23
INSTITUTO NACIONAL DE ELECTRIFICACION Ciudad de Guatemala, Guatemala. C.A. Proyecto de Ampliación Subestación Guatemala Sur 230 / 69 / 13.8 kV Obra Electromecánica del Banco No. 5 Memoria de Cálculo Pórtico A Versión A ELECNOR S.A. Ciudad de Guatemala, Guatemala. C.A. 10 / Noviembre / 2010

MC PorticoA VerA 101110

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: MC PorticoA VerA 101110

INSTITUTO NACIONAL DE ELECTRIFICACION Ciudad de Guatemala, Guatemala. C.A.

Proyecto de Ampliación

Subestación Guatemala Sur 230 / 69 / 13.8 kV

Obra Electromecánica del Banco No. 5

Memoria de Cálculo

Pórtico A

Versión A

ELECNOR S.A. Ciudad de Guatemala, Guatemala. C.A. 10 / Noviembre / 2010

Page 2: MC PorticoA VerA 101110

. PROYECTO AMPLIACION S/E GUATEMALA SUR OBRA ELECTROMECANICA DEL BANCONo. 5 Por Vo.Bo. Contenido Vers. Fecha gflórez glórez Memoria de Cálculo Pórtico A A 10-Nov.-2010

MC_PórticoA_VerA_101110 Pág 2 de 23

I. RESUMEN DEL DOCUMENTO I.1 ALCANCES - Memoría de las bases de diseño y el cálculo estructural del Pórtico A. I.2 OBJETIVOS - Clasificación estructural. - Definición del sistema estático - Descripción de la construcción compuesta de columnas y vigas - Documentación de los materiales de construcción - Propiedades de secciónes transversales - Documentar la metodología y las bases de diseño. - Definición de los casos y las combinaciones de carga de diseño. - Cálculo de fuerzas internas gobernantes - Cálculo de capacidades permisibles - Cálculo de razones de utilización y margenes de diseño - Envolvente de reacciones para cálculo de cimentaciones I.3 LISTA DE DISTRIBUCION

Organización Nombre / Posición

Instituto Nacional de Electrificación Armando René Sanjay / Supervisor Obra Civil Elecnor S.A. Guillermo Ríos / Gerente Guatemala Guatemala, C.A. Germán A. Flórez / Ingeniero Estructural Alex Hernandez / Ingeniero Residente Franklin Almendares / Ingeniero Proyectista

I.4 CONTROL DE VERSIONES

Versión Fecha Vo.Bo. Descripción Rev A 10-Nov.-2010 gflórez Presentación Elecnor / INDE

Page 3: MC PorticoA VerA 101110

. PROYECTO AMPLIACION S/E GUATEMALA SUR OBRA ELECTROMECANICA DEL BANCONo. 5 Por Vo.Bo. Contenido Vers. Fecha gflórez glórez Memoria de Cálculo Pórtico A A 10-Nov.-2010

