revision a memoria de calculo cubierta piscina cerrillos

Oscar Bustamante CIngeniero Civil

Cubierta Piscina 05 Parque Municipal San Luis Orione Comuna de Cerrillos

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Revisión Memoria de Cálculo A

MEMORIA DE CÁLCULO

PROYECTO : PISCINA 05 CERRILLOS.

Revisión E-04027-DC-MC-A Junio 2007 Página 1 de 14



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1.- INDICE

1.- INDICE 2

2.- INTRODUCCION 3

3.- BASES DE DISEÑO 3

3.1.- Normas consideradas 3

3.2.- Materiales a emplear 3

3.3.- Mecánica de suelos 4

3.4.- Acciones externas sobre las estructuras 43.4.1.- Cargas permanentes 43.4.2.- Cargas eventuales 4

3.5.- Combinaciones de carga 5

4.- CÁLCULO ESTRUCTURA CUBIERTA 7

5.- CARGAS SISMICAS 10

6.- VERIFICACIÓN FUNDACIONES 11

6.1.- Metodología de Cálculo 11

6.2.- Tensiones de Trabajo 136.2.1.- Capacidad de Soporte Bajo Carga Normal a la Fundación 136.2.2.- Verificación de la capacidad de soporte del terreno en A 136.2.3.- Verificación de la capacidad de soporte del terreno en C 146.2.4.- Presiones en los Bordes de la Fundación 14




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2.- INTRODUCCION

La presente memoria tiene como propósito efectuar una revisión del cálculo estructural correspondiente al diseño de la cubierta de la piscina 05 del Complejo Deportivo Cerrillos.

La estructura de la cubierta, esta constituida por marcos metálicos. Estos constan de dos elementos principales, la cubierta propiamente dicha y un pilar de apoyo de esta, empotrado a una fundación de hormigón. La parte del marco que sostiene la cubierta esta formada por perfiles metálicos tubulares, que conforman una estructura reticular de sección transversal triangular. El otro extremo de la sección de la estructura de la cubierta se apoya directamente en una fundación de hormigón.

La nave que tiene una longitud de treinta metros, consta de seis marcos espaciados a una distancia de seis metros.

3.- BASES DE DISEÑO

3.1.- Normas consideradas

NCh1537of.86 Diseño estructural de edificios - cargas permanentes y sobrecargas de uso

NCh431of.77 Construcción – sobrecargas de nieveNCh432of.71 Cálculo de la acción del viento sobre las construccionesNCh433of.96 Diseño sísmico de edificiosNCh2369c97 Diseño sísmico de estructuras e instalaciones industrialesACI-318 American Concrete InstituteAISC American institute of Steel ConstructionAWS American Welding Society

3.2.- Materiales a emplear

La presente memoria considera que las estructuras se construirán con los materiales especificados a continuación.

Hormigón Armado Hormigón grado H-25-90R28 250 kg/cm2

Acero de refuerzo grado A63-42HEstructura de acero Acero grado A37-24ESPlacas de unión Acero grado A42-27ESPlaca base Acero A52-34ES

Pernos de anclaje Acero A-325

Pernos de unión Acero A-325




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3.3.- Mecánica de suelos

Del informe de mecánica de suelos preparado por Testing Ingeniería de consulta, se desprende que existen distintos sellos de fundación. Para el caso de la piscina 05. Las fatigas admisibles son las que se indican en el cuadro siguiente. El sello para las fundaciones de los marcos encontrarse a 2,0 m de profundidad.

Material Tipo de esfuerzo Valor admisible

Sello de fundación Tensión de contacto estática

50 ton/m2

Tensión de contacto sísmica

65 ton/m2

3.4.- Acciones externas sobre las estructuras

3.4.1.- Cargas permanentes

Cargas de peso propio

El peso propio de la estructura será calculado de acuerdo con los siguientes pesos específicos

Hormigón armado 2.500 kg/m2

Acero 7.850 kg/cm2

3.4.2.- Cargas eventuales

Sobrecargas de uso u operación

Sobrecarga de techo q = 30 kgf/m2

Carga puntual en lugar más desfavorable: p = 100 kgf

Sobrecargas de nieve

Según la norma NCh431of.77 para la ciudad de Santiago se tiene

Latitud 33°27’Longitud 70°40’Altitud 558 m

Sobrecarga mínima de nieve: n0=25 kgf/m2




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Acción del Viento

De acuerdo con la norma NCh432of.71 la presión básica (qb) se puede determinar en función de la velocidad del viento según la siguiente relación

Donde

Altura Máxima de las estructuras : 7.0 metros Presión básica según norma : 95.0 kg/m2 (a campo abierto)

Sismo

Método de análisis estáticoEsfuerzo de corte basal

El peso sísmico sobre el nivel basal P, se calculará a partir de las cargas que actúen al momento del evento sísmico

El coeficiente sísmico se calcula de acuerdo a la NCh433of.96

Con los siguientes valores:Factor según el tipo de estructura I = 1.2Aceleración del suelo A0 = 0,30gFactor de modificación de la respuesta R = 7Tipo de suelo II

El coeficiente sísmico adoptado es:

3.5.- Combinaciones de carga

Los estados de carga indicados en el punto se combinan unos con otros mediante la suma ponderada de ellos por factores indicados en la norma NCh433. En este caso se usaran las combinaciones correspondientes al método de las tensiones admisibles.

