memoria de cálculo cubierta tibacuy

DISEO ESTRUCTURAL

CUBIERTA CANCHA TUBACUY

BASADO EN

JAIRO REINOSO CASTRO INGENIERO ESTRUCTURAL DISEO ESTRUCTURAL CUBIERTA TIBACUY

CONTENIDO

Pg.

1 GENERALIDADES .................................................................................................... 3 1.1 OBJETO .................................................................................................................... 3 1.2 ALCANCE ................................................................................................................. 3 1.3 REGLAMENTACIN Y NORMAS APLICABLES .......................................................... 3 1.4 DOCUMENTOS DE REFERENCIA ............................................................................. 3 2 ASPECTOS FUNCIONALES DEL PROYECTO ............................................................. 4 2.1 GEOMETRA ............................................................................................................. 4 3 ESPECIFICACIONES ESTRUCTURALES DEL PROYECTO .......................................... 5 3.1 ESPECIFICACIONES DE LOS MATERIALES .............................................................. 5 3.2 MTODOS DE ANLISIS Y DISEO .......................................................................... 6 4 ANLISIS ESTRUCTURAL ......................................................................................... 7 4.1 SISTEMA DE RESISTENCIA SSMICA ....................................................................... 7 4.2 MODELO MATEMTICO ........................................................................................... 7 4.3 EVALUACIN DE CARGAS ........................................................................................ 8 4.4 ANLISIS SSMICO ................................................................................................ 12 4.5 COMBINACIONES DE CARGA ................................................................................ 16 5 REQUISITOS DE ANLISIS SISMO RESISTENTE .................................................... 19 5.1 CORTANTE DINMICO EN LA BASE ....................................................................... 19 6 DISEO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES .......................................................... 21 6.1 PROCEDIMIENTO DE DISEO DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES ................ 21 6.2 SECCIONES DEFINIDAS EN EL DISEO ................................................................ 22 7 DISEO DE LA ESTRUCTURA DE CIMENTACIN ................................................... 24 7.1 TIPOLOGA DE LA CIMENTACIN .......................................................................... 24 7.2 SOLICITACIONES DE DISEO ................................................................................ 24 7.3 DIMENSIONAMIENTO DE DISEO ......................................................................... 24 8 DISEO DE ELEMENTOS METLICOS (AISC360) ................................................. 31 9 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................................ 109


1 GENERALIDADES

1.1 OBJETO

Realizar los estudios y diseos propios del proyecto CUBIERTA CANCHA - TIBACUY,

para dar cumplimiento a los requisitos de seguridad y funcionalidad, segn el

Reglamento NSR-10 y Normas complementarias que sean aplicables para este tipo de

edificaciones.

1.2 ALCANCE

El proyecto tiene como base, realizar los estudios y diseos que permitan definir las

condiciones de la estructura necesarias para resistir las solicitaciones a las cuales

estar expuesta y su respectiva evaluacin; determinar una tipologa estructural

compatible con el diseo arquitectnico; dimensionar los elementos estructurales y no

estructurales; determinar el estado de cargas y fuerzas internas y realizar el diseo de

los elementos estructurales.

1.3 REGLAMENTACIN Y NORMAS APLICABLES

A continuacin se mencionan los documentos tcnicos y reglamentacin vigente que

definen criterios base y requisitos esenciales en el desarrollo de este diseo

estructural.

Reglamento Colombiano de Construccin Sismo Resistente NSR-10

American Institute of Steel Construction AISC360

1.4 DOCUMENTOS DE REFERENCIA

ESTUDIO GEOTCNICO PROYECTO: ESTRUCTURA POLIDEPORTIVO TIBACUY PARQUE PRINCIPAL MUNICIPIO DE TIBACUY. EMITIDO POR LA EMPRESA

PROYECTOS Y CONSTRUCCIONES EN JUNIO DE 2014.


2 ASPECTOS FUNCIONALES DEL PROYECTO

Dentro de la metodologa de desarrollo del proyecto estructural se encuentra un

compendio sobre el anlisis y revisin de la informacin sobre el diseo arquitectnico,

la evaluacin de materiales y acabados, los espacios funcionales y requeridos para el

proyecto y la afectacin de todos estos parmetros mencionados en el diseo

estructural.

2.1 GEOMETRA

El proyecto arquitectnico define una cubierta en estructura metlica, la cual tiene en

planta unas dimensiones de 21.5 metros de ancho aprox., por un largo promedio de

33.5 metros aprox.

