memoria de cÁlculo estructural cdimm

MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL PROYECTO

“centro de desarrollo infantil municipal del milenio # 7”

DIRECCIÓN DE PLANIFICACIÓNPrimera Constituyente y 5 de Junio – Telefax 2966000

UBICACIÓN: Calle pedro franco entre José peralta y diaz de la Madrid.

Contenido1. DATOS GENERALES...................................................................................................................4

1.1 Introducción.......................................................................................................................4

1.2 Descripción general del proyecto.......................................................................................4


1.3 Cuadro de Áreas.................................................................................................................5

2. ETAPA DE DISEÑO ESTRUCTURAL.............................................................................................5

2.1 Normativa a utilizar............................................................................................................5

2.2 Consideraciones generales.................................................................................................5

2.3 Aceros Estructurales Modernos.........................................................................................6

2.4 Diseño Estructural en acero...............................................................................................7

MÉTODOS DE ANÁLISIS Y DISEÑO............................................................................................8

2.5 Cargas a Emplear..............................................................................................................11

Cargas permanentes (CARGA MUERTA).............................................................................12

Sobrecargas de us (CARGA VIVA).......................................................................................12

Cargas Sísmicas (CARGA SISMO).........................................................................................12

Cargas de Viento................................................................................................................12

2.6 Combinaciones de carga...................................................................................................13

2.7 Características que debe Reunir un Elemento de Sección Compuesta.............................15

Conceptos básicos para el diseño de elementos compuestos............................................15

Materiales..........................................................................................................................16

2.8 Perfiles de Sección Transversal Estándar..........................................................................18

2.9 Predimensionamiento de elementos...............................................................................20

2.9.1 Losa, placa colaborante Steel Panel..........................................................................21

2.10 Carga Muerta de Losa.....................................................................................................25

2.11 Carga Viva de Losa..........................................................................................................25

2.12 Carga de Sismo...............................................................................................................26

2.13 Introducción de datos al programa estructural SAP 2000 v14.......................................30

2.14 Obtención de datos arrojados por el programa estructural SAP 2000..........................35

2.15 Diseño de cimentación...................................................................................................40

Placas Base y Anclas para Columnas de Acero...................................................................40

2.16 Diseño de placa base......................................................................................................43

3. LAMINADOS...........................................................................................................................46

3.1 Láminas de detalles..........................................................................................................46

4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.................................................................................46

4.1 Conclusiones....................................................................................................................46

4.2 Recomendaciones............................................................................................................46

ANEXOS......................................................................................................................................47


1. DATOS GENERALES.

1.1 Introducción.

La estructura objeto del presente estudio se concibe con la finalidad de servicio a niños

entre 0 y 3 años, infraestructura diseñada en acero y hormigón; a ser implantada en la

calle Pedro Franco entre José de Peralta y Diaz de Madrid. El inmueble se lo ha


idealizado para ser construido con una sola planta sin opción a elevar la misma y un

área de construcción aproximada de 1237.99 m2.

1.2 Descripción general del proyecto.

El proyecto en estudio se ha destinado a la creación de una guardería “Centro de

Desarrollo Infantil”; para el desarrollo adecuado del proyecto, se plantea definir la

estructura en acero estructural y hormigón armado, mediante el cálculo, análisis y

diseño estructural sismoresistente, utilizando los criterios establecidos en las normativas

vigentes. Se utilizará el programa estructural SAP 2000 v14, para la comprobación de

las reacciones resultantes en los elementos estructurales del proyecto.

Se presenta a continuación un esquema general del diseño arquitectónico:

Los procesos de diseño, su estandarización, verificaron, cuantificación y armado de

refuerzo; son detallados de manera completa en el capítulo No. 2 de la presente

memoria. La elaboración de láminas de construcción, detalles estructurales y planilla de

hierros se presentan en el capítulo No. 3.

2. ETAPA DE DISEÑO ESTRUCTURAL.


2.1 Normativa a utilizar.

Las normas a ser utilizadas en el presente estudio son, LRFD, AISC, el Código

Ecuatoriano de la Construcción CEC 2000, las Normas Ecuatorianas de la Construcción

NEC-2011, el Building Code Requitements for Structural Concrete ACI 318-99 y el

programa SAP 2000 v14.

2.2 Consideraciones generales.

El objetivo final de todo diseño es seleccionar una estructura cuya capacidad resistente

y de deformación sea inferior a la demanda que puede producir un sismo

excepcionalmente severo. Para esto debe dotarse la estructura de suficiente resistencia

para soportar adecuadamente las solicitaciones más desfavorables que puede producir el

sismo y a la vez garantizar una capacidad de deformación que, ante la ocurrencia de un

evento sísmico severo, de lugar a un nivel de daño controlado permitiendo la disipación

de energía en forma dúctil. El mecanismo deseado de disipación energética de un marco

de acero sometido a carga sísmica, corresponde a la formación de rótulas plásticas en

los extremos de las vigas, elementos que concentran la disipación de la energía

rotacional de las uniones vigas-columna. Para asegurar la ocurrencia de dicho

mecanismo se requiere que el diseño asegure una capacidad suficiente de rotación de las

vigas y que las columnas tengan una resistencia suficiente que asegure la plastificación

de las vigas, sin que ocurran rotulas plásticas en las columnas.

2.3 Aceros Estructurales Modernos.

Las propiedades del acero pueden cambiarse en gran medida variando las cantidades

presentes de carbono y añadiendo otros elementos como silicio, níquel, magnesio y

cobre. Un acero que tenga cantidades considerables de estos últimos elementos se

denominará acero aleado. Aunque esos elementos tienen un gran efecto s en las

propiedades del acero las cantidades de carbono y otros elementos de aleación son muy

pequeñas. Por ejemplo el contenido de carbono en el acero es casi siempre menor que el

0.5% en peso y es muy frecuente que sea de 0.2% a 0.3%.

Los aceros estructurales se agrupan generalmente según varias clasificaciones

principales de la ASTM: los aceros de propósitos generales (A36), los aceros


estructurales de carbono (A529), los aceros estructurales de alta resistencia y baja

aleación (A572), los aceros estructurales de alta resistencia, baja aleación y resistentes a

la corrosión atmosférica (A242 y A588) y la placa de acero templada y revendida (A514

y A852).

El acero A36 es clasificado como un acero simple al carbono y tiene los siguientes

componentes Carbono 0.26%, fósforo 0.04% y Azufre 0.05%. Estos porcentajes son

aproximados; los valores exactos dependen de la forma del producto de acero

terminado.

Un acero con un esfuerzo de fluencia de m{as de 36Ksi se considera usualmente como

un acero de alta resistencia. Los aceros de alta resistencia más frecuentemente usados

son aquellos con un esfuerzo de fluencia de 50Ksi y una resistencia en tensión de 65Ksi

o 70Ksi, aunque se dispone de un acero con un esfuerzo de fluencia de 100Ksi.

2.4 Diseño Estructural en acero.

El diseño estructural es básicamente un proceso iterativo excepto en algunos casos en

que las estructuras son isostáticas.

Se hace un diseño preliminar y se revisa después que la estructura compuesta por los

miembros obtenidos en él tengan un comportamiento satisfactorio, tanto bajo cargas de

servicio o de trabajo (deformaciones no excesivas, vibraciones que no resulten molestas


para los usuarios del inmueble) como cerca del colapso cargas últimas (para conocer el

coeficiente de seguridad real respecto a la falla).

Para hacer los dos análisis, preliminar y definitivo se sustituye la estructura real por un

modelo que la represente con suficiente precisión y sea, al mismo tiempo, sencillo.

Posteriormente la estructura debe construirse de manera que coincida con el modelo

supuesto de una manera aceptable, para que la respuesta teórica prevista sea una buena

representación real.

El diseño estructural es un arte en el que se utilizan la experiencia obtenida en

construcciones anteriores, realizadas con o sin éxito, las leyes de la física y las

matemáticas y los resultados de investigaciones de laboratorio, para obtener la

geometría y las dimensiones de estructuras que se comporten de una manera segura y

eficiente, que sean económicas en construcción y mantenimiento y que sean

estéticamente agradables.

El diseño de una estructura sigue un proceso iterativo:

1) Se suponen las dimensiones de las secciones transversales de los miembros, para

lo que se utiliza la experiencia de diseños anteriores o la información obtenida

con métodos aproximados de análisis o diseño.

2) Se determinan los efectos ocasionados por las solicitaciones en una estructura

con las características escogidas en el Predimensionamiento.

3) Se revisa el comportamiento de los miembros y conexiones supuestos, así como

el de la estructura completa sometidos a los efectos producidos por las

solicitaciones de carga.

Sí el comportamiento es satisfactorio, el problema ha sido resuelto; en caso contrario se

repite el ciclo, partiendo de un conjunto modificado de dimensiones.

Para conocer adecuadamente el comportamiento de un elemento estructural debe

estudiarse su respuesta bajo solicitaciones de magnitud creciente, desde que se inicia el

proceso de carga hasta que se llega a la falla. Bajo solicitaciones de pequeña intensidad

la respuesta de las estructuras de acero es aproximadamente elástica y lineal, el estudio

de su comportamiento se basa en la Ley de Hooke y se realiza mediante los métodos

convencionales de análisis elástico y por medio de las formulas de la resistencia de

materiales, aplicadas en ese intervalo. Sin embargo, como los métodos elásticos no son

válidos cuando los esfuerzos sobrepasan el límite de proporcionalidad del material, son


inservibles para describir el colapso cuando, como sucede con frecuencia, se presenta

arriba de ese límite, y es necesario emplear otros procedimientos de análisis y diseño.

