memoria casetas

8/19/2019 Memoria Casetas

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DISEÑO ESTRUCTURAL

BASADO EN


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CONTENIDO

Pág.1 GENERALIDADES ...................................................................................... 3 1.1 OBJETO ...................................................................................................... 3 1.2 ALCANCE ................................................................................................... 3 1.3 REGLAMENTACIÓN Y NORMAS APLICABLES ....................................... 3 2 ASPECTOS FUNCIONALES DEL PROYECTO ........................................... 3 2.1 GEOMETRÍA .............................................................................................. 3 3 ESPECIFICACIONES ESTRUCTURALES DEL PROYECTO ..................... 4

3.1

ESPECIFICACIONES DE LOS MATERIALES ........................................... 4

3.2 MÉTODOS DE ANÁLISIS Y DISEÑO .......................................................... 5 4 ANÁLISIS ESTRUCTURAL ......................................................................... 5 4.1 SISTEMA DE RESISTENCIA SÍSMICA ....................................................... 5 4.2 MODELO MATEMÁTICO .......................................................................... 5 4.3 EVALUACIÓN DE CARGAS ...................................................................... 6 4.4 ANÁLISIS SÍSMICO .................................................................................. 10 4.5 COMBINACIONES DE CARGA................................................................. 12 5 REQUISITOS DE ANÁLISIS SISMO RESISTENTE ................................... 14 5.1 ANÁLISIS MEDIANTE FUERZA HORIZONTAL EQUIVALENTE ............ 14 5.2 AJUSTE DE RESULTADOS ....................................................................... 16

6 DISEÑO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES ......................................... 17 6.1 PROCEDIMIENTO DE DISEÑO DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES17 6.2 DISEÑO DE ELEMENTOS SECUNDARIOS .............................................. 19 7 DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE CIMENTACIÓN ................................. 23 7.1 TIPOLOGÍA DE LA CIMENTACIÓN ........................................................ 23 7.2 SOLICITACIONES DE DISEÑO ................................................................ 23 7.3 DIMENSIONAMIENTO DE DISEÑO ......................................................... 24 7.4 DISEÑO VIGA DE CIMENTACIÓN ........................................................... 26 8 ANEXOS .................................................................................................... 27


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1 GENERALIDADES

1.1 OBJETO

Realizar los estudios y diseños propios del proyecto “CASETAS PUERTA 6”, para dar cumplimiento alos requisitos de seguridad y funcionalidad, según el Reglamento NSR-10 y Normas complementarias quesean aplicables para este tipo de edificaciones.

1.2 ALCANCE

El proyecto tiene como base, realizar los estudios y diseños que permitan definir las condiciones de lasestructuras, necesarias para resistir las solicitaciones a las cuales estará expuesta y su respectivaevaluación; determinar una tipología estructural compatible con el diseño arquitectónico; dimensionar los

elementos estructurales y no estructurales; determinar el estado de cargas y fuerzas internas y realizar eldiseño de los elementos estructurales.

1.3 REGLAMENTACIÓN Y NORMAS APLICABLES

A continuación se mencionan los documentos técnicos y reglamentación vigente que definen criterios basey requisitos esenciales en el desarrollo de este diseño estructural.

Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente NSR-10 American Institute of Steel Construction AISC360

2 ASPECTOS FUNCIONALES DEL PROYECTO

Dentro de la metodología de desarrollo del proyecto estructural se encuentra un compendio sobre elanálisis y revisión de la información sobre el diseño arquitectónico, hidráulico y eléctrico, la evaluación demateriales y acabados, los espacios funcionales y requeridos para el proyecto, la presencia de maquinariay otros elementos de la infraestructura y la afectación de todos estos parámetros mencionados en el diseñoestructural.

2.1 GEOMETRÍA

El proyecto arquitectónico define dos edificaciones las cuales se dividen en CASETA 1, la cual tiene en planta unas dimensiones de 5.27 metros de ancho aprox., por un largo promedio de 5.28 metros. Lacubierta será liviana y se plantea a un agua.

La segunda edificación se define como CASETA 2, la cual tiene unas dimensiones en planta de 2.90metros de ancho y 2.90 metros de longitud, su forma es irregular. La cubierta es liviana y se plantea a unagua.


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Figura 1. Geometría del proyecto.

3 ESPECIFICACIONES ESTRUCTURALES DEL PROYECTO

3.1 ESPECIFICACIONES DE LOS MATERIALES

3.1.1 Acero Estructural

Perfiles Tubulares ASTM A-500 Grado Cfy= 350 MPa ; Fu= 450 MPa

Perfiles Lámina Delgada ASTM A-1008 Grado 50fy= 340 MPa ; Fu= 450 MPa

3.1.2 Concreto Reforzado

Resistencia del Concreto a los 28 días:

Zapatas f’c: 21 MPa Columnas f’c: 21 MPa Vigas f’c: 21 MPa

Especificaciones para Concreto Reforzado:

Relación Agua/Cemento A/C


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Recubrimiento otros elementos 50 mm

Acero de refuerzo para concreto reforzado:

Barras Corrugadas de acero al carbono de baja aleación según NTC 2289 o (ASTM A706M).

Diámetro ≥ 3/8” fy ≥ 420 MpaDiámetro ≤ 1/4” fy ≥ 240 Mpa

Se recomienda el uso de malla electro soldada con alambres corrugados que cumplan NTC 2310 (ASTMA497M) con fy=485Mpa, se permite el uso de alambre liso que cumpla NTC 4002 o (ASTM A82M) confy= 485MPa.

