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Memoria de Cálculo Estructural, Apuntes de Estructuras metálicas

Academia Diplomática del Perú Javier Pérez de Cuéllar (ADP)Estructuras metálicas

La memoria de cálculo estructural para la cobertura de una losa deportiva. Incluye información detallada sobre las características de los materiales utilizados, los metrados de carga, los criterios de diseño, las hipótesis de análisis, la categoría de las edificaciones, los parámetros sísmicos considerados, el nivel de irregularidad y el procedimiento de análisis, la verificación de esfuerzos para concreto armado y estructuras metálicas, así como los cálculos y consideraciones de dimensionamiento de los elementos estructurales. El documento proporciona una guía completa para el diseño estructural de este tipo de proyectos, abordando aspectos clave como cargas muertas, cargas vivas, cargas de viento, cargas sísmicas y combinaciones de carga. Además, se incluyen detalles sobre la deformación por cargas de gravedad y sismo, así como el cálculo de la deflexión límite. Este documento sería de gran utilidad para estudiantes y profesionales del campo de la ingeniería civil y estructural.

Tipo: Apuntes

2022/2023

Subido el 10/05/2024

felvis-de-la-o 🇵🇪

10 documentos

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MEMORIA DE DISEÑO ESTRUCTURALMEMORIA DE DISEÑO ESTRUCTURAL

PROYECTO:PROYECTO:

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Mejoramiento de la Oferta de los Mejoramiento de la Oferta de los

Servicios Educativos delServicios Educativos del

Nivel Secundario de Menores de la I.E. Manuel Gonzales Prada,Nivel Secundario de Menores de la I.E. Manuel Gonzales Prada,

Distrito de Huari - Provincia de Distrito de Huari - Provincia de

HuariHuari

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AncashAncash

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CORRESPONDIENTE A LA COBERTURA DE LA LOSA DEPORTIVACORRESPONDIENTE A LA COBERTURA DE LA LOSA DEPORTIVA

UBICACIÓN:UBICACIÓN:

REGIÓN REGIÓN

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PROVINCIA PROVINCIA

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HUARIHUARI

DISTRITO DISTRITO

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HUARIHUARI

Descubre Apuntes de Estructuras metálicas Academia Diplomática del Perú Javier Pérez de Cuéllar (ADP)

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Metrado de cargas Analisis estructural

Cálculo de cargas - Prácticas - Proyectos Arquitectónicos - Arquitectura

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MEMORIA DE DISEÑO ESTRUCTURALMEMORIA DE DISEÑO ESTRUCTURAL

PROYECTO:PROYECTO:

““Mejoramiento de la Oferta de losMejoramiento de la Oferta de los Servicios Educativos delServicios Educativos del Nivel Secundario de Menores de la I.E. Manuel Gonzales Prada,Nivel Secundario de Menores de la I.E. Manuel Gonzales Prada, Distrito de Huari - Provincia deDistrito de Huari - Provincia de HuariHuari – – AncashAncash””

CORRESPONDIENTE A LA COBERTURA DE LA LOSA DEPORTIVACORRESPONDIENTE A LA COBERTURA DE LA LOSA DEPORTIVA

UBICACIÓN:UBICACIÓN:

