Memoria de calculo - nave industrial

 MEMORIA

 MEMORIA DE CÁLCULO DE UNA

DE CÁLCULO DE UNA

 NA

 NAVE IN

VE INDUSTRIAL

DUSTRIAL

1

1 ANANTTEECECEDEDENTNTEESS

El objetivo de la presente memoria de cálculo consiste en dar a El objetivo de la presente memoria de cálculo consiste en dar a conocer los criterios utilizados para el análisis y diseño de la estructura conocer los criterios utilizados para el análisis y diseño de la estructura de un edificio para uso de coliseo de 03 pisos, cuyos planos (planta y de un edificio para uso de coliseo de 03 pisos, cuyos planos (planta y elevación), se presentan adjunto al

elevación), se presentan adjunto al presente, el coliseo está propresente, el coliseo está proyectadoyectado  para

 para albergar albergar a a 000 000 espectadores espectadores en en sus sus tribunas, tribunas, !ue !ue son son de de 0303 niveles, conformando un área construida de "0000 m#$

niveles, conformando un área construida de "0000 m#$

2

2 DESDESCRICRIPCPCION ION DEL DEL TRATRABAJBAJO:O:

%a presente memoria de cálculo tiene por

%a presente memoria de cálculo tiene por finalidad dar a conocer losfinalidad dar a conocer los cr

crititererioios s ututililizizadados os papara ra el el ananálálisisis is y y didiseseño ño esestrtrucuctuturaral l de de lala edificación antes mencionada$

edificación antes mencionada$

El edificio en mención se encuentra ubicado en el distrito de &isco, El edificio en mención se encuentra ubicado en el distrito de &isco,  provincia de &isc

 provincia de &isco y departamento do y departamento de 'ca$e 'ca$

El proyecto contempla la construcción de rampas, debajo de la El proyecto contempla la construcción de rampas, debajo de la edificación para el acceso de los camarines, canca y tribunas, los edificación para el acceso de los camarines, canca y tribunas, los cuales son

cuales son independienteindependientes$s$

El sistema estructural utilizado consiste en pórticos de concreto El sistema estructural utilizado consiste en pórticos de concreto armado formado por columnas circulares de

armado formado por columnas circulares de 0$*m de diámetro unidas0$*m de diámetro unidas  por

 por vigas$ vigas$ &ara &ara la la estructura estructura de de las las losas losas de de teco, se teco, se consideró tantoconsideró tanto losas nervadas como losas aligeradas de 0$#0 y

losas nervadas como losas aligeradas de 0$#0 y o$#* m de espesor$o$#* m de espesor$

3

3 NONORMRMAS AS UTUTILILIZIZADADASAS::

•

• E 0$#0 + orma de -argas$E 0$#0 + orma de -argas$ •

• E 0$30 + orma E 0$30 + orma .ismo resistente$.ismo resistente$ •

• E 0$*0 + orma E 0$*0 + orma de .uelos y -imentaciones$de .uelos y -imentaciones$ •

• E 0$/0 + orma E 0$/0 + orma de -oncreto rmado (#001)$de -oncreto rmado (#001)$ •

• E 0$10 + Estructuras 2etálicas$E 0$10 + Estructuras 2etálicas$ • • -' 3"40 (5.)$-' 3"40 (5.)$ 4 4 MMAATTERERIIAALELESS:: E.675-657 2E68%'- E.675-657 2E68%'- •

