Cargas de Viento, Apuntes de Derecho

¡Descarga Cargas de Viento y más Apuntes en PDF de Derecho solo en Docsity!

ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL

Facultad de Ingeniería en Ciencias de la Tierra

DISEÑO ESTRUCTURAL DE UN GALPÓN PARA LA EMPRESA

CONTRUSTAR S.A. EN EL PARQUE INDUSTRIAL EL SAUCE, UBICADO

EN GUAYAQUIL KM 11.5 VÍA A DAULE

PROYECTO INTEGRADOR

Previo la obtención del Título de:

Ingeniero Civil

Presentado por:

Bolívar Jesús Larrea Vergara

GUAYAQUIL - ECUADOR

Año: 2020

DEDICATORIA

Me llena de honor e inmensurable felicidad dedicarles el presente proyecto a mis hijos, Bolívar y Rafaella; a mi esposa, Odalis; quienes son la cimentación sobre la cual se asienta mi vida, puesto que sin ellos mis logros no tendrían sentido alguno. A mis padres, Bolívar y Mónica, siempre incondicionales, pilares fundamentales, donde gracias a sus consejos, perseverancia, y apoyo incondicional en momentos difíciles, he podido llegar a la cúspide momentánea de mi carrera profesional. A mis hermanas, Nadia y Melina; a pesar de la distancia han sabido apoyarme y ser guía en mi camino como hermanas mayores. A mi abuelita, Norma, por esperar ansiosamente la graduación de su nieto, que ya llega a su fin.

DECLARACIÓN EXPRESA

“Los derechos de titularidad y explotación, me corresponde conforme al reglamento de propiedad intelectual de la institución; Bolívar Jesús Larrea Vergara y doy mi consentimiento para que la ESPOL realice la comunicación pública de la obra por cualquier medio con el fin de promover la consulta, difusión y uso público de la producción intelectual" Bolívar Jesús Larrea Vergara

EVALUADORES

Ph.D. Miguel Ángel Chávez Moncayo Ph.D. Luis Alberto Sánchez Calderón Profesor de la Materia Docente Tutor

ii

ABSTRACT

The present Project has as a client CONTRUSTAR S.A., a company dedicated to agricultural commercialization and industrial warehouse disposed for rental to third parties who are in need of storage space. CONTRUSTAR S.A. is in the need of a warehouse for its rental to a company that sells paper and cardboard products. Actually, one of the main problems of companies is the lack of physical space to store products that they commercialize, preventing them from achieving higher production and at the same time higher sales. For this reason, the structural design of a warehouse is presented as a solution. In order to achieve the proposed objectives, ASTM A36 steel profiles were used, and the design of those elements were based on the international standards ANSI/AISC 360-10, and the national standard NEC 2015. This structural configuration lightens the weight of the whole structure; the construction time is shorter, and cheaper; this compared to similar warehouse structures. The use of bracing was strictly necessary to restrict movements, avoiding periods and high drifts, guaranteeing safety in the operational phase. The structural analysis of the warehouse was carried out in the SAP2000 software, while the structural plans in AutoCAD 2019. The main results are the structural design of the warehouse, where the calculations for the optimal functionality of the structure are detailed; and the structural plans with all the necessary information such as the detailing of the structural elements, from the foundation to the roof, for its construction. Keywords: Steel structure, Structural design, Warehouse, SAP2000, Paper reels.

iii

ÍNDICE GENERAL

RESUMEN ...................................................................................................................... i ABSTRACT .................................................................................................................... ii ÍNDICE GENERAL ........................................................................................................ iii ABREVIATURAS .......................................................................................................... ix SIMBOLOGÍA................................................................................................................. x ÍNDICE DE FIGURAS ................................................................................................... xi ÍNDICE DE TABLAS ................................................................................................... xiv

