INFORME DE INGENIERIA OOCC-CAL-0001 Rev. C DISEO DE INGENIERA BSICA DE UN EDIFICIO DE ACERO DICIEMBRE 2009 INGENIERA CIVIL EN OBRAS CIVILES DISEO DE ESTRUCTURAS DE ACEROS II UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE ESTADO DE REVISIONES DOCUMENTO NOOCC-CAL-0001 TITULODISEO DE INGENIERA BSICA DE UN EDIFICIO DE ACERO REVISIONOOCCPROFESOR REVDESCRIPCIONPORPORPORPORREVISOAPROBOAPROBO A REVISION INTERNA Y COMENTARIOS NOMBRE ABSSGPAMPRMCDAL FIRMA FECHA OCT 2009 OCT 2009 OCT 2009 OCT 2009OCT 2009 B REVISIN ENTREGA 1 FORMAL NOMBRE ABSSGPAMPRMCDAL FIRMA FECHA OCT 2009 OCT 2009 OCT 2009 OCT 2009OCT 2009 C REVISIN ENTREGA 2 FORMAL NOMBRE ABSSGPAMPRMCDAL FIRMA FECHA DIC 2009 DIC 2009 DIC 2009 DIC 2009DIC 2009 0 REVISION FINAL ENTREGA FORMAL NOMBRE FIRMA FECHA PROYECTO DISEO DE INGENIERA BSICA DE UN EDIFICIO DE ACERO CONTENIDO 1. INTRODUCCIN4 2. OBJETIVOS4 3. ALCANCES DEL INFORME 4 4. ANTECEDENTES 5 5. PLANO DE ARQUITECTURA DEL EDIFICIO5 6. CDIGOS Y NORMAS DE DISEO6 7. MATERIALES 6 8. ESTADOS DE CARGA 7 9. COMBINACIONES DE CARGA9 10. CRITERIOS DE DISEO9 11. CROQUIS DEL MODELO ESTRUCTURAL 11 12. CONSIDERACIONES PARA EL DISEO DE VIGAS13 13. PRE-DISEO DE VIGAS14 14. MODELO ESTRUCTURAL 29 14.1.Estructuracin del edificio 14.2.Diagramas de descargar de solicitaciones 14.3.Propiedades de la seccin de la viga seleccionada 14.4.Determinacin de la masa ssmica 15. Diseo Ssmico 15.1 Cargas Ssmica 15.2 Verificacin Estructural PREPARADO POR REVISADO POR Andrea Balboa S.Estudiante Ing. Civil en OOCC Sergio Gmez P. Estudiante Ing. Civil en OOCC ngelo Matus P.Estudiante Ing. Civil en OOCC Rafael Merino C. Estudiante Ing. Civil en OOCC Daniel Alvarado L. Profesor Ingeniera Civil, OOCC Por GRUPO 0001 INFORME DE INGENIERA OOCC-CAL- 001 DISEO DE INGENIERIA BASICA DE UN EDIFICIO DE ACERO Por GRUPO N0001REV. C 1.INTRODUCCION Laindustriainmobiliariahadecididocambiareldiseoclsicodeedificiosdehormign armado a un edificio de acero. Peroantesdedecidirsiharlainversinfinal,necesitancuantificarcuantoeselcosto aproximadodeconstruireledificioconunaestructuradeaceroversushacerlomedianteun edificio de hormign. Sehanelegidodosempresaspararealizareldiseodeledificio,sincontactoentreunay otra, para que no se influencien los resultados. AUd.lehatocadorealizareldiseoatravsdeunaestructuradeacero,calculada medianteelmtodoLRDF,solicitndoleunasolucinaniveldeIngenieraBsicaqueles permita cubicar con un nivel adecuado el costo de las instalaciones. Ademsdebercumplirconunrequerimientoadicional,enquelosdepartamentosdeben estardiseadosparaquesemitiguenalmximolasvibracionesderivadasdeltrnsitode personas u otros efectos. Este edificio contar con 5 pisos yno constar deascensores, (ver planos adjuntos). A su vez el sistema de piso se realizar con losas colaborantes para todas las losas (incluida la de techumbre). En la azotea del edificio se deben colocar 2 estanques de agua separados uno del otro, de 20m3 cada uno, para lo cual se le solicita disear el sistema estructural que lo soporte. Contardequsetrataelproyecto,indicandolazonaenlacualestemplazadayeltipode estructura(edificio industrial, edificio habitacional, galpn). Cuidando la redaccin y ortografa. 2.OBJETIVOS EnbasealproyectoDiseodeIngenieraBsicadeunedificiodeacerosebuscar construirelmodeloestructural,realizarelanlisisdecargasyeldiseosegnelcdigode diseodeestructurasdeacerosolicitado,queenelcasodelproyectoDiseodeIngeniera Bsica de un edificio de acero ser LRFD ( Load and Resistance Factor Design). 3.ALCANCE DEL INFORME En esta primera entrega se presenta: a)Pre diseo de viga mas solicitada. b)Verificacin de vigas ante vibracin y deformaciones. c)Eleccin paneles de aislacin acstica. INFORME DE INGENIERA OOCC-CAL- 001 DISEO DE INGENIERIA BASICA DE UN EDIFICIO DE ACERO ________________________________________________________________ PorGRUPO N0001-5-REV. C 4. ANTECEDENTES Los antecedentes entregados hasta el momento son los siguientes: a)Planos de arquitectura del edificio. b)Documento: Ingeniera Bsica edificio de acero. c)Catlogo Instadeck; Placas colaborantes. 5. PLANOS DE ARQUITECTURA DEL EDIFICIO INFORME DE INGENIERA OOCC-CAL- 001 DISEO DE INGENIERIA BASICA DE UN EDIFICIO DE ACERO ________________________________________________________________ PorGRUPO N0001-6-REV. C 6. CDIGOS Y NORMAS DE DISEO i.Jack Mc Cormac,Diseo de Estructuras de Acero- Mtodo LRFD. ii.AISC-LRFD-ASD 2005, "Specification for Structural Steel Buildings ". iii.AISC Design Guide 11 - Floor Vibrations Due To Human Activity. iv.Ordenanza General de Urbanismo y Construcciones. v.Listado oficial de soluciones constructivas para aislamiento acstica del Ministerio de Vivienda y Urbanismo (2009). vi.ICHA, "Manual de Diseo para Estructuras de Acero", 2001. vii.NCh 432.Of71, "Clculo de la Accin del Viento sobre las construcciones". viii.NCh 433.Of96, "Diseo Ssmico de Edificios". ix.NCh1573.Of86 Diseo Estructural deEdificios- Cargas permanentes Y Sobrecargas de Uso. x.Apuntes de clase. 7. MATERIALES -Vigas y pilares:A270 ES -Hormign de losas:H25 -Placa Colaborante Instadeck: Espesor 8 mm. INFORME DE INGENIERA OOCC-CAL- 001 DISEO DE INGENIERIA BASICA DE UN EDIFICIO DE ACERO ________________________________________________________________ PorGRUPO N0001-7-REV. C 8.ESTADOS DE CARGA a)Carga de Viento (NCh. 432 of 71) Para el clculo de la sobrecarga no se cuenta con estadsticas previas, por lo que se utiliz los valores indicados en la Tabla 1. Nuestro edificio consta de 4 pisos, con una altura total 12m y con una altura de entre piso de 3m. Interpolando obtenemos la siguiente presin bsica de viento: q = 71kgf/m2 La azotea del edificio es totalmente plana, por lo cual el ngulo de inclinacin del techo es 0. Con respecto a lo anterior tenemos las siguientes cargas de viento: INFORME DE INGENIERA OOCC-CAL- 001 DISEO DE INGENIERIA BASICA DE UN EDIFICIO DE ACERO ________________________________________________________________ PorGRUPO N0001-8-REV. C Cargas Transversales: Izquierda q1=0.8q q1=56,8kgf/m2 Derecha q2= - 0.4qq2= - 28.4kgf/m2 Cargas Verticales: q3= - 28.4kgf/m2 Cargas Longitudinales q4 = -28,4kgf/m2 b)Sobrecarga de Nieve (NCh. 431 of 77) La sobrecarga de nieve se calcular mediante la expresin: n = Kno Donde:n : sobrecarga de nieve no: sobrecarga bsica de nieve K : coeficiente de inclinacin del techo Como = 0, con respecto a la horizontal, el valor de K se reduce a 1. K = 1 Por lo tanto, el valor de la sobrecarga de nieve es: n = 25 kgf/m2 c)Sobrecarga de uso (NCh. 1537 of 86) -Sobrecarga de piso (pg. 14) -Sobrecarga de techo (pg. 16) Se realizar un pre diseo de viga secundaria y primaria de piso y techo d)Peso Propio ParaelclculodelPesoPropioseprocediautilizarelcatalogoInstadeckde Instapanel,elcualespecificaelPpdelaplacacolaborantemselPpdelvolumende hormign a utilizar. El procedimiento se detalla en la pgina 17. INFORME DE INGENIERA OOCC-CAL- 001 DISEO DE INGENIERIA BASICA DE UN EDIFICIO DE ACERO ________________________________________________________________ PorGRUPO N0001-9-REV. C Adems se disearn los dos estanques que se encuentran en el techo del edificio. El desarrollo de este procedimiento se encuentra en la pgina 21. INFORME DE INGENIERA OOCC-CAL- 001 DISEO DE INGENIERIA BASICA DE UN EDIFICIO DE ACERO ________________________________________________________________ PorGRUPO N0001-10-REV. C 9)COMBINACIONES DE CARGA MATRIZ DE CARGA PARA EL CLCULO DE LAS COMBINACIONES DE CARGA LRFD COMBINACIONPPSCVSXTXXSYTYY 11.4 21.21.6 31.21.6.8 41.2111 51.21-1-1 61.2111 71.21-1-1 Siendo:PP : Peso propio. SC : Sobrecarga de uso. V : Carga de viento. SX : Sismo en la direccin X SY : Sismo en la direccin Y TXX: torsin en debido a sismo en X. TYY: torsin en debido a sismo en Y. CC1: Combinacin de carga 1. CC2: Combinacin de carga 2. CC3: Combinacin de carga 3 CC4: Combinacin de carga 4. CC5: Combinacin de carga 5. CC6: Combinacin de carga 6. CC7: Combinacin de carga 7. 