memoria cargadero

PROYECTO:

IMPALA TERMINALS BARRANCABERMEJA S.A.


DISEÑO CIMENTACION Y ESTRUCTURA CARGADERO DE NAFTA K1355.02-ID-030-EST-MC-020-0

BOGOTÁ, JULIO DE 2015

PROYECTO:


II

K1355.02-ID-030-EST-MC-020-0.DOC DISEÑO CIMENTACIÓN Y ESTRUCTURA CARGADERO DE NAFTA BOGOTÁ JULIO DE 2015

DISEÑO CIMENTACIÓN Y ESTRUCTURA CARGADERO DE CRUDO

JULIO DE 2015

CONTROL DE REVISIONES

REV FECHA

(dd-mm-aaaa) DESCRIPCIÓN

A 10-09-2014 Emitido para comentarios del cliente

B 31-12-2014 Emitido para comentarios del cliente

0 14-07-2015 Emitido para Construcción

CONTROL DE COPIAS

Elaboró: Andrea Saavedra M.

Cargo: Ingenieros de Proyectos

Revisó: William Parra

Cargo: Coordinador Civil

Aprobó: Gustavo Armando Rivera

Cargo: Coordinador Proyecto

Firma: Firma: Firma:

PROYECTO:


III


TABLA DE CONTENIDO

Pág.

LISTA DE FIGURAS .......................................................................................................................... V

1 INTRODUCCIÓN ................................................................................................................... 7

2 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO ............................................................................................... 7

3 CÓDIGOS DE DISEÑO ........................................................................................................... 9

3.1 Normas .............................................................................................................................. 9

4 DOCUMENTOS DE REFERENCIA ............................................................................................ 9

5 MATERIALES ...................................................................................................................... 10

6 INFORMACIÓN DE DISEÑO ................................................................................................. 10

6.1 Parámetros geotécnicos.................................................................................................. 10

6.2 Características sísmicas ................................................................................................... 10

7 CARGAS Y COMBINACIONES .............................................................................................. 11

7.1 Cargas Muertas (D) ......................................................................................................... 11

7.2 Cargas Vivas (L) ............................................................................................................... 12

7.3 Cargas de Viento (WX, WZ) ............................................................................................. 13

7.4 Fuerzas Sísmicas (EX, EZ) ................................................................................................. 17

8 COMBINACIONES DE CARGA .............................................................................................. 21

8.1 Combinaciones de carga – Esfuerzos de trabajo (Fundación) ........................................ 21

PROYECTO:


IV


8.2 Combinaciones de carga – Esfuerzos de trabajo (Derivas) ............................................. 21

8.3 Combinaciones de carga – Método de resistencia última (Diseño acero) ..................... 22

9 MODELO ESTRUCTURAL ..................................................................................................... 24

9.1 Resultados del diseño ..................................................................................................... 30

10 ANÁLISIS ESTRUCTURAL ..................................................................................................... 33

10.1 Análisis Realizado ........................................................................................................... 33

10.2 Cálculos del Factor de Longitud Efectiva (K) ................................................................... 33

10.3 Límites de Deriva ............................................................................................................. 33

10.4 Deflexiones ...................................................................................................................... 34

11 DISEÑO DE ESTRUCTURA METÁLICA ................................................................................... 36

11.1 Diseño Estructural de Vigas y Columnas ......................................................................... 36

12 DISEÑO ESTRUCTURAL DE LAS FUNDACIONES .................................................................... 36

13 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .............................................................................. 36

14 ANEXO 1 CHEQUEO DE DERIVAS ........................................................................................ 37

15 ANEXO 2 DISEÑO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES ............................................................. 38

16 ANEXO 2 DISEÑO DE CORREAS ........................................................................................... 42

17 ANEXO 3 DISEÑO DE CONEXIONES ..................................................................................... 47

18 ANEXO 4 DISEÑO DE ZAPATAS ........................................................................................... 61

18.1 Zapata 1 (Columnas Interiores Ejes 47’, 48’ y 49’) ......................................................... 61

18.2 Zapata 2 (Columnas Exteriores Eje 46’) .......................................................................... 65

18.3 Zapata 3 (Columnas Exteriores Eje 50’) .......................................................................... 69

PROYECTO:


V


18.4 Zapata 4 (Columna Interior Eje 46’) ................................................................................ 73

18.5 Diseño Placa Base Columnas HEA400 ............................................................................. 77

19 ANEXO 5 DISEÑO ISLA APOYO DE EQUIPOS ........................................................................ 80

19.1 Modelo Estructural ......................................................................................................... 80

19.2 Diseño Estructural ........................................................................................................... 82

LISTA DE FIGURAS

Pág.

Figura No. 1 Planta cubierta Cargadero de Nafta .................................................................................... 8

Figura No. 2 Vista General del Cargadero de Nafta ................................................................................. 8

Figura No. 3 Gráfica de cargas Cargadero de Nafta (Ver DR-7) ............................................................. 11

Figura No. 4 Espectro de Respuesta Elástico para Barranca (Sa=0.62g) ................................................ 17

Figura No. 5 Modelo 3D del Shelter ...................................................................................................... 25

Figura No. 6 Numeración de nudos de la estructura ............................................................................ 27

Figura No. 7 Numeración de elementos de la estructura ..................................................................... 29

Figura No. 8 Numeración de nodos de la cubierta ................................................................................ 29

Figura No. 9 Numeración de elementos de la cubierta ........................................................................ 30

Figura No. 10 Índices de sobreesfuerzo en elementos en planta. ........................................................ 31

Figura No. 11 Índices de sobreesfuerzo en elementos en altura. ......................................................... 32

Figura No. 12 Índices de sobreesfuerzo en elementos de cubierta. ..................................................... 32

Figura No. 13 Deformación viga cordón inferior cercha lateral W10x49 ............................................. 34

PROYECTO:


VI


Figura No. 14 Deformación viga de apoyo tubería W10x49 ................................................................. 35

Figura No. 15 Deformación viga apoyo línea de vida W10x49 ............................................................. 35

Figura No. 16 Deformación viga cordón superior cercha lateral W10x49 ............................................ 36

Figura No. 17 Modelo 3D Isla ................................................................................................................ 80

Figura No. 18 Momentos M11 en la dirección longitudinal .................................................................. 80

Figura No. 19 Momentos M22 en la dirección transversal ................................................................... 81

Figura No. 20 Cortantes V13 ................................................................................................................. 81

Figura No. 21 Cortantes V23 ................................................................................................................. 82

PROYECTO:


7


1 INTRODUCCIÓN

En este documento se presenta la memoria de cálculo estructural del Cargadero de Nafta para la terminal de líquidos, estructura que hace parte del proyecto de diseño y construcción del Puerto IMPALA, ubicado en la margen derecha del río Magdalena, municipio de Barrancabermeja, departamento de Santander. Teniendo como objetivo principal, dimensionar y diseñar a nivel de ingeniería detallada los diferentes elementos estructurales de la soportería de la tubería que se encuentra a lo largo de toda la terminal.

2 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO

El Cargadero es una estructura metálica de un piso con cuatro luces de 10.00 m en el sentido longitudinal, un voladizo de 5 m al final de la estructura y una luz de 11.00 m con voladizos de 2.50 m a los dos costados en el sentido transversal; cubierta liviana a dos aguas y un faldón lateral en teja sin traslapo apoyada en correas longitudinales; esta estructura esta cimentada sobre un sistema de zapatas aisladas rectangulares.

PROYECTO:


8


Figura No. 1 Planta cubierta Cargadero de Nafta

Figura No. 2 Vista General del Cargadero de Nafta

PROYECTO:


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3 CÓDIGOS DE DISEÑO

3.1 Normas

A continuación se citan las normas de diseño estructural aplicables en la presente memoria de cálculo.

NSR-10, Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente NSR-10.

ACI-318S-08, Requisitos de reglamento para concreto estructural y comentario.

ACI-301S-05, especificaciones para concreto estructural.

AISC-360-10, Specification for Structural Steel Buildings.

AIS180-13, Recomendaciones para requisitos sísmicos en estructuras diferentes de edificaciones.

4 DOCUMENTOS DE REFERENCIA

[DR-1] K1355.02-ID-030-EST-PL-020-1 Diseño Estructural – Rack Cargadero – Planta de Cimentación – Despiece Pedestales y Zapatas.

[DR-2] K1355.02-ID-030-EST-PL-020-2 Diseño Estructural – Rack Cargadero – Planta de Cubierta Metálica – Elevaciones y Detalles.

[DR-3] K1355.02-ID-030-EST-PL-020-3 Diseño Estructural – Rack Cargadero – Cortes y Elevaciones.

[DR-4] K1355.02-ID-030-EST-PL-020-4 Diseño Estructural – Rack Cargadero – Cortes, Elevaciones y Detalles.

[DR-6] PL-1142-7108 Terminal de líquidos – Plano Base Estructura Metálica, Cubierta Rack Cargadero – Isométrico.