3.1.3 Otros Materiales

Concreto de Limpieza f’c= 11 Mpa

3.2 MÉTODOS DE ANÁLISIS Y DISEÑO

Análisis Sísmico: Análisis Dinámico Modal – Método de la Fuerza Horizontal Equivalente. Diseño Acero Estructural: Método del estado límite de resistencia Titulo F (NSR-10) y

recomendaciones AISC-360-10 (American Institute of Steel Construction) Diseño Concreto Reforzado: Método del estado límite de resistencia Titulo C (NSR-10) y

recomendaciones del ACI-318 (American Concrete Institute)

Diseño de cimentación para trasferencia de solicitaciones al suelo: Método de esfuerzos de trabajoTitulo H (NSR-10).

4 ANÁLISIS ESTRUCTURAL

4.1 SISTEMA DE RESISTENCIA SÍSMICA

La estructura está conformada por Pórticos de Acero Estructural, resistentes a momentos en sus nudosarmados en las dos direcciones principales. La cubierta será liviana.

4.2 MODELO MATEMÁTICO4.2.1 Geometría y Tipología del Modelo Matemático

Se elaboró un modelo de análisis computacional, en el cual se definió la estructura utilizando elementostipo frame para la modelación de vigas (cerchas) y columnas, se utilizaron elementos tipo Shell, de rigidezrelativa despreciable, para la modelación de superficies como las cubiertas y las paredes, los elementostipo Shell se utilizan para distribuir uniformemente las cargas en los elementos estructurales.


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4.2.2 Definición de Materiales y Secciones en el Modelo Matemático

Para la elaboración del modelo matemático se alimentó el programa con la información referente a losmateriales utilizados, en este caso el concreto y el acero, y para la geometría de los elementos sedefinieron las diferentes secciones, utilizando elementos tipo “frame” para la simulación de las secciones(Vigas, Columnas), para el caso de la cubierta se simuló utilizando elementos tipo “Shell – Membrane”(de rigidez relativa despreciable).

Figura 2. Asignación de Materiales en Software de Diseño.

4.3 EVALUACIÓN DE CARGAS

Para realizar el diseño de la estructura objeto de estudio se han considerado las siguientes hipótesis decarga:

4.3.1 Cargas Muertas (D)

Corresponde al peso propio de las estructuras que se están estudiando, dentro de las cargas muertastambién se considera el peso de los elementos de cubierta, sistemas de impermeabilización, luminariasentre otros.

Para que el software reconozca el peso propio de la estructura analizada se definió un patrón de cargallamado “PP” al cual se le ha asignado uno (1) en la casilla “Self Weight Multiplier ”:


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Figura 3. Activación de Peso Propio en el Software de Diseño.

CUBIERTA

Peso Cubierta: 0.10 kN/m²Peso Correas: 0.15 kN/m²Peso Luminarias: 0.15 kN/m²Peso Impermeab.: 0.10 kN/m²

TOTAL (D): 0.50 kN/m²

Figura 4. Asignación de Cargas Muertas en el modelo (kN/m).

4.3.2 Carga Viva de Cubierta (Lr):

Corresponde a la carga viva que se puede producir en la cubierta, y de acuerdo a lo mencionado en la tablaB.4.2.1-2 del Reglamento NSR-10, para cubiertas con una inclinación menor a 15° debe ser:

Lr: 0.50 kN/m²


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Figura 5. Asignación de Cargas Vivas de Cubierta en el Software de Diseño.

4.3.3 Cargas de Viento (W):

De acuerdo a lo especificado en el capítulo B.6 del Reglamento NSR-10 las cargas de viento mínimas atener en cuenta en el diseño no pueden ser inferiores a: 0.40 kN/m².

La carga de viento fue determinada por el método simplificado.

PROCEDIMIENTO DE DISEÑO

Velocidad viento = (Fig. B.6.4-1)

Categoría: ITipo de región: No propensa a huracanes, o con huracanes de V=40-45 m/s

Factor de importancia, I = 0.87 (Tabla B.6.5-1)

Rugosidad de terreno: (B.6.5.6.2)

No ¿Prevalece por más de 460 m en la dirección del viento?

Exposición: Tipo C (B.6.5.6.3)

Pendiente cubierta =

Inclinación =

Altura media del edificio =

λ = 1.21 (Fig. B.6.4-2)

Kzt = 1.00

Tipo B

10.00%

5.71°

2.30 m

100 km/h

Tipo de terreno:

Áreas urbanas y suburbanas, áreas boscosas u otros terrenos con numerosas obstruccionesdel tamaño, iguales o mayores al de una vivienda unifamiliar y con poca separación entre ellas.


