memoria pórticos peaje

DISEÑO ESTRUCTURAL

PÓRTICOS PEAJE

BASADO EN

CONTENIDO

Pág.

1 GENERALIDADES ...................................................................................... 3

1.1 OBJETO ...................................................................................................... 3

1.2 ALCANCE ................................................................................................... 3

1.3 REGLAMENTACIÓN Y NORMAS APLICABLES ....................................... 3

2 ASPECTOS FUNCIONALES DEL PROYECTO ........................................... 3

2.1 GEOMETRÍA ............................................................................................. 4

3 ESPECIFICACIONES ESTRUCTURALES DEL PROYECTO ..................... 4

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

3.2 MÉTODOS DE ANÁLISIS Y DISEÑO .......................................................... 5

4 ANÁLISIS ESTRUCTURAL ........................................................................ 6

4.1 SISTEMA DE RESISTENCIA SÍSMICA ...................................................... 6

4.2 MODELO MATEMÁTICO ......................................................................... 6

4.3 EVALUACIÓN DE CARGAS ...................................................................... 8

4.4 ANÁLISIS SÍSMICO .................................................................................. 10

4.5 COMBINACIONES DE CARGA................................................................. 12

5 REQUISITOS DE ANÁLISIS SISMO RESISTENTE ................................... 14

5.1 ANÁLISIS MEDIANTE FUERZA HORIZONTAL EQUIVALENTE ............ 14

5.2 REQUISITOS DE DERIVAS ...................................................................... 15

6 DISEÑO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES ......................................... 16

6.1 PROCEDIMIENTO DE DISEÑO DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES

16

7 DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE CIMENTACIÓN ................................. 18

7.1 TIPOLOGÍA DE LA CIMENTACIÓN ........................................................ 18

7.2 SOLICITACIONES DE DISEÑO ................................................................ 18

7.3 DIMENSIONAMIENTO DE DISEÑO ......................................................... 19

7.4 REVISIÓN DE ESTABILIDAD ................................................................... 24

8 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .............................................. 25

1 GENERALIDADES

1.1 OBJETO

Realizar los estudios y diseños propios del proyecto “PÓRTICOS PEAJE”, para dar

cumplimiento a los requisitos de seguridad y funcionalidad, según el Reglamento NSR-10 y

Normas complementarias que sean aplicables para este tipo de construcciones.

1.2 ALCANCE

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

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

expuesta y su respectiva evaluación; determinar una tipología estructural; dimensionar los

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

diseño de los elementos estructurales.

1.3 REGLAMENTACIÓN Y NORMAS APLICABLES

A continuación se mencionan los documentos técnicos y reglamentación vigente que

definen criterios base y requisitos esenciales en el desarrollo de este diseño estructural.

Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente NSR-10

American Institute of Steel Construction AISC360

2 ASPECTOS FUNCIONALES DEL PROYECTO

Dentro de la metodología de desarrollo del proyecto estructural se encuentra un compendio

sobre el análisis y revisión de la información sobre el diseño, la evaluación de materiales y

acabados, los espacios funcionales y requeridos para el proyecto, la presencia de

maquinaria y otros elementos de la infraestructura y la afectación de todos estos parámetros

mencionados en el diseño estructural.

2.1 GEOMETRÍA

El proyecto define dos pórticos los cuales se utilizarán para servir de soporte a la

instalación de cámaras de seguridad, son dos tipos de pórticos, el primero tiene una altura

libre al piso de 4.60 m y un ancho entre ejes de 12.00 m, el segundo tiene una altura libre al

piso de 4.60m y un ancho entre ejes de 6.00 m.

Los pórticos se han planteado en estructura metálica y cimentación en concreto reforzado.

Figura 1. Geometría del proyecto.