REGIÓNREGIÓN :: ANCASHANCASH

PROVINCIAPROVINCIA :: HUARIHUARI

DISTRITODISTRITO :: HUARIHUARI

CONTENIDOCONTENIDO

Memoria de CálculoMemoria de Cálculo EstructuralEstructural – – Por: Mirko Gutiérrez QuirozPor: Mirko Gutiérrez Quiroz
1.1. INTRODUINTRODUCCIÓNCCIÓN Índice:Índice:
2.2. GENERALGENERALIDADESIDADES
3.3. MARCOMARCO DEDE REFERNCIAREFERNCIA
4.4. CARACTECARACTERISTICASRISTICAS DEDE LOSLOS MATERIALMATERIALESES
5.5. METRADOMETRADOSS DEDE CARGACARGA
6.6. CRITERICRITERIOSOS DEDE DISEÑODISEÑO
7.7. DISEÑO DEDISEÑO DE LA COBERTURALA COBERTURA DE LA LOSADE LA LOSA DEPORTIVADEPORTIVA
7.1.7.1. CARACTERCARACTERISTICASISTICAS DEDE MATERIALMATERIALESES ............................................................................................................................................................................15..
7.1.1.7.1.1. SALONSALON DEDE USOSUSOS MULTIPLMULTIPLESES .....................................................................................................................................................................................16.......
7.1.1.17.1.1.1.. CARGASCARGAS DEDE DISEÑO:DISEÑO: ............................................................................................................................................................................................1................1
7.1.1.27.1.1.2.. MODELOSMODELOS MATEMÁTICOSMATEMÁTICOS ....................................................................................................................................................................................19....
7.1.1.27.1.1.2.1..1. COBERTURCOBERTURAA DEDE LALA LOSALOSA DEPORTIVDEPORTIVAA................................................................................................................................................19........
7.2.7.2. DISEÑODISEÑO DEDE ESTRUCTURESTRUCTURASAS METALICASMETALICAS ....................................................................................................................................................2..............2
7.2.1.7.2.1. SALONSALON DEDE USOSUSOS MULTIPLMULTIPLESES .....................................................................................................................................................................................21.......
7.2.1.17.2.1.1.. TIJERALTIJERALT-1T-1 ............................................................................................................................................................................................................................2..............2
7.2.1.17.2.1.1.1..1. DISEÑODISEÑO DEDE BRIDABRIDA SUPERIORSUPERIOR .................................................................................................................................................................................21.
7.2.1.17.2.1.1.2..2. DISEÑODISEÑO DEDE BRIDABRIDA INFERIORINFERIOR ................................................................................................................................................................................22....
7.3.7.3. DISEÑODISEÑO DEDE ESTRUCTURESTRUCTURASAS DEDE CONCRETOCONCRETO ARMADOARMADO .................................................................................................................24.......
7.3.1.7.3.1. DiseñoDiseño dede ColumnasColumnas ..................................................................................................................................................................................................................24..
7.3.1.17.3.1.1.. ConsideraConsideracionesciones dede dimensionadimensionamiento.miento.--..........................................................................................................................................24..
7.3.1.27.3.1.2.. ConsideraConsideracionesciones dede diseño.-diseño.- .................................................................................................................................................................................24.
7.3.1.37.3.1.3.. RefuerzRefuerzoo longitlongitudinal.-udinal.- ..........................................................................................................................................................................................25..........

3. MARCO DE REFERNCIA

El cálculo estructural se ha efectuado teniendo como antecedentes lo siguiente:

a. La geometría, dimensiones y funcionalidad de la edificación como lo ha establecido

la Arquitectura del Proyecto.

b. Las características del suelo de fundación según lo indicado en el Estudio de

Mecánica de Suelos alcanzado por el solicitante.

Anexado en el Estudio De Suelos (q.adm = ____ kg/cm2), empleado en el diseño

estructural del Expediente Técnico.

c. Código de Diseño: REGLAMENTO NACIONAL DE EDIFICACIONES (RNE)

d. Tomando en cuenta las siguientes normas:

 Norma de Cargas E020.

 Norma Sismo resistente E030.

 Norma de Concreto Armado E060.

 Norma de Estructuras Metálicas E090.

4. CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES

Los materiales empleados para el diseño de los elementos estructurales poseen las siguientes

características:

CONCRETO:

 Resistencia a la compresión f’c = 210 Kg/cm

ACERO DE REFUERZO GRADO 60:

 Resistencia a la fluencia fy = 4200 Kg/cm

ACERO ESTRUCTURAL A36:

 Resistencia a la fluencia fy = 2530 Kg/cm

 Resistencia a la tensión fu = 4080 Kg/cm

ACERO ESTRUCTURAL A992:

 Resistencia^ a^ la^ fluencia^ fy^ =^3515 Kg/cm

 Resistencia a la tensión fu = 4570 Kg/cm

5. METRADOS DE CARGA

Dependiendo del módulo en el que se realizó el cálculo estructural, se han considerado

los siguientes tipos de carga:

CARGAS MUERTAS:

 Peso de elementos de concreto armado = 2400 Kg/m

 Peso elementos metálicos = 7850 Kg/m

 Peso de unidades de albañilería sólida = 1800 Kg/m

 Peso de unidades de albañilería tubular = 1350 Kg/m

 Peso de elementos en vidrio = 2500 Kg/m

 Peso de losa aligerada (h=0.20 m) = 300 Kg/m

 Peso acabados con mortero = 100 Kg/m

 Peso de calamina e =0.02mm = 2.6 Kg/m

CARGAS VIVAS:

 Sobrecarga aulas = 250 Kg/m

 Sobrecarga corredores y escaleras = 400 Kg/m

 Sobrecarga laboratorio = 300 Kg/m

 Sobrecarga techos : Según norma de diseño sismo resistente

 Sobrecarga techos livianos = 30 Kg/m

CARGAS DE SISMO:

 Según la norma de diseño sismo resistente E030: Sa = (ZUCS.g) /R

CARGAS DE VIENTO:

 Según la norma de Cargas E020: ℎ = 

CARGAS POR PRESION DE LIQUIDOS:

 Según la norma de Cargas E020:  = 

CARGAS POR PRESIONES LATERALES DE SUELO

 Presión lateral estática:  = 

 Presión lateral dinámica:  = ( 1 − )

b) CATEGORÍA DE LAS EDIFICACIONES

Cada estructura debe ser clasificada de acuerdo a la categoría de uso de la edificación,

a edificación en estudio tiene categoría "A" correspondiente a edificaciones esenciales

como hospitales, centrales de comunicaciones, cuarteles de bomberos y policía,

subestaciones eléctricas, reservorios de agua centros educativos y edificaciones que

puedan servir de refugio después de un desastre, etc. Se está considerando para el

presente análisis U= 1.5.

c) CONDICIONES GEOTECTÓNICAS

Para los efectos de esta norma los perfiles de suelo se clasifican tomando en cuenta

las propiedades mecánicas del suelo, el espesor del estrato, el periodo fundamental de

vibración y a velocidad de propagación de las ondas de corte.

Para efectos de la aplicación de la Norma E030 de diseño sismorresistente se considera

que el perfil de suelo es de suelos flexible o con estratos de gran espesor (S2), que le

corresponde un periodo de suelo Tp = 0.6s, y el factor de amplificación del suelo

asociado se considera S=1.15.

d) FACTOR DE AMPLIFICACIÓN SÍSMICA

De acuerdo a las características de sitio, se define el factor de amplificación sísmica (C)

por la siguiente expresión:

e) SISTEMAS ESTRUCTURALES

Los sistemas estructurales se clasificarán según los materiales usados y el

sistema de estructuración sismo resistente predominante en cada dirección.

Según la clasificación que se haga de una edificación se usará un coeficiente de

reducción de fuerza sísmica (R).

A continuación, se muestra el resumen de los parámetros sísmicos considerados para el

análisis de las estructuras:

Factor de zona Z = 0.35 (Zona 3)

Factor de uso e importancia U = 1.50 (Categoría A)

Factor de suelo S = 1.

Periodo de Vibración Ts = 0.60 seg

Factor de reducción Rx = 8 (Pórticos Ordinarios a Momentos)

Ry = 8 (Pórticos Ordinarios a Momentos)

C. ANÁLISIS ESTATICO

Este método representa las solicitaciones sísmicas mediante un conjunto de fuerzas

laterales equivalentes actuando en cada nivel de la edificación.