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Presión de Viento de Diseño Simplificada para categoría de exposición B y h=10 m, P S10:

A B C D E F G H

0.30 -0.15 0.19 -0.09 -0.35 -0.20 -0.25 -0.16

Presión de Viento de Diseño Simplificada, PS = λKztIPs10 (B.6.4.2.1):

A B C D E F G H

0.31 -0.16 0.20 -0.09 -0.37 -0.21 -0.26 -0.17

1. Viento Dirección X 2. Viento Dirección Y

Carga vertical viento = Carga vertical viento =Carga horizontal viento = Carga horizontal viento =0.311 kN/m² 0.311 kN/m²

Presiones Horizontales (kN/m2), PS10 Presiones Verticales (kN/m2), PS10

Presiones Horizontales (kN/m2), PS Presiones Verticales (kN/m2), PS

-0.368 kN/m² -0.368 kN/m²

Se toman los valores interpolados de la tabla de la Fig. B.6.4-2 a partir de la Velocidad del viento, ángulo de inclinación de la cubierta yzona de aplicación de la carga:

XY


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Figura 6. Asignación de Cargas de Viento en la Cubierta (kN/m²)

4.4 ANÁLISIS SÍSMICO

Para realizar el análisis sísmico se han tenido en cuenta las recomendaciones y disposiciones que elreglamento NSR-10 plantea para los diferentes municipios del territorio nacional, en este caso elMunicipio de Bogotá (Cundinamarca), en Bogotá rige la microzonificación sísmica, decreto 523 de 2010.

4.4.1 Nivel de Amenaza Sísmica y Valores de Aa y Av

De acuerdo al apéndice A-4, del reglamento NSR-10, para el Municipio de Bogotá (Cundinamarca), elcoeficiente de aceleración horizontal pico efectiva, Aa, tiene un valor de 0.15 y el coeficiente de velocidadhorizontal pico efectiva, Av, tiene un valor de 0.20.

4.4.2 Efectos Locales

Estos efectos dependen del tipo y perfil del suelo, define unos factores de sitio Fa=0.95 y Fv=2.70, esto deacuerdo a los datos consignados en el decreto 523 de 2010, para la zona Lacustre 500, que es la aplicableal sitio en donde se encuentra ubicado el aeropuerto de Bogotá.

4.4.3 Grado de Importancia

Según las cualidades funcionales del proyecto, su uso y tipo de ocupación, la estructura tiene uncoeficiente de Importancia I=1.0 según el grupo de importancia I, de acuerdo a la clasificación delcapítulo A.2.5 del reglamento NSR-10.


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4.4.4 Capacidad de Disipación de Energía:

Para el diseño de los elementos estructurales se trabaja con una capacidad de disipación de energíaModerada (DMO). De acuerdo al numeral 2.A de la tabla A.3-3 del Reglamento NSR-10, la estructuraobjeto de estudio tiene un coeficiente de Disipación de energía básico Ro= 5.00 para sistema principal deresistencia sísmica en pórticos de acero estructural, resistentes a momentos con capacidad de disipación deenergía moderada (DMO), los cuales proveen la resistencia ante fuerzas horizontales y verticales, laedificación no presenta irregularidades, según la clasificación de las tablas A.3-6 y A.3-7 del reglamento NSR-10.

Se considera que la estructura sufre ausencia de redundancia en sus dos direcciones principales por elnúmero mínimo de vanos, lo que permite asignar un factor фr= 0.75.

Luego: R=Ro x фp x фa x фr; entonces R= 3.75

Figura 7. Espectro de Diseño de Acuerdo a A.2.6.1.2 del Reglamento NSR-10.

Figura 8. Espectro de Diseño para Bogotá (Cundinamarca) Zona Lacustre 500.

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 A C E L E R A C I O N

E S

P E C T R A L [ g ]

PERIODO [s]

ESPECTRO DE DISEÑORevisión de Diseño

Mzon Z LACUSTRE 500


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4.4.5 Fuerzas Sísmicas (E):

La definición de las fuerzas de origen sísmico en el modelo de análisis tiene en cuenta la masa calculadaen el modelo, a partir de la geometría de los elementos y las propiedades del material que los conforma,adicional a este análisis se tienen en cuenta las cargas gravitacionales adicionadas al modelo en los casosde cargas muertas de los elementos no estructurales, acabados y todos los elementos permanentes quetengan aporte en estas fuerzas inerciales de sismo. La definición de la masa se realiza a partir del peso propio y de las fuerzas seleccionadas de cargas muertas así:

Figura 9. Definición de Fuerzas Sísmicas que Interactúan en el Modelo.

4.5 COMBINACIONES DE CARGA

Se utilizarán las combinaciones de carga de acuerdo a lo mencionado en el capítulo B.2 del Reglamento NSR-10.

Combinaciones de Carga para Revisión de Derivas

Se utilizarán las combinaciones recomendadas para el método de la resistencia última y lascombinaciones para movimientos sísmicos. Se utilizan las fuerzas sísmicas sin reducir.

DER1: 1.2 D + 1.0 SISMO X + 0.30 SISMO Y + 1.0 LDER2: 1.2 D + 1.0 SISMO X - 0.30 SISMO Y + 1.0 LDER3: 1.2 D - 1.0 SISMO X + 0.30 SISMO Y + 1.0 LDER4: 1.2 D - 1.0 SISMO X - 0.30 SISMO Y + 1.0 LDER5: 1.2 D + 1.0 SISMO Y + 0.30 SISMO X + 1.0 LDER6: 1.2 D + 1.0 SISMO Y - 0.30 SISMO X + 1.0 LDER7: 1.2 D - 1.0 SISMO Y + 0.30 SISMO X + 1.0 LDER8: 1.2 D - 1.0 SISMO Y - 0.30 SISMO X + 1.0 LDER9: 0.9 D + 1.0 SISMO X + 0.30 SISMO Y


