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LETRERO METALICO

INFORME TECNICO ESTRUCTURAL

MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL LETRERO METALICO

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INDICE 1. MEMORIA DESCRIPTIVA 1.1. GENERALIDADES 1.2. CONCEPCION GEOMETRICA 1.3. CRITERIOS DE DISEÑO 2. DATOS GENERALES 2.1. MATERIALES 2.2. NORMAS UTILIZADAS 2.3. CARGAS DE DISEÑO 2.4. COMBINACIONES DE CARGA 2.5. METODO DE CALCULO 3. IDEALIZACION DE LA ESTRUCTURA 4. DISEÑO DE LA ESTRUCTURA 5. DEFORMACION MAXIMA ADMISIBLE 6. RESULTADOS DEL ANÁLISIS REALIZADO 7. DETALLES ESTRUCTURALES (PLANOS AUTOCAD)

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1. MEMORIA DE CALCULO ESTRUCTURAL 1.1 Generalidades La presente memoria de cálculo describe los criterios, métodos y materiales empleados en el dimensionamiento de la estructura LETRERO METALICO. El proyecto estructural se desarrolla de acuerdo a las normas vigentes, a la ordenanza general de construcciones y a las especificaciones del contratante. 1.2 Criterios de diseño La estructura será calculada en el programa Autodesk Robot Structural Analisys Professional 2017 que, considero la estructura en su totalidad representando los elementos de vigas metálicas y apoyos correspondientes al encadenado de la estructura. 2. Datos Generales 2.1 Materiales o Acero A36 (36000.00 Lb/pulgˆ2).- Para barra metálica, perfiles plegados y soldados, placas de unión y placas base Elasticidad: Módulo de Young, E = 2141404.05 kp/cm2 Coeficiente de Poisson, v = 0.3 Coeficiente de Kirchhoff, G = 825970.13 kp/cm2 Densidad (Peso específico) = 7.85 tn/m3 Resistencia: Resistencia Característica, fyk = 2533.33 kp/cm2 Límite de tracción = 4000.00 kp/cm2 2.2 Normas Utilizadas Para elemento Metálicos: 

American Institute of Steel Construction (AISC). Specification ANSI/AISC 360-10.

Para elemento de Hormigón Armado:  NB 1225001 – 1 y 2 (Diseño de Hormigón Armado) Para cargas de Diseño:  SEI/ASCE 7 – 10  NB 125002 – 1 y 2 (NORMA DE CARGAS IBNORCA)  NB 1225003 – 1 y 2 (Acción del viento) Para diseño de conexiones:

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EN1993-1-8:2005/AC:2009

2.3 Cargas de diseño Se utilizaran los criterios que recomienda la norma ANSI/AISC 360 – 10 en su Capitulo B, sección B2 que nos dice utilizar la norma SEI/ASCE 7:

 Peso propio de la estructura = PERM1  Carga de Viento o Viento eje (X – X) (velocidad = 30.62 m/s ≈ 110 km/hr) = Cviento X o Viento eje (Y – Y) (velocidad = 30.62 30m/s ≈ 110 km/hr) = Cviento Y o Viento eje (X – X) (velocidad = 30.62 30m/s ≈ 110 km/hr) = Cviento -X o Viento eje (Y – Y) (velocidad = 30.62 30m/s ≈ 110 km/hr) = Cviento -Y CARGA DE VIENTO – NORMA BOLIVIANA (NB1225003 -1)



Factor de Exposición Kz

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Kz = 0.90 

Factor Topográfico Kzt = 1 (Terreno Homogéneo)



Factor de direccionalidad Kd

Kd = 0.85 

Calculo de la velocidad del viento

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Adopto: V = 42.39 m/seg ≈ 153 km/hr (adopto al ser el valor más desfavorable para Santa Cruz)



Factor de Importancia I

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I = 0.87 

Calculo de la presión Dinámica qz (0 – 17.5 m): 𝒒𝒛 = 𝟎. 𝟔𝟏𝟑 ∗ 𝟎. 𝟗 ∗ 𝟎. 𝟖𝟕 ∗ 𝟎. 𝟖𝟓 ∗ 𝟒𝟐. 𝟑𝟗𝟐 ∗ 𝟏 ≈ 𝟕𝟑𝟑



Presiones sobre la estructura

Donde: qGCp = presión externa p = qz*G*Cp Donde: qz = Presión dinámica

𝑵 𝑲𝒈 ≈ 𝟕𝟒 𝟐 𝟐 𝒎 𝒎

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2.4 Combinaciones de carga Método LRFD: Solo se tomara en cuenta las siguientes combinaciones:

2.5 METODO DE CALCULO Se realiza un análisis computacional, haciendo una modelación tridimensional considerando las condiciones de apoyo las características de las secciones y la forma de la estructura, como se ve en las gráficas adjuntas. Se construye un modelo considerando los perfiles metálicos, elementos de hormigón armado definidos por el proyecto estructural y se verifican las tensiones de diseño de estos elementos (momento, axial, corte). Las cargas se calculan por áreas tributarias con los valores indicados en las CARGAS DE DISEÑO. Se aplican en los nudos, barras y en las áreas de las vigas o columnas según corresponda.

