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Proyecto Final Hiperestticas III CIV-346

Proyecto Final Hiperestticas III CIV-346Contenido

Parte I: MEMORIA DE CLCULO31.DATOS GENERALES DEL PROYECTO42.JUSTIFICACIN DE LA SOLUCIN ESTRUCTURAL ADOPTADA42.1.Cimentacin42.2.Mtodo de Clculo42.2.1.Combinaciones de cargas42.2.2.Hormign Armado52.2.3.Estructura metlica52.3.Clculos por ordenador53.CARACTERSTICAS DE LOS MATERIALES A USAR53.1.HORMIGN ARMADO53.1.1.Hormigones53.1.2.Acero63.2.Lmites de deformacin6PARTE 2: ACCIONES ADOPTADAS EN EL CLCULO74.ACCIONES GRAVITACIONALES84.1.Cargas superficiales84.1.1.Pesos Propios84.1.2.Sobrecarga de uso84.1.3.Sobrecarga de granizo85.ACCIONES DEL VIENTO85.1.Altura de coronacin de la estructura85.2.Situacin de la estructura95.3.Presin dinmica del viento95.4.Resumen de las cargas dispuestas en cada larguero10PARTE 3: ANALISIS ESTRUCTURAL126.Estructura de hormign armado136.1.Planillas y Diagrama de Fuerzas Normales136.2.Planillas y Diagramas de Fuerzas Cortantes156.3.Planillas y Diagrama de Momentos Flectores176.4.Otros197.Estructura Metlica197.1.Planillas y Diagrama de Fuerzas Normales197.2.Planillas y Diagramas de Fuerzas Cortantes277.3.Planillas y Diagrama de Momentos Flectores29PARTE 4: DISEO ESTRUCTURAL318.Diseo de la Estructura de Hormign Armado329.Diseo de la Estructura Metlica33PARTE 5: PLANOS3710.Planos Arquitectnicos3810.1.Vistas en planta3810.2.Vistas en elevacin (detalle fachadas)3810.3.Cortes de seccin (transversal y longitudinal)3810.4.Detalle de la cubierta3810.5.Vista Isomtrica3810.6.Otros3811.Planos Estructurales3811.1.Estructura de Hormign Armado3811.1.1.Armadura de Fundaciones3811.1.2.Armadura de Columnas3811.2.Estructura Metlica3811.2.1.Secciones empleadas3811.2.2.Detalle de las uniones38

Parte I: MEMORIA DE CLCULO

1. DATOS GENERALES DEL PROYECTO

UsoSe usara como cubierta para el campo deportivo de una escuela

ClimaLa regin posee un clima relativamente clido, con presencia de vientos relativamente fuertes DiseoSe proceder al estructurado y diseo de la armadura con elementos metlicos y perfiles conformados en frio, contando con columnas y zapatas de hormign armado

UBICACINSANTA CRUZ-BOLIVIASAN JULIAN

2. JUSTIFICACIN DE LA SOLUCIN ESTRUCTURAL ADOPTADACimentacinPara la cimentacin se usaron zapatas aisladas cuadras debido a la calidad portante del Terreno Local (Grava mal graduada) Mtodo de Clculo2.1.1. Combinaciones de cargas1. 1.4D2. 1.2D + 1.6L + 0.5(Lr or S or R)3. 1.2D + 1.6(Lr or S or R) + (L or 0.5W)4. 1.2D + 1.0W + L + 0.5(Lr or S or R)5. 1.2D + 1.0E + L + 0.2S6. 0.9D + 1.0W7. 0.9D + 1.0E2.1.2. Hormign ArmadoPara el Hormign Armado se usaran las normas

ACI ( American Concrete Institute)

