proyecto estructural de acero, estacionamiento

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Proyecto final para la materia de estructuras metalicas, presentado como requisito parcial para aprobar la materia. Incluye memoria de calculo.

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UNIVERSIDAD AUTONOMA DE BAJA CALIFORNIA

FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA Y DISEÑO

Proyecto presentado como requisito parcial para acreditar la

materia de Proyecto Estructural impartida por el M.I. Ricardo

Sánchez Vergara.

Presentado por

Carolina Rodriguez Carrillo 

Francisco A. Parés Olguín 

Ensenada, Baja California a 7 de Junio 2013

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Proyecto Estructural. Rampa de Estacionamiento

1

INDICE

Descripción

Antecedentes 2

Localización 2Descripción del proyecto 3

Descripción estructural 4

Especificaciones

Especificaciones generales 5

Reglamentación 5

Análisis, procesado y cálculo de datos 5Especificación de los materiales 6

Combinación de cargas 7

Planta arquitectónica 9

Modelo 3D de la estructura 10

Cargas gravitacionales

Análisis de cargas 11

Areas tributarias 12

Bajada de cargas 14

Análisis sísmicoCentro de masas y pesos de entrepisos 23

Método estático 24Rigidez en los marcos 28

Excentricidad de diseño 29

Desplazamientos máximos

Análisis estructuralDiagramas

Diseño de elementos estructurales

Losa y viga secundaria

Viga principal

Columna

Cimentación

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Proyecto Estructural. Rampa de Estacionamiento

2

Descripción 

 Antecedentes

De acuerdo a la solicitud presentada por el Gobierno del Estado de Baja California, la empresa XXX harealizado el presente Proyecto Estructural referente a la edificación de la rampa para el estacionamientodel proyecto de Estacionamiento de la Unidad Deportiva Norte.

Localización

La edificación estará ubicada dentro de los límites de las instalaciones de la Ciudad Deportiva, donde

actualmente se encuentra el estacionamiento de la institución. Ésta se encuentra en, Carlos Pacheco #7

colonia Valle Dorado.

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Proyecto Estructural. Rampa de Estacionamiento

3

Descripción del proyecto

En el presente proyecto se aborda el tema de la edificación a través del cálculo estrutural de una rampa

de dos niveles que fungirá como acceso al nuevo estacionamiento de la Unidad Deportiva Valle Dorado.

Dicha rampa, y en general todo el estacionamiento ofrecerán una solución al actual problema de la

excesiva demanda de estacionamiento y por tanto la falta de un lugar seguro y cercano para dejar elautomovil al tratar asuntos tanto en la Unidad Deportiva Valle Dorado como en la UABC campus Valle

Dorado.

El proyecto aumentará en un 200% el volumen actual de alojamiento con 1269 cajones de

estacionamiento en lugar los 423 con los que cuenta en este momento. De los cuales, siguiendo NOM-

233-SSA1-2003, que establece que al menos el 4% de los cajones serán exclusivamente para

discapacitados se han incluido 51 cajones con estas características.

Todo el proyecto fué propuesto con elementos estructurales de acero y losacero por su alta resistencia,

y su relativa facilidad de edificación.

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Proyecto Estructural. Rampa de Estacionamiento

4

Descripción estructural 

La edificación de la rampa constará de 2 niveles, cada uno de 3.5 m de altura, por lo que en su

parte más alta, la estructura resultará de 7m de altura total. La misma será construida

utilizando elementos estructurales de acero ASTM A992 Fy50 por su alta capacidad de carga y

el gran abasto de éste en el mercado local, lo cual reduce mucho el precio de la obra por evitarcostos de transporte y tiempos de espera.

Los elementos serán dispuestos a manera de marcos rígidos interconectados con base sólida,

fuerte y segura, pues la edificación será de uso público y debe ser capaz de resistir las elevadas

cargas que pudieran presentarse bajo condiciones normales de uso y especialmente en caso de

alguna contingencia para evitar catástrofes que suciten pérdidas económicas o humanas.

Las cargas de todo el edificio serán transmitidas a la cimentación exclusivamente mediante los

marcos formados de la interacción de las vigas con las columnas. Las losas de entrepiso estarán

hechas de Steel deck y recubrimiento de concreto.

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Proyecto Estructural. Rampa de Estacionamiento

5

Especificaciones

Especificaciones Generales

Es recomendado al contratista que ejecutará la obra hacerle llegar al proyectista cualquier duda que

pudiera surgirle con respecto a las especificaciones incluidas en la presente memoria, así como

comentarios de elementos que suponga omitidos o aclaraciones que considere pertinentes.

Los materiales, elementos y accesorios que son presentados en el proyecto fueron calculados por medio

de métodos probados acreditados ya sea como NORMA Oficial Mexicana, por el Reglamento de

Edificaciones de Baja California o por instituciones que más adelante serán mencionadas, por lo que

dichas especificaciones deberán ser acatadas al pie de la letra y en caso de existir alguna discrepancia

debe discutirse con el proyectista antes de proceder por cuenta propia.

Reglamentación

En el desarrollo del presente proyecto se utilizaron los reglamentos mencionados a continuación para la

aplicación de los criterios de análisis de cargas gravitacionales y accidentales, así como el análisis de

comportamiento estructural.

