Utilidad-proyecto Final-mauricio Segovia Usm

7/25/2019 Utilidad-proyecto Final-mauricio Segovia Usm

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USM Proyecto Diseo en Acero. Semestre 1 2013 CA/IB/MT

Proyecto Diseo en Acero;

Galpn para cancha 7x7

Integrantes: Sasha Schck 2811031Mauricio Segovia 2921050

Profesor Ctedra: Carlos Aguirre

Ayudantes: Ignacio BustosMarco Torres

Valparaso, septiembre del 2013.

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1. Especificaciones Generales

1.1. Descripcin de la Obra

1.1.1. Descripcin del Terreno

El presente proyecto pretende la construccin de un galpn de acero en las dependencias de laUniversidad Tcnica Federico Santa Mara, ubicada en el Cerro los Placeres, ciudad y regin deValparaso particularmente en la esquina de la Avenida Los Placeres con Calle Valds. Se construirsobre una cancha con superficie de hormign existente, siendo el terreno completamente plano.Por el lado oeste colinda con un edificio (Zona 1 en la figura 2), por el este hay una franja deaproximadamente 2 metros con reas verdes (Zona 2 en la figura 2), mientras que por el ladonorte y sur hay una reja divisoria que puede ser removida y reinstalada con posterioridad si esnecesario (Zonas 3 y 4, respectivamente, en la figura 2).

Figura 1: Vista satelital de la ubicacin del proyecto. Cortesa de Bing Maps

Figura 2: Imagen satelital de la cancha existente,donde se realizar el proyecto. Google Maps.

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1.1.2. Descripcin de las Bases de la ObraEl proyecto "Galpn de Acero de Marcos de Columnas y Vigas" consiste en el diseo yconstruccin de una estructura para techar una multicancha de superficie de hormign dedimensiones 23x36 [m], que permita el desarrollo de deportes como baby ftbol y handball. Bajo

estas condiciones, tendr una altura mnima libre de 5 metros en los bordes y una mxima de 7metros en la parte central, siendo un requisito un Marco de Columnas y Vigas.

Para el diseo y construccin de esta estructura, se tienen los siguientes requerimientos:

- Diseo y construccin en Acero estructural A250ESP, con lmite de fluencia de 470 [MPa].- Las dimensiones exteriores son de 23x36 metros.- Conexin al suelo a travs de fundaciones de hormign armado H30, como se detallan enLa seccin 2.2.2.

- La estructura no debe tener elementos conectados al suelo salvo en los bordesExteriores.

- La estructura debe tener una altura mnima libre de 5 metros en toda la superficie, aExcepcin de los bordes.

- La cota del nivel del suelo de la estructura es de 30 msnm.- No existen limitaciones econmicas, tanto como para el diseo como para la

construccin de este proyecto.

1.1.3. Descripcin de la Estructura

Como se mencion anteriormente, el objetivo de la estructura es techar una chancha de baby-ftbol de dimensiones 23x36 [m] utilizando para ello una solucin de Marcos de Columnas y Vigas,dejando los bordes sin cerrar. La cota basal de la estructura es de 30 msnm, tendr una altura

mnima en los bordes de 5 metros y mxima de 7 metros en el centro para permitir actividadescomo ftbol o handball, razn por la cual los marcos irn conectados al suelo por los bordes sinapoyos en la zona central. La nave de la estructura ser liviana ya que solamente soportar eltecho y las luminarias, ms posibles carteles de propaganda. Se realizar en acero A250ESP (Aceroal carbono para aplicaciones dinmicas, incluidas para cargas ssmicas) con lmite de fluencia 470[MPa]. La inclinacin del techo ser baja (de 10) producto de que el proyecto se ubica en la zonacostera de la V regin, donde la probabilidad de nieve es casi nula segn la NCh431. La estructurase basar en 7 marcos rgidos separados por 6 [m], que irn empotrados en las fundaciones dehormign armado y conectados entre s por vigas en los bordes superiores y costaneras de techodistribuidas en la zona central. Dichas costaneras de techo soportarn las planchas de zinc

industriales, mas no se utilizarn costaneras de muro ya que no se cerrar en los bordes, con lafinalidad de facilitar el movimiento de los deportistas. A pesar de no llevar costaneras de muro, sse utilizar arrostramiento para rigidizar la estructura y poder soportar las cargas ssmicas y deviento. Cabe resaltar que las riostras sern unidas en su mitad para disminuir el largo y con ello suesbeltez y probabilidad de pandeo local.

