 * -0.4 * 60^2 = -68.98 kg/m2

No. Elem. Ancho T. mt P kg/mt P kg/mt Localizacion

1 1.250 -68.98 -87.00 toda su longitud

2 2.500 -68.98 -173.00 toda su longitud

3 2.500 -68.98 -173.00 toda su longitud

4 2.500 -68.98 -173.00 toda su longitud

5 1.250 -68.98 -87.00 toda su longitud

***Anlisis en direccin Y***

Cubierta de techo con aristas y cumbreras paralelas a la accin del viento se tomaran los siguientes factores de empuje en la superficie de Barlovento igual para Sotavento.

Cubierta de barlovento

Cp = -0.8

Pz =0.0479 * -0.8 * 60^2 = -137.95 kg/m2 Paredes de barlovento Carga de viento de barlovento en pared.

Cp = 0.8

Pz = 0.0479 * 0.8 * 60^2 = 137.95 kg/m2

Paredes de sotavento

Carga de viento de barlovento en pared.

Cp = -0.4

Pz = 0.0479 * -0.4 * 60^2 = -68.98 kg/m2

ANALISIS SISMICO.

Clasificacin Ssmica :

RNC-07

Por su destino. Art.20 : Grupo A

Por su ubicacin. Art.24, fig-3 : Zona C

1.5 * a0 = 0.48

Efectos locales del suelo. Art.25 :

RNC-07

Caractersticas del suelo. Tabla 2 : Tipo II

S = 1.5

Factor por sobrerresistencia. Art.22 : = 2

Por sus caractersticas estructural. Art.21 : Q = 3

Diafragma a nivel de techo o entrepiso :

Coeficiente ssmico. Art.24, ec-3

c = 1.5 * ( 2.7 * 0.48 ) / ( 3 * 2 ) ( 1.5 * 0.48 )

0.324 < 0.720 No cumple

C = 0.72 Gobierna!

Coeficiente sismico. Art.31, inc. b ec-8

C = S * ao = 0.720

Evaluacin de la fuerza ssmica. Art. 26 S = C * (Wtotal + CVR)

CARGA SISMICA EN NIVEL DE TECHO. (EN DIRECCION X y Y):

Total de carga muerta: 360.00 kg/m

Carga viva reducida: 40.00 kg/m

( RNC-07 )

Sx,y = ( 360 + 40 )

Sx,y = 400 kg/m

La carga ssmica de techo ser colocada distribuida en los elementos resistentes del sistema de techo segn el ancho tributario de estos.

- Carga ssmica. (CSx,y):

CSx,y = 400 kg/m * Ancho Trib. Unidades: kg/m

No. Elem. Ancho T. CSx,y USAR

1 0.625 250.00 250.00

2 1.250 500.00 500.00

3 1.250 500.00 500.00

4 1.250 500.00 500.00

5 1.250 500.00 500.00

6 1.250 500.00 500.00

7 1.250 500.00 500.00

8 1.250 500.00 500.00

9 1.250 500.00 500.00

10 0.625 250.00 250.00

Las fuerzas ssmicas anteriormente calculadas sern colocadas en el modelo de SAP2000 en las

dos direcciones ortogonales principales. El sismo por peso propio de la estructura ser calculado

y colocado por el programa de anlisis y diseo estructural SAP-2000 incluyndole solamente el

coeficiente ssmico.

CARGA SISMICA EN NIVEL DE ENTREPISO. (EN DIRECCION X y Y):



( RNC-07 )

Sx,y = ( 420 + 250 )

Sx,y = 670 kg/m

La carga ssmica de techo ser colocada distribuida en los elementos resistentes del sistema de techo segn el ancho tributario de estos.

- Carga ssmica. (CSx,y):



1 0.625 418.75 419.00

2 1.250 837.50 838.00

3 1.250 837.50 838.00

4 1.250 837.50 838.00

5 1.250 837.50 838.00

6 1.250 837.50 838.00

7 1.250 837.50 838.00

8 1.250 837.50 838.00

9 1.250 837.50 838.00

10 0.625 418.75 419.00

CARGA SISMICA EN EL PRIMER PISO. (EN DIRECCION X y Y):



( RNC-07 )

Sx,y = ( 315 + 0 )

Sx,y = 315 kg/m

La carga sismica de techo ser colocada distribuida en los elementos resistentes del sistema de techo segn el ancho tributario de estos.

- Carga sismica. (CSx,y):



1 1.25 393.75 394.00

2 2.5 787.50 788.00

3 2.5 787.50 788.00

4 2.5 787.50 788.00

5 1.25 393.75 394.00

CARGA SISMICA EN EL SEGUNDO PISO. (EN DIRECCION X y Y):



( RNC-07 )

Sx,y = ( 170 + 0 )

Sx,y = 170 kg/m

La carga sismica de techo ser colocada distribuida en los elementos resistentes del sistema

de techo segn el ancho tributario de estos.

