MEMORIA DESCRIPTIVA

I.- INTRODUCCIÓN :

La presente Memoria Descriptiva corresponde al diseño Estructural de un Cine - Teatro , usando como elementos estructurales los perfiles metálicos , este cine teatro se edificara en la ciudad de Huaraz , cuyo diseño esta basado en las Normas Peruanas , usando Acero A-36 , para los diferentes elementos de la estructura.

II.- PROPIETARIO :

La propiedad corresponde al Sr. Antonio Díaz García.

III.- UBICACIÓN :

Departamento : AncashProvincia  : HuarazDistrito : IndependenciaDirección : Jr. Guzmán Barrón

IV.- LINDEROS :

Este : Jr. Guzmán Barrón

Oeste : Propiedad del Sr. Julio Ortiz Fuentes

Norte : Jr. Huaylas

Sur : Propiedad del Sr. Cesar Villanueva Méndez

V.- AREA :

Área Total del Terreno : 1500 m2

Perímetro : 160 m

Área Techada : 1500 m2

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VI.- USO , CARACTERISTICAS Y DESCRIPCIÓN :

El uso que se le dará será el entretenimiento con actividades culturales , proyección de películas, es decir , será un local público ; el cual brindará toda la seguridad y comodidad , contando con los servicios básicos, ventilación y acústica adecuada.

La construcción será en su totalidad de Estructuras metálicas , a excepción de las columnas que serán de concreto armado ; los cálculos de las dimensiones de las estructuras respetan las normas estándar y se usara Acero A-36.

ESPECIFICACIONES TECNICAS

I.- ELEMENTOS ESTRUCTURALES :

Zapata : Concreto f’c=175 kg / cm2

Columna : Metálicas.

Tijerales : Metálicas

Viguetas : Metálicas

Viga Collarín : Metálicas

II.- ESTRUCTURAS METALICAS :

Acero A-36 Fy = 2530 kg/cm2

Fy = 36 kips

Perfiles : De doble ángulo Tubos de sección cuadrada para vigas Varillas de Acero Macizo para vigas

III.- CONECTORES :

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Para la edificación de estructuras se usará Soldaduras para aceros (Tenacito), por ser electrodos básicos de alta resistencia a la fisuracion y diseñadas para soldar aceros estructurales. además los electrodos deben ser conservados en un lugar seco. Usualmente son empleados en la fabricación de viguetas , viga collarín , Tijerales y Columnas usando arco eléctrico.Además se usará pernos con sus respectivas arandelas para asegurar las uniones.

IV.- ANCLAJE :

Se realizaran en las columnas , usando pernos y planchas de soporte.

V.- COBERTURA :

Planchas de asbesto cemento ( Eternit ) : 6’ x 3’ y espesor de 6 mm.

CALCULOS JUSTIFICATIVOS

Para los cálculos tenemos las siguientes consideraciones:

Reglamento Nacional de Construcciones Manual Of Steel Construction , del AISC ( American Institute of Steel Construction ) Apuntes de clase

CRITERIO BASICO :

Debemos tener en cuenta , que las estructuras metálicas dan un peso por debajo de otros materiales usados para edificaciones , a si como la seguridad que brinda , por lo que desde este punto de vista su uso es recomendable.

El método que se usará para el diseño será por el de servicio. Para la ejecución del proyecto , seria muy recomendable contar con el personal

adecuado y con experiencia en este tipo de edificación con la finalidad de evitar percances y retrasos.

Nomenclatura de Esfuerzos :

Tipo Esfuerzo Permisible Esfuerzo ActuanteFlexión Fb fbCorte Fv fvCompresión Fa faTracción Ft ft

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CALCULOS

I. DISEÑO DE VIGUETAS  :

Considerando longitudes típicas :- Longitud de la vigueta = 6.0 m- Ancho tributario de cada vigueta = 1.69 m

4cm 5.92 m 4 cm 4cm 5.92 m 4 cm

0.35 m 0.35 m

0.74m 0.74m

La construcción del cine tendrá 162 viguetas de 6 m.