Tanto como para el clculo de las dimensiones tentativas del mismo como sus cuantas y dems comprobaciones que aseguren un ptimo funcionamiento.2.1.3. Estructura metlicaPara la estructura metlica se usaran las normas AISC (American Institute of Steel Construction)Utilizando el mtodo LRFD tanto para la comprobacin de los diferentes elementos, como de sus tipos de uniones.Clculos por ordenadorEl modelado y el cargado se realizaran en un paquete informtico el cual usara el mtodo de los elementos finitos para calcular las diferentes solicitaciones de la estructura, se usara el programa SAP 2000 v15.0.0

3. CARACTERSTICAS DE LOS MATERIALES A USARHORMIGN ARMADO3.1.1. HormigonesSe usara un hormign con las siguientes caractersticas -Resistencia Fc= 21 MPa (3046 psi)-Mdulo de Elasticidad (E) : 2000,000 Kg/cm2-Mdulo de Poisson (u) : 0.30

Acero Corrugado:

Fy = 4200 Kg/cm2, c = 7.85 Tn/m3, Ec = 2,100,000 Kg/cm23.1.2. AceroACERO:

-Arcos metlicos: Fy = 227 Mpa c = 7.85 Tn/m3, Ec = 2,000,000 Kg/cm2Fu = 331 Mpau = 0.30

SOLDADURA:

Electrodos: Fexx = 60 KSI (E70 XX - AWS, para acero liso) (en varillas)Fexx = 70 KSI (E70 XX - AWS, para acero corrugado.)

COBERTURA: Pu = 8.50 kg/m2 (Calaminon curvo N 28)Lmites de deformacinLa deformacin mxima permitida de la estructura sea de 2.5 mm para prever la seguridad y el buen funcionamiento de la estructura

PARTE 2: ACCIONES ADOPTADAS EN EL CLCULO

4. ACCIONES GRAVITACIONALES

Cargas permanentes (gravitacionales): son las que, con la estructura en funcionamiento, actan en todo momento y son constantes en posicin y magnitud.Se distinguen, entre ellas, el peso propio del elemento resistente, por un lado, y las cargas muertas que gravitan sobre dicho elemento, por otro.

Cargas gravitacionales: debidas a la accin de la gravedad sobre los diferentes elementos que componen la estructura, es decir el peso de estos elementos, y se incluye aquellos elementos que se mueven en la estructura.Cargas superficialesSon aquellas que actuaran sobre la superficie de la calamina, como ser el de granizo, lluvia, viento entre otras como as tambin el peso propio de los elementos4.1.1. Pesos PropiosLos pesos propios son Hormign armado= 2400 kg/m3 Acero estructural = 7850 kg/m3 Calamina N28 = 8.50 kg/m2 CA 150 x 50 x 15 x 3 (mm) = 6.13 Kg/m4.1.2. Sobrecarga de usoEl valor de Carga Viva empleada es de 30 kg/m2 estipulado en la norma esta carga toma en cuenta las acciones de la lluvia, el peso de los obreros en caso de reparaciones y otros factores extras que podran incidir en la estructura4.1.3. Sobrecarga de granizoSe usara un peso del granizo de S= 90 kg/m2 tomndose en cuenta un peso especfico del granizo de 900 kg/m3 y una altura de granizo de 10 cm

5. ACCIONES DEL VIENTOAltura de coronacin de la estructuraLa altura del Techo Metlico existente es 6.76 m en el cielo raso, y 10.6 m en la cumbrera, con un nivel de techo de +10.00m sobre la va pblica.Situacin de la estructuraLa estructura al estar en una zona plana deber soportar fuertes cantidades de viento usando la norma ASCE 7-10 Determnanos: Factor de importancia I con un valor de 0.87 Tipo de exposicin B Velocidad del viento V= 120 km/hPresin dinmica del vientoTenemos una velocidad de 120 km/h lo que equivalen a 74.57 mphUsando la tabla 28.6-1 de la ASCE 7-10Determinamos para una exposicin del tipo 1 o A y para una inclinacin de la cubierta de 18

Presiones en

G=-10.84 psfequivalen a -51,95 kg/m2H=-8.27 psfequivalen a -39,61 kg/m2

Como se observa ambas presiones son de succin lo cual vendra a perjudicar a la estructura disminuyendo los valores de las fuerzas al contrarrestar muchas de las mismas.

