MEMORIA DE CALCULO ESTRUCTURAL E.D.T.P. CONSTRUCCION 7 TINGLADOS METALICOS EN EL MUNICIPIO DE TARVITA PROPIETARIO: G.A.M. DE TARVITA UBICACIÓN: TARVITA EMPRESA: CONSULTORA EC & AC PROYECTISTA: ING. NOELIA V. N. SILVA CHUMACERO RNI: 42.358 SUCRE, AGOSTO DEL 2019 CONTENIDO 1. NORMAS EMPLEADAS 2. UBICACIÓN Y USO DE PROYECTO 2.1. MICROLOCALIZACION DEL PROYECTO 3. CARACTERISITICAS DE LOS MATERIALES 4. SOLICITACIONES 4.1. ANALISIS DE CARGAS 4.1.1. CARGA PERMANENTE “D” 4.1.2. CARGA DE GRANIZO “S” 4.2. METODO DE DISEÑO 4.3. DISEÑO POR RESISTENCIA 4.4. ACERO ESTRUCTURAL CONFORMADO EN FRIO 4.5. FACTORES DE CARGA 4.6. ESQUEMA DE LA ESTRUCTURA 5. CALCULOS POR ORDENADOR 6. ANALISIS ESTRUCTURAL 6.1. ENTRADA Y SALIDA DE DATOS 6.1.1. ACCIONES EN COLUMNAS Y CERCHAS 6.2. DESPLAZAMIENTO VERTICAL (CONTROL DE FLECHAS) 6.3. VERIFICACION DE LAS CARGAS GRAVITACIONALES 6.3.1. GRANISO “S” 7. MEMORIA DE CALCULO 7.1. COLUMNA (40x60) 7.2. FUNDACION H=40CM 7.2.1. VERIFICACION DE ASENTAMIENTOS 7.2.2. VERIFICACION DE PRESIONES 7.2.3. DISEÑO 7.3. CUBIERTA METALICA “CERCHA TIPO-I; II” Y “LARGUEROS” 7.3.1. SECCIONES EMPLEADAS 1. NORMAS EMPLEADAS El diseño de la estructura y todos sus elementos constitutivos, fue realizado cumpliendo con los lineamientos y requerimientos establecidos por la NORMA: ACI 318-14 AISI-LRFD 96 2. UBICACIÓN Y USO DE PROYECTO Proyecto: E.D.T.P. Construcción 7 Tinglados Metálicos en el Municipio de Tarvita Ubicacion: Localidad de Tarvita Zona: U.E. Tarvita Fecha: Sucre, Agosto del 2019 2.1. MICROLOCALIZACION DEL PROYECTO 3. CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES Hormigón Armado Peso Específico del hormigón 𝛾𝑐 = 25 𝐾𝑁/𝑚³ Resistencia característica a compresión 𝑓𝑐′ = 21 𝑀𝑃𝑎 Módulo de elasticidad 𝐸𝑐 = 21500.00 𝑀𝑃𝑎 Coeficiente de Poisson 𝜇 = 0.20 Acero de Refuerzo Peso Específico del acero 𝛾𝑠 = 76.93 𝐾𝑁/𝑚³ Límite de fluencia del acero - refuerzo longitudinal 𝑓𝑦 = 500 𝑀𝑃𝑎 Límite de fluencia del acero - cortante y torsión 𝑓𝑦𝑡 = 413 𝑀𝑃𝑎 Módulo de elasticidad 𝐸𝑠 = 200000 𝑀𝑃𝑎 Acero de Conformado en Frío Peso Específico del acero 𝛾𝑠 = 76.93 𝐾𝑁/𝑚³ Límite de fluencia del acero - refuerzo longitudinal 𝑓𝑦 = 248 𝑀𝑃𝑎 Límite de fluencia del acero - cortante y torsión 𝑓𝑢 = 347.20 𝑀𝑃𝑎 Módulo de elasticidad 𝐸𝑠 = 200000 𝑀𝑃𝑎 4. SOLICITACIONES 4.1. ANALISIS DE CARGAS 4.1.1. CARGA PERMANENTE “D” La carga permanente o carga muerta será considerada de forma automática