[DR-7] PL-1142-7109 Terminal de líquidos – Plano Base Estructura Metálica, Cubierta Rack Cargadero – Planta, Cortes y Detalles.

[DR-8] PL-1142-3118-H1 Terminal de líquidos – Cargadero de Nafta Pavimento – Planta.

[DR-9] PL-1142-3115-H2 Terminal de líquidos – Cargadero de Nafta Pavimento – Cortes.

PROYECTO:


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5 MATERIALES

Concreto estructura f’c = 28.0 MPa.

Concreto de limpieza f’c = 14.0 MPa.

Acero de refuerzo fy = 420 MPa.

Acero estructural ASTM-A572 Gr. 50 fy = 345 MPa fu = 450 MPa.

Pernos de Anclaje SAE 1020

Tornillos para conexiones ASTM A-325

Ángulos Estructurales < 2” ASTM A-36, > = 2” ASTM A-572 Gr. 50

Platinas ASTM A-572 Gr. 50

Correas de cubierta laminados en frio ASTM-A1011 Gr. 50

Soldadura perfiles E70XX

6 INFORMACIÓN DE DISEÑO

6.1 Parámetros geotécnicos

Parámetros de suelos asumidos según estudio de suelos K1360.01-IB-040-CIV-MC-001: Zona de amenaza sísmica: Intermedia.

Perfil del suelo: D

Capacidad portante cimentaciones superficiales: 183 kPa

Densidad terreno γS = 20 kN/m3

Coeficiente presión pasivo K0 = 0.50

Coeficiente presión activo Ka = 0.33

Módulo de balasto Ks = 23040 kN/m3

6.2 Características sísmicas

De acuerdo con el código Colombiano de construcciones sismo-resistentes (NSR-10), el proyecto del Puerto IMPALA se encuentra localizado en una zona de amenaza sísmica intermedia (Barrancabermeja), y los parámetros para diseño sísmico son los siguientes: • Coeficiente de aceleración pico efectiva (Tabla A.2.3-2): Aa=0.15 • Coeficiente de velocidad pico efectiva (Tabla A.2.3-2): Av=0.15 • Coeficiente Aceleración Periodos cortos (Tabla A.2.4-3): Fa=1.50 • Coeficiente Velocidad Periodos cortos (Tabla A.2.4-4): Fv=2.20 • Grupo de uso: II • Coeficiente de importancia: I=1.00

Igualmente, de acuerdo al tipo de estructura el coeficiente de Disipación de Energía fue seleccionado como se muestra en la siguiente tabla:

PROYECTO:


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Por lo tanto, se tomó R=5.0.

7 CARGAS Y COMBINACIONES

Para el análisis y diseño estructural, es necesario considerar las siguientes cargas: muerta, peso de equipo en operación, viento y cargas sísmicas. Ver análisis de cargas detallado en numera 7.

7.1 Cargas Muertas (D)

La Carga Muerta corresponde al peso propio de la estructura y al peso de todos los materiales permanentes en ella, tales como aislamientos, techos, etc. El peso de los materiales se toma según lo especificado en la NSR-10, Capítulo B. Para esta estructura se tomara como carga muerta el peso de la tubería que se posa sobre la estructura, ya que esta estará durante toda la vida útil de la misma aportando una masa importante para el caso sísmico. La disposición y valores de estas cargas se presenta a continuación:

Figura No. 3 Gráfica de cargas Cargadero de Nafta (Ver DR-7)

PROYECTO:


12


El peso propio de los elementos se determina con las siguientes masas:

Peso de elementos de concreto reforzado: 24 kN/m3.

Peso de elementos de acero estructural: 76.97 kN/m3.

Avalúo de cargas Muertas de Cubierta

Peso Teja 0.10 kN/m2

Ductos e iluminación 0.20 kN/m2 Total: 0.30 kN/m2

Peso del sistema de rociado de emulsión

En la cubierta se tuvo en cuenta, centrado con el camión y el cable de vida, un sistema de rociado de emulsión de espuma con picos rociadores, distribuidos en 6 puntos

Sistema de rociado 10 kN

7.2 Cargas Vivas (L)

Las cargas vivas son cargas de gravedad producidas por el uso y la ocupación de la estructura. Estas incluyen el peso de todas las cargas móviles, tales como personas, herramientas, equipos, particiones móviles, cargas de ruedas, equipo desmantelado por partes, etc. Debe estar acorde con lo especificado en el Título B de la NSR-10. Se incluyen dentro de la carga viva las cargas de impacto.

Cargas Vivas de Cubierta (Lr)

Se considera la carga para cubiertas inclinadas con pendiente de 15° o menos: 0.50 kN/m2

Cargas Vivas (L1, L2) Línea de vida

Para la línea de vida se considera una carga de 200 kg aplicada en el centro de la luz de la viga (L1) y en el apoyo central una carga de 400 kg (L2).

Cargas Vivas (L4) Carga Longitudinal tubería

En la viga de apoyo de la línea de tuberías se tiene en cuanta una carga longitudinal (L4) correspondiente al 30% de la carga vertical (ver numeral 7.1).

PROYECTO:


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7.3 Cargas de Viento (WX, WZ)

Las fuerzas de viento en las estructuras son calculadas usando los parámetros de viento definidos previamente y las definiciones dadas en NSR-10. El procedimiento de diseño analítico explicado en el capítulo B.6., indica que se debe calcular la presión dinámica del viento, posteriormente se debe calcular el factor de efecto ráfaga (G) y finalmente se convierte está presión dinámica en una estática multiplicándola por el coeficiente de fuerzas. En último lugar, se cargan las secciones de la estructura con el ancho aferente de los elementos.

PROYECTO:


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CARGA DE VIENTO SOBRE LA CUBIERTA - CARGAS VERTICALES

DIMENSIONES GENERALES

Long. Total Cubierta C = 134,51 ft = 41,00 m

Ancho de Cubierta L = 52,82 ft = 16,10 m

Altura media Cubierta H = 33,07 ft = 10,08 m

Ángulo de Cubierta q = 0,0997 rad = 5,71 grados

PARÁMETROS DE DISEÑO

Velocidad Básica de Viento, V = 100 km/h = 28 m/s (Fig B.6.4-1, NSR-10)

Factor de Importancia, I = 1,00 (para Grupo de Uso I) (Fig B.6.5-1, NSR-10)

Rugosidad del terreno: C (B.6.5.6.2, NSR-10)

Categoría de Exposición: C (B.6.5.6.3, NSR-10)

PRESIÓN DE DISEÑO NETA (B.6.5.13.2, NSR-10)

donde:

qh: Presión por velocidad

G: Factor efecto de ráfaga

CN: Coeficiente de Presión Neta

Presión por Velocidad: (B.6.5.10, NSR-10)

Kd = 0,85 (Tabla B.6.5-4, NSR-10)

Factor Topográfico Kzt = (1 + K1*K2*K3)2 (Ec. B.6.5-1, NSR-10) K1 = N/A

¿La estructura está en una colina? NO K2 = N/A

Kzt = 1,00

Kz = 0,94 (B.6.5.6.6 & Tabla B.6.5-3, NSR-10)

CÁLCULO FUERZA DE VIENTO - PROCEDIMIENTO ANALÍTICO; B.6.5 - NSR 10

EDIFICIO ABIERTO CON CUBIERTA A DOS AGUAS; B.6.5.13 - NSR 10

Nh C*G*qp

I*V*K*K*K*613.0q 2

dztZh

PROYECTO:


15


qh = 400,00 N/m2

Factor Efecto de Ráfaga: (B.6.5.8.1, NSR-10)

G = 0,85 (B.6.5.8.1, NSR-10)

Coeficiente de Presión Neta:

Viento Perpendicular a Cubierta (Fig B.6.5-15B, NSR-10)

A B

CNW 1,10 0,20

CNL -0,30 -1,20

Viento Paralelo a Cubierta (Fig B.6.5-15D, NSR-10)

A B

Zona 1: x < h CN -0,80 0,80

Zona 2: h< x < 2h CN -0,60 0,50

Zona 3: x > 2 h CN -0,30 0,30

Entonces la presión neta (p) sobre la cubierta es:

A B

g ZONA

1, 2 & 3 -102,00 -408,00

4, 5 & 6 374,00 68,00

1 & 4 -272,00 272,00

2 & 5 -204,00 170,00

3 & 6 -102,00 102,00

1, 2 & 3 374,00 68,00

4, 5 & 6 -102,00 -408,00

1 & 4 -102,00 102,00

2 & 5 -204,00 170,00

3 & 6 -272,00 272,00

NOTA: Signo negativo indica succión, y positivo indica presión.

