Mc Colegio Umbral

MARCELO URETA AROS

INGENIERO CIVIL PUCV

PROYECTO DE ESTRUCTURAS AMPLIACION

COLEGIO UMBRAL

FECHA: 07 Abril 2014

MEMORIA DE CÁLCULO DE ESTRUCTURAS

TITULO DOCUMENTO: MEMORIA DE CÁLCULO DE ESTRUCTURAS

PROYECTO: AMPLIACION COLEGIO UMBRAL

UBICACIÓN: AV. CURAUMA SUR Nº 790, PLACILLA DE PEÑUELAS

CLIENTE: INMOBILIARIA VISTA MAR LTDA.

INFORME DEFINITIVO

REGISTRO DE REVISIONES

REV FECHA

ELABORÓ REVISÓ APROBÓ

EMITIDO PARA NOMBRE FIRMA NOMBRE FIRMA NOMBRE FIRMA

0 07.04.14 V.M.U.A. V.M.U.A. V.M.U.A. REVISIÓN

COMENTARIOS:

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CONTENIDOS

1. ALCANCE .........................................................................................................................................................................1

2. ESTRUCTURACIÓN ..........................................................................................................................................................1

3. NORMATIVA DE DISEÑO ESTRUCTURAL APLICADA .........................................................................................................1

4. BASES DE DISEÑO ...........................................................................................................................................................1

4.1. MATERIALES .................................................................................................................................................................. 1 4.1.1. Hormigón .............................................................................................................................................................. 1 4.1.2. Acero de Refuerzo ................................................................................................................................................. 2 4.1.3. Acero Estructural................................................................................................................................................... 2

4.2. SOLICITACIONES ............................................................................................................................................................ 2 4.2.1. Cargas muertas y permanentes (D) ...................................................................................................................... 2 4.2.2. Cargas vivas (SC) ................................................................................................................................................... 2 4.2.3. Carga de techo (Lr) ................................................................................................................................................ 3 4.2.4. Viento (W) ............................................................................................................................................................. 4 4.2.5. Sismo (S) ................................................................................................................................................................ 5 4.2.6. Deformaciones sísmicas ........................................................................................................................................ 6

4.3. COMBINACIONES DE CARGA ......................................................................................................................................... 6

5. MODELO ESTRUCTURAL ..................................................................................................................................................8

6. ANALISIS ESTRUCTURAL ................................................................................................................................................ 10

6.1. DESCRIPCIÓN GENERAL ............................................................................................................................................... 10 6.2. PLANIMETRIA DE LOS RECINTOS ................................................................................................................................. 10 6.3. PARÁMETROS DEL ANÁLISIS ESTRUCTURAL ................................................................................................................ 11

6.3.1. Propiedades mecánicas de los materiales .......................................................................................................... 11 6.3.2. Parámetros sísmicos ........................................................................................................................................... 11

6.4. RESULTADOS DEL ANÁLISIS SÍSMICO ........................................................................................................................... 12 6.4.1. Propiedades dinámicas ....................................................................................................................................... 12 6.4.2. Fuerza sísmica equivalente ................................................................................................................................. 12 6.4.3. Deformaciones sísmicas ...................................................................................................................................... 12

7. DISEÑO ESTRUCTURAL .................................................................................................................................................. 14

7.1. VERIFICACIÓN DE LA ESTRUCTURA.............................................................................................................................. 14 7.2. DISEÑO ESTRUCTURA DE TECHUMBRE ....................................................................................................................... 17

7.2.1. Cercha ................................................................................................................................................................. 17 7.2.2. Costaneras .......................................................................................................................................................... 17

7.3. DISEÑO DE CONEXIÓN VIGA - COLUMNA .................................................................................................................... 20 7.3.1. Soldadura ............................................................................................................................................................ 20 7.3.2. Pernos ................................................................................................................................................................. 22

8. FUNDACIONES .............................................................................................................................................................. 24

9. TÍTULOS Y PATENTES. ................................................................................................................................................... 50