• -E79 3/ , &ara todos los elementos-E79 3/ , &ara todos los elementos

E.675-657 :E -9-7E69 E.675-657 :E -9-7E69

•

• -oncreto armado f;c<#"0 =g>cm#-oncreto armado f;c<#"0 =g>cm# •

-9?E7657 :E 6E-@9$ -9?E7657 :E 6E-@9$

•

• -obertura %igera , peso "/$*=g>m#-obertura %igera , peso "/$*=g>m#

2579. :E E.675-657$ 2579. :E E.675-657$

•

• -obertura metálica , -obertura metálica , peso "/$*=g>m#peso "/$*=g>m#

5

5 PRPREDEDIMIMENENSISIONONAMAMIEIENTNTO:O:

"$"$

"$"$ &7E:'2E.'92'E6&7E:'2E.'92'E69 9 :E :E -9%52.$-9%52.$

%as columnas se an pre dimensionado con un área de #0cm# y un %as columnas se an pre dimensionado con un área de #0cm# y un momento de inercia de 00cm en la dirección fuerte y 3*0 cm en la momento de inercia de 00cm en la dirección fuerte y 3*0 cm en la dAbil$

dAbil$ "$#$

"$#$ &7E:'2E.'92'E6&7E:'2E.'92'E69 9 :E :E -E7-@$-E7-@$

%as barras !ue componen la cerca an sido predimensionadas con un %as barras !ue componen la cerca an sido predimensionadas con un área de "0cm#$

área de "0cm#$ "$3$

"$3$ &7E:'2E.'92'E6&7E:'2E.'92'E69 :E 9 :E 77'9.67E77'9.67E.$.$

%os arriostres an sido modelados con una sección circular, de 3cm de %os arriostres an sido modelados con una sección circular, de 3cm de diámetro$

diámetro$ "$$

"$$ &7E:'2E.'92'E6&7E:'2E.'92'E69 :E 9 :E B'C5E6B'C5E6.$.$

.e an pre dimensionado con un

.e an pre dimensionado con un área de "0 cm#$área de "0 cm#$

6

6 CCAARRGGAASS::

%as cargas sDsmicas y de viento serán determinadas más adelante$ %as cargas sDsmicas y de viento serán determinadas más adelante$

7

7 PPAARÁMRÁMETRETROS OS SISISMISMICOSCOS::

"$*$

"$*$9'F9'F'--''--'G G ()()

El territorio nacional se considera dividido en tres zonas, como se El territorio nacional se considera dividido en tres zonas, como se muestra en la Figura H 0"$ %a zonificación propuesta se basa en la muestra en la Figura H 0"$ %a zonificación propuesta se basa en la distribución espacial de la sismicidad observada, las caracterDsticas distribución espacial de la sismicidad observada, las caracterDsticas generales de los movimientos sDsmicos y la atenuación de Astos con la generales de los movimientos sDsmicos y la atenuación de Astos con la distancia epicentral, asD como

distancia epicentral, asD como en información geotectónica$en información geotectónica$

 cada zona se asigna un factor  segIn se indica en la 6abla H 0"$  cada zona se asigna un factor  segIn se indica en la 6abla H 0"$ Este factor se interpreta como la aceleración máJima del terreno con Este factor se interpreta como la aceleración máJima del terreno con una probabilidad de "0K de

una probabilidad de "0K de ser eJcedida en *0 años$ser eJcedida en *0 años$

C

C

A

A

R

R

G

G

A

A

S

S

V

V

I

I

V

V

A

A

S

S

C

C

A

A

R

R

G

G

A

A

S

S

M

M

U

U

E

E

R

R

T

T

A

A

S

S

TABLA N° 01 FACTORES DE ZONA  ZONA Z  3 0,4 2 0,3 1 0,15

Fi!"# $1% M#&# '( Z)*i+i,#,i-* S./0i,#

&ara nuestro proyecto, la edificación se encuentra ubicada en el departamento de 'ca, provincia de -inca, distrito de -inca ?aja la cual se encuentra ubicada en la ona 3 segIn nuestro mapa de zonificación sDsmica$

Factor de ona del &royectoL 0$0 (9 3) "$/$ -9:'-'9E. %9-%E. (6& y .)