CASO CARGA

CASO CARGA

CASO CARGA

p (N/m2)

0°

90°

180°

270°

PROYECTO:


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CARGA DE VIENTO SOBRE LAS CORREAS

Ancho aferente de correas internas: D = 1,50 m

Ancho aferente de correas externas: E = 0,750 m

CASO A CASO B CASO A CASO B

g ZONAF

(kN/m)

F

(kN/m)

F

(kN/m)

F

(kN/m)

1, 2 & 3 -0,153 -0,612 -0,077 -0,306

4, 5 & 6 0,561 0,102 0,281 0,051

1 & 4 -0,408 0,408 -0,204 0,204

2 & 5 -0,306 0,255 -0,153 0,128

3 & 6 -0,153 0,153 -0,077 0,077

1, 2 & 3 0,561 0,102 0,281 0,051

4, 5 & 6 -0,153 -0,612 -0,077 -0,306

1 & 4 -0,153 0,153 -0,077 0,077

2 & 5 -0,306 0,255 -0,153 0,128

3 & 6 -0,408 0,408 -0,204 0,204

g ZONAFVI

(kN/m)

FHI

(kN/m)

FVI

(kN/m)

FHI

(kN/m)

FVE

(kN/m)

FHE

(kN/m)

FVE

(kN/m)

FHE

(kN/m)

1, 2 & 3 -0,152 -0,015 -0,609 -0,061 -0,076 -0,008 -0,304 -0,030

4, 5 & 6 0,558 0,056 0,101 0,010 0,279 0,028 0,051 0,005

1 & 4 -0,406 -0,041 0,406 0,041 -0,203 -0,020 0,203 0,020

2 & 5 -0,304 -0,030 0,254 0,025 -0,152 -0,015 0,127 0,013

3 & 6 -0,152 -0,015 0,152 0,015 -0,076 -0,008 0,076 0,008

1, 2 & 3 0,558 0,056 0,101 0,010 0,279 0,028 0,051 0,005

4, 5 & 6 -0,152 -0,015 -0,609 -0,061 -0,076 -0,008 -0,304 -0,030

1 & 4 -0,152 -0,015 0,152 0,015 -0,076 -0,008 0,076 0,008

2 & 5 -0,304 -0,030 0,254 0,025 -0,152 -0,015 0,127 0,013

3 & 6 -0,406 -0,041 0,406 0,041 -0,203 -0,020 0,203 0,020

EXTERNASINTERNAS

CASO B

0°

90°

0°

90°

180°

270°

CORREAS INTERNAS CORREAS EXTERNAS

180°

270°

CASO A CASO B CASO A

PROYECTO:


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7.4 Fuerzas Sísmicas (EX, EZ)

Las fuerzas sísmicas en la estructura son calculadas usando el “Espectro de Respuesta Elástico”, deducido de acuerdo a los parámetros sísmicos (definidos previamente) y a las definiciones dadas por NSR-10. Se asume que todas las cargas muertas, vivas y de equipos están presentes al momento de la generación sísmica, por lo que producen fuerzas de inercia durante el movimiento sísmico.

Así mismo, la magnitud de la fuerza sísmica es calculada de acuerdo al Método de la Fuerza Horizontal Equivalente (Capítulo A.4 de NSR-10), el cual indica que se deben multiplicar las aceleraciones espectrales (Sa) con las masas de la estructura a analizar.

El Espectro de Respuesta Elástico es:

Figura No. 4 Espectro de Respuesta Elástico para Barranca (Sa=0.62g)

Como la estructura del Cargadero corresponde a un grupo de uso II, la NSR-10 en su numeral A.6.1.2, permite la utilización de dos espectros, uno de diseño de elementos y el otro para la revisión de derivas, esto es lo que dice el mencionado numeral:

“A.6.2.1.2 — En las edificaciones pertenecientes a los grupos de uso II, III y IV, para la determinación de las fuerzas horizontales que se empleen para calcular los desplazamientos

PROYECTO:


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horizontales en el centro de masa, se permite que el coeficiente de importancia I , tenga un valor igual a la unidad (I = 1.0), y las fuerzas de diseño a emplear para obtener la resistencia de la estructura deben utilizar el valor del coeficiente de importancia I correspondiente al grupo de uso de la edificación, tal como se define en A.2.5.2”.

De acuerdo a lo anterior se podría utilizar el espectro de diseño elástico con grupo de uso II para el diseño de elementos y el espectro con grupo de uso I para la revisión por derivas, lo que se hace para reducir el costo de los elementos, por lo tanto se procederá a utilizar dos espectros de respuesta, para revisión de derivas y otro para diseño de elementos.

Adicionalmente, las fuerzas sísmicas calculadas deben ser reducidas por un factor de disipación de energía (R), el cual considera el comportamiento inelástico de la estructura. Este factor R se explica en la sección 6.3.

Adicionalmente, las fuerzas sísmicas calculadas deben ser reducidas por un factor de disipación de energía (R), el cual considera el comportamiento inelástico de la estructura. En este caso, la estructura está a un nivel muy bajo, por esta razón, la capacidad de disipación de energía en estos puntos es baja. Se asume para el diseño de la fundación un factor de disipación de energía (R) igual a 1.0.

El análisis sísmico se realizará por el método de análisis dinámico. El programa de análisis estructural SAP2000 realiza directamente el análisis dinámico utilizando el Espectro Elástico de Diseño construido con los parámetros antes mencionados, por lo que es necesario calcular un factor de modificación que se basa en la comparación de los cortantes basales calculados por el método de la fuerza horizontal equivalente y los generados por el método de análisis dinámico. A continuación se presentan los cálculos realizados para tal fin:

CONFIGURACIÓN ESTRUCTURAL (VER A.3.3 - NSR -10)

Irregularidad Planta fp = 0,9 Es irregular (Ver Tabla A.3-6 - NSR-10)

Irregularidad Altura fa = 0,9 Es irregular (Ver Tabla A.3-7 - NSR-10)

Redundancia: fr = 1 Estruct Redundante (Ver A.3.3.8 - NSR-10)

Coeficiente Básico Disipación de Energía: Ro = 5 (Ver Tabla A.3-3 - NSR-10)

(Estructura Péndulo Invertido - DMI)

Coeficiente Disipación de Energía: R = 4,05

ESPECTRO DE RESPUESTA. A.2.6 - NSR-10

PAD No. 1

rpaRoR fff ***

PROYECTO:


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ESPECTRO DE RESPUESTA ELÁSTICO (VER A.2.6 - NSR-10)

Localización: Campo Rubiales (Meta)

Perfil de Suelo Tipo D (Asumido)

Zona Sísmico: Bajo (Ver Tabla A.2.3-2 - NSR-10)

Coeficiente aceleración pico efectiva: Aa= 0,15 (Ver Tabla A.2.3-2 - NSR-10)

Coeficiente velocidad pico efectiva: Av= 0,15 (Ver Tabla A.2.3-2 - NSR-10)

Factor de Importancia: I= 1,00 (Ver Tabla A.2.5-1 - NSR-10)

Coeficiente de periodo en rango corto: Fa = 1,50 (Ver Tabla A.2.4-3 - NSR-10)

Coeficiente periodo en rango intermedio: Fv = 2,00 (Ver Tabla A.2.4-4 - NSR-10)

Periodo vibración transición periodos cortos: Tc= 0,64 (Según A.2.6.1.1 - NSR-10)

Periodo vibración transición periodos largos: TL= 4,80 (Según A.2.6.1.2 - NSR-10)

Incrementos de periodo para gráfica: DT = 0,05

CORTANTE SÍSMICO EN LA BASE - MÉTODO DE FUERZA HORIZONTAL EQUIVALENTE (SEGÚN A.4, NSR-10)

Datos Generales:

Altura de la Estructura: h = 9,89 m

Peso Sísmico Estruc Nivel 1: Altura Nivel 1: 9,89 m

Columnas: 123,86 KN

Vigas: 340,06 KN

Correas 31,40 KN

Cubierta 144,90 KN

Tubería 669,17 KN

Rociadores 120,00 KN

PESO NIVEL 1: 1429,38 KN

W = 1429,38 KN

PROYECTO:


20


Periodo de Vibración de la Estructura: (A.4.2.2, NSR-10)

donde, Ct = 0,072 (Tabla A.4.2.1, NSR-10) Cu = 1,39

a = 0,8 (Tabla A.4.2.1, NSR-10) Tmax = 0,63

entonces, Ta = 0,45 s

Tx modelo = 1,44

Cortante Sísmico en la Base: (A.4.3.1, NSR-10) Ty modelo = 1,2

Sax = 0,25 (A.2.6, NSR-10)

Say = 0,30

Vsx= 357,35 KN

Vsy= 428,82 KN

W

Fuerza Sísmica Elástica:

Fx = 357,35 KN

Fy = 428,82 KN

Fuerza Sísmica Reducida

Ex = 88,23 KN

Ey = 105,88 KN

Distribución de la Fuerza Sísmica en cada Nivel:

k = 1

Nivel 1: Cv1 = 1,00 Cv1 = 1,00

Fx1 = 357,35 kN Fy1 = 428,82 kN

Ex1 = 88,23 kN Ey1 = 105,88 kN

Factor de Modificación:

Vj : Cortante en la base generado por el análisis dinámico

Vx = 459,238 kN

Vy = 578,538 kN

FMx = 0,70 FMy = 0,67

Por ser menor a 1 es decir el cortante encontrado por medio del análisis dinámico es

mayor al encontrado por el método de fuerza horizontal aquivalente, se deja a criterio

del diseñador el factor de modificación

FMx diseño= 1,15 FMy diseño= 1,22

1/R = 0,247 1/R = 0,247

1/Rx = 0,284 1/Ry = 0,300

0,30/Rx = 0,085 0,30/Ry = 0,090

ahCtTa *

MgSaVs **

PROYECTO:


21


8 COMBINACIONES DE CARGA

Las combinaciones de carga deben ser llevadas a cabo de acuerdo a lo explicado en esta sección. Las siguientes combinaciones son usadas conjuntamente con el método de resistencia última de diseño (LRFD) y con el método de los estados límites de esfuerzo (para el diseño de fundaciones).

