Diseño edificio industrial con puente grua

Diseño Edificio Industrial con Puente Grúa

Contenidos 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

Intr Introd oduc ucci ción ón Estr Estruc uctu turració ación n Est Estados ados de Car Cargga Modela Modelació ción n Comput Computaci aciona onall Diseño Diseño de de la Estr Estruct uctur uraa Princi Principal pal Diseño Diseño de de la la Estru Estructur cturaa Secu Secundari ndariaa Diseñ Diseño o de de Fun Funda daci cion ones es Plac Placaa Bas Basee y Ancl Anclaj ajes es Cone Conexxione ioness

1. Introducción INTRODUCCIÓN ESTRUCTURACIÓN ESTADOS DE CARGA MODELACIÓN COMPUTACIONAL DISEÑO DE ESTRUCTURA PRINCIPAL DISEÑO DE ESTRUCTURA SECUNDARIA DISEÑO DE FUNDACIONES PLACA BASE Y ANCLAJES CONEXIONES

Proyecto: Edificio industrial de un piso, con puente grúa para el movimiento de elementos dentro del edificio. Uso industrial (minería) Importancia: Categoría C1 (NCh2369), obra crítica debido a que si la estructura falla, puede afectar en forma importante al medio ambiente a través de la contaminación de aguas y suelo del entorno. Ubicación: Paine, Ubicación: Paine, Chile. Zona Sísmica 2. Materiales:

Galpón: Acero A42-27ES. Fundaciones: Hormigón H30. Cubierta: Paneles metálicos metálicos de tipo PV-6.

INTRODUCCIÓN

Normas a Utilizar:

ESTRUCTURACIÓN ESTADOS DE CARGA MODELACIÓN COMPUTACIONAL DISEÑO DE ESTRUCTURA PRINCIPAL DISEÑO DE ESTRUCTURA SECUNDARIA DISEÑO DE FUNDACIONES PLACA BASE Y ANCLAJES CONEXIONES

• NCh 170 Of. 1985 • NCh 431 Of.1977 • NCh 432 Of. 1971 • NCh 433 Of. 2009 • NCh 1537 Of. 1986 • NCh 2369 Of. 2003 • AISC 360-05 y 10 • ACI 318-08

Hormigón - Requisitos generales. Construcción - Sobrecargas de nieve Cálculo de la acción del viento sobre las construcciones. Diseño sísmico de edificios. Diseño estructural de edificios - Cargas permanentes y sobrecargas de uso. Diseño sísmico de estructuras e instalaciones industriales. Specification for Structural Steel Buildings Diseño hormigón armado

2. Estructuración INTRODUCCIÓN ESTRUCTURACIÓN ESTADOS DE CARGA MODELACIÓN COMPUTACIONAL DISEÑO DE ESTRUCTURA PRINCIPAL DISEÑO DE ESTRUCTURA SECUNDARIA DISEÑO DE FUNDACIONES PLACA BASE Y ANCLAJES CONEXIONES

-10 marcos rígidos unidos por puntales -Arriostramiento lateral en forma de “A” -Arriostramiento de techo en forma de “X”

-Se busca simetría

Dimensionamiento INTRODUCCIÓN ESTRUCTURACIÓN ESTADOS DE CARGA MODELACIÓN COMPUTACIONAL DISEÑO DE ESTRUCTURA PRINCIPAL DISEÑO DE ESTRUCTURA SECUNDARIA DISEÑO DE FUNDACIONES PLACA BASE Y ANCLAJES CONEXIONES

INTRODUCCIÓN ESTRUCTURACIÓN ESTADOS DE CARGA MODELACIÓN COMPUTACIONAL DISEÑO DE ESTRUCTURA PRINCIPAL DISEÑO DE ESTRUCTURA SECUNDARIA DISEÑO DE FUNDACIONES PLACA BASE Y ANCLAJES CONEXIONES

INTRODUCCIÓN

Estructura Primaria

ESTRUCTURACIÓN ESTADOS DE CARGA MODELACIÓN COMPUTACIONAL

-Columnas

DISEÑO DE ESTRUCTURA PRINCIPAL

-Vigas

DISEÑO DE ESTRUCTURA SECUNDARIA

-Puntales

DISEÑO DE FUNDACIONES

-Arriostramiento en A

PLACA BASE Y ANCLAJES CONEXIONES

-Arriostramiento en X

Estructura Secundaria INTRODUCCIÓN ESTRUCTURACIÓN ESTADOS DE CARGA MODELACIÓN COMPUTACIONAL DISEÑO DE ESTRUCTURA PRINCIPAL DISEÑO DE ESTRUCTURA SECUNDARIA DISEÑO DE FUNDACIONES PLACA BASE Y ANCLAJES CONEXIONES

-Costaneras -Colgadores -Columnas de viento -Arriostramiento en X en marcos frontales -Forro exterior -Viga Portagrúa y vigas portarriel

3. Estados de Carga INTRODUCCIÓN ESTRUCTURACIÓN

Peso Propio clasif.

