MEMORIA DE CALCULO DE PORTICO 1. ALCAN LCANC CES El alcance del presente informe es sustentar el diseño de la estructura metálica utilizada a construirse en este proyecto. De acuerdo a lo anterior, los principales objetivos son los siguientes: •
•
Establecer las solicitaciones de cargas máximas a considerar en el diseño. Denir las normas y reglamentos ue regirán el diseño estructural.
Establecer criterios de diseño estructural de acuerdo a las buenas prácticas de la ingenier!a. 2. CODI CODIGO GOS S Y NORM NORMAS AS •
Publicación AISC: Ameican In!"i"u"e #$ S"eel C#n!"uc"i#n. •
•
"ateriales &#$%"'
:#merican $ociety for %esting and "aterials
#($) #($) edit editio ion n *+ *+ : "an "anua uall of of $te $teel el )o )ons nstr truc ucti tion on #llo #llo-a -abl ble e $tr $tres esss Design. #merican (nstitute of $teel )onstruction.
Publicación ASCE: Ameican S#cie"% i$ Ci&il In'inee! (. CARACTERISTI CARACTERISTICAS CAS DE MATERIALES MATERIALES as propiedades m!nimas para los materiales considerados en este estudio son los siguientes: Ace# E!"uc"ual •
Estructura en #$%" #/0
:1y2 /0.+ 3si.
). CRITERI CRITERIOS OS DE DE C*LCU C*LCUL LO ).1. De"eminaci De"eminación ón +e ca'a! ca'a! ac"uan"e! ac"uan"e! en ,ó"ic#! ,ó"ic#! % ci"ei#! ci"ei#! +e c-lcul#: Los pórticos conformados por columnas columnas y vigas de sección cuadrada son del tipo reticulado. reticulado. Se considera la aplicación de todos los estados de cargas actuantes en los puntos de conexión de las cadenas de aisladores (nodos). Cada nodo contará con la aplicación de tres cargas: carga longitudinal, carga vertical y carga transversal. Las cargas actuantes en la estructura nueva se considera las calculadas en los diagramas de pórticos del presente proyecto.
El modelo analiado en !" considera los nodos articulados. Se considera #ue el viento act$a en la cara frontal y transversal de incidencia del pórtico de l%neas y &arras. El peso de la estructura utiliado en el cálculo es el #ue se asigna al soft'are especialiado con la varia&le p de acuerdo a la configuración de la estructura. ara el análisis estructural se realió en un modelo tridimensional con el programa S*+++. odos los elementos del sistema estructural se encuentran convenientemente arriostrados para garantiar la esta&ilidad del pórtico.
).2. M-ima! Relaci#ne! +e E!bel"e/ A+mi!ible!. os valores l!mites de relaci4n de esbeltez considerados en el diseño son: 5elaci4n de esbeltez de los elementos a compresi4n: 6r 2 *+ para miembros principales sometidos a compresi4n &montantes'. 2 *++ para otros miembros &diagonales'. 2 *7+ para miembros redundantes sin refuerzos calculados. 2 /7+ para miembros sometidos s4lo a tensi4n ).(. De0ei#ne! A+mi!ible! +e C#lumna! % i'a!. El diseño de las columnas y vigas de p4rticos debe limitar el desplazamiento máximo para las condiciones de cargas de servicio más cr!ticas &sin factor de sobrecarga'. • • •
De8exiones máximas 9orizontales en )olumnas De8exiones máximas 9orizontales en ;igas De8exiones máximas verticales en ;igas
: 6*++ : 6*7+ : 6/++
"escripción de dimensiones de pórtico: -
: ltura de la estructura de columnas para pórticos.
L
: Longitud de la estructura de viga para pórticos.
7. SELECCIN DE PER3ILES 4.1. Elemen"#! a C#m,e!ión. )on el reporte emitido por el soft-are especializado se obtienen las cargas de compresi4n para las 9ip4tesis de cargas cr!ticas para todos los elementos de la estructura analizada.
7* de la #$)E.
)on los datos de los elementos y los resultados de cargas se procede a vericar el pandeo por compresi4n y la rigidez del elemento. C c
=
2 E
π
Fy
5elaci4n de Esbeltez )c 2 *0
)c 2 +?
a fuerza axial admisible será: F adm = F a A
F a KL =
r
Cc
F a KL r
=
Cc
2 KL r = 1 − 0.5 2 Fy Cc
=
π
2
E 2
KL r
$i F a A
Donde: E
: "odulo de elasticidad.