D. ANÁLISIS DINAMICO

La norma establece requisitos mínimos para que las edificaciones tengan un adecuado

comportamiento sísmico con el fin de reducir el riesgo de pérdidas de vidas y daños

materiales, y posibilitar que las edificaciones puedan seguir funcionando durante y después

de sismo. El proyecto y la construcción de edificaciones se desarrollan con la finalidad de

garantizar un comportamiento que haga posible:

1. Resistir sismos leves sin daños.

2. Resistir sismos moderados considerando la posibilidad de daños

estructurales leves.

3. Resistir sismos severos con posibilidad de daños estructurales importantes

evitando el colapso de la edificación.

Las consideraciones adoptadas para poder realizar un análisis dinámico en edificaciones son

procedimientos de superposición espectral. Un análisis de superposición espectral se basa

en la utilización de períodos naturales y modos de vibración que podrán determinarse por

un procedimiento de análisis que considere apropiadamente las características de la rigidez

y la distribución de las masas en la edificación.

Para poder calcular la aceleración espectral para cada una de las direcciones analizadas se

utilizará un espectro de diseño definido por:

 =   

La mínima fuerza cortante en la base para cada dirección será el 80% de la fuerza cortante

estática si es regular y el 90% si es irregular. De ser necesario se aumentará el valor de la

fuerza cortante para cumplir con el mínimo establecido, esto se logrará escalando

Calculo del Coeficiente de Basal para el Eje X-X

Periodo de la Estructura: T = 0. 631982

Fac to r de Amp lific acio n C = 2. 37348532

Art 4.5.2. Fuerza Cortante en la Base:

Coeficiente Basal: Cs = 0. 2388

K = 1. 0660

Calculo del Coeficiente de Basal para el Eje Y-Y

Periodo de la Estructura: T = 0. 40813

Factor de Amplificacion C = 2. 5

Coeficiente Basal: Cs = 0. 2516

K = 1. 0000

El Valor de C/R no debera ser menor que

proporcionalmente todos los otros resultados obtenidos a excepción de los

desplazamientos.

E. ANÁLISIS DE DESPLAZAMIENTOS

El análisis de los resultados nos dará una idea del comportamiento de la estructura frente

a un sismo de intensidad moderada. Se evaluará los desplazamientos relativos de entrepiso

obtenido del análisis dinámico, a dichos desplazamientos relativos, se le multiplicará por

0.75xR y se comparar con los desplazamientos permitidos por la norma (Tabla N°11 RNE -

E030) según el material predominante en la edificación.

Las distorsiones de entrepiso excesivas que excedan las máximas distorsiones establecida

por la Norma E.030 será un indicativo de un nivel de daño considerable en la edificación.

U = 1.4CM + 1.7CV + 1.7CE

U=O.9D+CE

Donde:

D : Cargas muertas

L : Cargas vivas

S : Cargas sísmicas en las direcciones X e Y

CE : Cargas de empuje lateral de los suelos

b) ESTRUCTURAS METALICAS

La verificación de la capacidad de los elementos de estructuras metálicas se basó en el

procedimiento de cargas factoradas conforme a la actual Norma de Estructuras

Metálicas E090, dicho esfuerzos se evaluaran bajo la acción de una envolvente de

cargas y se analizará si el elemento estructural resiste a los esfuerzos sometidos tales

como: tracción, torsión, corte y/o carga axial

Las combinaciones de carga a considerar, de acuerdo a la norma E090 - método LRFD

se listan a continuación:

U = 1.4D

U = 1.2D + 1.6L + 0.5Lr

U = 1.2D + 1.6Lr + (0.5L ó 0.8W)

U = 1.2D + 1.3W + 0.5L + 0.5Lr

U = 1.2D + - 1E + 0.5L

U = 0.9D + - (1.3W + 1E)

Donde:

D : Cargas muertas

L : Cargas vivas

E : cargas sísmicas en las direcciones X e Y

L : Cargas de viento

7. DISEÑO DE LA COBERTURA DE LA LOSA DEPORTIVA

Modelo 3D de la estructura.

