Structure Analysis

Resultados SAP 2000

Tabla de ContenidoIntroduccin2Diseo Estructura de Techo3Diseo Estructura de Piso8Resultados de diseo de techo y pisos12Anlisis de Carga de Viento14Diseo Carga de Terremoto21Diseo de Vigas26Diseo de Columnas31

IntroduccinA continuacin se presenta el diseo estructural para un edificio de 4 pisos ubicado en Mayagez, Puerto Rico. Para realizar el mismo se utiliz el programa SAP 2000 y se siguieron las especificaciones del Manual de acero de la AISC (2011).

Diseo Estructura de TechoA) Diseo del Metal Deck (Planchas de Acero)Se analiza primero un rea tpica de techo (36x30):

Las viguetas tienen un largo de 36 pies y estn apoyadas en los ejes 1 y 2:

Las planchas se apoyarn en las viguetas que actan como soportes.Detalle de montaje de vigueta y componentes de techo:

1) Pesos que actan sobre las planchas:wbuilt-up+stone = 5.5psf Tabla c3.1wrigid insulation = 3psf Tabla c3.1wmetal deck = 1.9psf Peso plancha tipo Bwdead = 10.4psf (total)

2) Carga debida a viento (ASCE7-05)Exposicin B Categoria 2Ver Figura 6.3 Components and Claddinga) Zona 2,3 pnet30 =41.0psf (up) 12.2psf (down) b) Zona 1 pnet30 =34.6psf (up) 12.2psf(down)c) =1.172 para h=52ft (interpolando Figura 6.3)

Para las zonas 2,3pnet=Ipnet30=1.172x1x41.0=48.0psfPara la zona 1 pnet=Ipnet30=1.172x1x34.6=40.55psf

3) Verificacin de cargas para diseo de las planchas:Nota: Se asigna una carga viva a los techos de 20psfa) Caso #1:DL+LL=10.4+20=30.4 psfb) Caso #2:DL-WL=10.4-48.2=37.8 psf

De la tabla de planchas Gauge 22 tipo B se puede usar hasta un espaciamiento de 8 pies entre vigueta. Para mayor conveniencia y siendo conservadores utilizamos 6 pies.

B) Diseo de las viguetas de techo1) Pesos que actan sobre las viguetas (se toma en cuenta peso de vigueta aproximado) :wdead = 10.4psf (anterior)wad=10psfwjoist=10plf (estimado)

2) Verificacin de cargas para diseo de las viguetas:wd+wind=10.4+10-48.0=-27.6psf+wjoistwDL+LL=10.4+10+20=40.4psf+wjoistControla combinacin Dead+Live!

3) Requerimientos para las viguetas (espaciamiento 6 pies):a) Combinacin 1:w=(20.4)(6)*1.2+20*6*1.6=338.88plf (1.2D+1.6L)

b) Combinacin 2:w=0.9*(20.4)(6)-1.6*446.9*6=-340.08plf (0.9D-1.6W)c) Dead + Wind:Comment by Ruth Alexandra: Combinaciones sin factor de cargaw=20.4*6*.9-46.9*6=-171.2plf(red)

d) Live:w=20*6=120plf(red)

4) Seleccin de viguetas (tabla del SJI):Para los dos requerimientos anteriores cumplen dos tipos de viguetas para un span de 36 pies que pueden considerarse las ms econmicas.a) 20K10 (12.2plf) Utilizar esta

5) Verificacin de cargas usando peso de viguetas:a) wd+wind=10.4+10-46.9+12.2/6=-24.5psfb) wDL+LL=10.4+10+20+2.03=42.43

6) Requerimientos para las viguetas (espaciamiento 6 pies):a) Combinacin 1:Comment by Ruth Alexandra: Se aade peso de viguetas a combinaciones de carga y se vuelve a verificar que siga cumpliendo en Vulcraftw=(22.43)(6)*1.2+20*6*1.6=353.28 (1.2D+1.6L)(black)b) Combinacin 2:w=0.9*(22.43)(6)-1.6*446.9*6=-340.08plf (0.9D-1.6W)c)Dead+Wind:w=20.4*6*.9-46.9*6=-160.3(red)d)Live:w=20*6=120plf(red)

Use 20K9Comment by Ruth Alexandra: Al verificar se puede utilizar seccin ms pequea

Diseo Estructura de PisoA) Diseo del Metal Deck (Planchas de Acero)Se analiza primero un rea tpica de piso (36x32):

Las viguetas tienen un largo de 36 pies y estn apoyadas en los ejes 1 y 2:

Las planchas se apoyarn en las viguetas que actan como soportes.

Detalle de montaje de vigueta y componentes de piso:

En la siguiente figura se detalla las planchas de metal y losa:

En el diagrama de arriba se muestra hormign reforzado. Para nuestro diseo utilizamos hormign liviano. El peso del hormign regular es de 150pcf , por lo tanto el peso del hormign ser wh=150x()=46.88psf.Comment by Ruth Alexandra: No cambia. Igual para todos.

