UNIVERSIDAD AUTÓNOMA METROPOLITANA

PROYECTO TERMINAL I PROYECTO ESTRUCTURAL DEL TALLER CIVIL DE LA CENTRAL.TERMOELÉCTRICA GUADALUPE VICTORIA

ALUMNA DENISE MONSERRAT GARRIDO VILLANUEVA

ASESOR DR. ALONSO GÓMEZ BERNAL

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RELACION DE INFORMACIÓN REQUERIDA DEL PROYECTO “TALLER CIVIL” DE LA CENTRAL.TERMOELÉCTRICA GUADALUPE VICTORIA. ÍNDICE DE TEMAS CONCEPTO OBJECTIVO GENERAL DEL PROYECTO

1) 2) 3) 4) 5) 6)

7)

PAJINAS 3

DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO. NORMAS PARA LA CONSTRUCCIÓN DE LA OBRA CIVIL A) Obra civil de concreto B) Obra civil de acero BASES DE DISEÑO CRITERIOS DE ANÁLISIS ANÁLISIS TRIDIMENSIONAL 5.1 Estructura de Concreto 5.2 Estructura de Acero DISEÑO DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES 6.1 ESTRUCTURA DE ACERO 6.1.1 Trabes 6.1.2 Columnas 6.1.3 Losas 6.1.4 Unión Viga-Columna 6.1.5 Diseño de Placa de Cortante 6.1.6 Diseño de soldadura de Placa por Cortante 6.1.7 Diseño de Unión de la Cumbrera 6.1.8 Cimentación 6.1.8.1 Diseño de contra-trabe 6.1.9 Diseño de Pernos

14 16 18 18 25 25 25 25 29 33 34 37 37 39 41 45 47

6.2 6.2.1 6.2.2 6.2.3 6.2.4

48 48 49 51 54

ESTRUCTURA DE CONCRETO Trabes Muros Losas Cimentación

CONCLUSIONES BIBLIOGRAFIA ANEXOS A) B) C)

4 8

56 57

ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS PLANOS ESTRUCTURALES PRESUPUESTO BASE DEL TALLER CIVIL DE LA TERMOELÉCTRICA GUADALUPE VICTORIA

2

OBJETIVO GENERAL: El Proyecto Estructural del Taller Civil de la Central Termoeléctrica Guadalupe Victoria en donde se planea construir elementos estructurales de acero en la parte donde estarán colocadas las herramientas y otra de mampostería en la cual estarán ubicadas las oficinas se busca aplicar los conocimientos adquiridos en el transcurso de la carrera de Ingeniería Civil, como su Diseño Estructural, la revisión del estudio de Mecánica de Suelos para Diseñar la cimentación y el Presupuesto Base para obtener el costo más factible para el cliente dando como resultado una construcción capaz de sostenerse a sí misma y dar seguridad a quienes la habitan.

OBJETIVOS: - Realizar el Diseño Estructural de los elementos del edificio aplicando los conocimientos adquiridos de las materias de Estructuras de concreto, Estructuras de Acero, Mampostería, Sísmica y Edificios. - Aplicar los conocimientos adquiridos en la Universidad en el área de Construcción para la elaboración del presupuesto de proyecto. - Aplicar los conocimientos adquiridos en el área de Geotecnia para el diseño de la cimentación capaz de soportar las cargas del edificio.

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1)

DESCRIPCIÓN CONCEPTUAL DEL PROYECTO

Antecedentes del proyecto: La subdirección de energéticos y seguridad de Durango pretende tener un proyecto que sea un beneficio a la sociedad generando empleos. Por lo anterior la Subdirección necesita nueva infraestructura que se encuentra ubicado en la central Termoeléctrica Guadalupe Victoria, lerdo, Durango, México. Procedimiento: El edificio del taller civil de la Central. Termoeléctrica. Guadalupe Victoria, se trata de una construcción de un nivel con dimensiones de 13.55 m x 28.60 m (Fig 1,2,3,..6), en la que se definen dos tipos de estructura: Una donde la parte de las oficinas está hecha a base de marcos rígidos de concreto reforzado formados de castillos y cerramientos, cubierto con una losa maciza de concreto reforzado con una altura total de 4.60 m, en la que la cimentación está proyectada con zapatas corridas, y otra a base de elementos estructurales de acero, cubierta con cuya altura es de 8.1 m, en la que la cimentación consiste en zapatas corridas en una dirección y unidas por medio de trabes de liga. Lo primero que se analizara en el proyecto es el Análisis estructural que incluye los análisis de cargas, sismo y viento, para así continuar con el diseño estructural de columnas, losa, zapatas, trabes y elaborar una memoria de cálculo integrado por las bases del diseño, diseño de la cimentación, Especificaciones generales de diseño, cálculos, resultados del Software y el modelo analítico. Con la memoria de cálculo y los planos estructurales del Taller Civil se elabora el catalogo de conceptos, especificaciones particulares y generales del proyecto para finalizar el presupuesto Base.

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Fig. 1 Planta arquitectónica

5

Fig.2 Fachada Lateral sobre el eje A

Fig. 3 Fachada Lateral sobre el eje M

Fig. 4 Corte A-A

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Fig. 5 Corte B-B

Fig. 6 Corte C-C

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2)

NORMAS PARA CONSTRUCCIÓN DE LA OBRA CIVIL

Para garantizar la calidad de la mano de obra y por consiguiente de la construcción, es de vital importancia que la construcción se apegue a las siguientes normas para la obra civil. Los procedimientos deberán ser estudiados cuidadosamente por el constructor de la estructura, los lineamientos indicados en ellos se seguirán con todo detalle, con el objeto de tener una estructura cuyo funcionamiento corresponda a las consideraciones del proyecto. A) OBRA CIVIL DE CONCRETO. I.- ACERO DE REFUERZO I.1.- TRASLAPES Y ANCLAJES 

Las varillas que queden fuera de un colado deberán ser limpiadas previamente al siguiente colado para liberarlas de concreto adherido. Esta limpieza deberá hacerse con yute o bien con cepillo de alambre blando, con el objeto de quitarles el concreto sin disminuir el corrugado de las varillas.



Las varillas de los dados y muros, se anclaran en elementos de cimentación en la forma indicada en los planos.



Los estribos de los dados deberán abrazar a las varillas de las mismas en toda su longitud, incluyendo el refuerzo de los tramos que queden dentro de la cimentación.



Los estribos de los dados, trabes y contratrabes se colocarán de acuerdo a lo indicado en los planos ejecutivos.



No se podrán traslapar en una sección más del 30% de las varillas de refuerzo indicadas en la misma. Esta precaución deberá tomarse en todos los elementos estructurales (dados, trabes, contratrabes, etc.).



Todas las varillas extremas de las contratrabes, trabes, etc., incluyendo las corridas o los bastones, deberán anclarse cuarenta diámetros. Los traslapes de las varillas longitudinales tendrán una longitud no menor que 40 veces el diámetro de la varilla traslapada.

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I.2.- RECUBRIMIENTOS LIBRES EXCEPTO CUANDO SE INDIQUE OTRO VALOR LOSAS DE CIMENTACIÓN

5,0 cm.

CONTRATRABES

5,0 cm.

ZAPATAS Y DADOS

5,0 cm.

TRABES

3,0 cm.

LOSAS SOBRE PLANTILLAS

3,0 cm.

LOSAS DE SUPERESTRUCTURA

3,0 cm.

DALAS Y CASTILLOS

2,5 cm.

I.3.- CONTROL DE CALIDAD 

Debe efectuarse control de calidad del acero de refuerzo, para lo cual en cada lote de 20 Ton ó fracción (formada por las barras de una misma marca, un mismo grado y un mismo diámetro, y correspondiente a una misma remesa de cada proveedor) se toma un espécimen para ensaye de tensión y uno para ensaye de doblado, que no sean de los extremos de barras completas; las corrugaciones se podrán revisar en uno de estos especímenes. II.- CONCRETO. II.1.- ELABORACIÓN  El concreto de los elementos principales, debe ser premezclado y el que se fabrique en obra, se dosificara con lo indicado en la tabla 1 del plano E-08 y se mezclara mecánicamente. II.2.- REVENIMIENTOS  Se recomienda utilizar concreto con los siguientes revenimientos:

ELEMENTO ESTRUCTURAL

REVENIMIENTO EN CENTÍMETROS MAXIMO

MINIMO

Muros y losas de cimentación

15,0

10,0

Losas y trabes

12,5

8,0

Columnas

18,0

14,0

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II.3.- CONTROL DE CALIDAD 

Se deberán tomar cuatro muestras de probeta cilíndrica por cada 30 metros cúbicos de concreto ó por día de colado en el sitio de descarga de éste. Estas muestras deberán ser curadas exactamente igual que el concreto colocado en el elemento estructural correspondiente. Para verificar la resistencia a compresión se probara una muestra cilíndrica a los tres días, otra a los siete y las dos restantes a los veintiocho días de edad.



Para verificar el modulo de elasticidad, se hará como mínimo una muestra de dos probetas cilíndricas por cada día de colado, pero al menos una por cuarenta metros cúbicos; se ensayarán la pareja de cilindros a los veintiocho días de edad. II.4.- FORMAS PARA CONCRETO



Las formas deberán ser lo suficientemente fuertes para resistir la presión resultante del vaciado y vibrado del concreto, estar sujetas rígidamente en su posición correcta y lo suficientemente impermeables para evitar la pérdida de la lechada.



Las formas deberán tener un traslape menor de 5 cm, con el concreto endurecido previamente al colado y se sujetaran ajustadamente contra el, de manera que al hacer el siguiente colado las formas no se abran y no permitan deslizamientos de las superficies del concreto ó perdidas de lechada en las juntas. II.5.- COLADOS



Las contratrabes deberán ser coladas en toda su altura, sin dejar juntas frías excepto que en los planos del proyecto se indique alguna junta para colado.



Antes de colar las columnas dados y muros, deberá tratarse la superficie de desplante de los mismos sobre los elementos de cimentación, en la forma indicada para las juntas de colado.



El enrase de las columnas deberá hacerse “EXACTAMENTE” al nivel inferior de losa o de trabe que vaya a apoyarse sobre ellos, en todo caso es preferible demoler una porción de columna para desplantar sobre ella la trabe o la losa que tener que añadir un segmento de columna durante el colado de las trabes y losas. II.6.- JUNTAS DE COLADO

Todas las juntas de colado se deberán hacer en los sitios indicados en el proyecto. Si entre un colado y el siguiente transcurre un tiempo mayor de 24 hrs., las juntas se trataran de la siguiente forma. 1.

Se limpiara la superficie de la junta que vaya a estar en contacto con el nuevo colado utilizando un cepillo de alambre con el objeto de desprender todo el material que no se encuentre perfectamente adherido.

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2.

Posteriormente al limpiado con cepillo de alambre, se llevara la junta con chorro de agua a presión.

3.

Quince minutos antes del nuevo colado se aplicara sobre la superficie de la junta un producto para propiciar una mejor adherencia entre los concretos de la junta.