mediante el software de análisis y diseño estructural SAP2000 v.20, de cuerdo a la dimensiones de los diferentes elementos estructurales de hormigón armado a acero estructural. Tabla 1 Carga Permanente PESO DE LOS MATERIALES Hormigón Armado kN/m3 25 Acero Estructural kN/m3 76.93 4.1.2. CARGA DE GRANIZO “S” Dependen de la ubicación geográfica del proyecto y de los efectos climáticos que actúan. La estructura se modelo con una carga de granizo: 150 kg/m² sobre la superficie de cubierta. 4.2. METODO DE DISEÑO Para el diseño se considera el método, (diseño por resistencia), el cual considera que el hormigón armado está en un estado de esfuerzos cercanos a la falla, donde alguno de los dos materiales que conforma el hormigón armado estará en su rango inelástico no lineal. Las condiciones que debe cumplir este diseño es que la resistencia de diseño de cualquier elemento estructural debe ser menos o igual al Esfuerzo Último, calculando a partir de las combinaciones de carga. Por lo tanto para un elemento sometido a Momento, Cortante y Carga Axial las condiciones son las siguientes: ∅𝑀𝑛 ≥ 𝑀𝑢 ∅𝑉𝑛 ≥ 𝑉𝑢 ∅𝑇𝑛 ≥ 𝑇𝑢 ∅𝑃𝑛 ≥ 𝑃𝑢 4.3. DISEÑO POR RESISTENCIA Los valores de los factores ∅ de las condiciones anteriores, tiene valores diferentes dependiendo de la precisión con la cual pueda calcularse las diferentes resistencias; estos también reflejan la importancia probable de un elemento en la supervivencia de la estructura y el control de calidad probable alcanzado. La siguiente tabla presenta los diferentes valores que adopta el Código ACI 318-14 para cada tipo de esfuerzo. Tabla 4.1 Factores de reducción de resistencia Acción o Elemento Estructural Factor ∅ Flexión 0.90 Elementos a compresión con zunchos 0.75 Elementos a compresión con estribos 0.65 Cortante 0.75 Torsión 0.75 Aplastamiento 0.65 4.4. ACERO ESTRUCTURAL CONFIRMADO EN FRIO Para la obtención de las solicitaciones se ha considerado los principios del Análisis Estático Lineal, las teorías clásicas de la Resistencia de Materiales y Elasticidad. El método aplicado para el diseño es el de LRFD para un estado en el límite de fluencia. Definidos los estados de carga según su origen, se procede a calcular las combinaciones posibles con los coeficientes de mayoración y minoración correspondientes de acuerdo a los coeficientes de seguridad y las hipótesis básicas definidas en la norma. La obtención de los