Diseño Portico 5 Niveles

UNIVERSID

UNIVERSIDAD UNIVERSIDA D ALAS PERUANAS

DISEÑO ACERO Y MADERA

AD ALAS PERUANAS ING. CIVIL

•

CHUCALTA HUAMANI GUILLERMO

•

BERNEDO HUARCA HENR HE NRY Y

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GENERALIDADES En el metrado de cargas, pre-dimensionamiento, se realizara una determinación del peso de la estructura para fines del análisis sísmico, para el caso de edificios cuyo uso es para aulas que en el diseño, es una edificación esencial por la actividad que se hará en el edifico, según norma indica que se considere 1! de carga muerta y el "#! de carga viva y so$recarga% Ventajas del acero: •

&e puede lograr una alta calidad estructural dado que los componentes del pórtico se fa$rican en taller% 'or estos motivos el comportamiento sísmico del

•

acero es muy predeci$le que el de otros sistemas constructivos, (nte un terremoto terremoto sus elementos pueden pueden ser reparados reparados o reemplazados% reemplazados%

Desventajas del acero: •

)iene una desventa*a ante altas temperaturas como en caso de incendios%

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GENERALIDADES En el metrado de cargas, pre-dimensionamiento, se realizara una determinación del peso de la estructura para fines del análisis sísmico, para el caso de edificios cuyo uso es para aulas que en el diseño, es una edificación esencial por la actividad que se hará en el edifico, según norma indica que se considere 1! de carga muerta y el "#! de carga viva y so$recarga% Ventajas del acero: •

&e puede lograr una alta calidad estructural dado que los componentes del pórtico se fa$rican en taller% 'or estos motivos el comportamiento sísmico del

•

acero es muy predeci$le que el de otros sistemas constructivos, (nte un terremoto terremoto sus elementos pueden pueden ser reparados reparados o reemplazados% reemplazados%

Desventajas del acero: •

)iene una desventa*a ante altas temperaturas como en caso de incendios%

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INTRODUCCION. En el presen presente te tra$a* tra$a*o o se trata trata de reali realizar zar la estruc estructur turaci ación ón y diseño diseño en acero acero estructural de un edificio de + niveles, con los criterios adecuados esta$lecidos dentro de las normas de diseño y calculo estructural del código (& .(merican ron and &teel nstitute/%

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UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS


&e diseñó con los m0todos de diseño del (& 2345 .m0todo de factores de carga y resistencia/, (&5 .m0todo de esfuerzos permisi$les El edifico será sometido a un análisis sísmico E&)()6 y 57(86% El edificio consta de un área de 1"9m" con # plantas, del 1:piso está destinado a áreas administrativas, y el ": a #: están destinados a oficinas para telecomunicaciones y pasadizos para el tránsito de personas %2as comunicaciones verticales del edificio, serán mediante dos escaleras a los lados del edificio están tra$a*an individualmente del edificio y no serán estudiadas en el presente tra$a*o% ;na ayuda muy importante en nuestros días, es sin duda son los soft
MEMORIA DESCRIPTIVA. No!re del "ro#ecto:

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5iseño en acero de estructuras metálicas de un edificio de + niveles .análisis sísmico, edifico de un pa$ellón del instituto 'edro '%5ias%

U!$cac$%n: 3E>67?

(requipa

5E'(3)(8E7)6?

(requipa

'36@7(?

(requipa

5&)3)6?

'aucarpata

&rea # "er'etro del ed$($c$o de acero: Area B 1"9% m" 'erímetro B 1++% m Conce"c$%n estr)ct)ral: 'ara realizar este tra$a*o se realizó? •

)razo general de la estructura

•

Estudio de las formas estructurales posi$les

•

2as condiciones de carga

•

El análisis de los esfuerzos, defleCiones%

O!jet$vo *eneral: 5iseñar en acero un edificio de + niveles .análisis sísmico, edifico de un pa$ellón del instituto 'edro '%5iaz% O!jet$vos es"ec'($cos: •

&eguridad? se de$e considerar carga muerta y viva, la estructura de$erá garantizar que las defleCiones y vi$raciones resultantes no sean eCcesivas y alarmen a los ocupantes%