II.7.- VIBRADO 

Cada capa de concreto se consolidara mediante vibrado hasta la densidad máxima practicable, de manera que no queden bolsas de agregado grueso y se acomode perfectamente contra todas las superficies de los moldes y materiales ahogados. Al compactar cada capa de concreto, el vibrador se pondrá en posición vertical y se dejara que la cabeza vibradora penetre en la parte superior de la capa adyacente para vibrarla de nuevo.



El concreto se compactara por medio de vibradores eléctricos o neumáticos del tipo de inmersión: Los vibradores que tengan cabezas vibradoras de 10 cm., o más de diámetro, se operaran a frecuencia por lo menos de 6000 vibraciones por minuto, cuando sean metidos en el concreto. Los vibradores que tengan cabezas vibradoras menores de 10 cm., de diámetro serán operados cuando menos a 7000 vibraciones por minuto cuando estén metidos en el concreto. II.8.- CURADO



B)

Después de 3 horas de haber realizado el colado e inmediatamente después del retiro de la cimbra. El concreto debe sellarse con pigmento blanco que forme una membrana para retener agua en las superficies exteriores. Aplíquese por medio de una compresora que pueda operarse para mantener las superficies recién coladas perfectamente húmedas durante un lapso no menor de 7 días.

OBRA CIVIL DE ACERO I. a.

MATERIALES El fabricante de la estructura deberá recabar del proveedor de materiales un “Certificado de calidad”, en donde se indicara cuando menos los siguientes datos : NOM.- Norma oficial mexicana Norma ASTM Esfuerzo de Fluencia Mínimo

b.

El certificado de calidad deberá ser mostrado al inspector antes de fabricar la estructura, quien lo firmara de conformidad, si procede.

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II.

SOLDADURAS

a.

Los electrodos podrán usarse durante 2 horas, en ambiente seco inmediatamente después de romper sus bolsas contenedoras. Los electrodos restantes deberán permanecer en honor a una temperatura de 90° hasta su utilización.

b.

Las soldaduras de taller o de campo se harán con las piezas sostenidas rígidamente.

c.

Antes de soldar se verificara que las superficies en donde se aplicara la soldadura estén limpias de escorias, polvo, grasa o pintura.

d.

Se aplicara la soldadura evitando la torcedura de las piezas por unir. Las piezas torcidas después de haberse aplicado la soldadura serán respuestas íntegramente.

e.

Únicamente soldadores calificados podrán realizar las soldaduras.

III.

FABRICACIÓN

a.

Solo se utilizaran perfiles que estén dentro de las tolerancias de laminación en espesores, flechas, dimensiones, etc.

b.

Cuando no se indique separación entre las piezas por soldar deben estar en contacto total.

c.

Toda la estructura de acero se pintará sobre superficies libres de impurezas con, primario anticorrosivo, sobre el primario se aplicara barrera contra fuego para tres horas. Aplicándose los espesores de ambos recubrimientos de acuerdo a las recomendaciones y garantías del fabricante. El primario y la barrera también deben aplicarse por la parte inferior de la losacero.

d.

Los cortes podrán hacerse con cizalla, sierra o soplete guiado mecánicamente.

e.

Todos los agujeros deberán hacerse con taladro y serán mayores que el diámetro nominal de los tornillos. Para diámetros menores o igual a 1.27 cm., increméntense 1.5 milímetros; para diámetros que excedan 1.27 cm., increméntense 3 milímetros.

f.

El fabricante dibujara los planos de taller (fabricación, montaje e iluminación). Estos documentos serán aprobados por el inspector de la estructura.

IV.

MONTAJE

a.

La estructura se montará con el equipo adecuado para que ofrezca la máxima seguridad.

b.

El transporte y el montaje se harán con la debida precaución para no generar esfuerzos residuales en las piezas.

c.

No deberá colocarse definitivamente una pieza hasta que no haya sido nivelada, alineada y plomeada.

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V.

INSPECCIÓN

a.

La estructura será inspeccionada desde su fabricación para verificar dimensiones y características de los materiales antes de su utilización.

b.

Cualquier material que no cumpla con estas especificaciones será rechazado por el inspector.

c.

Se verificara en obra el montaje de la estructura de acuerdo a los planos del taller.

d.

Deberá corroborarse el momento de apriete de todos los tornillos y de las anclas.

e.

Los recubrimientos sobre las piezas de acero se someterá a pruebas de adherencia y medición del espesor en igual numero que las inspecciones de soldadura de penetración completa(Ver cuadro para inspección de Soldaduras PLANO E-01)

f.

Se verificara a través de una EMPRESA DE CONTROL DE CALIDAD EN EL AREA METAL MECANICA de acuerdo a especificaciones AWS y ASME, la calificación de habilidad de los soldadores, las soldaduras de penetración completa, el análisis químico y dureza de tornillos, tuerca y arandelas y a tensión 2 probetas de cada perfil y de cada placa que tenga función prioritaria.

g.

Se ratificara en taller y en campo, de acuerdo a los planos estructurales las siguientes características en todas las soldaduras: calidad de su aplicación, longitudes, espesores, ejecución con los electrodos indicados, y las preparaciones de las piezas para soldar.

h.

El control de calidad de las soldaduras de penetración completa estará regido conforme a lo indicado en el cuadro para inspección de soldaduras Plano E-01.

i.

El inspector de la estructura deberá entregar una carta en donde constante que verifico todo lo indicado en estas especificaciones y se hace responsable de su cumplimiento.

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3)

BASES DE DISEÑO

El análisis y diseño estructural de la cimentación y superestructura del edificio y recubrimientos de fachadas se llevo a cabo con las bases que, para cargas permanentes, accidentales y variables establece el Reglamento de Construcciones para el DF, y sus Normas Técnicas Complementarias, así como el Manual de Diseño de Obras Civiles de la Comisión Federal de Electricidad, Diseño por Sismo y Diseño por Viento, para las acciones accidentales sísmicas se utilizo el programa PRODISIS.

ANÁLISIS DE CARGAS I.

II.

PESOS VOLUMETRICOS DE MATERIALES ESTRUCTURA METÁLICA

8.80 t /m3

CONCRETO ARMADO

2.40 t /m3

RELLENO DE TEZONTLE

1.40 t /m3

MORTERO DE CEMENTO

2.10 t /m3

LADRILLO

0.04 t /m2

IMPERMEABILIZANTE

0.03 t /m2

INSTALACIONES

0.04 t /m2

CARGA DE SOBRE PESO

0.04 t /m2

TABIQUE

0.29 t /m2

ACCIONES ACCIDENTALES SISMICAS (se utilizo el programa PRODISIS) ZONA SÍSMICA CATEGORIA DE EDIFICIO

A (CFE) B (OFICINAS, RCDF)

COEFICIENTE SISMICO (C)

0.12 (CFE)

FACTOR DE COMPORTAMIENTO SISMICO (Q)

2

TIPO DE SUELO

II

COEFICIENTE DE ACELERACIÓN DEL TERRENO (ao)

0.04

COEFICIENTE SISMICO REDUCIDO (Cs = C/Q)

0.06

PERIODO CARACTERISTICO QUE DELIMITA LA MESETA (Ta)s 0.2 PERIODO CARACTERISTICO QUE DELIMITA LA MESETA (Tb)s 0.7 EXPONENTE DE LA CURVA DEL ESPECTRO DE DISEÑO

r=2/3

14

III.

III.

ACCIONES ACCIDENTALES DE VIENTO VELOCIDAD REGIONAL

161.00 km/h

PERIODO MEDIO DE RETORNO

50 años

ALTITUD

1013.0 msnmm

TEMPERATURA

20.5º C

FACTOR Ft (ADIMENSIONAL)

1.0

FACTOR Fc (ADIMENSIONAL)

0.95

CARGAS EN AZOTEA

LOSA DE CONCRETO DE 10 cm

240 Kg/m2

RELLENO PARA PENDIENTES

160 Kg/m2

ENTORTADO

100 Kg/m2

ENLADRILLADO

40 Kg/m2

PLAFONES E INSTALACIONES

40 Kg/m2

CARGA POR REGLAMENTO

40 Kg/m2

IMPERMEABILIZANTE

40 Kg/m2

CARGA VIVA

100 Kg/m2

TOTAL

740 Kg/m2

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ESFUERZOS DE LOS MATERIALES



Concreto en plantillas

f´c =

10 MPa (100 kg/cm²)



Concreto en firmes

f’c =

15 MPa (150 kg/cm2)



Concreto estructural Clase I

f´c =

25 MPa (250 kg/cm²)



Peso Volumétrico del concreto

Pv =

2,400kg/cm³



Modulo de Elasticidad del Concreto Ec =21702 MPa (221,359 kg/cm²)



Acero de refuerzo

Fy =412 MPa (4,200 kg/cm²)



En varilla Φ ¼” (#2)

Fy =248 MPa (2,530 kg/cm²)

ESTUDIO DE MECANICA DE SUELOS La Gerencia de Ingeniería Civil determinó que para el diseño estructural se considerara una resistencia de terreno igual a 20 ton / m2, misma que tiene lugar a una profundidad de desplante de 1.40 m por abajo del nivel del edificio en proyecto.

4)

CRITERIOS DE DISEÑO A) CIMENTACIÓN

Se proyectaron cimentaciones congruentes con las cargas que, provenientes de la superestructura, habrá de absorber el terreno. Se utilizaron; zapatas corridas en el área de oficinas y zapatas corridas en una dirección con trabes de liga en el área del taller. Para el análisis de esta estructuración se utilizaron modelos con la reacción del terreno actuando de abajo hacia arriba. B) SUPERESTRUCTURA El sistema de la techumbre del área de oficinas y bodega está integrado por una losa de concreto reforzado que funge como cubierta del edificio. Esta losa de concreto distribuye las cargas en varias direcciones. Con la longitud tributaria se calcularon las acciones para cada trabe secundaria y para cada trabe de marco. El sistema de techumbre (constituido por una cubierta de multitecho), las columnas y trabes en el área de taller, se diseñaron considerando las acciones de carga muerta, de sismo y de viento que actúan sobre los mismos. Los marcos y los elementos con alta hiperestasticidad, se analizaron con programa para computadora, que a partir de la geometría de sus componentes y de las cargas del proyecto obtuvieron los elementos mecánicos para diseño y los rangos de desplazamiento para las acciones horizontales.

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Las estructuras se modelaron para su análisis, representando todos los elementos por sus ejes, con empotramiento en el desplante. Para las trabes secundarias se tomo en cuenta la sección compuesta por la trabe y el concreto colado en sitio. Con la relación de módulos de elasticidad se determinaron las propiedades físicas para los modelos. Para determinar las fuerzas cortantes sísmicas, se consideró una variación lineal de las aceleraciones con valor nulo en la base y máximo en la parte superior de la estructura, aplicando el coeficiente reducido por ductilidad, excepto para los conceptos del estado limite de servicios que dicho coeficiente por sismo se aplico inalterable. C) ESTRUCTURA DE ACERO La geometría de los elementos de acero se propuso primero, para realizar el análisis, y se reviso después para que cumpliera con el Estado Limite de Servicio y con los esfuerzos resultantes más desfavorables. Se aplico el Método Elástico a trabes y a columnas de acero en flexocomprensión y a los elementos de armaduras en tensión o comprensión. Los esfuerzos calculados con la geometría propuesta no rebasaron los permisibles de acero utilizado, y se cumplieron los estados límites de servicio. D) ESTRUCTURA DE CONCRETO Los armados longitudinal y transversal de los elementos de concreto de las cimentaciones, trabes secundarias y para cada trabe de marcos se calcularon mediante los preceptos contenidos en las Normas Técnicas Complementarias para construcción de edificios de concreto del Reglamento para Construcción del DF. Para obtener los factores para el diseño sísmico se utilizo el Manual de Diseño de Obras Civiles de Comisión Federal de Electricidad y el programa Prodisis para obtener los periodos que delimitan la meseta.