.egIn la orma E$030, los perfiles de suelo se clasifican tomando en cuenta las propiedades mecánicas del suelo, el espesor del estrato, el  perDodo fundamental de vibración y la velocidad de propagación de las

ondas de corte$ %os tipos de perfiles de suelos son cuatroL TABLA N° 02

PARAMETROS DEL SUELO

TIPO DESCRIPCION Tp(s) S

S1 Rocas o suelos muy rígidos 0,4 1,00

S 2 Suelos intermedios 0,6 1,20

S3 Suelos flexibles o con estratos de gran

espesor  0,9 1,40

:óndeL

6pL &eriodo !ue define la plataforma del espectro para cada tipo de suelo$

.L Factor de suelo

&ara nuestro caso los parámetros de suelo están especificados por  asignación del docente, en cuyo caso tenemos .3, dondeL 6p < 0$10 s y . < "$0

"$$ F-697 :E 2&%'F'--'G .M.2'- (-)

:e acuerdo a las caracterDsticas de sitio, se define el factor de amplificación sDsmica (-) por la siguiente eJpresiónL

C =2.5

(

T 

 )

6 es el periodo segIn se define en el rtDculo " ("$#) ó en el rtDculo " ("$# a) de la norma E0$30$

El periodo fundamental para cada dirección se estima con la siguiente eJpresiónL

T =hn C _t 

nL ltura total de la edificación en metros$

-tL -oeficiente para determinar el periodo predominante de un edificio Este coeficiente NcO se interpreta como el factor de amplificación de la respuesta estructural respecto de la aceleración en el suelo$

&ara nuestro caso c<#$* en edificaciones de baja altura

"$$ -6EC97M :E % E:'F'--'G (5)$

-ada estructura debe ser clasificada de acuerdo con las categorDas indicadas en la 6abla H 03$ El coeficiente de uso e importancia (5), definido en la 6abla H 03 se usará segIn la clasificación !ue se aga$ &ara nuestro caso la edificación es de categorDa -, como se puede ver  en la siguiente tabla$

TABLA N° 03

CATEGORÍA DE LAS EDIFICACIONES

CATEGORÍA DESCRIPCIÓN   FACTOR U 

 A Ed!"#"$%&

s Es&%"#'&s

"dificaciones esenciales cuya funci#n no debería interrumpirse inmediatamente despu$s %ue ocurra un sismo, como &ospitales, centrales de comunicaciones, cuarteles de bomberos y policía, subestaciones el$ctricas, reser'orios de agua(

entros educati'os y edificaciones %ue puedan ser'ir de refugio despu$s de un desastre(

)ambi$n se incluyen edificaciones cuyo colapso puede representar  un riesgo adicional, como grandes &ornos, dep#sitos de materiales

inflamables o t#xicos

B Ed!"#"$%&

s I*p$+,#%,&s

"dificaciones donde se re*nen gran cantidad de personas como teatros, estadios, centros comerciales, establecimientos  penitenciarios, o %ue guardan patrimonios 'aliosos como museos,

bibliotecas y arc&i'os especiales(

)ambi$n se considerar+n dep#sitos de granos y otros almacenes importantes para el abastecimiento(

13

C  Ed!"#"$%&

s C$*-%&s

"dificaciones comunes, cuya falla ocasionaría p$rdidas de cuantía intermedia como 'i'iendas, oficinas, &oteles, restaurantes, dep#sitos e instalaciones industriales cuya falla no acarree peligros adicionales de incendios, fugas de

contaminantes, etc( 1 D Ed!"#"$%& s M&%$+&s

"dificaciones cuyas fallas causan p$rdidas de menor cuantía y  normalmente la probabilidad de causar 'íctimas es baa, como cercos de menos de 1,-0m de altura, dep#sitos temporales,  pe%ue.as 'i'iendas temporales y construcciones similares(

(.)

