Memoria De Cálculo.docx

MEMORIA DE CÁLCULO OBJETIVOS Objetivo General Realizar el pre dimensionamiento, modelado y análisis de un edificio, mediante la utilización del paquete computacional ETABS, a fin de aplicar los conocimientos adquiridos a lo largo del curso en la aplicación de diferentes condiciones de cargas, apoyos, en construcciones de acero teniendo en cuenta la normativa actual de nuestro país. Objetivos Específicos Definir características propias para el diseño del edificio, tales como, materiales y dimensiones que serán usadas para cumplir las solicitaciones de carga requeridas, con el fin de obtener un diseño adecuado. Definir las diferentes cargas que actúan o podrían actuar en la estructura tales como (cargas muertas, vivas, efectos de sismo). Verificar las derivas de piso con el paquete computacional ETABS, y comparar con los requisitos presentes en la norma ecuatoriana de la construcción. Introducción En la construcción se pueden utilizar diferentes tipos de materiales, en nuestro caso se utilizará el acero estructural, el cual presenta fácil acceso, ya que dispone de diferentes formas y dimensiones, además de que sus propiedades resistentes facilitan al constructor alcanzar grandes luces en los distintos proyectos. Mediante el presente trabajo se tiene como finalidad realizar el diseño de una edificación de 8 pisos con 3 subsuelos, que dispone de muros de corte, la mayor cantidad de elementos serán de acero, el mismo que se desarrollará cumpliendo las normas NEC (Norma Ecuatoriana de la Construcción), AISC y AISI. El proyecto a realizar tiene las siguientes características.

DETERMINACIÓN DE CARGAS PARQUEADEROS CARGA MUERTA (D) Estructura metálica Peso propio deck metálico 0,65 mm Peso propio loseta hormigón e=10 cm Mazillado Acabados Cielo Raso

483,28 40 6,38 286,9 40 0 0

kg/m2 kg/m2 kg/m2 kg/m2 kg/m2 kg/m2 kg/m2

Mampostería Instalaciones

100 kg/m2 10 kg/m2

CARGA VIVA(L)

200 kg/m2

ENTREPISO CARGA MUERTA (D) Estructura metálica Peso propio deck metálico 0,65 mm Peso propio loseta hormigón e=6 cm Mazillado Acabados Cielo Raso Mampostería Instalaciones

542,28 40 6,38 190,9 40 40 15 200 10

CARGA VIVA(L)

kg/m2 kg/m2 kg/m2 kg/m2 kg/m2 kg/m2 kg/m2 kg/m2 kg/m2

200 kg/m2

CUBIERTA CARGA MUERTA (D) Estructura metálica Peso propio deck metálico 0,65 mm Peso propio loseta hormigón e=6 cm Mazillado Acabados Cielo Raso Mampostería Instalaciones

422,28 40 6,38 190,9 40 20 15 100 10

CARGA VIVA(L)

kg/m2 kg/m2 kg/m2 kg/m2 kg/m2 kg/m2 kg/m2 kg/m2 kg/m2

100 kg/m2

CORTANTE BASAL: La NEC establece como ecuación fundamental para el cálculo del corte basal a la siguiente expresión: 𝑉=

𝐼. 𝑆𝑎 𝑅. ∅𝑝 . ∅𝑒

De donde: Factor de importancia Factor de reducción de Respuesta Estructural: Factor de configuración en planta

I= R= ɸp=

1 8 0,9

Factor de configuración en elevación Tipo de suelo Coeficientes de amplificación dinámica

ɸe= Tipo Fa= Fd= Fs=

1 C 1,2 1,11 1,11

hn= Ct= n= Z= r=

39,3 0,073 2,48 0,4 1

Para el cálculo de la aceleración espectral: 𝑆𝑎 = 𝑛. 𝑍. 𝐹𝑎 = 1,19 𝑆𝑎 = 𝑛. 𝑍. 𝐹𝑎.

𝑇𝑐𝑟 = 0,584 𝑇

𝑇 = 𝐶𝑡. ℎ𝑛𝑎 = 1,15 𝑇𝑐 = 0,55. 𝐹𝑠.