Metrado de Cargas de la vigueta   :

- Peso propio de la Vigueta .......................... 5 Kg/m2- Cobertura de Asbesto Cemento .................. 15 Kg/m2 de 6’ * 3’ ( e = 6 mm ) . Eternit - Instalaciones eléctricas y acabados .............. 20 kg /m2

D = 40 Kg/m2

- Sobrecargas ( Montaje ) ....................... 30 Kg/m2

L = 30 Kg/m2

Diseño por Servicios :

Wt = D + L = 40 +30 Wt = 70 Kg/m2

Consideraciones de Diseño :

Longitud de la vigueta ( L ) = 6.00 m Ancho Tributario de cada Vigueta ( At)  = 1.69 m Pendiente (s) = 25 % ( Sierra )

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1. DISEÑO POR SERVICIO O ESFUERZO PERMISIBLE :

Calculo del peralte de la vigueta (d) :

h = 0.35 m

d

Usaremos recomendablemente h = 0.35 para una vigueta de Longitud L = 6.00 m

d = h - 1” = 0.35 - (2.54 / 100) = 0.3246 m

d = 0.3246 m

Carga Distribuida (W)   :

W = Wt * At = 70 Kg/m2 * 1.69 m = 118.3 Kg /m

W = 118.3 Kg /m

Cálculo del Momento en el Centro de la Vigueta   :

Considerándola como simplemente apoyada :

Wu = 118.3 Kg /m

Mu = WL² / 8 = 118.3*6² / 8 = 532.35 Kg-m

Mu = 532.35 kg-m

Calculo de la Fuerza “F” de Brida Superior o Inferior :

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F = Mu / d

F = 532.35 / 0.3246 = 1638 Kg = 1.64 Tn

F = 3.62 kip. Fc

d Ft

Calculo de las reacciones :

W = 118.3 kg / m

R R 6 m

R = W L / 2 = ( 118.3 x 6) / 2 = 354.9 kg R = 0.355 Tn x 2.205 kip /1 Tn

R = 0.7826 kip

Calculo de los esfuerzos :

De la figura : 0.37m 0.37 m T2

θ θ 0.325

R = 0.7826 T1 0.492Resolviendo : T1 = 1.185 kip.

T2 = - 0.891 kip.

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Diseño de Brida Inferior : (Tracción)

Fy = 36 ksi Ft = 0.6 Fy

Ft = 22 ksi = 22 kip / in 2

A = F / Ft

A = 3.62 kip / 22 kip / in2 = 0.1645 in2

Por lo tanto : De la tabla 1 - 110 tenemos :

ø ½” As = 0.1963 in2

Diseño de la Diagonal : (Tracción )

1.185 kip (C) 1.185 kip. (T)

A = T1 / Ft

A = 1.185 / 22 = 0.0539 in 2

De la tabla 1 - 110 tenemos :

ø 5/16” As = 0.0767 in2

Diseño de la Diagonal : ( Compresión )

0.847 kip

L = 0.492 m = 19.37 pulg.

0.847 kip

Fc = 3.62 kip

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Asumimos : Fa = 10 ksi

A = T1 / Fa A = 1.185 / 10 = 0.1185 in²

A = 0.1185 in²

De la tabla 1 - 110 tenemos :

ø 3/8” A = 0.1105 in², r = ø / 4 r = 0.09375 pulg.

Verificamos Esbeltez   :

usando k = 1.00

= = 206.61 > 200 NO PASA !

Elegimos un perfil mayor:

De la tabla I – 110 del manual :

ø ½” A = 0.1963 in² r = ø / 4 r = 0.125 in

Verificamos esbeltez:

λ = = = 155 < 200 OK !

Luego de la tabla 5-84:

Para λ = KL / r = 155 Fa = 6.22 ksi

Verificamos el esfuerzo permisible :

fa = P / A = 1.185 kip / 0.1963 in2 = 6.04 ksi

Por lo tanto : Fa > fa = 4.315 usamos ø ½”

De los ø calculados para diagonal a tracción y compresión elegimos ø para uniformizar los diametros del acero de los elementos de la diagonal . Por lo tanto ø Diagonal (tracción y compresión) = ½” ( A = 0.1963 in2 ).

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Diseño de la brida superior : ( Compresión )

6m

Lx = 0.74m

Ly = 2m

Fmax = F = Fc = 2.58 kip

(Usando Arriostres de tipo san andres cada 2 m.)

