Memoria de Calculo Techo Chimu

MEMORIA DE CALCULO DE EVALUACION ESTRUCTURAL DE PEDESTALES DE CONCRETO ARMADO. OBRA: RECONSTRUCCION DE MEDIO GALPON AUTOMATICO N°04 DEL PLANTEL 112 – PIURA. PIURA.

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MEMORIA DE CALCULO DE EVALUACION ESTRUCTURAL DE PEDESTALES DE CONCRETO ARMADO. OBRA: RECONSTRUCCION DE MEDIO GALPON AUTOMATICO N°04 DEL PLANTEL 112 – PIURA.

Ing. Civil. Oliver M. Agurto Mogollón.


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1.0 VERIFICACION DE DISEÑO DE LA ESTRUCTURA EXISTENTE I.

NOMBRE DE LA OBRA: RECONSTRUCCION DE MEDIO GALPON AUTOMATICO N°04 DEL PLANTEL 112 – PIURA.

II.

UBICACIÓN DEL PROYECTO 

Distrito

: Piura



Provincia

: Piura



Región

: Piura

III.

INGENIERO CALCULISTA: CALCULISTA: Ing. Oliver M. Agurto Mogollón

IV.

METODO DE DISEÑO: AISC – LRFD

V.

NORMATIVA A USAR:

VI.



NORMA E020 METRADO DE CARGAS



NORMA E030 DISEÑO SISMORRESISTENTE SISMORRESISTENTE



NORMA E060 CONCRETO ARMADO



NORMA E090 ESTRUCTURAS ESTRUCTURAS METALICAS



MANUAL DE CONSTRUCCION AISC

SOFTWARE EMPLEADO: ETABS VERSION



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2.0 INFORMACION EN CAMPO A continuación mostramos las fotografías tomadas en campo:

Fig. 1.1 Vista de acero de refuerzo en pedestal de conrcreto armado Fuente: Entregada por el contratista, según trabajos realizados en campo.

Fig. 1.2 Vista de pernos de anclaje y acero de refu erzo en pedestal de conrcreto armado



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Fuente: Entregada por el contratista, según trabajos realizados en campo.

Fig. 1.3 Vista de pernos de anclaje y acero de refue rzo en pedestal de conrcreto armado Fuente: Entregada por el contratista, según trabajos realizados en campo.



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DESCRIPCION DE LA ESTRUCTURA EXISTENTE La estructura está compuesta por elementos estructurales metálicos, los cuales se describen a continuación:

1 2

3

4 5 Fig. 1.4 Descripcion de elementos estructurales

1. VIGUETAS: constan de un canal C de 1. ½”x 3”x2.0mm , elemento cuyo comportamiento comportamient o trabaja predominantemente predominantemente a flexión. verificación de resistencia resistencia en presente presente informe Comentario: No se realizara la verificación

2. TIJERALES: constan de un tubo de fierro rectangular de 3”x 8”x 2.0mm, elemento cuyo comportamiento trabaja predominantemente a flexión. Comentario: No se realizara la verificación de resistencia en presente informe 3. TIJERALES: constan de un tubo de fierro rectangular de 3”x 8”x 2.0mm, elemento cuyo comportamiento trabaja predominantemente a Tensión. Comentario: No se realizara la verificación de resistencia en presente informe 4. COLUMNA: constan de un tubo de fierro cuadrado de 6 ”x 4.5mm, elemento cuyo comportamiento trabaja compresión y flexion combinados asi como también a esfuerzos cortantes en su base. Comentario: No se realizara la verificación de resistencia en presente informe 5. PEDESTAL DE CONCRETO: Consta de una sección de concreto con refuerzo longitudinal y transversal, el cual tienes una sección transversal de 0.30x0.30m y una altura de 0.40m elemento cuyo comportamiento trabaja compresión y flexion combinados asi como también a esfuerzos cortantes en su base. Comentario: Se realizara el análisis y evaluación evaluación estructura de los pedestales pedestales en este informe.



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3.0 ANALISIS CUALITATIVO DE PEDESTAL EXISTENTE.

Fig. 1.5 Descripcion de sistema de elementos de pedestal y pernos de anclaje. Fuente: Entregada por el contratista, según trabajos realizados en campo.

