DISEÑO ESTRUCTURAL CENTRO DE CONVENCIONES NEOMUNDO

(1)

DISEÑO ESTRUCTURAL

CENTRO DE CONVENCIONES NEOMUNDO

“ESTUDIOS Y DISEÑOS A FASE III DEL CENTRO DE CONVENCIONES NEOMUNDO DE BUCARAMANGA”

Grupo B: Estudios y diseños de ingeniería a fase III necesarios para la construcción del centro de convenciones Neomundo de la ciudad de Bucaramanga”.

MEMORIAS DE CÁLCULO

CONSORCIO CONSULTORES NEOMUNDO 2013 Agosto de 2013

(2)

PERSPECTIVAS DEL MODELO

(3)

Nombre:

Ubicación:

Norma deDiseño: NORMAS COLOMBIANAS DE DISEÑO Y CONSTRUCCION SISMO-RESISTENTES NSR-2010 NSR-2010 y LRFD/03

Especificaciones:

Concreto f'c=240 kg/cm^2

Acero De Refuerzo fy=4200 kg/cm^2

> Refuerzo Longitudinal y Transversal

Sistema de Cálculo:

Análisis Sísmico Método Modal

Herramienta de Cálculo Elementos Finitos SAP-2000

Características:

Portico de concreto

Materiales Estructurales Concreto Reforzado

Capacidad de disipación de energía Especial

Elementos Estructurales

Cimiento corrido para muros de contención

Alta 0.25 0.25 Perfil del Suelo = D

1.30 1.90 1.20 7.00 0.90 0.90

Coeficiente de amplificación zona de periodos intermedios: Fv =

Coeficiente de amplificación zona de periodos cortos:

Coeficiente de importancia I:

Coeficiente de capacidad de disipación de energía básico:

Coeficiente de reducción por irregularidad en planta:

PARAMETROS PARA EL ANALISIS SISMICO Diseñador Estructural:

DISEÑO ESTRUCTURAL CENTRO DE CONVENCIONES NEOMUNDO Bucaramanga, Santander

> (acero corrugado)

ING. NELSON RANGEL MAT: 6820280757-STD

Coeficiente de reducción por irregularidad en altura:

Aa =

Fa =

I = Ro = fp = fa = Nivel de amenaza sísmica:

Coeficiente de aceleración pico efectiva:

Caracterización del suelo

Sistema Estructural

Coeficiente de velocidad pico efectiva: Av =

Zapatas y vigas de amarre en los cimientos

Pórtico en elementos de concreto reforzado Entrepisos en placa maciza

Cubierta en estructura metálica y teja Hunte Douglas DATOS DEL PROYECTO:

MEMORIAS DE DISEÑO ESTRUCTURAL ESTRUCTURAL

(4)

PARTE 1:

ANALISIS Y DISEÑO DE LA

CUBIERTA SOBRE GRAN SALON

(5)

CARACTERISTICAS DE LA CUBIERTA

Tipo de Cubierta:

La cubierta está formada por una estructura compuesta de elementos metálicos, la cual sostiene las tejas. En esta edificación se tiene instalada una cubierta liviana metálica.

Los elementos de acero que forman las correas y las cerchas son perfiles rectangulares tipo cajón. Dichos elementos de la cubierta estarán unidos entre ellos mediante soldadura.

Tipo De Teja:

Hunter Douglas

Peso por metro cuadrado: 8.00 kg/m² Distancia máxima entre correas: 1.80 m.

Pendiente: variable

Procedimiento:

El desarrollo de los cálculos será el siguiente: Inicialmente se analizará el elemento correa. Las cargas de la correa se transmitirán a la cercha tipo y de esta manera se podrá modelarla. El pórtico de concreto que forma la estructura, se modelará teniendo en cuenta las cargas que transmite la cubierta sobre las vigas y columnas que la sostienen.

Para efectos de análisis sísmico, se tendrá en cuenta las recomendaciones del nuevo Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente (NSR-10).