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ÍNDICE DE ILUSTRACIONES

Figura 1: Solicitación del viento para construcciones abiertas con paredes planas. ...................... 4 Figura 2: Vista tridimensional. ..................................................................................................................... 8 Figura 3: Elevación eje A. ........................................................................................................................... 8 Figura 4: Elevación eje B. ............................................................................................................................ 9 Figura 5: Elevación eje C. ........................................................................................................................... 9 Figura 6: Planta segundo piso. ................................................................................................................... 9 Figura 7: Ejes 1, 2, 3 y 5. ............................................................................................................................... 9 Figura 8: Plantas de primer y segundo piso. .......................................................................................... 10 Figura 9: Vista de la verificación en toda la estructura. ...................................................................... 14 Figura 10: Verificación de las vigas IPE y elementos horizontales que soportan la losa. ................ 14 Figura 11: Verificación de elementos eje A. .......................................................................................... 15 Figura 12: Verificación de elementos eje B. .......................................................................................... 15 Figura 13: Verificación de elementos eje C. .......................................................................................... 15 Figura 14: Verificación de elementos eje 1............................................................................................ 16 Figura 15: Verificación de elementos eje 5............................................................................................ 16 Figura 16: Diseño de cercha propuesto. ................................................................................................ 17 Figura 17: Verificación de los perfiles que componen la cercha. ..................................................... 17 Figura 18: Conexión viga columna a diseñar. ....................................................................................... 21

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1: Cálculo sobrecarga reducida de techo. ................................................................................. 3 Tabla 2: Cálculo presión básica del viento. ............................................................................................ 4 Tabla 3: Cargas de "Barlovento" y "Sotavento". ...................................................................................... 5 Tabla 4: Combinaciones de carga ASD NCh 3271 Of.2010 .................................................................. 7 Tabla 5: Propiedades mecánicas de los materiales. ........................................................................... 11 Tabla 6: Parámetros para definir la solicitación sísmica. ..................................................................... 11 Tabla 7: Propiedades dinámicas de la estructura. ............................................................................... 12 Tabla 8: Corte basal y carga sísmica estática. ..................................................................................... 12 Tabla 9: Diseño de la conexión soldada. ............................................................................................... 22 Tabla 10: Verificación de la resistencia de los conectores. ................................................................ 22 Tabla 11: Verificación de la falla por cizalle de los pernos en la conexión viga - columna. ......... 24

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1. ALCANCE

Este documento se enmarca dentro del proyecto "Ampliación Colegio Umbral". El objetivo

general de este estudio ha sido determinar las dimensiones mínimas de los elementos

sismoresistentes que componen la estructura. A partir del análisis y diseño estructural se

buscó determinar si los elementos proyectados eran capaces de resistir las solicitaciones

de servicios a las que está sometida la estructura.

2. ESTRUCTURACIÓN

La estructura es de dos pisos, y está compuesta a base de marcos de acero estructural,

los cuales se encuentran en todo el perímetro del edificio, tanto en el primer, como en el

segundo piso. Los marcos son compuestos por perfiles cajón y cerchas reticuladas.

Para el entrepiso la solución proyectada consistió en vigas con losa colaborante.

La estructura de techumbre es a base de cerchas reticuladas con perfiles Metalcon, con

cubierta en paneles de zinc alum ondulado tradicional.

3. NORMATIVA DE DISEÑO ESTRUCTURAL APLICADA

“Diseño sísmico de edificios”, NCh 433 Of.96, Mod. 2009.

D.S. 61 que aprueba el reglamento que fija el reglamento sísmico de edificios

(NCh 433 Of 96, mod. 2010) y deroga el D.S. 117 de 2010.

“Cargas permanentes y cargas de uso”, NCh 1537 Of. 2009.

“Diseño estructural – Disposiciones generales y combinaciones de cargas”, NCh 3171 Of.

2010.

“American Institute of Steel Construction”, AISC 2005.

“American Concrete Institute”, ACI 318-05.

4. BASES DE DISEÑO

4.1. MATERIALES

Los materiales a emplear deberán cumplir los siguientes requisitos de calidad y resistencia.

4.1.1. Hormigón

Emplantillado: Hormigón grado H-10, Según NCh 170, con dosis

mínima agua cemento 225 KgCem/m3.

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Fundaciones: Hormigón Grado H-25, Según NCh 170, con 90% de

nivel de confianza.