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5) ANALISIS TRIDIMENSIONAL (ACCIONES DE CARGA MUERTA MAS CARGA VIVA Y POR SISMO EN DOS DIRECCIONES) En el análisis se utilizo el programa RAM Advance con los siguientes estados de carga:     

Carga Muerta (CM) Carga Sismo XX (CSXX) Carga Sismo ZZ (CSZZ) Carga viento XX (CVXX) Carga Viento ZZ (CVZZ)

Con 8 combinaciones de carga  Comb1 = 1.4 CM  Comb2 = 1.1CM + 1.1CSXX  Comb3 = 1.1CM + 1.1CSZZ  Comb4 = 1.1 CM + 1.1 CVXX  Comb5 = 1.1 CM + 1.1 CVZZ  Comb6 = 1.1 CM + 1.1 CSXX + 0.3 CSZZ  Comb7 = 1.1 CM + 0.3 CSXX + 1.1 CSZZ  Comb8 = 1.1 CM + 1.1 CVXX + 0.3 CVZZ  Comb9 = 1.1 CM + 0.3 CVXX + 1.1 CVZZ

5.1

Estructura de acero

Se mostraran los cálculos con los mayores esfuerzos Fig.1

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Resultados del Análisis Máximos esfuerzos en miembros Estado : CM=Carga Muerta Axial Corte V2 [Kg] [Kg] MIEMBRO 20 Max -1878.36 354.11 Min -2695.36 -4250.82 MIEMBRO 30 Max -2587.26 1082.90 Min -2587.26 1082.90 MIEMBRO 29 Max -2587.97 1083.51 Min -2587.97 1083.51 MIEMBRO 19 Max -4657.42 1906.27 Min -4657.42 1906.27 MIEMBRO 18 Max -4658.61 1906.05 Min -4658.61 1906.05 MIEMBRO 17 Max 2.99 3.64 Min 2.99 3.64

Corte V3 Torsión M22 [Kg] [Kg*m] [Kg*m]

M33 [Kg*m]

4.05 4.05

-0.12 -0.12

14.65 -10.84

4355.81 -7998.32

1.23 1.23

-0.49 -0.49

2.14 -2.18

-714.27 -4504.44

0.27 0.27

0.44 0.44

0.31 -0.64

3078.07 -714.22

2.92 2.92

-0.25 -0.25

5.73 -4.48

-1326.29 -7998.25

0.80 0.80

0.31 0.31

1.75 -1.05

5344.81 -1326.35

-4.56 -4.56

0.08 0.08

12.16 -13.28

10.49 -9.84

Estado : CSXX=Carga Sismo xx Axial Corte V2 Corte V3 Torsión M22 M33 [Kg] [Kg] [Kg] [Kg*m] [Kg*m] [Kg*m] MIEMBRO 20

Fig. 10 Diseño de los elementos del Taller Civil en Ram Advance Max -168.22 Min -168.22 MIEMBRO 30 Max 61.14 Min 61.14 MIEMBRO 29 Max 61.15 Min 61.15 MIEMBRO 19 Max 64.23 Min 64.23 MIEMBRO 18 Max 64.23 Min 64.23 MIEMBRO 17 Max 0.22 Min 0.22

95.10 95.10

-0.31 -0.31

0.00 0.00

1.29 -0.65

494.12 -104.68

-231.31 -231.31

0.08 0.08

-0.03 -0.03

0.25 -0.03

474.63 -334.95

-231.33 -231.33

-0.05 -0.05

-0.02 -0.02

0.10 -0.07

-334.95 -1144.60

-229.91 -229.91

-0.01 -0.01

-0.03 -0.03

0.03 0.00

494.12 -310.56

-229.89 -229.89

-0.02 -0.02

-0.01 -0.01

0.04 -0.03

-310.55 -1115.16

0.01 0.01

-0.34 -0.34

0.00 0.00

1.00 -0.88

0.05 -0.04

M22 [Kg*m]

M33 [Kg*m]

4.43 -0.61

0.37 -0.28

316.76 -244.74

-0.01 -0.37

Estado : CSZZ=Carga sismo zz Axial Corte V2 Corte V3 Torsión [Kg] [Kg] [Kg] [Kg*m] MIEMBRO 20 Max 0.46 -0.10 0.80 -0.07 Min 0.46 -0.10 0.80 -0.07 MIEMBRO 30 Max -89.83 0.10 160.43 0.09 Min -89.83 0.10 160.43 0.09

19

MIEMBRO 29 Max -204.50 Min -204.50 MIEMBRO 19 Max 13.12 Min 13.12 MIEMBRO 18 Max 5.98 Min 5.98 MIEMBRO 17 Max -641.62 Min -641.62

0.09 0.09

236.45 236.45

0.00 0.00

143.38 -684.18

0.30 -0.01

0.05 0.05

236.06 236.06

-0.04 -0.04

435.52 -390.70

-0.11 -0.28

0.07 0.07

173.96 173.96

0.00 0.00

243.18 -365.67

0.14 -0.11

-109.85 -109.85

-0.24 -0.24

0.00 0.00

0.17 -1.16

351.79 -261.20

M22 [Kg*m]

M33 [Kg*m]

21.01 -9.81

2820.51 -636.19

830.17 -277.10

1727.61 246.27

Estado : CVXX=Carga viento xx Axial Corte V2 Corte V3 Torsión [Kg] [Kg] [Kg] [Kg*m] MIEMBRO 20 Max 267.00 1569.07 -4.90 -0.16 Min -130.85 -673.35 -4.90 -0.16 MIEMBRO 30 Max 1087.81 -20.39 959.50 0.45 Min 1087.81 -826.09 -495.24 0.45 MIEMBRO 29 Max 713.54 -827.63 2065.74 -0.96 Min 713.54 -1633.33 611.00 -0.96 MIEMBRO 19 Max 1568.59 30.99 473.05 0.01 Min 1568.59 -1597.77 473.05 0.01 MIEMBRO 18 Max 1570.36 -1595.21 827.18 -0.37 Min 1570.36 -3223.97 827.18 -0.37 MIEMBRO 17 Max -459.81 -189.19 -10.45 -0.02 Min -459.81 -189.19 -10.45 -0.02 Estado: CVZZ=Carga viento zz Axial Corte V2 Corte V3 Torsión [Kg] [Kg] [Kg] [Kg*m] MIEMBRO 20 Max 2232.89 1963.57 -3.56 -0.07 Min 1835.04 -278.86 -3.56 -0.07 MIEMBRO 30 Max 1727.58 -585.40 1178.43 0.09 Min 1727.58 -1240.00 -612.03 0.09 MIEMBRO 29 Max 1267.49 69.70 2541.82 0.14 Min 1267.49 -584.91 751.36 0.14 MIEMBRO 19 Max 2296.59 -534.44 580.75 0.18 Min 2296.59 -1857.79 580.75 0.18 MIEMBRO 18 Max 2298.80 786.92 1017.34 -0.18 Min 2298.80 -536.43 1017.34 -0.18 MIEMBRO 17 Max -577.94 -236.73 1.74 -0.03 Min -577.94 -236.73 1.74 -0.03

1006.05 246.16 -3678.25 -4060.50 924.46 -731.20

2821.55 78.77

1259.09 78.91 -1636.03 -8354.66 27.50 -30.81

569.01 -486.68

M22 [Kg*m]

M33 [Kg*m]

12.83 -9.59

3707.47 -1705.85

1018.21 3156.48 -338.90 -37.98 1238.47 -37.98 -4524.58 -952.54 1134.76 3707.51 -897.86 -478.88 1548.65 -40.55 -2012.05 -859.37 3.92 -5.76

Estado : comb1=1.4CM Axial Corte V2 Corte V3 Torsión M22 [Kg] [Kg] [Kg] [Kg*m] [Kg*m] MIEMBRO 20

710.83 -610.14

M33 [Kg*m]

20

Max -2629.70 495.75 5.67 -0.16 Min -3773.51 -5951.15 5.67 -0.16 MIEMBRO 30 Max -3622.16 1516.07 1.72 -0.69 Min -3622.16 1516.07 1.72 -0.69 MIEMBRO 29 Max -3623.15 1516.92 0.38 0.62 Min -3623.15 1516.92 0.38 0.62 MIEMBRO 19 Max -6520.38 2668.78 4.08 -0.35 Min -6520.38 2668.78 4.08 -0.35 MIEMBRO 18 Max -6522.06 2668.46 1.12 0.44 Min -6522.06 2668.46 1.12 0.44 MIEMBRO 17 Max 4.18 5.10 -6.38 0.11 Min 4.18 5.10 -6.38 0.11 Estado : comb2=1.1CM+1.1CSXX Axial Corte V2 Corte V3 Torsión [Kg] [Kg] [Kg] [Kg*m] MIEMBRO 20 Max -2251.24 494.12 4.11 -0.13 Min -3149.94 -4571.29 4.11 -0.13 MIEMBRO 30 Max -2778.73 936.75 1.44 -0.58 Min -2778.73 936.75 1.44 -0.58 MIEMBRO 29 Max -2779.50 937.40 0.25 0.46 Min -2779.50 937.40 0.25 0.46 MIEMBRO 19 Max -5052.51 1844.00 3.20 -0.30 Min -5052.51 1844.00 3.20 -0.30 MIEMBRO 18 Max -5053.82 1843.77 0.86 0.33 Min -5053.82 1843.77 0.86 0.33 MIEMBRO 17 Max 3.52 4.02 -5.39 0.09 Min 3.52 4.02 -5.39 0.09 Estado : comb3=1.1CM+1.1CSZZ Axial Corte V2 Corte V3 Torsión [Kg] [Kg] [Kg] [Kg*m] MIEMBRO 20 Max -2065.69 389.41 5.33 -0.21 Min -2964.39 -4676.01 5.33 -0.21 MIEMBRO 30 Max -2944.80 1191.31 177.83 -0.45 Min -2944.80 1191.31 177.83 -0.45 MIEMBRO 29 Max -3071.71 1191.96 260.39 0.49 Min -3071.71 1191.96 260.39 0.49 MIEMBRO 19 Max -5108.73 2096.95 262.88 -0.31 Min -5108.73 2096.95 262.88 -0.31 MIEMBRO 18 Max -5117.89 2096.73 192.23 0.34 Min -5117.89 2096.73 192.23 0.34 MIEMBRO 17 Max -702.50 -116.83 -5.28 0.09 Min -702.50 -116.83 -5.28 0.09

