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• Jesús J. Romero Valeriano

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

2016

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA

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FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE ESTRUCTURAS

PRIMERA ENTREGA DEL TRABAJO ESCALONADO CURSO: Diseño en Acero y Madera SECCIÓN: H

DOCENTE: Dr. Ing. ZAVALA TOLEDO, CARLOS ALBERTO ALUMNO: MARTINEZ YANAVILCA, Andrés ROMERO VALERIANO, Jesús SALOME ORDOÑES, Jonathan

20122553I 20124520K 20122570K

PROYECTO: Edificio de 3 pisos de estacionamientos con rampas

Fecha de Presentación:

02/11/2016

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Contenido RESUMEN ...................................................................................................................................... 3 ANTECEDENTES ............................................................................................................................. 4 OBJETIVOS ..................................................................................................................................... 4 GENERALIDADES:........................................................................................................................... 4 UBICACIÓN: ............................................................................................................................... 4 DESCRIPCION DEL PROYECTO: .................................................................................................. 4 NORMAS CONSIDERADAS: ........................................................................................................ 5 REPLANTEO ................................................................................................................................... 5 ENTORNO URBANO: .................................................................................................................. 5 CARACTERÍSTICAS DEL SUELO: ...................................................................................................... 5 4.1.- CRITERIOS DE DISEÑO: ...................................................................................................... 6 CARGAS DE DISEÑO ....................................................................................................................... 6 CARGAS GRAVITACIONALES: ..................................................................................................... 6 METRADO DE CARGAS: ......................................................................................................... 6 CARGA DE VIENTO ............................................................................................................... 11 CARGA DE SISMO: ............................................................................................................... 14

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RESUMEN El presente informe tiene por objetivo realizar el diseño de un edificio de 3 niveles utilizando como elementos resistentes estructuras metálicas, aplicando los conocimientos aprendidos en el presente curso y orientándonos de los requerimientos mínimos dados por el reglamento nacional de edificaciones. En la primera parte del informe se especificará la arquitectura que seguirá la edificación, un pre dimensionamiento de los elementos resistentes, el plano de estructuras inicial y las cargas de diseño (cargas de gravedad, carga de sismo, carga de viento).

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PROYECTO: EDIFICO PARA ESTACIONAMIENTOS 1. ANTECEDENTES En base a preguntas y respuestas a la comunidad universitaria de la Universidad Nacional de Ingeniería, se pudo conocer que este tipo de proyecto se viene realizando cada ciclo académico en el curso de diseño en acero y madera (ES832 - H), es así como se demuestra las habilidades y el compromiso de los alumnos, en el ciclo académico 2016-I se realizó el proyecto de diseñar un edificio que sea resisten a un tsunami ubicado en la zona del callao. 2. OBJETIVOS  Diseñar un edificio de tres pisos de estacionamiento con rampas, aplicando lo aprendido en clase.  Diseñar Aplicando las normas y reglamentos que se rigen en Perú  Modelar estructuralmente el diseño realizado para su comprobación. 3. GENERALIDADES:

 UBICACIÓN: Av. Alameda de corregidor – La molina-Lima Referencia: frontis oriental del parque Bárbara D’Achile

Figura N°1. Vista satelital de la ubicación del proyecto. Fuente propia, captura de panatalla google earth

 DESCRIPCION DEL PROYECTO: El edificio estará compuesto por tres niveles (3 pisos), una rampa de doble vía que tiene inicio en el primer nivel y fin en tercer nivel además un ascensor con utilidad de desplazar personas. El material de la estructura principal que se utilizara:  Acero estructural A36 (Fy = 36 ksi ; Fu = 58 ksi)

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 Concreto, de resistencia a la compresión (f´c) según se indique en los planos. Cabe resalta que el concreto se utilizara en las losas junto a las placas colaborantes

 NORMAS CONSIDERADAS: El proyecto estructural ha sido desarrollado sobre las bases del R.N.E., se ha considerado las normas vigentes de carga E-020, diseño sismo resistente E-030, y estructuras metálicas E- 090, en el diseño de los elementos metálicos se ha tenido en cuenta adicionalmente las recomendaciones especificaciones LRFD (Load and Resistance Factor Design). 4. REPLANTEO

 ENTORNO URBANO: La ubicación edificio se encuentra en una zona residencial de la molina, donde prevalece el orden público, cerca de la futura edificación se encuentra las extensiones de la universidad la molina y aproximadamente a 1 km la Av. Javier Prado, de alto tránsito vehicular. El entorno de influencia directa sobre la futura edificación es el parque Bárbara D’Achile es un parque infantil muy concurrido, a exteriores del frontis del mencionado parque existen gran cantidad de vehículos estacionados.