•

osto? ($aratar costos de la construcción sin sacrificar la resistencia%

•

4acti$ilidad? 4acilidad de fa$ricarse y monta*e%

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MEMORIA DE AR+UITECTURA. El edificio está diseñado para aulas, que se diseñó como una edificación esencial en general cuenta con cuatro plantas% 6rganizados linealmente a trav0s de un pasadizo principal, en cada nivel articulados por dos escaleras que se desarrollan a am$os eCtremos de la edificación, comunicando todos los niveles% El edificio tiene una forma regular es sim0trico por am$os e*es oficinas con divisiones de ta$iquería, y puerta de madera, provistos de ta$leros de distri$ución y salidas de tel0fono e internet individuales% DESCRIPCI,N DE LA EDI-ICACI,N DISTRIUCI,N DEL PRIMER AL CUARTO NIVEL: uenta con # aulas, que se encuentran distri$uidos en forma lineal, contiene la salida de la escalera además de dos $años u$icados en la parte posterior, de uso pú$lico% El área techada de cada piso es la misma? Area B 1"9% m" 'erímetro B 1++% m

MEMORIA DE ESTRUCTURAS METRADO DE CARGAS / PREDIMENSIONAMIENTO:

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En el metrado de cargas y pre-dimensionamiento, se realizara una determinación del peso de la estructura para fines del análisis sísmico, según norma indica que se considere 1! de carga muerta y el "#! de carga viva y so$recarga% CARGAS VERTICALES &egún norma vigente del reglamento nacional de edificaciones .E-%"/ PESOS UNITARIOS 0CARGA MUERTA1 peso específico del concreto armado peso específico del acero peso del piso terminado peso de la losa precor derecD .eB1"cm/ peso de ta$iquería .unidad de arcilla calcinada/

"+ GH# 1# F 1H

DgmF DgmF Dgm" Dgm" DgmF

CARGAS VIVAS MINIMAS (;2(& "# Dgm" 633E563 + Dgm" )EI6& 1 Dgm" •

En el tra$a*o para el diseño de una edificación de + niveles con perfiles de acero J, se tomaron los siguientes perfiles% cargas muertas consideradas de los perfiles% PER-ILES DE ACERO DE -#2345$s @>( J"+C=+ 'E&6 1+%"H @>;E)( J1"C# 'E&6 G+%+#

62;87( (336&)3E

J1+C1F" JHC"1

'E&6

1=9%#1

Dgm Dgm Dgm

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CARGAS 6ORI7ONTALES (cciones de &ismo? El análisis sísmico se realizó según la norma 7)E E-F, con el procedimiento estático% onsiderando las condiciones de suelo, las características de la estructura y las condiciones de uso, se utilizaron los parámetros siguientes?

CONSIDERACIONES A TOMAR PARA EL CONTRA VENTEO LATERAL &i las vigas y columnas mostradas se conectan entre si, por medio de coneCiones comunes .coneCión de viga simplemente apoyada/ el entramado tendrá muy poca resistencia a las fuerzas laterales mostradas% &i se consideran que las *untas actúan como articulaciones sin fricción, el entramado podría desplazarse lateramente como se muestra en la figura $% 'ara resistir estos desplazamientos laterales, el me*or m0todo, el m0todo más económico y más sencillo, desde el punto de vista teórico, es colocar contraventeo lateral completo, como se muestra en la parte %

ANALISIS ESTRUCTURAL POR PORTICO El análisis de los pórticos se analizará por el análisis sísmico estático según norma vigente del reglamento nacional de edificaciones .E-F/% P á g i n a 8 | 78



Este análisis se realizara mediante el programa &('"% 2as com$inaciones de carga .68K6&/ a usarse para el análisis y diseño de los elementos estructurales son? .(nálisis por el m0todo 2345/% • • • • • • •

8.9 CP 8. CP ; 8.4 CV ; <.= CVt 8. CP ; 8.4 CVt ; 0<.= CV % <.> ?1 8. CP ; <.= CV ; <.= CVT ; 8.3 ? <.@ CP  8.3 ? 8. CP ; <.= CV  S <.@ CP  S

2os elementos pre dimensionados para realizar el análisis sísmico estático de la edificación son?

