Calculo de Estructura de Tipo Cercha Por El Metodo Matricial
Memoria Calculo Cercha Metalica
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G.A.M. ENTRE RIOS Proyecto: CONSTRUCCIÓN COLISEO CERRADO ENTRE RIOS 1 CALCULO ESTRUCTURAL CUBIERTA METALICA ANTECEDENTES El presente informe contiene una memoria descriptiva de cada una de las etapas que se realizaron en el proceso de cálculo estructural y contiene los cálculos manuales, los datos de entrada y los resultados de salida del programa de análisis estructural SAP2000 V14, así como una descripción de los métodos de diseño básicos empleados por el mismo. NORMAS EMPLEADAS La norma de diseño adoptada en el cálculo de la estructura de la cubierta es la AISC – LRFD 1999 (American Institute of Steel Construction – Load and Resistance Factor Design Specification for Structural Steel Buildings) PROGRAMAS DE CALCULO En los procesos de modelación, análisis y dimensionamiento de la estructura de la cubierta principal, se ha utilizado el programa SAP2000 NonLinear versión 14 que se constituye en uno de los mas reconocidos mundialmente en el área del diseño estructural de edificaciones. Sap2000 es un programa de diseño estructural de aplicación general que emplea en la solución de estructuras el método de los elementos finitos, y para el caso de dimensionamiento de estructuras de acero nos brinda la posibilidad de trabajar con diferentes normas entre ellas la AISC- LRFD 1999 METODOLOGÍA DE CÁLCULO La metodología de cálculo consiste básicamente de una serie de procesos iterativos de verificación y mejoramiento a través de SAP2000 de modo que se compatibilicen criterios de seguridad, funcionalidad y costo.
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Proyecto: CONSTRUCCIÓN COLISEO CERRADO ENTRE RIOS 1
CALCULO ESTRUCTURAL CUBIERTA METALICA
ANTECEDENTES El presente informe contiene una memoria descriptiva de cada una de las etapas que se realizaron en el proceso de cálculo estructural y contiene los cálculos manuales, los datos de entrada y los resultados de salida del programa de análisis estructural SAP2000 V14, así como una descripción de los métodos de diseño básicos empleados por el mismo.
NORMAS EMPLEADAS La norma de diseño adoptada en el cálculo de la estructura de la cubierta es la AISC – LRFD 1999 (American Institute of Steel Construction – Load and Resistance Factor Design Specification for Structural Steel Buildings)
PROGRAMAS DE CALCULO En los procesos de modelación, análisis y dimensionamiento de la estructura de la cubierta principal, se ha utilizado el programa SAP2000 NonLinear versión 14 que se constituye en uno de los mas reconocidos mundialmente en el área del diseño estructural de edificaciones. Sap2000 es un programa de diseño estructural de aplicación general que emplea en la solución de estructuras el método de los elementos finitos, y para el caso de dimensionamiento de estructuras de acero nos brinda la posibilidad de trabajar con diferentes normas entre ellas la AISC-LRFD 1999
METODOLOGÍA DE CÁLCULO La metodología de cálculo consiste básicamente de una serie de procesos iterativos de verificación y mejoramiento a través de SAP2000 de modo que se compatibilicen criterios de seguridad, funcionalidad y costo.
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DEFINICION DEL MODELO ESTRUCTURAL
PROPIEDADES DEL MATERIAL En el modelo se han asumido las siguientes propiedades principales del acero:
Fy(kgr/cm2): 4200 ( Esfuerzo de fluencia en el acero) E(kgr/cm2): 2039000 (Modulo de elasticidad del acero) µ = 0.3 (Coeficiente de Poisson) γA = 7850kgr/m3 (Peso específico del acero)
DEFINICION DE LA GEOMETRIA
Figura: Vista general
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Figura: Cercha frontal
ELEMENTOS ESTRUCTURALES Los elementos del modelo estructural son elementos tipo FRAME de SAP2000 los cuales serán verificados a flexocompresión y/o flexotracción biaxial según el caso. Secciones de los elementos Las secciones de los elementos han sido establecidas en forma iterativa a través de SAP2000. De este modo se han establecido como satisfactorias las secciones
Perfil U-150x75x3 mm Perfil U-100x50x3 mm Perfil U-80x40x3 mm Perfil U-50x25x2 mm Perfil C-100x50x15x3 mm (correas)
Estas serán utilizadas según su configuración.
DETERMINACIÓN DE CARGAS CARGA MUERTA
Peso propio de la celosía (Calculado por el Programa SAP2000)
Peso propio de la cubierta 230 kg
Peso propio de luminarias o cielo falso 100 kg CARGA VIVA
Peso de mantenimiento 200 kg
Viento (perpendicular a cercha) 500 kg
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ESTADOS INDEPENDIENTES DE CARGA Se han empleado 4 estados independientes de carga los cuales vemos en la siguiente figura, que presenta un formulario de SAP2000:
Figura: Estados de carga generados en SAP2000
• CM, carga muerta • CV, carga viva • CVi, carga de viento de ingreso • CVs, carga de viento de salida
COMBINACIONES DE CARGA Las combinaciones de carga utilizadas son del tipo “ADD” de SAP2000 por medio de la cual este realiza una combinación lineal de los estados independientes de carga. En SAP2000 se han definido tres combinaciones de carga como se muestra en la figura.
