MEMORIA DE CÁLCULO DE ESTRUCTURAS
MEMORIA DE CÁLCULO - ESTRUCTURAS Proyecto:
“MEJO “ME JOR RAM AMIE IENT NTO O DE LA INF INFRAES AESTRU TRUCTU CTURA DEL DEL COMP COMPL LEJO RECREACIONAL PATILLO EN LA URB. CESAR VALLEJO, DISTRITO DE PACOCA, PROVINCIA DE ILO - MO!UE"UA
###################################################### 1.- Descripción del Proyecto.La presente presente memoria de cálculo cálculo correspond correspondee al diseño diseño estructural estructural de la estructura portante portante de una cobertura auto soportada para los servicios en el complejo recreacional Patillo, en la Urb. Cesar Vallejo, Vallejo, distrito de Pacocha, Provincia de Ilo, región o!uegua. "n la memoria de cálculo se ha considerado# $% etrado de Cargas &% 'nálisis "structural ( Programa )'P *% +iseño del "lementos Veri-icaciones Los datos asumidos están indicados en las hojas de cálculo, corresponden a la geometra de la 'r!uitectura, as como las caractersticas de la /ona en con-ormidad con la 0eglamentación de diseño Vigente.
2.- Estructuración.La presen presente te memori memoriaa desarr desarroll ollaa el diseño diseño estruc estructur tural al de los elemen elementos tos resiste resistente ntess de la cobertura. Los elementos resistentes de la cobertura están constituidos por columnas de 1.*2m de altura, con sección rectangular o circular, de acuerdo a la disposición ar!uitectónica. La cobertura está constituida por una estructura tipo arcotecho, la cual permite cubrir grandes luces sin necesidad de un sistema de tijerales, siendo autoportante.
1
MEMORIA DE CÁLCULO DE ESTRUCTURAS
MODELO ESTRUCTURL COLUM!S DE SOPORTE DE CO"ERTUR "l diseño tambi3n comprende los tmpanos de cierre de la cobertura, para resistir las acciones -rontales del viento.
MODELO ESTRUCTURL T#MP!OS DE C$ERRE %.- Resu&en de los Par'&etros S(s&icos.)e han considerado los siguientes Parámetros )smicos
Ta)la 2.1 Par'&etros S(s&icos del proyecto Sa
celeración Espectral
Sa
ZUSC R
g
2
MEMORIA DE CÁLCULO DE ESTRUCTURAS
* U S
4actor de /ona 4actor de Categora de "di-icación Parámetro de )uelo
C
4actor de 'mpli-icación )smica
Ro
Coe-iciente de 0educción
$a+ $p
/5 2.61 7/ona 68 U5$.* 7Categora 9:;, "di-icaciones Importantes;8 )5 $.22 7)uelo tipo )$ en /ona 68
Columnas de concreto armado 0o 5 = Pórticos de acero ordinarios 7tmpanos8 >4 0o5* 7La reducción con respecto a los valores de la norma son a consecuencia de la -alta de redundancia de los elementos a diseñar8 Ia 5 $.22? Ip 5$.22
Irregularidad en Planta 'ltura 'celeración de la gravedad , +el estudio de )uelos, se determinó los parámetros )
@A$cmBseg &
' partir de estos valores se determinó el espectro inelástico de pseudos aceleraciones, los cuales permitirán realiar el análisis ssmico de la edi-icación.
ESPECTRO S#SM$CO E! S$STEM DE SOPORTE DE CO"ERTUR- COLUM!S DE CO!CRETO RMDO
3
MEMORIA DE CÁLCULO DE ESTRUCTURAS
Para la estructura de acero del tmpano, se de-inió la carga ssmica como una -unción de aceleración de la masa !ue constituen las cargas de peso propio del mismo. "l valor de la aceleración considerada es el producto de /UC)B0 por la gravedad, es decir 72.61D$.*D&.1D$.2B*.28D@A$ 5 6EA cmBs&.