Bolón desplazador al 20%

Vigas de fundación: Hormigón Grado H-15, Según NCh 170, con 90% de

nivel de confianza.

Radieres: Hormigón Grado H-20, Según NCh 170, con 90% de

nivel de confianza.

Losa colaborante: Hormigón Grado H-20, Según NCh 170, con 90% de

nivel de confianza.

4.1.2. Acero de Refuerzo

Barras de refuerzo: A44-28 H, estriada, Según NCh 204.

Anclajes: ASTM A307 ó A36

4.1.3. Acero Estructural

Perfiles Estructurales: A270ESP, Según NCh203

Pletinas y Placa Base: A270ESP ó ASTM A36, según NCh 203

Soldadura Arco Manual: E70XX/AWS, según AWS D1.1 y NCh306

Pernos: ASTM A32. Grado 5 o superior

4.2. SOLICITACIONES

4.2.1. Cargas muertas y permanentes (D)

Se considerarán como cargas muertas el peso de las estructuras. Para ello se

considerara la densidad del acero.

Acero Estructural: 7850 Kg/m3

4.2.2. Cargas vivas (SC)

Según NCh 1537, se tiene lo siguiente:

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Sobrecarga de uso: 300 [Kgf/m2]

4.2.3. Carga de techo (Lr)

Según NCh 1537, se tiene lo siguiente:

Carga de uso techo: 100 [Kgf/m2]

La sobrecarga de cubierta puede ser reducida por pendiente y área tributaria de

acuerdo a la expresión siguiente:

Carga de uso de techo SCT reducida por metro cuadrado (m2) de proyección horizontal.

Los factores de reducción por área tributaria y por pendiente, R1 y R2 respectivamente,

deben ser determinados como se indica a continuación:

Reducción por área tributaria AT.

En que AT es el área tributaria soportada por el elemento estructural, expresada en metros

cuadrados (m2).

Reducción por pendiente de techo α:

( ) ( )

En que α es la pendiente expresada en (%)

De forma conservadora, para efectos de definir esta carga y la carga de viento, se

tomara en cuenta las áreas tributarias entre cerchas de acero, las cuales se asumen que

son aquellas que resisten las cargas. Las cerchas intermedias de Metalcon se asumen que

no toman carga para estos efectos.

Cálculo de cargas de techumbre:

Tabla 1: Cálculo sobrecarga reducida de techo.

Ancho Techumbre (m) 6,29

Distancia entre marcos (m) 1,27

Carga de Techo (Kgf/m²) 100

Ángulo de elevación del Techo (°) 9,70

Área Tributaria (m²) 50,01

Factor de Reducción por Área 0,60

Factor de Reducción por Pendiente 0,60

Carga de Techo Reducida (Kgf/m²) 36,10

Fuente: Elaboración propia.

Se utilizará la carga reducida de techo es SC=36,10 [Kgf/m2].

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4.2.4. Viento (W)

La presión básica del viento se obtuvo de la Tabla 1 “Presión básica para diferentes

alturas sobre el suelo” de la norma NCh 432 Of. 71.

- Fórmula para el cálculo de la presión a alturas distintas1:

(

)

Donde x es la altura donde se quiere medir Px, h es la altura a la que fue medida q y a es

el coeficiente de rugosidad.

La presión del viento a la altura de cumbrera es:

Tabla 2: Cálculo presión básica del viento.

Presión básica del viento "q" (Kgf/m²) 75,00

h [m] 15,00

x [m] 6,86

a 0,28

Px [Kgf/m2] 48,39


Los factores de forma “C” determinan la proporción de carga que se lleva cada cara de

la estructura y cada parte del techo respecto de la carga del viento. Los factores de

forma “C” se multiplican por la carga “q” de viento y se obtiene la presión del viento.

Las Figura 1 muestra los factores de forma y las solicitaciones para el caso en que la

estructura es abierta por los costados.

Figura 1: Solicitación del viento para construcciones abiertas con paredes planas.

Fuente: Apuntes Departamento de Obras Civiles USM.

1En este caso interesa a la altura de la cumbrera.

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En resumen:

Tabla 3: Cargas de "Barlovento" y "Sotavento".