1. INTRODUCCIÓN .................................................................................................... 1 1.1. Descripción del problema .................................................................................. 2 1.2. Justificación del problema ................................................................................. 2 1.3. Objetivos ........................................................................................................... 3 1.3.1. Objetivo General ......................................................................................... 3 1.3.2. Objetivos Específicos.................................................................................. 3 1.4. Geografía .......................................................................................................... 4 1.4.1. Ubicación Geográfica.................................................................................. 4 1.4.2. Aspectos Geográficos ................................................................................. 5 1.5. Marco Teórico ................................................................................................... 6 1.5.1. Acero Estructural ........................................................................................ 6 1.5.2. Sistemas Estructurales ............................................................................... 7 1.5.3. Cargas en la estructura ............................................................................... 8 1.5.4. Zonificación sísmica y factor de zona Z .................................................... 13 1.5.5. Combinaciones de Carga ......................................................................... 21 1.5.6. Método de Diseño LRFD .......................................................................... 22 1.5.7. Cálculo de peso de la estructura ............................................................... 22 1.5.8. Placa Base ............................................................................................... 22

ix

ABREVIATURAS

ESPOL Escuela Superior Politécnica del Litoral AISC American Institute of Steel Construction ASTM American Society for Testing and Materials ANSI American National Standards Institute AISI American Iron and Steel Institute LRFD Load and Resistance Factor Design NEC Norma Ecuatoriana de la Construcción PMA Plan de Manejo Ambiental INAMHI Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología APU Análisis de Precios Unitarios VIA Valor de Índice Ambiental

xi

xiv

Tabla 4.3 Actividades a realizarse en la construcción, entrega, y operación del proyecto Tabla 4.16 Matriz de Valoración de la Probabilidad de ocurrencia del Impacto Ambiental

