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PROYECTO
VERIFICACIÓN POSTE DE 6 METROS
ZONA NORTE
MEMORIA DE CÁLCULO 134-EES-MC-202
PREPARADO POR:
SEPTIEMBRE 2014
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Memoria de Cálculo SEPTIEMBRE 2014
VERIFICACIÓN POSTE 6 METROS
Alain Goffard R.
Ing. Civil – ROL: 309.012-4
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Nombre y firma del Revisor / Aprobador
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A 31.07.14 A. Goffard A. Goffard
B 31.07.14 A. Goffard A. Goffard
C 08.08.14 A. Goffard A. Goffard
D 25.08.14 A. Goffard A. Goffard
E 01.09.14 A. Goffard A. Goffard
F 03.09.14 A. Goffard A. Goffard
Registro de revisiones
Revisión
N° Fecha Descripción
A 31.07.14 Emitido para coordinación interna
B 31.07.14 Emitido para coordinación interna
C 08.08.14 Emitido para aprobación de cliente
D 25.08.14 Emitido para construcción
E 01.09.14 Emitido para construcción
F 03.09.14 Emitido para construcción
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VERIFICACIÓN POSTE 6 METROS
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INDICE
I. GENERALIDADES....................................................................................................... 4 II. DESCRIPCION Y CONCEPTO ESTRUCTURAL .............................................. 4 III. MATERIALES .......................................................................................................... 4
Acero estructural, ............................................................................................................................ 4
Módulo de elasticidad y densidad para cálculo: ............................................................................. 4
Pernos, Tuercas y Golillas ................................................................................................................ 5
Corrientes ....................................................................................................................... 5 Alta Resistencia .............................................................................................................. 5
Soldaduras ...................................................................................................................... 5 Conexiones Empernadas ............................................................................................... 5
IV. NORMAS Y CARGAS.............................................................................................. 6 Normas nacionales .......................................................................................................................... 6
Normas y documentos extranjeros ................................................................................................. 6
Diseño Sísmico: NCh 433 Of 96. ...................................................................................................... 6
Parámetros Sísmicos: ...................................................................................................................... 6
Corte Basal: C*I*P; .............................................................................................. 7 Donde: ............................................................................................................................. 7
Coeficiente Sísmico: ....................................................................................................... 7 Cargas Eventuales: ...................................................................................................... 10
Ecuación de deslizamiento: ......................................................................................... 11 Ecuación de volcamiento ............................................................................................. 11 % de apoyo ................................................................................................................... 12
V. COMBINACIONES DE CARGA .......................................................................... 13 VI. ANEXO 1: IMÁGENES MODELO ESTRUCTURAL ....................................... 14
VII. ANEXO II: DISEÑO DE ELEMENTOS SAP2000 ............................................ 16 Diseño pilar 4” x 3 mm. ................................................................................................................. 17
Diseño pilar 2” x 2 mm. ................................................................................................................. 18
Diseño parrilla L 70x30x2 .............................................................................................................. 19
Verificación placa base .................................................................................................................. 20
Verificación perno de anclaje ........................................................................................................ 21
Verificación fundación................................................................................................................... 21
VIII. CONCLUSIÓN .................................................................................................... 23
IX. DOCUMENTOS DEL AUTOR ............................................................................. 24 Patente profesional ....................................................................................................................... 24
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VERIFICACIÓN POSTE 6 METROS
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MEMORIA DE CÁLCULO
POSTE DE 6 METROS ZONA NORTE
I. GENERALIDADES
El proyecto contempla la verificación de un poste utilizado como estructura soportante de
un panel solar, esta verificación se realiza en base a que dichos postes estarán ubicados en
la zona Norte del país y bajo las condiciones sísmicas que corresponden a dicha zona.
