Memoria de Calculo Estructuras

MEJORAMIENTO DEL COLISEO TEODORO FERNANDEZ DE LA PROVINCIA DE CAETE-LIMA
MEMORIA DE CALCULO ESTRUCTURAS

Tipo de
obra
Fech
a:
Infraestructura Deportiva
FEBRERO 2012
PROYECTO:
MEJORAMIENTO DEL COLISEO TEODORO FERNANDEZ DE LA
PROVINCIA DE CAETE

Tipo de
obra
Fech
a:
FEBRERO 2012
MEMORIA DE CLCULO
COLISEO TEODORO FERNANDEZ

Tipo de
obra
Fech
a:
FEBRERO 2012
REALIZADO: ING. EDWIN ARIAS FLORES

PROPIETARIO: GOBIERNO REGIONAL DE LIMA
UNIDAD EJECUTORA LIMA SUR
FEBRERO 2012

Tipo de
obra
Fech
a:
FEBRERO 2012
INDICE
1. GENERALIDADES
2. SISTEMA ESTRUCTURAL
3. MATERIALES
4. ARCOS PRINCIPALES
4.1 MODELO
4.2 ANALISIS DE CARGA Y COMBINACIONES DE CARGA.
4.3 EVALUACION DE RESULTADOS
5. ARCOS SECUNDARIOS
5.1 MODELO
6. VIGAS PERIMETRALES
6.1 MODELO
7. VIGAS CENTRALES
7.1 MODELO
8. VIGUETAS
8.1 MODELO

Tipo de
obra
Fech
a:
FEBRERO 2012
1. GENERALIDADES
El proyecto consiste en un coliseo cerrado ubicado en la ciudad de Caete. El anlisis
estructural se realiz considerando los siguientes reglamentos y normas:
-
Reglamento Nacional de Edificaciones
Norma Tcnica Peruana E020: Cargas
Norma Tcnica Peruana E030: Diseo sismo resistente
ACI 318 2000
El software empleado es el SAP2000, versin 11
2. SISTEMA ESTRUCTURAL
El sistema estructural est conformado por un sistema mixto de placas, columnas vigas y
losas de concreto armado como soporte de una cobertura metlica de arcos parablicos del
techo.
En cada uno de los 3 sectores las placas y vigas trabajan como prticos rgidos que
transmiten las cargas verticales, propias y sobrecargas de acuerdo a norma a la cimentacin
que para este modelamiento asumiremos perfectamente empotrados. Las placas en la parte
ms alta llegan a las 12.23m.
La cobertura metlica del coliseo est conformada por arcos parablicos principales A-1, 2,
3,4 y 5
que son arcos parablicos tal como se muestra a continuacin:

Tipo de
obra
Fech
a:
FEBRERO 2012
VISTA EN 3D PARA LOS ARCOS PARABOLICOS 1, 2, 3,4 y 5

As como los arcos parablicos secundarios A-6, 7,8 y 9 que son arcos parablicos tal
como se muestra a continuacin:
VISTA EN 3D PARA LOS ARCOS PARABOLICOS A-6, 7,8 y 9

Con el fin de evitar los desplazamientos variables los arcos principales son arriostrados en
la base en todo el permetro con tijerales que controlan los desplazamientos; en el modelo
estructural este efecto lo simulamos como apoyos fijos evitando la flexin en los ejes
dbiles de los perfiles.
Estas vigas perimetrales que confinan
secundarios son Viga V- 3,4
a los arcos principales son Viga V-1 y arcos
Como la cobertura metlica no funciona como un diafragma es importante asegurarse el

arrioste de las placas y columnas que sirven de soporte para evitar las deformaciones
laterales excesivas que induzcan esfuerzos de compresin en los arriostres metlicos de la
cobertura.
Por lo que se plantea vigas que arriostren a los arcos principales vigas V-2 y V-1

Tipo de
obra
Fech
a:
MODELO ESTRUCTURAL 3D
3. MATERIALES
Concreto:
7
FEBRERO 2012

Tipo de
obra
Fech
a:
FEBRERO 2012
Muros y columnas
fc
=
Kg/cm2
210
Acero de refuerzo en general
fy
=
Kg/cm2
4200
fy
=
Kg/cm2
2500
Electrodos celulsicos E060, segn AWS A5.1
fu
=
Kg/cm2
4200
Pernos de alta resistencia ASTM A325
fu
=
Kg/cm2
8400
Para la cobertura metlica se usar:

Perfiles laminados y planchas, ASTM A-36
Soldadura y conectores:
4. ARCOS PRINCIPALES
4.1 MODELO SAP
TIJERAL
LUZ(m)
ALTURA(m)
ARCO A-1
62.45
12.68
ARCO A-2
62.45
13.11
ARCO A-3
62.45
13.63
ARCO A-4
62.45
14.05
ARCO A-5
62.45
12.55

