Proyecto de Edifico

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ESTRUCTURAS METALICAS II "ANALISIS Y DISEÑO DE UN EDIFICIO" TRABAJO FINAL ALUMNO: CARLOS JAVIER MOLINA RAMIREZ DR. CESAR PONCE PALAFOX ING. CIVIL 9° SEM FECHA DE ENTREGA: //2014 GOMEZ PALACIO, DURANGO.

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ESTRUCTURAS METALICAS II

"ANALISIS Y DISEÑO DE UN EDIFICIO"

TRABAJO FINAL

ALUMNO: CARLOS JAVIER MOLINA RAMIREZ

DR. CESAR PONCE PALAFOX

ING. CIVIL 9° SEM

FECHA DE ENTREGA: //2014

GOMEZ PALACIO, DURANGO.

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OBJETIVO

El objetivo de este trabajo es el de realizar un análisis completo de una estructura, así como diseñarla. El material propuesto es el acero estructural ya que como material constructivo tiene muchas ventajas, como el de aligerar las estructuras en terrenos con capacidades bajas de carga, a lo igual para adaptarse a cualquier forma requerida en el proyecto, algunas de las desventajas es el de mantenimiento programado para prevenir la corrosión y si es usado como elemento a la compresión (columnas) requiere demasiado acero, pero aun así no deja de ser un gran material para edificar hoy en día.

Se pretende realizar el análisis de una estructura de 5 niveles con una altura total de 25m, que se extiende en un área de 160 m2 (40mx40m) contando con 25 columnas, 5 vigas principales y 9 secundarias, una losacero, por nivel, a su vez se diseñara la unión que se usara para la adherencia de estos elementos. Se deberán de cubrir todas las necesidades de cargas de servicio, sin menospreciar las revisiones y diseños contra sismos.

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INTRODUCCION

El proyecto se edificara en la ciudad de Hermosillo Sonora. Se ubica en la región noroeste del país. Es conocido por sus características desérticas, su clima caluros y sus playas. Su capital y ciudad más grande es Hermosillo.

Colinda con los estados de chihuahua este, Sinaloa al sur y baja california al noroeste; al norte comparte una extensa frontera con el estado de Arizona y una más pequeña con el de nuevo México de estados unidos, también colinda al oeste con el mar de cortés o golfo de california, se divide en 72 municipios, ocupa el segundo lugar con mayor extensión territorial, después de chihuahua, con un 9.2% del total del territorio mexicano.

Tiene una superficie de 179 355 km2, con una población de 2 662 480 hab. Con una densidad poblacional de 13.15 hab/km2.

LOCALIZACION DE LA CONSTRUCCION, CAPITAL DEL ESTADO.

ESTADO DE LA REPUBLICA DONDE SE REALIZARA EL DISEÑO,

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Este edificio será destinado para ser usado como Hotel de una famosa cadena hotelera.

Constará de 5 niveles, se localizara cerca del centro histórico.

Al estar situado en lugares accidentados por cadenas montañosas sus suelos se consideran con resistencias altas a medianas.

AREA DE LA EDIFICACION CORRESPONDIENTE A 120 M2.

ALTURA Y FORMA DEL EDIFICION, CONTARA CON 25 M DE ALTURA.

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DISEÑO POR VIENTO

A continuación se muestran registros de vientos de las ciudades más importantes del país.

Debido a que las estructuras son afectadas por fuerzas laterales como lo son las fuerzas debidas al viento de se deben diseñar dichas estructuras para resistirlas, ya que de lo contrario sufrirían graves daños o en el peor de los casos colapsarse.

La estructura a diseñar en dicha ciudad presenta las siguientes características:

Grupo: B

Zona: 3

Estructura tipo: 1

Factor de topografía: 0.70 (k)

Centro de grandes ciudades: 0.33

Altura de gradiente: 460

V R=115 km /hr

FR=1

V B=V Z 0→10m

V B=V RK

V B=(115 ) (0.70 )=80.50km /hr

V D=V BF R

V D=(1 ) (80.50 )=80.50km /hr

paraZ>10m

V Z=V B( Z10 )V Z=80.50( 15

10 )0.33

=92.02km /hr

V Z=80.50( 2010 )

0.33

=101.18km /hr

REGIONALIZACION

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V Z=80.50( 2510 )

0.33

=108.92km /hr

P0−10=0.00448∗C∗G∗V 02

P0−10=0.00448 (0.75 ) (0.8508 ) (80.5 )2=19.848kg /m 2

P10−15=0.00448 (0.75 ) (0.8508 ) (92.02 )2=24.20 kg/m2

P15−20=0.00448 (0.75 ) (0.8508 ) (101.18 )2=29.26 kg/m 2

P20−25=0.00448 (0.75 ) (0.8508 ) (108.92 )2=33.91kg /m2

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Con su respectiva área tributaria, quedarían cargas:

P0−10=(19.848kg /m 2)(50m2)=992.4 kg

P10−15=(24.20 kg/m 2)(50m2)=1,210kg

P15−20=(29.26 kg/m 2)(50m2)=1,463kg

P20−25=(33.91kg /m2)(50m2)=1,695.50kg

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REGIONALIZACION SISMICA Y ESPECTROS DE DISEÑO

Con base en un estudio de riesgo sísmico, se encontró que para fines de diseño sísmico la república mexicana se considera dividida en cuatro zonas, según se indica la siguiente tabla. Las fronteras entre zonas coinciden con curvas de igual aceleración máxima de terreno; la zona A es la de menor intensidad sísmica, mientras que la de mayor fuerza es la D.

