UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTINFACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL CURSO: DISEÑO EN ACERO Y MADERA DISEÑO DE EDIFICIO EN ACERO INTEGRANTES: CHOQUE SUCASACA, JOHANNY FERNANDO CAHUANA AYALA JERSON CACERES VILCA, GIANMARCO PERCY HUILLCAÑAHUI TACO IVAN DOCENTE: ING. FIDEL COPA GRUPO: “B” AREQUIPA - PERU pág. 1 I. OBJETIVOS Diseñar una edificación de acero por los métodos de LRFD y ASD, teniendo en cuenta las diferentes variables de las que dependerá nuestro diseño, como las cargas sísmicas, cargas muertas y vivas. Aprender a realizar cálculos de esfuerzos con sus diagramas y analizar que nos dice el programa respecto a nuestro análisis en la estructura mediante programas por computadora como ETABS. Aprender a modelar geométricamente e interpretar los resultados que nos arroja ETABS y comprobar nuestro diseño de acero. pág. 2 INDICE I. OBJETIVOS ................................................................................................................. 2 II. EDIFICIO DE ACERO ............................................................................................... 4 A. DESCRIPCIÓN DE LA ESTRUCTURA: .......................................................... 4 B. ESPECIFICACIONES .......................................................................................... 5 1. Dimensiones de la estructura ........................................................................... 5 2. Materiales ............................................................................................................ 5 3. Conexiones .......................................................................................................... 5 4. Diseños y Normas ............................................................................................... 6 III. METRADO DE CARGAS ........................................................................................ 6 A. CARGAS DE DISEÑO PARA LA ESTRUCTURA .......................................... 6 B. DIMENSIONAMIENTO DE LA PLACA COLABORANTE .......................... 7 IV. ANALISIS ESTRUCTURAL ................................................................................... 8 A. CASOS DE CARGA ESTÁTICA ........................................................................ 9 B. ANÁLISIS DINÁMICO ...................................................................................... 10 C. RESULTADOS .................................................................................................... 14 V. DISEÑO DE ELEMENTOS ...................................................................................... 17 VI. CONCLUSIONES ................................................................................................... 18 VII. ANEXOS .................................................................................................................. 18 pág. 3 II. EDIFICIO DE ACERO A. DESCRIPCIÓN DE LA ESTRUCTURA: La estructura estará conformada por: Columnas W14x82 Vigas principales (TRABES) y perimetrales: W16x50 y W18X58 Viguetas W10x49 Arriostres W 8x58 Revestidas de Dry Wall para contribuir a su protección contra el fuego. Colocaremos arriostres diagonales en la estructura debido a que la ciudad de Arequipa es altamente sísmica se considerará este factor importante en el Análisis Estructural Estático El sistema de entrepiso (apoyado en vigas secundarias) estará conformado por un sistema mixto: -Losa de concreto. -Placa de acero, losas colaborantes de Acero Deck. Esta tendrá una sobrecarga de 250 kg/cm². La mayoría de las zapatas serán aisladas pág. 4 B. ESPECIFICACIONES 1. Dimensiones de la estructura Tendrá un largo de 32 m esta tendrá 4 bahías cada una con 8m de ancho y sobre el centro se coloran 2 arriostres excéntricos, a la vez tendrá un ancho de 18 m con 3 bahías de 6m sobre el centro de estas habrá arriostres. y esta edificación tendrá 5 niveles de altura cada una de las alturas de los pisos será de 3.50m. 2. Materiales Perfiles estructurales, anclas, conectores ASTM A36 conexiones de la estructura ASTM A325N Pernos de anclaje ASTM A 490 Laminada Steel-Deck ASTM A653 Soldadura de taller ASTM A36 Soldadura de campo ASTM A36 Acero de Refuerzo ASTM A-185-56 Concreto 3. Conexiones En la Figura se presentan tres conexiones típicas que se usan frecuentemente en la práctica aplicables a nudos formados trabes y columnas en edificios de acero. Las conexiones se harán de forma semirrígida, los extremos de la viga