HUGO RICARDO PERALTA INGENIERO CIVIL MEMORIA DE CALCULO DE ESTRUCTURA Proyecto: ESTRUCTURA GALPÓN GIRSU LAMARQUE DESCRIPCION: El proyecto corresponde al cálculo y dimensionamiento de la estructura de un galpón destinado a planta de tratamiento de Residuos Sólidos Urbanos a construir en Lamarque, Provincia de Río Negro. Es una única nave de una planta de 528m2 de superficie. Toda la estructura es metálica con cerramiento lateral y cubierta inclinada de chapa ondulada. Está formada por 8 pórticos de un vano es decir dos columnas y dos vigas inclinadas con un tensor horizontal. En sentido del lado mayor de la planta los pórticos se arriostran con vigas de compresión entre los extremos de columnas. Los planos de cerramiento y cubierta se rigidizan además con tensores en cruz de san Andrés. La fundación consiste en bases de hormigón armado, individuales para las columnas. Se arriostran con vigas del mismo material en conjunto con la losa de pavimento. Para el proceso de cálculo se define un esquema estructural, se determinan las cargas y sus combinaciones de actuación, se calculan esfuerzos y se verifican las secciones de elementos estructurales. NORMAS DE APLICACION: Se han utilizado los siguientes reglamentos: CIRSOC 101: Cargas y sobrecargas gravitatorias para el cálculo de estructuras de edificios. CIRSOC 102: Acción del Viento sobre las construcciones. CIRSOC 104: Acción de la nieve y del hielo sobre las construcciones. CIRSOC 201: Proyecto,cálculo y ejecución de estructuras de hormigón armado y pretensado. CIRSOC 301: Proyecto, cálculo y Ejecución de Estructuras de Acero para Edificios. CIRSOC 304: Estructuras de Acero Soldadas. Recomendación CIRSOC 303: Estructuras livianas de acero CARGAS Se han considerado cargas gravitatorias de peso propio y sobrecargas de servicio, la carga de nieve según CIRSOC 104 y la acción del viento según CIRSOC 102. El cálculo se hizo con 4 hipótesis de combinación de estados de carga: • Hipotesis 1: Peso propio + Sobrecarga gravitatoria de Nieve en la cubierta. • Hipótesis 2: Peso propio + Viento en exterior e interior • Hipotesis 3: Peso propio + Nieve + 50% de Viento. • Hipótesis 4: Peso propio + 50% de Nieve + Viento. Por la simetría del edificio se adopta una dirección de viento. HUGO RICARDO PERALTA INGENIERO CIVIL MATERIALES Para la estructura metálica de pórticos: columnas, vigas, tensores y puntales se utilizarán perfiles laminados en caliente de calidad F24 con una tensión de fluencia de 24 kg/mm2. Para el coeficiente de seguridad se adopta el valor 1,6 de acuerdo a la Recomendación CIRSOC 303. Las correas de apoyo de cubierta y cerramiento serán perfiles laminados en frío de sección C con similar calidad de acero. Las