ESTADOS DE CARGA MODELACIÓN COMPUTACIONAL DISEÑO DE ESTRUCTURA PRINCIPAL

EP

DISEÑO DE ESTRUCTURA SECUNDARIA DISEÑO DE FUNDACIONES PLACA BASE Y ANCLAJES

ES

CONEXIONES

Cubierta

estructura principal y secundaria

CUBICACIÓN PESO PROPIO Elemento

tipo perfil

N

Columnas Marco Vigas Marco Columnas Viento Vigas Porta-Riel Puntales Long Puntales Front Puntales Techo Diagonales A big Diagonales A small Arriostramientos Front Arriostramientos Techo Costaneras Long Costaneras Techo Costaneras Front Colgadores Long Colgadores Techo Colgadores Front

IN IN IN IN C C C XL XL XL XL CN CN CN 2phi16 2phi16 2phi16 Area m2 W/A

20 20 6 2 4 8 5 12 12 24 64 14 21 16 18 36 24 4014.64 4 Total PP Total PP

Instapanel PV-6

- Pesos nominales - 5% adicional - Peso Total = 340,6 ton

PP + 5%

[m,kg] L

10.9 15.7 12 60 60 31 60 11.4 4.2 8.6 10.2 60 60 31 10.9 15.7 12 m2 kg/m2

W/L

W

655 232 108 250 35 20 35 27.3 27.3 19 19 2.41 2.41 2.41 3.16 3.16 3.16

142790 72848 7776 30000 8400 4960 10500 3734.64 1375.92 3921.6 12403.2 2024.4 3036.6 1195.36 620 1786 910

W

16058.56

324340.4 324.3

Kg Ton

340.6

Ton

INTRODUCCIÓN ESTRUCTURACIÓN ESTADOS DE CARGA MODELACIÓN COMPUTACIONAL DISEÑO DE ESTRUCTURA PRINCIPAL DISEÑO DE ESTRUCTURA SECUNDARIA

Sobrecargas de Techo - Norma NCh1537 Cargas Permanentes y Sobrecargas de Uso

- Pendiente techo = 15% (13,5º)

- Área Tributaria = 201 m2

DISEÑO DE FUNDACIONES PLACA BASE Y ANCLAJES CONEXIONES

- Controla SC mínima

INTRODUCCIÓN

Sobrecargas de Techo


Sobrecarga Lineal en Vigas


Sobrecargas de Viento - Norma NCh432: Cálculo de la acción de viento sobre las construcciones

- Campo Abierto

- H = 13,2 m

- SC máxima = 108,2 kgf/m2

INTRODUCCIÓN

Sobrecargas de Viento


Distribución de Presiones Laterales C = 1,2 sin α

INTRODUCCIÓN ESTRUCTURACIÓN ESTADOS DE CARGA MODELACIÓN COMPUTACIONAL

Sobrecargas de Nieve - Norma NCh431 Construcción – Sobrecargas de Nieves.

DISEÑO DE ESTRUCTURA PRINCIPAL

- Paine latitud 33,82º sur altitud 409 msnm


- SC básica mínima de 25 kgf/m2.


- Inclinación 13,5º < 30º


Cargas Sísmicas - Norma NCh2369 Diseño Sísmico de Estructuras e Instalaciones Industriales

-C1: O. Críticas - Zona 2: - Suelo III:

I = 1,2 Ao = 0,3 g T’ = 0,62

n = 1,8

-R=5

“Edificios industriales de un piso,

con o sin puente grúa y con arriostramiento continuo de techo”

- ζ = 0,02

“Marcos de acero soldados con y sin arriostramiento”

- Cmax = 0,23

para R y ζ dados

INTRODUCCIÓN

Cargas Sísmicas

ESTRUCTURACIÓN ESTADOS DE CARGA

Cálculo del Espectro de Diseño

MODELACIÓN COMPUTACIONAL DISEÑO DE ESTRUCTURA PRINCIPAL DISEÑO DE ESTRUCTURA SECUNDARIA DISEÑO DE FUNDACIONES PLACA BASE Y ANCLAJES

Espectro de Diseño 300 250 200 ] 2 s / m150 c [ a S

100

CONEXIONES 50 0 0

1

2

3 T [seg]

4

5

6

INTRODUCCIÓN ESTRUCTURACIÓN

Sobrecargas de Uso - Estado de Carga Debidos a la Grúa


- Datos Viga Porta-Grúa Carga máxima grúa: Luz porta grúa: Distancia entre ruedas:

DISEÑO DE ESTRUCTURA SECUNDARIA DISEÑO DE FUNDACIONES PLACA BASE Y ANCLAJES CONEXIONES

- Impacto Vertical - Impacto Transversal - Impacto Longitudinal

W = 12,5 tonf L = 30 m c = 4,56 m

INTRODUCCIÓN

Sobrecargas de Uso


Sentido Transversal

- Caso Crítico 1

DISEÑO DE ESTRUCTURA PRINCIPAL DISEÑO DE ESTRUCTURA SECUNDARIA DISEÑO DE FUNDACIONES PLACA BASE Y ANCLAJES

- Caso Crítico 2

CONEXIONES

R1 = 11,8 tonf R2 = 3,9 tonf

INTRODUCCIÓN

Sobrecargas de Uso


Sentido Longitudinal

- Caso Crítico 1

DISEÑO DE ESTRUCTURA PRINCIPAL DISEÑO DE ESTRUCTURA SECUNDARIA

R = 1,33

DISEÑO DE FUNDACIONES PLACA BASE Y ANCLAJES

- Caso Crítico 2

CONEXIONES

R = 1,32

INTRODUCCIÓN ESTRUCTURACIÓN ESTADOS DE CARGA

Sobrecargas de Uso - Impacto Vertical : ponderación x1,325 peso

MODELACIÓN COMPUTACIONAL DISEÑO DE ESTRUCTURA PRINCIPAL DISEÑO DE ESTRUCTURA SECUNDARIA DISEÑO DE FUNDACIONES

R1 = 19,6 tonf R2 = 6,5 tonf - Impacto Transversal: menor entre (i) 0,1(carga + trolley) (ii) 0,05(carga + grúa) (iii) 0,2(carga)