Figura 1. Geometra del proyecto.


3 ESPECIFICACIONES ESTRUCTURALES DEL PROYECTO

3.1 ESPECIFICACIONES DE LOS MATERIALES

3.1.1 Acero Estructural

Perfiles Tubulares ASTM A-500 Grado C fy= 350 MPa ; Fu= 440 MPa

Perfiles Angulares de ASTM A-572 Grado 50 Alas iguales Fy= 350 MPa; Fu= 440 MPa.

3.1.2 Concreto Reforzado

Resistencia del Concreto a los 28 das:

Zapatas y Pedestales fc: 21 MPa

Vigas de Cimentacin fc: 21 MPa

Especificaciones para Concreto Reforzado:

Relacin Agua/Cemento A/C


3.2 MTODOS DE ANLISIS Y DISEO

Anlisis Ssmico: Mtodo Esttico /Mtodo Dinmico Elstico.

Diseo Acero Estructural: Mtodo del estado lmite de resistencia Titulo F del reglamento NSR-10 y recomendaciones AISC-360-05/IBC2006 (American

Institute of Steel Construction / International Building Code)

Diseo Concreto Reforzado: Mtodo del estado lmite de resistencia Titulo C del reglamento NSR-10 y recomendaciones del ACI-318 (American Concrete

Institute)

Diseo de cimentacin para trasferencia de solicitaciones al suelo: Mtodo de esfuerzos de trabajo Titulo H del Reglamento NSR-10.


4 ANLISIS ESTRUCTURAL

4.1 SISTEMA DE RESISTENCIA SSMICA

La estructura est conformada por Prticos de Acero Estructural resistentes a

momentos en sus nudos armados en las dos direcciones principales, en un sentido los

prticos son formados por vigas y columnas y en el otro por las cerchas y las columnas.

La cubierta ser liviana.

4.2 MODELO MATEMTICO

4.2.1 Geometra y Tipologa del Modelo Matemtico

Se elabor un modelo de anlisis computacional, en el cual se defini la estructura

utilizando elementos tipo frame para la modelacin de vigas, columnas y cerchas.

Figura 2. Detalle del Modelo Matemtico Empleado en el Diseo.

4.2.2 Definicin de Materiales y Secciones en el Modelo Matemtico

Para la elaboracin del modelo matemtico se aliment el programa con la

informacin referente a los materiales utilizados, en este caso el acero de la cubierta,

para la geometra de los elementos se definieron las diferentes secciones (Vigas,

Columnas).


Figura 3. Asignacin de Materiales y Secciones en Software de Diseo.

4.3 EVALUACIN DE CARGAS

Para realizar el diseo de la estructura objeto de estudio se han considerado las

siguientes hiptesis de carga:

4.3.1 Cargas Muertas (D)

Corresponde al peso propio de la estructura que se est estudiando, dentro de las

cargas muertas tambin se considera el peso de los elementos de cubierta, sistemas

de impermeabilizacin, luminarias entre otros.

Para que el software reconozca el peso propio de la estructura analizada se coloca uno

(1) en la casilla Self Weight Multiplier, en la definicin de patrones de carga:


Figura 4. Activacin de Peso Propio en el Software de Diseo.

CUBIERTA

Peso Tejas: 0.10 kN/m

Peso Correas: 0.14 kN/m

Peso Luminarias: 0.10 kN/m

Peso Impermeab.: 0.10 kN/m

Instalaciones Elc.: 0.06 kN/m

TOTAL (D): 0.50 kN/m

Figura 5. Asignacin de Cargas Muertas en el Software de Diseo.


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 tabla B.4.2.1-2 del Reglamento NSR-10, para cubiertas con una

inclinacin menor a 15 debe ser:

Lr: 0.50 kN/m

Figura 6. Asignacin de Cargas Vivas de Cubierta en el Software de Diseo.

4.3.3 Cargas de Viento (W):

De acuerdo a lo especificado en el captulo B.6 del Reglamento NSR-10 las cargas de

viento mnimas a tener en cuenta en el diseo no pueden ser inferiores a: 0.40 kN/m.

La carga de viento fue determinada por el mtodo simplificado


PROCEDIMIENTO DE DISEO

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

Categora: I

Tipo de regin: 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 ms de 460 m en la direccin del viento?