1 ) Dead Carga Muerta debido al peso propio

2) CM Carga Muerta

3) Lr Carga Viva de Cubeirta

4) L Carga Viva

5) L1 Carga Viva en la línea de vida en los cuartos de la luz

6) L2 Carga Viva en la línea de vida en el centro de la luz

7) L4 Carga longitudinal correspondiente al 30% de la carga vertical de la tubería

8) sismoX Fuerza sísmica no reducida en sentido X

9) sismoY Fuerza sísmica no reducida en sentido Y

10) WX Fuerza de viento en sentido X

11) WY Fuerza de viento en sentido Y

8.1 Combinaciones de carga – Esfuerzos de trabajo (Fundación)

Las combinaciones de carga deben ser llevadas a cabo de acuerdo a lo explicado en esta sección.

SERV (D)

SERV (D+L+L1)

SERV (D+L+L2)

SERV (D+L+L3)

SERV (D+L+L4)

SERV (D+Lr)

SERV (D+0.75L+0.75L1+0.75Lr)

SERV (D+0.75L+0.75L2+0.75Lr)

SERV (D+0.75L+0.75L3+0.75Lr)

SERV (D+0.75L+0.75L4+0.75Lr)

SERV (D+Wx)

SERV (D+Wy)

SERV (D+0.7SX)

SERV (D+0.7SY)

SERV (D+0.75Wx+0.75L+0.75L1+0.75Lr)

SERV (D+0.75Wx+0.75L+0.75L2+0.75Lr)

SERV (D+0.75Wx+0.75L+0.75L3+0.75Lr)

SERV (D+0.75Wx+0.75L+0.75L4+0.75Lr)

SERV (D+0.75Wy+0.75L+0.75L1+0.75Lr)

SERV (D+0.75Wy+0.75L+0.75L2+0.75Lr)

SERV (D+0.75Wy+0.75L+0.75L3+0.75Lr)

SERV (D+0.75Wy+0.75L+0.75L4+0.75Lr)

SERV (D+0.75SX+0.75L+0.75L1+0.75Lr)

SERV (D+0.75SX+0.75L+0.75L2+0.75Lr)

SERV (D+0.75SX+0.75L+0.75L3+0.75Lr)

SERV (D+0.75SX+0.75L+0.75L4+0.75Lr)

SERV (D+0.75SY+0.75L+0.75L1+0.75Lr)

SERV (D+0.75SY+0.75L+0.75L2+0.75Lr)

SERV (D+0.75SY+0.75L+0.75L3+0.75Lr)

SERV (D+0.75SY+0.75L+0.75L4+0.75Lr)

SERV (0.6D+Wx)

SERV (0.6D+Wy)

SERV (0.6D+0.7SX)

SERV (0.6D+0.7SY)

SERV (D)

SERV (D+L+L1)

SERV (D+L+L2)

SERV (D+L+L3)

SERV (D+L+L4)

SERV (D+Lr)

SERV (D+0.75L+0.75L1+0.75Lr)

SERV (D+0.75L+0.75L2+0.75Lr)

SERV (D+0.75L+0.75L3+0.75Lr)

SERV (D+0.75L+0.75L4+0.75Lr)

SERV (D+Wx)

SERV (D+Wy)

SERV (D+0.7SX)

SERV (D+0.7SY)

SERV (D+0.75Wx+0.75L+0.75L1+0.75Lr)

SERV (D+0.75Wx+0.75L+0.75L2+0.75Lr)

SERV (D+0.75Wx+0.75L+0.75L3+0.75Lr)

SERV (D+0.75Wx+0.75L+0.75L4+0.75Lr)

SERV (D+0.75Wy+0.75L+0.75L1+0.75Lr)

SERV (D+0.75Wy+0.75L+0.75L2+0.75Lr)

SERV (D+0.75Wy+0.75L+0.75L3+0.75Lr)

SERV (D+0.75Wy+0.75L+0.75L4+0.75Lr)

SERV (D+0.75SX+0.75L+0.75L1+0.75Lr)

SERV (D+0.75SX+0.75L+0.75L2+0.75Lr)

SERV (D+0.75SX+0.75L+0.75L3+0.75Lr)

SERV (D+0.75SX+0.75L+0.75L4+0.75Lr)

SERV (D+0.75SY+0.75L+0.75L1+0.75Lr)

SERV (D+0.75SY+0.75L+0.75L2+0.75Lr)

SERV (D+0.75SY+0.75L+0.75L3+0.75Lr)

SERV (D+0.75SY+0.75L+0.75L4+0.75Lr)

SERV (0.6D+Wx)

SERV (0.6D+Wy)

SERV (0.6D+0.7SX)

SERV (0.6D+0.7SY)

8.2 Combinaciones de carga – Esfuerzos de trabajo (Derivas)

Las derivas se verificarán con los casos de carga correspondientes a EX y EZ, sin ser afectados por el coeficiente de disipación de energía, R. las derivas no se revisan con combinaciones de cargas

PROYECTO:


22


verticales, ya que al considerar los casos de carga EX y EZ, son más críticos y por consiguiente el resultado es más conservador.

DERIVAS (1.0D+1.0SX+1.0L4)

DERIVAS (1.0D+1.0SY+1.0L4)

8.3 Combinaciones de carga – Método de resistencia última (Diseño acero)

DIS (1.4D)

DIS (1.2D+1.6L+1.6L1+0.5Lr)

DIS (1.2D+1.6L+1.6L2+0.5Lr)

DIS (1.2D+1.6L+1.6L3+0.5Lr)

DIS (1.2D+1.6L+1.6L4+0.5Lr)

DIS (1.2D+1.6Lr+1.0L+1.0L1)

DIS (1.2D+1.6Lr+1.0L+1.0L2)

DIS (1.2D+1.6Lr+1.0L+1.0L3)

DIS (1.2D+1.6Lr+1.0L+1.0L4)

DIS (1.2D+1.0Wx+1.0L+1.0L1+0.5Lr)

DIS (1.2D+1.0Wx+1.0L+1.0L2+0.5Lr)

DIS (1.2D+1.0Wx+1.0L+1.0L3+0.5Lr)

DIS (1.2D+1.0Wx+1.0L+1.0L4+0.5Lr)

DIS (1.2D+1.0Wy+1.0L+1.0L1+0.5Lr)

DIS (1.2D+1.0Wy+1.0L+1.0L2+0.5Lr)

DIS (1.2D+1.0Wy+1.0L+1.0L3+0.5Lr)

DIS (1.2D+1.0Wy+1.0L+1.0L4+0.5Lr)

DIS (1.2D+1.6Lr+0.5Wx)

DIS (1.2D+1.6Lr+0.5Wy)

DIS (1.2D+SX+0.3SY+1L+1L1)

DIS (1.2D+SX+0.3SY+1L+1L2)

DIS (1.2D+SX+0.3SY+1L+1L3)

DIS (1.2D+SX+0.3SY+1L+1L4)

DIS (1.2D+SX-0.3SY+1L+1L1)

DIS (1.2D+SX-0.3SY+1L+1L2)

DIS (1.2D+SX-0.3SY+1L+1L3)

DIS (1.2D+SX-0.3SY+1L+1L4)

DIS (1.2D-SX+0.3SY+1L+1L1)

DIS (1.2D-SX+0.3SY+1L+1L2)

DIS (1.2D-SX+0.3SY+1L+1L3)

DIS (1.2D-SX+0.3SY+1L+1L4)

DIS (1.2D-SX-0.3SY+1L+1L1)

DIS (1.2D-SX-0.3SY+1L+1L2)

DIS (1.2D-SX-0.3SY+1L+1L3)

PROYECTO:


23


DIS (1.2D-SX-0.3SY+1L+1L4)

DIS (1.2D+SY+0.3SX+1L+1L1)

DIS (1.2D+SY+0.3SX+1L+1L2)

DIS (1.2D+SY+0.3SX+1L+1L3)

DIS (1.2D+SY+0.3SX+1L+1L4)

DIS (1.2D+SY-0.3SX+1L+1L1)

DIS (1.2D+SY-0.3SX+1L+1L2)

DIS (1.2D+SY-0.3SX+1L+1L3)

