Memoria de Calculo Metal Sistema

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE BAJA CALIFORNIA

Memoria de Calculo de

una Casa-Habitacion Metal Sistema

ESTRUCTURAS LIGERAS Y DE MAMPOSTERIA

JAIME JOSE MAGAÑA LEGGS

ING. CARLOS FLORES ABURTO

GRUPO: 262

JUNIO/2014

INDICE

Contenido INTRODUCCION ........................................................................................................................................ 3

OBJETIVO .................................................................................................................................................... 4

DESCRIPCION ARQUITECTONICA ........................................................................................................ 5

PLANTA BAJA ........................................................................................................................................ 6

PLANTA ALTA ......................................................................................................................................... 7

PLANTA DE AZOTEA ............................................................................................................................. 8

FACHADAS ............................................................................................................................................. 9

DESCRIPCION ESTRUCTURAL ............................................................................................................... 10

CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES ....................................................................................... 10

CRITERIO DE DISEÑO ESTRUCTURAL ............................................................................................... 11

CRITERIO DE ANALISIS ESTRUCTURAL ............................................................................................. 11

REGLAMENTACION ................................................................................................................................ 12

CRITERIO DE ANALISIS GRAVITACIONAL .......................................................................................... 12

ANALISIS DE CARGAS GRAVITACIONALES .................................................................................. 12

CALCULO Y SELECCION DE ELEMENTOS ......................................................................................... 13

AZOTEA Y SEGUNDO NIVEL ............................................................................................................. 13

ENTREPISO Y PRIMER NIVEL .............................................................................................................. 16

DISEÑO SISMICO ..................................................................................................................................... 18

ANEXOS..................................................................................................................................................... 22

INTRODUCCION

Desde hace muchos años el hombre ha aprendido a construir estructuras

que abarcan un amplio rango de aplicaciones, tales como: viviendas, caminos,

mercados, edificios, estadios, etc., Estas estructuras sirven para atender una

necesidad de adaptacion, pero ademas deben realizar su funcion con

seguridad, comodidad, buena apariencia y optima utilidad.

Por lo general, la gente no piensa en el tipo de estructura en la cual

desarrolla sus actividades; Sin embargo, cuando ocurre un accidente, es decir,

cuando una estructura colapsa, entonces reflexiona y se cuestiona para tratar

de entender que paso.

Un buen diseño estructural requiere entender como se sostiene la

estructura asi como la forma en la que absorbe y transmite las fuerzas. Asi

mismo, es necesario conocer la resistencia y demas propiedades de los

materiales con los cuales se construira la estructura.

Todas las estructuras tienden a deformarse, a sufrir agrietamientos, a

tener algun tipo de asentamiento, pero debe existir un criterio ingenieril

adecuado para establecer los margenes de seguridad necesarios que nos

llevaran a un buen diseño.

OBJETIVO

El objetivo de este trabajo es el diseño estrutural de una casa-habitacion,

a base de metal sistema, basado en el manual de construccion del fabricane

(PANEL REY) el cual ha realizado diferentes pruebas para asegurar que los

materiales cumplan con diferentes solicitaciones a las cuales se pueden

someter los elementos

El diseñar una casa a base de metal sistema se busca reducir el costo y el

tiempo de construccion, asi mismo al ser un sistema ligero (70

) reduce

ampliamente los daños por sismos en este tipo de edificaciones.

DESCRIPCION ARQUITECTONICA

Se desea construir una casa habitacion en un terreno plano de dimensiones

7.5m de frente por 27m de fondo, ubicado en la calle Av. Eusebio Kino No.

2193, Colonia Maestros. En la ciudad de Ensenada, Baja California.

La planta baja se conforma de las siguientes partes: Sala, Comedor, Cocina,

1/2 Baño.

La planta alta esta compuesta por: Recamara principal, Recamara 2 y un Baño

completo.

A continuacion se presentan los planos arquitectonicos del proyecto.

PLANTA BAJA

PLANTA ALTA

PLANTA DE AZOTEA

FACHADAS

DESCRIPCION ESTRUCTURAL

La estructuración del entrepiso y azotea, sera a base de largueros poste-viga

de metal sistema, los cuales seran soportados por muros de bastidor y dinteles

en algunas partes.

Los materiales de recubrimiento de los pisos se consideran loseta cermica en

toda la casa

La estructuracion de muros en sus dos plantas sera en forma de bastidores de

poste-viga con sus respectivos cerramientos.

CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES

Materiales Kg/m2

Impermeabilizante 40

Loseta Ceramica 55

Triplay 5/8" 31.5

Plafon e Instalaciones 25

CRITERIO DE DISEÑO ESTRUCTURAL

Tomando en cuenta los requisitos básicos para la estructuración de una casa

habitación,con un Sistema Panel Rey, que consiste en perfiles galvanizados

rolados en frio, revestidos en exteriores e interiores por paneles de yeso, así para

formar muros de carga muros exteriores y muros interiores, entrepisos,

techumbres y muros divisorios.

Es un sistema muy fácil de manejar así tanto económicamente, haciéndola lo

suficientemente resistente y segura como por ser construida con este tipo de

material.

Ya que la zona donde se tiene contemplada la construcción se encuentra en

una zona alta a recibir fenómenos sísmicos, cabe mencionar que este tipo de

sistema constructivo y material tiene la ventaja de disminuir las cargas laterales

cuando se presentan este tipo de fenómenos naturales, sin embargo las fuerzas

por viento si son más significativas, debido al área de distribución de esta

fuerza, este sistema permite afrontar las cargas por viento por medio de uniones

y anclajes en sus elementos.

CRITERIO DE ANALISIS ESTRUCTURAL

Los cálculos realizados con respecto a las solicitaciones con las que se analizará

la estructura, están basadas en el Reglamento de la Ley de Edificaciones del

Estado de Baja California. De acuerdo con lo anterior se procede a determinar

las cargas gravitacionales “bajada de cargas” para después entrar a el

manual de construcción Panel Rey, utilizando las tablas proporcionadas por

este manual.

El sistema para determinación de los elementos estructurales a utilizar, se basa

en las tablas de acuerdo a las condiciones de carga que estarán sometidos

cada uno de los elementos originada por la bajada de cargas, así para hacer

una buena distribución de las cargas tomadas en cuenta en los elementos con

los que se contituirá la estructura “el esqueleto”. Para las cargas por sismo y

viento se ajustan a las recomendaciones y tablas del Manual de Diseño

Estructural Panel Rey y al Reglamento de la Ley de Edificaciones del Estado de

Baja California.

REGLAMENTACION

LEEBC-1994. Ley de Edificaciones del Estado de Baja California. Para la

determinacion de las cargas maximas de diseño. Analisis Sismico.

Manual de Diseño Estructural Panel Rey. Edicion 2012

CRITERIO DE ANALISIS GRAVITACIONAL

En el analisis de cargas gravitacionales se llevo a cabo considerando el peso

muerto de la estructura, mas la carga viva del reglamento que la Ley de

Edificaciones del Estado de Baja California señala de acuerdo al uso del

proyecto.

Carga Viva (LEEBC-1994)

Azotea con pendiente menor al 5% 100

Area de Casa-Habitacion 170

ANALISIS DE CARGAS GRAVITACIONALES

Concepto Carga (

)

Impermeabilizante 40.00 Triplay 5/8" 31.50 Peso del sistema estructural 70.00 Plafon e Instalaciones 25.00

∑= 166.5 Analisis de Cargas de Azotea

Concepto Carga (

)

Loseta Ceramica 55.00 Triplay 5/8" 31.50

Peso del sistema estructural 70.00 Plafon e Instalaciones 25.00

∑= 181.5 Analisis de Cargas de Entrepiso

CALCULO Y SELECCION DE ELEMENTOS

AZOTEA Y SEGUNDO NIVEL

Tomando en cuenta el claro mas desfavorable el

de entre los ejes A y C

Datos:

o Espaciamiento(m): 0.406

o Peso del Sistema (

): 70

o Longitud del claro critico(m): 3.75

o Limite de Fluencia(Fy) en (

): 2320

Analisis de carga en viga de azotea

o Carga muerta azotea (Wm): 166.5 (

)

o Carga viva azotea (Wv): 100 (

)

o Carga total en azotea (Wt): 266.5 (

)

o Carga distribuida sobre viga = Wt*a = 266.5*0.406 = 108.20 (

)


Descripcion Unidades Valor

Momento Maximo (M) Kg*cm 19019.53

Limite de Fluencia (Fy) (

) 2320

Esfuerzo Admisible (σ=0.6Fy) (

) 1392

Modulo de Seccion (Sd=M/σ) 13.66

Con estas condiciones de carga, se selecciona la seccion de largueros

Para cubierta se selecciono un poste-viga 1524PV16 con un modulo de seccion

Sx=15.1, mayor al modulo de seccion calculado Sd=13.66

Analisis de Cortante en Largueros de Azotea

o (w*L)/2 = 202.875 Kg *Con un apoyo de 9.20cm, el alma del larguero

seleccionado 1524PV16, soporta 490Kg segun fabricante

DISEÑO DE MUROS Y ELEMENTOS ESTRUCTURALES EN 2do NIVEL

Tomando en cuenta el claro mas desfavorable el de entre los ejes A y C, de ahi se

tomara al poste de bastidor con mayor carga axial.

