Memoria de Cálculo Estructural

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MEMORIA DE CÁLCULO

ESTRUCTURAL

“TECHADO PLATAFORMA DEPORTIVA

- CAJAMARCA"

Cajamarca, Junio 2012

Memoria de Cálculo Estructural

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“MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL TECHO

PLATAFORMA DEPORTIVA”

1.00 ANTECEDENTES

Con el desarrollo del presente proyecto se busca beneficiar a la comunidad,

mediante el mejoramiento de la Plataforma Deportiva techándolo con cercha y

cobertura liviana.

El proyecto obedece a los requerimientos y necesidades de la población en lo que se

refiere a las instalaciones Deportivas.

Con la finalidad de evaluar el desempeño de la estructura proyectada, acorde con las

normas vigentes de diseño Sismorresistente, norma de estructuras de Acero, se

realizaron los modelos estructurales correspondientes, teniendo como resultado un

comportamiento adecuado según lo estipulado en las Normas antes mencionadas.

2.00 RESUMEN

El presente documento describe el análisis del techo de Plataforma Deportiva.

El modelo consta de la modelación de la cercha para la cobertura de Plataforma

Deportiva.

Cercha Plataforma: Consta de una cercha de Armazón de acero estructural

(Tubo cuadrado).

Esta cercha ha sido proyectada en base a un sistema de pórticos de concreto armado.

3.00 CARÁCTERÍSTICAS DE LAS EDIFICACIONES

3.1 Cercha de Plataforma:

3.1.1 Cercha proyectada en base a un sistema de Pórticos de Concreto Armado.

3.1.2 Número de pisos proyectados:

El proyecto contempla la construcción de la cercha teniendo como base los

pórticos de concreto armado.

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4.00 PARAMETROS UTILIZADOS PARA EL ANÁLISIS

4.1 Características de la Estructura:

Tipo de Estructura: Sistema Aporticado.

Número de Pisos: 2 Pisos.

Acero(A615-G60) fy = 4200kg/cm2 γ = 7.85 t/m3

Concreto Armado f’c = 210 kg/cm2E = 15,000 √f’c = 217370.651Kg/cm2.

γ = 2.4 t/m3

Mampostería (Solida) f’m = 65 kg/cm2 E = 500f’m γ = 1.8 t/m3

4.2 Especificaciones de análisis y diseño:

CARGAS PERMANENTES (G).

Carga Muerta:

Cobertura Eternit (Superforte) en tijerales 0.0100 Tn/m2

CARGAS VARIABLES (Q).

Cargas Vivas:

Cobertura Sobre techo tijerales 0.015 Tn/m2

Granizo en Techo de Tijerales (Cubiertas - CG) 0.010 Tn/m2

Para calcular la carga de granizo asumimos una altura de acumulación de

granizo de 10 mm.

G = Peso especifico del granizo * altura de acumulación

= 1000(Kg/m3)*0.010m

SNOW = 10 Kg/m2.

Carga Viva para el montaje, Se considerara a dos personas con un peso

promedio de 70 Kg, se tiene:

L = luz

pesoonasnùmeropers * =

m

Kg

38.27

)(70*2

LIVE = 5.11 Kg/m

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Techo en tijerales (Cubiertas):

Velocidad de diseño del viento:

La velocidad de diseño del viento hasta 10 m de altura será la velocidad máxima

adecuada a la zona de ubicación de la edificación (Ver Anexo 2) pero no menos

de 75 Km/h. La velocidad de diseño del viento en cada altura de la edificación

se obtendrá de la siguiente expresión, según anexo 2.

Vh : velocidad de diseño en la altura h en Km/h

V : velocidad de diseño hasta 10 m de altura en Km/h

H : altura sobre el terreno en metros

Para Cajamarca la velocidad de diseño hasta 10m de altura

V = 40km/h, por lo que consideraremos 75 Km/h, la altura.

