Memoria estructura metalicas

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MEMORIA DE CALCULO :

ESTRUCTURA METÁLICA

Elaborado: Ing. Fernandino López

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INDICE

1.0 GENERAL

1.1 ALCANCE 1.2 CÓDIGOS Y ESTANDARES 1.3 DOCUMENTOS REFERENCIALES 1.4 DATOS PARA EL DISEÑO ESTRUCTURAL

2.0 ESQUEMA GENERAL 3.0 CARGAS SOBRE ESTRUCTURA NAVE 3.1 CARGAS MUERTAS 3.2 CARGAS VIVAS 3.3 CARGAS DE VIENTO 3.5 COMBINACIONES DE CARGAS 3.5.1 COMBINACIONES 4.0 ANÁLISIS ESTRUCTURAL 4.1 TIJERAL TIPICO 4.1.1 CARGA MUERTA 4.1.2 CARGA VIVA DE TECHO 4.1.3 CARGAS DE VIENTO 5.0 DISEÑO

5.1 TIJERAL TIPICO 5.3 PLANTA TECHO

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NAVE INDUSTRIAL

1.0 GENERAL

1.1 ALCANCE

La presente Memoria de Cálculo ha sido elaborada con el propósito de realizar el análisis y

diseño de la nave industial.

1.2 CÓDIGOS Y ESTANDARES

Para el desarrollo de la ingeniería de esta fundación se hará uso de los códigos y

estándares que se especifican:

General:

RNE - Reglamento Nacional de Edificaciones del Perú

ASTM - American Society for Testing and Materials

Estructuras de acero:

AISC - American Institute for Steel Construction

AISI - American Iron and Steel Institute

AWS - American Welding Society, Structural Welding Code D1.1

1.3 DATOS PARA EL DISEÑO ESTRUCTURAL

ACERO ESTRUCTURAL

Fy= 36 Ksi Elemento Estructurales tipo C y L y perfiles laminados de acero

tipo A36

Pernos de conexión ASTM A325, diámetro mínimo 3/4", tipo de conexión: N,

fv=21Ksi, ft =44Ksi

Perno de anclaje ASTM A307, tuercas ASTM A563, estándar americano

hexagonal robusta

SOLDADURA

Fu= 70 Ksi Electrodo E70XX

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2.0 ESQUEMA GENERAL

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3.0 CARGAS

3.1 CARGAS MUERTAS

Emplearemos el programa SAP2000 V17.0 para el análisis de la estructura, considerando

el peso propio de la estructura, la cual ya se encuentra definida.

Cargas a nivel de techo:

Cargas de instalaciones 10.00 kg/m2

Cargas de cobertura liviana

20.00 kg/m2

Carga Muerta de Techo D = 30.00 kg/m2

CARGA MUERTA DE LOS EQUIPOS

Carga de equipos D1=3040 kg

D2=4250 kg

3.2CARGAS VIVAS

3.2.1CARGA VIVA SOBRE TECHO

(Considerando mantenimiento eventual de la estructura)

Se estima una carga viva sobre techo de:

L =

30.00 kg/m2

3.2.2CARGA VIVA DEL PUENTE GRUA

Puente Grua L = 5 ton

3.3 CARGAS DE VIENTO

Consideraremos para las direcciones X e Y el mismo coeficiente de carga de viento

De acuerdo al RNE

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Vh = 71.80 km/h Velocidad del viento en la altura "h" en Km/h

75 Km/h (velocidad mínima)

h = 8.50 m Altura máxima de la edificación

V = 75 km/h Velocidad de diseño hasta 10.00m de altura

Presión ejercida por el viento:

P/s= 0.005*C*(Vh)²= 0.005*C*(75)²

P/s= 28.13*C

Donde:

C: Factor de forma adimensional C =Ce – Ci

22.010hVVh

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Cpe Cpi

C1 0.9 -0.5 1.4 1.4

C2 -0.5 -0.5 0 -0.5

C3 -0.95 -0.5 -0.45 -0.95

C4 -0.7 -0.5 -0.2 -0.7

Viento 1

Viento 2

Condición Viento V1

C1 C2

C3 C4

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Fig. 3.3.1 ORIENTACIÓN DE VIENTOS PARA ANÁLISIS

PRESIÓN DEL V1

P1 28.13 1.4 39.382 kg/m2 Presión

P2 28.13 -0.5 -14.065 kg/m2 Succión

P3 28.13 -0.95 -26.7235 kg/m2 Succión

P4 28.13 -0.7 -19.691 kg/m2 Succión

PRESIÓN DEL V2

P1 28.13 -1.5 -42.195 kg/m2 Presión

P2 28.13 -1.8 -50.634 kg/m2 Succión

3.4 EFECTOS DE TEMPERATURA

Información climatológica del la ciudad donde está ubicado el proyecto.