Lx = 0.74m Lx = 2.428 pies

Ly = 2.00m Ly = 6.562 pies

Donde : Ly : Distancia entre arriostres de Viguetas

Usamos Kx = Ky = 1

Lef = Kx * Lx = 1.00 * 2.428’ = 2.428’

Lef = Ky * Ly = 1.00 * 6.562’ = 6.562’

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La longitud más crítica es el eje Y :

Usando la tabla Cap III de Manual Steel Of Construction

para KL = 6.562’ que lo aproximamos al inmediato superior

para KL = 7 y P = F = 2.58 kip

El perfil correspondiente es : 1” * 1” * 1/8”

cuya caracteristica es :Px =  8 kipsPy = 3.5 kips

Por lo tanto :

Para la brida Superior usaremos : 1”x 1” x 1/8”

Elemento Sección ObservacionesBrida superior 1”x 1”x 1/8”Brida inferior ø ½”Diagonales ø ½” Para el mas critico.

II. DISEÑO DE TIJERALES:

CONSIDERACIONES :

- Según el R.N.C, la pendiente considerada para la zona sierra del peru es del 25%.- El espaciamiento entre tigerales es de 6 m.- La luz libre de cada tigeral es de 30 m.

P

P P P P P P P P

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P/2 P/2

R R

3.00m 3.00m 3.00m 3.00m 3.00m 3.00m 3.00m 3.00m 3.00m 3.00m

30 m

- Espaciamiento entre Tijerales : 6 metros- Luz del Tijeral : 30 m- Cantidad deTijerales : 10 Tijerales- Pendiente (En la zona Sierra) : 25 %- Ángulo Alfa = ArcTang(25/100) = 14.04 0

- Altura (h=z1) : h=15*tang(alfa) = 3.75 m- Angulo Beta = ArcTang(2*Tang(alfa)) = 26.57º- Angulo Gamma =ArcTang(3*Tang(alfa)) = 36.87º- Altura Y1 = 2.5m- Altura X1 = 1.25m

Metrado de Cargas   :

Peso por Viguetas (Wd+Wl) = 70 kg/m2 Peso Propio del Tijeral = 15 kg/m2

Peso Total = 85 kg/m2

Carga Uniformemente repartida en Toda la Longitud del Tijeral :

W = Peso Total x àncho trib.o = (85kg/m2)(6m) = 510 Kg/m2

Carga equivalente concentrada (P)   :

P = W*L/6 = (510kg/m2)(30m/6) = 2550 kg

Por lo tanto :

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P= 5.623 Kip

El diseño lo realizaremos para la mitad del tijeral , la otra mitad tendran las mismas dimensiones que se van a calcular.

ANÁLISIS ESTRUCTURAL DEL TIJERAL :

Cálculo de las fuerzas en las Barras :

P P P P

P P/2

15 m ( + ) Tracción ( - ) Compresión

2.5 Resolviendo por Estática la Armadura, tenemos:

Caracteristicas de los elementos :

elemento longitud(m) fuerza AxialA 5.154 57.9731(-)B 5.154 57.9731(-)C 5.154 46.3898(-)D 3.750 0E 6.250 14.0575(+)F 2.500 8.4345 (-)G 5.590 12.5955(+)

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H 1.250 5.623 (-)I 5.000 56.26 (+)J 5.000 44.984 (+)K 5.000 33.738 (+)

Diseños de los Elementos :

1) Diseñamos los elementos en Tracción   : (Para el tramo más crítico)

A = T / Ft , Ft = 0.6 Fy , Ft = 22 ksi.

Elemento Fza.traccion Area ( in2) Perfil Area E 14.0575 0.639 2 x 2 x 1/8 0.96G 12.5955 0.573 2 x 2 x 1/8 0.96I 56.26 2.557 2 ½ x 2½ x5/16 2.93J 44.984 2.045 3 x 3 x 3/16 2.18K 33.738 1.534 2 x 2 x ¼ 1.88

2) Diseñamos los elementos en Compresion :Se diseñaran los tramos mas criticos:

a) Elementos A, B, C: Mas critico : A y B,

P compresión = 57.9731 kip

C = 57.9731 kip (esfuerzo en compresion)L = 5.154 m = 202.857 in. (longitud de la barra)

Primer Tanteo: Asumiendo : Fa = 16 ksi

A = 57.9731kip / 16 ksi = 3.623 in²

De tabla  1-56:

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4” x 4” x ¼” :  A = 3.88 in²rx = 1.25 in

ry = 1.09 in mas critico

Chequeo de la esbeltez:

K =1.00

= = 186.107 < 200 --------------- OK !