MÉTODOS DE ANÁLISIS Y DISEÑO

Método elástico (o diseño por esfuerzos permisibles).- El proyectista estima las

cargas de trabajo o servicio, o sea, las cargas que la estructura tiene que soportar y

diseña los miembros estructurales con base en ciertos esfuerzos permisibles. Estos

usualmente son cierta fracción del esfuerzo mínimo de fluencia especificado del acero.

Aunque el término "diseño elástico" se usa comúnmente para describir este método, los

términos diseño por esfuerzos permisibles o diseño por esfuerzos de trabajo son más

apropiados. Muchas de las especificaciones para este método se basan en el

comportamiento plástico o en la resistencia última y no en el comportamiento elástico.

Así este procedimiento, que se ha usado desde principios del siglo XIX, consiste en

calcular, por medio de un análisis elástico, las acciones internas que producen las

solicitaciones de servicio (nominales o de trabajo) en los diversos elementos

estructurales, y en comparar los esfuerzos ocasionados por esas acciones, determinados

también por métodos elásticos, con los permisibles o de trabajo, que se obtienen

dividiendo ciertos esfuerzos característicos (de fluencia, de falla por inestabilidad, etc.)

entre un coeficiente de seguridad.

Este método es útil para predecir el comportamiento de las estructuras en condiciones

de servicio, pero en muchos casos no permite estudiarlas en las cercanías del colapso, ya

que éste se presenta con frecuencia fuera del intervalo elástico, cuando la Ley de Hooke

ya no rige las relaciones entre esfuerzos y deformaciones. Cuando esto sucede no puede

determinarse el coeficiente de seguridad real de la estructura, respecto a la falla.

Método Plástico (o de diseño al límite).- Se ha visto que la ductilidad del acero

proporciona una reserva de resistencia y esta circunstancia es la base del diseño

plástico. En este método, las cargas de trabajo se estiman y se multiplican por ciertos

factores de carga o de sobrecapacidad y los elementos estructurales se diseñan entonces

con base en sus resistencias al colapso. Otro nombre que se da a este método es el de

diseño al colapso.


Los proyectistas saben desde hace mucho tiempo que la mayor porción de la

curva esfuerzo-deformación yace más allá del límite elástico del acero. Los estudios

experimentales de muchos años han mostrado que los aceros pueden resistir esfuerzos

considerablemente mayores que sus esfuerzos de fluencia y que en casos de sobrecargas

las estructuras estáticamente indeterminadas tienen la capacidad de repartir esta

sobrecarga, gracias a la ductilidad del acero. Con base en esta información se han hecho

muchas propuestas de diseño plástico en las últimas décadas. Indudablemente, para

cierto tipo de estructuras es verdad que con el diseño plástico se puede lograr un uso

más económico del acero que con el diseño elástico.

Cuando las solicitaciones que actúan en una sección transversal producen la

plastificación completa del material de que está compuesta se forma en ella una

articulación plástica, capaz de admitir rotaciones importantes bajo momento constante.

Esto ocasiona una redistribución de momentos, cuando aumenta la carga, y hace que la

falla se presente cuando aparecen articulaciones plásticas suficientes para que la

estructura en conjunto, o una parte de ella, se convierta en un mecanismo.

Al diseñar una estructura plásticamente, los elementos que la componen se dimensionan

de manera que falle cuando obran sobre ella las solicitaciones de trabajo multiplicadas

por un número mayor que la unidad, al que se llama factor de carga.

Este método permite determinar el coeficiente de seguridad real contra el colapso, pero

no proporciona información sobre el comportamiento de la estructura en condiciones de

servicio. No es aplicable cuando la falla se presenta sin las deformaciones plásticas

necesarias para que se forme el mecanismo de colapso lo que puede suceder, por

ejemplo, en estructuras sometidas a un número muy elevado de ciclos de carga o cuando

el límite de utilidad estructural corresponde a alguna forma de inestabilidad.

Diseño basado en estados límite (o diseño por medio de factores de carga y

resistencia). LRFD.- Para utilizar métodos probabilísticos de diseño estructural debe

obtenerse la solución de los problemas siguientes:

1) Establecimiento de una definición clara de los estados de la estructura que van a

servir como referencia para el diseño, con respecto a los que se desea un cierto margen

de seguridad. Estos estados de referencia o estados límite, que son diferentes para

distintos materiales y tipos de estructuras, deben definirse de una manera inequívoca si


se quiere tener una evaluación correcta de los resultados de los cálculos con relación a

la seguridad de la estructura.

2) Análisis del carácter aleatorio de todas las magnitudes que intervienen en los

cálculos, para establecer bases estadísticas que permitan evaluar la probabilidad de que

se alcance un cierto estado limite.

3) Establecimiento de criterios que permitan definir cuál debe ser la probabilidad

admisible de que se presente cada uno de los estados limite pertinentes.

4) Desarrollo de un procedimiento operativo práctico que, introduciendo coeficientes

en los cálculos, proporcione seguridad de que la probabilidad de que se alcance un

estado limite no es mayor que el valor permisible.

Se dice que se ha alcanzado un estado límite, o límite de utilidad estructural, cuando la

estructura completa, o una parte de ella, deja de cumplir satisfactoriamente alguna de las

funciones para las que fue diseñada y construida.

En vista de las dificultades que se presentan cuando se trata de resolver el problema en

sus aspectos estadísticos y probabilísticos, en el enfoque que parece más conveniente en

la práctica es el diseño basado en estados límite (o diseño por medio de factores de

carga y resistencia). Este método se basa en los dos aspectos siguientes:

a) Hay acciones externas aplicadas a la estructura que corresponden a cada uno de los

estados límite que deben estudiarse. Si las magnitudes de esas cargas crecen, la

estructura alcanzará eventualmente el estado límite considerado.

b) Puede definirse como función de carga S el efecto producido por las acciones

externas que corresponde al estado limite en estudio (pueden ser fuerzas

generalizadas, deformaciones o vibraciones, por ejemplo), y como función de

resistencia R la respuesta de la estructura a la función de carga.

2.5 Cargas a Emplear.

Las cargas utilizadas para el análisis sismo resistente del proyecto, se describen de

acuerdo al tipo de estructura a ser diseñada así como los requerimientos estructurales,

condiciones sísmicas y atmosféricas que rigen al país y la provincia.


Debemos definir como punto de partida el sistema estructural idealizado para el cálculo,

para lo cual debemos calcular dimensiones tentativas para evaluar preliminarmente las

diferentes solicitaciones, que exigen funcionalidad de la estructura, esto debido al peso

propio de la misma, de los elementos no estructurales, el peso de sus ocupantes y

efectos del medio.

La estructura debe diseñarse para que tenga resistencia y rigidez adecuada ante las

cargas mínimas de diseño, es decir debe diseñarse para resistir todas las cargas

aplicables tales como cargas vivas, cargas muertas, efectos sísmicos y de viento. Se

debe prestar especial atención a los efectos de las fuerzas debidas al pre esfuerzo, cargas

de grúa, vibración, impacto, contracción, relajamiento, expansión del concreto, cambios

de temperatura, fluencia y asentamientos desiguales de los apoyos.

Cargas permanentes (CARGA MUERTA)

Las cargas permanentes están constituidas por los pesos de todos los elementos

estructurales, tales como: muros, tabiques, recubrimientos, instalaciones sanitarias,

eléctricas, de acondicionamiento, máquinas y todo artefacto integrado permanentemente

a la estructura.

Sobrecargas de uso (CARGA VIVA)

Las sobrecargas de uso dependen de la ocupación a la que está destinada la edificación

y están conformadas por los pesos de personas, muebles, equipos y accesorios móviles o

temporales, mercadería en transición, y otras.

Cargas Sísmicas (CARGA SISMO)

Son inciertas tanto en magnitud, distribución e inclusive en el momento en que pueden

actuar. Por hallarse en la zona central del país una zona de alto riesgo sísmico también

se somete a la estructura a estos esfuerzos; para la ciudad de Riobamba Zona 4. Para el

diseño por sismo se utiliza lo establecido en la normativa del CEC 2000 el mismo que

indica requisitos mínimos de cálculo y diseño sismoresistente, para el cortante basal de

diseño y el cálculo de las fuerzas horizontales además del control de derivas de piso y

otros efectos.


CIUDAD PROVINCIA CANTÓN ZONAGuano CHIMBORAZO Guano 4

Chambo CHIMBORAZO Chambo 4Riobamba CHIMBORAZO Riobamba 4

Penipe CHIMBORAZO Penipe 4Pallatanga CHIMBORAZO Pallatanga 4

2.6 Combinaciones de carga.

El propósito de los factores de carga es incrementar las cargas para tomar en cuenta las

incertidumbres implicadas al estimar las magnitudes de las cargas vivas y muertas.

El valor del factor de carga usado para cargas muertas es menor que el usado para

cargas vivas, ya que los proyectistas pueden estimar con más precisión las magnitudes

de las cargas muertas que las de las cargas vivas.

Las especificaciones LRFD presentan factores de carga y combinaciones de carga que

fueron seleccionados para usarse con las cargas mínimas recomendadas en el Standard

7-93 de la ASCE.

Las combinaciones usuales de cargas consideradas en el LRFD están dadas en la

especificación A4.1 con las fórmulas A4-1 y A4-2. En estas fórmulas se usan las

abreviaturas D para cargas muertas, L para cargas vivas, Lr para cargas vivas en techos,

S para cargas de nieve y R para carga inicial de agua de lluvia o hielo, sin incluir el

encharcamiento. La letra U representa la carga última.