Resumen de las cargas dispuestas en cada largueroAnlisis de cargas sobre los largueros

AleroCentroPunta

Larguero tipo123

Longitud28.00 m28.00 m28.00 m

ancho0.66 m1.32 m1.16 m

Area18.48 m236.96 m232.48 m2

Cargas

Calamina8.50 kg/m28.50 kg/m28.50 kg/m2

Viva30.00 kg/m230.00 kg/m230.00 kg/m2

Granizo90.00 kg/m290.00 kg/m290.00 kg/m2

VientoBarlovento-51.95 kg/m2-51.95 kg/m2-51.95 kg/m2

Sotavento-39.61 kg/m2-39.61 kg/m2-39.61 kg/m2

Carga muertaCalamina5.61 kg/m11.22 kg/m9.86 kg/m

Carga viva19.80 kg/m39.60 kg/m34.80 kg/m

Granizo59.40 kg/m118.80 kg/m104.40 kg/m

VientoBarlovento

Y-32.61 kg/m-65.22 kg/m-57.31 kg/m

X-10.60 kg/m-21.19 kg/m-18.62 kg/m

Sotavento

Y-24.86 kg/m-49.73 kg/m-43.70 kg/m

X-8.08 kg/m-16.16 kg/m-14.20 kg/m

PARTE 3: ANALISIS ESTRUCTURAL

6. Estructura de hormign armado

La estructura posee una disposicin de columnas de hormign armado de una seccin 45x45cm con un total de 14 columnas y cada una de ellas de una altura de 3.45 mPlanillas y Diagrama de Fuerzas Normales

PrticoElementoCombinacinTipo de valorFuerza axial (KN)

1377Envolvente generalMax-36.289

377Envolvente generalMin-63.263



























Diagrama de normales (KN)

Planillas y Diagramas de Fuerzas CortantesPrticoElementoCombinacinTipo de valorCortante (KN)



380Envolvente generalMax30.271

380Envolvente generalMin11.948

























Diagrama de cortantes (KN)

Planillas y Diagrama de Momentos FlectoresPrticoElementoCombinacinTipo de valorMomento z (kn-m)





























Diagrama de momentos (KN-m)

OtrosReacciones en los apoyosLado derecho

Lado izquierdo

7. Estructura Metlica

Planillas y Diagrama de Fuerzas NormalesPara los tirantes tenemosElementoCasoNormales de diseo

3534Envolvente general311.526

3778Envolvente general-401.818

Para las celosasElementoCasoNormales de diseo

3521Envolvente general98.29

3777Envolvente general-123.22

Para los tirantes tenemosElementoValorNormal (KN)

2703MAX0.881

MIN0.174

2704MAX0.788

MIN0.143

2705MAX-0.157

MIN-1.014

2706MAX-0.294

MIN-1.132

2707MAX-0.046

MIN-0.249

2708MAX0.024

MIN0.003672

2709MAX-0.004222

MIN-0.019

2710MAX0.005875

MIN0.001758

2711MAX0.00432

MIN-0.001708

2712MAX0.008554

MIN-0.0003553

2713MAX0.033

MIN0.00689

2714MAX-0.017

MIN-0.085

2715MAX0.479

MIN0.08

2716MAX0.077

MIN-0.238

2717MAX0.024

MIN-0.017

2718MAX-0.001275

MIN-0.016

2719MAX0.005484

MIN0.0006684

2720MAX0.003969

MIN0.001187

2721MAX0.008536

MIN0.0009497

2722MAX0.033

MIN0.007465

2723MAX-0.013

MIN-0.084

2724MAX0.483

MIN0.089

Planillas y Diagramas de Fuerzas Cortantes ElementoValorCortante (KN)