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DER10: 0.9 D + 1.0 SISMO X - 0.30 SISMO YDER11: 0.9 D - 1.0 SISMO X + 0.30 SISMO YDER12: 0.9 D - 1.0 SISMO X - 0.30 SISMO YDER13: 0.9 D + 1.0 SISMO Y + 0.30 SISMO XDER14: 0.9 D + 1.0 SISMO Y - 0.30 SISMO XDER15: 0.9 D - 1.0 SISMO Y + 0.30 SISMO XDER16: 0.9 D - 1.0 SISMO Y - 0.30 SISMO X

Combinaciones de Carga para Diseño de Elementos Estructurales

Se utilizarán las combinaciones recomendadas para el método de la resistencia última, las fuerzassísmicas (E) serán reducidas por el coeficiente de disipación de energía, SISMO (X o Y) / R.

COMB1: 1.40 DCOMB2: 1.20 D + 1.60 L + 0.50 (Lr ó G)COMB3: 1.20 D + 1.60 (Lr ó G) + (1.0 L ó 0.50 W)COMB4: 1.20 D + 1.0 W + 1.0 L + 0.50 (Lr ó G)COMB5: 1.2 D + 1.0 E X + 0.30 E Y + 1.0 LCOMB6: 1.2 D + 1.0 E X - 0.30 E Y + 1.0 LCOMB7: 1.2 D - 1.0 E X + 0.30 E Y + 1.0 LCOMB8: 1.2 D - 1.0 E X - 0.30 E Y + 1.0 LCOMB9: 1.2 D + 1.0 E Y + 0.30 E X + 1.0 LCOMB10: 1.2 D + 1.0 E Y - 0.30 E X + 1.0 LCOMB11: 1.2 D - 1.0 E Y + 0.30 E X + 1.0 LCOMB12: 1.2 D - 1.0 E Y - 0.30 E X + 1.0 LCOMB13: 0.90 D + 1.0 WCOMB14: 0.9 D + 1.0 E X + 0.30 E YCOMB15: 0.9 D + 1.0 E X - 0.30 E YCOMB16: 0.9 D - 1.0 E X + 0.30 E YCOMB17: 0.9 D - 1.0 E X - 0.30 E YCOMB18: 0.9 D + 1.0 E Y + 0.30 E XCOMB19: 0.9 D + 1.0 E Y - 0.30 E XCOMB20: 0.9 D - 1.0 E Y + 0.30 E XCOMB21: 0.9 D - 1.0 E Y - 0.30 E X

Combinaciones de Carga para Dimensionamiento de Cimentación

El dimensionamiento de los elementos que harán parte de la cimentación propuesta se realizará

utilizando el método de los esfuerzos de trabajo, por tal razón se utilizarán las combinaciones decarga recomendadas para el método de esfuerzos de trabajo.

CIM1: 1.0 D + 1.0 LCIM2: 1.0 D + 1.0 (Lr ó G)CIM3: 1.0 D + 0.75 L + 0.75 (Lr ó G)CIM4: 1.0 D + 1.0 WCIM5: 1.0 D + 0.7 E X + 0.3 E YCIM6: 1.0 D + 0.7 E X - 0.3 E YCIM7: 1.0 D - 0.7 E X + 0.3 E Y


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CIM8: 1.0 D - 0.7 E X - 0.3 E YCIM9: 1.0 D + 0.7 E Y + 0.3 E XCIM10: 1.0 D + 0.7 E Y - 0.3 E XCIM11: 1.0 D - 0.7 E Y + 0.3 E XCIM12: 1.0 D - 0.7 E Y - 0.3 E XCIM13: 1.0 D + 0.75 W + 0.75 L + 0.75 (Lr ó G)CIM14: 1.0 D + 0.75 (0.7 E X) + 0.75 (0.21 E Y) + 0.75 L + 0.75 (Lr ó G)CIM15: 1.0 D + 0.75 (0.7 E X) - 0.75 (0.21 E Y) + 0.75 L + 0.75 (Lr ó G)CIM16: 1.0 D - 0.75 (0.7 E X) + 0.75 (0.21 E Y) + 0.75 L + 0.75 (Lr ó G)CIM17: 1.0 D - 0.75 (0.7 E X) - 0.75 (0.21 E Y) + 0.75 L + 0.75 (Lr ó G)CIM18: 1.0 D + 0.75 (0.7 E Y) + 0.75 (0.21 E X) + 0.75 L + 0.75 (Lr ó G)CIM19: 1.0 D + 0.75 (0.7 E Y) - 0.75 (0.21 E X) + 0.75 L + 0.75 (Lr ó G)CIM20: 1.0 D - 0.75 (0.7 E Y) + 0.75 (0.21 E X) + 0.75 L + 0.75 (Lr ó G)CIM21: 1.0 D - 0.75 (0.7 E Y) - 0.75 (0.21 E X) + 0.75 L + 0.75 (Lr ó G)CIM22: 0.6 D + 0.7 E X + 0.21 E YCIM23: 0.6 D + 0.7 E X - 0.21 E YCIM24: 0.6 D - 0.7 E X + 0.21 E YCIM25: 0.6 D - 0.7 E X - 0.21 E YCIM26: 0.6 D + 0.7 E Y + 0.21 E XCIM27: 0.6 D + 0.7 E Y - 0.21 E XCIM28: 0.6 D - 0.7 E Y + 0.21 E XCIM29: 0.6 D - 0.7 E Y - 0.21 E X