Las estructuras, componentes y cimentaciones, deberán ser diseñadas de tal manera que

la resistencia de diseño igual o exceda a los efectos de las cargas incrementadas, de

acuerdo a las siguientes combinaciones:

U =1.4D (Ecuación A4-1 del LRFD)

U = 1.2D + 1.6L + 0.5 ( Lr o S o R ) (Ecuación A4-2 del LRFD)

Las cargas de impacto se incluyen sólo en la segunda de esas combinaciones. Si las

fuerzas de viento (W) o sismo (E), es necesario considerar las siguientes

combinaciones:

U = 1.2D + 1.6 (Lr o S o R) + (0.5L o 0.8W) (Ecuación A4-3 del LRFD)

U =1.2D +1.3W + 0.5L + 0.5 (Lr o S o R) (Ecuación A4-4 del LRFD)

U = 1.2D ± 1.0E + 0.5L + 0.2S (Ecuación A4-5 del LRFD)


Es necesario considerar la carga de impacto sólo en la combinación A4-3 de este grupo.

Existe un cambio en el valor del factor de carga para L en las combinaciones A4-3, A4-

4 y A4-5 cuando se trata de garajes, áreas de reuniones públicas y en todas las áreas

donde la carga viva exceda de 100psf. Para tales casos debe usarse el valor 1.0 y las

combinaciones de carga resultan ser:

U = 1.2D + 1.6 (Lr o S o R) + (1.0L o 0.8W) (Ecuación A4-3' del LRFD)

U =1.2D +1.3W + 1.0L + 0.5 (Lr o S o R) (Ecuación A4-4' del LRFD)

U =1.2D ± 1.0E +1.0L +0.2S (Ecuación A4-5' del LRFD)

En las especificaciones LRFD se da otra combinación de cargas para tomar en cuenta la

posibilidad del levantamiento. Esta condición se incluye para cubrir los casos donde se

desarrollan fuerzas de tensión debidas a momentos de volteo; regirá sólo en edificios

altos donde se presentan fuertes cargas laterales. En esta combinación las cargas

muertas se reducen en un 10% para tomar en cuenta situaciones en las que se hayan

sobreestimado.

La posibilidad de que las fuerzas de viento y sismo puedan tener signos más o menos

necesita tomarse en cuenta sólo en esta última ecuación A4-6. Así entonces, en las

ecuaciones precedentes los signos usados para W y E son los mismos que los signos

usados para los otros conceptos en esas ecuaciones

U = 0.9D ± (1.3W o 1.0E) (Ecuación A4-6 del LRFD)

Ventajas del método LRFD.

En el método de diseño por esfuerzos permisibles (DEP) se usaba el mismo factor de

seguridad para las cargas muertas y para las vivas, en tanto que en el método del diseño

por factores de carga y resistencia (LRFD) se usa un factor de carga o de seguridad

mucho menor para las cargas muertas (ya que éstas se pueden determinar con mayor

exactitud que las vivas). En consecuencia, la comparación del peso que se obtiene para

una estructura diseñada con ambos métodos depende necesariamente de la relación

entre cargas vivas y muertas.

En los edificios comunes la relación de la carga viva con la muerta varía

aproximadamente entre 0.25 y 4.0, presentándose valores aún mayores para estructuras

muy ligeras. En los edificios de acero de poca altura por lo general se tienen valores

altos para esta relación. En el método DEP se usaron los mismos factores de


seguridad para ambas cargas, independientemente de la relación entre ellas; se

obtenían así miembros estructurales más pesados que aumentaban los factores de

seguridad cada vez más, conforme decrecía la relación de la carga viva con la muerta.

Así podemos demostrar que para valores pequeños de la relación de la carga viva a la

muerta, por ejemplo 3, se tendrán ahorros en el peso del acero al usar el método LRFD

de aproximadamente 1/6 en columnas y miembros a tensión y de cerca de 1/10 en vigas.

Por otra parte, si se tiene una relación muy grande entre tales cargas, no habrá diferencia

en los pesos resultantes al usar ambos métodos de diseño.

Esto representa, sin ser el propósito fundamental del LRFD, que se pueden alcanzar

ahorros en términos económicos, y que con el paso del avance tecnológico y científico,

el método se puede adecuar de manera sencilla.

2.7 Características que debe Reunir un Elemento de Sección Compuesta.

Conceptos básicos para el diseño de elementos compuestos.

Existen dos efectos primarios que deben ser considerados para una comprensión clara

del comportamiento de los elementos compuestos:

• Las diferencias entre las propiedades mecánicas de los materiales que se combinan.

• La conexión entre estos materiales.

Materiales

El comportamiento de las estructuras compuestas está influenciado en una gran

proporción por las propiedades intrínsecas de los materiales que se combinan, ya que de

su adecuada combinación depende el óptimo comportamiento de los elementos que

forman en conjunto.

La diferencia entre la resistencia y rigidez de los materiales que intervienen en el

elemento compuesto afectan la distribución de cargas de la estructura. La resistencia y

rigidez intrínseca del acero atraen proporcionalmente más carga que el concreto. Para

tomar tales diferencias es necesario transformar la sección en otra que asuma

propiedades comunes para toda su geometría, transformando las propiedades de los dos


materiales diferentes en uno solo, para ello se emplean los coeficientes de relación de

módulos de elasticidad y resistencia.

Cuando se diseña por tensiones admisibles, se emplea únicamente la relación de

módulos de elasticidad, ya que el elemento diseñado se mantiene dentro de los límites

del rango elástico.

El coeficiente n depende del material predominante con el cual se va a realizar el diseño

de la sección compuesta. Por ejemplo, en una sección compuesta con viga metálica y

losa de concreto, la sección transformada predominante es la de acero, por lo tanto, la

parte de concreto se transforma en “sección de acero equivalente”. Esto implica que las

características geométricas del concreto deberán ser divididas por el coeficiente n.

Una regla mucho más fácil es asumir que el material de la sección transformada se

encuentra en el denominador y así el valor de n puede tomar valores mayores o menores

que 1.

Conexión de Interface.- Existen múltiples maneras o métodos constructivos para lograr

la unión de los dos elementos que conforman el elemento compuesto. La unión de los

dos materiales diferentes es de vital importancia para que el elemento final funcione

como un todo. Si esta conexión no está bien hecha cada uno actuará como una

estructura independiente con las complicaciones que ello puede traer, al ser concebida

como un elemento único.

En la zona de la interface se desarrolla una solicitación que es perpendicular a las

superficies que se encuentran en contacto. En el caso de las vigas compuestas, esta

solicitación se conoce con el nombre de cortante horizontal, el cual deberá ser asumida

por un dispositivo que evite el desplazamiento relativo entre ambas superficies, a

estos dispositivos se les denomina conectores de cortante.

Interacción Concreto-Acero.- En los elementos de sección compuesta es necesario

que exista una conexión entre el concreto y el acero Fig. Hablando de los sistemas de

piso, existe una cierta conexión entre el patín superior de la viga de acero y el fondo de

la losa de concreto debido a la adherencia y fricción entre el concreto y el acero, y bajo

una carga pequeña la viga de acero se deflexiona menos que si no hubiera interacción

con el concreto.


Como esta interacción no resulta suficiente, a menos de que se tenga un embebido

completo, para absorber las fuerzas de corte, se opta por la utilización de los Conectores

de cortante, los cuales se oponen a esta fuerza. Cuando existe esta interconexión, los

esfuerzos en el acero varían a lo largo del elemento, ya que son prácticamente

proporcionales a la magnitud del esfuerzo flexionante. Si no se presenta esta

interconexión, los esfuerzos en el acero son constantes a lo largo de todo el claro, ya que

como el acero esta libre, el elemento se comporta como un arco atirantado y no como

una viga.

Ventajas: Las principales ventajas que resultan del diseño de miembros compuestos de

acero y concreto son las siguientes:

- Reducción en el peso de la estructura de acero.

- Trabes y vigas de menor peralte.

- Incremento en la rigidez de los sistemas de piso.

- Mayor amortiguamiento y rigidez del sistema estructural. (El amortiguamiento

de la estructura de acero es relativamente bajo, 2.5% aproximadamente).

- Aumento de la longitud del claro de una viga.

- Rapidez constructiva.

Si se aprovechan todas las ventajas de este tipo de construcción, el ahorro que se tiene

en el peso del acero varia de un 20 a un 25%.

Desventajas.- Como principales tenemos:

- Mayor costo. (Aumentan los insumos: acero de refuerzo, pernos de conectores

de cortante, lámina acanalada, etc.).


- Incertidumbres sobre las propiedades de diseño de acero con concreto.

(Diferencias grandes entre los módulos de elasticidad y momentos de inercia de

las secciones).

- Diseño estructural más laborioso.

- Mayor supervisión al combinar los dos materiales en obra.

- Falta de conocimientos sobre la adherencia mecánica del acero y el concreto.

- En algunos casos pueden existir problemas de vibración.

2.8 Perfiles de Sección Transversal Estándar.

En el proceso de diseño delineado anteriormente, uno de los objetivos es la selección de

las secciones transversales apropiadas para los miembros individuales de la estructura

por diseñarse. A menudo, esta selección implicará escoger un perfil de sección

transversal estándar que esté ampliamente disponible en vez de requerir la fabricación

de un perfil con dimensiones y propiedades especiales. La selección de un "perfil

comercial" será casi siempre la opción más económica, incluso si ello implica usar un

poco más de material. La categoría más grande de perfiles estándar es aquella que se

refiere a los perfiles rolados en caliente. En este proceso de manufactura, que tiene lugar

en un molino, el acero fundido se toma del horno y se vierte en un sistema de colada

continua donde el acero se solidifica pero nunca se permite que se enfríe por completo.

El acero caliente pasa por una serie de rodillos que oprimen el material dándole la forma

transversal deseada. El rolado del acero mientras aún está caliente, permite que éste se

deforme sin pérdida de ductilidad. Durante el proceso de rolado, el miembro se

incrementa en longitud y se corta a longitudes estándar, usualmente a un máximo de 65

a 75 pies, tramos que son subsecuentemente cortados a las longitudes requeridas para

una estructura particular.

