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Universidad Nacional De Ingeniería Facultad De Ingeniería Civil Departamento Académico De Estructuras Trabajo Escalonado Parte 2 – Grupo 4 Proyecto: Edificio de 5 pisos de estacionamientos con rampas
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
GRUPO 4
TRABAJO ESCALONADO: EDIFICIO DE 5 PISOS DE
ESTACIONAMIENTOS CON RAMPAS – MODELO
ESTRUCTURAL, DEMANDA DE CARGAS Y DISEÑO DE VIGAS Y
COLUMNAS
INTEGRANTES:
❖ NÚÑEZ NÚÑEZ, SMITH CALIXTO 20174042E
❖ QUISPE CERNA, VIVIAN DAYANA 20174050H
❖ CHUCOS GARAY, MARTIN 2017015 4C
CURSO:
DISEÑO EN ACERO – ES83 2 G
DOCENTE:
DR. ZAVALA TOLEDO, CARLOS
2020 - II
Universidad Nacional De Ingeniería
Facultad De Ingeniería Civil Proyecto: Edificio de 5 pisos de estacionamientos con rampas
Universidad Nacional de Ingeniería Facultad de Ingeniería Civil Departamento Académico de Estructuras Diseño en acero ES-832G 2020 - 2 RESUMEN EJECUTIVO DEL TRABAJO ESCALONADO: DISEÑO EN ACERO DE UN ESTACIONMIENTO DE 5 PISOS CON RAMPA EN LA MOLINA RESUMEN Este informe tiene como finalidad explicar el procedidmiento que se realizó para el el diseño de un estacionamiento de 5 pisos, para el cual se partió de un área de terreno disponible de 1407m^2 , localizados en el Parque Naciones Unidas en la cuadra 12 de la Av. El corregidor, La Molina. Se diseñó este estacionamiento tomanado consideraciones básicas del libro Neufert-NEADPEA16. Para las cargas del análisis se usó la norma Norma E. 020 y la Norma E. 030, para el análisis se modeló la estructura en el software SAP 2000 y con estos resultados y perfiles propuestos se verificó los distintos perfiles de columna, viga y arriostres en base a la Norma A360. También se diseñáron las soldaduras, las uniones viga.columna y la cartela de los arriostres. Palabras claves: Resistencia, diseño, perfil, soldadura. 1 INTRODUCCION Nuestro presente trabajo consiste en el desarrollo de un proyecto de una Edificación de 5 pisos para estacionamiento, que ocupa un área de aproximadamente la tercera parte del área total del parque Parque Naciones Unidas, ubicado en el distrito de La Molina, ante la frecuente visita de la gente con sus vehículos privados, debido a que generalmente en este parque se realizan muchos eventos, festivales, ferias gastronómicas y exposiciones de productores agrícolas durante todo el año, en base a esto se modeló y analizó el edificio el software SAP 2000 y se verificó los distintos perfiles y soldaduras en base a la Norma A360. Figura 1 : Ubicación del proyecto. Fuente: Propia 2 PROPUESTA DE EDIFICACIÓN Se trabaja con el área escogida de 27x52 m (aproximadamente la tercera parte del area total del parque). Se plantea una separación entre columnas para el eje y de 13,5 m mientras que en el eje x una separación 10.5 metros. Las columnas tienen una altura de 3.5 metros. También para la circulación de vehículos de nivel a nivel, se propone una rampa de 11.7% de pendiente, con un ancho de 6 metros y con un descanso también de 6 metros. Figura 2 : Bosquejo de edificación propuesta. Fuente: Propia. Figura 3 : Descripción de vehículos de estacionamiento para la rampa. Fuente: Neufert NEADPEA SMITH CALIXTO NUÑEZ NUÑEZ Universidad Nacional de Ingeniería, Lima, Perú, [email protected] VIVIAN DAYANA QUISPE CERNA Universidad Nacional de Ingeniería, Lima, Perú, [email protected] MARTIN CHUCOS GARAY Universidad Nacional de Ingeniería, Lima, Perú, [email protected]
Universidad Nacional de Ingeniería Facultad de Ingeniería Civil Departamento Académico de Estructuras Diseño en acero ES-832G 2020 - 2 3 ANÁLISIS ESTRUCTURAL
- Se dibujó el modelo en el sofware SAP 2000: Figura 4 : Dibujo de modelo en SAP 2000. Fuente: Propia. Figura 52 : Dibujo de modelo en SAP 2000. Fuente: Propia.