Figura N°2. Vista frontal del terreno. Fuente propia

Figura N°2. Entorno del terreno. Fuente propia

 CARACTERÍSTICAS DEL SUELO: Suelo

: Tipo S3

Zona Sísmica

: Zona IV

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 4.1.- CRITERIOS DE DISEÑO: La concepción del diseño estructural del EDIFICIO DE 3 PISOS DE ESTACIONAMIENTOS CON RAMPAS comprende un sistema de pórticos metálicos y placas colaborantes las cuales asumirán las cargas vivas y muertas a la que estarán expuestas y así distribuir los esfuerzos hacia las columnas tipo “I”, y posteriormente a las cimentaciones. Con respecto a las cargas de diseño que se utilizaran, existe una gran variedad de estas a los que esta expuestas la estructura es por ello que se deberá utilizar en el análisis los casos más críticos de las combinaciones para asegurar la estabilidad y funcionamiento óptimo, para esta primera entrega se pre dimensiono las secciones solo considerando las cargas gravitacionales. 5. CARGAS DE DISEÑO

CARGAS GRAVITACIONALES: La carga muerta de diseño se obtuvo mediante un metrado de cargas de los elementos estructurales debido a su propio peso y la de los acabados al culminar la estructura. La carga viva de diseño fue definida de acuerdo a la Norma de Cargas E 020 del Reglamento Nacional de Edificaciones, con sobrecarga de 250 kg/m2 para el piso.

METRADO DE CARGAS: 

Definimos la losa que se utilizará en el proyecto, será una losa de concreto con una placa colaborante (Acero deck).

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Figura N°1. Características de perfil de la placa colaborante escogida. Fuente Aceros Procesados S.A. Página web

Figura N°2. Esquema de sección transversal de la Placa colaborante. Fuente Aceros Procesados S.A. Página Web.

Figura N°3. Propiedades de la sección deck y estimaciones de peso de acuerdo al peralte de la Losa. Fuente Aceros Procesados S.A. Página Web. De la tabla del fabricante escogemos una losa de 12 cm de espesor y usamos el Deck calibre 20. Teniendo un peso total de placa colaborante de 241.23 kg/m2

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Se considerará una peso por metro lineal de tabiquería de 350kg/m

Según la norma técnica de edificaciones E.020 CARGAS A la edificación le corresponde una carga muerta de tabiquería de 150 kg/m2 

Carga de acabados será igual a 100 kg/m2

Sobre carga (kg/m ) Carga de losa colaborante (kg/m2) Acabados (kg/m2 ) Tabiquería (kg/m2 ) 2

1er Piso 250 242 100 150

2do Piso 250 242 100 150

h bf tf tw

CULMNAS Longitudes 18 in 12 in 1 in 1 in

3er Piso 125 242 100 150

Predimensionamiento

VIGAS Longitudes h 14 in bf 10 in tf 1 in tw 1 in

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Metrado de elementos estructurales COLUMNAS Piso 1 2.70 32.00 0.02 7.85

Piso 2 2.70 32.00 0.02 7.85

Piso 3 2.70 32.00 0.02 7.85

18.38

18.38

18.38

Piso 1 14.00 18.00 9.00 0.03 7.85

Piso 2 14.00 18.00 9.00 0.03 7.85

Piso 3 14.00 18.00 9.00 0.03 7.85

peso total por piso(ton)

61.26

61.26

61.26

SUMA DE PISOS

183.78

Altura (m) #columnas Área (m2) densidad (ton/m3) peso total por piso (ton) SUMA DE PISOS

55.13

VIGAS

#vigas x #vigasy longitud (m) área(m2) densidad (ton/m3)

ESCALERAS Paso (m)

Contrapaso t (m) (m)

Longitud (m)

Ancho (m)

densidad (kg/m3)

Peso (ton)

