diseño de una estructura

1. JAVIER N. COLINA POZO INGENIERO CIVIL REG CIP 76289
1. GENERALIDADES:
En la presente memoria de cálculo se especifica el procedimiento seguido para realizar el diseño de las estructuras metálicas que
forman parte de la estructura de la obra:
El proyecto estipula una cobertura simple en el segundo nivel a base de Tubos de acero laminado al carbono (secciones circulares)
y cobertura tipo perfil Calaminon Cu - 6 (0.3mm de espesor).
2. REFERENCIAS:
- Reglamento Nacional de Edificaciones Norma Técnica de Edificación E-020 - Cargas - 2006
- Reglamento Nacional de Edificaciones Norma Técnica de Edificación E-030 - Diseño Sismo Resistente - 2006
- Reglamento Nacional de Edificaciones Norma Técnica de Edificación E-090 - Estructuras Metálicas - 2006
DISEÑO ESTRUCTURAL DE COBERTURA - ESTRUCTURA METÁLICA
COBERTURA DEL COLISEO
MEMORIA DE DISEÑO
Esquema del Proyecto

2. JAVIER N. COLINA POZO INGENIERO CIVIL REG CIP 76289
3. CARGAS:
Para el análisis de la estructura se tuvo en cuenta las siguientes cargas:
A) Cargas a asignar a Tijeral
3.1. Carga Muerta (D):
La carga propia del tijeral es calculada por el programa SAP 2000
Se consideró el peso propio de los elementos, de acuerdo a los materiales y geometría de los elementos.
La cobertura que estará apoyada sobre el techo se encuentra conformada por CALAMINON TIPO CU 3mm
Ancho Tributario = 5.30 ml
Longitud superior de arco = 43.46 ml
Peso de Cobertura = 2.60 kg/m2
Número de correas = 24.00
Peso correa = 8.24 kg/ml
Pendiente= 10.00%
Número de nudos superiores = 51.00
Cobertura = 13.78 kg/ml
Correas (8 correas Tubo 40 x 40 x 1.8 mm) 24.12 kg/ml
(8 x 2.25Kg/ml x AT / Long. Tijeral)
Acabados:
Luminarias 2.00 kg/m2 10.60 kg/ml
Falso cielo raso 0.00 kg/m2 0.00 kg/ml
48.50 kg/ml
Carga muerta por nudo: (80.53 * AT /número de nudos) : 41.33 kg
Carga muerta adicional a aplicar al modelo = 45.00 kg
3.2. Carga Viva (L):
Se considera que habrá oficinas sobre la losa en una futura ampliación y así tenemos en la Norma E-020:
Sobrecarga (Oficinas): 30.00 kg/m2
Carga viva por nudo: (30 x AT x Ltijeral /número de nudos) : 135.49 kg
Carga viva a aplicar al modelo = 140.00 kg
3.3. Carga Viento (W):
Se considera que habrá oficinas sobre la losa en una futura ampliación y así tenemos en la Norma E-020:
Velocidad de viento = 65.00 Km/hora
q (presion de viento Kg/m2) (Presion lateral) = 21.13 Kg/m2
q minimo = 25.00 Kg/m2
Carga Repartida viento vertical = 0.25 Kg/m2
Carga de Viento por nudo = 1.13 kg
Carga mínima de vienta a aplicar = 10.00 kg
B) Cargas a asignar a correas
Nota: Se diseño en función a la luz mayor de correas y de esta manera se uniformizó la sección (Correa entre ejes B y C).
3.4. Carga Muerta (D):
La carga propia del tijeral es calculada por el programa SAP 2000
Se consideró el peso propio de los elementos, de acuerdo a los materiales y geometría de los elementos.
La cobertura que estará apoyada sobre el techo se encuentra conformada por CALAMINON TIPO CU 3mm
Ancho Tributario = 1.90 ml
Longitud de correa = 6.00 ml
Peso de Cobertura = 2.60 kg/m2
Pendiente= 10.00%
Número de nudos superiores de correa = 5.00
Cobertura = 4.94 kg/ml
Acabados:Luminarias y
elementos de
confinamiento = 3.00 kg/m2 5.70 kg/ml
Falso cielo raso 0.00 kg/m2 0.00 kg/ml
10.64 kg/ml
Carga muerta por nudo: (10.24 * AT /número de nudos) : 12.77 kg
Carga muerta a aplicar al modelo = 13.00 kg
3.5. Carga Viva (L):
Se considera que habrá oficinas sobre la losa en una futura ampliación y así tenemos en la Norma E-020:
Sobrecarga (Oficinas): 30.00 kg/m2
Carga viva por nudo: (30 x AT x Ltijeral /número de nudos) : 68.40 kg
Carga viva a aplicar al modelo = 70.00 kg
3.6. Carga Viento (W):
Se considera que habrá oficinas sobre la losa en una futura ampliación y así tenemos en la Norma E-020:
Velocidad de viento = 65.00 Km/hora
q (presion de viento Kg/m2) (Presion lateral) = 21.13 Kg/m2
q minimo = 25.00 Kg/m2
Carga Repartida viento vertical = 0.25 Kg/m2
Carga de Viento por nudo = 0.57 kg
Carga mínima de vienta a aplicar = 2.00 kg

