Mathcad - Calculo-nave Puentes Gruas
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SUPERINTENDENCIA DE PROYECTOS - YAULI
HOJA DE CÁLCULO
PROYECTO : ARCHIVO
CALCULO DE :
Referencia Preliminar X Definitivo
FECHA JULIO 2013
NAVE MOLINO PRIMARIO ‐ MAHR TUNEL
ANALISIS VIGA MONORIEL EXISTENTE CÁLCULO
PORA.PALACIOS E.
CONDICIÓN DE
CALCULO
DATOS
Del plano 5090-MMT-ID-MEC-005
Capacidad de Carga Cp 10000 Kg
1.- Analisis de la luz mas larga para la viga monoriel (Entre eje C y eje D)
Distancia entre apoyos Lu 5525 mm
Momento Máximo MxCp Lu
4
2.- Definición de la Sección
Momento de Inercia
Ix 450372000 mm4
Cx 233 mm
Esfuerzo de la Sección
Ss1Mx Cx
Ix
Ss1 7.146 Kg/mm2
Ss Ss1 100 Ss 714.59 Kg/cm2
3.- Cálculo del Factor de Seguridad N
Esfuerzo del Acero Sac 2536.37 Kg/cm2
Factor de Seguridad NsSac
Ss Ns 3.549
4.- Análisis Estructural de la Nave
4.1.- Carga Muerta (D)
Representado por el peso de todas las estructuras D 20000 Kg
4.2.- Carga Viva (Li)
Representado por el peso de la carga Cp mas peso del monoriel Cm
Cm 3800 Kg
Li Cp Cm Li 13800 Kg
Dimensiones de la nave en metros La 14.88 An 7.370 Hh 11.941 Te 7.398 HH 12.585
4.3.- Carga de Viento (Vi)
Del mapa eólico se obtiene la velocidad del viento para la zona (Vv) (Ver Anexo 1) Vv 90Km/h
La presión dinámica del viento (Qd) Qd 0.005Vv2
Qd 40.5 Kg/m2
Coeficientes de Presión (CPx)
Ver Anexo 2
CPa 0.9 0.3( )
CPa 1.2
CPb 0.9 0.3( )
CPb 1.2
CPc 0.7 0.3
CPc 1
PA CPa Qd PA 48.6 Kg/m2
PB CPb Qd PB 48.6 Kg/m2
PC CPc Qd PC 40.5 Kg/m2
Fuerzas ejercidas por el viento
Fa PA Te La Fa 5349.997 Kg
Fb PB La Hh Fb 8635.349 Kg
Fc PC An HhAn HH Hh( )
2
Fc 3660.322 Kg
Carga a soportar por cada viga y/ocolumna
FAuFa
4 Te FAu 180.792 Kg/m
FBuFb
4 Hh FBu 180.792 Kg/m
FCuFc
2 Hh FCu 153.267 Kg/m
Fx Fb Fa cos 85( )( ) Fx 3368.937 Kg Fz Fa sin 85( ) Fz 942.004 Kg
Fy Fc Fy 3660.322 Kg
Vi Fx2
Fy2
Fz2
Vi 5063.108 Kg
4.3.- Carga de Nieve (Sn)
Asumiendo una altura de la capa de nieve de Hni 0.15 m
Densidad de la Nieve Dni 250 Kg/m3
Volumen de nieve en el techo Vni Te La Hni Vni 16.512 m3
Carga de Nieve Sn Dni Vni Sn 4128.084 Kg
4.3.- Carga de Sismo (Si)
La carga de sismo se determina en base a los siguientes parámetros (Anexo 2):
Factor de zonificación sísmica (Zs) (Anexo 3a y 3b) Zs 0.3
Factor de uso e importancia (Us) (Anexo 4) Us 1
Factor de tipo de suelo (Ssu) (Anexo 5) Ssu 1
Coeficiente sísmico (Cs) (Usamos el promedio - Anexo 6) Cs 0.28
Carga permenente sobre la construcción (Ws)
Ws D Li Ws 33800
Factor de reducción por ductilidad (Ru) (Anexo 7a y 7b) Ru 1 Kg
COMPROBACION1 "CORRECTO"Cs
Ru0.1if
"INCORRECTO"Cs
Ru0.1if
COMPROBACION1 "CORRECTO"
SiZs Us Ssu Cs
RuWs Si 2839.2 Kg
5.- Combinación de Carga Con Mayor Efecto de Acuerdo a AISC-LRFD
De acuerdo a AISC-LRFD se consideran las siguientes combinaciones de carga (Anexo 8)
A41 1.4 D A41 28000 Kg
A42 1.2 D 1.6 Li 0.5 Sn A42 48144.042 Kg
A43 1.2 D 1.6 Sn 0.5 Li A43 37504.934 Kg
A44 1.2 D 1.3 Vi 0.5 Li 0.5 Sn A44 39546.082 Kg
A45 1.2 D 1.5 Si 0.2 Sn A45 29084.417 Kg
A46 0.9 D 1.5 Si( ) A46 13741.2 Kg
El Mayor efecto se presenta con la combinación AISC-LRFD A42
6.- Analisis con SAP-2000 15
Cargas en Newton; Distancias en MM