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AnBl$s$s del "%rt$co del eje 8 # del eje . 5iagrama de fuerzas aCiales, de la com$inación número +%

5iagrama de fuerzas cortantes

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5iagrama de momentos

AnBl$s$s del "%rt$co del eje A # del eje -. P á g i n a 11 | 78



5iagrama de fuerzas aCiales, de la com$inación número +%


5iagrama de momentos P á g i n a 12 | 78



AnBl$s$s del "%rt$co del eje  al eje 4. 5iagrama de fuerzas aCiales, de la com$inación número +%

5iagrama de fuerzas cortantes P á g i n a 13 | 78



5iagrama de momentos

AnBl$s$s del "%rt$co del eje  al eje E. P á g i n a 14 | 78



5iagrama de fuerzas aCiales, de la com$inación número +%


5iagrama de momentos P á g i n a 15 | 78



DISEO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES El diseño de los elementos estructurales para la edificación se ha $asado? •

En el análisis estructural realizado por computadora .&('"/ cuyos

•

resultados o$tenidos ya se han presentado% En el pre dimensionamiento realizado $a*o criterios de resistencia, esta$ilidad y rigidez%

El m0todo considerado para el diseño es 2345% 'ara el los cálculos del diseño estructural se utilizó el soft
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DISEO DE COLUMNA IN-ERIOR MET&LICA0NO ARRIOSTRADA1 P,RTICO DEL EE FE

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DISEO DE COLUMNA IN-ERIOR MET&LICA 0ARRIOSTRADA1 P,RTICO DEL EE A / EE -.

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DISEO DEL ARRIOSTRE

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DISEO DE VIGA IN-ERIOR MET&LICA 0NO ARRIOSTRADA1 P,RTICO DEL EE FE

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D$seo de v$*a MetBl$ca 0Arr$ostrada1 P%rt$co eje A # el eje -

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CONEHI,N EN ARRIOSTRES 5&EL6 5E 2( (3)E2( E7)3E 2( @>( M 2( 62;87(?

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;n tipo de coneCiones de vigas y los arriostres% oneCión con pernos

ECisten programas en las cuales podemos diseñar el tipo de coneCión ya sea remache, soldadura o pernos como indica en la siguiente imagen

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RESULTADOS 4inalizado el análisis y diseño estructural de los elementos componentes de la estructura del edificio, se proponen los siguientes perfiles?

DISEO ESTRCUTURAL CON EL PROGRAMA SAP<<< En el análisis del edifico de # niveles con perfiles de acero se realizó con ayuda del programa estructural del &('"% )ra$a*a dentro de un sistema de datos ingresados, el concepto $ásico es que el usuario crea un modelo consistente del sistema de piso y de los marcos verticales y laterales para analizar y diseñar toda edificación% )odo lo que se necesita es integrar el modelo dentro de un sistema de análisis y diseño con una versátil interface% 7o eCisten modelos eCternos para mantenimiento ni de transferencia de datos entre módulos% 2os efectos so$re una parte de la estructura de$ido a cam$ios efectuados en otra parte son instantáneos y automáticos%

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PREFDIMENSIONAMIENTO 'rimeramente a$rimos el sap" elegimos la opción del pórtico en F5 cuando definimos un nuevo modelo, asignamos el modelo, luego ingresamos las dimensiones que va tener el edifico para su análisis de sismo resistente%

uando el &('" genere el portico de$emos asignar las restricciones que va tener la $ase del edifico, y en este caso sera empotrado% (l momento de seleccionar el tipo de modelo de$emos tam$ien de asignar las unidades en las que se ara el analisis%

5efinimos el material en este caso el acero de la norma (&)8 (F9% 5el mismo programa lo importamos y selecionamos las secciones que se determino en el analisis%

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5efinimos para la losa de espesor de 1" centimetros de$emos tam$ien definir el material, el material mas adecuado y mas usado es el concreto ingresamos sus propiedades del concreto y lo asignamos a la losa%selecionamos las areas de la losa y le asignamos la losa derecD que antes de definio%

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Ma teniendo las definicones de los amteriales a usar en el analisis sismico estatito del edifico de$emos tam$ien definir los perfiles de la columna, viga, vigueta y del arriostre que se determino que son eficientes en este analisis%

Ma definidas las secciones de$emos asiganar los perfiles, como se muestra en la figura%

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@isualizacion en F5 del edificio con sus respectivas secciones%

