INFORME N 01 ( Presentacin 04 de Febrero 2008)

MEMORIA DE CALCULO DE ESTRUCTURAS- TECHO METALICO EN PATIO PROYECTO :MEJORAMIENTO DE IE N 014 MARIA DEL CISNE EN EL SECTOR LA CRUCETAUBICACION:PROVINCIA DE TAMBOGRANDE - DEPARTAMENTO PIURAESPECIALISTA : ING. JUDITH E. VALLEJOS CASTRO

I. DESCRIPCIN GENERAL DEL PROYECTO

Las Instituciones educativas, en intervencin, se encuentra ubicada en la localidad de la Cruceta, Provincia de Tambogrande y Departamento Piura., conforme los planos de localizacin y ubicacin del Proyecto.Las edificaciones han sido estructuradas y diseadas de manera tal de lograr un buen comportamiento frente a los sismos, siguiendo los lineamientos establecidos en las Normas Tcnicas de Edificacin del Reglamento Nacional de Construcciones vigente: E.020, E.030, E.060 y E.090.II. PARMETROS DE DISEO ADOPTADOS

Concreto armado: f`c = 210 kg/cm2 (en toda la estructura).

Acero

: fy = 4,200 kg/cm2

Albailera

: Clase IV

Cemento

: Tipo MS y Tipo I

Sobrecargas (de acuerdo a ambientes segn propuesta arquitectnica):

En techos de cobertura metlica: 30 kg/m2

Pesos para cargas muertas:

Concreto Armado

: 2,400 kg/m3.

Concreto Ciclpeo

: 2,300 Kg/m3.

Piso Terminado

: 100 Kg/m2.

Albailera

: 1,800 Kg/m3.

III. PREDIMENSIONAMIENTO DEL SISTEMA ESTRUCTURAL

Despus de haber fijado la forma, ubicacin y distribucin de los elementos estructurales, teniendo en cuenta la propuesta arquitectnica, es necesario partir inicialmente de dimensiones que se acerquen lo ms posible a las dimensiones finales requeridas por el diseo.

Un buen pre dimensionamiento nos evitar sucesivos anlisis, como de diseo, hasta que las dimensiones satisfagan los requerimientos de las normas de diseo.Existen muchos criterios para pre dimensionar los elementos estructurales, unos ms empricos que otros pero finalmente la experiencia y el buen criterio primaran en la eleccin de algunos criterios. Los criterios que asumiremos en adelante sern tratando de cumplir los requerimientos del Reglamento Nacional de Edificaciones en sus captulos E.020, E.030, E.050, E.060 y E.090.

IV. ESTRUCTURACION FINAL

La estructuracin final cumple con todos los requisitos de continuidad, ductilidad, rigidez lateral, as mismo los elementos estructurales cumplen satisfactoriamente las secciones propuestas para su posterior anlisis estructural, en el proceso de anlisis se ha ido mejorando el modelo a analizar.

Para estructuras de Concreto Armado, el desarrollo del presente trabajo se basa en las siguientes normas y reglamentos:

Norma Tcnica de Edificacin de Cargas E.020

Norma Tcnica de Diseo Sismorresistente E.030

Norma Tcnica de Suelos y Cimentacin E.050

Norma Tcnica de Edificacin de Concreto Armado E.060

Norma Tcnica de Estructuras Metlicas E-090

V. CARGAS DE DISEOEl anlisis de los elementos estructurales se ha realizado con las siguientes cargas:

Carga Permanente o Muerta (D), que incluye el peso propio de la estructura.

Carga Viva (L), que incluye la sobrecarga de diseo segn la Norma E.020.Carga de Sismo (E), que consiste en establecer las fuerzas horizontales que actuaran en la edificacin, de acuerdo a los parmetros establecidos en las Normas Peruanas de Estructuras Norma E-30.VI. COMBINACIONES DE CARGA

Para Estructuras metlicas:

La norma E-090 nos da no solo las combinaciones necesarias sino tambin los factores de amplificacin (resistencia requerida por cargas ltimas) estas son:

1.40 D1.2 D + 0.5 Lr1.2 D + 1.6 Lr + 0.8 W

1.2 D + 1.3 W + 0.5 LrPara Estructuras de concreto:

La norma E-060 nos da no solo las combinaciones necesarias sino tambin los factores de amplificacin (resistencia requerida por cargas ltimas) estas son:

1.4 D + 1.7L

1.25 (D + L) + E

1.25 (D + L) E0.9 D + E0.9 D - EVII. METRADO DE CARGASCARGA MUERTAPara el diseo de este proyecto se adopt lo establecido segn la norma E-020 del RNE que nos proporciona los pesos unitarios para calcular la carga muerta.CARGA VIVA

La carga de piso que se va a aplicar a un rea determinada de una edificacin depende de su pretendida utilizacin u ocupacin. La norma E020 nos da cargas distribuidas a considerar (por ejemplo tenemos: 500 kg/m2 para patios, etc.) tomando como mnimo la de azoteas (30 kg/m2) debido a que no es una estructura tipo edificacin donde se congregar reunin de personas.