Tabla 5-84:

Con λ = 186.107 , Fa = 4.32 ksi

fa = 57.9731 kip/ 3.88 in2 = 14.94 ksi

Como : fa >> Fa ......................... ¡NO PASA ¡

Segundo Tanteo:

Asumiendo :

4” x 4” x 5/8” :  A = 9.22 in²rx = 1.20 in mas critico

ry = 1.23 in

Chequeo dela esbeltez:

k =1.00

= = 169.0475 < 200 ------------- OK

Tabla 5-84:

Con λ = 169.0475 , Fa = 5.23 ksi

fa = 57.9731 kip / 9.22 in2 = 6.28 ksi

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Como : fa > Fa ......................... ¡NO PASA ¡

Tercer Tanteo:

Asumiendo :

5” x 5” x 5/8” :  A = 7.22 in² rx = 1.56 in

ry = 1.39 in ( mas critico

Chequeo de la esbeltez:

k =1.00

= 145.94 < 200 ------------ OK!

Tabla 5-84: Con λ = 145.94 , Fa = 7.01 ksi

fa = 57.9731 kip/7.22 in2 = 8.0295 ksi

Como : fa > Fa ......................... ¡NO PASA ¡

Cuarto Tanteo: Asumiendo :

A = 9.5 in2

5” x 5” x 1/8” :  rx = 1.54 in ry = 1.43 in ( mas critico

Chequeo de la esbeltez:

k =1.00

= = 141.86 < 200 ------------ OK

Tabla 5-84: Con λ = 141.86 , Fa = 7.41 ksi

fa = 57.9731 kip / 9.5 in2 = 6.10 ksi

Como : fa < Fa ............................... OK !

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Finalmente se Coloca el Perfil:

5” x 5” x 1/8”

b) Para los elementos F y H:

El mas critico es F:

F.comp. = 8.4345 kip L = 2.5m L = 98.40 in

Primer Tanteo: Asumiendo : Fa = 6 ksi

A = 8.4345kip / 6 ksi = 1.40575 in²

De tabla  :

  A = 1.43 in² 2” x 2” x 3/16”  rx = 0.617 in

ry = 0.569 in ( mas critico).

Chequeo de la esbeltez:

k =1.00

= = 172.93 < 200 ----------- OK

Tabla 5-84: Con λ = 172.93 , Fa = 4.99 ksi

fa = 8.4345 kip / 1.43 in2 = 5.9 ksi

Como : fa > Fa ................................... ¡NO PASA!

Segundo Tanteo: Asumiendo :

  A = 1.88 in² 2” x 2” x 1/4” :  rx = 0.609 in

ry = 0.592 in ( mas critico

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Chequeo de la esbeltez: k =1.00

= = 166.22 < 200 ------------------ OK !

Tabla 5-84:

Con λ = 166.22 , Fa = 5.4 ksi

fa = 8.4345 kip / 1.88 in2 = 4.486 ksi

Como : fa < Fa ------------------ OK !

Finalmente se coloca el perfil:

2” x 2” x ¼

C) El elemento D no soporta ningun esfuerzo, pero se le coloca un perfil de :

2” x 2” x ¼

III. DISEÑO DE LAS COLUMNAS :

CONSIDERACIONES :

- Tenemos en total 18 columnas tanto para el primer piso como e l segundo piso, lo cual serán utilizados para apoyar el tijeral.

- Las alturas de cada columna son :

3.5 m, para el primer piso 3.0 m, para el segundo piso

- Usaremos columnas cuadradas : P

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PCOLUMNAS DEL PRIMER PISO :

METRADO DE CARGAS :

Al metrado realizado para las vigas, lo adicionamos el peso de la viga.