3 ESPECIFICACIONES ESTRUCTURALES DEL PROYECTO

3.1 ESPECIFICACIONES DE LOS MATERIALES

3.1.1 Acero Estructural

Perfiles Tubulares ASTM A-500 Grado C

fy= 350 MPa ; Fu= 450 MPa

Láminas ASTM A-36

fy= 250 MPa ; Fu= 400 MPa

3.1.2 Concreto Reforzado

Resistencia del Concreto a los 28 días:

Zapatas f’c: 21 MPa

Pedestales f’c: 21 MPa

Especificaciones para Concreto Reforzado:

Relación Agua/Cemento A/C<0.50 en peso

Asentamiento Slump Según Diseño de mezcla

Recubrimiento contra el suelo 75 mm

Recubrimiento Vigas y Pedestales 50 mm

Acero de refuerzo para concreto reforzado:

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

A706M).

Diámetro ≥ 3/8” fy ≥ 420 Mpa

Diámetro ≤ 1/4” fy ≥ 240 Mpa

3.1.3 Otros Materiales

Concreto de Limpieza f’c= 11 Mpa

3.2 MÉTODOS DE ANÁLISIS Y DISEÑO

Análisis Sísmico: Análisis Dinámico Modal – Método de la Fuerza Horizontal

Equivalente.

Diseño Acero Estructural: Método del estado límite de resistencia Titulo F (NSR-

10) y recomendaciones AISC-360-10 (American Institute of Steel Construction)

Diseño Concreto Reforzado: Método del estado límite de resistencia Titulo C (NSR-

10) y recomendaciones del ACI-318 (American Concrete Institute)

Diseño de cimentación para trasferencia de solicitaciones al suelo: Método de

esfuerzos de trabajo Titulo H (NSR-10).

4 ANÁLISIS ESTRUCTURAL

4.1 SISTEMA DE RESISTENCIA SÍSMICA

La estructura está conformada por Pórticos en Acero Estructural, resistentes a momentos en

sus nudos.

4.2 MODELO MATEMÁTICO

4.2.1 Geometría y Tipología del Modelo Matemático

Se elaboró un modelo de análisis computacional, en el cual se definió la estructura

utilizando elementos tipo frame para la modelación de vigas y columnas.

Figura 2. Detalle del Modelo Matemático Empleado en el Diseño.

4.2.2 Definición de Materiales y Secciones en el Modelo Matemático

Para la elaboración del modelo matemático se alimentó el programa con la información

referente a los materiales utilizados, en este caso el acero, y para la geometría de los

elementos se definieron las diferentes secciones, utilizando elementos tipo “frame” para la

simulación de las secciones (Vigas, Columnas).

Figura 3. Asignación de Materiales en Software de Diseño.

Figura 4. Asignación de Secciones en Software de Diseño.

4.3 EVALUACIÓN DE CARGAS

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

hipótesis de carga:

4.3.1 Cargas Muertas (D)

Corresponde al peso propio de la estructura que se está estudiando.

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

definió un patrón de carga llamado “PP” al cual se le ha asignado uno (1) en la casilla “Self

Weight Multiplier”:

Figura 5. Activación de Peso Propio en el Software de Diseño.

4.3.2 Carga Viva (L):

Corresponde a la carga viva que se puede producir sobre los pórticos, para este análisis se

han estimado como cargas vivas el peso de las cámaras que se apoyarán sobre los pórticos,

el cual se ha estimado en 0.20 kN por cámara.

Figura 6. Asignación de Cargas Vivas de Cubierta en el Software de Diseño.

4.3.3 Cargas de Viento (W):

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

viento mínimas a tener en cuenta en el diseño no pueden ser inferiores a: 0.40 kN/m².

La carga de viento se definió en el modelo estructural y se seguirán las recomendaciones de

la norma ASCE 7-10.

Figura 7. Definición de Cargas de Viento en el Software de Diseño.

Figura 8. Asignación de Cargas de Viento en Software de Diseño (kN/m)

4.4 ANÁLISIS SÍSMICO

Para realizar el análisis sísmico 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 Bogotá (Cundinamarca).

