CASOS DEL DISEÑO DE PLACAS BASE PARA COLUMNAS Y PLACAS DE SOPORTE PARA VIGAS DIGITAL
Soporte Tipo 1 Vigas Jumbo Rev.0
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Cliente: MAS ERRZURIZ Proyecto: Soporte Tipo 1 - Vigas Jumbo
Memoria de Clculo
Soporte Tipo 1 - Vigas Jumbo
REV. TIPO FECHA EJECUT REVIS APROB DESCRIPCIN
A C 19/05/2014 JLZ DFR DFR
0 C 23/05/14 JLZ DFR DFR
Tipo de Emisin: (A) Preliminar (B) Para cotizacin o propuesta (C) Para aprobacin (D) Aprobado
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Contenido
1. Objetivos .......................................................................................................................... 3
2. Referencias ....................................................................................................................... 3
3. Materiales ........................................................................................................................ 3
4. Estructuracin .................................................................................................................. 4
5. Solicitaciones .................................................................................................................... 4
5.1 Peso Propio ............................................................................................................... 5
5.2 Sobrecarga ................................................................................................................ 5
5.2.1 Sobrecarga Condicin de Servicio ...................................................................... 5
5.3 Sismo ........................................................................................................................ 5
5.3.1 Coeficiente Ssmico Horizontal .......................................................................... 6
5.3.2 Fuerza de Corte Basal Horizontal ....................................................................... 6
6. Combinaciones de Carga................................................................................................... 6
7. Modelo Estructural ........................................................................................................... 7
8. Resultados ........................................................................................................................ 7
9. Conclusiones ..................................................................................................................... 8
Anexo I: Modelo Estructural ..................................................................................................... 9
Anexo II: Identificacin de Elementos .................................................................................... 11
Anexo III: Cargas Aplicadas ..................................................................................................... 14
Anexo IV: Esfuerzos ................................................................................................................ 18
Anexo V: Verificacin de Estabilidad al Volcamiento ............................................................. 20
Anexo VI: Verificacin Topes .................................................................................................. 22
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1. Objetivos
La siguiente memoria describe la verificacin estructural del Soporte Tipo 1 de
Vigas Jumbo, cuyas dimensiones aproximadas son 670x600x800mm (largo x ancho
x altura). Adems, se proyectan dos topes con una separacin entre ellos de
200mm libres, ubicados en centro de la parte superior del soporte de manera de
mantener en su interior a la viga impidiendo el volcamiento de sta. Los elementos
proyectados deben ser capaces de resistir las solicitaciones producidas por la viga
que se ubica entre ellos, de acuerdo a la normativa vigente mencionada en las
referencias del presente documento.
Figura 1: Esquema del Soporte de Viga Jumbo
2. Referencias
[1] Plano N HFL-2014-1000-01 Lam. 1 de 1, Rev.0 Soporte Tipo 1 y 2 Vigas
Jumbo
[2] NCh1537.Of86: Diseo estructural de edificios cargas permanentes y
sobrecargas de uso.
[3] NCh2369.Of2003: Diseo ssmico de estructuras e instalaciones industriales.
[4] Cdigo AISC ASD 89: Diseo de elementos de acero estructural.
[5] NCh427.cR76 Especificaciones para el clculo de estructuras de acero para
edificios
3. Materiales
- Acero: A36
- Soldadura: E60xx
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4. Estructuracin
En el esquema que se muestra a continuacin se puede apreciar la disposicin de
los soportes en condicin de servicio, indicando las direcciones consideradas para
el clculo estructural. La estructura al no tener anclajes fijos al suelo, para efectos
de modelacin se consider cuatro apoyos simples rotulados, uno de ellos
impedido de desplazamiento tanto en el eje longitudinal como transversal para
brindar estabilidad esttica, mientras que los tres restantes fueron considerados
de tipo deslizante.
Figura 2: Esquema de Soporte Tpico de Viga Jumbo
5. Solicitaciones
Peso Propio (PP): Incluye el peso propio de los elementos constituyentes de
los soportes.
Sobrecarga (SC): Se incluye sobrecarga de uso segn Ref. [2] y peso de la Viga
Jumbo segn lo indicado va correo electrnico por Mas Errzuriz.
Sismo (Sx, Sy): Las acciones ssmicas sern evaluadas de acuerdo a Ref. [3].
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5.1 Peso Propio
El peso total de la estructura metlica slo incluye el peso de los soportes. A pesar
que la Viga Jumbo se considera como sobrecarga para el presente estudio, se deja
de forma patente el peso de dicho elemento en la presente tabla:
Elemento Peso (kg)
Soportes 72.7
Viga Jumbo* 571.0
TOTAL 643.7
(*) El peso propio de la Viga Jumbo se considera para efectos de clculo como sobrecarga
permanente sobre los soportes en condicin de servicio.
La distribucin de las cargas aplicadas a la estructura se detalla en el Anexo III del
presente informe.
5.2 Sobrecarga
5.2.1 Sobrecarga Condicin de Servicio
La sobrecarga de uso se dividi en dos partes, la primera contempla el peso de la viga
jumbo (SCv), mientras que la segunda se asocia a posibles cargas a las que puede
estar expuesta dicha viga (SCu). Para el ltimo caso se utilizan 100 kg/m distribuidos
en los 3m de longitud, segn lo expresado por el mandante, que posee el elemento.