𝐹𝑑 = 0,565 𝑠 𝐹𝑎

𝑇𝑜 = 0,10. 𝐹𝑠.

𝐹𝑑 = 0,102 𝑠 𝐹𝑎

Siendo: Altura máxima de la edificación Coeficiente Ct n Z r

𝑉=

1 × 0,584 = 0,081 8 × 0,9 × 1 𝑽 = 𝟖, 𝟏𝟏% 𝑾

PREDIMENSIONAMIENTO: Columnas: Como columnas principales de diseño se ha considerado una sección: HSS 450x450x10 mm Las columnas se rellenarán de hormigón simple fc 240 kg/cm2. Vigas: Como vigas principales se han considerado secciones “I” Armadas de: I120x10x400x4, I200x15x400x4.

Viguetas: Se utiliza una sección de vigueta tipo I armada de 100x4x300x3. Losa: Para el sistema de piso se utilizará una losa tipo Deck metálica, de e= 65mm con una loseta de 6 cm sobre la cresta del deck de hormigón simple de fc= 240 kg/cm2 Muros de corte: Se utilizará un espesor único de e= 25 cm para los muros. INGRESO DE DATOS

INGRESE B1

85

# en B1

6

INGRESE H1

85

# en H1

4

INGRESE B2

20

# en B2

2

INGRESE H2

615

# en H2

8

B3

85

# en B3

6

H3

85

# en H3

4

Ф en 1 (mm)

22

Ф en 2(mm)

22

Ф en 2(mm)

22

INGRESO DE DATOS

#

c 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

10 80 160 238 380 467,4 470 500 550 1000

Pn -766,3475455 -696,5722183 969,3161451 1732,405736 2137,964441 2840,203732 3311,606276 3328,872526 3523,022932 3828,965632 7113,928341 7132,847546

INGRESAR f'c (kg/cm2)

280

INGRESAR C1(cm)

10

Mn 0 1260,00194 7125,451008 9420,247757 10299,87917 11092,13218 11009,64872 10989,93897 10760,06293 10358,07019 891,5648761 0

ϕ

ΦPn ΦMn εt Φε ΦεPn ΦεMn 0,9 -689,712791 0 0,9 -689,712791 0 0,9 -626,9149965 1134,001746 0,2307 0,9 -626,914996 1134,001746 0,65 630,0554943 4631,543155 0,0262125 0,9 872,3845306 6412,905907 0,65 1126,063729 6123,161042 0,01160625 0,9 1559,165163 8478,222981 0,65 1389,676887 6694,921458 0,006819328 0,9 1924,167997 9269,891249 0,65 1846,132426 7209,885916 0,00348 0,773333333 2196,424219 8577,915551 0,65 2152,544079 7156,271666 0,002 0,65 2152,544079 7156,271666 0,65 2163,767142 7143,460333 0,00197234 0,65 2163,767142 7143,460333 0,65 2289,964906 6994,040904 0,001674 0,65 2289,964906 6994,040904 0,65 2488,827661 6732,745621 0,001249091 0,65 2488,827661 6732,745621 0,65 3940,898269 579,5171695 0,000663 0,65 3940,898269 579,5171695 0,65 3940,898269 0 0,65 3940,898269 0

8000

6000 4000

P(T)

Pn-Mn ΦPn-ΦMn

2000

Φ2Pn-Φ2Mn

0 -100 -2000

1900

3900

5900 M(T*m)

7900

9900

11900

1) CABEZALES 𝑆𝑖 𝜎𝑚á𝑥 ≥ 0,2 𝑓𝑐 𝜎𝑚á𝑥 =

𝑃𝑢 6𝑀𝑢 549,76 6 × 2569,72 𝑘𝑔 + = + = 1966 2 2 𝐵𝐿 𝐵𝐿 7 × 0,20 0,20 × 7 𝑐𝑚2 0,2𝑓𝑐 = 56 1966

