Memoria calculo estructural curacao pucallpa2010_parte2

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  • 1. VI. ANALISIS Y DISEO DE COMPONENTES DE TECHO METALICO6.1 DATOS GENERALES DE LA ESTRUCTURACONFIGURACION - GENERAL TECHO METALICO6.1.1 ESPECIFICACIONES MATERIALES EMPLEADOS: ACERO : Arcos metalicos:Fy =36 KSIc =7.85 Tn/m3, Ec = 2,000,000 Kg/cm2Fu =58 KSI u=0.30corrugado:Fy =4200 Kg/cm2, c =7.85 Tn/m3, Ec = 2,100,000 Kg/cm2 SOLDADURA:Electrodos: Fexx = 60 KSI (E70 XX - AWS, para acero liso) (en varillas) Fexx = 70 KSI (E70 XX - AWS, para acero corrug.) COBERTURA:Pu = 8.50 kg/m2 (Calaminon curvo CU-6; catalogo fabricante). Parte II - 1/16

2. 6.1.2 ESTRUCTURACION: ARCOS METALICOS: El tipo de miembros estructurales empleados son varillas de acero liso y corrugado, con las siguientes caracteristicas:Nro Diametro () Peso Area Perimetro Barra pulg.cm. kg/m cm2 cm#21/4"0.64 0.24830.32 1.99#33/8"0.95 0.55860.71 2.99#41/2"1.27 0.99311.27 3.99#55/8"1.59 1.55181.98 4.99#63/4"1.91 2.23462.85 5.98#77/8"2.22 3.04153.88 6.98#8 1" 2.54 3.97265.07 7.98#9 1 1/8" 2.86 5.02786.41 8.98 # 101 1/4" 3.18 6.20727.92 9.97 # 111 3/8" 3.49 7.51079.5810.97 # 121 1/2" 3.81 8.9383 11.4011.97 # 131 5/8" 4.1310.49 13.3812.97 # 141 3/4" 4.45 12.166 15.5213.96 # 151 7/8" 4.76 13.966 17.8114.96 # 162" 5.0815.89 20.2715.96 # 172 1/8" 5.40 17.939 22.8816.96 # 182 1/4" 5.72 20.111 25.6517.95COLUMNAS METALICAS: Los miembros estructurales empleados son perfiles tipo cajon rectangular hueco. En el calculo se interactua probando diversassecciones del grupo definido en el cuadro "Auto Selection Sections " mostrado abajo. En el cuadro "Box/Tube Section " se muestra las propiedades de una delas secciones de dicho grupo6.2 DISEO DE ARCO METALICO "AM - 01" " V/2 "" V/2 " VISTA GENERAL ARCO METALICO"AM-01". Parte II - 2/16 3. ELEVACION Y PLANTA INFERIOR6.2.1 PRE-DIMENCIONAMIENTO :Se asume en todos los elementos: A=10.00cm26.2.2 ESTADOS DE CARGAS:Identificando los tipos de cargas intervinientes en cada direccion de la Estructura: CARGAS GRAVITACIONALES: CARGA MUERTA (D):Cobertura (catalogo fabricante): D1 = 8.50 kg/m2Estructura metalica (estimado a verificar):D2 =20.00 kg/m2 WD =28.50 kg/m2CARGA VIVA DE TECHO (Lr): NTE E.020 - TABLA 1: WLr = 30.00 kg/m2CARGAS LATERALES (SENTIDO LONGITUDINAL): CARGAS DE VIENTO (W):NTE E.020 - Art. 12 :V h = V(H/10) 0.22 > V("V" de Mapa Eolico - zona Pucallpa)Viento en Arcos metalicos: V = 75.00 km/h H 7.924 m (alt. prom. desde terreno)VH = 75.00 km/h = 6.584 (pendiente promedio de la superficie - zona de baja pendiente) = 19.752 (pendiente promedio de la superficie - zona de alta pendiente)Presiones:NTE E.020 - TABLA 4 Ph = 0.005(C)(V h 2 ) CONSTRUCCIONbarlovento sotaventodonde:Arcos y cubiertas cilindricas con +0.8 Ph = Presin o succin del viento a una altura h perpendicular a -0.5pendiente () < 45 -0.8la superficie, para "h"> 10m (kg/m2)Superficies verticales de edificios +0.8 -0.6C = factor de forma adimensional (de tabla izquierda)Superficies verticales o inclinadas (planas-0.7 -0.7o curvas) paralelas al viento(El signo positivo indica presin y el negativo