Los pedestales al igua que las columnas, son elementos que trabajan a flexocompresion y corte. El acero longitudinal cumple la función de resistir los momentos flectores que producen las cargas tanto verticales como laterales.

El acero transversal, cumple las funciones de confinar al acero longitudinal, también permite generar un núcleo confinado de concreto, y aporta resistencia al corte cuando el concreto no es capaz de resister el corte por si solo. Los pernos de anclaje, solo elementos que trabajan a corte y tensión combinados. Son el medio que permite fijar y transmitir las cargas de las columnas metálicas hacia el pedestal y este ultimo entrega las cargas hacia las zapata para que sean transmitidas



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CAPITULO I: METRADO DE CARGAS 1.1 Cargas Muertas Definimos carga muertas, como todas aquellas cargas permanente producto del peso propio de los elementos estructurales. Se ha considerado el peso de los paneles del techo curvo en 7.3323Kg/m2 (según catalogo del fabricante). El peso de los elementos estructurales estructurales esta siendo metrados directamente por el programa usado.

1.2 Cargas Vivas Cargas vivas son todas aquellas cargas que cambian de magnitud o posición en pequeños intervalos de tiempo. Las cargas vivas minimas repartidas por unidad de área son las que se indican en el Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE) en su norma E020 denominada Metrado de Cargas., en el articulo N° 7, ítem 7.1 apartado d). Articulo que se describirá describirá a continuación continuación Artículo 7.- CARGA VIVA DEL TECHO Se diseñarán los techos y las marquesinas tomando en cuenta las cargas vivas, las de sismo, viento y otras prescritas a continuación. continuación. 7.1. Carga Viva.- Las cargas vivas mínimas serán las siguientes: d) Para techos con coberturas livianas de planchas onduladas o plegadas, calaminas, fibrocemento, material plástico, etc., cualquiera sea su pendiente, 0,30 kPa (30 kgf/m2), excepto cuando en el techo pueda haber acumulación acumulación de nieve, en cuyo caso se aplicará lo indicado en el Artículo 11 Según el articulo en mención la carga viva de techo debe de ser 30 kgf/m².

1.3 Cargas de Viento Las cargas debidas al viento han sido calculadas según las recomendación de la norma E020 Metrado de cargas en el RNE, en su articulo 12.1 en donde dice: La estructura, los elementos elementos de cierre y los componentes exteriores de todas las edificaciones expuestas a la acción del viento, seran diseñados para resistir la cargas (presiones y succiónes) exteriores exteriores e interiores debidas al viento, suponiendo que éste actúa en dos direcciones horizontales perpendiculares entre sí. En la estructura la ocurrencia de presione y succiones exteriores serán consideradas simultáneamente .

Calculo de las cargas exteriores de viento La carga exterior (presión o succión) ejercida por el viento se supondrá estática y perpendicular a la superficie sobre la cual actua. Se calcular usando la forma indicada en el articulo 12.4 denominado CARGA EXTERIOR DE VIENTO de la norma E020 Metrado de cargas del RNE la siguiente formula Ph=0.005CV h ² Donde: Ph : Presión o succión del viento a una altura h en Kgf/m². C : Factor de forma adimensional adimensional indicado en la tabla 4. V h ² : Velocidad Velocidad de diseño a la la altura altura h, en Km/h, definido en el articulo articulo 12.3



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1.3.1 Calculo de la Velocidad de Diseño La velocidad de diseño del viento hasta 10m de altura será la velocidad máxima adecuada a la zona de ubicación de la edificación (según el mapa eólico) pero no menos a 80Km/h. En nuestro caso la edificación tiene una altura máxima de 4.78m, y por ser menor de 10m le corresponde usar el valor directamente obtenido del mapa eolico del peru.

Fig. 1.6 Mapa Eolico del Peru (Norma E020)



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Acontinuacion Acontinuacion presentaremos la tabla N°4 de la Norma E020 del RNE Estos coeficientes son necesarios para poder calcular las cargas exteriores de viento.

Fig:1.7 Factores de forma para cargas de viento (Norma E020) El análisis de las cargas de viento se realizará en dos dirección, en dirección perpendicular al eje longitudinal de la cobertura metalica la cual denominaremos viento 1 y en dirección paralela al eje longitudinal de la cobertura metalica la cual denominaremos viento 2. .

