MEMORIA DE CÁLCULO MERCADO SANTA CATALINA
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INDICE 1.
GENERALIDADES .........................................................................................................
2
1.1.
................................................................... ............................................ ............................................ ................................... ............ 2 Objetivo: ............................................
1.2.
.................................................................. ............................................ ....................... 2 Descripción de la Estructura: ...........................................
1.3.
.................................................................... ............................................ ............................................ ........................... .... 2 Normatividad .............................................
2.
PROCE DIMIENTO DE DISEÑO ....................................................................................
2
3.
ESTADOS DE CARGA ..................................................................................................
2
3.1.
................................................................. ............................................. ......................................... ................... 2 Cargas Muerta (D): ..........................................
3.2.
............................................................... ............................................ .............................................. ........................... .... 2 Carga Viva (L): ..........................................
3.3.
.................................................................. ............................................ ..................................... ................ 2 Carga de Viento (W): ...........................................
3.4.
................................................................. ............................................ ..................................... ................ 3 Cargas de Sismo (E): ..........................................
4.
COMBINACIONES COMBINACIONES DE CARGA S ................................................ ....................... ................................................ .................................. ........... 4
5.
ANÁL ISIS ISIS ESTRUCTURAL ................................................. ........................ ................................................. .......................................... .................. 4
6.
7.
5.1.
Modelo Estructural Adoptado. ........................................................ ............................................................................... ............................... ........ 4
5.2.
Introducción Gráfica de Cargas: .......................................... ................................................................ ......................................... ................... 5
DISEÑO DISEÑO Y MEMORIA DE CÁL CUL O ......................... ................................................ ................................................ ........................... .. 7
6.1.
.................................................................. ............................................ ..................................... ................ 7 Diseño de Columnas ...........................................
6.2.
.................................................................. ............................................ ........................................... ..................... 10 Diseño de Vigas ............................................
CONCL USIONES Y RECOMENDACIONES .............................................. ...................... ........................................ ................ 11
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MEMORIA DE CÁLCULO 1. GENERALIDADES 1.1. Objetivo: La finalidad del presente documento es sustentar el diseño estructural en acero de un techo parabólico en el mercado santa catalina , distrito La Victoria.
1.2. Descripción de la Estructura: La estructura está compuesta de porticos de acero en l as direcciónes principales designadas como XX e Y-Y, la estructura metálica se apoya en columnas exsitentes. Los techos de la estructura están íntegramente conformados por losa colaborante ACERO DECK AD-600, y tiene un peralte de 120mm.
1.3. Normatividad Se considera en la normatividad vigente: o RNE 2009, Capítulo E020 Cargas. o RNE 2014, Capítulo E030 Diseño Sismo Resistente. o RNE 2014, Capítulo E090 Estructuras Metálicas
2.
PROCEDIMIENTO DE DISEÑO Se genera un modelo matemático para el análisis estructural respectivo. Este modelo será realizado usando el programa de cálculo estructural SAP2000 V19.00 Luego de la aplicación de las cargas correspondientes, se obtienen las reacciones internas, momentos flectores y fuerzas axiales, en los diferentes elementos de la estructura metálica. Se realiza una revisión de los ratios de interacción, dando por concluido el diseño cuando dichos ratios son menores a la unidad (Ratio P-Mx-My<1.00).
3. ESTADOS DE CARGA 3.1. Cargas Muerta (D):
Son cargas provenientes del peso de la cobertura de cobertura y luminarias de 10kg/m2 cada una.
3.2. Carga Viva (L): Cargas de uso para techos, consideradas en la E020 vigente, se trabajó con 30kg/m2.
3.3. Carga de Viento (W): Cargas de uso para techos, consideradas en la E020 vigente, se trabajó con velocidad de viento de
85km/h y factores de carga de +0.85 para barlovento y -0.5 para sotavento.