V1 = V2 = 1,66 tonf - Impacto Longitudinal 20% carga máx en cada rueda V1 = 2,37 tonf V2 = 2,14 tonf


Combinaciones de Carga - AISC360-05

ESTADOS DE CARGA

Specifications for Structural Steel Buildings

MODELACIÓN COMPUTACIONAL

1.4D 1.2D+1.6L+0.5(L ó S) 1.2D+1.6(Lr ó S)+(0.5L ó 0.8W) 1.2D+1.3W+0.5L+0.5(Lr ó S)

DISEÑO DE ESTRUCTURA PRINCIPAL DISEÑO DE ESTRUCTURA SECUNDARIA DISEÑO DE FUNDACIONES

- Norma NCh2369 Diseño Sísmico de Estructuras e Instalaciones Industriales

PLACA BASE Y ANCLAJES

1.2D+Lc+Lo+La+1.1EH+1.1EV 0.9D+La±1.1EH±EV 0.9D±1.3W

CONEXIONES

Lr La Lc L

Sobrecarga de techo. Sobrecarga accidental derivada de la ocurrencia del sismo. Sobrecarga normal de operación o uso. Sobrecarga especial debida a efectos dinámicos o térmicos que existen durante la operación.

4. Modelación Computacional INTRODUCCIÓN ESTRUCTURACIÓN

Se modeló la estructura primaria en SAP2000

ESTADOS DE CARGA MODELACIÓN COMPUTACIONAL DISEÑO DE ESTRUCTURA PRINCIPAL DISEÑO DE ESTRUCTURA SECUNDARIA DISEÑO DE FUNDACIONES PLACA BASE Y ANCLAJES CONEXIONES

Elementos Frame. Secciones de Manual ICHA.

Vista en Elevación INTRODUCCIÓN ESTRUCTURACIÓN ESTADOS DE CARGA MODELACIÓN COMPUTACIONAL DISEÑO DE ESTRUCTURA PRINCIPAL DISEÑO DE ESTRUCTURA SECUNDARIA DISEÑO DE FUNDACIONES PLACA BASE Y ANCLAJES CONEXIONES

Procedimiento: 1. Modelación con secciones calculadas en Pre-Diseño. 2. Análisis estructural, comprobando secciones. 3. Modificación de secciones, volver a 2 hasta que no falle ninguna.

Conectividad INTRODUCCIÓN ESTRUCTURACIÓN

Arriostramientos de Techo (X): Extremos rotulados, libres de momento y torsión.


Arriostramientos Laterales (A): Intersecciones rotuladas.

Conectividad INTRODUCCIÓN ESTRUCTURACIÓN ESTADOS DE CARGA MODELACIÓN COMPUTACIONAL

Puntales: Rotulados en sus extremos, divididos en cada uno de sus apoyos. Columnas de Pórtico: Empotradas en el eje fuerte de la columna y rotuladas en el eje débil.

DISEÑO DE ESTRUCTURA PRINCIPAL DISEÑO DE ESTRUCTURA SECUNDARIA DISEÑO DE FUNDACIONES PLACA BASE Y ANCLAJES CONEXIONES

Otras uniones: Uniones de momento.

Estados de Carga INTRODUCCIÓN ESTRUCTURACIÓN ESTADOS DE CARGA MODELACIÓN COMPUTACIONAL

Peso Propio (DEAD): SAP considera automáticamente el peso de la estructura primaria. El peso de la estructura secundaria se cubicó y distribuyó sobre vigas y columnas principales.


Sobrecarga de Techo (LIVE): Distribuida uniformemente sobre vigas principales, considerando áreas tributarias.

Estados de Carga INTRODUCCIÓN ESTRUCTURACIÓN ESTADOS DE CARGA MODELACIÓN COMPUTACIONAL DISEÑO DE ESTRUCTURA PRINCIPAL DISEÑO DE ESTRUCTURA SECUNDARIA DISEÑO DE FUNDACIONES PLACA BASE Y ANCLAJES CONEXIONES

Sobrecarga de Operación (LIVE): Efecto viga portagrúa aplicado en las columnas centrales longitudinalmente.

Sobrecargas Especiales o Dinámicas (LIVE): Efectos del frenaje y levantamiento de cargas de la grúa aplicados en columnas centrales longitudinalmente. Sobrecargas de Nieve (SNOW): Se distribuyeron sobre las vigas principales según áreas tributarias.

Estados de Carga INTRODUCCIÓN ESTRUCTURACIÓN

Sobrecarga de Viento (WIND): Se distribuyó sobre los pórticos por concepto de áreas tributarias.


Cargas Sísmicas (QUAKE): Se ingresó el espectro de diseño como una función de respuesta, se creó un load case con la información modal de la estructura y a partir de ésta se generaron las cargas longitudinales y transversales.

