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7/18/2019 Proyecto Estructural de Acero, estacionamiento.
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UNIVERSIDAD AUTONOMA DE BAJA CALIFORNIA
FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA Y DISEÑO
Proyecto presentado como requisito parcial para acreditar la
materia de Proyecto Estructural impartida por el M.I. Ricardo
Sánchez Vergara.
Presentado por
Carolina Rodriguez Carrillo
Francisco A. Parés Olguín
Ensenada, Baja California a 7 de Junio 2013
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Proyecto Estructural. Rampa de Estacionamiento
1
INDICE
Descripción
Antecedentes 2
Localización 2Descripción del proyecto 3
Descripción estructural 4
Especificaciones
Especificaciones generales 5
Reglamentación 5
Análisis, procesado y cálculo de datos 5Especificación de los materiales 6
Combinación de cargas 7
Planta arquitectónica 9
Modelo 3D de la estructura 10
Cargas gravitacionales
Análisis de cargas 11
Areas tributarias 12
Bajada de cargas 14
Análisis sísmicoCentro de masas y pesos de entrepisos 23
Método estático 24Rigidez en los marcos 28
Excentricidad de diseño 29
Desplazamientos máximos
Análisis estructuralDiagramas
Diseño de elementos estructurales
Losa y viga secundaria
Viga principal
Columna
Cimentación
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Descripción
Antecedentes
De acuerdo a la solicitud presentada por el Gobierno del Estado de Baja California, la empresa XXX harealizado el presente Proyecto Estructural referente a la edificación de la rampa para el estacionamientodel proyecto de Estacionamiento de la Unidad Deportiva Norte.
Localización
La edificación estará ubicada dentro de los límites de las instalaciones de la Ciudad Deportiva, donde
actualmente se encuentra el estacionamiento de la institución. Ésta se encuentra en, Carlos Pacheco #7
colonia Valle Dorado.
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Descripción del proyecto
En el presente proyecto se aborda el tema de la edificación a través del cálculo estrutural de una rampa
de dos niveles que fungirá como acceso al nuevo estacionamiento de la Unidad Deportiva Valle Dorado.
Dicha rampa, y en general todo el estacionamiento ofrecerán una solución al actual problema de la
excesiva demanda de estacionamiento y por tanto la falta de un lugar seguro y cercano para dejar elautomovil al tratar asuntos tanto en la Unidad Deportiva Valle Dorado como en la UABC campus Valle
Dorado.
El proyecto aumentará en un 200% el volumen actual de alojamiento con 1269 cajones de
estacionamiento en lugar los 423 con los que cuenta en este momento. De los cuales, siguiendo NOM-
233-SSA1-2003, que establece que al menos el 4% de los cajones serán exclusivamente para
discapacitados se han incluido 51 cajones con estas características.
Todo el proyecto fué propuesto con elementos estructurales de acero y losacero por su alta resistencia,
y su relativa facilidad de edificación.
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Descripción estructural
La edificación de la rampa constará de 2 niveles, cada uno de 3.5 m de altura, por lo que en su
parte más alta, la estructura resultará de 7m de altura total. La misma será construida
utilizando elementos estructurales de acero ASTM A992 Fy50 por su alta capacidad de carga y
el gran abasto de éste en el mercado local, lo cual reduce mucho el precio de la obra por evitarcostos de transporte y tiempos de espera.
Los elementos serán dispuestos a manera de marcos rígidos interconectados con base sólida,
fuerte y segura, pues la edificación será de uso público y debe ser capaz de resistir las elevadas
cargas que pudieran presentarse bajo condiciones normales de uso y especialmente en caso de
alguna contingencia para evitar catástrofes que suciten pérdidas económicas o humanas.
Las cargas de todo el edificio serán transmitidas a la cimentación exclusivamente mediante los
marcos formados de la interacción de las vigas con las columnas. Las losas de entrepiso estarán
hechas de Steel deck y recubrimiento de concreto.
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Especificaciones
Especificaciones Generales
Es recomendado al contratista que ejecutará la obra hacerle llegar al proyectista cualquier duda que
pudiera surgirle con respecto a las especificaciones incluidas en la presente memoria, así como
comentarios de elementos que suponga omitidos o aclaraciones que considere pertinentes.
Los materiales, elementos y accesorios que son presentados en el proyecto fueron calculados por medio
de métodos probados acreditados ya sea como NORMA Oficial Mexicana, por el Reglamento de
Edificaciones de Baja California o por instituciones que más adelante serán mencionadas, por lo que
dichas especificaciones deberán ser acatadas al pie de la letra y en caso de existir alguna discrepancia
debe discutirse con el proyectista antes de proceder por cuenta propia.
Reglamentación
En el desarrollo del presente proyecto se utilizaron los reglamentos mencionados a continuación para la
aplicación de los criterios de análisis de cargas gravitacionales y accidentales, así como el análisis de
comportamiento estructural.