Tipo de
obra
Fech
a:
PERFILES METALICOS ASUMIDOS
FEBRERO 2012

Tipo de
obra
Fech
a:
FEBRERO 2012
VISTA EN 3D COBERTURA METALICA
4.2 ANLISIS DE CARGAS Y COMBINACIONES

Se ha considerado los siguientes casos de carga
PP
PESO PROPIO
Calculado por el programa en base a las dimensiones de los elementos y
el peso especfico de los materiales.
Peso de la cobertura e iluminacin 8 Kg. /m2
CM
PP = 8 Kg/ m2
CV
CARGA VIVA
Para coberturas livianas de acuerdo a la norma de cargas le corresponde
50 Kg/m2.
CVI
Cargas de viento.
Considerado de acuerdo a la norma de cargas
10

Tipo de
obra
Fech
a:
FEBRERO 2012
Para una velocidad de viento V= 75 Km./H (ver mapa elico del Per)
Fuerza del viento
Fu ( Kg/m2)
Barlovento
Sotavento
18.50
-11.56
Para el anlisis de las combinaciones se agrup los casos de carga muerta en uno solo:
CM = PP + AAC
Tipo de Carga
CM
CV
CVI
Carga (kg/m2)
8.00
50.00
18.50
-11.56
2.125
T1(kN/m)
4.75
T2(kN/m)
4.75
T3(kN/m)
4.75
T4(kN/m)
6.6
T5(kN/m)
0.17
1.06
0.39
-0.25
0.38
2.38
0.88
-0.55
0.38
2.38
0.88
-0.55
0.38
2.38
0.88
-0.55
0.53
3.30
1.22
-0.76
CARGAS MUERTAS: ASIGNADAS

11

Tipo de
obra
Fech
a:
CARGAS VIVAS: ASIGNADAS
12
FEBRERO 2012

Tipo de
obra
Fech
a:
FEBRERO 2012
CARGAS DE VIENTO: ASIGNADAS

Las combinaciones empleadas segn la Norma Tcnica correspondiente:
COMBO 1
1.2*CM+1.6*CV
COMBO 2
1.2*CM+1.6*CVI
COMBO 3
0.9*CM+CVI
COMBO 4
CM+CVI (condiciones de servicio)
La matriz de combinaciones es la siguiente:

Combinacin
CM
CV
CVI
COMBO 1
1.2
1.6
COMBO 2
1.2
1.6
COMBO 3
0.9
COMBO 4
4.3 EVALUACIN DE RESULTADOS

Fuerzas axiales en los elementos
13

Tipo de
obra
Fech
a:
FEBRERO 2012
Fuerzas axiales (Mxima Fuerza axial= 30.04 TN)

(Mxima fuerza en el anteproyecto es de 46.45 TN)
GRADO DE SOLICITUD DE LOS ELEMENTOS

De lo anterior se observa que el grado de solicitud de los elementos ms cargados de
las montantes es de 0.785; por lo cual se puede optimizar el diseo:
14

Tipo de
obra
Fech
a:
Para el Arco A-5

Montante superior e inferior de : 4 x4 x3/8
Diagonales
: 2 x2 x1/4
Tensores de Arco
: 2 1
Para los Arcos A-1,2,3 y 4

Montante superior e inferior de : 3 1/2 x3 1/2" x3/8
Diagonales
: 2 x2 x1/4
Tensores de Arco
: 2 1
15
FEBRERO 2012

Tipo de
obra
Fech
a:
FEBRERO 2012

PP
PESO PROPIO
CM
PP = 8 Kg/ m2
CV
CARGA VIVA
50 Kg/m2.
CVI
Cargas de viento.
Para una velocidad de viento V= 75 Km./H (ver mapa elico del Per)
Fuerza del viento
Fu ( Kg/m2)
Barlovento
Sotavento
18.50
-11.56
16

Tipo de
obra
Fech
a:
FEBRERO 2012
CM = PP + AAC
Tipo de Carga
CM
CV
CVI
Carga (kg/m2)
8.00
50.00
18.50
-11.56
2.125
T1(kN/m)
4.75
T2(kN/m)
4.75
T3(kN/m)
4.75
T4(kN/m)
6.6
T5(kN/m)
0.17
1.06
0.39
-0.25
0.38
2.38
0.88
-0.55
0.38
2.38
0.88
-0.55
0.38
2.38
0.88
-0.55
0.53
3.30
1.22
-0.76
Maxima Fuarza axial producida = 20.6 Tn
17

Tipo de
obra
Fech
a:
FEBRERO 2012

Se observa un grado de solicitud de 0.83 por lo cual podemos usar los siguiente perfiles
Montante superior e inferior de : 3 1/2x3 1/2"x3/8
Diagonales
: 2 x2 x1/4
Tensores de Arco
: 2 1
18

Tipo de
obra
Fech
a:
FEBRERO 2012
DISEO DEL ELEMENTO MAS CARGADO DE LAS MONTANTES

DATOS :
L=
1.67 m
PU=
20.06 Tn
(Del SAP)
Transformado al sistema ingles :

