Memoria de Calculo NAVE Industrial Metalica PDF

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Warning: TT: undefined function: 32 Warning: TT: undefined function: 32INFORME TECNICO ESTRUCTURALHoja: 1 de 20REVISION DE CÁLCULO ESTRUCTURALDEL TINGLADO METALICO,COLUMNAS Y ZAPATAS DE Ho. Ao.INFORME TECNICO ESTRUCTURALHoja: 2 de 20INDICE1. MEMORIA DESCRIPTIVA1. GENERALIDADES1. CONCEPCION GEOMETRIC...

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REVISION DE CÁLCULO ESTRUCTURAL DEL TINGLADO METALICO, COLUMNAS Y ZAPATAS DE Ho. Ao.

INDICE 1. MEMORIA DESCRIPTIVA 1.1. GENERALIDADES 1.2. CONCEPCION GEOMETRICA 1.3. CRITERIOS DE DISEÑO 2. DATOS GENERALES 2.1. MATERIALES 2.2. NORMAS UTILIZADAS 2.3. CARGAS DE DISEÑO 2.4. COMBINACIONES DE CARGA 2.5. METODO DE CALCULO 3. IDEALIZACION DEL TINGLADO METALICO 3.1. IDEALIZACIÓN DE LA ESTRUCTURA 3.2. CARGAS SOBRE LA ESTRUCTURA 3.2.1. PERM1 3.2.2. SOBRECARGA DE CUBIERTA (Lr) 3.2.3. CVIENTO X – X (MÁS DESFAVORABLE) 4. DISEÑO DEL TINGLADO METALICO 4.1. ESTRUCTURA METALICA 4.2. PEDESTAL DE Ho. Ao. (45x90 cm) 4.3. ZAPATAS DE Ho. Ao. 5. DEFORMACION MAXIMA ADMISIBLE 6. RESULTADOS DEL ANÁLISIS REALIZADO 7. DETALLES ESTRUCTURALES (PLANOS AUTOCAD)

1. MEMORIA DESCRIPTIVA 1.1 Generalidades La presente revisión estructural al tinglado presentado por el contratante, describe los criterios, métodos y materiales empleados en el dimensionamiento de la estructura Tinglado Metálico. El proyecto estructural se desarrolla de acuerdo a las normas vigentes, a la ordenanza general de construcciones y a las especificaciones del contratante. 1.2 Concepción Geométrica La obra en cuestión consiste en la construcción de una estructura de acero y hormigón armado formada por vigas y columnas metálicas. Las fundaciones será mediante fundaciones superficiales directas, (zapatas de hormigón armado) diseñadas según la mejor opción para las columnas que llegan al terreno de fundación. Todo lo mencionado se muestra en planos de ingeniera adjuntos. 1.3 Criterios de diseño La estructura será revisada en el programa Autodesk Robot Structural Analisys Professional 2016, la cual considero la estructura en su totalidad representando los elementos de Vigas Metálicas y elementos de hormigón como pedestal y muro. 2. Datos Generales 2.1 Materiales o Acero A36 (36000.00 Lb/pulgˆ2).- Para barra metálica lisa, placas de unión y placas base Elasticidad: Módu lo de Young, E = 2,040,000 kg/cm2 Coeficiente de Poisson, v = 0.3 Coeficiente de Kirchhoff, G = 825970.13 kg/cm2 Densidad (Peso específico) = 7.85 tn/m3 Resistencia: Resistencia Característica, fyk = 2533.33 kg/cm2 Límite de tracción = 3670.98 kg/cm2 o

Hormigón.- Para los elementos de hormigón armado, se utiliza hormigón calidad H – 200 kg/cm2, según la ACI 318S - 08. Elasticidad: Módulo de Young, E = 287853.83 kp/cm2

Coeficiente de Poisson, v = 0.2 Coeficiente de Kirchhoff, G = 114208.22 kp/cm2 Densidad (Peso específico) = 2.5 tn/m3 Resistencia: Resistencia Característica, fck = 200 kp/cm2 Dilatación térmica = 0.000010 (1/°C) o

Acero de refuerzo Corrugado.- Para los elementos de hormigón armado, se utilizara acero de refuerzo de calidad, con una tensión de fluencia mínima de 4200 kp/cm2. La determinación de estos elementos se realizara por el método de Estados Limites Últimos de la norma CBH - 87.