Análisis de Cargas y Análisis Sísmico
Reglamento de la Ley de Edificaciones del Estado de Baja California
Diseño de Elementos EstructuralesAISC Steel Construction Manual
Análisis, Procesado y Cálculo de Datos
Para el análisis, el procesamiento y algunos de los cálculos de los datos, por la cantidad, se optó por la
utilización de software que facilitara todos estos procesos:
Análisis Sísmico
CSI SAP2000
Procesamiento de Datos
Microsoft Excel
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Especificación de los Materiales
Elementos de Acero
Todo el acero utilizado será ASTM A992 con fy=4200kg/cm2 rolado en frío.
Colado
A) Se deberá colocar de manera que no se produzca segregación de agregados.
B) Se deberá compactar con vibrador mecánico o eléctrico con una frecuencia no menor a3600rpm y de preferencia mayor a 5000rpm, estos tendrán cabeza vibratoria de diámetroapropiado al espesor del concreto y espacios que permitan los armados. El vibrador debeintroducirse verticalmente, nunca horizontalmente, a distancias no mayores de 60cm deseparado y se extraerá lentamente.
C) El concreto se mantendrá húmedo por 7 días a partir de la fecha de colado, el curado se iniciauna vez que se presenta el fraguado inicial y se hará en forma continua. En las losas se podráncolocar bordes de arena para poder inundarlas o cubrir con una capa de 5 cm de arena quemantenga su humedad.
Resumen de especificaciones de materiales
Resistencia
Concreto f’c= 250 kg/cm2
Acero de refuerzo fy= 4200 kg/cm2
Peso Volumétrico
Concreto γ= 2400 kg/m3
Módulo de Elasticidad
Concreto E= 238751.96 kg/cm2
Acero E= 2’100,000.00 kg/cm2
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Combinación de Cargas de Acuerdo con el ASD
Los elementos de la estructura son diseñados cumpliendo las demandas de las cargas, de tal maneraque su resistencia de diseño sea igual o superior a los efectos de las cargas factorizadas.
La combinación de cargas usando el diseño de Máximo Esfuerzo Permisible (ASD), debe estar de
acuerdo con el UBC-Structural Engineering Design Provisions, sections 1612.3 and 1612.4. Estás
combinaciones se listan a continuación:
Combinaciones Básicas de Carga
1.6M+0.32V
1.4M
1.2M+1.6V
M+V
1.3M+V+Sx
1.3M+V-Sx
1.3M+V+Sy
1.3M+V-Sy
0.8M+Sx
0.8-Sx
0.8M+Sy
0.8M-Sy
Donde:
M es la carga muerta
V es la carga viva
Sx y Sx son las cargas sísmicas en las direcciones respectivas.
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8
Planta Arquitectónica. Primer y Segundo Nivel
9.7000
9.7000
9.7000
9.7000
9.73
9.73
15.12
B
6
5
4
3
2
1
A
7
29.1000
34.58
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1
Modelo 3D de la estructura.
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1
Cargas gravitacionales
Análisis de cargas
Cargas vivas
Tomado del Reglamento de la Ley de Edificaciones del Estado de Baja California, Artículo VII.2 Tabla 2,
inciso K.
Para garajes y estacionamientos para automóviles exclusivamente: 250 kg/m2
Cargas muertas
Σ
Sobrecarga
Espesor aproximado Steel deck kg/m^2
0.05 m
3 "
Espesor (m) Carga (kg/m^2)
Instalaciones - - 25
246.44
20
Losa 2400 0.0881 211.44
Steel deck - - 10
Total 266.44
Material γ (kg/m^3)
Estructuración:
148.950 100
20
Pesos Propios
Viga sec. W6x20 29.790
Columnas - -
Perfil Carga kg/m Carga lb/ft
Viga prim. W16x100
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2
Áreas Tributarias. Primer y segundo nivel
Descanso
m
m^2
m m^2 m^2
m^2
m^2
m m^2 m^2
m^2
m^2
m m^2 m^2
m^2
9.7
23.52
23.52
23.52
23.52
9.7
9.7
23.52
23.52
23.52
9.7
23.52 23.52
23.52 23.52
23.52
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3
Rampa = Altura m
m
m^2
m m^2 m^2
m^2
m m^2 m^2
m^2
m
