Mayo de 2015
Diseño Sísmico de cubiertas y Estructuras industriales de acero.
Ing. Ramón Samillán Farro
I.
GENERALIDADES
El presente documento (Memoria) corresponde al análisis de una nave industrial de acero A-36 (según lo indicado comprende secciones rectangulares rectangulares y cuadradas)
1.1.
CODIGO Y NORMAS USADAS
*
NTE E.020 “CARGAS”
*
NTE E.030 E.030 “DISEÑO SISMO RESISTENTE”
*
NTE E.090 E.090 “ESTRUCTURAS METÁLICAS”
*
ESPECIFICACION ESPECIFICACION DEL AISC: Integrado por productores de perfil, por los usuarios y por personas que se encuentran interesados en el desarrollo del acero como carga y resistencia resistencia material para la construcción aplica a diseño de factores de carga Las especificaciones AISC, son reconocidas en el Perú por falta de normas específicas.
*
Diseño por Estados Limites: conocido por sus siglas RFD (LOAD AND RESISTEANCE FACTOR DESIGN)
Se entiende que todos los Reglamentos y Normas están en vigencia y/o son de la última edición. 1.2.
ESPECIFICACIONES – MATERIALES EMPLEADOS
Los materiales con los cuales se producen cada uno de los elementos de esta nave, deben tener las siguientes características: características: A.
ACERO A – 36:
- Peso por unidad de volumen de 7850 kg/m³ (0.28 lb/in³). - Resistencia a la fluencia (fy):
2531.0507 Kg/ cm²
-“E”:
2038901.9 Kg/ cm²
Este acero será para todos todos los elementos utilizados en la construcción construcción de la nave. B.
CALAMINÓN (PARA COBERTURA Y CERRAMIENTO) Al usar el Calaminón se busca que sea resistente resistente a las condiciones climáticas climáticas y bajo peso específico, específico, tiene larga duración y a la vez económica, se usara en las coberturas y
1
cerramientos en Aluzinc que cumple con esos requerimientos. Las principales características características son el bajo peso del del Aluzinc, material material que es utilizado en en su fabricación, su alta resistencia y durabilidad. El peso específico usado es 1.3.
“ ”:
1 Kg/ m²
CARACTERISTICAS CARACTERISTICAS DEL TERRENO Y CONSIDERACIONES CONSIDERACIONES DE CIMENTACION
Estos datos nos servirán como referencia para el análisis respectivo: Según especificaciones del Estudio de Mecánica de Suelos con fines de Platea de Cimentación: (Asumido, según la zona) -Peso Específico (
S):
2000 Kg/m³ 2000 Kg/m³
-Capacidad portante ( σ´t):
0.80 Kg/cm² 0.80 Kg/cm²
-Nivel freático:
a 1.20 m se m se encontró agua
-Profundidad mínima de desplante: -1.20 (referido -1.20 (referido al nivel de vereda) -Presión admisible del terreno:
0.80 Kg/ cm²
-Contenido de sales solubles:
Moderada Concentración
2
II.
IDENTIFICACION:
2.1.1. ARQUITECTURA ARQUITECTURA Y CONFIGURACION CONFIGURACION GEOMETRICA: GEOMETRICA: Área entre ejes: Luz: Claro: Altura: Altura total: Número de pórticos: Material de cobert. Cerramiento:
16.0 m x 25 m = 400 m² L = 16.0 m = 1600 cm. C = 5 m = 500 cm. h = 8 m = 800 cm. ht=10.80m N° = 6. Calaminón.
ESQUEMA:
PORTICO: Uno de los primeros y más importantes cálculos a realizar en la construcción de una nave industrial son los pórticos, cuyos perfiles son calculados para unas determinadas cargas. Estos perfiles deberán verificar unos criterios de resistencia y deformación máxima. El programa empleado se denomina SAP2000, y en él hay que introducir los datos geométricos y de cargas que actúan sobre la nave.
3
2.1.2. ESTRUCTURACION:
B.
DISTRIBUCIÓN DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES ESTRUCTURALES METÁLICOS :
4
2.2.
ESTADOS Y COMBINACIONES DE CARGAS: 2.2.1. ESTADOS DE CARGAS: CARGAS: CM
Carga Muerta
CV
Carga Viva Fuerza sísmica en la dirección X – X – X X con excentricidad 5% Fuerza sísmica en la dirección Y – Y – Y Y con excentricidad 5%
SX SY
2.2.2. CARGAS GRAVITATORIAS: GRAVITATORIAS: A.
ACCIONES CONSTANTES: 2.1.1 Cargas Superpuestas Superpuestas : Súper Dead
Calaminón: B.
1.0 kg/m²
ACCIONES VARIABLES Y SOBRECARGAS: (según norma E020) 1. Carga viva (también de techo Lr) 2.1.2 Cargas Vivas:
Carga viva
30 kg/m2
2.1.3 Carga de Nieve (Other):
Balanceada
Qt = 32 Kg./m²
Nieve =
1.5Q = 48 Kg./m² 0.3Q = 9.6 Kg./m²
Desbalanceada B.1.