20.51 -15.17

6098.13 -11197.65

2.99 -3.05

-999.98 -6306.21

0.43 -0.89

4309.30 -999.91

8.02 -6.28

-1856.81 -11197.55

2.45 -1.47

7482.74 -1856.88

17.03 -18.59

14.69 -13.78

M22 [Kg*m]

M33 [Kg*m]

15.39 -10.50

4733.65 -8254.62

2.62 -2.43

-1154.14 -4432.78

0.27 -0.59

2126.82 -1154.09

6.30 -4.90

-1800.53 -8254.54

1.89 -1.11

4652.61 -1800.59

14.48 -15.58

11.59 -10.87

M22 [Kg*m]

M33 [Kg*m]

20.98 -12.59

4791.74 -8798.46

350.78 -271.61

-785.71 -4955.29

158.05 -753.30

3386.20 -785.66

485.37 -434.70

-1459.04 -8798.38

269.42 -403.39

5879.45 -1459.10

13.57 -15.88

376.14 -275.78

21

Estado : comb4=1.1CM+1.1CVXX Axial Corte V2 Corte V3 Torsión M22 [Kg] [Kg] [Kg] [Kg*m] [Kg*m] MIEMBRO 20 Max -2210.13 Min -2671.19 MIEMBRO 30 Max -1649.39 Min -1649.39 MIEMBRO 29 Max -2061.87 Min -2061.87 MIEMBRO 19 Max -3397.71 Min -3397.71 MIEMBRO 18 Max -3397.08 Min -3397.08 MIEMBRO 17 Max -502.50 Min -502.50

-351.17 -0.93 -2949.92 -0.93

-0.31 -0.31

M33 [Kg*m]

11.19 5.32

4697.58 -5695.60

1168.77 1056.81 -0.04 282.50 -543.41 -0.04

913.87 -307.20

-514.80 -3054.51

281.47 -604.80

1107.00 -358.51 -4046.77 -1080.68

2272.61 -0.57 672.40 -0.57

2130.99 523.56 339.36 523.56

-0.26 -0.26

1023.21 -1372.27 -809.25 -5695.39

341.92 910.77 -1449.72 910.77

-0.06 -0.06

1386.92 -1258.25 -1800.79 -3310.84

-204.10 -204.10

0.06 0.06

43.63 -48.50

615.08 -523.81

M22 [Kg*m]

M33 [Kg*m]

5.57 2.19

2948.71 -4719.94

-16.51 -16.51

Estado : comb5=1.1CM+1.1CVZZ Axial Corte V2 Corte V3 Torsión [Kg] [Kg] [Kg] [Kg*m] MIEMBRO 20 Max -47.65 82.77 0.54 -0.21 Min -508.72 -2515.98 0.54 -0.21 MIEMBRO 30 Max -945.65 547.26 1297.63 -0.44 Min -945.65 -172.81 -671.88 -0.44 MIEMBRO 29 Max -1452.53 1268.53 2796.29 0.64 Min -1452.53 548.46 826.79 0.64 MIEMBRO 19 Max -2596.91 1509.02 642.03 -0.08 Min -2596.91 53.34 642.03 -0.08 MIEMBRO 18 Max -2595.80 2962.26 1119.96 0.14 Min -2595.80 1506.58 1119.96 0.14 MIEMBRO 17 Max -632.45 -256.40 -3.11 0.05 Min -632.45 -256.40 -3.11 0.05 Estado : comb6=1.1CM+1.1CSXX+0.3CSZZ Axial Corte V2 Corte V3 Torsión [Kg] [Kg] [Kg] [Kg*m] MIEMBRO 20 Max -2251.10 494.09 4.35 -0.15 Min -3149.81 -4571.33 4.35 -0.15 MIEMBRO 30 Max -2805.68 936.79 49.57 -0.55 Min -2805.68 936.79 49.57 -0.55 MIEMBRO 29 Max -2840.85 937.43 71.18 0.46 Min -2840.85 937.43 71.18 0.46 MIEMBRO 19 Max -5048.57 1844.02 74.02 -0.31 Min -5048.57 1844.02 74.02 -0.31 MIEMBRO 18

1120.72 -827.47 -375.18 -1555.21 1362.65 2352.31 -4977.74 -827.42 1254.54 -1985.69 -992.57 -4719.82 1705.43 5834.69 -2214.42 -1985.78 7.04 -10.29

771.09 -659.61

M22 [Kg*m]

M33 [Kg*m]

16.72 -10.68

4733.74 -8254.70

97.65 -75.85

-1154.15 -4432.89

43.28 -205.85

2126.91 -1154.10

136.95 -122.11

-1800.56 -8254.62

22

Max -5052.03 Min -5052.03 MIEMBRO 17 Max -188.96 Min -188.96

1843.79 53.04 1843.79 53.04

0.33 0.33

74.84 -110.81

4652.65 -1800.62

-28.93 -28.93

0.09 0.09

14.53 -15.93

94.67 -66.77

M22 [Kg*m]

M33 [Kg*m]

20.79 -12.20

4773.81 -8650.22

350.86 -271.62

-886.20 -4812.90

158.03 -753.27

3042.83 -886.14

485.37 -434.69

-1552.20 -8650.14

269.41 -403.38

5544.90 -1552.26

13.87 -16.15

376.13 -275.77

M22 [Kg*m]

M33 [Kg*m]

15.04 2.44

4218.58 -4583.36

-5.46 -5.46

Estado : comb7=1.1CM+0.3CSXX+1.1CSZZ Axial Corte V2 Corte V3 Torsión [Kg] [Kg] [Kg] [Kg*m] MIEMBRO 20 Max -2116.16 417.93 5.24 -0.21 Min -3014.86 -4647.48 5.24 -0.21 MIEMBRO 30 Max -2926.46 1121.92 177.85 -0.46 Min -2926.46 1121.92 177.85 -0.46 MIEMBRO 29 Max -3053.37 1122.56 260.37 0.48 Min -3053.37 1122.56 260.37 0.48 MIEMBRO 19 Max -5089.46 2027.98 262.88 -0.32 Min -5089.46 2027.98 262.88 -0.32 MIEMBRO 18 Max -5098.62 2027.76 192.23 0.34 Min -5098.62 2027.76 192.23 0.34 MIEMBRO 17 Max -702.43 -116.83 -5.38 0.09 Min -702.43 -116.83 -5.38 0.09 Estado : comb8=1.1CM+1.1CVXX+0.3CVZZ Axial Corte V2 Corte V3 Torsión [Kg] [Kg] [Kg] [Kg*m] MIEMBRO 20 Max -1659.61 -434.83 -2.00 -0.33 Min -2001.33 -2360.85 -2.00 -0.33 MIEMBRO 30 Max -1131.12 796.76 1410.34 -0.02 Min -1131.12 106.88 -727.02 -0.02 MIEMBRO 29 Max -1681.62 106.00 3035.16 -0.53 Min -1681.62 -583.89 897.81 -0.53 MIEMBRO 19 Max -2708.73 1573.66 697.78 -0.21 Min -2708.73 179.03 697.78 -0.21 MIEMBRO 18 Max -2707.44 180.99 1215.98 -0.12 Min -2707.44 -1213.64 1215.98 -0.12 MIEMBRO 17 Max -675.88 -275.12 -15.99 0.05 Min -675.88 -275.12 -15.99 0.05 Estado : comb9=1.1CM+0.3CVXX+1.1CVZZ Axial Corte V2 Corte V3 Torsión [Kg] [Kg] [Kg] [Kg*m] MIEMBRO 20 Max -86.90 -119.23 -0.93 -0.26 Min -428.61 -2045.26 -0.93 -0.26 MIEMBRO 30 Max -619.30 299.43 1585.48 -0.31 Min -619.30 -178.93 -820.45 -0.31 MIEMBRO 29 Max -1238.47 778.53 3416.02 0.35 Min -1238.47 300.17 1010.09 0.35 MIEMBRO 19

1219.34 -526.19 -408.87 -2107.56 1478.54 -497.77 -5404.15 -1362.56 1363.64 -1515.94 -1078.60 -4583.13 1851.51 -1474.80 -2404.41 -3323.00 41.90 -47.33

828.33 -706.85

M22 [Kg*m]

M33 [Kg*m]

8.49 2.62

2940.92 -3873.79

1369.77 -753.59 -458.31 -1081.59 1664.47 1134.16 -6081.22 -753.57

23

Max -2126.34 Min -2126.34 MIEMBRO 18 Max -2124.69 Min -2124.69 MIEMBRO 17 Max -770.39 Min -770.39

1029.69 783.94 62.63 783.94

-0.07 -0.07

1531.87 -1962.06 -1211.93 -3873.63

1995.07 1368.11 0.03 1028.01 1368.11 0.03

2083.16 3328.29 -2705.23 -1962.10

-313.16 -313.16

15.29 -19.54

-6.24 -6.24

0.04 0.04

941.79 -805.62

Deflexiones locales en miembros Estado : CM=Carga Muerta Estación Eje 1 [cm] MIEMBRO 20 0% -0.230 50% -0.236 100% -0.240

Eje 2 [cm]

Eje 3 [cm]

Rotación11 [Rad] [cm]

Defl. (2) Defl. (3) [cm]

0.029 -0.822 -1.355

0.001 0.010 0.010

0.00000 -0.00022 -0.15901 (L/3960) -0.00044 -

MIEMBRO 30 0% -0.003 50% -0.005 100% -0.006

0.101 0.148 0.126

0.000 0.000 0.001

0.00017 0.00007 -0.00002 -

-

MIEMBRO 29 0% 0.000 50% -0.002 100% -0.003

0.000 0.035 0.101

0.000 0.000 0.000

0.00000 0.00008 0.00017 -

-

MIEMBRO 19 0% -0.006 50% -0.009 100% -0.012

0.196 0.284 0.232

0.000 0.001 0.001

0.00009 0.00006 0.07049 (L/4965) 0.00002 -

MIEMBRO 18 0% 0.000 50% -0.003 100% -0.006

0.000 0.068 0.196

0.000 0.000 0.000

0.00000 0.00005 0.00009 -

-

MIEMBRO 17 0% -0.001 50% -0.001 100% -0.001

-0.016 -0.011 -0.006

0.214 0.161 0.113

-0.00089 -0.00064 -0.00039 -

-

Máximas deformaciones relativas Nota.- Los valores de las deformaciones estan en valor absoluto. ESTADO CM=Carga Muerta Miembro Defl. (2) [cm] @(%) Defl. (3) [cm] @(%) 20 30 29 19 18 17

0.21311 0.03542 0.01682 0.07145 0.03242 0.00092

(L/2955) 67.50000 0.00733 (< L/10000) 72.50000 (L/9882) 55.00000 0.00003 (< L/10000) 22.50000 (< L/10000) 37.50000 0.00002 (< L/10000) 32.50000 (L/4898) 55.00000 0.00033 (< L/10000) 72.50000 (< L/10000) 37.50000 0.00013 (< L/10000) 70.00000 (< L/10000) 22.50000 0.00940 (< L/10000) 77.50000

24

5.2

Estructura de concreto

Como la parte del taller donde se utilizó concreto se diseño considerando muros de carga, no fue necesario utilizar el programa de cómputo y por lo tanto no se tienen resultados de corridas.