A= D+L; A= D+L+WA= D+L+/-E; A= D+/-E

En las tres últimas combinaciones las tensiones admisibles pueden amentarse en un 33%.




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Planta Estructuras

Φ 3”

Φ 6”

Estructura Tubular Cubierta Techumbre




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4.- CÁLCULO ESTRUCTURA CUBIERTA

Dimensiones Estructura Cubierta

Ln (longitud de la nave) 30 mNº Marcos 6Lmc (longitud marco cubierta) 24,31 mLms (longitud marco soporte) 6,52 mLhmc(Proyeccion horizontal Lmc) 23,48 mLhms (Proyeccion horizontal Lms) 1,69 mLmh (Proyeccion horizontal del marco ) 25,17 mProyeccion basal Ls 6,30 mViga arriostramiento marco 30,0 msenα 0,966cosα 0,259senβ 0,259cosβ 0,966σy 2700 kgf/cm2σadm 1620 kg/cm2τadm 1080 kg/cm2

Caracteristicas Perfiles Componentes de los Marcos

Tuberias de 10"De 27,3 cmDi 25,74 cmt 0,780 cmA 64,99 cm2Peso 51,01 kgf/mTuberias de 6" desde C hasta 1/4 de LmcDe 16,83 cmDi 15,408 cmt 0,711 cmA 36 cm2Peso 28,26 kgf/mTuberias de 6" desde 1/4 de Lmc hasta LmsDe 16,83 cmDi 15,718 cmt 0,556 cmA 28,43 cm2Peso 22,31 kgf/mTuberias de 3"De 8,89 cmDi 8,25 cmt 0,32 cmA 8,56 cm2Peso 6,72 kgf/m


B Te

HA HCA C

VA VC

MA MC



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Calculo de I y W de la seccion del marco cubierta

h 60 cmb 50 cmIx 86400 cm4e 40 cmWz 2160 cm3Madm = σadm*Wz 34,99 Ton-m

Calculo de I y W de la seccion del marco soporte

Iz 5718 cm4e 14 cmWz 419 cm3Madm = σadm*Wz 11,31 Ton-m

Peso Propio Estructuras

PP estructura marco cubierta 102 kgf/mPP marcos 16,82 tonPP viga arriostramiento marcos 5,5 tonC techo 25 kgf/m2Total carga techo 18 tonTotal PP estructuras 41 ton

Sobrecargas

SC techo 30 kgf/m2SC nieve 25 kgf/m2SC viento 92 kgf/m2 95 kgf/m2




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Combinacion de Cargas D+LDist entre Marcos 6,00 mq (en un marco PPest + Ctecho) 0,43 ton/mq normal 0,42 ton/mMC -30,8 tonf-mMB 0,0 tonf-mMA 1,16 tonf-mVA 4,80 tonfVB 3,67 tonfVC 6,34 tonfHA 14,33 tonfHC 14,33 tonf

Esfuerzos por Sismo Te ( en cada marco) 1,49 tonfMC 9,4 tonf-mMB 0,0 tonf-mMA 9,39 tonf-mVA 0,00 tonfVC 0,00 tonfHA 1,49 tonfHC 1,49 tonf

Esfuerzos por VientoTw ( en cada marco) 0,11 tonfMC 2,8 tonf-mMB 0,0 tonf-mMA 0,00 tonf-mVA 0,00 tonfVC 0,00 tonfHA 0,11 tonfHC 0,11 tonf

Combinacion de Cargas D+L+EMC -40,19 tonf-mMB 0,00 tonf-mMA 8,24 tonf-mVA 4,80 tonfVC 6,34 tonfHA 15,82 tonfHC 15,82 tonf

Combinacion de Cargas D+L+WMC -33,55 tonf-mMB 0,00 tonf-mMA 1,16 tonf-mVA 4,80 tonfVC 6,34 tonfHA 14,44 tonfHC 14,44 tonf




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5.- CARGAS SISMICAS

Esfuerzo de Corte Basal según NCh 433 para Zona Sísmica 2 y Tipo de Suelo I I .