 - 1.5.9. Cimentación 

• 2. METODOLOGÍA
  • 2.1. Inspección del sitio de trabajo
  • 2.2. Separación entre correas (largueros)
  • 2.3. Estudios de suelo
  • 2.4. Formulación, descripción y selección de la alternativa óptima
    • 2.4.1. Características técnicas
    • 2.4.2. Características económicas
    • 2.4.3. Características ambientales
    • 2.4.4. Características sociales
    • 2.4.5. Características legales
  • 2.5. Parámetros a considerar en la alternativa óptima
  • 2.6. Descripción de las alternativas
    • 2.6.1. Alternativa A: Armadura en celosía
    • 2.6.2. Alternativa B: Estructura mixta
  • 2.7. Selección de la alternativa óptima
  • 2.8. Información Técnica Necesaria
    • 2.8.1. Datos geológicos
    • 2.8.2. Datos sísmicos
    • 2.8.3. Datos geotécnicos
    • 2.8.4. Datos de viento
  • 2.9. Diseño del componente estructural
    • 2.9.1. Predimensionamiento del galpón
    • 2.9.2. Cargas para el prediseño
    • 2.9.3. Análisis con software estructural
    • 2.9.4. Asignación de secciones
    • 2.9.5. Modelamiento en AutoCAD.......................................................................
    • 2.9.6. Modelamiento en SAP2000 v
    • 2.9.7. Asignación de cargas................................................................................
    • 2.9.8. Revisión de los modos de vibración
    • 2.9.9. Revisión de las deflexiones.......................................................................
    • 2.9.10. Diseño de la cimentación
  • 2.10. Elaboración de la memoria técnica
  • 2.11. Elaboración del presupuesto general de la obra
  • 2.12. Elaboración de planos
  • 2.13. Plan de trabajo
• 3. RESULTADOS Y ANÁLISIS..................................................................................
  • 3.1. Geología
  • 3.2. Sismicidad
  • 3.3. Geotecnia
  • 3.4. Carga por viento
    • 3.4.1. Carga del viento para columnas
    • 3.4.2. Carga de viento para vigas – Barlovento
    • 3.4.1. Carga de viento para vigas – Sotavento
  • 3.5. Diseño de la cimentación
    • 3.5.1. Ejes A – B
    • 3.5.2. Ejes 1 –
    • 3.5.3. Ejes 2 –
    • 3.5.4. Ejes 3 –
    • 3.5.5. Ejes 4 –
    • 3.5.6. Eje
  • 3.6. Placa base
  • 3.7. Presupuesto de obra
• 4. EVALUACIÓN DE IMPACTO AMBIENTAL
• 4.1. Objetivos vi
  • 4.1.1. Objetivo general........................................................................................
  • 4.1.2. Objetivos específicos
• 4.2. Línea Base
  • 4.2.1. Características del clima
  • 4.2.2. Características del aire
  • 4.2.3. Características del suelo
  • 4.2.4. Hidrología
  • 4.2.5. Medio biótico
  • 4.2.6. Medio socioeconómico
• 4.3. Descripción de la actividad del proyecto..........................................................
• 4.4. Componentes ambientales a ser afectados por el proyecto
• 4.5. Identificación cualitativa de las actividades del proyecto
  • proyecto hacia otros lugares 4.5.1. Impactos producidos por el traslado de maquinaria existente en el sitio de
  • 4.5.2. Impactos producidos por la limpieza y desbroce
  • 4.5.3. Impactos producidos por la instalación del campamento temporal
  • 4.5.4. Impactos producidos por transporte de materiales de construcción
  • 4.5.5. Impactos producidos por actividades de construcción
  • 4.5.6. Impactos producidos por desmontaje de campamento temporal
  • 4.5.7. Impactos producidos por limpieza y desalojo de desechos
  • galpón 4.5.8. Impactos producidos por transporte de material a ser almacenado en el
  • almacenado 4.5.9. Impactos producidos por uso de montacargas para mover el material
  • 4.5.10. Impactos producidos por mantenimiento de instalaciones y equipos
• 4.6. Valoración cuantitativa de los impactos ambientales
  • 4.6.1. Intensidad del impacto (I)
    • 4.6.2. Extensión del impacto (E) vii