Longitud inclinada Longitud horizontal
23.52 m^2
49.81 m^2 49.81
9.73
9.73
15.12
23.58
23.58
23.58
23.58 9.7
23.58
23.58
9.7
3.5
15
23.58
9.7
m^2
23.52 m^2
23.58
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4
Bajada de Cargas
Carga = (Área tributaria * Carga) / 1000
Descanso
m
m
m
m
Cargas Muertas y Cargas Vivas sobre Áreas Tributarias
CM = 6.27 Ton
CV = 5.88 Ton
5.88 Ton
CM = 6.27 Ton
CV =9.7 CV =
CM = 6.27 Ton
CV = 5.88 Ton
CM = 6.27 Ton
9.7
9.7
CM = 6.27 Ton
CV = 5.88 Ton
6.27CM = Ton
5.88
6.27 Ton
CV = 5.88 Ton
CM = 6.27 Ton
CV = 5.88 Ton
Ton
TonCV =
CM = 6.27 Ton
CV = 5.88 Ton
CM = 6.27 Ton
CV = 5.88 Ton
CM =
9.7 CV =
CM = 6.27 Ton
5.88
5.88 Ton
CM = 6.27 Ton
CV = 5.88 Ton
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5
Rampa
m m m
Ton
Ton Ton
m
Ton
Ton
Ton Ton
m
Ton
m
CV = 12.45
Ton
Ton
CM =
CV = 12.45 Ton
6.283
CV = Ton
CM = 6.283
CV = 5.896 Ton
CM = 6.283
5.896 Ton
CM = 6.283
CV = 5.90 Ton
CM = 6.283 CM =
5.896 Ton
CM = 6.283
CV = 5.896
9.725 CV = 5.896
4.85 9.7 4.85
6.283CM =
15.12 CM = 13.27 13.27 Ton
9.725 CV =
6.267
CM = 6.283CV = 5.896 Ton
CM =
CV = 5.881
Ton
CV = 5.881
CV = 5.896 Ton
CM = 6.267
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6
m
CM = Ton/m
CM = Ton/m
m
PP vigas = 0.2 Ton/m CV
CV
CM = Ton/m
CV= Ton/m
m
CV CV
CM = Ton/m
CV = Ton/m
m
CV CV
CM = Ton/m
CV = Ton/m
0.606 Ton/m
0.606 Ton/m
0.606 Ton/m
0.61
1.213
1.21
1.214
1.29
PP vigas = 0.2 Ton/m
CM = 0.65
PP vigas = 0.2
Ton/m
Ton/m
Cargas Muertas y Cargas Vivas sobre Ejes
9.7
0.65
1.29
PP vigas = 0.2 Ton/m
CM = 0.65
PP vigas = 0.2
CM = 0.65
PP vigas = 0.2 Ton/m
Ton/m
Ton/m
0.606 Ton/m
Ton/mCM = 0.65 CM = 0.65
9.7 Ton/m Ton/mPP vigas = 0.2 PP vigas = 0.2
Ton/m
0.606 Ton/m
9.7 Ton/m Ton/m
CM = 0.65
PP vigas = 0.2
1.29
PP vigas = 0.2 Ton/m
0.606 Ton/m
Ton/m
9.7
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Proyecto Estructural. Rampa de Estacionamiento
7
CM = (Carga muerta) / longitud
PP vigas = (Carga viga primaria + carga viga secundaria) / 1000 kg
CV = (Carga viva) / longitud
m
CV = CV =
CM = Ton/m
CV = Ton/m
m
CV = CV =
CM = Ton/m
CV =
m
CV = CV =
CM + CV = Ton/m
0.606
0.606 Ton/m
0.824 Ton/m
Ton/m 0.606 Ton/m
0.606 Ton/m
0.824 Ton/m
1.216
1.214 Ton/m
PP vigas = 0.2 Ton/m
Ton/m
1.25
1.30
PP vigas = 0.2 Ton/m
PP vigas = 0.2 Ton/m
CM = 0.878 Ton/m
PP vigas = 0.2 Ton/m
CM = 0.87815.12 Ton/m
CM = 0.65 Ton/m
PP vigas = 0.2 Ton/m
CM = 0.65 Ton/m CM = 0.65 Ton/m
1.29
PP vigas = 0.2 Ton/m
CM = 0.65
PP vigas =
Ton/m
0.2 Ton/m
PP vigas = 0.2
9.73
9.73
Ton/mPP vigas = 0.2
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8
m
m
1.43
m
m
Ton/m
1.43 Ton/m
2.68 Ton/m
2.68 Ton/m
2.69 Ton/m
1.43 Ton/m
1.43 Ton/m
9.7 1.43 Ton/m
Cargas Totales sobre Ejes
9.7
9.7 1.43 Ton/m
9.7 1.43 Ton/m
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Proyecto Estructural. Rampa de Estacionamiento
9
Carga total sobre eje = CM + CV + PP vigas
m
m
m
Ton/m
2.69 Ton/m
2.69 Ton/m
1.43
1.43
15.12 1.88
Ton/m
Ton/m Ton/m1.88
9.73 1.43 Ton/m1.43 Ton/m
9.73 1.43 Ton/m
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10
Cargas Totales en Marcos
Eje 1 Eje 2
Ton/m Ton/m
Ton/m Ton/m
1.43
1.43
2.69
2.69
A B
3.50
9.70
3.50
A B
3.50
9.70
3.50
Eje 3
Ton/m
Ton/m
2.69
2.69
A B
3.50
9.70
3.50
Eje 4
Ton/m
Ton/m
2.69
2.69
A B
3.50
9.70
3.50
Eje 5 y 6 Eje 7
Ton/m Ton/m
Ton/m Ton/m
1.43
1.43
2.68
2.68
A B
3.50
9.70
3.50
A B
3.50
9.70
3.50
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Proyecto Estructural. Rampa de Estacionamiento
11
m
m
m
m
Cargas en Columnas (Ton)
9.7
9.7
1.431
2.773 2.773
1.431
2.773 2.773
2.774 2.774
9.7
9.7
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Proyecto Estructural. Rampa de Estacionamiento
12
Fig. No.