(6)

DEFINICION DE CARGAS SOBRE PLACA EN ESTRUCTURA METALICA

Carga muerta: Peso de la teja = - 8.00 Kg./m^2

Peso promedio de los tirantes y clips de fijación = - 1.00 Kg./m^2 WD = - 9.00 Kg./m^2

Ancho máximo aferente entre correas = 1.80 m.

WD  16.20 Kg/m =  peso por metro de correa

Carga viva: WD = 50 kg/m²

WL  90 Kg/m  peso por metro de correa

Carga de Viento: [PS = * K_ZT * I * P_S10]  (B.6.4-1) NSR-10

PS: Presión del viento = 60 km/h  Bucaramanga

: Factor de ajuste por altura y exposición = 1.09

K_ZT: Factor topográfico = 1.0

I: Factor de importancia = 1.15

P_S10: Presión de viento de diseño = 13 kg/m²

PS = 16.30 kg/m² < 40 kg/m²

 PS= 40 kg/m²

WW  72.00 Kg/m  Presión de viento por metro de corres (Sentido vertical)

Nota: Debido a que la dirección del viento más probable que incidirá sobre la estructura, será en sentido longitudinal a esta, no se asumió carga de viento sobre la cubierta.

(7)

ANALISIS DE LA CORREA

Carga Muerta: WD = - 16.20 Kg/m.

Carga viva: WL = - 90 Kg/m.

Carga de viento: WW = - 72 Kg/m.

El análisis y modelamiento de la correa se realizó mediante el programa SAP2000 y se obtuvieron los resultados que se muestran en las páginas siguientes.

El perfil metálico que se determinó como el más adecuado es el siguiente:

Seguidamente se muestran las gráficas obtenidas del modelamiento de la correa con sus cargas respectivas aplicadas.

Nota: podrá utilizarse otro tipo de perfil, siempre y cuando no se disminuya el área ni las características inerciales de la sección.

DIMENSIONES DEL PERFIL PARA CORREAS 70

120

Espesor: 4.0

(8)

APLICACIÓN DE LA CARGA MUERTA (kg/m)

(9)

APLICACIÓN DE LA CARGA VIVA (kg/m)

(10)

APLICACIÓN DE LA CARGA DE VIENTO (kg/m)

(11)

DIAGRAMA DE MOMENTOS (ton-cm)

(12)

CHEQUEO DE DISEÑO

(13)

REACCIONES EN APOYOS POR CARGA MUERTA (ton)

(14)

REACCIONES EN APOYOS POR CARGA VIVA (ton)

(15)

REACCIONES EN APOYOS POR CARGA DE VIENTO (ton)

(16)

ANALISIS DE LA CERCHA

A partir del análisis de la correa, en los diagramas de las páginas anteriores, se puede observar las cargas que las correas le transfieren a la cercha.

Con estas cargas aplicadas se analizó y se diseñó las cerchas de la cubierta:

Carga Muerta: PD = (-z) 0.30 ton.

Carga viva: PL = (-z) 0.83 ton.

Carga de viento: PW = (-z) 0.66 ton.

Nota: las cargas de las correas aplicadas en extremos se redujo en un 50%

La cercha está formada por dos tipos de elementos con sección transversal rectangular. 250x85-2 mm.

Elementos principales: Cajón 300x300x70mm Eleentos de celosías: Cajón 300x300x70mm

Nota: podrá utilizarse otro tipo de perfil, siempre y cuando no se disminuya el área ni las características inerciales de la sección.

Todo el análisis y chequeo de diseño se realizó mediante el programa SAP2000, cuyos datos y resultados se pueden observar gráficamente en las páginas siguientes.

300 mm.

Espesor: 70 mm.