Sobrecarga (S/Carga):
Datos obtenidos de la figura de la Pg. 8 SOBRECARGA (CALAMINÓN) Área
Carga x m²
Longitud
Kg x mL
A
4.00 m²
1
5.00 m
0.80
B
8.00 m²
1
5.00 m
1.60
C
1.00 m²
1
2.00 m
0.50
5
D
2.00 m²
1
2.00 m
1.00
CARGA VIVA DE TECHO L = Lr Área
Carga x m²
Longitud
Kg x mL
A
4.00 m²
30
6.00 m
20.00
B
8.00 m²
30
6.00 m
40.00
C
1.00 m²
30
2.17 m
13.82
D
2.00 m²
30
2.17 m
27.65
6
B.2 Para Cargas de NIEVE: Según la norma E.020 articulo 11 (11.2 – 11.3) del Reglamento Nacional de Edificaciones explica que: CARGA BÁSICA DE NIEVE SOBRE EL SUELO (QS): Para determinar este valor, deberá tomarse en cuenta las condiciones geográficas y climáticas de la región donde se ubicará la estructura. La carga básica se establecerá de un análisis estadístico de la información disponible en la zona, para un período medio de retorno de 50 años (probabilidad anual del 2% de ser excedida). El valor mínimo de la carga básica de nieve sobre el suelo (Qs) será de 0,40 kPa (40 kgf/m2) que equivalen a 0,40 m de nieve fresca (peso específico de 1 kN/m3 (100 kgf/m3) o a 0,20 m de nieve compactada (peso específico de 2 kN/m3 (200 kgf/m3). CARGA DE NIEVE SOBRE LOS TECHOS (Qt) a) Para techos a una o dos aguas con inclinaciones menores o iguales a 15º (pendiente ≤ 27%) y para techos curvos con una relación flecha/luz ≤ 0,1 o ángulo v ertical menor o igual a 10º (calculado desde el borde hasta el centro) la carga de diseño (Qt), sobre la proyección horizontal, será: Qt =Qs Para nuestro caso se utilizara lo que se establece en estas líneas, así como también lo que se especifica en el punto d): b) Para techos a una o dos aguas con inclinaciones comprendidas comprendidas entre 15º y 30º la carga de diseño (Qt), sobre la proyección horizontal, será: Qt = 0,80 Qs c) Para c) Para techos a una o dos aguas con inclinaciones mayores que 30º la carga de diseño (Qt), sobre la proyección p royección horizontal, será: Qt = Cs (0,80Qs) Donde (0,80Qs) Donde Cs = 1 – 1 – 0,025(θº - 30º), siendo Cs un factor adimensional. d) Para los techos a dos aguas con inclinaciones mayores que 15º deberán investigarse los esfuerzos internos para las condiciones de carga c arga balanceada y desbalanceada como se indica a continuación:
A
B
7
C Para el caso de esta estructura se tomara el caso A y C ya que:
=
8.00
8.00 16.00
8.00
8.00 16.00
8
2.2.3. CARGAS DEBIDAS AL VIENTO: Según la norma E.020 GENERALIDADES: La estructura, los elementos de cierre y los componentes exteriores de todas las edificaciones expuestas a la acción del viento, serán diseñados para resistir las cargas (presiones y succiones) exteriores e interiores debidas al viento, suponiendo que éste actúa en dos direcciones horizontales perpendiculares entre sí. En la estructura la ocurrencia de presiones y succiones exteriores serán consideradas simultáneamente. CLASIFICACIÓN CLASIFICACIÓN DE LAS EDIFICACIONES SEGÚN LA NTP E.020 Art. 12
Tipo 1.
Edificaciones poco sensibles a las ráfagas y a los efectos dinámicos del viento, tales como edificios de poca altura o esbeltez y edificaciones cerradas con cobertura capaz de soportar las cargas sin variar su geometría. Para este tipo de edificaciones se aplicará lo dispuesto en los Artículos 12 (12.3) y 12 (12.4).
Tipo 2.
Edificaciones cuya esbeltez las hace sensibles a las ráfagas, tales como tanques elevados y anuncios y en general estructuras con una dimensión corta en la dirección del viento. Para este tipo de edificaciones la carga exterior especificada en el Artículo 12 (12.4) se multiplicará por 1,2.
Tipo 3.
Edificaciones que representan problemas aerodinámicos especiales tales como domos, arcos, antenas, chimeneas esbeltas y cubiertas colgantes. Para este tipo de edificaciones las presiones de diseño se determinarán a partir de procedimientos de análisis reconocidos en ingeniería, pero no serán menores que las especificadas especificadas para el Tipo 1. 12.3. VELOCIDAD DE DISEÑO: Según la norma E.020 – E.020 – Ítem Ítem 12.3
La velocidad de diseño del viento hasta 10 m de altura será la velocidad máxima adecuada a la zona de ubicación de la edificación (Ver Anexo 2) pero no menos de 75 Km/h. La velocidad de diseño del viento en cada altura de la edificación se obtendrá de la siguiente expresión.