En la figura, se muestran secciones transversales de algunos de los perfiles rolados en

caliente más usados. Las dimensiones y designaciones de los perfiles estándar

disponibles están definidas en las normas ASTM (ASTM, 1996b). El perfil W, llamado

también perfil de patín ancho, consiste en dos patines paralelos separados por una sola

alma. La orientación de esos elementos es tal que la sección transversal tiene dos ejes de


simetría. Una designación típica sería "WI8 x 50", donde W indica el tipo de perfil, 18

es el peralte nominal paralelo al alma y 50 es el peso en libras por pie de longitud.

El peralte nominal, es el peralte aproximado expresado en pulgadas o milímetros

enteros. Para algunos de los perfiles más ligeros, el peralte nominal es igual al peralte

dado a la pulgada o milímetro más cercano, pero ésta no es una regla general para los

perfiles W. Todos los perfiles W de un tamaño nominal dado pueden agruparse en

familias que tienen el mismo peralte de paño interior de patín a paño interior de patín

pero con espesores diferentes de patín.

El perfil S es similar al perfil W ya que tiene dos patines paralelos, una sola alma y dos

ejes de simetría. La diferencia estriba en las proporciones: Los patines del perfil W son

más anchos en relación al alma que los patines del perfil S. Además, las caras exteriores

e interiores de los patines del perfil W son paralelas, mientras que las caras interiores de

los patines del perfil S están inclinadas con respecto a las caras exteriores. Un ejemplo

de la designación de un perfil S es "S 18 x 70", donde la S indica el tipo de perfil y los

dos números dan el peralte en pulgadas y el peso en libras por pie. Este perfil se llamaba

antes viga I. Los perfiles angulares existen en las versiones de lados iguales y de lados

desiguales. Una designación típica sería "L6 x 6 x 3/4" o "L6 x 3 x 5/8". Los tres

números son las longitudes de cada uno de los lados medidas desde la esquina, o talón,

hasta la punta del otro extremo del lado, y el espesor, que es el mismo para ambos lados.

En el caso de ángulos de lados desiguales se da siempre primero la dimensión del lado

más largo. Aunque esta designación proporciona todas las dimensiones, ella no da el

peso por pie. El perfil C o Canal American Standard, tiene dos patines y un alma, con

un solo eje de simetría; ésta tiene una designación como por ejemplo C9 x 20. Esta

notación es similar a la de los perfiles W y S, donde el primer número da el peralte total

paralelo al alma en pulgadas y el segundo número da el peso en libras por pie lineal. Sin

embargo, para la canal, el peralte es exacto en vez de nominal.


La T estructural resulta de recortar un perfil W, M o S a la mitad de su altura. El prefijo

de la designación es WT, MT o ST, dependiendo del perfil de origen. Por ejemplo, un

perfil WTI8 x 115 tiene un peralte nominal de 18 pulgadas y un peso de 115 libras por

pie y es recortado de un perfil W36 x 230. Similarmente, un perfil ST10 x 32.7, es

recortado de un perfil S20 x 65.4 y un perfil MT3 x 10 es recortado de un perfil M6 x

20. El perfil HP, usado para pilotes, tiene superficies paralelas en sus patines,

aproximadamente el mismo ancho y peralte e iguales espesores en patines y alma. La

"M" significa misceláneos y es un perfil que no encaja exactamente en ninguna de las

categorías W, HP o S. Los perfiles M y HP se designan de la misma manera que los

perfiles W: por ejemplo, M14x 18 y HP14 x 117.

2.9 Predimensionamiento de elementos.

Iniciamos definiendo el sistema de piso que utilizaremos en el Edificio, para el caso

particular se utilizará un sistemas de piso (losa) en una dirección apoyada sobre vigas.

Luego definimos los pórticos tanto en el sentido XX como en el sentido YY para

realizar el prediseño de los elementos que conforman la estructura es decir vigas y

columnas.

Para este proyecto se considera los siguientes valores para:

Columnas: HW 150x150x7x10

Viga Principal: IPE 120x64x4.40x6.30

Viga Secundaría: IPE 100x55x4.10x5.70

Obtenidas de catálogos nacionales.

2.9.1 Losa, placa colaborante Steel Panel.

Sistemas de piso con sección compuesta.- El adoptar las especificaciones AASHTO

en 1944, mismas que aprueban el método de construcción de elementos compuestos,

permitió la utilización de dichos elementos en puentes carreteros. Más o menos desde

1950 el uso de puentes con pisos compuestos ha aumentado rápidamente y hasta la

fecha se construyen normalmente en todo Estados Unidos. En estos puentes las fuerzas

cortantes longitudinales son transferidas por los largueros a la losa de concreto

reforzado, o cubierta, mediante conectores de fuerza cortante, haciendo que la losa o

cubierta ayude a resistir los momentos flexionante.


En 1952, las especificaciones AISC aprobaron por primera vez el uso en edificios de

pisos compuestos y en la actualidad se vuelven rápidamente más populares. Las vigas

de acero de estos pisos compuestos pueden estar o no, embebidas en el concreto. El

mayor porcentaje de pisos compuestos para edificios construidos actualmente, ha sido

del tipo en donde la viga no está embebida. Si las secciones de acero están embebidas

en concreto, la transferencia de la fuerza cortante se hace tanto por la adherencia y

fricción entre la viga y el concreto, como por la resistencia de éste al corte.

Ventajas de los sistemas de piso o cubierta.- La losa de los pisos compuestos actúa no

solamente como una losa para resistir las cargas vivas, sino también como una parte

integrante de la viga. En realidad, trabaja como una gran cubre placa del patín superior

de la viga de acero, aumentando la resistencia de la viga.

Una ventaja particular de los pisos compuestos es que aprovechan la alta resistencia del

concreto a la compresión, haciendo que toda o casi toda la losa trabaje a compresión, al

mismo tiempo que un mayor porcentaje del acero trabaja a tensión cosa que debe


procurarse en estructuras de acero, pues finalmente el acero necesario para las mismas

cargas y claros será menor o mayores claros para secciones iguales. Las secciones

compuestas tienen mayor rigidez y menores deflexiones que los elementos separados,

quizá del orden del 20% al 30%.

Además, las pruebas han demostrado que la capacidad de una estructura compuesta para

soportar sobrecarga, es mayor que la del otro tipo. Una ventaja adicional de la

construcción compuesta es la posibilidad de tener menores espesores de piso, un factor

que es de gran importancia en edificios altos. Menor altura entre techo y piso del mismo

nivel, permite alturas de construcción reducidas, con las ventajas subsiguientes de

costos menores de muros, plomería, alambrado, ductos, elevadores y

cimentaciones. Otra ventaja importante, es la reducción del peralte de las vigas, es el

ahorro de recubrimiento contra incendio porque un recubrimiento de material contra

fuego es sobre perfiles de acero más pequeños y de menor peralte.

En ocasiones suele ser necesario incrementar la capacidad de carga de un sistema de

piso existente. A menudo esto puede lograrse muy fácilmente en pisos compuestos

soldando cubre placas sobre los patines inferiores de las vigas. Una desventaja de la

construcción compuesta es el costo de la preparación e instalación de conectores de

fuerza cortante.

Diseño.- El primer paso en el diseño de un sistema de piso es seleccionar el espesor de

la losa de piso, ya sea ésta maciza o acostillada, es decir formada con cubierta de acero.

El espesor será una función de la separación entre las vigas y las varias combinaciones

de espesor de losa y de separación entre las vigas tendrán que ser investigadas para

hallar el sistema más económico, una vez conseguido esto podemos dar los siguientes

pasos para completar el diseño de un sistema de piso no apuntalado.

El término losacero se define como un sistema en el cual se logra la interacción del

perfil metálico con el concreto, por medio de protuberancias que trae consigo. Parte del

espesor de concreto se convierte en patín de compresión, mientras que el acero resiste

los esfuerzos de tensión y la malla electrosoldada resiste los esfuerzos ocasionados por

los cambios de temperatura en el concreto. Este sistema integra lámina de acero

obtenido por proceso de laminación en frío galvanizada y conectores de cortante que


van soldados a la estructura de apoyo. La efectividad del sistema se logra al unir en uno

solo los conectores, la viga, la losacero y el concreto.

Comúnmente se emplea lámina galvanizada, sin embargo, también se produce con

acabado pintado en la parte inferior para obtener una vista agradable. Las secciones

comerciales son sección 3, Galvadeck 15, sección 4 y Galvadeck 25 y se producen en

calibres 18, 20, 22 y 24. Debido a su versatilidad el diseño estructural se simplifica.

El diseño de la losa (con losacero como refuerzo positivo a flexión) fue

originalmente desarrollado usando la teoría convencional del acero de refuerzo. Con la

evolución de la losacero surgieron deferentes métodos de análisis de las losas

compuestas. En la mayoría de los casos el fabricante del perfil losacero obtenía sus

propias tablas de capacidad de carga admisible en base a pruebas. En la universidad del

estado de Iowa fue realizado un completo programa de pruebas el cual fue financiado

por el American Iron and Steel Institute (AISA) de acuerdo al procedimiento general

del diseño. A principios de los 80´s se inició una investigación en la Universidad

de Virginia del Oeste para estudiar los efectos del " Mundo Real " sobre el

comportamiento de la losacero.

Fueron sujetas a investigación, las restricciones en los apoyos, los conectores de

cortante, el efecto del ancho de varios paneles, la continuidad de la losacero, soldadura

y pruebas in-situ.