ANLISIS SSMICO

La Institucion Educativa en estudio se encuentra en la denominada Zona 3 del mapa de Zonificacin Ssmica del Per, siendo los parmetros de diseo sismo resistente los siguientes:

Factor de zona

Z = 0.40

Factor de uso e importancia

U = 1.30 (Edificacin tipo B)

Factor de suelo

S = 1.40

Factor de reduccin

Rx = 8 (Columnas de concreto)

Para el clculo del factor de amplificacin ssmica se ha considerado como factor que define la plataforma del espectro para este tipo de suelo: Tp=0.9s.

El anlisis ssmico ha considerado las caractersticas dinmicas de la estructura y sus resultados han sido combinados segn el mtodo indicado en la NTE-030.VIII. ANALISIS ESTRUCTURALMODELO MATEMATICOEl modelo matemtico de una estructura consiste en un sistema tridimensional de elementos verticales y horizontales (elementos en flexo compresin), que tienen como condiciones de borde un sistema apoyado. Se ha utilizado el programa SAP2000 v.15 para el modelamiento matemtico de la estructuras.ANLISIS ESTRUCTURAL

Para cada elemento de todo el sistema estructural se diseado de acuerdo al Reglamento de construcciones, para el diseo de vigas, columnas, espaciamiento de estribos, etc. Segn los siguientes cuadros de calculo que se muestra, correspondiente a cada ambiente.

VIII.1ZONA DE PLATAFORMA DEPORTIVACODIGOS Y ESTANDARES PARA EL DISEO DE COBERTURA METALICA

-Reglamento Nacional De Edificaciones (RNE)

-Norma Peruana de cargas (E-020)

-Norma Peruana De Estructuras Metlicas (E-090)

-Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI -318-02).

-AISC Specification for Structural Steel Buildings Allowable Stress Design ASD 1989

-UBC Uniform Building Code 1997

-International Building Code (IBC 2000)

-American Institute of Steel Construction: Manual ASD 89

ESPECIFICACIONES

-Velocidad de diseo de viento:

80 km/h

-Sobrecarga (S/C):

30 kg/m2 (techo con cobertura liviana)CARGASI.- Anlisis por carga vertical o de servicio

-Carga viva

-Carga muerta

II.- Anlisis de Viento

NivelCargastn/m2

Primero (Tpico)9.1. CMVariable (Depender del Metrado de Cargas)

9.2. CV0.30

DESCRIPCIN DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES:

Tijeral Principal:

Viguetas:

Cobertura con plancha de flexiforte, ver catalogo fabricante.

CARGA DINAMICAS PUNTUALES EN LA ESTRUCTURACargas Muerta:cargas sobre estructura metlica (peso de cobertura aprox. + luminarias)

Wd=10 kg/m2Carga Viva reducida:30 Kg/m2

Wlr=30.00 kg/m2Carga de viento:

Se calcula segn la expresin: Ph= 0.005.c.V2 (kg/m2)

Velocidad de diseo: 80 km/h (Ver mapa elico- Zona: Piura)

Angulo de inclinacin de superficie ():18.63 (Promedio)

Determinacin de factor de forma C:DESCRIPCIONBARLOVENTOSOTAVENTO

Arcos+0.8-0.5

Determinacin de cargas de presin y succin Ph (Kg/m2):

DESCRIPCIONPresinSuccin

Barlovento

Sotavento25.60-16.00

ESTRUCTURACION

Especificaciones materiales empleados:

ACERO :Arcos metalicos:Fy = Fu =36 KSI58 KSIc =u =7.85 Tn/m3,0.30Ec =2,000,000 Kg/cm2

corrugado: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)

COBERTURA:Fexx = Pu =70 KSI (E70 XX - AWS, para acero corrug.)8.50 kg/m2 (Calaminon curvo CU-6; catalogo fabricante)

ARCOS METALICOS: El tipo de miembros estructurales empleados son varillas de acero liso y corrugado, con las siguientes caractersticas:NroDiametro ()PesoAreaPerimetro

