Informe Estructural Nave 63

0

2017

MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL

“Nave 63”, Parque Industrial Portezuelo,

Managua, Nicaragua CALCULÓ:

CALCULO: ING. BAYARDO JARQUIN SANDINO LIC. ESTRUCTURAL MTI NO. 4615

LicLII

22/02/2017

“Nave 63”, Parque Industrial Portezuelo, Managua, Nicaragua

Contenido 1 2 3 4 5

ALCANCE................................................................................................................ 1 DESCRIPCIÓN ESTRUCTURAL............................................................................. 1 CÓDIGOS Y NORMAS ............................................................................................ 1 SOFTWARE UTILIZADOS ...................................................................................... 2 PROPIEDADES FÍSICO- MECÁNICAS DE LOS MATERIALES ............................ 2 5.1

6 7 8

ACERO E STRUCTURAL ........................................................................................... 2

MÉTODO DE ANÁLISIS .......................................................................................... 2 MÉTODO DE DISEÑO ............................................................................................. 2 ACCIONES CONSIDERADAS ................................................................................ 2 8.1 ACCIONES P ERMANENTES ..................................................................................... 2 8.2 C ARGAS P ERMANENTES (CP) ................................................................................ 2

Carga muerta en la estructura de techo ...................................................... ............................ 3 8.3

ACCIONES V ARIABLES ........................................................................................... 3

Carga Viva (CV) ..................................................................................................... .................... 3 Carga Viva Reducida (CVR) .............................................................................................. ......... 3 8.4

ACCIONES ACCIDENTALES ..................................................................................... 3

Cargas Sísmicas (S). ............................................................................ ...................................... 3 8.5 8.6

9

REVISION DE DESPLAZAMIENTO ................................................................... 7 ARGAS DE V IENTO (V X , V Y ) ................................................................................. 9 C

JUSTIFICACIÓN DE ELEMENTOS ....................................................................... 10 9.1 9.2

M ODELO E STRUCTURAL ...................................................................................... 10 V ERIFICAON DE E LEMENTOS DE ACERO ................................................................ 11

Perlín Clavador P-1, existente ................................................................................................ 11 Perlin Clavador Recomendado .................................................. ............................................. 13 9.3 9.4

C ONCLUSIONES .................................................................................................. 15 R ECOMENDACIONES ............................................................................................ 15

ING.BAYARDO JARQUIN


1

ALCANCE

Esta memoria describe el análisis y verificación de los elementos estriucturales existentes en la nave industrial No. 63, basado en los criterios tecnicos establecidos en las normativas vigentes. 2

DESCRIPCIÓN ESTRUCTURAL

La estructura en estudio es un edificio de una nave nivel con aproximadamente 5,750 m 2 de construcción. La estructura principal es constituida por marcos de acero conformados por columnas metálicas de sección rectangular y cerchas de angulares, clavadores metálicos (perlínes) y cubierta de lámina de zinc. Los marcos están espaciados de manera regular a cada 6.0mts. La nave 63 se ubica en Parque Industrial Portezuelo departamento de Managua.

3

CÓDIGOS Y NORMAS

Se emplearon los siguientes códigos y normativas vigentes: 

“Reglamento Nacional de la Construcción”. RNC-07



“Specifications for Structural Steel Buildings”. ANSI/AISC 360-10

ING.BAYARDO JARQUIN

1


4

SOFTWARE UTILIZADOS

Para el análisis y diseño de la estructura se preparó un modelo en el programa ETABS v16.0.2 (Lineal). Cálculos adicionales fueron realizados en Microsoft Excel 2010. 5

PROPIEDADES FÍSICO- MECÁNICAS DE LOS MATERIALES

5.1

Acero Estructural 







6

Tipo ASTM A-36, con un Esfuerzo a la Fluencia Fy = 2,460 Kgf/cm² (36,000 lbs/plg²). Esfuerzo Último Fu = 4,218 Kgf/cm² (60,000 lbs/plg²). Módulo de elasticidad Es = 2,038,900 Kgf/cm² (29,000 Klbs/plg²). Peso volumétrico del acero = 7,850 Kgf/m³ (490 lbs/pie³).

MÉTODO DE ANÁLISIS

El análisis estructural se efectuó, utilizando el método matricial de elementos finitos para pórticos espaciales, se creó un modelo tridimensional de la estructura utilizando el programa ETABS v16.0.2 7

MÉTODO DE DISEÑO

La verificación de las secciones se llevó a cabo según la envolvente de solicitaciones, obtenida a partir de las combinaciones de cargas mayoradas (cargas últimas). El método de los estados límites para la estructura metálica.

8 8.1

ACCIONES CONSIDERADAS Acc iones Permanentes

Son aquellas fuerzas que actúan continuamente sobre la estructura y su magnitud se puede considerar invariable en el tiempo, tales como, peso propio de elementos estructurales y equipos. 8.2

Cargas Permanen tes (CP)

En este estado de carga se considera la acción del peso propio de los elementos estructurales más todas las cargas permanentes impuestas.