Distancia entre marcos "s" (m) 7,95

Carga de viento que tributa (kg/m) 384,73

Cara que enfrenta el viento (kg/m) 307,79

Cubierta que enfrenta el viento (kg/m) -79,24

Cubierta opuesta al viento (kg/m) -153,89

Cara opuesta al viento (kg/m) -153,89


4.2.5. Sismo (S)

El análisis estructural se hará empleando el método lineal estático elástico. Las expresiones

para el análisis sísmico de la estructura se pueden ver en la norma NCh 433 Of. 1996 Mod.

2009, aplicando las nuevas restricciones del D.S.Nº 61 Of. 2011.

Para el esfuerzo de corte basal se utiliza el valor dado por la norma:

Donde,

C: coeficiente sísmico

I : parámetros relativos a la categoría del edificio.

P: peso total del edificio sobre el nivel basal

Donde,

Ao: aceleración efectiva

T', n: parámetros relativos al tipo de suelo

T*: periodo del modo con mayor masa traslacional equivalente en la dirección de análisis

R: Factor de modificación de la respuesta

Para estructuras de no más de 5 pisos las fuerzas sísmicas horizontales pueden calcularse

con la expresión:

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Siendo,

n: número de pisos

Pk: Peso sísmico del edificio

El método reparte la carga equivalente estática en los centros de masa de cada uno de

los diafragmas de piso.

De manera conservadora se empleará el corte basal máximo, calculado con el

coeficiente sísmico máximo.

4.2.6. Deformaciones sísmicas

El cálculo de las deformaciones sísmicas se realiza con la siguiente expresión:

En que,

d = deformación sísmica

d0 = deformación debida a cargas de servicio no sísmicas

R1 = Factor que resulta de multiplicar el valor de R por el cuociente Q0/Qmin.

dd = deformación calculada con solicitaciones símicas reducidas por el factor R

El efecto P-Delta se debe considerar cuando las solicitaciones sísmicas excedan el valor:

4.3. COMBINACIONES DE CARGA

Las combinaciones de carga, para el diseño de los elementos estructurales, según el

método de las tensiones admisibles (ASD). Para esta disposición de diseño la norma NCh

3171 Of. 2010 propone las siguientes combinaciones de carga.

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Tabla 4: Combinaciones de carga ASD NCh 3271 Of.2010

Combinación D SC Sx Sy

C1 1

C2 1 1

C3 1

1

C4 1 1

C5 1 -1

C6 1 -1

C7 1 0,75

C8 1 0,75 0,75

C9 1 0,75 0,75

C10 1 0,75 -0,75

C11 1 0,75 -0,75

C12 0,6 1

C13 0,6 1

C14 0,6 -1

C15 0,6 -1

Fuente: NCh 3271 Of.2010

Donde,

D: Cargas de peso propio de la estructura y carga permanente adicional

SC: Sobrecarga de uso definidas de acuerdo a la norma chilena NCh1537

Sx: Solicitación sísmica reducida en la dirección X incluyendo el efecto de la torsión

accidental

Sy: Solicitación sísmica reducida en la dirección Y incluyendo el efecto de la torsión

accidental

Además se añadirá al diseño una combinación llamada “envolvente”, la cual es bastante

útil para este propósito, ya que esta combinación se compone de los esfuerzos máximos y

mínimos de las otras combinaciones, generando el caso más desfavorable de solicitación.

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5. MODELO ESTRUCTURAL

Para obtener los esfuerzos máximos para el diseño de los elementos que componen la

estructura, se elaboró un modelo de elementos finitos en el programa de análisis Sap2000

v14.1. A continuación se muestra el modelo de la estructura:

Figura 2: Vista tridimensional.

Fuente: SAP2000.

Figura 3: Elevación eje A.

Fuente: SAP2000.

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Figura 4: Elevación eje B.

Fuente: SAP2000.

Figura 5: Elevación eje C.

Fuente: SAP2000.

Figura 6: Planta segundo piso.

Fuente: SAP2000.

Figura 7: Ejes 1, 2, 3 y 5.

Fuente: SAP2000.