    • 4.6.3. Duración del impacto ambiental (D)
    • 4.6.4. Carácter del impacto o signo (+/-)
    • 4.6.5. Magnitud del impacto ambiental (M)
    • 4.6.6. Reversibilidad (RV)
    • 4.6.7. Riesgo o probabilidad de suceso (RG)
    • 4.6.8. Valor del Índice Ambiental (VIA)
  • 4.7. Matrices de Valoración de Impacto Ambiental
  • 4.8. Significancia de los Valores de Índice Ambiental
  • 4.9. Medidas de prevención
• 5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
  • 5.1. Conclusiones
  • 5.2. Recomendaciones.........................................................................................
• APÉNDICE A: DISEñO ESTRUCTURAL
• 6. Dimensionamiento del galpón
  • 6.1. Predimensionamiento
    • 6.1.1. Área de implantación del proyecto
    • 6.1.2. Bosquejo inicial del pórtico......................................................................
    • 6.1.3. Cargas para el prediseño
    • 6.1.4. Análisis con SAP2000
  • 6.2. Asignación de las secciones
    • 6.2.1. Diseño de los perfiles estructurales C
    • 6.2.2. Diseño de ángulos L
    • 6.2.3. Diseño de las correas
    • 6.2.4. Diseño de los tensores
  • 6.3. Perfiles estructurales a utilizarse
  • 6.4. Modelamiento en SAP2000
    • 6.4.1. Dimensionamiento en AutoCAD viii
    • 6.4.2. Importación a SAP2000
    • 6.4.3. Creación de los perfiles estructurales
    • 6.4.4. Condición de base
    • 6.4.5. Asignación de secciones
    • 6.4.6. Corrección de ejes locales
    • 6.4.7. Modelo de la estructura
  • 6.5. Asignación de cargas
    • 6.5.1. Carga muerta
    • 6.5.2. Carga viva
    • 6.5.3. Carga de viento
    • 6.5.4. Carga sísmica
    • 6.5.5. Combinaciones de carga
  • 6.6. Revisión de los modos de vibración
    • 6.6.1. Modos de vibración sin tensores
    • 6.6.2. Modos de vibración con tensores laterales
    • 6.6.3. Modo de vibración con tensores laterales y de cubierta
  • 6.7. Comprobación de derivas..............................................................................
    • 6.7.1. Deriva en el eje X
    • 6.7.2. Deriva en el eje Y
  • 6.8. Deflexiones
• UNITARIOS, Y CRONOGRAMA DE OBRA APÉNDICE B: ESTRUCTURA DE DESGLOCE DE TRABAJO, ANÁLISIS DE PRECIOS
• APÉNDICE C: ESTUDIO DE SUELO
• APÉNDICE D: PLANOS
• Figura 1.1 Bobinas gigantes de papel ÍNDICE DE FIGURAS
• Figura 1.2 Mapa Geográfico del Parque Industrial “El Sauce”
• Figura 1.3 Ubicación específica de la implantación del proyecto
• Figura 1.4 Secciones de perfiles doblados en frío
• Figura 1.5 Zonas sísmicas para propósitos de diseño y valor del factor de zona Z
• Figura 1.6 Placas base para columnas (McCormac & Csernak, 2012)
• Figura 1.7 Placa base (McCormac & Csernak, 2012)
• Producto ESTILPANEL, 2018) Figura 2.1 Especificaciones técnicas de la cubierta AR-2000 (NOVACERO, Catálogo de
• Figura 2.2 Armadura en celosía
• Figura 2.3 Estructura mixta
• Figura 2.4 Bosquejo inicial del galpón
• Figura 2.5 Cargas en el predimensionamiento
• Figura 2.6 Secciones asignadas en la estructura
• Figura 2.7 Modelamiento final de la estructura en AutoCAD
• Figura 2.8 Modelamiento estructural en SAP2000
• Figura 2.9 Asignación de cargas en los elementos
• Figura 2.10 Diagrama de Gantt correspondiente al plan de trabajo
• Figura 3.1 Espectro elástico e inelástico del sismo de diseño
• Figura 3.2 Área tributaria para las columnas centrales
• Figura 3.3 Área tributaria para las columnas de borde
• Figura 3.4 Corrección para la profundidad (Skempton, 1986)
• Figura 3.5 Correlaciones para arenas (Stroud, 1989)
• Figura 6.1 Área de implantación del Proyecto
• Figura 6.2 Dimensiones del pórtico perteneciente al galpón
• Figura 6.3 Ancho tributario entre pórticos
• Figura 6.4 Grilla del predimensionamiento
• Figura 6.5 Esquema básico del galpón
• Figura 6.6 Definición de patrones de carga