En 1989 la investigación fue expandida para incluir pruebas de claros múltiples, estas

pruebas se realizaron en el Instituto Politécnico de Virginia.

La losacero tiene tres funciones principales:

1) Actuar como plataforma de trabajo durante la construcción.

2) Proveer el refuerzo positivo por flexión a la losa de concreto y

3) Proveer resistencia para cargas horizontales.

Ventajas.- Eliminación de cimbra, utilizan mayores claros, uso de vigas más ligeras,

ahorro de peso de acero hasta un 40%, colado de losas en mucho menos tiempo, al

eliminar la cimbra se permite que otras cuadrillas accedan a trabajar con más prontitud y

se ahorra tiempo de edificación.

Plataforma de trabajo.- Antes de fraguar el concreto, la lámina soporta el peso del

concreto, sirviendo esta como cimbra, una vez fraguado el concreto, trabajan en


conjunto concreto y acero como un solo cuerpo estructural. Dependiendo de la

separación entre apoyos y el calibre de la losacero se obtienen diferentes capacidades de

carga, se cuenta con una tabla en la cual se señala la separación máxima a la que no se

requiere apuntalamiento provisional al centro del claro, con esto se permite trabajar en

varios niveles al mismo tiempo, y en varias actividades, ahorrándose tiempo de

edificación.

Consideraciones.-Los esfuerzos en la losacero no deben exceder 0.6 veces el punto de

fluencia con un máximo de 36ksi bajo la combinación de cargas de concreto fresco y

losacero, y las siguientes cargas vivas de construcción: 100 Kg/m² de carga viva ó 70

Kg., de carga concentrada sobre una sección de 30.48 cm, de la losacero. La deflexión

bajo la carga uniforme de concreto más el peso de la losacero, no debe exceder L/180 de

la longitud del claro ó 0.75 in. (19 mm).

En nuestro proyecto se escoge de acuerdo a los catálogos nacionales:

2.10 Carga Muerta de Losa


Para simplificar los cálculos del peso de la losa, se estila usar la altura total de esta

última, del fondo de la cubierta a la parte superior de la losa. Aunque este enfoque

sobreestima el volumen de concreto, éste es conservador.

- Para el peso unitario del concreto reforzado, utilizamos el peso del concreto simple

más 5 lb/ft³ (80 kg/m³). Como las losas sobre las cubiertas metálicas son, por lo regular,

ligeramente reforzadas (a veces se emplea malla de alambre soldada, en vez de

barras de refuerzo), el considerar 5 lb/ft³ por refuerzo puede parecer excesivo, pero la

cubierta misma puede pesar entre 2 y 3 lb/ft² (10 y 15 kg/m²). Un enfoque alternativo

consiste en utilizar el espesor de la losa arriba de la cubierta más la mitad de la altura de

la costilla como el espesor del concreto al calcular el peso de la losa. En la práctica, el

peso combinado de la losa y la cubierta es común que se encuentre en las tablas

proporcionadas por el fabricante de la cubierta.

En nuestro caso se estima como carga muerta un total de 100 Kg/m2

CM TOTAL=100Kg

m2ó 0.100 Tn/m2

2.11 Carga Viva de Losa

En el presente proyecto se considera carga viva, de 150 Kg/m2 ó 0.150 Tn/m2 debido a

que se considera dar mantenimiento paulatino a la cubierta del centro infantil.

2.11.1 Preparación de Pesos por Piso.

De las cargas calculadas se adopta:

CM= 0.100 Tn/m2

CV= 0.150 Tn/m2

Preparación de pesos por cada nivel de piso.

Nivel de piso +4.00m

Área= 60.83m2.CM= 60.83*0.100= 6.083 Tn-m (Peso)CV= 60.83*0.150=9.125 Tn-m (Peso)


2.12 Carga de Sismo.

Para el diseño por sismo se utiliza lo establecido en la normativa del CEC 2000 el

mismo que indica requisitos mínimos de cálculo y diseño sismoresistente, para el

cortante basal de diseño y el cálculo de las fuerzas horizontales se procede:

DATOS:

Zona Sísmica IV Z=0.4Importancia Estructural= I= 1.0Perfil de Suelo S3 S= 1.5Respuesta Estructural R=10Configuración elevación ∅ p=1.0Configuración Planta ∅ e=1.0

V= ZICR∗∅ p∗∅ e

∗W

T=Ct∗(hn)3 /4 T= 0.23seg.

C=1.25∗Ss

TC= 2.8 C ≤ 2.80 OK

V=0.4∗1∗2.8010∗1.0∗1.0

∗W V= 11.20 Tn.

Fx=(V−Ft )∗Wx∗hx

∑Wi∗hi

La tabla 4, contiene las fuerzas sísmicas, las cuales deben distribuirse entre los

elementos del sistema resistente a cargas laterales en proporción a sus rigideces,

considerando la rigidez del piso.

Tabla 4. Distribución de Fuerzas Horizontales por Piso.


Fx

(Tn)

Wi x hi

(Tn-m)Piso

Nivel hi

(m)

Peso Wi

(Tn)

1 400.00100.004.00

11.20400.00100.00

11.20

Tabla 5. Características de Deformación de los Elementos Resistentes.

1

Fx.dy

(Tn cm)

1.00 1.12

(Tn cm)

Wi.dy2

(Tn cm2)

1.12

PisoWi.dx2

(Tn cm2)

1.00 0.100

1.00

1.12

dx

1.001.12

dy

(cm)

Fx.dx

0.100

(cm)

Período de Vibración del Edificio calculado:

T=2 π∗√ ∑ Wi∗di2

g∗∑ Fx∗diTxx= 0. 19seg Tyy= 0.19seg

Método 1 T=0.23seg.

Método 2 T=0.19seg.

RelaciónT 1T 2

=0.84<1.30

OKAl no contar con secciones para las columnas, realizamos una distribución de estas

fuerzas de acuerdo al número de pórticos en cada sentido.

Pórticos Sentido XX= 3Pórticos Sentido YY= 2


Tabla 8. Cargas actuantes de acuerdo al número de pórticos en sentido XX, Nivel +4.00m

PISO Nivel hi Fx (Tn) Fxx (Tn) Fyy (Tn)

1.00 4.00 11.20 3.73 5.60

Carga sobre las vigas.

M= SL=0.80

C . M=( w∗s3

∗3−m2

2 )+ w∗s3

C. Muerta= 0.100 Tn/m2

C . M=( 0.100∗4.703

∗3−0.802

2 )+ 0.100∗4.703

C . M=0.34 Tn/m

C . V=( w∗s3

∗3−m2

2 )+ w∗s3

C. Viva= 0.150 Tn/m2


C . V=( 0.150∗4.703

∗3−0.82

2 )+ 0.150∗4.703

C . V=0.51Tn/m

Resultantes para vigas C.M= 0.34 Tn/m y C.V= 0.51 Tn/m

2.13 Introducción de datos al programa estructural SAP 2000 v14.

Modelación de la Estructura en el programa SAP 2000. V14.

Se utiliza el programa estructura SAP 2000 v14 para la modelación de nuestro proyecto,

iniciando la modelación con la definición de las unidades que regirán durante todo el

estudio.

Una vez definidas las unidades con las que se trabajara, procedemos a escoger el

modelo para la idealización del inmueble, 3D Frames; se define la estructura para ser

analizada.


Con la estructura en análisis idealizada, se procede a definir materiales y elementos de

acuerdo con la información anteriormente calculada:

DATOS:Columnas: HW 150x150x7x10



La perfilería escogida no cumple con los parámetros de seguridad que recomienda el LRFD y el AISC.Por lo tanto se escoge otro tipo de perfilería

Columnas: HW 300x300x10x15




Con las secciones definas se procede a ingresar las cargas que se calcularon en el capítulo 2.9 de esta memoria.

C. Muerta= 0.100 Tn/m2

C. Viva= 0.150 Tn/m2


2.14 Obtención de datos arrojados por el programa estructural SAP 2000.

El programa estructural SAP 2000 v.14, nos entrega valores de momento y cortante en

cada uno de los elementos analizados como se muestra en las siguientes tablas. Estos

valores se utilizarán para comprobar y definir secciones de vigas, columnas asumidas

inicialmente y obtener momentos resultantes para la conformación de la cimentación.

FrameStation OutputCase CaseType P V2 V3 T M2 M3Text m Text Text Tonf Tonf Tonf Tonf-m Tonf-m Tonf-m