2.2 Normas Utilizadas Para elemento Metálicos: • American Institute of Steel Construction (AISC). Specification ANSI/AISC 360-10. Para elementos de Hormigón Armado • ACI 318S – 08, Requisitos de reglamento para Concreto Estructural y Comentario, American Concrete Institute. Para cargas de Diseño: • SEI/ASCE 7 – 10 (Minimum Design Loads for buildings and other Structures) • APNB 125002 – 1 (NORMA DE CARGAS IBNORCA) 2.3 Cargas de diseño Se utilizaran los criterios que recomienda la norma ANSI/AISC 360 – 10 en su Capitulo B, sección B2 que nos dice utilizar la norma SEI/ASCE 7:

➢ Peso propio de la estructura = PERM1 (D)

➢ Carga Cubierta (D) = 5.1 kg/m2 (Perfil 250, Pernos, Soldadura)

Adopto → 5.1 kg/m2 (Carga Proveedor MUNTE) ➢ Sobrecarga de Cubierta/Mantenimiento (Lr) IBNORCA (APNB 1225002-1) pág. 26 Apartado 4.6 (KN/m2) (Referencia Norma ASCE – 07)

Para nuestro caso: At= 211.16 → R1 = 0.6 F = 0.12*Pend. = 0.12*10= 1.2 → R2 = 1 Lr (Kn/m2) = 0.96*0.6*1 = 0.58 kN/m2 ≈ 58 kg/m2 Nota: El proveedor indica que su cubierta es capaz de soportar hasta 171 kg/m2

➢ Carga de Viento o Viento eje (X – X) (velocidad = 42.6 m/s ≈ 153 km/hr) = Cviento x – x (mas desfavorable) o Viento eje (Y – Y) (velocidad = 42.6 m/s ≈ 153 km/hr) = Cviento y – y CARGA DE VIENTO – NORMA BOLIVIANA (IBNORCA) (Referencia Norma ASCE – 07); Norma Americana de Acciones en estructuras)

PRESION DINAMICA.-

•

Factor de Exposición Kz

Kz = 1.05 •

Factor Topográfico Kzt = 1 (Terreno Homogéneo)

•

Factor de direccionalidad Kd

Kd = 0.85

•

Calculo de la velocidad del viento

V = 42.6 m/seg ≈ 153 km/hr •

Factor de Importancia I

I = 0.87 •

Calculo de la presión Dinámica qz (h = 25 m): 𝒒𝒛 = 𝟎. 𝟔𝟏𝟑 ∗ 𝟏. 𝟎𝟓 ∗ 𝟏 ∗ 𝟎. 𝟖𝟓 ∗ 𝟒𝟐. 𝟔𝟐 ∗ 𝟎. 𝟖𝟕 ≈ 𝟖𝟔𝟒

•

Presiones sobre la estructura

𝑵 𝑲𝒈 ≈ 𝟖𝟕 𝟐 𝟐 𝒎 𝒎

Donde:

En nuestro caso tenemos una estructura cerrada GCpi = +/- (0.18)

qz = Presión dinámica

h = 15.4 m; L = 50 m → h/L = 0.3; Ɵ = 37.33° •

Carga Viento x – x Cp = -0.5 Cp = -0.5

Para Barlovento y sotavento: p = (87*0.85*-0.5) – (87*-0.18) ≈ -22 kg/m2 p = (87*0.85*-0.5) – (87*+0.18) ≈ -53 kg/m2 (uso el más desfavorable)

L = 60 m; B = 110 m→ L/B = 0.55 Paredes Laterales: P = 87*0.85*-0.7 ≈ -52 kg/m2 Pared a Barlovento: P = 87*0.85*0.8 ≈ 59 kg/m2 Pared a Sotavento: P = 87*0.85*-0.5 ≈ -37 kg/m2 2.4 Combinaciones de carga Método LRFD: Solo se tomara en cuenta las siguientes combinaciones:

