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UNIVERSIDAD PERUANA DE CIENCIAS APLICADAS ESCUELA DE POSTGRADO

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IV DIPLOMADO EN DISEO ESTRUCTURAL, NUEVAS TENDENCIAS EN EDIFICACIONES URBANAS E

INDUSTRIALES

DISEO EN ACERO DE UN EDIFICIO PARA OFICINAS DE UNA PLANTA INDUSTRIAL CONSIDERANDO EL ESPECTRO

DE DISEO DE LA NTE E.030 CON 3% DE AMORTIGUAMIENTO

PROYECTO DEL DIPLOMADO

INTEGRANTES:

SERGIO MORAL PEREIRA 300020143 FELIX ICOCHEA AGUIRE 300020169 HECTOR MALAGA FIORINI 200812158 VICTOR SOTO PAEZ 200811871

Lima-Per

2011


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INDICE

1. TEMA 04

2. OBJETIVO GENERAL 04

3. OBJETIVOS ESPECIFICOS 04

4. DESCRIPCION DEL CONTENIDO 04 4.1 ESTADO DEL ARTE 04 4.2 METODOLOGIA DE ANLISIS EMPLEADA 12

4.2.1REQUISITOS DEL ANLISIS Y DISEO 12 4.2.2 ETAPAS DEL ANLISIS Y DISEO 12

4.2.3. ESPECTRO DE DISEO 13

5. PREDIMENSIONAMIENTO DE ELEMENTOS PRINCIPALES 20 5.1 SELECCIN DE PLACA COLABORANTE Y ESPESOR DE CONCRETO 20 5.2 DISEO DE VIGUETAS DE PISO 21

5.3 DISEO DE VIGA PRINCIPAL 24 5.4 DISEO DE COLUMNA 31

6 ANALISIS Y MODELAMIENTO 33 6.1 ANALISIS DE LA ESTRUCTURA 36 6.2 VERIFICACION DEL DISEO DE LA ESTRUCTURA 39

7 DISEO DE CONEXIONES 43 7.1 CONSIDERACIONES PREVIAS 43

7.1.1 CONEXIONES APERNADAS 43 7.1.2 CONEXIONES SOLDADAS 49

7.2 PROCEDIMIENTO DE CLCULO 51 7.2.1 CONEXIN DE CORTE CON DOBLE CLIP 51 7.2.2 CONEXIN DE CORTE CON PLANCHA DE CORTE 56 7.2.3 CONEXIN GUSSET DE DIAGONAL DE TUBO HSS 58


3

7.3 DISEO DE CONEXIONES PARA EDIFICIO 60

8 DISEO DE CIMENTACIN Y PLACA BASE 61 8.1 DISEO DE CIMENTACIONES 61

8.1.1 INTRODUCCIN 61 8.1.2 CLCULO DE PRESIONES TRANSMITIDAS AL TERRENO 61 8.1.3 METODO EMPLEADO PARA EL DISEO DE ZAPATAS 61

8.2 DISEO DE ZAPATA TPICA 63 8.2.1 CALCULO DE ZAPATA 63 8.2.2 VERIFICACION DE PUNZONAMIENTO, CORTE Y FLEXION 64

8.2.2.1 PUNZONAMIENTO 64 8.2.2.2 CORTANTE 65

8.2.3 VERIFICACION DE PEDESTALES 65 8.2.4 PLANO DE CIMENTACIONES Y PLANCHA BASE 67

9 PLANOS DE MONTAJE 67

10 CONCLUSIONES 67

11 RECOMENDACIONES Y LINEAS DE TRABAJO A FUTURO 68

12 BIBLIOGRAFIA 70


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1 TEMA El tema a desarrollar en el presente Trabajo Aplicativo Final es el DISEO EN ACERO DE UN EDIFICIO PARA OFICINAS DE UNA PLANTA INDUSTRIAL CONSIDERANDO EL ESPECTRO DE DISEO DE LA NTE E.030 CON 3% DE AMORTIGUAMIENTO

2 OBJETIVOS GENERALES El objetivo general es diseo estructural en acero de un edifico para oficinas de cuatro (04) niveles para una planta metal mecnica en la ciudad de Lima considerando el espectro de diseo de la norma con un amortiguamiento de 3%. Dicho amortiguamiento corresponde a un sistema resistente de marcos de acero con arriostramiento laterales en forma de V invertida.

3 OBJETIVOS ESPECFICOS El primer objetivo especfico es determinar y comparar el espectro de Diseo de la Norma Tcnica E.030 que se encuentra basado en los registros ssmicos obtenidos para los aos 1966,1970 y 1974 considerando un amortiguamiento del 5% y 3%.

El Segundo objetivo especfico es disear la estructura del edifico para oficinas de una planta industrial considerando el espectro de diseo de la norma Tcnica E.030 con un amortiguamiento de 3%.

4 DESCRIPCIN DEL CONTENIDO

4.1 ESTADO DEL ARTE 4.1.1 ANTECEDENTES El fierro es el material formado por el hierro puro, mezclado con otros elementos para generar aleaciones, particularmente con carbono, manganeso y silicio, a fin de obtener un acero dulce con el que se elaboran diversos perfiles empleados en la construccin.

El laminado en barras que se calientan y laminan en el nmero de procesos deseados aumentar su densidad, de modo que el producto final se obtendr libre de impurezas y ser fcil de trabajar y soldar. Las diversas cualidades de los aceros se determinan por la proporcin en que intervengan dichos contenidos al fijar su resistencia,


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Maleabilidad, soldadura, etc. Las impurezas que contenga el hierro alterarn sus cualidades y su comportamiento final y podrn ser perjudiciales, como el azufre y el fsforo, o benficas como el manganeso, que aumenta su dureza y su resistencia, aunque pueda afectar otros aspectos como es el caso de su maleabilidad; as mismo, el silicio y el carbono confieren dureza a la fundicin y este ltimo tambin agrega tenacidad y temple.

Las secciones empleadas normalmente en construcciones metlicas pueden ser: planas (flejes y chapas) y perfiles laminados de acero al carbono, que quedarn designados por su forma y dimensiones expresadas en milmetros o pulgadas.

4.1.2 HISTORIA

El acero es uno de los materiales estructurales ms verstiles, cuenta con una gran resistencia, poco peso y facilidad de fabricacin entre otras ventajas, mismas que se explicarn ms adelante.

El primer uso del metal en una estructura se dio en Shropshire, Inglaterra, en 1779. En ese lugar se construy con hierro fundido el puente Coalbrookdale en forma de arco, de 100 pies de claro sobre el ro Severn. Este puente fue un punto crtico en la historia de la ingeniera porque cambi el curso de la Revolucin Industrial al introducir al hierro como material estructural.

El acero no se fabric econmicamente en los Estados Unidos hasta finales del siglo XIX. Las primeras vigas de patn ancho no fueron laminadas hasta 1908; desde ese momento, en aquel pas y en el resto del mundo, el acero ha sido uno de los materiales ms utilizados en la construccin de un gran nmero de diversas estructuras.

4.1.3 CLASIFICACIN Segn el uso y la aplicacin para la cual va a ser requerido el acero se puede clasificar en: Acero dulce: El porcentaje de carbono es de 0,25%, tiene una resistencia mecnica de 48-55 kg/mm2 y una dureza de 135-160 HB. Se puede soldar con una tcnica adecuada. Aplicaciones: Piezas de resistencia media de buena tenacidad, deformacin en fro, embuticin, plegado, herrajes, etc. Acero semidulce: El porcentaje de carbono es de 0,35%. Tiene una resistencia mecnica de 55-62 kg/mm2 y una dureza de 150-170 HB. Se templa bien, alcanzando una resistencia de 80 kg/mm2 y una dureza de 215-245 HB.


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Aplicaciones: Ejes, elementos de maquinaria, piezas resistentes y tenaces, pernos, tornillos, herrajes. Acero semiduro: El porcentaje de carbono es de 0,45%. Tiene una resistencia mecnica de 62-70 kg/mm2 y una dureza de 280 HB. Se templa bien, alcanzando una resistencia de 90 kg/mm2, aunque hay que tener en cuenta las deformaciones. Aplicaciones: Ejes y elementos de mquinas, piezas bastante resistentes, cilindros de motores de explosin, transmisiones, etc. Acero duro: El porcentaje de carbono es de 0,55%. Tiene una resistencia mecnica de 70-75 kg/mm2, y una dureza de 200-220 HB. Templa bien en agua y en aceite, alcanzando una resistencia de 100 kg/mm2 y una dureza de 275-300 HB.

4.1.4 CONSTITUCIN DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES Los elementos estructurales pueden estar constituidos por perfiles simples o por secciones compuestas o combinadas en base a los tipos de elementos descritos a continuacin.

Elementos: Cada una de las partes componentes de un perfil estructural, tales como alas, alma y pestaas atiesadoras de ala o alma.

Elementos no atiesados: elementos planos, uniformemente comprimidos, que estn soportados en un solo borde paralelo a la direccin del esfuerzo.

Elementos atiesados: elementos planos, uniformemente comprimidos, cuyos bordes paralelos a la direccin del esfuerzo se encuentran rigidizados por un alma, ala, pestaa atiesadora, atiesador intermedio o equivalente.

Secciones compactas: secciones compuestas de elementos cuya relacin ancho espesor es menor que p. Son secciones que pueden plastificarse completamente, desarrollando una capacidad de rotacin plstica de al menos 3 veces la rotacin en el lmite elstico.

Secciones no compactas: secciones compuestas de elementos cuya relacin ancho espesor est comprendida entre p y r. Son capaces de desarrollar la plastificacin parcial de la seccin del miembro estructural, alcanzndose la tensin de fluencia en los elementos comprimidos antes que se produzca el pandeo local, pero no son capaces de resistir el pandeo local inelstico a los niveles de deformacin requeridos por la plastificacin total de la seccin.


