Memoria de Clculo:

Estructura Metlica, Escuela Bsica Villa San Ignacio.

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A Emitido para aprobacin

del cliente D.F.R. S.M.C. 10.03.14

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ndice

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1. Objetivos 3 2. Referencias 3 3. Materiales 3 4. Estructuracin 3 5. Solicitaciones 4

5.1 Peso Propio 5 5.2 Sobrecarga 5 5.3 Sismo 5

6. Combinaciones de carga 6 7. Modelo Estructural 7 8. Resultados 8 9. Conclusiones 8

ANEXOS:

Anexo I: Modelo Estructural

Anexo II: Identificacin de Elementos

Anexo III: Cargas Aplicadas

Anexo IV: Planillas de Clculo

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1. Objetivos El presente estudio tiene como objetivo realizar la verificacin estructural de un Galpn de Acero utilizado como gimnasio, en la Escuela Bsica Villa San Ignacio, ubicada en Avenida El Tranque 1274, Comuna de Pudahuel, Santiago. Las dimensiones generales de la estructura son: 31000x19450x5570mm (largo x ancho x alto) aproximadamente. Para el anlisis se consideran los puntos de anclaje mostrados en los anexos del presente informe. Las estructuras existentes a las cuales se ancla el galpn proyectado no fueron verificadas en este estudio. Las conexiones se realizan de forma de minimizar la interaccin entre la estructura proyectada y la estructura existente. Las normativas y documentos que rigen este estudio se enumeran en las referencias de este informe.

2. Referencias

[1] NCh1537.Of86: Diseo estructural de edificios cargas permanentes y sobrecargas de uso [2] NCh2369.Of2003: Diseo ssmico de estructuras e instalaciones industriales. [3] Cdigo AISC ASD 89: Diseo de elementos de acero estructural. [4] NCh3171.Of2010: Diseo Estructural Disposiciones generales y combinaciones de carga. [5] Cdigo AISC ASD 89: Diseo de elementos de acero estructural.

3. Materiales

- Acero: A42-27ES para vigas y columnas de perfiles TUBEST. A37-24ES

4. Estructuracin

En el esquema mostrado a continuacin se puede apreciar la estructuracin de galpn. La direccin longitudinal de la estructura trabaja en base a columnas en voladizo por lo que los apoyos basales de las columnas se consideran empotrados en esa direccin. En la direccin transversal, la estructura trabaja como marco rgido por lo que las uniones viga-columna deben ser conexiones rgidas o de momento, mientras que los apoyos en los puntos de unin con la estructura existente se consideraron deslizantes (en ambas direcciones) para evitar el traspaso de cargas longitudinales y transversales desde la ampliacin proyectada. Los resultados y conclusiones indicadas en este informe son vlidas en la medida de que los supuestos anteriormente descritos sean efectivamente materializados.

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Las conexiones proyectadas, tienen por consecuencia que la accin sobre las columnas del edificio existente, solo este constituida por una carga vertical.

Figura 1. Modelo Estructural Considerado 5. Solicitaciones

Peso Propio: Incluye el peso de la estructura metlica + 10% adicional para considerar pernos, conexiones, etc.

Sobrecarga de uso: Se incluye sobrecarga de uso mnima segn Ref. [1].

Sismo: Las acciones ssmicas sern evaluadas de acuerdo a Ref. [2].

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5.1 Peso Propio El peso total de la estructura metlica considerando un adicional del 10% para conexiones y sus adicionales es de 20633 kgf. La distribucin de las cargas aplicadas a la estructura se detalla en el Anexo III del presente informe.

5.2 Sobrecarga de techo La sobrecarga de techo utilizada en el modelo es de 100 kgf/m segn lo estipulado en la Ref. [1]. Haciendo uso de los coeficientes de reduccin indicados en el punto 7.2 de la misma, se obtiene una sobrecarga de techo de 30 kgf/m, resultando un valor final para la sobrecarga de 19527 kgf.

