memoria de calculo chinalco - 2 naves

5/27/2018 Memoria de Calculo Chinalco - 2 Naves

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ContenidoCAPITULO I: ASPECTOS GENERALES ........................................................................................... 3

1.1. GENERALIDADES ........................................................................................................ 3

1.2. DESCRIPCIN DEL PROYECTO..................................................................................... 3

1.3. NORMAS EMPLEADAS................................................................................................ 4

1.4. CARGAS DE DISEO ................................................................................................... 4

1.4.1. CARGA MUERTA (D) ........................................................................................... 4

1.4.2. CARGA VIVA (L) .................................................................................................. 4

1.4.3. CARGA DE NIEVE (S) ........................................................................................... 5

1.4.4. CARGA DE VIENTO (W) ....................................................................................... 5

1.5. COMBINACIONES DE CARGA ...................................................................................... 6

1.5.1. ESTRUCTURA METALICA ..................................................................................... 6

1.5.2. CIMENTACIN ................................................................................................... 6

1.6. ESPECIFICACIONES DE LOS MATERIALES .................................................................... 6

1.7. CONFIGURACIN ESTRUCTURAL ................................................................................ 7

1.7.4. DIMENSIONES DE LOS ARCOS ............................................................................. 9

CAPITULO II: METRADO DE CARGAS ........................................................................................ 10

2.1. CARGA MUERTA ...................................................................................................... 10

2.2. CARGA VIVA ............................................................................................................ 102.2.1. CARGA VIVA: (L) ............................................................................................... 10

2.2.2. CARGA VIVA DE TECHO: (Lr) ............................................................................. 10

2.3. CARGA DE NIEVE ...................................................................................................... 11

2.4. CARGA DE VIENTO ................................................................................................... 11

2.4.1. CLASIFICACIN DE LA ESTRUCTURA ................................................................. 11

2.4.2. DIRECCIN VIENTO MAS DESFAVORABLE ......................................................... 12

2.5. CARGA DEBIDO A LA TENSIN DE LA COBERTURA (P) .............................................. 14

CAPITULO III: ANLISIS SSMICO .............................................................................................. 16

3.1. MODELO ESTRUCTURAL........................................................................................... 16

3.2. NORMAS Y PARMETROS PARA EL ANLISIS SSMICO.............................................. 16

3.2.1. PARMETROS PARA EL ANLISIS SISMICO ........................................................ 17

CAPITULO IV: ASIGNACIN DE CARGAS Y ESFUERZOS EN LOS ELEMENTOS .............................. 18

4.1. CARGA MUERTA ...................................................................................................... 18

4.1.1. ASIGNACIN DE LA CARGA MUERTA Y DEFORMADA ........................................ 18

4.1.2. ESFUERZOS DEBIDO A LA CARGA MUERTA ....................................................... 19

4.2. CARGA NIEVE ........................................................................................................... 19


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4.2.1. ASIGNACIN DE LA CARGA DE NIEVE Y DEFORMADA ....................................... 19

4.2.2. ESFUERZOS DEBIDO A LA CARGA DE NIEVE ...................................................... 20

4.3. CARGA VIENTO ........................................................................................................ 21

4.3.1. ASIGNACIN DE LA CARGA DE VIENTO Y DEFORMADAS ................................... 21

4.3.2. ESFUERZOS DEBIDO A LA CARGA VIVA ............................................................. 22

4.4. CARGA SISMO .......................................................................................................... 22

4.4.1. ASIGNACIN DE LA CARGA SISMICA ..................................................................... 22

4.4.2. ESFUERZOS DEBIDO AL SISMO ............................................................................. 24

CAPITULO V: DISEO DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES .................................................... 25

5.1. DISEO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES ................................................................ 25

CAPITULO VI: DISEO DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES ................................................... 25

6.1. REACCIONES EN LA BASE DE COLUMNAS ................................................................. 25


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CAPITULO I: ASPECTOS GENERALES

1.1.GENERALIDADES

En esta memoria se presentan los clculos realizados para la elaboracin del diseo de losambientes para Talleres de Mantenimiento.

La estructura se ubica en el Proyecto Toromocho sobre 4500 m.s.n.m, distrito minero de

Morococha, Provincia de Yauli, Junn.