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Secciones esbeltas: secciones en que al menos uno de los elementos comprimidos tiene una relacin ancho espesor mayor que r. Son secciones que sufren pandeo local antes de alcanzarse la tensin de fluencia en los elementos comprimidos.

Ancho efectivo: ancho plano de un elemento atiesado cuya relacin ancho espesor es mayor que r.

Miembros: componentes principales de una estructura, tales como columnas, vigas o diagonales de arriostramiento.

Secciones armadas: secciones constituidas por dos o ms planchas o perfiles de acero, unidos entre s de manera que trabajen en conjunto.

Secciones compuestas: secciones constituidas por partes de acero y partes de hormign, conectadas entre s de modo que trabajen en conjunto. En esta calificacin estn las vigas con losa colaborante, las vigas y columnas de acero embebidas en hormign y las secciones huecas de acero rellenas con hormign.

Vigas armadas: vigas construidas mediante el agregado de diferentes planchas o perfiles estructurales, unidas entre s por soldadura, apernado o remachado.

Vigas hbridas: vigas construidas con elementos de distintas calidades de acero.

4.1.5 PROPIEDADES MECNICAS DEL ACERO ESTRUCTURAL Entre las propiedades primarias del acero estructural importantes para su comportamiento ssmico son la fluencia, la resistencia a la traccin, ductilidad y resistencia a la fractura. El grfico 4-1 describe la curva esfuerzo deformacin del acero estructural.

Grfico 4-1 Curva Esfuerzo-Deformacin del acero


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Cada una de estas propiedades depende de su proceso metalrgico y termomecnico as como del ratio de aplicacin de carga, temperatura y condiciones de restriccin de la aplicacin de carga en el tiempo.

4.1.6 CLASIFICACIN SEGN ASTM (American Society for Testing and Materials) Los aceros estructurales modernos se pueden clasificar segn la ASTM en: aceros de propsitos generales (A36), aceros estructurales de carbono (A529), aceros de alta resistencia y baja aleacin (A572), aceros estructurales de alta resistencia, baja aleacin y resistentes a la corrosin atmosfrica (A242 y A588) y aceros templados y revenidos (A514 y A852). En la tabla 4-1 se puede observar un comparativo de las propiedades de estos aceros estructurales.

Tabla 4-1. CUADRO COMPARATIVO DE LAS PROPIEDAS DE ACEROS ESTRUCTURALES


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4.1.7 ACTUALIDAD DE CONSTRUCIONES DE ACERO En los ltimos aos las construcciones con acero han tenido un gran auge en el Per, debido a la rapidez de construccin, destacando las edificaciones realizadas para los proyectos mineros y almacenes en general. Muchos de los centros comerciales construidos en los ltimos aos han sido hechos en base a estructuras metlicas tal como se muestran a continuacin.

Almacenes

Almacenes


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Warehouse

Comedores Mineros


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Centro Comerciales

Naves Industriales


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4.2 METODOLOGIA DE ANLISIS EMPLEADO 4.2.1REQUISITOS DEL ANLISIS Y DISEO El diseo es un Proceso por medio del cual se obtiene una solucin ptima para satisfacer una necesidad del hombre. El diseo debe obedecer a ciertos criterios que delimitan y orientan las caractersticas de una solucin. El anlisis estructural se realiza a partir de un adecuado balance entre las funciones propias que un material puede cumplir, a partir de sus caractersticas naturales especficas, sus capacidades mecnicas y el menor costo que puede conseguirse. El costo de la estructura siempre debe ser el menor, pero obteniendo el mejor resultado a partir de un anlisis estructural previo.

El diseo de la estructura de oficinas se realizar cumpliendo los lineamientos de las Normas Tcnicas de Edificacin comprendidas en el Reglamento Nacional de Edificaciones (R.N.E.) y los lineamientos de los cdigos del American Institute of Steel Construction (AISC) y del American Concrete Institute (ACI) El criterio para proporcionar y detallar los elementos de acero y sus conexiones para propsitos de diseo ssmico esta regido por el AISC Seismic Provisions (AISC, 2010) and suplements. El diseo y construccin de elementos de concreto armado esta regido por el Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318).

4.2.2 ETAPAS DEL ANLISIS Y DISEO Metrado de Cargas: Se emplear la norma NTE E.020 para determinar las cargas viva y muerta a las que estar sometida la estructura. -Carga Muerta: Peso propio, tabaquera y piso terminado. -Cargas Vivas: (Tabla 3.2.1 Norma E-020) Oficinas: 250 kg/m Salas de archivo: 500 Kg/m Salas de Computacin: 350 kg/m Corredores y escaleras: 400 kg/m


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Parmetros Ssmicos: Se emplearn los parmetros ssmicos empleados por la norma NTE. 0.30 Factor de Zona: Z=0.4 (Zona 3) Factor de Categora de Edificacin: U=1.3 (Categora B) Edificaciones Importantes Parmetros del Suelo: S=1.0 (Suelo tipo S1 : Roca o suelo muy rgido)

Coeficiente de Reduccin: R=6.0 Estructura de acero con arriostres en V invertida. (Irregular). La norma NTE E.030 Recomienda para estructuras irregulares multiplicar el factor R por 3/4.

Combinaciones de Diseo: Las combinaciones de diseo de las cargas factorizadas basadas en ASCE-7 seccin 2.3 para el mtodo del LRFD (Load Resistance and Factor Design) son: COMB1: 1.4D COMB2: 1.2D + 1.6L COMB3 y COMB4: 1.2+0.5L 1.0Sx COMB5 y COMB6: 1.2+0.5L 1.0Sy COMB7 y COMB8: 0.91.0Sx COMB97 y COMB10: 0.91.0Sy

4.2.3 ESPECTROS DE DISEO Los espectros ssmicos de diseo se construyen a partir de estudios de sismicidad, atenuacin de ondas y efectos de sitio, y de caractersticas estructurales tales como el amortiguamiento, la sobre-resistencia y la ductilidad, para periodos de retorno adecuados. Las estructuras modernas son cada vez ms complejas y costosas. Por ello, utilizar un espectro de diseo para conocer las fuerzas ssmicas que podran afectar a la estructura en estudio no slo es deseable, sino indispensable. En la actualidad los espectros estn siendo considerados como una herramienta muy til para la dinmica estructural. Razn por la cual se han desarrollado diferentes tipos de espectros. Siendo los mas comunes; el espectro de respuesta elstica e inelstica y el espectro de Diseo.


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4.2.3.1 ESPECTROS DE DISEO DE ACELERACIN Los espectros son una gran herramienta en el diseo estructural de construcciones sismo resistentes ya permite estimar el valor mximo de la respuesta ssmica sin necesidad de requerir una evaluacin historia-tiempo completa. Pero para el diseo de estructuras no pueden utilizarse los espectros de respuesta debido a que se obtuvieron para un sismo especfico dado. Las curvas espectrales para el diseo deben considerar el efecto de un conjunto de sismos representativos de una regin especfica. Existen varios procedimientos estadsticos para obtener los espectros de diseo. El mtodo mas conocido es el de considerar la media geomtrica mas la desviacin estndar de los espectros de respuesta de un conjunto de sismos representativos. Si los valores de los espectros de respuesta de estos sismos representativos son similares, la desviacin estndar es baja y la curva espectral se aproxima al promedio. Pero si existen diferencias significativas entre los valores de los espectros de respuesta del conjunto de sismos, la desviacin estndar es alta y la curva espectral se acerca al valor mximo. Para los efectos de diseo se recomienda que las curvas espectrales se suavicen con lneas envolventes para evitar las variaciones bruscas que surgen de la complejidad que presentan los espectros de respuesta. Por esta razn lo espectros de diseo que presentan las normas esta formados por una seria de lneas y/o curvas que pueden expresarse mediante ecuaciones simples.

4.2.3.2 RAZON DE AMORTIGUAMIENTO Con el objetivo de representar la capacidad de una estructura de disipar energa se proponen distintas expresiones de amortiguamiento adimensionales. La mayora de las estructuras y suelos presentan amortiguamiento. La importancia de su efecto va de la mano con las respuestas de corta duracin cunado la respuesta mxima ocurre en uno o dos ciclos de vibracin y de larga duracin cuando la respuesta mxima ocurre en varios ciclos de vibracin. En la Tabla 4.2 Se puede apreciar las razones de amortiguamiento que presenta la norma chilena de Diseo Ssmico de Estructuras e Instalaciones Industriales Nch2369.Of2003 para los diferentes tipos de Sistemas Resistentes. Para el caso de nuestro Edificio de oficinas de una planta industrial consideremos una razn de amortiguamiento de 3%.


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Tabla 4-2 RAZONES DE AMORTIGUAMIENTO

4.2.3.3 CALCULO DEL ESPECTRO DE DISEO Para el clculo de un espectro de diseo se han tomado los 6 registros ssmicos considerados en el espectro de diseo de la norma NTE E0.30. Estos registros corresponden a tres terremotos; el del ao 1966,1970 y 1974. Adems de considerar un


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amortiguamiento del 3% por tratarse de una edificacin de estructuras metlicas con arriostres laterales en forma de V invertida. En la tabla 4.3 se muestra la relacin de los registros ssmicos empleados en la norma Peruana Sismorresistente E.030 con sus respectivos valores de PGA.

Tabla 4.3 Relacin de Registros Ssmicos de la norma NTE E.030

Como los registros ssmicos de la norma NTE E.030 presentan diferentes valores de PGA segn la Tabla 4.3, debemos escalarlos para determinar un peligro ssmico de diseo con periodo de retorno de 475 aos, siendo para este caso un PGA de 0.4g. En la Tabla 4.4a y Tabla 4.4b se presenta los sismos de la norma NTE E.030 en su registro base y escalados para un PGA de 0.4g con un amortiguamiento de 3%


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Tabla 4.4a Registros Ssmicos Bases de la NTE E.030

Tabla 4.4b Registros Escalados a 0.4g con =3%


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Con los registros ssmicos escalados se procede a calcular el espectro de respuesta promedio para un amortiguamiento de 3%. En la Grfica 4.2 Se muestra la media geomtrica de los espectros de respuesta Normalizados de los registros ssmicos amplificados a 0.4g.