4.4.1 Nivel de Amenaza Sísmica y Valores de Aa y Av

De acuerdo al apéndice A-4, del reglamento NSR-10, para el Municipio de Bogotá

(Cundinamarca), el coeficiente de aceleración horizontal pico efectiva, Aa, tiene un valor

de 0.15 y el coeficiente de velocidad horizontal pico efectiva, Av, tiene un valor de 0.20.

4.4.2 Efectos Locales

Estos efectos dependen del tipo y perfil del suelo, que según las recomendaciones del

estudio de suelos, define unos factores de sitio Fa=1.60 y Fv=2.40 para un perfil de suelo

clasificado como tipo D, según las recomendaciones de clasificación del capítulo A.2.4.4

del reglamento NSR-10.

4.4.3 Grado de Importancia

Según las cualidades funcionales del proyecto, su uso y tipo de ocupación, la estructura

tiene un coeficiente de Importancia I=1.0 según el grupo de importancia I, de acuerdo a la

clasificación del capítulo A.2.5 del reglamento NSR-10.

4.4.4 Capacidad de Disipación de Energía:

Para el diseño de los elementos estructurales se trabaja con una capacidad de disipación de

energía Moderada (DMO). De acuerdo al apéndice A-1 y la tabla A-1.3-1 del Reglamento

NSR-10, la estructura objeto de estudio tiene un coeficiente de Disipación de energía básico

Ro= 2.00 para sistemas tipo péndulo invertido, la estructura no presenta irregularidades,

según la clasificación de las tablas A.3-6 y A.3-7 del reglamento NSR-10.

La estructura tiene ausencia de redundancia por lo tanto se permite asignar un factor фr=

0.75.

Luego: R=Ro x фp x фa x фr; entonces R= 1.50

Figura 9. Espectro de Diseño de Acuerdo a A.2.6.1.2 del Reglamento NSR-10.

Figura 10. Espectro de Diseño para Bogotá (Cundinamarca).

4.4.5 Fuerzas Sísmicas (E):

La definición de las fuerzas de origen sísmico en el modelo de análisis tiene en cuenta la

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

del material que los conforma, adicional a este análisis se tienen en cuenta las cargas

gravitacionales adicionadas al modelo en los 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 definición de la masa se realiza a partir del peso propio y de

las fuerzas seleccionadas de cargas muertas así:

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50

Sa (

g)

T (s)

Figura 11. Definición de Fuerzas Sísmicas que Interactúan en el Modelo.

4.5 COMBINACIONES DE CARGA

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

Reglamento NSR-10.

Combinaciones de Carga para Diseño de Elementos Estructurales

Se utilizarán las combinaciones recomendadas para el método de la resistencia

última, las fuerzas sísmicas (E) serán reducidas por el coeficiente de disipación de

energía, SISMO (X o Y) / R.

COMB1: 1.40 D

COMB2: 1.20 D + 1.60 L + 0.50 (Lr ó G)

COMB3: 1.20 D + 1.60 (Lr ó G) + (1.0 L ó 0.50 W)

COMB4: 1.20 D + 1.0 W + 1.0 L + 0.50 (Lr ó G)

COMB5: 1.2 D + 1.0 E X + 0.30 E Y + 1.0 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 de Cimentación

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

se realizará utilizando el método de los esfuerzos de trabajo, por tal razón se

utilizarán las combinaciones de carga recomendadas para el método de esfuerzos de

trabajo.