Análisis de Cargas de Viento en Dirección 1 (perpendicular al eje longitudinal de la cobertura) Tenemos que la altura máxima de la estructura es de 4.78m sobre el nivel 0.0m, por lo tanto no necesitamos calcular el valores de la velocidades de diseño a esta altura, solo debemos de tomar directo el valor de a velocidad de viento que encontramos encontramos en el mapa eolico de la norma E020. Según el mapa eolico tenemo una velocidad de diseño de 80.0Km/h. Calculamos la presión del viento en dirección perpendicular perpendicular al eje longitudinal (dirección (dirección 1): Ph: C1= 0.80 Ph1=0.005C1V h2 ² = 0.005x0.3x(80km/h) 0.005x0.3x(80km/h) 2 = 9.6Kg/m2 Calculamos la succión del viento en dirección perpendicular perpendicular al eje longitudinal (dirección (dirección 1): Ph: C1’= -0.50 Ing. Civil. Oliver M. Agurto Mogollón.


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Ph1’=0.005C1V h2 ² = 0.005x-0.6x(80km/h) 0.005x-0.6x(80km/h) 2 = -19.20Kg/m2 Calculamos la succión succión del viento cuando el viento actua en direccion direccion paralela al eje longitudinal (dirección 2): Calculamos la succión del viento, P v: C2= 0.70 Ph2=0.005C2V h2´ ² = 0.005x-0.7x(80km/h)2 = 22.40Kg/m2

Asignación cargas en el modelo matemático con viento actuando en dirección 1.

Fig:1.8 Asignación de cargas muertas al modelo



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Fig:1.9 Asignación de cargas vivas al modelo

Fig:1.10Asignación Fig:1.10Asignación de cargas de viento transversal



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Fig:1.11Asignación de cargas vivas al modelo

Fig:1.12Asignación de cargas vivas al modelo



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VERIFICACION DE COMPATIBILIDAD DE DEFORMACION

Fig:1.13 Generacion de deformacioes cuando el viento se mueve transversalmente al eje del techo.

Fig:1.14 Generacion de deformacioes cuando el viento se mueve longitudinalmenta al eje del techo. Ing. Civil. Oliver M. Agurto Mogollón.


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2.0

VERIFICACION VERIFICACION DE LA ESTRUCTURA POR SISMO

2.1 PARAMETROS DE SITIO 2.1.1 Factor de zona El territorio nacional se considera dividido en cuatro zonas, como se muestra en la figura N°1.38. La zonificación propuesta en la Norma E030 se basa en la distribución espacial de la sismicidad observada, las características generales de los movimientos sísmicos y la atenuación de estos con la distancia epicentral, así como la información neo tectónica. Según el RNE en su norma técnica E030, a cada zona se le asigna u n factor Z según se indica en la tabla N°1. Este factor se interpreta como la aceleración máxima horizontal en suelo rígido con una probabilidad de 10% de ser excedida en 50 años. El factor Z se expresa como una fracción de la aceleración de la gravedad.

Figura N°1.15: Mapa sísmico del Perú. La estructura se ubicá se ubica en la zona sísmica 4 y le corresponde un factor de zona de 0 .45 según el mapa Sísmico Peruano – Norma E030 (ver Tabla 01).



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2.1.2 Condiciones geotécnicas La norma técnica E030, clasifica a los suelos en 5 tipos, siendo estos los siguientes: a. Perfil Tipo S0: Roca dura. b. Perfil Tipo S1: Roca o suelos muy rígidos c. Perfil Tipo S2: Suelos intermedios d. Perfil Tipo S3: Suelos blandos e. Perfil Tipo S4: Condiciones excepcionales Según las características geotécnicas del terreno de Fundación, este pertenece al perfil, tipo S2. Siendo estos sus parámetros respectivos según el RNE.

2.2.1 Parámetros de sitio Se deberá considerar el tipo de perfil que mejor describa las condiciones locales, utilizándose los correspondientes valores del factor de amplificación del suelo S y de los periodos Tp y TL, dados en las tabas N°3 y N°4.

