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RECALCULO CUBIERTA METÁLICA CONSTRUCCIÓN COLISEO CERRADO ZONIQUERA

CONSTRUCCIÓN COLISEO CERRADO ZONIQUERA

RECALCULO DE CUBIERTA METÁLICA Y

ALTERNATIVA DE SOLUCIÓN

INGENIERÍA ESTRUCTURAL

El presente proyecto estructural se refiere al recalculo de la cubierta metálica del proyecto CONSTRUCCIÓN COLISEO CERRADO ZONIQUERA que por condiciones de estructura proyectada anteriormente tiene ciertas exigencias, tanto de Arquitectura como de funcionalidad, por lo que proyectaron la construcción de la cubierta en forma de arco rebajado sostenido por columnas de hormigón armado logrando de esta manera un concepto de pórtico.

DESCRIPCIÓN DEL MODELO ESTRUCTURAL Las estructuras fueron definidas como un sistema de pórticos tridimensionales, muestran una configuración simétrica espacial, por lo tanto el modelo considera elementos metálicos de diferentes dimensiones formando la cercha completa. La estructura fue revisada bajo el lineamiento de las nuevas cargas mayoradas asignadas a las cuales será sometida la estructura de la cubierta, este recalculo realizado muestra fallas en el diseño, lo cual indica que es necesario su reforzamiento con la adición de nuevos elementos a la estructura como también el reforzamiento de otros elementos que comprenden la cercha metálica de la cubierta del coliseo, estos refuerzos serán ubicados cerca de los apoyos de la cercha.

METODOLOGÍA DE RECÁLCULO Comprende las siguientes etapas principales que fueron consideradas:

• Modelación de la estructura • Análisis de las cargas o acciones diversas respecto de los estados e hipótesis • Consideraciones físico-mecánicas de los materiales y sus resistencias • Calculo de las solicitaciones (SAP2000, v16.00) • Verificación y dimensionamiento de los elementos estructurales de la cubierta

Análisis estructural: Para el cálculo de los esfuerzos se utilizo el software de cálculo estructural SAP2000 en la resolución matemática, realizando un análisis tridimensional de la estructura completa se diseño utilizando la “Norma AISC según el método LRFD para la estructura metálica”. Determinación de las solicitaciones: Toda la modelación realizada se ejecutó en base a cargas estáticas, considerándose para diseño las cargas dinámicas, según normas americanas debido a la falta de normativa en


nuestro País y otros datos estadísticos del comportamiento respecto a la vulnerabilidad de las estructuras y otros aspectos propios para establecer acciones dinámicas. Las acciones que se tomaron en cuenta fueron las de peso propio, carga muerta, sobrecarga, nieve y viento de acuerdo a normas e hipótesis de carga de la AISC según el método LRFD de nomas de acero.

SISTEMA DE UNIDADES Para el cálculo estructural del proyecto se utilizo el sistema métrico de unidades.

CONVENCIÓN DE SIGNOS Gráficamente se muestran la convención de signos utilizada para los esfuerzos y deformaciones.

SISTEMA DE EJES GLOBALES

Gráficamente se muestran la convención del sistema global de ejes coordenados X,Y,Z de la estructura.

HIPOTESIS DE CARGAS

HIPOTE SIS DE CARGA SEGÚN AISC – LRFD96 HIPOTESIS COMBINACIÓ N DE CARGAS

DSTL1 1.4Pp+1.4CM DSTL2 1.2Pp+1.2CM+1.6CV DSTL3 1.2Pp+1.2CM+0.5CV+1.3CW DSTL4 1.2Pp+1.2CM+0.5CV-1.3CW DSTL5 0.9Pp+0.9CM+1.3CW DSTL6 0.9Pp+0.9CM-1.3CW COMB1 1.2Pp+1.2CM+1.6CV+0.5CG COMB2 1.2Pp+1.2CM+1.6CV+0.8CW

Pp = Valor característico de las cargas permanentes debido al peso propio. CM = Valor característico de las cargas permanentes (tabiquería y otros).


CV = Valor característico de las sobrecargas de servicio. CG = Valor característico de las sobrecargas debido al nieve. CW = Valor característico de las sobrecargas de viento.

ANALISIS DE CARGAS

Peso Propio:

El Peso propio de los elementos será asignado por el programa SAP2000 al momento de ejecutar el modelo de la estructura.