Media Geomtrica de Espectros de Diseo Normalizados (3% amortiguamiento)

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0Perodo (s)

Acel

erac

iones

(ga

ls)

0.40g

Grfico 4-2 Media Geomtrica de Espectros de respuestas normalizados con 3% de amortiguamiento

Si nos basamos en la norma Tcnica Peruana Sismorresistente E.030 podemos graficar el espectro de Diseo en funcin del Factor de Amplificacin Ssmica C y del factor de Amplificacin del Suelo S para un suelo muy rgido obteniendo la siguiente expresin matemtica que define el espectro de diseo.

CZgSa =)( .. (1)


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Donde:

Factor de amplificacin Ssmica: 0.3);(0.3 = CT

TpC ... (2)

Periodo Fundamental de la Estructura: T Periodo Lmite de la Plataforma del Espectro: 4.0=pT (Suelo Tipo S1)

Factor de Zona: 4.0=Z (Zona 3) En la grfica 4.3 Se muestra la grfica de la media geomtrica para la cual se define el espectro de Diseo de la Norma E.030 para un amortiguamiento de 3% en base al Factor de Amplificacin Ssmica C y al factor de Zona Z para un suelo muy rgido.

Espectro Promedio de Pseudoaceleraciones de Estructuras de Acero en el (3% amortiguamiento)

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0Perodo (s)

Acel

erac

iones

(ga

ls)

0.40gNTE E-030 3%

Grfico 4-3 Espectro de Diseo de la Norma Tcnica E.030 con 3% de amortiguamiento


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En la Grfica 4.4 Tenemos el espectro de diseo de la Norma NTE E.030 definido en Funcin de Z y C, para una razn de amortiguamiento de 3%

Espectro de Pseudoaceleraciones de Estructuras de Acero NTE. E.030 (3% amortiguamiento)

0.000

0.200

0.400

0.600

0.800

1.000

1.200

1.400

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0Perodo (s)

Acel

erac

iones

(ga

ls)

NTE E-030 3%

Grfico 4-4 Espectro de Pseudoaceleraciones de la Norma Tcnica E.030 con 3% de amortiguamiento

5 PREDIMENSIONAMIENTO DE ELEMENTOS PRINCIPALES 5.1 SELECCIN DE PLACA COLABORANTE Y ESPESOR DE CONCRETO:

DATOS: Carga Viva CV = 4.97E-04 Kips/in 350 kg/m Sobre Carga Muerta SCM = 1.42E-04 Kips/in 100 kg/m Resistencia del Acero Fy = 50.0 ksi Resistencia del Concreto f'c = 3.0 ksi Modulo de Elasticidad del Acero Es = 29000.0 ksi Modulo de Elasticidad del Concreto Ec = 2450.0 ksi


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SELECCIN DE PLACA COLABORANTE: Asumimos un espesor total de Placa (Concreto y Placa) Ycon = 4 in Espesor del Concreto 2 in Luz libre mxima de Placa Colaborante Lz = 78.7 in Carga Muerta de Placa Colaborante 2.84E-04 Kips/in Carga Muerta Total (Placa + SCM) CM = 4.26E-04 Kips/in

Wtotal = 1.2*CM + 1.6*CV = 1.31E-03 kips/in = 920 kg/m

Utilizando las tablas de Precor tenemos que para la carga total (Wtotal) y la luz de 2 m (78.7 in), necesitamos una placa colaborante de 10 cm (4 in) de espesor.

5.2 DISEO DE VIGUETAS DE PISO: Longitud total de Viga de piso L= 236.2 in Segn recomendacin el peralte debe ser: L/24 d = 9.8 in Carga Muerta Total sobre vigas de piso CM = 4.26E-04 Kips/in Carga Viva CV = 4.97E-04 Kips/in Ancho Tributario = Luz libre de Placa Lz = 78.7 in


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Peso de Vigueta (Asumida, luego se corrige) w = 12.00 lb/ft

Carga Muerta Total: DD = CM*Lz + w DD = 3.45E-02 Kips/in Carga Viva Total: LL = CV*Lz LL = 3.91E-02 Kips/in

Carga total distribuida Wu = 1.2*DD + 16*LL Wu = 1.04E-01 Kips/in

Momento de Diseo: Mu = Wu*L / 8 = 725.35 kips - in Msc = LL*L */ 8 = 272.76 kips in

Preseleccin preliminar recomendado por el AISC Asumimos un valor de ''a'' = 1.6 in. Seleccionamos un perfil (Tablas del AISC)

Descripcin W10x12 rea de Seccin ''As'' 3.54 in Peralta del Perfil ''d'' 9.87 in

Espesor del Alma ''tw'' 0.19 in Momento de Inercia ''Ix'' 53.80 in

Calculamos el valor de Py = As*Fy = 177 Kips Ancho efectivo del concreto colaborante es: b = min (2*L/8, Lz) = 59 in Calculamos el valor 0.85*f'c*Ac = 296.36 Kips


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Si 0.85*f'c*Ac > Py, entonces, el eje Neutro esta en el Concreto. Verificando el valor de ''a'': C = min(As*Fy, 0.85*f'c*Ac) C = 177.00 Kips a = C / (0.85*f'c*b) a = 1.2 in d1 = Ycon - a/2 d1 = 3.3 in d3 = d/2 d3 = 4.9 in

0.9*Mn = 0.9*C*(d1+d2) + Py*(d2+d3) = 1319.67 kips in > Mu

VERIFICACION DE DEFORMACION Se calcula primero el momento de inercia de la seccin compuesta:

Ec / Es = 0.084 bred = b*Ec / Es = 5 in A (mm) y A*y 3.54 in 0.00 in 0 9.82 in 8.28 in 81.34

= 6.1 in Is = Ixs + A Ic = Ixc + Ac (y - ) I = Is + Ic = 233.97 in

L / 360 = 0.66 in < 5*LL*L / 348*EI = 0.23 in

VERIFICACION DEL CORTE Vu = Wu*L/2 Vu = 12.29 Kips *Vn = 0.9*0.6*Fy*Aw *Vn = 50.63 Kips > Vu


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5.3 DISEO DE VIGA PRINCIPAL

DATOS GENERALES:

Tramos:

Tramo Luz (ft) Seccin Material ----------------------------------------------------------------------------------------------------------

1 26.25 W 18X50 A572 Gr50 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------

Estados de carga:

Estado Descripcin Comb. Categora Duracin ----------------------------------------------------------------------------------------------------------

DL Carga Muerta No DL -- LL Carga Viva No LL -- S1 1.2DL+1.6LL Si Servicio -- D1 1.2DL+1.6LL Si Diseo -- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------

Cargas distribuidas sobre tramos

Estado Tramo(s) Dist1 Dist2 Val1 Val2 [ft] [ft] [Kip/ft] [Kip/ft] --------------------------------------------------------------------------------------------

LL 1 0.00 0.00 0.00 0.00 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------

Cargas concentradas y momentos:

Estas cargas concentradas (carga viva y muerta) son las reacciones de las vigas de piso que se trasladan a la viga principal. Para el caso de la viga crtica trasladamos las cargas de las vigas de piso de ambos lado de la viga principal.


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Estado Tramo Dist P M [ft] [Kip] [Kip*ft] ----------------------------------------------------------------------

DL 1 6.56 -8.16 0.00 DL 1 13.12 -8.16 0.00 DL 1 19.69 -8.16 0.00 LL 1 6.56 -9.24 0.00 LL 1 13.12 -9.24 0.00 LL 1 19.69 -9.24 0.00 ----------------------------------------------------------------------

Resumen grfico de cargas:

Reacciones:

Nudos estado Rx Ry Mz [Kip] [Kip] [Kip*ft] --------------------------------------------------------------------

1 D1 0.00 37.66 0.00 2 D1 0.00 37.65 0.00 --------------------------------------------------------------------

1 Min. 0.00 37.66 0.00 2 Min. 0.00 37.65 0.00 --------------------------------------------------------------------

1 Max. 0.00 37.66 0.00 2 Max. 0.00 37.65 0.00


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--------------------------------------------------------------------

Esfuerzos y puntos de inflexin

Estacin Distancia Corte V Momento M [%] [ft] [Kip] [Kip*ft] ------------------------------------------------------------------------

0 D1 0.00 37.66 0.00 50 D1 13.13 -12.28 327.74 100 D1 26.25 -37.65 0.00 ------------------------------------------------------------------------

Envolventes:

Momentos flectores M33: Momentos [Kip*ft], Longitud [ft]

Esfuerzos cortantes V2: Fuerzas [Kip], Longitud [ft]


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Traslacin Vertical Deflexin [in], Longitud [ft]

DISEO: Seleccionamos el perfil:

PROPIEDADES: Seccin: W 18X50

Ancho (bf) 7.50 [in] Profundidad (d) 18.00 [in] Distancia k (k) 0.97 [in] Distancia k1 (k1) 0.81 [in] Espesor de ala (tf) 0.57 [in] Espesor de alma (tw) 0.36 [in]

Material: A572 Gr50 Propiedades Unidad Valor ---------------------------------------------------------------------------------------------

Tensin de fluencia (Fy): [Kip/in] 50.00 Tensin de rotura (Fu): [Kip/in] 65.00 Mdulo de elasticidad (E): [Kip/in] 29000.00


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Mdulo de corte del acero (G): [Kip/in] 11507.94 ---------------------------------------------------------------------------------------------

CRITERIOS DE DISEO

Descripcin Unidad Eje mayor Eje menor -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Longitud superior no arriostrada LbTop) [ft] 6.56 Longitud inferior no arriostrada (LbBot) [ft] 6.56 Factor de longitud efectiva (K) -- 1.00 1.00 Factor de longitud efectiva para torsin -- 1.00 Longitud para tensin axial (L) [ft] 26.25 Longitud no arriostrada de compresin (Lx, Ly) [ft] 26.25 26.25 Longitud para pandeo torsional y lateral torsional [ft] 26.25