1 0 COMB1 Combination -11.007 1.2837 -2.4675 0.00016 -3.2579 4.258261 2 COMB1 Combination -10.787 1.2837 -2.4675 0.00016 1.67707 1.690951 4 COMB1 Combination -10.566 1.2837 -2.4675 0.00016 6.61206 -0.87641 0 COMB2-X Combination -5.2124 3.5685 -1.5444 0.00023 -2.0396 9.315171 2 COMB2-X Combination -4.992 3.5685 -1.5444 0.00023 1.04927 2.178121 4 COMB2-X Combination -4.7716 3.5685 -1.5444 0.00023 4.13812 -4.95891 0 COMB2-Y Combination -7.2238 1.6837 -3.2226 0.00014 -6.2041 4.754371 2 COMB2-Y Combination -7.0034 1.6837 -3.2226 0.00014 0.24109 1.387051 4 COMB2-Y Combination -6.783 1.6837 -3.2226 0.00014 6.68625 -1.98031 0 COMB3-X Combination -7.285 3.3763 -1.9606 0.00024 -2.589 9.076561 2 COMB3-X Combination -7.0646 3.3763 -1.9606 0.00024 1.33216 2.323991 4 COMB3-X Combination -6.8442 3.3763 -1.9606 0.00024 5.25327 -4.42861 0 COMB3-Y Combination -9.2964 1.4914 -3.6387 0.00015 -6.7535 4.515761 2 COMB3-Y Combination -9.076 1.4914 -3.6387 0.00015 0.52397 1.532921 4 COMB3-Y Combination -8.8556 1.4914 -3.6387 0.00015 7.8014 -1.44992 0 COMB1 Combination -24.214 1.0487 1.2E-14 -6E-18 3.5E-14 3.957292 2 COMB1 Combination -23.993 1.0487 1.2E-14 -6E-18 1.1E-14 1.859922 4 COMB1 Combination -23.773 1.0487 1.2E-14 -6E-18 -1E-14 -0.23752 0 COMB2-X Combination -13.592 3.4666 1.6E-14 -3E-17 2.6E-14 9.175632 2 COMB2-X Combination -13.372 3.4666 1.6E-14 -3E-17 -7E-15 2.242372 4 COMB2-X Combination -13.151 3.4666 1.6E-14 -3E-17 -4E-14 -4.69092 0 COMB2-Y Combination -14.873 1.5804 -2.2522 1.4E-06 -4.9259 4.617782 2 COMB2-Y Combination -14.653 1.5804 -2.2522 1.4E-06 -0.4216 1.457042 4 COMB2-Y Combination -14.432 1.5804 -2.2522 1.4E-06 4.08273 -1.70372 0 COMB3-X Combination -17.839 3.2247 1.6E-14 -2E-17 2.9E-14 8.874782 2 COMB3-X Combination -17.619 3.2247 1.6E-14 -2E-17 -2E-15 2.425282 4 COMB3-X Combination -17.398 3.2247 1.6E-14 -2E-17 -3E-14 -4.02422 0 COMB3-Y Combination -19.12 1.3385 -2.2522 1.4E-06 -4.9259 4.316922 2 COMB3-Y Combination -18.899 1.3385 -2.2522 1.4E-06 -0.4216 1.639952 4 COMB3-Y Combination -18.679 1.3385 -2.2522 1.4E-06 4.08273 -1.0373 0 COMB1 Combination -11.007 1.2837 2.4675 -0.0002 3.25791 4.258263 2 COMB1 Combination -10.787 1.2837 2.4675 -0.0002 -1.6771 1.690953 4 COMB1 Combination -10.566 1.2837 2.4675 -0.0002 -6.6121 -0.87643 0 COMB2-X Combination -5.2124 3.5685 1.5444 -0.0002 2.03957 9.315173 2 COMB2-X Combination -4.992 3.5685 1.5444 -0.0002 -1.0493 2.178123 4 COMB2-X Combination -4.7716 3.5685 1.5444 -0.0002 -4.1381 -4.9589

TABLE: Element Forces - Frames



4 4 COMB1 Combination -13.53 3.1716 -2.486 -0.0002 6.66192 -6.11264 0 COMB2-X Combination -10.646 4.5994 -1.5784 -0.0002 -2.0842 10.54364 2 COMB2-X Combination -10.425 4.5994 -1.5784 -0.0002 1.07265 1.344744 4 COMB2-X Combination -10.205 4.5994 -1.5784 -0.0002 4.22954 -7.85414 0 COMB2-Y Combination -10.188 2.7716 -3.2411 -0.0001 -6.2284 6.077674 2 COMB2-Y Combination -9.9671 2.7716 -3.2411 -0.0001 0.25384 0.534514 4 COMB2-Y Combination -9.7467 2.7716 -3.2411 -0.0001 6.73611 -5.00874 0 COMB3-X Combination -12.719 4.7917 -1.9946 -0.0002 -2.6336 10.78224 2 COMB3-X Combination -12.498 4.7917 -1.9946 -0.0002 1.35553 1.198884 4 COMB3-X Combination -12.278 4.7917 -1.9946 -0.0002 5.34469 -8.38444 0 COMB3-Y Combination -12.26 2.9638 -3.6573 -0.0002 -6.7778 6.316294 2 COMB3-Y Combination -12.04 2.9638 -3.6573 -0.0002 0.53672 0.388644 4 COMB3-Y Combination -11.819 2.9638 -3.6573 -0.0002 7.85127 -5.5395 0 COMB1 Combination -27.282 3.4688 1.9E-13 7.9E-18 2.7E-13 6.951465 2 COMB1 Combination -27.061 3.4688 1.9E-13 7.9E-18 -1E-13 0.01385 4 COMB1 Combination -26.841 3.4688 1.9E-13 7.9E-18 -5E-13 -6.92395 0 COMB2-X Combination -19.217 4.8155 9.8E-14 -2E-18 1.3E-13 10.82375 2 COMB2-X Combination -18.996 4.8155 9.8E-14 -2E-18 -7E-14 1.192795 4 COMB2-X Combination -18.776 4.8155 9.8E-14 -2E-18 -3E-13 -8.43825 0 COMB2-Y Combination -17.941 2.9371 -2.2522 -1E-06 -4.9259 6.290975 2 COMB2-Y Combination -17.721 2.9371 -2.2522 -1E-06 -0.4216 0.416685 4 COMB2-Y Combination -17.5 2.9371 -2.2522 -1E-06 4.08273 -5.45765 0 COMB3-X Combination -23.464 5.0574 1.3E-13 4E-19 1.8E-13 11.12465 2 COMB3-X Combination -23.243 5.0574 1.3E-13 4E-19 -9E-14 1.009885 4 COMB3-X Combination -23.023 5.0574 1.3E-13 4E-19 -4E-13 -9.10485 0 COMB3-Y Combination -22.188 3.179 -2.2522 -1E-06 -4.9259 6.591835 2 COMB3-Y Combination -21.967 3.179 -2.2522 -1E-06 -0.4216 0.233775 4 COMB3-Y Combination -21.747 3.179 -2.2522 -1E-06 4.08273 -6.12436 0 COMB1 Combination -13.971 3.1716 2.486 0.00016 3.28227 6.573796 2 COMB1 Combination -13.75 3.1716 2.486 0.00016 -1.6898 0.230616 4 COMB1 Combination -13.53 3.1716 2.486 0.00016 -6.6619 -6.11266 0 COMB2-X Combination -10.646 4.5994 1.5784 0.00023 2.08424 10.54366 2 COMB2-X Combination -10.425 4.5994 1.5784 0.00023 -1.0727 1.344746 4 COMB2-X Combination -10.205 4.5994 1.5784 0.00023 -4.2295 -7.85416 0 COMB2-Y Combination -8.6319 2.7263 -0.1067 0.00014 -2.0983 6.0226 2 COMB2-Y Combination -8.4115 2.7263 -0.1067 0.00014 -1.885 0.569456 4 COMB2-Y Combination -8.1911 2.7263 -0.1067 0.00014 -1.6716 -4.88316 0 COMB3-X Combination -12.719 4.7917 1.9946 0.00024 2.63362 10.78226 2 COMB3-X Combination -12.498 4.7917 1.9946 0.00024 -1.3555 1.198886 4 COMB3-X Combination -12.278 4.7917 1.9946 0.00024 -5.3447 -8.38446 0 COMB3-Y Combination -10.705 2.9185 0.3094 0.00015 -1.549 6.260616 2 COMB3-Y Combination -10.484 2.9185 0.3094 0.00015 -2.1678 0.423586 4 COMB3-Y Combination -10.264 2.9185 0.3094 0.00015 -2.7867 -5.41357 0 COMB1 Combination -1.2271 -2.5913 3E-07 -5E-06 0.00267 -1.22547 0.47 COMB1 Combination -1.2271 -1.9996 3E-07 -5E-06 0.00267 -0.14657 0.94 COMB1 Combination -1.2271 -1.4078 3E-07 -5E-06 0.00267 0.65427 1.41 COMB1 Combination -1.2271 -0.8161 3E-07 -5E-06 0.00267 1.17683