Exposicin: Tipo C (B.6.5.6.3)

Tipo B

El avalo de cargas de viento se realiza con base en el Procedimiento Simplificado del captulo B.6, seccin B.6.4 de la norma NSR-10.

100 km/h

Tipo de terreno:

reas urbanas y suburbanas, reas boscosas u otros terrenos con numerosas obstrucciones

del tamao, iguales o mayores al de una vivienda unifamiliar y con poca separacin entre ellas.

Pendiente cubierta =

Inclinacin =

Altura media del edificio =

= 1.21 (Fig. B.6.4-2)

Kzt = 1.00

Presin de Viento de Diseo Simplificada para categora de exposicin B y h=10 m, P S10:

A B C D E F G H

0.39 -0.11 0.26 -0.06 -0.35 -0.24 -0.25 -0.19

Presin de Viento de Diseo Simplificada, PS = KztIPs10 (B.6.4.2.1):

A B C D E F G H

0.41 -0.12 0.28 -0.07 -0.37 -0.25 -0.26 -0.20

1. Viento Direccin X 2. Viento Direccin Y

Carga vertical viento = Carga vertical viento =

Carga horizontal viento = Carga horizontal viento =

32.40%

17.95

5.40 m

Se toman los valores interpolados de la tabla de la Fig. B.6.4-2 a partir de la Velocidad del viento, ngulo de inclinacin de la cubierta y

zona de aplicacin de la carga:

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

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

-0.368 kN/m -0.368 kN/m

0.414 kN/m 0.414 kN/m

La carga de sismo proveniente de la cubierta se calcula como la carga muerta, D, multiplicada por el valor de Sa calculado ms

adelante.

XY


Asignacin Cargas Modelo estructural

Se calculan las cargas para una correa:

Aferencia: 1.60 m

D: 0.80 kN/m

Lr: 0.80 kN/m

Wy: -0.59 kN/m

Wx: -0.19 kN/m

Figura 7. Asignacin de Cargas de Viento en el Software de Diseo.

4.4 ANLISIS SSMICO

Para realizar el anlisis ssmico se han tenido en cuenta las recomendaciones y

disposiciones que el reglamento NSR-10 plantea para los diferentes municipios del

territorio nacional, en este caso el Municipio de Tibacuy (Cundinamarca).

Grupo de Uso = I Aa = 0.20

Coef. De Import. = 1.0 Av = 0.20

Tipo de Perfil de Suelo = D Fa = 1.40

Zona Amen. Ssmica = DMO Fv = 2.00

Acel. Mx. Terr. Sa = 0.70 g

To = 0.14 seg

Tc = 0.69 seg

TL = 4.80 seg


TABLE: Joint Reactions

Joint OutputCase CaseType F1 F2 F3 M1 M2 M3

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

40 PESO Combination 12.94 -0.27 -49.07 0.00 0.00 0.00

42 PESO Combination 0.35 0.29 87.75 0.00 0.00 0.00

98 PESO Combination -13.02 -0.13 -44.42 0.00 0.00 0.00

100 PESO Combination -0.28 0.08 83.09 0.00 0.00 0.00

221 PESO Combination 23.08 -0.10 -71.60 0.00 0.00 0.00


278 PESO Combination -23.16 -0.07 -63.02 0.00 0.00 0.00


331 PESO Combination 23.19 0.00 -72.12 0.00 0.00 0.00


388 PESO Combination -23.29 0.00 -63.79 0.00 0.00 0.00







553 PESO Combination 0.68 -0.08 138.30 0.00 0.00 0.00


609 PESO Combination -0.58 -0.06 130.11 0.00 0.00 0.00


663 PESO Combination 0.35 -0.29 87.75 0.00 0.00 0.00


719 PESO Combination -0.28 -0.08 83.09 0.00 0.00 0.00

El peso total de la estructura, W, es entonces: W = 689.11 kN

Se toma del modelo la tabla de reacciones para cargas de peso propio y cargas muertas permanentes en la

estructura, esto de acuerdo a los prescrito en el Reglamento NSR-10.