CIM1: 1.0 D + 1.0 L

CIM2: 1.0 D + 1.0 (Lr ó G)

CIM3: 1.0 D + 0.75 L + 0.75 (Lr ó G)

CIM4: 1.0 D + 1.0 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 ó G)

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

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

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

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

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

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

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

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

CIM22: 0.6 D + 0.7 E X + 0.21 E 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 ANÁLISIS SISMO RESISTENTE

5.1 ANÁLISIS MEDIANTE FUERZA HORIZONTAL EQUIVALENTE

Del espectro de diseño definido se sabe que la máxima aceleración horizontal está definida

por la siguiente ecuación:

Sa=2.5 x Aa x Fa x I

Sa=2.5 x 0.15 x 1.60 x 1.0

Sa= 0.60 g

5.1.1 MASA PARTICIPANTE

5.1.2 CÁLCULO DE CORTANTE BASAL

El cortante en la base, Vs, es:

as SgMV

En donde: M= Masa Participante

g= Gravedad (9.81 m/seg²)

Sa= Máxima aceleración horizontal en el espectro de diseño

Vs= 9.59 x 0.60 = 5.75 kN

TABLE: Joint Reactions

Joint OutputCase CaseType F1 F2 F3 M1 M2 M3

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

1 PESO Combination 1.09 0.00 3.00 0.00 1.66 0.00

3 PESO Combination -1.09 0.00 3.00 0.00 -1.66 0.00

5 PESO Combination 0.24 0.00 1.80 0.00 0.37 0.00

7 PESO Combination -0.24 0.00 1.80 0.00 -0.37 0.00

El peso total de la estructura, W, es entonces: W = 9.59 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 capítulo A del reglamento NSR-10.

5.1.3 CORTANTE EN LA BASE OBTENIDO EN EL MODELO

Se compara el cortante en la base hallado estáticamente (Vs) contra el cortante en la base

que arroja el programa de análisis utilizado:

Factor de Ajuste (F)

Vt

VsF = 90.0

75.5

9.0*75.5 , dado que el factor de ajuste es menor a la unidad se

comprueba entonces que la masa que está participando es coherente al modelo utilizado.

5.2 REQUISITOS DE DERIVAS

Para la verificación de los derivas se utilizan las fuerzas sísmicas totales SISMO (X o Y) y

no las fuerzas sísmicas reducidas E. Para estructuras de acero estructural el límite de la

deriva es 1% hpi, es decir un valor unitario de 0.01 según el título A.6.4.1 del reglamento

NSR-10, estas deformaciones de deriva de piso deben ser analizadas como la raíz cuadrada

de la suma de los cuadrados de los desplazamientos en las dos direcciones principales para

cada combinación donde las fuerzas sísmicas son totales.

En las edificaciones pertenecientes a los grupos de uso II, III y IV, para la determinación de

las fuerzas horizontales que se empleen para calcular los desplazamientos horizontales en el

centro de masa, se permite que el coeficiente de importancia I, tenga un valor igual a la

unidad (I=1.0), y las fuerzas de diseño a emplear para obtener la resistencia de la estructura

deben utilizar el valor del coeficiente de importancia I correspondiente al grupo de uso de

la edificación, tal como se define en A.2.5.2 del Reglamento NSR-10.

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

casos de carga de sismo


Joint OutputCase CaseType StepType F1 F2 F3 M1 M2 M3

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

1 Sx LinStatic -1.901 0.00 0.00 0.00 -5.70 0.00 0.02

1 Sy LinStatic 0 -1.90 -1.90 8.75 0.00 0.00 0.31

3 Sx LinStatic -1.901 0.00 0.00 0.00 -5.70 0.00 0.01

3 Sy LinStatic 0 -1.90 -1.90 8.75 0.00 0.00 -0.07

5 Sx LinStatic -0.976 0.00 0.00 0.00 -3.40 0.00 0.01

5 Sy LinStatic 0 -0.98 -0.98 4.49 0.00 0.00 0.07

7 Sx LinStatic -0.976 0.00 0.00 0.00 -3.40 0.00 0.02

7 Sy LinStatic 0 -0.98 -0.98 4.49 0.00 0.00 -0.31

CORTANTES FINALES

Resulta entonces:

FSX FSY

kN kN

0.00 -5.75

-5.75 0.00

DIRECCIÓN

Sx

Sy

Figura 12. Desplazamientos para fuerzas sísmicas totales

Se tiene que el máximo desplazamiento que se produce es de 0.031 m y la altura de la

estructura es de 4.60 m, obteniendo un índice de flexibilidad:

0.031/0.046 = 0.78

El índice de flexibilidad en menor al 1% permitido, cumpliendo así los requisitos de deriva.