Barra #pulg.cmKg/mcm2cm

2 1/40.63500.24830.31671.99

3 3/80.95250.55860.71262.99

4 1/21.27000.99311.26683.99

5 5/81.58751.55181.97934.99

6 3/41.90502.23462.85025.98

7 7/82.22253.04153.87956.98

81 2.54003.97265.06717.98

Diseo del arco metlico (modelo bidimensional):

MODELAMIENTO EN SAP2000 V.15.0DE LA ESTRUCTURA PLANA RETICULAR

CARGAS EN ESTRUCTURA

CARGAS DE SERVICIO EN VIGUETAS

Wd=10.00kg/m2(Asumido)

Wlr=30.00kg/m2

Datos:

S =Separacion entre viguetas=1.00

CARGA MUERTA (PD) : PD=Wd (S) en Kg/m=10.00

CARGA VIVA (PL) : PL=Wlr (S) en Kg/m=30.00

CARGAS EN ARCO METALICO

prom=20.5grados

GLBX-XY-Y

Ph=25.68.9723.98PRESION

-16.0-5.60-14.99SUCCION

Datos:

A =Ancho Tributario entre eje de arcos=5.04

B =Ancho Tributario considerado en brida superior=0.40

n=Numero de nodos en brida superior considerados=1.00

CARGA MUERTA (PD) : PD=Wd (A) (B)/n=20.16

CARGA VIVA (PL) : PL=Wlr (A) (B)/n=60.48

CARGA DE VIENTO (PW) : PW=Ph (A) (B)/n

PWx= PH (SEN )

PWz= PH (COS )

BARLOVENTO (PRESION)

PWx=18.07

PWz=48.34

SOTAVENTO (SUCCION)

PWx=-11.30

PWz=-30.21

CARGA MUERTA (D)

CARGA VIVA AZOTEA (Lr)

CARGA VIENTO (W)

Combinaciones de Carga

DESPLAZAMIENTO POR ACCION DEL VIENTO EN ESTRUCTURA RETICULADA

RESULTANTE DE CARGA AXIAL

DESPLAZAMIENTO DE LA ESTRUCTURA POR SISMO

VERIFICACION DE DESPLAZAMIENTOS

SISMO X/h 0.007

R =8

PISOH(M)D(M)D CORR(M)DESP.DESP/HMAX. PERM.VERIF

160.0044000.02640.02640.004400.007SI CUMPLE

DISEO DE MIEMBROS EN TENSION

ELEMENTO:CABLE TEMPLADOR

Pu=3777.53kg

Fy=2530Kg/cm2

=0.90(traccion)

L560.00cm

Ag(min)=Pu/(.FY)Ag(min)=1.66cm2

Cable=5/8"Ag=1.98cm2

r=0.4

Ag>Ag(min)?Ok

Carga resistente:

Fu=4080Kg/cm2

=0.75

U=0.85

Pnr=.Ag.U.FuPnr=5149.98Kg

Pnr>Pu?Ok

DISEO DE MIEMBROS EN TENSION

ELEMENTO:CABLE COLGADOR

Pu=20.00kg

Fy=2530Kg/cm2

=0.90(traccion)

L300.00cm

Ag(min)=Pu/(.FY)Ag(min)=0.01cm2

Cable=3/8"Ag=0.7cm2

r=0.24

Ag>Ag(min)?Ok

Carga resistente:

Fu=4080Kg/cm2

=0.75

U=0.85

Pnr=.Ag.U.FuPnr=1820.7Kg

Pnr>Pu?Ok

DISEO DE MIEMBROS EN TENSION

ELEMENTO:DIAGONAL EN TRACCION

Pu=1700.00kg

Fy=2530Kg/cm2

=0.90(traccion)

L50.00cm

Ag(min)=Pu/(.FY)Ag(min)=0.75cm2

Cable=1/2"Ag=1.27cm2

r=0.32

Ag>Ag(min)?Ok

Carga resistente:

Fu=4080Kg/cm2

=0.75

U=0.85

Pnr=.Ag.U.FuPnr=3303.27Kg

Pnr>Pu?Ok

Verificacion de esbeltez

=K.L/r=156.25

K=1

Pu?Ok

Bloque de corte

b (cms)=75.00(longitud del bloque de corte)

s (cms)=5.00(ancho del bloque de corte)

n=4(# de anclajes en direccion longitudinal de plancha)