uniones serán realizadas con soldadura eléctrica. En la fundación se utilizará un hormigón de calidad H21 (210 kg/cm2) dosificado en peso, elaborado con canto rodado tamaño 1-3 y arena mediana, con una relación a/c = 0.50 y una consistencia equivalente a un asentamiento en cono de Abrams de 12cm. El acero para hormigón será en barras de calidad ADN 420 y en mallas electrosoldadas de calidad ADN 550. ESTRUCTURA METÁLICA Los elementos de la estructura metálica tendrán las dimensiones y secciones indicadas en planos. En las planillas de resultados se muestran los valores de esfuerzos obtenidos según las distintas hipótesis de combinación de estados de carga. Se verifican las secciones determinando las tensiones de flexocompresión y el coeficiente de seguridad correspondiente. Las columnas y vigas de los pórticos son de sección rectangular de 25 x 50cm formadas por 4 perfiles L de alas iguales con diagonales del mismo tipo de perfil. Las correas que soportan la cubierta y el cerramiento lateral de chapa ondulada son perfiles C laminados en frío de 120-50-15-2 apoyados sobre las vigas y columnas de pórtico y continuas en toda su extensión. En el sentido transversal al plano de los pórticos se disponen vigas de compresión y arriostramiento de 20 x 50cm también con cordones y diagonales de perfiles L. En los planos de cubierta y cerramiento los arriostramiento son tensores en cruz de san andres de hierro redondo ø 16mm. FUNDACIONES La estructura metálica apoya en bases de planta rectangular o cuadrada según se detalla en planos. El plano de fundación se ubica a – 1,50m del nivel de piso y las bases se construirán sobre una capa de suelo granular compactado de 30cm de espesor. Sobre la base se construyen troncos de columna de sección rectangular que terminan a nivel de piso con el herraje de fijación de la estructura metálica. Las bases se arriostran entre sí con una viga de hormigón armado de 25 x 50cm y 25 x 15cm según se indica en plano. Se utilizará un hormigón de calidad H21 (210 kg/cm2) dosificado en peso y acero en barras de calidad ADN 420 y en mallas electrosoldadas de calidad ADN 550. Hugo Ricardo PERALTA Ing. Civil – Mat. A-1536-3 HUGO RICARDO PERALTA Proyecto: INGENIERO CIVIL PLANTA RSU Lamarque - RN PLANILLA 1 ANALISIS DE CARGAS CARGAS Y SOBRECARGAS GRAVITATORIAS 1 TECHOS Cubierta de chapa ondulada sobre estructura metálica 1.1. Peso propio Chapa ondulada Estructura metálica Aislación Carga total s/sup.inclinada Carga total s/sup.en planta α = 15º 15 0,010 0,015 0,005 0,030 0,031 CARGAS SOBRE ELEMENTOS ESTRUCTURALES Correas Separación en planta 0,9 α = 15º Peso propio Según y' Según x' 2 CERRAMIENTOS Cerramiento de chapa ondulada sobre correas metálicas. 