Memoria Calculo Cercha Metalica

G.A.M. ENTRE RIOS

CALCULO ESTRUCTURAL CUBIERTA METALICA ANTECEDENTES El presente informe contiene una memoria descriptiva de cada una de las etapas que se realizaron en el proceso de cálculo estructural y contiene los cálculos manuales, los datos de entrada y los resultados de salida del programa de análisis estructural SAP2000 V14, así como una descripción de los métodos de diseño básicos empleados por el mismo. NORMAS EMPLEADAS La norma de diseño adoptada en el cálculo de la estructura de la cubierta es la AISC – LRFD 1999 (American Institute of Steel Construction – Load and Resistance Factor Design Specification for Structural Steel Buildings) PROGRAMAS DE CALCULO En los procesos de modelación, análisis y dimensionamiento de la estructura de la cubierta principal, se ha utilizado el programa SAP2000 NonLinear versión 14 que se constituye en uno de los mas reconocidos mundialmente en el área del diseño estructural de edificaciones. Sap2000 es un programa de diseño estructural de aplicación general que emplea en la solución de estructuras el método de los elementos finitos, y para el caso de dimensionamiento de estructuras de acero nos brinda la posibilidad de trabajar con diferentes normas entre ellas la AISCLRFD 1999

METODOLOGÍA DE CÁLCULO La metodología de cálculo consiste básicamente de una serie de procesos iterativos de verificación y mejoramiento a través de SAP2000 de modo que se compatibilicen criterios de seguridad, funcionalidad y costo.

Proyecto: CONSTRUCCIÓN COLISEO CERRADO ENTRE RIOS

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DEFINICION DEL MODELO ESTRUCTURAL

PROPIEDADES DEL MATERIAL En el modelo se han asumido las siguientes propiedades principales del acero: Fy(kgr/cm2): 4200 ( Esfuerzo de fluencia en el acero) E(kgr/cm2): 2039000 (Modulo de elasticidad del acero) µ = 0.3 (Coeficiente de Poisson) γA = 7850kgr/m3 (Peso específico del acero)

DEFINICION DE LA GEOMETRIA

Figura: Vista general


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Figura: Cercha frontal

ELEMENTOS ESTRUCTURALES Los elementos del modelo estructural son elementos tipo FRAME de SAP2000 los cuales serán verificados a flexocompresión y/o flexotracción biaxial según el caso. Secciones de los elementos Las secciones de los elementos han sido establecidas en forma iterativa a través de SAP2000. De este modo se han establecido como satisfactorias las secciones Perfil U-150x75x3 mm Perfil U-100x50x3 mm Perfil U-80x40x3 mm Perfil U-50x25x2 mm Perfil C-100x50x15x3 mm (correas) Estas serán utilizadas según su configuración.

DETERMINACIÓN DE CARGAS CARGA MUERTA Peso propio de la celosía (Calculado por el Programa SAP2000) Peso propio de la cubierta

230 kg

Peso propio de luminarias o cielo falso

100 kg

CARGA VIVA Peso de mantenimiento

200 kg

Viento (perpendicular a cercha)

500 kg


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ESTADOS INDEPENDIENTES DE CARGA Se han empleado 4 estados independientes de carga los cuales vemos en la siguiente figura, que presenta un formulario de SAP2000:

Figura: Estados de carga generados en SAP2000 • • • •

CM, carga muerta CV, carga viva CVi, carga de viento de ingreso CVs, carga de viento de salida

COMBINACIONES DE CARGA Las combinaciones de carga utilizadas son del tipo “ADD” de SAP2000 por medio de la cual este realiza una combinación lineal de los estados independientes de carga. En SAP2000 se han definido tres combinaciones de carga como se muestra en la figura.

Figura: Nombres de las combinaciones de carga Definidas con SAP2000


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ANÁLISIS ESTRUCTURAL METODO DE CALCULO Se ha ejecutado un análisis estático lineal de la estructura, esto envuelve la solución de un sistema de ecuaciones lineales representada por:

K ×U = R donde : K : Matriz de rigidez U : Vector de desplazamientos R : Vector de fuerzas Todos los resultados obtenidos hasta el momento es decir geometría, nudos, elementos, cargas, restricciones, propiedades de los materiales, etc. definen el modelo estructural y constituyen los datos de entrada para el análisis estructural.

Figura: El programa SAP2000

DIMENSIONAMIENTO SEGÚN NORMA AISC-LRFD 99 La cercha esta formada por tres tipos de secciones; estas son: Perfil U-150x75x3 mm Perfil U-100x50x3 mm Perfil U-80x40x3 mm Perfil U-50x25x2 mm


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A continuación listamos los resultados de verificación de las secciones que forman la cercha. Para cada diámetro se lista la barra más crítica. Todos los elementos han sido verificados a flexocompresión o flexotracción biaxial. TABLE: Steel Details 2 - PMM Details - AISC-LRFD99 Frame DesignSect DesignType Status Combo Location Text Text Text Text Text m 91 U-150*75*3 Brace No Messages ENVOLV 0 91 U-150*75*3 Brace No Messages ENVOLV 0.84303 91 U-150*75*3 Brace No Messages ENVOLV 1.68606

Pu TotalRatio PRatio PuDsgn Kgf Unitless Unitless Kgf -5748.14 0.903648 0.897809 -5748.14 -5751.25 0.907293 0.898295 -5751.25 -5754.37 0.914988 0.898782 -5754.37

PhiPnc PhiPnt MuMajDsgn PhiMnMaj CmMajor Kgf Kgf Kgf-m Kgf-m Unitless 6402.41 20091.48 -4.07 627.29 0.85 6402.41 20091.48 5.65 627.29 0.85 6402.41 20091.48 10.09 627.29 0.85

TABLE: Steel Details 2 - PMM Details - AISC-LRFD99 Frame DesignSect DesignType Status Combo Location Text Text Text Text Text m 14 U-100*50*3 Brace No Messages ENVOLV 0 14 U-100*50*3 Brace No Messages ENVOLV 0.82468 14 U-100*50*3 Brace No Messages ENVOLV 1.64935


PhiPnc PhiPnt MuMajDsgn PhiMnMaj CmMajor Kgf Kgf Kgf-m Kgf-m Unitless 7107.41 13257.64 -1.38 421.88 0.85 7107.41 13257.64 -2.19 421.88 0.85 7107.41 13257.64 -8.88 421.88 0.85



PhiPnc Kgf 1829.52 1829.52 1829.52

PhiPnt MuMajDsgn PhiMnMaj CmMajor Kgf Kgf-m Kgf-m Unitless 7107.19 -2.77 166.98 0.85 7107.19 1.27 166.98 0.85 7107.19 3.73 166.98 0.85



PhiPnc Kgf 917.06 917.06 917.06

PhiPnt MuMajDsgn PhiMnMaj CmMajor Kgf Kgf-m Kgf-m Unitless 4373.66 -0.98 76.04 0.85 4373.66 0.18 76.04 0.85 4373.66 0.83 76.04 0.85


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