Cpe Cpi

C1 -0.7 -0.8 0.1 -1.5

C2 -1 -0.8 -0.2 -1.8

C2 C2

C

Condición Viento V2

C1 C1

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CLIMATOLOGIA.- El clima puede clasificarse como sub-tropical, semi-húmedo. La

temperatura anual promedio es de 22.5 °C., registrando variantes comprendidas entre

16.5 °C. Y 28.4 °C.

NOTA: Para el análisis del tijeral se ha considerado una temperatura para cada

perfil de 30ºC.

3.5 COMBINACIÓN DE CARGA Las combinaciones de carga para el diseño estructural de acero son:

N Tipo D.L. L.L. L.L. W.L. Sx, Sy

TECHO

1 gravedad 1 1 1 0 0

2 viento 1 1 1 1 0

3 gruas 1 1 1 0.50 0

Nota:

1. Utilizar la carga variable de techo (L.L.r) 2. Se puede multiplicar la combinación de dos o más cargas variables por 0.75 y agregar el

efecto de la carga muerta (D.L.) Las combinaciones de carga para el análisis de los modelos serán:

COMB1 = DL

COMB12 (DL + LL op - EQX/1.4)

COMB23 DL + LL op + WY + TEMP

COMB2 = DL + LL op

COMB13 (DL + LL op + EQY/1.4)

COMB24 DL + LL op - WY + TEMP

COMB3 (DL + LL op + WX)

COMB14 (DL + LL op - EQY/1.4)

COMB25 (DL + LL op + EQX/1.4 + TEMP)

COMB4 (DL + LL op - WX)

COMB15 (DL + EQX/1.4 + TEMP) COMB26 (DL + LL op - EQX/1.4 + TEMP)

COMB5 (L + LL op + WY)

COMB16 (DL - EQX/1.4 + TEMP)

COMB27 (DL + LL op + EQY/1.4 + TEMP)

COMB6 (DL + LL op - WY)

COMB17 (DL + EQY/1.4 + TEMP) COMB28 (DL + LL op - EQY/1.4 + TEMP)

COMB7 (DL + WX + TEMP)

COMB18 (DL - EQY/1.4 + TEMP)

COMB8 (DL - WX + TEMP)

COMB19 = DL + TEMP

COMB9 (DL + WY + TEMP)

COMB20 (DL + LL op + TEMP)

COMB10 (DL - WY + TEMP)

COMB21 DL + LL op + WX + TEMP

COMB11 (DL + LL op + EQX/1.4) COMB22 DL + LL op - WX + TEMP

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Donde:

DL : Cargas Muertas y en Operación (Incluye peso propio de las estructuras diseñadas) LLOp: Cargas Vivas Wx: Cargas de Viento en la dirección X Wy: Cargas de Viento en la dirección Y EQx: Cargas de sismo en la dirección X EQy: Cargas de sismo en la dirección Y TEMP: Cargas de Temperatura (No aplica para el análisis)

0.75

0.67

4 ANÁLISIS ESTRUCTURAL 4.1 TIJERAL Se diseñara el tijeral principal de acuerdo a las cargas calculadas en 3, se analizará en un modelo tridimensional 4.1.1 CARGA MUERTA

Las viguetas están espaciadas cada 3.0m en cada tijeral, y la distancia entre tijerales es 9.0m, la carga muerto se distribuye en los tijerales.

Carga Muerta (t/m)

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4.1.2 CARGA VIVA DE TECHO

Las viguetas están espaciadas cada 3.0m en cada tijeral, y la distancia entre tijerales es 9.0m, la carga muerto se distribuye en los tijerales.