esfuerzos en las diferentes hipótesis simples del sistema, se harán de acuerdo a un cálculo lineal de primer orden, es decir admitiendo proporcionalidad entre esfuerzos y deformaciones; Esto solamente si la concepción estructural no permite grandes desplazamientos que pueden conducir a análisis de segundo orden. Como se observa por las diferentes combinaciones de diseño según LRFD, se puede concluir que la condición más desfavorable para la estructura es aquella que corresponde a la consideración de carga permanente y sobrecarga de granizo, que en nuestro medio es la más preponderante para este tipo de cubiertas y sobrecarga de viento. 4.5. FACTORES DE CARGA Los factores de carga o los coeficientes de seguridad, como se los conoce más comúnmente, se aplican a las distintas acciones de acuerdo a las 7 posibles combinaciones de mayoración de cargas dadas por el reglamento ACI 318-14. Estructura vacía 𝑈 = 1.4𝐷 Estructura con sobrecargas 𝑈 = 1.2𝐷 + 1.6𝐿 + 0.5(𝐿𝑟 ó 𝑆 ó 𝑅) Estructura de cubierta 𝑈 = 1.2𝐷 + 1.6(𝐿𝑟 ó 𝑆 ó 𝑅) + (1.0𝐿 ó 0.5𝑊) Acción de viento 𝑈 = 1.2𝐷 + 1.0𝑊 + 1.0𝐿 + 0.5(𝐿𝑟 ó 𝑆 ó 𝑅) Acción sísmica 𝑈 = 1.2𝐷 + 1.0𝐸 + 1.0𝐿 + 0.2𝑆 Acción de viento + empujes de suelo 𝑈 = 0.9𝐷 + 1.0𝑊 + 1.6𝐻 Acción sísmica + empujes de suelo 𝑈 = 0.9𝐷 + 1.0𝐸 + 1.6𝐻 Donde: U = Carga de diseño o ultima que la estructura necesita poder resistir D = Carga muerta F = Cargas debidas al peso y presión de fluidos T = Esfuerzos totales de la temperatura, flujo, contracción, asentamientos diferenciales y hormigón compensador de la contracción L = Carga viva H = Cargas debidas al peso y la presión lateral del suelo, presión del agua subterránea o presión de materiales a granel Lr = Cargas vivas de techo S = Carga de nieve o granizo R = Carga pluvial W = Carga eólica E = Efectos sísmicos o de carga de terremoto 4.6. ESQUEMA DE LA ESTRUCTURA 5. CALCULOS POR ORDENADOR Para la obtención de las solicitaciones y dimensionado de los elementos estructurales, se ha dispuesto de un programa informático de ordenador denominado SAP 2000 v20.0.0. Es imposible conocer los esfuerzos reales y comportamiento real sobre cada elemento sino es a partir del Método de los Elementos Finitos y más aun considerando la interacción sueloestructura, concreto y acero. 