𝑘𝑔 𝑐𝑚2

𝑘𝑔 𝑘𝑔 ≥ 56 𝑐𝑚2 𝑐𝑚2

2) USO DE CAPAS 3) As mín. 𝐴𝑠𝑚𝑖𝑛 (𝑎𝑙𝑚𝑎) = 0,0025 × 𝐴ℎ𝑜𝑟𝑖𝑧𝑜𝑛𝑡𝑎𝑙 𝐴𝑠𝑚𝑖𝑛 (𝑎𝑙𝑚𝑎) = 0,0025 × 100 × 20 = 5

𝑐𝑚2 = 2,5 𝑐𝑚2 @ 𝑐𝑎𝑝𝑎 2

𝐴𝑠𝑚𝑖𝑛 (𝑐𝑎𝑏𝑒𝑧𝑎𝑙) = 1% × 𝐴𝑔 𝐴𝑠𝑚𝑖𝑛 (𝑐𝑎𝑏𝑒𝑧𝑎𝑙) = 1% × 85 × 85 = 72,25 𝑐𝑚2 → 15 ∅ 25 𝑚𝑚 4) Flexo-Compresión DIMENSIONES

a= L= h1= ht=

85 615 25 85

cm cm cm cm

CARACTERÍSTICAS y= I= A=

3,925 21,67 2,675

m m4 m2

CARGAS

D

P

M

V

549,76

2569,72

12,47

L E

Pu 769,664 920,16 882,364 845,084 513,424 476,144

1,4D 1,2D+1,6L 1,2D+E+L 1,2D-E+L 0,9D+E 0,9D-E

94,06 18,64

Mu 3597,608 4290,232 6529,898 1531,098 4812,148 -186,652

432,89 2499,4

3,24 13,54

Vu 17,458 22,642 34,238 7,158 24,763 -2,317

σ max 453,781 542,010 631,258 386,591 414,050 169,382

σ min 121,669 145,960 28,453 245,248 -30,181 186,613

Se acepta el diseño 5) Corte 𝑉𝑢𝑑𝑖𝑠 ≤ ∅𝑉𝑛 𝑉𝑢𝑐𝑎𝑙 ×

𝑀𝑛 × 1,15 ≤ 0,85 × 𝐴𝑐𝑣 × (0,53√𝑓𝑐 + 𝜌𝑠 × 𝑓𝑦) 𝑀𝑢

34,24 ×

11009,65 × 1,15 ≤ 579,5 → 66,39 ≤ 579,5 6529,89

∅𝑉𝑛 = 0,85 × 𝐴𝑐𝑣 × (0,53√𝑓𝑐 + 𝜌𝑠 × 𝑓𝑦) ∅𝑉𝑛 = 0,85 × 615 × 25 × (0,53 × √280 + 𝜌𝑠 × 4200) 6) Chequeo cabezales 𝑃𝑢𝑐𝑎𝑏 ≤ 0,56 × 𝑃𝑜𝑐𝑎𝑏 𝑃𝑢𝑐𝑎𝑏 =

𝑃𝑢𝑑𝑖𝑎𝑓 𝑀𝑢𝑑𝑖𝑎𝑓 882,364 6529,898 + = + = 1502,95 𝑇 2 𝑙𝑒𝑒 2 6,15

𝑃𝑜𝑐𝑎𝑏 = 0,56 × (0,85 × 280 × 85 × 85 + 72,25 × 4200) = 1171,45 𝑇 1502,95 𝑇 ≤ 1136,17 𝑇 𝑛𝑜 𝑐𝑢𝑚𝑝𝑙𝑒 𝑃𝑜𝑐𝑎𝑏 = 0,56 × (0,85 × 280 × 90 × 20 + 4,91 × 8 × 4200) = 332,29 𝑇 1502,95 𝑇 ≤ 1503,75 𝑇 𝑜𝑘 𝑐𝑢𝑚𝑝𝑙𝑒 7) Confinamiento cabezal 0,3 × 𝑠 × ℎ" × 𝑓𝑐 𝐴𝑔 ( − 1) = 2,49 𝑐𝑚2 𝑓𝑦 𝐴𝑐 " 0,09 × 𝑠 × ℎ × 𝑓𝑐 = = 4,74 𝑐𝑚2 → 4 𝑟𝑎𝑚𝑎𝑙𝑒𝑠 𝑓𝑦

𝐴𝑠ℎ1 = 𝐴𝑠ℎ2