• Figura 6.7 Carga distribuida sobre el pórtico
• Figura 6.8 Diagrama de fuerza axial (prediseño)
• Figura 6.9 Diagrama de cortante (prediseño) xii
• Figura 6.10 Diagrama de momento flector (prediseño)...............................................
• Figura 6.11 Bosquejo de perfiles “C”
• Figura 6.12 Catálogo de CANALES C perteneciente a (DIPAC, 2020)
• Figura 6.13 Ángulos con respecto a la horizontal en las cerchas
• Figura 6.14 Catálogo de ÁNGULOS L perteneciente a (DIPAC, 2020)
• Figura 6.15 Área colaborante para las correas
• Figura 6.16 Carga sobre la correa
• & Carriel Contreras, 2020).......................................................................................... Figura 6.17 Carga en cada eje actuando en los largueros, Wx y Wy. (Barzola Navarrete
• Figura 6.18 Catálogo de CORREAS G perteneciente a (DIPAC, 2020)
• Microaleada, 2017) Figura 6.19 Tabla de equivalencias de varilla microaleada (NOVACERO, Catálogo Varilla
• Figura 6.20 Dimensionamiento de cercha
• Figura 6.21 Grilla del galpón
• Figura 6.22 Importación de las secciones
• Figura 6.23 Importación de las columnas
• Figura 6.24 Importación de las vigas
• Figura 6.25 Importación de la cercha
• Figura 6.26 Agregar un nuevo perfil estructural
• Figura 6.27 Creación del perfil estructural C
• Figura 6.28 Creación del perfil estructural L
• Figura 6.29 Liberación de momentos en los ángulos L...............................................
• Figura 6.30 Creación del perfil estructural DOBLE C..................................................
• Figura 6.31 Creación del perfil estructural correa G
• Figura 6.32 Creación del perfil estructural varilla 20 [mm]
• Figura 6.33 Restricción de los nodos
• Figura 6.34 Asignar un perfil estructural
• Figura 6.35 Secciones asignadas a los elementos
• Figura 6.36 Perfiles extruidos
• Figura 6.37 Asignación eje local del elemento
• Figura 6.38 Ubicación de las correas G al insertarlas.................................................
• Figura 6.39 Asignación del punto de inserción de las correas G
• Figura 6.40 Ubicación correcta de las correas G
• Figura 6.41 Modelo 3D del galpón.............................................................................. xiii
• Figura 6.42 Patrón de cargas SAP2000
• Figura 6.43 Asignación de carga muerta a las correas
• Figura 6.44 Asignación de carga viva a las correas
• Figura 6.45 Comprobación de cargas insertadas en las correas
• Figura 6.46 Asignación de carga de viento para columnas centrales
• Figura 6.47 Asignación de carga de viento para columnas de borde..........................
• Figura 6.48 Asignación de carga de viento para vigas centrales (Barlovento)
• Figura 6.49 Asignación de carga de viento para vigas de borde (Barlovento)
• Figura 6.50 Asignación de carga de viento para vigas centrales (Sotavento)
• Figura 6.51 Asignación de carga de viento para vigas de borde (Sotavento)
• Figura 6.52 Espectro de respuesta inelástico en SAP2000
• Figura 6.53 Asignación de carga sísmica Ex
• Figura 6.54 Asignación de carga sísmica Ey
• Figura 6.55 Consideración de la masa del galpón
• Figura 6.56 Combinaciones de carga insertadas en SAP2000
• Figura 6.57 Envolvente de momentos
• Figura 6.58 Deformación de la estructura en el primer modo, sin tensores
• Figura 6.59 Deformación de la estructura en el segundo modo, sin tensores
• Figura 6.60 Creación del perfil L 60X60X3
• Figura 6.61 Colocación de tensores a los costados de la estructura
• Figura 6.62 Deformación de la estructura en el primer modo, con tensores laterales
• Figura 6.64 Colocación de los tensores en la cubierta
• Figura 6.65 Primer modo de vibración con el uso de tensores laterales y de cubierta
• Figura 6.66 Desplazamientos laterales en el eje X