1) 2) 3) 4) 5) 6)

COMB1 = 1.4*D COMB2 = 1.2*D + 1.6*L + 0.5*Lr COMB3 = 1.2*D + 1.6*Lr + 0.8*W COMB4 = 1.2*D + 1*W + 1*L + 0.5*Lr COMB5 = 1*D + 1*Lr (Combinación de servicio) COMB6 = 1*D + 1*W (Combinación de servicio)

2.5 METODO DE CALCULO Se realiza un análisis computacional, haciendo una modelación tridimensional considerando las condiciones de apoyo, las características de las secciones y la forma de la estructura, como se ve en las gráficas adjuntas. Se construye un modelo considerando todas las secciones definidas por el proyecto estructural y se verifican las tensiones de diseño de estos elementos (momento, axial, corte). Las cargas se calculan por áreas tributarias con los valores indicados en las CARGAS DE DISEÑO. Se aplican en los nudos, barras y en las áreas de las vigas o columnas según corresponda. 3. IDEALIZACION DEL TINGLADO METALICO

3.1. Idealización de la Estructura

Fig. 3.2. Tinglado Estructural con Cerramientos 3.2. Cargas sobre la Estructura 3.2.1. PERM1 (D) = Peso Propio + 6 kg/m2 (Sobrecarga Soldadura, Pernos, Calamina)

3.2.2. Lr = 58 kg/m2 (Sobrecarga de Montaje/Mantenimiento) = 0.058 tn/m2

3.2.3. Cviento x – x ≈ 153 km/hr. (42.6 m/s)

4. Diseño del tinglado metálico 4.1 Estructura metálica

La estructura metálica inicial trabaja en sus elementos más solicitados a una capacidad del 76% del admisible.

4.2. Zapatas de Ho. Ao. ZAPATA CENTRAL • Dimensiones de la zapata: S/ ACI 318S – 08 CAP 15

•

Cargas de Servicio:

𝐍 = Reaccion vertical 𝑷𝒑𝒛 = Peso propio zapata 𝑷𝒓 = Peso relleno 𝑷𝒓𝟐 = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑟𝑒𝑙𝑙𝑒𝑛𝑜 2

P ≈ 35 ton Mx = 5.24 ton*m My = 2.35 ton*m

~ 17.8 (ton) ~ 3,7 (ton) ~ 8,04 (ton) ~ 3,6 (𝑡𝑜𝑛)

Si no existiera momentos flectores, la sección transversal requerida seria:

𝐴=

𝑃

1.3 ∗ 𝑞𝑎

≈ 2.4 𝑚2 35 𝑇𝑜𝑛 = 1.3 ∗ 11.3 𝑇𝑜𝑛 ⁄𝑚2

Las dimensiones aproximadas requeridas para carga axial pura serian: L = 2.2 m b = 1.3 m • Las excentricidades de carga son: 𝑀𝑦 2.35 𝑒𝑥 = = 0.07 𝑚 = 7 𝑐𝑚 = 35 𝑃 𝑒𝑦 =

𝑀𝑥 5.24 = 0.15 𝑚 = 15 𝑐𝑚 = 35 𝑃

Se verifica si la carga está ubicada en el tercio medio de la cimentación: 𝑒𝑥 < 𝑏 ⁄6 = 0.23 𝑚 = 23 𝑐𝑚 7 𝑐𝑚 < 23 𝑐𝑚 → 𝑜𝑘

𝑒𝑦 < 𝐿 ⁄6 = 0.36 𝑚 = 36 𝑐𝑚 15 𝑐𝑚 < 36 𝑐𝑚 → 𝑜𝑘

•

Esfuerzo máximo de reacción del suelo 6 ∗ 𝑒𝑥 6 ∗ 𝑒𝑦 𝑃 + 𝑞𝑚𝑎𝑥 = [1 + ] 𝐴 𝑏 𝐿 𝑞𝑚𝑎𝑥 =