  Análisis de Cargas y Análisis Sísmico

Reglamento de la Ley de Edificaciones del Estado de Baja California

  Diseño de Elementos EstructuralesAISC Steel Construction Manual

 Análisis, Procesado y Cálculo de Datos

Para el análisis, el procesamiento y algunos de los cálculos de los datos, por la cantidad, se optó por la

utilización de software que facilitara todos estos procesos:

  Análisis Sísmico

CSI SAP2000

  Procesamiento de Datos

Microsoft Excel

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Proyecto Estructural. Rampa de Estacionamiento

6

Especificación de los Materiales

Elementos de Acero

Todo el acero utilizado será ASTM A992 con fy=4200kg/cm2 rolado en frío.

Colado

A) Se deberá colocar de manera que no se produzca segregación de agregados.

B) Se deberá compactar con vibrador mecánico o eléctrico con una frecuencia no menor a3600rpm y de preferencia mayor a 5000rpm, estos tendrán cabeza vibratoria de diámetroapropiado al espesor del concreto y espacios que permitan los armados. El vibrador debeintroducirse verticalmente, nunca horizontalmente, a distancias no mayores de 60cm deseparado y se extraerá lentamente.

C) El concreto se mantendrá húmedo por 7 días a partir de la fecha de colado, el curado se iniciauna vez que se presenta el fraguado inicial y se hará en forma continua. En las losas se podráncolocar bordes de arena para poder inundarlas o cubrir con una capa de 5 cm de arena quemantenga su humedad.

Resumen de especificaciones de materiales

Resistencia

Concreto  f’c= 250 kg/cm2 

Acero de refuerzo fy= 4200 kg/cm2

Peso Volumétrico

Concreto γ= 2400 kg/m3 

Módulo de Elasticidad

Concreto E= 238751.96 kg/cm2

Acero E= 2’100,000.00 kg/cm2 

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Proyecto Estructural. Rampa de Estacionamiento

7

Combinación de Cargas de Acuerdo con el ASD

Los elementos de la estructura son diseñados cumpliendo las demandas de las cargas, de tal maneraque su resistencia de diseño sea igual o superior a los efectos de las cargas factorizadas.

La combinación de cargas usando el diseño de Máximo Esfuerzo Permisible (ASD), debe estar de

acuerdo con el UBC-Structural Engineering Design Provisions, sections 1612.3 and 1612.4. Estás

combinaciones se listan a continuación:

Combinaciones Básicas de Carga

1.6M+0.32V

1.4M

1.2M+1.6V

M+V

1.3M+V+Sx

1.3M+V-Sx

1.3M+V+Sy

1.3M+V-Sy

0.8M+Sx

0.8-Sx

0.8M+Sy

0.8M-Sy

Donde:

M es la carga muerta

V es la carga viva

Sx y Sx son las cargas sísmicas en las direcciones respectivas.

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Proyecto Estructural. Rampa de Estacionamiento

8

Planta Arquitectónica. Primer y Segundo Nivel 

9.7000

9.7000

9.7000

9.7000

9.73

9.73

15.12

B

6

5

4

3

2

1

 A

7

29.1000

34.58

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Proyecto Estructural. Rampa de Estacionamiento

1

Modelo 3D de la estructura.

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Proyecto Estructural. Rampa de Estacionamiento

1

Cargas gravitacionales

 Análisis de cargas

Cargas vivas

Tomado del Reglamento de la Ley de Edificaciones del Estado de Baja California, Artículo VII.2 Tabla 2,

inciso K.

Para garajes y estacionamientos para automóviles exclusivamente: 250 kg/m2

Cargas muertas

Σ

Sobrecarga

Espesor aproximado Steel deck kg/m^2

0.05 m

3 "

Espesor (m) Carga (kg/m^2)

Instalaciones - - 25

246.44

20

Losa 2400 0.0881 211.44

Steel deck - - 10

Total 266.44

Material γ (kg/m^3)

Estructuración:

148.950 100

20

Pesos Propios

Viga sec. W6x20 29.790

Columnas - -

Perfil Carga kg/m Carga lb/ft

Viga prim. W16x100

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Proyecto Estructural. Rampa de Estacionamiento

2

 Áreas Tributarias. Primer y segundo nivel 

 

Descanso

m

m^2

m m^2 m^2

m^2

m^2

m m^2 m^2

m^2

m^2

m m^2 m^2

m^2

9.7

23.52

23.52

23.52

23.52

9.7

9.7

23.52

23.52

23.52

9.7

23.52 23.52

23.52 23.52

23.52

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Proyecto Estructural. Rampa de Estacionamiento

3

Rampa = Altura m

m

m^2

m m^2 m^2

m^2

m m^2 m^2

m^2

m

Longitud inclinada Longitud horizontal

23.52 m^2

49.81 m^2 49.81

9.73

9.73

15.12

23.58

23.58

23.58

23.58 9.7

23.58

23.58

9.7

3.5

15

23.58

9.7

m^2

23.52 m^2

23.58

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Proyecto Estructural. Rampa de Estacionamiento

4

Bajada de Cargas

Carga = (Área tributaria * Carga) / 1000

Descanso

m

m

m

m

Cargas Muertas y Cargas Vivas sobre Áreas Tributarias

CM = 6.27 Ton

CV = 5.88 Ton

5.88 Ton

CM = 6.27 Ton

CV =9.7 CV =

CM = 6.27 Ton

CV = 5.88 Ton

CM = 6.27 Ton

9.7

9.7

CM = 6.27 Ton

CV = 5.88 Ton

6.27CM = Ton

5.88

6.27 Ton

CV = 5.88 Ton

CM = 6.27 Ton

CV = 5.88 Ton

Ton

TonCV =

CM = 6.27 Ton

CV = 5.88 Ton

CM = 6.27 Ton

CV = 5.88 Ton

CM =

9.7 CV =

CM = 6.27 Ton

5.88

5.88 Ton

CM = 6.27 Ton

CV = 5.88 Ton

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Proyecto Estructural. Rampa de Estacionamiento