13 0.94 COMB2-Y Combination 0.1519 -0.6307 8.8E-07 2.9E-06 -0.0007 1.1328313 1.41 COMB2-Y Combination 0.1519 -0.3026 8.8E-07 2.9E-06 -0.0007 1.3521713 1.88 COMB2-Y Combination 0.1519 0.0254 8.8E-07 2.9E-06 -0.0007 1.4173113 2.35 COMB2-Y Combination 0.1519 0.3535 8.8E-07 2.9E-06 -0.0007 1.3282613 2.82 COMB2-Y Combination 0.1519 0.6816 8.8E-07 2.9E-06 -0.0007 1.0850213 3.29 COMB2-Y Combination 0.1519 1.0096 8.8E-07 2.9E-06 -0.0007 0.6875813 3.76 COMB2-Y Combination 0.1519 1.3377 8.8E-07 2.9E-06 -0.0007 0.1359513 4.23 COMB2-Y Combination 0.1519 1.6658 8.8E-07 2.9E-06 -0.0007 -0.569913 4.7 COMB2-Y Combination 0.1519 1.9939 8.8E-07 2.9E-06 -0.0007 -1.429913 0 COMB3-X Combination 0.2011 -1.5915 1.6E-06 5.2E-06 -0.0012 0.7304113 0.47 COMB3-X Combination 0.2011 -1.1436 1.6E-06 5.2E-06 -0.0012 1.3731613 0.94 COMB3-X Combination 0.2011 -0.6957 1.6E-06 5.2E-06 -0.0012 1.8053913 1.41 COMB3-X Combination 0.2011 -0.2478 1.6E-06 5.2E-06 -0.0012 2.027113 1.88 COMB3-X Combination 0.2011 0.2002 1.6E-06 5.2E-06 -0.0012 2.0382813 2.35 COMB3-X Combination 0.2011 0.6481 1.6E-06 5.2E-06 -0.0012 1.8389413 2.82 COMB3-X Combination 0.2011 1.096 1.6E-06 5.2E-06 -0.0012 1.4290713 3.29 COMB3-X Combination 0.2011 1.5439 1.6E-06 5.2E-06 -0.0013 0.8086813 3.76 COMB3-X Combination 0.2011 1.9919 1.6E-06 5.2E-06 -0.0013 -0.022213 4.23 COMB3-X Combination 0.2011 2.4398 1.6E-06 5.2E-06 -0.0013 -1.063713 4.7 COMB3-X Combination 0.2011 2.8877 1.6E-06 5.2E-06 -0.0013 -2.315613 0 COMB3-Y Combination 0.1677 -1.8861 8.8E-07 2.9E-06 -0.0008 0.020913 0.47 COMB3-Y Combination 0.1677 -1.4382 8.8E-07 2.9E-06 -0.0008 0.802113 0.94 COMB3-Y Combination 0.1677 -0.9903 8.8E-07 2.9E-06 -0.0008 1.3727913 1.41 COMB3-Y Combination 0.1677 -0.5423 8.8E-07 2.9E-06 -0.0008 1.7329513 1.88 COMB3-Y Combination 0.1677 -0.0944 8.8E-07 2.9E-06 -0.0008 1.8825913 2.35 COMB3-Y Combination 0.1677 0.3535 8.8E-07 2.9E-06 -0.0008 1.821713 2.82 COMB3-Y Combination 0.1677 0.8014 8.8E-07 2.9E-06 -0.0008 1.5502913 3.29 COMB3-Y Combination 0.1677 1.2493 8.8E-07 2.9E-06 -0.0008 1.0683613 3.76 COMB3-Y Combination 0.1677 1.6973 8.8E-07 2.9E-06 -0.0008 0.3759113 4.23 COMB3-Y Combination 0.1677 2.1452 8.8E-07 2.9E-06 -0.0008 -0.527113 4.7 COMB3-Y Combination 0.1677 2.5931 8.8E-07 2.9E-06 -0.0008 -1.640614 0 COMB1 Combination -0.1815 -4.8531 -0.0003 0.00143 0.00591 -3.640414 0.49 COMB1 Combination -0.1815 -4.2362 -0.0003 0.00143 0.00606 -1.413514 0.98 COMB1 Combination -0.1815 -3.6193 -0.0003 0.00143 0.00621 0.511114 1.47 COMB1 Combination -0.1815 -3.0024 -0.0003 0.00143 0.00637 2.133414 0 COMB2-X Combination -0.0345 -2.9543 -0.0004 0.00077 0.00836 -2.267514 0.49 COMB2-X Combination -0.0345 -2.6122 -0.0004 0.00077 0.00858 -0.903714 0.98 COMB2-X Combination -0.0345 -2.2702 -0.0004 0.00077 0.0088 0.2925514 1.47 COMB2-X Combination -0.0345 -1.9282 -0.0004 0.00077 0.00902 1.3211514 0 COMB2-Y Combination -0.2777 -3.3874 -0.0003 0.00082 0.00507 -3.736314 0.49 COMB2-Y Combination -0.2777 -3.0454 -0.0003 0.00082 0.0052 -2.160314 0.98 COMB2-Y Combination -0.2777 -2.7034 -0.0003 0.00082 0.00534 -0.751814 1.47 COMB2-Y Combination -0.2777 -2.3613 -0.0003 0.00082 0.00547 0.4890314 0 COMB3-X Combination -0.0755 -3.8045 -0.0005 0.00107 0.00875 -2.885814 0.49 COMB3-X Combination -0.0755 -3.3375 -0.0005 0.00107 0.00898 -1.13614 0.98 COMB3-X Combination -0.0755 -2.8705 -0.0005 0.00107 0.00921 0.3849614 1.47 COMB3-X Combination -0.0755 -2.4036 -0.0005 0.00107 0.00944 1.67712




30 0.94 COMB3-Y Combination 0.0413 -0.9902 4.6E-07 2.8E-06 0.00086 1.4370630 1.41 COMB3-Y Combination 0.0413 -0.5423 4.6E-07 2.8E-06 0.00086 1.7971930 1.88 COMB3-Y Combination 0.0413 -0.0944 4.6E-07 2.8E-06 0.00086 1.946830 2.35 COMB3-Y Combination 0.0413 0.3536 4.6E-07 2.8E-06 0.00086 1.8858930 2.82 COMB3-Y Combination 0.0413 0.8015 4.6E-07 2.8E-06 0.00086 1.6144530 3.29 COMB3-Y Combination 0.0413 1.2494 4.6E-07 2.8E-06 0.00086 1.132530 3.76 COMB3-Y Combination 0.0413 1.6973 4.6E-07 2.8E-06 0.00086 0.4400130 4.23 COMB3-Y Combination 0.0413 2.1452 4.6E-07 2.8E-06 0.00086 -0.46330 4.7 COMB3-Y Combination 0.0413 2.5932 4.6E-07 2.8E-06 0.00086 -1.576531 0 COMB1 Combination 0.2756 -2.6005 7.8E-07 1.7E-07 -0.0012 -0.280431 0.47 COMB1 Combination 0.2756 -2.0088 7.8E-07 1.7E-07 -0.0012 0.8028431 0.94 COMB1 Combination 0.2756 -1.4171 7.8E-07 1.7E-07 -0.0012 1.6079231 1.41 COMB1 Combination 0.2756 -0.8253 7.8E-07 1.7E-07 -0.0012 2.1348731 1.88 COMB1 Combination 0.2756 -0.2336 7.8E-07 1.7E-07 -0.0012 2.3837131 2.35 COMB1 Combination 0.2756 0.3582 7.8E-07 1.7E-07 -0.0012 2.3544331 2.82 COMB1 Combination 0.2756 0.9499 7.8E-07 1.7E-07 -0.0012 2.0470331 3.29 COMB1 Combination 0.2756 1.5417 7.8E-07 1.7E-07 -0.0012 1.4615131 3.76 COMB1 Combination 0.2756 2.1334 7.8E-07 1.7E-07 -0.0012 0.5978831 4.23 COMB1 Combination 0.2756 2.7251 7.8E-07 1.7E-07 -0.0012 -0.543931 4.7 COMB1 Combination 0.2756 3.3169 7.8E-07 1.7E-07 -0.0012 -1.963831 0 COMB2-X Combination 0.3614 -0.9837 1.4E-06 3E-07 -0.0016 0.9139931 0.47 COMB2-X Combination 0.3614 -0.6556 1.4E-06 3E-07 -0.0016 1.2992431 0.94 COMB2-X Combination 0.3614 -0.3276 1.4E-06 3E-07 -0.0016 1.5302931 1.41 COMB2-X Combination 0.3614 0.0005 1.4E-06 3E-07 -0.0016 1.6071531 1.88 COMB2-X Combination 0.3614 0.3286 1.4E-06 3E-07 -0.0016 1.5298231 2.35 COMB2-X Combination 0.3614 0.6566 1.4E-06 3E-07 -0.0016 1.2982931 2.82 COMB2-X Combination 0.3614 0.9847 1.4E-06 3E-07 -0.0016 0.9125731 3.29 COMB2-X Combination 0.3614 1.3128 1.4E-06 3E-07 -0.0016 0.3726631 3.76 COMB2-X Combination 0.3614 1.6409 1.4E-06 3E-07 -0.0016 -0.321531 4.23 COMB2-X Combination 0.3614 1.9689 1.4E-06 3E-07 -0.0016 -1.169831 4.7 COMB2-X Combination 0.3614 2.297 1.4E-06 3E-07 -0.0016 -2.172231 0 COMB2-Y Combination 0.2621 -1.2822 7.8E-07 1.7E-07 -0.001 0.2436431 0.47 COMB2-Y Combination 0.2621 -0.9541 7.8E-07 1.7E-07 -0.001 0.7691731 0.94 COMB2-Y Combination 0.2621 -0.626 7.8E-07 1.7E-07 -0.001 1.1405131 1.41 COMB2-Y Combination 0.2621 -0.298 7.8E-07 1.7E-07 -0.001 1.3576531 1.88 COMB2-Y Combination 0.2621 0.0301 7.8E-07 1.7E-07 -0.001 1.420631 2.35 COMB2-Y Combination 0.2621 0.3582 7.8E-07 1.7E-07 -0.001 1.3293631 2.82 COMB2-Y Combination 0.2621 0.6862 7.8E-07 1.7E-07 -0.001 1.0839231 3.29 COMB2-Y Combination 0.2621 1.0143 7.8E-07 1.7E-07 -0.001 0.6842931 3.76 COMB2-Y Combination 0.2621 1.3424 7.8E-07 1.7E-07 -0.001 0.1304731 4.23 COMB2-Y Combination 0.2621 1.6705 7.8E-07 1.7E-07 -0.001 -0.577631 4.7 COMB2-Y Combination 0.2621 1.9985 7.8E-07 1.7E-07 -0.001 -1.439831 0 COMB3-X Combination 0.3831 -1.583 1.4E-06 3E-07 -0.0017 0.6901731 0.47 COMB3-X Combination 0.3831 -1.135 1.4E-06 3E-07 -0.0017 1.328931 0.94 COMB3-X Combination 0.3831 -0.6871 1.4E-06 3E-07 -0.0017 1.7571131 1.41 COMB3-X Combination 0.3831 -0.2392 1.4E-06 3E-07 -0.0017 1.974831 1.88 COMB3-X Combination 0.3831 0.2087 1.4E-06 3E-07 -0.0017 1.98196



2.15 Diseño de cimentación.

En este acápite se exponen los aspectos más relevantes para este proyecto, acerca de las

placas base columnas y las placas base soporte para vigas. Se define los conceptos

necesarios para describir la función de dichos elementos y se comentan sus

características geométricas, las partes que los componen y su comportamiento. También

se mencionan los casos de diseño, de placas base y placas de soporte, que

posteriormente se tratan en este trabajo.