6 ∗ 0.07 6 ∗ 0.15 35 + [1 + ] = 21.19 𝑇𝑜𝑛 ⁄𝑚2 2.2 ∗ 1.3 2.25 1.3

El esfuerzo máximo 32.75 Ton/m2 es superior al permisible 11.3 Ton/m2, por lo que incrementara la sección transversal de cimentación aproximadamente un 67% (21.19/(1.3*11.3) = 1.45) A = 1.45*(2.4) = 3.48 m2 De donde las dimensiones básicas serán: L = 2.5 m B = 1.6 m A = (2.5*1.6) = 4 m2 > 3.48 m2 Recalculada las dimensiones el esfuerzo máximo de reacción del suelo es: 34 6 ∗ 0.06 6 ∗ 0.23 + 𝑞𝑚𝑎𝑥 = [1 + ] = 14.2 𝑇𝑜𝑛 ⁄𝑚2 < 1.3 ∗ 11.3 𝑇𝑜𝑛 ⁄𝑚2 → 𝑜𝑘 2.5 ∗ 1.6 2.5 1.6

Las dimensiones en planta propuestas para la zapata son apropiadas:

•

Cargas Ultimas: Armaduras de la zapata: S/ ACI 318S – 08 CAP 15

Pu ≈ 45.5 ton Mux = 6.82 ton*m Muy = 3.1 ton*m •

Las excentricidades de carga son: 𝑀𝑢𝑦 3.1 𝑒𝑥 = = 0.07 𝑚 = 7 𝑐𝑚 = 45.5 𝑃𝑢 𝑒𝑦 =

𝑀𝑢𝑥 6.82 = 0.15 𝑚 = 15 𝑐𝑚 = 45.5 𝑃𝑢

La carga está ubicada en el tercio medio de la cimentación, los cuatro esfuerzos últimos que definen el volumen de reacciones del suelo se calculan de la siguiente manera:

𝑞1 =

6 ∗ 𝑒𝑥 6 ∗ 𝑒𝑦 45.5 6 ∗ 0.07 6 ∗ 0.15 𝑃𝑢 ]= [1 + [1 + + ] = 18.45 𝑇𝑜𝑛 ⁄𝑚2 + 𝐴 𝐿 (2.5 ∗ 1.6) 1.6 2.5 𝑏

𝑞3 =

45.5 6 ∗ 0.07 6 ∗ 0.15 𝑃𝑢 6 ∗ 𝑒𝑥 6 ∗ 𝑒𝑦 ]= [1 + − − ] = 12.48 𝑇𝑜𝑛⁄𝑚2 [1 + 𝐿 (2.5 ∗ 1.6) 1.6 𝑏 2.5 𝐴

𝑞2 =

𝑞4 =

𝑃𝑢 6 ∗ 𝑒𝑥 6 ∗ 𝑒𝑦 45.5 6 ∗ 0.07 6 ∗ 0.15 ] = 10.27 𝑇𝑜𝑛 ⁄𝑚2 + [1 − ]= [1 − + 2.5 𝑏 𝐴 𝐿 (2.5 ∗ 1.6) 1.6

𝑃𝑢 45.5 6 ∗ 𝑒𝑥 6 ∗ 𝑒𝑦 6 ∗ 0.07 6 ∗ 0.15 ]= [1 − [1 − − ] = 4.29 𝑇𝑜𝑛 ⁄𝑚2 − 𝐿 𝐴 (2.5 ∗ 1.6) 1.6 2.5 𝑏

•

Diseño a flexión o Diseño en la dirección x – x :

H zapata = 50 cm ; rec = 5 cm d zapata = 45 cm Para un ancho de 1 m: 16 𝑡𝑜𝑛 ⁄𝑚2 ∗ (0.58 𝑚)2 2 2.45 𝑡𝑜𝑛 ⁄𝑚2 ∗ 0.58 𝑚 𝑀𝑢 = [ +( ) ∗ ( ∗ 0.58 𝑚)] ∗ 1 𝑚 3 2 2 = 2.97 𝑡𝑜𝑛 ∗ 𝑚