La capacidad admisible del terreno para zapatas vara entre 1.32 Kg/cm2 a 2.90 kg/cm2,

para profundidades entre 1.50 a 3.00 m, de acuerdo al Informe Tcnico de Estudio de Suelos

realizado por CESEL Ingenieros.

1.2.DESCRIPCIN DEL PROYECTO

Las estructuras a desarrollar son dos naves de acero estructural con una cobertura de

lona plstica que servir de taller de mantenimiento temporal.

Fig. 1: Nave Talleres de Mantenimiento

Todas las partes que integran el diseo en concreto armado y acero estructural se

hicieron cumpliendo las normas que establece el Reglamento Nacional de Edificacionesy normas internacionales ACI, AISC y ASTM.


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1.3.NORMAS EMPLEADAS

Las cargas de gravedad, viento, nieve y de sismo que se utilizarn para el anlisis

estructural del edificio y en el diseo de los diferentes elementos estructurales, debern

cumplir con lo sealado en:

REGLAMENTO NACIONAL DE EDIFICACIONES

Norma Tcnica E.020: Cargas

Norma Tcnica E.030: Diseo Sismo Resistente

Norma Tcnica E.050: Suelos y Cimentaciones

Norma Tcnica E.060: Concreto Armado

Norma Tcnica E.090: Estructuras Metlicas

ACI ( American Concrete Institute ) AISC (American Institute of Steel Construction)

1.4.CARGAS DE DISEO

La Norma Tcnica E-020 recomienda valores mnimos para las cargas que se deben

considerar en el diseo de una estructura, dependiendo del uso al cual est diseada la

misma. Las cargas a considerar son las denominadas: muertas, vivas, viento, nieve y

sismo.

1.4.1. CARGA MUERTA (D)

La carga muerta incluye el peso propio de los elementos estructurales y los efectos

permanentes.

Los pesos especficos considerados de acuerdo a la Norma E.020 anexo I, sern:

Material Valor

Concreto Armado 2.4 tn/m3

Acero 7.85 tn/m3

Lona DG1122 0.65 kg/m2

1.4.2. CARGA VIVA (L)

La carga viva considera las cargas variables y no permanentes como el peso del personal

para la instalacin, materiales, equipos, muebles y otros elementos mviles.

De acuerdo a la norma E.020 la carga viva repartida utilizada en el anlisis estructural es

de:

WL = 30 kg/m2


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1.4.3. CARGA DE NIEVE (S)

La zona en la cual se ubica el proyecto se encuentra expuesta a la accin de la carga de

nieve por lo que de acuerdo con la norma E.020, articulo 11. Indica que la carga de nieve

sobre el suelo (Qs) debe tomarse como mnimo 40 Kg/m2, que equivalen a 0.40 m de

nieve fresca con peso especfico de 100 kg/m3.

Norma E.020, articulo 11.3: Carga de nieve sobre techos (Qs)

b). Para techos de una o dos aguas con inclinaciones comprendidas entre 15 y 30 la

carga de diseo sobre la proyeccin horizontal ser:

Qt = 0.8 Qs

Qt = 32 kg/m2

Considerada en el tramo superior en el tramo inferior presenta inclinaciones superioresa los 30.

1.4.4. CARGA DE VIENTO (W)

Las cargas producidas por el viento sobre la estructura generan presin y succin las

mismas que debern ser resistidas por los elementos estructurales.

Donde se considera: V10m= 135 Km/h (Dato proporcionado por CESEL Ingenieros)

La velocidad de diseo se calculara de acuerdo a lo establecido en la Norma E.020,

articulo 12.3:

= (10).22

Donde:

Vh: Velocidad de diseo a la altura h en Km/h

V : Velocidad de diseo hasta 10 m de altura en km/h

h : Altura sobre el terreno en metros

La carga exterior de viento producido por el viento de diseo sobre la estructura se

calcular de acuerdo a lo establecido en la Norma E.020, articulo 12.4

= 0.005 2

Donde:

Ph: Presin o succin del viento a una altura h en Kgf/m2

C : Factor de forma adimensional

h : Velocidad de diseo a la altura h


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1.5.COMBINACIONES DE CARGA

1.5.1. ESTRUCTURA METALICA

De acuerdo a la Norma E.090 Estructuras Metlicas se consideran las siguientes

combinaciones de carga:

Donde:

D: Carga Muerta debida a peso propio de los elementos y efectos permanentes

sobre la estructura.