Donde
. = ∗ () Vh: velocidad Vh: velocidad de diseño en la altura h en Km/h
9
V: velocidad V: velocidad de diseño hasta 10 m de altura en Km/h h: altura h: altura sobre el terreno en metros Reemplazando en formula: Para el caso de la ciudad de Chimbote la velocidad = 65km/h pero se asumió un velocidad=75km/h ya que la norma específica que como minino la velocidad asumida será de 75km/h. Ver mapa eólico de la pg. 17
. 75 10.80 = ℎ ∗ ( 10 ) = . . CARGA EXTERIOR DE VIENTO La carga exterior (presión o succión) ejercida por el viento se supondrá estática y perpendicular a la superficie sobre la cual actúa. Se calculará mediante la expresión:
= . . ∗ ∗ Donde: Donde: Ph: presión Ph: presión o succión del viento a una altura h en Kgf/m² C: factor C: factor de forma adimensional indicado en la Tabla 4 Vh: velocidad Vh: velocidad de diseño a la altura h, en Km/h, definida en el Artículo 12 (12.3) Según se presenta en el cuadro adjunto. Tabla del NTP E.020:
10
Carga interior de viento:
11
0 . 6
0 . 3
0 . 7
0 . 6
0 . 7
0 . 8
C p i
0 . 6
0 . 7
0 . 7
0 . 6
0 . 7
0 . 8
C p i
0 . 3
0 . 3
0 . 3
0 . 3
0 . 3
0 . 3
P A R C A p W e x 2
0 . 9
0 . 4
1
0 . 9
1
0 . 5
C
7 6 . 2 8
7 6 . 2 8
7 6 . 2 8
7 6 . 2 8
7 6 . 2 8
7 6 . 2 8
2 6 . 1 8 4
1 1 . 6 3 7
2 9 . 0 9 4
2 6 . 1 8 4
2 9 . 0 9 4
1 4 . 5 4 7
A
5 . 3 0
5 . 3 0
1 6 . 0 0
4 . 0 0
1 6 . 0 0
4 . 0 0
A
6 . 0 0
B
1 0 . 5 9
1 0 . 5 9
5 9 . 2 0
6 . 0 0
5 9 . 2 0
6 . 0 0
B
5 . 6 0
1 2 . 0 0
C
0 . 0 0
0 . 0 0
5 . 6 0
1 2 . 0 0
5 . 6 0
1 2 . 0 0
C
8 . 0 0
4 8 . 0 0
8 . 0 0
D
0 . 0 0
0 . 0 0
4 8 . 0 0
8 . 0 0
4 8 . 0 0
8 . 0 0
D
4 6 5 . 5 0
1 0 4 . 7 4
4 6 5 . 5 0
5 8 . 1 9
A
1 3 8 . 7 0
6 1 . 6 4
4 6 5 . 5 0
1 0 4 . 7 4
4 6 5 . 5 0
5 8 . 1 9
A
1 8 4 . 9 3
1 7 2 2 . 3 5
1 5 7 . 1 1
1 7 2 2 . 3 5
8 7 . 2 8
2 7 7 . 4 0
1 2 3 . 2 9
1 7 2 2 . 3 5
1 5 7 . 1 1
1 7 2 2 . 3 5
8 7 . 2 8
0 . 0 0
0 . 0 0
1 6 2 . 9 2
3 1 4 . 2 1
1 6 2 . 9 2
1 7 4 . 5 6
0 . 0 0
0 . 0 0
1 6 2 . 9 2
3 1 4 . 2 1
1 6 2 . 9 2
1 7 4 . 5 6
0 . 0 0
0 . 0 0
1 3 9 6 . 5 0
2 0 9 . 4 7
1 3 9 6 . 5 0
1 1 6 . 3 7
D
0 . 0 0
0 . 0 0
1 3 9 6 . 5 0
2 0 9 . 4 7
1 3 9 6 . 5 0
1 1 6 . 3 7
D
5 . 0
5 . 0
8 . 0
4 . 0
8 . 0
4 . 0
A
5 . 0
5 . 0
8 . 0
4 . 0
8 . 0
4 . 0
A
5 . 0
5 . 0
1 6 . 0
5 . 0
1 6 . 0
5 . 0
5 . 0
5 . 0
1 6 . 0
5 . 0
1 6 . 0
5 . 0
1 . 0
1 . 0
4 . 4
5 . 0
4 . 4
5 . 0
1 . 0
1 . 0
4 . 4
5 . 0
4 . 4
5 . 0
1 . 0
1 . 0
1 6 . 0
4 . 0
1 6 . 0
4 . 0
D
1 . 0
1 . 0
1 6 . 0
4 . 0
1 6 . 0
4 . 0
D
2 7 . 7 4
1 8 . 4 9
5 8 . 1 9
2 6 . 1 8
5 8 . 1 9
1 4 . 5 5
A
2 7 . 7 4
1 2 . 3 3
5 8 . 1 9
2 6 . 1 8
5 8 . 1 9
1 4 . 5 5
A
5 5 . 4 8
3 6 . 9 9
1 0 7 . 6 5
3 1 . 4 2
1 0 7 . 6 5
1 7 . 4 6
5 5 . 4 8
2 4 . 6 6
1 0 7 . 6 5
3 1 . 4 2
1 0 7 . 6 5
1 7 . 4 6
0 . 0 0
0 . 0 0
3 7 . 1 1
6 2 . 8 4
3 7 . 1 1
3 4 . 9 1
0 . 0 0
0 . 0 0
3 7 . 1 1
6 2 . 8 4
3 7 . 1 1
3 4 . 9 1
0 . 0 0
0 . 0 0
8 7 . 2 8
5 2 . 3 7
8 7 . 2 8
2 9 . 0 9
0 . 0 0
0 . 0 0
8 7 . 2 8
5 2 . 3 7
8 7 . 2 8
2 9 . 0 9
0 . 3
0 . 3
0 . 3
0 . 3
0 . 3