ING.BAYARDO JARQUIN

2


Carga muerta en la estructura de techo Componente Cubierta de Lamina cal. 26 Perlin 2”x4”x1/16” Lamparas y Accesorios Total

Peso (kg/m2) 5.40 2.52 6.00 13.92

Nota: La cargas muerta propia de la estructura cuyos pesos el programa de análisis los considera de manera automática.

8.3

Ac cio nes Variables

Son aquellas que actúan sobre la estructura, con una variabilidad de su magnitud y/o localización en el tiempo.

Carga Viva (CV) Las cargas vivas se determinaron según el reglamento nacional de l a construcción “RNC-07”. 

Carga viva en techo = 10 Kgf/m 2

Carga Viva Reducida (CVR) Las cargas vivas reducidas se determinaron según el reglamento nacional de la construcción “RNC-07” (para efectos de sismo). 

8.4

Carga viva reducida en techo = 10 Kgf/m 2

Acc iones Acc identales

Cargas Sísmicas (S). Las deformaciones y fuerzas internas que resulten del análisis se combinarán entre sí con los efectos de fuerzas gravitacionales y de las otras acciones que correspondan, según el método de diseño de la sección 8 (Arto. 15 RNC-07). 8.4.1.1 Clasificación Estru ctur al por Sism o 8.4.1.1 .1 Mé to d o de An áli si s

El Método utilizado fue el estático equivalente, el que puede ser aplicado a estructuras regulares con una altura menor de 40 m ( H ≤ 40 m) y estructuras irregulares con altura menor de 30 m ( H ≤ 30 m).

ING.BAYARDO JARQUIN

3


Se definieron los patrones de carga en el software ETABS v16.0.2 con la nomenclatura correspondiente:

Estado

Descripcion

CM SCM CV CVR SX SY Pz

Peso propio Sobre carga muerta Carga Viva Carga Viva Reducida Carga Sismica en X Carga Sismica en Y Carga de Viento

Tabla 1

Posteriormente se define el coeficiente sísmico (calculado abajo) y se introduce dicho valor en el patrón de carga correspondiente a la carga sísmica para ambas direcciones:

ING.BAYARDO JARQUIN

4


ING.BAYARDO JARQUIN

5


El cálculo del coeficiente sísmico se realizó aplicando el RNC-07, por tanto, se definieron los siguientes parámetros: Grupo: B (Estructuras de normal importancia) Factor de capacidad dúctil: Q = 2.0 Factor de reducción por sobrerresistencia: Ω = 2 Zona: C (Managua) Factor amplificación del suelo: (Zona sísmica C, Tipo de suelo firme - II): S = 1.5 Aceleración máxima del terreno a0 = 0.30

Art. 20 Art. 21 Art. 22 Art. 24 Art. 25 Anexo “C”

Correccion por irregularidad de la estructura: Q´ = 2.0 x 1.0 = 2.0 Aplicando la ecuación del Arto. 24, se obtuvo un valor de Coef. Sísmico igual a: 

 



(     ) 

c = 0.30

Luego se define el recurso de masa en función de los patrones de cargas para efectos de sismo:

ING.BAYARDO JARQUIN

6


8.5

REVISION DE DESPLA ZAMIENTO DESPLAZAMIENTOS DE COLAPSO (SX)

Distorsion Permisible 0.015

NIVEL PRIMERO

Altura (m) del nivel i 589

Factor según Art. 34 4

δx

δx

(Absoluto) (Relativo) 11.3735

11.3735

DIRECCION

NODO

δx (REAL)

X

134

0.0772

DIRECCION

NODO

δx (REAL)

Y

278

0.4629

DIRECCION

NODO

δx (REAL)

X

134

0.0309

DIRECCION

NODO

δx (REAL)

Y

278

0.1852

DESPLAZAMIENTOS DE COLAPSO (SY) Distorsion Permisible 0.015

NIVEL PRIMERO


Factor según Art. 34 4

δy

δy


96.7457

DESPLAZAMIENTOS DE SERVICIO (SX) Distorsion Permisible 0.004

NIVEL PRIMERO


Factor según Art. 34 1.6

δx

δx


11.3735

DESPLAZAMIENTOS DE SERVICIO (SY) Distorsion Permisible 0.004

NIVEL PRIMERO

ING.BAYARDO JARQUIN


Factor según Art. 34 1.6

δy

δy


96.7457

7


ING.BAYARDO JARQUIN

8


8.6

Cargas de Viento (Vx, Vy) GRUPO= TIPO= ZONA= RUGOSIDAD= TOPOGRAFÍA=

B 1 1 R3 T3

V_R= 30 m/s F_TR= 0.88 alfa= 0.156 Tabla 6 del RNC-07 delta= 390 Tabla 6 del RNC-07 ALTURA (mts) 4.07