A continuacin, de la figura 3 a la 6, se presentan vistas 3D y planos generales de la estructura:

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Figura 3: Vista en 3D con seccionesdibujadas en extrusin. Se observa laestructura de marcos de columnas y

vigas con los arrostramientos ycostaneras de techo.

Figura 4: Vista frontal (Plano XZ) de la estructura,donde se detalla un marco de los 7que componen el galpn. Plano a escala y medidas en metros.

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En las figura 3 se detalla la vista 3Dde la estructura de marcos decolumnas y vigas, incluidos lassecciones con vista en extrusin,razn por la cual estn todas delmismo color. Las figuras 4, 5 y 6 sonplanos a escala, con medidas enmetros, para resaltar lasdimensiones ms relevantes del

galpn y la disposicin de loselementos estructurales descritoscon ms detalle en las secciones2.2.3. a 2.2.5. del presente informe.

Figura 5: Vista lateral (Plano YZ) donde se aprecian los 7 marcosseparados cada 6 metros, ms la altura mnima de 5 metros en los

bordes. Plano a escala con medidas en metros.

Figura 6: Vista en planta (Plano XY) del galpn, donde sedetalla la distribucin de las costaneras y el arrostramiento

de techo. Medidas en metros y plano a escala.

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1.2 Especificaciones generales de la estructura

1.2.1 Obras preliminares

Cierre perimetral: Se considerara un cierre perimetral equivalente a las rejas que encierran lacancha 7x7, por lo que ningn alumno o persona externa a la obra podr ingresar

Preparacin de terreno: Como el terreno es apto para la instalacin de columnas, solo seproceder a limpiar y sacar arcos, si es necesario, se removern las bancas y una vez que terminela obra sern reincorporadas.

Trazado de terreno: se proceder al levantamiento topogrfico para delimitar la cancha, marcandodonde irn instaladas las columnas.

1.2.2 Estructura de enrejado o marco

La estructura se realizara mediante Marcos columnas y vigas, la cual contara de 7 marcos,conformado solamente por columnas y vigas, estos sern unidos mediante costaneras de techo yse utilizaran riostras (de techo y de muro) para darle rigidez a la estructura.

1.2.3 Instalaciones secundarias

Se deber instalar una red elctrica para maquinarias en obra, luz (de ser necesaria), agua potable,baos, oficinas, letrinas, bodega, entre otros servicios bsicos para los obreros.

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2. Especificaciones Tcnicas

2.1 Especificaciones referentes al clculo

2.1.1 Documentos complementarios que definen el proyecto

Los documentos que definen el siguiente proyecto son:

-NCh427; Especificaciones para el clculo, fabricacin y construccin de estructuras de acero.

-NCh432; Clculo de la accin del viento sobre las construcciones.

-NCh1537; Cargas permanentes y sobrecargas de uso.

-NCh3171; Diseo estructural-Disposiciones generales y combinaciones de cargas.

-NCh2369; Diseo ssmico de estructuras e instalaciones industriales.

-ACI 318; Cdigo de requerimientos estructurales para estructuras en concreto, 2011

-AISC 2010; Especificaciones estructurales para construcciones en acero.

-Tabla de Perfiles ICHA (Instituto Chile de Acero).