5

Rampa

m m m

Ton

Ton Ton

m

Ton

Ton

Ton Ton

m

Ton

m

CV = 12.45

Ton

Ton

CM =

CV = 12.45 Ton

6.283

CV = Ton

CM = 6.283

CV = 5.896 Ton

CM = 6.283

5.896 Ton

CM = 6.283

CV = 5.90 Ton

CM = 6.283 CM =

5.896 Ton

CM = 6.283

CV = 5.896

9.725 CV = 5.896

4.85 9.7 4.85

6.283CM =

15.12 CM = 13.27 13.27 Ton

9.725 CV =

6.267

CM = 6.283CV = 5.896 Ton

CM =

CV = 5.881

Ton

CV = 5.881

CV = 5.896 Ton

CM = 6.267

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Proyecto Estructural. Rampa de Estacionamiento

6

m

CM = Ton/m

CM = Ton/m

m

PP vigas = 0.2 Ton/m CV

CV

CM = Ton/m

CV= Ton/m

m

CV CV

CM = Ton/m

CV = Ton/m

m

CV CV

CM = Ton/m

CV = Ton/m

0.606 Ton/m

0.606 Ton/m

0.606 Ton/m

0.61

1.213

1.21

1.214

1.29

PP vigas = 0.2 Ton/m

CM = 0.65

PP vigas = 0.2

Ton/m

Ton/m

Cargas Muertas y Cargas Vivas sobre Ejes

9.7

0.65

1.29

PP vigas = 0.2 Ton/m

CM = 0.65

PP vigas = 0.2

CM = 0.65

PP vigas = 0.2 Ton/m

Ton/m

Ton/m

0.606 Ton/m

Ton/mCM = 0.65 CM = 0.65

9.7 Ton/m Ton/mPP vigas = 0.2 PP vigas = 0.2

Ton/m

0.606 Ton/m

9.7 Ton/m Ton/m

CM = 0.65

PP vigas = 0.2

1.29

PP vigas = 0.2 Ton/m

0.606 Ton/m

Ton/m

9.7

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Proyecto Estructural. Rampa de Estacionamiento

7

CM = (Carga muerta) / longitud

PP vigas = (Carga viga primaria + carga viga secundaria) / 1000 kg

CV = (Carga viva) / longitud

m

CV = CV =

CM = Ton/m

CV = Ton/m

m

CV = CV =

CM = Ton/m

CV =

m

CV = CV =

CM + CV = Ton/m

0.606

0.606 Ton/m

0.824 Ton/m

Ton/m 0.606 Ton/m

0.606 Ton/m

0.824 Ton/m

1.216

1.214 Ton/m

PP vigas = 0.2 Ton/m

Ton/m

1.25

1.30

PP vigas = 0.2 Ton/m

PP vigas = 0.2 Ton/m

CM = 0.878 Ton/m

PP vigas = 0.2 Ton/m

CM = 0.87815.12 Ton/m

CM = 0.65 Ton/m

PP vigas = 0.2 Ton/m

CM = 0.65 Ton/m CM = 0.65 Ton/m

1.29

PP vigas = 0.2 Ton/m

CM = 0.65

PP vigas =

Ton/m

0.2 Ton/m

PP vigas = 0.2

9.73

9.73

Ton/mPP vigas = 0.2

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Proyecto Estructural. Rampa de Estacionamiento

8

m

m

1.43

m

m

Ton/m

1.43 Ton/m

2.68 Ton/m

2.68 Ton/m

2.69 Ton/m

1.43 Ton/m

1.43 Ton/m

9.7 1.43 Ton/m

Cargas Totales sobre Ejes

9.7

9.7 1.43 Ton/m

9.7 1.43 Ton/m

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Proyecto Estructural. Rampa de Estacionamiento

9

Carga total sobre eje = CM + CV + PP vigas

m

m

m

Ton/m

2.69 Ton/m

2.69 Ton/m

1.43

1.43

15.12 1.88

Ton/m

Ton/m Ton/m1.88

9.73 1.43 Ton/m1.43 Ton/m

9.73 1.43 Ton/m

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Proyecto Estructural. Rampa de Estacionamiento

10

Cargas Totales en Marcos

Eje 1 Eje 2

Ton/m Ton/m

Ton/m Ton/m

1.43

1.43

2.69

2.69

 A B

3.50

9.70

3.50

 A B

3.50

9.70

3.50

Eje 3

Ton/m

Ton/m

2.69

2.69

 A B

3.50

9.70

3.50

Eje 4

Ton/m

Ton/m

2.69

2.69

 A B

3.50

9.70

3.50

Eje 5 y 6 Eje 7

Ton/m Ton/m

Ton/m Ton/m

1.43

1.43

2.68

2.68

 A B

3.50

9.70

3.50

 A B

3.50

9.70

3.50

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Proyecto Estructural. Rampa de Estacionamiento

11

m

m

m

m

Cargas en Columnas (Ton)

9.7

9.7

1.431

2.773 2.773

1.431

2.773 2.773

2.774 2.774

9.7

9.7

Page 23: Proyecto Estructural de Acero, estacionamiento

7/18/2019 Proyecto Estructural de Acero, estacionamiento.

