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MEMORIA DE CALCULO

Cliente: CONSORCIO TUNEL CALLAO

Proyecto: No. Documento: CAMPAMENTO TUNEL-GAMBETA PWAN-013-S-MC-001

Titulo: Pgina: MEMORIA DE CALCULO OFICINA 1 de 33

INDICE DE REVISIONES

Juan Tenorio FAMETCO S.A.C

Robert Correa FAMETCO S.A.C

Supervisor

ELABORADO POR REVISADO POR APROBADO POR

Fecha Revisin Descripcin

03-12-14

08-01-15

A

B

PARA APROBACIN

PARA APROBACIN

MEMORIA DE CALCULO




INDICE GENERALIDADES ........................................................................................................... 4

1. DESCRIPCION ......................................................................................................... 4

2. LOCALIZACION ....................................................................................................... 4

3. OBJETIVO ................................................................................................................ 5

4. ESPECIFICACIONES TECNICAS ............................................................................ 5

4.1. MATERIALES RECOMENDADOS ..................................................................................... 5

5. MEMORIA DESCRIPTIVA ........................................................................................ 6

6. CALCULO ESTRUCTURAL ..................................................................................... 6

6.1. CARGA MUERTA (DEAD): ................................................................................................ 7

6.2. CARGA VIVA (L) DE TECHO: ............................................................................................ 7

6.3. CARGA DE VIENTO (W1, W2, W3) ................................................................................... 7

6.4. ANLISIS SSMICO: ........................................................................................................ 11

7. ESQUEMA ESTRUCTURAL PLANTEADO ........................................................... 12

7.1. CARGAS DE DISEO ESQUEMA ................................................................................ 14

7.1.1. Carga viva (L) .................................................................................................................... 147.1.2. Cargas muerta (D) ............................................................................................................. 157.1.3. Carga de Viento en (W1) ................................................................................................... 167.1.4. Carga de Viento en (W2) ................................................................................................... 177.1.5. Carga de Viento en (W3) ................................................................................................... 187.1.6. Carga de sismo en viga y columna (Ex) ............................................................................ 197.1.7. Carga de sismo en viga y columna (Ey) ............................................................................ 20

7.2. DIAGRAMA DE MOMENTOS Y CORTANTES ................................................................ 22

7.2.1. Diagrama de corte ............................................................................................................. 227.2.2. Diagrama de momentos .................................................................................................... 23

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7.3. DIAGRAMA DE MOMENTOS Y CORTANTE PARA LAS COLUMNAS ENVOLVENTE25

7.3.1. Deflexiones y desplazamientos laterales de tijerales ........................................................ 26

7.4. RATIOS DE DISEO DE PERFILES EXISTENTES ........................................................ 28

7.4.1. Tijerales, Columnas, Correas, Vigas de amarre, .............................................................. 28

7.5. CALCULO DE LOS PERFILES ........................................................................................ 29

7.5.1. Columnas principales tubo cuadrado 3/16"x4"x4" ...................................................... 297.5.2. Tijerales ............................................................................................................................. 30

8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .......................................................... 33

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GENERALIDADES 1. DESCRIPCION

La nave estructural comedor norte, tendr una superficie de 173.43m2 con

dimensiones de 10,232 x 16,950.0mm con una altura de columna es de 2,955.00mm y con

altura mxima de 3,955.00mm. ser una estructura a dos aguas con drenaje de agua, los

elementos de la estructura sern reticulados con pernos.

2. LOCALIZACION La nave estructural estar localizada en CTC-Urbanizacin las fresas Mz-s-Lote-10 Callao .

Se considera que sta es la zona de humedad de un 73%, debido a las diversas actividades

climticas a la que estar expuesta es necesario el anlisis estructural de los elementos,

para asegurar que nuestra estructura sea segura y con larga vida til.

a. Ubicacin geogrfica

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3. OBJETIVO

Reducir al mnimo la cantidad y variedad de elementos.

Realizar seleccin de materiales de los elementos para un desempeo ptimo.

Verificar que la estructura a instalar trabaje de manera adecuada cumpliendo con todo los requerimientos indicados en los criterios y normas de diseo especificados

para este proyecto.