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6. ANALISIS ESTRUCTURAL

6.1. DESCRIPCIÓN GENERAL

La edificación está compuesta a base de marcos de acero. Las columnas se componen

de cajones elaborados por costaneras 125x50x15x4 para el primer piso y 125x50x15x3 para

el segundo piso. También se usan cajones elaborados por costaneras 125x50x15x4 para

unir las columnas perimetrales de los recintos y para confinar la losa del segundo piso.

En el interior se encuentran las vigas IPE 300x42.5 que son las encargadas de sostener la

losa colaborante, cuya placa es galvanizada en espesor de 0,8 mm. En pequeñas luces

se emplean perfiles rectangulares 200x50x5.

Las columnas donde se apoyan las vigas se componen interiormente por doble perfiles

angulo 50x50x3 para el primer piso y 30x30x3 para el segundo piso, formando marcos

reticulados.

6.2. PLANIMETRIA DE LOS RECINTOS

Figura 8: Plantas de primer y segundo piso.

Fuente: Planos de estructuras

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6.3. PARÁMETROS DEL ANÁLISIS ESTRUCTURAL

6.3.1. Propiedades mecánicas de los materiales

Tabla 5: Propiedades mecánicas de los materiales.

Nombre del material A 270 ESP

Módulo de elasticidad (Kg/cm2) 2100000

Tensión de fluencia del acero de refuerzo (Kg/cm2) 2700

Tensión de rotura del acero de refuerzo (Kg/cm2) 4200

Fuente: Manual CINTAC

6.3.2. Parámetros sísmicos

Tabla 6: Parámetros para definir la solicitación sísmica.

Zona sísmica 3

Aceleración efectiva Ao/g 0,4

Categoría de la estructura B

Factor de Importancia I 1,2

Factor de modificación de la respuesta Ro 7

Factor de modificación de la respuesta R 11

Suelo Tipo D.S. 61. 2011 D (III)

S 1,20

To (Seg) 0,75

T' (seg) 0,85

n 1,80

p 1,0

Cmáx 0,17

Cmin 0,07

Fuente: D.S. Nº 61. 2011

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6.4. RESULTADOS DEL ANÁLISIS SÍSMICO

6.4.1. Propiedades dinámicas

Tabla 7: Propiedades dinámicas de la estructura.

Periodo fundamental en la dirección X (seg) 0,249

Periodo fundamental en la dirección Y (seg) 0,136

Número de modos considerados 20

Masa modal fundamental en la dirección X (%) 94,8

Masa modal fundamental en la dirección Y (%) 97,4

Masa modal total en la dirección X (%) 100,0

Masa modal total en la dirección Y (%) 100,0

Fuente: Análisis SAP2000

6.4.2. Fuerza sísmica equivalente

Tabla 8: Corte basal y carga sísmica estática.

Peso Sísmico = D + 0,50 SC [Ton] 263,71

Corte basal máximo de diseño 20% [Ton] 53,78

Corte basal mínimo de diseño 8% [Ton] 22,15

Corte basal de diseño Vx [Ton] 53,16

Corte basal de diseño Vy [Ton] 53,16

Fuerza equivalente 1er Piso [Ton] 15,57

Fuerza equivalente 2do Piso [Ton] 37,59


Se verifica que el corte basal tanto en el sentido transversal (x), como longitudinal (y), se

encuentra entre los cortes basales de diseño máximo y mínimo, por ende, no se debe

amplificar las deformaciones, ni los esfuerzos transversales, ni longitudinales.

6.4.3. Deformaciones sísmicas

Se toman las deformaciones a nivel de cielo del segundo piso.

Sentido transversal:

Qmín = 22152 Kg

Q0 = 44303 Kg

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Q0 / Qmín= 2,00

R1 = 11

h = 560 cm

0,015h 8,40 cm

d = 2,20 cm

Como d < 0.015 h, No se considera efecto P-delta.

Sentido longitudinal:

Qmín = 22152 kg

Q0 = 53164 kg

Q0 / Qmín= 2,40

R1 = 11

h = 560 cm

0,015h 8,40 cm

d = 1,96 cm

Como d < 0.015 h, No se considera efecto P-delta.