2.1.Peso propio Chapa ondulada Estructura metálica Peso total del muro t/m2 t/m2 t/m2 t/m2 t/m2 0,027 t/m 0,007 t/m 0,010 t/m2 0,010 t/m2 0,020 t/m2 CARGA DE NIEVE Carga de nieve en Lamarque según CIRSOC 104 tabla 10 Nieve (s/m2 en planta) 0,030 t/m2 Angulo de cubierta 15 Para cubierta inclinada sin canaleta con α = 15º corresponde carga uniforme Nieve s/cubierta: α = 15º sin canaleta k= 1,0 0,030 t/m2 CARGAS SOBRE ELEMENTOS ESTRUCTURALES Correas Separación en planta α = 15º Faldón con canaleta Según y' Según x' 0,9 0,026 t/m 0,007 t/m ACCION DEL VIENTO Es de aplicación la norma Cirsoc 102: Acción del viento sobre las construcciones. 1 VELOCIDAD DE REFERENCIA β Lamarque 2 VELOCIDAD BASICA DE DISEÑO Vo Coeficiente de velocidad probable: Velocidad básica de diseño: Vo = Cp .β 3 PRESION DINAMICA BÁSICA qo Presión dinámica básica: qo = 0.0613 . Vo ^2 β= 33 m/s Cp= 1,65 54,45 m/s 0,1817 t/m2 4 PRESION DINAMICA DE CÁLCULO qz Coeficiente de variación de presión con la altura: cz 0,673 para terreno tipo II: zona llana poco ondulada con algunas obstrucciones. Coeficiente de reducción por relación de dimensiones : cd 1,00 Presión dinámica de cálculo: qz = qo . cz . cd qz= 0,1223 t/m2 5 ACCIONES UNITARIAS Se consideran las acciones unitarias sobre las caras del edificio por unidad de superficie para construcciones prismaticas de base rectangular. wz = c . qz c. Coeficiente de presión que depende de la forma geométrica de la construcción, la relación de dimensiones, rugosidad de la superficie, permeabilidad de paredes, etc. Valores de c Acción exterior paredes a barlovento 0,8 paredes a sotavento -0,5 α = 15° cubierta a barlovento -0,62 α = 15° cubierta a sotavento -0,33 Acción interior paredes 0,3 α = 15° cubierta a barlovento -0,3 α = 15° cubierta a sotavento -0,2 Acción unitaria máx.sobre paredes: Exterior+Interior a barlovento a sotavento Acción unitaria máx.sobre techos Exterior+Interior α = 15° a barlovento α = 15° a sotavento CARGAS SOBRE ELEMENTOS ESTRUCTURALES Correas Separación en planta Según y' bar α = 15º Según y' sot α = 15º 0,135 t/m2 -0,098 t/m2 -0,113 t/m2 -0,065 t/m2 0,9 -0,101 t/m -0,058 t/m HUGO RICARDO PERALTA Proyecto: INGENIERO CIVIL PLANTA RSU Lamarque - RN PLANILLA 2 GEOMETRÍA DE LA ESTRUCTURA DEL PÓRTICO METÁLICO NODOS Nodo 1 2 3 4 5 X m 0,00 16,00 0,00 16,00 8,00 Y m 0,00 0,00 4,70 4,70 6,84 L m 4,70 4,70 8,28 8,28 16,00 b cm 20,00 20,00 20,00 20,00 BARRAS Barra 1 2 3 4 5 h cm 50,00 50,00 50,00 50,00 PERFIL 4 PNL 63x6,4 4 PNL 63x6,4 4 PNL 63x6,4 4 PNL 63x6,4 2ø20 A cm2 30,72 30,72 30,72 30,72 6,28 J cm4 16676,00 16676,00 16676,00 16676,00 1,57 HUGO RICARDO PERALTA Proyecto: PLANTA RSU Lamarque - RN INGENIERO CIVIL PLANILLA 3 ESFUERZOS EN BARRAS DEL