MC_PórticoA_VerA_101110 Pág 3 de 23

II. INDICE I. RESUMEN DEL DOCUMENTO.............................................................................................................................................2 I.1 ALCANCES ..................................................................................................................................................................2 I.2 OBJETIVOS .................................................................................................................................................................2 I.3 LISTA DE DISTRIBUCION..............................................................................................................................................2 I.4 CONTROL DE VERSIONES ..........................................................................................................................................2 II. INDICE ..............................................................................................................................................................................3 III. UBICACION Y DEFINICION DE PORTICOS .......................................................................................................................4 IV. TIPOLOGIA Y CLASIFICACION ESTRUCTURAL ................................................................................................................4 V. SISTEMA ESTATICO Y DIMENSIONES GENERALES..........................................................................................................5 VI. CONSTRUCCION COMPUESTA DE COLUMNAS...............................................................................................................6 VII. CONSTRUCCION COMPUESTA DE VIGAS......................................................................................................................7 VIII. CONSTRUCCION DE CONEXIONES RIGIDAS VIGA - COLUMNA ....................................................................................8 IX. METODOLOGIA Y CONCEPTO DE SEGURIDAD PARA EL DISEÑO ...................................................................................9 X. BASES PARA EL DISEÑO................................................................................................................................................11 X.1 DOCUMENTOS DE REFERENCIA .............................................................................................................................11 X.2 PARAMETROS DE DISEÑO ......................................................................................................................................11 XI. ESPECIFICACIONES DE MATERIALES...........................................................................................................................13 XI.1 ACERO ESTRUCTURAL .........................................................................................................................................13 XI.2 CABLES DE BARRA ...............................................................................................................................................13 XI.3 CABLES DE GUARDA.............................................................................................................................................13 XII. CASOS Y COMBINACIONES DE CARGA DE DISEÑO ....................................................................................................14 XIII. CONFIGURACION DE CABLES PARA CALCULOS DE CASOS DE CARGAS DE DISEÑO ..............................................15 XIV. FUERZAS INTERNAS GOBERNANTES DE DISEÑO .....................................................................................................16 XIV.1 CARGA AXIAL ..................................................................................................................................................16 XIV.2 MOMENTO FLEXIONANTE EN EL PLANO DEL PORTICO .................................................................................17 XIV.3 MOMENTO FLEXIONANTE NORMAL AL PLANO DEL PORTICO.........................................................................18 XV. CALCULO DE CAPACIDADES PERMISIBLES ................................................................................................................19 XV.1 COLUMNA ..........................................................................................................................................................19 XV.1.1 Esfuerzo Permisible Para Cargas de Compresión Axial, Fa.........................................................................19 XV.1.2 Esfuerzo Permisible Para Cargas de Flexión Eje Fuerte x-x, Fbx .................................................................20 XV.1.3 Esfuerzo Permisible Para Cargas de Flexión Eje Débil y-y, Fby ...................................................................20 XV.2 VIGA ..................................................................................................................................................................21 XV.2.1 Esfuerzo Permisible Para Cargas de Compresión Axial, Fa..........................................................................21 XV.2.2 Esfuerzo Permisible Para Cargas de Flexión Eje Fuerte x-x, Fbx ..................................................................22 XV.2.3 Esfuerzo Permisible Para Cargas de Flexión Eje Débil y-y, Fby ....................................................................22 XVI. CALCULO DE RAZONES DE UTILIZACION Y MARGENES DE DISEÑO .........................................................................23 XVII. REACCIONES DE DISEÑO SOBRE ZAPATAS DE CIMENTACION................................................................................23

Page 4: MC PorticoA VerA 101110

. PROYECTO AMPLIACION S/E GUATEMALA SUR OBRA ELECTROMECANICA DEL BANCONo. 5 Por Vo.Bo. Contenido Vers. Fecha gflórez glórez Memoria de Cálculo Pórtico A A 10-Nov.-2010

MC_PórticoA_VerA_101110 Pág 4 de 23

III. UBICACION Y DEFINICION DE PORTICOS

IV. TIPOLOGIA Y CLASIFICACION ESTRUCTURAL

COLUMNAS VIGAS

SECCION COMPUESTA CONSTANTE

CONEXION RIGIDA

MARCO RIGIDO SIMPLE

MARCO RIGIDO CONTINUO

DE 4 CLAROS

SECCIONCOMPUESTA CONSTANTE

SECCIONCOMPUESTA APERALTADA

SECCION COMPUESTA APERALTADA

MARCO RIGIDO SIMPLE

MARCO COMPUESTO:

MARCO RIGIDO SIMPLE +

MARCO DE RODILLA

EMPOTRADOS

EMPOTRADOS

EMPOTRADOS

ARTICULADOS

CONEXIONES VIGA-COLUMNA

APOYOSTIPOPORTICOELEMENTOS COMPONENTES

A

B

C

D

Page 5: MC PorticoA VerA 101110

. PROYECTO AMPLIACION S/E GUATEMALA SUR OBRA ELECTROMECANICA DEL BANCONo. 5 Por Vo.Bo. Contenido Vers. Fecha gflórez glórez Memoria de Cálculo Pórtico A A 10-Nov.-2010

MC_PórticoA_VerA_101110 Pág 5 de 23

V. SISTEMA ESTATICO Y DIMENSIONES GENERALES

Marco Rígido Simple Apoyos Empotrados Conexiónes Rígidas Viga Columna Dimensiones en metros.

Page 6: MC PorticoA VerA 101110

. PROYECTO AMPLIACION S/E GUATEMALA SUR OBRA ELECTROMECANICA DEL BANCONo. 5 Por Vo.Bo. Contenido Vers. Fecha gflórez glórez Memoria de Cálculo Pórtico A A 10-Nov.-2010

MC_PórticoA_VerA_101110 Pág 6 de 23

VI. CONSTRUCCION COMPUESTA DE COLUMNAS Las columnas del Pórtico A son elementos compuestos formados con dos perfiles C 10x20 y placas de unión en una configuración de peralte variable. El espaciamiento de las placas de unión controlan la esbeltez efectiva de la columna de alma abierta y garantiza que gobierne el comportamiento de la sección compuesta sobre la falla de los elementos individuales componentes. Las dimensiones de las placas de unión se dimensionan para transmitir los esfuerzos cortantes requeridos para que se verifique el comportamiento de la sección compuesta y para cumplir los requisitos mínimos de la norma AISC ASD 89 Sección E4. A continuación se presentan esquemáticamente la construcción de las columnas y las propiedades de las secciones transversales principales:

Page 7: MC PorticoA VerA 101110

. PROYECTO AMPLIACION S/E GUATEMALA SUR OBRA ELECTROMECANICA DEL BANCONo. 5 Por Vo.Bo. Contenido Vers. Fecha gflórez glórez Memoria de Cálculo Pórtico A A 10-Nov.-2010

MC_PórticoA_VerA_101110 Pág 7 de 23

VII. CONSTRUCCION COMPUESTA DE VIGAS Las vigas del Pórtico A son elementos compuestos formados con dos perfiles C 8x11.5 y placas de unión en una configuración de peralte constante. El espaciamiento de las placas de unión controlan la esbeltez efectiva de la viga de alma abierta para flexión en el plano horizontal y garantiza que gobierne el comportamiento de la sección compuesta sobre la falla de los elementos individuales componentes. Las dimensiones de las placas de unión se revisan para transmitir los esfuerzos cortantes requeridos para que se verifique el comportamiento de la sección compuesta en el plano horizontal y para cumplir los requisitos mínimos de la norma AISC ASD 89 Sección E4. A continuación se presentan esquemáticamente la construcción de la vigas y las propiedades de las secciones transversales principales:

Page 8: MC PorticoA VerA 101110

. PROYECTO AMPLIACION S/E GUATEMALA SUR OBRA ELECTROMECANICA DEL BANCONo. 5 Por Vo.Bo. Contenido Vers. Fecha gflórez glórez Memoria de Cálculo Pórtico A A 10-Nov.-2010

MC_PórticoA_VerA_101110 Pág 8 de 23

VIII. CONSTRUCCION DE CONEXIONES RIGIDAS VIGA - COLUMNA Para el Pórtico se han proyectado conexiones rígidas viga – columna por tener los siguientes beneficios para el proyecto: 1.- Las conexiones rígidas proporcionan menores deformaciones y mayor capacidad de carga a las estructuras en el

plano del pórtico.

Menores Deflexiones Mayor Capacidad de Carga 2.- En el caso de estructuras con apoyos articulados o con el desarrollo de una rótula plástica en los apoyos del marco,

las conexiones rígidas garantizan la estabilidad en el plano del pórtico evitando una cadena cinemática inestable.

Pórtico Estable Pórtico Inestable (Cadena Cinemática) A continuación se presenta un esquema con el detalle constructivo de la conexión rígida implementada en el Pórtico A. Notar que los patines de los perfiles C que forman la viga y la columna están conectados por medio de angulos clip con las placas del nudo para desarrollar el 100% del momento elástico de la sección estructural en el nudo.

Page 9: MC PorticoA VerA 101110

. PROYECTO AMPLIACION S/E GUATEMALA SUR OBRA ELECTROMECANICA DEL BANCONo. 5 Por Vo.Bo. Contenido Vers. Fecha gflórez glórez Memoria de Cálculo Pórtico A A 10-Nov.-2010

MC_PórticoA_VerA_101110 Pág 9 de 23

IX. METODOLOGIA Y CONCEPTO DE SEGURIDAD PARA EL DISEÑO El dimensionamiento general del Pórtico A de acero estructural se realiza conforme a la metodología de diseño por esfuerzos permisible ( siglas en inglés ASD) según la norma AISC ASD 89. Los valores nominales de las cargas sobre el Pórtico A provienen de su análisis como estructura de soporte para lineas de conducción eléctrica según la norma IEC 60826. Para las revisiones de equilibrio interno son relevantes los siguientes factores y combinaciones de carga: U= 1.0 D U= 1.0 D+1.0T U= 1.0 D + 1.0 W U= 1.0D + 1.0E Como se puede observar en la metodología ASD todos los factores amplificadores de carga se considerán igual a 1.0, basandose el concepto de seguridad en su totalidad en el lado de la resistencia, a través del control de esfuerzos permisibles que son el resultado de dividir las resistencias nominales entre un factor de seguridad definido por la norma. Esfuerzos Permisibles Para Elementos en Compresión El esfuerzo permisible para el diseño de elementos a compresión (columnas del pórtico) es Fa, permitiendose un incremento de 33% para el caso de cargas de corta duración como viento y sismo: 1.33xFa. El valor de Fa depende de la clasificación de la columna en un elemento corto o largo, dependiendo de la comparación de su esbeltez con el valor crítico Cc. Las expresiones para el cálculo de Fa son las siguientes:

Elemento Corto, KL/r ≤ Cc Elemento Largo KL/r>Cc Ver AISC ASD 89 Sección E2.