Escalera tramo1

0.27

0.16

0.13

1.08

2.49

2400.00

0.81

Escalera tramo2

0.27

0.16

0.13

1.62

2.49

2400.00

1.21

Escalera tramo3

0.27

0.15

0.13

1.08

2.49

2400.00

0.81

0,16 0,16 0,16

2.49 2.23 2.49

2.30 2.30 2.30

2400.00 2400.00 2400.00

13.74 12.31 13.74

Descanso 1 Descanso 2 Descanso 3 SUMA DE PISOS

127.87

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RAMPAS

rampa 1 descanso 1 rampa2 descanso 2 rampa 3 total

Longitud (m)

Ancho (m)

Espesor (m)

densidad (kg/m3)

Peso (ton)

9.00 9.00 9.00 9.00 9.00

9.00 9.00 9.00 9.00 9.00

0.20 0.20 0.20 0.20 0.20

2400.00 2400.00 2400.00 2400.00 2400.00

38.88 38.88 38.88 38.88 38.88 194.40

Piso 1 1244.38 241.23 100.00 150.00 611.27 1833.82

Piso 2 1244.38 241.23 100.00 150.00 611.27

Piso 3 1244.38 241.23 100.00 150.00 611.27

Piso 1 250.00 1244.38 311.09 933.28

Piso 2 250.00 1244.38 311.09

Piso 3 250.00 1244.38 311.09

No estructural

Área (m2) carga de losa (kg/m2) Acabados (kg/m2) Tabiquería (kg/m2) peso total (ton) SUMA DE PISOS Carga viva

cargas vivas (kg/m2) Área (m2) Peso por piso (ton) suma de pisos (ton)

RESUMEN DE METRADO DE CARGAS POR PISO

columnas vigas no estructural escaleras rampas carga viva Total por piso suma total de Pisos

Piso 1 18.38 61.26 611.27 42.62 194.40 311.09 1239.03 3717.09

Piso 2 18.38 61.26 611.27 42.62 194.40 311.09 1239.03

Piso 3 18.38 61.26 611.27 42.62 194.40 311.09 1239.03

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CARGA DE VIENTO DE ACUERDO A LAS NORMAS E.20 Cap. 3 Art. 12.3 y 12.4: -Presión del viento Ph es:

-La Velocidad de Diseño se calcula con siguiente ecuación

Figura N°8. Expresiones para el cálculo de la carga de viento. Fuente norma de cargas E.020

 VELOCIDAD DE VIENTO: Para el análisis, se tomará una velocidad de viento de 45 Km/hr correspondiente a datos proporcionados y de acuerdo a la ubicación geográfica del proyecto. ANEXO 2 MAPA EOLICO DEL PERÚ. VELOCIDADES DE VIENTO A 10m SOBRE EL SUELO, PERIODO DE RETORNO: 50 AÑOS. Velocidad Máxima(km/hr)

Velocidad de diseño (km/hr)

Intervalo de Altura (m)

Presion de viento Ph

45

75

[0-10]

28.125 kgf/m2*C

Tabla N°9. Distribución de Presión de viento en altura. Fuente Propia 

Presión Exterior:

-DIRECCION DEL VIENTO X: Los factores de presion externa ocasionados por el viento quedarian asi como el esquema:

Figura N°10. Factores de forma para la dirección del viento X. Fuente Propia

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-DIRECCION DEL VIENTO Z: Los factores de presion externa ocasionados por el viento quedarian asi como el esquema:

Figura N°11. Factores de forma para la dirección del viento Z. Fuente Propia 

PRESIONES INTERIORES:

Valores para factor de forma C Art. 12.5 Tabla 5. C=Factor de forma (sin dimensiones)

Figura N°12. Factores de forma para la presión interior. Fuente norma de cargas E.020 PRESIONES INTERIORES + PRESIONES EXTERIORES: Según la distribución de nuestras aberturas, queda al final así agregándole el factor por presiones interiores: DIRECCION DEL VIENTO X:

Figura N°13. Factores de forma totales la dirección del viento X. Fuente Propia

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Distribución de cargas por viento para alturas menores de 10m: Acciones del viento en Dirección X + Cex-Cin Eje 1 Eje 2 Eje 3 Eje 4

1.4 1.4 1.4 1.4

Ancho T (m) 4.50 9.00 9.00 4.50

w (kg/m) 177.19 354.38 354.38 177.19

Acciones del viento en Dirección XCex-Cin Eje 1 Eje 2 Eje 3 Eje 4

0 0 0 0

Ancho T w (m) (kg/m) 4.50 0 9.00 0 9.00 0 4.50 0

Tabla N°10. Distribución de carga lineal para las columnas de cada eje X. Fuente Propia Acciones del viento en Dirección Z+

