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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA CIVILDepartamento Académico de Estructuras

SEGUNDA ENTREGA DEL TRABAJO ESCALONADO

METRADO DE CARGAS

CARGA MUERTA CARGA VIVA PESO PROPIO 25 KG/M2 CARGA DE

MONTAJE30 KG/M2

PESO DE LA PLANCHA 15 KG/M2 40 KG/M2 ANCHO TRIBUTARIO 2 M 2 MCARGA DISTRIBUIDA 80 KG/M 60 KG/M

ANÁLISIS Y DISEÑO DEL TIJERAL

METRADO DE CARGAS

CARGA DE SISMO Z 0.4U 1.3C 2.5S 1.4ZUCS 1.82R 6PESO 4513.7CORTANTE TOTAL 1369.16

CARGA DE VIENTOV 80h 13.7Vh 85.74Cr= 1.4Cpe= 0.8 0.3 -0.7 -0.6 -0.6Cpi= -0.3 -0.3 -0.3 -0.3 -0.3

0.3 0.3 0.3 0.3 0.3pos-1 1.1 0.6 -0.4 -0.3 -0.3pos-2 0.5 0 -1 -0.9 -0.9CARGA DE VIENTO(KG/M2) 56.60



RESULTADOS DEL ANALISIS

Desplazamiento lateral del tijeral

COMBINACION DE CARGASCOMB1 1.2D+1.6L

COMB2 1.2D+0.8W

COMB3 1.2D+1.3W+0.5L

COMB4 1.2D+1.0 S+0.5L

COMB5 0.9D+1.3W

COMB6 0.9D+1.0 S



DESPLAZAMIENTO

COMBINACION ELASTICO (m) FACTOR (0.75R) INELASTICO (m)

COMB1 0.0002261 4.5 0.00COMB2 0.01851 4.5 0.08COMB3 0.03 4.5 0.14COMB4 0.11065 4.5 0.50COMB5 0.03036 4.5 0.14COMB6 0.11078 4.5 0.50

DISEÑO DE LOS ELEMENTOS DE LA ESTRUCTURA

Diseño de bridasBrida inferior (acero A36) Debido a que está sometido a esfuerzo por tracción se diseñara por la norma D (diseño de miembros por tensión).Limite de esbeltezlr ≤300

Como l= 169.1cm =66.575in66.575r

≤300 0.222 ≤rx asumimos un perfil 2L2x2x5/16

Propiedades del perfil A=2.32, t=0.3125, rx=0.598, ry=0.853, ybar=0.60966.5750.598

=111.329≤300 (Ok)

Limite por fluenciaTu= 21.65 kip



Pn= 2.32x36=83.52 kipTu≤0.9x Pn 21.65 ≤0.9x 83.52=75.168 kip (ok)

Limite por rotura del área efectiva

U=1-y ¿̄2

¿ =1-0.609

2 = 0.696

Bn=2-0.625=1.375An=1.375x0.3125x2=0.859Ae= 0.696x0.859=0.598Pn =58x0.598=34.684kip21.65kip ≤0.75x34.684=26.013 kip (ok)

Brida superior (acero A36)Miembro en compresión diseñaremos con la norma E (diseño de miembros por compresión)Limite de esbeltezKLr ≤200 donde k=1, lx=170cm=68in, ly=340cm=136in

1x 68r

≤200 0.34≤r Asumimos un perfil 2L2x2x3/8

Propiedades del perfilA=2.73, t=0.375, rx=0.591, ry=0.8651x 680.591

=115.059≤200 (ok)

1x 1360.865

=157.225≤200 (ok)

Diseñamos para un elemento no esbelto par que no nos genere pandeo localPandeo local

23/8

=5.333 0.45x√29000/36=12.772

5.333≤12.772 ok (no es esbelto y no hay pandeo local)Pandeo global en la secciónUtilizamos la norma E34.71X√29000/36 =133.681157.225 ≥133.681 (pandeo elástico)FCR=0.877Fe Fe =π2x29000/157.2252 =11.579FCR= 0.877x11.579=10.154Pn=10.154x2.73=27.722PU=21.49≤0.9X27.722=24.949 (OK)

Diseño de montanteCombinación critica: 1.2D+1.3W+0.5L (COMB3)Carga en comprensión PU:-1.62 kipsSección propuesta: L2X2X1/6Propiedades de sección:

Ag=0.484in2E=29000



Fy=36b=2t=0.125b/t=16L=29.53inrx=0.62K=1

APLICAMOS LA SECCIÓN E5 (usado para secciones ángulo)L/rx=47.62509525Análisis de elementos esbeltos: b/t= 16 < 20 (no aplica la sección E4)

I) condición L/rx<=80 OK ¡¡ kL/r=72+0.75*L/rx kL/r = 107.7188214

Por la sección E3 tenemos:Fe=24.666899094.71 x (E/Fy)^2 = 133.680683Condiciones(A) cuando kl/r <=4.71(E/Fy)^0.5 ok¡¡

Fcr =19.54398233Entonces: Pn= Fcr* Ag Pn= 9.459

Final mente tenemos: ф.Pn=0.9*9.459 ф. Pn = 8.513 > Pu=1.62 kips

Diseño de diagonal en compresiónCombinación critica: 1.2D+1.3W+0.5L (COMB3)Carga en comprensión PU:14.4 kipsSección propuesta: L3X3X1/4Propiedades de sección:Ag=1.44in2E=29000Fy=36b=3t=0.25b/t=12L=2.208mL=86.93inrx=0.926K=1

APLICAMOS LA SECCIÓN E5 (usado para secciones ángulo)L/rx=93.87595449Análisis de elementos esbeltos: b/t= 6.4 < 20 (no aplica la sección E4)