5.3 Sismo

El clculo se realiza segn Ref. [2]. El detalle de los datos considerados se muestra a continuacin. El corte basal se calcul de la siguiente forma:

0 = Donde, Qo : Esfuerzo de corte en la base C : Coeficiente ssmico (conservadoramente se establece el coeficiente ssmico mximo establecido por la normativa, ver Ref. [2]) I : Coeficiente de importancia P : Peso total estructura 5.3.1 Coeficiente Ssmico Horizontal

Zona Ssmica: 3 Factor de Modificacin de la Respuesta: R = 3 Coeficiente de Importancia: I = 1 Razn de Amortiguamiento Ssmico: = 0.02 Cmx: 0.4 Tabla 5.7 Ref. [2]

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5.3.2 Fuerza de Corte Basal Horizontal

Peso Ssmico P estructura = 20633 kgf Cmx = 0.40 Total = 8253 kgf

5.3.3 Coeficiente Ssmico Vertical

= 23 = . Ref. [5]

5.3.4 Fuerza Ssmica Vertical

Peso Ssmico P estructura = 20633 kgf Cmx = 0.27 Total = 5571 kgf

6. Combinaciones de Carga

Para el presente estudio, se definieron los siguientes estados de carga: CONDICION DE SERVICIO D: Peso Propio de la estructura Lr: Sobrecarga de Piso en estructura Ex: Solicitacin ssmica de la estructura en direccin X Ey: Solicitacin ssmica de la estructura en direccin Y Ez: Solicitacin ssmica vertical de la estructura

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Las combinaciones de carga utilizadas son:

1) D 2) D + Lr 3) D + Ex + Ez 4) D + Ex - Ez 5) D + Ey + Ez 6) D + Ey - Ez 7) D - Ex + Ez 8) D - Ex - Ez 9) D - Ex + Ez

10) D - Ex - Ez 11) 0.6D + Ex + Ez 12) 0.6D + Ex - Ez 13) 0.6D + Ey + Ez 14) 0.6D + Ey - Ez 15) 0.6D - Ex + Ez 16) 0.6D - Ex - Ez 17) 0.6D - Ex + Ez 18) 0.6D - Ex - Ez

7. Modelo Estructural

Para el anlisis de la estructura se construyeron modelos 3D con el software computacional SAP2000, en los que se incorporaron los perfiles estructurales y las solicitaciones que actan sobre ella. Los perfiles mencionados anteriormente fueron modelados con elementos uniaxiales. Para considerar el peso de los pernos, planchas y otros elementos existentes en la estructura, se consider un 10% del peso propio para el anlisis. El modelo 3D se puede apreciar en los esquemas del Anexo I. El diseo de los elementos se realiza segn la Ref.[3].

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8. Resultados

En la Tabla 1 se indican los esfuerzos mximos y factor de utilizacin (FU) de los perfiles en condicin de servicio. Los esfuerzos mximos de cada uno de los perfiles se muestran para la combinacin ms desfavorable. La identificacin de los perfiles se muestra en el Anexo II.

ESFUERZOS MXIMOS (Kg y cm)

Elemento Perfil Axial Momento x-x Momento

y-y Corte

y-y Corte

x-x Momento

Torsor FU Comb.

Columnas TUBEST 450x54.8 -1888.49 -1191.14 -1919.62 -298.48 -1299.24 13651.01 0.90 D-Ex-Ez

Vigas TUBEST 450x54.8 -1654.79 -2446.2 578.98 1189.6 601.65 -13651.01 0.89 D-Ex-Ez O-200/200/5 -10690 -18358 4010 51 -9 -2866 0.89 0.6D+Ey+Ez Diagonales C-200/100/5 -3357 0 296 0 0 -11 0.16 D+Ey-Ez Costaneras C-150/75/6 -2115 -8132 -13709 104 -66 0 0.82 D+Lr

Tabla 1. Esfuerzos mximos y factores de utilizacin (condicin de servicio)

9. Conclusiones

La estructura analizada cumple con la normativa vigente para las solicitaciones de peso propio, sobrecarga y sismo considerando los perfiles detallados en el presente informe. En caso que los elementos considerados para el anlisis (indicados en la Tabla 1) no coincidan con los efectivamente instalados en la estructura, deben realizarse todas las modificaciones y/o refuerzos necesarios, para brindar a la estructura de un nivel de resistencia similar a la descrita en este documento. Como se indic anteriormente, la modelacin considera fundaciones con capacidad suficiente para generar un empotramiento basal en la direccin longitudinal de la estructura. Estas fundaciones deben cumplir con todos los requerimientos de la Ref. [5], en lo relativo a estabilidad al volcamiento, deslizamiento y tensiones mximas generadas en el suelo de fundacin. La estructura proyectada, genera una descarga mxima sobre los pilares de la estructura existente de 5 toneladas en direccin vertical. Debe asegurarse que las columnas existentes tienen capacidad remanente, respecto a su estado de carga actual, para resistir esta solicitacin adicional. Este anlisis considera que no existe interaccin a nivel de cargas horizontales entre la estructura proyectada y el edificio existente. Las conexiones entre los elementos, deben ser materializadas segn este supuesto.