DIS (1.2D+SY-0.3SX+1L+1L4)

DIS (1.2D-SY+0.3SX+1L+1L1)

DIS (1.2D-SY+0.3SX+1L+1L2)

DIS (1.2D-SY+0.3SX+1L+1L3)

DIS (1.2D-SY+0.3SX+1L+1L4)

DIS (1.2D-SY-0.3SX+1L+1L1)

DIS (1.2D-SY-0.3SX+1L+1L2)

DIS (1.2D-SY-0.3SX+1L+1L3)

DIS (1.2D-SY-0.3SX+1L+1L4)

DIS (0.9D+1WX)

DIS (0.9D+1WY)

DIS (0.9D+SX+0.3SY)

DIS (0.9D+SX-0.3SY)

DIS (0.9D-SX+0.3SY)

DIS (0.9D-SX-0.3SY)

DIS (0.9D+SY+0.3SX)

DIS (0.9D+SY-0.3SX)

DIS (0.9D-SY+0.3SX)

DIS (0.9D-SY-0.3SX)

ENV. L

DIS E (1.2D+1.6L+1.6EL+0.5Lr)

DIS E (1.2D+1.6Lr+1L+1LE)

DIS E (1.2D+1Wx+1L+1LE+0.5Lr)

DIS E (1.2D+1Wy+1L+1LE+0.5Lr)

DIS E (1.2D+1SX+0.3SY+1L+1LE)

DIS E (1.2D+1SX-0.3SY+1L+1LE)

DIS E (1.2D-1SX+0.3SY+1L+1LE)

DIS E (1.2D-1SX-0.3SY+1L+1LE)

DIS E (1.2D+1SY+0.3SX+1L+1LE)

DIS E (1.2D+1SY-0.3SX+1L+1LE)

DIS E (1.2D-1SY+0.3SX+1L+1LE)

DIS E (1.2D-1SY-0.3SX+1L+1LE)

PROYECTO:


24


9 MODELO ESTRUCTURAL

El modelo matemático para el análisis y diseño de la estructura metálica, se definió en SAP2000 V15, con las dimensiones, materiales, cargas y demás parámetros definidos en los capítulos anteriores de esta memoria de cálculo. En las siguientes figuras se detallan los aspectos relevantes para el entendimiento del modelo:

PROYECTO:


25


Figura No. 5 Modelo 3D del Shelter

PROYECTO:


26


Nodos Apoyos

Planta Nivel N+82950


PROYECTO:


27


Vista Eje D

Vista Eje E

Vista Eje F

Figura No. 6 Numeración de nudos de la estructura

PROYECTO:


28




Vista Eje D

PROYECTO:


29


Vista Eje E

Vista Eje F

Figura No. 7 Numeración de elementos de la estructura

Figura No. 8 Numeración de nodos de la cubierta

PROYECTO:


30


Figura No. 9 Numeración de elementos de la cubierta

9.1 Resultados del diseño

El diseño de la estructura metálica de la estructura se realiza por medio del programa SAP2000 V15, con el método LRFD, utilizando las combinaciones de carga del apartado 8. A continuación se muestran los índices de sobreesfuerzo de la estructura:


PROYECTO:


31



Figura No. 10 Índices de sobreesfuerzo en elementos en planta.

Vista Eje D

Vista Eje E

PROYECTO:


32


Vista Eje F

Figura No. 11 Índices de sobreesfuerzo en elementos en altura.

Figura No. 12 Índices de sobreesfuerzo en elementos de cubierta.

Los parámetros de diseño que se tuvieron en cuenta para el diseño son:

• La relación de esfuerzos actuantes / esfuerzos resistentes debe ser menor de 1.0.

• La relación de esbeltez máxima a compresión para columnas es de 200.

• La relación de esbeltez máxima a tensión para columnas es de 300.

PROYECTO:


33


10 ANÁLISIS ESTRUCTURAL

10.1 Análisis Realizado

El procedimiento de análisis estructural utilizado en la estructura fue el método de análisis dinámico verificando el factor de mayoración con el método de la fuerza horizontal equivalente, cuyas características están descritas en la sección A.4 de NSR-10. Se trabajó con un modelo tridimensional.

10.2 Cálculos del Factor de Longitud Efectiva (K)

Para el diseño estructural de elementos como columnas, de acuerdo a NSR-10 el factor de longitud efectiva (K) debe ser tomado como sigue:

• Para columnas que soportan carga vertical y no soportan carga lateral (columnas gravitacionales), K=1.0.

• Para columnas que son parte de pórticos arriostrados o con desplazamiento impedido, K=1.0.

• Para columnas que están localizadas en pórticos donde hay un sistema de Resistencia a fuerzas horizontales compuesto por pórticos arriostrados, K=1.0.

• Para columnas que pertenecen a pórticos resistentes a momento, que satisfacen límites de deriva, K=1.0.

• Para columnas en voladizo, K=2.1.

10.3 Límites de Deriva

De acuerdo a criterios de diseño para Pórticos sin equipo y soportes de tubería: H/100 .

Donde, H es la altura del pórtico.

Sin embargo para casos especiales es posible aceptar una deriva mayor considerando que es una estructura que no tiene elementos estructurales susceptibles a dañarse por efectos sísmicos.

De acuerdo con los límites de deriva permitidos, los máximos desplazamientos verticales y horizontales para la estructura pueden ser consultados en el ANEXO 1.

PROYECTO:


34


10.4 Deflexiones

Las deflexiones en el diseño de elementos de acero estructural no deben exceder los valores que se mencionan a continuación y los cuales fueron verificados en los archivos de salida para los resultados de desplazamientos:

Viguetas y vigas L/ 250

Vigas de Piso sin equipo L/ 300

Vigas para puente de tuberías L/ 300

Viga en voladizo L/ 400

Figura No. 13 Deformación viga cordón inferior cercha lateral W10x49

Por lo tanto la deformación máxima de los elementos es 11000/250 = 44 mm > 4 mm OK!.

PROYECTO:


35


Figura No. 14 Deformación viga de apoyo tubería W10x49

Por lo tanto la deformación máxima de los elementos es 11000/300 = 37 mm > 27 mm – 4 mm = 23 mm OK!.

Figura No. 15 Deformación viga apoyo línea de vida W10x49

Por lo tanto la deformación máxima de los elementos es 11000/250 = 44 mm = 29 mm – 4 mm = 25 mm OK!.

PROYECTO:


36


Figura No. 16 Deformación viga cordón superior cercha lateral W10x49

Por lo tanto la deformación máxima de los elementos es 11000/250 = 44 mm > 3.5 mm OK!.

11 DISEÑO DE ESTRUCTURA METÁLICA

El diseño de acero de los elementos de la estructura del shelter es realizado usando la condición más crítica de acuerdo a las combinaciones de carga indicadas en el capítulo 6 de este documento.

11.1 Diseño Estructural de Vigas y Columnas

Las solicitaciones de las vigas y columnas fueron obtenidas de las combinaciones de carga explicadas en la sección 6 de este documento. El diseño de acero de estos elementos fue realizado en el programa SAP2000 V15, de acuerdo al código AISC-LRFD y NSR-10. Los resultados de estos diseños son mostrados en el ANEXO 2.

12 DISEÑO ESTRUCTURAL DE LAS FUNDACIONES

Los pilotes fueron analizados en el programa sap2000 V15 mediante elementos tipo frame y la interacción suelo estructura se hace a través de resortes que simulan el suelo de fundación. Ver el análisis y diseño en el ANEXO 3.

13 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Toda la estructura deberá ser galvanizada para evitar corrosión debido a que la estructura metálica se encuentra expuesta a la intemperie. Para que el sistema funcione se debe garantizar un adecuado mantenimiento periódico tomando mediciones topográficas de los niveles de apoyo y la tubería para que el asentamiento de los soportes no perjudique la estabilidad de la tubería y esta se encuentre alineada.

PROYECTO:


37


14 ANEXO 1 CHEQUEO DE DERIVAS

Joint OutputCase CaseType StepType Dx Dy DTOTAL % h

Text Text Text Text m m m

2 7 Combination Max 0,136344 0,012772 0,137 1,47 Ok, cumple

2 7 Combination Min -0,135291 -0,012859 0,136 1,46 Ok, cumple



















TABLE: Joint Displacements

CHEQUEO DE DERIVAS POR SISMO EN LA DIRECCIÓN X

Joint OutputCase CaseType StepType Dx Dy DTOTAL % h

Text Text Text Text m m m





















TABLE: Joint Displacements

CHEQUEO DE DERIVAS POR SISMO EN LA DIRECCIÓN Y

Se presenta un porcentaje máximo de deriva del 1,84%, que para efectos del tipo y uso de la estructura se considera aceptable.