Datos:

o Vo: Velocidad Regional = 110 Km/H

o K1: Factor de Topografia = 1.15

o K2: Factor de Recurrencia = 1

o Vβ=K1*K2*Vo= 126.5 Km/H

Analisis de bastidores exteriores con Vd=130 Km/H

o Altura(h): 3m

o Ancho Tributario(a): 0.406m

o Carga Axial (Kg): 202.875Kg

o Peso sistema en pie derecho(70*Area): 85.26Kg

o Carga puntual en pie derecho: 288.135 Kg

o Poste seleccionado: 920PV22( 1/2 SL) soporta

486Kg

Analisis de bastidores interiores con Vd= 0 Km/h

o Altura(h): 3.2m





o Poste seleccionado: 920PV22( 1/2 SL) soporta 396Kg

Dintel Critico Wl= nP/L

o n=9

o P= (108.2*3.5/2)+(108.2*2.8/2)= 340.83Kg

o L = 4.00m

o Wl = 766.86 Kg/m

0Analisis de Carga en Dintel


Momento Maximo (M) Kg*cm 153372


) 2320


) 1392


Por calculo se selecciono una seccion compuesta del tipo "cajon" del perfil 8PAR10

con un Fy=3515

que cuenta con un modulo de seccion de 143.84 que es

mayor al necesario

*Para todos los demas dinteles se utilizara la misma seccion 8PAR10 pero de manera

individual.

Carga P axial en columnas que soportan DINTELES

P critica = Wcritica*L/2

P= 766.86*4/2 = 1533.72Kg

Se eligio un elemento 920PV20 en seccion compuesta tipo "cajon" ya que soporta

hasta 1992 Kg en una altura maxima de 3.2m

ENTREPISO Y PRIMER NIVEL

Tomando en cuenta el claro mas desfavorable

el de entre los ejes A y C

Datos:

o Espaciamiento(m): 0.406

o Peso del Sistema (

): 70

o Longitud del claro critico(m): 3.75

o Limite de Fluencia(Fy) en (

): 2320


o Carga muerta azotea (Wm): 181.5 (

)

o Carga viva azotea (Wv): 170 (

)

o Carga total en azotea (Wt): 351.5(

)

o Carga distribuida sobre viga = Wt*a =

266.5*0.406 = 142.71 (

)



Momento Maximo (M) Kg*cm 25085.74


) 2320


) 1392


Con estas condiciones de carga, se selecciona la seccion de largueros

Para cubierta se selecciono un poste-viga 1524PV16 en seccion cajon con un modulo

de seccion Sx=30.2, mayor al modulo de seccion calculado Sd=18.02

Analisis de Cortante en Largueros de Azotea

= 326.20 Kg *Con un apoyo de 9.20cm, el alma del larguero

seleccionado 1524PV20, soporta 1787Kg segun fabricante

Tomando en cuenta el claro mas desfavorable el de entre los ejes A y C, de ahi se

tomara al poste de bastidor con mayor carga axial.

Datos:

o Vo: Velocidad Regional = 110 Km/H

o K1: Factor de Topografia = 1.15

o K2: Factor de Recurrencia = 1

o Vβ=K1*K2*Vo= 126.5 Km/H

Analisis de bastidores exteriores con Vd=130 Km/H

o Altura(h): 3m


o Carga Axial del segundo piso: 162.2Kg


o Peso sistema en pie derecho(70*Area):

85.26Kg


o Poste seleccionado: 920PV18( 1/2 SL) soporta

1054Kg

Analisis de bastidores interiores con Vd= 0 Km/h

o Altura(h): 3m


o Carga Axial del segundo piso: 216.40Kg




o Poste seleccionado: 920PV18( 1/2 SL) soporta 1054Kg

DISEÑO SISMICO

Acontinuacion se realiza el diseño sismico de una casa habitacion de 2 niveles,

de acuerdo al manual estructivo panel rey

Analis is de cargas Gravitacionales

Azotea

Carga Viva

Carga Muerta

Carga total =Cv+Cm

Carga total=

Entrepiso

Carga Viva

Carga Muerta

Carga total =Cv+Cm

Carga total=

Calculo de la Superfic ie de cada Nivel

Superficie de azotea:

Superficie de entrepiso:

Analisis de cargas equivalentes

W1= (Superficie de Entrepiso)(Carga Total de Entrepiso)

W1=

W1=

W1= (Superficie de Azotea)(Carga Total de Azotea)

W1=

W1=

351.50kg/m²

52.00m²

52.00m²

52.00m² 351.50kg/m²

100.00kg/m²

166.50kg/m²

266.50kg/m²

170.00kg/m²

181.50kg/m²

18278.00kg

52.00m² 266.50kg/m²

13858.00kg

) )((

) )((

Revision de muros contraventeados.

