Estructuras de Acero Primera Entrega Modificado Para Segunda

7/26/2019 Estructuras de Acero Primera Entrega Modificado Para Segunda

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UNIVERSIDAD CENTROOCIDENTAL LISANDRO ALVARADO

DECANATO DE INGENIERA CIVIL

DEPARTAMENTO DE INGENIERA ESTRUCTURAL

ESTRUCTURAS DE ACERO

Integrantes

Lpez Nornerys CI: 17.974.535

Prez Antonio CI: 19.571.037

Grupo #13

Seccin: 81

Barquisimeto, Marzo de 2016


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DISEO Y CALCULO DE UNA ESTRUCTURA APORTICADA DE

4 NIVELES

CARACTERISTICAS:

1. Sistema de entrepiso Losacero2. Cobertura de techo Terraza de con creto3. Ubicacin geogrfica Mrid a (San tiag o de los

caballero s de Mrida, m un icip io Lib ertado r)

4. Estudio geotcnico (tipo de suelo) S15. Uso de la edificacin Hotel6. Altura de los niveles 3 metros cada nivel


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CARGAS GRAVITACIONALES

NORMA COVENIN 2002- 88 PARA LA DETERMINACION DE LASACCIONES MINIMAS

CAPITULO 4. Acc ion es Permanentes

Usaremos los pesos de los materiales y elementos constructivos a

emplear en la edificacin.

4.4) Pesos de la tabiquera 150 Kgf/m2sobre la losaTabla 4.3) Pesos unitarios probables de elementos constructivos:

Tipo de Losa de entrepiso: Losacero

La norma COVENIN 2002-88 no establece los valores del peso de la losacero,

por tanto se asume el peso de una losa nervada armada en una direccin.

Para un espesor de 25cm Carga de la Losa = 315 Kgf/m2Carga por tuberas20 Kgf/m2Recubrimiento de granito de 5cm de espesor

Carga po r uni dad de rea100 Kgf/m2Mortero de cemento de 2mm de espesor y Peso de 2150kg/m3

Carga po r uni dad de rea4.3 Kgf/m2Carga Permanente de la losa de entrepiso

CP = 315+150+20+100+4.3 = 589.3 Kgf/m2 CP = 590 Kgf/m2 Tipo de cobertura de techo: Terraza de co ncreto

Para la losacero se toma en cuenta como una losa nervada armada en una

direccin:

Para un espesor de 20cm Carga de la Losa de techo = 270 Kgf/m2


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Carga por tuberas20 Kgf/m2Recubrimiento de baldosa de gres sobre mortero de 3cm de espesor

Carga po r uni dad de rea80 Kgf/m2

Acabado inferior 52,5 Kgf/m2Carga Permanente de la cobertura de techo

CPT = 270+20+80+52.5 = 422.5 CPT = 423 Kgf/m2CAPITULO 5. Acc ion es var iab les

Se determinan mediante estudios estadsticos que permitan describirlas

probabilsticamente

5.2.4.1.- Azoteas o terrazas destinadas a un uso determinado.

Las cargas variables verticales sern las que corresponden al uso.

4.4) Peso de la tabiquera: Cuando en los edificios la posicin y el tipo de los

tabiques no estn definidos, se debe estimar un valor de carga para la

tabiquera; esta carga estimada no ser menor de 150 Kgf/m2sobre la losa.

Para terraza de conc retoCvt = 100 Kgf/m2 Para la losa de entrepiso: Tabla 5.1

Viviendas unifamiliares y multifamiliares, hoteles, clubes

reas pblicas (Pasillos, comedores, vestuarios, salas de estar)

300 Kgf/m2

Habitaciones, pasillo interno:

175 Kgf/m2

Carga Variable de la losa de entrepiso


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Figura C5.2.3.