"$1$ -9EF'-'E6E :E 7E:5--'9 (7)$

%os sistemas estructurales se clasificarán segIn los materiales usados y el sistema de estructuración sismo resistente predominante en cada dirección tal como se indica en la 6abla H0/$ .egIn la clasificación !ue se aga de una edificación se usará un coeficiente de reducción de fuerza sDsmica (7)$ &ara el diseño por resistencia Iltima las fuerzas sDsmicas internas deben combinarse con factores de carga unitarios$ En caso contrario podrá usarse como (7) los valores establecidos en 6abla  H0/ previa multiplicación por el factor de carga de sismo

correspondiente$

En nuestro caso el sistema estructural está clasificada como estructura de acero con arriostre en cruz$ 7</

TABLA N° 0/ SISTEMAS ESTRUCTURALES

SISTEMA ESTRUCTURAL _{PARA ESTRUCTURAS REGULARES (.) (..)}COEFICIENTE DE REDUCCIÓN R  /cero

#rticos d*ctiles con uniones resistentes a momentos( tras estructuras de acero(

 /rriostres "xc$ntricos  /rriostres en ru 9,- 6,-6,0 oncreto /rmado #rticos 4(-(1( 5ual 4(-(2( 5e muros estructurales 4(-(3( uros de ductilidad limitada 4(-(4(

7 8  6 4

 /lba.ilería /rmada o onfinada 4(-(-( 3

$*$" &or lo menos el 0K del cortante en la base actIa sobre las columnas de los pórticos !ue cumplan los re!uisitos de la 6E E$0/0 -oncreto rmado$ En caso se tengan muros estructurales, Astos deberán diseñarse para resistir una fracción de la acción sDsmica total de acuerdo con su rigidez$

$*$# %as acciones sDsmicas son resistidas por una combinación de  pórticos y muros estructurales$ %os pórticos deberán ser diseñados  para tomar por lo menos #*K del cortante en la base$ %os muros estructurales serán diseñados para las fuerzas obtenidas del análisis segIn rtDculo "/ ("/$#) + orma E$030

$*$3 .istema en el !ue la resistencia sDsmica está dada  predominantemente por muros estructurales sobre los !ue actIa por lo

menos el 0K del cortante en la base$

$*$ Edificación de baja altura con alta densidad de muros de ductilidad limitada$

$*$* &ara diseño por esfuerzos admisibles el valor de 7 será /

(P) Estos coeficientes se aplicarán Inicamente a estructuras en las !ue los elementos verticales y orizontales permitan la disipación de la energDa manteniendo la estabilidad de la estructura$ o se aplican a estructuras tipo pAndulo invertido$

(PP) &ara estructuras irregulares, los valores de 7 deben ser tomados como Q de los anotados en la 6abla$

&ara construcciones de tierra referirse a la 6E E$00 dobe$ Este tipo de construcciones no se recomienda en suelos .3, ni se permite en suelos .$

 ANÁLISIS SISMICO ESTÁTICO:

El nálisis sDsmico estático se realizará de acuerdo a lo especificado en la norma E40$30 de :iseño .ismo resistente$

El peso sDsmico es determinado adicionando el #*K de la carga viva a la carga muerta segIn norma$

-on estos datos ya podemos calcular el cortante ?asal (B)$

V =ZUCS  R P

%os valores de , 5, -, ., 7 ya se an especificado en la parte correspondiente de parámetros sDsmicos

V =0.4 x1.0 x2.5 x1.4

El valor del peso de la edificación lo calculamos con el metrado de la estructura, en nuestro caso el softRare escogido para el modelado  permite conocer el peso de la edificación$

:e la oja de cálculo N&E.9 :E % E.675-657O tenemos !ue el  peso de la estructura es &<#/1"$# =g$ %uego la cortante basal será

igual aL V =0.4 x1.0 x2.5 x1.4 6.0 26971.82 V =6293.42_kg  ANALISIS DE VIENTO: "$"0$ -%-5%9 :E % BE%9-':: :E :'.ES9$

En el mapa eólico vemos !ue a la ciudad de pisco le corresponde un promedio de /*=m>T &ero se cuentan con datos estadDsticos del .E2@' !ue dan como "00=m> la velocidad del viento en Apocas de los meses de agosto4 setiembre donde se producen los vientos &aracas$