Acontinuacion se calcula el momento que se genera de a la (fi)

Sentido X.

Mx= (Fiazotea)(altura)+(Fientrepiso)(altura)

Mx= 3.00m + 3.20m

Mx=

Sentido Y.

My= (Fiazotea)(altura)+(Fientrepiso)(altura)

My= 3.00m + 3.20m

My=

Acontinuacion se calcula el cortante en la base de la estructura haciendo una suma de fuerzas

Fx= Fx2+Fx1

Fx= +

Fx=

Fy= Fy2+Fy1

Fy= +

Fy=

De esta manera:

Tension (T) = Compresion(P)= Momento (M)/ Longitud de Muro (L)

Para el sentido "X".

T=

3.21m

T=

Para el sentido "Y".

T=

2.68m

T=

1765.50kg 1126.74kg

1126.74kg

2892.24kg

1177.00kg 751.16kg

8902.07kg/m

1177.00kg 751.16kg

5934.71kg/m

1928.16kg

8902.07kg/m

2773.23kg

5934.71kg/m

1765.50kg

2214.44kg

) )( ( ) )( (

) )( ( ) )( (

SE PROPONE UN SECCION DOBLE DE 1420-SL-22 EN AMBAS DIRECCIONES LO CUAL SOPORTA 4850 KG

SEGUN FABRICANTE

La tensión (D) que toma la diagonal es igual al cortante del muro en la base (Vb)

dividiendo entre el coseno del ángulo.

DX = f (X) / COS A =

DY = f (Y) / COS B =

Dx= Dy=

Dx= Dy=

Diseño de la Diagonal

DX =

DY =

El esfuerzo de fluencia del material es:

FY = 2,320.0 kg / cm2

Fs = 0.6 (2,812 kg / cm2)1.333=

El área transversal de la diagonal requerida es igual

a la tensión entre el esfuerzo permisible:

As = D / Fs

As (X) =

As (X)=

As (Y) =

As(Y)=

3880.12kg

2450.32kg

2249.04kg/cm²

3880.12kg

2892.24kg

0.7454

3880.12kg

1928.16kg

0.7869

2450.32kg

1.09cm²

2249.04kg/cm²

1.73cm²

2450.32kg

2249.04kg/cm²

ANEXOS

Tabla 6.1 Cargas vivas unitarias, kN/m² (kg/m²)

Destino de piso o cubierta W Wa Wm Observaciones

a) Habitación (casa–habitación, departamentos, viviendas,

dormitorios, cuartos de hotel, internados de escuelas, cuarteles,

cárceles, correccionales, hospitales y similares)

0.7

(70)

0.9

(90)

1.7

(170)

1

b) Oficinas, despachos y laboratorios 1.0

(100)

1.8

(180)

2.5

(250)

2

c) Aulas 1.0

(100)

1.8

(180) 2.5

(250)

d) Comunicación para peatones (pasillos, escaleras, rampas,

vestíbulos y pasajes de acceso libre al público)

0.4

(40)

1.5

(150)

3.5

(350)

3 y 4

e) Estadios y lugares de reunión sin asientos individuales 0.4

(40)

3.5

(350)

4.5

(450)

5

f) Otros lugares de reunión (bibliotecas, templos, cines, teatros,

gimnasios, salones de baile, restaurantes, salas

de juego y similares)

0.4

(40)

2.5

(250)

3.5

(350)

5

g) Comercios, fábricas y bodegas 0.8Wm 0.9Wm Wm 6

h) Azoteas con pendiente no mayor de 5 % 0.15

(15)

0.7

(70)

1.0

(100)

4 y 7

i) Azoteas con pendiente mayor de 5 %; otras cubiertas, cualquier

pendiente.

0.05

(5)

0.2

(20)

0.4

(40)

4, 7, 8 y 9

j) Volados en vía pública (marquesinas, balcones y similares) 0.15

(15)

0.7

(70)

3

(300)

k) Garajes y estacionamientos (exclusivamente para automóviles) 0.4

(40)

1.0

(100)

2.5

(250)

10

Memoria de Calculo Metal Sistema

Documents

Transcript of Memoria de Calculo Metal Sistema