Memoria Calculo Nave WORD

MEMORIA DE ESTRUCTURAS

PROYECTO: NAVE INDUSTRIAL USANDO LRFD

Esta Memoria de cálculo comprende el análisis sísmico-resistente del modelo estructural

adoptado para las estructuras metálicas tomando en consideración las recomendaciones

de las siguientes normas:

NORMA TÉCNICA DE EDIFICACIÓN E.020 CARGAS

NORMA TÉCNICA DE EDIFICACIÓN E.030 DISEÑO SISMICO RESISTENTE

NORMA TECNICA DE EDIFICACION E-090 ESTRUCTURAS METALICAS

MODELADO DE NAVE INDUSTRIAL EN ETABS

La estructura es de un uso industrial y con ciertas configuraciones estructurales alternativas

en la parte frontal

Se realizará un análisis utilizando el programa ETABS V13.1.1 como resultado de ello se

obtendrá la respuesta estructural (deformaciones y esfuerzos) de la estructura.

Con los datos obtenidos, se procederá a realizar el Diseño en Acero de todos los elementos

estructurales conforme lo indica las normas técnicas.

PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

Definimos los siguientes materiales a usar en la estructura metalica

Acero para barras :

Utilizaremos un acero A36 con las siguientes características ;

Peso por unidad de volumen : 7849kg/m3

Modulo de elasticidad ( E) : 20389

Coeficiente de poisson( U) = 0.3

Modulo cortante ( G) = 7841.93

Aluminio

Utilizaremos aluminio para la cobertura del techo de la nave con las siguientes

características :

Peso por unidad de volumen : 2713

Modulo de elasticidad ( E ) : 7101



Concreto

Utilizaremos concreto para zapatas con las siguientes características :

Peso por unidad de volumen : 2400kg/m3

Modulo de elasticidad ( E) : 2188.2



COMBINACIONES DE CARGA

Las combinaciones de carga las introduciremos en el programa teniendo en cuenta la norma

E-090 que nos indica las siguientes combinaciones de carga :

En nuestro proyecto :

Nuestro proyecto esta ubicado en la ciudad de ica por lo que tomaremos un valor de carga de

nieve nula , asi como carga de lluvia nula .

En nuestro proyecto el valor de carga muerta impuesta ( debido a accesorios ,luminarias, etc y

otros ) será de 30kg/ m2.

COMBINACIONES INTRODUCIDAS EN EL PROGRAMA

VISTA DE LAS CARGAS INTRODUCIDAS

CARACTERISTICAS DEL MODELO

El modelo como se puede apreciar en la figura consta de 9 porticos de acero que están

arriostrados lateralmente y en el techo mediante perfiles en cruz ( cruz san andres ) .Estas

secciones se han diseñado siguiendo la norma AISC LRFD 93 usando el programa Etabs en

su modulo diseño en acero .

El pórtico frontal estará compuesto por los siguientes perfiles que se muestran

PORTICO FRONTAL ( EJE 1-1)

PORTICO POSTERIOR ( EJE 9-9 )

PORTICOS INTERMEDIOS ( EJE 2-2 AL EJE 8-8 )

ANALISIS SISMICO

El análisis sísmico de la estructura metalica se realizara por el análisis estático de sismo en la

dirección del Eje X y en el Eje y .Asi tenemos que para calcular la cortante en la base primero

debemos hallar el coeficiente basal ZUCS/R

V = ZUCSR *PESO SISMICO

Z = factor de zona de nuestro proyecto ( Ica –zona3 )

S = parámetro de suelo de nuestro proyecto ( Suelo intermedio S2 )

C= factor de amplificación sísmica ( 2.5Tp / T)

U= Factor por categoría de edificación ( nuestro proyecto es una edificación tipo C )

R = coeficiente de reducción de las tablas de sistemas estructurales ( Porticos ductiles con

uniones resistente a momentos en el eje X-X y en el eje Y-Y arriostrado en cruz ).No

evaluaemos desplazamientos relativos ( Drift ) .