10)CRITERIOS DE DISEO a)Deformaciones DeacuerdoconloscriteriosentregadosporlanormaAISC,seespecificaquelas deformacionesdemiembrosysistemasestructurasbajocombinacionesdecargas apropiadas no deben afectar las condiciones se servicio de la estructura. Para ste caso, se recomienda que la deformacin mxima para miembros horizontales se limite a L/360, delaluz,parapisos.Encambio,paratechosserecomienda queladeformacin mxima para miembros horizontales se limite a L/240.Lascombinacionesdecargaparaverificardeformacionesestticaspuedenser desarrolladas utilizando anlisis de confianza de primer orden (Galambos y Ellingwood, 1986). Las pautas actuales de deformacin esttica para sistemas de piso y de techo son adecuadasparalimitardaosuperficialenlamayoradelasedificaciones.Unacarga INFORME DE INGENIERA OOCC-CAL- 001 DISEO DE INGENIERIA BASICA DE UN EDIFICIO DE ACERO ________________________________________________________________ PorGRUPO N0001-11-REV. C combinadaconunaprobabilidadanualdeexcedenciade5porcientoesadecuadaenla mayoradeloscasos.Paralosestadoslmitedeservicioqueincluyendeformaciones visualmente objetables, agrietamiento reparable u otros daos a terminaciones interiores, y otros efectos de corto plazo, las combinaciones de carga sugeridas son: D + L D + 0.5S Elcumplimientoyverificacindestecriteriodeserviciabidadsedesarrollaenlapgina 18. b)Deformaciones ssmicas Eldesplazamientorelativomximoentredospisosconsecutivos,medidoenelcentrode masasencadaunadelasdireccionesdeanlisis,nodebesermayorquelaalturade entrepiso multiplicada por 0,002. Eldesplazamientorelativomximoentredospisosconsecutivos,medidoencualquier punto de la planta en cada una de las direcciones de anlisis, no debe exceder en ms de 0,001 h al desplazamiento relativo correspondiente medido en el centro de masas, en que h es la altura de entrepiso. En pisos sin diafragma rgido, el valor mximo del desplazamiento transversal de entrepiso delascadenas,producidoporsolicitacionesqueactanperpendicularmentealplanodel murosobreelqueseubicalacadena,debeserigualomenorquelaalturadeentrepiso multiplicada por 0,002. El cumplimiento y verificacin de ste criterio de diseo se desarrolla en la pgina 18. c)Aislacin Acstica DeacuerdoalaModificacindelaOrdenanzadeUrbanismoyConstruccin:Norma AcsticayOtras,seespecificaenelArt.4.1.6,quetodaslasunidadesdevivienda,que conformenedificioscolectivos,oqueconstituyanedificacionescontinuas,pareadaso contiguas a recintos de uso no habitacional cuando el uso sea mixto, debern cumplir entre unidades con las exigencias acsticas que se sealan a continuacin: 1. Cada elemento horizontal o inclinado que separe unidades independientes de vivienda oconrecintosdeusonohabitacionaldebertenerunndicedereduccinacstica mnima de 45 dB(A) y presentar un nivel de presin acstica de impacto normalizado mximode75dB.Estosparmetrosdebernserverificadossegnlascondiciones expuestas en el punto 4. 2. Loselementosverticalesqueseparenunidadesindependientesdeviviendaocon recintos de uso no habitacional, debern tener un ndice de reduccin acstica mnima de 45 dB(A), verificados segn las condiciones del punto 4.3. Lasunionesyencuentrosentreelementosdedistintamaterialidad,queconformanun elementoseparadorentreunidadesindependientes,deberndisearsedando cumplimiento a las disposiciones sealadas en los puntos 1 y 2. INFORME DE INGENIERA OOCC-CAL- 001 DISEO DE INGENIERIA BASICA DE UN EDIFICIO DE ACERO ________________________________________________________________ PorGRUPO N0001-12-REV. C 4. Paraefectosdedemostrarelcumplimientodelascondicionesestablecidasenlos puntos 1 y 2 se optar por la siguiente alternativa: I.La solucin constructiva especificada para los elementos horizontales, verticales o inclinados deber corresponder a alguna de las soluciones inscritas en el Listado OficialdeSolucionesConstructivasparaAislamientoAcsticodelMinisteriode Vivienda y Urbanismo. En este listado se resumen todas aquellas soluciones que cumplen con lo expuesto en los puntos anteriores. DeacuerdoallistadoproporcionadoporlaOGUC,sedebeutilizarelsiguienteelemento constructivoparalosparamentosverticalesqueseencuentrenenelpermetroy/oson elementos divisores entre habitaciones. INFORME DE INGENIERA OOCC-CAL- 001 DISEO DE INGENIERIA BASICA DE UN EDIFICIO DE ACERO ________________________________________________________________ PorGRUPO N0001-13-REV. C Seutilizarparalostabiquesqueseencuentranalinteriordelashabitaciones(menos importantes estructuralmente) el siguiente elemento: El procedimiento para el clculo del peso propio del muro y tabiques se detalla en la pgina d)Limitaciones de las Vibraciones de piso debidos a caminatas Sedebeconsiderarelefectodevibracinenlacomodidaddelosocupantesyel funcionamientodelaestructura.Lasfuentesdevibracinquedebenserconsideradas incluyencargaspeatonales,vibracindemaquinariasyotrasfuentesidentificadasparala estructura.Enestecasosedeberverificarlacondicindediseodebidoacaminadas normales sobre piso, la cual presenta la siguiente condicin de diseo: INFORME DE INGENIERA OOCC-CAL- 001 DISEO DE INGENIERIA BASICA DE UN EDIFICIO DE ACERO ________________________________________________________________ PorGRUPO N0001-14-REV. C gaWe Pgaofapcs=' |35 . 0 El desarrollo para la verificacin de las vibraciones de piso debido a caminatas se desarrolla en la pgina 26. 11)CROQUIS DE MODELO ESTRUCTURAL INFORME DE INGENIERA OOCC-CAL- 001 DISEO DE INGENIERIA BASICA DE UN EDIFICIO DE ACERO ________________________________________________________________ PorGRUPO N0001-15-REV. C 12)CONSIDERACIONES PARA EL DISEO DE VIGAS -Vigas Secundarias, de PISO Lavigasecundariadediseoposeeunaluzde5m,lacualeslaluzmximaentre todaslasvigassecundarias.Estasvigasseencuentranenlasuperficielimitadapor los EJES 1-3 y EJES G-D. La zona achurada representa el rea tributaria que recibe la viga. Nota: en verde se encuentran las vigas secundarias que descansan sobre la viga principal. La modelacin de esta viga queda representa de la siguiente forma: INFORME DE INGENIERA OOCC-CAL- 001 DISEO DE INGENIERIA BASICA DE UN EDIFICIO DE ACERO ________________________________________________________________ PorGRUPO N0001-16-REV. C -Vigas Primarias, de PISO La viga primaria de diseo posee una luz de 5,5m, la cual es la luz mxima entre todas lasvigassecundarias. Estavigaseencuentra enelEJEFentrelosEJES1y3.La zona achurada representa el rea tributaria que recibe la viga. -Vigas Secundarias, de TECHO Lavigasecundariadediseoposeeunaluzde4m,lacualeslaluzmximaentre todaslasvigassecundarias.Estasvigasseencuentranenlasuperficielimitadapor los EJES 3-4 y EJES F-D. La zona achurada representa el rea tributaria que recibe la viga. Nota: la zona pintada representa el estanque. INFORME DE INGENIERA OOCC-CAL- 001 DISEO DE INGENIERIA BASICA DE UN EDIFICIO DE ACERO ________________________________________________________________ PorGRUPO N0001-17-REV. C La modelacin de esta viga queda representa de la siguiente forma: Vigas Primarias, de TECHO La viga primaria de diseo posee una luz de 5m, la cual es la luz mxima entre todas las vigassecundarias.EstavigaseencuentraenelEJE3entrelosEJESFyD.Lazona achurada representa el rea tributaria que recibe la viga. La modelacin de esta viga queda representa de la siguiente forma: Caractersticas de la Placa MetlicaDeacuerdoalcatlogoInstadeck,seespecificaunespesordeplacametlica,deacero galvanizado,de0.8mmconunpesode8kg/m2.Laalturadenervio,delaplaca,esde 6.35 cm y es independiente de la sobrecarga a utilizar Losa Colaborante Elespesordelalosacolaboranteypesopropiodeloselementosdeloselementosse especificaenpginaylasobrecargaparaladeterminacindelosvaloresanterioresse desarrolla en pgina. INFORME DE INGENIERA OOCC-CAL- 001 DISEO DE INGENIERIA BASICA DE UN EDIFICIO DE ACERO ________________________________________________________________ PorGRUPO N0001-18-REV. C 13) Pre diseo de la vigas a) Sobrecarga de uso (NCh. 1537 of 86) En Colaboracin con el Hormign -Losa Piso, para viga SECUNDARIA: Tipo de Edificio : vivienda Descripcin de uso : reas de uso general Esto implica que la sobrecarga de uso uniformemente distribuida para el PISO es: qk = 200kgf/m2 rea Tributaria Atrib =13,75 m2