DIMENSIONES DEL PERFIL

(17)

VISUALIZACIÓN DE LA CERCHA EN FORMA ESTRUIDA

(18)

APLICACIÓN DE LA CARGA MUERTA (ton)

(19)

APLICACIÓN DE LA CARGA VIVA (ton)

(20)

APLICACIÓN DE LA CARGA DE VIENTO (ton)

(21)

CHEQUEO DE DISEÑO

(22)

PARTE 2:

ANALISIS Y DISEÑO DEL

PORTICO ESPACIAL GRAN SALON

(23)

PERSPECTIVA GENERAL DEL MODELO

(24)

DESCRIPCION ESTRUCTURAL DE LA EDIFICACIÓN

El salón principal consiste en una edificación cuya estructura se define como Sistema de Pórtico, el cual esta compuesto por elementos tipo columnas y vigas (pórtico espacial), resistente a momentos, esencialmente completo y sin diagonales, que resiste todas las cargas verticales y fuerzas horizontales.

Los entrepisos y cubiertas se diseñaron utilizando diferentes opciones según la necesidad y la arquitectura.

La cubierta del salón está conformada por una estructura metálica convencional de cerchas, correas, contravientos y teja liviana, la cubierta de los parqueaderos, del primer piso donde se proyecta la cocina y de los pasillos y sala de prensa del segundo piso están conformados por placas reforzadas de concreto de 15 cm de espesor, la cubierta de los pasillos externos es steeldeck, y sobre esta se instala una cubierta verde.

EVALUACIÓN DE CARGAS

CARGAS SOTANOS NIVEL -4.70 Y -7.90:

Carga Muerta:

Espesor de placa en concreto: 15 cm.

Peso propio: El programa SAP2000 calcula automáticamente el peso propio

Peso muerto área espectadores:

Afinado (25mm) sobre concreto de agregado petreo = 150 kg/m² Acabados (e=4 cm. de espesor) = 80 kg/cm²

Divisiones en mampostería = 50 kg/m² Ductos mecánicos = 20 kg/m²

Total peso sobrepuesto = WD = 300 kg/m²

Carga Viva:

Garajes Para Automóviles de pasajeros: W_L = 500 kg/m²

CARGAS GRAN SALON NIVEL 0.00:

Carga Muerta:

Peso propio: El programa SAP2000 calcula automáticamente el peso propio Peso muerto área espectadores:

(25)

Total peso sobrepuesto = WD = 350 kg/m²

Carga Viva:

Reunión (silletería móvil): W_L = 500 kg/m²

CARGAS CUBIERTA PLANA NIVEL + 4.60:

Carga Muerta:

Entramado metalico suspendido afinado en yeso = 50 kg/m² Total peso sobrepuesto = WD = 400 kg/m²

Carga Viva:

Reunión (silletería móvil): WL = 500 kg/m²

Carga Muerta:

Ductos mecánicos = 20 kg/m²

(26)

Entramado metalico suspendido afinado en yeso = 50 kg/m² Total peso sobrepuesto = WD = 300 kg/m²

Carga Viva:

Reunión (silletería móvil): WL = 250 kg/m²

Carga Muerta:

Espesor de placa en concreto: 10 cm. Steel Deck

Ductos mecánicos = 20 kg/m²

Entramado metálico suspendido = 50 kg/m² Total peso sobrepuesto = WD = 300 kg/m²

Carga Viva:

Cubierta usada para jardín de cubierta: WL = 500 kg/m²

(27)

CARGAS MINIMAS GENERALES DE CUBIERTA PRINCIPAL METALICA (NSR-10)

Carga Muerta: Peso de teja: WD = 5.00 kg/m²  incluye pernos de fijación

Peso de contravientos y tensores: WD = 4.00 kg/m²  incluye pernos de fijación

Peso estructura metálica: El programa SAP2000 calcula automáticamente el peso propio Carga Viva: WD = 50 kg/m²

Carga de Viento: WV = 40 kg/m²

CARGAS ESPECIALES

Peso estructura metálica liviana: WD = 50 kg/m²

COMBINACIONES DE CARGAS

1.4D+1.4F [Linear Add]

1.2(D+F) + 1.6(H+L) + 0.5Lr  [Linear Add]

1.2D + 1.6Lr + 0.8W  [Linear Add]

1.2D + 1.6Lr + L  [Linear Add]