4.4.1 Capacidad de Disipacin de Energa:

Para el diseo de los elementos estructurales se trabaja con una capacidad de

disipacin de energa moderada, DMO. La estructura tiene un coeficiente de Disipacin

de la energa bsico Ro= 5.0 segn la clasificacin 2.b de la tabla A.3-3 para sistema

principal de resistencia ssmica en prticos de concreto reforzado resistentes a

momentos en sus nudos, los cuales proveen la resistencia ante fuerzas horizontales

como verticales, la edificacin no presenta irregularidad segn la clasificacin de

Tabla A.3-6 y A.3-7. La estructura tiene un nivel de redundancia aceptable en sus dos

direcciones principales por el nmero mnimo de vanos que permite asignar un factor

r= 1 luego:

R=Ro* p* a* r;

Figura 8. Espectro de Diseo de Acuerdo a A.2.6.1.2 del Reglamento NSR-10.


Figura 9. Espectro de Diseo para Tibacuy (Cundinamarca).

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50

Sa

(g)

T (s)

Espectro de diseo de Tibacuy

4.4.2 Fuerzas Ssmicas (E):

La definicin de las fuerzas de origen ssmico en el modelo de anlisis tiene en cuenta

la masa calculada en el modelo, a partir de la geometra de los elementos y las

propiedades del material que los conforma, adicional a este anlisis se tienen en

cuenta las cargas gravitacionales adicionadas al modelo en los casos de cargas

muertas de los elementos no estructurales, acabados y todos los elementos

permanentes que tengan aporte en estas fuerzas inerciales de sismo. La definicin de

la masa se realiza a partir del peso propio y de las fuerzas seleccionadas de cargas

muertas as:


Figura 10. Definicin de Espectro y Masa que Interacta en el Modelo.

Figura 11. Definicin de Casos Espectrales para Anlisis Dinmico Espectral.

En el anlisis Dinmico modal espectral se evala la rigidez de la edificacin y la

interaccin con su masa, de las cuales se obtienen los modos de vibracin; de estas


propiedades mecnicas se puede obtener fcilmente la magnitud de las fuerzas

ssmicas a partir del espectro elstico y los periodos correspondientes a cada modo,

seleccionando la magnitud de la aceleracin del espectro en la ordenada equivalente

al periodo a lo largo de las abscisas del espectro. Como en el modelo de anlisis se

introduce un espectro unitario, los casos de carga espectral tienen en cuenta un factor

de amplificacin con magnitud g de la gravedad 9.8 m/s^2. Los valores de masa en el

modelo son en kgf*s^2/m.

(NSR-10, Tabla A.3-3) A.10.4.2.4

Irregularidad en Planta, p = 1.00 (NSR-10, Tabla A.3-6)

Irregularidad en Altura, a = 1.00 (NSR-10, Tabla A.3-7)

Ausencia de redundancia, r = 1.00 (NSR-10, A.3.3.8)

Uniones soldadas en obra?: S (NSR-10, Nota 3 de Tabla A.3-3) R0.9

(NSR-10, A.3.3.3)

R = 4.50

Coeficiente de Capacidad de Disipacin de Energa

Bsico, Ro' = 5.00

Coeficiente de Disipacin de Energa,

R = parRo':

CLCULO DEL CORTANTE BASAL

Finalmente, es posible definir el cortante ssmico en la base, Vs = SagMn = SaW (A.4.3.1), siendo W el peso de la estructura. W se

calcula ms adelante a partir de los modelos realizados.

W = 689.11 kN

Vsx = 482.37 kN

Vsy = 482.37 kN

4.5 COMBINACIONES DE CARGA

Se utilizarn las combinaciones de carga de acuerdo a lo mencionado en el captulo

B.2 del Reglamento NSR-10.

Combinaciones de Carga para Diseo de Elementos Estructurales

Se utilizarn las combinaciones recomendadas para el mtodo de la resistencia

ltima, las fuerzas ssmicas (E) sern reducidas por el coeficiente de disipacin

de energa, SISMO (X o Y) / R.