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7. DISEÑO ESTRUCTURAL

7.1. VERIFICACIÓN DE LA ESTRUCTURA

Con el programa SAP 2000 se hizo la verificación de los elementos sismoresistentes,

mediante el método de diseño de tensiones admisibles (AISC360-05 ASD). En las figuras de

9 a 15 se puede observar la verificación.

Se realizará anclaje rotulado en cada una de las columnas de acero. Figura 9: Vista de la verificación en toda la estructura.


Figura 10: Verificación de las vigas IPE y elementos horizontales que soportan la losa.


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Figura 11: Verificación de elementos eje A.


Figura 12: Verificación de elementos eje B.


Figura 13: Verificación de elementos eje C.


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Figura 14: Verificación de elementos eje 1.


Figura 15: Verificación de elementos eje 5.


Se comprueba que las vigas y elementos horizontales que soportan la viga, son capaces

de resistir las cargas de servicio. Las columnas y reticulados también cumplen con el

diseño.

La verificación comprende la comprobación a tracción, compresión, flexión, esbeltez,

pandeo, entre otros.

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7.2. DISEÑO ESTRUCTURA DE TECHUMBRE

7.2.1. Cercha

La estructura propuesta se compone de perfiles de acero estructural, los cuales se

muestran en la siguiente imagen. Figura 16: Diseño de cercha propuesto.


Para el diseño de la cercha se emplearan las cargas de vientos presentadas en el ítem

4.2.4., y las cargas muertas que soporta la estructura, las cuales son las siguientes: Cubierta Zinc Alum PV-4, 4 mm. espesor: 3,6 Kg/m2

Costaneras Metalcon Omega 38x35x15x8x0,85: 0,98 Kg/m2

Mediante SAP 2000 se verificó la resistencia de la cercha con los perfiles proyectados. Figura 17: Verificación de los perfiles que componen la cercha.


Se puede ver que todos los perfiles son capaces de resistir las cargas de diseño,

verificándose la estructura proyectada.

7.2.2. Costaneras

Se consulta el uso de costaneras Metalcon Omega 38x35x15x8x0,85, espaciadas cada 60

cm.

Para verificar las costaneras de techo, el análisis se realiza mediante una descomposición

de las cargas que actúan gravitacionalmente, en un sistema de ejes coordenados x-y.

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Para el análisis.

Distancia entre Costaneras [m] 0,60

Distancia entre apoyos Costaneras [m] 1,27

Pendiente de Techo (ª) 9,70

cos (α) 0,99

sen (σ) 0,17

Área Proy. Horiz. Ac*cos (α) [m] 1,25

Cargas que afectan el cálculo de las costaneras.

Costanera Omega 38x35x15x8x0,85

Peso Propio Costanera [Kgf/m] 0,98

Cubierta PV4 e=0,4 mm. Prepintado [Kg/m2] 3,60

Cargas Totales.

D [Kgf/m] 3,14

Lr [Kgf/m] 21,66

Fuerza Viento Barlovento Wb [Kgf/m] 36,18

Fuerza Viento Sotavento Ws [Kgf/m] 38,47

Montaje M [Kgf] 100,00

Combinaciones de Carga

D+Lr [Kgf/m] 24,80

0,75*D+0,75*Wb [Kgf/m] 29,49

0,75*D+0,75*Ws [Kgf/m] 31,21

D+M [Kgf/m] 103,14

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Cálculo de Momentos según componente x-y.

Considerando la combinación de carga más desfavorable

[Kgf/m] [Kgf/cm]

P 103,14 1,03

Las cargas en los ejes de la costanera son:

Px [Kgf/cm] 1,02

Py [Kgf/cm] 0,17

Bajo la hipótesis de que las costaneras están simplemente apoyadas en las cerchas, el

momento máximo se desarrolla en el centro de la luz de la costanera.

Se deben calcular los momentos tanto en el eje fuerte de la costanera como en el eje

débil.

En el centro

Mx [Kgf*cm] 2049,69

My [Kgf*cm] 3,11

Los momentos admisibles son:

σy [Kgf/cm2] 2700

σadm [Kgf/cm2] 1620

Wx [cm3] 1,39

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Wy [cm3] 2,06

Madmx [Kgf*cm] 2251,8

Madmy [Kgf*cm] 3337

Para el cálculo se emplearon los momentos en el centro de la luz de la costanera.