Q0 = C I P

I = 1,20 Edificio Categoría A S = 1,00 Suelo Tipo I IR = 7,00 Estructura Metalica Ao = 0,30 g Zona Sísmica 2

Cmax = 0.35 S Ao / g = 0,11 0,18q 1,00 1,00f 0,75 0,75C= f*Cmax = 0,08 0,14

Peso Sísmico de la estructura:

P = Peso Propio + 0.25 SobrecargaPeso Propio = 41,44 tonfSobrecarga = 21,88 tonf 63,32 12,66Peso Sísmico = P 46,91 tonfCorte Basal Qo = CIP 7,60 tonf

Carga sismica sobre marcos interiores 1,52 tonf

Por consiguiente la carga sísmica aplicada en cada marco es:

Te = 1,52 tonf

El valor antes indicado se traslada a la planilla de cálculo




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6.- VERIFICACIÓN FUNDACIONES

6.1.- Metodología de Cálculo

Las fuerzas que actúan sobre el terreno fundación son: el peso propio de la estructura, la carga de tierra sobre la fundación y el peso de la fundación.

Para la verificación de las fundaciones se han tenido en cuenta la capacidad de soporte del suelo determinado en el informe de Testing, cuyos resultados para la zona en estudio se indican en el apartado 3.3.

Wz = Peso de la fundación Ton/mWm = Peso de la estructura Ton/mWt = Carga de tierra sobre la fundación Ton/mW = Wz + Wm+ Wt Ton/m

Los esfuerzos que actúan sobre las fundaciones fueron determinados a partir de las cargas permanentes y eventuales, que actúan sobre la estructura de cubierta así como la ocasionada por su peso propio, y la combinación de estas, según se indica en las planillas de cálculo de la estructura de cubierta.

Para la verificación y determinación de perfiles empleados en la estructura de cubierta, se consideraron los esfuerzos ocasionados por el peso propio de las estructuras, así como las cargas permanentes y eventuales, y su combinación según se indica en el párrafo anterior.

Planta de Fundaciones

F2

F3


B Te

HA HCA C

VA VC

MA MC



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Fundación F2 (Apoyo A) Fundación F3 (Apoyo C)

50 cm

Φ 6” Φ 6”

60 cm

Φ 6”

Disposición de la Estructura Reticulada en Fundación F3

Diagrama de Fuerzas y Momentos




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6.2.- Tensiones de Trabajo

6.2.1.- Capacidad de Soporte Bajo Carga Normal a la Fundación

Fundaciones Marco Cubierta Carga AxialPeso fundación 19,92 tonfVc 6,34 tonfCarga Axial total sobre la fundación = N =26,26 tonfArea de Contacto = A = 4,68 m2Tensión de Trabajo = N/A 5,61 (tonf/m2) < 50 tonf / m2 O.K.

Fundaciones Pilar Soporte Carga AxialPeso fundación 13,44 tonfVA 4,80 tonfCarga Axial total sobre la fundación = N =18,24 tonfArea de Contacto = A = 4,68 m2Tensión de Trabajo = N/A 3,90 (tonf/m2) < 50 tonf / m2 O.K.

6.2.2.- Verificación de la capacidad de soporte del terreno en A

Hf 1 m Altura fundaciónHt 0,1 m Altura terrenoHr 0,1 m Altura radierCd 2,9 ton/m2 Presión de la fundaciónZdisp 47,1 ton/m2 σadm-CdN 4,80 ton VAMA 1,2 ton-m

e 0,24 m

h 2,6 m Largo de la fundaciónb 1,8 m Ancho de la fundaciónA 4,68 m2 Area de Contactoh/6 0,433Z 1,596 O.K.




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6.2.3.- Verificación de la capacidad de soporte del terreno en C

Hf 1 m Altura fundaciónHt 0,1 m Altura terrenoHr 0,1 m Altura radierCd 4,3 ton/m2 Presión de la fundaciónZdisp 45,7 ton/m2 σadm-CdN 6,59 ton VAM 30,8 ton-m

e 4,7 m

h 2,6 m Largo de la fundaciónb 1,8 m Ancho de la fundaciónA 4,7 m2 Area de Contactoh/6 0,43Z 16,5 O.K.

6.2.4.- Presiones en los Bordes de la Fundación

σA = 3,91 tonf/m2

σC = 56,36 tonf/m2

Para el apoyo en C (Fundación del tipo F3), la fundación deberá aumentar su area de contacto, para lo cual el largo de la fundación deberá ser a lo menos de 3,1m. Con esta condición se logra disminuir la tensión sobre el extremo de la fundación, y para esta situación será de:

σC = 47,73 tonf/m2

De acuerdo al informe de mecánica de suelos elaborado por Testing el sello de fundación para el sector piscinas debe estar localizado a 2m de profundidad. En este caso las cotas de fundación se encuentran sobre esta profundidad, para alcanzarla se deberán efectuar excavaciones hasta el nivel indicado y la sobreexcavación se deberá rellenar con suelo-cemento confeccionado con suelo inerte y 10% de cemento. El sello de fundación deberá ser recibido por un Ingeniero especialista en mecánica de suelos.


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