Carga Viva (t/m)

4.1.3 CARGAS DE VIENTO

La presión ejercida por el viento en la cobertura.

PRESIÓN DEL V1

P1 28.13 1.4 39.382 kg/m2 Presión

P2 28.13 -0.5 -14.065 kg/m2 Succión

P3 28.13 -0.95 -26.7235 kg/m2 Succión

P4 28.13 -0.7 -19.691 kg/m2 Succión

PRESIÓN DEL V2

P1 28.13 -1.5 -42.195 kg/m2 Presión

P2 28.13 -1.8 -50.634 kg/m2 Succión

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Presión del viento 1

Presión del viento 2

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RESULTADOS DEL ANÁLISIS CARGA VIVA

Reacciones de la carga viva sobre las columnas

Digramas de momentos, cortantes y fuerzas axiales

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Fuerza axial en la brida inferior del tijeral esfuerzo a tracción de 6.54ton

CARGA MUERTA

Reacciones de la carga muerta sobre las columnas

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Digramas de momentos, cortantes y fuerzas axiales

Fuerza axial en la brida inferior del tijeral esfuerzo a tracción de 7.23ton

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CARGA DE VIENTO V1

Fuerza axial en la brida superior del tijeral, esfuerzo a compresión de 4.68ton

CARGA DE VIENTO V2

Fuerza axial en la brida superior del tijeral, esfuerzo a compresión de 7.56ton

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DEFLEXIONES CARGA VIVA

Por lo tanto de acuerdo a la tabla la fleche máxima para el caso de la carga viva es: L=13.00m

δ = 13.00 × 100

180= 7.22cm

Observación: En resultados obtenidos del SAP2000 se tiene una flecha para la carga viva de 2.8 cm, menor a la máxima flecha calculada anteriormente.

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5.0 DISEÑO En el modelo se considera que la carga de viento actúa dentro de una envolvente para determinar la condición más desfavorable de cargas.

5.1 TIJERAL TÍPICO Para las combinaciones mostradas en 3, se evalúa el pórtico central en el modelo tridimensional El siguiente gráfico muestra la relación Esfuerzo actuante / Esfuerzo admisible de los elementos mostrados.

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Los ratios de la brida superior e inferior del tijeral son mayores a 1.00

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Los ratios de los diagonales y montantes del tijeral son mayores a 1.00

Los ratios de las bridas, diagonales y montantes de las viguetas son menores a 1.00

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Los ratios de las columnas, vigas y arriostres son menores a 1.00

Los ratios de las columnas, vigas y arriostres son menores a 1.00

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DISEÑO DE LA CIMENTACIÓN. Se exporta los esfuerzos del SAP 2000 producidos por las cargas (muerta, viva, viento y peso propio) en la nave industrial, al programa SAFE para diseñar las fundaciones.

Esfuerzos exportados del SAP 2000

Esfuerzos importados al SAFE

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El estudio de suelos concluye que el suelo está conformado por material arena mal graduada limpia, no presenta napa freática, recomienda para fines de cimentación una capacidad portante del suelo de 1.09 kg/cm2.

Predimensionamiento de las zapatas

Esfuerzo de presiones en servicio es de 0.90 kg/cm2

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CONCLUSIONES.

La cobertura de la nave industrial los tijerales principales bridas superiores,

bridas inferiores, diagonales y montantes, no están cumpliendo la relación

Esfuerzo actuante / Esfuerzo admisible.

Las viguetas de la nave industrial están cumpliendo la relación Esfuerzo

actuante / Esfuerzo admisible.

Las columnas, vigas, arriostres están cumpliendo la relación Esfuerzo actuante /

Esfuerzo admisible.

En resultados obtenidos del SAP2000 se tiene una flecha para la carga viva de 2.8

cm, menor a la máxima permitida.

El diseño de las fundaciones se realizaron para soportar las presiones de 0.90

kg/cm2 cumpliendo con capacidad portante.

RECOMENDACIONES.

Se recomienda que el tijeral principal sea doble como se muestra en la figura.

Tijeral propuesto

La nave industrial tiene un área techada aproximada de 1600 m2 el cual se recomienda plantear una junta sísmica.

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