2703MAX2.524

MIN-2.524

2704MAX2.572

MIN-2.572

2705MAX4.171

MIN-4.171

2706MAX4.172

MIN-4.172

2707MAX4.895

MIN-4.895

2708MAX4.862

MIN-4.862

2709MAX4.757

MIN-4.757

2710MAX4.62

MIN-4.62

2711MAX4.482

MIN-4.482

2712MAX4.506

MIN-4.506

2713MAX4.576

MIN-4.576

2714MAX4.613

MIN-4.613

2715MAX4.624

MIN-4.624

2716MAX4.94

MIN-4.94

2717MAX4.901

MIN-4.901

2718MAX4.79

MIN-4.79

2719MAX4.647

MIN-4.647

2720MAX4.504

MIN-4.504

2721MAX4.495

MIN-4.495

2722MAX4.57

MIN-4.57

2723MAX4.61

MIN-4.61

2724MAX4.623

MIN-4.623

Para los largeros

Planillas y Diagrama de Momentos FlectoresLargueros

PARTE 4: DISEO ESTRUCTURAL

8. Diseo de la Estructura de Hormign Armado

El programa determina que necesitamos 36.275 cm^2 de acero para nuestra columna por lo tanto usaremos8 dimetros de 25 mm A= 39.27 cm^2

9. Diseo de la Estructura Metlica

Para los tirantes

El error en rojo sale debido a la presencia de momentos al cargar la estructura en 3 dimensiones y no liberarla de sus momentos Como se observa la seccin escogido es exacta para soportar la cargaCelosasPara las celosas se usaran 2 secciones L 30x30*4mmDISENO A TENSION CON CONEXION SOLDADA

ACERO ST

FUERZA A TENSION 964.32 Kg= 98.30KNFy =227.00Mpa =22.7KN/cm2

Fu =331.00Mpa =33.1KN/cm2

Fxx=413.33Mpa =41.333KN/cm2

a) Por Fluencia

Tu = *Fy*Ag =0.9

Ag = Tn/*FyAg =4.81cm2

De tablas 2 L 30 x 30 x 3Ag =4.28cm2x =0.89cm

b) Por Rotura

Tu = *Fu*Ae = 0.6

Tu = *Fu*AeTu =102KN>= 98.30KNKN

Area efectivaAe = Ag=0.82

c) Resist. de la conexin

SOLDADURA DE FILETE

Soldadura transversalt =0.30cmL =5.0cm

Pn = t*L*Fu =0.6

Pn = 0.3cm*2cm*33.1KN=49.65KN

Pu = 35.748KN

SOLDADURA DE RANURA BISELADAt =0.30cmL =6.0cm

Soldadura longitudinal

Pn = 0.75*t*L*Fu =0.55

Pn = 0.75*0.2*9*33.1=44.69KN

Pu =31.95KN

como son dos cordones de soldadura

2Pu=63.90KN

SUPERPONIENDO LAS FUERZAS

Pu =35.75+63.9

Pu =99.65KN>98.3KN

RESISTENCIAS AL CORTE POR LA SOLDADURAt =0.30cmL =17.0cm

Pu =0.6*0.75*tw*L*Fxx

Pu =0.6*0.75*(0.707*0.2)*12*41.333

Pu =100.60KN>98.3KN

Diseo de las correas o largueros

Debido a q se lo tomo como una sola pieza de extremo a extremo la relacin kl/r sale muy grande

PARTE 5: PLANOS

10. Planos Arquitectnicos

Los planos irn ordenados segn los siguientes puntos

Vistas en plantaVistas en elevacin (detalle fachadas)Cortes de seccin (transversal y longitudinal)Detalle de la cubiertaVista IsomtricaOtros11. Planos EstructuralesEstructura de Hormign Armado11.1.1. Armadura de Fundaciones11.1.2. Armadura de ColumnasEstructura Metlica11.1.3. Secciones empleadas11.1.4. Detalle de las uniones

Univ.: Miranda Duran Salvador Pgina 34

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