7.- Resltado del Análisis Estructural
7.- Conclsiones
- La estructura puede soportar 10 Toneladas de carga
- Se deberá de definir alcance sobre carga para nueva configración con puente grua
DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO LUIS F. ZAPATA BAGLIETTO 1 - 12
NORMA TÉCNICA DE EDIFICACIÓN
CAPÍTULO 2. PARÁMETROS DE SITIO
Artículo 5 Zonificación
El territorio nacional se considera dividido en tres zonas, como se
muestra en la Figura N° 1. La zonificación propuesta se basa en la
distribución espacial de la sismicidad observada, las características
generales de los movimientos sísmicos y la atenuación de éstos con la
distancia epicentral, así como en información neotectónica. En el
Anexo N° 1 se indican las provincias que corresponden a cada zona.
FIGURA N° 1
12
E.030 DISEÑO SISMORRESISTENTE
A cada zona se asigna un factor Z según se indica en la Tabla N°1.
Este factor se interpreta como la aceleración máxima del terreno con
una probabilidad de 10 % de ser excedida en 50 años.
Tabla N°1
FACTORES DE ZONA
ZONA Z
3 0,4
2 0,3
1 0,15
Artículo 6 Condiciones Locales
6.1 Microzonificación Sísmica y Estudios de Sitio
a. Microzonificación Sísmica Son estudios multidisciplinarios, que investigan los efectos de sismos y
fenómenos asociados como licuefacción de suelos, deslizamientos,
tsunamis y otros, sobre el área de interés. Los estudios suministran
información sobre la posible modificación de las acciones sísmicas por
causa de las condiciones locales y otros fenómenos naturales, así
como las limitaciones y exigencias que como consecuencia de los
estudios se considere para el diseño, construcción de edificaciones y
otras obras.
Será requisito la realización de los estudios de microzonificación en los
siguientes casos:
- Áreas de expansión de ciudades.
- Complejos industriales o similares.
- Reconstrucción de áreas urbanas destruidas por sismos y
fenómenos asociados.
Los resultados de estudios de microzonificación serán aprobados por la
autoridad competente, que puede solicitar informaciones o
justificaciones complementarias en caso lo considere necesario.
b. Estudios de Sitio Son estudios similares a los de microzonificación, aunque no
necesariamente en toda su extensión. Estos estudios están limitados al
lugar del proyecto y suministran información sobre la posible
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NORMA TÉCNICA DE EDIFICACIÓN
- Ductilidad.
- Deformación limitada.
- Inclusión de líneas sucesivas de resistencia.
- Consideración de las condiciones locales.
- Buena práctica constructiva e inspección estructural rigurosa.
Artículo 10 Categoría de las Edificaciones
Cada estructura debe ser clasificada de acuerdo con las categorías
indicadas en la Tabla N° 3. El coeficiente de uso e importancia (U),
definido en la Tabla N° 3 se usará según la clasificación que se haga.
Tabla N° 3
CATEGORÍA DE LAS EDIFICACIONES
CATEGORÍA DESCRIPCIÓN FACTOR U
A
Edificaciones
Esenciales
Edificaciones esenciales cuya función no debería
interrumpirse inmediatamente después que ocurra un
sismo, como hospitales, centrales de
comunicaciones, cuarteles de bomberos y policía,
subestaciones eléctricas, reservorios de agua.