6) DIMENSIONAMIENTO ESTRUCTURALES

DE

LOS

ELEMENTOS

A partir de los resultados de las corridas del programa RAM Advanse, presentadas en el capítulo anterior, se obtienen los datos asociados a los diagramas de momentos y cortantes que serán útiles para realizar el diseño de los elementos, mismo que parte de una comparación de las dimensiones obtenidas en el diseño con la geometría de los elementos propuestos en forma preliminar. En esta memoria se presentará el desarrollo del cálculo de sólo algunos de los elementos y se presentará el resultado de los restantes. 6.1

ESTRUCTURA DE ACERO

6.1.1Trabes.- Para su inclusión en esta memoria de cálculo se seleccionó dentro de las trabes inclinadas que forman la cumbrera (denominada T-2), aquella que se ve sometida a los mayores esfuerzos y que se ubica sobre el eje 11. Las acciones obtenidas para las diferentes condiciones de diseño establecidas resultaron: ACCIÓN

CM + CV SISMO Z VIENTO Z

M (kg-m)

8000

490

3707.5

V (kg)

4250

100

1960

Se observa que el efecto de las acciones de viento reduce la acción de la carga asociadas al peso. Por la anterior, el criterio de comparación a aplicar se redujo a la siguiente: a)

(CM + CV)(FC)

FC = 1.4

b)

[(CM + CV)+ SISMO Z] (FC)

FC = 1.1

En virtud de lo anterior se llegó a la comparación siguiente: M (kg-m)

a) Mu = (8000)(1.4)

= 11200

b) Mu=(8000+3707.5)(1.1)

= 12878◄

25

V (kg)

a) Vu = (4250)(1.4)

= 5 950

b) Vu = (4250+1960)(1.1)

= 6 831◄

A partir de los valores últimos Mu y Vu marcados con una flecha se llevará a cabo el diseño de esta trabe: Se propone un elemento IR 406 x 53.7, cuyas características geométricas son las mostradas a continuación.

Patín: bf = 177 mm (17.7 cm);

tf = 10.9 mm (1.09 cm)

Alma: tw = 7.5 mm (0.75 cm);

d = 403 mm (40.3 cm)

Sx = 926 cm3 Ix = 16 647.0 cm4

rx = 16.5 cm

A) Clasificación del elemento.- De acuerdo con el valor de la relación geométrica del patín o alma del perfil, y al compararlo con los valores obtenidos de la aplicación de las formulas de máximos admisibles se determina el tipo de sección. Patín

ancho 17.7   16.239 grueso 1.09

Tipo 3

0.58

E = 2 x 106 kg/cm2 ; Fy =2530 kg/cm2

E 2 x10 6  0.58  16.307 Fy 2530

Al comparar estos valores se concluye que este perfil corresponde al tipo 3. B) Determinación del módulo de sección requerido.- Cuando se tiene un perfil con sección tipo 3, el momento resistente del mismo se determina a partir de la expresión siguiente (misma que aplica para elementos sujetos a flexión):

M R  FR S Fy 

donde FR = Factor de resistencia = 0.9

S = Modulo de sección asociado a MR Despejando se tiene → S 

MR 1287800 Si se hace MU = MR→ S   565.6cm 3 < FR Fy  0.92530

926 cm3 El módulo de sección de este perfil tiene un valor mayor que el requerido para soportar este esfuerzo, por lo que de acuerdo con el Manual IMCA, el perfil propuesto resulta adecuado. C) Revisión por cortante.- Para calcular el valor del cortante resistente aplica la expresión siguiente:

VR  0.55FR  Ao Fy 

Ao  d t w   40.30.75  30.225 FR=0.8

VR  0.550.830.2252530  33646.5 kg > Vu = 6831.0 kg

PASA

26

D) Revisión por deformación o flecha.- De acuerdo con los criterios establecidos por el Reglamento de Construcciones de DF, la deflexión máxima (en cm) se calcula a partir de la siguiente expresión.

 max  Así

 max 

l  0.5 240

l  6.30m  630cm

630  0.5  3.125cm > 0.822 cm (obtenido en el análisis) PASA 240

Trabe T-1 aquella que se ve sometida a los mayores esfuerzos y que se ubica sobre el eje A. Las acciones obtenidas para las diferentes condiciones de diseño establecidas resultaron: ACCIÓN

CM + CV SISMO Z VIENTO Z

M (kg-m)

1049

26119.9

61013.93

V (kg)

3.64

110

237

Se observa que el efecto de las acciones de viento reduce la acción de la carga asociadas al peso. Por la anterior, el criterio de comparación a aplicar se redujo a la siguiente: c)

(CM + CV)(FC)

FC = 1.4

d)

[(CM + CV)+ SISMO Z] (FC)

FC = 1.1

En virtud de lo anterior se llegó a la comparación siguiente: M (kg-m)

V (kg)

a) Mu = (1049)(1.4)

= 1468.6

b) Mu=(1049+61013.93)(1.1)

= 68269.2◄

a) Vu = (3.64)(1.4)

= 5.10

b) Vu = (3.64+237)(1.1)

= 264.71◄

A partir de los valores últimos Mu y Vu marcados con una flecha se llevará a cabo el diseño de esta trabe: Se propone un elemento IR 406 x 53.7, cuyas características geométricas son las mostradas a continuación. Patín: bf = 171 mm (17.1 cm);

tf = 9.8 mm (0.98 cm)

Alma: tw = 6.9 mm (0.69 cm); d = 352 mm (35.2 cm)

Sx = 688 cm3

Ix = 12112 cm4 rx = 14.6 cm

27

E) Clasificación del elemento.- De acuerdo con el valor de la relación geométrica del patín o alma del perfil, y al compararlo con los valores obtenidos de la aplicación de las formulas de máximos admisibles se determina el tipo de sección. Patín

Tipo 3

ancho 17.1   16 grueso 0.98

0.58

E = 2 x 106 kg/cm2 ; Fy =2530 kg/cm2

E 2 x10 6  0.58  16.307 Fy 2530

Al comparar estos valores se concluye que este perfil corresponde al tipo 3. F) Determinación del módulo de sección requerido.- Cuando se tiene un perfil con sección tipo 3, el momento resistente del mismo se determina a partir de la expresión siguiente (misma que aplica para elementos sujetos a flexión):

M R  FR S Fy 

donde FR = Factor de resistencia = 0.9

S = Modulo de sección asociado a MR Despejando → S 

MR FR Fy 

Si se hace MU = MR→ S 

68269.223  30cm3 < 688 cm3 0.92530

El módulo de sección de este perfil tiene un valor mayor que el requerido para soportar este esfuerzo, por lo que de acuerdo con el Manual IMCA, el perfil propuesto resulta adecuado. G) Revisión por cortante.- Para calcular el valor del cortante resistente aplica la expresión siguiente:

VR  0.55FR  Ao Fy 

Ao  d tw   35.20.69  24.28

FR=0.8 VR  0.550.824.282530  27028 kg > Vu = 264.7 kg

PASA

H) Revisión por deformación o flecha.- De acuerdo con los criterios establecidos por el Reglamento de Construcciones de DF, la deflexión máxima (en cm) se calcula a partir de la siguiente expresión.

 max  Así

 max 

l  0.5 240

l  5.58m  588cm

588  0.5  2.95cm > 0.011 cm (obtenido en el análisis) PASA 240

28

6.1.2 Columnas.- Se consideró para su presentación en esta memoria el diseño de las columnas de esquina (C-2), seleccionándose aquella que se ve sometida a los mayores esfuerzos. Esta columna está compuesta por dos elementos y se ubica en el cruce de los ejes L y 7. Se propuso un perfil IR 457 x 112.9, cuyas características geométricas son las siguientes: Patín: bf = 280 mm (28.0 cm); tf = 17.3 mm (1.73 cm) Alma: tw = 10.8 mm (1.08 cm); Ix = 53 359.0 cm4

d = 463 mm (46.3 cm) Sx = 2 393 cm3

rx = 19.6 cm

Sz = 452 cm3

Iz = 6 327.0 cm4

rz = 6.6 cm

A) Revisión de los requisitos geométricos.- Deberán cumplirse en los planos asociados (z-y, x-y) las relaciones geométricas correspondientes. Eje x-x h > b h = d – (2)(tf) = 46.3 – (2)(1.73) = 42.84 cm > 28.0

CUMPLE

h/b < 1.5

CUMPLE

42.84/28.0 = 1.53

b > 20.0 cm

CUMPLE

kl  22 r El cálculo del valor de k requiere del cálculo de las rigideces en las columnas (C-2) y las trabes (T-2) que se encuentran dentro del plano analizado. En este caso se tiene una columna y una trabe. Rigidez columna (C-2)

Rigidez trabe (T-1)

ψA =

Rc 

Rt 

I c 6327   18.077 Lc 350

I t 12112   21.70 Lt 558

Rc 18.07(2)   1.666 Rt 21.70

ψB = 0 ya que es el empotre que se tiene en la base de la columna A partir del nomograma de longitudes efectivas se tiene que para esta condición kx=1.32, por lo que:

kl 1.32350   70  22 r 6.6 Amplificación

NO CUMPLE por lo tanto se aplica un Factor de

Factor de Amplificación Área columna= 143.9 cm2

Fy = 2530 kg/cm2

Es = 2100000 kg/cm2

FR = 0.9

Py = Área columna*FR = 143.9 (0.9) = 339526 kg

29

Areacolumna *  2 * E s PEI = = 567643.25 kg K2 Pu = 2790 kg Fa =

1 = 1.005 Pu 1 FR * PEI

Eje z-z Del cálculo anterior se desprende que esta columna cumple con lo siguiente: h>b

CUMPLE

h/b < 1.5

CUMPLE

b > 20.0 cm

CUMPLE

kl  22 r El cálculo del valor de k requiere del cálculo de las rigideces en las columnas (C-2) y las trabes (T-1). Columna (C-2)

Trabe (T-1)

ψA =

Rci 

I ci 55359   158.16 Lci 350

Rti 

I ti 0 Lti

Rc  indeterminado Rt

ψB = 0 empotre en la base de la columna del nomograma se tiene kz = 2.3

kl 2.3350.0   41.07  22 NO CUMPLE aplicar Factor de Amplificación r 19.6 Factor de Amplificación Área columna= 143.9 cm2

Fy = 2530 kg/cm2

Es = 2100000 kg/cm2

FR = 0.9

Py = Área columna*FR = 143.9 (0.9) = 339526 kg

Areacolumna *  2 * Es PEI = = 1768196.1 kg K2 Pu = 2790 kg

30

Fa =

1 = 1.002 Pu 1 FR * PEI

A) Revisión de secciones extremas.- Como en el diseño se aplicó un coeficiente Q=2, la sección corresponde al tipo 2. En función de lo anterior la expresión a aplicar es:

Pu

FR Py 



M uox M uoz   1.0 M rx M rz

donde:

Rc  FR Py   FR  As Fy 

 Fy Rc    1  2 n  0.15 2 n Fy  kl     2  r  E  





  At FR   Fy  At FR  1 n  

Pu = Carga última axial (de diseño)