Pero

Vh : 71.41 Km/h

Inclinación de techo 27º

Carga de Viento:

Velocidad básica del viento: 71.41 Km/hora

Barlovento (Coeficiente eólico de presión)

Dirección del viento Cp = +0.43

Sotavento (Coeficiente eólico de Succión)

en las caras opuestas a la dirección del viento Cs = -0.60

Variación de temperatura: 20º C

CARGAS ACCIDENTALES (A).

Carga de Sismo : Análisis Modal.

4.3 Características de los materiales:

Módulo de Elasticidad del Acero Estructural:

Ec = 2100000 Kg / cm2.

Peso Unitario Acero Estructural : = 7850.0 Kg / m3.

Esfuerzo de fluencia Acero Estructural : fy = 2530.00 Kg / cm2.

Resistencia a la fractura : f´u = 4080.0 Kg / cm2.

Relación de Poisson Acero Estructural : µ = 0.30

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4.4 Parámetros Empleados para el Análisis Dinámico:

g =9.81m/s

2 Aceleración de la gravedad.

Departamento Cajamarca

Zona Sísmica 3 MÉTODO DINÁMICO

Factor de Zona Z = 0.40 ANÁLISIS POR SUPERPOSICIÓN ESPECTRAL

Edificación Aceleración Espectral

Tipo de Edificación Comunes S a = Z.U.C.S.g .R -1

Categoría de la Edificación C Determinación del Factor de Amplificación Sismica y la

Factor de Uso U = 1.00 Aceleración Espectral

Sistema EstructuralPórticos de

Concreto Factor de Amplificación Sísmica

Factor de Ductilidad R = 8.00 C = 2.5 ( T p / T ) < 2.5

Configuración Estructural Regular Incremento del Periodo Fundamental 0.20 seg

Coeficiente de Reducción R = 8.00 Inicio del Periodo Fundamental 0.10 seg

Tipo de Suelo S 3 Periodo Facto de

Descripción del SueloFundamental Amplificación Espectral

Factor de Suelo S = 1.4 de la Estructura Sísmica Aceleración

Tp = 0.90 T ( seg ) C Sa / g

Suelos Flexibles o

con estratos de

DATOS GENERALES DE DISEÑODETERMINACIÓN DEL PERIODO FUNDAMENTAL

DE LA ESTRUCTURA

PLATAFORMA

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5.00 DEFINIR COMBINACIONES DE CARGA DE DISEÑO.

Las combinaciones de diseño se realizaran empleando los coeficientes de amplificación

dados en la norma peruana.

U = 1.4 CM + 1.7 CV

U = 1.25 (CM + CV ) ± Cs

U = 0.9 CM ± Cs

Combinación de carga de diseño para las estructuras de Acero.

COMBA1 = 1.4 CM

COMBA2 = 1.2 CM + 1.6CV + 0.5R

COMBA3 = 1.2 CM + 1.6CV + 0.8Vientox

COMBA4= 1.2 CM + 1.3Vientox + 0.5CV + 0.5R

COMBA5 = 1.2 CM + 1Csx + 0.5CV

COMBA6 = 1.2 CM – 1Csx + 0.5CV

COMBA7 = 0.9 CM + 1.3Vientox

COMBA8 = 0.9 CM - 1.3Vientox

COMBA9 = 1.2 CM + 1Csy + 0.5CV

COMBA10 = 1.2 CM – 1Csy + 0.5CV

ENVOLAx = COMBA1+ COMBA2+ COMBA3+ COMBA4+ COMBA5+ COMBA6+

COMBA7+ COMBA8

ENVOLAy = COMBA1+ COMBA2+ COMBA3+ COMBA4+ COMBA7+ COMBA8+

COMBA9+ COMBA10

R = Carga de lluvia o de granizo (Se utilizo carga de granizo).

No será necesario considerar acciones de sismo y viento simultáneamente.

Las cargas de granizo se consideraran como carga vivas.

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6.00 ANALISIS ESTRUCTURAL DE LA ESTRUCTURA RESISTENTE

La edificación se idealizó como un ensamblaje de elementos de acero estructural para

formar una cercha resistente a las cargas accidentales y cargas vivas.