L: Carga viva debida al mobiliario y ocupantes.

Lr: Cargas vivas en las azotea.

W: Cargas de viento.

S: Cargas de nieve.

E: Cargas de sismo de acuerdo a la Norma E.030 Diseo Sismo resistente.

R: Carga por lluvia o granizo.

1.5.2. CIMENTACIN

D + L

D + L 0.8 Sx

D + L 0.8 Sy

D + L + W

1.6.ESPECIFICACIONES DE LOS MATERIALES

Acero Estructural

Perfil Tubular Fy = 42 KSI

Perfil Cuadrado Fy = 46 KSI

Planchas y ngulos, ASTM A36 Fy = 2530 Kg/cm2

Soldadura y Conectores

Electrodo ER70S Fu = 4800 Kg/cm2

Pernos de Alta Resistencia ASTM A325 Fu = 8400 Kg/cm2

Pernos corrientes ASTM A307 Fu = 4200 Kg/cm2


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1.7.CONFIGURACIN ESTRUCTURAL

1.7.1. PLANTA GENERAL DE LA ESTRUCTURA

Fig. 2: Planta Estructura Nave Talleres Mantenimiento

1.7.2. ELEVACIN FRONTAL Y CORTE

Fig. 3: Elevacin Naves Talleres Mantenimiento


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Fig. 4: Corte Nave Talleres Mantenimiento

1.7.3. ISOMETRIA

Fig. 5: Isometra de Nave Talleres de Mantenimiento


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1.7.4. DIMENSIONES DE LOS ARCOS

H= 10 m

L = 19 m

f = (L/6) = 3.17 m

S = 12.5 mH/L = 0.53

H/L > 0.1

Se debe considerar las condiciones de carga balanceda y desbalanceada que se indican

a continuacin segn el artculo 11.3-e de la norma E.020.

Fig. 6: Condiciones de carga Balanceada y desbalanceada segn Norma E.020.


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CAPITULO II: METRADO DE CARGAS

2.1.CARGA MUERTA

Cargas consideradas para el clculo de la carga muerta.

Carga Muerta (D)

Cobertura del techo 0.65 Kg/m2

rea de techo 785.40 m2

Peso total de la cobertura 510.50 Kg

Peso de luminarias 225.00 Kg

Carga Muerta Total 735.50 Kg/m2

D = 3.9 kg/m

2.2.CARGA VIVA

Sobrecarga viva de techo segn RNE, norma E.020.

2.2.1. CARGA VIVA: (L)

S/c de Techo (kg/m) 30

La carga viva reducida se calculara mediante la siguiente expresin:

L = Lo (0,25+4.6/Ar)Donde:

Ar: Ai x K

Ar: rea de influencia del material en m.

Ai: rea tributaria en m. 500.0

Para este caso: K: 1; al tratarse de ser una estructura del tipo liviana.

L (Kg/m) 13.7

Long. Distribucion (m) 188.5

Carga Distribuida WL: (kg/ m) 36.3

WL = 30 kg/m2 L = 36.3 kg/m

2.2.2. CARGA VIVA DE TECHO: (Lr)

Cant. Personas durante montaje 6Peso aprox. Por persona: 75 Kg


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Peso Tot. Montaje 450 Kg

Long. Distribucion (m) 188.5

Carga Distribuida WLr (kg/m) 2.4

2.3.CARGA DE NIEVE

rea de techo 785 m2

Carga total por nieve en techo 31416 Kg

Longitud de distribucin (Arcos, vigascumbre y viga lateral)

94.2 m

Se analiza la carga de nieve ms desfavorable: Acumulacin de nieve en valle ubicada

entre las 2 naves.