0 . 3
P A R C A p W e x 4
0 . 9
0 . 6
1
0 . 9
1
0 . 5
C
7 6 . 2 8
7 6 . 2 8
7 6 . 2 8
7 6 . 2 8
7 6 . 2 8
7 6 . 2 8
2 6 . 1 8 4
1 7 . 4 5 6
2 9 . 0 9 4
2 6 . 1 8 4
2 9 . 0 9 4
1 4 . 5 4 7
5 . 3 0
5 . 3 0
1 6 . 0 0
4 . 0 0
1 6 . 0 0
4 . 0 0
1 0 . 5 9
1 0 . 5 9
5 9 . 2 0
6 . 0 0
5 9 . 2 0
0 . 0 0
0 . 0 0
5 . 6 0
1 2 . 0 0
0 . 0 0
0 . 0 0
4 8 . 0 0
1 3 8 . 7 0
9 2 . 4 7
2 7 7 . 4 0
V h ( k m / h ) P h ( k g / m 2 )
P h = 0 . 0 0 5 C V n ^ 2
A R E A S
C B A R G A S ( K C G )
L O G I T U D ( C M )
B N
C A R G A B R E P A R T I D A C ( K G / M L )
D
V h ( k m / h ) P h ( k g / m 2 )
P h = 0 . 0 0 5 C V n ^ 2
A R E A S
C R G A S ( K C G )
B A
L O G I T U D ( C M )
B N
C A R G A B R E P A R T I D A C ( K G / M L )
D
0 . 6
0 . 7
0 . 7
0 . 6
0 . 7
0 . 8
C p i
0 . 3
0 . 3
0 . 3
0 . 3
0 . 3
0 . 3
P A R C A p e W x - 1
0 . 3
1
0 . 4
0 . 3
0 . 4
1 . 1
C
7 6 . 2 8
7 6 . 2 8
7 6 . 2 8
7 6 . 2 8
7 6 . 2 8
7 6 . 2 8
8 . 7 2 8
2 9 . 0 9 4
1 1 . 6 3 7
8 . 7 2 8
1 1 . 6 3 7
3 2 . 0 0 3
5 . 3 0
5 . 3 0
1 6 . 0 0
4 . 0 0
1 6 . 0 0
4 . 0 0
A
1 0 . 5 9
1 0 . 5 9
5 9 . 2 0
6 . 0 0
5 9 . 2 0
6 . 0 0
B
0 . 0 0
0 . 0 0
5 . 6 0
1 2 . 0 0
5 . 6 0
1 2 . 0 0
C
0 . 0 0
0 . 0 0
4 8 . 0 0
8 . 0 0
4 8 . 0 0
8 . 0 0
D
4 6 . 2 3
1 5 4 . 1 1
1 8 6 . 2 0
3 4 . 9 1
1 8 6 . 2 0
1 2 8 . 0 1
A
9 2 . 4 7
3 0 8 . 2 2
6 8 8 . 9 4
5 2 . 3 7
6 8 8 . 9 4
1 9 2 . 0 2
0 . 0 0
0 . 0 0
6 5 . 1 7
1 0 4 . 7 4
6 5 . 1 7
3 8 4 . 0 4
0 . 0 0
0 . 0 0
5 5 8 . 6 0
6 9 . 8 2
5 5 8 . 6 0
2 5 6 . 0 2
D
5 . 0
5 . 0
8 . 0
4 . 0
8 . 0
4 . 0
A
5 . 0
5 . 0
1 6 . 0
5 . 0
1 6 . 0
5 . 0
1 . 0
1 . 0
4 . 4
5 . 0
4 . 4
5 . 0
1 . 0
1 . 0
1 6 . 0
4 . 0
1 6 . 0
4 . 0
D
9 . 2 5
3 0 . 8 2
2 3 . 2 7
8 . 7 3
2 3 . 2 7
3 2 . 0 0
A
1 8 . 4 9
6 1 . 6 4
4 3 . 0 6
1 0 . 4 7
4 3 . 0 6
3 8 . 4 0
0 . 0 0
0 . 0 0
1 4 . 8 5
2 0 . 9 5
1 4 . 8 5
7 6 . 8 1
0 . 0 0
0 . 0 0
3 4 . 9 1
1 7 . 4 6
3 4 . 9 1
6 4 . 0 1
V h ( k m / h ) P h ( k g / m 2 )
P h = 0 . 0 0 5 C V n ^ 2
A R E A S
C R G A S ( K C G )
B A
F A C T O R E S D E F O R M A " C "
S U C C I O N ( P h )
C O E F I C I E N T E S D E P R E S I O N E S
V I E N T O P R E S I O N O
C A R G A E X T E R I O R D E
A n á l i s i s e n
l a d i r e c c i ó n “ X – X ”
L O G I T U D ( C M )
B N
C A R G A R B E P A R T I D A C ( K G / M L )
D
12
Se determinó la presión exterior e interior con interior con las cuales determinamos las combinaciones para “Wx” y “Wy” como se aprecia en las imágenes siguientes:
= −
Resultado de combinaciones:
13
0 . 7
0 . 7
0 . 8
0 . 7
0 . 6
0 . 7
C p i
0 . 7
0 . 7
0 . 8
0 . 7
0 . 6
0 . 7
C p i
0 . 3
0 . 3
0 . 3
0 . 3
0 . 3
0 . 3
P A R C A p W e y 1
0 . 4
0 . 4
1 . 1
0 . 4
0 . 3
0 . 4
C
7 6 . 2 8
7 6 . 2 8
7 6 . 2 8
7 6 . 2 8
7 6 . 2 8
7 6 . 2 8
1 1 . 6 3 7
1 1 . 6 3 7
3 2 . 0 0 3
1 1 . 6 3 7
8 . 7 2 8
1 1 . 6 3 7
0 . 3
0 . 3
0 . 3
0 . 3
0 . 3
0 . 3
P A R C A p W e y 2
1
1
0 . 5
1
0 . 9
1
C
7 6 . 2 8
7 6 . 2 8
7 6 . 2 8
7 6 . 2 8
7 6 . 2 8
7 6 . 2 8
2 9 . 0 9 4
2 9 . 0 9 4
1 4 . 5 4 7
2 9 . 0 9 4