COMB1: 1.40 D

COMB2: 1.20 D + 1.60 L + 0.50 Lr

COMB3: 1.20 D + 1.60 Lr + 1.0 L

COMB4: 1.20 D + 1.0 W + 1.0 L + 0.50 Lr

COMB5: 1.2 D + 1.0 E X + 0.30 E Y + 1.0 L

COMB6: 1.2 D + 1.0 E X - 0.30 E Y + 1.0 L

COMB7: 1.2 D - 1.0 E X + 0.30 E Y + 1.0 L


COMB8: 1.2 D - 1.0 E X - 0.30 E Y + 1.0 L

COMB9: 1.2 D + 1.0 E Y + 0.30 E X + 1.0 L

COMB10: 1.2 D + 1.0 E Y - 0.30 E X + 1.0 L

COMB11: 1.2 D - 1.0 E Y + 0.30 E X + 1.0 L

COMB12: 1.2 D - 1.0 E Y - 0.30 E X + 1.0 L

COMB13: 0.90 D + 1.0 W

COMB14: 0.9 D + 1.0 E X + 0.30 E Y

COMB15: 0.9 D + 1.0 E X - 0.30 E Y

COMB16: 0.9 D - 1.0 E X + 0.30 E Y

COMB17: 0.9 D - 1.0 E X - 0.30 E Y

COMB18: 0.9 D + 1.0 E Y + 0.30 E X

COMB19: 0.9 D + 1.0 E Y - 0.30 E X

COMB20: 0.9 D - 1.0 E Y + 0.30 E X

COMB21: 0.9 D - 1.0 E Y - 0.30 E X

Combinaciones de Carga para Dimensionamiento y Diseo de Cimentacin

El dimensionamiento y diseo de los elementos que harn parte de la

cimentacin propuesta se realizar utilizando el mtodo de los esfuerzos de

trabajo, por tal razn se utilizarn las combinaciones de carga recomendadas

para el mtodo de esfuerzos de trabajo.

CIM1: 1.0 D + 1.0 L

CIM2: 1.0 D + 1.0 Lr

CIM3: 1.0 D + 0.75 L + 0.75 Lr

CIM4: 1.0 D + 1.0 W

CIM5: 1.0 D + 0.7 E X + 0.3 E Y

CIM6: 1.0 D + 0.7 E X - 0.3 E Y

CIM7: 1.0 D - 0.7 E X + 0.3 E Y

CIM8: 1.0 D - 0.7 E X - 0.3 E Y

CIM9: 1.0 D + 0.7 E Y + 0.3 E X

CIM10: 1.0 D + 0.7 E Y - 0.3 E X

CIM11: 1.0 D - 0.7 E Y + 0.3 E X

CIM12: 1.0 D - 0.7 E Y - 0.3 E X

CIM13: 1.0 D + 0.75 W + 0.75 L + 0.75 Lr

CIM14: 1.0 D + 0.75 (0.7 E X) + 0.75 (0.21 E Y) + 0.75 L + 0.75 Lr

CIM15: 1.0 D + 0.75 (0.7 E X) - 0.75 (0.21 E Y) + 0.75 L + 0.75 Lr

CIM16: 1.0 D - 0.75 (0.7 E X) + 0.75 (0.21 E Y) + 0.75 L + 0.75 Lr

CIM17: 1.0 D - 0.75 (0.7 E X) - 0.75 (0.21 E Y) + 0.75 L + 0.75 Lr

CIM18: 1.0 D + 0.75 (0.7 E Y) + 0.75 (0.21 E X) + 0.75 L + 0.75 Lr

CIM19: 1.0 D + 0.75 (0.7 E Y) - 0.75 (0.21 E X) + 0.75 L + 0.75 Lr

CIM20: 1.0 D - 0.75 (0.7 E Y) + 0.75 (0.21 E X) + 0.75 L + 0.75 Lr

CIM21: 1.0 D - 0.75 (0.7 E Y) - 0.75 (0.21 E X) + 0.75 L + 0.75 Lr

CIM22: 0.6 D + 0.7 E X + 0.21 E Y

CIM23: 0.6 D + 0.7 E X - 0.21 E Y

CIM24: 0.6 D - 0.7 E X + 0.21 E Y

CIM25: 0.6 D - 0.7 E X - 0.21 E Y


CIM26: 0.6 D + 0.7 E Y + 0.21 E X

CIM27: 0.6 D + 0.7 E Y - 0.21 E X

CIM28: 0.6 D - 0.7 E Y + 0.21 E X

CIM29: 0.6 D - 0.7 E Y - 0.21 E X


5 REQUISITOS DE ANLISIS SISMO RESISTENTE

5.1 CORTANTE DINMICO EN LA BASE

Los cortantes dinmicos en la base de la estructura se obtienen a partir de las

reacciones en sus nodos de apoyo en el suelo para los casos de carga de sismo.


Joint OutputCase CaseType StepType F1 F2 F3

Text Text Text Text KN KN KN

40 SISMO X LinRespSpec Max 27.81 27.81 260.46

40 SISMO Y LinRespSpec Max 9.37 9.37 70.25
















































CORTANTES FINALES

Resulta entonces:

FSX FSY

kN kN

576.55 36.80

36.80 576.55

SISMO X

SISMO Y

DIRECCIN

COMPARACIN DE CORTANTE BASAL ESTTICO Y DINMICO

El factor de correcin, FCi, depende de qu tan regular es la estructura, por tanto:

Regularidad de la Estructura: Regular

Factor de comparacin: 80%

FCy =

1.00Vsx din.

