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11-9-2014

UNIVERSID D N CION L

S N GUSTIN DE

REQUIP

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

PLAN DE TESIS

DISEÑO DE TECHO RETRÁCTIL EN ACERO PARA EL

ESTADIO DE LA UNSA EN EL DEPARTAMENTO DE

AREQUIPA

COMO SOLUCION ADECUADA FRENTE A LOS FENOMENOS

METEOROLÓGICOS EN LOS ESTADIOS DE LA PROVINCIA DE

 AREQUIPA

PRESENTADO POR:

Bach. Ing. BEBETO SENCI CHOQUEN IR

PARA OPTAR EL GRADO PROFESIONAL DE INGENIERO CIVIL  

 ASESOR:

ING. FIDEL COPA PINEDA

 AREQUIPA - 2014

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CAPITULO I  –  PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

1.1  DESCRIPCIÓN DE LA REALIDAD PROBLEMÁTICA

En la actualidad los fenómenos pluviales son cada vez más irregulares, generandocuantiosas pérdidas económicas por inundaciones, también los recintos o estadiosde futbol han sido seriamente afectados, paralizando sus eventos por tiemposindefinidos. En la actualidad se sabe que la exposición prolongada a la radiaciónsolar puede ser perjudicial para la salud. Esto está agravado por el aumento de laexpectativa de vida humana, que está llevando a toda la población mundial apermanecer más tiempo expuesto a las radiaciones solares, lo que aumenta elriesgo de desarrollar cáncer de piel, según SEMAMHI la radiación ultravioleta enArequipa es considera alto. Es por eso que nos vemos más afectados por laradiación solar cuando somos participes de eventos deportivos en estadios defutbol, los cuales no tienen coberturas integrales.

1.2  FORMULACIÓN DEL PROBLEMA

1.2.1  Problema general

INEXISTENCIA INTEGRAL DE COBERTURAS RETRACTIL COMO MEDIOS DEPROTECCIÓN CONTRA LA RADIACION SOLAR Y FENOMENOS PLUVIALES ENESTADIOS DE FUTBOL.

1.2.2  Problemas específicos

La creciente irregularidad de los fenómenos pluviales en nuestra localidad hacausado cuantiosas pérdidas materiales y económicas en estadios de futbol.

La escasa Protección contra precipitaciones pluviales para los espectadoresgenera un reducido nivel de asistencia a los espectáculos deportivos, asícomo también para los actores del espectáculo que se suelen ver afectadorpor lluvias intensas.

Las coberturas pequeñas para tribunas de protección los cuales nosolucionan la protección para todos los espectadores ni para los actores ofutbolistas.

La prolongada exposición solar (radiación ultravioleta), causa enfermedadesdérmicas como el cáncer.

OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN

Objetivo general

DISEÑAR UNA COBERTURA METÁLICA RETRÁCTIL COMO SOLUCIÓN PARA LAPROTECCIÓN CONTRA LA RADIACIÓN SOLAR Y FENÓMENOS PLUVIALES EN ESTADIOS

DE FUTBOL, EL CUAL PERMITA EL DESARROLLO DEL ESPECTÁCULO Y ASÍ COMO ELBIENESTAR DEL GRUPO HUMANO PRESENTE EN EL RECINTO.

Objetivos específicos

Diseñar la estructura de acero como cobertura fija en forma esférica en los lados Norte

y Sur del estadio, compuesta por vigas reticuladas principales y secundarias.

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Diseñar una estructura de acero móvil como cobertura de apertura y cierra que estaráapoyado en la estructura fija, compuesta por vigas reticuladas principales ysecundarias.

Cubrir los entramados con materiales parcialmente translucidos para garantizar unatenue pero suficiente laminación durante las horas de iluminación natural.

Garantizar Protección de la radiación ultravioleta causado por la exposiciónprolongada al sol, para los espectadores y como para los actores del espectáculo.

Garantizar la protección contra precipitaciones pluviales mediante un mecanismo decierre de la estructura.

Diseñar la estructura para soportar la cobertura de acero retráctil, el cual consiste enuna viga collar de concreto armado alrededor de la parte superior de las tribunas,columnas de concreto armado en el exterior de las tribunas y el sistema de fundaciónde columnas. 

Justificación de la investigación

Según el Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología del Perú en Febrero del 2013 seregistró 108mm de precipitación máxima por la estación La Pampilla, el cual esrelativamente elevado.

Según el Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología del Perú en el año 2012 se haregistrado un índice de radiación ultravioleta con un valor de 12, el cual estáconsiderado como muy alto, por lo que SEMAMHI recomendó aplicar factor deprotección solar, uso de sombrero y gafas con filtro UV-A y B, además tenemos quemencionar que personas con piel blanca solo pueden estar expuestas al sol 25min, ypersonas con piel oscura 40min.

Así que el proyecto se justifica por de salud, bienestar y satisfacción de las personas.

ALCANCES DE LA INVESTIGACIÓN

Alcances

-No se realizara un levantamiento topográfico ya que se cuentan con planos detalladosdel estadio de futbol en cuestión.

