diseño edificio industrial con puente grua

Diseño Edificio Industrial con Puente Grúa

Marietta Vallespir – Andrea Meyerholz – Raimundo Gueneau de Mussy

Contenidos

1. Introducción 2. Estructuración 3. Estados de Carga 4. Modelación Computacional 5. Diseño de la Estructura Principal 6. Diseño de la Estructura Secundaria 7. Diseño de Fundaciones 8. Placa Base y Anclajes 9. Conexiones

1. Introducción

Proyecto: Edificio industrial de un piso, con puente grúa para el movimiento de elementos dentro del edificio. Uso industrial (minería) Importancia: Categoría C1 (NCh2369), obra crítica debido a que si la estructura falla, puede afectar en forma importante al medio ambiente a través de la contaminación de aguas y suelo del entorno. Ubicación: Paine, Chile. Zona Sísmica 2. Materiales: Galpón: Acero A42-27ES. Fundaciones: Hormigón H30. Cubierta: Paneles metálicos de tipo PV-6.

INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE CARGA

MODELACIÓN

COMPUTACIONAL

DISEÑO DE ESTRUCTURA

PRINCIPAL

DISEÑO DE ESTRUCTURA SECUNDARIA

DISEÑO DE

FUNDACIONES

PLACA BASE Y ANCLAJES

CONEXIONES

INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE CARGA

MODELACIÓN

COMPUTACIONAL


PRINCIPAL


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

• NCh 170 Of. 1985 Hormigón - Requisitos generales. • NCh 431 Of.1977 Construcción - Sobrecargas de nieve • NCh 432 Of. 1971 Cálculo de la acción del viento sobre las construcciones. • NCh 433 Of. 2009 Diseño sísmico de edificios. • NCh 1537 Of. 1986 Diseño estructural de edificios - Cargas permanentes y sobrecargas de uso. • NCh 2369 Of. 2003 Diseño sísmico de estructuras e instalaciones industriales. • AISC 360-05 y 10 Specification for Structural Steel Buildings • ACI 318-08 Diseño hormigón armado

Normas a Utilizar:

INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE CARGA

MODELACIÓN

COMPUTACIONAL


PRINCIPAL


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

2. Estructuración

-10 marcos rígidos unidos por puntales -Arriostramiento lateral en forma de “A” -Arriostramiento de techo en forma de “X” -Se busca simetría

Dimensionamiento INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE

CARGA

MODELACIÓN COMPUTACIONAL

DISEÑO DE

ESTRUCTURA PRINCIPAL

DISEÑO DE

ESTRUCTURA SECUNDARIA

DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE CARGA

MODELACIÓN

COMPUTACIONAL


PRINCIPAL


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE CARGA

MODELACIÓN

COMPUTACIONAL


PRINCIPAL


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

Estructura Primaria

-Columnas -Vigas -Puntales -Arriostramiento en A -Arriostramiento en X

Estructura Secundaria

-Costaneras -Colgadores -Columnas de viento -Arriostramiento en X en marcos frontales -Forro exterior -Viga Portagrúa y vigas portarriel

INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE CARGA

MODELACIÓN

COMPUTACIONAL


PRINCIPAL


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

3. Estados de Carga

Peso Propio

clasif. tipo perfil N L W/L W

IN 20 10.9 655 142790

IN 20 15.7 232 72848

IN 6 12 108 7776

IN 2 60 250 30000

C 4 60 35 8400

C 8 31 20 4960

C 5 60 35 10500

XL 12 11.4 27.3 3734.64

XL 12 4.2 27.3 1375.92

XL 24 8.6 19 3921.6

XL 64 10.2 19 12403.2

CN 14 60 2.41 2024.4

CN 21 60 2.41 3036.6

CN 16 31 2.41 1195.36

2phi16 18 10.9 3.16 620

2phi16 36 15.7 3.16 1786

2phi16 24 12 3.16 910

Area m2 4014.64 m2

W/A 4 kg/m2

324340.4 Kg

324.3 Ton

340.6 Ton

EP

ES

estructura principal y secundaria

[m,kg]

