Cliente: MAS ERRZURIZ Proyecto: Soporte Tipo 1 - Vigas Jumbo

Memoria de Clculo

Soporte Tipo 1 - Vigas Jumbo

REV. TIPO FECHA EJECUT REVIS APROB DESCRIPCIN

A C 19/05/2014 JLZ DFR DFR

0 C 23/05/14 JLZ DFR DFR

Tipo de Emisin: (A) Preliminar (B) Para cotizacin o propuesta (C) Para aprobacin (D) Aprobado

Contenido

1. Objetivos .......................................................................................................................... 3

2. Referencias ....................................................................................................................... 3

3. Materiales ........................................................................................................................ 3

4. Estructuracin .................................................................................................................. 4

5. Solicitaciones .................................................................................................................... 4

5.1 Peso Propio ............................................................................................................... 5

5.2 Sobrecarga ................................................................................................................ 5

5.2.1 Sobrecarga Condicin de Servicio ...................................................................... 5

5.3 Sismo ........................................................................................................................ 5

5.3.1 Coeficiente Ssmico Horizontal .......................................................................... 6

5.3.2 Fuerza de Corte Basal Horizontal ....................................................................... 6

6. Combinaciones de Carga................................................................................................... 6

7. Modelo Estructural ........................................................................................................... 7

8. Resultados ........................................................................................................................ 7

9. Conclusiones ..................................................................................................................... 8

Anexo I: Modelo Estructural ..................................................................................................... 9

Anexo II: Identificacin de Elementos .................................................................................... 11

Anexo III: Cargas Aplicadas ..................................................................................................... 14

Anexo IV: Esfuerzos ................................................................................................................ 18

Anexo V: Verificacin de Estabilidad al Volcamiento ............................................................. 20

Anexo VI: Verificacin Topes .................................................................................................. 22

1. Objetivos

La siguiente memoria describe la verificacin estructural del Soporte Tipo 1 de

Vigas Jumbo, cuyas dimensiones aproximadas son 670x600x800mm (largo x ancho

x altura). Adems, se proyectan dos topes con una separacin entre ellos de

200mm libres, ubicados en centro de la parte superior del soporte de manera de

mantener en su interior a la viga impidiendo el volcamiento de sta. Los elementos

proyectados deben ser capaces de resistir las solicitaciones producidas por la viga

que se ubica entre ellos, de acuerdo a la normativa vigente mencionada en las

referencias del presente documento.

Figura 1: Esquema del Soporte de Viga Jumbo

2. Referencias

[1] Plano N HFL-2014-1000-01 Lam. 1 de 1, Rev.0 Soporte Tipo 1 y 2 Vigas

Jumbo

[2] NCh1537.Of86: Diseo estructural de edificios cargas permanentes y

sobrecargas de uso.

[3] NCh2369.Of2003: Diseo ssmico de estructuras e instalaciones industriales.

[4] Cdigo AISC ASD 89: Diseo de elementos de acero estructural.

[5] NCh427.cR76 Especificaciones para el clculo de estructuras de acero para

edificios

3. Materiales

- Acero: A36

- Soldadura: E60xx

4. Estructuracin

En el esquema que se muestra a continuacin se puede apreciar la disposicin de

los soportes en condicin de servicio, indicando las direcciones consideradas para

el clculo estructural. La estructura al no tener anclajes fijos al suelo, para efectos

de modelacin se consider cuatro apoyos simples rotulados, uno de ellos

impedido de desplazamiento tanto en el eje longitudinal como transversal para

brindar estabilidad esttica, mientras que los tres restantes fueron considerados

de tipo deslizante.

Figura 2: Esquema de Soporte Tpico de Viga Jumbo

5. Solicitaciones

Peso Propio (PP): Incluye el peso propio de los elementos constituyentes de

los soportes.

Sobrecarga (SC): Se incluye sobrecarga de uso segn Ref. [2] y peso de la Viga

Jumbo segn lo indicado va correo electrnico por Mas Errzuriz.

Sismo (Sx, Sy): Las acciones ssmicas sern evaluadas de acuerdo a Ref. [3].

5.1 Peso Propio

El peso total de la estructura metlica slo incluye el peso de los soportes. A pesar

que la Viga Jumbo se considera como sobrecarga para el presente estudio, se deja

de forma patente el peso de dicho elemento en la presente tabla:

Elemento Peso (kg)

Soportes 72.7

Viga Jumbo* 571.0

TOTAL 643.7

(*) El peso propio de la Viga Jumbo se considera para efectos de clculo como sobrecarga

permanente sobre los soportes en condicin de servicio.

La distribucin de las cargas aplicadas a la estructura se detalla en el Anexo III del

presente informe.

5.2 Sobrecarga

5.2.1 Sobrecarga Condicin de Servicio

La sobrecarga de uso se dividi en dos partes, la primera contempla el peso de la viga

jumbo (SCv), mientras que la segunda se asocia a posibles cargas a las que puede

estar expuesta dicha viga (SCu). Para el ltimo caso se utilizan 100 kg/m distribuidos

en los 3m de longitud, segn lo expresado por el mandante, que posee el elemento.

Sobrecarga Carga (kg)

Viga Jumbo (SCv) 571

Equipos u otros (SCu) 300

TOTAL 871

5.3 Sismo

El clculo se realiza segn Ref. [3]. El detalle de los datos considerados se muestra a

continuacin.