- Para la carga muerta se estimó una carga uniforme de 400 Kg/m2 debido a la placa colaborante, la losa y acabados, así como las cargas de los elementos estructurales que son calculados por el sofware SAP 2000 de forma más precisa. Figura 6 : Modelo estructural - Patrón de carga MUERTA en SAP2000. Fuente: Propia
- Para la carga viva se basó en la norma E 020. Figura 7 : Modelo estructural - Patrón de carga VIVA en SAP2000. Fuente: Propia Figura 8 : Modelo estructural - Patrón de carga VIVA LATERAL en X en SAP2000. Fuente: Propia Figura 9 : Modelo estructural - Patrón de carga LATERAL en Y en SAP2000. Fuente: Propia
- Para la carga de viento se usó la Norma E
Universidad Nacional de Ingeniería Facultad de Ingeniería Civil Departamento Académico de Estructuras Diseño en acero ES-832G 2020 - 2 4 VERIFICACIÓN DE DISEÑO Figura 53 : Esquema de perfil de viga. Fuente: Propia
- Viga principal de Luz 1 (6 metros) Tabla 6 : Dimensiones viga principal de luz 1. Fuente: Propia.
- Viga principal de Luz 2 (10.5 y 13.5 metros). Tabla 7 : Dimensiones viga principal de luz 2. Fuente: Propia.
- Viga secundaria de Luz 1 (6 metros). Tabla 2 : Dimensiones viga secundaria de luz 1. Fuente:: Propia
- Viga secundaria de Luz 2 (10.5 y 13. metros). Tabla 8 : Dimensiones viga secundaria de luz 2. Fuente: Propia VIGA Vu (Kip) Vn (Kip) Mu (Kip-in) Mn (Kip-in)
- Viga principal de Luz 1 216.9 645.0 OK 24856.9 55845.7 OK
- Viga principal de Luz 2 141.2 1054.4 OK 27614.1 71389.9 OK
- Viga secundaria de Luz 1 28.7 126.6 OK 1292.3 1652.4 OK
- Viga secundaria de Luz 2 36.3 194.4 OK 3059.7 3733.9 OK Tabla 9 : Verificación de secciones de viga.. Fuente: Propia
- Columna.interna. Tabla 30 : Dimensiones caolumna interna. Fuente: Propia. Combinación (^) (Kip)Pr (Kip^ Mrx-in)^ Mry in)^ (Kip - Pr/pc Interac ción 1.2D+1.6L (X) 1232.3^ 59.7^ 362.3^ 0.232^ 0.238^ OK 1.2D+1.6L (Y) 1243.8^ 900.3^ 711.3^ 0.234^ 0.258^ OK 1.2D+-1E+0.5L (X) 1063 31354.4^ 2282.1^ 0.200^ 0.668^ OK 1.2D+-1E+0.5L (Y) 1217.1^ 5749.4^ 30469.5^ 0.229^ 0.772^ OK 1.2D+1.3W+0.5L (X) 883.1 300.2 1089.1 0.166 0.106 (^) OK 1.2D+1.3W+0.5L (Y) 889.1 573.2 90.5 0.167 0.095 (^) OK Tabla 41 : Verificación de secciones de columna interna.. Fuente: Propia bfc 15 in tfc 3.94 in h 22.12 in tw 1.50 in bft 15 in tft 3.94 in E 29000 ksi Fy 36 ksi VP-L= d 35 in bfc 15 in tfc 3.94 in h 27.12 in tw 2.00 in bft 15 in tft 3.94 in E 29000 ksi Fy 36 ksi V.P- L=13. d 8 in bfc 6 in tfc 1.00 in h 6 in tw 1.00 in bft 6 in tft 1.00 in E 29000 ksi Fy 36 ksi VS-L= d 12 in bfc 10 in tfc 1.00 in h 10 in tw 1.00 in bft 10 in tft 1.00 in E 29000 ksi Fy 36 ksi V.S- L=13. b externo 30 in h externo 30 in E 29000 ksi Fy 36 ksi h interno 27 in tw 1.5 in b interno 27 in tf 1.5 in L 3.5 m L 137.8 in HSS C. INTERNA
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- Columna perimetral. Tabla 52 : Dimensiones caolumna perimetral. Fuente: Propia. Combinación (^) (Kip)Pr (Kip^ Mrx-in)^ Mry in)^ (Kip - Pr/pc Interac ción 1.2D+1.6L (X) 554.7 740.2 650.2 (^) 0.088 0.061 OK 1.2D+1.6L (Y) 528.6 1054.3 968.6 (^) 0.084 0.067 OK 1.2D+-1E+0.5L (X) 2162.8 34313.3 651.3 (^) 0.342 0.722 OK 1.2D+-1E+0.5L (Y) 3398.6 1032.6 39844.7 (^) 0.538 0.982 OK 1.2D+1.3W+0.5L (X) 446.3^ 589.5^ 369.1^ 0.071 0. OK 1.2D+1.3W+0.5L (Y) 429.2^ 719.2^ 231.4^ 0.068 0. OK Tabla 63 : Verificación de secciones de columna perimetral.. Fuente: Propia
- Arriostre (longitud máxima de 8.3 metros). Tabla 74 : Dimensiones de arriostre.. Fuente: Propia. Pn= 1675.7 Kip > Pn OK VERIFICACIÓN DE DISTORSIONES: Figura 64 : Deformación sísmica. Fuente: Propia. Se observa la máxima distorsión en el tercer piso que es: 0.0058/3.5=0.000166 * 0.75R=0. Siendo el máximo admisible: 0.01 para acero Por lo que se verifica distorsiones máximas por carga de sismo. VERIFICACIÓN DE PLACA COLABORANTE Las dimensiones de la placa colaborante que se tomaron en cuenta para el diseño fueron las siguientes:
- En estado fresco b externo 35 in h externo 35 in E 29000 ksi Fy 36 ksi h interno 32 in tw 1.5 in b interno 32 in tf 1.5 in L 3.5 m L 137.80 in HSS C. PERIMETRAL b externo 16 in h externo 16 in E 29000 ksi Fy 36 ksi h interno 14 in tw 1 in b interno 14 in tf 1 in L 8.28 m L 325.984252 in C ARRIOSTRES
Universidad Nacional de Ingeniería Facultad de Ingeniería Civil Departamento Académico de Estructuras Diseño en acero ES-832G 2020 - 2 Verificación de soldadura (placa-viga): Pn=1080kip Pn > Pu OK Verificación de compresión y tensión (placa- columna): COMPRESION Pn=712.656kip Pn > Pu OK TENSION Pn=712.656kip Pn > Pu OK Para el corte se propone un par de placas 2L 15”x1 ½”. Con una soldadura a lo largo de su superficie (Sw= 1.25 in). Verificación de perfil L Verificación de perfil por corte: Vn=874.8Kip Vn > Vu OK Verificación de soldadura sobre viga y columna: Pn= 810 kip Pn > Pu OK DISEÑO DE CARTELA DE ARRIOSTRE. Figura 15: Dimensiones de cartela y soldadura.. Fuente: Propia. Se propone una cartela de espesor 1.5 in con las siguientes dimensiones. Fy= 36 ksi Fu= 58 ksi FeXX=70ksi Se sabe por el análisis estructural que: Pu= 1434.54 Kip Sw= 0.75 in. Verificación de perfiles: Cartela: Pn (fluencia) =1458 Kip Pn (rotura) =1487.7 Kip Pn > Pu OK Perfil: Pn (fluencia) = 1944 Kip Pn (rotura) =1983.60Kip Pn > Pu OK Verificación de soldadura: Verificación arriostre-cartela: Pn= 1620 kip Pn > Pu OK Verificación cartela- viga-columna: COMPRESION Pn=890.82kip TENSION Fn (tensión) = 890.82kip CORTE: Pn (corte) = 810 kip El arriostre forma un ángulo con la horizontal de: = Pu (cos) =1273.5kip Pu (sen ) =660.34kip Pu (cos) es resistido por una soldadura en corte y otra en tracción: Pn (soldadura) =Fn (tensión) + Pn (corte)= 810
- 890.82 = 1700.82 kip Pn (soldadura) > Pu (cos) OK
Universidad Nacional de Ingeniería Facultad de Ingeniería Civil Departamento Académico de Estructuras Diseño en acero ES-832G 2020 - 2 5 CONCLUSIONES
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- La edificación cuenta con columnas y vigas con dimensiones mayores a las comunes, esto principalmente por la demandas de carga viva que supone la norma para estacionaminetos, y la ubicación de una rampa en un extremo de la edificación lo cual, por la mayor cantidad de columnas concentradas en un lado ocasionó un exceso de momento torsor por la demanda sísmica.
- Se concluye que el arriostre fue muy eficaz para reducir la distorsión sísmica reduciendo esta hasta 0.0005.
- La edificación es considerada como regular de acuerdo a los coeficientes de irregularidad explicados detalladamente en el informe.
- De acuerdo a todos los cálculos realizados las dimensiones escogidas tanto para las vigas principales y secundarias, como para las columnas cumplen con los limites nominales establecidos en la norma, tanto para el corte, flexión y compresión.
- Las dimensiones escogidas para la placa colaborante cumplen con las verificaciones tanto en concreto fresco como endurecido, usando un gage de 20, con un espesor total de 16 cm.
- Se concluye que se usaran 9 conectores de ½” por cada línea en la placa colaborante.
- Se concluye que el costo aproximado de la estructura del estacionamiento de 5 pisos es de S / 9,672,477.68, donde el mayor costo es representado por las planchas de acero laminado en caliente A 36, para aplicaciones estructurales, acabado con imprimación antioxidante. Trabajado y montado en taller, para colocar con uniones soldadas en obra. 6 RECOMENDACIONES.
- Se recomienda realizar un calculo mas a detalle, con dimensiones un poco mas ajustadas, para que de esta forma se puedan optimizar los resultados y por ende los costos.