Hiptesis adicionales Restriccin contina lateral torsional No Accin de campo de traccin No -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

CONDICIONES DE SERVICIO

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Verificacin Unidad Valor EC ctrl Referencia -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Traccin Mxima esbeltez geomtrica (L/r) -- 190.72 (Sec. D1)

Compresin Esbeltez geomtrica crtica (KL/r) -- 190.72 (Sec. E2)

Compresin y flexin Deflexin [in] -1.72 S1 en 50.00%

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

VERIFICACIONES DE DISEO

DISEO A FLEXIN (= 0.90)

Flexin alrededor del eje mayor, M33

Relacin : 0.87 Capacidad : 378.75 [Kip*ft] Ec. ctrl : D1 en 50.00% Demanda : 327.74 [Kip*ft] Referencia : (Sec. F)

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Resultados Intermedios Unidad Valor Referencia -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Fluencia (Mp) [Kip*ft] 420.83 (Sec. F)


29

Pandeo lateral-torsional (LTB Mn) [Kip*ft] 420.83 (Sec. F) Longitud lmite no arriostrada fluencia (Lp) [ft] 5.83 (Sec. F) Longitud lmite no arriostrada PLT inelstico (Lr) [ft] 16.96 (Sec. F) Factor de modif. - pandeo lateral-torsional (Cb) -- 1.14 (Sec. F1) Factor lateral torsional (c) -- 1.00 (Sec. F2.2) Esfuerzo para la resist nominal flexural (FL) [Kip/in] 35.00 (Sec. F4.2) Radio de giro del ala (rt) [in] 2.01 (Sec. F4.2) Radio de giro efectivo (rts) [in] 1.98 (Sec. F2.2) Relacin de reas alma-ala (aw) -- 1.40 (Sec. F4.2) Factor de plastificacin para el alma (Rpc) -- 1.14 (Sec. F4.1) Esfuerzo crtico (Fcr) [Kip/in] 215.95 (Sec. F) Esbeltez para el alma () -- 45.23 (Sec. B4) Esbeltez lmite para alma compacta (p) -- 90.55 (Sec. B4) Esbeltez lmite para alma no-compacta (r) -- 137.27 (Sec. B4) Parmetro de esbeltez para el ala () -- 6.58 (Sec. B4) Lmite de Esbeltez para ala compacta (p) -- 9.15 (Sec. B4) Lmite de Esbeltez para ala no-compacta (r) -- 24.08 (Sec. B4)

DISEO A CORTE

Corte paralelo al eje mayor, V3 (= 0.90)

Relacin : 0.00 Capacidad : 230.85 [Kip] Ec. ctrl : D1 en 0.00% Demanda : 0.00 [Kip] Referencia : (Sec. G)

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


Coeficiente de corte para el alma (Cv) -- 1.00 Coeficiente de pandeo para la placa del alma (kv) -- 1.20 (Sec. G2) -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Corte paralelo al eje menor, V2 (= 1.00)

Relacin : 0.20 Capacidad : 191.70 [Kip] Ec. ctrl : D1 en 0.00% Demanda : 37.66 [Kip] Referencia : (Sec. G)

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


Coeficiente de corte para el alma (Cv) -- 1.00 Coeficiente de pandeo para la placa del alma (kv) -- 5.00 (Sec. G2) -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


30

INTERACCIN

Valor de interaccin combinada de flexin y axial ....................................................................................................................

Relacin : 0.87 Ec. ctrl : D1 en 50.00% Referencia : (H1-1b) ....................................................................................................................

Valor de interaccin combinada de corte y torsin ....................................................................................................................

Relacin : 0.20 Ec. ctrl : D1 en 0.00% Referencia : (Ec. 4.9) DG 9 ....................................................................................................................

RELACIN DE RESISTENCIA CRTICA

....................................................................................................................

Relacin : 0.87 Ec. ctrl : D1 en 50.00% Referencia : (Sec. F) ....................................................................................................................


31

5.4 DISEO DE COLUMNA

DATOS:

rea Tributaria

At = 74340.00 in Sobre Carga Muerta

SCM = 1.42E-04 Kips/in Carga Muerta de Placa Colaborante C = 2.84E-04 Kips/in Carga Muerta Total = C + SCM CM = 4.26E-04 Kips/in Carga Viva

CV = 4.97E-04 Kips/in Nmero de Pisos

4 Pu = Numero de Pisos*At*(1.2*CM + 16*CV) Pu = 388.49 Kips Altura entre Pisos (Ly = Lx) Ly = 11.48 ft Asumimos un coeficiente de Esbeltez ''K'' K = 1 Con el Valor de K*Ly entramos al AISC Tablas 4-1, para seleccionar el perfil adecuado


32

Perfil seleccionado: W14x48 Seccin W14x48 Material A572 Gr50 Esfuerzo de Fluencia Fy = 50.0 ksi Esfuerzo de rotura Fu = 65.0 ksi Modulo de Elasticidad del Acero E = 29000.0 ksi Propiedades del Perfil rea de seccin A = 14.1 in Peralte d = 13.8 in Espesor de alma tw = 0.3 in Ancho de ala bf = 8.0 in Espesor de ala tf = 0.6 in

Momento de Inercia Eje X-X Ix =

484.00 in

Momento Esttico Eje X-X Sx = 70.20 in Radio de Giro Eje X-X Rx = 5.9 in Momento de Inercia Eje Y-Y Iy = 51.40 in Momento Esttico Eje Y-Y Sy = 12.80 in Radio de Giro Eje Y-Y Ry = 1.9 in

VERIFICACIONES Calculamos la rigidez en ambas direcciones KLx / Rx = 23.55 KLy / Ry = 72.13 Tensin Crtica de Pandeo Elstico: Fe = E / (KL/r) Fe = 55.02 ksi Si KL/r < 4.71*E/Fy Fcr = [0.658^(Fy/Fe)]*Fy Fcr = 34.18 ksi Si KL/r > 4.71*E/Fy Fcr = 0.877*Fe *Pn = *A*Fcr *Pn = 433.75 Kips


33

6 ANALISIS Y MODELAMIENTO Usamos el software ETABS para correr el modelo.

Realizamos el anlisis con 2 tipos de condiciones: Condicin 1: Carga Viva = 350 kg/m Sobre Carga muerta = 100 kg/m Carga Ssmica segn norma pero con un amortiguamiento del 3%


34

Condicin 2: Carga Viva = 350 kg/m Sobre Carga muerta = 100 kg/m Carga Ssmica segn norma pero con un amortiguamiento del 5%

Ambas condiciones las realizamos con el mismo sistema de estructuracin:


35

Luego de analizar el modelo en un sistema 3D, decidimos optimizar el tamao de las columnas de los pisos superiores como se muestra en las figuras siguientes:


36

6.1 ANALISIS DE LA ESTRUCTURA: A continuacin mostramos los 2 modos principales del anlisis para la condicin 1: Modo 1: Periodo = 0.5804 segundos Modo 2: Periodo = 0.5199 segundos

DESPLAZAMIENTOS AL CENTRO DE MASA DEL DIAFRAGMA (in) PISO DIAFRAGMA CARGA UX UY RZ STORY4 D1 SX 0.8053 0.0179 0.00013 STORY3 D1 SX 0.5997 0.0139 0.00010 STORY2 D1 SX 0.3578 0.0087 0.00006 STORY1 D1 SX 0.1473 0.0041 0.00002 STORY4 D1 SY 0.0188 0.7145 0.00013 STORY3 D1 SY 0.0140 0.5570 0.00010 STORY2 D1 SY 0.0083 0.3489 0.00006 STORY1 D1 SY 0.0034 0.1639 0.00003


37

DESPLAZAMIENTOS LATERALES MAXIMO DE PISO Y PROMEDIO (in) PISO CARGA DIR MAXIMO PROM RELACIN STORY4 SX X 0.8561 0.8012 1.069 STORY3 SX X 0.6379 0.5966 1.069 STORY2 SX X 0.3809 0.3560 1.070 STORY1 SX X 0.1570 0.1465 1.072 STORY4 SY Y 0.7505 0.7115 1.055 STORY3 SY Y 0.5844 0.5548 1.053 STORY2 SY Y 0.3656 0.3475 1.052 STORY1 SY Y 0.1713 0.1633 1.049

N Piso X Relativo Y Relativo x Ultimo

(cm)

y Ultimo

(cm)

Adm.

(cm)

Verificac. Eje X

x< adm.

Verificac. Eje Y

y< adm.

Piso 4 0.55 0.42 2.49 1.90 3.50 OK OK

Piso 3 0.65 0.56 2.94 2.50 3.50 OK OK

Piso 2 0.57 0.49 2.56 2.22 3.50 OK OK

Piso 1 0.40 0.44 1.79 1.96 3.50 OK OK

Total

Para la condicin 2 tenemos los siguientes resultados:

DESPLAZAMIENTOS AL CENTRO DE MASA DEL DIAFRAGMA (in) PISO DIAFRAGMA CARGA UX UY RZ STORY4 D1 SX 0.6710 0.0149 0.00011 STORY3 D1 SX 0.4997 0.0116 0.00008 STORY2 D1 SX 0.2982 0.0073 0.00005 STORY1 D1 SX 0.1227 0.0034 0.00002 STORY4 D1 SY 0.0157 0.5953 0.00010 STORY3 D1 SY 0.0116 0.4641 0.00008 STORY2 D1 SY 0.0069 0.2907 0.00005 STORY1 D1 SY 0.0029 0.1366 0.00002


38

DESPLAZAMIENTOS LATERALES MAXIMO DE PISO Y PROMEDIO (in) PISO CARGA DIR MAXIMO PROM. RELACIN STORY4 SX X 0.7133 0.6676 1.069 STORY3 SX X 0.5316 0.4971 1.069 STORY2 SX X 0.3174 0.2966 1.070 STORY1 SX X 0.1308 0.1221 1.072 STORY4 SY Y 0.6253 0.5929 1.055 STORY3 SY Y 0.4870 0.4622 1.053 STORY2 SY Y 0.3047 0.2896 1.052 STORY1 SY Y 0.1427 0.1361 1.049

N Piso X Relativo Y Relativo x Ultimo

(cm)

y Ultimo

(cm)

Adm.