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3.4. Cargas de Sismo (E): Análisis de cargas dinamicas que representan un evento sísmico y están reglamentadas por la norma E030 de diseño sismorresistente. Para poder calcular la aceleración espectral de sismo se cuenta con la siguiente expresion: Donde: Z = U = S = R =
0.45 (Zona4 – Lima) 1.0 1.05 (S=S2; Tp = 0.6) 6 (Pórtico Metálico Ordinario Resistente a Momento)
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4. COMBINACIONES DE CARGAS Las combinaciones de cargas usadas para realizar el diseño de la estructura aporticada se rigen por la norma E-090 Estructuras Metálicas del Reglamento Nacional de Edificaciones como a continuación se detalla: D
L
Lr
S
R
W
E
1.4-01
1.4
1.4-02
1.2
1.6
1.4-03
1.2
1.6
1.4-04
1.2
1.6
1.4-05
1.2
0.5
1.4-06
1.2
0.5
1.4-07
1.2
0.5
1.4-08
1.2
1.4-09
1.2
1.4-10
1.2
1.4-11
1.2
0.5
1.4-12
1.2
0.5
1.4-13
1.2
0.5
1.4-14
1.2
0.5
0.2
+1.0
1.4-15
1.2
0.5
0.2
-1.0
1.4-16
0.9
+1.30
1.4-17
0.9
-1.30
1.4-18
0.9
+1.0
1.4-19
0.9
-1.0
0.5 0.5 0.5 1.6 1.6 1.6 1.6
0.8 1.6
0.8 1.6
0.8
0.5
1.3 0.5
1.3 0.5
1.3
5. ANÁLISIS ESTRUCTURAL De acuerdo a los procedimientos señalados y tomando en cuenta las características de los materiales y cargas que actúan sobre la estructura e influyen en el comportamiento de la misma, se muestra a continuación el análisis realizado para la obtención de los resultados.
5.1. Modelo Estructural Adoptado Los tijerales que componen la estructura están compuestas por perfiles angulares así también las vigas secundarias que conectan los pórticos conformados por los tijerales y las columnas metálicas, a continuación se presenta una breve descripción de la perfilería principal de la estructura.
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Modelo Tridimensional de Estructura
5.2. Introducción Gráfica de Cargas: Se muestran a continuación las cargas aplicadas a la estructura metálica.
Carga Muerta de cobertura y luminarias (CM) -10kg/m2
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Carga Viva (L) - 30kg/m2
Carga de Viento (W)
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Carga Sismo X-X (SX)-0.197*P
Carga Sismo Y-Y (SY)-0.197*P
6. DISEÑO Y MEMORIA DE CÁLCULO De acuerdo al análisis realizado con SAP2000 se tienen:
6.1. Diseño de Columnas De los resultados que nos proporciona el análisis estructural, obtenemos los reportes de diseño: CM 12X12X1/2”
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AISC 360-10 STEEL SECTION CHECK Units : N, m, C Frame : 147 Length: 4.330 Loc : 4.330
X Mid: 13.094 Y Mid: 5.475 Z Mid: -4.047
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(Summary for Combo and Station)
Combo: 0.9D-SY Shape: TS12X12X1/2 Class: Compact
Design Type: Column Frame Type: SMF Princpl Rot: 0.000 degrees
Provision: LRFD Analysis: Direct Analysis D/C Limit=0.950 2nd Order: General 2nd Order Reduction: Tau-b Fixed AlphaPr/Py=0.006 AlphaPr/Pe=0.002 Tau_b=1.000 EA factor=0.800 EI factor=0.800 Ignore Seismic Code? No Ignore Special EQ Load? No D/P Plug Welded? Yes SDC: D R=8.000 PhiB=0.900 PhiS=0.900
I=1.000 Omega0=3.000 PhiC=0.900 PhiS-RI=1.000
Rho=1.000 Cd=5.500 PhiTY=0.900 PhiST=0.900
A=0.014 J=3.234E-04 E=1.999E+11 RLLF=1.000
I33=2.019E-04 I22=2.019E-04 fy=317158863 Fu=399895958
r33=0.118 r22=0.118 Ry=1.100
HSS Welding: ERW
Reduce HSS Thickness? No
STRESS CHECK FORCES & MOMENTS (Combo 0.9D-SY) (SPECIAL COMBO) Location Pu Mu33 Mu22 4.330 -28790.437 151762.345 12750.316
Sds=0.500 PhiTF=0.750
S33=0.001 S22=0.001 z33=0.002 z22=0.002
Vu2 0.000
Av3=0.008 Av2=0.008
Vu3 0.000
Tu -2923.238
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PMM DEMAND/CAPACITY RATIO (H1-1b) D/C Ratio: 0.373 = 0.004 + 0.340 + 0.029 = (1/2)(Pr/Pc) + (Mr33/Mc33) + (Mr22/Mc22) AXIAL FORCE & BIAXIAL MOMENT DESIGN (H1-1b) Factor L K1 Major Bending 1.231 1.000 Minor Bending 0.769 1.000 Lltb 0.769