Como el Atrib es menor a 15m2, esto implica que el coeficiente de reduccin por rea tributaria (Ca) es igual a 1 Por lo tanto, la sobrecarga de uso reducida para losa es: qk,red = CaqK = 200 kgf/m2 La sobrecarga por tabiquera NO debe ser considerada debido a que sta se encuentra fija; los 100kgf/m2 se consideran siempre y cuando la tabiquera sea mvil. De acuerdo a lo anterior, tenemos una sobrecarga de 200kgf/m2 y una distancia entre apoyos de 1,3 metros, utilizaremos un espesor de losa colaborante 5 cm.En la figura se muestra la Sobrecarga resistente de la placa metlica. INFORME DE INGENIERA OOCC-CAL- 001 DISEO DE INGENIERIA BASICA DE UN EDIFICIO DE ACERO ________________________________________________________________ PorGRUPO N0001-19-REV. C -Losa Techo, para viga SECUNDARIA: La sobrecarga mnima de techo es: qk =100 kgf/m2

El coeficiente de reduccin por pendiente de techo es: C = 1 2.33 tan () El ngulo de inclinacin del techo es 0, por lo tanto el coeficiente de reduccin por pendiente de techo es: C = 1 rea tributaria: Atrib =5 m2 Como Atrib es menor a 20m2, esto implica que el coeficiente de reduccin por rea tributaria (Ca) es igual a 1. Por lo tanto, la sobrecarga de uso reducida para losa es: qk,red = CCaqk qk,red =100 kgf/m2 De tal manera de homologar los clculos, para el techo se utilizarn las mismas caractersticas de placa y losa. Conocidas las caractersticas de de la placa y la losa, podemos definir el peso propio de stos el cual es: 212 kg/m2. En la figura se muestra la tabla de la cual fue obtenido dicho valor. INFORME DE INGENIERA OOCC-CAL- 001 DISEO DE INGENIERIA BASICA DE UN EDIFICIO DE ACERO ________________________________________________________________ PorGRUPO N0001-20-REV. C Sin Colaboracin del Hormign Seconsideraunasobrecargadeuso,pormontajedelaslosascolaborantesyvertidodel hormign de 100kgf/m2