  

(FR)(Py) = Carga que resiste la sección = FR   As  Fy Muoz = Momento actuante en el eje z (de diseño) Muox = Momento actuante en el eje x (de diseño)

   = Momento en z que resiste la sección = F S F 

Mrx = Momento en x que resiste la sección = FR  S x  Fy Mrz

R

z

y

At = Área transversal total de la columna De la afectación al valor de las acciones obtenidas en la corrida del programa se tienen como acciones de diseño: Muox = 5247 kg-m (5.247 ton-m) Muox = 5243 kg-m (5.243 ton-m)

Aplicando el Factor de Amplificación Fa = 1.005

Muoz = 1371.15 kg-m (1.371.15 ton-m) Muoz = 1373 kg-m (1.37 ton-m) Pu = 2790 kg (2.790 kg)

  41.07 

2530.0  0.46 2 2.1x10 6  





Aplicando el factor de Amplificación Fa = 1.002

kl 2.3763.0   41.07 r 19.6 (2)(n) = (2)(1.4) = 2.8

31

 2530.00 Rc    1  0.462.8  0.15 2.8 



 143.90.90  304367.08 kg 1 1.4  



Rc  0.90143.92530.0  327660.3 kg Se selecciona el menor de los dos Rc = 304.36 Ton = (FR)(Py) Por otra parte los esfuerzos resistentes asociados a las características de la columna, serán: Mrz = (2393)(2530.0)(0.90) = 5448861 kg-cm = 54.488 Ton-m Mrx = (692.0)(2530.0)(0.90) = 1029204 kg-cm = 10.29 Ton-m Así se tiene:

2.790 5.247 1.37    0.54 < 1.00 SE CUMPLE 304.3 10.29 54.48

A) Revisión del miembro como columna completa.- Como esta columna tiene una sección del tipo 2, debe cumplirse la condición dada por la fórmula siguiente: * * Pu M uox M uoz    1.0 Rc M m FR M pz 

  L  Fy  r   E M m  FR 1.07   z  18.55   M px  z Fy 

   M px   FR M px   

donde

M px  z x Fy   2671.02530  6757630  6.757 x10 6 kg-cm

FR M px   0.96.757 x106   6081867 kg-cm = 60.82 Ton-m





 350 2530 6.6  2.1x10 6 M m  0.91.07  18.55 

  6  6.757 x10 = 5903560.529 kg-cm 



Mm = 59.03 Ton-m < (FR)(Mpx) = 60.82 Ton-m



SE CUMPLE

32

6.1.3 Losas.- Al tener en este caso una estructura metálica se propone como techo una cubierta de multipanel. Para determinar el valor de la acción a la que va a ser sometida esta lámina se requiere hacer al análisis de viento, mismo que aplica las expresiones siguientes:

Pz  C p Qz  Qz  VD 0.0048G 

VD  Ft F VR 

F  Fc FRZ 

G

FRZ

0.392 273 

 10   1.56   



Este análisis parte de los parámetros del sitio siguientes: Ω = Presión barométrica = 675 mm Hg α = 0.131 [Depende de la categoría del terreno (2) y de la clase de estructura (B)]

 = Temperatura ambiente = 20.5ºC VR = Velocidad regional = 161 km/h Cp = Coeficiente de presión que aplica a cubiertas de azotea = 0.65 Ft = Factor que depende de la topografía [para este suelo es1.0] Fα = Factor que depende de Fc y FRZ Fc = Factor que depende del tipo de estructura [para B es 0.95] FRZ = Factor que depende de la altura del edificio y que al ser menor de 10.0 m se calcula con la expresión siguiente:

FRZ

 10   1.56   315 

0.131

 0.99

F  0.950.99  0.94

VD  1.01.0161.0  161 km/h G

0.392675  0.902 273  20.5

QZ  161 0.00480.90  112 kg/m2 2

Pz  0.65112  72.78 kg/m2 Pu = (72.78)(1.1) = 80.06 kg/m2

33

6.1.4 Diseño de largueros de Soporte de Fachada Laterales y Frontales Largueros Lateral

Pz  0.65112  72.78 kg/m2 w  72.782.5  182.05 kg/ml

M max  583.2(1.1)  641.52 kg-m

fb 

M M S  S fb

fb  2130 kg-m S

64100  30 cm 2130

34

Por lo tanto se considera una CF-152X14

Largueros Frontal

wl 2 160(12.58) 2 M   3165.13 kg-m 8 8 S

M 316513   148.6 cm fb 2130

Se propone una CF-305Xcal10 I = 2333.24 cm4 S = 153.10 cm3 A = 17.39 cm2 t= 0.34 cm

5wl 2 5(1.6)(1258) 2    10.65 cm 384 EI 384(2.1X 10 6 )(2333) 

l 1258  0.5   0.5  5 240 240

35

Del análisis de cargas se tiene: Peso del multitecho

11.69 kg/m2

Peso de largueros

40.00 kg/m2

Instalaciones

40.00 kg/m2

CM

91.69 kg/m2

CV

40.00 kg/m2 131.69 kg/m2

Pu = (131.69)(1.4) = 184.4 kg/m2. La mayor de las acciones corresponde a la condición de CM + CV, por lo que servirá para determinar la característica de la losa multitecho. De acuerdo con el catálogo la lámina que resiste esta carga (con una distancia máxima entre apoyos = 2.50 m) será la de calibre 26 con un espesor de 1.0 pulgada. 6.1.4 Unión viga columna.- Para llevar a cabo el diseño de la unión viga columna, consideramos las fuerzas que actúan en la viga y en la columna; se consideran los cálculos siguientes para el diseño de placas: Diseño de unión entre la columna C-1 del eje M y la T-2 del eje 12 Mu = 6855.3 kg-m Vu = 3942.51 kg

F=Mu/d= 6855.3/0.403=17010.67

Pu = 1914.28 kg Se propone una b para la placa de la parte inferior b=22 cm donde FR=0.9

Fy=2530 kg/cm2

ft  FR Fy  0.9(2530)  2277 kg/cm2

ft 

F A donde A=b*t

t inf 

F 17010.67   0.34 cm f t b 2277(22)

Por lo tanto se propone el siguiente espesor t = 3/16 “ Diseño de la placa Superior donde b= 15 cm

t sup 

F 17010.67   0.498 cm f t b 2277(15)

Por lo tanto se propone un espesor t = ¼”

36

Soldadura.- Para llevar a cabo el diseño de soldadura unión columna-placa, en la que se unen la columna y la placa de acero; se consideran los cálculos siguientes: (SOLDADURA PAÑO SUPERIOR DEL PATIN E INFERIOR)

Mu  6855.3 kg-m

F fs 

t

M 685530   17010.7 kg d 40.3 F 17010.7   1665 kg/cm2 As 0.7071t 28

f s  E  70

17010.7  0.482 cm 0.7071282205

Material base: Rs  Fr fy  0.752530  1897 kg/cm2 Soldadura: f s  FR (0.6) FEXX  0.750.63700  1665 kg/cm2 6.1.5 Diseño de Placa por Cortante.Fv=V/A donde A= 1*t

Vu  3940 kg Vr  0.55FR Ao Fy se sustituye en Fv y se anulan A Se propone una longitud de L=10 cm

t placa 

Vu  0.315 cm 10(0.55)(0.9)(2530)

Se propone el siguiente espesor comercial t = 3/16” 6.1.6 Diseño de soldadura de Placa por Cortante.- Se propone una longitud Longitud= 5+5+10 =20 cm Soldadura: Rs  FR (0.6) FEXX  0.750.63700  1665 kg/cm2

t sol 

Vu  0.167 cm Se propone el siguiente espesor de soldadura t=0.3 cm long (0.7071) f s

37

Diseño de unión entre la columna C-2 del eje A y la T-1 del eje 15 Mu = 720 kg-m Vu = 264.57 kg

F=Mu/d=720/0.352=2045.455 kg

Pu = 831.86 kg Se propone una b para la placa de la parte inferior donde FR=0.9

ft 

Fy=2530 kg/cm2

b=20 cm

ft  FR Fy  0.9(2530)  2277 kg/cm2

F A donde A=b*t

t inf 

F 2045.45   0.045 cm f t b 2277(20)

Por lo tanto se propone el siguiente espesor t = 1/8 “ Diseño de la placa Superior donde b= 10 cm

t sup 

F 2045.45   0.1 cm f t b 2277(10)

Por lo tanto se propone un espesor t = 1/8” Para llevar a cabo el diseño de soldadura unión columna-placa, en la que se unen la columna y la placa de acero; se consideran los cálculos siguientes: (SOLDADURA PAÑO SUPERIOR DEL PATIN E INFERIOR)

Mu  720 kg-m

F fs 

M 72000   2045.45 kg d 35.2 F 2045.45   1665 kg/cm2 As 0.7071t 28

f s  E  70

Se propone longitud=15 cm

t

17010.7  0.058 cm por lo tanto t=3 mm 0.7071151665(2)

Material base: Rs  Fr fy  0.752530  1897 kg/cm2 Soldadura: f s  FR (0.6) FEXX  0.750.63700  1665 kg/cm2

38

Diseño de Placa por Cortante.Fv=V/A donde A= 1*t

Vu  264.57 kg Vr  0.55FR Ao Fy se sustituye en Fv y se anulan A Se propone una longitud de L=10 cm

t placa 

Vu  0.021cm 10(0.55)(0.9)(2530)

Se propone el siguiente espesor comercial t = 1/8” Diseño de soldadura de Placa por Cortante.- Se propone una longitud Longitud= 5+5+10 =20 cm Soldadura: Rs  FR (0.6) FEXX  0.750.63700  1665 kg/cm2

t sol 

Vu  0.011 cm long (0.7071) f s

Se propone el siguiente espesor de soldadura t=0.3 cm 6.1.7 Diseño de Unión de la Cumbrera M = Fd se despeja F y de es el peralte de la sección columna mas la distancia al eje central de los tornillos

Mu  6098.1 kg-m V  1130 kg

d  0.563 m

F

M  10831.492 kg d

Se propone el número de perno No. Perno=4 Fuerza que resista cada perno

39

F  2707.9 kg No. perno F F donde ft= 6330 kg/cm2  4 A D 4

ft 

4F  1.5cm f t

D

Por lo tanto se busca el diámetro comercial D  Diseño de Soldadura

5 " 8

M  6098.13 kg-m dcolum  0.403m

F

M 6098.13   15131.83 kg dcolum 0.403

Fs 

F el Área = t(0.7071)(longitud) y se despeja el espesor t As

Se propone electrodo E-70XX

FXX=3700 FR=0.75

fs=0.6FXX

Fs=FRfs=1665 kg/cm2 . Se propone una longitud de soldadura Long= 17.7 cm

t

Fsol 15131.83   0.726 cm Fs 0.7071l 1665(0.7071)(17.7)

Por lo tanto la soldadura será de t = 8 milimetros Revisión a Cortante Resistencia de diseño a Cortante (5.3.9 de las Normas Técnicas Complementarias)