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Proyecto Estructural. Rampa de Estacionamiento

12

Fig. No.

m

m

m

1.656 1.656

9.73

9.73

15.12

2.776 2.776

2.999 2.999

Page 24: Proyecto Estructural de Acero, estacionamiento

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Proyecto Estructural. Rampa de Estacionamiento

13

Análisis sísmico

Centro de masas y pesos de entrepisos

EJES

1B

2B

3B

4B

FUERZA X Y FX FY1A 1.66 0.00 0.00 0.00 0.00

1.66 9.70 0.00 16.06 0.00

2A 3.00 0.00 15.12 0.00 45.34

3.00 9.70 15.12 29.09 45.34

3A 2.78 0.00 24.85 0.00 69.06

2.78 9.70 24.90 26.96 69.20

4A 2.78 0.00 34.63 0.00 96.13

2.78 9.70 34.63 26.93 96.13

∑=

Centro de masas de superficie inclinada

20.42 ∑= 99.04 421.21

CENTRO DE GRAVEDAD

∑Fx

∑Fy

X=

Y=∑F

∑F4.85

20.63

=

=

4B

5B

6B

7B

∑=

4A 2.776 0 34.63 0 96.13288

EJES

2.776 9.7 34.63 26.9272 96.13288

5A 2.774 0 44.33 0 122.9714

0.716 9.7 63.73 6.9452 45.63068

2.773 9.7 54.03 26.8981 149.8252

7A 0.716 0 63.73 0 45.63068

2.774 9.7 44.33 26.9078 122.9714

6A 2.773

18.078 ∑= 87.6783 829.1203

FUERZA X Y FX FY

Centro de masas de superficie horizontal

0 54.03 0 149.8252

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Proyecto Estructural. Rampa de Estacionamiento

14

Método estático de análisis sísmico

De acuerdo al Reglamento de Edificaciones del Estado de Baja California, en la sección del análisissísmico tenemos que:

Clasificación de la construcción según su destino: Grupo B

Clasificación de la estructura según su estructura: Tipo I

Zona sísmica: C

Factor de reducción por ductilidad: Q = 4

Periodo fundamental de la estructura, de acuerdo a la Ley de Edificaciones del Estado de Baja California,

artículo LXXXVI.9.

[ ] 

T = Periodo fundamental de la estructura

Fi = Fuerza de inercia al nivel de i

CENTRO DE GRAVEDAD

∑Fx

∑Fy

∑F

∑FX=

Y=

=

= 45.86

4.85

Ton

Ton

Ton

Peso total de la estructura

76.996

Peso total del la parte horizontal

Peso total de la rampa

36.156

40.840

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7/18/2019 Proyecto Estructural de Acero, estacionamiento.

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Proyecto Estructural. Rampa de Estacionamiento

15

Wi = Peso del nivel i en Ton

Xi = Desplazamiento del nivel i debido a la fuerza Fi en cm

g = Aceleración de la gravedad en cm/seg2 

Cálculo de la excentricdad

Según el reglamento de edificaciones de Baja California la excentricidad de considerará como 0.05 veces

la longitud del entrepiso en el sentido en que se esté considerando.

X (m) Y (m)X+(0.05L)

(m)Y+(0.05L)

(m) PESO (Ton)Ki-X

(Ton/cm)Ki-Y

(Ton/cm

2do Nivel 4.85 45.86 5.335 49.035 18.078 106 7.

1er Nivel 4.85 45.86 5.335 49.035 18.078 49 7

2do Nivel

Rampa 4.85 20.63 5.335 23.805 20.42 113.75 5.1er NivelRampa 4.85 20.63 5.335 23.805 20.42 342 45.

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Proyecto Estructural. Rampa de Estacionamiento

16

Sección Horizontal

Se supondrá que el periodo natural de vibración puede exceder del calculado hasta en 33% o ser inferior

hasta en 25% y se adoptará el valor más desfavorable en el intervalo.

Reducción del coeficiente sísmico:

T < T1 por lo que la reducción del coeficiente sísmico corresponde a: ⁄  

Cortante de entrepiso en la dirección de X (horizontal) correspondiente a la sección Horizontal

(entrepiso): 6.40 Ton

36.16 ton. t1= 0.30

x y

4.00 4.00 t2= 0.50Coeficiente Sísmico c

Cortante basal (Vs) 2.17 2.17 α= 0.08

Nivel Entrepiso hi(m) Wi(ton) Wihi

2.00 7.00 18.08 126.55

2.00

1.00 3.50 18.08 63.27

1.00

Σ 36.16 189.82

Peso total del edificio

Factor de reduccion por ductilidad (Q)0.24

Cortantes de entrepiso considerando el periodo fundamental de la estructura

Fi(ton) Vi(ton) 0.95Fi Fi(ton) Vi(ton) Kix(ton/cm) Vi/Kix xi(cm) Wixi2 Fixi

1.45 1.37 1.48 0.06 0.06 0.09

1.45 1.48 106.00 0.01

0.72 0.69 0.69 0.04 0.04 0.03

2.17 2.06 2.17 49.00 0.04

Σ 0.10 0.12

0.18

0.24

c'= 0.27

Vx= 6.40

Nivel Fi Vix

2.00 4.37

4.37

1.00 2.03

6.40

2.00

1.00

Dirección X

Entrepiso

Periodo Fundamental (T)=

Aumentando el periodo 33%

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Proyecto Estructural. Rampa de Estacionamiento