b)Peso Propio (NCh. 1537 of 86) Se ha considerado el peso propio de los paramentos verticales: -Peso Propio Muro: 2500kg/m3 Como todos los muros desencantan, segn plano de arquitectura sobre las vigas principales, solo debemos calcular su peso por metro lineal. Altura de entre piso: 3 m Espesor estimado de muro: 0,15 m Por lo tanto, el peso por metro lineal es: 1125 kg/m -Peso Propio Tabiques: 180kg/m2 (estimado de acuerdo al tipo de tabique. -Peso Propio de vigas y losas: Estos elementos fueron ingresados directamente al software (ETABS), su peso propio es considerado automticamente. c)VIGAS DE PISO, PREDISEO POR CRITERIOS DE SERVICIABILIDAD Y RESISTENCIA Viga Secundaria Considerando la siguiente modelacin tendremos: Paradisearlavigasecundaria,nosbasaremosenelcriteriodedeflexinmxima,para vigas.Paraeldiseoatravsdeestecriteriodeserviciabilidad,seasumequenoexiste INFORME DE INGENIERA OOCC-CAL- 001 DISEO DE INGENIERIA BASICA DE UN EDIFICIO DE ACERO ________________________________________________________________ PorGRUPO N0001-21-REV. C colaboracin de la losa colaborante de hormign y adems las cargas aplicadas no deben ser mayoradas. Criterio de deflexin:

Aplicaremos este criterio, utilizando nuestros datos iniciales: DATOS INICIALESDESCRIPCIN f'c(Kg/cm2)200RESISTENCIA DEL HORMIGN q (Kg/cm)4,29CARGA DISTRIBUIDA PRODUCIDA POR EL PESO DE LA LOSA Y SOBRECARGA DE CONSTRUCCIN (100 KG/M2) L (cm)500LARGO DE LA VIGA A DISEAR E(Kg/cm2)2100000MDULO DE ELASTICIDAD DEL ACERO Fy (Kg/cm2)2700TENSIN DE FLUENCIA DEL ACERO Utilizando los datos mostrados anteriormente el criterio de deflexiones obtenemos la inercia: Con este dato elegimos un perfil de la tabla 2-1-1 del manual ICHA: SELECCIN DE PERFILH200x100x15,3DESCRIPCIN I mm12400000INERCIA DEL PERFIL Area cm219,5REA DEL PERFIL tf cm0,5ESPESOR DEL ALA Bf cm10ANCHO DEL ALA tw cm0,5ESPESOR DEL ALMA h cm19ALTURA DEL ALMA q' kg/cm0,153PESO DEL PERFIL Con estos datos obtenemos nuestro momento mximo, Ma y verificamos que sea menorque el momento nominalMn de la viga.