5 REQUISITOS DE ANÁLISIS SISMO RESISTENTE

5.1 ANÁLISIS MEDIANTE FUERZA HORIZONTAL EQUIVALENTE

ANALISIS SISMICO POR EL METODO DE LA FUERZA HORIZONTAL EQUIVALENTE

Análisis por el método de la Fuerza Horizontal Equivalente para ajustar el valor del cortante dinámico en la base ( según A.5.4.5 -- NSR - 10)

ALTURAPISO[m]

h (acum.)[m]

2.30 2.30

15.46 kN

Ct = PÓRTICO RESISTENTE A MOMENTO DE ACERO ESTRUCTURALa =hn = m

Ta = s (Ta = Ct ha) A.4.2-3 NSR-10 Cu Ta = 0.17 s

Cu =

Sa = g Espectro de Microzonificación

Cortante sísmico en la base

Vs = kN (Vs = Sa×Westructura) Espectro de Microzonificación

CUBIERTA

0.80

2.30

0.14

PESO TOTAL

5.5

0.072

0.36

PISO

1.20


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5.1.1 CORTANTE EN LA BASE OBTENIDO EN EL MODELO

CASETA 1

CASETA 2

Los cortantes dinámicos en la base de la estructura se obtienen a partir de las reacciones en sus nodos de apoyo en el suelo para loscasos de carga de sismo

TABLE: Joint Reactions

Joint OutputCa se Ca se Type Ste pType F1 F2 F3 M1 M2 M3

Text Text Text Text KN KN KN KN-m KN-m KN-m

1 SISMO X LinRespSpec Max 2.8320 2.8320 2.8380 0.0000 0.0000 0.00E+00

1 SISMO Y LinRespSpec Max 0.4610 0.4610 2.7310 0.0000 0.0000 0.00E+00







CORTANTES FINAL ES

Resulta entonces:FSX FSYkN kN

11.66 1.891.89 11.66

DIRECCIÓN

SISMO XSISMO Y

Los cortantes dinámicos en la base de la estructura se obtienen a partir de las reacciones en sus nodos de apoyo en el suelo para loscasos de carga de sismo


Joint OutputCa se Ca se Type StepType F1 F2 F3 M1 M2 M3

Text Text Text Text KN KN KN KN-m KN-m KN-m











CORTANTES FINALE S

Resulta entonces:FSX FSYkN kN

5.78 2.442.44 5.78

DIRECCIÓN

SISMO XSISMO Y


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Se compara el cortante en la base hallado estáticamente (Vs) contra el cortante en la base que arroja el programa de análisis utilizado:

5.2 AJUSTE DE RESULTADOS

CASETA 1

CASETA 2

AJUSTE DE LOS RESULTADOS

Irregular idad de la estructura = REGULAR

CORTANTE DINAMICO EN LA BASE (SENTIDO X) :

Vtx = T Espectro de Microzonificación

Factor de ajuste (Fx) :

Fx = Fx = Vs/Vtx Espectro de Microzonificación

CORTANTE DINAMICO EN LA BASE (SENTIDO Y) :

Vty = T Espectro de Microzonificación

Factor de ajuste (Fy) :

Fy = Fy = Vs/Vtz Espectro de Microzonificación1.00

Si la estructura es regular, el cortante dinámico en la base no puede ser menor que el 80 % del cortante calculado por Fuerza Horizontal Equivalente (Vs) - (Según

A.5.4.5 b - NSR-10)

11.81

1.00

11.81

Después de modificar los centroides para cumplir con la excentricidad accidental, se comparan los cortantes en la base del análisis modal con el estático para

determinar si se deben modificar las fuerzas de sismo.

AJUSTE DE LOS RESULTADOS

Irregular idad de la estructura = REGULAR

CORTANTE DINAMICO EN LA BASE (SENTIDO X) :

Vtx = T Espectro de Microzonificación

Factor de ajuste (Fx) :

Fx = Fx = Vs/Vtx Espectro de Microzonificación

CORTANTE DINAMICO EN LA BASE (SENTIDO Y) :

Vty = T Espectro de Microzonificación

Factor de ajuste (Fy) :

Fy = Fy = Vs/Vtz Espectro de Microzonificación1.00

Si la estructura es regular, el cortante dinámico en la base no puede ser menor que el 80 % del cortante calculado por Fuerza Horizontal Equivalente (Vs) - (Según

A.5.4.5 b - NSR-10)

6.27

1.00

6.27

Después de modificar los centroides para cumplir con la excentricidad accidental, se comparan los cortantes en la base del análisis modal con el estático para

determinar si se deben modificar las fuerzas de sismo.


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6 DISEÑO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES

6.1 PROCEDIMIENTO DE DISEÑO DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES

La verificación del diseño de los elementos en concreto reforzado, cumple con los requisitos de los títulosA, B y C del reglamento NSR-10 y las recomendaciones del ACI-318-11, con las combinaciones dediseño por estados límites de resistencia según el título B del reglamento NSR-10.

La verificación del diseño de los elementos en acero estructural, cumple los requisitos del Titulo F delreglamento NSR-10 y las recomendaciones del AISC 360-10, con las combinaciones de diseño porestados límites de resistencia según el Titulo B del reglamento NSR-10.

Figura 10. Parámetros de Diseño para Elementos de Acero Estructural.