Entonces :

En el programa introduciendo estos valores :

El peso de la estructura se obtendrá para un edificio categoría C sumando a la carga muerta

el 25 % de la carga viva como manda el RNE.( E-030 )

ANALISIS DEL VIENTO

Toda estructura esta sujeto a la acción del viento , mas aun cuando se encuentran en zonas

donde la velocidad del viento es significativa ,o son mas vulnerable a los efectos

aerodinámicos .

En el caso de estructuras de acero , por su peso propio relativamente bajo y grandes

superficies expuestas a la acción del viento , estas pueden ser mas importantes que las

cargas debido al sismo .Tendremos que hacer un análisis de el mapa que indica las curvas del

valor promedio de la velocidad del viento y otros

Aunque el viento tiene naturaleza dinámica , es satisfactorio tratar al viento como una carga

estatica , siendo esta presión la que desarrola la siguiente ecuación ;

La presiónes actuaran en la estructura ; viento eje x-x

La presión P1 , esta es asignada directamente a las columnas de manera distribuida

( barlovento ); la presión calculada es multiplicada por el área tributaria del cerramiento o la

distancia entre columnas .Entonces para las columnas de pórtico frontal y posterior se asigna

una carga de 36kg/m ya que tienen menor área tributaria y a las columnas intermedias se

asigna 72 kg/m.

La presión P2 Se asignara en las vigas y columnas de los pórticos frontal y posterior teniendo

en cuenta su ancho tributario .

La presión P3 se asignara a las columnas en el lado derecho ( sotavento ) .

La presión P4 se asigna a la superficie ( cobertura ) a barlovento

La presión P5 se asigna a la superficie ( cobertura ) a sotavento

VIENTO EJE Y-Y

Seguimos el mismo procedimiento teniendo en cuenta donde se aplica cada presión .

Resultados

Los resultados una vez realizado el analisis estructural por computadora nos arrojan lo

siguiente :

DIAGRAMAS DE LA ENVOLVENTE

Diagrama momento 3-3 Envolvente ( max )

DIAGRAMA DE FUERZAS AXIALES EN LA COLUMNAS

DIAGRAMA DE FUERZA CORTANTE ( SHEAR 2-2 )

Peso de la estructura

El peso de la estructura se puede obtener a partir de crear una combinación de cargas

teniendo en cuenta el apartado de la norma técnica E-030 para un edificio tipo C y revisando

los resultados de las reacciones en la base

El peso de la estructura es 568 Tonf . como muestra la figura.

CORTANTE BASAL POR SISMO

De nuestro análisis por sismo tenemos :

SISMO X-X

Vxx = 0.07*Pestructura

Vxx= 0.07*568 = 39.76 tonf

SISMO Y-Y

Vy-y = 0.11*568 = 62.48 tonf

Desplazamientos por sismo

Analizamos los desplazamientos por sismo en los nudos de la parte superior de la estructura ,

entonces analizando el nudo en el caso de la envolvente se ha desplazado 0.03 mm en el eje

x ( desplazamiento lateral ) que es aceptable.

El Desplazamiento vertical en la cumbrera : -0.1 mm con respecto al eje z ( aceptable )

ANALISIS DE LAS REACCIONES POR VIENTO

TABLE: Base ReactionsLoad Case/Combo FX FY FZ MX MY MZ X Y Z

tonf tonf tonf tonf-m tonf-m tonf-m m m m

Viento-

4.032 2.6795 12.8791203.069

2-

193.5197102.024

6 0 0 0

Desplazamiento lateral por viento : 0.0372mm ( aceptable )

Desplazamiento vertical en cumbrera por viento : 0.2 mm

DISEÑO DE PERFILES PARA LAS COLUMNAS Y VIGAS , ETC

Para el diseño se utiliza la norma AISC LRFD 93 y el programa etabs

se encarga de seleccionar ,de un grupo de perfiles seleccionados

para nuestras barras , el que soporte la demanda para dicho perfil

ANALIZAREMOS LA SECCION :

W18X60 Columnas pórtico frontal

ETABS 2013 Steel Frame Design

AISC LRFD 93 Steel Section Check (Strength Envelope)



