memoria de cálculo cobertura
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GERENCIA REGIONAL DE DESARROLLO ECONOMICOPROYECTO: CREACION, MEJORAMIENTO Y EQUIPAMIENTO DE LA CADENA PRODUCTIVA DE PESCADO Y MARISCOSEN LA REGION MOQUEGUA
MEMORIA DE CALCULO
MEMORIA DE CLCULO - COBERTURA
1 ANTECEDENTESEl presente proyecto se efecta con la finalidad de sustentar la concepcin estructural y
compatibilizar los clculos efectuados con el reglamento de edificaciones vigente cargas
( E.020), sismo resistente (E.030) y diseo en acero (E-090),esta norma tiene alcance al
diseo, fabricacin y montaje de estructuras metlicas bajo la concepcin del mtodo
de factores de carga y resistencia (LRFD).
La cobertura planteada es una estructura destinada a cubrir un rea aproximadamente de
180 m2, siendo este un conjunto de elementos resistentes capaz de mantener sus formas
y cualidades a frente a los esfuerzos a los que sern sometidos durante la construccin y
el periodo de vida til previsto en el proyecto.
Para analizar apropiadamente una estructura, deben hacerse ciertas idealizaciones sobre
cmo estn soportados y conectados los distintos elementos entre s. Una vez que se haya
determinado esto y se han especificado las cargas, las fuerzas en los elementos y sus
desplazamientos pueden encontrarse bien utilizando la teora de la mecnica estructural
aplicada directamente sobre la estructura idealizada.2 MODELAMIENTO ESTRUCTURAL2.1 GENERALIDADES
Se utiliz para el modelamiento estructural como herramienta de clculo el Software
SAP2000 V16. (Demo)
El siguiente modelo consta de un sistema a base de armadura compuesta, de
secciones rectangulares a base de ngulos creando secciones de inercias que
contribuyen de manera directa a buena resistencia de los mismos, idealizando el
modelo de la forma ms real posible.
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La separacin promedio entre tijerales es de 1.82, las mismas que sern unidas por
largueros. Cuya finalidad es armar en forma diagonal a las armaduras y viguetas
proporcionando estabilidad a la estructura mediante los arriostres.
La predisposicin de los apoyos ser de uno fijo y otro mvil y se ubicaran sobre base
(Vigas Collar de la infraestructura).
Por otro lado se propone cierto tipo de cargas (muerta, viva, viento y sismo),
adicionalmente se debe tener en cuenta la carga de temperatura originada por la
dilatacin trmica de elementos estructurales que conforma una armadura, debido a
que los metales sufren dilatacin por efecto del calor y acortamiento por accin del
frio, que significa que los efectos trmicos ocasionan daos a la estructura.
2.2 CONCEPCIN ESTRUCTURAL DE ELEMENTOS
2.2.1 TIJERAL DE 3X6X3mmConsta de una seccin rectangular (3x6) como elementos principales (Brida,
diagonales y montantes) a distancias a ejes de nudos a 1.82 ml.
Fig. 01
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Fig. 02
2.2.2 LARGUERO DE 1.5X1.5X2mmLa seccin compuesta por una seccin rectangular de (1.5x1.5x2.00mm)
Fig.03
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Fig.04(vista en 3D de la Cobertura
2.3 MATERIALES
2.3.1 Acero Estructural- Para las estructuras metlicas se toma en cuenta la Norma E-090
- Acero segn Norma ASTM-A36
- Esfuerzo de flexin Fb = 0.60 Fy
- Esfuerzo de corte Fv = 0.40 Fy
- Esfuerzo en compresink(l/r)Cc Fa = 12/23 (2)E/(kl/r) 2
F.S = 1.67 columna corta
F.S = 1.92 columna larga
- Esfuerzo en traccin Ft = 0.45 Fy- Mdulo de elasticidad E = 2.1 x 106 kg/cm2
- Relacin de Poisson =0.25 a 0.33
- Densidad especifica Pe = 7850 kg/cm3
- Resistencia soldadura Fw = 70.7 ws (ws en mm) kg/cm2
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2.3.2 Aluzinc- Resistencia a la traccin
Esfuerzo mximo EM=352.60 kg/cm2
Esfuerzo a la rotura ER=277.00 kg/cm2
- Resistencia a la Flexin
Mdulo de Elasticidad E=52948 kg/cm2
Esfuerzo a la flexin EF=52948 kg/cm2
Resistencia a la flexin RF=52948 kg/cm2
- Peso especfico Pe=0.78gr/cm3
2.4 CARGAS
2.4.1 CARGAS MUERTAS.El peso propio de los vigas curvos, cerchas y viguetas de celosa, son
directamente sumidos por el programa SAP2000 V 14.0 (Demo) debido a la
eleccin de los perfiles y/o tubos elegidos para su configuracin estructural de
bridas superiores, inferiores, diagonales y montantes, adems de las cargas
producidas por peso propio se debe considerar la carga muerta producto del
material a instalarse en la cobertura de techo, la cual deber ser liviana.