Vista lateral Vista Frontal

Deformación por cargas de gravedad Deformación por sismo en dirección X-X

De acuerdo al planteamiento arquitectónico, se ha procedido a efectuar el cálculo

correspondiente según se indica:

ANALISIS ESTRUCTURAL

7.1.1. SALON DE USOS MULTIPLES

7.1.1.1. CARGAS DE DISEÑO:

a) Carga Muerta

a.1) Cobertura : 4.00 kg/m

Conexiones : 3.00 kg/m
Alumbrado y otros : 3.00 kg/m
TOTAL : 10.00 kg/m

b) Carga Viva

Se ha adoptado un valor de sobrecarga igual a 30 kg/m2 de acuerdo al

R.N.E.

c) Carga debida al Viento

Velocidad de diseño = 65 km/h (Huaraz)

Altura = 9.45 m

Velocidad a utilizar = 66.706 km/h (Huari)

Presión dinámica q= 22.2486 kg /m2.

Para la identificación de los factores de carga de viento incluyendo cargas

externas e internas se han planteado tres posibilidades, y que se indican a

continuación:

Carga Por SuperDead (Kg/m2) Ancho Tributario (m) Carga Por SuperDead (Kg/m) Carga Viva (Kg/m2) Ancho Tributario (m) Carga Viva (Kg/m) 10 1. 2 12 30 1. 2 36 2.3 Carga de Viento: % de la inclinacion del techo: 30 % (Dato) θ (en Direccion X-X) = 16. 6992442 ° Densidad del Aire (ρ): 0. 01 (Dato) Velocidad a 1 0 m del Suelo (v): 65 km/h (según E020 - RNE 2014) Alt ura to ta l de la Est ruc tura (H): 1 1. 2 5 m Velocidad a H del Suelo (vh): 66.70 63091 km/h (E020 - RNE 2014) q = 22 .2 486584 Kg/m 2 El coeficiente de presión Direccion: X- X Direccion: Y- Y Coeficiente de presión exterior (C.pe): Φ = 0 90 Pared Lateral "A" Techo Lateral "E" Pared Lateral "B" Techo Lateral "F" C.pe 0. 9 - 0. 6 - 0. 5 - 0. 7 - 0. 7 - 0. 7 Pared Lateral "A" Techo Lateral "E" Pared Lateral "B" Techo Lateral "F" C.pe - 0. 7 - 1 - 0. 7 - 1 - 0. 5 0. 9 Coeficiente de presión interior (C.pi) si la co nstrucción tiene aberturas Uniformente se tomara: C.pi = - 0. 3 ó C.pi = 0. 3 Determinacion de C.p: En las Paredes: En las Paredes: C.p 1 = 0. 6 ó C.p 1 = 1. 2 C.p 6 = 0. 6 ó C.p 6 = 1. 2 C.p 2 = - 1 ó C.p 2 = - 0. 4 C.p 7 = - 1 ó C.p 7 = - 0. 4 C.p 3 = - 0. 8 ó C.p 3 = - 0. 2 C.p 8 = - 0. 8 ó C.p 8 = - 0. 2 En los techos: En los techos: C.p 4 = - 0. 9 ó C.p 1 = - 0. 3 C.p 9 = - 1. 3 ó C.p 9 = - 0. 7 C.p 5 = - 1 ó C.p 2 = - 0. 4 El coeficiente de ráfaga: C.r = 1 Direccion Y-Y Carga Muerta Carga Viva

METRADO DE CARGAS

Barlovento Sotavento (^) Muro Frontal "D" Muro Posterior "C" Direccion X-X Direccion Y-Y Barlovento Sotavento (^) Muro Frontal "D" Muro Posterior "C" Direccion X-X  = 0. 5  ℎ^2  =  − 