Esfuerzos INTRODUCCIÓN ESTRUCTURACIÓN ESTADOS DE CARGA MODELACIÓN COMPUTACIONAL DISEÑO DE ESTRUCTURA PRINCIPAL DISEÑO DE ESTRUCTURA SECUNDARIA DISEÑO DE FUNDACIONES PLACA BASE Y ANCLAJES CONEXIONES

Esfuerzos Axiales – Combinación 1.2D+1.6L r + 0.8Wy


Esfuerzos Axiales – Combinación 1.2D+1.3W x+0.5Lr


Momentos 3-3 – Combinación 1.2D+1.3Wx+0.5Lr


Corte 2-2 – Combinación 1.2D+1.3Wx+0.5Lr

Esfuerzos Últimos por elemento Columnas INTRODUCCIÓN ESTRUCTURACIÓN ESTADOS DE CARGA MODELACIÓN COMPUTACIONAL DISEÑO DE ESTRUCTURA PRINCIPAL DISEÑO DE ESTRUCTURA SECUNDARIA DISEÑO DE FUNDACIONES PLACA BASE Y ANCLAJES CONEXIONES

P

V2

V3

Kgf -1709.41

Kgf 15173.24

-57472.7

-13550.1

T

M2

Kgf Kgf-cm 7267.01 43127.62 -6622.38

M3

Kgf-cm Kgf-cm 1448728 10765403

-43042.1

-749958 -9823684

Vigas P

V2

V3

T

M2

M3

Kgf -739

Kgf 8768.9

Kgf 80.67

Kgf-cm 2907.44

Kgf-cm 50189.24

Kgf-cm 1777737

-11914.5

-9463.59

-80.86

-2899.71

-50246

-4440421

Puntales P

V2

V3

T

M2

M3

Kgf

Kgf

Kgf

Kgf-cm

Kgf-cm

Kgf-cm

11492.53 -10991.9

289.49 -276.22

309.86 -309.41

212.51 -210.66

46013.14 21357.57 -45923.4 -25603.1

Arriostramientos Laterales P

V2

V3

T

M2

M3

Kgf

Kgf

Kgf

Kgf-cm

Kgf-cm

Kgf-cm

30905.34

76.53

0

0

0

16363.32

-31232.5

-76.53

0

0

0

0

Arriostramientos Techo P

Kgf 3840.78 4510 45

V2

V3

T

M2

Kgf 214.05 214 05

Kgf

Kgf-cm

Kgf-cm

0 0

0 0

M3

0 0

Kgf-cm 55166.7 3 2E 11

5. Diseño Estructura Principal INTRODUCCIÓN ESTRUCTURACIÓN

Columnas de pórtico : W40x655


Diseño: Flexo compresión, Corte

Solicitaciones máximas y mínimas según SAP

DISEÑO DE ESTRUCTURA SECUNDARIA DISEÑO DE FUNDACIONES PLACA BASE Y ANCLAJES

P ton -1,71 -57,47

V2 ton 15,17 -13,55

Columnas V3 T ton ton cm 72,67 43,13 -66,22 -43,04

M2 M3 ton cm ton cm 1448,73 10765,40 -749,96 -9823,68

Se diseña con valores de P, M3 y V2.

CONEXIONES

La sección es compacta (Capítulo B, AISC360-10) y largo de columna = 10,9 m

Diseño a Compresión =0,9

(Cap. E, AISC360-10)


Pn = 2162,77 ton  Pu = 57,47 ton

OK


Diseño a Flexión =0,9

(Cap. F, AISC360-10)


- Fluencia: Mn = Mp

DISEÑO DE FUNDACIONES

Mn = 1218,51 ton m  Mu = 107,65 ton m


OK

- Pandeo Lateral Torsional

CONEXIONES

Mn = 1044,66 ton m  Mu = 107,65 ton m

OK


Diseño a Flexo-Compresión Flexo-Compresión (Cap. H, AISC360-10)

ESTADOS DE CARGA MODELACIÓN COMPUTACIONAL

OK

DISEÑO DE ESTRUCTURA PRINCIPAL DISEÑO DE ESTRUCTURA SECUNDARIA DISEÑO DE FUNDACIONES

Diseño por Corte (Cap. G, AISC360-10) =0,75


Vn = 761,7 ton  Vu = 15,17 ton

Viga: IN70x232 INTRODUCCIÓN ESTRUCTURACIÓN ESTADOS DE CARGA MODELACIÓN COMPUTACIONAL DISEÑO DE ESTRUCTURA PRINCIPAL DISEÑO DE ESTRUCTURA SECUNDARIA DISEÑO DE FUNDACIONES

Diseño: Flexión, Corte Solicitaciones máximas y mínimas según SAP Vigas P ton -0,739 -11,92

V2 ton 8,77 -9,46

V3 V3 ton 80,67 -80,86

T ton cm 2,9 -2,9

M2 ton cm 50,19 -50,25

M3 ton cm 1777,74 -4440,42

Se diseña con valores de M3 y V2.