6 DISEÑO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES

6.1 PROCEDIMIENTO DE DISEÑO DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES

La verificación del diseño de los elementos en concreto reforzado, cumple con los

requisitos de los títulos A, B y C del reglamento NSR-10 y las recomendaciones del ACI-

318-11, con las combinaciones de diseño por estados límites de resistencia según el título B

del reglamento NSR-10.

La verificación del diseño de los elementos en acero estructural, cumple los requisitos del

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

combinaciones de diseño por estados límites de resistencia según el Titulo B del

reglamento NSR-10.

Figura 13. Parámetros de Diseño para Elementos de Acero Estructural.

Para el diseño de los elementos metálicos, la asignación de los perfiles de diseño es

realizado por varias secciones tipo AutoSelect en el programa de diseño, determinadas para

cada tipología de elementos estructurales del proyecto, las cuales tienen incluidas una

librería de varias secciones. La revisión del estado de esfuerzos para cada uno es obtenido

en una selección automática, la cual da el punto de partida para realizar la iteración de la

sección más eficiente sin afectar el nivel de seguridad de la estructura, a criterio del

diseñador, donde la intención es mantener coeficientes de sobre esfuerzo menores a 1.00

como se evidencia en la Figura 14.

Figura 14. Niveles de Esfuerzo o Interacción de Esfuerzos en Elementos Metálicos.

Ver Anexo 1 – Reporte Sap2000

7 DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE CIMENTACIÓN

7.1 TIPOLOGÍA DE LA CIMENTACIÓN

El mecanismo que trasfiere las solicitaciones al suelo de fundación, es a través de una

cimentación superficial apoyada sobre un mejoramiento en material granular seleccionado

y compactado, la tipología definitiva resultado del diseño, es el uso zapatas aisladas. En el

desarrollo de esta sección se explica el procedimiento utilizado para llegar a la geometría y

refuerzo definitivo del diseño.

7.2 SOLICITACIONES DE DISEÑO

Las fuerzas de diseño para la cimentación se obtienen del resultado de las combinaciones

por esfuerzos de trabajo y por estados límite de resistencia, las cuales contemplan varias

hipótesis que controlan el diseño de los elementos tanto de la geometría como del

reforzamiento. En cuanto al dimensionamiento o diseño de la geometría, esta busca que los

esfuerzos inducidos en el suelo sean menores al esfuerzo admisible del mismo; para el

diseño de los elementos, se utilizan los resultados de las combinaciones por estados limites

de resistencia con las hipótesis que generen las mayores fuerzas internas para carga axial y

esfuerzos cortantes, según la tipología de estas estructuras.

Figura 15. Nomenclatura nudos de la cimentación

7.3 DIMENSIONAMIENTO DE DISEÑO

En el procedimiento de diseño, el primer paso es la evaluación de las condiciones de

geometría 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 método de esfuerzos de trabajo, necesarias para

el dimensionamiento de las zapatas.

Tabla 1. Reacciones en los Apoyos para Dimensionamiento de Zapatas




1 ENV-CIM-SERV Combination Max 1.75 0.67 3.17 3.06 3.65 0.00

3 ENV-CIM-SERV Combination Max -0.42 0.67 3.17 3.06 0.34 0.38



Tabla 2. Reacciones en los Apoyos para Diseño de Zapatas




1 ENV-CIM-DIS Combination Max 2.26 0.95 4.19 4.37 4.84 0.00

3 ENV-CIM-DIS Combination Max -0.03 0.95 4.19 4.37 1.36 0.38



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

fórmula:

en donde: P: Fuerza axial de servicio

A: Área del cimiento propuesto

e: Excentricidad del cimiento (M/P)

L: Longitud del cimiento

: Esfuerzo actuante en el suelo de

Fundación.