Para el diseño de los elementos metálicos, la asignación de los perfiles de diseño es realizado por variassecciones tipo AutoSelect en el programa de diseño, determinadas para cada tipología de elementosestructurales del proyecto (Vigas de carga, Vigas de Amarre y Cerchas), las cuales tienen incluidas una

librería de varias secciones. La revisión del estado de esfuerzos para cada uno es obtenido en unaselección automática, la cual da el punto de partida para realizar la iteración de la sección más eficiente sinafectar el nivel de seguridad de la estructura, a criterio del diseñador, donde la intención es mantenercoeficientes de sobre esfuerzo menores a 1.00 como se evidencia en la Figura 11.


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Figura 11. Niveles de Esfuerzo o Interacción de Esfuerzos en Elementos Metálicos.

Ver Anexo 1 – Reporte Sap2000

Figura 12. Parámetros de Diseño para Elementos de Concreto Reforzado.


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Figura 13. Diseño para Elementos de Concreto Reforzado. (cm2) (Cimentación Caseta 2)

Ver Anexo 1 – Reporte Sap2000

6.2 DISEÑO DE ELEMENTOS SECUNDARIOS

6.2.1 Diseño de Correas

El diseño de las correas de la cubierta se realizó para las hipótesis de cargas descritas en el numeral 4.3, acontinuación se presenta el diseño de las correas.


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OBRA: CASETA 1

CORREA TIPO: CORREA L = 5.27 m

VARIABLES INICIALESL 5.28 m

Aferencia 1.65 mPend cubierta 10.0%a 5.71º

CARGASTeja 10 kg/m2 16.50 kg/mInst. Eléctricas 20 kg/m2 33.00 kg/mRed Contra Inc. y Tub. 20 kg/m2 2.00 kg/m CARACTERISTICAS PERFIL CAJÓN

Perfil PHR-C220X80-1.5 mm Grado 50Peso propio 9.56 kg/m

CARGA MUERTA 50 kg/m2 92.06 kg/m fy 350 MPa

CARGA VIVA 50 kg/m2 82.50 kg/m Sx 82005 mm3CARGA VIENTO 40 kg/m2 66.00 kg/m Sy 17600 mm3

CARGA GRANIZO 100 kg/m2 165.00 kg/m fMnx 1704 kg-m

Carga Actuante 357.97 kg/m fMny 365 kg-mMomento Actuante 1247 kg-m

% Uso Perfil 73%

VARIABLES DEL DISEÑOSx necesario 54003 mm3W normal 174.00 kg/mW tangencial 18.00 kg/m

Alternativa Tensor L/2 OK

Mux/fMnx 0.36

Muy/fMny 0.04

Mux/fMnx + Muy/fMny 0.40


Mux/fMnx 0.36

Muy/fMny 0.02


CHEQUEO DE DEFLEXIONES

Cargas Muertas

W: 0.92 N/mmL: 5280 mmE: 200000 N/mm²I: 9.02E+06 mm4

D: 5.16 mm

Dmáx (L/180): 29.33 mm Ok, Perfil Cumple

Cargas Vivas


D: 8.33 mm


DISEÑO DE CORREAS

I E

LW

××

××=D384

5 4

I E

LW

××

××=D384

5 4


21/27

OBRA: CASETA 2

CORREA TIPO: CORREA L = 2.9 m

VARIABLES INICIALESL 2.90 m

Aferencia 1.65 mPend cubierta 10.0%a 5.71º

CARGASTeja 10 kg/m2 16.50 kg/mInst. Eléctricas 20 kg/m2 33.00 kg/mRed Contra Inc. y Tub. 20 kg/m2 2.00 kg/m CARACTERISTICAS PERFIL CAJÓN

Perfil PHR-C150x50-1.5 mm Grado 50Peso propio 6.32 kg/m

CARGA MUERTA 50 kg/m2 88.82 kg/m fy 350 MPa

CARGA VIVA 50 kg/m2 82.50 kg/m Sx 35793 mm3CARGA VIENTO 40 kg/m2 66.00 kg/m Sy 7588 mm3

CARGA GRANIZO 100 kg/m2 165.00 kg/m fMnx 744 kg-m

Carga Actuante 354.08 kg/m fMny 157 kg-mMomento Actuante 372 kg-m

% Uso Perfil 50%

VARIABLES DEL DISEÑOSx necesario 16114 mm3W normal 171.00 kg/mW tangencial 18.00 kg/m


Mux/fMnx 0.24

Muy/fMny 0.03



Mux/fMnx 0.24

Muy/fMny 0.01


CHEQUEO DE DEFLEXIONES

Cargas Muertas


D: 1.52 mm


Cargas Vivas


D: 2.55 mm


DISEÑO DE CORREAS

I E

LW

××

××=D384

5 4

I E

LW

××

××=D384

5 4


22/27

6.2.2 Diseño Pedestales

MATERIALES:

CONCRETO:f'c: 210 Kg/cm²Ec: 215381.06 Kg/cm²

ACERO: ACERO DE REFUERZO

Fy: 4200 Kg/cm²# Filas 3

BarrasFila:

3

Es : 2100000 Kg/cm²

#Columnas

:2

BarrasColumna:

1

Sep. Filas : 12.50 cmGEOMETRIA Sep. Column.: 12.50 cm

h: 35 cm

b: 35 cm As TOTAL: 10.13 cm² e c: 0.003

Recub.: 5 cm As mín: 6.13 cm² e y: 0.002d: 30.0 cm

FILA # BARRAS BARRAS ASb (cm²) AS TL (cm²) As=A's: 2.53 cm²

1 3 1/2" 1.27 3.80 Ag: 1225 cm²2 2 1/2" 1.27 2.533 3 1/2" 1.27 3.80

PUNTO c af's

(Kg/cm²)0.85f'c.a.b

(T)fs

(Kg/cm²)A's*f's

(T)As*fs

(T)Pn (T)

Mn(T-m)

e Pn Mn

P máx 259.417 0.0 0.0 0.65 168.6 0.0P adm 207.5 0.0 0.0 0.65 134.9 0.0

1 35.0 29.8 4200.0 185.9 -900.0 10.6 -2.3 198.8 5.92 0.03 0.65 129.2 3.92 33.1 28.1 4200.0 175.8 -591.9 10.6 -1.5 188.0 7.17 0.04 0.65 122.2 4.7

3 31.2 26.5 4200.0 165.8 -246.6 10.6 -0.6 177.1 8.27 0.05 0.65 115.1 5.44 29.3 24.9 4200.0 155.8 143.2 10.6 0.4 166.0 9.22 0.06 0.65 107.9 6.05 27.4 23.3 4200.0 145.7 586.6 10.6 1.5 154.9 10.02 0.06 0.65 100.7 6.56 25.6 21.7 4200.0 135.7 1095.7 10.6 2.8 143.6 10.69 0.07 0.65 93.3 6.97 23.7 20.1 4200.0 125.7 1685.9 10.6 4.3 132.0 11.22 0.08 0.65 85.8 7.38 21.8 18.5 4200.0 115.6 2378.6 10.6 6.0 120.3 11.62 0.10 0.65 78.2 7.69 19.9 16.9 4200.0 105.6 3202.8 10.6 8.1 108.1 11.90 0.11 0.65 70.3 7.7

PB 18.0 15.3 4200.0 95.6 4200.0 10.6 10.6 95.6 12.08 0.13 0.65 62.1 7.8

10 15.9 13.5 4200.0 84.5 4200.0 10.6 10.6 84.5 11.73 0.14 0.65 54.9 7.611 13.8 11.8 4022.5 73.4 4200.0 10.2 10.6 73.0 11.14 0.15 0.65 47.4 7.212 11.7 10.0 3618.3 62.4 4200.0 9.2 10.6 60.9 10.28 0.17 0.65 39.6 6.713 9.7 8.2 3039.7 51.3 4200.0 7.7 10.6 48.4 9.16 0.19 0.65 31.4 6.014 7.6 6.4 2142.7 40.2 4200.0 5.4 10.6 35.0 7.75 0.22 0.65 22.8 5.015 5.5 4.7 564.9 29.2 4200.0 1.4 10.6 20.0 5.93 0.30 0.71 14.1 4.2

P0 3.4 2.9 -2943.1 18.1 4200.0 -7.5 10.6 0.0 3.30 0.90 0.0 3.0

M=0 -42.6 0.00 0.00 0.90 -38.3 0.0

Ok, Cuantía Aceptable


23/27

7 DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE CIMENTACIÓN

7.1 TIPOLOGÍA DE LA CIMENTACIÓN

El mecanismo que trasfiere las solicitaciones al suelo de fundación, es a través de una cimentaciónsuperficial apoyada sobre un mejoramiento en material granular seleccionado y compactado, la tipologíadefinitiva resultado del diseño, es el uso zapatas aisladas. En el desarrollo de esta sección se explica el procedimiento utilizado para llegar a la geometría y refuerzo definitivo del diseño.

7.2 SOLICITACIONES DE DISEÑO

Las fuerzas de diseño para la cimentación se obtienen del resultado de las combinaciones por esfuerzos detrabajo y por estados límite de resistencia, las cuales contemplan varias hipótesis que controlan el diseñode los elementos tanto de la geometría como del reforzamiento. En cuanto al dimensionamiento o diseñode la geometría, esta busca que los esfuerzos inducidos en el suelo sean menores al esfuerzo admisible delmismo; para el diseño de los elementos, se utilizan los resultados de las combinaciones por estados limites

Mu (T-m) Pu (T)

Solicitaciones enPedestal Evaluado

0.0

f Pb, fMb

-60.0

-40.0

-20.0

0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

120.0

140.0

160.0

-10.0 -8.0 -6.0 -4.0 -2.0 0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0

C a r g a

N o m i n a l ( T )

Momento (T-m)

Diagrama de Interacción Para Pedestales


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de resistencia con las hipótesis que generen las mayores fuerzas internas para carga axial y esfuerzoscortantes, según la tipología de estas estructuras.

7.3 DIMENSIONAMIENTO DE DISEÑO

En el procedimiento de diseño, el primer paso es la evaluación de las condiciones de geometría yesfuerzos para zapatas aisladas, las cuales tienen la responsabilidad de resistir tanto las cargas axialescomo los momentos que trasfieren el pedestal o columnas. En la Tabla 1 se evidencian las reacciones porel método de esfuerzos de trabajo, necesarias para el dimensionamiento de las zapatas.