ESPECTRO PARA DISEÑO SISMICO

Las ordenadas, del 1 espectro de aceleraciones para diseño sísmico, a, expresadas como fracción de la aceleración de la gravedad, están dadas por las siguientes expresiones:

 ;       si   T < Ta

a = c ;                                         si   Ta  T  Tb

a = qc ;                                      si   T > Tb                          (3.1)

donde

q = (Tb /T) r                                                                            (3.2)

Zona c ao Ta  1 Tb  1 r

I 0.16 0.04 0.2 1.35 1.0

II 0.32 0.08 0.2 1.35 1.33

IIIa 0.40 0.10 0.53 1.8 2.0

IIIb 0.45 0.11 0.85 3.0 2.0

IIIc 0.40 0.10 1.25 4.2 2.0

IIId 0.30 0.10 0.85 4.2 2.0

Valores de los parámetros para calcular los espectros de aceleraciones

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Zona sismica

Tipo de suelo

aₒ c Tₐ(S) Tb(S) r

I 0.02 0.08 0.2 0.6 1/2II 0.04 0.16 0.3 1.5 2/3III 0.05 0.20 0.6 2.9 1I 0.04 0.14 0.2 0.6 1/2II 0.08 0.30 0.3 1.5 2/3III 0.10 0.36 0.6 2.9 1I 0.36 0.36 0.0 0.6 1/2II 0.64 0.64 0.0 1.4 2/3III 0.64 0.64 0.0 1.9 1I 0.50 0.50 0.0 0.6 1/2II 0.86 0.86 0.0 1.2 2/3III 0.86 0.86 0.0 1.7 1

A

B

C

D

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CARGAS VIVAS

Para el diseño sísmico se requiere del análisis de cargas, para las cargas vivas se toma este valor promedio o más común de los tabuladores de cargas de las Normas Técnicas Complementarias, correspondiendo a este proyecto.

W L=180kg/m2

W A=100kg /m2

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CARGAS MUERTES

W D=460kg /m2(losa de azotea)

W D=557kg /m2(losa deentrepiso)

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AREA DEL SISTEMA DE LOSAS

CARGAS POR NIEVE

Para el diseño de cargas de nieve se toma la peor helada que se presentó en ese lugar, ya sea reciente o anterior, ya que la mayoría de las veces se repite cíclicamente, en este caso la nieve alcanzo los 10 cm de espesor por lo que será referencia para determinar dicha carga, este dato es proporcionado por la siguiente tabla obtenida por CENAPRED (Centro Nacional de Prevención de Desastres) de la Secretaria de Gobernación.

Peso específico de la nieve = 450kg/m3

W N=(0.10m)(450kg /m3)

W N=45kg /m2

Fecha Lugar de afectación Comentarios y/o dañosEnero 1962 Nuevo León: Monterrey La nevada acumuló casi 40 cm de nieve.Enero 10 y 11 de 1967

El 50% del territorio mexicano fue afectado, desde la Ciudad de México hasta la región norte y en los lugares por encima de 2,000 metros sobre el nivel del mar.

200 personas quedaron atrapadas en las carreteras entre Monterrey y Saltillo. Fueron suspendidos los vuelos en Monterrey. Igualmente se suspendieron las clases. La mitad de México se cubrió de nieve. El espesor de la capa de nieve alcanzó 20 cm en Zacatecas, en Colotlán, Jal. y en la Ciudad de México 5 cm, 75 cm en Saltillo, Coah. y 60 cm en Monterrey.

Enero 7 y 8 de 1997

Sonora (Nogales), Chihuahua (Ciudad Juárez y las localidades de la Sierra Tarahumara), Baja California Norte (Sierra de la

Las escuelas y fábricas pararon actividades en Sonora. El tráfico aéreo y terrestre dejó de funcionar en Chihuahua. El número total de muertos fue de 9, 2 en Sonora y 7 en Chihuahua. La nieve alcanzó 10 cm de espesor en Nogales. Fue la peor tormenta en los

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Rumorosa). últimos 20 años en Ciudad Juárez.Febrero 3 de 1998

Hidalgo, Tlaxcala En Hidalgo la nevada provocó cortes de energía eléctrica en gran parte de los 84 municipios e incrementó los accidentes viales. En Tlaxcala una fuerte nevada dejó caminos intransitables. Algunas poblaciones afectadas se dieron en los municipios de Tlaxco y Huamantla. En Tlaxco se acumularon 50 cm de nieve.