Page 10: MC PorticoA VerA 101110

. PROYECTO AMPLIACION S/E GUATEMALA SUR OBRA ELECTROMECANICA DEL BANCONo. 5 Por Vo.Bo. Contenido Vers. Fecha gflórez glórez Memoria de Cálculo Pórtico A A 10-Nov.-2010

MC_PórticoA_VerA_101110 Pág 10 de 23

Esfuerzos Permisibles Para Elementos en Flexión El esfuerzo permisible para el diseño de elementos a flexión es Fb, permitiendose un incremento de 33% para el caso de cargas de corta duración como viento y sismo: 1.33xFb. El valor de Fb depende del tipo de seccion transversal, de la clasificaicón de sus elemtos en compactos, no compactos o esbeltos y de la longitud no arriostrada Lb del patín en compresión de la sección transversal. Para el caso de los perfiles C8x11.5 que forman las vigas de los pórticos aplican las expresiones de AISC ASD 89 sección F como sigue:

Lb≤Lc Lb>Lc El valor de Lc es el menor entre las siguientes dos expresiones: Ver AISC ASD 89 sección F2. Esfuerzos Permisibles Para Elementos en Flexo-Compresión La revisón ASD para elementos en flexo-compresión consiste en la evaluación de las siguientes ecuaciones de interacción que utiliza los esfuerzos permisible individuales para compresión y flexión descritos anteriormente. Cuando la carga de compresión (fa) no sobrepasa el 15% del esfuerzo permisible Fa, es decir fa/Fa≤ 0.15, la ecuación de interacción se simplifica de la siguiente manera como es el caso de los pórticos del proyecto: Ver AISC ASD 89 sección H1.

Page 11: MC PorticoA VerA 101110

. PROYECTO AMPLIACION S/E GUATEMALA SUR OBRA ELECTROMECANICA DEL BANCONo. 5 Por Vo.Bo. Contenido Vers. Fecha gflórez glórez Memoria de Cálculo Pórtico A A 10-Nov.-2010

MC_PórticoA_VerA_101110 Pág 11 de 23

X. BASES PARA EL DISEÑO X.1 DOCUMENTOS DE REFERENCIA - IEC 60826 Design Criteria of Overhead Transmission Lines International Electrotechnical Commission - Specification for Structural Steel Buildings Allowable Stress design and Plastic Design, 1989 American Institute of Steel Construction, Inc - Metodología Para el Estudio de Amenaza Sismica en Guatemala Aplicación al Diseño Sismorresistente Universidad Politécnica de Madrid / Instituto Nacional de Sismología, Vulcanología, Meteorología e Hidrografía de Guatemnala (INSIVUMEH) / Instituito Geológico y Minero de España X.2 PARAMETROS DE DISEÑO El diseño del Pórtico A de acero estructural se basan en los siguientes parámeros de diseño, conforme a las definiciones o recomendaciones los documentos de referencia de la Sección X.1.- y al mejor criterio del Diseñador, cuando sea aplicable. Viento - Categoría de Terreno Categoría B

(áreas abierta con pocos obstáculos)

- Factor de Rugosidad KR=1.0 - Elevación Sobre el Nivel del Mar 1385 msnm - Temperatura Promedio 25 ˚C - Temperatura Máx ./ Mín. 15 / 35 ˚C - Viento de Diseño (P.R. 50 años): 112 km/hr – Km. más rápido

(27 m/ s – prom. 10 min.)

- Factor de corrección τ= 0.851 por Elevación y Temperatura - Presión Dinámica de Referencia qo= 379.89 N/m2

Page 12: MC PorticoA VerA 101110

. PROYECTO AMPLIACION S/E GUATEMALA SUR OBRA ELECTROMECANICA DEL BANCONo. 5 Por Vo.Bo. Contenido Vers. Fecha gflórez glórez Memoria de Cálculo Pórtico A A 10-Nov.-2010

MC_PórticoA_VerA_101110 Pág 12 de 23

Sismo - Clasificación de Estructura Clase III: Esencial Estructura Esencial. Debe mantenerse en operación en

caso de catastrofe o emergencia nacional - Factor de Importancia I=1.5 - Coeficiente de Modificación de respuesta R=3.0 - Aceleración de Terreno Máximo Esperado PGA= 0.31 g (P.R.= 500 años) Ciudad de Guatemala. Emplazamientos en roca. Respuesta espectral sismica para período corto Ss. - Clasificación del Sitio por Tipo de Suelo Clase E N<15 para suelos sin cohesión PI≤20 - Coeficiente Sísmico del Sitio Fa= 2.31 Basado en aceleración - Aceleración Sismica de Diseño en el Sitio SDS=0.47g (P.R. 500 años)