PÓRTICO METÁLICO Barra Nodo 1 1 3 2 2 4 3 3 5 4 4 5 3 5 4 Peso propio+Nieve M N Q tcm t t 774,63 -2,484 1,271 -40,49 -2,484 1,271 -881,90 -2,484 1,271 HIPOTESIS DE CARGAS Peso propio+Viento Peso propio+Nieve+50% Viento Peso propio+50%Nieve+Viento M N Q M N Q M N Q tcm t t tcm t t tcm t t -889,1 2,932 -4,319 -387,6 -0,397 -1,000 -649,08 2,311 -3,883 87,6 2,932 -2,733 18,7 -0,397 -0,207 77,09 2,311 -2,297 869,6 2,932 -1,147 -159,1 -0,397 0,586 430,48 2,311 -0,711 -774,63 40,49 881,90 -2,484 -2,484 -2,484 -1,271 -1,271 -1,271 -34,6 7,3 -574,7 1,704 1,704 1,704 -0,643 0,509 1,660 -775,7 21,7 500,1 -1,012 -1,012 -1,012 -1,481 -0,905 -0,329 -126,46 -8,27 -160,68 1,082 1,082 1,082 -1,079 0,073 1,224 -881,90 144,66 53,90 -3,353 -3,032 -2,711 -1,675 -0,475 0,725 869,6 -220,9 -116,3 1,865 2,026 2,186 2,536 0,797 -0,943 -159,1 6,5 161,4 -1,135 -0,814 -0,493 -0,108 -0,077 -0,047 430,48 -173,10 -74,17 1,284 1,524 1,765 2,049 0,609 -0,830 881,90 -144,66 -53,90 -3,353 -3,032 -2,711 1,675 0,475 -0,725 -574,7 137,1 116,3 2,044 2,204 2,365 -1,217 -0,47 0,27 500,1 -64,3 -161,4 -1,045 -0,724 -0,403 0,767 0,240 -0,287 -160,68 86,25 74,17 1,462 1,703 1,944 -0,729 -0,284 0,162127 0 0 0 5,529 5,529 5,529 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2,412 2,412 2,412 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 H t 1,271 -1,271 M tcm -889,1 -34,6 V t 2,932 1,704 H t -4,319 -0,643 M tcm -387,6 -775,7 V t -0,397 -1,012 H t -1,000 -1,481 M tcm -649,1 -126,5 V t 2,311 1,082 H t -3,883 -1,079 REACCIONES DE APOYO Apoyo A Apoyo B 1 2 M tcm 774,6 -774,6 V t -2,484 -2,484 HUGO RICARDO PERALTA Proyecto: PLANTA RSU Proyecto: Lamarque - RN INGENIERO CIVIL Acero F24 σf= Coef.seg. υ = ESTRUCTURA DE ACERO POSICION LONGITUD SECCIÓN q M m t/m ESFUERZOS N Q tcm t CORREAS DE TECHO Peso propio + sobrecarga de nieve 5,00 y' 0,053 14,91 x' 0,014 4,74 Peso propio + viento 5,00 y' x' CORREAS DE PARED Peso propio + viento 5,00 -0,074 0,007 0,108 PORTICO PRINCIPAL PESO PROPIO + NIEVE nudo 1 barra 1 4,70 nudo 3 nudo 2 barra 2 4,70 nudo 4 nudo 3 barra 3 8,28 nudo 5 nudo 4 barra 4 8,28 nudo 5 18,57 2,26 DIMENSIONES PANDEO b h A J W Sk i t sup/inf cm cm cm2 cm4 cm3 cm cm 0,133 0,036 C 120-50-15-2 4,74 4,74 105,8 29,3 17,6 7,3 0,269 C 120-50-15-2 4,74 4,74 105,8 29,3 λ ω Suma 0,846 0,648 1,494 Suma 1,053 0,309 1,362 17,6 7,3 4,74 105,8 17,6 σ t/cm2 -1,482 29,18 29,18 29,18 16676 16676 16676 633,7 633,7 633,7 329,0 23,9 14 1,271 4 L 63,5x6,4mm 20x50cm 4 L 63,5x6,4mm 20x50cm 4 L 63,5x6,4mm 20x50cm 1,00 1,28 1,00 1,308 -0,173 -1,477 -774,6 40,5 881,9 -2,484 -2,484 -2,484 -1,271 4 L 63,5x6,4mm 20x50cm -1,271 4 L 63,5x6,4mm 20x50cm -1,271 4 L 63,5x6,4mm 20x50cm 29,18 29,18 29,18 16676 16676 16676 633,7 