Informe de Evaluacin Estructural

PROYECTO EVALUACION ESTRUCTURAL

PARA TORRE DE 42m. DE RADIOCOMUNICACIONES.

DISEO Y EJECUCION DE OBRAS CIVILES

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INDICE

1 DESCRIPCIN DEL PROYECTO3

2 NORMAS3

3 CONSIDERACIONES DEL ANLISIS ESTRUCTURAL.4

3.1 MATERIALES..4 3.2 MODELO DE ESTRUCTURA...4 3.3 CARGAS DE DISEO5

3.3.1. ANLISIS POR CARGA DE GRAVEDAD.5 3.3.2. METRADO DE CARGAS..5

3.4. COMBINACIN DE CARGAS..7

4 DISEO ESTRUCTURAL..8

4.1. CRITERIOS GENERALES DE DISEO....8

4.2. DISEO DE LOS ELEMENTOS METALICOS..8

4.3. DISEO DE ZAPATAS.......12

5 OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES GENERALES.....12

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1 DESCRIPCIN DEL PROYECTO

El proyecto consiste en el diseo estructural de una torre de radiocomunicaciones de 42m

de altura ubicada en la planta de Calidda, distrito de El Agustino, provincia y departamento

de Lima.

Figura 1: Configuracin estructural de Torre de 42m..

2 NORMAS

Para el diseo de las estructuras metlicas se han tomado en cuenta los siguientes

cdigos y estndares:

- NORMA TECNICA E-030 DISEO SISMORRESISTENTE.

- NORMA TECNICA E-020 CARGAS.

- NORMA TECNICA E-060 CONCRETO ARMADO

- NORMA TECNICA E-090 ESTRUCTURAS METLICAS

- AISC (American Institute of Steel Construction)

Manual of Steel Construction Allowable Stress Design. Thirteenth Edition, 2005.

Manual of Steel Construction Load and Resistance Factor Design. Thirteenth

Edition 2005.

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3 CONSIDERACIONES DEL ANLISIS ESTRUCTURAL.

3.1 MATERIALES. Para la estructura de concreto, cimentacin, se ha considerado la resistencia a compresin

del concreto de fc=210 kg/cm2, esto responde a las indicaciones del plano entregado.

El acero de refuerzo del concreto se emplearn varillas corrugadas, de acero ASTM A615

Grado 60 (fy=4200 Kg/cm), o similar. Mientras que para la estructura metlica del tercer

nivel se utilizar acero ASTM A36 (fy=2530 Kg/cm). Soldaduras E70XX y Pernos A325.

3.2 MODELO DE ESTRUCTURA

Figura 2: Vista lateral de la Torre.

El modelo de la estructura se trabajo en el programa SAP 2000 donde se ingresaron las

condiciones geomtricas de la estructura y las secciones. Se modelo con, cargas de peso

propio, cargas vivas, cargas ssmicas, cargas de viento y las combinaciones que involucren

gravedad, sismo y viento en ambos sentidos.

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3.3 CARGAS DE DISEO. 3.3.1 Anlisis por Cargas de Gravedad En el anlisis por cargas verticales todos los elementos son capaces de resistir las cargas

que se generan como consecuencia del uso requerido.

Las cargas no debern exceder los esfuerzos segn la norma de diseo del Reglamento

Nacional de Edificaciones.

3.3.2 Metrado de Cargas Las cargas empleadas en el anlisis estructural y diseo de los elementos estructurales se

tomaron de la Norma E.020 Cargas, del Reglamento Nacional de Edificaciones.

Carga Muerta (CM)

Para el anlisis por carga muerta se considera el peso propio de los elementos modelados y

las siguientes cargas:

Torre : 800 kg.

Cargas por antena : 160 Kg. Las cargas provenientes de las antenas (Tres) aplicadas en la parte superior de la torre y 4 columnas perimetrales por medio de una parrilla metlica. Dado que la informacin del cliente no proporciona reacciones por cargas de viento o sismo sobre algunos de estos puntos se asume que por efecto dinamico toda la carga (1550 + 450 + 960 = 2960Kg) en algn momento se aplica solo en uno de los puntos tal como muestra el siguiente esquema:

Figura 3: Vista de cargas equivalentes aplicadas en la azotea.

Carga viva (s/c)

Para el anlisis por carga viva se consideran las siguientes sobrecargas de piso, segn la

Norma E0.20 Cargas:

S/C : 30 kg/ml

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Carga de Viento (Vi)

Para el anlisis por carga viva se consideran las siguientes sobrecargas de piso, segn la

Norma E0.20 Cargas:

Se consider las siguientes cargas para el diseo:

Velocidad Bsica del Viento : 75 Km/h (hasta 10.0m de altura)

Velocidad Mxima del Viento : 103 Km/h

Altura sobre el terreno : 42 m.

Figura 4: Distribucin de Cargas de Viento en la torre.

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Para torres de telecomunicaciones a menos de 10m sobre el nivel del suelo

V=75km/h.

Despus de acuerdo a la siguiente expresin se calcularn las presiones de viento:

Presin del viento en Kg/cm2: Area de impacto 0.40 cm2

P(h=10) = 0.005 * 1.5 * 752 = 42.2 Kg/cm2 * 0.40 = 17 Kg .

P(h=42) = 0.005 * 1.5 * 1032 = 80.0 Kg/cm2 * 0.40 = 32 Kg.

Carga de Sismo (S)

Factor de zona Z = 0.4 (Zona 3)

Periodo predominante Tp = 0,4 Seg.