17

Reducción del coeficiente sísmico:

T1< T < T2 por lo que la reducción del coeficiente sísmico corresponde a:

 

Cortante de entrepiso en la dirección de Y (vertical) correspondiente a la sección Horizontal (entrepiso):

4.34 Ton

Fi(ton) Vi(ton) 0.95Fi Fi(ton) Vi(ton) Kiy(ton/cm) Vi/Kiy yi(cm) Wiyi2 Fiyi

1.45 1.37 1.48 0.48 4.16 0.71

1.45 1.48 7.95 0.19

0.72 0.69 0.69 0.29 1.55 0.20

2.17 2.06 2.17 7.40 0.29

Σ 5.71 0.91

0.50

0.38

c'= 0.24

Vy= 4.34

Nivel Fi Viy

2.00 2.96

2.96

1.00 1.37

4.341.00

2.00

Dirección Y

Entrepiso

Periodo Fundamental (T)=

Aumentando el periodo 33%

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Proyecto Estructural. Rampa de Estacionamiento

18

Sección Rampa

Se supondrá que el periodo natural de vibración puede exceder del calculado hasta en 33% o ser inferior

hasta en 25% y se adoptará el valor más desfavorable en el intervalo,

Reducción del coeficiente sísmico:

T < T1 por lo que la reducción del coeficiente sísmico corresponde a:

⁄  

Cortante de entrepiso en la dirección de X (horizontal) correspondiente a la Rampa: 5.47 Ton

40.84 ton. t1= 0.30x y

4.00 4.00 t2= 0.50

Coeficiente Sísmico c

Cortante basal (Vs) 2.45 2.45 α= 0.12

Nivel Entrepiso hi(m) Wi(ton) Wihi

2.00 7.00 20.42 142.94

2.00

1.00 3.50 20.42 71.47

1.00

Σ 40.84 214.41

Cortantes de entrepiso considerando el periodo fundamental de la estructura

Peso total del edificio

Factor de reduccion por ductilidad (Q)

0.24

Fi(ton) Vi(ton) 0.95Fi Fi(ton) Vi(ton) Kix(ton/cm) Vi/Kix xi(cm) Wixi2 Fixi

1.63 1.55 1.67 0.02 0.01 0.04

1.63 1.67 113.75 0.01

0.82 0.78 0.78 0.01 0.00 0.01

2.45 2.33 2.45 342.00 0.01

Σ 0.011 0.042

Periodo Fundamental (T)= 0.101

Aumentando el periodo 33% 0.135

c'= 0.201

Vx= 5.4730

Nivel Fi Vix

2.00 3.74

3.74

1.00 1.73

5.47

Dirección X

Entrepiso

2.00

1.00

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Proyecto Estructural. Rampa de Estacionamiento

19

Reducción del coeficiente sísmico:

T1 < T < T2 por lo que la reducción del coeficiente sísmico corresponde a:

 

Cortante de entrepiso en la dirección de Y (vertical) correspondiente a la Rampa: 4.90 Ton

Cálculo de las rigideces en los marcos

Fi(ton) Vi(ton) 0.95Fi Fi(ton) Vi(ton) Kiy(ton/cm) Vi/Kiy yi(cm) Wiyi2 Fiyi

1.63 1.55 1.67 0.35 2.46 0.58

1.63 1.67 5.71 0.29

0.82 0.78 0.78 0.05 0.06 0.04

2.45 2.33 2.45 45.56 0.05

Σ 2.52 0.62

Periodo Fundamental (T)= 0.402

c'= 0.240

Vy= 4.9008

Nivel Fi Viy

2.00 3.35

3.35

1.00 1.55

4.901.00

Dirección Y

Entrepiso

2.00

Entrepiso Fuerza Suma de fuerzas kg Desplazamiento cm Rigideces

2 2 2.12 2120 0.0002 0.02 106.00

1 1 0.98 980 0.0002 0.02 49.00

Entrepiso Fuerza Fuerza Sumada kg Desplazamiento cm Rigideces

2 2 1.59 1590 0.0020 0.2 7.95

1 1 0.74 740 0.0010 0.1 7.40

En lo horizontal

Rigideces por entrepiso X

Rigideces por entrepiso Y

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Proyecto Estructural. Rampa de Estacionamiento

20

Los desplazamientos que se observan en el análisis de la sección de la rampa se obtuvieron por medio

del programa de análisis estructural SAP2000

Excentricidad de diseño

Correspondiente al artículo LXXXVI.6 del Reglamento de la Ley de Edificaciones del Estado de Baja

California, refiere a la excentricidad de diseño, por no haber simetría en las rigidices, de la siguiente

manera:

 

 

ed = Excentricidad de diseño

L = Máxima dimensión del piso que se analiza

Se determina la excentricidad de cálculo (e calculada) como la diferencia entre el centro de masa (centro

de cortante) y el centro de rigidez para ambas direcciones.