Costaneras Techo

Costaneras Front

Colgadores Long

Colgadores Techo

Colgadores Front

CUBICACIÓN PESO PROPIO

Vigas Porta-Riel

Costaneras Long

Columnas Viento

Diagonales A big

Diagonales A small

Puntales Techo

Arriostramientos Techo

Arriostramientos Front

Elemento

Columnas Marco

Vigas Marco

Puntales Long

Puntales Front

PP + 5%

W 16058.56Instapanel PV-6Cubierta

Total PP

Total PP

- Pesos nominales - 5% adicional - Peso Total = 340,6 ton

INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE CARGA

MODELACIÓN

COMPUTACIONAL


PRINCIPAL


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

Sobrecargas de Techo

- Norma NCh1537 Cargas Permanentes y Sobrecargas de Uso

- Pendiente techo = 15% (13,5º)

- Área Tributaria = 201 m2 - Controla SC mínima

INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE CARGA

MODELACIÓN

COMPUTACIONAL


PRINCIPAL


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

Sobrecargas de Techo

Sobrecarga Lineal en Vigas

INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE CARGA

MODELACIÓN

COMPUTACIONAL


PRINCIPAL


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

Sobrecargas de Viento

- Norma NCh432: Cálculo de la acción de viento sobre las construcciones

- Campo Abierto - H = 13,2 m

- SC máxima = 108,2 kgf/m2

INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE CARGA

MODELACIÓN

COMPUTACIONAL


PRINCIPAL


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

Sobrecargas de Viento

Distribución de Presiones Laterales C = 1,2 sin α

INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE CARGA

MODELACIÓN

COMPUTACIONAL


PRINCIPAL


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

Sobrecargas de Nieve

- Norma NCh431 Construcción – Sobrecargas de Nieves.

- Paine latitud 33,82º sur altitud 409 msnm - SC básica mínima de 25 kgf/m2. - Inclinación 13,5º < 30º

INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE CARGA

MODELACIÓN

COMPUTACIONAL


PRINCIPAL


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

Cargas Sísmicas

- Norma NCh2369 Diseño Sísmico de Estructuras e Instalaciones Industriales

-C1: O. Críticas I = 1,2 - Zona 2: Ao = 0,3 g - Suelo III: T’ = 0,62 n = 1,8 - R = 5 “Edificios industriales de un piso,

con o sin puente grúa y con arriostramiento continuo de techo”

- ζ = 0,02 “Marcos de acero soldados

con y sin arriostramiento”

- Cmax = 0,23 para R y ζ dados

INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE CARGA

MODELACIÓN

COMPUTACIONAL


PRINCIPAL


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

Cargas Sísmicas

Cálculo del Espectro de Diseño

0

50

100

150

200

250

300

0 1 2 3 4 5 6

Sa [

cm/s

2]

T [seg]

Espectro de Diseño

INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE CARGA

MODELACIÓN

COMPUTACIONAL


PRINCIPAL


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

Sobrecargas de Uso

- Estado de Carga Debidos a la Grúa - Datos Viga Porta-Grúa

Carga máxima grúa: W = 12,5 tonf Luz porta grúa: L = 30 m Distancia entre ruedas: c = 4,56 m

- Impacto Vertical - Impacto Transversal - Impacto Longitudinal

INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE CARGA

MODELACIÓN

COMPUTACIONAL


PRINCIPAL


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

Sobrecargas de Uso

Sentido Transversal - Caso Crítico 1

- Caso Crítico 2

R1 = 11,8 tonf R2 = 3,9 tonf

INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE CARGA

MODELACIÓN

COMPUTACIONAL


PRINCIPAL


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

Sobrecargas de Uso

Sentido Longitudinal - Caso Crítico 1

- Caso Crítico 2

R = 1,33

R = 1,32

INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE CARGA

MODELACIÓN

COMPUTACIONAL


PRINCIPAL


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

Sobrecargas de Uso

- Impacto Vertical : ponderación x1,325 peso

R1 = 19,6 tonf R2 = 6,5 tonf

- Impacto Transversal: menor entre (i) 0,1(carga + trolley) (ii) 0,05(carga + grúa) (iii) 0,2(carga) V1 = V2 = 1,66 tonf - Impacto Longitudinal 20% carga máx en cada rueda