({

}

) I(cm ) = 1196,987 bftfyx xysd htwINFORME DE INGENIERA OOCC-CAL- 001 DISEO DE INGENIERIA BASICA DE UN EDIFICIO DE ACERO ________________________________________________________________ PorGRUPO N0001-22-REV. C Verificacin: VERIFICACIN EN CONSTRUCCIN ( SIN COLABORACIN) Qa (kg)4,443 Ma (kg*cm)138843,75 Mn (kg*cm)385087,5 Verificacin LRFDCUMPLE Nota: Qa, es la carga total sin mayorar sobre la viga sin colaboracin (q + q). Luego verificamos que la viga resista las cargas de diseo, contando con la colaboracin de la losa:

(

) Datos losa colaborante ancho colaborante (cm)125 espesor losa (cm)5 distancia losa viga (cm)6,35 2) verificacion con colaboraciondescripcin DL (kg/cm)5,278cargas de peso propio de la viga y la losa LL(kg/cm)0,02sobrecargas de uso Qu (kg/cm)6,3656Combinacion de cargas mayoradas Ma(kg*cm)198925Momento solicitante Partiendo desde el supuesto que el eje neutro plstico de la viga con colaboracin est en la losa, se debe cumplir que:

Si esto se verifica, se calcula el Mu y el Mn y se hace la verificacin por el mtodo de diseo LRFD:

INFORME DE INGENIERA OOCC-CAL- 001 DISEO DE INGENIERIA BASICA DE UN EDIFICIO DE ACERO ________________________________________________________________ PorGRUPO N0001-23-REV. C Suponiendo eje neutro en la losadescripcin a =2,477647059ancho colaborante sobre el eje neutro verificacioncumpleC=T52650fuerza resultante sobre y bajo el eje neutro Mn=1492627,5Momento nominal verificacion LRFDcumplereacciones (kg)1591,4reacciones en los apoyos Luegodeverificarqueelperfilqueelegimoscumpleconlasverificacionesdediseo, podemosdecir quelavigasecundariaelegidacumpleypuedeserutilizadaenelmodelo estructural. Viga Primaria Cada viga secundaria que llega a la viga primaria se modela como una carga puntual.Nuestro modelo nos queda as: Donde: q1: suma de reacciones de 2 vigas secundarias q: peso propio de un muro por metro lineal Por lo tanto: INFORME DE INGENIERA OOCC-CAL- 001 DISEO DE INGENIERIA BASICA DE UN EDIFICIO DE ACERO ________________________________________________________________ PorGRUPO N0001-24-REV. C

q = 1125 kg/m2 Para encontrar el momento mximo en la viga se procedi a realizar un anlisis estructural en el software ETABS, el cual nos entreg el siguiente diagrama.

Comonuestrosmomentosenlavigaprimariasonmenoresqueenlavigasecundaria elegiremos una viga de inercia similar y mayor altura para facilitar el ensamble de las vigas, y luego con el perfil elegido verificaremos que resista los momentos solicitantes. 2) seleccin de perfilH250x100x18,8descripcin I mm23500000inercia del perfil Area cm223,9rea del perfil tf cm0,6espesor del ala B cm10ancho del ala tw cm0,5espesor del alma h cm23,8altura del alma q' kg/cm0,188peso del perfil Parahacerlaverificacindemomentos,tomamoscomo supuestoqueelejeneutroplsticodelavigaseencuentra en el alma del perfil. bftfyx xysd htwINFORME DE INGENIERA OOCC-CAL- 001 DISEO DE INGENIERIA BASICA DE UN EDIFICIO DE ACERO ________________________________________________________________ PorGRUPO N0001-25-REV. C Comopodemosobservardelgrficodemomentoslavigatienemomentosnegativosy para absorber estos momentos colocaremos 612 en la losa.

IgualandoCyT,despejamosYp,ystedebeser menor quelaalturadelalmapara que nuestro supuesto se cumpla. (

)

Luego hacemos la ltima verificacin: C=T64530fuerza resultante sobre y bajo el eje neutro Asb cm26,8area de acero en la losa Ma283568momento mximo del grfico Yp5,7porcion del alma sobre el eje neutro Mn895657,5Momento nominal de la viga con colaboracin verificacin LRFD cumple Como el perfil cumple con la verificacin, tenemos la viga principal diseada. d)VIGAS DE TECHO, PREDISEO POR CRITERIOS DE SERVICIABILIDAD Y RESISTENCIA Diseo viga secundaria. Seestipulalacolocacinde2estanquesdeaguade20m3cadauno.Entonces, considerando un espesor de muro de hormign de 20 cm (h = 2500 kg/m3) y un estanque con dimensiones de 3m x 3m x 2,5 m tenemos que el peso de estanque es:

Por lo tanto, la carga del estanque distribuida en el rea (54,76 m2) es: INFORME DE INGENIERA OOCC-CAL- 001 DISEO DE INGENIERIA BASICA DE UN EDIFICIO DE ACERO ________________________________________________________________ PorGRUPO N0001-26-REV. C

Eldiagramamuestralaposicindelosestanques.Deacuerdoaesto,sedefinelaviga principal y secundaria ms desfavorable como se muestra: Porlotanto,lavigasecundariaadisear(sealadaeneldiagramaanterior),sever expuesta a las siguientes cargas:

Finalmente, la carga que acta distribuida a lo largo de la viga es :