W 30 x 17321 kip / pie + 0.173 kip / pie = 21.173 kip / pie

Diseñamos la columna mas critica, cual es la columna del medio.

P : carga puntual en la columna critica.

P = 21.173 kip / pie x 6.0 x 0.3048 pie = 38.72 kip.Fa = 11.0 ksiK = 1.0L = 350.0 cm.A = P / Fa = 38.72 / 11 = 3.52 in2

4” x 4” x ¼” A = 3.59 in2

r = 1.51 in.

Chequeo por esbeltez :

Kx L / r = (1.0 x 350/2.54) / 1.51 = 91.25 < 200

Con KL / r = 92 de la tabla Fa = 13.97 ksi.

fa = P /A = 38.72 / 3.59 = 10.78 ksi. Fa < Fa ------------------ OK ! 4” x 4” x ¼”

COLUMNAS DEL SEGUNDO PISO :

METRADO DE CARGAS :

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Peso viguetas 5 kg / m2

Peso cobertura 15 kg / m2

Peso tijeral 20 kg / m2

Peso cielo raso 15 kg / m2

Iluminación 5 kg / m2

Montaje (sobrecarga) 30 kg / m2

90 kg / m2

DISTRIBUCIÓN DE CARGAS :

Ancho Tributario : 6.0m Luz entre columnas : 30.0 m (Dirección de tijerales )

Carga repartida en las columnas criticas : P = 90 x 6.0 x 30 / 2 = 4860 kg x 2.2 lb

P = 10.692 kips

Asumimos : Fa = 10.0 ksi k = 2.0 L = 300 cm

A = P/ Fa = 10.692 / 10 = 1.07 in2

Según tabla : 2” x 2” x 3/16”A = 1.270 in 2

r = 0.726 inchequeo por esbeltez :

K x L / r = (1.00 x 300 / 2.54 ) / 0.726 = 325.4

con K x L / r = 92 De la tabla Fa = 13.97 ksi > 200 ¡NO PASA !

Entonces tomamos : K x L / r = 200 de donde r = 1.18Con r = 1.28 A = 3.73 in2 3 ½” x 3 ½” x 5 / 16”

chequeo por esbeltez : K x L / r = (2.00 x 300 / 2.54 ) / 1.28 = 184.55

con K x L / r = 185 De la tabla Fa = 4. 36 ksi < 200 ¡ PASA !

Esfuerzo admisible : fa = p /A = 10.692 / 3.73 = 2.78 ksi.

Fa < Fa ----------------- OK !

Entonces usaremos : 3 ½” x 3 ½” x 5 / 16”

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ANCLAJE ENTRE COLUMNA Y ZAPATA

La columna se anclara. Mediante planchas y remaches :Se usara plancha de ¼”, de 0.24m x 0.24 m

columna

0.24 m ¼”

0.24 m 0.24 m

remaches o anclas Ø 5/8”

DETALLE DE ANCLAJE :

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Concreto 210 kg / cm²

. . . Solado

DISEÑO DE APOYOS :

Ø 5/8”

12.5 cm

DISEÑO DE VIGA COLLARIN :

En el diseño de los tijerales se observa que todo el peso de todo el techo es soportado solo por las columnas , La viga collarín servirá de apoyo de la cobertura y arriostre entre columnas y como detalle arquitectónico y por lo tanto no soportará ninguna carga adicional, por lo que será diseñado con el acero de f mínimo, y este será de f 3 / 8" , El collarín tiene las siguientes dimensiones:

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6.00 m 4cm 4cm

8 espacios de 0.74 m 3 / 8"

Eje de la columna

ARRIOSTRES DE VIGUETAS :

Se usará arriostre Cruz de SAN ANDRËS a cada 2,00 metros.

Arriostres

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DISTRIBUCION DE TIJERALES Y VIGUETAS :

 

                    

                     TIGERALES 

             

 

   

                   

m

               

 

  

30.0

0

               

   VIGUETAS 

                   

                 

 

   

                   

                    

6,00 m 6,00 m 6,00 m 6,00 m 6,00 m 6,00 m 6,00 m 6,00 m 6,00 m                     

                    

          .54 .00m          

APOYO DEL TIGERAL SOBRE LA COLUMNA METALICA :

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