• Author / Uploaded
• Manuel Kacic

Citation preview

INFORME DE INGENIERIA

MEMORIA ESTRUCTURAL

LOSA DE CIMENTACION

SALA ELECTRICA PRINCIPAL

ANTOFAGASTA 2019

Ingeniería estructural

Memoria de Cálculo Estructural Rev.: C; 02-12-19

I

RESUMEN..................................................................................................................................... 1

II

DESCRIPCION GENERAL ................................................................................................................ 2 2.1

III

DESCRIPCIÓN ..................................................................................................................................... 2

MATERIALES ................................................................................................................................ 3 3.1

HORMIGÓN ARMADO .......................................................................................................................... 3

3.2

ACERO DE REFUERZO ........................................................................................................................... 3

3.3

SUELO .............................................................................................................................................. 4

IV

ESTADOS DE CARGA ..................................................................................................................... 5

V

RESULTADOS ................................................................................................................................ 7

VI

DISEÑO ESTRUCTURAL ................................................................................................................. 8 6.1

ARMADURA A FLEXIÓN ......................................................................................................................... 8

6.2

ARMADURA A CORTE ........................................................................................................................... 8

6.3

CAPACIDAD PORTANTE ......................................................................................................................... 8

6.4

ASENTAMIENTO .................................................................................................................................. 9

6.5

FISURACIÓN ....................................................................................................................................... 9

6.6

DISEÑO DE CONEXIONES ....................................................................................................................... 9 Conexión en la base .............................................................................................................. 9

VII

CONCLUSIONES ...........................................................................................................................17

ii

Ingeniería estructural

I

Memoria de Cálculo Estructural Rev.: C; 02-12-19

RESUMEN

Este documento resume los resultados obtenidos del análisis estructural de las fundaciones de los contenedores, bajo las combinaciones de carga en la NCh 2369 y NCh 432, usando para el cálculo estructural las especificaciones ACI31814. De los datos de reacciones del modelo estructural, se han analizado el comportamiento del suelo y la mejor solución de fundación tanto para los casos estáticos como dinámicos. El presente informe contempla: 

Calculo de desplazamientos y fuerzas internas de los elementos de la cimentación.



Verificaciones de resistencia de acuerdo con los códigos y normas aplicables.



Verificaciones de las condiciones se servicio de acuerdo a los códigos y normas aplicables.



Verificación de la resistencia de los elementos de unión entre la estructura y la cimentación.

El sistema internacional (SI) de unidades ha sido utilizado para definir el modelo de la estructura, pero por facilidad de unión de datos, las cimentaciones serán trabajadas en MKS.

1

Ingeniería estructural

II

Memoria de Cálculo Estructural Rev.: C; 02-12-19

DESCRIPCION GENERAL

2.1

Descripción

La cimentación del contenedor y plataforma consiste en una losa de 500mm. Todas las cimentaciones, secciones transversales y espesores han sido tomados para cumplir las medidas necesarias para el anclaje de la estructura a la cimentación y con las recomendaciones dadas en el documento. Las principales referencias que se han utilizado para realizar los cálculos se explican a continuación: 

Losa se ha modelizado mediante técnica de cálculo matricial y de elementos finitos baja las hipótesis de: o Proporcionalidad de tensiones y deformaciones. o Compatibilidad de los elementos estructurales. o Equilibrio global y local de cada una de las partes de la estructura. A partir de estas consideraciones de tensiones y deformaciones, se calculan los elementos para hipótesis de carga simple y casos combinados. Se obtienen el estado tensional de las secciones de deformación de los elementos de modelo, a como reacción de la cimentación. Se considera la interacción suelo – estructura. La interacción suelo estructura se genera utilizando resortes equivalentes a la rigidez del terreno. Los grados de libertad Mx, My, Mz, se encuentran liberados.



Por lo agresivo del terreno, se usa un recubrimiento del acero de 7cm.



Las fundaciones han de trabajar sin levantamiento.



Se considera que las fundaciones serán cubiertas con el mismo material de la excavación.



Las uniones entre la estructura metálica y la losa de cimentación serán mediante varillas preinstaladas ASTM A193-B7.



Las fundaciones se anclarán 0,5 m en el estrato según lo recomendado en el estudio geotécnico.