Entonces, los datos de diseo de la viga secundaria son: INFORME DE INGENIERA OOCC-CAL- 001 DISEO DE INGENIERIA BASICA DE UN EDIFICIO DE ACERO ________________________________________________________________ PorGRUPO N0001-27-REV. C 2) seleccin de perfil H200x100x19.8I mm 17300000Area cm2 25.2tf cm 0.8B cm 10tw cm 0.5h cm 18.4q' kg/cm 0.198bftfyx xysd htw Ahoraseprocedeacalcularlainerciamnimapordeflexin.Paraesto,lanormaestipula usar la siguiente expresin:

Deaquseobtienelainercianecesariaparaquelavigapuedacumplirelcriteriode deflexin. Ahora, se verifica la viga recin determinada, para que resista al proceso de construccin. Para este caso, se procede con cargas mayoradas: (

)

Entonces, el procedimiento queda como sigue:

({

}

) 1) datos iniciales descripcinf'c(Kg/cm2) 200 resistencia del hormigncarga q (Kg/cm) 17.4 carga lineal con ancho tributario 1,875 mLargo L (cm) 400 largo viga secundariaE(Kg/cm2)= 2100000 modulo elasticidadFy (Kg/cm2)= 2700 tensin de fluencia del aceroI(cm ) =1657.14INFORME DE INGENIERA OOCC-CAL- 001 DISEO DE INGENIERIA BASICA DE UN EDIFICIO DE ACERO ________________________________________________________________ PorGRUPO N0001-28-REV. C La verificacin consiste en corroborar que se cumplaMu 0,9 * Mn: Ahora, se verifica para la colaboracin entre viga y losa. Para esto se tiene que los datos de la losa con: A continuacin, se determina el centro neutro plstico. Supondremos que se encuentra en la losa. . Comoladistanciaaestmedidadesdeelbordedelalosa,paraquecumplaconel supuestosedecumplirqueaespesordelalosa,severificaqueelejeneutroplstico est en la losa. Entonces, ahora se calcula el momento nominal Mn y se verifica que Mu 0,9*Mn. En nuestro caso, cumple. Por ltimo, se calculan las reacciones que son las cargas que luego aplicaremos a la viga principal. Por lo tanto, la viga secundaria de techo es el perfil soldado H 200x100x19.8 Qu kg/cm 19.6Mu kg*cm 392081Mn kg*cm 522504verificacion LRFD cumple1) verificacion en construccion ( sin colaboracion)ancho colaborante (cm) 187.5espesor losa (cm) 5distancia losa viga (cm) 6.35Datos losa colaborantea = 2.134588235verificacion cumpleC=T 68040Mn= 1908522verificacion LRFD cumplereacciones (kg) 3920.808912Suponiendo eje neutro en la losaINFORME DE INGENIERA OOCC-CAL- 001 DISEO DE INGENIERIA BASICA DE UN EDIFICIO DE ACERO ________________________________________________________________ PorGRUPO N0001-29-REV. C 2) seleccin de perfil H250x100x18.8I mm 23500000Area cm2 23.9tf cm 0.6B cm 10tw cm 0.5h cm 23.8q' kg/cm 0.188Diseo viga principal Las cargas puntuales corresponden a la descarga de las vigas secundarias (cabe destacar que la posicin de esta viga principal y sus dimensiones se detall con anterioridad). P1 = 3920,8 + 1462,5= 5383,3 kg. P2 = 585*5/2*2 = 2925kg = P3 Sabiendoque1462,5kgeslareaccindelavigasecundariaconsiderandosoloelpeso propiodelalosamslasobrecargadeconstruccin.Ademslacargade3920,8kg corresponde a la reaccin de la viga considerando el peso del estanque ms las cargas de peso propio de losa y la sobrecarga de construccin. Cabe mencionar que a la viga principal le descargan 3 vigas secundarias por cada lado. Para encontrar el momento mximo en la viga se procedi a realizar un anlisis estructural en el software ETABS, el cual nos entreg el siguiente diagrama. Ahora elegimos una viga que resista este nuevo momento solicitante. Se opta por una viga principal H 250x100x18,8. Ahora procedemos de la misma forma. INFORME DE INGENIERA OOCC-CAL- 001 DISEO DE INGENIERIA BASICA DE UN EDIFICIO DE ACERO ________________________________________________________________ PorGRUPO N0001-30-REV. C Con esto, y suponiendo el eje neutro plstico est en la losa tenemos: C=T64530fuerza resultante sobre y bajo el eje neutro Asb cm26.8rea de acero en la losa Mu670857momento mximo del grfico Yp5.7porcin del alma sobre el eje neutro Mn895657.5 Momento nominal de la viga con colaboracin verificacin LRFDcumple Para la verificacin se sabe que el momento ltimo es Mu = 670857 kg*cm. Comopodemosobservardelgrficodemomentoslavigatienemomentosnegativosy para absorber estos momentos colocaremos 612 en la losa.