estarán conectados a la columna solamente a cortante. pág. 5 4. Diseños y Normas Tipo de diseño será a la rotura, tanto en el edificio como en la estructura de acero, sistemas de entrepiso y demás. Estructura de acero AISC Soldadura AWS Tornillos ASTM-AISC REGLAMENTA NACIONAL DE EDIFICACIONES o Norma Peruana de Cargas E020 o Norma Peruana de diseño sismo resistente E030 o Suelos y cimentaciones E050 o Concreto Armado E060 III. METRADO DE CARGAS A. CARGAS DE DISEÑO PARA LA ESTRUCTURA A) CARGA MUERTA Son cargas permanentes de los elementos de la estructura. Por ejemplo el peso de las vigas, columnas, de los arriostres, losas y otras. B) CARGA VIVA Son todas las cargas que varían en el tiempo ejemplo: en oficinas es250 kg/cm² C) CARGA DE VIENTO Son todas aquellas cargas que se manifiestan como presiones y succiones. D) CARGAS DE SISMO Estás cargas están en relación a su masa y elevación a partir del suelo así como a la aceleración del terreno y la capacidad para disipar energía de la estructura. Se puede determinar cómo fuerzas estáticas horizontales aplicadas a las masas de las estructuras. pág. 6 B. DIMENSIONAMIENTO DE LA PLACA COLABORANTE Dado que utilizaremos una losa colaborante, el principal parámetro para el dimensionamiento será la longitud del paño. El peralte de la losa se obtiene a través de las tablas de los distintos proveedores presentes en el mercado, en nuestro caso usamos losas colaborantes de Acero Deck. Otro factor a considerar en la selección de la losa es la sobrecarga actuante, la sobrecarga es de 250Kg/m2. pág. 7 IV. ANALISIS ESTRUCTURAL El análisis estructural del edificio se hizo con el software de modelación de estructuras que es el programa ETABS 2013 en el cual se introdujo la edificación: ELEVACION FRONTAL DE EDIFICACION pág. 8 ELEVACION LATERAL DE EDIFICACION Se definió que las losas actuaran como diafragmas rígidos, se introdujo las cargas de diseño en la edificación A. CASOS DE CARGA ESTÁTICA Se reducirá la carga en la azotea LIVE AZOTEA, tal como está previsto en la normatividad (E030) para el análisis estático se considera un 50% de carga viva actuante en todos los pisos. pág. 9 B. ANÁLISIS DINÁMICO SX (SISMO EN X): Que significa una carga de sismo (QUAKE) en la dirección x con una excentricidad positiva de 5%. En la parte de Auto Lateral Load elegimos Usser coefficient pues nosotros ingresaremos los valores de la aceleración. Utilizaremos hoja de Excel para determinar el espectro: pág. 10 Definimos el parámetro de sitio según norma E030 tenemos que pertenecemos a la zona sísmica 3(Arequipa): La condicion geotecnica del suelo es tipo S2 sera un SUELOS INTERMEDIOS. Categoría de la edificación será tipo C ya que estas son oficinas Configuración estructural: regular En cuanto al sistema estructural este será de acero excentricos Al haber ingresado los datos generaremos el espectro Los datos obtenidos los exportamos en un archivo tipo texto y lo digitamos en el etabs 2013 pág. 11 Para definir los casos de espectro de respuesta llamaremos SX tipo EARTHQUAKE en la dirección especificada. pág. 12 Definimos los combos: Se asignara diafragma rígido en cada nivel Realizamos el análisis respectivo pág. 13 C. RESULTADOS DEFORMADA DE ESTRUCTURA pág. 14 DIAGRAMA DE MOMENTOS FLECTORES pág. 15 DIAGRAMA DE FUERZAS CORTANTES pág. 16 V. DISEÑO DE ELEMENTOS pág. 17 VI. CONCLUSIONES Para el diseño de elementos por el método LRFD el manual de diseño en acero del AISC, se deben de tomar varias consideraciones en cuenta para lo que son las cargas, más que todo se debe de hacer un análisis riguroso de los elementos ante cargas sísmicas. Para realizar los pre diseños, se considero unos elementos de acero que nos determinabas aproximadamente cuales iban a hacer los valores de esfuerzos a los que estarían sometidos nuestros elementos y con eso se podría determinar aproximadamente ya el diseño Para realizar los diseños, se consideró que las vigas debían de cumplir los requisitos de ser lo más ligeras posibles, pero que estén en la capacidad de soportar los esfuerzos a los que estaban sometidos. El uso de las tablas de diseño del AISC fue de gran ayuda para el análisis de los elementos, pues esta dotaba de valores de capacidad de los diferentes elementos, asi también como sus propiedades geométricas y físicas. Para el diseño de los elementos se tienes que determinar muchos aspectos que muchas veces tiene que ver con el análisis por aspectos sísmicos. VII. ANEXOS Planos de plantas. Planos de elevación. pág. 18