S = 333.3 kg/m

2.4.CARGA DE VIENTO

2.4.1. CLASIFICACIN DE LA ESTRUCTURA

De acuerdo a la Norma E.020, artculo 12 (12.2), la estructura se clasifica como:

Tipo 1: Edificacin poco sensible a las rfagas y a los efectos dinmicos del viento, tales

como edificios de poca altura o esbeltez y edificaciones cerradas capaz de soportar las

cargas sin variar su geometra. Se aplicara los artculos 12 (12.3 y 12.4)

Tipo 3: Edificaciones que representan problemas aerodinmicos tales como domos, arcos,

antenas, etc. Para este tipo de edificaciones las presiones de diseo se determinaran a partir

de procedimientos de anlisis reconocidos en ingeniera, pero no sern menores que lasespecificadas para el tipo I.


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2.4.2. DIRECCIN VIENTO MAS DESFAVORABLE

Fig. 7: Direccin del viento Y

Fig. 8: Direccin del viento ms desfavorable

Coeficientes de Presin Paredes laterales:

Posee cobertura en todo el permetro (cerrada) pero posee un material permeable en ambos

tmpanos y franja lateral superior:

C1= -0.7

C1= -0.7

C2= -0.5

Coeficientes de Presin Techo tipo curvo:

Se considera Segn Norma de Diseo:


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Cp4= -1.0 (barlovento)

Cp5= -1.0 (sotavento)

Coeficientes de Presin Interior:

Dada la forma de la estructura tipo: Cerrada, se tiene una presin interna Pi con un Coeficiente

de Presin Cpi igual a:

Cpi = 0.8

Cpi = 0.8

Calculo de Presiones Combinadas:Segn lo anterior se tendr las siguientes presionescombinadas:

Paredes Laterales:

C1 = -1.5 0.1

C2 = 0.1 -1.5

C3 = 0.3 -1.3

Techo Curvo:

C4 = -1.8 -0.2 (Barlovento)

C5 = -0.2 -1.8 (sotavento)

PRESIONES:Las presiones de las carga de Viento sobre la estructura:

Dado: Presin (P) = C*q

Donde:

C: coeficientes de presin combinado

Por lo cual se tendr:

Presiones en las Paredes:

P1= -75.0 kg/ m

P2= -75.0

P3= -65.0 kg/ m131

Presiones en el Techo:

P4= -90.0 kg/ m

P5= -90.0 kg/ m


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CARGAS DISTRIBUIDAS:

Long. Arco: (m) 31.4

Area Techo (m2) 785.4

Area timpano: (m2) 157.0

Area Frontal / posterior : (m2) 180.0

Area Lateral : (m2) 225.0

Zona Presion (kg/m) Area (m) LONGITUDAFECTADA (m)

Carga Total(Kg)

UBICACIN

1 -75.0 225.0 59.8 -16875 PAREDES

2 -75.0 225.0 59.8 -16875 PAREDES

3 -65.0 337.0 68.4 -21905 PAREDES

4 -90.0 785.4 94.2 -70686 TECHO

5 -90.0 785.4 94.2 -70686 TECHO

Zona Carga DistribuidaW (kg/m)

UBICACIN

1 -282.2 PAREDES

2 -282.2 PAREDES

3 -320.2 PAREDES

4 -750.0 TECHO

5 -750.0 TECHO

2.5.CARGA DEBIDO A LA TENSIN DE LA COBERTURA (P)

Consideraremos una tensin interna de la cobertura: Lona

Carga Distribuida suministrado en el montaje que constituye el templado de la cobertura:

Fuerza unitaria aprox. Requerida para el tensado: 50 kg / m

Longitud total (m): 25.0

Direccin tensado (lnea tangente al arco): (): 45


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Carga distribuida por Tension deCobertura C: (kg / m)

50


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CAPITULO III: ANLISIS SSMICO

3.1.MODELO ESTRUCTURAL

El anlisis se ha desarrollado haciendo uso del programa SAP 2000 v.15.1.0 elaborado porComputers and Estructures Inc. La carga ssmica total se ha calculado tomando el 100% de

la Carga Muerta y el 50% de la Carga Viva, tal como lo seala la norma NTE-030 de diseo

Sismorresistente.

La Norma NTE-030 seala que al realizar el anlisis ssmico empleando el mtodo de

superposicin espectral se debe considerar como criterio de superposicin el ponderado

entre la suma de absolutos y la media cuadrtica segn se indica en la siguiente ecuacin:

Alternativamente se puede utilizar como criterio de superposicin la combinacin

cuadrtica completa (CQC). En el presente anlisis se utiliz este ltimo criterio.