Tabla 1. Reacciones en los Apoyos para Dimensionamiento de Zapatas – Caseta 1


Joint OutputCase CaseType StepType F1 F2 F3

Text Text Text Text KN KN KN

1 ENV-CIM-SERVICIO Combination Max 0.65 0.58 13.27




Tabla 2. Reacciones en los Apoyos para Diseño de Zapatas – Caseta 1


Joint OutputCase CaseType StepType F1 F2 F3

Text Text Text Text KN KN KN

1 ENV-CIM-DISEÑO Combination Max 0.72 0.60 16.80




El modelo matemático que se utiliza para el dimensionamiento, se basa en la siguiente fórmula:

en donde: P: Fuerza axial de servicioA: Área del cimiento propuesto

: Esfuerzo actuante en el suelo deFundación

A continuación se presenta el diseño estructural de las zapatas, y se adopta la construcción de zapatas condimensiones unificadas para zapatas tipo.

Admisible

A

P =


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DATOS DE ENTRADA

f'c (MPa): 21Ps (kN): 13.27 Fy (MPa): 420

b1 (m): 0.35

adm. (kN/m²): 50 b2 (m): 0.35

Pu (kN): 16.80

DIMENSIONAMIENTO DE LA ZAPATA REQUERIMIENTO DE PEDESTAL

Área Zapata (m²): 0.27 A1 (mm²): 122500B (m): 0.52

B=L asumido (m): 1.00 f Pn (kN): 1639.97h (m): 0.25

Recub. (m): 0.08 A asumida (m²): 1.00d (m): 0.18 ult. (kN/m²): 16.80

REVISIÓN DE CORTANTE EN DOS DIRECCIONES

858.89 kN a s: 40

b: 1.0bo (m): 2.10

745.49 kNf Vc (kN): 472.39

555.75 kN

Vu (kN): 12.17

REVISIÓN DE CORTANTE EN UNA DIRECCIÓN

Vu (kN): 2.52f Vc: 115.88

No Requiere Pedestal

DISEÑO DE ZAPATAS AISLADAS

Cargas de Servicio

Cargas Mayoradas

Ok, Cumple

Ok


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7.4 DISEÑO VIGA DE CIMENTACIÓN

DISEÑO A FLEXIÓN

Mu (kN-m): 0.89 Barra: # 4k (kN/m²): 56.24 f barra (cm): 1.27

r: 0.0001 Asb (cm²): 1.27

As (cm²): 3.15Recub. Lat.

(cm):5

N° Barras 3Separación (cm): 45.00

RESUMEN DISEÑO:

B (m): 1.00 Refuerzo: 3 # 4 c / 45 cmL (m): 1.00h (m): 0.25 AMBOS SENTIDOS

1. DATOS DE ENTRADA

f'c (Mpa): 21 b (m): 0.25 Aa: 0.15fy (Mpa): 420 h (m): 0.25 Disip. Energía: DMOE (Mpa): 19246.82 Recub. (m): 0.08 ltura mín. NSR-10: L / 30

f flexión: 0.90Def. Adm. (D):

L / 360fcortante: 0.75 % transf. Carga: 12%

Factor Mayor.: 1.50 I (m4): 0.00016

2. CRITERIOS DE DISEÑO

r máximo: 0.0159 d (m): 0.18 As máx. (cm2): 6.97

r mínimo: 0.0033 d/2 (m): 0.09 As mín. (cm2): 1.46

0.25 x Aa: 3.75%

en donde: M: Momento último debido a los asentamients diferenciales.E: Módulo de elasticidad del concreto.I: Inercia de la sección de la viga de cimentación. Sección FisuradaD: Máximo asentamiento permitido, para evitar daños graves.L: Longitud del tramo de viga.

Nota: La inercia se toma la mitad para considerarefectos de sección fisurada.

De acuerdo al capítulo A.3.6.4.2 del Reglamento NSR-10, la viga debe ser capaz de transmiti r de columna acolumna un porcentaje de la carga que baja por la columna. Dicho porcentaje está dado por 0.25·Aa

La viga de cimentación se diseña para que sea capaz de resistir el momento que se genera debido a losasentamientos diferenciales en el suelo.

MATERIALES CONSTRUCTIVOS SÍSMICOS

DISEÑO GEOTÉCNICOS

2

6EIM

L

D=


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8 ANEXOS

ANEXO 1 – REPORTE SAP2000

ANEXO 2 – DISEÑO CIMENTACIÓN CASETA 2

3. DISEÑO ESTRUCTURAL

VIGA DE AMARRE: VC-101

Ejes y Longitudes A-1 5.27 m A-2Carga de Trabajo (P) 1.68 Ton 1.69 TonCarga Mayorada (Pu) 2.84 Ton

Axial en viga 0.25 x Aa x Pu 0.11 Ton As (tensión axial) 0.03 cm2 Altura mín. NSR-10: L / 30 Ok, Cumple

Asentamiento máx. adm. 1.46 cm 1.46 cm

M asentamiento 9.91 kN-m 9.91 kN-m

Mu 16.64 TonKu 2173.90r 0.0062 0.0062

As (+) 2.71 cm2 2.71 cm2 As (-) 2.71 cm2 2.71 cm2

f Vc 2.56 Ton 2.56 Ton# ramales 2 2Estribos #3 71.26 mm2 #3Separación 20 cm 20 cmVs 5.24 Ton 5.24 Tonf Vn 7.79 Ton 7.79 Ton

Ok, Cumple

memoria casetas

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