La sección es compacta (Capítulo B, AISC360-10)

INTRODUCCIÓN

Diseño a Flexión Flexión =0,9

(Cap. F AISC360-10)

ESTRUCTURACIÓN ESTADOS DE CARGA MODELACIÓN COMPUTACIONAL DISEÑO DE ESTRUCTURA PRINCIPAL

- Eje Fuerte: Fluencia: Mn = Mp Mn = 232,2 ton m  Mu = 44,4 ton m

OK


- Eje Débil:

Fluencia: Mn = Mp Mn = 55,6 ton m  Mu = 44,4 ton m

OK Controla

INTRODUCCIÓN

Diseño por Corte (Cap. G, AISC360-10) =0,75


Vn = 69,58 ton  Vu = 9,46 ton

OK

DISEÑO DE ESTRUCTURA PRINCIPAL DISEÑO DE ESTRUCTURA SECUNDARIA

Verificación de deformaciones


Con q = 6,4 ton/cm (peso propio viga mas peso elementos secundarios)

Arriostramientos Laterales (A): XL 30x27.3 INTRODUCCIÓN ESTRUCTURACIÓN

Diseño: Tracción, Compresión


Solicitaciones según SAP: Tracción: Tu = 30,9 ton Compresión: Pu = 31,23 ton


Sección de alas esbeltas. En este caso controla compresión frente a tracción



Pn = 31,33 ton  Pu = 31,23 ton

OK

Arriostramientos de Techo: XL 25x19 INTRODUCCIÓN ESTRUCTURACIÓN ESTADOS DE CARGA MODELACIÓN COMPUTACIONAL DISEÑO DE ESTRUCTURA PRINCIPAL

Diseño: Tracción, Compresión Se verifica esbeltez Solicitaciones según SAP: Tracción: Tu = 3,84 ton Compresión: Pu = -4,51 ton


Sección de alas esbeltas. En este caso controla compresión frente a tracción



Pn = 26,08 ton  Pu = 4,51 ton

OK

Puntales : O 15x15x13,7 INTRODUCCIÓN ESTRUCTURACIÓN

Se verifica esbeltez:


Diseño a Compresión: =0,9


Pn = 21,3 ton  Pu = 11 ton

OK

6. Diseño de Estructura Secundaria INTRODUCCIÓN ESTRUCTURACIÓN ESTADOS DE CARGA MODELACIÓN COMPUTACIONAL DISEÑO DE ESTRUCTURA PRINCIPAL DISEÑO DE ESTRUCTURA SECUNDARIA DISEÑO DE FUNDACIONES PLACA BASE Y ANCLAJES CONEXIONES

Columnas de Viento: HN30x107,9 - Cargas estimadas presión de viento q = 764,7 kgf/m Mu = 17,9 tonf-m Vu = 10,8 kgf - Diseño Flexión Sección Compacta Mn = Mp = Zx*Fy φMn = 43,7 tonf-m > 17,9 tonf

OK

- Diseño Corte Vn = 0,6FyAwCv φVn = 18,2 tonf > 10,8 tonf

OK


Arriostramientos Frontales: XL20x12.1 - Se diseñan por Esbeltez

- Generar falla por Fluencia


OK

INTRODUCCIÓN

Viga Porta-Riel: IN60x121


Propiedades Luz viga porta-riel : 670 cm Carga máxima a levantar por la grúa: 12,5 ton. Peso del trolley: 2,12 ton Peso total grúa: 19 ton Máxima carga por rueda: 11,83 ton

Cargas sobre la viga porta-grúa: Impacto vertical Impacto lateral Separación entre ruedas: 4,56 m.

INTRODUCCIÓN ESTRUCTURACIÓN ESTADOS DE CARGA

Viga Porta-Riel: IN60x121 Esfuerzos - Mpp = 1,44 tonf-m

MODELACIÓN COMPUTACIONAL DISEÑO DE ESTRUCTURA PRINCIPAL DISEÑO DE ESTRUCTURA SECUNDARIA

- Msc = 19,81 tonf-m


- Efecto Local Ruedas

INTRODUCCIÓN

Viga Porta-Riel: IN60x121

ESTRUCTURACIÓN ESTADOS DE CARGA MODELACIÓN COMPUTACIONAL DISEÑO DE ESTRUCTURA PRINCIPAL DISEÑO DE ESTRUCTURA SECUNDARIA

- Tensión eje X: Suma de tensiones dadas por las siguientes cargas: -Peso Propio -Carga Vertical -Impacto -Efecto Local Ruedas fx = M/Wx


fx = 0,35 tonf/cm2 - Tensión Y Frenaje Lateral fy = 0,1 tonf/cm2


Costaneras: C8x2,41 Consideraciones - Diseño con cargas estimadas - Situación más desfavorable Costaneras Frontales Costaneras Techo Costaneras Laterales

(PP, W, E) (PP, SC, S) (PP, W, E)

- Luz efectiva acortada por colgadores Flexión Eje Fuerte - Pandeo Lateral-Torsional - Costaneras Laterales

(AISC-F2) Mu = 19,72 tonf-cm Mn = 39,72 tonf-cm φMn > Mu

OK

INTRODUCCIÓN ESTRUCTURACIÓN ESTADOS DE CARGA MODELACIÓN COMPUTACIONAL DISEÑO DE ESTRUCTURA PRINCIPAL DISEÑO DE ESTRUCTURA SECUNDARIA DISEÑO DE FUNDACIONES

Costaneras: C8x2,41 Flexión Eje Débil - Fluencia de la Sección - Costaneras Laterales