Enero de 2002

Zacatecas En los municipios de Sombrerete, Pinos y Saín Alto, la temperatura descendió hasta menos siete grados. La nieve alcanzó una altura de entre 28 y 40 cm.

Noviembre 25 de 2005

Chihuahua: Sierra Tarahumara

Se alcanzaron hasta 22 cm de nieve en el municipio de Guadalupe y Calvo. En Guachochi y Balleza, la nevada alcanzó apenas los tres centímetros, mientras que el Vergel siete y en Nogorachi, nueve centímetros.

Marzo 11 y 12 de 2006

Baja California: La Rumorosa, El Hongo, Sierra de San Pedro Mártir

Las nevadas dejaron una capa de nieve de más de 45 cm en El Hongo y en La Rumorosa y de 60 cm en la Sierra de San Pedro Mártir.

Diciembre 20 de 2006

Chihuahua La capa de nieve alcanzó hasta ocho centímetros de nieve.

Enero 2 de 2007

Chihuahua Se registraron nevadas en 57 de los 61 municipios de Chihuahua.

Enero 2 de 2007

Baja California: La Rumorosa

La capa de nieve alcanzó más de cinco centímetros.

Noviembre 27 de 2007

Chihuahua: Ciudad Juárez, Ahumada, Bocoyna, Casas Grandes, Nuevo Casas Grandes, Carichic, Ocampo

Durante poco más de 10 horas se mantuvo la precipitación de nieve, que alcanzó seis centímetros de altura, cubrió toda la ciudad. Dejó un saldo de más de 35 accidentes viales, la suspensión de vuelos del aeropuerto local, el cierre de algunos tramos carreteros, interrupción del servicio de energía eléctrica y el deceso de un hombre.

Diciembre 5 de 2007

Edo. de México: volcán Xinantécatl

Debido a la llegada del Frente Frío número 10 y a las condiciones de humedad, se registró una nevada en las partes altas del volcán Xinantécatl, la nieve alcanzó más de seis centímetros de espesor.

Febrero 15 de 2008

Baja California: Tijuana, Tecate, Mexicali

Una repentina y copiosa nevada cayó en las zonas altas de Baja California, además de nieve también hubo granizo y fuertes lluvias que provocaron que la temperatura descendiera drásticamente hasta los 4 grados bajo cero en las zonas montañosas. Cayeron 12 pulgadas (30.5 cm) de nieve a causa de una tormenta proveniente de Alaska, que afectó principalmente al municipio de Tecate, desde el centro de esa ciudad hasta los poblados de El Hongo, La Rumorosa, y El Cóndor.

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CARGAS POR LLUVIA

En la zona que se edificara en una zona donde se tiene a casos de huracanes por lo que se toman registros de CONAGUA a continuación presentados

En la ciudad a edificar se presenta una máxima extraordinario de 85 mm por lo que a continuación se presenta la carga correspondiente.

W A=(0.085m)(1000kg /m3)

W A=85kg /m2

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COMBINACION DE CARGAS

En la combinación de cargas influyen las acciones de diseño, intensidades de diseño y combinaciones de acciones que se pueden presentar en las estructuras al mismo tiempo o en periodos similares.

El diseño de este edificio se basa en reglamentos del LRFD se usan las combinaciones de cargas que recomiendas dicho reglamento; ya que también son las recomendadas por las Normas Técnicas Complementarias (NTC), las que rigen el diseño, la construcción de obra civil en México.

1.4D

1.2D+1.6 L

1.2D+0.8 L+1.6W

0.9D±(WóE)

DONDE:

D :Cargamuerta

L :Cargavivamaxima

W :Cargas yacciones que producenel viento

E :Cargas yacciones queson producidas por unsismo

Las combinaciones anteriores son recomendaciones que da el reglamento, pero se pueden usar la combinación más crítica para la estructura según los efectos climatológicos que se le presenten o que se crean convenientes usar y proteger a la estructura.

DISEÑO DE VIGAS

A través de la combinación de cargas se determina la carga más crítica para poder diseñar el sistema de vigas y la losacero que será resistida por ellas.

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Por lo tanto la carga para cada viga principal será:

DISEÑO DE LOSACERO

Es un perfil acanalado con gran capacidad de carga y extraordinaria resistencia estructural que se utiliza en sistemas de entrepiso metálico, donde en combinación con el concreto forma la losa reforzada que reduce tiempos de construcción lo cual proporciona ahorro en costos de mano de obra y equipo.

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GEOMETRIA

ESTRUCTURA

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ENTREGAS

Anteproyecto 27/08/14

Cargas 05/09/14

Losas 19/09/14

Largueros 26/09/14

Vigas 10/10/14

Columnas 24/10/14

Cimentación 14/11/14

Entrega final 28/11/14