F_ALFA 1.00

V_D 40.00

CALCULO DEL Cp PENDIENTE TECHO = 10.0 % ANGULO TECHO= 5.71 GRADOS C_p PARED DE BARLOVENTO 0.8 PARED DE SOTAVENTO -0.4 PAREDES LATERALES -0.8 TECHOS INCLINADOS, SOTAVENTO -0.7 TECHOS INCLINADOS, BARLOVENTO -0.8

ING.BAYARDO JARQUIN

9


CALCULO DE PRESIONES

Pz PARED DE BARLOVENTO 27.00 kg/m2 PARED DE SOTAVENTO -13.00 kg/m2 PAREDES LATERALES -27.00 kg/m2 TECHOS INCLINADOS, SOTAVENTO -23.00 kg/m2 TECHOS INCLINADOS, BARLOVENTO 5.00 kg/m2

9 9.1

JUSTIFICACIÓN DE ELEMENTOS Modelo Estructural

El modelo de Estructura principal se efectuó en el software ETABS v16.0.2. (Ver ¡Error! No se ncuentra el origen de la referencia. ). Las cargas de diseño fueron aplicadas a éste y en el caso de la carga sísmica se definió como cálculo automático, introduciendo el coeficiente sísmico calculado en 8.4.1.1.1. Las fuerzas internas en los elementos obtenidas del análisis se emplearon para la verificación de la estructura

ING.BAYARDO JARQUIN

10


9.2

Verificaon de Elementos de Acero

Perlín Clavador P-1, existente

DISEÑO DE PERLIN P-1 DATOS ESPACIAMIENTO DEL PERLIN

At =

PENDIENTE DEL T ECHO

θ=

LONGIT UD DEL PERLIN

L=

PESO UNIT. CUBIERTA

1.12 m 5.71 Grados 6 .0 0 m 2 13.92 kg/m

PuniCub =

CARGA VIVA POR CODIGO CARGA VIVA CONCENT RADA ESF.DE FLUENCIA DEL ACERO

3.67 pie 10% 1 9. 68 p ie 2 2.85 Lbs/ pie

2

CV = CVC =

2

10.00 kg/m 100.00 kg 2 2,320.00 kg/cm

Fy =

2.05 Lbs/ pie 220.50 Lbs 33,000.00 Psi

CARGA MU ERTA CARGA LINEAL DE TECHO

WT =

PuzincxA t =

10.48 Lbs/pie CM=

CARGA VIVA

WCV =

10.48 Lbs/pie

CVxA t =

7.52 Lbs/pie CV=

CM +CV :

7.52 L bs/pie 18.00 Lbs/pie

W=

COSθ=

0.995 0.0994

SENθ=

MX =

WX :

WCOSθ

WY :

WSENθ

P X:

PCOSθ

P Y:

PSEN θ

=

17.91 Lbs/pie

=

1.79 Lbs/pie

=

219.40 Lbs

=

21.92 Lbs

2

W XL / 8 + P XL/4 =

1946.67 Lbs-pie

2

MY = W Y(L/2) / 32+ P Y(L/2)/4 = PROPIEDADES ESTRUCTURALES PERLIN 2''x4 ''x1/16 ''

59.33 Lbs-pie

0.547 plg2

AREA = 4

IXX =

1.43 plg

SXX =

0.717 plg

r xx =

1.62 plg

3

4

IYY =

0.302 plg

SYY =

0.226 plg

r yy =

0.743 plg

3

Xo = 0.667857143 plg d = PESO = 1.86 Lbs/pie PARA ESTIMAR EL EFECTO DE TORSION, EL MODULO DE SECCION CON RESPECTO AL EJE Y, SE REDUCE EN 50% f bX =

MX/SX =

32.57 ksi

f bY =

MY/SY =

6 .2 9 k si

F bX = .66FY =

22 ksi

F bY = 0.75FY =

25 ksi

f bx/ F bx + f by/ F by < 1.0

ING.BAYARDO JARQUIN

4.00 plg

1.75 < 1.0

11


DEFLEXION CARGA VIVA DISTRIBUIDA. LONGITUD DE LA VIGA.

W = Lv =

MOMENTO DE INERCIA.

I XX =

1.500 Lbs/plg 236.16 plg 4 1.43 plg

MODULO DE ELAST .DEL ACERO. E S =

29000000 Psi

d(1) =

5WL V4 /384E SI XX =

1 .4 61 p lg

d(2) =

PL V3 /48E SIXX =

1 .4 47 p lg

dmax =

2 .9 1 p lg

d perm= (L/240)+0.5cm

3.00

1.18 plg

CORTANTE FUERZA.DE CORTE ACTUANTE.