# bloques=2(# de bloques de corte que se forman en plancha)

Avg=area total en corte = b.tAvg (cm2)=47.63

Ans=area neta en corte =t(b-(n-1/2)(D+h))Ans (cm2)=43.74

Atg=area total en traccion=s.tAtg (cm2)=3.18

Ant=area neta en traccion= t(s-1/2(d+h))Ant (cm2)=2.62

Caso 1) Fractura de traccion + Fluencia de corte

.Pbc=0.75.#.(Fu.Ant+0.60Fy.Avg)

.Pbc=124479.99Kg

Caso 2) Fractura de corte + Fluencia de traccion

.Pbc=0.75.#.(0.60Fu.Ans+Fy.Atg)

.Pbc=172676.94Kg

Controla:

Caso 2) Fractura de corte + Fluencia de traccion

.Pbc=172676.94kgs

.Pbc> Pu?Ok

Resistencia de bloque de corte adecuada

Resistencia de Diseo de los pernos:

Fbu=8430Kg/cm2(Para pernos A325)

Corte:.Rn=0.65.#.Ap.(0.60.Fbu).Rn (kgs)=13014.86

Aplastamiento : .Rn=0.75 x 2.40.Fu.D.t.Rn (kgs)=7403.21

Gobierna:

.Rn (kgs)=7403.21

Numero de pernos:Np=Pu/.Rn Np=0.51

Asumimos Np=8

Distancia de la ultima linea de pernos al borde

L (cms) >1.94Asumimos Ld (cms)=10

Ld>L?Ok

DISEO DE UNIONES

ELEMENTO:CARTELAS (C /ELEMENTO SOLDADO)

Pu=1984.00kg(Max. Esfuerzo axial en arco)

Fy=2530Kg/cm2

Fu=4080Kg/cm2

=0.90(traccion)

Asumimos "t" plancha= 1/4pulg

Bloque de corte

b1 (cms)=15.00(longitud mayor del bloque de corte)

b2 (cms)=15.00(longitud menor del bloque de corte)

s (cms)=5.08(ancho del bloque de corte)

Avg=area total en corte = (b1+b2).tAvg (cm2)=19.05

Ans=area neta en corte = AvgAns (cm2)=19.05

Atg=area total en traccion=s.tAtg (cm2)=3.23

Ant=area neta en traccion= AtgAnt (cm2)=3.23

Caso 1) Fractura de traccion + Fluencia de corte

.Pbc=0.75.(Fu.Ant+0.60Fy.Avg)

.Pbc=31559.37Kg

Caso 2) Fractura de corte + Fluencia de traccion

.Pbc=0.75.(0.60Fu.Ans+Fy.Atg)

.Pbc=41096.76Kg

Controla:

Caso 2) Fractura de corte + Fluencia de traccion

.Pbc=41096.76kgs

.Pbc> Pu?Ok

Resistencia de bloque de corte adecuada

IX. OBSERVACIONES

La presentememoria de clculo es vlida solo para este proyecto titulado: MEJORAMIENTO DE IE N 014 MARIA DEL CISNE EN EL SECTOR LA CRUCETAX. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

La presente memoria de clculo es el resumen de diseo de los elementos estructurales que han sido plasmados en los planos de estructuras, se ha tomado como muestra algunos mdulos representativos del proyecto en estudio para lo cual se ha asumido que las dems estructuras cumplen con los requerimientos de diseo.

El diseo estructural est en funcin a los parmetros dados en los estudios de suelos, por lo tanto cualquier mal resultado o falla en dicho estudio no hace responsable al clculo estructural.El diseo estructural ha sido elaborado para la condicin ms desfavorable en lo que refiere a parte ssmica, por lo tanto se debe reforzar los elementos estructurales tal como se ha indicado en el diseo alcanzado en los planos y sustentados por la presente memoria de clculo.En caso de que la profundidad de excavacin supere los 1.50 m de longitud se debe entibar la excavacin como medida de seguridad de las personas que laboran en el rea, caso contrario se debe recurrir a la correspondiente norma E.050 (suelos) del Reglamento Nacional de Edificaciones para las correspondientes consultas.

Se debe seguir en lo posible con lo especificado en los planos, debindose respetar todas las indicaciones y recomendaciones que se indican en el estudio de suelos, en especial las profundidades de cimentacin y el mejoramiento del terreno como se indica.Cualquier cambio de materiales, as como la geometra de los materiales, variara la contemplacin original del proyectista planteados en el proyecto, invalidando los clculos asumidos para la conformacin de este y por lo tanto deslindando responsabilidades por cualquier cambio efectuado sin previa consulta al proyectista.

Se alcanza la siguiente memoria de clculo en fsico que consta de 23 pginas, para que sea revisada y aprobada por el profesional correspondiente.