2 6 . 1 8 4
2 9 . 0 9 4
5 . 3 0
5 . 3 0
1 6 . 0 0
4 . 0 0
1 6 . 0 0
4 . 0 0
A
5 . 3 0
5 . 3 0
1 6 . 0 0
4 . 0 0
1 6 . 0 0
4 . 0 0
A
1 0 . 5 9
1 0 . 5 9
5 9 . 2 0
6 . 0 0
5 9 . 2 0
6 . 0 0
B
1 0 . 5 9
1 0 . 5 9
5 9 . 2 0
6 . 0 0
5 9 . 2 0
6 . 0 0
B
0 . 0 0
0 . 0 0
5 . 6 0
1 2 . 0 0
5 . 6 0
1 2 . 0 0
C
0 . 0 0
0 . 0 0
5 . 6 0
1 2 . 0 0
5 . 6 0
1 2 . 0 0
C
0 . 0 0
0 . 0 0
4 8 . 0 0
8 . 0 0
4 8 . 0 0
8 . 0 0
D
0 . 0 0
0 . 0 0
4 8 . 0 0
8 . 0 0
4 8 . 0 0
8 . 0 0
D
1 5 4 . 1 1
1 5 4 . 1 1
2 3 2 . 7 5
1 1 6 . 3 7
4 1 8 . 9 5
1 1 6 . 3 7
A
6 1 . 6 4
6 1 . 6 4
5 1 2 . 0 5
4 6 . 5 5
1 3 9 . 6 5
4 6 . 5 5
A
3 0 8 . 2 2
3 0 8 . 2 2
8 6 1 . 1 7
1 7 4 . 5 6
1 5 5 0 . 1 1
1 7 4 . 5 6
1 2 3 . 2 9
1 2 3 . 2 9
1 8 9 4 . 5 8
6 9 . 8 2
5 1 6 . 7 0
6 9 . 8 2
0 . 0 0
0 . 0 0
8 1 . 4 6
3 4 9 . 1 2
1 4 6 . 6 3
3 4 9 . 1 2
0 . 0 0
0 . 0 0
1 7 9 . 2 2
1 3 9 . 6 5
4 8 . 8 8
1 3 9 . 6 5
0 . 0 0
0 . 0 0
6 9 8 . 2 5
2 3 2 . 7 5
1 2 5 6 . 8 5
2 3 2 . 7 5
D
0 . 0 0
0 . 0 0
1 5 3 6 . 1 5
9 3 . 1 0
4 1 8 . 9 5
9 3 . 1 0
D
5 . 0
5 . 0
8 . 0
4 . 0
8 . 0
4 . 0
A
5 . 0
5 . 0
8 . 0
4 . 0
8 . 0
4 . 0
A
5 . 0
5 . 0
1 6 . 0
5 . 0
1 6 . 0
5 . 0
5 . 0
5 . 0
1 6 . 0
5 . 0
1 6 . 0
5 . 0
1 . 0
1 . 0
4 . 4
5 . 0
4 . 4
5 . 0
1 . 0
1 . 0
4 . 4
5 . 0
4 . 4
5 . 0
1 . 0
1 . 0
1 6 . 0
4 . 0
1 6 . 0
4 . 0
D
1 . 0
1 . 0
1 6 . 0
4 . 0
1 6 . 0
4 . 0
D
3 0 . 8 2
3 0 . 8 2
2 9 . 0 9
2 9 . 0 9
5 2 . 3 7
2 9 . 0 9
A
1 2 . 3 3
1 2 . 3 3
6 4 . 0 1
1 1 . 6 4
1 7 . 4 6
1 1 . 6 4
A
6 1 . 6
6 1 . 6
5 3 . 8 2
3 4 . 9
9 6 . 8
3 4 . 9
2 4 . 6
2 4 . 6
1 1 8 . 4 1
1 3 . 9 6
3 2 . 2 9
1 3 . 9
0 . 0 0
0 . 0 0
1 8 . 5 6
6 9 . 8 2
3 3 . 4 0
6 9 . 8 2
0 . 0 0
0 . 0 0
4 0 . 8 2
2 7 . 9 3
1 1 . 1 3
2 7 . 9 3
0 . 0 0
0 . 0 0
4 3 . 6 4
5 8 . 1 9
7 8 . 5 5
5 8 . 1 9
0 . 0 0
0 . 0 0
9 6 . 0 1
2 3 . 2 7
2 6 . 1 8
2 3 . 2 7
4
4
1
8
1
V h ( k P m h = / h 0 . ) 0 0 P 5 C h V ( k n ^ g 2 / m 2 )
A R E A S
C B A R G A S ( K C G )
L O G I T U D ( C M )
B N
C A R G A R B E P A R T I D A C ( K G / M L )
D
6
6
6
V h ( k P m h = / h 0 . ) 0 0 P 5 C h V ( k n ^ g 2 / m 2 )
A R E A S
C R G A S ( K C G )
B A
F O A E F C I T C O I E R N E S T D E E S D F E O P R R M E S A I " O C N " E S S U C C I O N ( P h )
V C A I E R N G T O A E P X R T E E S R I O I O N R O D E
A n á l i s i s e n l a d i r e c c i ó n “ Y – Y ”
L O G I T U D ( C M )
B N
C A R G A B R E P A R T I D A C ( K G / M L )
D
14
Se determinó la presión exterior e interior con interior con las cuales determinamos las combinaciones para “Wx” y “Wy” como se aprecia en las imágenes siguientes:
= −
Presión externa:
Resultado de combinaciones:
15
CERRAMIENTO (método del sobre)
16
2.2.4. COMBINACIONES DE CARGAS: Las siguientes cargas nominales deben ser consideradas: D: L: Lr: W: S: E: R:
Carga muerta debida al peso propio de los elementos y los efectos permanentes sobre la estructura. Carga viva debida al mobiliario y ocupantes. Carga viva en las azoteas. Carga de viento. Carga de nieve. Carga de sismo de acuerdo a la Norma E.030 Diseño Sismorresistente. Sismorresistente. Carga por lluvia o granizo.