El peso propio de la cobertura segn la tabla de pesos de policarbonato de 8mm.
Peso de Elementos =(Metrado por el programa) kg/m2
Peso de Pernos y Anclajes = 10kg/m2
2.4.2 CARGAS VIVASSi bien es cierto como se trata de una estructura bastante alta no se espera que se
tengan cargas vivas considerables, pero si se deben de considerar cargas vivas
producidas por operaciones de mantenimiento y montaje al momento de la misma
construccin.
Carga viva de montaje = 50 kg/m2
2.4.3 CARGAS DE VIENTOLa estructura, los elementos de cierre y los componentes exteriores de todas las
Edificaciones expuestas a la accin del viento, sern diseadas para resistir las
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cargas (Presiones y/o succiones) exteriores e interiores debidas al viento,
suponiendo que este acta en dos direcciones horizontales perpendiculares entre
s. En la estructura la ocurrencia de presiones y/o succiones exteriores sern
consideradas simultneamente.
Velocidad del viento en CHEN CHEN es de 45 Km/h. (segn el mapa elico).
2.4.3.1 VELOCIDAD DE DISEOLa velocidad de diseo del viento hasta 10m de altura ser la velocidad mxima
adecuada a la zona de ubicacin de la edificacin pero no menos de 75Km/h. La
velocidad de diseo del viento en cada altura de la edificacin se obtendr de la
siguiente expresin:
Vh = V (h/10)0.22
Dnde:
Vh = Es la velocidad de diseo en la altura h, en Km/h.
V = Es la velocidad de diseo hasta 10m de altura en Km/h.
h = Es la altura sobre el terreno en metros.
Carga de viento = 15 kg/m2 (presin asumida para velocidades menores a 75
km/h)
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MAPA EOLICO DEL PERU VELOCIDAD DEL VIENTO
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2.4.4 CARGAS DE SISMO.
Tomando en consideracin los factores y parmetros establecidos en la norma
Sismo resistente E030 se elabor el espectro inelstico de seudo aceleraciones.
La edificacin es una estructura de acero por lo que su factor de reduccin es de
9.5 y considerando que es una estructura irregular se asume con 3/4R se ha
definido se ha definido como R= 7.125
El factor de aceleracin mxima (Z) para Moquegua es de 0.4 que se interpreta
como la aceleracin mxima del terreno con una probabilidad de 10% de ser
excedida en 50 aos.
Se ha considerado para el diseo que es un suelo intermedio teniendo los
siguientes parmetros para el anlisis ssmico.
ESPECTRO DE DISEO
0
0.5
1
1.5
2
2.5
0 0.5 1 1.5 2 2.5
ACEL
.ESP
ECTR
AL
ZUSC
*g/R
m
/s2
PERIODO T(SEG)
ESPECTRO INELASTICO DE ACELERACIONES NTE E030
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3 ANALISIS DE LA ESTRUCTURA3.1 ANALISIS DINAMICO
Para evaluar la estructura es necesario analizarla ante una carga dinmica como lo es un
movimiento ssmico, para esto necesitamos someterla ante una aceleracin.
La Norma Sismo resistente considera dentro del anlisis dinmico dos tipos uno es el de
anlisis Modal Espectral y el Anlisis Tiempo Historia
Los periodos naturales y modos de vibracin son hallados por un procedimiento que
considera las caractersticas de rigidez y la distribucin de masas en la estructura.