1.00Vsy din. 577.73

577.73

0.8Vsy est.=

385.90= 0.67

Vsy din. = 577.73 kN

0.8Vsx est.=

385.90= 0.67 FCx =

El cortante basal dinmico obtenido por medio del programa de anlisis (ver ms adelante) se muestra a continuacin:

Vsx din. = 577.73 kN

Dado que el factor de ajuste es menor a la unidad se comprueba entonces que la

masa que est participando en el modelo utilizado cumple con los requisitos

estipulados en el captulo A.5.4.5 del Reglamento NSR-10.


6 DISEO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES

6.1 PROCEDIMIENTO DE DISEO DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES

El diseo de los elementos en concreto reforzado, cumple con los requisitos de los

ttulos A, B y C del reglamento NSR-10, con las combinaciones de diseo por estados

lmites de resistencia segn el ttulo B del reglamento NSR-10.

La verificacin del diseo de los elementos en acero estructural, cumple los requisitos

del Titulo F del reglamento NSR-10 y las recomendaciones del AISC 360, con las

combinaciones de diseo por estados lmites de resistencia segn el Titulo B del

reglamento NSR-10.

Figura 12. Parmetros de Diseo para Elementos de Acero Estructural.

La revisin del estado de esfuerzos para cada elemento metlico es obtenido en una

seleccin automtica, la cual da el punto de partida para realizar la iteracin de la

seccin ms eficiente sin afectar el nivel de seguridad de la estructura, a criterio del

diseador, donde la intencin es mantener coeficientes de sobre esfuerzo menores a

1.0 como se evidencia en la Figura 13.


Figura 13. Niveles de Esfuerzo o Interaccin de Esfuerzos en Elementos Metlicos.

6.2 SECCIONES DEFINIDAS EN EL DISEO

Las secciones definidas en el diseo son las siguientes:

Columnas: Cordones Principales: 2 L 3 x ASTM A-572 G-50

Diagonales y Presillas: 2 L 2 x 3/16 ASTM A-572 G-50

Vigas de Amarre: Cordn Superior e Inferior: 2 L 3 x ASTM A-572 G-50

Diagonales y Parales: 2 L 2 x 3/16 ASTM A-572 G-50

Cerchas: Cordn Superior e Inferior: 2-PTE-75x75x5 ASTM A-572 G-50


Diagonales y Parales: 2 L 2 x 3/16 ASTM A-572 G-50

Correas: PTE-150x50x5 ASTM A-572 Grado C

Zapatas: Seccin: 2.20 m x 2.20 m x 0.50 m Concreto fc: 21 MPa

Refuerzo: Barras #4 cada 0.20 m ambos sentidos, abajo

Viga de Ciment.: Seccin: 0.30 m x 0.40 m

Refuerzo: 3 Barras # 6, arriba, 3 Barras # 6, Abajo

Flejes # 3


7 DISEO DE LA ESTRUCTURA DE CIMENTACIN

7.1 TIPOLOGA DE LA CIMENTACIN

El mecanismo que trasfiere las solicitaciones al suelo de fundacin, es a travs de una

cimentacin superficial apoyada sobre un mejoramiento en material granular

seleccionado y compactado, la tipologa definitiva resultado del diseo, es el uso

zapatas aisladas, amarradas con vigas entre pedestales o columnas.

7.2 SOLICITACIONES DE DISEO

Las fuerzas de diseo para la cimentacin se obtienen del resultado de las

combinaciones por esfuerzos de trabajo y por estados lmite de resistencia, las cuales

contemplan varias hiptesis que controlan el diseo de los elementos tanto de la

geometra como del reforzamiento. En cuanto al dimensionamiento o diseo de la

geometra, esta busca que los esfuerzos inducidos en el suelo sean menores al

esfuerzo admisible del mismo, y para el diseo de los elementos, se utilizan los

resultados de las combinaciones por estados limites de resistencia con las hiptesis

que generen las mayores fuerzas internas para carga axial, y cortante segn la

tipologa de estas estructuras.

