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• Dario Mamani Villrgas

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MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL

NORMAS DE DISENO -Norma Técnica de Edificación E-090 (Estructuras Metálicas) -Norma Técnica E-030 (Diseño Sismoresistente)

PROPIEDADES DE MATERIALES -Elementos estructurales: Acero A-36 -Soldadura: Electrodos E-70XX -Pernos: A325 -Cimentación: concreto f'c=210kg/cm2

Fig. Definición del material de acero A36.

CARACTERISTICAS DE LA ESTRUCTURA La torre será analizada como una estructura aporticada de 4 niveles con tubos metálicos verticales y horizontales en el perímetro y travesaños en el interior de cada nivel. Las zapatas aisladas estarán en la zona donde se ubiquen los apoyos de esta torre. Todos los elementos estructurales (tubos verticales, longitudinales y travesaños) tendrán una resistencia a la tracción de 310 Mpa y un límite de fluencia min 230 Mpa. El análisis y diseño se realizará para obtener un sistema estructural resistente en su mayoría al sismo y al viento, utilizando los criterios establecidos en el RNE. Para estas tareas, se hará uso del software Etabs 9, para el caso de los tubos verticales,

horizontales y travesaños. En el caso de las conexiones y zapatas, solo se tomara los resultados del cálculo del software, para su análisis y diseño manual.

Fig. Niveles en color, tubos verticales y longitudinales.

CARGAS Cargas permanentes Las cargas producidas por el tipo de material de la edificación son: -Acero A-36: 7800 kg/m3

-Cubierta: 40 kg/m2 -Concreto armado: 2400 kg/m3

Cargas vivas Las cargas producidas por el uso de la torre son: -Instalación: 3 kg/m2 Fuerza de viento Se aplicara de acuerdo a lo establecido en la normativa del RNE, el mismo que indica la velocidad y coeficiente de exposición según la ubicación y forma de la estructura. Fuerza de sismo Se aplicara de acuerdo a lo establecido en la normativa del RNE, el mismo que indica requisitos mínimos para el cortante basal de diseño y el cálculo de las fuerzas horizontales.

COMBINACIONES DE CARGAS FACTORADAS Norma Técnica de Edificación E-090 (Estructuras Metálicas):

1,4 D

(1.4 -1)



1,2D  1,6L  0,5 Lr ó S ó R





(1.4 -2)



1,2D  1,6 Lr ó S ó R  0,5L ó 0,8W 



1,2D  1,3W  0,5L  0,5 Lr ó S ó R



1,2 D  1,0 E  0,5L  0,2S

0,9 D  1,3W ó 1,0 E 

(1.4 -3) (1.4 -4) (1.4 -5) (1.4 -6)

Donde:

D : Carga muerta debida al peso propio de los elementos y los efectos permanentes sobre la estructura. L : Carga viva debida al mobiliario y ocupantes.

Lr : Carga viva en las azoteas.

W : Carga de viento. S : Carga de nieve. E : Carga de sismo de acuerdo a la Norma E.030 Diseño Sismorresistente. R : Carga por lluvia o granizo.

ANALISIS ESTRUCTURAL En concordancia con la Norma Técnica E-030, E-090. DATOS: V=

C=

88

km/hora

0.7

sección circular

VELOCIDAD DE DISENO: V 2m=

61.76

km/hora

V 6m=

78.65

km/hora

V 11m=

89.86

km/hora

V 18.5m=

100.75

km/hora

PRESION POR ALTURA: P 2m=

13.35

Kgf/m2

P 6m=

21.65

Kgf/m2

P 11m=

28.26

Kgf/m2

P 18.5m=

35.53

Kgf/m2

Fig. Tabla de coeficientes de exposición al viento

MODELAMIENTO Modelamiento sin tensores Desplazamientos

Fig. Desplazamiento por viento (W). deriva=668/14000=0.0477

Fig. Desplazamiento por sismo (W). deriva=39.5/23000=0.0017

Modelamiento con tensores Desplazamientos

Fig. Desplazamiento por viento (W). deriva=16/14000=0.0011

Fig. Desplazamiento por sismo (W). deriva=12.5/23000=0.00054

DISENO CALCULO DE PERNOS DE ANCLAJE Y EMPALME ESFUERZOS: Por envolvente de las combinaciones de cargas (dirección x): Nivel BASE STORY1 STORY2 STORY3 STORY4

Altura (m) 0.00 4.00 8.00 14.00 23.00

Suma de cortantes (Tn) 17.10 28.50 5.17 9.70 24.14

Fig. Diagrama de Corte en kgf por sismo en la dirección 2

Fig. Tabla de resultados para la envolvente en los frames en kgf-cm RESISTENCIAS: Usando pernos de ½” con tuercas embebidas de acero A36, luego por cada perno: a) Estado límite por fractura en la zona roscada:

Ab  xd 2 / 4  x0.52 / 4  0.196 pu lg 2

 Rn = 0.75 (0.75xAb) Fu, donde 0.75Ab= Área en la zona roscada = 0.75 (0.75x0.196) 58 = 6.39 Klb = 2.89 Tn Por 14 pernos por empalme o anclaje:

 Rn = 40.46 Tn

Entonces: SECCION 0 (H=0m):

 Rn >= Ru

Ru=esfuerzos/0.75 =17.10/0.75 =22.80 Tn = Ru Ru=esfuerzos/0.75 =5.17/0.75 =6.89 Tn = Ru Ru=esfuerzos/0.75 =9.70/0.75 =12.93 Tn = Ru Ru=esfuerzos/0.75 =24.14/0.75 =32.19 Tn