El corte basal se calcul de la siguiente forma:

0 =

Donde,

Qo : Esfuerzo de corte en la base

C : Coeficiente ssmico

I : Coeficiente de importancia

P : Peso total estructura

Para la masa ssmica se considera el Peso Propio considerado en el punto 5.1 del

presente informe. Por otro lado, se reduce la sobrecarga SCu siendo multiplicada

por un factor 0 segn lo estipulado en el punto 5.1.3 de la Ref. [3].

5.3.1 Coeficiente Ssmico Horizontal

Zona Ssmica: 3

Factor de Modificacin de la Respuesta: R = 5

Coeficiente de Importancia: I = 1

Razn de Amortiguamiento Ssmico: = 0.03

Cmx: 0.23 Tabla 5.7 Ref. [3]

5.3.2 Fuerza de Corte Basal Horizontal

Peso Ssmico

P estructura = 643.7 kg.

Cmx = 0.23

Total = 148 kg

6. Combinaciones de Carga

Para el presente estudio, se definieron los siguientes estados de carga:

CONDICIN DE SERVICIO

PP: Peso Propio de la estructura

SC: Sobrecarga en estructura segn lo estipulado en el Punto 5.2 del presente

informe.

Sx, Sy: Carga ssmica lateral sobre la estructura.

Las combinaciones de carga utilizadas son:

1) PP

2) PP + SC

3) PP + SCv + Sx

4) PP + SCv + Sy

NOTA: Se realiza el clculo de estabilidad de la estructura de manera externa para

asegurar el deslizamiento en vez del volcamiento de la estructura al momento de verse

afectada por el sismo.

7. Modelo Estructural

Para el anlisis de la estructura se construyeron modelos 3D con el software

computacional SAP2000, incorporando la totalidad de los elementos que componen

los Soportes junto con la Viga Jumbo que descansa en su parte superior. Se considera

este ltimo elemento simplemente apoyado sobre los soportes sin traspasar

momento a la estructura.

El modelo 3D se puede apreciar en los esquemas del Anexo I. El diseo de los

elementos se realiza segn la Ref. [4].

8. Resultados

- Elementos:

En la Tabla 1 se indican los esfuerzos mximos y factor de utilizacin (FU) de los

perfiles en condicin de servicio. Los esfuerzos mximos de cada uno de los perfiles se

muestran para la combinacin ms desfavorable. La identificacin de los perfiles se

muestra en el Anexo II.

Tabla 1. Esfuerzos mximos y factores de utilizacin (condicin de servicio)

En la figura se muestra de manera grfica la ubicacin de los elementos y su factor de

utilizacin.

Figura 3: Factor de Utilizacin de los Soportes

DesignSect DesignType Combo P MMajor MMinor VMajor VMinor T TotalRatio

Text Text Text Kgf Kgf-cm Kgf-cm Kgf Kgf Kgf-cm Unitless

[ ]70x70x4 Beam PP+SC+Sy -57.53 2473.36 -2637.34 234.54 -79.2 56.72 0.151

[ ]40x40x3 Beam PP+SC+Sy 26.28 -309.52 -478.62 12.26 17.64 3.66 0.102

9. Conclusiones

La estructura analizada cumple con la normativa vigente para las solicitaciones de peso

propio, sobrecarga y sismo segn el diseo, dimensiones y perfiles especificados en el

Anexo II del presente informe.

La verificacin de la estabilidad de la estructura referida en la nota del punto 6 del

presente informe, queda detallada en el Anexo V de este documento.

Anexo I: Modelo Estructural

Situacin de Servicio

Anexo II: Identificacin de Elementos

Vista 3D

Elevacin Lateral

Elevacin Frontal

Vista en Planta

Anexo III: Cargas Aplicadas

SOBRECARGA

SCv, Vigas Jumbo [Kg/m]

SCu, Uso [Kg/m]

Sismo X

Soportes y Viga Jumbo [/g y Kg]

Soporte [/g]

Viga Jumbo [kg]

Sismo Y

Soporte [/g]

Viga Jumbo [kg]

Anexo IV: Esfuerzos

Diagrama de Esfuerzo Axial en Soportes

Diagrama de Momentos en Soportes

Anexo V: Verificacin de Estabilidad al

Volcamiento

Debido a que los soportes slo presentan topes que impiden el desplazamiento en el

eje Y de la viga, slo se verifica la Estabilidad al volcamiento de la estructura en el

sentido antes mencionado. Se considera dicha situacin como el caso ms

desfavorable. A continuacin se realiza la verificacin antes mencionada:

Corte Peso Volcante Resistente

Elemento h cg (m)

viga 0.88 65.7 285.5 57.8 85.7

soporte 0.40 8.4 36.4 3.3 10.9

M vol M res Mres/Mvol Factor de Seguridad Condicin

61.1 96.6 1.6 1.5 Cumple

(kg )

Cargas por soporte Momento

(kg m)

Anexo VI: Verificacin Topes

Los topes proyectados tienen un espesor de 6 mm, un alto de 170 mm y un ancho de

60 mm. El propsito de estos elementos es evitar el volcamiento de la viga, por lo que

se verifican para soportar la carga proveniente de la solicitacin ssmica respecto al Eje

Y de sta, considerando la totalidad de la carga en el punto ms alto de manera

conservadora. Las dimensiones antes mencionadas se pueden apreciar en la Ref. [1].

La verificacin del elemento se muestra a continuacin:

Carga Sismo Y

Peso Viga por Tope

V = 131.3 kg

Tensin de von Mises (kg/cm2)

Resumen de la verificacin:

Mxima Admisible

912 1440 0.63

Tensin

kg/cm2FU