MEMORIA DE CALCULO 1. CONSIDERACIONES DE DISEÑO: La presente memoria de cálculo tiene como objetivo, garantizar que la estructura usada trabajara y soportara satisfactoriamente las cargas. 1.1 NORMAS Y CÓDIGOS: Las normas tomadas en cuenta para los cálculos estructurales del presente proyecto son: 1.1.1. Reglamento Nacional de Estructuras (RNE) • Norma E.020 Cargas • Norma E.090 Estructuras Metálicas 1.1.2Reglamento International • ASCE • ANSI/AISC360 "Specifications for Structural Steel Bulldings" • ANSI/AISC341 "Seismic Provisionsfor Structural Steel Bulldings" • ANSI/AISC 358 "Prequallfted Connections for Special and Intermediate Steel 1.2 ESPECIFICACIONES PARA EL DISEÑO Materiales: - 100x100x4.5 mm - perfil circular liso de 5/8” Los tensores están pre tensados como muestra en el plano, los cuales están trabajando a Tensión puro, por lo que se comportan como cables, los cuales se realizaran la simulación como cables pre tensados. Se realiza el calculo de las columnas soportes por separados, por que los elementos de cable tensor que sirve para como soporte de la malla Raschel no están Pretensados, por lo que estos no distribuyen las cargas a las diferentes columnas que soportan la malla. Pero se considera las cargas de la malla Raschel y el peso de los cables tensores. Se ha realizado la simulación de 3 modelos de columna las cuales son los siguientes: Primer modelo: Se Encontró la carga de resistencia de el viento de las mallas Raschel Siendo la Carga de viento de la región Arequipa Calculamos la velocidad de viento, el cual resulta de 76.858 kg/hr, lo cual se nos recomienda usar 0.54 toneladas por poste. El cálculo nos resulta un factor estático de 0.45 en ambos ejes. Estos valores introduciremos a las cargas de sismo 1.3 DEFINIENDO CARGAS Se han considerado las siguientes cargas de diseño: - Carga Muerta (DEAD): Considera todos los pesos propios de la estructura del techo. TOTAL, CARGA MUERTA ESTIMADA Esta carga ya es asumida por el programa. Carga VIVA (CV): Se considera a todas las fuerzas que están influyendo a la columna, en este caso encontramos la fuerza ejercida por el peso de la malla, es peso de los cables. 𝐴 = 15𝑚 ∗ 10𝑚 = 150𝑚2 (𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑚𝑎𝑙𝑙𝑎 𝑟𝑎𝑐ℎ𝑒𝑙) 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑚𝑎𝑙𝑙𝑎 = 0.105 𝑘𝑔/𝑚2 𝑃 = 0.105𝑘𝑔/𝑚2 ∗ 150𝑚2 = 15𝑘𝑔 Este peso se distribuye a través de los cables donde están instalados Perímetro = 50m Peso lineal = 0.3 kg/m En cada cable tendremos Cable de 15m = 4.5 Kg Cable de 10 m = 3 Kg Peso del cable tendremos P/L ½” = 279 kg/500m =0.558 kg/m P/L 3/8” = 156 kg/500m =0.312 kg/m P/L ½” (10) = 5.58 kg P/L 3/8” (10) = 3.12 kg P/L ½” (15) = 8.37 kg P/L 3/8” (15) = 4.68 kg Peso cable 1 = 5.58 kg + 3 Kg = 8 kg Peso de cable 2 = 4.5 Kg + 8.38 Kg = 12.86 Kg Aplicaremos una pre tensión a los cables de 30 kg para cada cable Peso cable 1 = 50 kg Peso cable 2 = 50 kg De la misma manera para los cables tensores inferiores consideraremos Peso cable 1 = 40 kg Peso cable 2 = 4 kg Carga de Granizo Consideraremos esta carga para darle una mayor criticidad al análisis. Se considera una carga de granizo de 13 kg/m2 Al tener una sombra de 90% tendremos una carga de 11.7 kg/m2 Tenemos un peso de carga de graniza es Granizo = 12 kg/m2 * 150 m2 = 1755 kg Esta carga los distribuiremos a los cables. PL = 36 kg/m Peso cable 1 = 360 kg Peso cable 2 = 540 kg Primer modelo se carga dibuja y se inserta las cargas a las cuales están cometidas. Ilustración 2: Carga de Viento Ilustración 1: peso de malla raschel y peso del tensor Se crea las restricciones a los elementos paraque trabajen solo a fuerzas axiales. Ilustración 3. Cargas de Lluvia y granizo COMBINACION DE DISEÑO Asignando combinaciones Se desarrolla según la metodología LRFD, los cuales nos proporciona ecuaciones para realizar el calculo de la carga combinada mayor que esta sometida la estructura. Tenemos un factor de seguridad de la columna de 0.1, por lo que la columna esta trabajando a 41% de su capacidad. Ilustración 4: elemento sometido a momentos. - Se aprecia que los tensores están trabajando a tensión pura Ilustración 5: Elemento sometido a fuerzas cortantes. Ilustración 6: Elemento sometido a fuerzas axiales. - Buscamos la fuerza axial máxima en nuestro combo de fuerzas que insertamos. Lo encontramos en el Combo N° 3 el cual me resulta una fuerza axial de 1169.92 kgf Calculamos el factor de seguridad, manualmente para acero A36 El cual esta trabajando al 27.5% de su capacidad. Calculamos las reacciones. Columna N° 2 Las fuerzas axiales de las correas laterales se eliminan mutuamente, pero consideraremos que no, para poder tener un caso más crítico. No realizaremos paso a paso como en anterior ya que este es muy similar al anterior - La columna esta trabajando al 41% de su capacidad igual que en el caso anterior se introdujeron cargas de viento y de lluvia. F máxima a tensión es de 1247kgf El tensor está trabajando al 30% de su capacidad. tercer caso - En el tercer tipo de columna se somete a cargas iguales en sus cuatro lados por lo que estos quedan eliminados entre sí, tampoco es sometido a cargas externas como de viento, la única carga que es sometida es de sismo El elemento está trabajando al 1%. Conclusiones: - Se realizo el análisis individual de las columnas, ya que estas no interactúan entre ellas. - Se simulo el tensor a tensión pura, el programa no te muestra el factor de seguridad, por lo que se realizo cálculos manuales. - Se realizo la simulación con cargas de viento y granizo para encontrar el caso más crítico. - Se realizo el análisis de cargas vivas como la del peso del techo y de los cables. - Los elementos que resisten la malla Raschel no soportan cargas mayores, tampoco están pre tensados, por lo que se considera dejarlo con las medidas estipuladas, las cuales soportan una tensión de 8500 kg para el diámetro de ½” y una tensión de 4755 kg para un dímetro de 5/16” - Los alambres de 8mm que soportan la malla Raschel tampoco fue necesario realizar un calculo estructural, ya que estos elementos sirven como rigidizadores de la malla, por lo que no están sometidos a cargas. - Los tres techos tienen diferente geometría, pero comparten la misma distribución de las columnas, las cuales tienen un área de 10mx 15 metros aproximadamente, por lo que no fue necesario realizar un análisis individual de cada techo, además las 3 están sometidas a las mismas cargas ambientales. - Los cálculos se realizaron según la norma LRFD, los cuales nos muestran factores de seguridad menores a 1, y con cargas máximas permisibles al 90% de la capacidad del elemento. - Todos los cálculos estructurales se realizo con la herramienta de SAP 2000. Elementos seleccionados Barra lisa de 5/8” Columna de 100x100x4.5 mm Se utiliza los cables ½” y de 3/8”