.- !or&as y Códi,os.Para el análisis diseño se utiliaron los siguientes códigos normas# Forma Peruana "G2&2 ( Cargas Forma Peruana "G2*2 ( +iseño sismo 0esistente Formas del 'merican Concrete Institute 'CI *$AG21 Forma Peruana "G2=2 ( Concreto 'rmado Comentarios 7Versión &22@8 0eglamento Facional de Construcciones
4
MEMORIA DE CÁLCULO DE ESTRUCTURAS
.- Car,as de Dise/o.Cargas uertas. Cobertura
Carga por peso de la cobertura
$2 HgBm&
Las demás cargas muertas son determinadas de -orma automática por el programa 7)'P &2228, segn la geometra densidad de las secciones metálicas.
Carga Viva o )obrecarga Cobertura
Carga Viva
12 HgBm&
Carga de Viento
Co)ertura Consideramos los siguientes parámetros# G Velocidad del Viento de diseño 5 E1 HmBh 7velocidad mnima segn norma8 G Presión del viento 5 2.221 V & 5 &A.$ HgBm& G 4actores de -orma, 'rco JK61 5 MBG2.A barlovento, G2.1 sotavento G Coe-iciente de succión en viento perpendicular 5 G 2.E V presiónGbarlovento 5 &A.$ D 72.A8 5 &&.1 HgBm & V succiónGbarlovento 5 &A.$ D 72.A8 5 G&&.1 HgBm & V succiónGsotavento 5 &A.$ D 72.18 5 G$6.$ HgBm & V succiónGsot., barl.Gviento perpendicular 5 &A.$D 72.E8 5
[email protected] HgBm &
T(&pano Consideramos los siguientes parámetros# G 4actor de -orma, $.1, solo a barlovento V presiónGbarlovento 5 &A.$ D 7$.18 5 6&.& HgBm &
0.- n'lisis y Dise/o."l análisis estructural se e-ectuó por m3todos elásticos, los mismos !ue consideraron el comportamiento de los materiales !ue con-orman las diversas estructuras sus capacidades para tomar cargas de gravedad -ueras ssmicas. Para el análisis )smico se utilió un programa de computadora !ue resuelve la estructura tridimensionalmente "tabs v $1.&, modelando la estructura matricialmente. "l diseño en concreto armado se realió en concordancia a las normas t3cnicas correspondientes. )e han considerado las siguientes combinaciones de carga para el diseño estructural de los elementos de concreto 'rmado#
5
MEMORIA DE CÁLCULO DE ESTRUCTURAS
C>: $# C>: &# C>: *#
$.6 + M $.E L $.&1 + M $.&1 L MBG $.2 ) 2.@2 + MBG $.2 )
+5 Carga uerta L5 Carga Viva )5 Carga )ismo Para el diseño en acero estructural, se está aplicando el m3todo L04+, al ser el
recomendado por la Forma "G2@2 "structuras etálicas, al ser un m3todo más racional basada en conceptos de probabilidades, denominándose estado limite a!uella condición de la estructura en la cual cesa de cumplir su -unción. )e han considerado las siguientes combinaciones de carga para el diseño estructural de los elementos de acero estructural# C>: $# C>: &# C>: *# C>: &# C>: *#
$.6 + $.& + M $.* N 2.@2 + M $.* N $.& + M $.2 ) 2.@2 + G $.2 )
N5 "nvolvente de las cargas de viento
.- Resultados. .1 Periodos de i)ración )e de-inieron $& modos de vibración. Los modos más importantes en cuanto a la participación de masa son# "l segundo modo en la dirección OGO, donde se obtuvo un periodo de 2.&$6 s con una participación de masa del 6@, el d3cimo modo en el eje QGQ, donde se obtuvo un periodo de 2.$2@ s con una participación de masa del 16. 'l -inal se consigue !ue la suma de la participación de masa modal este por encima del @1.