La sección de acero requerida es: 𝐴𝑠 =

0.85 ∗ 𝑓 ′ 𝑐 ∗ 𝑏 ∗ 𝑑 2 ∗ 𝑀𝑢 0.85 ∗ 200 ∗ 100 ∗ 45 2 ∗ 2.97 ∗ 1000 ∗ 100 [1 − √1 − ]= ]= [1 − √1 − 𝐹𝑦 0.85 ∗ 0.9 ∗ 200 ∗ 100 ∗ 452 0.85 ∗ ∅ ∗ 𝑓 ′ 𝑐 ∗ 𝑏 ∗ 𝑑2 4200

La cuantía mínima de armado a flexión es:

𝐴𝑠 = 1.75 𝑐𝑚 2 /𝑚

𝜌𝑚𝑖𝑛 =

14 14 = = 3.33𝑥10−3 4200 𝐹𝑦

La sección minima de armado para 1 m de ancho es: 𝐴𝑠𝑚𝑖𝑛 = 𝜌𝑚𝑖𝑛 ∗ 𝑏 ∗ 𝑑 = 0.0033 ∗ 100 ∗ 45 = 15 𝑐𝑚2 /𝑚

Solución: Ø 16 mm c/ 15 cm

o

Diseño en la dirección y – y :

Para un ancho de 1 m: 2 3.05 𝑡𝑜𝑛 ⁄𝑚2 ∗ 0.8 𝑚 15.41 𝑡𝑜𝑛 ⁄𝑚2 ∗ (0.8 𝑚)2 +( ) ∗ ( ∗ 0.8 𝑚)] ∗ 1 𝑚 = 3.28 𝑡𝑜𝑛 ∗ 𝑚 𝑀𝑢 = [ 3 2 2 La sección de acero requerida es: 𝐴𝑠 =

0.85 ∗ 𝑓 ′ 𝑐 ∗ 𝑏 ∗ 𝑑 2 ∗ 𝑀𝑢 0.85 ∗ 200 ∗ 100 ∗ 45 2 ∗ 3.28 ∗ 1000 ∗ 100 [1 − √1 − ]= ]= [1 − √1 − 𝐹𝑦 0.85 ∗ 0.9 ∗ 200 ∗ 100 ∗ 452 0.85 ∗ ∅ ∗ 𝑓 ′ 𝑐 ∗ 𝑏 ∗ 𝑑2 4200

La cuantía mínima de armado a flexión es:

𝐴𝑠 = 1.75 𝑐𝑚 2 /𝑚

𝜌𝑚𝑖𝑛 =

14 14 = = 3.33𝑥10−3 𝐹𝑦 4200

La sección mínima de armado para 1 m de ancho es: 𝐴𝑠𝑚𝑖𝑛 = 𝜌𝑚𝑖𝑛 ∗ 𝑏 ∗ 𝑑 = 0.0033 ∗ 100 ∗ 45 = 15 𝑐𝑚2 /𝑚

Solución: Ø 16 mm c/ 15 cm

NOTA: La zapata lateral tendrá la misma armadura.

4.2. Pedestal de Ho. Ao. (45x90) DISEÑO SEGÚN NORMA ACI 318S – 08 (Verificación mediante software)

16 Ø20 mm

1e Ø10 mm c/20 cm

5. DEFORMACION MAXIMA ADMISIBLE

COMB3 (Cuando Actúa el viento en la Dirección X) Def. Máxima = 3.41 cm (Cercha Principal)

Longitud tramo Viga Celosía = 19.40 m = 1940 cm Def. Máxima Admisible = L/360 = 1940/360 = 5.39 cm 3.41 cm < 5.39 cm… Cumple! Def. Máxima < Def. Admisible… Cumple!

6. RESULTADOS DEL ANÁLISIS REALIZADO

Se modelo la estructura de acuerdo a lo indicado anteriormente, aplicando las distintas cargas consideradas. Del análisis se obtienen los siguientes resultados Del Programa Autodesk Robot Structural Analysis Professional 2016: Tensiones: las tensiones de los elementos, están bajo las admisibles, considerando las reducciones correspondientes por efecto de esbeltez, pandeo, etc. Deformaciones: las deformaciones globales de los distintos componentes de las estructura están bajo los límites admisibles por lo que no se compromete la condición de servicio en la estructura....