EJE A EJE B EJE C EJE D EJE E EJE F EJE G EJE H

CexCin -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1

Ancho T (m) 4.50 9.00 9.00 9.00 9.00 9.00 9.00 4.50

Acciones del viento en Dirección Z-

w (kg/m) -12.66 -25.31 -25.31 -25.31 -25.31 -25.31 -25.31 -12.66

Cex-Cin EJE A EJE B EJE C EJE D EJE E EJE F EJE G EJE H

-0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1

Ancho T (m) 4.50 9.00 4.50 4.50 9.00 9.00 9.00 4.50

w (kg/m) -12.66 -25.31 -12.66 -12.66 -25.31 -25.31 -25.31 -12.66

Tabla N°11. Distribución de carga lineal para las columnas de cada eje Z. Fuente Propia DIRECCION DEL VIENTO Z:

Figura N°14 . Factores de forma para la dirección del viento Z. Fuente Propia

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Acciones del viento en Dirección X + C EJE A EJE B EJE C EJE D EJE E EJE F EJE G EJE H

1 1 1 1 1 1 1 1

Ancho T (m) 4.50 9.00 9.00 9.00 9.00 9.00 9.00 4.50

2016 Acciones del viento en Dirección X -

w (kg/m) 126.56 253.13 253.13 253.13 253.13 253.13 253.13 126.56

C EJE A EJE B EJE C EJE D EJE E EJE F EJE G EJE H

1 1 1 1 1 1 1 1

Ancho T (m) 4.50 9.00 4.50 4.50 9.00 9.00 9.00 4.50

w (kg/m) 126.56 253.13 126.56 126.56 253.13 253.13 253.13 126.56

Tabla N°12. Distribución de carga lineal para las columnas de cada eje X. Fuente Propia Acciones del viento en Dirección Z+ C Eje 1 Eje 2 Eje 3 Eje 4

-0.5 -0.5 -0.5 -0.5

Ancho T (m) 4.50 9.00 9.00 4.50

w (kg/m) -63.28 -126.56 -126.56 -63.28

Acciones del viento en Dirección Z C Eje 1 Eje 2 Eje 3 Eje 4

-0.9 -0.9 -0.9 -0.9

Ancho w (kg/m) T (m) 4.50 -113.91 9.00 -227.81 9.00 -227.81 4.50 -113.91

Tabla N°12. Distribución de carga lineal para las columnas de cada eje Z. Fuente Propia NOTA: LA DISTRIBUCION DE LA CARGA DE VIENTO PARA ALTURAS MAYORES A 10M. SE UTILIZARAN LOS MISMOS FACTORES DE FORMA MOSTRADOS PERO MULTIPLICADOS POR UNA PRESIÓN VARIABLE DE ACUERDO A LA ALTURA.

CARGA DE SISMO: Las fuerzas de análisis sísmico se obtuvieron mediante el método de análisis estático especificado en la Norma de diseño Sismo Resistente E 030 del Reglamento Nacional de Edificaciones. Edificación: Proyecto Edificio de Aulas Se toma para el análisis toda la carga muerta + el 50% de la carga viva Peso total = 3017.13 Ton-f

PARAMETROS SISMICOS:

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PERIODO ESTRUCTURA

2016

Tp

1

Ct

45

T (H/Ct)

0.18

k

1

Molina

Z

0.4

TIPO C

U

1

AMPLIFICACIÓN SISMICA

C

2.5

SUELO RIGIDO

S

1.1

SISTEMA PORTICADO (SMF)

R

8

PESO EDIFICIO

P

3017

Tabla N°13. Factores Sísmicos del Proyecto. Fuente Propia V (Cortante sísmica)

414.85 Ton-f

Tabla N°14. Cortante Sísmica del Proyecto. Fuente Propia Cortante sísmica en la base = 186.72 Ton Piso i

3 2 1

Altura entre piso 2.7 2.7 2.7

hi

Pi

Pi * hi*k

Fi

8.1 5.4 2.7

1239.03 1239.03 1239.03

10036.14 6690.76 3345.38 20072.29

207.43 138.29 69.14 414.85

Cortante

207.42 345.71 414.85

Tabla N°15. Distribución de Cortante Sísmica con el Método Estático. Fuente Propia

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