Page 13: MC PorticoA VerA 101110

. PROYECTO AMPLIACION S/E GUATEMALA SUR OBRA ELECTROMECANICA DEL BANCONo. 5 Por Vo.Bo. Contenido Vers. Fecha gflórez glórez Memoria de Cálculo Pórtico A A 10-Nov.-2010

MC_PórticoA_VerA_101110 Pág 13 de 23

XI. ESPECIFICACIONES DE MATERIALES XI.1 ACERO ESTRUCTURAL Placas y Perfiles Laminados en Caliente ASTM A6 Acero Bajo Carbono ASTM A36 Fy: 36 ksi

Fu: 55 ksi Es: 29000 ksi

Pernos Estructurales ASTM A325 Fu: 120 ksi Barras de Anclaje S275 JR Fu: 58 ksi XI.2 CABLES DE BARRA ASTM B8 1000 kcmil 61/W Class A Cooper Bare Conductor w: 4596 kg/ Km O.D: 29.3 mm UTS: 157 kN Einicial: 73920 MPa Efinal: 92112 MPa kT : 1.66x10-5 1/°C´ XI.3 CABLES DE GUARDA ASTM A475 3/8” EHS Zinc Coated Steel Wire Strand w: 407 kg/ Km O.D: 9.5 mm UTS: 68.5 kN Einicial: 149112 MPa Efinal: 186390 MPa kT : 1.15x10-5 1/°C´

Page 14: MC PorticoA VerA 101110

. PROYECTO AMPLIACION S/E GUATEMALA SUR OBRA ELECTROMECANICA DEL BANCONo. 5 Por Vo.Bo. Contenido Vers. Fecha gflórez glórez Memoria de Cálculo Pórtico A A 10-Nov.-2010

MC_PórticoA_VerA_101110 Pág 14 de 23

XII. CASOS Y COMBINACIONES DE CARGA DE DISEÑO Se han considerado los siguientes casos de Carga: LC1 : Peso Propio LC8 : Sismo Normal al Marco LC2 : Viento Normal al Marco LC9 : Sismo Bisector al Marco LC3 : Viento Bisector al Marco LC10: Sismo Paralelo al Marco LC4 : Viento Paralelo al Marco LC11 : Temperatura LC5 : Viento Normal al Marco, Reducido LC12 : Corto Circuito LC6 : Viento Bisector al Marco, Reducido LC13: Cargas de Sistema Averiado LC7 : Viento Paralelo al Marco, Reducido Las combinaciones y los factores de carga γ considerados para las revisiones de equilibrio interno son: LG1: Peso Propio 1.0 * LC1 LG2: Peso Propio + Viento Normal al Marco 1.0*LC1 + 1.0*LC2 LG3: Peso Propio + Viento Bisector al Marco 1.0*LC1 + 1.0*LC3 LG4: Peso Propio + Viento Paralelo al Marco 1.0*LC1 + 1.0*LC4 LG5: Peso Propio +Temperatura 1.0*LC1 + 1.0*LC11. LG6: Peso Propio + Sismo Normal al Marco 1.0*LC1 + 1.0*LC8 LG7: Peso Propio + Sismo Bisector al Marco 1.0*LC1 + 1.0*LC9 LG8: Peso Propio + Sismo Paralelo al Marco 1.0*LC1 + 1.0*LC10 LG9: Peso Propio + Corto Circuito 1.0*LC1 + 1.0*LC12 LG10: Peso Propio + Cargas de Sistema Averiado + Viento Normal al Marco, Reducido 1.0*LC1 + 1.0*LC13 + 1.0 *LC5 LG11: Peso Propio + Cargas de Sistema Averiado + Viento Bisector al Marco, Reducido 1.0*LC1 + 1.0*LC13 + 1.0 *LC6 LG12: Peso Propio + Cargas de Sistema Averiado + Viento Paralelo al Marco, Reducido 1.0*LC1 + 1.0*LC13 + 1.0 *LC7

Page 15: MC PorticoA VerA 101110

. PROYECTO AMPLIACION S/E GUATEMALA SUR OBRA ELECTROMECANICA DEL BANCONo. 5 Por Vo.Bo. Contenido Vers. Fecha gflórez glórez Memoria de Cálculo Pórtico A A 10-Nov.-2010

MC_PórticoA_VerA_101110 Pág 15 de 23

XIII. CONFIGURACION DE CABLES PARA CALCULOS DE CASOS DE CARGAS DE DISEÑO

Vista en Planta y Vanos Principales

Vista en Isométrico Cable de Barras: 2 x ASTM B8 1000 kcmil 61/W Class A (Cooper Bare Conductor) Cable de Guarda: 1 x ASTM A475 3/8” EHS (Zinc Coated Steel Wire Strand)

