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MEMORIA DE CALCULO ESTRUCTURAL ANUNCIO ESPECTACULAR TIPO UNIPOLAR Descripción Se pretende construir un espectacular en la zona de Ciudad Universitaria, el cual tendrá una altura de 3.00 m del pedestal que soportará una mampara con dimensiones de 2.90 m de alto por 3.85m de largo.

Analisis de cargas: Peso de pantallas

3.85

x

2.90

x

Peso de armadura

3.90

x

130.00

Peso de placas

1.60

x

Peso de larguero

79.00

Peso de tubo columna

200.00

75.00

=

837.38

Kg

=

507.00

Kg

80.00

=

128.00

Kg

x

3.90

=

308.10

Kg

x

3.00

=

600.00

Kg

suma CM CV Total CM+CV

2,380.48 100.00 2,480.48

Diseño por efecto de viento: Se desea obtener las presiones que el viento produce en un espectacular que se encuentra ubicado en la ciudad de México, D. F., sobre un terreno de tipo urbano, rodeado predominantemente por viviendas de mediana altura. Su geometría y dimensiones se muestran en la siguiente figura. Debido a la importancia del espectacular, el msmo pertenece al Grupo B Estructura del tipo 3 Determinación de la velocidad básica de diseño:

Kg Kg Kg

Categoría del terreno De acuerdo con los datos, el terreno se clasifica en la Categoría 3 Velocidad regional La velocidad regional en la ciudad de México D. F., según la Tabla C.1 del Apéndice C, para un periodo de retorno de 50 años, es: VR =

120

km/h

Factor de exposición, Frz La altura de referencia es

zs = H - h/2 = 5.90 – 2.90/2 =

4.45

m

Parámetros para terreno Categoría 3: c = 0.881, α = 0.156 y δ = 390 con lo que el factor de exposición es igual a: Frz =

0.708431

Dado que: 3 m < 4.45 m < 390 m Factor de topografía, FT Puesto que el espectacular se desplantará en terreno plano, y considerando que el terreno tiene una pendiente menor que 5%, se considera un FT = 1.00 Velocidad básica de diseño, VD VD =

85.01 km/h

=

23.61 m/s

Presión dinámica de base La ciudad de México se encuentra a una altura sobre el nivel del mar de 2,260 metros aproximadamente y la presión barométrica se obtiene interpolando entre los valores de la tabla 4.2.5 del manual de la CFE diseño por sismo para las elevaciones correspondientes.

Resultando un Hg = G=

565 mm

0.74

Entonces, la presión dinámica de base es: qz = 0.047GVD2

252.03 Pa

Presiones y fuerzas de diseño: La presión actuante sobre la estructura, en la dirección del viento, se obtiene con la siguiente expresión Pz = Cpqz Viento normal al plano del espectacular: Fuerza de viento sobre el letrero.Coeficiente de presión neta, Cpn Con las relaciones b/h =

1.33

y h/H =

0.49

se obtiene el coeficiente de presión neta del letrero

Cpn = 1.3 + 0.5 [0.3 + log10(b/h)] (0.8 − h/H) Cpn =

1.45

Presión actuante sobre la estructura, pz Por tanto, la presión de diseño es: pz =

365.44 Pa

Factor de exposición, F'rz En el análisis dinámico, para calcular el factor de exposición F'rz para terreno Categoría 3, se toman los valores de los parámetros b = 0.77, α ' = 0.21 y α = 0.61, d = 0.29, z0 = 0.30 y zmín = 5, con lo que se obtiene:

F'rz =

0.59

Velocidad media de diseño, V 'D V'D =

19.57

m/s

para Zs = 4.45 m

Fuerza dinámica equivalente, Feq = La fuerza dinámica equivalente se obtiene con la expresión Feq(Z) = pzAexpFAD Factor de amplificación dinámica, FAD La intensidad de turbulencia está dada por: Iv (4.45) =