(cm)

Verificac. Eje X

x< adm.

Verificac. Eje Y

y< adm.

Piso 4 0.46 0.35 2.08 1.58 3.50 OK OK

Piso 3 0.54 0.46 2.45 2.08 3.50 OK OK

Piso 2 0.47 0.41 2.13 1.85 3.50 OK OK

Piso 1 0.33 0.36 1.50 1.63 3.50 OK OK

Total

Donde todas las distorsiones reales son menores a 0.010 como recomienda la norma tcnica de E.030 para edificaciones donde el material predominante es el acero.


39

6.2 VERIFICACION DEL DISEO DE LA ESTRUCTURA:

Capacidad de Perfil de Columna ms crtica (Condicin 1)


40

Capacidad de Perfil de Columna ms crtica (Condicin 2)

Capacidad de Perfil de Arriostramiento mas cargado (Condicin 1)


41

Capacidad de Perfil de Arriostramiento ms cargado (Condicin 2)

Reacciones de Vigas Principales (Kips)


42

Esfuerzos sobre Loza


43

7 DISEO DE CONEXIONES 7.1 CONSIDERACIONES PREVIAS: 7.1.1 CONEXIONES APERNADAS Clculo de Resistencia La siguiente tabla presenta los factores para reducir la carga y clculo de resistencia bajo el mtodo LRFD.

Carga Estado Rn

Traccin Fluencia FyAg 0.9

Fractura FuAn 0.75

Corte Fluencia 0.6FyAvg 0.9

Fractura 0.6FuAvn 0.75

Flexin Fluencia FyZx 0.9

Capacidad al Corte de los Pernos: Procedimiento LRFD Sean: Vn : Capacidad nominal al Corte (Por plano de cizalle) Fv : Resistencia nominal al Corte por perno : Factor de reduccin. =0.75

La capacidad al corte de los pernos se calcula de la siguiente forma: Vn = ApernoFv Vn = 0.75 (1/4) [pidp^2] Fv

Nota: en los procedimientos siguientes para el mtodo LRFD se considerar Vn = Va Las tensiones admisibles de los pernos, tanto para los casos de hilo incluido como excluido se presentan en la siguiente tabla:


44

Tipo de Perno

Fv, ksi (kg/cm2) Hilo incluido Hilo excluido

A307 24 (1687) - A325 48 (3375) 60 (414) A490 60 (4218) 75 (5273)

Capacidad a Traccin de los Pernos La carga a traccin de los pernos se calcula de acuerdo a las siguientes frmulas: Procedimiento LRFD: Rn = 0.75ApFt Los Manuales AISC ASD y LRFD asumen las siguientes formulas para el clculo de la capacidad a traccin de los pernos: F'nt = min (mx. (1.3*Fnt - Fnt*fv/*Fnv, 0.0), Fnt) Fnt: Resistencia nominal a la Traccin por perno Fnv: Resistencia nominal al corte por perno

Aplastamiento en Conexiones Apernadas Procedimiento LRFD Resistencia al aplastamiento: Rn, en que = 0.75 y Rn se determina como sigue: Para pernos en agujeros normales, sobredimensionados y ovalados cortos, independientemente de la direccin de la carga, o en agujeros ovalados largos con la mayor direccin perpendicular a la direccin de la fuerza de aplastamiento: Cuando la deformacin del agujero a nivel de servicio es una consideracin de diseo (deformacin menor a 6 mm):

Rnapla = 1.2LctFu 2.4dptFu Cuando la deformacin del agujero a nivel de servicio no es una consideracin de diseo (deformacin mayor a 6 mm):

Rnapla = 1.5LctFu 3.0dptFu Para un perno en una conexin con agujeros ovalados largos con la mayor direccin perpendicular a la direccin de la fuerza de aplastamiento:

Rnapla = 1.0LctFu 2.0dptFu En una conexin la resistencia al aplastamiento es igual a la suma de las resistencias al aplastamiento de los pernos individualmente considerados.


45

Donde: Rnapla: Resistencia nominal al aplastamiento de los materiales conectados. Fu : Resistencia mnima a rotura por traccin de los materiales conectados Lc : Distancia libre, en la direccin de la fuerza, entre el borde del agujero y el

borde del agujero adyacente o el borde de la pieza. Lc = S dh Lc = Lv dh/2 dp : Dimetro nominal del perno t : Espesor del material conectado

NOTA Los valores Rnapla anteriores consideran el aplastamiento asociado a un solo perno. Para el caso del clculo del aplastamiento total se debe considerar como la menor resistencia entre: el valor de aplastamiento en funcin de dp, t y Fu multiplicadas por el nmero total de pernos, y el valor dado por la suma de la resistencia al aplastamiento de la primera lnea de pernos perpendiculares a la direccin de la carga considerando en la evaluacin de su resistencia al valor Lc = S-dh y el resto de los pernos considerando Lc=Lv-dh/2 para el clculo del aplastamiento.

Conexiones Apernadas tipo slip-critical. (Resistentes al deslizamiento) Las Conexiones tipo slip critical transmiten la solicitacin (bajo cargas de servicio) por friccin entre las placas conectada. Por este motivo, la resistencia depende de la condicin de las superficies en contacto y de la tensin de apriete de los pernos, como lo muestra la Figura.

Fuerzas de

contacto entre

superficies

Tb


46

Este tipo de conexin se utiliza para resistir las solicitaciones de servicio sin deslizamiento en la unin. Sin embargo, cabe destacar que bajo la accin de solicitaciones mayores a las de servicio puede producirse el deslizamiento, perdindose con esto la resistencia friccional de la unin y quedando los pernos sometidos a corte y las placas a aplastamiento. Luego, por tratarse este tipo de unin en una verificacin de las condiciones de servicio, y considerando lo antes sealado, se recomienda que el diseo de este tipo de unin se realice como si se tratara de una conexin por aplastamiento. Nota: Dada la necesidad de aplicar altos niveles de tensin de apriete en los pernos, se hace necesario el uso de pernos de alta resistencia.

Resistencia de las conexiones tipo slip critical Procedimiento LRFD La resistencia al deslizamiento de diseo por perno, en cada plano de corte ( Rsl) queda determinada por la expresin:

Rsl = 1.13 Tb Donde: : Factor de minoracin de Resistencia. = 1.0 Para agujeros estndar. = 0.85 Para agujeros ovalados cortos = 0.70 Para agujeros ovalados largos transversales a la direccin de la carga = 0.60 Para agujeros ovalados largos paralelos a la direccin de la carga Tb: Tensin mnima de apriete de los pernos. (Ver Pretensin mnima en Tabla J 3.7 del AISC ASD o en Tabla J 3.1 del AISC LRFD) : Coeficiente de roce entre placas. (Ver valores en Procedimiento ASD) Puede establecerse segn la siguiente clasificacin (AISC) de las superficies en contacto o mediante ensayos. = 0.33 Para superficies en contacto Clase A (Superficies limpias sin pintar o superficies limpias con soplete con revestimiento clase A). = 0.50 Para superficies en contacto Clase B (Superficies sin pintar limpias con soplete o superficies con revestimiento clase B limpias con soplete).


47

= 0.35 Para superficies en contacto Clase C (Superficies galvanizadas rugosas).

Tipo de Perno

Fv slip critical, ksi (kg/cm2) (*) Ft Agujeros estndar

Agujeros ovalados cortos

ksi (Kg/cm2)

A325 17 (1195) 15 (1055) 90 (6327) A490 21 (1476) 18 (1265) 113 (7945)

(*) Considerando superficies en contacto Clase A.

Interaccin Corte traccin: Cuando la conexin slip critical es solicitada adems por cargas de traccin, la resistencia al corte por perno debe reducirse multiplicndola por el siguiente factor:

F = 1 Tu / (1.13 Tb Nt) Donde: Tu: Solicitacin de traccin en la conexin Nt: Nmero de pernos que resisten la solicitacin de traccin.

Espaciamientos Lmites Si se considera el siguiente esquema de una conexin apernada:

Donde: d : dimetro del perno. e1 : distancia entre centros de las perforaciones en direccin del esfuerzo. e2 : distancia entre centros de las perforaciones en direccin perpendicular del esfuerzo. e3 : distancia desde el centro de las perforaciones a los bordes de la pieza en direccin del esfuerzo. e4 : distancia desde el centro de las perforaciones a los bordes de la pieza en direccin perpendicular al esfuerzo.


48

Se presentan las siguientes limitaciones de espaciamientos:

Espaciamiento Mnimo La distancia entre centro de las perforaciones no debe ser menor que 2 2/3 veces el dimetro nominal del perno. Sin embargo, se recomienda utilizar un espaciamiento mnimo de 3d.

Distancia Mnima al Borde de la Plancha de Conexin La distancia al borde de la plancha de conexin no debe ser menor que la distancia indicada en la Tabla J 3.5 del AISC ASD o en la Tabla J 3.4 del AISC LRFD, en funcin del dimetro de los pernos. Sin embargo, se recomienda utilizar una distancia mnima la borde igual a 1.5 d

Espaciamiento Mximo La distancia entre centro de las perforaciones no debe ser mayor que 12 veces el espesor de la menor de las placas a conectar, ni exceder de 6 in (150 mm )

Distancia Mxima al Borde de la Plancha de Conexin El mximo espaciamiento entre conectores en continuo contacto se calcula como:

Para miembros pintados o sin pintar y no sujetos a corrosin El espaciamiento mximo no debe exceder 24 veces el espesor de la placa o 12 in (300 mm).

Para miembros sin pintar o sujetos a corrosin El espaciamiento mximo no debe exceder 14 veces el espesor de la placa o 7 in (180 mm).