II. DESCRIPCION Y CONCEPTO ESTRUCTURAL
Para este proyecto se considera una estructura en base a perfiles metálicos de las siguientes
dimensiones:
- Pilar primario: 4” x 3 mm. (desde los 0 hasta los 5 metros)
- Brazo de luminaria: 2” x 2 mm.
- Pilares complementarios: 4,5”
- Placa base: 300 x 300 x 8 mm.
- Atiesadores: 300 x 60 x 5 mm.
- Hilo de empotramiento a fundación 3/4” (largo 800+100 mm.)
III. MATERIALES
Acero estructural,
ACERO: A37-24 ES, donde
Tensión de fluencia Tensión de rotura
Módulo de elasticidad y densidad para cálculo:
26101,2
cmkg
xE
Los perfiles y planchas de acero deberán cumplir con la Norma Nch 203 of. 77.
Las planchas gruesas de acero que se empleen deberán satisfacer la Norma Nch 209 of. 71.
3)( 850.7m
kgacero
2.)( 700.3cm
kgrot 2.)( 400.2
cmkg
fy
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Las planchas delgadas de acero que se empleen deberán satisfacer la Norma Nch 217 of.
68.
Pernos, Tuercas y Golillas
Corrientes
Los pernos corrientes, tuercas y golillas serán de acero calidad A 42– 23 o ASTM A307,
salvo indicación contraria en los planos, y deberán cumplir con las normas Nch 206 of. 56,
Nch 208 of. 56 y Nch 301 of. 63.
Alta Resistencia
Los pernos de alta resistencia serán de acero al carbono según ASTM tipo 2 tipo 1 (A–
325). Las tuercas y golillas deberán cumplir con las normas ASTM A563 y ASTM F436
respectivamente.
Soldaduras
Para la soldadura se podrá considerar soldadura tipo MIG acero al carbono er70s-6 o en su
defecto se podrá utilizar soldadura al arco 6011 para montaje y 7018 para remates.
Para ambos casos, los cordones no podrán tener un espesor menor a 6 mm. En el caso de
realizar cordones continuos, estos no podrán ser menor a 50 mm@500 de separación. Nomenclatura de soldadura ER70S-6 E: Electrodo R: Continuo 70: Resistencia a la tracción expresada en miles de Lbs/pulg2, S: Alambre sólido. 6: Composición química, antioxidante bajo hidrogeno sódico. Características típicas del metal depositado (según norma AWS: A5.18/A5.18M Requerimientos con probetas de metal de aporte Ch-v Resistencia a la tracción : 530 MPa 480 MPa 103J a -30°C 27J a -30°C Límite de fluencia : 415 MPa 400 MPa Alargamiento en 50 mm : 31% 22%
Conexiones Empernadas
La colocación de pernos de alta resistencia deberá cumplir con la “specification for
structural joints using ASTM A325 or A490 Bolts“ del AISC. Tales pernos deberán llevar
una golilla plana endurecida por el lado de la tuerca.
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IV. NORMAS Y CARGAS
La verificación de la estructura se efectuará considerando las siguientes normas de diseño:
Normas nacionales
- NCh 433 Of 1996 Modificada en 2009 “Diseño Sísmico de Edificios”
aprobación decreto 61
- Manual de Diseño en Acero, ICHA, 2000.
- NCh 432.Of71 “Cálculo de la acción del viento sobre las construcciones
- NCh 1537.Of 2009 “Diseño estructural de edificios – Cargas permanentes y
sobrecargas de uso”
- Nch 3171.Of2010 “Diseño estructural – Disposiciones generales y
combinaciones de carga”
Normas y documentos extranjeros
- American Institute of Steel Construction, AISC-ASD, 9º Edición, 1989.
- AISC 360 – 05 “Steel construction manual” 13 edition.
Se han utilizado las siguientes normas chilenas para el cálculo estructural del proyecto:
Diseño Sísmico: NCh 433 Of 96.
En el método de análisis, la acción sísmica se asimila a un sistema de fuerzas horizontales
cuyos efectos sobre la estructura se calculan siguiendo los procedimientos de la estática.