2uego asignamos las cargas muerta, viva% En cada portico del edifico de # niveles%

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5efinimos a los niveles de los techos como diafragmas rigidos para aplicar las cargas sismicas calculadas% &elecionamos el nudo del medio de cada techo y le asignamos diafragma rigido por nivel%

5efinimos las con$inaciones por el metodo en la que se va analisar la estrcutura en este caso es el metodo 2345 del la norma%

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DE-INICION DE LA OPCION DE ANALISIS &e de$e definir la opción de análisis tridimensional al momento de mandar a analizar todo el edifico

(demás se definen el número de modos? F modos por cada piso ." traslaciones y 1 rotacional/% En los nudos del centro de cada techo%

ANALISIS SISMICO ESPECTRAL 5E4767 5E 2( 4;767 5E E&'E)36 5E 3E&';E&)( El espectro se encuentra en un archivo de teCto, en donde la primera columna corresponde a los datos del período . T/ y en la segunda, el producto del factor de amplificación del suelo .S/ y el factor de amplificación sísmica .C/% >ráfico de la función de espectro introducida para el análisis sísmico espectral% Esta función de espectro ha sido o$tenida de la norma 'eruana E %F

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DE-INICION DE LOS CASOS DE ANALISIS ESPECTRAL &e han definido para los direcciones C e y los casos de análisis espectral%

RESULTADOS DEL ANALISIS -

5espu0s de realizar el análisis, el programa permite visualizar de manera ta$ular, para los casos de carga elegidas? P á g i n a 67 | 78

UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS -


El desplazamiento de los centros de masa y el desplazamiento en todos puntos, ya sean traslacionales o rotacionales, con lo cual es posi$le calcular la

-

-

*unta de separación sísmica% 2os desplazamientos relativos de entrepiso .5rifs/, que podrán ser comparados con los límites permitidos en la 7orma 'eruana% 2as reacciones en los apoyos% 2as fuerzas cortantes de piso del análisis dinámico, de donde se podrá o$tener el cortante $asal, necesario para calcular el factor de escala de los resultados

-

de este análisis% 2a información modal, como por e*emplo la razón de masa modal participante,

-

necesaria para identificar los períodos máCimos en cada dirección% 2as fuerzas internas de los elementos de pórtico .vigas y columnas/, como la fuerza aCial, cortante y momentos flectores%

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DISEO DE ELEMENTOS EN ACERO DISEO DE VIGAS &e van a diseñar las vigas pre dimensionadas J"+C=+% ( manera de e*emplo, se ha seleccionado el grupo de elementos viga para que el programa realice el chequeo correspondiente y se ha elegido una viga en particular con los siguientes% aracterísticas? ENE8'26

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@eamos el detalle?

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2uego, el elemento tra$a*a en su mínima capacidad% 6ptamos por otro perfil%

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El perfil J1"C1= tra$a*a al H"%G!, los cual es acepta$le% 5ado que el elemento elegido para el diseño era el que soporta$a mayor esfuerzo, este diseño puede eCtenderse a los restantes%

DISEO DE COLUMNAS 5el mismo modo, despu0s de chequear los elementos con el programa, elegimos el elemento más forzado para el perfil pre dimensionado?

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Este elemento tra$a*a a ""%F! de su capacidad, capacidad, lo cual es mínimo% 'or lo tanto t anto optamos por una sección diferente?

&e ha elegido el perfil J1"CF#, con el cual el elemento seleccionado tra$a*a al HG!% DISEO DE ARRIOSTRES 5e los resultados del chequeo de los elementos arriostre tenemos?

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'ese a que la sección sección pre dimensionada dimensionada tra$a*a al #! aproCimadamente, aproCimadamente, el elemento no cumple el criterio de es$eltez% 2uego, elegimos otro perfil% &in em$argo, los perfiles 2 considerados tampoco cumplen con el criterio de es$eltez, así que se ha optado por el perfil J9C"#% El elemento seleccionado tra$a*a a su capacidad mínima con este perfil .1%9!/, pero cumple con el criterio de es$eltez requerido para el sistema de diseño elegido%

VIGAS:

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COLUMNAS? COLUMNAS?

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ARRIOSTRES:

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Diseño Portico 5 Niveles

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