Centros educativos y edificaciones que puedan servir
de refugio después de un desastre.
También se incluyen edificaciones cuyo colapso
puede representar un riesgo adicional, como grandes
hornos, depósitos de materiales inflamables o
tóxicos.
1,5
B
Edificaciones
Importantes
Edificaciones donde se reúnen gran cantidad de
personas como teatros, estadios, centros
comerciales, establecimientos penitenciarios, o que
guardan patrimonios valiosos como museos,
bibliotecas y archivos especiales.
También se considerarán depósitos de granos y otros
almacenes importantes para el abastecimiento
1,3
C
Edificaciones
Comunes
Edificaciones comunes, cuya falla ocasionaría
pérdidas de cuantía intermedia como viviendas,
oficinas, hoteles, restaurantes, depósitos e
instalaciones industriales cuya falla no acarree
peligros adicionales de incendios, fugas de
contaminantes, etc.
1,0
D
Edificaciones
Menores
Edificaciones cuyas fallas causan pérdidas de menor
cuantía y normalmente la probabilidad de causar
víctimas es baja, como cercos de menos de 1,50m de
altura, depósitos temporales, pequeñas viviendas
temporales y construcciones similares.
(*)
(*) En estas edificaciones, a criterio del proyectista, se podrá omitir el análisis por fuerzas
sísmicas, pero deberá proveerse de la resistencia y rigidez adecuadas para acciones laterales.
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NORMA TÉCNICA DE EDIFICACIÓN
Tabla Nº2 Parámetros del Suelo
Tipo Descripción Tp (s) S
S1 Roca o suelos muy rígidos 0,4 1,0
S2 Suelos intermedios 0,6 1,2
S3 Suelos flexibles o con estratos de gran
espesor 0,9 1,4
S4 Condiciones excepcionales * *
(*) Los valores de Tp y S para este caso serán establecidos por el especialista, pero en
ningún caso serán menores que los especificados para el perfil tipo S3.
Artículo 7 Factor de Amplificación Sísmica
De acuerdo a las características de sitio, se define el factor de
amplificación sísmica (C) por la siguiente expresión:
⋅=TT
C p5,2 ; C≤2,5
T es el período según se define en el Artículo 17 (17.2) ó en el Artículo
18 (18.2 a)
Este coeficiente se interpreta como el factor de amplificación de la
respuesta estructural respecto de la aceleración en el suelo.
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E.030 DISEÑO SISMORRESISTENTE
CAPÍTULO 1. GENERALIDADES Artículo 1 Nomenclatura
Para efectos de la presente norma, se consideran las siguientes
nomenclaturas:
C Coeficiente de amplificación sísmica
CT Coeficiente para estimar el periodo predominante de un edificio
Di Desplazamiento elástico lateral del nivel “i” relativo al suelo
e Excentricidad accidental
Fa Fuerza horizontal en la azotea
Fi Fuerza horizontal en el nivel “i”
g Aceleración de la gravedad
hi Altura del nivel “i” con relación al nivel del terreno
hei Altura del entrepiso “i”
hn Altura total de la edificación en metros
Mti Momento torsor accidental en el nivel “i“
m Número de modos usados en la combinación modal
n Número de pisos del edificio
Ni Sumatoria de los pesos sobre el nivel “i”
P Peso total de la edificación
Pi Peso del nivel “i”
R Coeficiente de reducción de solicitaciones sísmicas
r Respuesta estructural máxima elástica esperada
ri Respuestas elásticas correspondientes al modo “ï”
S Factor de suelo
Sa Aceleración espectral
T Periodo fundamental de la estructura para el análisis estático o periodo de un modo en
el análisis dinámico
TP Periodo que define la plataforma del espectro para cada tipo de suelo.
U Factor de uso e importancia
V Fuerza cortante en la base de la estructura
Vi Fuerza cortante en el entrepiso “i”
Z Factor de zona
Q Coeficiente de estabilidad para efecto P-delta global
∆i Desplazamiento relativo del entrepiso “i”
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E.030 DISEÑO SISMORRESISTENTE
Cuando el procedimiento dinámico no considere el efecto de los
elementos no estructurales, el periodo fundamental deberá
tomarse como el 0,85 del valor obtenido por este método.
