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PROYECTO

VERIFICACIÓN POSTE DE 6 METROS

ZONA NORTE

MEMORIA DE CÁLCULO 134-EES-MC-202

PREPARADO POR:

SEPTIEMBRE 2014

Memoria de Cálculo SEPTIEMBRE 2014

VERIFICACIÓN POSTE 6 METROS

Alain Goffard R.

Ing. Civil – ROL: 309.012-4

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Revisión

No.

Fecha Nombre y Firma del Emisor

Nombre y firma del Revisor / Aprobador

Firma

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



Alain Goffard R.


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



Alain Goffard R.


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



Alain Goffard R.


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.



Alain Goffard R.


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.



Alain Goffard R.


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.



Alain Goffard R.


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)



Alain Goffard R.


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



Alain Goffard R.


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



Alain Goffard R.


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



Alain Goffard R.


Donde;

% de apoyo

Para estimar condición de apoyo se verifica que:



Alain Goffard R.


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



Alain Goffard R.


VI. ANEXO 1: IMÁGENES MODELO ESTRUCTURAL

Vista isométrica e isométrica extruida



Alain Goffard R.


Deformada según Sc. Diagrama de momentos M22



Alain Goffard R.


VII. ANEXO II: DISEÑO DE ELEMENTOS SAP2000



Alain Goffard R.


Diseño pilar 4” x 3 mm.



Alain Goffard R.


Diseño pilar 2” x 2 mm.



Alain Goffard R.


Diseño parrilla L 70x30x2



Alain Goffard R.


Verificación placa base

Espesor Placa base Simbología

P 155 kg P Carga en kg

fć 250 kg/cm2 fć 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 fć 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.



Alain Goffard R.


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



Alain Goffard R.


Desarrollo:



Alain Goffard R.


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:



Alain Goffard R.


IX. DOCUMENTOS DEL AUTOR

Patente profesional



Alain Goffard R.


Certificado de título

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