49

7.1.2 CONEXIONES SOLDADAS Tensin de Rotura del Aporte de Soldadura (Fexx)

Electrodo Fexx (Ksi) Fexx (Kg/cm2) E 70 xx 70 4925 E 60 xx 60 4220

Resistencia de las conexiones soldadas. Soldaduras de filete

En trminos generales se puede sealar que la resistencia de la soldadura se basa en la resistencia del rea efectiva del aporte de soldadura y en la resistencia al corte del metal base adyacente a la soldadura, como se indica en los siguientes procedimientos.

Procedimiento LRFD. Resistencia nominal de la soldadura por unidad de longitud (*Rnw)

Rnw = (0.6Fexx) te; = 0.75 Resistencia nominal del metal base por unidad de longitud (*Rnp)

Rnp = (0.6Fyp) a; = 0.9

Luego, resistencia de la conexin soldada: Rn = menor {0.75Rnw, 0.9Rnp} Y se debe verificar: Rn > Fru

Luego:

amin = (Fru 2 / ( 0.6 Fexx); Fru / (0.90.6Fyp)) Donde:

Fexx : Tensin admisible del aporte de soladura. Fyp : Tensin de fluencia de la placas conectadas. Fru : Solicitacin por unidad de longitud en la conexin soldada. Depende de la magnitud y direccin de las solicitaciones con respecto al filete de soldadura.

te: Garganta efectiva del filete de soldadura ( 2/ate = )

te

a

te = 2a/ 0.707 a


50

ep: Menor espesor de las placas conectadas

a: Espesor del filete de soldadura

Espesores mnimos y mximos para filetes de soldadura. Segn lo dispuesto en la Norma AWS D1.1-92 Filetes mnimos de soldadura en funcin del mayor espesor a unir (ep):

ep max

(mm) a min

(mm) * ep 6.4 3

6.4 < ep 12.7 5

12.7 < ep 19 6

ep > 19 8

* En estructuras con cargas dinmicas a min = 5 mm

Filetes mximos de soldadura:

ep min

(mm) a max

(mm) ep 6.4 ep

ep > 6.4 ep - 1.6


51

7.2 PROCEDIMIENTO DE CLCULO 7.2.1 CONEXIN DE CORTE CON DOBLE CLIP

Procedimiento de Clculo LRFD Clculo Nmero de Pernos (N)

Nmero mnimo de pernos por carga de diseo: N1 = 0.5 Vu / (Va)

Nmero de mnimo de pernos por aplastamiento en alma Viga A N2 = Vu / (0.75 Rnapla)

Nmero de mnimo de pernos por aplastamiento en alma Viga B (Vlido para Conexiones Viga-Viga)

N3 = 0.5 Vu / (0.75 Rnapla) Nmero de mnimo de pernos por aplastamiento en columna (Ala o Alma)

(Vlido para Conexiones Viga-Columna) N4 = 0.5 Vu / (0.75 Rnapla)

Nmero de pernos por hilera en el clip (N): N = mx. (N1, N2, N3), Si la conexin es Viga-Viga

N = mx. (N1, N2, N4), Si la conexin es Viga-Columna


52

Diseo del Clip Longitud del clip Lang : Longitud del clip Lang = (N-1) S+2 Lva Lang min (Ha-2 Kva, ho) Lang 0.5 (Ha-2 Kva) ho : Altura del alma entre destajes (Caso Viga-Viga con destajes) g : Gramil del clip ba : Ala del ngulo hacia la viga A bb : Ala del ngulo hacia el elemento receptor (Viga B o Columna) Kva : Espesor del ala ms filete de soldadura de la viga A

Clculo del Espesor del Clip Fluencia en la Seccin Bruta del ngulo

t1 = 0.5 Vu / (0.9 0.6 Fy Lang) Fractura en la Seccin Neta del ngulo

t2 = 0.5 Vu / [0.75 0.6 Fu (Lang N dh)] Falla en el Bloque de Corte del ngulo en Viga A Se define: = 0.75

Av/t = Lva + (N-1) S Anv/t = Lva + (N-1) (S-dh)-0.5 dh At/t = ba g Ant/t = ba g - 0.5 dh

Si Fu Ant/t 0.6 Fu Anv/t t3 = Menor 0.5 Vu / { ( 0.6 Fy Av/t + Fu Ant/t) }

0.5 Vu / { ( 0.6 Fu Anv/t + Fu Ant/t) }

Si Fu Ant/t < 0.6 Fu Anv/t t3 = Menor 0.5 Vu / { ( 0.6 Fu Anv/t + Fy Ant/t) }

0.5 Vu / { ( 0.6 Fu Anv/t + Fu Ant/t) }


53

Falla en el Bloque de Corte del ngulo en Elemento Receptor Se define como: = 0.75

Av/t = Lva + (N-1) S Anv/t = Lva + (N-1) (S-dh)-0.5 dh Atb/t = bb g Antb/t = bb g - 0.5 dh

Si Fu Antb/t 0.6 Fu Anv/t t4 = Menor 0.5 Vu / { ( 0.6 Fy Av/t + Fu Antb/t) }

0.5 Vu / { (0.6 Fu Anv/t + Fu Antb/t)}

Si Fu Antb/t < 0.6 Fu Anv/t t4 = Menor 0.5 Vu / { ( 0.6 Fu Anv/t + Fy Atb/t) }

0.5 Vu / { ( 0.6 Fu Anv/t + Fu Antb/t) }

Aplastamiento en el ngulo t5 = 0.5 Vu / (0.75 (Rnapla/t) N)

Espesor Mnimo del ngulo tang

= Max [ t1 , t2 , t3 ,t4 , t5]

Verificacin requerimientos AISC Lva min (12 tang, 152 mm) tang 6 mm tang 16 mm , En el caso del uso de los gramiles habituales En el caso de utilizar combinaciones diferentes de gramil / ancho - espesor del clip, se debe verificar que cumpla con la siguiente relacin:

dp dp min = 0.613 tang ( Fy/ b ( b^2/Lang^2 + 2))^0.5 0.69 (tang)^0.5

Con Fy [Ksi], b [in], dp [in], Lang [in] y tang [in] K1: Distancia entre el centroide de la conexin al trmino del radio de giro.


54

Verificacin Alma Viga A (Vlida slo para el caso de Conexin Viga-Viga con destajes en Viga A)

Verificacin al corte en el alma de Viga A zona destajada. Fluencia en el rea bruta: VagA = 0.9 0.6 Fy ta ho VagA Vu Se verifica corte en el alma de la Viga A

Verificacin Bloque de Corte en Alma de la Viga A. (Clip Soldado a ella) Caso I: Viga A destajada slo en el ala superior F1 = 0.75 0.6 Fy Lang ta F2 = 0.75 0.5 Fu Ls ta / 2 Rbs = F1 + F2 Vu Con: Ls : Longitud horizontal de la soldadura entre el clip y el alma de la viga Caso II: Viga A con destajes en ambas alas F1 = 0.75 0.6 Fy Lang ta Rbs = F1 Vu

Clculo de filete de soldadura. Datos: V = Vu h = Lang b = Ls Filete: a (mm)


55

Se calcula el esfuerzo en el punto ms lejano del centroide del grupo de soldadura

2v

fty

f2tx

fr

F

Ip

xt

M

tyf

Ip

yt

M

txf

h2b

Vv

f

IyIxIp

h2b

4b

3

3b2

Iy

2

2bh

12

3h

Ix

)x(baVt

M : torsor Momento

h2b

2bx

2

hy

++=

=

=

+=

+=+

=

+=

=

+=

=

Filete mnimo: a min = mx. { Fr / (0.9 0.6 Fy) ; Fr 2 / (0.75 0.6 Fexx) } Donde:

Fy : Menor tensin de fluencia del acero de las placas conectadas.

Fexx : Resistencia del filete de soldadura:

Filete mnimo (a min) filete a usar (a) Se verifica filete de soldadura. Se debe verificar los valores mximos y mnimos para el filete segn AISC


56

7.2.2 CONEXIN DE CORTE CON PLANCHA DE CORTE

Procedimiento de Clculo LRFD De acuerdo al AISC, este tipo de conector implica algunas condiciones diferentes de diseo para el caso en que la conexin sea hacia un Soporte Rgido o hacia un Soporte Flexible.

Clculo del Nmero de Pernos (N) Nmero mnimo de pernos por carga de diseo:

N1= Ru / (Va) Nmero de mnimo de pernos por aplastamiento en alma Viga A

N2 = Ru / (0.75Rnapla) Nmero total de pernos

N = mx. (N1, N2)

Diseo de Placa de Corte Para el diseo de la placa se utilizan las mismas verificaciones que se usan para el diseo del doble clip.