17.3 Fuerza Cortante en la Base
La fuerza cortante total en la base de la estructura, correspondiente a
la dirección considerada, se determinará por la siguiente expresión:
PR
ZUCSV ⋅=
debiendo considerarse para C/R el siguiente valor mínimo:
1,0RC≥
17.4 Distribución de la Fuerza Sísmica en Altura
Si el período fundamental T, es mayor que 0,7 s, una parte de la fuerza
cortante V, denominada Fa, deberá aplicarse como fuerza concentrada
en la parte superior de la estructura. Esta fuerza Fa se determinará
mediante la expresión:
V15,0VT07,0Fa ⋅≤⋅⋅=
donde el período T en la expresión anterior será el mismo que el
usado para la determinación de la fuerza cortante en la base.
El resto de la fuerza cortante, es decir ( V - Fa ) se distribuirá entre los
distintos niveles, incluyendo el último, de acuerdo a la siguiente
expresión:
( )an
1jjj
iii FV
hP
hPF −⋅⋅
⋅=∑=
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ASD, then, is characterized by the use of unfactored service loads in conjunction with asingle factor of safety applied to the resistance. Because of the greater variability and,hence, unpredictability of the live load and other loads in comparison with the dead load,a uniform reliability is not possible.
LRFD, as its name implies, uses separate factors for each load and for the resistance.Considerable research and experience were needed to establish the appropriate factors.Because the different factors reflect the degree of uncertainty of different loads andcombinations of loads and the accuracy of predicted strength, a more uniform reliabilityis possible.
The LRFD method may be summarized by the formula
ΣγiQi ≤ φRn (2-2)
On the left side of the inequality, the required strength is the summation of the variousload effects Qi multiplied by their respective load factors γi. The design strength, on theright side, is the nominal strength or resistance Rn multiplied by a resistance factor φ.Values of φ and Rn for columns, beams, etc. are provided throughout the LRFD Specifi-cation and will be covered here, as well.
According to the LRFD Specification (Section A4.1), ΣγiQi = the maximum absolutevalue of the following combinations
1.4D (A4-1)1.2D + 1.6L + 0.5(Lr or S or R) (A4-2)1.2D + 1.6(Lr or S or R) + (0.5L or 0.8W) (A4-3)1.2D + 1.3W + 0.5L + 0.5(Lr or S or R) (A4-4)1.2D ± 1.0E + 0.5L + 0.2S (A4-5)0.9D ± (1.3W or 1.0E) (A4-6)
(Exception: The load factor on L in combinations A4-3, A4-4, A4-5 shall equal 1.0 forgarages, areas occupied as places of public assembly, and all areas where the live load isgreater than 100 psf).
The load effects D, L, Lr, S, R, W, and E are as defined above. The loads should betaken from the governing building code or from ASCE 7, Minimum Design Loads inBuildings and Other Structures (American Society of Civil Engineers, 1988). Whereapplicable, L should be determined from the reduced live load specified for the givenmember in the governing code. Earthquake loads should be from the AISC SeismicProvisions for Structural Steel Buildings, which appears in Part 6 of this Manual.
LRFD FundamentalsThe following is a brief discussion of the basic concepts of LRFD. A more completetreatment of the subject is available in the Commentary on the LRFD Specification(Section A4 and A5) and in the references cited therein.
LRFD is a method for proportioning structures so that no applicable limit state isexceeded when the structure is subjected to all appropriate factored load combinations.Strength limit states are related to safety and load carrying capacity (e.g., the limit statesof plastic moment and buckling). Serviceability limit states (e.g., deflections) relate toperformance under normal service conditions. In general, a structural member will haveseveral limit states. For a beam, for example, they are flexural strength, shear strength,vertical deflection, etc. Each limit state has associated with it a value of Rn, which definesthe boundary of structural usefulness.
AMERICAN INSTITUTE OF STEEL CONSTRUCTION
2 - 6 ESSENTIALS OF LRFD