Cabe indicar que el presente análisis es del tipo tridimensional por combinación

modal Espectral, considerándose el 100 % del espectro de respuesta de pseudo-

aceleración en cada dirección por separado según la norma vigente E030.

El análisis estructural de la estructura resistente, se la realizó íntegramente en el

programa ETABS NON LINEAL versión 9.7.0

Las formas de modo y frecuencias, factores de participación modal y porcentajes de

participación de masas son evaluados por el programa. Se consideró una distribución

espacial de masas y rigidez adecuada para el comportamiento dinámico de la

estructura analizada.

Para la determinación de los desplazamientos máximos se trabajo con el espectro de

diseño de la norma E030, multiplicando los desplazamientos máximos por el factor

0.75R, obteniéndose estos valores conforme a la norma vigente.

7.00 CÁLCULO DE LOS DESPLAZAMIENTOS SEGÚN NORMA DE DISEÑO

SISMO RESISTENTE E - 030.

A. CERCHA DE PLATAFORMA:

Cercha Consta un armazón de Acero Estructural para la cubierta de la

Plataforma Deportiva.

Para el cálculo de los desplazamientos y derivas, a los resultados del análisis los

multiplicamos por el 75% del coeficiente de reducción sísmica “R” y

comprobamos si están sobre el valor máximo que estipula la norma. El

desplazamiento máximo en cualquier punto evaluado para estructuras de de

acero debe ser mayor al 1.0 % de la altura al nivel de referencia al que se evalúa,

por lo tanto la deriva máxima será = 0.01 Procedemos a evaluar los

desplazamientos Sólo nos interesan los resultados del análisis dinámico.

Máximos desplazamientos de puntos para estructuras de acero 1.0%.

MAXIMO DESPLAZAMIENTOS UX UY UZ RX RY RZ

MAYOR DESPLAZAMIENTO CERCHA 0.0007 0.0046 0.001 0.0038 0.00034 0.00192

multiplicado por 0.75R 0.0042 0.0276 0.0060 0.0230 0.0020 0.0115

OK OK OK OK OK OK

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BIBLIOGRAFÍA

1. Normas Peruanas de Estructuras. Normas Técnicas para Suelos y Cimentaciones

E050 , Normas Técnicas para Concreto Armado E060 , Norma Técnicas de

Albañilería E070 , Norma Técnica de Edificación E030 Diseño Sismo resistente

, Norma de Cargas E020 . Lima Perú.

2. Capítulo Peruano del American Concrete Institute ACI 318 – 2003: Normas de

Construcciones en Concreto Estructural I , Edición 2000 , Lima - Perú.

3. Dr. Jorge Alva Hurtado, Dr. Hugo Scaletti Farina, Ingº. Julio Rivera Feijóo, Ingº.

Roberto Morales M., Ingº. Luis Zegarra C., Ingº. Eduardo Gamio A., Ingº. Cesar

Fuentes Ortiz, Ingº. Carlos Casabonne R.: Cimentaciones de Concreto Armado

en Edificaciones, ACI, Segunda Edición 1993.

4. Dr. Luis Miguel Bozzo Rotondo, Dr. Horia Alejandro Barbat Barbat: Diseño

Sismorresistente de Estructuras, Instituto de la Construcción y Gerencia, Edición

2001 - 2002.

5. Ing. Angel San Bartolomé, Análisis de Edificios, Pontificia Universidad Católica

del Perú, 1998 Lima - Perú

6. Ing. Roberto Morales Morales : Diseño en Concreto Armado, Instituto de la

Construcción y Gerencia, Edición 2001 - 2002.

7. Ponencias II Congreso Nacional de Estructuras y Construcción, ACI Perú,

Diciembre del 2000.

8. Ponencias XIII Congreso Nacional de Ingeniería Civil, XIII CONEIC 2001

Puno, Noviembre del 2001

9. Juan Ortega García: Concreto Armado I y II, Cuarta Edición, Setiembre 1993.

Lima - Perú.

10. Wilson E. – Habibullac: The ETABS 9.7.0.