Corte - Resistencia Nominal - Costaneras Laterales


(AISC-F6) Mu = 0,22 tonf-cm Mn = 7,26 tonf-cm φMn > Mu

OK

(AISC-G2) Vu = 0,34 tonf Vn = 2,59 tonf φVn > Vu

OK

Deformaciones E I L

2100 5 230

Costaneras - Eje Débil Deformaciones ton/cm2 max cm4 delta cm (L/200)

1.15 0.086

cm cm OK


Colgadores: 2 barras φ16 - Acortan luz efectiva costaneras - Se diseñan a tracción - F = peso costanera tributaria


OK

INTRODUCCIÓN

Cubierta Exterior: Instapanel PV-6 e=0,5mm

ESTRUCTURACIÓN ESTADOS DE CARGA MODELACIÓN COMPUTACIONAL DISEÑO DE ESTRUCTURA PRINCIPAL DISEÑO DE ESTRUCTURA SECUNDARIA DISEÑO DE FUNDACIONES PLACA BASE Y ANCLAJES

- Distancia entre Costaneras = 1,55 m - Resistencia Nominal = 350 kgf/m2 - Carga Última = 217 kgf/m2

CONEXIONES

OK

Perfiles Finales INTRODUCCIÓN ESTRUCTURACIÓN ESTADOS DE CARGA MODELACIÓN COMPUTACIONAL DISEÑO DE ESTRUCTURA PRINCIPAL DISEÑO DE ESTRUCTURA SECUNDARIA DISEÑO DE FUNDACIONES PLACA BASE Y ANCLAJES CONEXIONES

Estructura Principal: Columnas de Pórtico: W40x655 Vigas de Pórtico: IN70x232 Arriostramiento Laterales: XL30x27,3 Arriostramientos de Techo: XL25x19 Puntales: O15x15x13,7

Estructura Secundaria: Columnas de Viento: HN300x250x107,9 Costaneras: C8x2.41 Colgadores: 216 Cubierta Exterior: Instapanel PV6 0,5mm de espesor Arriostramientos Frontales: XL20x12,1

7. Diseño de Fundaciones INTRODUCCIÓN ESTRUCTURACIÓN ESTADOS DE CARGA MODELACIÓN COMPUTACIONAL DISEÑO DE ESTRUCTURA PRINCIPAL DISEÑO DE ESTRUCTURA SECUNDARIA

Procedimiento: 1. 2.

Pre-diseño teórico considerando reacciones máximas  Dimensiones iniciales de zapata y sobre-cimiento. Verificación/Corrección del tamaño diseñando las fundaciones en SAP.

Pre-Diseño Factores de Seguridad


resistencia del suelo volcamiento deslizamiento Reacciones Base

F1

F2

F3

M1

M2

M3

Kgf Kgf Kgf Kgf-cm Kgf-cm Kgf-cm 10408.27 13550.14 84823.5 10765403 0 0 -10755.6 -15173.2 -15172.3 -9823684 0 0

Pre-Diseño

.

INTRODUCCIÓN

La fundación se asentará sobre arena seca: PROPIEDADES SUELO ARENA CON ID 55%

ESTRUCTURACIÓN ESTADOS DE CARGA MODELACIÓN COMPUTACIONAL DISEÑO DE ESTRUCTURA PRINCIPAL DISEÑO DE ESTRUCTURA SECUNDARIA

Phi c q adm

36 º 0.628 rad 0 2.5 kgf/cm2

Dimensiones de la zapata en sus dos sentidos, diferenciando las fuerzas que afectan a cada eje resistente de la fundación.


DIMENSIONES

B1 B2 D b1 b2 h gamma HA gamma Suelo

350 cm 600 85 120 120 100 2.5 0.0025 1.75 0.00175

cm cm cm cm cm tonf/m3 kgf/cm3 tonf/m3 kgf/cm3

Pre-Diseño Fuerzas equivalentes en el sello de la fundación: INTRODUCCIÓN

FUERZAS


Pu Vu Mu Pu Vu Mu

eje débil (1) sobre cimiento 15.17 10.75 0.00 sello 97.63 10.75 19.89

tonf tonf tonf-m

Pu Vu Mu

tonf tonf

Pu Vu

tonf-m

Mu

eje fuerte (2) sobre cimiento 15.17 tonf 15.17 tonf 107.65 tonf-m sello 97.63 tonf 15.17 tonf 135.72 tonf-m

Tensiones máximas sobre suelo de fundación: TENSIONES SUELO eje débil (1) e 20.37 cm B 350 cm B/6 58.3 cm carga trapezoidal q max 6.27 tonf/m2 0.627 kgf/cm2 a no aplica --compresión 100 %

eje fuerte (2) e 139.0 cm B 600 cm B/6 100.0 cm carga triangular q max 11.11 tonf/m2 1.111 kgf/cm2 a 482.95 cm compresión 80 %

Pre-Diseño INTRODUCCIÓN ESTRUCTURACIÓN

Requerimientos de factores de seguridad de tensiones, volcamiento y deslizamiento:


FACTORES DE SEGURIDAD eje débil (1)

FS volcamiento FS deslizamiento FS resistencia

8.59 OK 6.60 OK 3.99 OK

eje fuerte (1)

FS volcamiento FS deslizamiento FS resistencia

2.16 OK 4.68 OK 2.25 OK

Dimensionamiento Computacional INTRODUCCIÓN ESTRUCTURACIÓN ESTADOS DE CARGA MODELACIÓN COMPUTACIONAL DISEÑO DE ESTRUCTURA PRINCIPAL DISEÑO DE ESTRUCTURA SECUNDARIA DISEÑO DE FUNDACIONES PLACA BASE Y ANCLAJES CONEXIONES

Se modela la estructura apoyada sobre las fundaciones. Fundaciones elemento shell , sobre resortes con rigidez equivalente al coeficiente de balasto.