Page 16: MC PorticoA VerA 101110

. PROYECTO AMPLIACION S/E GUATEMALA SUR OBRA ELECTROMECANICA DEL BANCONo. 5 Por Vo.Bo. Contenido Vers. Fecha gflórez glórez Memoria de Cálculo Pórtico A A 10-Nov.-2010

MC_PórticoA_VerA_101110 Pág 16 de 23

XIV. FUERZAS INTERNAS GOBERNANTES DE DISEÑO Se presenta como combinación de carga gobernante la combinación LG4: Peso Propio + Viento Paralelo al Marco XIV.1 CARGA AXIAL Solicitación : Carga Axial Unidades: KN-m Caso de Carga: LG4: Peso Propio + Viento Paralelo al Marco

Page 17: MC PorticoA VerA 101110

. PROYECTO AMPLIACION S/E GUATEMALA SUR OBRA ELECTROMECANICA DEL BANCONo. 5 Por Vo.Bo. Contenido Vers. Fecha gflórez glórez Memoria de Cálculo Pórtico A A 10-Nov.-2010

MC_PórticoA_VerA_101110 Pág 17 de 23

XIV.2 MOMENTO FLEXIONANTE EN EL PLANO DEL PORTICO Solicitación : Momento Flexionante en el Plano del Pórtico Unidades: KN-m Caso de Carga: LG4: Peso Propio + Viento Paralelo al Marco

Page 18: MC PorticoA VerA 101110

. PROYECTO AMPLIACION S/E GUATEMALA SUR OBRA ELECTROMECANICA DEL BANCONo. 5 Por Vo.Bo. Contenido Vers. Fecha gflórez glórez Memoria de Cálculo Pórtico A A 10-Nov.-2010

MC_PórticoA_VerA_101110 Pág 18 de 23

XIV.3 MOMENTO FLEXIONANTE NORMAL AL PLANO DEL PORTICO Solicitación : Momento Flexionante Normal al Plano del Pórtico Unidades: KN-m Caso de Carga: LG4: Peso Propio + Viento Paralelo al Marco

Page 19: MC PorticoA VerA 101110

. PROYECTO AMPLIACION S/E GUATEMALA SUR OBRA ELECTROMECANICA DEL BANCONo. 5 Por Vo.Bo. Contenido Vers. Fecha gflórez glórez Memoria de Cálculo Pórtico A A 10-Nov.-2010

MC_PórticoA_VerA_101110 Pág 19 de 23

XV. CALCULO DE CAPACIDADES PERMISIBLES XV.1 COLUMNA Propiedades de Materiales: Esfuerzo de Fluencia: 36 ksi Modulo de Elasticidad: 29,000 ksi Propiedades de Sección Transversal Perfil C 10x20 Area: A= 3794 mm2 = 5.88 in2 Momento de Inercia. Ix= 32,799,869 mm4= 78.8 in4; Iy= 1,170,026 mm4= 2.8 in4 Radio de Giro: rx= 93 mm= 3.7 in; ry= 18 mm= 0.7 in Peralte d= 254 mm= 10 in Ancho de Ala: bf= 69.6 mm= 2.74 in Espesor de Ala: tf= 11.1 mm= 0.44 in Area de Ala Af= 69.6x11.1= 773 mm2= 1.19 in2 Longitud de sistema Lx= 8,897 mm= 350 in; Ly= 1000 mm= 39.4 in Coeficiente de Esbeltez Efectiva: Kx= Ky= 1.0 Propiedades de Sección Transversal Compuesta 2 X C10x20 (en base de columna) Area: A= 7587 mm2 = 11.76 in2 Momento de Inercia. Ix= 2,821,070,000 mm4= 6,778 in4; Iy= 65,599,700 mm4= 158 in4 Radio de Giro: rx= 610 mm= 24.0 in; ry= 93 mm= 3.7 in Módulo de Sección: Sx= 4,513,712 mm3= 275 in3; Sy= 516,533 mm3= 31.5 in3 Longitud de sistema L= 8,897 mm= 350 in Coeficiente de Esbeltez Efectiva: K= 1.42 (en plano del pórtico) XV.1.1 Esfuerzo Permisible Para Cargas de Compresión Axial, Fa Esbeltez Efectiva: KL/r= 135.8