REDUCCION DE CARGAS VARIABLES SEG N EL N MERO DE PISOS

CV = 300+175 CV = 475 Kgf/ m2

Cargas Variables por pis o:

Del artculo5.2.3 Reduccin de cargas variables segn el nmero de

pisos, las columnas que reciben cargas verticales transmitidas por tres o ms

pisos no destinados a depsitos o garajes, podrn calcularse considerando

cargas variables verticales reducidas. Al ser la estructura de 4 pisos, las

columnas presentan la siguiente carga variable segn el nivel donde se

ubiquen.

NIVEL REDUCCION CARGA VARIABLE

1 0.8 * [(475 * 3) + 100] 1220 Kgf/m2

2 0.9 * [(475 * 2) + 100] 945 Kgf/m

3 1 * (475 + 100) 575 Kgf/m

4 100 100 Kgf/m


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Ap licacin de las cargas sobre la estructu ra de 4 niveles

A continuacin se presentan las cargas sobre las estructuras,

como modelo se tom el prt ico 1:


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CARGAS ACCIDENTALES (SISMOS)

Se determinan mediante el uso de la NORMA VENEZOLANA COVENIN 1756:

20011 para edificaciones sismorresistentes.

CAPITULO 4. Zonificacin ssmica

Zonificacin ssmica:La tabla 4.2 hace referencia a la zona

ssmica a la cual pertenece el municipio libertador en el Estado

Mrida

Coeficiente de aceleracin horizontal: De la tabla 4.1

obtenemos

Coeficiente de aceleracin vertical: Se tomara como

CAPITULO 5. Formas espectrales tipificadas de los terrenos de fundacin

De la tabla 5.1 se selecciona el factor de correccin del coeficiente deaceleracin horizontal segn la forma espectral y material del tipo de suelo.

Material: Roca blanda o meteorizada y suelos muy duros o muy

densos

Factor de correccin


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CAPITULO 6. Clasificacin de edificaciones segn el uso, nivel de diseo,

tipo y regularidad estructural.

6.1) Clasificacin segn el uso de la edificacin

Edificios de apartamentos, oficinas u hoteles: GrupoB2

Factor de importancia:

6.2) Clasificacin segn el nivel de diseo

Nivel de diseo: ND3

6.3) Clasificacin segn el tipo de estructura

Tipo de sistema estructural resistente a sismos:

6.4) Factor de reduccin de respuesta (Tabla 6.4)

Factor de reduccin: Correspondiente a la tabla 6.4 tenemos


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CAPITULO 7. Coeficiente ssmico y espectros de diseo.

ESPECTRO SISMICO: Se utiliz el programa IP3, generando los

siguientes valores de acotamiento del espectro.

Mximo perodo en el intervalo donde los espectros

normalizados tienen un valor constante

Factor de magnificacin promedio

Exponente que define la rama descendente del espectro

Periodo caracterstico de variacin de respuesta dctil


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ESPECTRO


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CAPITULO 9. Mtodo de anlisis

Tabla 9.1.- Seleccin del mtodo de anlisis para edificios de estructura

regular

No excede 10 pisos Anli s is es tti co

9.3.- Mtodo esttico equivalente

9.3.1 Fuerza Cortante Basal

9.3.2 Perodo fundamental

9.3.2.2- El periodo fundamental T podr

tomarse igual al periodo estimado ,obtenido a partir de la siguiente expresin

Para edif icacion es t ipo I


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N3) CP = 600 y CV = 575

N1) CP = 600 y CV = 1220

N2) CP = 600 y CV = 945

N4) CP = 345 y CV = 100

Kg/m2

La A celeracin d e dis eo, segn el perio do fun damental es :

Ad = 0,09231

Segn el artcu lo 9.3.1 se toma el mayor de lo s s igu ientes v alores:

Peso t otal de la ed if icacin p or en cim a del niv el base (Ar tcu lo 7.1)

rea completa = 25.01m * 13.55m = 338.8855 m

2

rea hueca = 2 * (13.81m * 3.45m) + 2 * (2.5m * 4m) + (1.2m * 4m)

rea hueca = 120.089 m2

rea Neta = 338.8855120.089 rea Neta = 218.7965 m2


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Se determina el peso d e la edif icacin y niveles ( incluyend o p eso de lo sa,

v igas, columnas, techo, y 25% de la carga variable en los niveles

requeridos):

NIVEL PESO Wi (Kgf) PESO Wi (Ton)

4 98020.832 98.02

3 160541.932 160.54

2 180780.608 180.78

1 195822.868 195.82

W (peso total) 635166.24 635.17

Fuerza Cortante Basal

Segn el captulo 7 (ar tcu lo 7.1)El coeficiente ssmico definido como Vo/Wno ser menor que (*Ao)/R.