Dimensionamiento Computacional INTRODUCCIÓN ESTRUCTURACIÓN ESTADOS DE CARGA MODELACIÓN COMPUTACIONAL DISEÑO DE ESTRUCTURA PRINCIPAL DISEÑO DE ESTRUCTURA SECUNDARIA DISEÑO DE FUNDACIONES PLACA BASE Y ANCLAJES CONEXIONES

h D B1 B2 A

Coeficiente de Balasto - Rigidez Equivalente Resortes 100 cm mesh B1 8 kest 85 cm mesh B2 12 Cr 350 cm h1 43.75 cm Kdiseño 600 cm 210000 cm2

h2 A mesh n res

Modelo computacional

50 cm 2187.5 cm2 117

A res

k res

8 kgf/cm3 0.862 6.89 kgf/cm3 1794.9 cm2

12370.85

kgf/cm

Modelo computacional INTRODUCCIÓN ESTRUCTURACIÓN ESTADOS DE CARGA MODELACIÓN COMPUTACIONAL DISEÑO DE ESTRUCTURA PRINCIPAL DISEÑO DE ESTRUCTURA SECUNDARIA DISEÑO DE FUNDACIONES PLACA BASE Y ANCLAJES CONEXIONES

Solicitación máxima resortes: 1336 kgf < Fuerza admisible resortes: 4487,2 kgf OK

Diseño de la Armadura de Refuerzo INTRODUCCIÓN

Armadura de Flexión


Flexión de la Zapata Mu+ (refuerzo inferior): dado por análisis estructural. Mu- (refuerzo superior):


Flexión Eje Fuerte Mu (tonf-m) фMn (tonf-m) Armadura Refuerzo superior Refuerzo inferior

78,1 135,7

149,7 149,7

ф18@17 ф18@17

Flexión Eje Débil Mu (tonf-m) фMn (tonf-m) Armadura 30,7 19,9

256,6 256,6

OK

ф18@18 ф18@18

Diseño de la Armadura de Refuerzo Armadura de Flexión

INTRODUCCIÓN

Flexión del Sobrecimiento

ESTRUCTURACIÓN ESTADOS DE CARGA

Flexión Eje Fuerte Mu (tonf-m) фMn (tonf-m) Armadura

MODELACIÓN COMPUTACIONAL DISEÑO DE ESTRUCTURA PRINCIPAL

Refuerzo superior e inferior


123,4

ф18@10

10,8

117,8

ф18@12

Armadura de Corte

DISEÑO DE ESTRUCTURA SECUNDARIA DISEÑO DE FUNDACIONES

122,8

Flexión Eje Débil Mu (tonf-m) фMn (tonf-m) Armadura

Vc Vu

CONEXIONES

Vc Vu

Verificación Corte Zapata Eje Fuerte (2) 234641.00 kgf 234.64 tonf 56548.96 kgf 56.55 tonf Eje Débil (1) 402241.72 kgf 402.24 tonf 26737.50 kgf 26.74 tonf

Armadura mínima: OK

Zapata Sobrecimiento OK

Corte Eje Fuerte Armadura

Corte Eje Débil Armadura

ф16@15

ф16@11

ф12@22

ф12@22

Diseño de la Armadura de Refuerzo INTRODUCCIÓN ESTRUCTURACIÓN ESTADOS DE CARGA

Punzonamiento Se verifica en unión entre el sobre-cimiento y la zapata debido a la carga vertical última en la columna.

MODELACIÓN COMPUTACIONAL

Verificación Punzonamiento sqrt(fc') 15.8113883 bo 800 cm d 80 cm betac 1 alphas 30 1608966.9 kgf Vc 2145289.2 kgf 1072644.6 kgf Vc 1072644.6 kgf phi*Vn 965380.1 kgf 15.2 tonf Vu 15172.3 kgf ratio 0.016 kgf OK


 No

es necesaria armadura adicional para punzonamiento

8. Placa Base y Anclajes INTRODUCCIÓN ESTRUCTURACIÓN

Generalidades - Reacciones Columnas


- Columna empotrada


0,95H

P


M

- Placa Base 1200x1200 mm2 - 6 Pernos 1 1/2’’ 2u

u b

fc T a

R


Diseño - Placa Base


-Pernos Anclaje Tu = 84,8 tonf Tn = 0,6AFy Areq = 52,3 cm2 Ap (6 pernos 1 ½’’) = 54,7 cm2

OK

Diseño INTRODUCCIÓN ESTRUCTURACIÓN ESTADOS DE CARGA MODELACIÓN COMPUTACIONAL DISEÑO DE ESTRUCTURA PRINCIPAL DISEÑO DE ESTRUCTURA SECUNDARIA DISEÑO DE FUNDACIONES