-No se realizará un estudio de mecánica de suelos, ya que estos documentos seránobtenidos de la base de datos del área de infraestructura de la Universidad NacionalSan Agustín.

-La investigación implica el diseño de estructuras tales como: cobertura fija en acerocobertura retráctil en acero, viga collar en concreto armado, columnas en concretoarmado y su cimentación.

-El diseño mecánico móvil consistirá en un sistema “piñón-cremallera”, en el cual sepropondrá la potencia para su movilidad pero la parte eléctrica y sus demáscomponentes necesarios para su accionamiento no se diseñaran por no ser de laespecialidad, asumiendo su correcto funcionamiento.

-La estructura propuesta no interactuará con la estructura existente tales como tribunasy cimentación existente.

-Se proyectará un sistema de evacuación de aguas pluviales, pero un diseño integralno se realizara en esta investigación.

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CAPITULO II  –  HIPÓTESIS Y VARIABLES

3.1 HIPÓTESIS Y PRESUPUESTOS CONCEPTUALES

3.1.1  Hipótesis general

 SI SE REALIZA EL DISEÑO DE UNA ESTRUCTURA RETRÁCTIL QUE BRINDE SOPORTE

Y PROTECCIÓN CONTRA FENÓMENOS METEOROLÓGICOS SE PODRÁ LOGRAR

EL DESARROLLO EXITOSO DEL ESPECTÁCULO ASÍ COMO BIENESTAR Y

 SATISFACCIÓN A LAS NECESIDADES DEL GRUPO POBLACIONAL PRESENTE EN EL

RECINTO.

3.1.2  Hipótesis específica

El considerar una cobertura garantizará el bienestar dermatológico para elgrupo humano presente.

Si se incorpora una cobertura retráctil el estadio será capaz de controlar elmicroclima dentro del mismo.

Si en la concepción estructural se adopta como material a usar el acero, sepodrán hacer estructuras menos densas, menos pesadas y de más grandesluces, ideal para estructuras móviles.

3.2  IDENTIFICACIÓN Y CLASIFICACIÓN DE VARIABLES RELEVANTES PARA EL PROYECTO

VARIABLES DEFINICI N DIMENSIONES INDICADORES

1.  VARIABLE

INDEPENDIENTE:

Cobertura Retráctil

Techo Capaz de

abrirse y cerrarse ESTRUCTURAL

 Características Envergadura Retráctil

2.  VARIABLE

DEPENDIENTE:

Radiación Solar

Nivel de

radiación ultra-

violeta METEOROLÓGICO

 Intensidad deradiación solar

3.  VARIABLE

DEPENDIENTE:

Fenómenos

Meteorológicos

Fenómenos

pluviales, nieve,

viento METEOROLÓGICO

 Intensidad de lluvia Intensidad de viento Intensidad de nieve

CAPITULO IV  –  METODOLOGÍA DE INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA

APLICADA A LA INGENIERIA

6.1 DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN

La metodología de diseño será Analítica-Deductiva, ya que se tomaran datos encampo, tanto del área de estudio como el entorno espacial, luego se procederá alanálisis y deducción de medios favorables para el diseño.

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1ra etapa: Trabajos preliminares en gabinete-  Identificación y desarrollo del problema, y proposición de alternativas de

solución.-  Consulta con fuentes involucradas, normas técnicas y reglamentos vigentes.-  Recopilación y análisis de información bibliográfica relacionada a la

elaboración del proyecto.

2ra etapa: Trabajos en campo-  Visita técnica a la zona del proyecto.-  Análisis y comparación de Planos con Estructura construida.-  Sondeo en campo de áreas libre para proyectar cimentación adicional.-  Exploración geotécnica en campo mediante documentación existente.

3ra etapa: Trabajos en gabinete-  Procesamiento y Análisis de la Información de Campo con respecto a:-  Marco Teórico.-  Procesamiento y Análisis de información de tecnología de sistemas de

rodamiento de techos.-  Elección del sistema propulsor para la cobertura retráctil.-  Diseño estructural en acero para la cobertura retráctil.-  Diseño estructural en concreto para elementos de soporte y cimentación.-  Elaboración de los Planos detallados de la estructura-  Elaboración de las Conclusiones y Recomendaciones.

6.2 CONTENIDO TEMÁTICO

CAPÍTULO I

1.  GENERALIDADES1.1.  Antecedentes Generales

1.1.1. Introducción1.1.2. Definiciones Básicas1.1.3. Antecedentes meteorológicos en la región1.1.4. Historia de la construcción de coberturas móviles

1.2.  Marco Normativo1.2.1. Normas Nacionales para la Construcción en Concreto armado1.2.2. Normas Nacionales para la Construcción en Acero1.2.3. Normas Internacionales para la Construcción en Acero y Concreto1.2.4. Condiciones ambientales Adecuadas para la Salud

CAPÍTULO II2.  SALUD Y BIENESTAR DENTRO DE ESTADIOS Y COLISEOS2.1.  Radiación solar

2.1.1. Definiciones Básicas2.1.2. Radiación solar según la organización internacional de la salud2.1.3. Exposición solar en coliseos y estadios de futbol2.1.4. Medios para combatir la radiación ultravioleta