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4. ANALISIS ESTRUCTURAL:
La resistencia requerida de los elementos y sus conexiones fueron determinadas mediante un análasis elástico - lineal teniendo en
cuenta las cargas que actuan sobre la estructura definidas anteriormente y con las combinaciones de carga correspondientes.
4.1. Combinaciones de Carga:
Se tuvieron en cuenta las combinaciones de carga factorizadas recomendadas por la Norma E-090 (aplicando el método LRFD) para
determinar la resistencia requerida de los elementos que conforman la estructura. Así tenemos:
Diseño:
Combinación 1: 1.4 D
Combinación 2: 1.2 D + 1.6 L
Combinación 3: 1.2 D + 1.6 L + 0.8 W
Combinación 4: 1.2 D + 1.3 W + 0.5 L
Combinación 5: 1.2 D + 0.5 L
Combinación 6: 0.9 D + 1.3 W
Envolvente : Comb1 + Comb2 + Comb3 + Comb4+ Comb5 + Comb6
Servicio:
Control de deflexión:
Dflx1 : D
Dflx2 : D + L + W
|
MODELO ESTRUCTURAL CON CARGAS APLICADAS
SELECCIÓN DE ELEMENTOS Y NORMATIVIDAD
Elemento Estructural Descripción Fy Fu Norma Observaciones
1.0 Tijeral Principal
Elementos EstructuralesTubo LAC 310 Mpa 228 Mpa Astm A500 Medidas de acuerdo a Planos
Anclaje
Platinas
Plancha de
Acero
Estructural
250 Mpa 400 Mpa Astm A36 Medidas de acuerdo a Planos
Barra RoscadaHILTI - HAS
Anclada con Sikadur 32 HI -
Mod Gel - Similar - Ver ficha
técnica
Soldadura GeneralE-70XX Soldadura general
2.0 Correas
Elementos EstructuralesTubo LAC 310 Mpa 228 Mpa Astm A500 Medidas de acuerdo a Planos
Anclaje
Plancha de
Acero
Estructural
(Canal Doblado)
250 Mpa 400 Mpa Astm A36 Medidas de acuerdo a Planos
Soldadura GeneralE-70XX Soldadura general
3.0 Templadores
Elementos EstructuralesBarra lisa 415 Mpa 515 Mpa Astm A706 Medidas de acuerdo a Planos
Soldadura GeneralE-70XX Soldadura general
4.0 Cobertura
En laterales se deberá ejecutar
solución con Policarbonato el
cual estará sobre el calaminon
con pendiente hacia el interior.
Propiedades Mecánicas
Cobertura
Calimon Curvo
Cu-6 / Espesor
= 0.30mm - 25%
Traslúcido

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1.0 TIJERAL
MODELO ESTRUCTURAL DE TIJERAL
SECCIONES

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ASIGNACIONES DE CARGA
A) Muerta
B) VIVA

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C) VIENTO
RESULTADOS DE ANÁLISIS ESTRUCTURAL
1. Desplazamientos: d z = 2.625 cm
2 Verificación de esfuerzos
Nota: Se observa que la mayor zona esfuerzada tiene un ratio de verificación de esfuerzos de máximo 0.70, por lo tanto la estructura tiene un correcto diseño.

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2.1 Verificación de la zona más esforzada
Se observa Carga axial = 6.93 Tn Compresión
Diseño de Elemento Estructural
Sección asumida: ø3" x 3.0 mm
Fy = 2325 kg/cm2
E = 2040000 kg/cm2
Solicitaciones de carga:
Pu = -6930 kg
Propiedades de la Sección:
K = 1 A = 6.90 cm2
L = 1.70 m rx = 2.59 cm
ry = 2.59 cm
Verifiación de esbeltez:
K*L/rx = 65.64 < 200 OK
K*L/ry = 65.64 < 200 OK
Función de esbeltez:
lc = 0.706
Q = 1
lc* Q^0.5 = 0.706 <=1.5
Si ==========>
Si ==========>
Por lo tanto : Fcr = 1887.55 kg/cm2
Øc Pn = 11068.9 kg
Øc Pn > Pu OK Usar sección asumida
E
Fy
r
KL
c *
*
l 
  FyQFcr cQ
**658.0
2
*l
5.1* Qcl
 
2
*877.0
c
FyFcr
l
5.1* Qcl
FcrAgcPn **85.0

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1.0 CORREAS
MODELO Y SECCIONES
ASIGNACIONES DE CARGA
RESULTADOS DE ANÁLISIS ESTRUCTURAL
Nota: Se observa que ningún elemento está en estado crítico

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Diseño de Elemento Estructural
Carga axial = 759.28 Kg Tracción
Sección asumida: ø1.5" x 3.0 mm
Fy = 2325 kg/cm2
E = 2040000 kg/cm2
Solicitaciones de carga:
Pu = 759 kg
Propiedades de la Sección:
K = 1 A = 3.31 cm2
L = 1.00 m rx = 1.25 cm
ry = 1.25 cm
Verifiación de esbeltez:
K*L/rx = 80.32 < 200 OK
K*L/ry = 80.32 < 200 OK
Función de esbeltez:
lc = 0.864
Q = 1
lc* Q^0.5 = 0.864 <=1.5
Si ==========>
Si ==========>
Por lo tanto : Fcr = 1701.63 kg/cm2
Øc Pn = 4784.6 kg
Øc Pn > Pu OK Usar sección asumida
Conclusiones:
- Con la configuración geometrica, se han asumido secciones tubulares comerciales, las cuales asumen las fuerzas axiales sin
mayor problema. El criterio para sumir secciones tubulares, al margen de las cargas pequeñas, es el peso para la trabajabilidad y
el espesor para que las uniones puedan ser soldadas.
- Se observa que el tijeral es lo suficientemente rígido y que soporta ampliamente la deflexión máxima admisible (L/200).
E
Fy
r
KL
c *
* 
l 
  FyQFcr cQ
**658.0
2
*l
5.1* Qcl
 
2
*877.0
c
FyFcr
l
5.1* Qcl
FcrAgcPn **85.0