2.1.2 Simplificacin en el clculo

Para calcular las fuerzas internas en los elementos estructurales (perfiles) se utilizara el software

SAP2000 V15 (ver figura 7), para lo cual se consideraron los siguientes detalles; todos los apoyosson del tipo empotrado, las riostras del galpn se hicieron tal que estas trabajaran comobarras(ver figura 8), es decir, solamente tengan carga axial (esto se demuestra mediante el uso delmismo software, dado que reciben muy poca carga de momento), con lo que se puede evitardiseo a flexin de estos elementos, la estructura posee simetra simple, las uniones entreelementos es tal que la estructura no fallara por estas.

Para el clculo de la carga por viento se consider la presin bsica correspondiente a la parte msalta de la estructura (7 metros), la que luego se aplic sobre toda la estructura. Se detallara msadelante.

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Figura 7, modelo generado a travs delsoftware SAP2000.

Figura 8, riostras trabajando comobarras.

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2.1.3 Anlisis de esfuerzo

Luego realizar el anlisis mediante el programa SAP2000, se procede a identificar, para cada perfil,el elemento con mayor fuerza axial, compresin, momento (M2 y M3) y corte (V2 y V3).Se utilizara el siguiente orden de colores para identificar dichos perfiles.

Esfuerzo color

TraccinCompresin -M2M3V2V3

Perfil H300x300x83.0

Figura 9, elementos con mayor fuerzaaxial y momento (M2).

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Perfil C200x50x11.0

Figura 12, elementos conmayor fuerza de compresin,momento (M2), corte (V2) y

corte (V3).

Figura 13, elemento con mayor fuerza de corte (V2).

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Figura 14, elementos conmayor fuerza de corte (V3) y

compresin.

Figura 15, elementos conmayor fuerza de compresin,

momento (M3) y traccin.

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Perfil Cajn 75x75x12.0

Barras horizontales

Figura 16, elementos conmayor fuerza a compresin y

traccin.

Figura 17, elemento con mayor fuerza a compresin y traccin.

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2.1.4 Estados de carga por la accin del viento, sismo y/o otras

Cargas permanentes:

Las cargas permanentes (peso propio de la estructura) se dividieron en los siguientes:

1) Carga por peso estructura (acero): Calculada mediante el programa SAP2000, como una fuerzadistribuida en cada elemento estructura (densidad por volumen).

2) Planchas Zinc Techo: Se calcul usando Plancha acanalada ondulada

Medidas: 0.3x851x2000 (milmetros)

Peso total por plancha: 4.2 [kgr]

Calculo de planchas a usar:

2[m]

23[m]

12,765[m]

25,15 [m]

38[m]

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N planchas=15x19x2=570 planchas

Se calcul la fuerza que toma cada costanera (y viga) como carga por rea tributaria

Resultando:

q1=2,89[kg/m]q2=q3=q4=q5=q6=,78[kg/m]q7=4,4[kg/m]

Sobre carga de uso:

1) Techo: de acuerdo a la norma chilena Ncha 1537 of 86 (tabla 1), se estim la sobrecarga detecho mediante la inclinacin de este y rea tributaria por elemento estructural (costaneras yviga), obteniendo:

Con = 9,86

q1= q2=q3=q4=q5=q6= q7=0,59264[KPa]

2 2 2 2 2 1,5

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4 5

67

1

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Lluvia:

Se tom la decisin de no incluir canaletas en el techo del galpn, dado que la cancha cuenta conun sistema estable de alcantarillado de aguas lluvia, la lluvia escurrir por el techo y caera al suelo.

Por lo tanto la carga de lluvia es despreciable.

Viento:

Para el clculo de la accin del viento sobre la estructura, se ocup la norma chilena Nch0432of71.Como no se cuenta con estadsticas de la velocidad mxima del viento en la zona y la estructuramide menos de 100 metros, se recurrir a la tabla 1 de la Nch0432 para obtener la presin bsicadel viento:

Por lo que qb= 95[kg/m2]

Se sigui la recomendacin de esta misma norma y el clculo de la accin del viento se realizmediante la figura 9 de esta misma norma:

Tabla 1: Tabla 1 de la Nch0432

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En la direccin y, es decir, la direccin perpendicular mostrada en (a), se aplic una carga directade qb sobre las columnas y vigas.

