ANALISIS SISMICO DE AULAS, BIBLIOTECA MULTIFUNCIONAL DE TRES
NIVELES DE LA INSTITUION EDUCATIVA ELEAZAR GUZMAN BARRON DE
ANRA
MEMORIA DE CLCULO DE TIJERAL METALICOGENERALIDADES
La losa deportiva tendr una cubierta metlica de armadura en
forma de arco. El peralte del arco ser de 40cm con un ancho de 20cm
y est conformado por ngulos y varillas lisas. Se tendr columnas
metlicas cuadradas de seccin hueca que soportarn a la armadura que
estar siete metros por encima del nivel de la losa. En uno de los
ejes las columnas metlicas se apoyarn en pedestales de concreto que
tienen su respectiva zapata.En el otro eje las columnas metlicas se
apoyarn sobre el muro de contencin.
Las columnas estn espaciadas casi 6m abarcando toda la longitud
de la losa deportiva. En total se tendr 5 arcos metlicos.El
comportamiento estructural en la direccin X (lado largo del campo)
se basa en prticos de acero, mientras que en la direccin Y (lado
corto del campo) se tienen columnas en voladizo.
El acero que se emplear en los perfiles metlicos es acero A36 y
la resistencia del concreto ser fc=210 kg/cm2.
Vista en planta de la losa deportiva
Vista en elevacin de la losa desportiva
1.- ESTRUCTURA METLICA
a) Anlisis del arco metlicoEl arco metlica est formado por
angulares que conforman un cajn de un peralte de 40 cm Sobre el
arco se colocaran perpendicularmente viguetas que sostienen las
planchas del techo,
(a)
(b)
Figura 1. Modelo estructural del tijeral. (a) Vista frontal, (b)
Vista el 3D.Posteriormente, se aplican las siguientes cargas
nodales aportadas por las correas y la cobertura:
Kg/m2Anc.Trib.(m)Kg/m
Peso de armadura 10.00660
Peso falso techo 30.006180
Carga de viento V = 75 km/h (Valor Huaraz E.020)Norma
E.0206110
Sobrecarga30.006180
Las siguientes figuras muestran las aplicaciones de estas cargas
al modelo estructural:
(a)
(b)
Figura 2. Modelo del arco, con cargas (Tn/m). (a) Cargas de
Gravedad, (b) Cargas de vientoCon estas cargas se tienen las
siguientes combinaciones de carga, se emplearn las combinaciones
para el mtodo de diseo ASD(esfuerzos admisibles),1) Cm2) Cm+Cv
3) Cm +(W 0.7E)4) Cm+Cv +(W 0.7E)5) Cm+WDonde:
Cm= carga muerta
Cv= carga viva
W= carga de viento
S= carga de sismo
Brida superior (compresin)
Brida inferior (traccion)
Figura 2. Envolvente de carga axial (kg)
b) Diseo de la Brida Superior e Inferior
Del anlisis se obtiene como fuerza de compresin mxima: 8100 Kg y
traccin mxima: 4100 kg.
Tabla1 Resistencia de angulos
Angulares 2x2"x1/4"
Lr =105cm
a =2pulgadas
t = 1/4 pulgadas
#angulares =2
(kL/r)min =120
A (1L) =6.05cm2
ycg =1.50cm
Ix (1L) =14.47cm4
rx =1.55cm
KL/rx =120
Fa(rx) =722kg/cm2
Cadm(rx) =8730Kg (compresin)
rz =1.00cm
KL/rz =120
Fa(rz) =722kg/cm2
Cadm(rz) =8730Kg (compresin)
S1 (1L) =9.63cm3
S2 (1L) =4.04cm3
Tadm =18363Kg (traccin)
Se puede observar que la resistencia a compresin y traccin son
mayores a las solicitaciones; por lo tanto el Angulo seleccionado
es adecuado. b) Anlisis de la vigueta reticulada VG-1Sobre estas
viguetas se apoyara la cobertura. Est formada por una brida
superior (dos ngulos), un tejido (varilla de acero) y un tirante
(varilla de acero). Estas viguetas estn arriostradas
perpendicularmente a la mitad de su longitud.
Figura 3. Partes de viga reticularTabla 2- Anlisis de Vigueta
Metlica Reticulada VG-1
Condiciones:
Longitud =5.00m
w =70kg/m
Arriostres intermedios =1
Longitud no arriostrada =2.50m
Composicin Vigueta:
Peralte =30cm
Br.Sup. (2L)Ala =1"
Espesor =3/16"
Tejido a 60: =3/8"
Tirante: =1/2"
Resultados:
Br. Sup.45%CapacidadCumple
Tejido64%CapacidadCumple
Tirante38%CapacidadCumple
=0.36cm
L/ =1398Cumple
P. Propio =5.19kg/m
Clculos:
Momento =219kg/m
Cortante =175kg
TiranteT =729kg
As =1.27cm2
fa (T) =576kg/cm2
Fadm (T) =1518kg/cm2
TejidoC =152kg
Lr =42.4cm
r =0.238cm
Lr/r =178
As =0.71cm2
fa (C) =213kg/cm2
Fadm (C) =331kg/cm2
Brida Sup.C =729kg
Lr =250cm
ry =1.49cm
Lr/r =168
As =4.39cm2
fa (C) =166kg/cm2
Fadm (C) =372kg/cm2
Se puede apreciar que todas las partes de la vigueta estn por
debajo del 100% de su capacidad; por lo tanto, las dimensiones
seleccionadas son correctas. c) Diseo de la columna metlica.La
columna metlica tiene un comportamiento de flexocompresin donde la
fuerza axial de compresin es 4000kg y un momento flector de
2000kg.m.