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9.3.3 Distribucin vertical de las fuerzas de diseo debido a los

efectos traslacionales

Clculo de la fuerza lateral concentrada en el tope del edifico, segn la

ecuacin:

Debe cumplirse que:


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Fuerzas laterales de la estructura

FUERZAS CORTANTES EN LA ESTRUCTURA PRINCIPAL

Nivel Entrep iso hi (m) Wi(Ton) Wi*hi Ft(Ton ) Fi(Ton ) Vi(Ton)

4 12 98.02 1176.24 3.09 13.77

4 - 16.86

3 9 160.54 1444.86 - 16.92

3 - 33.78

2 6 180.78 1084.68 - 12.70

2 - 46.48

1 3 195.82 587.46 - 6.88

1 - 53.36

635.17 4293.24

PORTICO B


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CARGAS LATERALES (VIENTOS)

Se realiza tomando en cuenta la Norma Venezolana COVENIN 2003-

89: Acciones del viento sobre las construcciones.

CAPITULO 4. Clasificacin de las construcciones segn el uso y las

caractersticas de respuesta ante la accin del viento

4.1) Clasificacin segn su uso

Edificios destinados a viviendas, oficinas, comercios y

actividades similares: Grupo B

4.1.2.- Factor de importancia Elica:

4.2) Clasificacin segn las caractersticas de respuesta


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CAPITULO 5. Parmetros que dependen de la zonificacin elica

5.1) Seleccin de la velocidad bsica (V)

Se selecciona de acuerdo con la regin utilizando la Tabla 5.1, con las

excepciones indicadas en las secciones 5.1.1 y 5.1.2. En ningn caso la

velocidad puede ser menor de 70 km/h.

Regiones con condiciones especiales de viento

5.2) Tipos de exposicin:

5.3) Seleccin del tipo de exposicin:

Tabla 5.3.2) Tipos de exposicin para los componentes y cerramientos


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CAPITULO 6. Determinacin de las acciones por efectos del viento

6.1) Mtodos de anlisis:

Se determinar utilizando el procedimiento N 1 Procedimiento analtico

de acuerdo al artculo 6.2.

6.2) Procedimientos analticos

6.2.2) Acciones:Se determinaran mediante la expresin general

Segn la tabla 6.2.2 las acciones de servicio en sistemas resistentes por

efecto del viento se determina mediante la expresin general:

Barlovento

Sotavento


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6.2.3) Presin dinmica

Para Fachadas a barlovento: varan en funcin de la altura z sobre el terreno,

segn la siguiente expresin:

Como z>4,5

Para Fachadas a sotavento: es constante para una altura h sobre el terreno,

segn la siguiente expresin:

Como h>4,5


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6.2.4) Factores de respuesta ante rfagas

6.2.4.1) Sistemas resistentes al viento: Para la construccin

clasificada como Tipo I, el factor de respuesta ante rfagas tiene un

valor nico para fachadas a barlovento y sotavento, el cual se

calculara mediante la siguiente frmula:

Factor de exposicin ->

DE LA TABLA 6.2.4.1 se determin a el valor del co ef ic iente de arrastre (k)

sobre u na sup er fic ie

Por lo tanto,

6.2.5) Coeficiente de empuje y succin: los coeficientes de

empuje y de succin dependen principalmente de la forma

geomtrica de la construccin, siendo positivo cuando este se trate

de empuje y negativo en caso de succin.


