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7/25/2019 Memoria Casa Social en Acero
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PROYECTO:CASA MODELO
MIDUVI
MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL
DISEÑO ESTRUCTURAL
UBICACIÓNQUITO-ECUADOR
JUNIO 2016
7/25/2019 Memoria Casa Social en Acero
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MEMORIA DE CÁLCULO – CASA MODELO (MIDUVI)
TABLA DE CONTENIDO
1. ANTECEDENTES ........................................................................................................................................ 3
2. DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PROYECTO ................................................................................................... 3
3. DESCRIPCIÓN ESTRUCTURAL .................................................................................................................... 4
4. PROPIEDADES DE LOS MATERIALES ......................................................................................................... 5
5. CARGAS DE DISEÑO UTILIZADAS .............................................................................................................. 5
5.1 Cargas muertas ................................................................................................................................... 5
5.2 Cargas vivas ........................................................................................................................................ 5
5.3 Cargas por sismo ................................................................................................................................ 5
5.4 Cargas de viento ................................................................................................................................. 8
5.5 Cargas de suelo ................................................................................................................................... 9
5.6 Cargas de agua ................................................................................................................................... 9
6. COMBINACIONES DE CARGA .................................................................................................................... 9
7. ANÁLISIS ESTRUCTURAL DE LA EDIFICACIÓN ........................................................................................... 9
7.1 RELACIÓN DE MASAS EN LA PARTICIPACIÓN MODAL ...................................................................... 10
7.2 CONTROL DE DERIVAS ...................................................................................................................... 10
8. DISEÑO ESTRUCTURAL DE LA EDIFICACIÓN ........................................................................................... 10
8.1 ANÁLISIS COMBINADO DE ESTADOS DE CARGA .............................................................................. 10
8.2 DISEÑO DE ELEMENTOS DE HORMIGÓN ARMADO .......................................................................... 10
8.3 DISEÑO DE ELEMENTOS DE ACERO ESTRUCTURAL .......................................................................... 11
9. DISEÑO DE LA CIMENTACIÓN ................................................................................................................. 12
ANEXOS
ANEXO 1 : ASIGNACIÓN DE CARGAS ANEXO 2 : RESULTADOS DEL ANÁLISIS ESTRUCTURAL ANEXO 3 : RESUMEN DE DISEÑO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES ANEXO 4 : RESUMEN DEL DISEÑO ESTRUCTURAL DE LA CIMENTAICÓN
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MEMORIA DE CÁLCULO – CASA MODELO (MIDUVI)
MEMORIA DESCRIPTIVA DEL ANÁLISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL
1. ANTECEDENTES
Por requerimientos y necesidades nacionales el MIDUVI está planificando la construcción de un
conjunto habitacional; para mitigar los efectos producto del terremoto del 16 de abril del 2106 que ha dejado una gran cantidad de damnificados. El proyecto estará ubicado en la Provincia de Manabí. El MIDUVI ha decidido contratar los servicios de consultoría para desarrollar toda la planificación del proyecto en mención. Uno de los componentes de dicha planificación es el análisis y diseño estructural sismo‐resistente de la edificación de la casa modelo.
El presente documento tiene como propósito demostrar los criterios utilizados en el análisis y diseño estructural sismo resistente de la estructura a ser usada como vivienda casa modelo.
2. DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PROYECTO
De acuerdo al requerimiento arquitectónico se ha concebido una estructura de forma regular, de un nivel; cuyas dimensiones en planta y elevación se pueden observar tanto en los planos arquitectónicos como en los planos estructurales.
A continuación se presentan esquemas de la estructura mencionada.
Fig. 1: Isometría Estructural 1
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MEMORIA DE CÁLCULO – CASA MODELO (MIDUVI)
Fig. 2: Isometría Estructural 2
Fig. 3: Isometría Estructural 3
3. DESCRIPCIÓN ESTRUCTURAL
La edificación es una estructura de acero estructural.
No hay losas ni de entre piso ni de cubierta. La cubierta es un panel de acero tipo “DURA TECHO” con recubrimiento de larga duración, de acuerdo a la norma NTE INEN 2221. Los paneles de cubierta están asentados sobre viguetas de acero estructural. Estos se unen a las
viguetas mediante pernos auto‐perforantes. Las viguetas de sección transversal tipo I, a su vez están conectadas a las vigas principales de acero estructural mediante conexión solo a cortante
Las vigas son de acero, con sección transversal tipo I. Estas se unen a las columnas de acero mediante conexión a momento.