Sección Horizontal

Entrepiso Fuerza Suma de fuerzas kg Desplazamiento cm Rigideces

2 4.55 4.55 4550 0.0004 0.04 113.75

1 2.29 6.84 6840 0.0002 0.02 342.00

Entrepiso Fuerza Fuerza Sumada kg Desplazamiento cm Rigideces

2 2.8 2.8 2800 0.0049 0.49 5.71

1 1.3 4.1 4100 0.0009 0.09 45.56

En la rampa

Rigideces por entrepiso X

Rigideces por entrepiso Y

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Proyecto Estructural. Rampa de Estacionamiento

21

Sección Rampa

Desplazamientos máximos

De acuerdo al Reglamento de la Ley de Edificaciones del Estado de Baja California en el artículo

LXXXVII.1 se establece que, las deformaciones laterales de cada entrepiso no excederán de 0.008 veces

la diferencia de elevaciones correspondientes. Por lo tanto el valor máximo permisible de

desplazamiento por entrepiso es:

 

Sección Rampa

Anteriormente se indicaron los desplazamientos que el programa de análisis estructural SAP2000

calculó, retomando tenemos que (en cm):

Para no considerar el factor de ductilidad = 3 como lo marca el Reglamento de Edificaciones del Estado

de Baja California, se opta por multiplicar dicho factor por los desplazamientos para obtener

desplazamientos máximos, enseguida se obtiene un desplazamiento relativo que será considerado como

el producto de los desplazamientos de SAP2000 por 0.008

X Y

Entrepiso 2 0.040 0.490

Entrepiso 1 0.020 0.090

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Proyecto Estructural. Rampa de Estacionamiento

22

Resultados en cm.

Todos los desplazamientos cumplen.

Sección horizontal

Resultados en cm

Todos los desplazamientos cumplen.

X Y X Y

Entrepiso 2 0.120 1.470 0.000320 0.003920 2.8

Entrepiso 1 0.060 0.270 0.000160 0.000720 2.8

Desplazamiento máximo Desplazamiento relativoLímite por reglamento

X Y

Entrepiso 2 0.020 0.200

Entrepiso 1 0.020 0.100

X Y X Y

Entrepiso 2 0.060 0.600 0.000160 0.001600 2.8

Entrepiso 1 0.060 0.300 0.000160 0.000800 2.8

Desplazamiento máximo Desplazamiento relativo Límite por reglamento

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Proyecto Estructural. Rampa de Estacionamiento

23

Análisis Estructural

Diagrama de cortante en columnas

La columna con la fuerza de cortante más desfavorable se encuentra localizada en el primer nivel del eje

2 – B, con una fuerza factorizada de 12.55 Ton.

Diagrama de momento en columnas

La columna con el momento más desfavorable se encuentra localizada en el segundo nivel del eje 2  – B,

con un momento de 21.78 Ton-m

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Proyecto Estructural. Rampa de Estacionamiento

24

Diagrama de cortante

La viga con la fuerza cortante factorizada más desfavorable en el eje X se encuentra localizada en el

primer nivel, en el marco A – B del eje 2, con una fuerza de 21.20 Ton.

La viga con la fuerza cortante factorizada más desfavorable en el eje Y se encuentra localizada en el

segundo nivel, en el marco 1 – 2 del eje B, con una fuerza de 21.38 Ton.

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Proyecto Estructural. Rampa de Estacionamiento

25

Diagrama de momento

El momento flexionante más desfavorable del eje X se encuentra localizado en el marco A - B del eje 2,

con un momento de 32.57 Ton-m

El momento flexionante más desfavorable del eje Y se encuentra localizado en el marco 1 - 2 del eje B,

con un momento de

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Proyecto Estructural. Rampa de Estacionamiento

26

Diseño de elementos estructurales

Diseño de vigas compuestas

Eje X

El diseño de realizará con el momento flexionante más desfavorable de la estructura en el eje X,

localizado en el segundo nivel del marco A – B del eje 2.

El análisis que se presenta a continuación, nos señala los perfiles que se considerarán para las vigas

secundarias, y el análisis de la losa Steel deck.

Datos generales.

Los cálculos son realizados de acuerdo a las especificaciones LRFD.

Las propiedades del material corresponden al manual del AISC, tabla 2-4

Selección de la viga.

Para la selección de la viga, calculamos el módulo de sección plástica y entramos en la tabla 3-2 del

manual del AISC.

 

øb

0.9

Momento

max último

235.51 Klb-ft

Tipo de

acero

ASTM A992

fy KSI

50

Módulo de

elasticidad E

29000 KSIMarco A - B

Eje 231.82

Longitud no

arriostrada LbLongitud ftUbicación

31.82

 Área (in²)

0.26 75.00 8.36 13.00 5.90 3.00 1.37

Propiedades del steel deck sin concretoEspesor 

(in)Peso(lb/ft²)

 AnchoTributario. (ft)

Cs (in) wr  (in) hr  (in)

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Proyecto Estructural. Rampa de Estacionamiento

27

Revisión del sistema compuesto de acuerdo al manual del AISC 13th

Resistencia del concreto: f'c = 250 kg/cm^2

3 KSI ≤ 3.6 KSI ≤ 10 KSI

Altura del steel deck hr≤ 3 plg: 

hr= 3.00 in cumple

Anchura media Wr ≥ 2 plg: 

Wr = 5.90 in cumple

Utilizar conectores con diámetro dsa≤ 2.5tf  

Espesor del concreto 2in ≤ tc ≤ 5in 

tc= 2.00 in

Los conectores deberán extenderse por lo menos 1 1/2 in sobre la cresta del steel deck

3.00 in + 1 1/2 in = 4 1/2 in < 5.00 in cumple

Longitud mínima de conectores 4dsa (4* diámetro) 