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3. IDEALIZACION DE LA CUBIERTA METALICA 3.1.1 IDEALIZACIÓN DE LA ESTRUCTURA

3.2 CARGAS SOBRE LA ESTRUCTURA 3.2.1

PERM1

3.2.2

CVIENTO X

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CVIENTO Y

3.2.4

CVIENTO –X

3.2.5

CVIENTO – Y

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4. DISEÑO DE LA ESTRUCTURA 4.1. PERFIL 2C 35x10x0.5 cm

El elemento más solicitado trabaja al 27% de su capacidad admisible. CALCULOS DE LAS ESTRUCTURAS DE ACERO ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------NORMA: ANSI/AISC 360-10 An American National Standard, June 22, 2010 TIPO DE ANÁLISIS: Verificación de las barras ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------GRUPO: BARRA: 18 PUNTOS: 1 COORDENADA: x = 0.00 L = 0.000 m ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------CARGAS: Caso de carga más desfavorable: 7 COMB2=1.4*D + 1*W(-x) 1*1.40+4*1.00 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------MATERIAL: ACERO A36 Fy = 2533.00 kG/cm2 Fu = 4000.00 kG/cm2 E = 2141404.05 kG/cm2 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

PARAMETROS DE LA SECCION: 2C 35x10x0.5 d=35.00 cm Ay=8.500 cm2 Az=33.500 cm2 Ax=44.000 cm2 bf=10.00 cm Iy=6251.167 cm4 Iz=851.167 cm4 J=2441.365 cm4 tw=0.50 cm Sy=357.210 cm3 Sz=170.233 cm3 tf=0.50 cm Zy=461.500 cm3 Zz=186.500 cm3 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------PARAMETROS DE LA BARRA:

Ly = 0.850 m Lz = 0.850 m Ky = 1.00 Kz = 1.00 Lb = 1.000 m KLy/ry = 7.13 KLz/rz = 19.33 Cb = 1.00 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ESFUERZOS INTERNOS: RESISTENCIAS DE DIMENSIONAMIENTO Tr = -0.06 T*m FiT*Tn = 4.48 T*m Pr = 2.29 T Mry = 2.20 T*m Mrz = -0.17 T*m

Vry = -0.28 T Vrz = -1.31 T

Fic*Pn = 76.93 T Fib*Mny = 10.52 T*m Fib*Mnz = 3.75 T*m

Fiv*Vny = 11.63 T Fiv*Vnz = 45.82 T

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---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------PARÁMETRO DE SEGURIDAD Fib = 0.90 Fic = 0.90 Fiv = 0.90 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ELEMENTOS DE LA SECCION: ala = compacto alma = esbelto ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------FORMULAS DE VERIFICACION: Pr/(2*Fic*Pn) + Mry/(Fib*Mny) + Mrz/(Fib*Mnz) = 0.27 < 1.00 LRFD (H1-1b) Verificado Vry/(Fiv*Vny) = 0.02 < 1.00 LRFD (G2-1) Verificado Vrz/(Fiv*Vnz) = 0.03 < 1.00 LRFD (G2-1) Verificado Ky*Ly/ry = 7.13 < (K*L/r),max = 200.00 Kz*Lz/rz = 19.33 < (K*L/r),max = 200.00 ESTABLE ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Perfil correcto !!!

4.2.

PERFIL 2C 15x10x0.6 cm

El elemento más solicitado trabaja al 37% de su capacidad admisible. CALCULOS DE LAS ESTRUCTURAS DE ACERO ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------NORMA: ANSI/AISC 360-10 An American National Standard, June 22, 2010 TIPO DE ANÁLISIS: Verificación de las barras ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------GRUPO: BARRA: 61 PUNTOS: 1 COORDENADA: x = 0.00 L = 0.000 m ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------CARGAS: Caso de carga más desfavorable: 7 COMB2=1.4*D + 1*W(-x) 1*1.40+4*1.00 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------MATERIAL: ACERO A36 Fy = 2533.00 kG/cm2 Fu = 4000.00 kG/cm2 E = 2141404.05 kG/cm2 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