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Anexo I:

Modelo Estructural

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Situacin de Servicio

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Anexo II:

Identificacin de Elementos

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Elevacin Frontal

Elevacin Posterior

Elevacin Lateral Derecha

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Elevacin Lateral Izquierda

3D Techumbre

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Anexo III:

Cargas Aplicadas

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Sobrecarga de Techo [Kg/m]

Sismo X [/g]

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Sismo Y [/g]

Sismo Z [/g]

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Anexo IV:

Planillas de Clculo

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Diseo Perfiles Tubest tonf 1000kgf:=

Columna (Tubest 450x54.8)

Kx.col 2:= Ky.col 1:=

Lx.col 5570mm:= Ly.col 5570mm:=

Mcol 13651kgf m:= Momento Mximo Columna

Ncol 1888kgf:= Carga Axial Mxima

Kx.col Lx.col 11.14m= Longitud de Pandeo Eje X

Ky.col Ly.col 5.57 m= Longitud de Pandeo Eje Y

Mc 15.6tonf m:=

Lc 14.6m:=

Pxf.col 83.3tonf:=

Pyf.col 83.7tonf:=

Pf.col min Pxf.col Pyf.col, ( ) 83.3 tonf=:=

FUcolNcolPf.col

McolMc

+ 0.898=:=

Viga (Tubest 450x54.8)

Kx.vig 1:= Ky.vig 1:=

Lx.vig 10000mm:= Ly.vig 1000mm:=

Mvig 13651kgf m:= Momento Mximo Columna

Nvig 1655kgf:= Carga Axial Mxima

Kx.vig Lx.vig 10m= Longitud de Pandeo Eje X

Ky.vig Ly.vig 1 m= Longitud de Pandeo Eje Y

Pxf.vig 87.4tonf:=

Pyf.vig 103.8tonf:=

Pf.vig min Pxf.vig Pyf.vig, ( ) 87.4 tonf=:=

FUvigNvigPf.vig

MvigMc

+ 0.894=:=

ObjetivosReferenciasMaterialesEstructuracinEn el esquema mostrado a continuacin se puede apreciar la estructuracin de galpn. La direccin longitudinal de la estructura trabaja en base a columnas en voladizo por lo que los apoyos basales de las columnas se consideran empotrados en esa direcc...Las conexiones proyectadas, tienen por consecuencia que la accin sobre las columnas del edificio existente, solo este constituida por una carga vertical./Figura 1. Modelo Estructural ConsideradoSolicitacionesPeso PropioSobrecarga de techoSismoCoeficiente Ssmico HorizontalFuerza de Corte Basal HorizontalCoeficiente Ssmico VerticalFuerza Ssmica Vertical

Combinaciones de CargaPara el presente estudio, se definieron los siguientes estados de carga:CONDICION DE SERVICIOD: Peso Propio de la estructuraLr: Sobrecarga de Piso en estructuraEx: Solicitacin ssmica de la estructura en direccin XEy: Solicitacin ssmica de la estructura en direccin YEz: Solicitacin ssmica vertical de la estructuraLas combinaciones de carga utilizadas son:Modelo EstructuralPara el anlisis de la estructura se construyeron modelos 3D con el software computacional SAP2000, en los que se incorporaron los perfiles estructurales y las solicitaciones que actan sobre ella. Los perfiles mencionados anteriormente fueron modelad...ResultadosEn la Tabla 1 se indican los esfuerzos mximos y factor de utilizacin (FU) de los perfiles en condicin de servicio. Los esfuerzos mximos de cada uno de los perfiles se muestran para la combinacin ms desfavorable. La identificacin de los perfiles...Tabla 1. Esfuerzos mximos y factores de utilizacin (condicin de servicio)ConclusionesLa estructura analizada cumple con la normativa vigente para las solicitaciones de peso propio, sobrecarga y sismo considerando los perfiles detallados en el presente informe. En caso que los elementos considerados para el anlisis (indicados en la Ta...Como se indic anteriormente, la modelacin considera fundaciones con capacidad suficiente para generar un empotramiento basal en la direccin longitudinal de la estructura. Estas fundaciones deben cumplir con todos los requerimientos de la Ref. [5], ...La estructura proyectada, genera una descarga mxima sobre los pilares de la estructura existente de 5 toneladas en direccin vertical. Debe asegurarse que las columnas existentes tienen capacidad remanente, respecto a su estado de carga actual, para ...