Este sistema de fuerzas horizontales aplicadas en el centro de masas del piso.
Las estructuras se diseñan para resistir la acción sísmica de acuerdo a la norma Nch 433-of
96, permitiendo la estabilidad frente a las solicitaciones a las que estará expuesta durante su
vida útil.
Se considera entonces, características como: la zona geográfica en la cual estará emplazada,
el efecto del suelo de fundación y la topografía, clasificación de acuerdo al tipo de
estructura, importancia, uso y riesgo de falla, limitación de deformaciones horizontales, etc.
El método de análisis utilizado será: Análisis Estático.
Parámetros Sísmicos:
A0 = corresponde a la aceleración efectiva de la NCh 433 y que
depende de la ubicación geográfica del lugar.
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I = Factor de importancia de la estructura. Corresponde a la
categoría según punto 4.3.1 de la NCh 433
T’ =Parámetro que depende del tipo de suelo.
n= Parámetro que depende del tipo de suelo.
S= Parámetro que depende del tipo de suelo
To= Parámetro que depende del tipo de suelo.
Corte Basal: C*I*P;
Donde:
C: coeficiente sísmico
I: Coeficiente de importancia.
P: Peso sísmico.
Coeficiente Sísmico:
Donde:
N, T` = Son parámetro relativos al tipo de suelo de fundación.
Ao = Es la aceleración máxima efectiva del suelo.
R = Factor de reducción que depende del material de diseño.
T* = Es el período del modo con mayor masa traslacional equivalente en la dirección de
análisis.
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Norma NCh 433 Of 1996 Modificada en 2009 “Diseño Sísmico de Edificios” Aprobación Decreto 61
Zona Sísmica 1 A0 0,2g
Tipo de Suelo D
S 1,2
To 0,75s
T´ 0,85s
n 1,8
p 1,0
Categoría Ocupación IV I 1,2
Factor de
Modificación Acero
R 7
R0 11
Amortiguamiento ξ 0,02
T*x 0,63s
T*y 0,64s
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
80,0
90,0
0,00 1,00 2,00 3,00 4,00
Ace
lera
ció
n E
spe
ctra
l de
Dis
eñ
o [
Sa (
g)]
Tiempo [Tn (s)]
Tiempo [Tn (s)] vs. Aceleración Espectral de Diseño [Sa (g)]
Tn (s) vs. Sax (g)
Tn (s) vs. Say (g)
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Carga muerta (D):
Cargas Permanentes: peso propio (peso de la estructura y todo el material unido o
soportado permanentemente por ella), sobrecargas de uso (verticales, de nieve, de viento,
impacto, etc. según corresponda ).
El peso propio considerado para el diseño se obtiene del siguiente listado de
materiales entregado por el cliente:
Por lo tanto, PP Estructura: 235
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Cargas Eventuales:
Sobrecarga de Viento (W)
De acuerdo a la norma chilena NCh432 Of.2010 se considera una sobrecarga de viento
según lo indicado en la ecuación 33, “Diseño de las cargas de viento de paredes
independientes y letreros sólidos”
Se considera una plataforma inclinada en 45° en la horizontal
En que:
F =
F = 247 0,85 2 0,93
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Diseño de fundaciones
Para este proyecto se utilizarán zapatas aisladas, la geometría de estas zapatas se indica en
los planos estructurales respectivos.
Las tensiones admisibles mínimas, según mecánica de suelos, serán:
Estática: 1.0 kg/cm2
Sísmica: 2.0 kg/cm2
En el diseño de las fundaciones o zapatas se utilizará el manual “Código de Diseño de
Hormigón Estructural (ACI 318-99)”, en el capítulo 15 de dicho código se encuentran las
expresiones utilizadas en este diseño.
Estas expresiones son las siguientes:
,
Donde:
N= Peso total de fundación.