PARAMETROS DE LA SECCION: 2C 15x10x0.6

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d=15.00 cm Ay=9.840 cm2 Az=15.840 cm2 Ax=28.560 cm2 bf=10.00 cm Iy=885.247 cm4 Iz=466.307 cm4 J=923.815 cm4 tw=0.60 cm Sy=118.033 cm3 Sz=93.261 cm3 tf=0.60 cm Zy=143.532 cm3 Zz=107.832 cm3 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------PARAMETROS DE LA BARRA:

Ly = 1.912 m Lz = 1.912 m Ky = 1.00 Kz = 1.00 Lb = 2.250 m KLy/ry = 34.35 KLz/rz = 47.33 Cb = 1.00 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ESFUERZOS INTERNOS: RESISTENCIAS DE DIMENSIONAMIENTO Tr = 0.09 T*m FiT*Tn = 2.21 T*m Pr = -0.91 T Fity*Pnty = 65.11 T Mry = -0.27 T*m Vry = 0.62 T Fib*Mny = 3.27 T*m Fiv*Vny = 13.46 T Mrz = 0.69 T*m Vrz = 0.18 T Fib*Mnz = 2.46 T*m Fiv*Vnz = 21.67 T ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------PARÁMETRO DE SEGURIDAD Fib = 0.90 Fity = 0.90 Fiv = 0.90 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ELEMENTOS DE LA SECCION: ala = compacto alma = compacto ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------FORMULAS DE VERIFICACION: Pr/(2*Fity*Pnty) + Mry/(Fib*Mny) + Mrz/(Fib*Mnz) = 0.37 < 1.00 LRFD (H1-1b) Verificado Vry/(Fiv*Vny) = 0.05 < 1.00 LRFD (G2-1) Verificado Vrz/(Fiv*Vnz) = 0.01 < 1.00 LRFD (G2-1) Verificado Ky*Ly/ry = 34.35 < (K*L/r),max = 300.00 Kz*Lz/rz = 47.33 < (K*L/r),max = 300.00 ESTABLE ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Perfil correcto !!!

4.3.

PERFIL 2C 8x4x0.3 cm

El elemento más solicitado trabaja al 90% de su capacidad admisible.

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CALCULOS DE LAS ESTRUCTURAS DE ACERO ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------NORMA: ANSI/AISC 360-10 An American National Standard, June 22, 2010 TIPO DE ANÁLISIS: Verificación de las barras ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------GRUPO: BARRA: 70 PUNTOS: 1 COORDENADA: x = 0.00 L = 0.000 m ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------CARGAS: Caso de carga más desfavorable: 7 COMB2=1.4*D + 1*W(-x) 1*1.40+4*1.00 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------MATERIAL: ACERO A36 Fy = 2533.00 kG/cm2 Fu = 4000.00 kG/cm2 E = 2141404.05 kG/cm2 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

PARAMETROS DE LA SECCION: 2C 8x4x0.3 d=8.00 cm Ay=4.260 cm2 Az=4.260 cm2 Ax=9.240 cm2 bf=8.00 cm Iy=91.445 cm4 Iz=91.445 cm4 J=136.960 cm4 tw=0.30 cm Sy=22.861 cm3 Sz=22.861 cm3 tf=0.30 cm Zy=26.694 cm3 Zz=26.694 cm3 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------PARAMETROS DE LA BARRA:

Ly = 1.913 m Lz = 1.913 m Ky = 1.00 Kz = 1.00 Lb = 2.250 m KLy/ry = 60.79 KLz/rz = 60.79 Cb = 1.00 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ESFUERZOS INTERNOS: RESISTENCIAS DE DIMENSIONAMIENTO Tr = -0.00 T*m FiT*Tn = 0.49 T*m Pr = -0.42 T Fity*Pnty = 21.06 T Mry = -0.10 T*m Vry = 0.53 T Fib*Mny = 0.61 T*m Fiv*Vny = 5.83 T Mrz = 0.45 T*m Vrz = 0.09 T Fib*Mnz = 0.61 T*m Fiv*Vnz = 5.83 T ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------PARÁMETRO DE SEGURIDAD Fib = 0.90 Fity = 0.90 Fiv = 0.90 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ELEMENTOS DE LA SECCION: ala = compacto alma = compacto ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------FORMULAS DE VERIFICACION: Pr/(2*Fity*Pnty) + Mry/(Fib*Mny) + Mrz/(Fib*Mnz) = 0.90 < 1.00 LRFD (H1-1b) Verificado Vry/(Fiv*Vny) = 0.09 < 1.00 LRFD (G2-1) Verificado Vrz/(Fiv*Vnz) = 0.02 < 1.00 LRFD (G2-1) Verificado Ky*Ly/ry = 60.79 < (K*L/r),max = 300.00 Kz*Lz/rz = 60.79 < (K*L/r),max = 300.00 ESTABLE ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Perfil correcto !!!