m
m
m
1.656 1.656
9.73
9.73
15.12
2.776 2.776
2.999 2.999
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Proyecto Estructural. Rampa de Estacionamiento
13
Análisis sísmico
Centro de masas y pesos de entrepisos
EJES
1B
2B
3B
4B
FUERZA X Y FX FY1A 1.66 0.00 0.00 0.00 0.00
1.66 9.70 0.00 16.06 0.00
2A 3.00 0.00 15.12 0.00 45.34
3.00 9.70 15.12 29.09 45.34
3A 2.78 0.00 24.85 0.00 69.06
2.78 9.70 24.90 26.96 69.20
4A 2.78 0.00 34.63 0.00 96.13
2.78 9.70 34.63 26.93 96.13
∑=
Centro de masas de superficie inclinada
20.42 ∑= 99.04 421.21
CENTRO DE GRAVEDAD
∑Fx
∑Fy
X=
Y=∑F
∑F4.85
20.63
=
=
4B
5B
6B
7B
∑=
4A 2.776 0 34.63 0 96.13288
EJES
2.776 9.7 34.63 26.9272 96.13288
5A 2.774 0 44.33 0 122.9714
0.716 9.7 63.73 6.9452 45.63068
2.773 9.7 54.03 26.8981 149.8252
7A 0.716 0 63.73 0 45.63068
2.774 9.7 44.33 26.9078 122.9714
6A 2.773
18.078 ∑= 87.6783 829.1203
FUERZA X Y FX FY
Centro de masas de superficie horizontal
0 54.03 0 149.8252
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Proyecto Estructural. Rampa de Estacionamiento
14
Método estático de análisis sísmico
De acuerdo al Reglamento de Edificaciones del Estado de Baja California, en la sección del análisissísmico tenemos que:
Clasificación de la construcción según su destino: Grupo B
Clasificación de la estructura según su estructura: Tipo I
Zona sísmica: C
Factor de reducción por ductilidad: Q = 4
Periodo fundamental de la estructura, de acuerdo a la Ley de Edificaciones del Estado de Baja California,
artículo LXXXVI.9.
[ ]
T = Periodo fundamental de la estructura
Fi = Fuerza de inercia al nivel de i
CENTRO DE GRAVEDAD
∑Fx
∑Fy
∑F
∑FX=
Y=
=
= 45.86
4.85
Ton
Ton
Ton
Peso total de la estructura
76.996
Peso total del la parte horizontal
Peso total de la rampa
36.156
40.840
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Proyecto Estructural. Rampa de Estacionamiento
15
Wi = Peso del nivel i en Ton
Xi = Desplazamiento del nivel i debido a la fuerza Fi en cm
g = Aceleración de la gravedad en cm/seg2
Cálculo de la excentricdad
Según el reglamento de edificaciones de Baja California la excentricidad de considerará como 0.05 veces
la longitud del entrepiso en el sentido en que se esté considerando.
X (m) Y (m)X+(0.05L)
(m)Y+(0.05L)
(m) PESO (Ton)Ki-X
(Ton/cm)Ki-Y
(Ton/cm
2do Nivel 4.85 45.86 5.335 49.035 18.078 106 7.
1er Nivel 4.85 45.86 5.335 49.035 18.078 49 7
2do Nivel
Rampa 4.85 20.63 5.335 23.805 20.42 113.75 5.1er NivelRampa 4.85 20.63 5.335 23.805 20.42 342 45.
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Proyecto Estructural. Rampa de Estacionamiento
16
Sección Horizontal
Se supondrá que el periodo natural de vibración puede exceder del calculado hasta en 33% o ser inferior
hasta en 25% y se adoptará el valor más desfavorable en el intervalo.