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De acuerdo a la tabla 6.2.5 buscamos el coeficiente de empuje y succin para

los techos (Cp:)

VIENTOS EN PARALELO RESPECTO A LA ESTRUCTURA

Tabla 6.2.2. (a) (Acciones en sistemas resistentes al viento)

Segn la norma, la accin mnima del viento nunca debe ser menor de

30 Kgf/m2, entonces se tiene que:


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VIENTOS TRANSVERSALES RESPECTO A LA ESTRUCTURA

Para techo s

Nota: Segn la tabla adjunta, los valores Pz para fachadas a barlovento, Ph

para fachadas a sotavento y laterales, as como tambin los valores de Ph para

los techos a barlovento y sotavento son menores que 30 kgf/m2, por lo tanto

segn el artculo 6.2.2.1 deben modif icarse estas accion es a 30kgf /m2.


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COMB INACIONES DE CARGAS

1.4CP

1.2CP+1.6CV + 0.5CVt

1.2CP+ 1.6CVt + 0.5CV

1.2CP + 1.3W + 0.5CV + 0.5CVt

0.9CP 1.3W

1.2CP + CV S0.9CP S

CLCULO DE CARGAS Y ESFUERZOS SOBRE NODOS, CORREAS,

VIGAS Y COLUMNAS DE LA ESTRUCTURA.Esto implica el clculo de la

edificacin.

Para esta segunda entrega se procedi a modelar la estructura en un

programa de anlisis estructural:

Au todesk Robo t Structu ral An alysis Professional 2015

Fueron introducidas las combinaciones de cargas descritas

anteriormente y se calcul la estructura.

Pre dimensionamiento:

Para las columnas de la estructura se utiliz un perfil HEB200con acero

A36, las vigas son de un perfilIPE200y las correas perfil IPE120.

Acero Estructural A36:

Esfuerzo de Fluencia (Fy): 2530 kg/cm2

Mdulo de Elasticidad (E): 2.100.000 kg/cm2

Peso Unitario (): 7850 Kg/m3


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El Sistema de entrepiso es de losacero y se colocaron las correas sobre

la luz ms larga en la direccin ms corta, tal cual se construye una losa

nervada en una direccin, ya que sirven para soportar y transmitir los esfuerzos

a las vigas, tomando en cuenta que su separacin no puede ser mayor a 1.2

metros. En la base de la edificacin se colocaron empotramientos, los modos

por nivel son 12.

VISTA DE LA ESTRUCTURA MODELADA EN 3D


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Las losas fueron rigidizadas ya que en planta el rea de vacos es menor

al 40% siendo de diafragma rgido.

Se colocaron las cargas sobre la estructura: las cargas permanentes,variables y variable de techo; como tambin las cargas de viento y espectro

ssmico. Todo esto siguiendo las Normas utilizadas segn sea el caso

CARGAS PERMANENTES


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CARGAS VARIAB LES

CARGA VARIAB LE DE TECHO


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CARGAS DE VIENTO

BARLOVENTO EN DIRECCION X

Prt ico 2

BARLOVENTO Y SOTAVENTO EN DIRECCION X


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TODAS LAS CARGAS DE VIENTO

CASOS DE CARGA EN TABLA


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El espectro de diseo obtenido por medio del software IP3 fue el que se

introdujo en el programa estructural para el modelado del sismo.

Al programa se le definieron previamente las normas que se consideraran para

este proyecto, una vez establecidas todas las cargas y los parmetroscorrespondientes y se procede a analizar la estructura y obtener los resultados.

CORRIDA DEL PROGRAMA ROBOT STRUCTURAL 2015

Se anexa solo una pequea parte de la tabla: PORTICO 2

Deformacin por carga de viento


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Deformacin espectral en Direccin x

Deformacin espectral en Direccin y


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Conclusiones

En el primer predimensionado se obtuvieron las cargas y los esfuerzos en los

nodos, dando como resultado que todos los perfiles tanto en las vigas, correas

y columnas cumplen, aunque para asegurarse si esta o no sobre diseada sedeben evaluar los momentos actuantes en la estrcutura, la cual se analizaran

en la proxima entrega

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