2

Ingeniería estructural

Memoria de Cálculo Estructural Rev.: C; 02-12-19

III MATERIALES Los materiales empleados en el cálculo de las cimentaciones están representados a continuación: 3.1

Hormigón armado Propiedades generales de los materiales

Valores

Peso unitario del concreto armado γs

25kN/ m³

Peso unitario del hormigón

24 kgN/m³

Módulo de elasticidad del hormigón

25743 Mpa

Coeficiente de poisson del hormigón no

V=0.2

fisurado

3.2

Coeficiente de poisson del hormigón fisurado

V=0.2

Coeficiente de expansión térmica

αc = 10.10-6/ºC

Acero de refuerzo

El acero de refuerzo que se utilizará será tipo A63-420H, con las siguientes propiedades: Propiedades acero A630-420H

Valores

Módulo de elasticidad

200kN/m2

Límite elástico

420 Mpa

Límite de rotura

630 Mpa

3

Ingeniería estructural

3.3

Memoria de Cálculo Estructural Rev.: C; 02-12-19

Suelo

Se utilizarán los siguientes datos del suelo Propiedades suelo Presión máxima terreno Módulo vertical de balasto Ángulo interno de rozamiento Coeficiente de fricción

Valores 0.25Mpa 8800 kN/m3 36º 0.72

4

Ingeniería estructural

Memoria de Cálculo Estructural Rev.: C; 02-12-19

IV ESTADOS DE CARGA Los casos de carga considerados son los siguientes: 

Carga muerta (D) en dirección Y.



Carga viva (L)



Carga viva techo (Lr)



Carga de viento (W) en ejes X y Z, incluyendo en dirección positiva y negativa (Wx(+), Wx(-), Wz(+), Wz(-)). Todas las cargas de viento incluyen el levantamiento del viento.



Carga de sismos (E) en direcciones X, Y y Z (Ex, Ey y Ez).

De acuerdo a la NCh 3171 of.2010, se tiene que la estructura, la verificación de desplazamientos, deformaciones y las tensiones en el suelo deben ser diseñados y verificados de manera que su resistencia admisible sea mayor o igual que el efecto de las cargas nominales en las siguientes combinaciones: 

D



D+L



D + 0,75Lr + 0,75S



D+W



D + Ex



D + Ey



D + 0,75W + 0,75Lr + 0,75S



D + 0,75Ex + 0,75Lr + 0,75S



D + 0,75Ey + 0,75Lr + 0,75S



0,6D + W



0,6D + Ex



0,6D + Ey

Para la verificación de dimensiones y el armado estructural de las fundaciones y vigas de corte deben ser diseñados de manera que su resistencia de diseño

5

Ingeniería estructural

Memoria de Cálculo Estructural Rev.: C; 02-12-19

sea mayor o igual que el efecto de las cargas mayoradas en las combinaciones siguientes: 

1,4 D



1,2D + 0,5Lr



1,2D + 0,5S



1,2D + 1,6Lr



1,2D + 1,6S



1,2D + 1,6Lr + 0,8W



1,2D + 1,6S + 0,8W



1,2D + 1,6W + 0,5Lr



1,2D + 1,6W + 0,5S



1,2D + 1,4Ex + 0,2S



1,2D + 1,4Ey + 0,2S



0,9D + 1,6W



0,9D + 1,4Ex



0,9D + 1,4Ey

6

Ingeniería estructural

V

Memoria de Cálculo Estructural Rev.: C; 02-12-19

RESULTADOS

Las tablas siguientes muestran las cargas aplicadas en la fundación más solicitada: Fundación

Fx

Fy

Fz

Mx

My

Mz

Casos de carga Servicio

(Kgf)

(Kgf)

(Kgf)

(Kgf-m)

(Kgf-m)

(Kgf-m)

D

531

2874

3094

125

0,0

32,0

D + Lr + L

652

2952

3960

128

0,0

26,0

D + Lr + 0,8*Wx+

430

2103

2094

108

0,0

13

D + Lr + 0,8*Wx-

350

3027,6

-169,0

4,4

0,0

19

D + Lr + 0,8*Wz+

50

1885,7

-673,0

-50,5

0,0

11,2

D + Lr + 0,8*Wz-

84

4069,8

321,3

60,8

0,0

19,2

D + Wx(+) + L + 0,5*Lr

144

2952,6

-189,2

0,1

0,0

19,1

D + Wx(-) + L + 0,5*Lr

-156

3246,4

-188,0

8,4

0,0

36,1

D + Wz(+) + L + 0,5*Lr

60

1734,5

-810,0

-50,8

0,0

31,9

D + Wz(-) + L + 0,5*Lr

-72

4464,6

432,8

31,9

0,0

15

D + Ex + L

422

4674,9

625,4

33,8

0,0

52

D + Ey + L

422

3915,7

625,4

19,8

0,0

26

D + Ez + L

422

6317,2

625,4

154

0,0

98

Fundación

Fx

Fy

Fz

Mx

My

Mz

Casos de carga última

(Kgf)

(Kgf)

(Kgf)

(Kgf-m)

(Kgf-m)

(Kgf-m)