Verificación

OK

Deformaciones.

“Según NCh 427”

OK

USAR COSTANERA Omega 38x35x15x8x0,85 CADA 0,60 Metros

7.3. DISEÑO DE CONEXIÓN VIGA - COLUMNA

7.3.1. Soldadura

Resistencia de diseño de conexiones soldadas, AISC – LRFD.

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El filete se modela como barra. Su inercia se calcula como I=L3/12

La conexión a diseñar tiene las siguientes dimensiones:

Figura 18: Conexión viga columna a diseñar.

Fuente: Planos del proyecto.

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Del análisis estructural:

Vu = 9894 Kgf

Pu = 15193 Kgf

Los filetes de soldadura consultados son de un espesor de 5 mm a cada lado de la placa

soldada, por ende la resistencia equivale a tener una soldadura de 10 mm. Se consulta el

uso electrodos E70XX AWS para ejecutar las soldaduras.

En la Tabla 6, se presenta el diseño de la conexión soldada a tracción.

Tabla 9: Diseño de la conexión soldada.

L [cm] 23

e1 [cm] 0

e2 [cm] 12

P [Ton] 13,96

V [Ton] 9,89

fv [Ton/cm] 0,22

ft [Ton/cm] 0,30

M [Ton cm] 118,68

fm [Ton/cm] 0,67

fdis [Ton/cm] 1,00

Espesor filete [mm] 2*5=10

Electrodo E70XX/AWS

Φ Rn [Ton/cm] 1,56

Verificación OK


Se verifica que el espesor de filete y el tamaño de la placa escogida es la correcta.

7.3.2. Pernos

Son los encargados de tomar el corte en la conexión viga columna.

Los pernos consultados son de un diámetro de 7/8” (22 mm), de acero calidad A325.

El requisito de diseño es:

En la Tabla 7 se presenta el cálculo de los pernos.

Tabla 10: Verificación de la resistencia de los conectores.

Número de pernos 3

Diámetro pernos [mm] 22

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Resistencia al corte [Ton] 9,81

Φ Rn [Ton] 29,43

Vu [Ton] 9,89

Verificación OK


Para la falla por cizalle de los pernos se tiene lo siguiente:

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Los resultados son los siguientes:

Tabla 11: Verificación de la falla por cizalle de los pernos en la conexión viga - columna.

Número de pernos 3

Diámetro pernos [mm] 22

Área pernos [cm2] 3,88

Av [cm2] 11,64

Pu [Ton] 13960

fv [Ton] 1199,31

Fv [Ton] 1550

Verificación OK


Los pernos son suficientes para soportar las cargas de servicio de la estructura.

8. FUNDACIONES

Para el suelo de apoyo:

Dada la buena resistencia de la arena limosa y del maicillo que compone el suelo

existente:

Capacidad de soporte estática = 1,20 Kg/cm2

Capacidad de soporte dinámica= 1,60 Kg/cm2

Reacciones en los apoyos

Joint OutputCase CaseType F1 F2 F3 M1 M2 M3

Text Text Text Kgf Kgf Kgf Kgf-cm Kgf-cm Kgf-cm

1 COMB1 Combination -112,96 4,66 1728,08 0 0 0


1 COMB3 Combination -2951,26 -8,93 -7459,59 0 0 0

1 COMB4 Combination 15,67 -13,11 -1788,79 0 0 0

1 COMB5 Combination 2725,34 18,25 10915,75 0 0 0










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3 COMB1 Combination 0,01132 -6,933E-19 7195,07 0 0 0



3 COMB4 Combination -0,04601 2,817E-18 7195,07 0 0 0





































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9 COMB1 Combination 0,05294 14 2394,2 0 0 0












9 COMB13 Combination -0,0264 21,3 -284,3 0 0 0


9 COMB15 Combination 0,08992 -4,5 3157,33 0 0 0






















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23 COMB1 Combination -82,27 -384,55 1912,4 0 0 0













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31 COMB8 Combination 42,4 -18,98 3755 0 0 0