succin)BARLOVENTO:Considerando presion: C=0.8 h =22.50 kg/m2(en arcos) Considerando succion: C=-0.8h =-22.50kg/m2(en arcos)SOTAVENTOSe tiene succion: C=-0.5h =-14.06kg/m2(en arcos)CARGAS LATERALES (SENTIDO TRANSVERSAL):CARGAS DE SISMO (E):SISMO DINAMICO: Se aplica el "Espectro de Pseudo Aceleraciones" definido en el item 3.2 de la presente MemoriaSISMO ESTATICO: NTE E.030 - cap. VI V = ZUC1P (kg) (repartido en cada columna)Fuerza sismica asociada al peso:C1 =1.30(NTE E.030 - Tabla 9) V= 856.37 kgP= 3378.18 kg (peso propio + 50%carga viva, automatico de SAP2000)6.2.3 METRADOS DE CARGAS: Calculando las cargas concentradas sobre los nudos de la brida superior, segn el caso mas critico en cada direccion:A = ancho tributario entre arcos (m) =4.338 mB = ancho tributario entre nudos de brida superior(m) = 1.684 m n = numero de bridas superiores comprendidas en"A" =2CARGA MUERTA (PD):P D = (W D )(A)(B)/n , PD =104.06kgCARGA VIVA DE TECHO (PLr):P Lr = (W Lr )(A)(B)/n PLr = 109.53kgCARGA DE VIENTO (W) - ARCOS:P W = ( h )(A)(B)/nBARLOVENTO:Considerando presion en el Barlovento:PWp-s = 82.15 kgDescomponiendo esta fuerza en componentes rectangulares: PWx = 27.76 kg PWx = PW*sen() yPWy = PW*cos() (=19.75) PWy = 77.32 kg(en zona de alta pendiente) (=6.58) PWx =9.42 kg(en zona de baja pendiente) PWy = 81.61 kgBARLOVENTO:Considerando succion en el Barlovento:PWs-s = -82.15kgDescomponiendo esta fuerza en componentes rectangulares:PWx = -27.76kg(en alta pendiente) (=19.75) PWy = -77.32kg PWx = PW*sen()yPWy = PW*cos() (=6.58) PWx =-9.42kg(en baja pendiente) PWy = -81.61kgSOTAVENTO: Se tiene succion en el Sotavento: PWs-s = -25.67kgDescomponiendo esta fuerza en componentes rectangulares: PWx =-8.68kg(en alta pendiente) PWx = PW*sen() yPWy = PW*cos() (=19.75) PWy = -24.16kg .Parte II - 3/16 4. (=6.58) PWx = -2.94 kg (en baja pendiente) PWy =-25.50 kg CARGA DE SISMO (E) - COLUMNAS: SISMO: Repartiendo las carga en ambas columnas: "V/2" =428.18 kg (ver VISTA GENERAL ARCO METALICO)6.2.4 COMBINACIONES DE CARGAS: Especificacion A-4.1 LRFD - 99:(se entiende que "W" y "E" correspondena los casos mas criticos de Viento y Sismorespectivamente)6.2.5 ANALISIS ESTRUCTURAL:ProgramNameVersinProgLevelSAP2000 v14.0.0 Advanced NUMERACION DE NUDOS Y BARRASESTADO CARGA MUERTA (PD) .Parte II - 4/16 5. punto317punto347ESTADO CARGA VIVA DE TECHO (PLr) ESTADO CARGA DE VIENTO (PWs-s) .Parte II - 5/16 6. punto 317:punto821 punto 347:punto 821: ESTADO CARGA DE VIENTO (PWp-s) DERECHA: ALGUNOS DETALLES DE ESTADOS DE CARGAS EN NUDOS .Parte II - 6/16 7. SUPERIOR CUERDADIAGONALCOLGADORSUPERIORBRIDA INFERIORCUERDA TENSOR INFERIOR BRIDA COLUMNA DIAGRAMAS - ENVOLVENTES DE FUERZA AXIAL (+): traccion (-): compresion .Parte II - 7/16 8. Del "Diagrama-Envolvente de fuerza axial" (pag. sgte.) se tienen los siguientesestados de fuerza en los miembros mas criticos de cada componente dela estructura:DIAGONAL:ARRIOSTRE TRANSVERSAL:ARRIOSTRE EN X:Se observa que el punto con deflexion maxima esta en la Se observa que el punto con desplazamiento lateral maximobrida inferior, cuyo valor (en cm) se considera aceptable esta en la columna, cuyo valor (en cm) se considera aceptableDIAGRAMA-ENVOLVENTE DE DEFORMACIONES .Parte II - 8/16 9. 