1,4*D

742

6450

-4503

90

0,0

64,9

1,2*D + 1,6*L + 0,5*Lr

-40

5640

-1569

50

0,0

68,9

1,2*D + 1,6*Lr + L

174

5739,3

-248,2

0,6

0,0

32,3

1,2*D + 1,6*Lr + 0,8*Wx+

59,4

6947,4

-669

0,7

0,0

32,7

1,2*D + 1,6*Lr + 0,8*Wx-

51

5192,4

-829

2,1

0,0

35,7

1,2*D + 1,6*Lr + 0,8*Wz+

230

3112,9

-1369

-29,0

0,0

32,6

1,2*D + 1,6*Lr + 0,8*Wz-

352

4906,9

759

31,8

0,0

35,8

1,2*D + 1,6*Wx(+) + L + 0,5*Lr

460

3979,6

-986

0,1

0,0

21,4

1,2*D + 1,6*Wx(-) + L + 0,5*Lr

50

4699,7

-569

2,9

0,0

27,4

1,2*D + 1,6*Wz(+) + L + 0,5*Lr

65

2210,6

-1798

-59,3

0,0

21,2

1,2*D + 1,6*Wz(-) + L + 0,5*Lr

54

6698,7

1136

62,3

0,0

27,6

1,2*D + 1,4*Ex + L

2168

7784

3561

467

0,0

71,9

1,2*D + 1,4*Ey + L

2168

6721

3561

179

0,0

41,7

1,2*D + 1,4*Ez + L

2168

9083

3561

798

0,0

100,9

7

Ingeniería estructural

Memoria de Cálculo Estructural Rev.: C; 02-12-19

VI DISEÑO ESTRUCTURAL 6.1

Armadura a flexión

Los momentos de flexión, con sus correspondientes axil, son calculados a través de la herramienta y analizados de acuerdo a la normativa ACI318-05. Para el cálculo de la armadura de flexión se aplican las combinaciones de carga a estado limite último. La armadura de flexión será: 

Armadura superior 16@200



Armadura inferior 16@200

El refuerzo mínimo considerado, de acuerdo a la norma ACI 318-05 7.12, es el 0.18%. La losa cuenta con la armadura suficiente para cumplir esa condición. 6.2

Armadura a corte

La capacidad a corte ha sido comprobada para todas las placas del modelo de acuerdo a la capacidad portante proporcionado según el código ACI 318. Todas las placas tienen una ratio menor a 1, por ende, no es necesario armar a corte las losas. 6.3

Capacidad portante

El diseño de la losa se basa en reducir las tensiones en el suelo, por el abarcamiento de gran parte del terreno, el esfuerzo admisible del terreno según los estudios de suelo es de 0.20 Mpa. Los cálculos de los esfuerzos sobre el sello de fundación de la losa están basados en las combinaciones de carga ASD. Para el cálculo del esfuerzo sobre el terreno, se han tenido en cuenta, las siguientes cargas provenientes de la estructura, las cuales son el peso propio de ella, el de la losa y el peso relleno de las tierras sobre la losa.

8

Ingeniería estructural

Memoria de Cálculo Estructural Rev.: C; 02-12-19

La tensión máxima sobre el terreno es de 0,9 Mpa, siendo menor que la admisible, por ende, el terreno no sede a las cargas generadas por la estructura. 6.4

Asentamiento

Según el estudio geotécnico AD1, todos los asentamientos deben ser menores de 25mm. Mediante calculo el asentamiento más grande que se produce en la losa es de 5,54mm. 6.5

Fisuración

La fisuración se calcula en dos pasos: 

Si el momento de fisuración (Mcr) es mayor que el momento de diseño en estado límite de servicio (Md), la fisuración no tiene lugar. Si ocurre lo contrario, se aplica.



La apertura de fisura se calcularía de acuerdo a la norma ACI 318-05

El límite de apertura de la fisura se considera de 0.3mm( ACI 224R-01). 6.6

Diseño de conexiones Conexión en la base

6.6.1.1 Bases de calculo 

Conexión de perfil HEA-220.



Pedestal de hormigón G25



Cargas de diseño son:

Elemento

Combinación

Pu (kgf)

Vu (kgf)

Mu (kgf-m)

C1

D + Ex

3.920

2.952

128

6.6.1.2 Placa base 6.6.1.2.1 Dimensionamiento placa base Tomando en consideración las dimensiones del perfil columna y el espacio mínimo de 5cm para la colocación de los pernos de anclaje de manera simétrica, quedan determinadas las dimensiones tentativas de la placa base son:

9

Ingeniería estructural

Memoria de Cálculo Estructural Rev.: C; 02-12-19

𝑏 = 45 𝑐𝑚 ; 𝑙 = 45 𝑐𝑚 La placa base está sometida a la carga axial combinada con momento de flexión, por lo tanto, se tiene: Elemento HN 25,57,7

e 3,23 cm

h/6 7,5 cm

h/2 22,5 cm

Caso de análisis Pequeña Excentricidad e