HA= W XL+P X

ESFUERZO CORTANT E ACTUANTE.

f V =

ESFUERZO PE RMISIBLE POR CORTANT E

FV = 0.40FY

=

HA/AREA = =

571.93 Lbs. 1 .0 5 k si 13.20 k si

>

f V OK

Se observa los esfuerzos actuantes están por encima de los esfuerzos permisibles, por tanto este perlin es inadecuado en los claro de 6.10mts.

ING.BAYARDO JARQUIN

12


Perlin Clavador Recomendado DISEÑO DE PERLIN P-1 DATOS ESPACIAMIENTO DEL PERLIN

At =

PENDIENTE DEL T ECHO

θ=

LONGIT UD DEL PERLIN

L=

PESO UNIT. CUBIERTA

1.10 m 5.71 Grados 6 .0 0 m 2 16.29 kg/m

PuniCub =

CARGA VIVA POR CODIGO CARGA VIVA CONCENT RADA ESF.DE FLUENCIA DEL ACERO

3.61 pie 10% 1 9. 68 p ie 2 3.34 Lbs/ pie

2

CV = CVC =

2

10.00 kg/m 100.00 kg 2 2,320.00 kg/cm

Fy =

2.05 Lbs/ pie 220.00 Lbs 33,000.00 Psi

CARGA MU ERTA CARGA LINEAL DE T ECHO

WT =

PuzincxA t =

12.05 Lbs/pie CM=

CARGA VIVA

WCV =

12.05 Lbs/pie

CVxA t =

7.39 Lbs/pie CV=

CM +CV :

7.39 L bs/pie 19.44 Lbs/pie

W=

COSθ=

0.995 0.0994

SENθ=

MX =

WX :

WCOSθ

WY :

WSENθ

P X:

PCOSθ

P Y:

PSEN θ

=

19.34 Lbs/pie

=

1.93 Lbs/pie

=

218.90 Lbs

=

21.87 Lbs

2

W XL / 8 + P XL/4 =

2013.30 Lbs-pie

2

MY = W Y(L/2) / 32+ P Y(L/2)/4 =

59.64 Lbs-pie

PROPIEDADES ESTRUCTURALES PERLIN 2''x4''x1/8''

2

AREA =

1.063 plg 4

IXX =

2.69 plg

SXX =

1.347 plg

r xx =

1.59 plg

3

4

IYY =

0.545 plg

SYY =

0.410 plg

r yy =

0.717 plg

3

Xo = 0.669 plg d = PESO = 3.62 Lbs/pie PARA ESTIMAR EL EFECTO DE TORSION, EL MODULO DE SECCION CON RESPECTO AL EJE Y, SE REDUCE EN 50%

4.00 plg

f bX =

MX/SX =

17.93 ksi

f bY =

MY/SY =

3 .4 9 k si

F bX = .66FY =

22 ksi

F bY = 0.75FY =

25 ksi

f bx/ F bx + f by/ F by < 1.0

0.96 < 1.0

Este perlin calculado es adecuado para su implementación en los claro de 6.10mts.

ING.BAYARDO JARQUIN

13


DEFLEXION CARGA VIVA DISTRIBUIDA. LONGITUD DE LA VIGA.

W = Lv =

MOMENTO DE INERCIA.

I XX =

1.620 Lbs/plg 236.16 plg 4 2.69 plg

MODULO DE ELAST .DEL ACERO. E S =

29000000 Psi

d(1) =

4

5WL V /384E SI XX =

0 .8 39 p lg

3 PL V /48E SIXX =

d(2) =

0 .7 69 p lg

dmax =

1 .6 1 p lg

d perm= (L/240)+0.5cm

3.00

1.18 plg

CORTANTE FUERZA.DE CORTE ACTUANTE.

HA= W XL+P X

ESFUERZO CORTANT E ACTUANTE.

f V =

ESFUERZO PE RMISIBLE POR CORTANT E

FV = 0.40FY

ING.BAYARDO JARQUIN

=

HA/AREA = =

599.51 Lbs. 0 .5 6 k si 13.20 k si

>

f V OK

14


9.3

Conclusiones

1. La estructura sometida a cargas de Diseño sismo y sus conbinaciones sufre desplazamientos fuera del rango permisible en las dos direcciones de análisis. 2. La estructura al estar sometida a la carga de peso propio mas la carga viva se comporta estable sin desplazamientos considerables en los ejes X, Y. 3. Los perlines clavadores existentes de 2”x4”x1/16” son insuficientes en flexion y deflexión para responder a las cargas correspondientes.

9.4

Recomendaciones

1. Se recomienda sustituir el perlin clavador existente a 2”x4”x1/8” en las zonas donde se generan las filtraciones de agua.

ING.BAYARDO JARQUIN

15

Informe Estructural Nave 63

Recommend Documents