Element Details

Level Element Section Combo Location Frame Type Classification

Story1 C20 W18X60 ENVOLVENTE 3860.9 Moment Resisting Frame Seismic

Design Code Parameters

Φb Φc Φt Φv Φc,Angle

0.9 0.85 0.9 0.85 0.9

Section Properties

A (mm²) I33 (mm⁴) r33 (mm) S33 (mm³) Av3 (mm²) Z33 (mm³)

11354.8 409571722.8 189.9 1771964.4 5649.7 2015608.9

J (mm⁴) I22 (mm⁴) r22 (mm) S22 (mm³) Av2 (mm²) Z22 (mm³) Cw (mm⁶)

903222.2 20853194.4 42.9 217193.7 4872.9 337573.5 1.03E+12

Material Properties

E (kgf/mm²) fy (kgf/mm²) r22 (mm) α

20389.02 35.15 42.9 NA

LLRF and Demand/Capacity Ratio

L (mm) LLRF Stress Ratio Limit

4200.0 0.806 0.95

Demand/Capacity (D/C) Ratio (H1-1b)

D/C Ratio Axial Ratio Flexural RatioMajor Flexural RatioMinor

0.799 0.059 + 0.726 + 0.015

Stress Check forces and Moments

Location (mm) Pu (tonf) Mu33 (tonf-m) Mu22 (tonf-m) Vu2 (tonf) Vu3 (tonf)

3860.9 -16.9328 46.3036 0.15 -19.2376 -0.0793

Axial Force & Biaxial Moment Design Factors (H1-1b)

L Factor K Cm B1 B2 Cb

Major Bending 0.919 1.71 0.85 1 1 2.175

Minor Bending 0.919 1.202 0.85 1 1

Axial Force and Capacities

Pu Force (tonf) ϕPnc Capacity (tonf) ϕPnt Capacity (tonf)

16.9328 144.0049 359.2452

Moments and Capacities

Mu Moment (tonf-m) ϕMn Capacity (tonf-m)

Major Bending 46.3036 63.7701

Minor Bending 0.15 10.3074

Shear Design

Vu Force (tonf) ϕVn Capacity (tonf) Stress Ratio

Major Shear 19.2376 87.3626 0.22

Minor Shear 0.0793 101.2888 0.001

VIGA W14X109 ( PORTICO FRONTAL )


AISC LRFD 93 Steel Section Check (Strength Summary)

Element Details

Level Element Location (mm) Combo Element Type Section Classification

Story2 B41 2020.3 ENVOLVENTE Moment Resisting Frame W14X109 Compact



0.9 0.85 0.9 0.85 0.9

Section Properties


20645.1 516126967.7 158.1 2841952.8 13501.1 3146316.3


2963567.8 186055447.2 94.9 1003427.1 4843.5 1519080.8 5.409E+12

Material Properties

E (kgf/mm²) fy (kgf/mm²) α

20389.02 35.15 NA



0.942 0.036 + 0.902 + 0.004

Stress Check Forces and Moments (H1-1b) (Combo ENVOLVENTE)


2020.3 47.6066 89.7629 0.1894 -70.4667 0.0373

Axial Force & Biaxial Moment Design Factors


Major Bending 0.914 1 1 1 1 2.16

Minor Bending 0.914 1 1 1 1



47.6066 598.5652 653.173





Shear Design


Major Shear 70.4667 86.8363 0.811

Minor Shear 0.0373 242.0505 1.539E-04

VIGA W14X61 ( PORTICOS INTERMEDIOS )