1.2D + 1.6W + 1L + 0.5Lr  [Linear Add]

1.2D + 1L + 1EX  [Linear Add]

1.2D + 1L + 1EY  [Linear Add]

0.9D + 1.6W + 1.6H  [Linear Add]

0.9D + 1.0EX + 1.6H  [Linear Add]

0.9D + 1.0EY + 1.6H  [Linear Add]

COMBO [Envelope]

Donde:

D: carga muerta L: carga viva

Lr: carga viva sobre la cubierta

H: cargas debidas al empuje lateral del suelo F: cargas debida al peso y presión del fluido E: Fuerzas sísmicas reducidas de diseño W: Carga de viento:

(28)

To = 0.15

PERIODO DE INICIO DEL ESPECTRO To: Tc = 0.70

TL = 4.56

PERIODO DE TRANSICION Tc:

VALORES DE ACELERACION PARA PERIODOS MENORES DE Tc:

PERIODO DE TRANSICION TL:

VALORES DE ACELERACION PARA PERIODOS ENTRE Tc Y TL:

VALORES DE ACELERACION PARA PERIODOS MAYORES DE TL:

T Sa T Sa T Sa

0.15 0.975 2.00 0.342 3.90 0.175

0.20 0.975 2.10 0.326 4.00 0.171

0.30 0.975 2.20 0.311 4.10 0.167

0.40 0.975 2.30 0.297 4.20 0.163

0.50 0.975 2.40 0.285 4.30 0.159

0.60 0.975 2.50 0.274 4.40 0.155

0.70 0.975 2.60 0.263 4.50 0.152

0.80 0.855 2.70 0.253 4.56 0.150

0.90 0.760 2.80 0.244

1.00 0.684 2.90 0.236

1.10 0.622 3.00 0.228

1.20 0.570 3.10 0.221

1.30 0.526 3.20 0.214

1.40 0.489 3.30 0.207

1.50 0.456 3.40 0.201

1.60 0.428 3.50 0.195

1.70 0.402 3.60 0.190

1.80 0.380 3.70 0.185

1.90 0.360 3.80 0.180

4.56

ESPECTRO SISMICO DE DISEÑO [NSR-10]

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00

ACELERACIONSa

PERIODO T

(29)

ARCHIVO DE ENTRADA DE DATOS

TABLE: Load Pattern Definitions

LoadPat DesignType SelfWtMult AutoLoad GUID Notes

Text Text Unitless Text Text Text

VIVA LIVE 0

MUERTA DEAD 1

EMPUJE SUELO OTHER 0

PRESION FLUIDO OTHER 0

VIENTO WIND 0 None

VIVA-TECHO ROOF LIVE 0

TABLE: Material Properties 01 - General

Material Type SymType TempDepend Color GUID Notes

Text Text Text Yes/No Text Text Text

4000Psi Concrete Isotropic No Blue Normalweight f'c = 4 ksi added 23/05/2010 08:19:09 p.m.

A36 Steel Isotropic No Cyan ASTM A36 added 27/10/2008 7:25:52

A416Gr270 Tendon Uniaxial No Blue ASTM A416 Grade 270 added 27/10/2008 7:25:53 A615Gr60 Rebar Uniaxial No Green ASTM A615 Grade 60 added 27/10/2008 7:25:52 ALUM Aluminum Isotropic No Magenta Aluminum Alloy 6061 T6 added 27/10/2008 7:25:52 CLDFRM ColdFormed Isotropic No Yellow ASTM A653 SQ Grade 50 added 27/10/2008 7:25:52 CONC Concrete Isotropic No Red Normalweight f'c = 4 ksi added 27/10/2008 7:25:52 Concreto Placa I Concrete Isotropic No Red Normalweight f'c = 4 ksi added 27/10/2008 7:25:52 Concreto Placa II Concrete Isotropic No Red Normalweight f'c = 4 ksi added 27/10/2008 7:25:52 Concreto Placa III Concrete Isotropic No Red Normalweight f'c = 4 ksi added 27/10/2008 7:25:52 Concreto Placa IV Concrete Isotropic No Red Normalweight f'c = 4 ksi added 27/10/2008 7:25:52 Concreto Placa V Concrete Isotropic No Red Normalweight f'c = 4 ksi added 27/10/2008 7:25:52 Concreto Placa VI Concrete Isotropic No Red Normalweight f'c = 4 ksi added 27/10/2008 7:25:52 grado50 Steel Isotropic No Cyan ASTM A36 added 27/10/2008 7:25:52