La resistencia requerida de la estructura y sus elementos debe ser determinada para la adecuada combinación crítica de cargas factorizadas. El efecto crítico puede ocurrir cuando una o más cargas no estén actuando. Para la aplicación del método LRFD, las siguientes combinaciones deben ser investigadas: Usaremos las combinaciones de carga según, se consideran las siguientes combinaciones: Combinación 1
1.4Dead
Combinación 2
1.2Dead + 1.6Live + 0.5(Lr ó S ó R)
Combinación 3
1.2Dead + 1.6(Lr ó S ó R) + (0.5Lr ó 0.8W)
Combinación 4
1.2Dead + 1.3W + 0.5(Lr ó S ó R)
Combinación 5
1.2Dead ± 1.0E + 0.5 L + 0.2S
Combinación 6
0.9Dead ± (1.3W ó 1.0E)
Las combinaciones a realizar serán 56 donde 56 donde cada valor que esta entre paréntesis como se muestra en el cuadro anterior se deberá realizar una combinación diferente, además que cada que haya “W” en una combinación esta se deberá repetir para 5 veces según nuestro caso (Wx1, Wx2, Wx4, Wy1 y Wy2). En Wy2). En las combinaciones 3, 4 y 5 el factor de cargas para “L” debe ser considerado como 1,0 en el caso de estacionamientos, auditorios y todo lugar donde la carga viva sea mayor a 4800 Pa. Para la aplicación del método ASD las cargas se combinarán con factores iguales a 1,0, la solicitación sísmica se debe considerar dividida entre 1,4 y no se considerará que el viento y sismo actúan simultáneamente. simultáneamente.
17
Anexo II – del RNE E.020 MAPA EOLICO DEL PERÚ: Este mapa sirve de guía, para establecer las velocidades básicas del viento en la zona donde se ubica la estructura, sin embargo; se debe tener en cuenta la variabilidad debida a las condiciones locales (topográficas, climáticas). Si hubiera mediciones confiables en la zona en cuestión, podrán adoptarse la velocidad proveniente del estudio.
18
2.3.
ANALISIS SISMICOS: 2.3.1. FACTORES PARA EL ANALISIS
El Análisis Sísmico se realiza utilizando un modelo matemático tridimensional en donde los elementos verticales están conectados con diafragmas horizontales, los cuales se encuentran infinitamente rígidos en sus planos. Además, para cada dirección, se ha considerado una excentricidad excentricidad accidental de 0.05 veces la dimensión del edificio en la dirección perpendicular a la acción de la fuerza. Los parámetros sísmicos que estipula la Norma de Diseño Sismorresistente (NTE E.030) considerados para el Análisis en el Edificio son los siguientes: -
-
A.
FACTOR DE ZONA
La edificación se encuentra situada en la Provincia de Chiclayo perteneciente al departamento de Lambayeque, la norma E.030 establece que dicho departamento departamen to se encuentra Zonificada en la Zona 3 3 según lo establecido en el artículo 5 de la norma mencionada anteriormente. Como se muestra a continuación:
ZONA
FACTOR DE ZONA – (g)
3
0.40
2
0.30
1
0.15
Z = 0.40 (Zona sísmica 3: Chimbote)
B.