Esbeltez Crítica: 1.1262 2

y

c F

EC

Esbeltez Gobernante KL/r= 135.8 ≥ Cc

Esfuerzo Permisible: 2

2

)/(23

12

rKL

EFa

Esfuerzo Permisible: Fa= 8.09 ksi= 55.83 MPa

Page 20: MC PorticoA VerA 101110

. PROYECTO AMPLIACION S/E GUATEMALA SUR OBRA ELECTROMECANICA DEL BANCONo. 5 Por Vo.Bo. Contenido Vers. Fecha gflórez glórez Memoria de Cálculo Pórtico A A 10-Nov.-2010

MC_PórticoA_VerA_101110 Pág 20 de 23

XV.1.2 Esfuerzo Permisible Para Cargas de Flexión Eje Fuerte x-x, Fbx Esbeltez Efectiva: (KL/r)x= 95.7; (KL/r)y= 55.5

Esbeltez Crítica: 1.1262 2

y

c F

EC

Esbeltez Gobernante KL/r= 95.7 ≤ Cc

Esfuerzo permisible

3

3

2

2

8

)/(

8

)/(33/5

)2

)/(1(

Cc

rKL

Cc

rKL

FCc

rKL

Fy

bx

Esfuerzo Permisible: Fbx= 13.51 ksi= 93.4 MPa XV.1.3 Esfuerzo Permisible Para Cargas de Flexión Eje Débil y-y, Fby

Long. Crítica 1: mminF

b

y

f 88171.3476

Long Crítica 2: mminF

A

dy

f

167911.66)(

000,20

Long Crítica. Lc= 34.71 in= 881 mm Longitud no Arriostrada de Ala Lb= 39.62 in= 1,000 mm Momentos Flexionantes Extremos M1/M2= 26.83kN-m / 33.54 kN-m Coeficiente de Modificación Cb 1.75+1.05*(M1/M2)+0.3*(M1/M2)2 ≤ 2.3 1.75+1.05*(M1/M2)+0.3*(M1/M2)2 =1.1 → Cb= 1.1

Esfuerzo Permisible ksiFksi

A

dLCx

F y

f

b

bby

6.216.072.391012 3

Fby = 21.6 ksi= 148.92 Mpa

Page 21: MC PorticoA VerA 101110

. PROYECTO AMPLIACION S/E GUATEMALA SUR OBRA ELECTROMECANICA DEL BANCONo. 5 Por Vo.Bo. Contenido Vers. Fecha gflórez glórez Memoria de Cálculo Pórtico A A 10-Nov.-2010

MC_PórticoA_VerA_101110 Pág 21 de 23

XV.2 VIGA Propiedades de Materiales: Esfuerzo de Fluencia: 36 ksi Modulo de Elasticidad: 29,000 ksi Propiedades de Sección Transversal Perfil C 8x11.5 Area: A= 2181 mm2 = 3.38 in2 Momento de Inercia. Ix= 13,599,900 mm4= 32.7 in4; Iy= 549,000 mm4= 1.32 in4 Radio de Giro: rx= 79 mm= 3.1 in; ry= 15.9 mm= 0.625 in Peralte d= 203 mm= 8 in Ancho de Ala: bf= 57.4 mm= 2.26 in Espesor de Ala: tf= 9.91 mm= 0.39 in Area de Ala Af= 57.4x9.91= 568.8 mm2= 0.88 in2 Longitud de sistema Lx= 10,000 mm= 394 in; Ly= 1600 mm= 63 in Coeficiente de Esbeltez Efectiva: Kx= Ky= 1.0 Propiedades de Sección Transversal Compuesta 2 X C8x11.5 Area: A= 4361 mm2 = 6.76 in2 Momento de Inercia. Ix= 194,395,000 mm4= 467 in4; Iy= 27,199,900 mm4= 65 in4 Radio de Giro: rx= 211 mm= 8.3 in; ry= 79 mm= 3.1 in Módulo de Sección: Sx= 863,978 mm3= 52.7 in3; Sy= 267,715 mm3= 16.3 in3 Longitud de sistema L= 10,000 mm= 394 in Coeficiente de Esbeltez Efectiva: K= 1.0 XV.2.1 Esfuerzo Permisible Para Cargas de Compresión Axial, Fa Esbeltez Efectiva: KL/r= 126.6

Esbeltez Crítica: 1.1262 2

y

c F

EC

Esbeltez Gobernante KL/r= 126.6 ≥ Cc

Esfuerzo Permisible: 2

2

)/(23

12

rKL

EFa

Esfuerzo Permisible: Fa= 9.32 ksi= 64.24 MPa

Page 22: MC PorticoA VerA 101110

. PROYECTO AMPLIACION S/E GUATEMALA SUR OBRA ELECTROMECANICA DEL BANCONo. 5 Por Vo.Bo. Contenido Vers. Fecha gflórez glórez Memoria de Cálculo Pórtico A A 10-Nov.-2010