7.3 DIMENSIONAMIENTO DE DISEO

En el procedimiento de diseo, el primer paso es la evaluacin de las condiciones de

geometra y esfuerzos para zapatas aisladas, las cuales tienen la responsabilidad de

resistir tanto las cargas axiales como los momentos que trasfieren el pedestal o

columnas. En la Tabla 1 se evidencian las reacciones por el mtodo de esfuerzos de

trabajo, necesarias para el dimensionamiento de las zapatas.

Tabla 1. Reacciones en los Apoyos para Dimensionamiento de Elementos




40 ENV-CIM Combination Max 24.172 3.133 12.865


98 ENV-CIM Combination Max -6.71 1.882 9.151























Tabla 2. Reacciones en los Apoyos para Diseo de Elementos




40 ENV-DISEO Combination Max 31.797 3.08 3.051


98 ENV-DISEO Combination Max -9.315 1.856 0.268























El modelo matemtico que se utiliza para el pre dimensionamiento, se basa en la

siguiente frmula:

A

P en donde: P: Fuerza axial de servicio

A: rea del cimiento propuesto

: Esfuerzo admisible en el suelo

Despejando A se obtiene

PA , en donde A = B x L, haciendo B = L se obtiene AB

DATOS DE ENTRADA

f'c (MPa): 21

Ps (kN): 356.40 Fy (MPa): 420

b1 (m): 0.80

adm. (kN/m): 150 b2 (m): 0.80

Pu (kN): 397.25

DIMENSIONAMIENTO DE LA ZAPATA REQUERIMIENTO DE PEDESTAL

rea Zapata (m): 2.38 A1 (mm): 640000

B (m): 1.54

B=L asumido (m): 1.70 f Pn (kN): 8568.00

h (m): 0.40

Recub. (m): 0.075 A asumida (m): 2.89

d (m): 0.325 ult. (kN/m): 137.46

No Requiere Pedestal

DISEO DE ZAPATAS AISLADAS

Cargas de Servicio

Cargas Mayoradas


REVISIN DE CORTANTE EN DOS DIRECCIONES

3418.03 kN a s: 40

b: 1.0

bo (m): 4.50

2719.53 kN

f Vc (kN): 1658.75

2211.67 kN

Vu (kN): 223.28

REVISIN DE CORTANTE EN UNA DIRECCIN

Vu (kN): 29.21

f Vc (kN): 322.81

DISEO A FLEXIN

Mu (kN-m): 23.66 Barra: # 4

k (kN/m): 145.32 f barra (cm): 1.27

r: 0.0018 Asb (cm): 1.27

As (cm): 9.95 Recub. Lat. (cm): 7.5

N Barras 8

Separacin (cm): 22.14

RESUMEN DISEO:

B (m): 1.70 Refuerzo: 8 # 4 c / 22 cm

L (m): 1.70

h (m): 0.40 AMBOS SENTIDOS

Ok, Cumple

Ok


1. DATOS DE ENTRADA

f'c (Mpa): 21 b (m): 0.30 Aa: 0.20

fy (Mpa): 420 h (m): 0.40 Disip. Energa: DMO

E (Mpa): 19246.82 Recub. (m): 0.05 Altura mn. NSR-10: L / 30

f flexin: 0.90 Def. Adm. (D): L / 360

f cortante: 0.75 % transf. Carga: 10%

Factor Mayor.: 1.50 I (m4): 0.00080

2. CRITERIOS DE DISEO

r mximo: 0.0159 d (m): 0.35 As mx. (cm2): 16.73

r mnimo: 0.0033 d/2 (m): 0.18 As mn. (cm2): 3.50

0.25 x Aa: 5.00%

en donde: M: Momento ltimo debido a los asentamients diferenciales.

E: Mdulo de elasticidad del concreto.

I: Inercia de la seccin de la viga de cimentacin. Seccin Fisurada

D: Mximo asentamiento permitido, para evitar daos graves.

L: Longitud del tramo de viga.

De acuerdo al captulo A.3.6.4.2 del Reglamento NSR-10, la viga debe ser capaz de transmitir de columna a columna un

porcentaje de la carga que baja por la columna. Dicho porcentaje est dado por 0.25Aa

La viga de cimentacin se disea para que sea capaz de resistir el momento que se genera debido a los asentamientos

diferenciales en el suelo.