V _h=V .( h 10) 0.22 B<"00=m> @<*m B<*$/=m>

"$""$ -7C EU6E7'97 :E B'E69 E E% 6E-@9$

V 

(¿¿h)2  P_h=0.005 C ¿

?7%9BE69L

-omo vemos !ue la inclinación de la cubierta es de ""V tendremos !ue usar los coeficientes de la tabla " (F-697E. :E F972) de 0$3 para presión y 40$  para succión$

 P presion=0.005(0.3)(85.86)

2

 P _presion=11.06_kg/_m2

 P_succiòn=−25.80_kg/_m2

.96BE69L

&ara el cálculo de la presión en la zona de sotavento se tendrá !ue usar el coeficiente de (40$/)

 P_succiòn=0.005(−0.6)(85.86)2

 P_succiòn=−22.12_kg/_m2

-on estas presiones y el área de influencia obtenemos las fuerzas de los  pórticos y llegamos estos dos casos$

BARLOVENTO

SOTAVENTO

ESTADO

&resión < ""$0/=g>m# .ucción < 4##$"#=g>m# B'E69 " .ucción < 4#*$0=g>m# .ucción < 4##$"#=g>m# B'E69 #

Es!uema para el análisis ante cargas de viento

"$"#$ -7C EU6E7'97 :E B'E69 E &7E:E. BE76'-%E.$

V 

(¿¿h)2  Ph=0.005C ¿

?7%9BE69L

-omo vemos !ue la inclinación de la cubierta es de ""V tendremos !ue usar los coeficientes de la tabla " (F-697E. :E F972) de 0$ para succión$

 P _presion=0.005(0.8)(85.86)2

 P _presion=29.48_kg/_m2

.96BE69L

&ara el cálculo de la presión en la zona de sotavento se tendrá !ue usar el coeficiente de (40$/)

 P_succiòn=0.005(−0.6)(85.86)2

 P_succiòn=−22.12_kg/_m2

$

BARLOVENTO

SOTAVENTO

ESTADO

&resión < #1$ =g>m# .ucción < 4##$"# =g>m# B'E69 " B'E69#

1$ ANÁLISIS ESTRUCTURAL:

El análisis estructural de la edificación se realizará mediante el softRare .&#000 B$"/ !ue resuelve diferentes tipos de estructuras aciendo uso de los elementos finitos como modelos matemáticos para la resolución de todo tipo de estructuras$

El modelo de estructuras será por medio de elementos tipo NframeO !ue son los adecuados para modelar estructuras compuestas por barras$

"$"3$ E67: :E :69. % &79C72$

" CE92E67M :E% 29:E%9

.e a creado un modelo de barras !ue simulan los ejes de los elementos en el softRare de dibujo uto-ad para posteriormente importar la geometrDa del modelo al softRare de cálculo .ap#000 v$"/, cuyas dimensiones son las !ue se muestra a continuación$

'.E767 5 :'?5W9 :E EWE. 9 :E % CE92E67' :E% 29:E%9 -9 -96-'9E. E 569-:

'mportación del modelo al softRare de cálculo

# .'C-'G :E .E--'9E. X 26E7'%E.

 continuación se muestran capturas de pantalla para especificar el modo de ingreso de materiales a la estructura$ En nuestro caso solo acero 3/,

A/i*#,i-* '( #/ /(,,i)*(/ '( &"( 'i0(*/i)*#0i(*)%

CAPTURAS DE PREDIMENCIONADO DE ARRIOSTRE O TENSORES 0

3 .'C-'G :E -7C.$

%as cargas presentes en la estructura serán ingresadas al programa como se muestra a continuación$

.e tendrá en cuenta la alternancia de cargas para producir las condiciones más crDticas en los elementos estructurales$

%as cargas serán ingresadas al modelo en forma de cargas distribuidas aplicadas a las viguetas, para esto tendremos en cuenta el anco tributario, de cada vigueta$

ntes de ingresar las cargas a los elementos debemos tener en cuenta !ue para calcular al cerca o armadura metálica esta debe tomar solo las cargas aJiales al igual !ue las viguetas, estos elementos no deben transmitir momentos a otros elementos$ &ara ello liberamos a estos elementos en el programa de cálculo$ -omo se muestra a continuación$