Element Details


Story2 B300 222 ENVOLVENTE Moment Resisting Frame W14X61 Compact



0.9 0.85 0.9 0.85 0.9

Section Properties


11548.4 266388112.4 151.9 1509024.6 6935.5 1671480.5


911546.8 44536762.5 62.1 350683.2 3362.9 537495.7 1.268E+12

Material Properties


20389.02 35.15 NA



0.932 0.018 + 0.913 + 1.63E-04



222 -6.8335 -48.3039 0.0027 -20.3008 -0.0012



Major Bending 0.984 1 0.85 1 1 1.051

Minor Bending 0.143 1 0.85 1 1



6.8335 186.7076 365.3687





Shear Design


Major Shear 20.3008 60.2909 0.337

Minor Shear 0.0012 124.341 9.942E-06

CORREAS W6X9



Element Details





0.9 0.85 0.9 0.85 0.9

Section Properties


1729 6826195.4 62.8 91101 910.9 102091.4


16857.4 915709.1 23 18300.3 647.1 28185.8 4755313148

Material Properties


20389.02 25.31 NA



0.091 0.069 + 0.019 + 0.002



1714.3 5.4595 0.0447 0.0015 -0.0058 0.0026



Major Bending 1 1 1 1 1 1.228




5.4595 27.7751 39.3863





Shear Design


Major Shear 0.0058 8.3529 0.001

Minor Shear 0.0026 11.7577 2.25E-04

ARRIOSTRAMIENTO LATERALES W14X22



Element Details


Story1 D11 2900 ENVOLVENTE Moment Resisting Frame W14X22 Compact



0.9 0.85 0.9 0.85 0.9

Section Properties


4187.1 82830053.7 140.6 476062.2 1801.1 544050.5


86576.1 2913620 26.4 45883.8 2032.9 71939.2 8.369E+10

Material Properties


20389.02 35.15 NA

Stress Check Message - kl/r > 200

Demand/Capacity (D/C) Ratio (H1-1a)


0.433 0.401 + 0.03 + 0.003

Stress Check Forces and Moments (H1-1a) (Combo ENVOLVENTE)


2900 -5.2068 -0.2143 -0.0063 -0.1199 -0.0023



Major Bending 0.5 1 0.85 1 1 1.55

Minor Bending 1 1 1 1.426 1



5.2068 12.9925 132.4717





Shear Design


Major Shear 0.1199 36.4464 0.003

Minor Shear 0.0023 32.2901 7.228E-05

VIGAS ( PORTICO FRONTAL ) W12X14



Element Details





0.9 0.85 0.9 0.85 0.9

Section Properties


2683.9 36878104.3 117.2 244015.8 960.5 285134.9


29302.7 982306.2 19.1 19482.9 1535.5 31135.4 2.147E+10

Material Properties


20389.02 35.15 NA



0.154 0.04 + 0.109 + 0.005



1010.2 6.8632 0.8744 0.0044 1.1299 -0.0151



Major Bending 1.78 1 1 1 1 1.149




6.8632 42.0294 84.9125





Shear Design


Major Shear 1.1299 27.5285 0.041

Minor Shear 0.0151 17.2198 0.001

COLUMNAS ( POSTERIOR ) W14X109



Element Details


Story2 C46 5565.2 DStlS1 Moment Resisting Frame W14X109 Compact



0.9 0.85 0.9 0.85 0.9

Section Properties


20645.1 516126967.7 158.1 2841952.8 13501.1 3146316.3


2963567.8 186055447.2 94.9 1003427.1 4843.5 1519080.8 5.409E+12

Material Properties


20389.02 35.15 NA

Demand/Capacity (D/C) Ratio (H1-1a)


0.727 0.369 + 0.356 + 0.002

Stress Check Forces and Moments (H1-1a) (Combo DStlS1)


5565.2 -80.1928 -39.9117 -0.1216 11.1465 0.031



Major Bending 0.941 1.213 0.378 1 1 2.184

Minor Bending 0.941 2.035 0.434 1 1



80.1928 217.5067 653.173





Shear Design


Major Shear 11.1465 86.8363 0.128

Minor Shear 0.031 242.0505 1.279E-04

COLUMNAS W18X60 INTERMEDIAS



Element Details


Story1 C29 3860.9 ENVOLVENTE Moment Resisting Frame W18X60 Seismic



0.9 0.85 0.9 0.85 0.9

Section Properties


11354.8 409571722.8 189.9 1771964.4 5649.7 2015608.9


903222.2 20853194.4 42.9 217193.7 4872.9 337573.5 1.03E+12

Material Properties


20389.02 35.15 NA



0.799 0.058 + 0.726 + 0.015



3860.9 -16.7635 -46.3013 0.1502 19.2322 -0.0793



Major Bending 0.919 1.71 0.85 1 1 2.191

Minor Bending 0.919 1.202 0.85 1 1



16.7635 144.0049 359.2452





Shear Design


Major Shear 19.2322 87.3626 0.22

Minor Shear 0.0793 101.2888 0.001

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