La combinacin de la aceleracin espectral y los modos de vibracin nos da como
resultado el anlisis modal espectral que es uno de los anlisis que la Norma Sismo
resistente establece para el estudio de estructuras
3.2 PRINCIPIOS DE DISEO
El diseo est basado en el mtodo LRFD que tiene como antecedente para los factores de
incremento de las cargas, los valores dados en 1997 por los estndares ANSI. Dichos
factores estn relacionados con el tipo de carga y en especial con la combinacin de carga
a considerar.
Las combinaciones de carga a emplear son las siguientes:
U = 1.4 D
U = 1.2 D + 1.6 L + 0.5 (Lr S R)
U = 1.2 D + 1.6 (Lr S R) + (0.5L 0.8 W)
U = 1.2 D + 1.3 W + 0.5 L + 0.5 (Lr S R)
U = 1.2 D 1.0 E + 0.5 L +0.2 S
U = 0.9 D (1.3 W 1.0E)
La resistencia requerida de la estructura y sus elementos debe ser determinada para la
adecuada combinacin crtica de cargas factor izadas. Para la aplicacin del mtodo
LRFD, las siguientes combinaciones deben tomarse en cuenta.
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4 RESULTADOS DE LA SIMULACION4.1 DEFORMACION DE DEBIDO A CARGA MUERTA
4.2 DEFORMACION DE DEBIDO A CARGA VIVA
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4.3 DEFORMACION DE DEBIDO A CARGA VIENTO
4.4 DEFORMACION DE DEBIDO A CARGA DE SISMO
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4.5 DEFORMACION DE ESTRUCTURA CON ENVOLVENTE MAXIMA
4.6 DIAGRAMA DE MOMENTOS - ENVOLVENTE (DISEO)- ARC01
4.7 DIAGRAMA DE CORTANTES - ENVOLVENTE (DISEO)- ARC01
4.8 DIAGRAMA DE AXIALES - ENVOLVENTE (DISEO)- ARC01
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4.9 DESPLAZAMIENTOS MAXIMOS DE LA ESTRUCTURA ENMETROS (m)
SENTIDODESPLASAMIENTO (m)
ALTURAH(m)
DRIFFTFACTOR DEREDUCCION
DESP.ESTRUCTURA
DESP.MAX.PERMISIBLE
EJE Y 0.0027 5.2 0.000519 7.125 0.0028 0.01EJE X 0.0038 5.2 0.000731 7.125 0.0039 0.01
4.1 VERIFICACION DE DISEO DE ELEMENTOS
El mtodo de verificacin se basa en el cdigo LRFD (Load Resistant Factors loads)
Mtodo de diseo por factores de carga o mtodo de la rotura. Los elementos que
conforman la estructura se han planteado para que en o posible los elementos trabajen
principalmente en traccin consecuentemente para evitar que gobierne el diseo por
estabilidad o pandeo
Fuerzas criticas resistente por pandeo para miembros sometidos a compresin
gcrcnc AFPPu , siendo 85.0c
Siendo crF el esfuerzo crtico por pandeo inelstico es:
FyFcr )658.0(2 Para 5.1
Y el esfuerzo critico por pandeo elstico es :
FyFc
cr )877.0
(2
Para 5.1c
En donde:
E
Fy
r
KLc )(
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RATIO (AISC-LRFD93)
TIJERAL METALICO 3X6X3mm
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TIJERAL METALICO 3X6X3mm
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5 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
La estructura se ha sometido la estructura a las cargas consideradas en el RNE E.090 y
el cdigo LRFD teniendo un esfuerzo absorbidos por los elementos estructurales. Dado
los resultados de puede considerar que la estructura es estable, para ello se ha reforzado
con apoyos adicionales de un tubo de mayor dimetro distribuyendo as la carga, as como
la adicin de elementos de arriostre.
Los esfuerzos de compresin que estn sometidos los elementos principales son
inferiores al esfuerzo critico por pandeo inelstico lo cual significa que estos elementos
soportaran las cargas actuantes.
Se ha considerado que en la conformacin de la estructura se han empleado los
procedimientos y consideraciones tcnicas mnimas como es en el caso de la soldadura
para la conexin de las piezas as como una adecuada inspeccin a lo largo del
procedimiento constructivo. De la misma manera se debe considerar un mantenimiento
permanente de la estructura ya que de ello depende su estabilidad y periodo de utilidad.