Sobrecarga Carga (kg)
Viga Jumbo (SCv) 571
Equipos u otros (SCu) 300
TOTAL 871
5.3 Sismo
El clculo se realiza segn Ref. [3]. 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
I : Coeficiente de importancia
P : Peso total estructura
-
Para la masa ssmica se considera el Peso Propio considerado en el punto 5.1 del
presente informe. Por otro lado, se reduce la sobrecarga SCu siendo multiplicada
por un factor 0 segn lo estipulado en el punto 5.1.3 de la Ref. [3].
5.3.1 Coeficiente Ssmico Horizontal
Zona Ssmica: 3
Factor de Modificacin de la Respuesta: R = 5
Coeficiente de Importancia: I = 1
Razn de Amortiguamiento Ssmico: = 0.03
Cmx: 0.23 Tabla 5.7 Ref. [3]
5.3.2 Fuerza de Corte Basal Horizontal
Peso Ssmico
P estructura = 643.7 kg.
Cmx = 0.23
Total = 148 kg
6. Combinaciones de Carga
Para el presente estudio, se definieron los siguientes estados de carga:
CONDICIN DE SERVICIO
PP: Peso Propio de la estructura
SC: Sobrecarga en estructura segn lo estipulado en el Punto 5.2 del presente
informe.
Sx, Sy: Carga ssmica lateral sobre la estructura.
Las combinaciones de carga utilizadas son:
1) PP
2) PP + SC
3) PP + SCv + Sx
4) PP + SCv + Sy
NOTA: Se realiza el clculo de estabilidad de la estructura de manera externa para
asegurar el deslizamiento en vez del volcamiento de la estructura al momento de verse
afectada por el sismo.
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7. Modelo Estructural
Para el anlisis de la estructura se construyeron modelos 3D con el software
computacional SAP2000, incorporando la totalidad de los elementos que componen
los Soportes junto con la Viga Jumbo que descansa en su parte superior. Se considera
este ltimo elemento simplemente apoyado sobre los soportes sin traspasar
momento a la estructura.
El modelo 3D se puede apreciar en los esquemas del Anexo I. El diseo de los
elementos se realiza segn la Ref. [4].
8. Resultados
- Elementos:
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.
Tabla 1. Esfuerzos mximos y factores de utilizacin (condicin de servicio)
En la figura se muestra de manera grfica la ubicacin de los elementos y su factor de
utilizacin.
Figura 3: Factor de Utilizacin de los Soportes
DesignSect DesignType Combo P MMajor MMinor VMajor VMinor T TotalRatio
Text Text Text Kgf Kgf-cm Kgf-cm Kgf Kgf Kgf-cm Unitless
[ ]70x70x4 Beam PP+SC+Sy -57.53 2473.36 -2637.34 234.54 -79.2 56.72 0.151
[ ]40x40x3 Beam PP+SC+Sy 26.28 -309.52 -478.62 12.26 17.64 3.66 0.102
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9. Conclusiones
La estructura analizada cumple con la normativa vigente para las solicitaciones de peso
propio, sobrecarga y sismo segn el diseo, dimensiones y perfiles especificados en el
Anexo II del presente informe.
La verificacin de la estabilidad de la estructura referida en la nota del punto 6 del
presente informe, queda detallada en el Anexo V de este documento.
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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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Vista 3D
Elevacin Lateral
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Elevacin Frontal
Vista en Planta
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Anexo III: Cargas Aplicadas
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SOBRECARGA
SCv, Vigas Jumbo [Kg/m]
SCu, Uso [Kg/m]
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Sismo X
Soportes y Viga Jumbo [/g y Kg]
Soporte [/g]
Viga Jumbo [kg]
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Sismo Y
Soporte [/g]
Viga Jumbo [kg]
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Anexo IV: Esfuerzos
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Diagrama de Esfuerzo Axial en Soportes
Diagrama de Momentos en Soportes
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Anexo V: Verificacin de Estabilidad al
Volcamiento
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Debido a que los soportes slo presentan topes que impiden el desplazamiento en el
eje Y de la viga, slo se verifica la Estabilidad al volcamiento de la estructura en el
sentido antes mencionado. Se considera dicha situacin como el caso ms
desfavorable. A continuacin se realiza la verificacin antes mencionada:
Corte Peso Volcante Resistente
Elemento h cg (m)
viga 0.88 65.7 285.5 57.8 85.7
soporte 0.40 8.4 36.4 3.3 10.9
M vol M res Mres/Mvol Factor de Seguridad Condicin
61.1 96.6 1.6 1.5 Cumple
(kg )
Cargas por soporte Momento
(kg m)
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Anexo VI: Verificacin Topes
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Los topes proyectados tienen un espesor de 6 mm, un alto de 170 mm y un ancho de
60 mm. El propsito de estos elementos es evitar el volcamiento de la viga, por lo que
se verifican para soportar la carga proveniente de la solicitacin ssmica respecto al Eje
Y de sta, considerando la totalidad de la carga en el punto ms alto de manera
conservadora. Las dimensiones antes mencionadas se pueden apreciar en la Ref. [1].
La verificacin del elemento se muestra a continuacin:
Carga Sismo Y
Peso Viga por Tope
V = 131.3 kg
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Tensin de von Mises (kg/cm2)
Resumen de la verificacin:
Mxima Admisible
912 1440 0.63
Tensin
kg/cm2FU