Memoria de Calculo Estructuras - Armadura

MEMORIA DE CALCULO DE LA ESPECIALIDAD DE ESTRUCTURAS METALICAS (DISEÑO DE LA ARMADURA DEL TECHO) PROYECTO “RESTRUCTURACION DE COBERTURA METALICA”

1. OBJETIVO La presente memoria descriptiva y de cálculo, se refiere al proyecto de revisión y restructuración de las estructuras metálicas del techo a Abal Peru. El objetivo del presente proyecto es analizar y diseñar la armadura del techo del Proyecto de la Referencia, de acuerdo a las Especificaciones del Instituto Americano para la Construcción de Acero (AISC) usando el concepto denominado Diseño por Estados Limites conocido por sus siglas LRFD (Load and Resistance Factor Design) y de acuerdo a las normas y criterios para cargas de viento locales e internacionales vigentes, y Norma Peruana de Estructuras; E-020, E-090.

2. EVALUACIÓN ESTRUCTURAL En base a los datos proporcionados por los estudios previos de la estructura ya existente, se determinó salvar en lo posible la estructura existente y solo reforzar, manteniendo manteniendo su arquitectura y diseño original.

3. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO ESTRUCTURAL El Proyecto está conformado por un módulo rectangular que tiene muros longitudinales extremos; la armadura se apoyará en columnas metálicas apoyadas apoyadas en columnas columnas metálicas redondas; esta situación nos arroja una luz a ejes de columnas de 24.41 m. El peralte en el centro de la cercha es de 3.00 m s; la separación entre armaduras es 9.37m; se utilizaran viguetas de acero estructural para sostener las planchas de cobertura; se arriostrarán tanto las viguetas como las armaduras con elementos de acero liso.

4. NORMAS Y REGLAMENTOS Normas Americanas de Estructuras de Acero: AISC Norma Peruana de Estructuras de Acero: RNE Normas: E.020 E.090

5. PARÁMETROS USADOS 5.1 CARGAS Y COMBINACIONES Las cargas usadas son las siguientes:

Cargas Muertas: Peso Propio de la armadura. Peso de las Viguetas. Peso de acabados y cobertura.

Cargas Vivas:

Sobrecarga para cubierta = 30 Kg/m2. La velocidad del viento se obtuvo del Anexo 2 Mapa Eólico del Perú; de la norma E-020 RNE. Para la zona de Tambo se encontró una velocidad de 55 km/h., de donde sale: Presión Dinámica: q = 0.005 v 2 q = 0.005 (75)2 q = 28.13 kg/m2 Sobrecarga de viento = 28.13 Kg/m2. (Presión Dinámica).

COMBINACIONES

D

L

Lr

W

COMB1

1.40

-

-

-

COMB2

1.20

-

0.50

-

COMB3

1.20

-

1.60

0.80

COMB4

1.20

-

0.50

1.30

COMB5

0.90

-

-

1.30

Donde: D: Cargas Muertas L: Cargas Vivas Lr: Cargas Vivas de cubierta W: Efectos del Viento.

5.2 PARAMETROS DEL VIENTO DE LA ZONA Para determinar la velocidad del viento se utilizó el Mapa Eólico del Perú que lo encontramos en el anexo 2 de la norma E.020-Cargas del Reglamento Nacional de Edificaciones. Con la velocidad del viento de 75 km/h encontrada en el mapa se calcula la presión dinámica que resulta de 28.13 kg/m2 que actúa como presión o como succión de acuerdo a la dirección del viento y a la característica de la edificación.

5.3 MATERIALES USADOS PARA DISEÑO Para la armadura principal se utilizan perfiles tipo angular de acero estructural, para las viguetas el acero liso redondo y perfiles angulares; para los arriostres acero estructural liso redondo de Ø ⅜” . Todo este acero utilizado es del tipo ASTM A-36 La soldadura con electrodos E-060XX y E-070XX. Se aplicará una mano de pintura anticorrosiva epoxica y dos manos de pintura esmalte epoxica.

6. CONSIDERACIONES PARA ANALISIS Para determinar las fuerzas internas en la cercha o armadura metálica se utilizó el método de Maxwell, tanto en la aplicación de las cargas verticales o de gravedad como en la aplicación de las cargas horizontales de viento. Una vez obtenidas las fuerzas internas para cada estado de carga se procedió a efectuar la combinación de cargas de acuerdo a la norma y a lo que se detalla en el ítem 5.1 de la presente. Con las combinaciones de cargas obtenemos los esfuerzos críticos y obtenemos los perfiles más adecuados. En este caso las fuerzas del viento son más críticas que la fuerzas sísmica por lo cual se ha prescindido de la aplicación de fuerzas sísmicas.

7. ANÁLISIS DE DISEÑO Armadura Tipo 1 –  Distribución de cargas En los siguientes cuadros analizaremos las cargas de las diferentes armaduras, las cuales son clasificadas en dos tipos según la distribución los apoyos que están tienen. Las armaduras son del tipo cercha, en cajones; las viguetas están apoyadas intercalando los nodos de la armadura, estas transmiten toda la carga viva y viento en la armadura en los nodos estudia diados.

Longitud Ancho Area Tributaria Carga Viva Carga Viento Carga Muerta 3.71 9.87 36.62 549.27 695.74 183.09 6.33

9.87

62.48

937.16

1187.06

312.39

6.1 5.88

9.87 9.87

60.21 58.04

903.11 870.53

1143.93 1102.68

301.04 290.18

2.94

9.87

29.02

435.27

551.34

145.09

Para nuestro diseño utilizaremos la carga máxima por cada nodo, tomado solo en referencia al promedio.

Armadura Tipo 2 –  Desplazamientos

Máximo desplazamiento obtenido en análisis 0.0231 > 24/200 Supero a su máximo desplazamiento permitido

Armadura Tipo 2 - Diagrama de Momentos

Armadura Tipo 2 - Diagrama de fuerza Axial

Armadura Tipo 2 –  Tabla Reacciones.

Selección de Perfiles

Brida más esforzada: L 2”x2”x3/16 A-36

Diagonal más esforzada: L 1-1/4 ”x1-1/4”x3/16 A-36

Montante más esforzada: L 1-1/4 ”x1-1/4”x3/16 A-36

Radios de los perfiles seleccionados (Los rojos no comprueban) Ratio

=

Esfuerzo actuante Esfuerzo admisible

Solución de los problemas

Cambio de bridas superiores de L 2 x 2 x 3/16 a 2L 2” x 2” x 3/16” Traslado de Ejes de las viguetas para concentrar carga en nodo, con L 2” x 2” x 1/4”. Cambio de 4 diagonales y 2 montantes. De L 1-1/4” x 1-1/4” x 3/16” a L 2” x 2” x 1/4” Análisis económico en materiales

Material

Cantidad

Peso

Precio Aproximado

Bridas superiores

L 2 x 2 x 3/16

32

27.41

S/.

4,210.18

Montantes

L 2 x 2 x 1/4

8

36.61

S/.

1,405.82

Diagonales

L 2 x 2 x 1/4

8

36.61

S/.

1,405.82

S/.

7,021.82