Según las tablas N°3 y N°4 al suelo suelo tipo 3 en la zona sísmica 4 le corresponden valores de S = Factor de suelo = 1.05 Tp = 0.6 TL = 2.0



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2.1.3 Factor de amplificación sísmica Este coeficiente se interpreta como el factor de amplificación de la aceleración estructural respecto de la aceleración del suelo. De acuerdo a las características de sitio, se define el factor de amplificación sísmica (C) por las siguientes expresiones:

Donde “T” es el periodo fundamental de vibración de la estructura. Según la norma técnica E030, el periodo fundamental de vibración para cada dirección se estimará con la siguiente expresión: T = hn / CT Dónde: hn: Altura de la edificación libre de vibración = 4.78m CT: 45 para edificios cuyos elementos resistentes en la dirección considerada sean pórticos de acero arriostrados Por lo tanto: T=4.78/45 = 0.10622 Como el periodo fundamental de vibración es 0.10622 y este es menor que Tp (0.6) el valor del coeficiente de amplificación sísmica será, C=2.50



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2.1.4 Categoría de las Edificación y Factor de Uso (U) Cada estructura debe ser clasificada de acuerdo con las categorías indicadas en la tabla N°5. El factor de uso o importancia (U) definido en la tabla N°5 se usará según la clasificación que se haga.

Nuestra Estructura es un galpon está considerada como una EDIFICACION COMUN perteneciendo al tipo de edificación C, por lo tanto el factor de uso que le corresponde corresponde es, U=1.00



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2.1.5 Sistemas Estructurales El sistema estructural que se ha planteado en el presente trabajo es u sando un Sistema de Pórticos ordinarios resistentes a momento (porticos de acero estructural).

Nuestra Estructura se encuentra ubicada en la zona sísmica 4 y la categoría de la edificación es C, según la norma técnica E030 permite usar cualquier sistema estructural.



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2.1.6 Verificación de Regularidad del Sistema Estructural La estructura según la norma E030 se presenta como una estructura regular al no presentar ninguno de las irregularidades presentes en las siguientes tablas:



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Al revisar la tabla N°08 Irregularidades en Elevación (Factor Ie), tomamos el valor de Ie=1.00 debido a que es una estructura con un solo piso y no se genera ninguna irregularidad debido a ello.

Al revisar la tabla N° 09 Irregularidades en Planta (Factor Ip), tomamos el valor Ip=1.00 debido a lo siguiente: 

No existe Irregularidad Torsinal debido a que es un solo piso.



No existe Irreularidad Torsional Extrema debido a que la edificación es un solo piso.



No existe esquinas entrantes en la estructura, pues tiene configuración rectangular (75m x 16.30m).



No existe discnotinuidad de diafragmas debido a que solo es un piso y no posee aberturas en el techo.



Todos los sistemas resistentes a cargas laterales son paralelos entre si.

Por lo tanto se concluye que la estructura es regular con valores de Ie y Ip iguales a 1.00.



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2.1.7 Coeficiente Básico de Reducción de las Fuerza sísmica Los sistemas Estructurales se clasificarán según los materiales usados y el sistema de estructuración sismorresistente en cada dirección de análisis tal como se indica en la tabla N°7. Cuando en la dirección de análisis, la edificación presente más de un sistema estructural, se tomara el menor coeficiente R0 que corresponda.

Basándonos en la tabla N°7 nuestra estructura es de Pórticos Ordinarios resistentes a momento, al cual le corresponde una valor de R0 = 6.

2.1.8 Estimación del Peso Peso de la edificación (P) El peso (P), se calculará adicionando a la carga permanente y total de la edificación un porcentaje de la carga viva o sobrecarga que se determinará de la siguiente manera: En las edificaciones de las categorías C, se tomará el 25% de la carga viva a nivel d e entrepiso. En azoteas y techos en general se tomará el 25% de la carga viva.

Fuerza cortante en la base La fuerza cortante en la base de la estructura correspondiente a la dirección considerada, se determinara directamente de los resultados del análisis sismico dinamico espectral.