Reducción del coeficiente sísmico:
T < T1 por lo que la reducción del coeficiente sísmico corresponde a: ⁄
Cortante de entrepiso en la dirección de X (horizontal) correspondiente a la sección Horizontal
(entrepiso): 6.40 Ton
36.16 ton. t1= 0.30
x y
4.00 4.00 t2= 0.50Coeficiente Sísmico c
Cortante basal (Vs) 2.17 2.17 α= 0.08
Nivel Entrepiso hi(m) Wi(ton) Wihi
2.00 7.00 18.08 126.55
2.00
1.00 3.50 18.08 63.27
1.00
Σ 36.16 189.82
Peso total del edificio
Factor de reduccion por ductilidad (Q)0.24
Cortantes de entrepiso considerando el periodo fundamental de la estructura
Fi(ton) Vi(ton) 0.95Fi Fi(ton) Vi(ton) Kix(ton/cm) Vi/Kix xi(cm) Wixi2 Fixi
1.45 1.37 1.48 0.06 0.06 0.09
1.45 1.48 106.00 0.01
0.72 0.69 0.69 0.04 0.04 0.03
2.17 2.06 2.17 49.00 0.04
Σ 0.10 0.12
0.18
0.24
c'= 0.27
Vx= 6.40
Nivel Fi Vix
2.00 4.37
4.37
1.00 2.03
6.40
2.00
1.00
Dirección X
Entrepiso
Periodo Fundamental (T)=
Aumentando el periodo 33%
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17
Reducción del coeficiente sísmico:
T1< T < T2 por lo que la reducción del coeficiente sísmico corresponde a:
Cortante de entrepiso en la dirección de Y (vertical) correspondiente a la sección Horizontal (entrepiso):
4.34 Ton
Fi(ton) Vi(ton) 0.95Fi Fi(ton) Vi(ton) Kiy(ton/cm) Vi/Kiy yi(cm) Wiyi2 Fiyi
1.45 1.37 1.48 0.48 4.16 0.71
1.45 1.48 7.95 0.19
0.72 0.69 0.69 0.29 1.55 0.20
2.17 2.06 2.17 7.40 0.29
Σ 5.71 0.91
0.50
0.38
c'= 0.24
Vy= 4.34
Nivel Fi Viy
2.00 2.96
2.96
1.00 1.37
4.341.00
2.00
Dirección Y
Entrepiso
Periodo Fundamental (T)=
Aumentando el periodo 33%
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18
Sección Rampa
Se supondrá que el periodo natural de vibración puede exceder del calculado hasta en 33% o ser inferior
hasta en 25% y se adoptará el valor más desfavorable en el intervalo,
Reducción del coeficiente sísmico:
T < T1 por lo que la reducción del coeficiente sísmico corresponde a:
⁄
Cortante de entrepiso en la dirección de X (horizontal) correspondiente a la Rampa: 5.47 Ton
40.84 ton. t1= 0.30x y
4.00 4.00 t2= 0.50
Coeficiente Sísmico c
Cortante basal (Vs) 2.45 2.45 α= 0.12
Nivel Entrepiso hi(m) Wi(ton) Wihi
2.00 7.00 20.42 142.94
2.00
1.00 3.50 20.42 71.47
1.00
Σ 40.84 214.41
Cortantes de entrepiso considerando el periodo fundamental de la estructura
Peso total del edificio
Factor de reduccion por ductilidad (Q)
0.24
Fi(ton) Vi(ton) 0.95Fi Fi(ton) Vi(ton) Kix(ton/cm) Vi/Kix xi(cm) Wixi2 Fixi
1.63 1.55 1.67 0.02 0.01 0.04
1.63 1.67 113.75 0.01
0.82 0.78 0.78 0.01 0.00 0.01
2.45 2.33 2.45 342.00 0.01
Σ 0.011 0.042
Periodo Fundamental (T)= 0.101
Aumentando el periodo 33% 0.135
c'= 0.201
Vx= 5.4730
Nivel Fi Vix
2.00 3.74
3.74
1.00 1.73
5.47
Dirección X
Entrepiso
2.00
1.00
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19
Reducción del coeficiente sísmico:
T1 < T < T2 por lo que la reducción del coeficiente sísmico corresponde a:
Cortante de entrepiso en la dirección de Y (vertical) correspondiente a la Rampa: 4.90 Ton
Cálculo de las rigideces en los marcos
Fi(ton) Vi(ton) 0.95Fi Fi(ton) Vi(ton) Kiy(ton/cm) Vi/Kiy yi(cm) Wiyi2 Fiyi
1.63 1.55 1.67 0.35 2.46 0.58
1.63 1.67 5.71 0.29
0.82 0.78 0.78 0.05 0.06 0.04
2.45 2.33 2.45 45.56 0.05
Σ 2.52 0.62
Periodo Fundamental (T)= 0.402
c'= 0.240
Vy= 4.9008
Nivel Fi Viy
2.00 3.35
3.35
1.00 1.55
4.901.00
Dirección Y
Entrepiso
2.00
Entrepiso Fuerza Suma de fuerzas kg Desplazamiento cm Rigideces
2 2 2.12 2120 0.0002 0.02 106.00
1 1 0.98 980 0.0002 0.02 49.00
Entrepiso Fuerza Fuerza Sumada kg Desplazamiento cm Rigideces
2 2 1.59 1590 0.0020 0.2 7.95
1 1 0.74 740 0.0010 0.1 7.40
En lo horizontal
Rigideces por entrepiso X
Rigideces por entrepiso Y
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20
Los desplazamientos que se observan en el análisis de la sección de la rampa se obtuvieron por medio
del programa de análisis estructural SAP2000
Excentricidad de diseño
Correspondiente al artículo LXXXVI.6 del Reglamento de la Ley de Edificaciones del Estado de Baja
California, refiere a la excentricidad de diseño, por no haber simetría en las rigidices, de la siguiente
manera:
ed = Excentricidad de diseño
L = Máxima dimensión del piso que se analiza
Se determina la excentricidad de cálculo (e calculada) como la diferencia entre el centro de masa (centro
de cortante) y el centro de rigidez para ambas direcciones.