Carga Muerta:

Carga muerta sobre cubierta Carga [kg/m²]

Peso de Calamina Galvanizada Elementos de sujeción Imprevistos

6.00 0.50 1.00

Total carga muerta sobre cubierta 7.50

Carga Viva: De acuerdo a la Norma ASCE 7-02, la carga viva actuante sobre la cubierta debida al montaje y mantenimiento es igual a

Carga por montaje y mantenimiento = 50 kg/m² Cargas por Nieve: Debido a los constantes cambios climatológicos frecuentes en el sector es necesario tomar en cuenta el efecto de la carga de granizo que pudiera actuar sobre la cubierta ya que su acción puede resultar significativa en la combinación de cargas y en un período crítico. De acuerdo a las características que posee la cubierta se tienen como datos los siguientes valores:

- Altura de retención de granizo sobre la cubierta h= 30.00 cm. - Peso específico del Nieve ρ= 160.00 kg/m3

Carga de Nieve = 48.00 kg/m²

Cargas por Viento:

Peso de viento (NBE AE88): Velocidad máxima de viento: 130.00 Km/h Presión dinámica del viento: 81.50 kg/m2


Factor de exposición de barlovento y sotavento: 0.80 Presión de viento en barlovento y sotavento: 65.20 kg/m2 Esta presión se aplicará tanto en barlovento como en sotavento de la cubierta.

CARGAS ASIGNADAS EN EL MODELO ESTRUCTURAL En el modelo estructural se insertó las cargas en los elementos correspondientes, que son el resultado de la multiplicación del análisis de cargas por el ancho tributario (1.40 m.):

Cargas en las correas Carga [kg/m]

Peso propio de los elementos Carga muerta (Calamina Galvanizada) Carga viva Carga de Nieve Carga de Viento

Gravitacional* 10.50 70.00 67.20 91.28

*El peso de propio de los elementos modelados lo genera el programa

En los modelos estructurales generados en SAP2000 v16.00 se puede apreciar las cargas insertadas en cada uno de los modelos estructurales.

CARGAS EN LA CUBIERTA RECALCULADA


CARGAS EN LA CUBIERTA RECALCULADA


ANÁLISIS ESTRUCTURAL

Programa de análisis: Para el cálculo estructural se utilizo el software de cálculo estructural SAP2000 efectuando un análisis tridimensional de la estructura de cubierta metálica según AISC-LRFD96 y se realizó apoyado estrictamente en las normativas antes citadas.

ANÁLISIS DE RESULTADOS El software SAP2000 utiliza en su cálculo elementos discretizados y para poder presentar los resultados obtenidos se requerirían muchas hojas, por lo que tan solo se presentara los datos necesarios de deformaciones y tensiones según normas y para la verificación completa se presenta en forma digital los modelos estructurales generados por el programa SAP2000.

DISEÑO ESTRUCTURAL


El proceso general de cálculo empleado en el proyecto corresponde al método de factor de carga y resistencia para las estructuras metálicas. Metodología de diseño de los elementos: El diseño de los diferentes elementos estructurales se baso en la normativa Americana de diseño de estructura metálica (AISC según el método LRFD).

RESULTADOS CUBIERTA DE PROYECTO

Todos los resultados provenientes del calculo y diseño de la cubierta se encuentran plasmados en los planos respectivos correspondientes a las cubierta metálica, así mismo pueden ser verificados en los modelo estructural generado en el Software Sap2000 que son anexados al documento.


CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

El recalculo realizado a la cubierta muestra que se requieren refuerzos en las zonas de apoyo (ZONA Nº1) y en la zona central (ZONA Nº2) de las cerchas que comprenden la cubierta. Estos refuerzos en la zona de los apoyos (ZONA Nº1) está compuesta por la adición de nuevos elementos los cuales tienen dos tipos de secciones, una sección cajón compuesta por 2C100X50X14X3 y la otra sección es de 100X50X14X3 que se encuentra ubicada en los diagonales para que se forme la celosía. Así mismo en la (ZONA Nº1) se tiene refuerzos una en los elementos de apoyo los cuales estarán compuestas por 2 angulares de sección 70x70x3 mm. Y la otra zona de refuerzo se encuentra ubicada en la unión de los nuevos elementos a introducir con la cercha existente éste refuerzo esta compuesto por pletinas de sección 100x2 mm. Que deberán estar ubicadas en la parte inferior de los elementos (Ver planos). La otra zona que se observó que requiere refuerzo en la zona central de las cerchas (ZONA Nº2), esta zona deberá reforzarse con 2 aceros lisos de diámetro 10 milímetros que deberán ser ubicadas en las parte interna de los elementos indicados en los planos. Con todos estos refuerzos a las cerchas los análisis y comprobaciones realizadas muestran que la estructura será capaz de soportar las nuevas cargas indicadas en párrafos anteriores.

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