Placas Base y Anclas para Columnas de Acero.Las placas base son elementos estructurales de conexión, que constituyen la interface

entre las columnas de acero y la cimentación de concreto. Una placa base recibe las

cargas de la columna de acero y las distribuye en un área mayor del concreto localizado

bajo dicha placa. El área de distribución debe ser lo suficientemente grande para

impedir que el concreto se sobresfuerce y se fracture por aplastamiento.

Las fuerzas distribuidas en toda el área de la placa base ejercen presión sobre el

concreto, que a su vez reacciona con una presión igual pero en sentido opuesto. Esto

tiende a flexionar las partes de la placa base que quedan en voladizo (franjas m y n en la

figura), fuera de la columna por lo tanto, las placas base para columnas se encuentran

sometidas a flexión en dos direcciones.

En una placa base la flexión crítica ocurren a distancias entre 0.80 veces el ancho del

patín de la columnas (bf) y 0.95 veces el peralte del alma de la columna (d). los

momentos máximos tiene lugar respecto a dichos ejes, mismos que se muestran en la

figura a continuación. Dos de los ejes son paralelos al alma y dos son paralelos a los

patines. El mayor de los momentos en cualquiera de los ejes, regirá el diseño para

determinar el espesor de la placa base.

Geometría Típica de una placa base.


Donde:

B= Ancho de la placa base

N= Largo de la placa base

Bf= Ancho del patín de la columna.

D= Peralte de la columna

F= Distancia entre el ancla y el centro de linealidad de la placa base.

M= Superficie de apoyo en voladizo, paralela al patín de la columna

N= Superficie de apoyo en voladizo, paralela al alma de la columna.

En los párrafos anteriores se mencionaron las características principales y el

comportamiento de las placas base, pero las conexiones entre columnas de acero y su

cimentación, también constan de otros elementos igualmente importantes tale como:

Conexión de la base de una columna de Acero.

Entre la placa base y la cimentación de concreto, existen una plantilla de mortero que

sirve como conexión para trasmitir adecuadamente las fuerzas compresivas y también

sirve para nivelar la placa base. Es necesario que el mortero posea una resistencia a la

compresión de al menos el doble de la resistencia del concreto en el cimiento (Grout

Epóxico). Otra función que desempeña la plantilla de mortero es la de asegurar un

contacto completo entre la superficie de la placa base y de la cimentación. Con esto se

garantiza que las cargas de las columnas se repartan uniformemente sobre toda el área

de concreto.

Cuando una columna se encuentra sometida a flexión de gran intensidad, una parte de la

placa base ya no ejerce presión contra el concreto y es ahí donde se presenta la tensión;

como se aprecia en las figuras.


Dicho momento puede resistirse mediante el desarrollo de un par de fuerzas, que son

generados por el concreto (compresión) y las anclas (Tensión). Estas últimas, son barras

de acero embebidas en la cimentación sujetadas a la placa base por medio de tuercas y

rondanas. Cabe destacar que las rondanas no deben soldarse a la placa base, a menos

que las anclas estén diseñadas para resistir cortante.

El diseño de anclas es de suma importancia porque son las encargadas de resistir las

fuerzas de tensión y transmitir el cortante al concreto, por lo tanto, el diámetro de las

barras de anclaje debe ser el adecuado para evitar que estas fallen. De igual modo, la

profundidad de empotramiento debe ser la suficiente para impedir que las anclas se

zafen del concreto. El uso de cuatro anclas como mínimo, en las conexiones de

columnas con placa base, se establece por la organización Occupational Safety and

Health Administration (OSHA) en su reglamento 2011. El dimensionamiento de anclas

se trata más detalladamente en el diseño propio de la placa.

El presente proyecto cubre tres casos principalmente, en los que se requiere del diseño

de placas base para columnas de acero. El primero de ellos es una columna cargada

axialmente, como se muestra en la figura (a). El segundo caso, mostrado en la figura

(b), incluye carga axial, momento flector y cortante. Esta situación se presenta

principalmente en marcos resistentes a momento y también en columnas sujetas a cargas

excéntricas. Por último en el tercer caso es el de la placa base sometida a carga axial y

cortante, como se aprecia en la figura (c), caso que por lo general se produce en marcos

rígidos en los que frecuentemente el cortante es pequeño.


2.16 Diseño de placa base.En esta sección se describe el procedimiento de diseño para cada uno de los casos

siguientes:

Placas base para columnas:

Carga axial

o Sin utilizar confinamiento de concreto

o Utilizando confinamiento de concreto.

Carga axial, momento flector y cortante

o Momento de magnitud pequeña

o Momento de magnitud grande.

Carga axial y cortante resistido con diafragma de acero

Carga axial y cortante resistido con mortero.

Placas de soporte para vigas.

En placas base para columna, el diseño por momento y el diseño por cortante se realizan

de manera independientes, asumiendo que no existe una interacción significativa entre

ambos.

Carga Axial

Cuando una columna está sometida solo a cargas axiales, su placa base debe ser lo

suficientemente grande y gruesa para resistir las presiones ejercidas por el concreto y la

columna.

Capacidad de soporte de concreto.

La resistencia de diseño del concreto se especifica en el ACI318-05, publicado por el

ACI y se define como:

∅ (0.85∗f ' c∗A 1)

Cuando la superficie de soporte no es mayor que la placa base.

Cuando el área de soporte es mayor que la superficie cargada, entonces la resistencia

anterior puede multiplicarse por:

√ A 2A 1

≤2

En la sección J8, de las especificaciones del AISC, se define la fuerza de soporte Pp

como:

Pp=0.85∗f ' c∗A 1


Para un área de soporte de concreto mayor que la superficie cargada:

Pp=( 0.85∗f ' c∗A 1 )∗√ A 2A 1

≤ 1.7∗f ' c∗A 1

El método LRFD indica que las ecuaciones anteriores deben multiplicarse por el factor

de reducción de resistencia al aplastamiento ∅ c=0.65

Para obtener la fuerza de soporte nominal, la ecuación resultante es:

Para un área de soporte de concreto igual a la superficie cargada:

fpmax=0.85∗f ' c

Para un área de soporte de concreto mayor que la superficie cargada:

fpmax=(0.85∗f ' c )∗√ A 2A 1

≤ 1.7∗f ' c

En nuestro proyecto se idealiza lo siguiente:

Columna de 300x300x10x15 ó 11.81in x 11.81in x 3.90in x 5.90in, la cual está asentada

sobre un pedestal de concreto cuya resistencia a la compresión es de 3.0 Ksi, el esfuerzo

de la placa base es Fy=36 Ksi.

Un pedestal de concreto f’c=210 Kg/cm2 de 80cm x 80cm ó 31.5in x 31.5in.

1. Carga última Pu=27 .28 Tn dato obtenido de joint SAP 2000

Pu=60.14 Kip

2. Calcular el área mínima requerida para la placa base

Alreq= Pu

2∗∅ c∗0.85∗f ' c= 60.14

2∗0.65∗0.85∗3.0

Alreq=18.14∈¿

3. Optimizar las dimensiones N y B de la placa base.

∆=0.95∗d−0.8∗bf2

=0.95∗11.81∈−0.8∗11.812

∆=0.89∈¿

N=√ Alreq+∆=√18.14+0.89

N=5.14∈¿4. Calcular A2 geométricamente similar a A1

Probar con N=5.14 in


B= AlreqN

=18.145.14

B=3.53Probar con B=3.53 in

A 1=N∗B=5.14∗3.53=18.14¿2

Con un factor de error 0.00 se adopta las medidas.

5. Tomando el lado mayor del pedestal 5.14 in

ProporciónBN

=3.535.14

=0.69

B2= proporción *N2 =0.69*5.14= 3.55 in

A 2=N 2∗B 2=5.14∗3.55=18.24

Caso II

6. Comprobación determinar si se cumple:

Pu ≤∅∗Pp∅ Pp=∅ c∗f ' c∗2∗A 1=0.65∗3∗2∗18.14=70.75 Kip

Pu<∅ Pp 60.14<70.7 5OK

Correcto

7. Calcular el espesor mínimo requerido para la placa base.

m= N−0.95 d2

=5.14−0.95∗11.812

m=−3 .03

n=B−0.8∗bf2

=3.54−0.8∗1 1.812

n=−2.95

X=[ 4∗d∗bf

( d+bf )2 ]∗Pu

∅∗Pp=

( 4∗11.81∗11 . 81

(11.81+11.81)2 )∗60.14

70.75

X=0.85

λ= 2∗√ X1+√1−X

≤ 1.0= 2∗√0.851+√1−0.85

λ=1.33<1.0

λ n '= λ∗√d∗bf4

=1∗√11.81+11.814

=1.22


l=max ( m, n , λ n' )=1.22∈¿

tmin=l∗√ 2∗Puϕf∗Fy∗B∗N

tmin=1.22∗√ 2∗60.140.9∗36∗5.84∗3.55

tmin=0.5 0∈¿

Se utilizará una placa con espesor de ½ de pulgada 1.27 cm.

3. LAMINADOS.

3.1 Láminas de detalles

4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

4.1 Conclusiones.

Se ha diseñado el edificio bajo las normas LRFD AISC OSHA Y el ACI-318-05, con lo

cual se cumple un diseño sismo resistente para la edificación.

Toda la estructura se la diseñado con acero estructura grado A36 por lo que aumentar el

grado a A50 está permitido.

4.2 Recomendaciones.

Se recomienda utilizar electrodos 7010 y 6018 de acuerdo a la norma AWS en todas las

superficies a soldar.


memoria de cÁlculo estructural cdimm

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