Nieve:

De acuerdo a la norma chilena NCh431 of 77y por ser una zona cercana a la costa, la estructura nopresentara cargas por accin de la nieve.

A pesar de que se escogi estaconfiguracin de carga, la carga que sele aplico a las columnas fue de q b y node 0,8*q b , esto debido a que laestructura ser abierta y tambin esms conservador.

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http://www.google.cl/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=5&ved=0CEIQFjAE&url=http%3A%2F%2Fes.scribd.com%2Fdoc%2F55783634%2FNCh431Of77-Sobrecarga-de-Nieve&ei=WMAWUsrJO6iBiwKKzoGACA&usg=AFQjCNF2OgauOj8nJOWJfDgaw2__GJPPpQ&bvm=bv.51156542,d.cGEhttp://www.google.cl/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=5&ved=0CEIQFjAE&url=http%3A%2F%2Fes.scribd.com%2Fdoc%2F55783634%2FNCh431Of77-Sobrecarga-de-Nieve&ei=WMAWUsrJO6iBiwKKzoGACA&usg=AFQjCNF2OgauOj8nJOWJfDgaw2__GJPPpQ&bvm=bv.51156542,d.cGE


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Sismo:

Para la carga considerada por accin de un sismo, se recurri a la norma chilena Nch2369 of 2003instalaciones industriales y se ocup la parte de anlisis esttico:

El esfuerzo de corte horizontal en la base se debe calcular segn la siguiente formula:

En donde:

I = 1 (conservador)

P= peso total del edificio = D+0,25*L

Ao=0,4g (obtenido de la tabla 5.2, figura 5,1)

T=0,2 (debido al tipo de suelo, suelo tipo 1, tabla 5.3-5.4)

n=1 (debido al tipo de suelo, suelo tipo 1, tabla 5.3-5.4)

=0,003 (tabla 5.7)

R=5 (tabla 5.6)T*=Tx=0,364 [s], Ty=0,092[s], periodo fundamental de la estructura en direccin x e y (calculadomediante un anlisis modal en el programa SAP2000)

Obtenindose los siguientes valores de C:

Cx=0,20103Cy=0,23

Luego se utiliz la expresin:

Quedando F1=Q 0 (para la direccin x, y otra para la direccin y)

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Luego se procedi a distribuir la fuerza ssmica de manera conservadora, esto es; para la direccinx distribuyendo uniformemente la fuerza F 1x solo en las vigas que unen los marcos:

De manera anloga se aplic la carga ssmica en direccin y, en las vigas de los marcos:

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Combinacin de cargas :

Se definen las siguientes cargas:

D= carga muerta

Lr=sobre carga techo

PM=peso muerto (peso planchas de zinc)

Vx=viento en direccin x

Vy=viento en direccin y

Sx=sismo direccin x

Sy=sismo direccin y

Para el anlisis realizado por el programa SAP2000 fue necesario definir las siguientescombinaciones de cargas (se tuvo que ingresar de manera manual el valor de PM, ya queSAP200 no posee la opcin de agregar planchas de zinc al peso de carga muerta D, por lo que entodas las combinaciones donde aparezca D, se incluir PM):

COMB1=1.4*D+1.4*PMCOMB2=1.2*D+1.2*PM+1.6*LrCOMB3=1.3*D+1.3*PM+1*LrCOMB4a=1.2*D+1.2*PM+1*Vx+1*LrCOMB4b=1.2*D+1.2*PM+1*Vy+1*LrCOMB5a=1.2*D+1.2*PM+1*Sx+1*LrCOMB5b=1.2*D+1.2*PM+1*Sy+1*LrCOMB6a=0.9*D+0.9*PM+1*VxCOMB6b=0.9*D+0.9*PM+1*VyCOMB7a=0.9*D+0.9*PM+1*SxCOMB7b=0.9*D+0.9*PM+1*Sy

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2.2. Especificaciones Referentes a la Construccin de la Obra