• Figura 6.67 Desplazamientos laterales en el eje Y
• Figura 6.68 Deflexiones por carga viva
• Figura 6.69 Deflexiones por carga viva y muerta
• Figura 6.70 Deflexiones por carga de viento
• Figura 6.71 Cronograma de obra – Diagrama de Gantt
• Tabla 1.1 Coeficientes de corrección σ ÍNDICE DE TABLAS
• Tabla 1.2 Determinación del factor de entorno Ce
• Tabla 1.3 Determinación del factor de forma Cf
• Tabla 1.4 Valores del factor Z en función de la zona sísmica adoptada
• Tabla 1.5 Tipo de perfil para el diseño sísmico.............................................................
• Tabla 1.6 Tipo de suelo y Factores de sitio Fa
• Tabla 1.7 Tipo de suelo y Factores de sitio Fd
• Tabla 1.8 Tipo de suelo y Factores del comportamiento inelástico del subsuelo Fs
• Tabla 1.9 Valores de “η” dependiendo de la ubicación geográfica
• Tabla 1.10 Tipo de uso, destino e importancia de la estructura
• Tabla 1.11 Coeficientes Ct y α, para calcular el período T
• Tabla 1.12 Coeficiente R para estructuras diferentes a las de edificación
• Tabla 1.13 Símbolos usados en las combinaciones de carga
• Tabla 1.14 Combinaciones de carga
• Tabla 1.15 Intervalo de la resistencia a compresión simple de varios tipos de rocas
• Tabla 1.16
• Tabla 2.1 Cálculo básico para el espaciamiento entre largueros
• Tabla 2.2 Información de estudios de suelo
• Tabla 2.3 Nivel de importancia de los parámetros con respecto al criterio del cliente
• Tabla 2.4 Puntuación de la alternativa A
• Tabla 2.5 Puntuación de la alternativa B
• Tabla 2.6 Plan de trabajo
• Tabla 3.1 Coeficientes de perfil de suelo para el galpón
• Tabla 3.2 Resumen de datos para el cálculo de los espectros de respuesta
• Tabla 3.3 Tabla resumida de los resultados obtenidos de cargas de viento
• Tabla 3.4 Cargas muertas EJE X
• Tabla 3.5 Cargas vivas EJE X
• Tabla 3.6 Cargas DX EJE X
• Tabla 3.7 Mayoración de las cargas Pu EJE X
• Tabla 3.8 Cargas muertas EJE Y
• Tabla 3.9 Cargas vivas EJE Y
• Tabla 3.10 Mayoración de las cargas Pu EJE Y xv
• Tabla 3.11 Cargas DX EJE Y
• Tabla 3.12 Presupuesto referencial de obra
• Tabla 4.1 Parámetros climáticos promedios, del 2009 al
• permisibles relacionados a la calidad del aire Tabla 4.2 Comparación entre el valor del estado actual en Guayaquil y los límites
• Tabla 4.4 Valores a ser asignados para la extensión del impacto ambiental
• Tabla 4.5 Valores a ser asignados para la duración del impacto ambiental................
• Tabla 4.6 Valores asignados a los factores de las variables de M
• Tabla 4.7 Valores a ser asignados para la reversibilidad del impacto
• Tabla 4.8 Valores a ser asignados para la probabilidad del impacto
• Tabla 4.9 Valores asignados a los factores de las variables de VIA
• Tabla 4.10 Matriz de Valoración de la Intensidad del Impacto Ambiental
• Tabla 4.11 Matriz de Valoración de la Extensión del Impacto Ambiental
• Tabla 4.12 Matriz de Valoración de la Duración del Impacto Ambiental
• Tabla 4.13 Matriz de Valoración del Signo del Impacto Ambiental
• Tabla 4.14 Matriz de Valoración de la Magnitud del Impacto Ambiental
• Tabla 4.15 Matriz de Valoración de la Reversibilidad del Impacto Ambiental
• Tabla 4.17 Matriz de la Valoración del Índice Ambiental
• Tabla 4.18 Matriz de Significancia del Impacto Ambiental
• Tabla 6.1 Cargas para el predimensionamiento (NEC-SE-CG, 2015)
• Tabla 6.2 Valores máximos para cortante y momento
• Tabla 6.3 Esfuerzo en perfiles “C”
• Tabla 6.4 Diseño de CORREA G con cargas teóricas
• Tabla 6.5 Diseño de CORREA G con cargas reales
• Tabla 6.6 Longitudes de los tensores
• Tabla 6.7 Perfiles de diseño
• Tabla 6.8 Combinaciones de carga por carga última
• Tabla 6.9 Períodos y frecuencias modales para cada modo
• Tabla 6.10 Valores de ΔM máximos, expresados como fracción de la altura del piso