L=
65.71 pulg
Pu=
44.22 Klb
KL/r=
50.00
DE TABLAS :
CXFcr=
Areq=
22.25
Pu/CXFcr =
1.99 pulg2
USAMOS :
31/2" X 31/2" X 3/8"
Area=
DE TABLAS :
CXFcr=
21.81
CXPn=
67.62 > 44.22 Ok
19
3.10

Tipo de
obra
Fech
a:
FEBRERO 2012
5. ARCOS SECUNDARIOS
5.1 MODELO SAP
ARCO
L(m)
H(m)
Arco-6
14.38
8.45
Arco-7
14.35
9.65
Arco-8
14.45
10.75
Arco-9
14.46
10.92
Asumimos los siguientes perfiles para los arcos:

PP
PESO PROPIO
20

Tipo de
obra
Fech
a:
FEBRERO 2012

CM
PP = 8 Kg/ m2
CV
CARGA VIVA
50 Kg/m2.
CVI
Cargas de viento.
Para una velocidad de viento V= 75 Km./H (ver mapa eolico del Per)
Fuerza del viento
Fu ( Kg/m2)
Barlovento
Sotavento
18.50
-11.56
CM = PP + AAC
Las combinaciones empleadas segn la Norma Tcnica correspondiente:

COMBO 1
1.2*CM+1.6*CV
COMBO 2
1.2*CM+1.6*CVI
COMBO 3
0.9*CM+CVI
COMBO 4
CM+CVI (condiciones de servicio)
21

Tipo de
obra
Fech
a:
FEBRERO 2012

Se observa un grado de solicitud de 53.8% razon es posible optimizar el diseo
disminuyendo las secciones a :
Para los arcos A-6, 7,8 y 9
Montante superior e inferior de : 2.5 x2.5 x3/8
Diagonales
: 1.5 x1.5 x3/8
22

Tipo de
obra
Fech
a:
FEBRERO 2012

DATOS :
L=
1.67 m
PU=
15.60 Tn
(Del SAP)

L=
65.71 pulg
Pu=
34.39 Klb
KL/r=
50.00
DE TABLAS :
CXFcr=
Areq=
22.25
Pu/CXFcr =
1.55 pulg2
USAMOS :
2.5x2.5x3/8
Area=
DE TABLAS :
CXFcr=
21.81
CXPn=
37.74 > 34.39 Ok
23
1.73

Tipo de
obra
Fech
a:
6. VIGAS PERIMETRALES
6.1 MODELO SAP
VIGAS
L(m)
H(m)
Viga- V1
43.75
0.60
Viga V3
6.1
0.60
Viga V4
29.5
0.60
Asumimos los siguientes perfiles para las vigas:
24
FEBRERO 2012

Tipo de
obra
Fech
a:
FEBRERO 2012
Las vigas V-1,3 y 4 sirven como arriostre de los arcos principales y secundarios; razn por
la cual las cuales a las que estn sometidas es el peso propio y las reacciones que les
transmiten los arcos principales (Resultados analizados del SAP)
PP
PESO PROPIO
CM
PP = 8 Kg/ m2
CV
CARGA VIVA
50 Kg/m2.
CVI
Cargas de viento.
Para una velocidad de viento V= 75 Km./H (ver mapa eolico del Per)
Fuerza del viento
Fu ( Kg/m2)
Barlovento
Sotavento
18.50
-11.56

Direccion
Eje 1
Eje 1
Eje 2
Eje 2
Cargas Transmitida (kN)
Fuerza xx
Fuerza yy
9.9
11.7
13.37
13.5
Fuerza zz
13.3
16.7
-29.8
-30.01
Fuerza xx
Fuerza yy
9.7
1.17
8.67
7.9
Fuerza zz
13.1
16.7
-29.8
-30.01
CARGAS TRANSMITIDAS A LAS VIGA V-1
25

Tipo de
obra
Fech
a:
FEBRERO 2012
FUERZAS AXIALES EN LOS ELEMENTOS
26

Tipo de
obra
Fech
a:
FEBRERO 2012

DATOS :
L=
1.38 m
PU=
4.85 Tn
(Del SAP)

L=
54.33 pulg
Pu=
10.69 Klb
DE TABLAS :
CXFcr=
Areq=
22.25
Pu/CXFcr =
0.48 pulg2
USAMOS :
1.5X1.5X1/8
Area=
DE TABLAS :
CXFcr=
21.81
CXPn=
11.56 > 10.69 Ok
27
0.53

Tipo de
obra
Fech
a:
FEBRERO 2012
Para las vigas V-1,

Montante superior e inferior de : 1 1/2 x1 1/2 x1/8
Diagonales
: 1 1/2 x1 1/2 x1/8
De acuerdo a lo mostrado en la figura anterior vemos que el grado de solicitud de los

elementos asumidos por las V-1 no supera el 100% razn por la cual el diseo asumido es
correcto.
28

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