0.27

dado que: 1.5 < 4.45 < 200

Si la longitud de la escala de turbulencia a la altura de referencia Zs = 4.45 m, vale: L (4.45) =

29.44

m

dado que: 4.45 ≥ 1.5

El factor de fondo será igual a: B2 =

1.36

Considerando que la frecuencia fundamental de la estructura es , el espectro de densidad de potencia del viento vale: n1,x = 3.18Hz SL(2s,n1,x) =

0.05

Considerando que: nh =

2.17

la función de admitancia aerodinámica para el modo fundamental, Rh, será: Rh = y si:

0.55 nb =

2.88

la función de admitancia aerodinámica para el modo fundamental, Rb, será: Rb =

0.22

Considerando que el poste es de acero y sin recubrimiento, la relación de amortiguamiento puede considerarse igual al de una chimenea de acero soldada y sin recubrimiento, como los otros valores son nulos, el valor de la relación el valor de la relación de amortiguamiento total sería: 0020 ., =ςtx , y el factor de respuesta en resonancia, R2 R2 =

2.28

v=

1.32

Con lo que el factor pico es igual a: Kp =

3.70

>

3 OK

Por último, el factor de amplificación dinámica, FAD, es igual a: FAD =

1.66

Con esto, la fuerza equivalente sobre el anuncio vale: Feq =

7,287.39 N

=

742.85

Kg

Sobre la columna se tiene la misma fuerza por unidad de longitud que en los casos anteriores. Fuerza de viento sobre la columna: Considerando que la columna (hasta la base del letrero) tiene una altura de 3.00 m, la velocidad de diseño es:

VD =

105.72

Km/h

29.37

m/s

Suponiendo que se trata de una superficie lisa, redonda, de acero galvanizado, con una altura promedio de la rugosidad de la superficie de hr = 0.15 mm, y si se tiene que hr/b = 0.15/305 = 0.00050 > 0.00002, se obtiene el coeficiente de arrastre para b VD = (0.305) x (29.37) = 8.96 m2/s ≥ 3 m2/s: Como toda la columna se encuentra a una altura de 3 metros, la velocidad de diseño es la misma, y la presión dinámica de base es: Ca =

0.80

qz =

523.73

Pa

pz =

391.23

Pa

y la fuerza dinámica equivalente, por metro de altura, vale: Feq =

198.29 N/m

=

1,945.24 Kg/m

Fuerzas con viento normal al plano del espectacular 3.85 2.90

3.00

742.85 Kg

1,945.24 Kg

Diseño de cimentación: Datos.P=

2.48

Ton

Peso zapata

0.74

Ton

ft =

1.50

Ton/m2

f's =

2,000.00

Kg/m2

f'c=

250.00

Kg/cm2

f''c =

200.00

Kg/cm2

j=

0.857

α=

0.294

Es =

2 2,100,000.00 Kg/cm

Kg/cm2

Ec =

150,000.00

N=

14

Ac =

2.15

m2

L=

2.50

m

B=

1.50

m

Az =

3.75

m2

Sección propuesta:

Sección propuesta de dado

se adoptan las medidas propuestas 0.60

x

0.60

Calculo de la losa de la zapata:

Mu =

2,037.15

Kg

Peralte de la losa de la zapata: d=

34

cm

r=

5

cm

h=

40

cm

Calculo del area de acero: As = Vars # 4 @

3.47

cm2

35

cm

Se colocaran varillas del # 4 @

Vars # 4 25 cm

en ambas direcciones

Vars # 3 @ 20 cm 0.60

Vars # 4 @ 25 cm Vars # 4 @ 25 cm 1.10

1.50 0.40

1.50 2.50

Armado de la zapata

Vars # 4 @ 25 cm

Diseño de seccion de la columna: Datos.H=

3.00

m

P=

2.48

Ton

fs =

1,000

Kg/cm2

Snec =

2.48

cm2

r=

30.50

cm

r=

24.80

cm

KɅ =

19.66