R  FrAbFn Resistencia de diseño a cortante Fr=0.75 Ab=7.91 que es el área de los 4 tornillos Fn=3380 kg Resistencia al cortante en conexiones por aplastamiento

40

R  FrAbFn  0.75(7.91)(3380)  20051.85 kg Resistencia de diseño a tensión Fr=0.75 Ab=3.96 que es el área de los 4 tornillos Fn=6330 kg Resistencia al cortante en conexiones por aplastamiento

R  FrAbFn  0.75(3.96)(6330)  18800.1 kg V F 1130 15131.9     0.632  1 Rv Rt 20051.9 18800 6.1.8 Cimentación.- Para llevar a cabo el diseño de la cimentación sobre la que se apoyan las columnas metálicas se considera la figura siguiente:

La capacidad de carga del terreno (σ = 20.0 Ton/m2) debe ser tal que pueda soportar las acciones provenientes de la estructura. Este cálculo comparativo implica la utilización de las fórmulas siguientes:



P M x Z  M z  X    A Ix Iz

Iz  X 



Ix 

a b

a b 3  12

3

12

a 2

Pu  a b 

Z

A  a b 

b 2

M x  b  M z  a  2  a  b 3 12

 

 2   Pu  6M x   6M z  a b  a  b 2 a b  a 2 b  12

  3

   

41

Al considerar lo establecido en la figura se tiene:

6 6   1.384 2 a  b 1.5 1.7 2

A  1.51.7  2.55 m2

6





6

a b 1.5 1.7  1.569 2



 

2

Así se tendrá:

20.0 

Pu  1.384M x   1.569M z  2.55

De acuerdo con los resultados obtenidos de la corrida del programa se tiene: Pu = (7401.87)(1.4) = 10.6 Ton Mz = 2.72 Ton-m

20.0 

Mx = 14.24 Ton-m

10.6  1.38414.24  1.5692.72  4.078  19.70  4.27 2.55

 1  4.078  19.70  4.27  28.05 Ton/m2  2  4.078  19.70  4.27  19.50 Ton/m2

 3  4.078  19.70  4.27  11.35 Ton/m2  4  4.078  19.70  4.27  19.89 Ton/m2 Con estos esfuerzos se define un diagrama como el mostrado a continuación, en el que se observa una zona con valores negativos, que permite observar la existencia de una excentricidad. Esto último resulta inadecuado ya que se busca que la totalidad del suelo soporte a la zapata de la estructura.

Para eliminar la excentricidad que da lugar a este comportamiento inadecuado se propone modificar dimensiones y/o reubicar el dado. La excentricidad presente se calcula a partir de la expresión siguiente:

e

M 14.24   134 cm P 10.6

42

a) Definición de geometría.- Modificando las dimensiones se llegó a una Zapata corrida en la dirección X. Se llegó a un arreglo como el siguiente:

Para determinar la excentricidad a la que está sometido este arreglo de zapata, se llevó a cabo un análisis estático a partir de las condiciones siguientes:

De acuerdo con lo establecido en la figura anterior se tiene:

A  13.12b  13.12b m2

Iz

 b 13.123    188.2b 12

P  16.46ton Así se tendrá:

43



P M Z   A I

20.0 

11.26.56 10.6  13.12b 188.2b

20.0 

0.81 0.4  b b

b

1.21  0.06 20

Por especificación se propone el siguiente dimensionamiento: Esto último resulta adecuado ya que la totalidad del suelo soporta la zapata de la estructura. A partir de esta geometría se determina si se tiene la capacidad de soportar el cortante que actúa sobre la estructura. Los lineamientos del reglamento de construcciones del D. F. establecen un rango para la cuantía del acero 0,010 < p < 0,06. Para este caso se propone p = 0,01.

Vcr  FR 0.2  20 p bd  f c*  0.90.2  200.0110010 200  5091.2 kg Se propone h = 20.0 cm, y una modificación en la sección de la zapata tal que se ve como se muestra en la figura siguiente:

Se usara varilla #3 Ф=0.91 cm 40X0.91=36 cm b=138.8=140cm



11.26.56 16.46  13.12(1.4) 188.2(1.4)

  1.16 ton/m2   0.60 ton/m2

44

6.1.8.1 Diseño de contratrabe W=ql=1.16 (6.56)=7.60 t/m

M = 20500000 kg-cm

20 cm

a) Determinación del acero de refuerzo.- Esto se determina a partir de las expresiones siguientes

As 

Mu 205000   3.1cm2 Si se colocan 2 varillas del # 5 (A = 1.98 cm2) se 3314d  331420

tendrán:

# = 3.1/1.98 = 1.56 Por lo tanto se colocaran 2 varillas

Vu  5400 kg

Vu  0.8(0.4)( 200 )(20)(20)  1810 kg

S

0.8(4200)(1.42)(20)  26cm 5400  1810

S

d 20   10cm 2 2

El armado del lado largo se propone con varillas de # 5, @ 10 cm, y Siguiendo el mismo procedimiento se determina el armado del lado corto, mismo que será a base de varillas de # 4, @ 20 cm Diseño de contra-trabe

W=ql=1.16 (1.4)=1.62 t/m

45

d

3113640  61 33.4(25)

d = 65 cm h = 70 cm b = 20 cm r = 5 cm

a) Determinación del acero de refuerzo.- Esto se determina a partir de las expresiones siguientes

As 

Mu 3113640   15 cm2 3314d  331465

tendrán:

Si se colocan 2 varillas del # 8 (A = 5.07 cm2) se

# = 15/5.07=2.95 Por lo tanto se colocaran 3 varillas

Diseño de estribos

V

wl 1.62(12.4)   10ton 2 2

Vu  10000 kg

Por especificación se propone el siguiente dimensionamiento: Esto último resulta adecuado ya que la totalidad del suelo soporta la zapata de la estructura. A partir de esta geometría se determina si se tiene la capacidad de soportar el cortante que actúa sobre la estructura. Los lineamientos del reglamento de construcciones del D. F. establecen un rango para la cuantía del acero 0,010 < p < 0,06. Para este caso se propone p = 0,01.

Vcr  FR 0.2  20 p bd  f c*  0.90.2  200.012065 200  5882 kg

S

0.8(4200)(1.42)(20)  75cm 10000  5882

S

d 65   35cm por lo tanto S=30 cm 2 2

46

6.1.9 Pernos.- Para llevar a cabo el diseño de los pernos, en la que se une la placa base con el dado de la zapata de la cimentación; se consideran los cálculos siguientes:

Fx 3210   1070 kg no 3

Fx 

M x 272871.7   3210 kg d 85

Fz 

M z 1460578   22129 kg d 66

Fz 22129   4425 kg no 5

FT  Fz  Fx  1070  4425.8  5495.8

D

4P  FR fy

45495.8  1.75  1.8 cm. Por lo que consideramos los pernos de 0.92530

¾” de diámetro. Longitud de los pernos.- Para llevar a cabo el diseño de la longitud de los pernos, en la que se une la placa base con el dado de la zapata de la cimentación; se consideran los cálculos siguientes:

 l

P T  A Dl

si   15 kg/cm2

T 5495.8   61.22  62 cm D 15 1.905

Considerando lo que nos dice el RCDF

l  40  401.905  76.2 cm este es el que más predomina La Longitud será de 80 cm

47

6.2

ESTRUCTURA DE CONCRETO

Como la estructura del área de oficinas se basó en la utilización de muros de carga, no se requirió del diseño de columnas ni de trabes de unión entre estas. Con base en esto sólo se implementaron castillos y dalas de cerramiento. Las únicas trabes que se diseñaron son las que se encargan de soportar el volado en la zona frontal del área de oficinas. 6.2.1 Trabes.- Como se ha mencionado anteriormente, se presentará sólo el desarrollo del diseño de una sola trabe, misma que se localiza en el eje D, entre los ejes 1 y 6, para lo que es necesario tomar en consideración los resultados obtenidos de la corrida del programa mencionado, en lo que se refiere al diagrama de momentos asociados a las condiciones de cargas analizadas. De acuerdo con el análisis realizado, se tiene un valor de momento máximo a lo largo de su longitud, con valor de 16.9 Ton-m, y que se localiza en el tramo 1-3. A partir de este dato se llevó a cabo el diseño de la trabe: Mmax = 16.90 Ton-m

Mu = (FR)(Mmax) = (1.4)(16.90) = 23.66 Ton-m

Dimensionamiento Proponiendo un ancho de 20.0 cm se tendrá:

d

Mu  31.4b

2366000  61.0 cm  60.0 cm 31.420

Acero de refuerzo

As 

Mu 2366000   12.40 cm2 3345d  334557.0

Área de acero necesaria

Al proponer 3 varillas del # 8 se tendrá un área de acero propuesta:

Asp  35.07  15.21cm2,

Es mayor que el área necesaria, se acepta.

48

Estribos Vmax = 10 468 Kg

Vu = (FR)(Vmax) = (1.4)(10468) = 14 655.20 Kg Vcr = (6.17)(20.0)(57.0) = 7 033.8 Kg

Si se proponen estribos del # 3 (As = 0.71 cm2), se tiene:

S

Fr Fy  As d  0.94200.01.420.57   40.15 Vu  Vcr

14655.2  7033.8

cm

Por especificaciones del RCDF se propone Estribos del # 3 @ 20 cm 6.2.2 Muros. Se utilizara tabique de barro recocido unido a mortero tipo II El peso del tabique de barro recocido es de 315 kg/cm2 El peso específico de la losa es de 2400 kg/cm2 Distancia total de muros en el sentido x-x 2.7 m Distancia total de muros en sentido y-y

13.32 m

CARGAS EN AZOTEA

2.7(13.32)(0.1)(2400)  8631.36

Peso de la losa

kg

Carga Viva 2.7(13.32)(100)  3596.4 kg Peso Muros

(2.7  2.7  13.32)(1.07)(315)  6309.6 kg

Peso Total

= 18537.4 kg

Revisión por sismo sentido x-x

F

W 18537.4(0.12) C  2224.5 kg Q 1

V = F = 2224.5 kg

Fm 

V V 2224.5    0.08 kg/cm2 A Lt 2264(12)

Se compara con Vm* obtenido del reglamento del Distrito Federal Vm* = 3 kg/m2

49

Vm*  3kg / cm 2  0.08 ”ok” Revisión por sismo sentido y-y

Fm 

V V 2224.5    0.13 kg/cm2 A Lt (280 * 5)(12)

Se compara con Vm* obtenido del reglamento del Distrito Federal Vm* = 3 kg/m2

Vm*  3kg / cm 2  0.13 ”ok” Revisión por compresión Peso de la Losa = 1.4 (340) =

476 kg/ml

Carga Muerta

= 315 (4.07) = 1282 kg/ml

Peso total

=

Fm 

1758 kg/ml

V V 1758    1.46 kg/cm2 A Lt (100)(12)

f m *  20kg / cm 2  Fm  1.46kg / cm 2 “ok” Los castillos y dalas se definieron de acuerdo a lo especificado en las Normas Técnicas Complementarias para diseño y construcción de mampostería Cap.5

50

6.2.3 Losas.- Se considera que la losa no será colada monolíticamente con sus apoyos, de forma que se diseñe bajo una condición más conservadora. Por otra parte, como tablero crítico se seleccionó uno ubicado en una de las esquinas, que se ubica entre las líneas de los ejes A - D y 3 - 5, mismo que es un tablero rectangular de dos lados adyacentes discontinuos como se observa en la figura a continuación:

Se tienen valores para: Claro corto a1 =4.00m Claro largo a2=4.50m Peso de la losa ω = 800.00 kg/m2 La relación “m” que se obtiene a partir de los siguientes datos:

m

a1 400.0   0.889  0.90 a 2 450,0

Los coeficientes para obtener los momentos flexionantes de los tableros, se obtendrán tomando como base la tabla 6.1 de Las Normas Técnicas Complementarias para Diseño y Construcción de Estructuras de Concreto (hoja siguiente). A partir de lo anterior se tienen los parámetros siguientes: m = 0.90, el tablero es de esquina (dos apoyos discontinuos), y se considera el caso II (losa no colada monolíticamente).