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4.2 ELEMENTOS DE HORMIGON ARMADO 4.2.1 COLUMNAS Ho. Ao. 45x45 cm Columna - Vista

Columna - Resultados

Columna - Armaduras

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Solución: 8ø20 mm 1eø8 c/15 cm

4.2.2 ZAPATAS Ho. Ao.

La tensión máxima de las zapatas sobre el terreno en la cota -1.75 es de 8.53 ton/m2, que es menor que la admisible asumida de 10 ton/m2, por tanto cumple con la condición de servicio

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Las dimensiones en planta propuestas para la zapata son apropiadas

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Diseño a Flexion Eje Y – Y H zapata = 50 cm; rec = 5 cm d zapata = 45 cm Para un ancho unitario

Mux (+) = 4.82 ton-m Mux (-) = 5.91 ton-m 𝐴𝑠(+) =

0.85 ∗ 𝑓 ′ 𝑐 ∗ 𝑏 ∗ 𝑑 2 ∗ 𝑀𝑢 0.85 ∗ 210 ∗ 100 ∗ 45 2 ∗ 4.82 ∗ 1000 ∗ 100 [1 − √1 − ]= [1 − √1 − ]= 𝐹𝑦 0.85 ∗ ∅ ∗ 𝑓 ′ 𝑐 ∗ 𝑏 ∗ 𝑑 2 4200 0.85 ∗ 0.9 ∗ 210 ∗ 100 ∗ 452

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𝐴𝑠 = 2.87 𝑐𝑚2 𝜌𝑚𝑖𝑛 =

1.8 = 0.0018 1000

La sección minima de armado para 1 m de ancho es: 𝐴𝑠𝑚𝑖𝑛 = 𝜌𝑚𝑖𝑛 ∗ 𝑏 ∗ 𝑑 = 0.0018 ∗ 100 ∗ 45 = 8.1 𝑐𝑚2 /𝑚

Solución: Ø 12 mm c/ 15 cm

𝐴𝑠(−) =

0.85 ∗ 𝑓 ′ 𝑐 ∗ 𝑏 ∗ 𝑑 2 ∗ 𝑀𝑢 0.85 ∗ 210 ∗ 100 ∗ 45 2 ∗ 5.91 ∗ 1000 ∗ 100 [1 − √1 − ]= [1 − √1 − ]= 𝐹𝑦 0.85 ∗ ∅ ∗ 𝑓 ′ 𝑐 ∗ 𝑏 ∗ 𝑑 2 4200 0.85 ∗ 0.9 ∗ 210 ∗ 100 ∗ 452

𝐴𝑠 = 3.64 𝑐𝑚2 𝜌𝑚𝑖𝑛 =

1.8 = 0.0018 1000

La sección minima de armado para 1 m de ancho es: 𝐴𝑠𝑚𝑖𝑛 = 𝜌𝑚𝑖𝑛 ∗ 𝑏 ∗ 𝑑 = 0.0018 ∗ 100 ∗ 45 = 8.1 𝑐𝑚2 /𝑚

Solución: Ø 12 mm c/ 15 cm

o Diseño en la dirección x – x : (Idem análisis y – y)

Mux (+) = 3.65 ton-m Mux (-) = 3.39 ton-m

Solución: Parrilla Ø 12 mm c/ 15 cm

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DEFORMACION MAXIMA ADMISIBLE ESTRUCTURA ACTUAL

COMBSERV (Cuando Actúa el viento en la Dirección X) Def. Máxima = 19.35 mm

Longitud Viga (TRAMO ENTRE COLUMNAS) = 4500 mm Def. Máxima Admisible = L/180 = 4500/180 = 25 mm

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19.35 mm < 25 mm… Cumple!

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RESULTADOS DEL ANÁLISIS REALIZADO ESTRUCTURA ACTUAL Se modelo la estructura de acuerdo a lo indicado anteriormente, aplicando las distintas cargas consideradas. Del análisis se obtienen los siguientes resultados Del Programa Autodesk Robot Structural Analysis Professional 2017: Tensiones: las tensiones de los elementos, están por encima de su capacidad admisible, por lo que se compromete la condición de resistencia en la estructura considerando un viento de 150 km/hr. Deformaciones: las deformaciones globales de los distintos componentes de las estructura están por debajo de los límites admisibles por lo que no se compromete la condición de servicio en la estructura.