4. ESPECIFICACIONES TECNICAS Especificaciones recomendadas

Para la ejecucin del presente documento se cumplen las especificaciones y recomendaciones de:

R.N.E. Norma de Cargas E-020

R.N.E. Norma de Diseo Sismo resistente E.030

R.N.E. Norma de Diseo de Estructuras Metlicas E.090

Manual of Steel Construction Load & Resitance Design

Load and resistence factor desing specification for structural steel buildings, LRFD, ANSI/AISC 360-2010

Seismic provisions for structural steel buildings, ANSI/AISC 341-10-2010

4.1. MATERIALES RECOMENDADOS

Para la fabricacin de la nave se recomienda los siguientes materiales:

Perfiles tubos cuadrados, ngulos L, canal C, barras lisa xx en acero ASTM A-36, con

resistencia mnima a la fluencia de Fy = 2,530 kg/cm2.

Soldadura: Electrodos E 70 XX.

Pernos de alta resistencia: ASTM-A325

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Proteccin superficial de la estructura ser: Acabado limpieza arenado o granallado, pintura

base y acabado epxido de 6.0 mils de espesor de espesor Total. Color gris ral-7040. Ver

especificaciones tcnicas (PWAN-012-S-ET-004).

5. MEMORIA DESCRIPTIVA En el diseo de la estructura metlica procurar reducir al mnimo el nmero de

elementos as como su variedad.

Las uniones entre elementos de la estructura se realizarn mediante pernos y tuercas,

utilizando tambin placas de unin donde sean necesarias, evitando soldadura entre

perfiles.

La seleccin de los elementos se hizo considerando el Mtodo de Diseo por Estados

Limites o Rotura (LRFD): Se hizo uso del Manual of Steel Construction Load & Resistance

Factor Design, el mismo que contiene los reglamentos, usos y factores para la buena

prctica de la ingeniera.

Para el clculo de esfuerzos y/o desplazamientos, as como del diseo de los elementos de

la estructura, se us el software SAP 2000v15.0

La especificacin LRFD establece que los miembros a compresin deben ser diseados

preferiblemente con una relacin de esbeltez KL/r que no excedan de 200.

6. CALCULO ESTRUCTURAL Los tipos de carga previstos para el clculo son los siguientes:

Descripcin Simbologa

Carga Muerta D

Carga Viva-cables L

Carga de Viento W

Carga de Sismo E

b. Cuadro de descripcin y simbologa de cargas.

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6.1. CARGA MUERTA (DEAD):

La carga muerta considerada para el clculo de la estructura es:

Peso Propio de tijerales, columnas, templadores

Peso de Vigas de amarre, correas,

Cobertura: 6,0 kg/m2 (Calamina Ondulada Material: acero Calibre 0.3mm)

Otras cargas: 5,0 kg/m2 (Luminarias instalaciones, etc.)

El peso real de la estructura. Es considerado por el programa SAP 2000v15.0

6.2. CARGA VIVA (L) DE TECHO:

Son tomadas segn la norma que indica el R.N.E E-020 es.

Sobrecarga: 30kg/m2

6.3. CARGA DE VIENTO (W1, W2, W3)

La expresin usada para determinar la carga del viento en la estructura metlica es la de la

Norma E.020 Cargas, del RNE.

Donde la carga exterior de viento est definida por la expresin:

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W-1

COEFICIENTEDEPRESIONC1= 0.3C2= 0.7C3= 0.6C4= 0.6

C_1= 0.3C_2= 0.6C_3= 0.7C_4= 0.7

45

=

0.005 Ph1= 3.0375 Kg/m22025 Ph2= 6.075 Kg/m2

Ph3= 7.0875 Kg/m2Ph4= 7.0875 Kg/m2

A1.1= 0.6 m2A1.2= 2.2 mA2= 0.1 m

A2.1= 5.7 mA3= 31.1 m2A4= 31.1 m2

NODOS

P1.1= 1.7 1.7 KgP1.2= 6.8 6.8 Kg/mP2= 0.6 1 0.6 Kg/m

P2.1= 34.3 34.3 Kg/mP3= 220.4 68 3.2 KgP4= 220.4 68 3.2 Kg

MASCRITICO

PRECIONES

CARGAAPLICADA

2005.0 xCxVhPh

22.0)10/( hVxVh 22.0)10/10()/45( mmxhrKmVh

Dnde:

Ph = es la presin o succin del viento a una altura h, en kg/cm2.