- Empotramiento Pernos T1 = 14,5 tonf (cada perno) T1 = dcF1 F1 = 0,41 fc’ c = 40 cm

T1 d h

OK

- Placa Apoyo Pernos: PL15x2,8 L = 7 cm M = T1*L/10 =10,14 tonf-cm, b = 15 e req = 27,9 mm

OK


- Atiesadores: PL10x1 Reacción pernos: R = 1,1T1 = 15,9 tonf

Si b = 10 cm, e debe ser 0,98 cm. OK

c

Diseño INTRODUCCIÓN ESTRUCTURACIÓN ESTADOS DE CARGA MODELACIÓN COMPUTACIONAL DISEÑO DE ESTRUCTURA PRINCIPAL

- Llave de Corte: 2 PL15x12 cm e=26mm Dimensionamiento: V = 13,55 ton A req = V/0.5fc’ = 108,4 cm2


V

150 mm

M = 2,11 tonf-cm

DISEÑO DE ESTRUCTURA SECUNDARIA DISEÑO DE FUNDACIONES

150 mm

150 mm

e = 26 mm 75 mm

Verificación:

CONEXIONES

9 cm 13,55 ton

9. Conexiones INTRODUCCIÓN ESTRUCTURACIÓN ESTADOS DE CARGA MODELACIÓN COMPUTACIONAL DISEÑO DE ESTRUCTURA PRINCIPAL DISEÑO DE ESTRUCTURA SECUNDARIA DISEÑO DE FUNDACIONES PLACA BASE Y ANCLAJES CONEXIONES

Son diseñadas para transmitir el 100% de la capacidad de los elementos involucrados. Se diseñarán las conexiones de vigas y las siguientes conexiones:

Conexiones 1 y 2 INTRODUCCIÓN ESTRUCTURACIÓN ESTADOS DE CARGA MODELACIÓN COMPUTACIONAL

Pernos A325, Acero A42-27ES Fu= 8,4 kg/cm2 Pu = 31,33 tonf Placa 320x200 mm e=16 mm


Aplastamiento  3 pernos

Tracción: Corte:

Ab = 6,63 cm2 Ab = 7,46 cm2

ф3/4’’:

Distancia mínima al borde de la placa: 3,18 cm  distancia = 3,5 cm

Conexiones 1 y 2 INTRODUCCIÓN

Falla de bloque perfil diagonal


OK Falla de placa conectora Dimensionamiento por Corte




t = 1,6 cm : espesor de la placa

Otras verificaciones: - Falla por fluencia y fractura en el área Whitmore. - Pandeo de la placa Gusset en el area Whitmore - Interacción (momento, corte) en el área crítica - Pandeo en borde libre

Conexión 3 INTRODUCCIÓN

Pernos A325, Acero A42-27ES Fu = 8,4 kg/cm2

ESTRUCTURACIÓN

Solicitación: Capacidad del los perfiles a conectar.

ESTADOS DE CARGA MODELACIÓN COMPUTACIONAL

C1: C2:


Se verifica en perfiles C1 y C2: - Resistencia a Tracción de aplastamiento - Resistencia al Corte de aplastamiento - Falla de bloque perfil diagonal (XL30x27,3)

Pu = 71,89 ton Pu = 77,5 ton

Falla de placa conectora Dimensionamiento por Corte INTRODUCCIÓN ESTRUCTURACIÓN ESTADOS DE CARGA MODELACIÓN COMPUTACIONAL DISEÑO DE ESTRUCTURA PRINCIPAL DISEÑO DE ESTRUCTURA SECUNDARIA DISEÑO DE FUNDACIONES PLACA BASE Y ANCLAJES CONEXIONES

Entonces

t = 2,7 cm : espesor de la placa

Otras Verificaciones Falla por fluencia y fractura en el área Whitmore. Pandeo de la placa Gusset en el area Whitmore Interacción (momento, corte) en el área crítica Pandeo en borde libre

Conexión de Vigas INTRODUCCIÓN

- Para poder trasladar los marcos, se cortan las vigas


- La conexión debe transmitir el 100% de las cargas de corte y momento. - Se usan pernos A325 y las vigas son perfiles IN70x232

Capacidad a Flexión INTRODUCCIÓN ESTRUCTURACIÓN

Mn =  Zx Fy =232,2 ton cm

ESTADOS DE CARGA

C = T = Mu/(H-tf) = 349,2 ton

MODELACIÓN COMPUTACIONAL DISEÑO DE ESTRUCTURA PRINCIPAL DISEÑO DE ESTRUCTURA SECUNDARIA DISEÑO DE FUNDACIONES PLACA BASE Y ANCLAJES CONEXIONES

10 pernos 1 ¼”

Rn = 399,2 ton > C

OK

Placas Conectoras en Alas Dimensionamiento por Tracción Tu = C/2 e = 2,1 cm

Se verifica: - Fluencia en área bruta - Fractura en área efectiva - Falla en bloque

Capacidad a Corte INTRODUCCIÓN ESTRUCTURACIÓN

V =Vn =81,65 ton


4 pernos 1 ¼”

Rn = 159,7 ton > Vu

OK

Placas conectoras en Alma Dimensionamiento por Corte Vu = V/2 e= 1 cm Se verifica: - Fluencia en área bruta - Fractura en área efectiva - Falla en bloque

Diseño edificio industrial con puente grua

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