V1 = 2,37 tonf V2 = 2,14 tonf

INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE CARGA

MODELACIÓN

COMPUTACIONAL


PRINCIPAL


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

Combinaciones de Carga

- AISC360-05 Specifications for

Structural Steel Buildings

1.4D 1.2D+1.6L+0.5(L ó S) 1.2D+1.6(Lr ó S)+(0.5L ó 0.8W) 1.2D+1.3W+0.5L+0.5(Lr ó S)

- Norma NCh2369 Diseño Sísmico de Estructuras e Instalaciones Industriales

1.2D+Lc+Lo+La+1.1EH+1.1EV 0.9D+La±1.1EH±EV 0.9D±1.3W

Lr Sobrecarga de techo. La Sobrecarga accidental derivada de la ocurrencia del sismo. Lc Sobrecarga normal de operación o uso. Lo Sobrecarga especial debida a efectos dinámicos o térmicos que existen durante la operación.

INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE CARGA

MODELACIÓN

COMPUTACIONAL


PRINCIPAL


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE CARGA

MODELACIÓN

COMPUTACIONAL


PRINCIPAL


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

4. Modelación Computacional

Se modeló la estructura primaria en SAP2000

Elementos Frame. Secciones de Manual ICHA.

INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE CARGA

MODELACIÓN

COMPUTACIONAL


PRINCIPAL


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

Vista en Elevación

Procedimiento: 1. Modelación con secciones calculadas en Pre-Diseño. 2. Análisis estructural, comprobando secciones. 3. Modificación de secciones, volver a 2 hasta que no falle ninguna.

INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE CARGA

MODELACIÓN

COMPUTACIONAL


PRINCIPAL


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

Conectividad

Arriostramientos de Techo (X): Extremos rotulados, libres de momento y torsión.

Arriostramientos Laterales (A): Intersecciones rotuladas.

Conectividad

INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE CARGA

MODELACIÓN

COMPUTACIONAL


PRINCIPAL


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

Puntales: Rotulados en sus extremos, divididos en cada uno de sus apoyos. Columnas de Pórtico: Empotradas en el eje fuerte de la columna y rotuladas en el eje débil.

Otras uniones: Uniones de momento.

INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE CARGA

MODELACIÓN

COMPUTACIONAL


PRINCIPAL


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

Estados de Carga

Peso Propio (DEAD): SAP considera automáticamente el peso de la estructura primaria. El peso de la estructura secundaria se cubicó y distribuyó sobre vigas y columnas principales.

Sobrecarga de Techo (LIVE): Distribuida uniformemente sobre vigas principales, considerando áreas tributarias.

Sobrecargas de Nieve (SNOW): Se distribuyeron sobre las vigas principales según áreas tributarias.

INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE CARGA

MODELACIÓN

COMPUTACIONAL


PRINCIPAL


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

Estados de Carga

Sobrecarga de Operación (LIVE): Efecto viga portagrúa aplicado en las columnas centrales longitudinalmente. Sobrecargas Especiales o Dinámicas (LIVE): Efectos del frenaje y levantamiento de cargas de la grúa aplicados en columnas centrales longitudinalmente.

Sobrecarga de Viento (WIND): Se distribuyó sobre los pórticos por concepto de áreas tributarias.

INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE CARGA

MODELACIÓN

COMPUTACIONAL


PRINCIPAL


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

Estados de Carga

Cargas Sísmicas (QUAKE): Se ingresó el espectro de diseño como una función de respuesta, se creó un load case con la información modal de la estructura y a partir de ésta se generaron las cargas longitudinales y transversales.

INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE CARGA

MODELACIÓN

COMPUTACIONAL


PRINCIPAL


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

Esfuerzos

Esfuerzos Axiales – Combinación 1.2D+1.6Lr + 0.8Wy

INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE CARGA

MODELACIÓN

COMPUTACIONAL


PRINCIPAL


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

Esfuerzos

Esfuerzos Axiales – Combinación 1.2D+1.3Wx+0.5Lr

INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE CARGA

MODELACIÓN

COMPUTACIONAL


PRINCIPAL


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

Esfuerzos

Momentos 3-3 – Combinación 1.2D+1.3Wx+0.5Lr

INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE CARGA

MODELACIÓN

COMPUTACIONAL


PRINCIPAL


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

Esfuerzos

Corte 2-2 – Combinación 1.2D+1.3Wx+0.5Lr

INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE CARGA

MODELACIÓN

COMPUTACIONAL


PRINCIPAL


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

Esfuerzos Últimos por elemento

P V2 V3 T M2 M3

Kgf Kgf Kgf Kgf-cm Kgf-cm Kgf-cm

-1709.41 15173.24 7267.01 43127.62 1448728 10765403

-57472.7 -13550.1 -6622.38 -43042.1 -749958 -9823684

P V2 V3 T M2 M3


-739 8768.9 80.67 2907.44 50189.24 1777737

-11914.5 -9463.59 -80.86 -2899.71 -50246 -4440421

P V2 V3 T M2 M3


11492.53 289.49 309.86 212.51 46013.14 21357.57

-10991.9 -276.22 -309.41 -210.66 -45923.4 -25603.1

P V2 V3 T M2 M3


30905.34 76.53 0 0 0 16363.32

-31232.5 -76.53 0 0 0 0

P V2 V3 T M2 M3


3840.78 214.05 0 0 0 55166.7

-4510.45 -214.05 0 0 0 -3.2E-11

Arriostramientos Techo

Arriostramientos Laterales

Columnas

Puntales

Vigas

5. Diseño Estructura Principal

Columnas de pórtico : W40x655 INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE

CARGA


DISEÑO DE


DISEÑO DE


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

Diseño: Flexo compresión, Corte

Columnas

P V2 V3 T M2 M3

ton ton ton ton cm ton cm ton cm

-1,71 15,17 72,67 43,13 1448,73 10765,40

-57,47 -13,55 -66,22 -43,04 -749,96 -9823,68

Solicitaciones máximas y mínimas según SAP

Se diseña con valores de P, M3 y V2.

La sección es compacta (Capítulo B, AISC360-10) y largo de columna = 10,9 m

INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE CARGA

MODELACIÓN

COMPUTACIONAL


PRINCIPAL


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

Diseño a Compresión (Cap. E, AISC360-10) =0,9 Pn = 2162,77 ton Pu = 57,47 ton OK Diseño a Flexión (Cap. F, AISC360-10) =0,9 - Fluencia: Mn = Mp Mn = 1218,51 ton m Mu = 107,65 ton m OK - Pandeo Lateral Torsional Mn = 1044,66 ton m Mu = 107,65 ton m OK

INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE CARGA

MODELACIÓN

COMPUTACIONAL


PRINCIPAL


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

Diseño a Flexo-Compresión (Cap. H, AISC360-10) OK Diseño por Corte (Cap. G, AISC360-10) =0,75 Vn = 761,7 ton Vu = 15,17 ton

Viga: IN70x232 INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE

CARGA


DISEÑO DE


DISEÑO DE


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

Diseño: Flexión, Corte

Solicitaciones máximas y mínimas según SAP

Vigas

P V2 V3 T M2 M3

ton ton ton ton cm ton cm ton cm

-0,739 8,77 80,67 2,9 50,19 1777,74

-11,92 -9,46 -80,86 -2,9 -50,25 -4440,42

Se diseña con valores de M3 y V2.

La sección es compacta (Capítulo B, AISC360-10)

INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE CARGA

MODELACIÓN

COMPUTACIONAL


PRINCIPAL


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

Diseño a Flexión (Cap. F AISC360-10) =0,9 - Eje Fuerte: Fluencia: Mn = Mp Mn = 232,2 ton m Mu = 44,4 ton m OK - Eje Débil: Fluencia: Mn = Mp Mn = 55,6 ton m Mu = 44,4 ton m OK Controla

INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE CARGA

MODELACIÓN

COMPUTACIONAL


PRINCIPAL


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

Diseño por Corte (Cap. G, AISC360-10) =0,75 Vn = 69,58 ton Vu = 9,46 ton OK Verificación de deformaciones Con q = 6,4 ton/cm (peso propio viga mas peso elementos secundarios)

INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE CARGA

MODELACIÓN

COMPUTACIONAL


PRINCIPAL


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

Arriostramientos Laterales (A): XL 30x27.3

Diseño: Tracción, Compresión

Solicitaciones según SAP: Tracción: Tu = 30,9 ton Compresión: Pu = 31,23 ton

Sección de alas esbeltas. En este caso controla compresión frente a tracción Diseño a Compresión (Cap. E, AISC360-10) =0,9 Pn = 31,33 ton Pu = 31,23 ton OK

INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE CARGA

MODELACIÓN

COMPUTACIONAL


PRINCIPAL


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

Diseño: Tracción, Compresión Se verifica esbeltez

Solicitaciones según SAP: Tracción: Tu = 3,84 ton Compresión: Pu = -4,51 ton

Sección de alas esbeltas. En este caso controla compresión frente a tracción Diseño a Compresión (Cap. E, AISC360-10) =0,9 Pn = 26,08 ton Pu = 4,51 ton OK

Arriostramientos de Techo: XL 25x19

INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE CARGA

MODELACIÓN

COMPUTACIONAL


PRINCIPAL


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

Puntales : O 15x15x13,7

Se verifica esbeltez: Diseño a Compresión: (Cap. E, AISC360-10) =0,9 Pn = 21,3 ton Pu = 11 ton OK

Columnas de Viento: HN30x107,9 INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE

CARGA


DISEÑO DE


DISEÑO DE


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

6. Diseño de Estructura Secundaria

- Cargas estimadas presión de viento q = 764,7 kgf/m Mu = 17,9 tonf-m Vu = 10,8 kgf - Diseño Flexión Sección Compacta Mn = Mp = Zx*Fy φMn = 43,7 tonf-m > 17,9 tonf OK - Diseño Corte Vn = 0,6FyAwCv φVn = 18,2 tonf > 10,8 tonf OK

Arriostramientos Frontales: XL20x12.1

- Se diseñan por Esbeltez

- Generar falla por Fluencia

OK

INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE CARGA

MODELACIÓN

COMPUTACIONAL


PRINCIPAL


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

Propiedades Luz viga porta-riel : 670 cm Carga máxima a levantar por la grúa: 12,5 ton. Peso del trolley: 2,12 ton Peso total grúa: 19 ton Máxima carga por rueda: 11,83 ton Cargas sobre la viga porta-grúa: Impacto vertical Impacto lateral Separación entre ruedas: 4,56 m.

Viga Porta-Riel: IN60x121 INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE

CARGA


DISEÑO DE


DISEÑO DE


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

Viga Porta-Riel: IN60x121

Esfuerzos - Mpp = 1,44 tonf-m

- Msc = 19,81 tonf-m

- Efecto Local Ruedas

INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE CARGA

MODELACIÓN

COMPUTACIONAL


PRINCIPAL


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

- Tensión eje X: Suma de tensiones dadas por las siguientes cargas: -Peso Propio -Carga Vertical -Impacto -Efecto Local Ruedas fx = M/Wx fx = 0,35 tonf/cm2 - Tensión Y Frenaje Lateral fy = 0,1 tonf/cm2

Viga Porta-Riel: IN60x121 INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE

CARGA


DISEÑO DE


DISEÑO DE


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

Costaneras: C8x2,41 INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE

CARGA


DISEÑO DE


DISEÑO DE


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

Consideraciones - Diseño con cargas estimadas - Situación más desfavorable

Costaneras Frontales (PP, W, E) Costaneras Techo (PP, SC, S) Costaneras Laterales (PP, W, E)

- Luz efectiva acortada por colgadores Flexión Eje Fuerte - Pandeo Lateral-Torsional (AISC-F2) - Costaneras Laterales Mu = 19,72 tonf-cm Mn = 39,72 tonf-cm φMn > Mu OK

Costaneras: C8x2,41 INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE

CARGA


DISEÑO DE


DISEÑO DE


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

Flexión Eje Débil - Fluencia de la Sección (AISC-F6) - Costaneras Laterales Mu = 0,22 tonf-cm Mn = 7,26 tonf-cm φMn > Mu OK Corte - Resistencia Nominal (AISC-G2) - Costaneras Laterales Vu = 0,34 tonf Vn = 2,59 tonf φVn > Vu OK Deformaciones

E 2100 ton/cm2 max 1.15 cm

I 5 cm4 delta 0.086 cm

L 230 cm (L/200) OK

Costaneras - Eje Débil

Deformaciones

Colgadores: 2 barras φ16 INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE

CARGA


DISEÑO DE


DISEÑO DE


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

- Acortan luz efectiva costaneras - Se diseñan a tracción - F = peso costanera tributaria