2.2.1. Documentos que deben mantenerse en la obra

El primer documento que debe estar presente en obra es el de la Identificacin de la Obra, en elcual se detalla, entre otras cosas, la empresa contratista, el tipo de obra, la ubicacin y el contrato.Tambin es obligatorio que se mantengan copias de los planos y sus respectivas memorias declculo, las normas tcnicas utilizadas para el diseo y la construccin de la obra, especificacionesy planos de detalle como las conexiones y las fundaciones, junto con las memorias descriptivas. Ellibro de obra es otro documento que debe estar presente en obra, en el cual se incluyen losinformes diarios, semanales y mensuales junto con un informe de cuentas. Otros documentos sonel programa de trabajo, actas y certificaciones en casos particulares como de explosivos.

2.2.2. Tipos de Fundaciones

Para la unin de las columnas al suelo se escogi del tipo uniones empotradas, es por ello que seharn fundaciones tipo zapata de hormign H30 unin mediante placa de fundacin, como sedetalla en la figura 18:

Figura 18: Detalle de lasFundaciones

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Figura 19: Vista 2D (arriba) y en planta (izquierda) del galpn,

donde cada elemento estructuraldistinto es representado por un

color. El detallamiento se describeen la pgina siguiente.

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2.2.3. Tipos de Columnas (Colo rojo)

Para todas las columnas se utilizarn secciones H300x300x83.0 de alto 5 [m] unidas rgidamente ala viga en la parte superior, para formar un marco rgido que es fundamental en este tipo deestructura ya que no lleva cercha. La columnas trabajarn en compresin y flexin recibiendo lascargas de las vigas para transmitirlas a las fundaciones, es por tanto que se escoge este perfil porsu resistencia y por su baja tendencia a presentar pandeo local. En la figura 19 se encuentranrepresentadas en color rojo.

Para cada arrostramiento de las columnas se utilizarn 4 perfiles Cajn 75x75x6.5 de longitud 3,91[m] unidas en la interseccin para reducir su esbeltez. La funcin de las riostras de columna esaportar rigidez en la direccin Y ante cargas de viento y/o sismos, trabajando siempre en tracciny compresin. En la figura 19 de la pgina anterior se encuentran representadas por color verde.

2.2.4. Tipos de Viga (Color azul)

Para cada marco se utilizan 2 vigas de seccin H250x250x84.1 de longitud 11,67 [m] unidasrgidamente entre s y a las columnas. Las vigas trabajarn principalmente a flexin recibiendo lascargas del techo por medio de las costaneras y transmitindolas a las columnas. De color azul en lafigura 19.

Para conectar los marcos entre s, se har en los extremos por medio de dos seccionesH250x250x84.1 de longitud 6 [m], una en cada extremo. stas trabajarn a flexin producto de lascargas del techo y a compresin cuando transfieran las cargas del eje Y global entre marcos.

En la parte central del galpn, especficamente donde se encuentra la unin entre vigas, se

instalar una barra seccin C200x50x9 de longitud 5,75 [m] que pretende reducir el esfuerzo en laconexin entre vigas. Esta seccin canal trabajar a traccin en todo momento producto de lascargas verticales en el techo. Se representan en color amarillo en la figura 19, ya quepreliminarmente se us de los mismos perfiles que para las costaneras de techo.

2.2.5. Tipos de Costaneras (Color amarillo)

Para las costaneras de techo se escogi secciones C225x75x16.6 de longitud 6 [m] producto de sualto momento de inercia en el eje de simetra (Eje X en el ICHA) ya que trabajarn principalmentea flexin soportando el peso de las planchas de techo, las sobrecargas de uso de techo ms lascargas de viento y transmitindolas a las vigas. En color amarillo en la figura 19.

Para los arrostramientos de techo se utilizarn secciones cajn 75x75x6.5 de longitud 4,28 [m]producto de la unin en la interseccin al igual que el arrostramiento de las columnas. Estosperfiles trabajarn a compresin y traccin impidiendo el movimiento relativo entre marcos en eleje X global y por tanto aumentando la rigidez en dicho eje. Se representan en color verde en lafigura 19.