4 1/2 in > 4 ( 3/4 in ) cumple

Deberá haber por lo menos 1/2 in de concreto por encima de la cabeza del conector

5 in - 4 1/2 in = 0.50 in > 1/2 in cumple

Datos del perfil

Perfil:Peso propio (Wp):Área (A):Peralte (d):Espesor del alma (tW ):Ancho del patín (bf ):Espesor del patín (tf ):Radio de giro efectivo (rts ):h/tw:

1/3in8 in4/7in

2.23 in29.6

W12X4545 lb/ft

13.10 in²12 in

1650348 57.7 5.15 64.2 50 12.4 1.95 19 1.26

in^6in^4 in³ in in³ in^4 in³ in in³ in^4

EJE X-X EJE Y-Y Torsión

I S r Z I S r Z J Cw

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Proyecto Estructural. Rampa de Estacionamiento

28

Ancho efectivo para la losa de concreto bef f 

Se tomara el menor de:Un octavo del claro libre de la viga, medida de centro a centro de sus apoyos.

La mitad de la distancia entre separación de las vigas de eje a eje.

Distancia al borde de la losa.No aplica para miembros interiores

831.82 ft

= 7.96 ft( 2 Lado(s) )

8.36 ft( 2 Lado(s) ) = 8.36 ft

2

Cálculo de Momento resistente

Aplastamiento en el concreto.Ac= (beff * tc) + ( ( beff /2) * ts )Ac= ( * ) + [ ( / 2 ) * ]Ac=

C= 0.85 f'c AcC= * *C=

Tensión en el aceroC= As FyC= *C=

7.96 ft 2.00 in 7.96 ft 3.00 in334.11 in²

0.85 3.6 KSI 334.11 in²1008.18 Kips

13.10 in² 50 KSI655.00 Kips

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Proyecto Estructural. Rampa de Estacionamiento

29

Transferencia de corteC= ΣQ n

Localización del Eje Plástico Neutro

C + ( x bf Fy ) = ( As - bf x ) Fy

) = 327.50 Kipsmin50%=1008.18 Kips655.00 Kips(

despejando x

( As Fy ) - C2bf Fy

* -

* *

x= ≤

x=

x=

13.10 in² 50 KSI 327.50 Kips

2 8.00 in 50 KSI

0.409 in tf = 0.563 in

cumple

Mn= C (d1+ d2) + Py (d3 - d2)

0.85 f'c b * *tlosa - ( a/2 ) = - =x / 2 = / =d / 2 = / =

Py= As Fy = * =

Mn= ( + ) + ( - )Mn= =Mu= >

327.50 Kips= 1.14 in

d1= 5.00 in 0.57 in 4.43 in

a=C

=0.85 3.6 KSI

d2= 0.20 in20.409 ind3= 12.000 in 2 6.00 in

95.46 in

6.00 in 0.20 in5314.29 Kips-in 442.86 Kips-ft398.57 Kips-ft 235.51 Kips-ft La sección es satisfactoria

13.10 in² 50 KSI 655.00 Kips

4.43 in 0.20 in327.50 Kips 655.00 Kips

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Proyecto Estructural. Rampa de Estacionamiento

30

Diseño de viga principal 

Eje X

El diseño se realizará con el momento flexionante más desfavorable de la estructura en el eje X,

localizado en el segundo nivel del marco A – B del eje 2.

El análisis que se presenta a continuación, nos señala los perfiles que se considerarán para las vigas

principales.

Datos generales.

Los cálculos son realizados de acuerdo a las especificaciones LRFD.

Selección de la viga.

Para la selección de la viga, calculamos el módulo de sección plástica y el momento de inercia, y

entramos en la tabla 3-2 y 3-3 del manual del AISC.

 

 

deflexión

Δ

1.062

øb

0.9

Momento

max último

235.51 Klb-ft

Tipo de

acero

ASTM A992

fy KSI

50

Módulo de

elasticidad E

29000 KSIMarco A - B

Eje 231.82

Longitud no

arriostrada LbLongitud ftUbicación

31.82

Datos del perfil

Perfil:Peso propio (Wp):Área (A):Peralte (d):Espesor del alma (tW ):Ancho del patín (bf ):

Espesor del patín (tf ):Radio de giro efectivo (rts ):Distancia entre centros de patines (h0 ):

10 3/8in

7/8in2.88 in

15.90 in

W16X8989 lb/ft

26.20 in²16 3/4in

1/2in

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Proyecto Estructural. Rampa de Estacionamiento

31

Secciones compactas

5.92 ≤ 9.19 Por lo tanto los patines no son esbeltos 

27 ≤ 90.51 Por lo tanto el alma no es esbelta 

31.4 2.49 48.1 5.45 102001300 155 7.05 175 163

in³ in in³ in^4 in^6in^4 in³ in in³ in^4

EJE X-X EJE Y-Y Torsión

I S r Z I S r Z J Cw

Cálculo de las longitudes límites Lp y Lr

Lp=

Lr=

1.- Fluencia

Mp= 729.17 klb-ft

30.16 ft

8.80 ft

2.- Pandeo lateral-torsional

Cuando Lb < Lp

>31.86 ft 8.80 ft

Por lo que se revisará estado límite de pandeo lateral-torsional

bf  tf  ≤   

tw ≤   

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Proyecto Estructural. Rampa de Estacionamiento

32

Se concluye con:

El perfil propuesto es satisfactorio para los requerimientos de carga en la que se encuentra sometida la

viga.