Figura: Nombres de las combinaciones de carga Definidas con SAP2000
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ANÁLISIS ESTRUCTURAL
METODO DE CALCULO Se ha ejecutado un análisis estático lineal de la estructura, esto envuelve la solución de un sistema de ecuaciones lineales representada por:
fuerzasdeVectorRentosdesplazamideVectorU
rigidezdeMatrizKdonde
RUK
:::
:=×
Todos los resultados obtenidos hasta el momento es decir geometría, nudos, elementos, cargas, restricciones, propiedades de los materiales, etc. definen el modelo estructural y constituyen los datos de entrada para el análisis estructural.
Figura: El programa SAP2000
DIMENSIONAMIENTO SEGÚN NORMA AISC-LRFD 99 La cercha esta formada por tres tipos de secciones; estas son:
Perfil U-150x75x3 mm Perfil U-100x50x3 mm Perfil U-80x40x3 mm Perfil U-50x25x2 mm
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A continuación listamos los resultados de verificación de las secciones que forman la cercha. Para cada diámetro se lista la barra más crítica. Todos los elementos han sido verificados a flexocompresión o flexotracción biaxial. TABLE: Steel Details 2 - PMM Details - AISC-LRFD99
Frame DesignSect DesignType Status Combo Location Pu TotalRatio PRatio PuDsgn PhiPnc PhiPnt MuMajDsgn PhiMnMaj CmMajorText Text Text Text Text m Kgf Unitless Unitless Kgf Kgf Kgf Kgf-m Kgf-m Unitless
91 U-150*75*3 Brace No Messages ENVOLV 0 -5748.14 0.903648 0.897809 -5748.14 6402.41 20091.48 -4.07 627.29 0.8591 U-150*75*3 Brace No Messages ENVOLV 0.84303 -5751.25 0.907293 0.898295 -5751.25 6402.41 20091.48 5.65 627.29 0.8591 U-150*75*3 Brace No Messages ENVOLV 1.68606 -5754.37 0.914988 0.898782 -5754.37 6402.41 20091.48 10.09 627.29 0.85 TABLE: Steel Details 2 - PMM Details - AISC-LRFD99
Frame DesignSect DesignType Status Combo Location Pu TotalRatio PRatio PuDsgn PhiPnc PhiPnt MuMajDsgn PhiMnMaj CmMajorText Text Text Text Text m Kgf Unitless Unitless Kgf Kgf Kgf Kgf-m Kgf-m Unitless
14 U-100*50*3 Brace No Messages ENVOLV 0 -5462.48 0.771785 0.768561 -5462.48 7107.41 13257.64 -1.38 421.88 0.8514 U-100*50*3 Brace No Messages ENVOLV 0.82468 -5464.84 0.773785 0.768893 -5464.84 7107.41 13257.64 -2.19 421.88 0.8514 U-100*50*3 Brace No Messages ENVOLV 1.64935 -5467.2 0.788192 0.769226 -5467.2 7107.41 13257.64 -8.88 421.88 0.85 TABLE: Steel Details 2 - PMM Details - AISC-LRFD99
Frame DesignSect DesignType Status Combo Location Pu TotalRatio PRatio PuDsgn PhiPnc PhiPnt MuMajDsgn PhiMnMaj CmMajorText Text Text Text Text m Kgf Unitless Unitless Kgf Kgf Kgf Kgf-m Kgf-m Unitless
40 U-80*40*3 Brace No Messages ENVOLV 0 -1608.27 0.894076 0.879065 -1608.27 1829.52 7107.19 -2.77 166.98 0.8540 U-80*40*3 Brace No Messages ENVOLV 1.02253 -1610.84 0.88736 0.880473 -1610.84 1829.52 7107.19 1.27 166.98 0.8540 U-80*40*3 Brace No Messages ENVOLV 2.04506 -1613.42 0.901764 0.88188 -1613.42 1829.52 7107.19 3.73 166.98 0.85 TABLE: Steel Details 2 - PMM Details - AISC-LRFD99
Frame DesignSect DesignType Status Combo Location Pu TotalRatio PRatio PuDsgn PhiPnc PhiPnt MuMajDsgn PhiMnMaj CmMajorText Text Text Text Text m Kgf Unitless Unitless Kgf Kgf Kgf Kgf-m Kgf-m Unitless
53 U-50*25*2 Brace No Messages ENVOLV 0 -245.68 0.279804 0.267896 -245.68 917.06 4373.66 -0.98 76.04 0.8553 U-50*25*2 Brace No Messages ENVOLV 0.69826 -244.63 0.268915 0.266757 -244.63 917.06 4373.66 0.18 76.04 0.8553 U-50*25*2 Brace No Messages ENVOLV 1.39652 -243.59 0.276057 0.265617 -243.59 917.06 4373.66 0.83 76.04 0.85