Clculo de filete de soldadura. Datos: V = Ru Mf: momento flector (eje X) : Mf = Vu (ex + exb) (soporte rgido)


57

Mt: momento torsor (eje Z) : Mt = 0 h = Lp b = tp = distancia entre filetes Filete: a (mm)

( ) 2f2vty2txrt

ty

ttx

ff

v

23

ffffF

Ip

xMf

Ip

yMf

Ix

yMf

h2

Vf

IyIxIp;2

hbIy;

6

hIx

2

bx;

2

hy

+++=

=

=

=

=

+===

==

Filete mnimo: a min = mx. {Fr / (0.9 0.6 Fy); Fr 2^0.5 / (0.75 0.6 FEXX)} 0.75 tp Filete mnimo filete a usar Se verifica filete de soldadura. Se deben verificar los valores mnimos y mximos del filete segn AISC


58

7.2.3 CONEXIN GUSSET DE DIAGONAL DE TUBO HSS

Procedimiento de Clculo LRFD Clculo del Nmero de Pernos

Nmero Mnimo de Pernos por Carga de Diseo N1=Tdis/Va

Nmero de Mnimo de Pernos por Aplastamiento de la Plancha Conectora N2=Tdis / (Rnapla)

Nmero de Mnimo de Pernos por Aplastamiento del Gusset N3=Tdis / (Rnapla)

Nmero de Pernos en la Conexin Diagonal

N=mx. (N1, N2, N3) Verificacin del Gusset

Desgarramiento del Gusset Avn : rea neta de corte = 2 ((N/nf-1) S+Lva-(N/nf-0.5) dh) eg Avg : rea bruta de corte = 2 ((N/nf-1) S+Lva) eg


59

Atn : rea neta de traccin = (nf-1) (St-dh) eg Atg : rea bruta de traccin = (nf-1) Steg

Si FugAtn0.6FugAvn Tdesg1 = 0.75 (0.6FygAvg+AtnFug) Tdesg2 = 0.75 (0.6FugAvn+AtnFug)

Tdis


60

Atg = (nf-1) Step Si FugAtn0.6FugAvn Tdesg1 = 0.75 (0.6FygAvg+AtnFug) Tdesg2 = 0.75 (0.6FugAvn+AtnFug)

Tdis< Min (Tdesg1, Tdesg2)

Si FugAntTdis

Verificacin del Perfil Cajn An= Ag - 2eep Ane = UAn Tn = 0.75FudAne > Tdis

Filete de Soldadura Plancha Conectora Inserta El cordn de soldadura de este tipo de diagonal consiste en dos doble filete (uno a cada lado de la plancha) paralelos segn la metodologa de clculo desarrollada en 7.2.2

7.3 DISEO DE CONEXIONES PARA EDIFICIO: Todo el procedimiento y resultados del diseo de cada tipo de conexin utilizada en el diseo del edificio se podr apreciar en los anexos 1, 2, 3 y 4.

s sLva

s t

dh

Lva

Bp


61

8 DISEO DE CIMENTACIN Y PLACA BASE:

8.1 DISEO DE CIMENTACIONES 8.1.1 INTRODUCCIN Debido a que la funcin principal de las cimentaciones es transmitir al terreno las cargas de gravedad y de sismo, requerimos determinar un sistema de cimentacin adecuado que logre transmitir las cagas de la estructura hacia el suelo de manera que no supere la capacidad portante del terreno.

EL diseo seguir los parmetros establecidos en las Normas E.050 de suelos y cimentaciones y E.060 de Concreto Armado.

8.1.2 CLCULO DE PRESIONES TRANSMITIDAS AL TERRENO

Para pedestales rectangulares, el clculo de la presin transmitida al terreno se realizar mediante la distribucin rectangular de presiones propuesta por Meyerhoff. Para zapatas rectangulares de BxL (donde L>B) se puede obtener la presin del terreno mediante la siguiente expresin:

)2/(2 eLB

P

=

8.1.3 METODO EMPLEADO PARA EL DISEO DE ZAPATAS

Zapatas Aisladas:

-Primero se realiz el pre-dimensionamiento de la zapata por accin de las cargas verticales, para lo cual se consider las cargas obtenidas en el anlisis sin amplificaciones, pero incrementndolas en 5% ya que el tipo de suelo sobre el cual se va a cimentar es rgido y va a representar el peso propio de la zapata.

t

req

fuerzasA

=

-A continuacin se procedi a verificar las presiones transmitidas al terreno dimensionando las zapatas con el rea antes ya calculada y teniendo cuidado en obtener volados iguales en ambos sentidos. Esta verificacin se hizo para ambos sentidos de la zapata.

- Luego se procede a calcular la presin crtica de diseo la cual es el esfuerzo al cual est sometida la zapata al estar en contacto con el suelo.

max=wu


62

Donde:

: es un factor igual a 1.25 o 1.67 dependiendo si lo que predomina en el diseo son las cargas de sismo o gravedad.

max : Mayor valor de las presiones transmitidas al terreno.

-Luego se realiza la verificacin por Cortante, en la cul el cortante ltimo se encuentra a una distancia de la columna igual al peralte efectivo de la zapata (d), para lo cual se debe verificar el cumplimiento de las siguientes expresiones:

cu VV xBwV uu =

)'53.0(85.0 dBcfVc = Donde: x = volado de la zapata peralte efectivo.

- Despus realizamos la verificacin por punzonamiento, donde el cortante ltimo por punzonamiento se encuentra a una distancia igual a la mitad del peralte efectivo alrededor de toda la columna.

cVVu )( 0AAwVu totalu =

dbcfBV cc += 0')/1.153.0(85.0 Donde: BLBc /=

0b : Permetro resistente

0A : rea cercana a la columna

- Por ltimo se realiza el diseo por flexin, donde el momento ltimo actuante se encuentra en el borde de la columna.

2

2xBwM uu =


63

8.2 DISEO DE ZAPATA TPICA

TABLA 8.1 REACCIONES EN LA BASE COLUMNA TIPICA TABLA8.1 REACCIONES EN LA BASE

Story Load FX FY FZ MX MY MZ

BASE DSTLS4 MAX 0.32 64.07 309.37 35.334 18.114 0.003 BASE DSTLS2 0.07 0.01 401.29 -0.387 1.918 0 BASE DSTLS3 MAX 70.01 -0.38 360.37 18.934 350.966 0.003 BASE DSTLS2 0.08 0.01 401.29 -0.42 2.256 0 BASE DSTLS2 0.07 0.01 401.29 -0.42 1.918 0 BASE DSTLS3 MAX 63.32 -0.38 372.69 19.269 361.145 0.003 BASE DSTLS5 MAX 64.92 -0.19 310.86 10.594 358.3 0.003 BASE DSTLS4 MAX -0.04 91.99 331.05 54.11 8.729 0.003 BASE DSTLS4 MAX -0.12 71.5 343.27 39.36 -0.496 0.003 BASE DSTLS3 MAX 54.67 0.41 329.31 -16.852 312.861 0.003

8.2.1 CALCULO DE ZAPATA

U1 U2 U3 R1 R2 R3

63.32 0.38 372.69 19.27 361.15 0.00 Kips, Kips-in

28721.76 172.37 169051.08 222.01 4160.89 0.03

kg, kg-m

, Pedestal: Zapata:

Py(Ton)= 169.05 b (m)= 0.75 Bx (m)= 3.00 Mx(T-m)= 0.48 h (m)= 0.75 Hz (m)= 2.70 Mz(T-m)= 47.24 a (m)= 0.85 Ay (m)= 0.65

Vol. (m3)= 0.48 Vol.

(m3)= 5.27 Ppz (Ton)= 13.78

Prelleno (Ton)= 11.48 Pt (Ton)= 194.31

p (T/m2)= 23.99 1 (T/m2)= 35.79 = 95.96

mx (T/m2)= 0.13 2 (T/m2)= 12.46 = 95.96

mz (T/m2)= 11.67 3 (T/m2)= 35.52 4 (T/m2)= 12.19

ex (m)= 0.24 ey (m)= 0.00


64

lcx (m)= 3.77 lcy (m)= 4.04 Prof. Cim (m)= 1.50

1 (T/m2)= 0.00 max(T/m2)= 76.49

Esfuerzos corregidos:

max(T/m2) x= 38.17 max(T/m2)

y= 32.04

==> (Kg/cm2)= 3.58 < 3.60 kg/cm2 ===> OK

8.2.2 VERIFICACION DE PUNZONAMIENTO, CORTE Y FLEXION

8.2.2.1 PUNZONAMIENTO:

B= 3.00 m Hz= 2.70 m b= 75.00 cm hz= 65.00 cm Esf. Terreno= 3.58 kg/cm2 f`c= 210.00 kg/cm2

d= hz-10 d= 55.00 cm

Ao= (b+d) x (b+d) Ao= 1.69 m2

bo= 2 x ((b+d) x (b+d)) bo= 520 cm

Vu= Esf. Ultimo x (At - Ao) Vu= 367.02 Tn

Vc= 0.85 x (1.1 x fc^0.5 x bo x d ) Vc= 387.51 Tn

b

b

B

Hz

b

b

B

Hz


65

Luego: Vc >= Vu OK!

8.2.2.2 CORTANTE:

Vu = Esf. Ultimo x ((B-b) x 0.5 - d) x 1.00 Vu= 32.92 Tn

Vc= 0.85 x (0.53 x fc^0.5 x 100 x d ) Vc= 35.91 Tn

Luego: Vc >= Vu OK!

Vu = Esf. Ultimo x ((Hz-b) x 0.5 - d) x 1.00 Vu= 24.33 Tn

Vc= 0.85 x (0.53 x fc^0.5 x 100 x d ) Vc= 35.91 Tn

Luego: Vc >= Vu OK!