DISEO DE VIGAS DE CIMENTACIN

MATERIALES CONSTRUCTIVOS SSMICOS

DISEO GEOTCNICOS

2

6EIM

L

D


3. DISEO ESTRUCTURAL

VIGA DE AMARRE: VC-101

Ejes y Longitudes A-1 6.60 m A-2 6.60 m A-3

Carga de Trabajo (P) 21.70 Ton 38.09 Ton 39.73 Ton

Carga Mayorada (Pu) 62.85 Ton 65.55 Ton

Axial en viga 0.25 x Aa x Pu 3.14 Ton 3.28 Ton

As (tensin axial) 0.83 cm2 0.87 cm2

Altura mn. NSR-10: L / 30 Ok, Cumple Ok, Cumple

Asentamiento mx. adm. 1.83 cm 1.83 cm 1.83 cm

M asentamiento 38.88 kN-m 38.88 kN-m 38.88 kN-m

Mu 64.16 Ton 64.16 Ton

Ku 1745.74 1745.74

r 0.0049 0.0049 0.0049

As (+) 5.14 cm2 5.14 cm2 5.14 cm2

As (-) 5.14 cm2 5.14 cm2 5.14 cm2

f Vc 6.13 Ton 6.13 Ton 6.13 Ton

# ramales 2 2 2

Estribos #4 126.68 mm2 #4 126.68 mm2 #4

Separacin 10 cm 10 cm 10 cm

Vs 37.24 Ton 37.24 Ton 37.24 Ton

f Vn 43.38 Ton 43.38 Ton 43.38 Ton

Ok, Cumple Ok, Cumple

Ejes y Longitudes A-3 6.60 m A-4 6.60 m A-5

Carga de Trabajo (P) 39.73 Ton 39.73 Ton 38.09 Ton

Carga Mayorada (Pu) 65.55 Ton 65.55 Ton

Axial en viga 0.25 x Aa x Pu 3.28 Ton 3.28 Ton

As (tensin axial) 0.87 cm2 0.87 cm2

Altura mn. NSR-10: L / 30 Ok, Cumple Ok, Cumple

Asentamiento mx. adm. 1.83 cm 1.83 cm 1.83 cm

M asentamiento 38.88 kN-m 38.88 kN-m 38.88 kN-m

Mu 64.16 Ton 64.16 Ton

Ku 1745.74 1745.74

r 0.0049 0.0049 0.0049

As (+) 5.14 cm2 5.14 cm2 5.14 cm2

As (-) 5.14 cm2 5.14 cm2 5.14 cm2

f Vc 6.13 Ton 6.13 Ton 6.13 Ton

# ramales 3 3 3

Estribos #4 126.68 mm2 #4 126.68 mm2 #4

Separacin 15 cm 15 cm 15 cm

Vs 37.24 Ton 37.24 Ton 37.24 Ton

f Vn 43.38 Ton 43.38 Ton 43.38 Ton

Ok, Cumple Ok, Cumple


Ejes y Longitudes A-5 6.60 m A-6

Carga de Trabajo (P) 38.09 Ton 21.70 Ton

Carga Mayorada (Pu) 62.85 Ton

Axial en viga 0.25 x Aa x Pu 3.14 Ton

As (tensin axial) 0.83 cm2

Altura mn. NSR-10: L / 30 Ok, Cumple

Asentamiento mx. adm. 1.83 cm 1.83 cm

M asentamiento 38.88 kN-m 38.88 kN-m

Mu 0.00 Ton-m 58.32 kN-m

Ku 1587.04

r 0.0049 0.0044

As (+) 5.14 cm2 4.65 cm2

As (-) 5.14 cm2 4.65 cm2

f Vc 6.13 Ton 6.13 Ton

# ramales 3 3

Estribos #3 71.26 mm2 #3

Separacin 15 cm 15 cm

Vs 37.24 Ton 20.95 Ton

f Vn 43.38 Ton 27.08 Ton

Ok, Cumple


8 DISEO DE ELEMENTOS METLICOS (AISC360)

Table: Steel Design 1 - Summary Data - AISC360-05-IBC2006, Part 1 of 2


Frame DesignSect DesignType Status Ratio RatioType

40 2-PTE-75x75x5 Brace No Messages 0.179496 PMM


102 2L2x3/16 Beam No Messages 0.239738 PMM


104 2L2x3/16 Brace No Messages 0.158987 PMM












































232 2L3x1/2 Column No Messages 0.087082 PMM






























































1171 2L2x3/16 Brace No

memoria de cálculo cubierta tibacuy

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