- Se recomienda no concentrar un mayor numero de columnas en un lado de la edificación ya que esto puede generar momentos excesivos debida a un momento torsor global sobre la estructura. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
- Neufert, E., Neufert, P., Kister, J., Brockhaus, M., Lohmann, M., & Patricia, M. (2014). Arte de proyectar en arquitectura. Gustavo Gili.
- Ministerio de Vivienda Construcción y Saneamiento (2006). Norma E0.20. Cargas. Ministerio de Vivienda Construcción y Saneamiento.
- Ministerio de Vivienda Construcción y Saneamiento (2018). Norma E0.30 Diseño Sismorresistente. Ministerio de Vivienda Construcción y Saneamiento.
- Supersedes the Specification for Structural Steel Buildings (2010). Structural Steel Buildings. ANSI/AISC 360- 16.
Universidad Nacional De Ingeniería Facultad De Ingeniería Civil Departamento Académico De Estructuras Trabajo Escalonado Parte 2 – Grupo 4 Proyecto: Edificio de 5 pisos de estacionamientos con rampas Ante la frecuente visita de la gente con sus vehículos privados, se ve la principal necesidad de una zona de estacionamiento para estos. Nuestro presente trabajo consiste en el desarrollo de un proyecto de una Edificación de 5 pisos para estacionamiento, que ocupa un área de aproximadamente la tercera parte del área total del parque que limita con una tienda de comida y un spa-gimnasio. El estacionamiento cuenta con rampas para el traslado de los vehículos y que también incluye ascensores para el ingreso de las personas.
2. Ubicación El estacionamiento de 5 pisos se encontrará ubicado en el distrito de la Molina, Parque Naciones Unidas en la cuadra 12 de la Av. El Corregidor. A continuacion se muestra una imagen de la ubicación del futuro estacionamiento. Ubicación del proyecto. Fuente: Propia
Universidad Nacional De Ingeniería Facultad De Ingeniería Civil Departamento Académico De Estructuras Trabajo Escalonado Parte 2 – Grupo 4 Proyecto: Edificio de 5 pisos de estacionamientos con rampas Para el presente proyecto se tomará en cuenta la tercera parte del área total del Parque Naciones Unidas. Con ayuda del Google Earth, se calculó aproximadamente el área del parque, cuyo valor es de: A (^) total= 4220 m^2 El área de trabajo, como se mencionó anteriormente será solo la tercera parte de la misma, por lo que se obtiene lo siguiente: Ade trabajo= 1407 m^2 A continuación, se muestra la representación de esta área: Área del edificio de estacionamientos
Universidad Nacional De Ingeniería Facultad De Ingeniería Civil Departamento Académico De Estructuras Trabajo Escalonado Parte 2 – Grupo 4 Proyecto: Edificio de 5 pisos de estacionamientos con rampas Descripción de vehículos de estacionamiento para la rampa. Fuente: Neufert NEADPEA
Universidad Nacional De Ingeniería Facultad De Ingeniería Civil Departamento Académico De Estructuras Trabajo Escalonado Parte 2 – Grupo 4 Proyecto: Edificio de 5 pisos de estacionamientos con rampas Tipos de Rampa. Fuente: Neufert - NEADPEA Definición de Rampa y sobre la pendiente. Fuente: Neufert NEADPEA
Universidad Nacional De Ingeniería Facultad De Ingeniería Civil Departamento Académico De Estructuras Trabajo Escalonado Parte 2 – Grupo 4 Proyecto: Edificio de 5 pisos de estacionamientos con rampas Requisitos de espacio en estacionamientos. Fuente: Reglamento Nacional de edificaciones. La distribución queda: Distribución típica en planta. Fuente: Propia.
Universidad Nacional De Ingeniería Facultad De Ingeniería Civil Departamento Académico De Estructuras Trabajo Escalonado Parte 2 – Grupo 4 Proyecto: Edificio de 5 pisos de estacionamientos con rampas
4. Cargas
a. Carga viva
Basados en la norma E020 para cargas, la carga viva en estacionamientos a considerar es de 500 Kgf/m Carga viva en estacionamientos. Fuente: E Además, se debe considerar una carga lateral de 1500 Kgf en las columnas ubicada a 60 cm del nivel de la pista. Por criterio propio esta carga será considera en la combinación con la carga muerta pero no en la combinación de la carga sísmica, ya que es muy poco probable que se de esta solicitación en mitad de un sismo. Carga lateral en columnas de estacionamientos. Fuente: E Debido a que el quinto nivel del edificio también será utilizado para estacionamiento y no tendrá techo, la carga viva especial para techos no será consideradas. Basados en el área de estacionamiento de 140 7 m2, se calcula el peso por carga viva en cada nivel y el total para el cálculo de carga de sismo próximamente.