OK

Cubierta Exterior: Instapanel PV-6 e=0,5mm INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE

CARGA


DISEÑO DE


DISEÑO DE


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

- Distancia entre Costaneras = 1,55 m - Resistencia Nominal = 350 kgf/m2 - Carga Última = 217 kgf/m2

OK

Perfiles Finales INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE

CARGA


DISEÑO DE


DISEÑO DE


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

Estructura Principal: Columnas de Pórtico: W40x655 Vigas de Pórtico: IN70x232 Arriostramiento Laterales: XL30x27,3 Arriostramientos de Techo: XL25x19 Puntales: O15x15x13,7

Estructura Secundaria: Columnas de Viento: HN300x250x107,9 Costaneras: C8x2.41 Colgadores: 216 Cubierta Exterior: Instapanel PV6 0,5mm de espesor Arriostramientos Frontales: XL20x12,1

INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE CARGA

MODELACIÓN

COMPUTACIONAL


PRINCIPAL


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

7. Diseño de Fundaciones

Procedimiento: 1. Pre-diseño teórico considerando reacciones máximas

Dimensiones iniciales de zapata y sobre-cimiento. 2. Verificación/Corrección del tamaño diseñando las

fundaciones en SAP. Pre-Diseño

F1 F2 F3 M1 M2 M3


10408.27 13550.14 84823.5 10765403 0 0

-10755.6 -15173.2 -15172.3 -9823684 0 0

Reacciones Base

Factores de Seguridad resistencia del suelo volcamiento deslizamiento

INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE CARGA

MODELACIÓN

COMPUTACIONAL


PRINCIPAL


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

Pre-Diseño

La fundación se asentará sobre arena seca:

Phi 36 º

0.628 rad

c 0

q adm 2.5 kgf/cm2

PROPIEDADES SUELO

ARENA CON ID 55%

.

Dimensiones de la zapata en sus dos sentidos, diferenciando las fuerzas que afectan a cada eje resistente de la fundación.

B1 350 cm

B2 600 cm

D 85 cm

b1 120 cm

b2 120 cm

h 100 cm

gamma HA 2.5 tonf/m3

0.0025 kgf/cm3

gamma Suelo 1.75 tonf/m3

0.00175 kgf/cm3

DIMENSIONES

INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE CARGA

MODELACIÓN

COMPUTACIONAL


PRINCIPAL


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

Pre-Diseño

Pu 15.17 tonf Pu 15.17 tonf

Vu 10.75 tonf Vu 15.17 tonf

Mu 0.00 tonf-m Mu 107.65 tonf-m

Pu 97.63 tonf Pu 97.63 tonf

Vu 10.75 tonf Vu 15.17 tonf

Mu 19.89 tonf-m Mu 135.72 tonf-m

sello

eje fuerte (2)

sobre cimiento

eje débil (1)

sobre cimiento

FUERZAS

sello

Fuerzas equivalentes en el sello de la fundación:

e 20.37 cm e 139.0 cm

B 350 cm B 600 cm

B/6 58.3 cm B/6 100.0 cm

q max 6.27 tonf/m2 q max 11.11 tonf/m2

0.627 kgf/cm2 1.111 kgf/cm2

a no aplica --- a 482.95 cm

compresión 100 % compresión 80 %

eje débil (1)

carga trapezoidal carga triangular

eje fuerte (2)

TENSIONES SUELO

Tensiones máximas sobre suelo de fundación:

INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE CARGA

MODELACIÓN

COMPUTACIONAL


PRINCIPAL


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

Pre-Diseño

Requerimientos de factores de seguridad de tensiones, volcamiento y deslizamiento:

FS volcamiento 8.59 OK

FS deslizamiento 6.60 OK

FS resistencia 3.99 OK

FS volcamiento 2.16 OK

FS deslizamiento 4.68 OK

FS resistencia 2.25 OK

FACTORES DE SEGURIDAD

eje débil (1)

eje fuerte (1)

INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE CARGA

MODELACIÓN

COMPUTACIONAL


PRINCIPAL


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

Dimensionamiento Computacional

Se modela la estructura apoyada sobre las fundaciones. Fundaciones elemento shell, sobre resortes con rigidez equivalente al coeficiente de balasto.

INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE CARGA

MODELACIÓN

COMPUTACIONAL


PRINCIPAL


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

Dimensionamiento Computacional

h 100 cm mesh B1 8 kest 8 kgf/cm3

D 85 cm mesh B2 12 Cr 0.862

B1 350 cm h1 43.75 cm Kdiseño 6.89 kgf/cm3

B2 600 cm h2 50 cm A res 1794.9 cm2

A 210000 cm2 A mesh 2187.5 cm2

n res 117

Coeficiente de Balasto - Rigidez Equivalente Resortes

k res 12370.85 kgf/cm

Modelo computacional

INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE CARGA

MODELACIÓN

COMPUTACIONAL


PRINCIPAL


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

Modelo computacional

Solicitación máxima resortes: 1336 kgf < Fuerza admisible resortes: 4487,2 kgf OK

INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE CARGA

MODELACIÓN

COMPUTACIONAL


PRINCIPAL


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

Diseño de la Armadura de Refuerzo

Armadura de Flexión

Flexión de la Zapata

Mu+ (refuerzo inferior): dado por análisis estructural. Mu- (refuerzo superior):

Flexión Eje Fuerte Flexión Eje Débil

Mu (tonf-m) фMn (tonf-m) Armadura Mu (tonf-m) фMn (tonf-m) Armadura

Refuerzo superior 78,1 149,7 ф18@17 30,7 256,6 ф18@18

Refuerzo inferior 135,7 149,7 ф18@17 19,9 256,6 ф18@18

OK

Corte Eje Fuerte Corte Eje Débil

Armadura Armadura

Zapata ф16@15 ф16@11

Sobrecimiento ф12@22 ф12@22

INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE CARGA

MODELACIÓN

COMPUTACIONAL


PRINCIPAL


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES


Armadura de Flexión

Flexión del Sobrecimiento

Flexión Eje Fuerte Flexión Eje Débil

Mu (tonf-m) фMn (tonf-m) Armadura Mu (tonf-m) фMn (tonf-m) Armadura

Refuerzo superior e inferior 122,8 123,4 ф18@10 10,8 117,8 ф18@12

Armadura de Corte

Vc 234641.00 kgf

234.64 tonf

Vu 56548.96 kgf

56.55 tonf

Vc 402241.72 kgf

402.24 tonf

Vu 26737.50 kgf

26.74 tonf

Eje Fuerte (2)

Eje Débil (1)

OK

OK

Verificación Corte Zapata

Armadura mínima:

INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE CARGA

MODELACIÓN

COMPUTACIONAL


PRINCIPAL


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES


Punzonamiento

Se verifica en unión entre el sobre-cimiento y la zapata debido a la carga vertical última en la columna.

sqrt(fc') 15.8113883

bo 800 cm

d 80 cm

betac 1

alphas 30

1608966.9 kgf

2145289.2 kgf

1072644.6 kgf

Vc 1072644.6 kgf

phi*Vn 965380.1 kgf

Vu 15.2 tonf

15172.3 kgf

ratio 0.016 kgf

Vc

OK

Verificación Punzonamiento

No es necesaria armadura adicional para punzonamiento

INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE CARGA

MODELACIÓN

COMPUTACIONAL


PRINCIPAL


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

- Reacciones Columnas

- Columna empotrada

- Placa Base 1200x1200 mm2 - 6 Pernos 1 1/2’’

8. Placa Base y Anclajes

PM

2u u

T

Ra

fc

0,95H

b

Generalidades

INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE CARGA

MODELACIÓN

COMPUTACIONAL


PRINCIPAL


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

- Placa Base

-Pernos Anclaje Tu = 84,8 tonf Tn = 0,6AFy Areq = 52,3 cm2 Ap (6 pernos 1 ½’’) = 54,7 cm2 OK

Diseño

INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE CARGA

MODELACIÓN

COMPUTACIONAL


PRINCIPAL


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

- Empotramiento Pernos T1 = 14,5 tonf (cada perno) T1 = dcF1 F1 = 0,41 fc’ c = 40 cm OK

- Placa Apoyo Pernos: PL15x2,8 L = 7 cm M = T1*L/10 =10,14 tonf-cm, b = 15 e req = 27,9 mm OK