Fig. 9: Modelo Estructural Nave Talleres Mantenimiento

3.2.NORMAS Y PARMETROS PARA EL ANLISIS SSMICO

El anlisis ssmico se desarroll de acuerdo a las indicaciones de la Norma Peruana de Diseo

Sismorresistente NTE-030.

2

75.025.0 ii rrr


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La respuesta ssmica se determin empleando el mtodo de superposicin espectral

considerando como criterio la Combinacin Cuadrtica Completa, (CQC) de los efectos

individuales de todos los modos.

3.2.1. PARMETROS PARA EL ANLISIS SISMICO

Los parmetros para el diseo sismoresistente establecidos en el Estudio de Mecnica de

Suelos entregados por CESEL Indican:

Fuente: Estudio Mecnica de SuelosCESEL IngenierosCap. 6

Por lo tanto los parmetros de diseo ssmico considerados son:

F. Zona Z 2 0.3 Tp(s) = 0.6

F. Uso U C 1 hn(m) = 19

F. Suelo S S2 1.2 CT= 35

F.Amplificacin C 2.5(Tp/T) 2.50 T = 0.54

El coeficiente de reduccin empleado fue R= 6

Fig. 10: Espectro de Pseudo-aceleracin

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.001.20

1.40

1.60

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

Sa(

g)

T (s)

ESPECTROS DE PSEUDO ACELERACIONES

Sa xx Sa YY


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CAPITULO IV: ASIGNACIN DE CARGAS Y ESFUERZOS EN LOS

ELEMENTOS

Nota: La carga viva L no ser asumida como ocurrencia simultnea a la carganieve S (Se debe usar la mayor carga).

4.1.CARGA MUERTA

4.1.1. ASIGNACIN DE LA CARGA MUERTA Y DEFORMADA

Fig. 11: Modelo estructural con carga muertas

Fig. 12: Deformada debido a la carga muerta


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4.1.2. ESFUERZOS DEBIDO A LA CARGA MUERTA

Fig. 13: Diagrama de fuerzas Axiales en los elementos

4.2.CARGA NIEVE

4.2.1. ASIGNACIN DE LA CARGA DE NIEVE Y DEFORMADA

Fig. 14: Carga de nieve sobre la estructura


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Fig. 15: Deformacin debido a la carga de nieve

4.2.2. ESFUERZOS DEBIDO A LA CARGA DE NIEVE

Fig. 16: Diagrama de fuerza axial debido a la carga de nieve


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4.3.CARGA VIENTO

4.3.1. ASIGNACIN DE LA CARGA DE VIENTO Y DEFORMADAS

Fig. 17: Carga de viento sentido desfavorable sobre la estructura

Fig. 18: Deformacin debido a la carga de viento


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4.3.2. ESFUERZOS DEBIDO A LA CARGA VIVA

Fig. 19: Diagrama de fuerza axial debido a la carga de viento

4.4.CARGA SISMO

4.4.1. ASIGNACIN DE LA CARGA SISMICA

Fig. 20: Espectro de Pseudo aceleracin


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Fig. 21: Deformacin debido al sismo en la direccin X

Fig. 22: Deformacin debido al sismo en la direccin Y


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4.4.2. ESFUERZOS DEBIDO AL SISMO

Fig. 23: Diagrama de fuerza axial debido al sismo en la direccin X

Fig. 24Diagrama de fuerza axial debido al sismo en la direccin Y


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CAPITULO V: DISEO DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES

5.1.DISEO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES

Fig. 25: Ratio de esfuerzos debajo de 1 en todos los elementos principales

Se puede apreciar que el ratio de esfuerzos en todos los elementos principales es menor a

la unidad.

CAPITULO VI: DISEO DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES

6.1.REACCIONES EN LA BASE DE COLUMNAS

Los archivos se encuentran en Excel adjuntos a este documento.

Nota: El diseo estructural aun es preliminar, pero los cambios por reforzamientos dentro de laestructura no representan un cambio considerable para el diseo de las zapatas.

C1

C2

C3

C4

C5

C6

C7

C8

C9C10 C11

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combinaciones de carga

carga muerta d

carga de nieve s

direccin viento

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