31 COMB15 Combination 0,62 4,09 -937,17 0 0 0


















35 COMB3 Combination 14,92 -47 11700,58 0 0 0



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35 COMB11 Combination -12,04 -38,77 4091 0 0 0




































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47 COMB11 Combination 3 8,62 -1060,88 0 0 0


47 COMB13 Combination 373,02 -36,16 6458 0 0 0











49 COMB9 Combination -

0,0004256 2,606E-20 3280,36 0 0 0














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51 COMB14 Combination -4,18 2,561E-16 1461 0 0 0



































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61 COMB9 Combination -

0,0005322 3,259E-20 3280,36 0 0 0





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100 COMB8 Combination 7,59 -755,54 -1672 0 0 0


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104 COMB13 Combination -4,3 -32 4937,53 0 0 0








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108 COMB5 Combination 1660,73 3,92 -

10212,44 0 0 0










11249,66 0 0 0













110 COMB12 Combination -1703,25 3,43 -

10769,23 0 0 0



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10212,91 0 0 0


















10179,97 0 0 0










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10697,68 0 0 0





10277,55 0 0 0



118 COMB6 Combination -75 2,42 339,89 0 0 0







11291,65 0 0 0







10818,49 0 0 0










11247,07 0 0 0




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122 COMB14 Combination -22,31 -1,89 -

10565,79 0 0 0



124 COMB2 Combination -343,13 -1 2282,63 0 0 0












124 COMB14 Combination 3490,4 -2,09 -

14345,28 0 0 0





14142,06 0 0 0







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14755,68 0 0 0



126 COMB15 Combination 456 -0,03384 2289,07 0 0 0




13942,23 0 0 0








128 COMB11 Combination 460 -2,3 2587,9 0 0 0

128 COMB12 Combination -3539,26 -1,88 -14568 0 0 0









13855,09 0 0 0










14495,93 0 0 0




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132 COMB3 Combination -3915,23 1 17118,09 0 0 0

132 COMB4 Combination -78,84 1,47 990 0 0 0


13910,32 0 0 0










14551,87 0 0 0





13883,42 0 0 0










14509,91 0 0 0





136 COMB2 Combination 337,91 -1 2250,25 0 0 0


13711,68 0 0 0

136 COMB4 Combination -149,82 -1 -77,62 0 0 0






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14331,21 0 0 0









14117,45 0 0 0










14752,03 0 0 0





10812,42 0 0 0










11117,43 0 0 0





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142 COMB10 Combination -16 418,44 2926,43 0 0 0
































146 COMB12 Combination 9,55 -385,52 -2094 0 0 0

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Las mayores reacciones se obtienen del análisis estructural y están se ubican en la base

del pilar localizado en las intersecciones de los ejes B y 6. Las reacciones son las siguientes:

Carga Estática: F3 máx = 14189 [Kg]

Carga Dinámica: F3 máx = 17290 [Kg]

La fundación proyectada corresponde a una zapata corrida de hormigón armado.

Para verificar la capacidad de soporte se estimara que la superficie de zapata donde se

reparten las cargas del apoyo en análisis es la siguiente:

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σ est. = 14189/ (70 x 382,5) = 0,53 Kg/cm2

σ sis. = 17290/ (70 x 382,5) = 0,65 Kg/cm2

σ est. y σ sis. son menores que la capacidad de soporte. Ok.

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9. TÍTULOS Y PATENTES.

PR

OY

EC

TO

DE

ES

TR

UC

TU

RA

S

AM

PL

IAC

ION

CO

LE

GIO

UM

BR

AL

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PR

OY

EC

TO

DE

ES

TR

UC

TU

RA

S

AM

PL

IAC

ION

CO

LE

GIO

UM

BR

AL

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CONSIDERACIONES:

Este Proyectista se reserva el derecho a cambiar especificaciones, dimensiones de

elementos o no, ampliar antecedentes a quién corresponda, rechazar observaciones

cuando la seguridad y economía de la obra lo requieran.

Marcelo Ureta A.

Ingeniero Civil PUCV

R.U.T. 16.724.356-8

Casablanca, 07 de Abril de 2014

Mc Colegio Umbral

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