8.2.3 VERIFICACION DE PEDESTALES:

h (cm) = 75 f'c= 210 As1 = 5.94 d1 (cm) = 5.50

b (cm) = 75 = 0.85 As2 = 3.96 d2 (cm) = 37.50 Ag (cm2) = 5625 Es= 2000000 As3 = d3 (cm) =

fy= 4200 As4 = 5.94 d4 (cm) = 69.50

= 0.0056 (cuando un elemento sujeto a compresin tenga una seccin transversal mayor que la requerida

por las consideraciones de cargas, el refuerzo mnimo y la resistencia ltima, podrn basarse

en un rea efectiva reducida Ag, mayor o igual a 1/2 del rea total)

B

hp

hz


66

Diagrama de Interaccin

47.24, 170.20

0.00

100.00

200.00

300.00

400.00

500.00

600.00

700.00

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00

M (T-m)

P (T)

Pu= 170.20 Ton Mu= 47.24 Ton.m

Tracciones

Compresiones

e1 c a e2 e3 e4 Cc S1 S2 S3 S4 P/Agf'c Mn Pn 0.0000 0.70 0.00 597.95 0.0003 63.18 53.70 -0.0012 -0.0006 0.0027 718.97 3.56 -9.66 0.00 24.95 0.63 0.70 59.97 525.01 0.0012 49.64 42.20 -0.0007 -0.0015 0.0027 564.90 14.26 -5.81 0.00 24.95 0.49 0.70 73.64 406.99 0.0021 40.88 34.75 -0.0002 -0.0025 0.0026 465.22 24.95 -1.97 0.00 24.95 0.40 0.70 76.71 327.03 0.0030 34.75 29.54 0.0002 -0.0035 0.0025 395.43 24.95 1.88 0.00 24.95 0.33 0.70 74.10 275.49 0.0039 30.22 25.68 0.0007 -0.0044 0.0025 343.86 24.95 5.73 0.00 24.95 0.29 0.70 70.53 236.69 0.0048 26.73 22.72 0.0012 -0.0054 0.0024 304.18 24.95 9.57 0.00 24.95 0.25 0.70 66.83 206.22 0.0057 23.97 20.37 0.0017 -0.0064 0.0023 272.71 24.95 13.42 0.00 24.95 0.22 0.70 63.32 181.51 0.0066 21.72 18.46 0.0022 -0.0074 0.0022 247.15 24.95 16.63 0.00 24.95 0.20 0.70 60.08 161.36 0.0075 19.86 16.88 0.0027 -0.0083 0.0022 225.96 24.95 16.63 0.00 24.95 0.18 0.70 57.14 146.53 0.0084 18.29 15.55 0.0032 -0.0093 0.0021 208.12 24.95 16.63 0.00 24.92 0.16 0.70 54.48 134.03 0.0093 16.95 14.41 0.0036 -0.0103 0.0020 192.89 24.95 16.63 0.00 24.08 0.15 0.70 51.89 122.77 0.0102 15.80 13.43 0.0041 -0.0112 0.0020 179.74 24.95 16.63 0.00 23.23 0.14 0.70 49.53 112.97 0.0111 14.79 12.57 0.0046 -0.0122 0.0019 168.27 24.95 16.63 0.00 22.38 0.13 0.70 47.37 104.35 0.0120 13.90 11.82 0.0051 -0.0132 0.0018 158.17 24.95 16.63 0.00 21.54 0.12 0.70 45.39 96.69 0.0129 13.11 11.15 0.0056 -0.0142 0.0017 149.22 24.95 16.63 0.00 20.69 0.11 0.70 43.57 89.83 0.0138 12.41 10.55 0.0061 -0.0151 0.0017 141.23 24.95 16.63 0.00 19.85 0.10 0.70 41.89 83.64 0.0147 11.78 10.01 0.0066 -0.0161 0.0016 134.05 24.95 16.63 0.00 19.00 0.09 0.71 40.98 79.28 0.0174 10.22 8.69 0.0080 -0.0190 0.0014 116.34 24.95 16.63 0.00 16.47 0.08 0.75 38.64 68.02


67

8.2.4 PLANO DE CIMENTACIONES Y PLANCHA BASE Ver anexo 5.

9 PLANOS DE MONTAJE Vista de General de Planta ver Anexo 6 Vista de Elevacin eje 1 ver Anexo 7 Vista de Elevacin eje D ver Anexo 8

10 CONCLUSIONES:

Del anlisis ssmico realizado a la estructura de edificio de oficinas para una planta industrial usando el espectro de la norma E.030 para un amortiguamiento de 3% se verificaron que los desplazamientos se encuentran dentro de los mrgenes de los desplazamientos permisibles.

Al realizar el anlisis comparativo entre el comportamiento de la estructura para un espectro de diseo del 5% y del 3% para un edificio de estructuras metlicas de oficinas de 4 pisos. La deriva entre piso para un amortiguamiento de 3% incrementa en 10%. A pesar que nuestro desplazamiento se mantiene dentro de los lmites establecidos por la norma, nos deja abierta la posibilidad de que si nuestra estructura fuera de mayor altura a la considerada en este proyecto los desplazamientos sobrepasen los valores admisibles obligndonos a robustecer nuestras secciones.

El empleo de acero estructural en edificaciones ha aumentado en los ltimos aos principalmente por la rapidez de fabricacin y montaje.

Las acciones debidas a cargas de viento son menores que las cargas ssmicas, por lo tanto para el clculo de elementos estructurales generalmente se consideran despreciables salvo casos puntuales como la zona de Paracas.


68

11 RECOMENDACIONES Y LINEAS DE TRABAJO A FUTURO

Se recomiendo considerar en el diseo de las estructuras una adecuada razn de amortiguamiento en funcin al sistema estructural ya que estas influyen en el anlisis ssmico de las estructuras ya que a menor amortiguamiento se presentan mayores desplazamientos y esto es aun ms significativo cuando se calcula el espectro de diseo de aceleraciones por lo que el Reglamento Nacional de Edificaciones vigente debera redefinir dichas razones de amortiguamiento ya que actualmente generaliza a las edificaciones con una amortiguamiento de 5%.

Es de gran importancia que el ingeniero diseador tenga claro los conceptos y uso de los espectros de aceleracin, as como su derivacin en espectros de diseo y/o su amplificacin. Determinar cul es la metodologa y requerimiento de su uso en la estimacin de la demanda ssmica de las edificaciones con el fin de lograr una estructura eficiente pero a su vez econmica que este dentro de los requerimientos del cliente.

El buen funcionamiento de una edificacin de acero, no solamente depende del diseo, sino tambin de otros factores como son: La fabricacin (soldadura, proteccin anticorrosiva, etc.) y el montaje.

Dentro de las Especificaciones y otros documentos del Proyecto el Ingeniero debe incluir los procedimientos y cuidados que estime conveniente para lograr que su propuesta estructural sea llevada con xito a la realidad.

Se debe disear y/o modelar la estructura sin empotramiento de las columnas, para evitar el diseo de grandes zapatas.

Se recomienda disear la mayor cantidad de conexiones empernadas para reducir los costos de fabricacin y adems porque estas ayudan a disipar mejor los efectos de las cargas ssmicas.


69

Reducir los tamaos (peralte y libraje) de las columnas superiores, puesto que en tema de resistencia cumplen sin problemas.

Disear uno de los ejes con el sistema de prtico rgido (conexiones a momento) para evitar la colocacin de arriostramiento en esa direccin si es que los desplazamientos admisibles por norma los permiten.

Evitar las grandes luces entre vigas de piso, para evitar el apuntalamiento.

Se recomienda considerar en el diseo de las estructuras una adecuada razn de amortiguamiento en funcin al sistema estructural ya que estas influyen en el anlisis ssmico de las estructuras ya que a menor amortiguamiento se presentan mayores desplazamientos

El presente proyecto Final de Diplomado servir de base para empezar una investigacin en el cambio de amortiguamiento en el espectro de diseo de la norma E.030 para construcciones de Estructuras en Acero. Ayudar a determinar cul es el valor de amortiguamiento ms aproximado a la realidad para el comportamiento de dichas estructuras.

Investigar el empleo de otras secciones de perfiles o perfiles con mayor grado de resistencia del acero, en la bsqueda de la reduccin de dimensiones y costos.

Al estar ubicado la estructura cerca al mar, se podra investigar sobre los sistemas de proteccin existentes en el mercado y sus ventajas tcnicas y econmicas o el empleo de acero resistentes a la intemperie.

Este proyecto adems ayudar mucho en el diseo de conexiones de estructuras metlicas tanto empernadas como soldadas, puesto que en el Per se tiene bastante desconocimiento del tema.


70

12 BIBLIOGRAFIA

American Institute of Steel Construction AISC Steel Construction Manual 13th Edition( Third printed) AISC Seismic Design Manual ( Second printed) AISC-93: Especificacin para el diseo de edificios de acero por factores de

carga y resistencia. AISC-97: Requisitos ssmicos para edificios de acero estructural. AISC-93: Especificaciones para uniones estructurales por el mtodo de factores

de carga y resistencia para pernos ASTM A325 o A490. American Iron and Steel Institute AISI-96: Especificacin para el diseo de miembros estructurales plegados en

fro. American Society for Testing Materials ASTM A6: Planchas y perfiles de acero. ASTM A36: Acero estructural, planchas, perfiles, barras, pernos corrientes y de

anclaje. ASTM A242 y A585: Acero estructural patinable. ASTM A325 y A449: Pernos de alta resistencia. ASTM A501 y A502: Tubos soldados y sin costura. ASTM A572: Acero estructural, planchas, perfiles, barras, pernos corrientes y de

anclaje. ASTM A588: Acero estructural, planchas, perfiles, barras, pernos corrientes y de

anclaje. ASTM A992: Acero estructural, perfiles.

American Welding Society AWS A5.1, 5.5, 5.17, 5.18, 5.20, 5.23, 5.28 y 5.29: Soldaduras, electrodos y

fundentes. AWS D1.1-92: Soldaduras, conectores de cizalle. American National Standards Institute, American Society of Civil Engineers ANSI-ASCE 77: Cargas mnimas de diseo para edificios y otras estructuras.


71

Reglamento Nacional de Edificaciones Norma Tcnica E.030- Diseo Sismo Resistente.

Normas Chilenas NCh 203: Acero para uso estructural. NCh 212: Acero, planchas delgadas laminadas en caliente. NCh 300 a 302: Pernos de acero. NCh 303: Tubos de acero soldados. NCh 304 a 307 y 776: Electrodos para soldar. NCh 427 Cr.76: Especificacin para el clculo de estructuras de acero para

edificios. NCh 428: Ejecucin de construcciones de acero. NCh 431: Sobrecargas de nieve. NCh 432: Clculo de la accin del viento. NCh 433: Clculo antissmico de edificios. NCh 730: Perfiles estructurales soldados. NCh 933 a 935: Prevencin de incendios. NCh 1159: Acero estructural de alta resistencia. NCh 1537: Cargas permanentes y sobrecargas. NCh 2369: Diseo ssmico de estructuras e instalaciones industriales.

Otros Proyecto Diplomado: Diseo de edificio comercial con estructura de acero. Especificaciones Tcnicas de la Placa Colaborante de acero estructural

PRECOR DECK 2, PRECOR-Sistema de Construccin en Acero. http://www.precor.com.pe

t2_de_iv_upc

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