6. ANALISIS ESTRUCTURAL 6.1. ENTRADA Y SALIDA DE DATOS 6.1.1. ACCIONES EN COLUMNAS Y CERCHAS AXIAL DE DISEÑO COLUMNAS [KN] AXIAL DE DISEÑO CERCHA TIPO [KN] MOMENTO DE DISEÑO COLUMNA [KN-m] MOMENTO DE DISEÑO LARGUEROS [KN-m] 6.2. DESPLAZAMIENTO VERTICAL (CONTROL DE FLECHAS) 𝛿𝑚á𝑥 = 𝐿 17500 = = 58.33𝑚𝑚 300 300 𝛿𝐼𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡á𝑛𝑒𝑎 = 25.43𝑚𝑚 𝛿𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = 25.43𝑚𝑚 ≤ 𝛿𝑚á𝑥 = 58.33𝑚𝑚 𝑂𝐾! 6.3. VERIFICACION DE CARGAS GRAVITACIONALES 6.3.1. GRANIZO “S” 7. MEMORIA DE CALCULO 7.1. COLUMNA (40x60) 𝑃𝑢 = 105.17 𝐾𝑁 (𝑆𝐴𝑃2000) 𝑀𝑢 = 122.31 𝐾𝑁 − 𝑚 (𝑆𝐴𝑃2000) 𝐴𝑠𝑡 = 24.12 𝑐𝑚2 Cuantía mínima 𝐴𝑠−𝑚í𝑛 = 0.01𝐴𝑔 = 0.01 ∗ 40𝑐𝑚 ∗ 60𝑐𝑚 𝐴𝑠−𝑚í𝑛 = 24.00 𝑐𝑚2 𝐴𝑠𝑡 = 24.12 𝑐𝑚2 ≅ 𝐴𝑠−𝑚í𝑛 = 24.00 𝑐𝑚2 ∅𝑃𝑛 = ∅0.80[0.85𝑓𝑐′ (𝐴𝑔 − 𝐴𝑠𝑡 ) + 𝑓𝑦 𝐴𝑠𝑡 ] ∅𝑃𝑛 = 2832.41 𝐾𝑁 𝑃𝑢 ≤ ∅𝑃𝑛 𝑂𝐾! 𝑂𝐾! Diagrama de interacción DIAGRAMA DE INTERACCION SAP 2000 ACI 318-14 PUNTO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Mu (KN-m) 107.17 122.31 NORMAL u MOMENTO u 2832.00 0.00 2832.00 142.21 2524.00 215.97 2117.00 271.44 1679.00 310.68 1170.00 339.52 1026.00 389.99 698.26 397.21 180.00 314.79 -333.99 196.01 -1085.40 0.00 3,500 3,000 0; 2,832 2,500 142; 2,832 216; 2,524 2,000 Nu [KN] SOLICITACIONES NU (KN) DIAGRAMA DE INTERACCION 40 X 60cm [12Ø16mm] 271; 2,117 1,500 311; 1,679 1,000 340; 1,170 390; 1,026 500 397; 698 0 0 -500 50 100 150 200 250 196; -334 -1,000 0; -1,085 -1,500 Mu [KN-m] 315; 180 300 350 400 450 7.2. FUNDACION H=40CM Para este análisis se empleó una fatiga admisible del suelo de 0.4 kg/m2 para el sector de Tarvita, el cual se obtuvo mediante estudio de suelos realizado en el emplazamiento del tinglado proyectado. 7.2.1. VERIFICACION DE ASENTAMIENTOS 𝛿𝑧 = 9.42𝑚𝑚 < (𝛿𝑎𝑑𝑚 = 1" = 25.00𝑚𝑚) 𝑂𝐾! 7.2.2. VERIFICACION DE PRESIONES 𝑠𝑖: 𝑞 = 𝑀𝑦 𝑁𝑘 𝑀𝑥 𝑞𝑖 = ( ± ± ) ≤ 1.25𝜎𝑎𝑑𝑚 𝐿𝐵 𝐵𝐿² 𝐿𝐵² 6 6 𝑘𝑔 𝑘𝑔 𝑞 = 0.75 ≤ 𝜎𝑎𝑑𝑚 = 1.5 𝑂𝐾! 𝑐𝑚² 𝑐𝑚² 𝑁𝑘 ≤ 𝜎𝑎𝑑𝑚 𝐿𝐵 ∴ 7.2.3. DISEÑO 𝑀𝑢 = 16.02 𝐾𝑁 − 𝑚/𝑚 (𝑆𝐴𝑃2000) Cuantía mínima 𝜌𝑚í𝑛 = 0.0018 ∗ 420 0.0018 ∗ 420 = = 0.0015 𝑓𝑦 500 𝐴𝑠−𝑚í𝑛 = 0.0015 ∗ 100𝑐𝑚 ∗ 40𝑐𝑚 = 6.00𝑐𝑚² (𝑈𝑠𝑎𝑟: Ø12𝑚𝑚 𝑐/15𝑐𝑚) 𝑇𝑠 = 𝐴𝑠 𝑓𝑦 = 753𝑚𝑚2 ∗ 500𝑀𝑃𝑎 𝑇𝑠 = 376500 𝑁 𝑁𝑐 = 0.85𝑓𝑐′ 𝑏𝑦 𝑇𝑠 = 𝑁𝑐 𝑦= 𝑇𝑠 376500 𝑁 = 0.85𝑓𝑐′ 𝑏 0.85 ∗ 21𝑀𝑃𝑎 ∗ 1000𝑚𝑚 𝑦 = 21.09 𝑚𝑚 𝑦 ∅𝑀𝑛 = ∅𝑇𝑠 (𝑑 − ) 2 ∅𝑀𝑛 = 0.9 ∗ 376500𝑁 ∗ (330𝑚𝑚 − 21.09𝑚𝑚 ) 2 ∅𝑀𝑛 = 108.25 𝐾𝑁 − 𝑚/𝑚 𝑀𝑢 ≤ ∅𝑀𝑛 𝑂𝐾! 7.3. CUBIERTA METALICA “CERCHA TIPO-I; II” Y “LARGUEROS” 7.3.1. SECCIONES EMPLEADAS PERFIL COSTABERO 100X50X15X2MM PERFIL COSTABERO 100X50X15X3MM 𝐷𝑒𝑚𝑎𝑛𝑑𝑎 𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 ≤ 1 𝑂𝐾! … … . . 𝑀𝐴𝐺𝑁