IgualandoCyTdespejamosYp,ystedebesermenorquelaalturadelalmaparaque nuestro supuesto se cumpla. (

)

Luego hacemos la ltima verificacin: Por lo tanto, la viga H250x100x18.8. INFORME DE INGENIERA OOCC-CAL- 001 DISEO DE INGENIERIA BASICA DE UN EDIFICIO DE ACERO ________________________________________________________________ PorGRUPO N0001-31-REV. C Diseo de conectores de corte. Para este punto se tiene que el corte mximo entre el tramo de momento cero y momento mximo es: {

} De los clculos hechos con anterioridad, se sabe que: VIGAS DE PISO V=52650 kg. VIGAS DE TECHO V=64530 kg. Ahora, utilizando conectores de corte de dimetro 16mm y tensin de rotura 4200 kg/cm2, tenemos que la resistencia al corte de un perno queda definida por: {

} Cabe mencionar que estos factores dependen de la posicin del perno y el nmero de los

mismos. En nuestro caso, estos factores sern considerados como Rp=Rg=1. Calculando se tiene por resultado Qn = 6518 kg. Entonces, el nmero de conectores requeridos para colaboracin total entre el punto de momento cero y momento mximo es:

VIGAS DE PISO n=8 pernos. VIGAS DE TECHO n=10 pernos. Finalmente, el nmero de pernos en todo el largo de la viga para asegurar la colaboracin total es: VIGAS DE PISO n=16 pernos. VIGAS DE TECHO n=20 pernos. INFORME DE INGENIERA OOCC-CAL- 001 DISEO DE INGENIERIA BASICA DE UN EDIFICIO DE ACERO ________________________________________________________________ PorGRUPO N0001-32-REV. C e)Vibraciones debido a caminatas Viga Secundaria eh: espesor losa de hormign (6 cm)en: altura del nervio de la losa de hormign (6.35 cm) dl: valor medio Sobrecarga de uso: Peso propio (placa + losa) reas: Inercia de la Seccin Transformada: Wc 2500 :=fc 20 :=Ec 0.040957 Wc1.5 fc :=Ec 228956.59kgfcm20.040957 Wc1.5 fc 22895.659 =dl 66.352+|

\||.cm := dl 9.175cm =Sc 300kgfm2:=Qlosa 236kgfm2:=n2.1 106( )1.35 228956.59 := n 6.794 =As 15 0.8 2 0.5 33.4 + ( )cm2:= As 40.7cm2=Ac200n6 cm2 := Ac 176.624cm2=ycg15 0.8 0.4 33.4 0.5 0.833.42+|

\||. + 15 0.8 0.8 35 + 0.4 + ( ) + 29.4 6 35 6.35 + 3 + ( ) +

((cm3As Ac +:=ycg 39.364cm =Ixx 8570cm4:=It 8570 40.7 39.364352|

\||.2 +6329.4 12+ 29.4 6 44.35 39.364 ( )2 +

((cm3:=It 32940.54cm3=INFORME DE INGENIERA OOCC-CAL- 001 DISEO DE INGENIERIA BASICA DE UN EDIFICIO DE ACERO ________________________________________________________________ PorGRUPO N0001-33-REV. C Ancho Colaborante: L: luz de la vigaS: separacin entre vigas wv: peso por unidad de longitud Deformacin en el centro de la viga: Frecuencia: Momento de Inercia de la losa por unidad de ancho: Momento de Inercia de la viga por unidad de ancho: Ancho Efectivo de la viga secundaria: L 5m :=S 4m :=b 0.4 L ( ) 0.4 L S < ifS otherwise:=b 200cm =wv 3.5 300 236 + ( )kgfm31.9kgfm+ := wv 1907.9kgfm=Av51907.9100 5004|

\||.384 2.1 106 32940.543 := Av 0.22cm :=fv 0.189.810.22100:= fv 12.02 =Cv 2.0 :=n 6.79Dldl312 6.79 :=Dl 9479.102mm3=DvItSS 400cmDv32940.54400cm3 := Dv 82.35cm3=L 5m :=A 25.34m :=Bv CvDlDv|

\||.14L

(((CvDlDv|

\||.14 L 2A3 < if23A |

\||.otherwise:=Bv 5.825m =INFORME DE INGENIERA OOCC-CAL- 001 DISEO DE INGENIERIA BASICA DE UN EDIFICIO DE ACERO ________________________________________________________________ PorGRUPO N0001-34-REV. C por lo tanto: Viga Primaria Por lo tanto: Frecuencia Natural: Wvwv4mBv L Wv1907.945.825 5 kgf := Wv 13891.9kgf =It Im := Im 32941.6cm6:=wmwv Lv ( )S31.9 + wm 2416.78kgfm :=Am52416.78100 5.5 100 ( )4

((384 2.1 106 32941.6 cm := Am 0.416cm =fm 0.189.810.416100:= fm 8.741 =Cm 1.8 :=DmImSDm32941.6400cm3 := Dm 82.35cm3=Lm 5.5m :=cal 15Bm CmDvDm|

\||.14 Lm

(((CmDvDm|

\||.14 Lm 2 A 3< if2 A 3otherwise:= Bm 9.9m =Wm wmBm Lm Wm 26318.73kgf :=Lm 550cm =Lm Bv