1y : Esfuerza de 8uencia del material. #
: @rea del perl analizado
)c : coeciente limite de esbeltez. Esto siempre ue:
w t
≤
80 fy
.................... para fy en ksi
w t
≤ 13.33(lim ite)....... para S /!0
w t
≤ 11.1(lim ite)....... para acero S 12* grado 1+
$ustituye fy por 1cr. Donde: Fcr = 1.667 −
[ 0.677(w / t )]
................. si (80 / fy )
144 0.0332π 2 E Fcr = 2 ................. si fy ( w / t )
<
80 fy
w
144
t
fy
< <
w t
a vericaci4n de los elementos es analizado para los siguientes radios de giro: •
radio de giro eje m!nimo o eje alrededor del eje medio ABA
4.2. Elemen"#! a Tacción: Del análisis con el soft-are se obtienen las cargas de %racci4n para las combinaciones de las cargas cr!ticas para todos los elementos de la estructura. El esfuerzo a la %racci4n es el m!nimo esfuerzo permisible garantizado. El área neta de corte transversal del miembro de la estructura será usada cuando se calcule el esfuerzo a la tensi4n &suma de los productos de los espesores y el anc9o de cada elemento como medida normal al eje del elemento' menos la pCrdida de agujeros u otras aberturas de secci4n. $i existiera una cadena de agujeros en forma diagonal o l!nea zigzag, el anc9o neto de un elemento deberá ser determinado por la suma de
los diámetros de todos los agujeros en la cadena y adicionar cada espacio gauge en la cantidad euivalente.
S 2 / 4 g
Donde: s
: espacio longitudinal &de dos agujeros consecutivos'
g
: espacio tranversal gauge Fde dos agujeros consecutivos'
El esfuerzo de %ensi4n para un area neta plana &l!nea cadena recta' deberá ser: Ft = 0.9 FyAn
Donde: 1t
: Esfuerzo de tensi4n
1y
: esfuerzo de 8uencia el material
#n
: área neta de la secci4n tranversal
$i el centroide de los agujeros en la conexi4n está conectado fuera de gravedad del elemento la conexi4n deberá ser c9eueada por: Ft = 0.6 AvFu + AtFy
Donde: 1t
: Esfuerzo de tensi4n
1y
: esfuerzo de 8uencia el material
1u
: esfuerzo de tensi4n en el elemento
#v
: área m!nima de corte neta
#t
: área m!nima de tensi4n
a vericaci4n de los elementos es analizado para los siguientes radios de giro: •
radio de giro eje m!nimo 4 eje alrededor del eje medio ABA
5. DISE6O DE PORTICO 12m 5.1. CON3IGURACION ESTRUCTURAL DEL PORTICO 5.1.1.Dimen!i#namien"# +el Pó"ic#
5.1.2.E!7uema (D +e la e!"uc"ua en SAP El esuema se muestra en l!neas de colores ue representa un tipo de perl para el análisis de esfuerzos del programa $#<*+++.
5.1.(.Pe8le! +el ,ó"ic# El esuema se muestra en l!neas de colores ue representa un tipo de perl para el análisis de esfuerzos del programa $#<*+++.
5.2. CARGAS CONSIDERADAS PARA EL DISE6O Estas cargas son extra!das del diagrama de cargas del p4rtico, son consideradas por acciones de los conductores, cable de guarda y cadena de aisladores sometidos a diferentes
condiciones normales y excepcionales especicado en el plano en menci4n.
5.(. CARGA DE SISMO a carga s!smica ue puede presentarse sobre los elementos de la estructura del p4rtico ue comprenden, se calcula mediante la siguiente ecuaci4n: S x , y
= C × W
Donde: $ : El esfuerzo al ue se encuentra sometido un elemento al ocurrir un sismo, este esfuerzo puede ser vertical u 9orizontal, dependiendo del coeciente s a emplearse para el cálculo. ) : ;alor de espectro de aceleraciones de diseño &vertical u 9orizontal' para un periodo de vibraci4n dadoG este valor se expresa como una fracci4n de la aceleraci4n de la gravedad &) 2 +,7 y ); 2 +,/' H: Es el peso del elemento sometido a los esfuerzos por sismo.
5.(.1.E!,ec"# +e !i!m# u"ili/a+# El espectro de sismo a utilizarse se calcul4 mediante los siguientes factores
5.). DISE6O DE ESTRUCTURA PRINCIPAL 5.).1.COM9INACIONES DE CARGAS as cargas se aplicarán en el p4rtico de estructura metálica 9an sido diseñadas para combinaci4n más cr!tica segIn plano de diagrama de cargas.
5.4. RESULTADO DE DEMANDA CAPACIDAD DE PORTICO El análisis y diseño de la estructura metálica de acero se lleva a cabo mediante el programa de elementos complejos nitos $#<*+++ &versi4n J.'. ;ista referencial del modelo se presenta el Diagrama de 5az4n DemandaB)apacidad de <4rticos.
5.5. DIMENSIONADO DE PER3ILES PARA COM9INACIONES MAS DES3AORA9LES O LA UE ES MANDATORIO EN EL ANALISIS DEL PROGRAMA SAP 2;;;. MONTANTE L3”x3”x1/4” (Columna) El perfil más esforado está tra&a5ando al 16.6 7 de su resistencia máxima a la flexo compresión, por lo tanto el resultado es satisfactorio.
ARRIOSTRES L1.5”x1.5”x3/16” (Columna) El perfil más esforado está tra&a5ando al 16.6 7 de su resistencia máxima a la flexo compresión, por lo tanto el resultado es satisfactorio.