Sección a usar: L2X2X1/6



II) condición L/rx>80kL/r=32+1.25*L/rx kL/r= 149.3449431

Por la sección E3 tenemos:Fe=12.832660354.71 x (E/Fy)^2 = 133.680683Condiciones(B) cuando kL/r >4.71(E/Fy)^0.5 ok¡¡

Fcr =11.254Entonces: Pn= Fcr* Ag Pn= 16.206

Final mente tenemos: ф.Pn=0.9*16.206 ф. Pn = 14.58 > Pu=14.4kips

Diseño de diagonal en tracción Combinación critica: 1.2D+1.3W+0.5L COMB3)Carga en tracción PU: 7.64 kipsSección propuesta: L2X2X1/8Propiedades de sección:E=29000Fy=36Fu=58Ag=0.484 in2Ae=0.25 in2 (

Diseño por tracciónPn= Ag* Fy= 17.424 ф.Pn= 0.9*17.424 =15.6816kips > PU=7.64 kips ok¡¡¡Diseño por roturaPn= Ae* Fu= 14.5 ф.Pn= 0.75*14.5 =10.875 >7.64 kips ok¡¡¡

DISEÑO DE COLUMNASCON LOS RESULTADOS DEL SAP 2000 TENEMOS CARGA AXIAL CON LAS CARGAS CRITICAS = 4.69kipMOMENTO MAXIMO GENERADO EN LA BASE = 571.29kip-inACERO A-36 (FY=36 K.S.I Y FU=58 K.S.I)

PERFIL PROPUESTO: HSS 10X10X5/8PROPIEDADES DEL PERFIL:

A h b b/t h/t Ix Sx rx Zx Iy J21 10 10 14.2 14.2 304 60.8 3.8 73.2 304 498





Determinación de la compacidad del elemento:De la tabla B4.1b caso 17 tenemos:

λp= 1 .12∗√ EFy

λr=1.4∗√ EFy

Donde E = 29000 ksi y Fy=36 ksiTenemos:λp= 31.79 y λr= 39.74b/t<λp perfil compacto.

ESTADO DE FLUENCIA:Mu< Ф*Mn =ФMp = 0.9*Zx*FyMp= 0.9*73.2*36 = 2371.68 kip-in PANDEO DEL ALA LOCAL:Sección es compacta este estado no aplica.PANDEO DEL ALMA LOCAL:Sección compacta este estado no aplica.Por lo tanto el Ф*Mn = 2371.68 kip-inAdemás:Mu < Ф *Mn… OK!!!

Por compresión:K∗lxrx

= 1∗472.44

3.8= 124.33 < 200… OK!!!

K∗lxry

=1∗472.44

3.8= 124.33 <200… OK!!!

PANDEO POR FLEXION:

4.71 *√EFy

= 133.68

Como:124.33 < 133.68… pandeo inelástico

fcr=(0.658¿¿ FyFe

)∗Fy ¿

Además:

Fe = π 2∗E

( KlR

)2 =

π 2∗29000(124.33)2 = 18.52

Hallando el Fcr:Fcr= 15.95Pn = Fcr* Ag Donde:Ag = área bruta Pn= 15.95*21= 335.06 kips



Además:Pu <ФPn4.61 < 0.9*335.06 = 301.55 kips… OK!!!

FORMULA DE INTERACCION PARA AMBOS EFECTOS (COMPRESION + FLEXION)Pr = PuPc= ФPnMrx = MuMcx= ФMnSi PrPc

< 0.2

Entonces

PrPc

+ 89∗(MrxMcx

+ MryMcy

)≤1.0… (I)

Tenemos:4.61

301.55 =0.015 < 0.2 entonces aplicando I

0.015+89∗¿) = 0.229 < 1… OK!!!

El perfil propuesto cumple para la combinación de efectos de flexo compresión.Por lo tanto para la columna usaremos el perfil propuesto HSS 10x10x5/8…OK!!!

DISEÑO DE CIMENTACIONESCIMENTACIONESLas suposiciones que se hagan para los apoyos de la estructura deberán ser concordantes con las características propias del suelo de cimentación.El diseño de las cimentaciones deberá hacerse de manera compatible con la distribución de fuerzas obtenida del análisis estructural.CAPACIDAD PORTANTEEn todo estudio de mecánica de suelos deberán considerarse los efectos de los sismos para la determinación de la capacidad portante del suelo de cimentación, dimensionaremos la zapata tomando en cuenta solo la carga axial (carga por servicio).La capacidad portante establecida es de 2.5 kg/cm2.PERFIL DEL SUELOClasificación SUCS: GP (grava pobremente gradada)Parámetros Ф = 34°C=0Donde: Ф= ángulo de fricciónC= cohesión del suelo

Dimensionando la Zapata cuadradaPS=1.2PD+1.6PL = 4.84 ton



Esf. neto = Capacidad Portante –Df*P.E promP.E prom = (P.E CONCRETO +P.E SUELO)/2

Donde:P.E = peso especifico DF: Profundidad de la cimentación Df= 1.8 metros PS= CARGA DE SERVICIO PD = CARGA MUERTAPL= CARGA VIVA

TENEMOS:

DATOS Pu 4.84 ton

C.P 25 ton/m2

Df 1.8 mP.E concreto

2.4 ton/m3

P.E suelo 2 ton/m3P.E prom 2.2 ton/m3

RESULTADOS

Esfuerzo Neto 21.04

ton/m2

Pu /Esfuerzo neto = área 0.23 m2

B = ancho de la zapata 0.480

m

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