PROYECTO:


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15 ANEXO 2 DISEÑO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES

Frame DesignSect DesignType Status Ratio RatioType Combo Location

Text Text Text Text Unitless Text Text m

2 HE400A Column No Messages 0,554555 PMM DIS (1.2D+1.6L+1.2L4+0.5Lr) 0





17 W10X22 Brace No Messages 0,788229 PMM DIS (1.2D+1.6Lr+0.5Wx) 2,76372

18 W10X22 Brace No Messages 0,805925 PMM DIS (1.2D+1.6Lr+0.5Wy) 2,76372



21 W8X40 Beam No Messages 0,198758 PMM DIS (1.4D) 3


23 W8X40 Brace No Messages 0,770557 PMM DIS (1.2D+1.6Lr+1.0L+1.0L4) 2,76372


25 W8X40 Beam No Messages 0,043142 PMM DIS E (1.2D+1SY+0.3SX+1L+1LE) 3





44 W8X40 Beam No Messages 0,023627 PMM DIS (1.2D+SY+0.3SX+1L+1L3) 3




49 HE400A Column No Messages 0,635274 PMM DIS (1.2D+1.6L+1.2L4+0.5Lr) 7,7










64 W10X49 Beam No Messages 0,297884 PMM DIS (1.4D) 5,5


66 W10X49 Beam No Messages 0,248604 PMM DIS E (1.2D+1.6Lr+1L+1LE) 5,5

67 W10X49 Beam No Messages 0,248828 PMM DIS E (1.2D+1.6Lr+1L+1LE) 5,5

68 W10X49 Beam No Messages 0,297149 PMM DIS (1.2D+1.6Lr+0.5Wy) 5,5

69 W10X49 Beam No Messages 0,297715 PMM DIS (1.2D+1.6Lr+0.5Wx) 5,5



84 W6X20 Column No Messages 0,030365 PMM DIS E (1.2D+1SY+0.3SX+1L+1LE) 0


86 W6X20 Column No Messages 0,686629 PMM DIS (1.4D) 0




90 W6X20 Column No Messages 0,072762 PMM DIS (1.2D+SY+0.3SX+1L+1L3) 0


92 W6X20 Column No Messages 0,697494 PMM DIS (1.2D+1.6Lr+0.5Wy) 0


94 W6X20 Column No Messages 0,698677 PMM DIS (1.2D+1.6Lr+0.5Wx) 0

TABLE: Steel Design 1 - Summary Data - AISC360-05-IBC2006

PROYECTO:


39























178 TB 100x100x3mm Brace No Messages 0,402746 PMM DIS (1.2D+1.6Lr+0.5Wy) 2,22991

179 TB 100x100x3mm Brace No Messages 0,440063 PMM DIS (1.2D+1.6Lr+0.5Wx) 2,22991


181 TB 100x100x3mm Brace No Messages 0,73566 PMM DIS (1.2D+1.6Lr+1.0L+1.0L4) 0

182 TB 100x100x3mm Brace No Messages 0,47612 PMM DIS (1.2D+1.6Lr+0.5Wx) 0

183 TB 100x100x3mm Brace No Messages 0,479368 PMM DIS (1.2D+1.6Lr+1.0L+1.0L4) 2,22991


185 TB 100x100x3mm Brace No Messages 0,233236 PMM DIS E (1.2D+1SY+0.3SX+1L+1LE) 2,22991


























PROYECTO:


40






256 TB 100x100x3mm Brace No Messages 0,477342 PMM DIS (1.2D+1.6Lr+0.5Wy) 0
















284 TB 100x100x3mm Brace No Messages 0,295482 PMM DIS (1.2D+SX+0.3SY+1L+1L1) 0

285 TB 100x100x3mm Brace No Messages 0,258897 PMM DIS (1.2D+1.6L+1.2L4+0.5Lr) 2,22991



288 TB 100x100x3mm Brace No Messages 0,091913 PMM DIS (1.2D+SX+0.3SY+1L+1L1) 0

289 TB 100x100x3mm Brace No Messages 0,108779 PMM DIS (1.2D+1.6L+1.2L4+0.5Lr) 2,22991

561 W10X49 Beam No Messages 0,164797 PMM DIS (1.2D+1.6Lr+1.0L+1.0L4) 0


569 W10X49 Beam No Messages 0,234064 PMM DIS (1.2D+1.6Lr+0.5Wy) 10

573 W10X49 Beam No Messages 0,119387 PMM DIS (1.2D+1.6Lr+0.5Wx) 10



624 W10X49 Beam No Messages 0,148556 PMM DIS (1.2D+1.6Lr+0.5Wy) 11


632 W10X49 Beam No Messages 0,28977 PMM DIS (1.2D+1.6L+1.2L4+0.5Lr) 10













918 W6X20 Column No Messages 0,517867 PMM DIS (1.2D+1.6Lr+1.0L+1.0L4) 0

138 W10X49 Beam No Messages 0,468161 PMM DIS (1.2D+1.6L+1.2L4+0.5Lr) 8,65






PROYECTO:


41











273 W10X49 Beam No Messages 0,255442 PMM DIS E (1.2D+1SX+0.3SY+1L+1LE) 0


343 W6X20 Column No Messages 0,345176 PMM DIS (1.2D+SY+0.3SX+1L+1L3) 2,2

344 W6X20 Column No Messages 0,370446 PMM DIS E (1.2D+1SY+0.3SX+1L+1LE) 2,2

345 TB 100x100x3mm Brace No Messages 0,173325 PMM DIS E (1.2D+1SY+0.3SX+1L+1LE) 0









372 W8X40 Beam No Messages 0,023618 PMM DIS E (1.2D+1SY+0.3SX+1L+1LE) 1,5

373 W8X40 Beam No Messages 0,029701 PMM DIS (1.2D+SY+0.3SX+1L+1L3) 3,5

374 W6X20 Column No Messages 0,399853 PMM DIS (1.2D+SY+0.3SX+1L+1L2) 2,2

375 W6X20 Column No Messages 0,480688 PMM DIS E (1.2D+1SY+0.3SX+1L+1LE) 2,2

376 W8X40 Beam No Messages 0,026601 PMM DIS E (1.2D+1SY+0.3SX+1L+1LE) 1,5







102 W6X20 Column No Messages 0,02961 PMM DIS E (1.2D+1SX+0.3SY+1L+1LE) 0,9












PROYECTO:


42


16 ANEXO 2 DISEÑO DE CORREAS

PROYECTO:


43


PROYECTO:


44


PROYECTO:


45


PROYECTO:


46


PROYECTO:


47


17 ANEXO 3 DISEÑO DE CONEXIONES

Conexión tipo Doble Plate (Cordón Superior e Inferior de la cercha a las columnas)

PROYECTO:


48


PROYECTO:


49


PROYECTO:


50


Conexión tipo End Plate (Viga transversal principal a columnas)

PROYECTO:


51


PROYECTO:


52


Conexión a Cortante (Viga principal de tuberías a cordón inferior de cercha)

PROYECTO:


53


PROYECTO:


54


Conexión a Cortante (Viga transversal a Viga principal de tuberías)

PROYECTO:


55


PROYECTO:


56


Conexión tipo Cap Plate (Viga línea de vida a Vigas Longitudinales)

PROYECTO:


57


PROYECTO:


58


Conexión tipo Cap Plate (Viga de Cubierta a Columna)

PROYECTO:


59


PROYECTO:


60


PROYECTO:


61


18 ANEXO 4 DISEÑO DE ZAPATAS

18.1 Zapata 1 (Columnas Interiores Ejes 47’, 48’ y 49’)

Reacciones Casos de Carga Operacional

Joint OutputCase CaseType F1 F2 F3 M1 M2 M3

Text Text Text KN KN KN KN-m KN-m KN-m

1 SERV (D+Wy) Combination 0,194 5,484 133,98 -10,9102 0,5664 0,0136

31 SERV (D+L+L4) Combination -30,872 3,913 235,913 -28,8293 -122,098 -0,0084

7 SERV (D+0.75Wx+0.75L+0.75L2+0.75Lr) Combination -0,124 9,692 193,065 -26,0064 -0,5503 0,0018

5 SERV (D+0.75Wy+0.75L+0.75L4+0.75Lr) Combination -23,403 -13,731 305,767 48,4622 -92,6279 -0,0196


29 SERV (0.6D+Wy) Combination 0,122 0,033 54,28 0,6979 0,4387 -0,0027



1 SERV (D+Wy) Combination 0,194 5,484 133,98 -10,9102 0,5664 0,0136


1 SERV (D+L+L2) Combination 0,054 5,133 132,008 -16,5566 0,000591 0,0176

3 SERV (D+L+L4) Combination -30,768 -3,977 260,924 0,9703 -121,846 -0,0314

TABLE: Joint Reactions

Reacciones Casos de Carga Excepcional

Joint OutputCase CaseType StepType F1 F2 F3 M1 M2 M3

Text Text Text Text KN KN KN KN-m KN-m KN-m

3 SERV (D+0.75SX+0.75L+0.75L2+0.75Lr) Combination Max 35,267 -0,776 292,778 46,2949 139,2579 -0,0005724

5 SERV (D+0.75SX+0.75L+0.75L3+0.75Lr) Combination Min -36,201 -18,968 274,735 -47,3409 -143,284 -0,0254

7 SERV (D+0.75SY+0.75L+0.75L2+0.75Lr) Combination Max 11,572 54,974 192,618 264,4954 45,7247 0,0702

5 SERV (D+0.75SY+0.75L+0.75L2+0.75Lr) Combination Min -5,13 -54,81 268,019 -268,7359 -20,3467 -0,073


29 SERV (0.6D+0.7SY) Combination Min -10,763 -25,916 43,512 -182,9623 -42,6406 -0,0489



3 SERV (D+0.75SX+0.75L+0.75L2+0.75Lr) Combination Max 35,267 -0,776 292,778 46,2949 139,2579 -0,0005724





Se realizará el diseño y análisis de estabilidad teniendo en cuenta las reacciones por efectos de cargas operacionales y se verificará que bajo cargas excepcionales las zapatas no excedan el 133% de la capacidad admisible del suelo.