Factor de amplificacin del suelo S1 = 1,0

Factor de importancia U = 1.0 (Edificaciones Comunes)

Coeficiente de reduccin R = 6

Factor de amplificacin ssmica C = 2.5

Los efectos producidos por los movimientos ssmicos del terreno se determinarn para el

caso de esttico con la siguiente expresin:

Donde:

V : Fuerza cortante en la base de la estructura

P : Peso de la Estructura + 25% S/C

Los factores de reduccin por comportamiento no lineal, R se tomaron de la Norma

E.030 (Tabla No. 6, Artculo 12).

3.4 COMBINACIN DE CARGAS.

Para el diseo de la estructura de concreto armado se consideraron las siguientes combinaciones de carga segn la Norma E.060 del Reglamento Nacional de Edificaciones.

1.4CM + 1.7CV

1.25 (CM+CV) 1.0CS

0.9CM 1.0 CS

Donde: CM= Carga Muerta CV= Carga Viva CS= Carga de sismo (para ambas direcciones)

V C 0.005 P 2hh

P H P ZUCS

V R

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Para el diseo de la estructura metlicas se consideraron las siguientes combinaciones de carga segn la Norma E.090 del Reglamento Nacional de Edificaciones.

1.4CM

1.2CM + 1.6CV

1.2CM + 0.5CV CS

0.9CM 1.0 CS

1.2CM + 0.5CV 1.3 CVi

1.2CM 0.8 CVi

0.9CM 1.3 CVi

Donde: CM = Carga Muerta CV = Carga Viva CS = Carga de sismo CVi = Carga de Viento

4 DISEO ESTRUCTURAL.

4.1 CRITERIOS GENERALES DE DISEO La edificacin fue analizada y calculada estructuralmente de acuerdo a los siguientes criterios generales:

Concreto armado: La resistencia nominal: fc = 210 kg/cm Mdulo de elasticidad: Ec = 15000210 = 220000 Kg/cm Peso especfico: = 2400 kg/m3

Metlica: La resistencia nominal: fy = 2530 kg/cm

La estimacin de cargas verticales se evalu conforme a la norma de Cargas, E-020 que forma parte del Reglamento Nacional de Edificaciones. Especificadas en el tem anterior. 4.2 DISEO DE LOS ELEMENTOS METALICOS

El diseo de la torre se realiz usando el programa de clculo SAP 2000 desarrollado por

Computers and Structures Inc. (CSI Berkeley).

Se utiliz un modelo matemtico elstico para determinar las fuerzas internas y

deformaciones de los elementos estructurales generados por las cargas impuestas sobre la

estructura.

A continuacin se presenta el modelo 3D de la estructura:

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Figura 5: Esquema 3D de una tramo de la torre.

Columnas tubulares:

Figura 6: Esquema Diagrama de Fuerza Axial en las columnas tubulares (ton.)

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Tubos metlicos de 1.1/2x 3mm: Dimetro : 3.8 cm. Espesor : 3 mm. rea de seccin : 3.31 cm2. L = 38 cm. Radio de giro (r) = 1.25 cm. L/r = 30.4

Fcr = 2036 Kg/cm2

Pn = 6 706 Kg.

Tu = 850 Kg.

Tu < Pn Ok

Bridas de seccin L 1 x 1 x 4.5mm.

Figura 7: Esquema Diagrama de Fuerza Axial en Bridas (ton.)

rea de seccin : 3.40 cm2. L = 40 cm. Radio de giro (r) = 1.16 cm. L/r = 35

Fcr = 2008 Kg/cm2

Pn = 6 800 Kg.

Tu = 100 Kg.

Tu < Pn Ok

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Diagonales Liso 5/8

Figura 8: Esquema Diagrama de Fuerza Axial en Diagonales (ton.)

rea de seccin : 2.0 cm2. L = 90 cm

fy = 2530 Kg/cm2

Pn = 5 000 Kg.

Tu = 95 Kg.

Tu < Pn Ok Cables tensores 3/8

Figura 9: Esquema Diagrama de Fuerza Axial en Cables tensores (ton.)

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rea de seccin : 0.71 cm2.

fy = 2530 Kg/cm2

Pn = 1 790 Kg.

Tu = 100 Kg.

Tu < Pn Ok 4.3 DISEO DE ZAPATAS

ZAPATA DE TORRE P = 1.56 ton. (Carga en servicio) M = 0.27 ton-m Para un suelo tipo S1 se admite una carga de aproximadamente 18.5 Ton/m2

Para la zapata de la torre de 42m. la zapata es cuadrada de 1.40m. por lado con un peralte de H=60cm. El esfuerzo del suelo que imparte la columna a travs de la zapata es: = P/A 6M/BL2 = 1.80 ton/m2 < 18.5 ton/m2 (Esfuerzo admisible del suelo)

La fuerza cortante V a la que est sometida la zapata es: Vu = 10.8 ton La resistencia al corte del concreto es Vc = 38.4 ton

Las dimensiones de las zapatas resisten holgadamente las solicitaciones del edificio.

5 Observaciones y conclusiones generales

La torre metlica cumple con las solicitaciones de cargas a las cuales va de estar sometida. (Cargas verticales, sismo y viento).

La configuracin regular y simtrica de la torre triangular, permite tener un buen desempeo ante cargas laterales como viento y sismo, manteniendo un desplazamiento adecuado y distribuyendo de manera uniforme los esfuerzos.

Se buscar un buen empotramiento en la base, para as disminuir los esfuerzos en la superestructura y sus desplazamientos.

En el caso de las antenas que se coloquen, se debe de colocar cerca a las uniones con las planchas horizontales, a fin de evitar el aplastamiento de los tubos.

Los pernos de anclaje sern de 5/8 SAF tipo 2 grado 5 en las plancha base de la torre. Las zapata de la torre estar cimentada a una profundidad de 2.80m por debajo el nivel

del suelo y de las cmaras de viento a una profundidad de 1.70m.