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2.2.6. Deflexin Mxima

La deformacin en los vanos libres se calcula segn NCh477, donde se seala que dichadeformacin no puede superar los siguientes lmites:

Considerando el caso B para las costaneras de techo, se comprueba la flecha obtenida delanlisis en software SAP200 v15 con la flecha lmite recomendada. Para poder medir ladeflexin mxima en el SAP2000, se busc la costanera con el mayor momento en el eje mayor(Resultando ser el elemento 30) y se obtuvo su deflexin:

= 200 = 600200 = 3 [ ]= 2.51 [ ]

Tabla 2: Corresponde a la Tabla 45de la NCh477 para las

deformaciones mximas.

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Como= 2.51 [ ] < = 3[ ], la flecha de la costanera es menor que la recomendada, conlo cual cumple con las especificaciones.

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3. Memoria de clculo

Se especifica el procedimiento de diseo seguido para obtener los perfiles a utilizar en laestructura y las comparaciones con los valores de carga requeridos.

Para el diseo se utilizan las consideraciones de las Normas Chilenas descritas previamente y laNormas AISC 2005. Se utiliza los mtodos de diseos dados por la LRFD. La calidad del acero autilizar es A250ESP.

3.1. Datos a utilizar

3.1.1. Perfiles a usar

Los perfiles utilizados son:

Perfil Especificacin UtilizacinDoble T H300x300x83.0 ColumnasDoble T H250x250x84.1 VigasCanal C225x75x16.6 CostanerasCajn 75x75x6.5 RiostrasCanal C200x50x9 Elemento horizontal

Columnas Elemento H300x300x83.0

Propiedades: = 5 [ ] = 0.8 [ ] = 1.4 [ ] = 1057.6 [ 2 ] = 18500 [ 4 ] = 6300 [ 4 ] = 13.2 [ ] = 7.72[ ] = 27.2 [ ]

= 1235 [ 3 ] = 420 [ 3 ] = 1349 [ 3 ]

= 634 [ 3 ]

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Vigas Elemento H250x250x84.1

Propiedades: = 11.67 [ ] = 1.8 [ ] = 0.8 [ ]

= 107.12 [ 2 ] = 12800 [ 4 ] = 4690 [ 4 ]

= 10.9 [ ] = 6.62[ ] = 21.4 [ ]

= 1023 [ 3 ] = 375 [ 3 ] = 1136 [ 3 ]

= 566 [ 3 ]

Costaneras Elemento C225x75x16.6

Propiedades: = 6 [ ]

= 0.6 [ ] = 0.6 [ ]

= 21.16 [ 2 ] = 8992 10 6 [ 6 ] = 1030000 [ 4 ] = 8.38[ ] = 2.21[ ] = 219[ ] = 2.5394[ 4 ] = 132 [ 3 ] = 160 [ 3 ]

= 9.49[ ] = 0.834[ ] = 9[ ]

= 32.2[ 3 ]

Cajn Elemento 75x75x6.5

Propiedades: = 7.81 [ ] = 0.3 [ ]

= 8.33 [ 2 ] Canales horizontales Elemento C200x50x9

Propiedades: = 6 [ ] = 0.4 [ ] = 0.4 [ ] = 11.41 [ 2 ] = 1568 10 6 [ 6 ] = 0.22 10 6 [ 4 ] = 7.21[ ] = 1.39[ ] = 196[ ]

= 0.6083[ 4 ] = 59.3 [ 3 ] = 73.3 [ 3 ] = 7.68[ ] = 0.915[ ] = 6[ ]

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3.2. Diseo secciones

3.2.1. Diseo a traccin

Costaneras Elemento C225x75x16.6Diseo a Traccin

De la seccin de anlisis de esfuerzos realizada con SAP2000, se determin que la costanera mssolicitada a traccin, corresponde al elemento 12 de la estructura, con:

= 3.78 [ ]

a) Fluencia en traccin en la seccin bruta:

=

= 52.9[ ]

b)Ruptura en traccin en la seccin neta:

= =

1 = 19.255[ 2 ] 2 = 20.755[ 2 ]

< 0.85

= 17.986[ 2 ]

= 17.986[ 2 ] = 1 = 10[ ] = 1.77[ ] = 0.823

= = 14.8025[ 2 ]

10[cm]

10[cm] d=1/8

1,2

10[cm]

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= = 4700 14.8025 = 69.57[ ] c)Bloque de corte:

= (10 ) = 5.04[ 2 ]

= (20

2 2

3) = 21.1425[ 2 ]

= 0.6

+

< 0.6

+

= 59.7[ ]

Se aprecia que la resistencia a traccin es varias veces mayor que carga aplicada, esto debido aque el elemento se dise principalmente para resistir compresin.Se cumple el diseo a traccin.

Cajn Elemento 75x75x6.5

Diseo a Traccin

De la seccin de anlisis de esfuerzos realizada con SAP2000, se determin que la riostra mssolicitada a traccin, corresponde al elemento 107 de la estructura, con:

= 1.23248 [ ]


= = 20.825[ ] b) Ruptura en traccin en la seccin neta:

=

= 29


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An ser igual a Ag, dado las condiciones de conexin, en este caso, perfil soldado de la siguientemanera:

= 1 ; = 24 ( + ) , donde B=H=7.5 [cm] y L=10[cm]Luego U=0.90625

=

= 7.54906 [ 2 ]

= 4700 = 34.8[ ]Se puede apreciar que el elemento resiste por mucho la solicitacin.Cumple diseo a traccin.

Canales horizontales Elemento C200x50x9

Diseo a Traccin

De la seccin de anlisis de esfuerzos realizada con SAP2000, se determin que el elemento mssolicitado a traccin, corresponde al elemento 142 de la estructura, con:

= 22.147 [ ]


= = 28.525[ ] b) Ruptura en traccin en la seccin neta:

= =

Placas soldadas al perfil

10[cm]

10[cm] d=1/8

1,2

10[cm] 30


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1 = 10.1[ 2 ]

2 = 10.4[ 2 ] < 0.85 = 9.69[ 2 ] = 9.69[ 2 ] = 1 = 10[ ] = 1.09[ ] = 0.891

=

= 8.64[ 2 ]

= = 40.614[ ] c) Bloque de corte:

= (10 ) = 3.365[ 2 ] = (20 2 2 3) = 14.095[ 2 ] = 0.6 + < 0.6 + = 39.792[ ]

Luego

= 25.672 [ ] = Pdis>Pu

Por lo que el diseo a traccin se cumple.

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Cabe destacar que el elemento no se disear a compresin, ya que este tiene una carga acompresin despreciable.

3.2.2. Diseo a compresin


Diseo a Compresin

De la seccin de anlisis de esfuerzos realizada con SAP2000, se determin que la columna mscomprimida corresponde al elemento 6 de la estructura, con:

= 11.051 [ ]

Clasificacin de Secciones

Alma: = 27.20.8

= 34

= 1.49 = 1.49 2.04 10 62500 = 41.406 Como < Alma Esbelta.

Alas: = 302 1.4

= 10.714

= 0.64

= 0.64

0.686 2.04 10 6

2500 = 15.142

=4

=4

27.2 0.8 = 0.686 Como < Alas Esbeltas.

Caso E2. AISC 2005

Limitaciones a la esbeltez: = 0.65 5007.72

= 42.098 < 200 Cumple

Caso E3. AISC 2005

= Como = 42.098 < 4.71 = 134.545:

32


33/47


= 0.658 = 0.658 250011360 .5 2500 = 2280.02 2 Con =

2

2 = 2

(42.098 )2= 11360.5 2

= = 2280.02 105.76 = 241134.9 [ ] = 241.1349 [ ] = = 0.9 241.1349 = 217.021 [ ]

Verificacin

Como= 11.051 [ ] < = 217.021 [ ] Se cumple el diseo por el mtodo LRFD. Cabe resaltar que la flexin controla el diseo de las

columnas, por eso la capacidad excede tantas veces a la demanda.