Diseño

h

c

d

T1

- Atiesadores: PL10x1 Reacción pernos: R = 1,1T1 = 15,9 tonf

Si b = 10 cm, e debe ser 0,98 cm. OK

- Llave de Corte: 2 PL15x12 cm e=26mm Dimensionamiento:

V = 13,55 ton A req = V/0.5fc’ = 108,4 cm2 M = 2,11 tonf-cm e = 26 mm

Verificación:

INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE CARGA

MODELACIÓN

COMPUTACIONAL


PRINCIPAL


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

Diseño 150 mm

150 mm

V

150 mm

75 mm

9 cm

13,55 ton

INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE CARGA

MODELACIÓN

COMPUTACIONAL


PRINCIPAL


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

9. Conexiones

Son diseñadas para transmitir el 100% de la capacidad de los elementos involucrados. Se diseñarán las conexiones de vigas y las siguientes conexiones:

INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE CARGA

MODELACIÓN

COMPUTACIONAL


PRINCIPAL


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

Conexiones 1 y 2

Pernos A325, Acero A42-27ES Fu= 8,4 kg/cm2 Pu = 31,33 tonf

Aplastamiento Tracción: Ab = 6,63 cm2 Corte: Ab = 7,46 cm2

3 pernos ф3/4’’:

Distancia mínima al borde de la placa: 3,18 cm distancia = 3,5 cm

Placa 320x200 mm e=16 mm

INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE CARGA

MODELACIÓN

COMPUTACIONAL


PRINCIPAL


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

Conexiones 1 y 2

Falla de bloque perfil diagonal

OK

Falla de placa conectora Dimensionamiento por Corte

t = 1,6 cm : espesor de la placa

Otras verificaciones:

- Falla por fluencia y fractura en el área Whitmore. - Pandeo de la placa Gusset en el area Whitmore - Interacción (momento, corte) en el área crítica - Pandeo en borde libre

INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE CARGA

MODELACIÓN

COMPUTACIONAL


PRINCIPAL


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

Conexión 3

Pernos A325, Acero A42-27ES Fu = 8,4 kg/cm2

Solicitación: Capacidad del los perfiles a conectar. C1: Pu = 71,89 ton C2: Pu = 77,5 ton

Se verifica en perfiles C1 y C2: - Resistencia a Tracción de aplastamiento - Resistencia al Corte de aplastamiento - Falla de bloque perfil diagonal (XL30x27,3)

Dimensionamiento por Corte Entonces t = 2,7 cm : espesor de la placa Otras Verificaciones - Falla por fluencia y fractura en el área Whitmore. - Pandeo de la placa Gusset en el area Whitmore - Interacción (momento, corte) en el área crítica - Pandeo en borde libre

INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE CARGA

MODELACIÓN

COMPUTACIONAL


PRINCIPAL


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

Falla de placa conectora

INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE CARGA

MODELACIÓN

COMPUTACIONAL


PRINCIPAL


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

Conexión de Vigas - Para poder trasladar los marcos, se cortan las vigas - La conexión debe transmitir el 100% de las cargas de corte y momento. - Se usan pernos A325 y las vigas son perfiles IN70x232

INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE CARGA

MODELACIÓN

COMPUTACIONAL


PRINCIPAL


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

Capacidad a Flexión Mn = Zx Fy =232,2 ton cm C = T = Mu/(H-tf) = 349,2 ton 10 pernos 1 ¼” Rn = 399,2 ton > C OK Placas Conectoras en Alas Dimensionamiento por Tracción Tu = C/2 e = 2,1 cm Se verifica: - Fluencia en área bruta - Fractura en área efectiva - Falla en bloque

INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURACIÓN

ESTADOS DE CARGA

MODELACIÓN

COMPUTACIONAL


PRINCIPAL


DISEÑO DE

FUNDACIONES


CONEXIONES

Capacidad a Corte V =Vn =81,65 ton

4 pernos 1 ¼” Rn = 159,7 ton > Vu OK

Placas conectoras en Alma Dimensionamiento por Corte

Vu = V/2 e= 1 cm

Se verifica:

- Fluencia en área bruta - Fractura en área efectiva - Falla en bloque

Diseño Edificio Industrial con Puente Grúa

diseño edificio industrial con puente grua

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