C = es factor de forma a dimensional para los perfiles usados

Vh = velocidad de diseo, 45 km/h.

h = es la altura sobre el terreno en metros.

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El rea expuesta en cada cara, es variable en cada rea slida, la carga en la estructura

aplicada es:

W-2


C_1= 0.7C_2= 0.3C_3= 0.3C_4= 0.3

45

0.005 P1= 7.0875 Kg/m22025 P2= 3.0375 Kg/m2

P3= 3.0375 Kg/m2P4= 3.0375 Kg/m2

A1.1= 0.1 mA1.2= 5.7 mA2= 0.6 m2

A2.1= 2.2 mA3= 31.1 m2A4= 31.1 m2

NODOS

P1.1= 0.7 0.7 Kg/mP1.2= 17.2 17.2 Kg/mP2.1= 1.8 1 1.8 KgP2.2= 6.7 6.7 Kg/mP3= 94.5 68 1.4 KgP4= 94.5 68 1.4 Kg

MASCRITICO

PRECIONES

CARGAAPLICADA

2005.0 xCxVhPh

22.0)10/( hVxVh 22.0)10/10()/45( mmxhrKmVh

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W-3


C_1= 0.3C_2= 0.7C_3= 0.3C_4= 0.3C_4= 0.6

45

0.005 P1= 3.0375 Kg/m22025 P2= 7.0875 Kg/m2

P3= 3.0375 Kg/m2P4= 3.0375 Kg/m2

6.075

A1.1= 0.6 m2A1.2= 2.2 mA2= 0.1 m

A2.1= 5.7 mA3= 0.6 m

A3.1= 2.2 m2A4= 31.1 m2

NODOS

P1.1= 1.82 1.8 KgP1.2= 6.68 6.7 Kg/mP2.1= 0.71 1 0.7 Kg/mP2.2= 40.04 40.0 Kg/mP3.1= 1.82 1.8 KgP4= 188.93 68 2.8 Kg

MASCRITICO

PRECIONES

CARGAAPLICADA

2005.0 xCxVhPh

22.0)10/( hVxVh 22.0)10/10()/45( mmxhrKmVh

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6.4. ANLISIS SSMICO:

Fuerza cortante en la base de la estructura:

)(*)/)***(( PRCSUZV

Factor de zona : Z = 0.4 (Zona 3)

Peso : P=3,532 Kg

Factor de amplificacin ssmica : C=2.5

Factor de amplificacin del suelo : S = 1,2

Factor de importancia : U = 1,3

Coeficiente de reduccin : R = 9.5 (Transversal)

kgV 446)00.532,3(*)5.9/)5.2*2.1*3,1*4.0((

Los parmetros a considerar para el diseo para la estructura metlica, son: Horizontal: Ex=

Fuerza Horizontal es: Fx= kgFh 1124/4461

Divisin de prticos = 4

Vanos = 3 kgFh 371

Vertical: Ey=

Fuerza Horizontal es: Fx= KgFh 1493/4461

Divisin de prticos = 3

Vanos = 4 kgFh 371

Estas cargas se distribuyen en los nudos de las columnas y vigas

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7. ESQUEMA ESTRUCTURAL PLANTEADO

c. Diagrama de la estructura planteada 3D.

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d. Proyeccin de vista planta.

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7.1. CARGAS DE DISEO ESQUEMA

Las cargas actuantes sobre la estructura se muestran en los siguientes esquemas:

7.1.1. Carga viva (L)

e. Diagrama de cargas actuantes sobre la estructura.

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7.1.2. Cargas muerta (D)

f. Cuadro de descripcin y simbologa de cargas.

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7.1.3. Carga de Viento en (W1)

g. Diagrama de cargas en el x

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h. Diagrama de cargas en el eje y.

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i. Diagrama de cargas en el eje y.

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7.1.6. Carga de sismo en viga y columna (Ex)

j. Diagrama de cargas en el eje X.

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7.1.7. Carga de sismo en viga y columna (Ey)

k. Diagrama de cargas en el eje Y.