OTHER Other Isotropic No White Material added 27/10/2008 7:25:52

REBAR Rebar Uniaxial No Green ASTM A615 Grade 60 added 27/10/2008 7:25:52

STEEL Steel Isotropic No Cyan ASTM A36 added 27/10/2008 7:25:52

TABLE: Case - Static 1 - Load Assignments

Case LoadType LoadName LoadSF

Text Text Text Unitless

VIVA Load pattern VIVA 1

MUERTA Load pattern MUERTA 1

EMPUJE SUELO Load pattern EMPUJE SUELO 1 PRESION FLUIDO Load pattern PRESION FLUIDO 1

VIENTO Load pattern VIENTO 1

VIVA-TECHO Load pattern VIVA-TECHO 1

(30)

TABLE: Load Case Definitions

Case Type InitialCond ModalCase BaseCase DesTypeOpt DesignType AutoType RunCase CaseStatus

Text Text Text Text Text Text Text Text Yes/No Text

VIVA LinStatic Zero Prog Det LIVE None Yes Finished

EIGENMODES LinModal Zero Prog Det OTHER None Yes Finished

SISMO X LinRespSpec EIGENMODES Prog Det QUAKE None Yes Finished

SISMO Y LinRespSpec EIGENMODES Prog Det QUAKE None Yes Finished

DERIVAS LinRespSpec EIGENMODES Prog Det QUAKE None Yes Finished

MUERTA LinStatic Zero Prog Det DEAD None Yes Finished

EMPUJE SUELO LinStatic Zero Prog Det OTHER None Yes Finished

PRESION FLUIDO LinStatic Zero Prog Det OTHER None Yes Finished

VIENTO LinStatic Zero Prog Det WIND None Yes Finished

VIVA-TECHO LinStatic Zero Prog Det ROOF LIVE None Yes Finished

TABLE: Function - Response Spectrum - User Name Period Accel FuncDamp

Text Sec Unitless Unitless

BLA 0.13 0.9 0.05

BLA 0.2 0.9

BLA 0.4 0.9

BLA 0.5 0.9

BLA 0.6 0.9

BLA 0.65 0.9

BLA 0.8 0.73

BLA 0.9 0.65

BLA 1.1 0.53

BLA 1.2 0.48

BLA 1.4 0.42

BLA 1.6 0.36

BLA 1.8 0.32

BLA 2 0.29

BLA 2.2 0.26

BLA 2.4 0.24

BLA 2.6 0.22

BLA 2.8 0.21

BLA 3 0.19

BLA 3.2 0.18

BLA 3.4 0.17

BLA 3.6 0.16

BLA 3.72 0.16

BLA 3.8 0.15

BLA 4.3 0.12

BLA 5.5 0.07

BLA 8 0.03

BLA 9 0.03

(31)

ARCHIVO DE SALIDA [REFUERZO DE DISEÑO DE ELEMENTOS COLUMNAS]

Frame DesignSect DesignType DesignOpt Status Location PMMCombo PMMArea

Text Text Text Text Text cm Text cm2

2 COL50X50 Column Design No Messages 0 1M + 1L 25

37 COL50X50 Column Design No Messages 423 1.2D+1.6L 39.5299

39 COL75x200 Column Design No Messages 365 1M + 1L 150

(32)

80 COL50X50 Column Design No Messages 435 1.2(D+F)+1.6(H+L) 26.1822 82 COL50X50 Column Design No Messages 0 1.2D+1.6L 58.0617 82 COL50X50 Column Design No Messages 182.5 1.2D+1.6L 55.9851 82 COL50X50 Column Design No Messages 365 1.2D+1.6L 56.1658 83 COL50X50 Column Design No Messages 435 1.2(D+F)+1.6(H+L) 42.971

