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TALLER DE MECANICA ELECTRICA y ALMACEN - CENTRAL HIDROELECTRICA BAOS V

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1. GENERAL 1.1. ALCANCE 1.2. DESCRIPCIN DE LA ESTRUCTURA

2. DOCUMENTOS DE REFERENCIA

3. DEFINICIONES

4. BASES DE DISEO 4.1. CATEGORADE LA EDIFICACIN 4.2. CONFIGURACIN ESTRUCTURAL 4.3. PARAMETRO DE SITIO 4.4. INFORMACIN GEOTECNICA

5. ANLISIS ESTRUCTURAL 5.1. GENERAL 5.2. GEOMETRA 5.3. CARGAS APLICADAS

5.3.1.1. PESO PROPIO Y CARGA MUERTA (D) 5.3.1.2. CARGA VIVA (L, Lr) 5.3.1.3. CARGA DE OPERACIN (Lo) 5.3.1.4. SISMO (E) 5.3.1.5. VIENTO (W) 5.3.1.6. TEMPERATURA (T)

5.4. COMBINACIONES DE CARGA 5.4.1. LMITE LTIMO ESTRUCTURAS METLICAS (LRFD)

5.5. MODELO ESTRUCTURAL 5.6. ANALISIS POR CARGA DE SISMO 5.7. RESULTADO DEL ANLISIS 5.8. VERIFICACIN DE LAS CONDICIONES DE SERVICIO

6. DISEO ESTRUCTURAL 6.1. MATERIALES 6.2. VERIFICACIN DE DISEO DE LA ESTRUCTURA 6.3. DIEO DE LOS ELEMENTOS PRINCIPALES 6.4. DISEO DE LAS CORREAS PARA LA COBERTURA 6.5. DISEO DE LAS CONEXIONES PRINCIPALES

7. CONCLUSIONES


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1. GENERAL

1.1. ALCANCE La presente memoria descriptiva contempla el anlisis y diseo estructural de las estructuras de acero del taller de mecnica elctrica y almacn, de la central hidroelctrica baos V.

1.2. DESCRIPCIN DE LA ESTRUCTURA El edificio, est construido por una estructura de acero, en el cual vigas de acero de ala ancha (Perfl W soldado) conforman las columnas de la estructura principal, estas se encuentran amarradas mediante perfiles de similares que trabajan como correderas para un puente gra instalado en la parte superior de la estructura, sin embargo para el diseo, este miembro de amarre no es considerado como estructural, siendo que las vigas principales puedan ser capaces de recibir cargas verticales, como horizontales y transmitirlas a la cimentacin. Una extensin de las columnas principales, sobresale de las mismas creando una luz sobre el puente gra estas a su vez portan armaduras fabricadas en canales estructurales C Las armaduras de techo, tendrn arriostres en cruz que rigidizarn la estructura. Para los paneles de techo y coberturas, se emplea canales livianos en C (Canal con alas) fabricados con plancha plegada en fro El techo, puertas, paneles interiores y cerramiento sern fabricados en panel pipo TR-4, unido a la estructura mediante pernos autoperforantes.

2. DOCUMENTOS DE REFERENCIA

2.1. ESTANDARES ASTM: (American Society For Testing And Materials) AISC: Code of Standard Practice for Steel Buildings and Bridges. AWS: American Welding Society. ASME: American Society of Mechanical Engineering. SSPC Steel Structures Painting Council Manual. ANSI: American National Standards Institute

2.2. ESPECIFICACIONES ASTM A36 Standard specification for structural Steel. ASTM A53 Standard specification for piping material, steel, black. ASTM A307 Standard specification for carbon steel bolts and studs. ASTM A325 Standard specification for High Strength Bolts. ANSI/AWS D1.1 Structural Welding Code steel. ANSI/AWS A5.1 Specification for mild steel covered arc welding electrodes. ASTM A6: Standard Specification for General Requirements for Rolled Steel Plate. SSPC-SP5 Visual Standard for Abrasive Blast Cleaned Steel.

(Limpieza con chorro de arena al metal blanco)

2.3. PLANOS PLANO DE CIMENTACIN PLANO DE ESTRUCTURAS PLANO DE INSTALACIONES ELCTRICAS

3. BASES DE DISEO

3.1. CATEGORADE LA EDIFICACIN Segn NORMA E.030, DISEO SISMORESISTENTE, en el artculo 10, se clasifica como edificacin comn, Clasificacin C, con factor de uso U = 1.

3.2. CONFIGURACIN ESTRUCTURAL Segn NORMA E.030, DISEO SISMORESISTENTE, en el artculo 11, se clasifica como estructura regular en ambas direcciones del plano.

3.3. PARAMETRO DE SITIO Segn NORMA E.030, DISEO SISMORESISTENTE, en el artculo 5, se clasifica como zona 2, con un factor de zonificacin de 0.3.

3.4. INFORMACIN GEOTECNICA Esfuerzo admisible del terreno de 1kg/cm2

4. ANLISIS ESTRUCTURAL

4.1. GENERAL Se emple el software de diseo SAP2000, para complementar el clculo, se emple mtodos de clculo para vigas y columnas.


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4.2. GEOMETRA

4.3. CARGAS APLICADAS

4.3.1. PESO PROPIO Y CARGA MUERTA (D) Peso propio de la estructura.

Se considera una carga para cada elemento que se analiza por software SAP 2000. Peso de la cobertura, correas e instalaciones.