1) Pesos que actan sobre las planchas:whormign=46.88psf wceramic tile =16psf wmetal deck=1.9psf wdead=64.78psf (total)

2) Verificacin de cargas para diseo de las planchas:Nota: Se asigna una carga viva a los pisos de (30+80)=110psf. Al piso de cuarto de mquinas se le asigna una carga viva de Comment by Ruth Alexandra: 80psf dado en el Excel30psf particiones (dato dado por el profe)100psf.a) Caso #1:Comment by Ruth Alexandra: Valor que se utiliza en tabla de planchas Gauge 22 TipoB 3ft.DL+LL=64.8psf+80psf=174.8psfDe la tabla de planchas Gauge 22 tipo B se puede utilizar un espaciamiento de 3 pies entre vigueta. Se podra utilizar un poco ms pero se escogi ste por conveniencia adems de que se est siendo conservador.

B) Diseo de las viguetas de piso1) Pesos que actan sobre las viguetas:wdead = 64.8psf (ya calculado)wad=10psfwjoist=?

2) Requerimientos para las viguetas (espaciamiento 3 pies):a) Combinacin: (1.2D+1.6L)Comment by Ruth Alexandra: Con estos datos ir a vulcraft.Espaciamiento de 3 no cumple por lo que se cambia a 2ft.Para mantener espaciamiento de 3ft, utilizar secciones LH. Son ms pesadas y se utilizan para espaciamientos grandes.w=1.2(74.8)*2+wjoist+1.6*(110)*2=531.52plf+ wjoistb)Live Loadwl=2*110=220plf (red)

3) Seleccin de viguetas (tabla del SJI):Para los dos requerimientos anteriores y para un span de 36 pies cumple:a) 24K9 (565) weight=12.0Comment by Ruth Alexandra: Vigueta ms liviana. Si arquitecto pone limitaciones de altura pues se elige una menos alta, pero en este caso no hay limitaciones.w=1.2(74.8)*3+12*1.2+1.6*(110)*3=811.68plf

Resultados de diseo de techo y pisosA) Techos:1) Carga viva:Cada seccin de techo tendr una carga viva de 20psf.2) Carga muerta (el modelo tiene las viguetas y el metal deck)a) Seccin de techo tpica:DLadic=10.4-1.9+10=18.5psfComment by Ruth Alexandra: Para modelar en SAP se elimina el 1.9 del metal deck pues SAP lo incluyeb) Vigas en los bordes del techo:wparapeto=1.5(5/12)(150)= 93.8lb/ft(peso distribuido parapeto)Nota: El parapeto se ubica en las vigas externas de los techos.B) Pisos:1) Carga viva:Cada seccin de piso tendr una carga viva de 110psf. El piso del cuarto de mquinas tendr una carga viva de 100psf.2) Carga muerta:a) Seccin de piso tpica: considerar en el modelo losa de 3.75DLadic=16+1.9+10=27.9psfComment by Ruth Alexandra: Ceramic+metaldeck+ductosb) Vigas pared de bloques: Wpared*0.60=(50*13)*0.6 =390plf

Nota: Hay pared de bloque en las vigas externas del edificio. Se considera que la ventana por pared ocupa un 40% de esta (se multiplica peso por 60%).C) Dimensiones:1) rea tpica de piso o techo:a) 36 pies (eje x)b) 30 pies (eje y)2) Altura de piso:a) 13 pies (eje z)

Cmputo de Frecuencia para verificar que el edificio sea rgidoCt=0.028

x=0.8

T=0.66

f=1.51

Donde T= Ct*(hx)Utilizando los resultados del modelo se tiene:

Anlisis de Carga de VientoComment by Ruth Alexandra: EDITAR CON DATOS DE MI PROYECTO 5PTS BONODireccin N-S H=60 ftDatosB=90

L=108

h=52

L/B=1.2

V=145

I=1

Kd=0.85

Kzt=1

G=0.85

Ecuacin de qzqz=0.00256*Kzt*Kz*Kd*V2*I (V=145mph)

qz=53.824*Kz*Kzt*Kd

Cmputo de qzz(ft.)Kz - case 1Kz - case 2qz - case 1qz - case 2

0-150.70.5732.0252826.077728

200.70.6232.0252828.365248

250.70.6632.0252830.195264

300.70.732.0252832.02528

400.760.7634.77030434.770304

500.810.8137.05782437.057824

600.850.8538.8878438.88784

WindwardCp=0.8GCPi = 0.18, -0.18P=qi*G*Cp-qh*GCPiHqz1qz2P1 (0.18)P2 (0.18)P1 (-0.18)P2 (-0.18)