633,7 633,7 329,0 23,9 14 1,00 1,28 1,00 -1,308 0,173 1,477 -881,9 144,7 53,9 -3,353 -3,032 -2,711 -1,675 4 L 63,5x6,4mm 20x50cm -0,475 4 L 63,5x6,4mm 20x50cm 0,725 4 L 63,5x6,4mm 20x50cm 29,18 29,18 29,18 16676 16676 16676 633,7 633,7 633,7 0,0 579,7 0,0 23,9 23,9 23,9 24 1,00 1,35 1,00 -1,507 0,369 0,178 881,9 -144,7 -53,9 -3,353 -3,032 -2,711 1,675 4 L 63,5x6,4mm 20x50cm 0,475 4 L 63,5x6,4mm 20x50cm -0,725 4 L 63,5x6,4mm 20x50cm 29,18 29,18 29,18 16676 16676 16676 633,7 633,7 633,7 0,0 579,7 0,0 23,9 23,9 23,9 24 1,00 1,35 1,00 1,507 -0,369 -0,178 0,0 0,0 0,0 5,529 5,529 5,529 6,28 6,28 6,28 1,57 1,57 1,57 1,00 1,00 1,00 0,880 0,880 0,880 7,68 3,40 28,3 4,6 1,22 1,74 -1,534 1,469 nudo 4 Cordón comprimido Diagonal -9,66 2,87 1,271 C 120-50-15-2 PLANILLA 4 -2,484 -2,484 -2,484 16,00 0,84 0,62 2100 t/cm2 1,50 t/cm2 774,6 -40,5 -881,9 nudo 3 barra 5 E= σ adm= Cordon -0,186 0,018 -26,13 PERFIL 2,4 t/cm2 1,6 0,0 0,0 0,0 2 ø 20mm 2 ø 20mm 2 ø 20mm 4 L 63,5x6,4mm 20x50cm L 38,1X4,8mm 58,8 31,0 1,9 0,4 31 78 PESO PROPIO + VIENTO nudo 1 barra 1 4,70 nudo 3 nudo 2 barra 2 4,70 nudo 4 nudo 3 barra 3 8,28 nudo 5 nudo 4 barra 4 8,28 nudo 5 -889,1 87,6 869,6 2,932 2,932 2,932 -4,319 4 L 63,5x6,4mm 20x50cm -2,733 4 L 63,5x6,4mm 20x50cm -1,147 4 L 63,5x6,4mm 20x50cm 29,18 29,18 29,18 16676 16676 16676 633,7 633,7 633,7 329,0 23,9 14 1,00 1,28 1,00 -1,504 0,267 1,473 -34,6 7,3 -574,7 1,704 1,704 1,704 -0,643 4 L 63,5x6,4mm 20x50cm 0,509 4 L 63,5x6,4mm 20x50cm 1,660 4 L 63,5x6,4mm 20x50cm 29,18 29,18 29,18 16676 16676 16676 633,7 633,7 633,7 329,0 23,9 14 1,00 1,28 1,00 -0,113 0,086 -0,965 869,6 -220,9 -116,3 1,865 2,026 2,186 2,536 4 L 63,5x6,4mm 20x50cm 0,797 4 L 63,5x6,4mm 20x50cm -0,943 4 L 63,5x6,4mm 20x50cm 29,18 29,18 29,18 16676 16676 16676 633,7 633,7 633,7 0,0 579,7 0,0 23,9 23,9 23,9 24 1,00 1,00 1,00 1,436 -0,418 -0,258 -574,7 137,1 116,3 2,044 2,204 2,365 -1,217 4 L 63,5x6,4mm 20x50cm -0,471 4 L 63,5x6,4mm 20x50cm 0,275 4 L 63,5x6,4mm 20x50cm 29,18 29,18 29,18 16676 16676 16676 633,7 633,7 633,7 0,0 579,7 0,0 23,9 23,9 23,9 24 1,00 1,00 1,00 -0,977 0,292 0,265 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 2 ø 20mm 2 ø 20mm 2 ø 20mm 6,28 6,28 6,28 1,57 1,57 1,57 1,00 1,00 1,00 0,000 0,000 0,000 4 L 63,5x6,4mm 20x50cm L 38,1X4,8mm 7,68 3,40 28,3 4,6 -0,397 -0,397 -0,397 -1,000 4 L 63,5x6,4mm 20x50cm -0,207 4 L 63,5x6,4mm 20x50cm 0,586 4 L 63,5x6,4mm 20x50cm 29,18 29,18 29,18 16676 16676 16676 -775,7 21,7 500,1 -1,012 -1,012 -1,012 -1,481 4 L 63,5x6,4mm 20x50cm -0,905 4 L 63,5x6,4mm 20x50cm -0,329 4 L 63,5x6,4mm 20x50cm 29,18 29,18 29,18 -159,1 6,5 161,4 -1,135 -0,814 -0,493 -0,108 4 L 63,5x6,4mm 20x50cm -0,077 4 L 63,5x6,4mm 20x50cm -0,047 4 L 63,5x6,4mm 20x50cm 