Sección Horizontal
Entrepiso Fuerza Suma de fuerzas kg Desplazamiento cm Rigideces
2 4.55 4.55 4550 0.0004 0.04 113.75
1 2.29 6.84 6840 0.0002 0.02 342.00
Entrepiso Fuerza Fuerza Sumada kg Desplazamiento cm Rigideces
2 2.8 2.8 2800 0.0049 0.49 5.71
1 1.3 4.1 4100 0.0009 0.09 45.56
En la rampa
Rigideces por entrepiso X
Rigideces por entrepiso Y
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21
Sección Rampa
Desplazamientos máximos
De acuerdo al Reglamento de la Ley de Edificaciones del Estado de Baja California en el artículo
LXXXVII.1 se establece que, las deformaciones laterales de cada entrepiso no excederán de 0.008 veces
la diferencia de elevaciones correspondientes. Por lo tanto el valor máximo permisible de
desplazamiento por entrepiso es:
Sección Rampa
Anteriormente se indicaron los desplazamientos que el programa de análisis estructural SAP2000
calculó, retomando tenemos que (en cm):
Para no considerar el factor de ductilidad = 3 como lo marca el Reglamento de Edificaciones del Estado
de Baja California, se opta por multiplicar dicho factor por los desplazamientos para obtener
desplazamientos máximos, enseguida se obtiene un desplazamiento relativo que será considerado como
el producto de los desplazamientos de SAP2000 por 0.008
X Y
Entrepiso 2 0.040 0.490
Entrepiso 1 0.020 0.090
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22
Resultados en cm.
Todos los desplazamientos cumplen.
Sección horizontal
Resultados en cm
Todos los desplazamientos cumplen.
X Y X Y
Entrepiso 2 0.120 1.470 0.000320 0.003920 2.8
Entrepiso 1 0.060 0.270 0.000160 0.000720 2.8
Desplazamiento máximo Desplazamiento relativoLímite por reglamento
X Y
Entrepiso 2 0.020 0.200
Entrepiso 1 0.020 0.100
X Y X Y
Entrepiso 2 0.060 0.600 0.000160 0.001600 2.8
Entrepiso 1 0.060 0.300 0.000160 0.000800 2.8
Desplazamiento máximo Desplazamiento relativo Límite por reglamento
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23
Análisis Estructural
Diagrama de cortante en columnas
La columna con la fuerza de cortante más desfavorable se encuentra localizada en el primer nivel del eje
2 – B, con una fuerza factorizada de 12.55 Ton.
Diagrama de momento en columnas
La columna con el momento más desfavorable se encuentra localizada en el segundo nivel del eje 2 – B,
con un momento de 21.78 Ton-m
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24
Diagrama de cortante
La viga con la fuerza cortante factorizada más desfavorable en el eje X se encuentra localizada en el
primer nivel, en el marco A – B del eje 2, con una fuerza de 21.20 Ton.
La viga con la fuerza cortante factorizada más desfavorable en el eje Y se encuentra localizada en el
segundo nivel, en el marco 1 – 2 del eje B, con una fuerza de 21.38 Ton.
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25
Diagrama de momento
El momento flexionante más desfavorable del eje X se encuentra localizado en el marco A - B del eje 2,
con un momento de 32.57 Ton-m
El momento flexionante más desfavorable del eje Y se encuentra localizado en el marco 1 - 2 del eje B,
con un momento de
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26
Diseño de elementos estructurales
Diseño de vigas compuestas
Eje X
El diseño de realizará con el momento flexionante más desfavorable de la estructura en el eje X,
localizado en el segundo nivel del marco A – B del eje 2.
El análisis que se presenta a continuación, nos señala los perfiles que se considerarán para las vigas
secundarias, y el análisis de la losa Steel deck.
Datos generales.
Los cálculos son realizados de acuerdo a las especificaciones LRFD.
Las propiedades del material corresponden al manual del AISC, tabla 2-4
Selección de la viga.
Para la selección de la viga, calculamos el módulo de sección plástica y entramos en la tabla 3-2 del
manual del AISC.
øb
0.9
Momento
max último
235.51 Klb-ft
Tipo de
acero
ASTM A992
fy KSI
50
Módulo de
elasticidad E
29000 KSIMarco A - B
Eje 231.82
Longitud no
arriostrada LbLongitud ftUbicación
31.82
Área (in²)
0.26 75.00 8.36 13.00 5.90 3.00 1.37
Propiedades del steel deck sin concretoEspesor
(in)Peso(lb/ft²)
AnchoTributario. (ft)
Cs (in) wr (in) hr (in)
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27
Revisión del sistema compuesto de acuerdo al manual del AISC 13th
Resistencia del concreto: f'c = 250 kg/cm^2
3 KSI ≤ 3.6 KSI ≤ 10 KSI
Altura del steel deck hr≤ 3 plg:
hr= 3.00 in cumple
Anchura media Wr ≥ 2 plg:
Wr = 5.90 in cumple
Utilizar conectores con diámetro dsa≤ 2.5tf
Espesor del concreto 2in ≤ tc ≤ 5in
tc= 2.00 in
Los conectores deberán extenderse por lo menos 1 1/2 in sobre la cresta del steel deck
3.00 in + 1 1/2 in = 4 1/2 in < 5.00 in cumple
Longitud mínima de conectores 4dsa (4* diámetro)
4 1/2 in > 4 ( 3/4 in ) cumple
Deberá haber por lo menos 1/2 in de concreto por encima de la cabeza del conector
5 in - 4 1/2 in = 0.50 in > 1/2 in cumple
Datos del perfil
Perfil:Peso propio (Wp):Área (A):Peralte (d):Espesor del alma (tW ):Ancho del patín (bf ):Espesor del patín (tf ):Radio de giro efectivo (rts ):h/tw:
1/3in8 in4/7in
2.23 in29.6
W12X4545 lb/ft
13.10 in²12 in
1650348 57.7 5.15 64.2 50 12.4 1.95 19 1.26
in^6in^4 in³ in in³ in^4 in³ in in³ in^4
EJE X-X EJE Y-Y Torsión
I S r Z I S r Z J Cw
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28
Ancho efectivo para la losa de concreto bef f
Se tomara el menor de:Un octavo del claro libre de la viga, medida de centro a centro de sus apoyos.