Eje Y

El diseño se realizará con el momento flexionante más desfavorable de la estructura en el eje Y,

localizado en el segundo nivel del marco 1-2 del ejeB.

El análisis que se presenta a continuación, nos señala los perfiles que se considerarán para las vigas

principales.

Datos generales.

Los cálculos son realizados de acuerdo a las especificaciones LRFD.

Cuando Lb > Lr existe pandeo lateral torsionante elástico

Fcr =

Mn=

40.07 KSI

517.51 klb-ft

Perfil:

Tipo de acero:

Longitud:

Momento actuante:Momento resistente:

Deflexión actuante:

 

465.76 klb-ft0.103 in

W16X89ASTM A992

31.86 ft

 

235.51 klb-ft

deflexiónΔ

1.563

øb

0.9

Momentomax último

382.80 klb - ft

Tipo deacero

ASTM A992

fy KSI

50

Módulo deelasticidad E

29000 KSIMarco 1 - 2

Eje B49.6

Longitud noarriostrada LbLongitud ftUbicación

49.6

C

`

 

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Proyecto Estructural. Rampa de Estacionamiento

33

Selección de la viga.

Para la selección de la viga, calculamos el módulo de sección plástica y el momento de inercia, y

entramos en la tabla 3-2 y 3-3 del manual del AISC.

 

 

Secciones compactas

5.92 ≤ 9.19 Por lo tanto los patines no son esbeltos 

27 ≤ 90.51 Por lo tanto el alma no es esbelta 

Datos del perfil

Perfil:Peso propio (Wp):Área (A):

Peralte (d):Espesor del alma (tW ):Ancho del patín (bf ):Espesor del patín (tf ):Radio de giro efectivo (rts ):Distancia entre centros de patines (h0 ):

10 3/8in7/8in

2.88 in15.90 in

W16X8989 lb/ft

26.20 in²

16 3/4in 1/2in

31.4 2.49 48.1 5.45 102001300 155 7.05 175 163

in³ in in³ in^4 in^6in^4 in³ in in³ in^4

EJE X-X EJE Y-Y Torsión

I S r Z I S r Z J Cw

bf  tf  ≤   

tw≤

  

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Proyecto Estructural. Rampa de Estacionamiento

34

Se concluye con:

El perfil propuesto es satisfactorio para los requerimientos de carga en la que se encuentra sometida la

viga.

Cálculo de las longitudes límites Lp y Lr

Lp=

Lr=

1.- Fluencia

Mp= 729.17 klb-ft

30.16 ft

8.80 ft

2.- Pandeo lateral-torsional

Cuando Lb < Lp

>49.60 ft 8.80 ft

Por lo que se revisará estado límite de pandeo lateral-torsional

Cuando Lb > Lr existe pandeo lateral torsionante elástico

Fcr =

Mn=

33.52 KSI

433.01 klb-ft

Perfil:

Tipo de acero:

Longitud:

Momento actuante:

Momento resistente:

Deflexión actuante:

389.71 klb-ft0.607 in

W16X89ASTM A992

49.60 ft382.80 klb-ft

C

`

 

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Proyecto Estructural. Rampa de Estacionamiento

35

Diseño de columnas

El siguiente cálculo es en base a las especificaciones del LRFD, para la columna más desfavorable

ubicada en el eje B – 2.

El diseño de la columna en el segundo nivel, con una longitud de 11.48 pies, fue propuesto con un perfil

W10x45.

Perfil W10x45 Vigas W16x89

L = ft

L = ft plg Pd = lb L = ft

Ix = plg^4 Pl = lb

Ag = plg^2

rx = plg ft

ry = plg

LRFDft

Pu = 1.2Pd + 1.6 Pl = klb

Se determina el factor K con el siguiente análisis

Pu/Ag = KSI

De la tabla 4-21 del manual del AISC tenemos que para el valor τ = 1

Ga =

Gb =

Del nomograma del manual del AISC, tenemos un valor para k =

KL = 6.3

De la tabla 4 - 1, para fuerzas disponibles tenemos que:

 

3.1495

1.46

1.94

70934

33485

138.7

10.428

0.3995

11.48

4.98

49.6

31.92

11.48 137.76

307

13.3

5.13

Para LRFD = 525 > 139 klb

Del nomograma del manual del AISC, tenemos un valor para k =

KL = 3.3

0.75

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Proyecto Estructural. Rampa de Estacionamiento

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El diseño de la columna en el segundo nivel, con una longitud de 4.98 pies, fue propuesto con un perfil

W10x45.

Perfil W10x45 Vigas W16x89

L = ftL = ft plg Pd = lb L = ft

Ix = plg^4 Pl = lb

Ag = plg^2

rx = plg ft

ry = plg

LRFD

ft

Pu = 1.2Pd + 1.6 Pl = klb

Se determina el factor K con el siguiente análisis

Pu/Ag = KSI

De la tabla 4-21 del manual del AISC tenemos que para el valor τ = 1

Ga =

Gb =

Del nomograma del manual del AISC, tenemos un valor para k =

KL = 3.3

De la tabla 4 - 1, para fuerzas disponibles tenemos que:

Para LRFD = 543 > 139 klb

6.0582

1.75

1.94

70934

33485

138.7

10.428

0.921

11.48

4.98

49.631.92

11.48 137.76

307

13.3

5.13

KL = 1.4

Del nomograma del manual del AISC, tenemos un valor para k =

KL = 1.7

0.88

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