PARÁMETROS PARÁMETROS DE SITIO
El tipo de suelo donde se situará la edificación corresponde a un suelo flexible en lo que el periodo de vibración será mayor de 0.6seg. 0.6 seg. Expuesto lo anterior, para el análisis de la edificación debemos definir los parámetros que le corresponden según su ubicación geográfica y características de la zona. Para un S3 un S3= = 1.20 corresponde un Tp= Tp= 0.60
19
CONDICIONES GEOTECNICAS GEOTECNICAS (S y TP) PARAMETROS DE SUELO
TIPOS
DESCRIPCION
FACTOR S
Tp (S)
S1
Roca o suelos muy rígidos
1.0
0.40
S2
Suelos intermedios
1.20
0.60
S3
Suelos flexibles o con estratos de gran espesor
1.40
0.90
S4
Condiciones excepcionales
(*)
(*)
C.
PARÁMETROS PARÁMETROS ESTRUCTURALES ESTRUCTURALES CATEGORIA DE LA EDIFICACION (U)
Esta categoría al igual que las demás, es de mucha importancia ya que depende del uso que se le ira a asignar a la edificación, así como también de la importancia de la estructura. La edificación a modelar, a la cual está referida esta memoria de cálculo es para una vivienda bifamiliar la bifamiliar la cual clasifica como edificaciones comunes, de Categoría C, por C, por lo que se tiene: U = 1.0
CATEGORIA DE LAS EDIFICACIONES
CATEGORIA
DESCRIPCION
FACTOR U
CATEGORIA A Edificaciones esenciales
Hospitales, cuarteles de bomberos, policías, reservorios etc.
1.5
CATEGORIA B Edificaciones importantes
Teatros, estadios, centros Comerciales, etc.
1.3
CATEGORIA C Edificaciones comunes
Viviendas, oficinas, restaurantes
1.0
20
COEFICIENTE DE REDUCCIÓN SÍSMICA (R) Para determinar R depende del sistema estructural empleado que se clasifican según los materiales usados y el sistema de estructuración sismorresistente predominante en cada dirección tal como lo indica la Norma E.030 en la tabla N°6 del artículo 12 (sistemas estructurales). estructurales). Para el caso de la edificación que se está trabajando se considerara:
Sistema: Pórticos dúctiles con uniones resistentes a momentos, en el eje “X – X” donde se hará uso de un factor de reducción Rx = 9.5. Ubicado en la tabla siguiente:
SISTEMA ESTRUCTURAL ESTRUCTURAL
FACTOR Rx
Pórticos dúctiles con uniones resistentes a momentos momentos
9.5
Otras Estructuras de acero: Arriostres excéntricos Arriostres en cruz
6.5 6.0
Acero:
Concreto Armado: Pórticos Dual De muros estructurales estructurales Muros de Ductilidad limitada
8 7 6 4
Albañilería Armada o Confinada
3
Sistema: Arriostres excéntricos, en el eje “Y – Y” donde se hará uso de un factor de reducción Ry = 6.5. Ubicado en la tabla siguiente:
21
SISTEMA ESTRUCTURAL ESTRUCTURAL
Acero: Pórticos dúctiles momentos
con
uniones
resistentes
FACTOR Ry
a
9.5
Otras Estructuras de acero: Arriostres excéntricos excéntricos
6.5
Arriostres en cruz cruz
6.0
Concreto Armado: Pórticos Dual De muros estructurales Muros de Ductilidad limitada
8 7 6 4
Albañilería Armada o Confinada
3
FACTOR DE AMPLIFICACION SISMICA (C) y PERIODO FUNDAMENTAL (T)
Factor de amplificación sísmica (C)
Para el cálculo del Factor de Amplificación Sísmica en los Análisis se consideró el periodo fundamental estimado en la Norma NTE. E.030, según:
= 2.5 () ≤ 2.5 Dónde:
Tp = 0.9 seg. (Este resultado se encuentra en la pág. 12 del presente informe) T = periodo fundamental del edificio
Periodo fundamental (T)
El periodo fundamental se debe obtener para cada dirección y se realizara con la siguiente expresión:
= ℎ ℎ = altura total de la edificación especificado en norma E.030, Art. 17 (17.2.) = según lo especificado 22
Donde
= Para edificios de concreto armado cuyos elementos sismorresistente sean
pórticos y las cajas de ascensor y escaleras.
Sistema resistente al corte
Solo pórticos
35
Pórticos, cajas de ascensores, escaleras Muros de corte
45 60
Dirección
=
C
≥ ..
X – X
35
10.80
0.309
2.5
0.263
Y – Y
35
10.80
0.309
2.5
0.385
Determinación el coeficiente sísmico:
= Después de haber obtenido los resultados de las variables para la cortante basal reemplazamos: Coeficiente sísmico en “X”:
0.4 ∗ 1 ∗ 2.5 ∗ 1.2 = . = 0. . 9.5 Coeficiente sísmico en “ Y”:
0.4 ∗ 1 ∗ 2.5 ∗ 1.2 = . = 0. . 6.5
23
III.
RESULTADOS OBTENIDOS DEL SOFTWARE ETABS:
A.