Las columnas son de sección transversal tipo I. Estas se cimientan en placas de anclaje de acero sobre la losa de hormigón armado.
La cimentación consiste de una losa de cimentación de hormigón armado, sustentada sobre el suelo natural o relleno estructural (dependiendo del caso).
Los pórticos conformados por la unión viga – columna forman nudos resistentes a momento y corte, capaces de resistir los esfuerzos producto de las cargas gravitacionales, fuerzas sísmicas y de viento.
No se entregó un estudio de suelos a esta oficina, por lo tanto se asumieron valores, en función de la experiencia y de las zonas donde se construirá esta casa modelo. Se consideró:
Esfuerzo admisible del suelo Qa= 5 T/m²
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MEMORIA DE CÁLCULO – CASA MODELO (MIDUVI)
La cimentación toma en cuenta la interacción suelo‐estructura únicamente en función de las características propias del terreno donde estará desplantada.
Para una concepción completa y global del sistema estructural es necesario referirse a los planos estructurales.
4. PROPIEDADES DE LOS MATERIALES
Hormigón Estructural : f’c = 240 kg/cm2
Hormigón de Contrapiso : f’c = 210 kg/cm2
Hormigón de Replantillo : f’c = 180 kg/cm2
Acero de Refuerzo : fy = 4200kg/cm2
Acero Estructural : ASTM A572 G50
Cubierta Metálica : NTE INEN 2221
Pernos de Alta Resistencia : SAE 1020 ó ASTM F1554 G36
Tuercas de Pernos de Anclaje : ASTM A563 Grado A
5. CARGAS DE DISEÑO UTILIZADAS
5.1 Cargas muertas
Se consideran cargas muertas a las acciones gravitacionales que actuarán permanentemente sobre la estructura y no variarán con el tiempo, más las acciones indirectas con carácter de permanencia; para el presente caso se ha considerado:
El peso propio de la estructura.
Carga muerta adicional: 105kg/m2 (instalaciones 35 kg/m2 – recubrimiento 50 kg/m2 – anclajes y otros 20 kg/m2) para cubierta.
Estas cargas se aplican simultáneamente tanto para el análisis y como para el diseño de las armaduras de los elementos de la estructura.
5.2 Cargas vivas
Se consideran como cargas vivas a las cargas acciones temporales que actuarán en la estructura; para el presente caso se ha considerado:
Carga viva de 80 kg/m2 para cubierta.
5.3 Cargas por sismo
La estructura será sometida al diseño basado en fuerzas laterales tanto estáticas como dinámicas.
CÁLCULO DE FUERZAS LATERALES ESTÁTICAS
CORTANTE BASAL
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MEMORIA DE CÁLCULO – CASA MODELO (MIDUVI)
Zonificación Sísmica: VI
Z = 0.5
Caracterización Peligro = Muy Alta
Perfil del Suelo: E
Fa = 0.85
Fd = 1.50
Fs = 2.00
Provincia: Costa (excepto Esmeraldas)
η= 1.80
Períodos de Control
To = 0.3529 s
Tc = 1.9412 s
C t = 0.072
α = 0.8
hn = 4.12 m
T = 0.2235 s
Espectro Elástico
Sa = 0.765
r = 1.50
Regularidad en Planta
A) Irregularidad torsional
NO ØPA = 1.0
B) Retrocesos excesivos
NO ØPA = 1.0
C) Discontinuidades en el sistema de piso
NO ØPA = 1.0 D) Ejes estructurales no paralelos
NO ØPB = 1.0
φP = 1.00
Regularidad en Elevación
A) Piso Flexible
∙ ∙ para 0≤ T ≤ Tc
∙ ∙ ∙
para T > Tc
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MEMORIA DE CÁLCULO – CASA MODELO (MIDUVI)
NO ØEA = 1.0
B) Distribución de masa
NO ØEB = 1.0
C) Irregularidad geométrica
NO ØEB = 1.0
φE = 1.00
Factor de Importancia = I = 1
Factor de Reducción = R = 6
COEFICIENTE DE CORTANTE BASAL
V = 0.1658 W
CÁLCULO DE FUERZAS LATERALES DINÁMICAS ESPECTRO DE RESPUESTA SÍSMICO TABLA DE VALORES
T Elástico Inelástico
T Elástico Inelástico
seg seg