Figura 4.Fuerzas en la columna metlicaTabla 3- Columna cuadrada
200"x200x4.5
kLx =6.000m
kLy =6.000m
a =200mm
b =200mm
t =4.50mm
A =35.190cm2
Ix =2242.805cm4
Sx =224.281cm3
rx =7.98cm
KL/rx =75.2
Fa(rx) =1116kg/cm2
Padm(rx) =39270kg
Madm(x) =3364kg.m
Iy =2243cm4
Sy =224cm3
ry =7.98cm
KL/ry =75.2
Fa(ry) =1116kg/cm2
Padm(ry) =39270kg
Madm(ry) =3364kg
Pactu (kg) =400010.2%
Mx actu (kg.m) =260077.3%
My actu (kg.m) =00.0%
%Capacidad =87.5%
Las fuerzas actuantes en la columna son menores a la capacidad
que tiene, llegando solo al 87.5%; por lo tanto, las dimensiones de
la columna es adecuada.2.- ESTRUCTURA DE CONCRETOa) Diseo de la
zapata.La zapata se disea para que los esfuerzos sean menores al
esfuerzo admisible del suelo, luego de eso se comprueba por
punzonamiento, cortante y flexin.
-Esfuerzos
Zapata
Ancho:1.50m
Longitud:1.50m
Peralte:0.50m
Profundidad:1.75m
M =3.1Ton mMomento ssmico
P =3.8TonPeso para diseo
Anlisis de Zapata
Mserv =2.48Ton mMomento ssmico en servicio
Pzap =2.70TonPeso de zapata
Ptie =5.06TonPeso de tierra sobre zapata
Ptot =11.56TonPeso total sobre zapata
e =0.21mExcentricidad de reaccin del suelo
t =0.72kg/cm2Esfuerzo mximo sobre el terreno
-Punzonamiento
f'c (kg/cm2)210.00Area zapata (Az) (cm2)22500.00
0.85Area seccin crtica (Ao) (cm2)8100.00
a col (cm)40.00Permetro de la seccin crtica (bo)(cm)360.00
b col (cm)40.00
d (cm)50.00Vc (ton)I352.53
h (cm)60.00II452.30
Base zapata (B) (cm)150.00III235.02
Longitud zapata(L) (cm)150.00
Vc (ton)235.02
Vu (ton)44.64
Se cumple
Vc (ton)>Vu (ton)Ok
-CortanteVolado zapata (cm)55.00
d (cm)50.00
Base zapata (cm)100.00
Vu (ton)1.6
Vc (ton)32.64 Ok
-FlexionMu (ton-m)4.69
Cuanta mnima0.0018Diametro barra
Peralte zapata (cm)60.00aceroSeparacin (cm)
Area de acero (cm2/m10.802.0018.52
Fy (kg/cm2)4200aceroSeparacin (cm)
as (cm2)2.501.2951.69
La zapata cumple todas las verificaciones con las dimensiones
que tiene.
Figura 5.Caracteristicas de la Zapatab) Diseo de la columna.
La columna se disea a flexocompresin bajo las siguientes cargas.
Se analiza y disea la columna del centro porque es la que carga
ms.P(tn)Mx (tn.m)
CM2.10
CV1.60
SisXX1.43.8
1.4CM+1.7CV5.70.0
1.25(CM+CV)+Sxx6.03.8
0.9CM+Sxx3.33.8
1.25(CM+CV)-Sxx3.23.8
0.9CM-Sxx0.53.8
DISEO DE COLUMNA RECTANGULAR
Geometra:B =40cm(Ancho)
L =40cm(Longitud, direccin del momento)
d' =6cm(Recubrimiento al eje de varillas)
Ag =1600cm2(rea bruta de concreto)
RefuerzoAs =16.00cm2(rea total de acero)
=1.00%(Cuanta de acero)
Concretof'c =210Kg/cm2(Resistencia caracterstica)
c =0.003(Deformacin a la rotura)
1 =0.85
Acerofy =4200Kg/cm2(Esfuerzo de fluencia)
Es =2000000Kg/cm2(Mdulo de elasticidad)
s =0.0021(Deformacin unitaria de fluencia)
FSeguridad =0.8(Factor para determinar Pnmx)
=0.7( para P > 0.1 f'c Ag)
=0.9( Para P = 0 P < 0)
Cargas (Ton, m)PuMuxMn para Pu
5.709.9
6.03.810.0
3.33.89.8
Pn mx =196.0TonP0 = Compresin Mxima)
Mn mx =14.1Ton.m(Momento resistente mximo)
Mn (P=0) =9.5Ton.m(Momento resistente para P=0)
As =
16.00
=1.00%
Figura 6.Caracteristicas de la columna_1505240996.dwg
_1505241161.dwg
_1505236908.dwg
_1505237229.dwg