PROYECTO:


62


CIM

EN

TA

CIO

N C

EN

TR

AD

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OR

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OS

IN

TE

RN

OS

(Z

-1)

D

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ES

( m

)

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³ P

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unita

rio s

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H2

H3

bx

by

Bx

By

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2,4

t/m

³

Peso

unita

rio c

oncre

to0

,18

1,0

00

,50

0,7

00

,70

3,2

02

,70

Fy

=4

20

0kg/c

m²

Resi

stencia

refu

erz

o

f'c

=

21

0kg/c

m²

Resi

stencia

concre

to

r =

0,0

7m

re

cubrim

iento

d (m

)Fund'n

Relle

no

C

oncre

to =

4,9

0

sadm

=

1,5

0kg/c

m²

Ca

pa

cid

ad

de

l s

ue

lo0

,43

11

,76

16

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R

elle

no =

8,1

5

Co

lum

na

Ca

rga

s d

e S

erv

icio

( t

; m

)

E

sfu

erz

o A

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an

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/c

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Ca

rga

s M

ayo

rad

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t;

m )

No

.P

vP

tot

Vx

Mx

Vy

My

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(+ +

)s

2(+

-)

s3

(- +

)s

4(-

-)

Pv

uV

xu

Mxu

Vyu

Myu

Pu

(to

t)F

Ms

max

sadm

11

3,4

04

1,5

0,0

2-1

,10

,50

,06

0,4

80,4

30,5

30,4

820,7

70,0

3-1

,69

0,8

50,0

964,2

51,5

50

,53

<1

,50

Esfu

erz

o M

axim

o <

Esfu

erz

o A

dm

isib

le O

.K.!

31

23

,59

51

,6-3

,09

-2,9

0,4

-12

,21

0,1

30,7

20,4

81,0

736,5

7-4

,79

-4,4

70,6

1-1

8,9

380,0

51,5

51

,07

<1

,50

Esfu

erz

o M

axim

o <

Esfu

erz

o A

dm

isib

le O

.K.!

71

9,3

14

7,4

-0,0

1-2

,61

,0-0

,06

0,5

30,4

50,6

50,5

629,9

3-0

,02

-4,0

31,5

0-0

,09

73,4

11,5

50

,65

<1

,50

Esfu

erz

o M

axim

o <

Esfu

erz

o A

dm

isib

le O

.K.!

53

0,5

85

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44

,8-1

,4-9

,26

0,4

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00,3

60,9

647,3

9-3

,63

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1-2

,13

-14,3

690,8

81,5

51

,00

<1

,50

Esfu

erz

o M

axim

o <

Esfu

erz

o A

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isib

le O

.K.!

33

1,3

85

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52

,2-0

,9-0

,22

0,4

01,0

00,3

60,9

648,6

3-0

,08

3,3

9-1

,32

-0,3

592,1

21,5

51

,00

<1

,50

Esfu

erz

o M

axim

o <

Esfu

erz

o A

dm

isib

le O

.K.!

29

5,4

33

3,5

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10

,10

,00

,04

0,6

90,7

80,6

00,6

88,4

10,0

20,1

10,0

10,0

751,9

01,5

50

,78

<1

,50

Esfu

erz

o M

axim

o <

Esfu

erz

o A

dm

isib

le O

.K.!

53

0,5

85

8,6

-2,3

44

,8-1

,4-9

,26

0,3

90,3

90,3

90,3

847,3

9-3

,63

7,5

1-2

,13

-14,3

690,8

81,5

50

,39

<1

,50

Esfu

erz

o M

axim

o <

Esfu

erz

o A

dm

isib

le O

.K.!

29

9,1

53

7,2

-2,6

0-3

,10

,5-1

0,2

70,4

01,0

00,3

60,9

614,1

8-4

,03

-4,7

70,7

3-1

5,9

357,6

71,5

51

,00

<1

,50

Esfu

erz

o M

axim

o <

Esfu

erz

o A

dm

isib

le O

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11

3,4

04

1,5

0,0

2-1

,10

,50

,06

0,0

30,5

10,3

50,8

420,7

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0,8

50,0

964,2

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erz

o M

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le O

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-12

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30,5

30,4

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,79

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50

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Esfu

erz

o M

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Esfu

erz

o A

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le O

.K.!

11

3,2

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1-1

,70

,50

,00

0,1

30,7

20,4

81,0

720,4

60,0

1-2

,57

0,8

00,0

020,4

61,5

51

,07

<1

,50

Esfu

erz

o M

axim

o <

Esfu

erz

o A

dm

isib

le O

.K.!

32

6,0

95

4,1

-3,0

80

,1-0

,4-1

2,1

80,4

60,4

20,5

40,4

940,4

4-4

,77

0,1

5-0

,62

-18,8

940,4

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,54

<1

,50

Esfu

erz

o M

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Esfu

erz

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le O

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Fa

cto

r d

e S

eg

uri

da

d

Co

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na

Esfu

erz

o U

ltim

o (

t/m

² )

Vo

lca

mie

nto

De

sliza

mie

nto

f =

30

gra

do

s

No

.s

1(+

+)

s2

(+ -

)s

3(-

+)

s4

(- -

)X

-XY

-YX

-XY

-Yc

=

4,6

t/m

²

111,5

810,3

712,6

811,4

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57,2

2258,0

79,9

31

3,0

217,2

911,4

325,7

110,2

6,0

16,1

127,0

712,7

810,8

315,5

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38,6

822,9

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39,6

323,9

38,6

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018,6

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016,4

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914,8

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M

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ES

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PROYECTO:


63


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Ca

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Mxu

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Ms

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845,3

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,12

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o M

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347,5

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5Si

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13,5

PROYECTO:


64


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019716

PROYECTO:


65


18.2 Zapata 2 (Columnas Exteriores Eje 46’)




39 SERV (D+Wy) Combination 0,386 1,165 27,659 -8,8077 1,1208 -0,0039



41 SERV (0.6D+Wy) Combination 0,032 0,642 65,457 -5,0278 -0,5216 -0,0031

41 SERV (D) Combination 0,326 1,181 110,349 -9,1614 0,2215 -0,0016


41 SERV (0.6D+Wy) Combination 0,032 0,642 65,457 -5,0278 -0,5216 -0,0031


39 SERV (D+Wy) Combination 0,386 1,165 27,659 -8,8077 1,1208 -0,0039


41 SERV (0.6D+Wx) Combination 0,182 0,701 65,74 -5,4584 0,076 -0,0009






41 SERV (D+0.75SX+0.75L+0.75L2+0.75Lr) Combination Max 35,095 6,47 127,249 31,302 138,8728 0,0113





39 SERV (0.6D+0.7SX) Combination Min -28,855 -4,192 -1,54 -43,4281 -115,319 -0,013








PROYECTO:


66


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67


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115,6

23,5

PROYECTO:


68


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0,1

019716

PROYECTO:


69


18.3 Zapata 3 (Columnas Exteriores Eje 50’)




9 SERV (D+0.75Wx+0.75L+0.75L2+0.75Lr) Combination 0,818 -12,528 405,185 29,8726 1,5946 0,0197


11 SERV (D+0.75Wx+0.75L+0.75L2+0.75Lr) Combination 0,269 11,49 226,703 -28,599 0,5564 -0,0226

9 SERV (D+0.75Wy+0.75L+0.75L4+0.75Lr) Combination -21,908 -22,054 417,044 88,023 -88,4477 0,0038


11 SERV (0.6D+Wy) Combination 0,283 3,625 107,076 1,2961 0,8816 -0,0144


11 SERV (D+0.75Wx+0.75L+0.75L2+0.75Lr) Combination 0,269 11,49 226,703 -28,599 0,5564 -0,0226














11 SERV (0.6D+0.7SX) Combination Min -29,207 -11,269 75,529 -115,4237 -116,193 -0,0326








PROYECTO:


70


CIM

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PROYECTO:


71


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PROYECTO:


72


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7K

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O R

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,77

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CA

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DIS

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OR

EF

UE

RZ

O

0,1

019716

PROYECTO:


73


18.4 Zapata 4 (Columna Interior Eje 46’)




46 SERV (0.6D+Wx) Combination -0,021 -2,703 34,75 3,0781 -0,1667 -0,0012



46 SERV (D+Wy) Combination -0,036 -4,609 57,917 5,6622 -0,2812 -0,0037



46 SERV (D+Wy) Combination -0,036 -4,609 57,917 5,6622 -0,2812 -0,0037















46 SERV (0.6D+0.7SX) Combination Min -8,604 -12,543 34,717 -47,1514 -65,9967 -0,023








PROYECTO:


74


CIM

EN

TA

CIO

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NA

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A E

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46

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,50

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m²

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o M

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Cuantia

Mín

ima =

0,0

05 (C

.15.8

.2.1

NS

R - 1

0)

As

= 0

,005 *

bx

* by

=24,5

cm

2

Co

loca

r 16 Ø

5/8

"A

CE

RO

TR

AN

SV

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SA

L

Est

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1 Ø

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EF

UE

RZ

O (c

m/m

)

24

,77

29

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5

CA

RG

AS

DE

DIS

EÑ

OR

EF

UE

RZ

O

0,1

019716

PROYECTO:


77


18.5 Diseño Placa Base Columnas HEA400

Proyecto:

Nombre de la Estructura:

Calculista:

Fecha:

SOLICITACIONES COLUMNA

CARGA AXIAL (Pc) = 9.747,10 Kg DENOMINACION = HEA 400

MOMENTO FLECTOR (M) = 11.776,41 Kg m d (cm) = 39,00 tw(cm) = 1,10

CORTE (V) = 3,20 Kg bf (cm)= 30,00 tf (cm)= 1,90

DIMENSIONES PLACA BASE MATERIALES

ANCHO (B) = 60,00 cm F'c = 280,00 Kg/ cm2

ALTO (D) = 55,00 cm Fy = 2.530,00 Kg/ cm2

ELECTRODO : E70XX

DATOS PERNOS

DISTANCIA ENTRE CENTER LINES COLUMNA Y PERNOS ( f ) = 22,50 cm

DIAMETRO PERNOS = 1 1/ 4 pulg A307

AREA DE LA RAIZ POR PERNO (Ap) = 7,92 cm² Araiz = Anominal

NUMERO DE PERNOS A TRACCION (Np) = 4,00

AREA TOTAL DE ACERO A TRACCION (Ast) = 31,67 cm²

TIPO DE PERNO A USAR IN

1355-02 impala

Cargadero

AS

31-jul-14

ENT RADA DE DAT OS:

f e

Pc

Pt

y

B

D

PROYECTO:


78


EXCENTRICIDAD

D/ 6 = 9,17 cm

e = M/ Pc = 120,82 cm e > D/ 6

CASO e > D/ 6

REFERENCIA: BLODGETT, OMER. "DESIGN OF WELDED STRUCTURES", PAGS: 3.3-1 HASTA 3.3-20

Ec = 15100*(F'c)̂ 0.5 = 252.671,33 Kg/ cm2

Es = 2,10E+06 Kg/ cm2

n = Es/ Ec = 8,31

USAR n = 8,31

SEA:

K1 = 3*(e-D/ 2) = 279,96 cm

K2 = (6*n*As/ B)*(f+e) = 3.772,30 cm^2

K3 = -K2*(D/ 2+f) = (188.615,05) cm^3

F(Y) = Y^3 + K1*Y^2 + K2*Y + K3 = 0

Y F(Y)

0,00 -188615,05

5,50 -159232,26

11,00 -111913,71

16,50 -45661,15

22,00 40523,67

27,50 147639,01

33,00 276683,11

38,50 428654,22

44,00 604550,60

49,50 805370,48

55,00 1032112,13

19,57479072 0,00

Y = 19,5748 cm

CALCULO:

PROYECTO:


79


FUERZA DE TRACCION EN LOS PERNOS

Pt = -Pc((D/ 2-Y/ 3-e)/ (D/ 2-Y/ 3+f)) = 22.385,13 Kg

Fv = 315,00 Kg/ cm2

fv = V/ Atp = 0,05 Kg/ cm2 OKEY !

Ft = 1830 - 1.8*fv < 1410 = 1.410,00 Kg/ cm2

Ft*Ast = 44.653,60 Kg Capacidad del grupo de pernos

Tad (segun tipo de perno)= 11.170,00 Kg/ perno Usar standard

Tad (segun tipo de perno)= 44680,00 Kg

T diseño 44653,5966 Kg OKEY !

ESFUERZO EN EL CONCRETO

SIGMAc = 2*(Pc+Pt)/ (Y*B) = 54,72 Kg/ cm2

Fcadm min =0.35*F'c = 98 Kg/ cm2 OKEY !

ESPESOR PLACA

m = 0.5*(D-0.95*d) = 8,98 cm

M plancha compresion= 1866,940883 Kg cm Mtraccion. = 1119,25628 Kg.cm

t =(6*Mp/ (0.75*Fy))̂ 0.5 = 24,30 mm t =(6*Mp/ (0.75*Fy))̂ 0.5 = 18,81 mm

USAR t = 31,75 mm

SOLDADURA

SOLDADURA DEL ALA DE LA COLUMNA A LA PLANCHA

TAMAÑO MAX. DE SOLDADURA DE FILETE RECOMENDADO = 17,00 mm

TAMAÑO MINIMO DE SOLDADURA = 8,00 mm

FUERZA EN EL ALA = Ff = M/ (d-tf) = 31.742,35 Kg

TAMAÑO DE SOLDADURA REQUERIDO (tsold)

tsold = Ff/ [[2*(bf+tf)-tw]*0.707*Fv] = 4,84 mm

TAMAÑO DE SOLDADURA A SER UTILIZADO PARA EL DISEÑO = 12,00 mm

SOLDADURA DEL ALMA DE LA COLUMNA A LA PLANCHA

TAMAÑO MINIMO DE SOLDADURA = 8,00 mm

TAMAÑO DE SOLDADURA SELECCIONADO PARA EL DISEÑO = 8,00 mm

LONGITUD REQUERIDA DE SOLDADURA = V/ (0.707*tsold*Fv) = 0,00 cm

LONGITUD DISPONIBLE PARA SOLDADURA = 2*(d-2*tf) = 70,40 cm OKEY !

PROYECTO:


80


19 ANEXO 5 DISEÑO ISLA APOYO DE EQUIPOS

19.1 Modelo Estructural

Figura No. 17 Modelo 3D Isla

Figura No. 18 Momentos M11 en la dirección longitudinal

PROYECTO:


81


Figura No. 19 Momentos M22 en la dirección transversal

Figura No. 20 Cortantes V13

PROYECTO:


82


Figura No. 21 Cortantes V23

19.2 Diseño Estructural

Diseño de la Isla del Cargadero de Nafta

Datos de Entrada

Materiales

Concreto f'c = kpa gc = 24 kN/m3

Acero fy = kPa gasf = 22 kN/m3

Geometria

e = 0,20 m Espesor promedio de la placa en concreto reforzado

Cargas

Carga muerta

Equipo

Skid A

Peso propio lleno 28 kN

Dimensiones externas del Skid

B = 2,1 m

L = 3,9 m

Dimensiones internas del Skid

B = 1,82 m

L = 3,62 m

28000

420000

PROYECTO:


83


Carga viva

Se considerará una carga viva por otro tipo de equipos, tubería y demás de 5 kN/m2 (500 kg/m2)

Diseño

Diseño a flexión

Mn = 5,90 kN-m Mn = 2,5 kN-m

h = 0,20 m h = 0,20 m

d = 0,15 m d = 0,15 m

b = 1,00 m b = 1,00 m

f'c = 28000 kN/m2 f'c = 28000 kN/m2

f'y = 420000 kN/m2 f'y = 420000 kN/m2

k = 262,22 kN/m k = 111,111 T/m

495 mm2495 mm2

# barra = 4 # barra = 4

129 mm2129 mm2

s = 0,26 m s = 0,26 m

ssum = 0,20 m ssum = 0,20 m

645 mm2Ok, As sum > As req 645 mm2

Ok, As sum > As req

As temperatura = 360 mm2 As temperatura = 360 mm2

Ok, As sum > As temperatura Ok, As sum > As temperatura

Revisión por cortante

Skid A

vM = 17,48 kN/m2

vL = 5 kN/m2

vU = 33,97 kN/m2Actuante en el perímetro del Skid A

Av = 2,4 m2Perimetral exterior del Skid

VU = 81,53 kN

Resistencia del concreto

f = 0,75

fvC = 661,4 kN/m2

Av = 2,4 m2

VC = 1587 kN El concreto resiste los esfuerzos de cortante

0,0033

As necesaria = As necesaria =

Ab = Ab =

rcalculada = 0,0033 rcalculada =

As sum = As sum =

Refuerzo horizontal Refuerzo transversal

rcalculada = 0,0007 rcalculada = 0,0003

PLACA

memoria cargadero

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