51

52

En el lado largo se tiene:

(-)

II = 410

II = 154

En el lado corto se tiene:

(-)

II = 412

II = 199

El peralte mínimo se determina por medio de la expresión siguiente:

d

a1  a2   a1  a2 1.5 400  450  400  4501.5   8.50 cm 250

250

h = 8.5 +2.5 = 12.00 cm (Por especificaciones del RC del DF) Para determinar el peralte de la losa considerando el momento último que actúa sobre el lado largo de la losa, resulta ser:

d

Mu 35.4b 

donde Mu = (FR)(M)

 

b= 1.00 m = 10.00 cm

M  K   a12 0.0001  4127404.0 0.0001  487.81  487.8 kg-m 2

Mu = (1.4)(487.8) = 683.0 kg-m =68293.12 kg-cm

d

73840.0  4.5 cm 35.4100

h = 4.5 + 2.5 = 7.0 cm

(Por diseño considerando el momento último)

El criterio más conservador establece un peralte de la losa de 12.00 cm. Para el cálculo del acero de refuerzo (As)

As 

Mu Mu 73840    2.57 cm2, FR Fy 1  .5q  d  0.942001  0.5.35d  3118.58.5





Por otra parte el área mínima de acero de refuerzo se determina a partir de la siguiente expresión:

Asmín 

0.7 Fy

f c'

bd   0.7

250 8.5100  2.24 cm2, 4200

Considerando el criterio más conservador, si se utilizan varillas del No. 3 (As = 0.71 cm2), se tendrá:

53

No.Varillas 

As 2,57   3.62 varillas Avar#3 0,71

La separación entre estas será:

S

Ancho 100   27 cm No. var illas 3,62

Por especificación del Reglamento de Construcciones del D. F., que establece la separación máxima entre varillas para losas se tiene: S máx  2,50d   2,508,50  21,25 cm

El criterio más conservador indica una separación de varillas de 21.25 cm, pero se cerrará a 20.0 cm. 6.2.4 Cimentación.- El diseño de la cimentación tomó en consideración que se contaría con muros de carga, por lo que un metro lineal de zapata para la sección más desfavorable estaría ubicado también sobre el eje D entre los ejes 3 y 5. El peso transmitido a la cimentación estaría dado por las cargas siguientes:

Wt = 2256.00 kg/m

Peso de losa 1

536.00 Kg/m

Peso de losa 2

740.00 Kg/m

Peso de trabe T-1

240.00 Kg/m

Peso de muro

740.00 Kg/m

Wu = (1.4)(2 256.0) = 3 158.4 Kg

A partir de este peso se determinarán las dimensiones de la zapata de cimentación. Se comparará la resistencia del terreno (Rt = 20.0 T/m2) con la presión producida por la carga Wt que actuará sobre el suelo y así determinar el valor de las dimensiones correspondientes, considerando una longitud de zapata unitaria (l = 1.00 m).

Rt  20.00 

Wt 3.16  A b l 



b

3.16  0.158 m  16.00 cm 20.01.00

Un valor de b = 16.00 cm, resulta muy corto, razón por la cual se propuso: b = 30.00 cm Así, el esfuerzo provocado por la carga será:



3158.00  4210.0 kg/m2 0.751.00

54

El momento asociado a este esfuerzo será:

  l 2 M 2

2  4210.00.30 

2

 189.45 Kg-m

El momento último será: Mu = (FR)(M) = (1.4)(189.45) = 265.23 Kg-m Dimensionamiento El valor del peralte se calculará a partir de la expresión siguiente:

d

Mu  31.4l 

26523  2.906 cm 31.4100

que es un valor muy

pequeño Se propuso d = 10.00 cm, para h = 15.00 cm. Acero de refuerzo

As 

Mu 26523   0.79 cm2 3345d  334510

que es un valor muy

pequeño

As min 

0.7 Fy

f c'

bd   0.7

250.0 10010  2.63 cm2 4200

Si se proponen varillas del # 3 se tiene:

# var 

As min 2.63   3.71var Avar 0.71



@ 27 cm

Se propone varilla del # 3 @ 20cm

55

CONCLUSIONES: El Diseño Estructural del Taller Civil de la Termoeléctrica fue diseñado con las cargas más desfavorables y en base a los resultados obtenidos se fue iterando hasta que se encontrar un elemento cuyas propiedades satisficiera a las cargas sometidas en la parte que fue de acero y en la de mampostería se reviso con las Normas Técnicas Complementarias. Es importante analizar la ubicación del proyecto y el análisis del modelo arquitectónico debido a que en base a estos datos diseñamos elementos que puedan soportar cambios climáticos como un empuje del viento, sismo, si es una zona lluviosa o no, nos ayuda en el diseño de partes aguas, cunetas, drenajes, ventilación, etc. En el diseño de la estructura también se debe considerar los materiales como ventanas, puertas, lamina galvanizada que fue en el caso de este proyecto, ladrillos, etc., que se van a utilizar debido a que estos deben de ser de calidad y checar los precios que te ofrecen diferentes proveedores en el mercado para obtener un presupuesto más optimo. Durante la realización del proyecto fueron aplicados los conocimientos adquiridos durante la carrera de Ingeniería Civil, principalmente de materias como estructuras de Concreto, Estructuras de Acero, mampostería, las materias de construcción y geotecnia, Ingeniería Sísmica y Edificios.

56

BIBLIOGRAFIA Normas Técnicas Complementarias para la construcción de edificios de concreto, acero, mampostería del Reglamento para Construcción del DF. Manual de Diseño de Obras Civiles de Comisión Federal de Electricidad Viento y Sismo Programa Prodisis para obtener los periodos que delimitan la meseta. Programa RAM Advance para el diseño estructural. Programa MatCad. Programa AutoCad 2009. Diseño Sísmico de Edificios, autor Bazán Meli. Aspectos Fundamentales del Concreto Reforzado, autores González Cuevas, Robles Fernández.

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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA METROPOLITANA

ANEXO A ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS

ALUMNA DENISE MONSERRAT GARRIDO VILLANUEVA

ASESOR DR. ALONSO GÓMEZ BERNAL

58

Antecedentes del proyecto: La subdirección de energéticos y seguridad de Durango pretende tener un proyecto que sea un beneficio a la sociedad generando empleos. Por lo anterior la Subdirección necesita nueva infraestructura (“Taller Civil”), que se encontrara ubicado en C.T Guadalupe Victoria, Lerdo, Durango, México. El Proyecto Arquitectónico ya ha sido dibujado por la Arq. Ana María López Luna el cual será utilizado para diseñar los elementos que van a resistir a la estructura así como sus costos. Se realizo un estudio de mecánica de suelos y solución de la cimentación para el nuevo edificio del “Taller Civil” incluyendo recomendaciones para la cimentación. Descripción del Proyecto: El área donde se pretende construir el taller civil presenta las siguientes dimensiones 28.6m de largo y 13.52 de ancho aproximadamente y a un nivel de piso terminado de 20 cm esta se encuentra libre de construcciones no existen arboles ni vegetación. El taller será construido de la siguiente manera: el área de las oficinas serán estructuras de concreto como losa de techo, columnas vigas y muros macizos con recubrimiento. El área de trabajo será con una estructura de acero con un claro máximo de 8.30 cm, el techo será de lamina y muros multipanel, en la segundo caso se propondrá que área de las oficinas se han estructuras de acero, en la figura 1 se muestra una planta arquitectónica del “Taller Civil”. Se colocara un relleno de aproximadamente 20 cm del nivel cero, para dar el nivel de piso terminado el relleno máximo que se realizara será de 40 cm. Figura 1.

59

Fig.1 Planta Arquitectónica del Taller Civil Guadalupe Victoria

60

La Geología del Estado de Durango se caracteriza por la presencia de Rocas Ígneas y sedimentarias mesozoicas plegadas, que descansan sobre un basalto paleozoico. La comarca Lagunera se encuentra en la mesa central norte la cual consiste en varias sierras alineadas en dirección NW-SE. El área esta drenada por arroyos, que en la temporada de lluvias vierten sus aguas al rio Nazas, el cual no tiene salida al mar. La precipitación pluvial anual está comprendida entre 200 mm y 300 mm, y el 70% de ella cae entre junio y octubre, generalmente en forma torrencial. La unidad estratigráfica más antigua que aflora en la zona es la formación Nazas y pertenece al sistema triásico, consiste principalmente en las vías interestratificadas con lutita, limonita y areniscas rojas. La unidad más joven del sistema cuaternario donde se presenta el aluvión. Los abanicos aluviales constituyen una faja continua a lo largo de las sierras. El espesor del aluvión es desconocido, aunque se cree que no pasa de un espesor de 100-150 m. El bolsón de mapimí, contiene capas lacustres antiguas que están cubiertas por aluvión del periodo reciente, acarreado por los ríos Nazas y Aguanaval. El conjunto de sistemas antes mencionados se encuentran intrusionados en algunas zonas con granitos, dioritas y áreas superficiales. Se encuentra en la zona sísmica “A”, caracterizada por sismos raros y desconocidos. Se realizo la inspección, muestreo alterado y se utilizo el penetrómetro en los pozos a cielo abierto excavados. La ubicación de los pozos se muestran en las siguientes fotografías y en la figura, la profundidad máxima explorada fue de 3.05 y se detecto el nivel de agua freática a 3.0 m.

61

Estratigrafía del suelo

Se encontró el nivel freático a la profundidad de 3.05 m.

62

Corte estratigráfico del sitio donde se construirá el “Taller Civil”.

Se colocara un relleno de 40 cm en la zona con mayor desnivel aproximadamente para dar el nivel de piso terminado, este será de grava arena bien graduada, compactando el 95% del peso volumétrico seco máximo y contenido de agua optimo. Se recomienda que la cimentación será con zapatas aisladas ligadas con una trabe de liga, estarán desplantadas a una profundidad de 1.4 m a partir del nivel de piso terminado, en el depósito de limo arcilloso con poca arena fina, color café oscuro en estado natural, consistencia media, plasticidad baja. El ancho mínimo de las zapatas es de 0.60 m. A continuación se muestran los resultados obtenidos de estudio así como los asentamientos. Capacidad de carga del suelo

63

64