Se considera 10kg/m2 En el caso de clculo matemtico

Se considera la suma de ambas (Estructura y cobertura) 20kg/m2

4.3.2. CARGA VIVA (L, Lr) Sobrecarga en cobertura.

Carga de instalacin y mantenimiento reducida a 15kg/m2. (Slo dos personas por seccin de techo apoyadas en el mismo tramo de 3x7m)

Carga del puente Gra 5000kg

4.3.3. CARGA DE OPERACIN (Lo) Carga del winche

340kg Carga de la viga riel

400kg Cargas de impacto inducidas por el movimiento del puente gra.

Vertical 25% del peso Laterales 20% del peso

4.3.4. SISMO (E) Se tiene los siguientes parmetros: Z = 0.3 U = 1.0 C = 0.8 /(T/Tp+1) =0.56 Tp = 0.6(s) NORMA E0.30, Captulo II, Artculo 6.2.Suelo intermedio. S = 1.2, NORMA E0.30, Captulo II, Artculo 6.2. Suelo intermedio. T = Hn/Ct, NORMA E0.30, Captulo IV, Artculo 17.2. Hn = 9(m) Altura de la edificacin, NORMA E0.30, Captulo IV, Artculo 17.2. Ct = 35 (Prticos), NORMA E0.30, Captulo IV, Artculo 17.2. Rx = 6 (Prticos) Ry = 6 (Prticos) Sa = ZUCSg / R (aceleracin espectral) = 0.20m/s2


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Fuerza ssmica = 20% del peso

4.3.5. VIENTO (W) Se toma como referencia el mapa elico del Peru, mostrado en el REGLAMENTO NACIONAL DE EDIFICACIONES ao 2006, actualmente vigente.

P = 0.005V2 V = 80Km/hr P = 32kg/m2

Las fuerzas son calculadas de la siguiente forma:


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4.4. MODELO ESTRUCTURAL

Se analizar los siguientes modelos:

4.4.1. MODELO DE ESTRUCTURA DE TECHO

4.4.2. MODELO DE COLUMNA DE ARMADURA PRINCIPAL


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DERECHA CARGA MUERTA POR PESO DE COBERTURA

IZQUIERDA CARGA VIVA (MONTAJE + CARGA VIVA DE WINCHE + CARGA DE IZAJE DESBALANCEADA

DERECHA CARGA DE VIENTO

IZQUIERDA CARGA DE SISMO


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4.5. COMBINACIONES DE CARGA

4.5.1. LMITE LTIMO ESTRUCTURAS METLICAS (LRFD)

4.5.1.1. COMBO I Segn LRFD CASO UDSLT I

CARGA MUERTA CON SOBRECARGA DEL 40%

4.5.1.2. COMBO II Segn LRFD CASO UDSLT II

CARGA MUERTA CON SOBRECARGA DEL 20% CARGA VIVA CON SOBRECARGA DE 60%

4.5.1.3. COMBO III Segn LRFD CASO UDSLT III

CARGA MUERTA CON SOBRECARGA DEL 20% CARGA VIVA AL 100%

CARGA DE VIENTO CON SOBRECARGA DEL 60%


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4.5.1.4. COMBO IV Segn LRFD CASO UDSLT VII

CARGA DE CONDICIN DE EMERGENCIA CON SISMO


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4.5.2. RESULTADO DEL ANLISIS

ESFUERZOS MXIMOS EN CASO DE COMBO I Y COMBO II

ESFUERZOS MAXIMOS EN CASO DE COMBO III Y COMBO IV


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4.5.3. ANLISIS DE ESFURZOS CRTICOS

4.5.3.1. ELEMENTO DE TIJERAL DE TECHO

4.5.3.2. ELEMENTO DE COLUMNA SECUNDARIA DE TECHO

4.5.3.3. COLUMNA PRINCIPAL DE TECHO


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4.5.4. ESFUERZOS EN CASO DE SISMO 0.4G EN DIRECCIN X

VERIFICACIN DE LAS CONDICIONES DE SERVICIO

COMBINACION DE CARGA

ELEMENTO ESFUERZO MAXIMO (kg/cm2)

ESFUERZO ADMISIBLE (kg/cm2)

FACTOR DE SEGURIDAD (kg/cm2)

COMBO I C4X5.4 206.30 +1500/-781 C4X5.4 -30.47 +1500/-1136 W8X10 -22.96 +1500/-827

COMBO II C4X5.4 485.89 +1500/-781 3.09 C4X5.4 -88.34 +1500/-1136 W8X10 -388.54 +1500/-827 2.12

COMBO III C4X5.4 456.85 +1500/-781 C4X5.4 -145.21 +1500/-1136 7.83 W8X10 -235.66 +1500/-827

5. DISEO ESTRUCTURAL

5.1. MATERIALES El material considerado en el estudio es el acero estructural ASTM A36, en perfiles laminados.

5.2. VERIFICACIN DE DISEO DE LA ESTRUCTURA Se realiz mediante SOFWARE DE DISEO SAP200, el clculo de los esfuerzos mximos y mnimos se realiz por pandeo. Las deformaciones mostradas en los elementos han sido verificadas por software de diseo.

5.3. DIEO OPTIMIZADODE LOS ELEMENTOS PRINCIPALES

El diseo ptimo de los elementos es el que se muestra a continuacin:

5.3.1. Columnas principales. Diseadas en viga W8x10; FS 2.12

5.3.2. Columnas de techo Diseadas en Canal C4x5.4, FS 7.83

5.3.3. Vigas de techo Diseadas en canal C4x5.4, FS 3.09

5.4. DISEO DE LAS CORREAS PARA LA COBERTURA Se realizarn en Plancha plegada galvanizada de 2mm de espesor en forma de C, de 3x1.5mm, apoyada cada 4m.


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6. CONCLUSIONES

La estructura mostrada Lneas arriba es segura para los requerimientos solicitados, sin embargo se considerar la siguiente configuracin a fin de conseguir un F.S. mayor a 2.5.

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