0.00 0.7650 0.16575 2.50 0.5234 0.1134
0.10 0.7650 0.1658 2.60 0.4935 0.1069
0.20 0.7650 0.1658 2.70 0.4664 0.1010
0.30 0.7650 0.1658 2.80 0.4416 0.0957
0.40 0.7650 0.1658 2.90 0.4189 0.0908
0.50 0.7650 0.1658 3.00 0.3982 0.0863
0.60 0.7650 0.1658 3.10 0.3791 0.0821
0.70 0.7650 0.1658 3.20 0.3614 0.0783
0.80 0.7650 0.1658 3.30 0.3451 0.0748
0.90 0.7650 0.1658 3.40 0.3300 0.0715
1.00 0.7650 0.1658 3.50 0.3160 0.0685
1.10 0.7650 0.1658 3.60 0.3029 0.0656
1.20 0.7650 0.1658 3.70 0.2907 0.0630
1.30 0.7650 0.1658 3.80 0.2793 0.0605
1.40 0.7650 0.1658 3.90 0.2686 0.0582
1.50 0.7650 0.1658 4.00 0.2586 0.0560
1.60 0.7650 0.1658 4.10 0.2492 0.0540
1.70 0.7650 0.1658 4.20 0.2404 0.0521
1.80 0.7650 0.1658 4.30 0.2320 0.0503
1.90 0.7650 0.1658 4.40 0.2242 0.0486
1.9412 0.7650 0.1658 4.50 0.2167 0.0470
∙ ∙ ∙
∙
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MEMORIA DE CÁLCULO – CASA MODELO (MIDUVI)
2.00 0.7315 0.1585 4.60 0.2097 0.0454
2.10 0.6799 0.1473 4.70 0.2031 0.0440
2.20 0.6341 0.1374 4.80 0.1967 0.0426
2.30 0.5932 0.1285 4.90 0.1908 0.0413
2.40 0.5565 0.1206 5.00 0.1851 0.0401
5.4 Cargas de viento
Para esta estructura las acciones de viento han sido consideradas de acuerdo a la NEC‐SE‐CG. ∙
Donde; V = 70 km/h 19.44 m/s σ = 0.91
19.44∙0.91 → . /
12 ∙ ∙
∙ ∙
0.0000
0.1000
0.2000
0.3000
0.4000
0.5000
0.6000
0.7000
0.8000
0.9000
0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00
ESPECTRO ELÁSTICO DE DISEÑO
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
0.14
0.16
0.18
0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00
ESPECTRO INELÁSTICO DE DISEÑO
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MEMORIA DE CÁLCULO – CASA MODELO (MIDUVI)
Donde; ρ = 1.25 kg/m3 Cf = +0.3 (Barlovento) Cf = ‐0.6 (Sotavento) Ce = 1.93
1
2∙1.25 ∙17.69 ∙ 1.93 ∙ 0.3
113.24 11.56
12 ∙1.25∙17.69 ∙ 1.93 ∙ 0.6
226.49 23.11
5.5 Cargas de suelo
En la presente estructura no hay elementos estructurales que estén sometidos a cargas de empuje lateral por acción de las presiones del suelo, por lo tanto no se las considera.
5.6 Cargas de agua
En la presente estructura no hay elementos estructurales que estén sometidos a cargas de empuje lateral por acción de las presiones de agua; por lo tanto no se las considera.
6. COMBINACIONES DE CARGA
1. 1.4 D
2. 1.2 D+ 1.6 L+0.5 (Lr o S o R) 3. 1.2 D+ 1.6(Lr O S o R)+(L o 0.5W) 4. 1.2 D+ 1.0 W+L+0.5 (Lr o S o R) 5. 1.2 D+1.0E+L+0.2 S 6. 0.9 D + 1.0 W
7. 0.9D+1.0E
7. ANÁLISIS ESTRUCTURAL DE LA EDIFICACIÓN
Para el análisis estructural de la edificación se contempla un análisis riguroso, que permita evaluar si la capacidad de los elementos estructurales propuestos en el pre‐diseño y posterior diseño son los adecuados para resistir las condiciones más desfavorables que puedan presentarse durante la vida útil de la estructura.
Como efectos principales se ha considerado solicitaciones debidas a cargas verticales (permanentes y sobrecargas accidentales, análisis modal espectral). El análisis y diseño estructural cumple con las especificaciones del Código Ecuatoriano de la construcción NEC‐SE‐DS, ACI318‐11 y AISC360‐10.
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MEMORIA DE CÁLCULO – CASA MODELO (MIDUVI)
El empleo de programa de análisis y diseño estructural (ETABS v.15.0) de carácter computacional, permitió realizar el análisis de diversos modelos estructurales, hasta conseguir las mejores condiciones en lo que respecta a los esfuerzos y desplazamientos de la estructura, previo al proceso de diseño estructural.