6.2.6 DISEO DE ELEMENTOS DE ACERO:ProgramName Versin ProgLevelSAP2000 v 14.0.0Advanced COLUMNA COLGADOR SIPERIOR BRIDA TENSORINFERIORBRIDA - DISEO AUTOMATIZADO DE MIENBROS DE ACERO, SEGN ESPECIFICACIONES AISC - LRFD 99 - DETALLES DE VERIFICACION DE ESFUERZOS EN MIEMBROS MAS CRITICOS DE CADA COMPONENTE DE LA ESTRUCTURA(BRIDAS, TENSOR, DIAGONAL, CUERDAS, COLGADORES Y ARRIOSTRES) .Parte II - 9/16 10. CUERDACUERDAINFERIORSUPERIORARRIOSTRE DIAGONALTRANSVERSALARRIOSTREEN X.Parte II - 10/16 11. ESPECIFICACIONES AISC - LRFD 99:DISEO DE ELEMENTOS A COMPRESIONESPECIFICACIONES Fcr= 25 . 32 Ksiesfuerzo critico en compresion, para acero A-36..(4)AISC - LRFD 99: kL / r < 602esbeltes admisible r > KL/60 ..(5)Fcr = ( 0 .658 c ) F yesfuerzo admisible (Ksi),..(6)donde: = 0.85 (en compresion)Pu..(7)KlFy Ag = yc = F crrE DISEO DEBarra mas Pu =3275.78 Kg =7.22 Kipsrequiere: 2 BRIDA SUPERIOR: critica: L= 0.28 m =11.05 pulgde (4): Ag = 0.285 pulg 760de (5): r>0.184 pulgSe elige seccion: varilla # 6 (3/4")Se elige seccion: varilla # 6 (3/4")Ag = 0.442pulg2 > Ag ...OKrx=0.188pulg > r ...OK (se obvia)ry=0.188pulg > r ...OK (se obvia) VERIFICACION POR ESBELTES:de (7): c =0.661 < 1.5 OKPuadm = (Fcr)(Ag) = 11.26Kips > Pu . OKde (6): Fcr =29.987 Ksi Seccion de diseo:varilla # 6 (3/4") Calculo similar para resto de elementos de Brida superior.Parte II - 11/16 12. DISEO DE BRIDA INFERIOR.- Barra mas critica: 732 Seccion de diseo: varilla # 6 ( 3/4" ) Calculo similar para resto de elementos de Brida inferiorDISEO DE DIAGONALES.- Barra mas critica: 602 Seccion de diseo: varilla # 3 ( 3/8" ) Calculo similar para resto de diagonales . Parte II - 12/16 13. DISEO DE CUERDA SUPERIOR.-Barra mas critica: 937 Seccion de diseo: varilla # 4 ( 1/2" ) Calculo similar para resto de elementos de cuerda superiorDISEO DE ARRIOSTRES EN "X".-Barra mas critica: 38 Seccion de diseo: varilla # 2 ( 1/4" ) Calculo similar para resto de arriostres.Parte II - 13/16 14. DISEO DE CUERDA INFERIOR.- Barra mas critica: 926 Seccion de diseo: varilla # 5 ( 5/8" ) Calculo similar para resto de elementos de cuerda inferiorDISEO DE COLUMNA METALICA "CM-01" .- Miembro mas critico: 41 Seccion de diseo: perfil HSS 5 1/2"x5 1/2"x3/16" Calculo similar para ambas columnas metalicas . Parte II - 14/16 15. DISEO DE ELEMENTOS A TRACCION: ESPECIFICACIONES AISC - LRFD 99:Pu (1) An(2)LL(3)Ag min =min =Pu< 300 rmin Fy Fu U r 300donde: = 0.90 (en traccion) , = 0.75Ae = (U)(Ag) , "U" = 0.85"r" = radio de giro DISEO DE TENSORES:Barra masPu =2730.81 Kg = 6.01 Kipsrequiere:2 critica:L=3.840 m = 151.19 pulg de (1): Ag =0.186 pulg231 de (3): r>0.504 pulgde (2): An =0.163 pulg Se elige seccion:varilla # 4 ( 1/2") Ag = 0.196 pulg2 > Ag OKrx=0.125 pulg > r ...MAL(se obvia) Ae = 0.167 pulg2 > An ..OKry=0.125 pulg > r ...MAL(se obvia) Seccion de diseo: varilla # 4 ( 1/2" ) Calculo similar para resto de elementos de tensores . Parte II - 15/16 16. DISEO DE COLGADORES.-Barra mas critica: N 10 Seccion de diseo: varilla # 2 ( 1/4" ) Calculo similar para resto de colgadores.Parte II - 16/16