A continuación se presenta el diseño estructural de las zapatas, y se adopta la construcción

de zapatas con dimensiones unificadas para zapatas tipo.

DATOS DE ENTRADA

Ps (kN): 1.93 Pu (kN): 2.52 f'c (MPa): 21

Mys (kN-m): 1.56 Myu (kN-m): 2.14 Fy (MPa): 420

Mxs (kN-m): 1.57 Mxu (kN-m): 2.24 bc (m): 0.50

qadm. (kN-m²): 50 lc (m): 0.50

CÁLCULO DE EXCENTRICIDADES

ex (m): 0.81 > L/ 6 ex (m): 0.85

ey (m): 0.81 > L/ 6 ey (m): 0.89

DISEÑO DE ZAPATAS AISLADAS CON FLEXIÓN BIAXIAL - PÓRTICO 6m

Cargas de Servicio Cargas Mayoradas

AdmisibleL

e

A

P

61

DIMENSIONAMIENTO DE LA ZAPATA

B (m): 1.00 q1: 20.71 kN/ m² Cumple

L (m): 1.00 q2: 1.87 kN/ m² Cumple

h (m): 0.25 q3: -16.85 kN/ m² Cumple

Recub. (m): 0.08 q4: 1.99 kN/ m² Cumple

d (m): 0.18

q1: 28.80 kN/ m²

q2: 1.92 kN/ m²

q3: -23.76 kN/ m²

q4: 3.12 kN/ m²

REVISIÓN DE CORTANTE EN UNA DIRECCIÓN

q ud (kN/ m²): 26.87

Vud (kN): 2.09

f Vc (kN): 115.88

REVISIÓN DE CORTANTE EN DOS DIRECCIONES

Vu (kN): -4.75

Tipo de Columna: Interior a s: 40

b: 1.0

1104.29 kN bo (m): 2.70

825.37 kN f Vc (kN): 535.90

714.54 kN

DISEÑO A FLEXIÓN

quf (kN/ m²): 22.38

Lv (m): 0.25

Mu (kN-m): 0.83 Barra: # 4

k (kN/ m²): 27.20 f barra (cm): 1.27

r: 0.0001 Asb (cm²): 1.27

As (cm²): 5.78 Recub. Lat. (cm): 7.5

N° Barras 5

Separación (cm): 21.25

REQUERIMIENTO DE PEDESTAL

A1 (mm²): 250000

f Pn (kN): 2900.63

RESUMEN DISEÑO:

B (m): 1 .00 Refuerzo: 5 # 4 c / 21 cm

L (m): 1 .00

h (m): 0 .25

No Requiere Pedestal

AMBOS SENTIDOS

Ok, Cumple

Valores Para Cargas de Servicio

Valores Para Cargas Mayoradas

Ok, Cumple

DATOS DE ENTRADA

Ps (kN): 3.17 Pu (kN): 4.19 f'c (MPa): 21

Mys (kN-m): 3.65 Myu (kN-m): 4.84 Fy (MPa): 420

Mxs (kN-m): 3.06 Mxu (kN-m): 4.37 bc (m): 0.50

qadm. (kN-m²): 50 lc (m): 0.50

CÁLCULO DE EXCENTRICIDADES

ex (m): 1.15 > L/ 6 ex (m): 1.16

ey (m): 0.97 > L/ 6 ey (m): 1.04

DIMENSIONAMIENTO DE LA ZAPATA

B (m): 1.30 q1: 20.20 kN/ m² Cumple

L (m): 1.30 q2: 3.49 kN/ m² Cumple

h (m): 0.25 q3: -16.45 kN/ m² Cumple

Recub. (m): 0.08 q4: 0.26 kN/ m² Cumple

d (m): 0.18

q1: 27.63 kN/ m²

q2: 3.76 kN/ m²

q3: -22.67 kN/ m²

q4: 1.20 kN/ m²

REVISIÓN DE CORTANTE EN UNA DIRECCIÓN

q ud (kN/ m²): 23.06

Vud (kN): 7.41

f Vc (kN): 150.65 Ok, Cumple

DISEÑO DE ZAPATAS AISLADAS CON FLEXIÓN BIAXIAL

Cargas de Servicio Cargas Mayoradas

Valores Para Cargas de Servicio

Valores Para Cargas Mayoradas

REVISIÓN DE CORTANTE EN DOS DIRECCIONES

Vu (kN): -2.38

Tipo de Columna: Interior a s: 40

b: 1.0

1104.29 kN bo (m): 2.70

825.37 kN f Vc (kN): 535.90

714.54 kN

DISEÑO A FLEXIÓN

quf (kN/ m²): 19.50

Lv (m): 0.40

Mu (kN-m): 2.59 Barra: # 4

k (kN/ m²): 65.10 f barra (cm): 1.27

r: 0.0002 Asb (cm²): 1.27

As (cm²): 7.51 Recub. Lat. (cm): 7.5

N° Barras 6

Separación (cm): 23.00

REQUERIMIENTO DE PEDESTAL

A1 (mm²): 250000

f Pn (kN): 2900.63

RESUMEN DISEÑO:

B (m): 1 .30 Refuerzo: 6 # 4 c / 23 cm

L (m): 1 .30

h (m): 0 .25

No Requiere Pedestal

AMBOS SENTIDOS

Ok, Cumple

7.4 REVISIÓN DE ESTABILIDAD

Sa: 0.60

Reacción Columna: 1.93 kN

Fuerza Volteo: 1.16 kN Momento Act: 6 .72 kN-m

Altura C.G : 5.80 m

CALCULO DE MOMENTO RESISTENTE

Sección Peso (kN) Brazo (m)Momento

(kN-m)

Pedestal 7.50 0.65 4.88

Zapata 6.00 0.65 3.90

W Columna 1.10 0.65 0.72

W Viga 0.65 0.65 0.42

W Relleno 11.40 0.65 7.41

TOTAL 17 .32

F.S: 2 .58

Revisión de Estabilidad Pórtico 6 m

Sa: 0.60

Reacción Columna: 3.17 kN

Fuerza Volteo: 1.90 kN Momento Act: 11 .03 kN-m

Altura C.G : 5.80 m

CALCULO DE MOMENTO RESISTENTE

Sección Peso (kN) Brazo (m)Momento

(kN-m)

Pedestal 7.50 0.65 4.88

Zapata 10.14 0.65 6.59

W Columna 1.10 0.65 0.72

W Viga 1.44 0.65 0.94

W Relleno 21.89 0.65 14.23

TOTAL 27 .35

F.S: 2 .48

Revisión de Estabilidad Pórtico 12 m

8 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Los pórticos deben tener las siguientes características:

Columnas: PT- 6” x 6.0 mm ASTM A-500 Gr C Ambos Pórticos

Vigas: PT- 6” x 4.0 mm ASTM A-500 Gr C Pórtico de 12 m

PT- 4” x 4.0 mm ASTM A-500 Gr C Pórtico de 6 m

Zapatas Pórtico 6 m: Conc. Fć: 21 MPa

Sección: 1.00 m x 1.00 m x 0.25 m

Refuerzo: barras #4 cada 0.20 m Ambos Sentidos

Zapatas Pórtico 12 m: Conc. Fć: 21 MPa

Sección: 1.30 m x 1.30 m x 0.25 m

Refuerzo: barras #4 cada 0.20 m Ambos Sentidos

Pedestales: Conc. Fć: 21 MPa

Sección: 0.50 m x 0.50 m

Refuerzo: 12 barras #4 – Estribos #3 cada 0.15 m

memoria pórticos peaje

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