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Las Combinaciones de Carga para el diseo por LRFD segn el Reglamento Nacional de

Edificaciones (E.090) , son:

COMB01: 1.4 D

COMB02: 1.2 D + 1.6 L

COMB03: 1.2 D + 0.8 W

COMB04: 1.2 D + 1.3 W + 0.5 L

COMB05: 1.2 D + 1 E + 0.5 L

COMB06: 1.2 D 1 E + 0.5 L

COMB07: 0.9 D + 1.3 W

COMB08: 0.9 D - 1.3 W

COMB09: 0.9 D + 1 E

COMB10: 0.9 D 1E

ENVOLVENTE

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El programa SAP2000v15.0 no considera la inversin de esfuerzos, por esta razn se

considera los signos para las cargas laterales de viento y sismo.

7.2. DIAGRAMA DE MOMENTOS Y CORTANTES

7.2.1. Diagrama de corte

a. Diagrama frontal de cortantes

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7.2.2. Diagrama de momentos

b. Diagrama frontal de momento

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c. Diagrama lateral de momentos

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7.3. DIAGRAMA DE MOMENTOS Y CORTANTE PARA LAS COLUMNAS ENVOLVENTE

Carga live = 2.955 m de longitud Columna ms crtica: Carga live: 0.466 Ton

d. Diagrama de momentos y cortantes para columna.

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7.3.1. Deflexiones y desplazamientos laterales de tijerales

Anlisis de servicio. Deflexin de tijerales en el mas critico compuestos con, bridas superiores, inferiores,

diagonales de L-1/8X1 1/4X1 1/4 y conectores con Angulo L-1/8X1X1

e. Deflexiones y desplazamientos laterales en tijerales.

= 4.07 mm < Max. OK

Carga = 1.867 TnL= 10.900 mm Max.= L / 600 Max.= 18.17mm

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Deflexin de correas en el mas critico compuestos con, C-4x2x2.5mm

f. Deflexiones y desplazamientos de correas.

Carga = 0.267 TnL= 5.650mm Max.= L / 600 Max.= 9.42mm

= 8.084 mm < Max. OK

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7.4. RATIOS DE DISEO DE PERFILES EXISTENTES

Anlisis de Resistencia

RESULTADO DEL ANALISIS DEL SAP-2000

Se muestran factores de uso de cada elemento en los esquemas siguientes

7.4.1. Tijerales, Columnas, Correas, Vigas de amarre,

g. Diagrama de factor de uso.

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7.5. CALCULO DE LOS PERFILES

7.5.1. Columnas principales tubo cuadrado 3/16"x4"x4"

h. Diagrama de clculos de columnas principales.

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7.5.2. Tijerales

Bridas superiores L-1/8x1 1/4"x1 1/4"

i. Diagrama de clculos de bridas superiores para tijerales

Bridas inferiores L-1/8x1 1/4"x1 1/4"

j. Diagrama de clculos de bridas inferiores para tijerales.

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Diagonales extremos L-1/8x1 1/4"x1 1/4"

k. Diagrama de clculos de diagonales para tijerales

Conectores L-1/8x1"x1"

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Correa entre tijerales

l. Diagrama de clculos de correas entre tijerales.

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8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Se cumpli con las normas de seguridad segn el reglamento nacional de

construccin y los estndares AISCLRFD.

Se logr realizar la seleccin de materiales para un desempeo ptimo y podemos

indicar lo siguiente:

Situacin Actual Con Perfiles

Columnas principal: Tubo cuadrado 3/16"x4"x4"

Brida superior de tijerales: L-1/8X1 1/4"X1 1/4"

Brida inferior de tijerales: L-1/8X1 1/4"X1 1/4"

Diagonales en tijerales: L-1/8X1 1/4"X1 1/4"

Conectores en tijerales: L-1/8X1X1

Correas: C-2.5mmX4X2

Tensor entre correas: Barra lisa 3/8

Tensor cruce de San Andrs : Barra lisa 3/8

Placas base : Espesor-1/2

Como se puede apreciar, los resultados obtenidos en el anlisis estructural son

satisfactorios para la envolvente de cargas establecidas.

Los esfuerzos obtenidos se encuentran dentro de los factores de seguridad

permisibles establecidos segn el LRFD.

Se obtuvo el clculo de la soldadura mediante la Formula AWS, llegando a un

margen de recomendacin.

En el caso de las cartelas utilizamos la Formula L.R.F.D y de esta forma

determinamos el espesor recomendado.

Para el caso de los pernos utilizamos la Formula L.R.F.D.B3. y logramos detallar la

cantidad de pernos en cada punto de reticulacin.

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