MC_PórticoA_VerA_101110 Pág 22 de 23

XV.2.2 Esfuerzo Permisible Para Cargas de Flexión Eje Fuerte x-x, Fbx Esbeltez Efectiva: (KL/r)x= 126.6; (KL/r)y= 100.6

Esbeltez Crítica: 1.1262 2

y

c F

EC

Esbeltez Gobernante KL/r= 126.6 ≥ Cc

Esfuerzo Permisible: 2

2

)/(23

12

rKL

EFbx

Esfuerzo Permisible: Fa= 9.32 ksi= 64.24 MPa XV.2.3 Esfuerzo Permisible Para Cargas de Flexión Eje Débil y-y, Fby

Long. Crítica 1: mminF

b

y

f 72763.2876

Long Crítica 2: mminF

A

dy

f

155211.61)(

000,20

Long Crítica. Lc= 28.63 in= 727 mm Longitud no Arriostrada de Ala Lb= 63 in= 1,600 mm Coeficiente de Modificación Cb Cb= 1.0

Esfuerzo Permisible ksiFksi

A

dLCx

F y

f

b

bby

6.216.095.201012 3

Fby = 20.95 ksi= 144.44 Mpa

Page 23: MC PorticoA VerA 101110

. PROYECTO AMPLIACION S/E GUATEMALA SUR OBRA ELECTROMECANICA DEL BANCONo. 5 Por Vo.Bo. Contenido Vers. Fecha gflórez glórez Memoria de Cálculo Pórtico A A 10-Nov.-2010

MC_PórticoA_VerA_101110 Pág 23 de 23

XVI. CALCULO DE RAZONES DE UTILIZACION Y MARGENES DE DISEÑO

A Sx-x Sy-ymm2 mm3 mm3

Axial 20.3 kN fa= 2.68 Mpa 423.6 kN Fa= 55.83 Mpa 0.04 96.4%

Flexión Eje Fuerte x-x

145.9 kN-m fbx= 32.3 Mpa 421.6 kN-m Fbx= 93.40 Mpa 0.26 74.0%

Flexión Eje Débil y-y

33.5 kN-m fby= 64.9 Mpa 76.9 kN-m Fby= 148.92 Mpa 0.33 67.2%

Revisión de Interacción

0.62 37.6%

Axial 2.17 kN fa= 0.50 Mpa 280.2 kN Fa= 64.24 Mpa 0.01 99.4%

Flexión Eje Fuerte x-x

31.05 kN-m fbx= 35.9 Mpa 55.5 kN-m Fbx= 64.24 Mpa 0.42 57.9%

Flexión Eje Débil y-y

9.53 kN-m fby= 35.6 Mpa 38.7 kN-m Fby= 144.44 Mpa 0.19 81.5%

Revisión de Interacción

0.61 38.8%

Margen de

DiseñoModulos de Sección

7,587 4,513,712

Razón de Utilización

Fuerzas Esfuerzos Fuerzas EsfuerzosSolicitación

Pp. de Sección Transversal

Area

Cargas Actuantes 1)

Elemento

Columna

Viga

516,533

4,361 863,978 267,715

Capacidades Permisibles 2)

by

by

bx

bx

a

a

F

f

F

f

F

f

33.133.133.1

by

by

bx

bx

a

a

F

f

F

f

F

f

33.133.133.1

F

f

33.1

1) Ver Sección XIV Fuerzas Internas Gobernantes de Diseño 2) Ver Sección XV Cálculo de Capacidades Permisibles

XVII. REACCIONES DE DISEÑO SOBRE ZAPATAS DE CIMENTACION Basado en las combinaciones de carga de la sección XII.- de este trabajo, se presentan a continuación las reacciones de diseño sobre las zapata de cimentación para la combinación de carga peso propio LG1 y todas las combinaciónes de carga con viento y sismo. Reacciones Gobernantes Para el Diseño

Σ1.0Pz Σ1.0Px Σ1.0Py Σ1.0Mx Σ1.0MykN kN kN kN-m kN-m

LG1 18.37 15.19 2.02 -5.93 134.72LG2 18.37 20.03 2.02 -5.93 163.43LG3 19.93 19.82 6.97 -27.68 161.23LG4 20.3 16.37 8.48 -33.54 145.94LG6 18.37 18.89 2.02 -5.93 161.09LG7 19.05 17.81 4.78 -20.52 153.43LG8 19.97 15.19 5.91 -26.53 134.74

Combinación de Carga

Reacciones Sobre Cimentación Revisión Equilibrio Externo