A= Sección de apoyo
M= Momento volcante
W= Momento resistente
L= Largo fundación
B= Ancho fundación
Ecuación de deslizamiento:
Donde:
= Ángulo de fricción interno
Ca = Cohesión
A = Sección en planta de fundación
Ecuación de volcamiento
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Donde;
% de apoyo
Para estimar condición de apoyo se verifica que:
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V. COMBINACIONES DE CARGA
Para el análisis de la estructura se consideran las siguientes combinaciones de diseño, según criterio de diseño del proyecto.
Combinaciones de cargas nominales que se usan en el método de diseño por tensión admisible
COMBINACIÓN D L W Sx Sy
1 1
2 1 1
3 1 1
4 1 1
5 1 1
6 1 0,75 0,75
7 1 0,75 0,75
8 1 0.75 0,75
9 0,6 1
10 0,6 1
11 0,6 1
Dónde:
D : Peso Propio Sx : Espectro Dirección X L : Sobrecarga de Piso (L=0, en este caso)
Sy : Espectro Dirección Y
W : Sobrecarga Viento
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VI. ANEXO 1: IMÁGENES MODELO ESTRUCTURAL
Vista isométrica e isométrica extruida
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Deformada según Sc. Diagrama de momentos M22
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VII. ANEXO II: DISEÑO DE ELEMENTOS SAP2000
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Diseño pilar 4” x 3 mm.
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VERIFICACIÓN POSTE 6 METROS
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Diseño pilar 2” x 2 mm.
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Diseño parrilla L 70x30x2
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Verificación placa base
Espesor Placa base Simbología
P 155 kg P Carga en kg
f´c 250 kg/cm2 f´c Hormigón
y 2.500 kg/cm2 y Tensión de fluencia acero
A1 2.500 cm2 A1
Dimensión pedestal de hormigón
A2 900,0 cm2 A2 Dimensión placa base
m 10,00 cm m Distancia al borde 1
n 10,00 cm n Distancia al borde 2
h 87,5 kg/cm2 e Espesor mínimo de la placa
A2 (min) 1,8 cm2
p 0,2 kg/cm2 < Fc OK
Fc 145,8 kg/cm2
< 0,7 f´c OK
M1 8,6 kg*cm
M2 8,6 kg*cm
Espesor 1,7 mm
Por lo tanto, se verifica placa base de 300x300x8 mm.
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Verificación perno de anclaje
Datos Pulgadas " cm
Fy 2500 2" 2,00 5,08
Brazo 0,2 m 1 1/2" 1,50 3,81
Mu 0,25 1" 1,00 2,54
adh 15 3/4" 0,75 1,905
5/8" 0,63 1,5875
3/8" 0,38 0,9525
Esfuerzos Perno a usar 1,59
C=T 313 kg
Fy= 1.500 Largo Perno 4,18 cm
A= 0,21 Lp>
diseño 2 5/8"
Por lo tanto, se recomienda utilizar 4 pernos de 5/8”, con un largo mínimo de
empotramiento de 10 cm.
Verificación fundación
Datos:
Ítem Valor
Área tributaria panel 0.99 m2
Altura acción del viento 6 m
Presión básica de viento 43 kg/m2
Peso propio estructura 235 kg
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Desarrollo:
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Memoria de Cálculo SEPTIEMBRE 2014
VERIFICACIÓN POSTE 6 METROS
Alain Goffard R.
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VIII. CONCLUSIÓN
La estructura denominada Poste 6 metros Zona Norte soporta las tensiones a las que
estará sometida.
La carga de viento considerada para esta estructura será de 43kg/m2 y esta estará
dada por la resultante de la siguiente ecuación:
La altitud geográfica máxima que considera el diseño de esta estructura será hasta los
2.000 m.s.n.m entre la latitud 17° y 29° Sur, según la siguiente tabla:
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IX. DOCUMENTOS DEL AUTOR
Patente profesional
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Certificado de título