107 COL50X50 Column Design See ErrMsg 435 1.2D+1.6L 55.0773

110 COL50X50 Column Design No Messages 435 1.2(D+F)+1.6(H+L) 25.9486

(33)

(34)

218 COL50X50 Column Design No Messages 365 1.2D+1.6L 38.3516 219 COL50X50 Column Design No Messages 435 1.2(D+F)+1.6(H+L) 38.1735

224 COL50X50 Column Design No Messages 365 1.2D+1.6L 32.0507 225 COL50X50 Column Design No Messages 435 1.2(D+F)+1.6(H+L) 38.9193

(35)

246 COL50X50 Column Design No Messages 435 1.2D+1L+1EX 31.2465 733 COL50X50 Column Design No Messages 430 1.2D+1L+1EY 43.2256 734 COL50X50 Column Design No Messages 430 1.2D+1L+1EY 43.0677 735 COL50X50 Column Design No Messages 430 1.2D+1L+1EY 28.9494

739 COL50X50 Column Design No Messages 430 1.2D+1L+1EY 32.7124 740 COL50X50 Column Design No Messages 430 1.2D+1L+1EY 31.1307 741 COL50X50 Column Design No Messages 430 1.2D+1L+1EY 34.7971

769 COL50X50 Column Design No Messages 430 1.2D+1L+1EY 35.7613

773 COL50X50 Column Design No Messages 430 1.2D+1L+1EY 39.5175

(36)

798 CIRCULARx50 Column Design No Messages 35 1.2D+1L+1EX 44.0127 798 CIRCULARx50 Column Design No Messages 430 1.2D+1L+1EX 40.3648 800 CIRCULARx50 Column Design No Messages 35 1.2D+1L+1EY 34.2589 805 CIRCULARx50 Column Design No Messages 35 1M + 1L 19.635 806 CIRCULARx50 Column Design No Messages 925 1M + 1L 19.635 809 CIRCULARx50 Column Design No Messages 0 1M + 1L 19.635 811 CIRCULARx50 Column Design No Messages 0 1.2D+1L+1EY 22.3277 812 CIRCULARx50 Column Design No Messages 0 1.2D+1L+1EY 21.5153 814 CIRCULARx50 Column Design No Messages 0 1M + 1L 19.635 815 CIRCULARx50 Column Design No Messages 0 1M + 1L 19.635 817 CIRCULARx50 Column Design No Messages 35 1M + 1L 19.635 818 CIRCULARx50 Column Design No Messages 0 1M + 1L 19.635 820 CIRCULARx50 Column Design No Messages 925 1M + 1L 19.635 821 CIRCULARx50 Column Design No Messages 890 1.2D+1L+1EX 21.2012 823 CIRCULARx50 Column Design No Messages 35 1.2D+1L+1EX 25.9185 824 CIRCULARx50 Column Design No Messages 0 1M + 1L 19.635 826 CIRCULARx50 Column Design No Messages 0 1M + 1L 19.635 827 CIRCULARx50 Column Design No Messages 0 1M + 1L 19.635 829 CIRCULARx50 Column Design No Messages 0 1M + 1L 19.635 830 CIRCULARx50 Column Design No Messages 890 1.2D+1L+1EX 23.0239 865 CIRCULARx50 Column Design No Messages 890 1M + 1L 19.635 866 CIRCULARx50 Column Design No Messages 925 1M + 1L 19.635 867 CIRCULARx50 Column Design No Messages 925 1M + 1L 19.635 868 CIRCULARx50 Column Design No Messages 925 1M + 1L 19.635 869 CIRCULARx50 Column Design No Messages 925 1M + 1L 19.635 870 CIRCULARx50 Column Design No Messages 925 1M + 1L 19.635 871 CIRCULARx50 Column Design No Messages 925 1M + 1L 19.635