PESO DE LA ESTRUCTURA (D)
La estructura clasifico como categoría C según C según la norma E.030 Art. 13 ( categoría sistema estructural y regularidad de las edificaciones ), por lo que se ha considerado para el análisis
sísmico a la carga permanente permanente más el 25% de la carga viva (100% CM + 25% CV). CV) . Porcentajes (%) de Carga Viva: Tipo
%
Carga
AyB
50
Viva
C
25
Viva
Deposito Azotea, Techo Tanques, silos
80 25 100
Peso total almacenable Viva Peso total almacenable
Cuadro de norma E.030, Art. 13: para encontrar C CATEGORIA Y ESTRUCTURA DE LAS EDIFICACIONES Categoría de la edificación
Regularidad Estructural
Zona
3 A(*) (*)
Regular 2y1
B
C
Regular o Irregular
Regular o Regular
3y2
Sistema Estructural Acero, Muros de Concreto Armado, Albañilería Armada o confinada, sistema dual Acero, Muros de Concreto Armado, Albañilería Armada o confinada, sistema dual Acero, Muros de Concreto Armado, Albañilería Armada o confinada, sistema dual
1
Cualquier sistema
3,2 y 1
Cualquier sistema
24
CARGA MUERTA: El valor de las Cargas Muertas empleadas comprende el peso propio de los elementos estructurales (aligerado, vigas, columnas, placas, muros, etc.) según características descritas en la norma E.020, Art. 2 (Cargas ( Cargas muertas); muertas); además del peso de los elementos aligeradores en losas, el peso de la tabiquería y el peso de los acabados, según: La carga muerta (DEAD) más la Sobre Carga (Calaminón) analizada en cada uno de los apoyos de la estructura utilizando el software SAP2000, dio como resultado: PESO CARGA MUERTA
B.
32 469 kg
DIAGRAMA DE MOMENTOS PARA LA ENVOLVENTE DE TODAS LAS COMBINACIONES:
25
26
C.
DIAGRAMA DE FUERZAS CORTANTES:
27
28
D.
DIAGRAMA DE FUERZAS AXIALES:
29
30
E.
ESTA IMAGEN ES DE LOS RATIOS EN LOS ELEMENTOS DE LA ESTRUCTURA:
31
F.
DESPLAZAMIENTOS:
3.1.
CONTROL DE DESPLAZAMIENTOS DESPLAZAMIENTOS LATERALES.-
De acuerdo a la Norma NTE. E030, para el control de los desplazamientos laterales, los resultados deberán ser multiplicados por el valor de 0.75R para calcular los máximos desplazamientos laterales de la estructura. Se tomaron los desplazamientos del centro de masa y del eje más alejado. Los resultados se muestran en la siguiente tabla para cada dirección de análisis, Donde: Δi/he =
Desplazamiento relativo de entrepiso,
Además:
LIMITES PARA DESPLAZAMIENTO LATERAL DE ENTREPISO Material Predominante
∆i/hei
Concreto Armado
0.007
Acero
0.010
Albañilería
0.005
Madera
0.010
Estos límites no son aplicables a naves industriales.
32
LA FIGURA QUE SE MUESTRA A CONTINUACIÓN MUESTRA LOS NUDOS EN EL PÓRTICO:
33
DESPLAZAMIENTOS DESPLAZAMIENTOS ENCONTRADOS EN “X” EN X
NUDO
UX
0.75*R
Desp. Re al.
Alt./piso
DISTORSIONES
2
0.001
7.13
0.006
8
0.0008
3
0.001
7.13
0.007
8
0.0009
6
0.028
7.13
0.196
10.8
0.0182
24
0.001
7.13
0.008
8
0.0009
25
0.028
7.13
0.196
10.8
0.0182
26
0.001
7.13
0.007
8
0.0009
47
0.001
7.13
0.008
8
0.0010
48
0.028
7.13
0.196
10.8
0.0181
49
0.001
7.13
0.007
8
0.0009
62
0.019
7.13
0.134
10.8
0.0124
68
0.001
7.13
0.008
8
0.0010
70
0.001
7.13
0.007
8
0.0009
89
0.001
7.13
0.008
8
0.0009
90
0.027
7.13
0.196
10.8
0.0181
91
0.001
7.13
0.007
8
0.0009
110
0.001
7.13
0.007
8
0.0009
111
0.027
7.13
0.195
10.8
0.0181
112
0.001
7.13
0.006
8
0.0008
DESPLAZAMIENTOS DESPLAZAMIENTOS ENCONTRADOS EN “X” EN Y
NUDO
UY
0.75*R
De sp. Re al.
Alt./piso
DISTORSIONES
2
0.010
4.88
0.049
8
0.0061
3
0.010
4.88
0.048
8
0.0061
6
0.010
4.88
0.048
10.8
0.0045
24
0.016
4.88
0.080
8
0.0100
25
0.016
4.88
0.078
10.8
0.0073
26
0.016
4.88
0.079
8
0.0099
47
0.017
4.88
0.080
8
0.0101
48
0.016
4.88
0.079
10.8
0.0073
49
0.016
4.88
0.080
8
0.0100
62
0.017
4.88
0.081
10.8
0.0075
68
0.017
4.88
0.080
8
0.0101
70
0.016
4.88
0.080
8
0.0100
89
0.017
4.88
0.081
8
0.0101
90
0.016
4.88
0.080
10.8
0.0074
91
0.017
4.88
0.081
8
0.0101
110
0.017
4.88
0.084
8
0.0105
111
0.017
4.88
0.084
10.8
0.0077
112
0.017
4.88
0.084
8
0.0105
34