LTB
Kltb 1.000
K2 1.000 1.000
B1 1.000 1.000
B2 1.000 1.000
Cm 1.000 1.000
Cb 1.468
Pu phi*Pnc phi*Pnt Force Capacity Capacity -25824.867 3597669.586 4125103.084
Axial
Major Moment Minor Moment
Mu Moment 0.000 0.000
phi*Mn Capacity 446240.407 446240.407
phi*Mn No LTB 446240.407
Torsion
Tu Moment 0.000
Tn Capacity 410900.237
phi*Tn Capacity 369810.213
SHEAR CHECK
Major Shear
Vu phi*Vn Stress Status Force Capacity Ratio Check 32438.385 1160185.262 0.028 OK Minor Shear 3146.786 1160185.262
0.003
OK
Escala Grafica de Ratios de Interacción Axial-Momento Flector (P-M-M) columna al 91%
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6.2. Diseño de Vigas De los resultados que nos proporciona el análisis estructural, obtenemos los reportes de diseño: VM 6”X6”X1/4”
AISC 360-10 STEEL SECTION CHECK Units : N, m, C Frame : 589 Length: 5.300 Loc : 5.300
X Mid: 13.094 Y Mid: 2.825 Z Mid: -0.882
(Summary for Combo and Station)
Combo: 0.9D-SY Shape: HSS6X6X.250 Class: Compact
Design Type: Beam Frame Type: SMF Princpl Rot: 0.000 degrees
Provision: LRFD Analysis: Direct Analysis D/C Limit=0.950 2nd Order: General 2nd Order Reduction: Tau-b Fixed AlphaPr/Py=0.001 AlphaPr/Pe=0.001 Tau_b=1.000 EA factor=0.800 EI factor=0.800 Ignore Seismic Code? No Ignore Special EQ Load? No D/P Plug Welded? Yes SDC: D R=8.000 PhiB=0.900 PhiS=0.900
I=1.000 Omega0=3.000 PhiC=0.900 PhiS-RI=1.000
Rho=1.000 Cd=5.500 PhiTY=0.900 PhiST=0.900
A=0.003 J=1.898E-05 E=1.999E+11 RLLF=1.000
I33=1.190E-05 I22=1.190E-05 fy=317158863 Fu=399895958
r33=0.059 r22=0.059 Ry=1.100
HSS Welding: ERW
Reduce HSS Thickness? No
Sds=0.500 PhiTF=0.750
S33=1.562E-04 S22=1.562E-04 z33=1.835E-04 z22=1.835E-04
STRESS CHECK FORCES & MOMENTS (Combo 0.9D-SY) Location Pu Mu33 Mu22 5.300 896.367 -2887.417 -5103.769
Vu2 1736.766
Av3=0.002 Av2=0.002
Vu3 1885.877
Tu 945.589
B2 1.000 1.000
Cm 1.000 1.000
PMM DEMAND/CAPACITY RATIO (H1.2,H1-1b) D/C Ratio: 0.153 = 0.000 + 0.055 + 0.097 = (1/2)(Pr/Pc) + (Mr33/Mc33) + (Mr22/Mc22) AXIAL FORCE & BIAXIAL MOMENT DESIGN (H1.2,H1-1b) Factor L K1 K2 Major Bending 1.000 1.000 1.000 Minor Bending 1.000 1.000 1.000
LTB
Lltb 1.000
Kltb 1.000
Cb 2.412
Pu
phi*Pnc
phi*Pnt
B1 1.000 1.000
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Axial
Major Moment Minor Moment
Torsion
Force 896.367
Capacity 564250.651
Capacity 964979.446
Mu Moment -2887.417 -5103.769
phi*Mn Capacity 52388.809 52388.809
phi*Mn No LTB 52388.809
Tu Moment 945.589
Tn Capacity 48177.436
phi*Tn Capacity 43359.693
Vu Force 1736.766 1885.877
phi*Vn Capacity 272949.158 272949.158
Stress Ratio 0.006 0.007
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Fecha:
25/03/17
Hoja:
11 de 11
SHEAR CHECK
Major Shear Minor Shear
Status Check OK OK
CONNECTION SHEAR FORCES FOR BEAMS
VMajor Left
VMajor Right Major (V2)
28115.302
28217.575
Escala Grafica de Ratios de Interacción Axial-Momento Flector (P-M-M) Viga al 30%
7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Se concluye de acuerdo a las Normas vigentes que los elementos principales soportan las cargas estimadas de peso propio, carga de montaje, nieve, viento y/o sismo. Los perfiles utilizados en la composición de la estructura se encuentran trabajando dentro de un rango bajo: Columnas HSS 12X12X1/2 ” : 90% Vigas HSS 6X6X1/4 ” : 30% Los arriostres según los planos necesitan ser cambiados y mejor espaciados Adicionales: Se indica que cualquier variación en las normas actuales o anomalías respecto a la calidad de los materiales descrita en el presente informe dejan sin validez las conclusiones aquí presentadas.
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