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Figura N°1.16: Comparación Comparación de cortantes en la base base en dirección de análisis. Se puede apreciar que el cortante dinamico es 6,468.99kg, mientras que el cortante estatico es 7,455.22Kg. Observando que el cortante dinamico representa el 84.602% superando el cortante dinamico mínimo que debe ser de 80% del cortante estatico (5,964.176kg). Por lo tanto debemos de usar el cortante dinamico espectral para verificar la resistencia de los pedestales.



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2.8 ANALISIS SISMICO SISMICO DINAMICO ESPECTRAL 2.8.1

Generación de Espectro de Respuesta según Norma E030

Figura N°1.17: Generacion de espectro peruano



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Fig:1.18: Combinacion de cargas empleadas para el diseño de estructura metálica,



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ANALISIS Y DISEÑO DE PEDESTALES DE CONCRETO ARMADO 1.- DISEÑO DE PEDESTALES

Fig:1.19 Pedestal de columna a analizar.

Fig:1.19 Maximos esfuerzos cortantes y flector



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Fig:1.20 Maximos esfuerzos axial y torsor

Por lo tanto los máximos esfuerzo esfuerzo a los que esta sometido el pedestal son: Cortante máximo: 485.09Kg (combinación ultima: envolvente de cargas.) Momento flector máximo: 987.90Kg.m (combinación ultima: envolvente de cargas.) Carga axial Maxima: 1,366.55Kg ((combinación ((combinación ultima: envolvente de cargas).



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Verificacion de la resistencia del pedestal a la flexion y compresión, mendiante el uso de diagrama de interacción. (análisis mediante idealización de columna de poca altura).

Fig:1.21 Geometria de la sección a verifificar del pedestal



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Fig:1.22 Propiedades geométricas de la sección analizada



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Fig:1.23 Diagrama de interacción de pedestal a analizar



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Fig:1.24 Posicion de axial y flector en el diagrama de interacción Como se puede apreciar que la demanta de fuerza axial y momento flector se encuentra en el interior del diagrama de interacción, queda demostrado que la capacidad de los pedestales es suficiente para soportar las cargas que la columna le transmite.

Verificacion de la resistencia al corte del cabezal de columna Se calculara la resistencia al corte del cabezal solo considerando considerando el área de concreto que esta dentro del núcleo de concreto confinado por el acero de refuerzo longitudinal y transversal, siendo esta área: 0.25x0.25m

ΦVcp = 0.75 x 0.53 x √ 160 x 25 x 25 = 3,100.613kg. Comparamos fuerza actuante con la fuerza resistente a corte del pedestal. Pu= 485.09Kg ØPn= 3,100.613 Kg Por lo tanto se puede apreciar que la resistencia al corte del cabezal es de 6.392veces mayor que la fuerza cortante que actúa sobre el.



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CONCLUSIONES: 1.- Se ha realizado la evaluación evaluación estrutural de los cabezales de concreto, para lo cual se ha asumido un valor de 160Kg/cm2 de resistencia a la compresión (valor estimado y recomendado por la supervisión en función al promedio de los valores obtenidos en la rotura de provetas, ver documento anexo). 2.- Se ha realizado el análisis estructural de los pedestales modelando modelando la estructura en el Software ETABS (ver procedimiento empleado en el presente documento) obteniedo obteniedo los valores de las fuerzas cortantes, momentos flectores y fuerzas axiales que actúan sobre la estructura. 3.- Se han comparado los esfuerzos actuantes sobre la estructura con los esfuerzos resistentes resistentes del pedestal de concreto armado obteniendo que: 3.1 La resistencia al corte del pedestal de concreto es 6.392 veces mayor que la fuerza cortante a la que esta siendo sometida. 3.2 Los esfuerzos resistentes combinados de fuerza axial y momento flector según el diagrama de interacción conservadoramente mas resistentes que los actuantes. 4.- Se garantiza el correcto funcionamiento de los pernos de anclaje en el cabezal, puesto que se encuentran en la zona del núcleo núcleo de concreto confinado confinado del pedestal. Por lo sustentado líneas arriba, el suscrito verifica la resistencia de los pedestales ante las cargas sometidas según las premisas de calculo usadas en el presente documento, las cuales están acorde con la normatividad peruana.



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ANEXO 01: INFORME DE ROTURA DE PROVETAS


Memoria de Calculo Techo Chimu

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