- Carga sismica. (CSx,y):



1 1.25 212.50 213.00

2 2.5 425.00 425.00

3 2.5 425.00 425.00

4 2.5 425.00 425.00

5 1.25 212.50 213.00

V. Combinacin de cargas a utilizar COMBINACIONES DE CARGA DEL RNC-07 A UTILIZAR EN SAP2000:

Diseo por mtodo elstico. Diseo por mtodo resistencia ltima.

ELAST-1 CM + CV ULT-1 1.4CM

ELAST-2 CM + 0.7Sx + 0.21Sy ULT-2 1.2CM + 1.6CV

ELAST-3 CM + 0.7Sy + 0.21Sx ULT-3 1.2CM + 1.6Vx + CV

ELAST-4 CM - 0.7Sx - 0.21Sy ULT-4 1.2CM + 1.6Vy + CV

ELAST-5 CM - 0.7Sy - 0.21Sx ULT-5 1.2CM + CV + Sx + 0.3Sy

ELAST-6 CM + Vx ULT-6 1.2CM + CV + Sy + 0.3Sx

ELAST-7 CM + Vy ULT-7 1.2CM + CV - Sx - 0.3Sy

ELAST-8 0.6CM + 0.7Sx + 0.21Sy ULT-8 1.2CM + CV - Sy - 0.3Sx

ELAST-9 0.6CM + 0.7Sy + 0.21Sx ULT-9

ELAST-10 0.6CM - 0.7Sx - 0.21Sy ULT-10 0.9CM + 1.6Vy

ELAST-11 0.6CM - 0.7Sy - 0.21Sx ULT-11 0.90CM + Sx + 0.3Sy

ELAST-12 0.60CM + Vx ULT-12 0.90CM + Sy + 0.3Sx

ELAST-13 0.60CM + Vy ULT-13 0.90CM - Sx - 0.3Sy

ULT-14 0.90CM - Sy - 0.3Sx

CM: Carga muerta.

CV: Carga Viva.

Sx: Sismo en direccin X

Sy: Sismo en direccin Y

Vx: Viento en direccin X

Vy: Viento en direccin Y

VI. Modelos en sap

VISTA EN 3D DEL MODELO CREADO EN SAP 2000 V 15

VISTA PLANO XY DEL MODELO

VISTA PLANO YX DEL MODELO

VISTA PLANO ZY DEL MODELO

VII. Representacin de las cargas CARGAS MUERTAS

CARGAS VIVAS

CARGAS VIENTO Vx

CARGAS SISMO Sx

VIII. Resultados El proceso de anlisis se hizo mediante el autolist, seleccionando todos los perfiles W del AISC 2005,

y que el programa definiera las secciones ms optimas, luego mediante los perfiles propuestos, por

SAP 2000, se fueron asignando secciones iguales tanto en columnas como en vigas, mediante

prueba y error hasta que al analizar estas cumplieran el cdigo de la AISC 2005.

Resultando las siguientes secciones

SECCION Ix (in4) Iy (in4) Ry (in) Rx (in) A (in2) USO

W10X12 53.8 2.18 0.785 3.9 3.54 Vigas losa de techo

W12x87 740 241 3.07 5.38 25.6 Columnas del primer piso Y segundo piso

W10x22 118 11.4 1.33 4.27 6.49 Vigas entrepiso

PRESENTACION DEL MODELO CON LAS SECCIONES PROPUESTAS

PLANO XZ

PLANO YZ

PLANO XY

TECHO

ENTREPISO

Analizando el diseo en SAP 2000

Donde tenemos una escala de colores, donde color rojo representa un fallo en la estructura de

acuerdo al cdigo del AISC 2005 , amarillo representa un punto crtico en la estructura, verde pasa

satisfactoriamente todas las normas de diseo y celeste que puede llegar al punto del sobrediseo.

Al correr el programa con las secciones propuestas anteriormente para las diferentes

combinaciones de cagas propuestas anteriormente la ms crtica result para la combinacin ULT-

14

Las vigas en color rojo, como las que mayor cortante soportan (-6768.20 kg), y mayor deflexin

presentan 0.26 cm, no obstante este es menor al mximo permisible 1.00 cm.

Las columnas cumplen satisfactoriamente todas las condiciones del AISC 2005 siendo su axial

mxima (-16 244.17 kg)

DESSPLAZAMIENTO LATERAL

Donde el desplazamiento lateral resulto (DRIFT) de 2.37 cm (0.0237 m), para la losa de techo.

Donde el desplazamiento lateral resulto (DRIFT) de 1.24 cm (0.0124 m), para la losa de entrepiso.

IX. Conclusin En conclusin cumple satisfactoriamente todo el cdigo de la AISC 2005 que se emplea en el

programa SAP 2000 V 15.0.0.

Las secciones resultan finalmente:

SECCION Ix (in4) Iy (in4) Ry (in) Rx (in) A (in2) USO

W10X12 53.8 2.18 0.785 3.9 3.54 Vigas losa de techo

W12x87 740 241 3.07 5.38 25.6 Columnas del primer piso Y segundo piso

W10x22 118 11.4 1.33 4.27 6.49 Vigas entrepiso

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