2.2.  Fenómenos meteorológicos2.2.1. Definiciones Básicas2.2.2. Fenómenos meteorológicos en la región

2.2.3. Medios para combatir los fenómenos meteorológicos en estadios

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CAPÍTULO III3.  COBERTURAS RETRACTILES EN PROYECTOS DE GRAN EMBERGADURA3.1.  Coberturas metálicas retractiles en la actualidad

3.1.1. Definiciones Básicas3.1.2. Coberturas metálicas retractiles en el mundo

3.1.3. Coberturas metálicas retractiles en la región3.1.4. Análisis comparativo

CAPÍTULO IV4.  DISEÑO GEOMÉTRICO DE LA ESTRUCTURA4.1.  Definición geométrica fija

4.1.1. Definiciones Básicas4.1.2. Definición de la forma geométrica

4.2.  Definición de la geometría móvil4.2.1. Definiciones Básicas4.2.2. Definición del movimiento

CAPÍTULO V5.  ANÁLISIS ESTRUCTURAL ESTÁTICO Y DINÁMICO5.1.  Predimensionamiento

5.1.1. Definiciones Básicas5.1.2. Predimensionamiento de elementos estructurales5.1.3. Calculo del peso de la estructura

5.2.  Análisis estático5.2.1. Definiciones Básicas5.2.2. Análisis estructural por cargas propias5.2.3. Análisis estructural por cargas vivas5.2.4. Análisis estructural por cargas lluvia, nieve y viento

5.2.5. Análisis estructural por cargas horizontales normativas5.2.6. Calculo de deflexiones y desplazamientos5.2.7. Determinación de esfuerzos últimos

5.3.  Análisis dinámico5.3.1. Definiciones Básicas5.3.2. Análisis modal de frecuencias y modos propios de vibración5.3.3. Análisis de la solicitación exterior.5.3.4. Análisis de las fuerzas dinámicas inducidas por el movimiento propio de

la cobertura.5.3.5. Determinación de máximos desplazamientos

CAPÍTULO VI6.  DISEÑO DE LA COBERTURA RETRACTIL6.1.  Diseño estructural

6.1.1.  Estudio de los elementos estructurales6.1.2.  Diseño en acero de la parte fija.6.1.3.  Diseño en acero de la parte móvil6.1.4.  Diseño de entramados de acero6.1.5.  Diseño de la soldadura.6.1.6.  Diseño de apoyos fijos y móviles6.1.7.  Diseño mecánico de la estructura rodante

CAPÍTULO VII7.  PRESENTACION FINAL DEL PROYECTO

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7.1.  Detalles de estructuras7.1.1. Plano de detalles de encuentro de vigas de acero7.1.2. Plano de detalles de apoyos7.1.3. Plano de detalles de partes móviles

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

ANEXOS

BIBLIOGRAFÍA

  Jack C. Mc Cormac “DISEÑO EN ESTRUCURAS DE ACERO Método LRFD”, 5taedición, Alfaomega, (México D.F, enero 2002)

  Charles G Salmon, Jhon E. Johson “STEEL ESTRUCTURES Desing and BehaviorEmphasizing Load and Resistance Factor Desing” 4ta Edicion, Harper-CollinsCollege Publisher.

  Anil K. Chopra “DYNAMICS OF STRUCTURES, Theory and applications toEarthquake Engineering”, 3ra Edicion, Upper Saddle River, New Jersey 2007

  American Institute of Steel Construction, Inc., “Manual of Steel ConstructionLoad and Resistance Factor Design 3rd Edition”, Estados Unidos 2003 

  American Institute of Steel Construction, Inc., “DESIGN EXAMPLES v14.1”,Estados Unidos 2011

  Perry Green, PH.D. Thomas Sputo, PH.dD, P.E. Adam Higgins, “Design Of All-

Bolted Extended Double Angle, Single Angle, And Tee Shear Connections”,Department Of Civil & Coastal Engineering University Of Florida Gainesville,Florida.

  American Society of Civil Engineers ,”Minimum Design Loads for Buildingsand Other Structures (7-05)”, Standards ASCE/SEI 7-05, United States.

  Ing. Carlos Landa Bartoón, “Diseño de Elementos de Concreto Armado ACI-318-11”, Ediciones Lanca.

  American Concrete Institute “Requisitos de Reglamento para ConcretoEstructural (ACI 318S-05) y Comentario (ACI 318SR-05)”, Farmington Hills,Michigan, USA, 2005

  Aceros Arequipa, “Manual de Aceros Arequipa” Arequipa, 2012

  Angelo Spampinato , “Estadios Del Mundo: Deporte Y Arquitectura”, H.Kliczkowski. 2010

  Pareja Aparicio, Miguel, “RADIACION SOLAR Y SU APROVECHAMIENTOENERGÉTICO 1ra Edición”, Marcombo, S.A.

  Organización de la naciones unidad para la agricultura y alimentación,“MANUAL DE CAPTACIÓN Y APROVECHAMIENTO DEL AGUA DE LLUVIA”