Diseo a Compresin

De la seccin de anlisis de esfuerzos realizada con SAP2000, se determin que la viga mssolicitada a compresin, corresponde al elemento 114 de la estructura, con:

= 30.053 [ ]


Alma: = 21.40.8

= 26.75

= 1.49 = 1.49 2.04 10 62500 = 41.406 Como

Cumple diseo a compresin.

3.2.3. Diseo a flexin


Flexin Eje Mayor (M3)

De la seccin de anlisis de esfuerzos realizada con SAP2000, se determin que la columna mssolicitada a flexin, corresponde al elemento 26 de la estructura, con:

3 = 23.869 [ ] Propiedades adicionales de la seccin: = 5.83 [m] (Por puntos fijos al volcamiento)Clasificacin de Secciones

Alma: = 27.20.8

= 34

= 3.76

= 107.407

Como < Alma Compacta.Alas: = 30

2 1.4= 10.714

= 0.38 = 10.855 Como < Ala compacta.

Corresponde al caso F2 AISC 2005 (Secciones compactas con doble simetra)

1. Fluencia

= = = 2500 1349.168 = 3372920 [ ] = 33.73 [Tf m] 37


38/47


2. Pandeo Flexotorsional

= 500 [cm]

= 1.76

= 388.068 [cm]

= 1.95 0.7 0 1 + 1 + 6.76 0.7 0 2 = 1265.65 [ ] 2 = = 8.309 [ ]

Como < < es el caso b):= 0.7

con: = 12.52.5 +3 +4 +3 3.0 = 2.254 = 7253151 [ ] = 72.532 [ ] < = 33.73 [ ]

Finalmente, la resistencia a la flexin en el eje mayor, que corresponde al mnimo entre los casos1. y 2.:

= 33.73 [Tf m]

3 =

= 0.9 = 30.357 [

]

Verificacin a la flexin eje mayor:

Como 3 = 23.869 < = 30.357 [ ] Se cumple el diseo a flexin en el eje mayor. Como se observa, es esta solicitacin que manda porsobre la compresin, razn por la cual la resistencia a la compresin excede en varias veces lasolicitacin.

Flexin Eje Menor (M2)

1. Fluencia

= = 1.6 = 2500 634 = 15.85 [ ] < 1.6 2500 420 = 16.8 [ ] = 15.85 [ ]

38


39/47


2. Pandeo local del ala

(a) No aplica para secciones con ala compacta.

Finalmente, la resistencia a la flexin en el eje menor:

2 = = 0.9 = 14.264 [ ] Verificacin a la flexin eje menor:Como 2 = 0.336 [ ] < = 14.264 [ ] Se cumple el diseo a flexin en el eje menor.


Flexin Eje Mayor (M3)

De la seccin de anlisis de esfuerzos realizada con SAP2000, se determin que la viga mssolicitada a flexin, corresponde al elemento 152 de la estructura, con:

3 = 23.867 [ ] Propiedades adicionales de la seccin: = 5.83 [m] (Por puntos fijos al volcamiento)


Alma: = 21.40.8

= 26.75

= 3.76 = 107.407 Como < Alma Compacta.

Alas: = 252 1.8

= 6.944

= 0.38

= 10.855

Como < Ala compacta.Corresponde al caso F2 AISC 2005 (Secciones compactas con doble simetra)

39


40/47


1. Fluencia

= =

= 2500

1136 = 2840000 [

] = 28.4 [Tf m]

2. Pandeo Flexotorsional

= 583.3 [cm]

= 1.76 = 332.610 [cm] = 1.95 0.7 0 1 + 1 + 6.76 0.7 0 2 = 1515.271 [ ]

2 = = 6.998 [ ] Como < < es el caso b):

= 0.7 con: = 12.5

2.5 +3 +4 +3 3.0 = 2.254

= 5897561 [

] = 58.976 [

]

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