La mitad de la distancia entre separación de las vigas de eje a eje.
Distancia al borde de la losa.No aplica para miembros interiores
831.82 ft
= 7.96 ft( 2 Lado(s) )
8.36 ft( 2 Lado(s) ) = 8.36 ft
2
Cálculo de Momento resistente
Aplastamiento en el concreto.Ac= (beff * tc) + ( ( beff /2) * ts )Ac= ( * ) + [ ( / 2 ) * ]Ac=
C= 0.85 f'c AcC= * *C=
Tensión en el aceroC= As FyC= *C=
7.96 ft 2.00 in 7.96 ft 3.00 in334.11 in²
0.85 3.6 KSI 334.11 in²1008.18 Kips
13.10 in² 50 KSI655.00 Kips
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29
Transferencia de corteC= ΣQ n
Localización del Eje Plástico Neutro
C + ( x bf Fy ) = ( As - bf x ) Fy
) = 327.50 Kipsmin50%=1008.18 Kips655.00 Kips(
despejando x
( As Fy ) - C2bf Fy
* -
* *
x= ≤
x=
x=
13.10 in² 50 KSI 327.50 Kips
2 8.00 in 50 KSI
0.409 in tf = 0.563 in
cumple
Mn= C (d1+ d2) + Py (d3 - d2)
0.85 f'c b * *tlosa - ( a/2 ) = - =x / 2 = / =d / 2 = / =
Py= As Fy = * =
Mn= ( + ) + ( - )Mn= =Mu= >
327.50 Kips= 1.14 in
d1= 5.00 in 0.57 in 4.43 in
a=C
=0.85 3.6 KSI
d2= 0.20 in20.409 ind3= 12.000 in 2 6.00 in
95.46 in
6.00 in 0.20 in5314.29 Kips-in 442.86 Kips-ft398.57 Kips-ft 235.51 Kips-ft La sección es satisfactoria
13.10 in² 50 KSI 655.00 Kips
4.43 in 0.20 in327.50 Kips 655.00 Kips
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30
Diseño de viga principal
Eje X
El diseño se realizará con el momento flexionante más desfavorable de la estructura en el eje X,
localizado en el segundo nivel del marco A – B del eje 2.
El análisis que se presenta a continuación, nos señala los perfiles que se considerarán para las vigas
principales.
Datos generales.
Los cálculos son realizados de acuerdo a las especificaciones LRFD.
Selección de la viga.
Para la selección de la viga, calculamos el módulo de sección plástica y el momento de inercia, y
entramos en la tabla 3-2 y 3-3 del manual del AISC.
deflexión
Δ
1.062
øb
0.9
Momento
max último
235.51 Klb-ft
Tipo de
acero
ASTM A992
fy KSI
50
Módulo de
elasticidad E
29000 KSIMarco A - B
Eje 231.82
Longitud no
arriostrada LbLongitud ftUbicación
31.82
Datos del perfil
Perfil:Peso propio (Wp):Área (A):Peralte (d):Espesor del alma (tW ):Ancho del patín (bf ):
Espesor del patín (tf ):Radio de giro efectivo (rts ):Distancia entre centros de patines (h0 ):
10 3/8in
7/8in2.88 in
15.90 in
W16X8989 lb/ft
26.20 in²16 3/4in
1/2in
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31
Secciones compactas
5.92 ≤ 9.19 Por lo tanto los patines no son esbeltos
27 ≤ 90.51 Por lo tanto el alma no es esbelta
31.4 2.49 48.1 5.45 102001300 155 7.05 175 163
in³ in in³ in^4 in^6in^4 in³ in in³ in^4
EJE X-X EJE Y-Y Torsión
I S r Z I S r Z J Cw
Cálculo de las longitudes límites Lp y Lr
Lp=
Lr=
1.- Fluencia
Mp= 729.17 klb-ft
30.16 ft
8.80 ft
2.- Pandeo lateral-torsional
Cuando Lb < Lp
>31.86 ft 8.80 ft
Por lo que se revisará estado límite de pandeo lateral-torsional
bf tf ≤
tw ≤
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32
Se concluye con:
El perfil propuesto es satisfactorio para los requerimientos de carga en la que se encuentra sometida la
viga.
Eje Y
El diseño se realizará con el momento flexionante más desfavorable de la estructura en el eje Y,
localizado en el segundo nivel del marco 1-2 del ejeB.
El análisis que se presenta a continuación, nos señala los perfiles que se considerarán para las vigas
principales.