6
MEMORIA DE CÁLCULO DE ESTRUCTURAS
MODOS DE $"RC$3! M4S $MPORT!TES DEL ED$5$C$O 1 .2 Despla6a&ientos M'7i&os Esperados "l máDimo desplaamiento segn la F<" "G2*2 se obtiene multiplicando el valor calculado por el E1 del -actor de 0educción 0. "n las siguientes -iguras se puede observar los desplaamientos calculados por el programa en centmetros, ante la -uera ssmica de diseño.
M'7i&o despla6a&ientos por piso 8c&9. E:e ;. Unidad c&.
7
MEMORIA DE CÁLCULO DE ESTRUCTURAS
M'7i&o despla6a&ientos por piso 8c&9. E:e <. Unidad c&. "l desplaamiento máDimo permitido por la norma en este caso es de 2.E 7)istema 'porticado8. Considerando una altura de 1*2 cm, para la distorsión máDima en la dirección QG Q, se tiene un valor máDimo de 2.2EA, para la dirección OGO la distorsión máDima es de 2.$A1. "n conclusión, la estructura tiene rigide su-iciente para cumplir los re!uisitos de la norma "G2*2. +e similar -orma, veri-icamos el desplaamiento por viento del tmpano de cierre.
M'7i&o despla6a&ientos del t(&pano en la cla=e 8c&9. Car,a de =iento.
8
MEMORIA DE CÁLCULO DE ESTRUCTURAS
Considerando una altura de 6&2 cm, para la distorsión máDima en la clave de *.A* cm, se tiene un valor máDimo de 2.@$, in-erior al $.22 admisible para estructuras metálicas.
.% Cortante en la )ase. Para el diseño de los elementos en concreto armado, se ha considerado !ue la -uera ssmica es el máDimo valor entre el 'nálisis +inámico el A2 del análisis estático, considerando sentido positivo negativo del sismo.
ED$5$C$O 1# +e la envolvente entre el análisis dinámico el A2 del análisis estático se obtiene cortantes en la base iguales a &A.6 ton- en la dirección QGQ OGO.
>. Dise/o de los ele&entos estructurales de Concreto r&ado. Para el +iseño de los elementos estructurales se toma los valores del análisis estructural se diseña de acuerdo a las normas de Concreto 'rmado "G2=2 )ismo 0esistente "G2*2.
>.1.- Dise/o de la ci&entación.La capacidad portante considerada es de 1.22 Rg-Bcm&, para un desplante de &.22 m, de acuerdo al estudio de suelos. Con auda del programa )'4", de-iniendo las combinaciones de carga en concreto armado, podemos calcular el área de acero por metro de apata. )e 9
MEMORIA DE CÁLCULO DE ESTRUCTURAS
observa !ue el acero obtenido está casi siempre por debajo del mnimo 7's min52.22$AD=2D$225$2.A cm&Bm8.
>.2.- Dise/o de colu&nas.Las combinaciones de carga se encuentran dentro del área circunscrita por el diagrama de iteración, por lo cual el diseño del re-uero es adecuado. Para nuestro diseño hemos veri-icado !ue los ratios demandaGcapacidad de las columnas est3n por debajo de $.22.
Dise/o de colu&nas. Ratios De&anda?Capacidad. +e la -igura anterior, por el código de colores, las demandas están en el rango de 2.2 2.E2 7colores cian verde8, por tanto el diseño es adecuado.
>.%.- Dise/o de =i,as.' continuación se presenta el diseño en Concreto 'rmado preliminar, realiado por el programa, segn el criterio de diseño de la Forma 'CI *$AG$6.
10
MEMORIA DE CÁLCULO DE ESTRUCTURAS
Dise/o en 5le7ión+ Concreto r&ado de i,as 8!i=el inter&edio9. Unidad@ c&2.
Dise/o en 5le7ión+ Concreto r&ado de i,as 8!i=el superior+ )ase de co)ertura9. Unidad@ c&2. "sta re-erencia se ha tomado en consideración para el diseño del re-uero de las vigas, con las consideraciones de la norma "G2=2.
SSSSSSSSSSSSSSSS
11