500,1 -64,3 -161,4 -1,045 -0,724 -0,403 0,767 4 L 63,5x6,4mm 20x50cm 0,240 4 L 63,5x6,4mm 20x50cm -0,287 4 L 63,5x6,4mm 20x50cm 0,0 0,0 0,0 2,412 2,412 2,412 nudo 3 barra 5 16,00 nudo 4 0,84 0,62 Cordón comprimido Diagonal 9,16 2,87 PESO PROPIO + NIEVE +50% VIENTO nudo 1 -387,6 barra 1 4,70 18,7 nudo 3 -159,1 nudo 2 barra 2 4,70 nudo 4 nudo 3 barra 3 8,28 nudo 5 nudo 4 barra 4 8,28 nudo 5 nudo 3 barra 5 16,00 nudo 4 0,0 0,0 0,0 PESO PROPIO + 50% NIEVE +VIENTO -649,1 nudo 1 2,311 0,0 0,0 0,0 2 ø 20mm 2 ø 20mm 2 ø 20mm -3,883 4 L 63,5x6,4mm 20x50cm 58,8 31,0 1,9 0,4 31 78 1,22 1,74 1,455 1,469 633,7 633,7 633,7 329,0 23,9 14 1,00 1,28 1,00 -0,598 0,047 -0,237 16676 16676 16676 633,7 633,7 633,7 329,0 23,9 14 1,00 1,28 1,00 -1,189 0,079 0,824 29,18 29,18 29,18 16676 16676 16676 633,7 633,7 633,7 0,0 579,7 0,0 23,9 23,9 23,9 24 1,00 1,00 1,00 -0,290 0,038 0,272 29,18 29,18 29,18 16676 16676 16676 633,7 633,7 633,7 0,0 579,7 0,0 23,9 23,9 23,9 24 1,00 1,00 1,00 0,753 -0,077 -0,241 6,28 6,28 6,28 1,57 1,57 1,57 1,00 1,00 1,00 0,384 0,384 0,384 29,18 16676 1,00 -1,103 633,7 barra 1 4,70 nudo 3 nudo 2 barra 2 4,70 nudo 4 nudo 3 barra 3 8,28 nudo 5 nudo 4 barra 4 8,28 nudo 5 nudo 3 barra 5 16,00 nudo 4 77,1 430,5 2,311 2,311 -2,297 4 L 63,5x6,4mm 20x50cm -0,711 4 L 63,5x6,4mm 20x50cm 29,18 29,18 16676 16676 633,7 633,7 -126,5 -8,3 -160,7 1,082 1,082 1,082 -1,079 4 L 63,5x6,4mm 20x50cm 0,073 4 L 63,5x6,4mm 20x50cm 1,224 4 L 63,5x6,4mm 20x50cm 29,18 29,18 29,18 16676 16676 16676 430,5 -173,1 -74,2 1,284 1,524 1,765 2,049 4 L 63,5x6,4mm 20x50cm 0,609 4 L 63,5x6,4mm 20x50cm -0,830 4 L 63,5x6,4mm 20x50cm 29,18 29,18 29,18 -160,7 86,3 74,2 1,462 1,703 1,944 -0,729 4 L 63,5x6,4mm 20x50cm -0,284 4 L 63,5x6,4mm 20x50cm 0,162 4 L 63,5x6,4mm 20x50cm 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 2 ø 20mm 2 ø 20mm 2 ø 20mm 329,0 23,9 14 1,28 1,00 0,020 0,600 633,7 633,7 633,7 329,0 23,9 14 1,00 1,28 1,00 -0,237 -0,061 -0,291 16676 16676 16676 633,7 633,7 633,7 0,0 579,7 0,0 23,9 23,9 23,9 24 1,00 1,00 1,00 0,723 -0,325 -0,178 29,18 29,18 29,18 16676 16676 16676 633,7 633,7 633,7 0,0 579,7 0,0 23,9 23,9 23,9 24 1,00 1,00 1,00 -0,203 0,078 0,050 6,28 6,28 6,28 1,57 1,57 1,57 1,00 1,00 1,00 0,000 0,000 0,000 FUNDACIONES DE HORMIGON ARMADO POSICION CARGA D I M E N S I O N E HORMIGON H21 ( σ'bk = 210 kg/cm2) ACERO ADN 420 S TENSION TERRENOσt adm = F L E X Ns / Ms ax ay cx cy az dz σt Mx My bo h Fex Fey t / tcm cm cm cm cm cm cm t/cm2x10 tcm tcm cm cm cm2 171,8 20 45 20 45 3,9 6,1 4,0 4,5 B1 2,5/775,6 120 150 50 20 20 50 1,87 B2 2,2/199 120 35,0 20 20 50 1,79 120 474,0 474,0 194,0 268,5 268,50 2,0 kg/cm2 I O n 12 8 8 8 PLANILLA 5 N PUNZ ø τR mm t/cm2x1000 10 10 10 10 1,958 1,747