Datos generales.
Los cálculos son realizados de acuerdo a las especificaciones LRFD.
Cuando Lb > Lr existe pandeo lateral torsionante elástico
Fcr =
Mn=
40.07 KSI
517.51 klb-ft
≤
Perfil:
Tipo de acero:
Longitud:
Momento actuante:Momento resistente:
Deflexión actuante:
465.76 klb-ft0.103 in
W16X89ASTM A992
31.86 ft
235.51 klb-ft
deflexiónΔ
1.563
øb
0.9
Momentomax último
382.80 klb - ft
Tipo deacero
ASTM A992
fy KSI
50
Módulo deelasticidad E
29000 KSIMarco 1 - 2
Eje B49.6
Longitud noarriostrada LbLongitud ftUbicación
49.6
C
`
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33
Selección de la viga.
Para la selección de la viga, calculamos el módulo de sección plástica y el momento de inercia, y
entramos en la tabla 3-2 y 3-3 del manual del AISC.
Secciones compactas
5.92 ≤ 9.19 Por lo tanto los patines no son esbeltos
27 ≤ 90.51 Por lo tanto el alma no es esbelta
Datos del perfil
Perfil:Peso propio (Wp):Área (A):
Peralte (d):Espesor del alma (tW ):Ancho del patín (bf ):Espesor del patín (tf ):Radio de giro efectivo (rts ):Distancia entre centros de patines (h0 ):
10 3/8in7/8in
2.88 in15.90 in
W16X8989 lb/ft
26.20 in²
16 3/4in 1/2in
31.4 2.49 48.1 5.45 102001300 155 7.05 175 163
in³ in in³ in^4 in^6in^4 in³ in in³ in^4
EJE X-X EJE Y-Y Torsión
I S r Z I S r Z J Cw
bf tf ≤
tw≤
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Proyecto Estructural. Rampa de Estacionamiento
34
Se concluye con:
El perfil propuesto es satisfactorio para los requerimientos de carga en la que se encuentra sometida la
viga.
Cálculo de las longitudes límites Lp y Lr
Lp=
Lr=
1.- Fluencia
Mp= 729.17 klb-ft
30.16 ft
8.80 ft
2.- Pandeo lateral-torsional
Cuando Lb < Lp
>49.60 ft 8.80 ft
Por lo que se revisará estado límite de pandeo lateral-torsional
Cuando Lb > Lr existe pandeo lateral torsionante elástico
Fcr =
Mn=
33.52 KSI
433.01 klb-ft
≤
Perfil:
Tipo de acero:
Longitud:
Momento actuante:
Momento resistente:
Deflexión actuante:
389.71 klb-ft0.607 in
W16X89ASTM A992
49.60 ft382.80 klb-ft
C
`
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35
Diseño de columnas
El siguiente cálculo es en base a las especificaciones del LRFD, para la columna más desfavorable
ubicada en el eje B – 2.
El diseño de la columna en el segundo nivel, con una longitud de 11.48 pies, fue propuesto con un perfil
W10x45.
Perfil W10x45 Vigas W16x89
L = ft
L = ft plg Pd = lb L = ft
Ix = plg^4 Pl = lb
Ag = plg^2
rx = plg ft
ry = plg
LRFDft
Pu = 1.2Pd + 1.6 Pl = klb
Se determina el factor K con el siguiente análisis
Pu/Ag = KSI
De la tabla 4-21 del manual del AISC tenemos que para el valor τ = 1
Ga =
Gb =
Del nomograma del manual del AISC, tenemos un valor para k =
KL = 6.3
De la tabla 4 - 1, para fuerzas disponibles tenemos que:
3.1495
1.46
1.94
70934
33485
138.7
10.428
0.3995
11.48
4.98
49.6
31.92
11.48 137.76
307
13.3
5.13
Para LRFD = 525 > 139 klb
Del nomograma del manual del AISC, tenemos un valor para k =
KL = 3.3
0.75
7/18/2019 Proyecto Estructural de Acero, estacionamiento.
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Proyecto Estructural. Rampa de Estacionamiento
36
El diseño de la columna en el segundo nivel, con una longitud de 4.98 pies, fue propuesto con un perfil
W10x45.
Perfil W10x45 Vigas W16x89
L = ftL = ft plg Pd = lb L = ft
Ix = plg^4 Pl = lb
Ag = plg^2
rx = plg ft
ry = plg
LRFD
ft
Pu = 1.2Pd + 1.6 Pl = klb
Se determina el factor K con el siguiente análisis
Pu/Ag = KSI
De la tabla 4-21 del manual del AISC tenemos que para el valor τ = 1
Ga =
Gb =
Del nomograma del manual del AISC, tenemos un valor para k =
KL = 3.3
De la tabla 4 - 1, para fuerzas disponibles tenemos que:
Para LRFD = 543 > 139 klb
6.0582
1.75
1.94
70934
33485
138.7
10.428
0.921
11.48
4.98
49.631.92
11.48 137.76
307
13.3
5.13
KL = 1.4
Del nomograma del manual del AISC, tenemos un valor para k =
KL = 1.7
0.88
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