1532.0252826.07772814.777379210.7330438428.777001624.732666

2032.0252828.36524814.777379212.2885574428.777001626.28818

2532.0252830.19526414.777379213.5329683228.777001627.532591

3032.0252832.0252814.777379214.777379228.777001628.777002

4034.77030434.77030416.6439955216.6439955230.6436179230.643618

5037.05782437.05782418.1995091218.1995091232.1991315232.199132

6038.8878438.8878419.4439219.4439233.443542433.443542

LeewardCp=-0.475

GCPi0.18

GCPi-0.18

P=qh*G*Cp-qh*GCPiP1-22.7007766

P2-8.7011542

TechoCp=-1.3-0.18o-h/2

Cp=-0.7-0.18h/2-h


P2-12.94965072

P3-30.138076

P4-12.94965072

P5-35.971252

P61.04997168

P7-16.1384536

P81.04997168

Direccin E-O H=60ftDatosB=108

L=90

h=52

L/B=0.833

V=145

I=1

Kd=0.85

Kzt=1

G=0.85

Ecuacin de qzqz=0.00256*Kzt*Kz*Kd*V^2*I

qz=53.824*Kz*Kzt*Kd

Cmputo de qzz(ft.)Kz - case 1Kz - case 2qz - case 1qz - case 2

150.70.5732.0252826.077728

200.70.6232.0252828.365248

250.70.6632.0252830.195264

300.70.732.0252832.02528

400.760.7634.77030434.770304

500.810.8137.05782437.057824

600.850.8538.8878438.88784

WindwardCp=0.8GCPi = 0.18, -0.18P=qi*G*Cp-qh*GCPi

Hqz1qz2P1 (0.18)P2 (0.18)P1 (-0.18)P2 (-0.18)

1532.0252826.07772814.777379210.7330438428.777001624.732666

2032.0252828.36524814.777379212.2885574428.777001626.28818

2532.0252830.19526414.777379213.5329683228.777001627.532591

3032.0252832.0252814.777379214.777379228.777001628.777002

4034.77030434.77030416.6439955216.6439955230.6436179230.643618

5037.05782437.05782418.1995091218.1995091232.1991315232.199132

6038.8878438.8878419.4439219.4439233.443542433.443542

LeewardCp=-0.5

GCPi0.18

GCPi-0.18


P2-9.5275208

Techo

Cp=-1.3-0.18o-h/2

Cp=-0.7-0.18h/2-h


P2-12.94965072

P3-30.138076

P4-12.94965072

P5-35.971252

P61.04997168

P7-16.1384536

P81.04997168

49.9822.7014.7814.7814.7814.7816.6418.2019.44

Direccion: N-S ; H=60f

28.7816.348.7028.7828.7828.7830.6432.2033.44

Direccion: N-S ; H=60ft.

19.4418.2016.6414.7814.7814.7814.7849.9823.52

Direccion: E-0; H=60

9.5233.4432.2030.6428.7828.7828.7828.7816.14

Direccion: E-0; H=60ft

*Se utiliza la mayorEstos valores resultan de obtener la presin promedio del piso y multiplicarla por la altura tributaria. As, para el techo se multiplica por h/2 y para los piso por hLa presin promedio resulta de calcular la presin windward para la altura del piso y sumar a la presin leeward.

Diseo Carga de TerremotoComment by Ruth Alexandra: EDITAR CON DATOS DE MI PROYECTO 5PTS BONOFor: Moment resisting steel framePerfil D (No hay informacin del tipo de suelo)Categora CFactor de Importancia I=1.0 (Tabla 1.5-1) Ss = 1 g (for P.R) S1 = 0.4 g (for P.R) SDS = 2/3 Fa(Ss) = 2/3(1.1)(1)= .733 SD1 = 2/3 Fv (S1) = 2/3(1.6)(0.4)= .427SD1/ SDS= 0.582

To= 0.2 Ts = 0.2(SD1/ SDS) = 0.116Fa= 1.1Fv= 1.6Perodo Fundamental (Aproximado):Ta= Ct(hn)^xDonde:hn= 52Ct= 0.028x = 0.8

Ta < 3.5TSTa = 0.66 seg Ta 0.2 (usar Ecuacin H 1-1a) Pu / Pn + (8/9)[Mux/Mn + Muy/Mn] Lp = 14.1; Lr = 66.7; Lb = 13; Lb < Lp Mnx = Mp = ZxFy = 287(65)/12 = 1554.58; Mn = 0.9(1554.58) = 1399.125Mny = Mp = ZyFy = 146(65)/12 = 790.83; Mn = 0.9(790.83) = 711.75Pu / Pn + (8/9)[Mux/Mn + Muy/Mn] 0.332+(8/9)[12.6095/1399.125+344.6065/711.75] = 0.770 < 1 OK!!!

Verificar 1:1 = Cm / (1 (P/Pe)]Cm = 0.6 0.4 (M1 / M2) Sin embargo, utilizar Cm= 1 para un anlisis conservador

Adicional, debemos recordar que la direccin que controla es X as que Ix = 1900Pe = (^2(29000)(1900))/(13(12)^2) = 22,346.12111 = Cm / [1 (Pu/Pe)] = 1.0/[1 (415.069/22,346.1211)] = 1.0189 > 1 NOT OK!Mu = 1.0189(Mux) = 1.0565(12.6095) = 275.21

Pu / Pn + (8/9)[Mux/Mn + Muy/Mn] 0.373+(8/9)[13.2603/702+275.21/359.1] = 1.0 OK!!!USAR W14x145

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