ASIGNACI8N DE CARGAS A LOS ELEMENTOS TIPO VIGUETAS

:efinimos primero los estados de carga en la estructura de carga  presente en la estructura$

-omo ya se especificó anteriormente se ingresarán las cargas distribuidas a cada vigueta$ &ara lo cual tenemos !ue el anco tributario de las viguetas es de #m$  continuación se muestra un cuadro de la determinación de las cargas distribuidas$

-7C B'E69L B'E69 UL B'E69 "L ?arloventoLpresión .otavento Lsuccion Biento en viguetas

Biento en columnas

B'E69 #L

?arloventoLsuccion .otaventoLsuccion$

Biento en columnas$

.e ace lo mismo para la dirección negativa $$ el viento en la dirección y no es crDtico

%as cargas de peso propio se calculan internamente travAs del softRare

 -92?'-'9 :E -7C.$

%as combinaciones de cargas utilizadas son las combinaciones del %7F:$

%a eJpresión para el re!uisito de seguridad estructural esL YZi [i\]7n

(.uma de los productos de los efectos de las cargas y factores de carga) \(factor de resistencia)(resistencia nominal)

(%os efectos de las cargas) \(la resistencia o capacidad del elemento estructural)

Factores de carga y las combinaciones :onde

5 +la carga ultima

: +cargas muertas (:ead load) % +cargas vivas (%ive load)

%r +cargas vivas en tecos (7oof %ive load) . +cargas de nieve (.noR load)

7 +carga inicial de agua de lluvia o ielo (7ain Rater or ice load) ^ +fuerzas de viento (^ind load)

E +Fuerzas de .ismo (Eart!ua=e load) 5 < "$ : (Ecuación  _‐" del %7F:)

-uando ay cargas de impacto

5 < "$#: _ "$/(%r o . o 7) _ (0$* %r o 0$ ^) (Ecuación  ‐3 del

%7F:)

5 < "$#: _ "$3^ _ 0$*% _ 0$*(%r o . o 7) (Ecuación  ‐ del %7F:)

5 < "$#: `"$0E _0$* %_0$#. (Ecuación  ‐* del %7F:)

EJiste un cambio en el valor de factor de carga para % en las combinaciones _‐3,  _‐, _‐* cuando se trata de garajes, áreas de reuniones pIblicas y en todas las áreas donde la carga viva eJceda de "00 psf,

5 < "$#: _ "$/(%ro . o 7)_("$0 % o 0$ ^) (Ecuación  ‐3; del

%7F:)

5 < "$#:_"$3^_"$0%_0$*(%ro . o 7) (Ecuación  ‐; del %7F:)

5 < "$# : `"$0 E _ "$0 % _ 0$#. (Ecuación  ‐*; del %7F:)

-uando ay la posibilidad de levantamiento por las fuerzas de viento y sismo,

5 < 0$1 : `("$3 ^ o "$0 E) (Ecuación  ‐/ del %7F:)

%as magnitudes de las cargas (:, %, %r, etc$) +obtenerse en los reglamentos de construcción vigentes o en la especificación .-E $13$

.-E +merican .ociety of -ivil Engineers

-arga crDtica o gobernante el valor más grande obtenido en cada caso

'ngresamos estas combinaciones al programa, como a continuación se muestra$

"$"$ .%': :E :69. :E% &79C72

* :'C72 :E 292E69. F%E-697E.$

/ :'C72 :E F5E7. -9766E.

11 DISE9O DE CERCAS: 12 DISE9O DE COLUMNAS:

13 DISE9O DE CIMENTACIONES:

%as cimentaciones estarán conformadas por zapatas aisladas$ &ues no se encuentran restricciones alrededor de la estructura$ El diseño de las mismas se muestra a continuaciónL