7.1 RELACIÓN DE MASAS EN LA PARTICIPACIÓN MODAL
Ver Anexo 2
Se comprueba que los modos llegan al 90% de acuerdo a lo establecido por el NEC‐SE‐DS. Se comprueba que la torsión en planta en los dos primeros modos es menor al 30%.
7.2 CONTROL DE DERIVAS
Δmax= 0.02 R= 6.00
Ver Anexo 2
Se comprueba que las derivas de piso no superan los valores máximos permitidos por el NEC‐SE‐DS, tanto para el análisis estático como para el análisis dinámico
8. DISEÑO ESTRUCTURAL DE LA EDIFICACIÓN
8.1 ANÁLISIS COMBINADO DE ESTADOS DE CARGA
En la fase inicial del análisis estructural, una vez que se ha obtenido un modelo satisfactorio; se determinan los momentos, esfuerzos cortantes y esfuerzos axiales en los elementos estructurales para los diversos estados de carga y sus respectivas combinaciones, para luego con esto datos pasar a la fase de diseño estructural.
8.2 DISEÑO DE ELEMENTOS DE HORMIGÓN ARMADO
El diseño de los elementos de hormigón armado, se rige a la especificación ACI 318‐14. Los parámetros en uso son los siguientes:
Item Valor
Multi‐Response Design Step‐by‐Step ‐ All
Seismic Design Category D
# Interaction Curves 24
# Interaction Points 11
Minimum Eccentricity Yes
Phi (Tension) 0.9
Phi (Compression Tied) 0.65
Phi (Compression
Spiral)
0.75
Phi (Shear and Torsion) 0.85
∆ 0.75 ∙ ∙ ∆
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MEMORIA DE CÁLCULO – CASA MODELO (MIDUVI)
Phi (Shear Seismic) 0.6
Phi (Shear Joint) 0.85
Pattern Live Load Factor 0.75
D/C Ratio Limit 1
VER ANEXO 3 para un resumen del diseño de elementos estructurales.
8.3 DISEÑO DE ELEMENTOS DE ACERO ESTRUCTURAL
El diseño de los elementos de acero estructural, se rige a la especificación AISC360‐10. Los parámetros en uso son los siguientes:
Item Valor
Shored? No
Middle Range % 70
Pattern Live Load Factor 0.75
D/C Ratio Limit 1
Minimum PCC % 25
Maximum PCC % 100
Single Segment? No
Min. Long. Spacing mm 114.3
Max. Long. Spacing mm 914.4
Min. Trans. Spacing mm 76.2
Max. Studs Per Row 3
Position of Studs Weak Position
Camber? Yes
Camber DL % 80
Min. Beam Depth mm 342.9
Min. Web Thick. mm 6.4
Min. Beam Span mm 7315.2
Min. Camber, abs mm 19.1
Minimum Camber, L/ 900
Camber Abs. Max Limit mm 152.4
Camber Max Ratio 180
Camber Interval mm 6.4
Round Camber Down? Yes
Pre‐Comp DL Ratio 0
SDL+LL Ratio 240
LL Ratio 360
Net Ratio 240
Ieff reduction Factor 0.75
Vibration Criterion Walking
Occupancy Category 1
Acceleration Limit, a0/g 0.005
Damping Ratio 0.025
Optimize Price? Yes
Steel Price ($) 1
Stud Price 2
Camber Price 0
ϕ b 0.9
ϕ bcpe 0.9
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MEMORIA DE CÁLCULO – CASA MODELO (MIDUVI)
ϕ bcpp 0.9
ϕ v 0.9
Reaction Factor 1
VER ANEXO 3 para un resumen del diseño de elementos estructurales
9. DISEÑO DE LA CIMENTACIÓN
Para el diseño de la cimentación se asumieron parámetros en función de la experiencia ya que no se proporcionó un estudio de suelos. La capacidad portante del suelo tomada es de 5.0 T/m2 para la combinación: UDCONN2 = CM + CMA + CV (carga muerta + carga muerta adicional + carga viva) y una profundidad de desplante a 0.250 m de profundidad.
En base al análisis estructural se procedió a modelar y diseñar la cimentación de la estructura.
RESUMEN DE PRESIONES EN EL SUELO PARA LA CIMENTACIÓN
Panel OutputItem SurfPress OutputCase GlobalX GlobalY
Tonf/m2 m m
1 MaxPress -0.886 UDCONN2 2.56000 2.84000
1 MinPress -1.166 UDCONN2 0.00000 0.81333
2 MaxPress -0.885 UDCONN2 1.64000 3.85667
2 MinPress -1.166 UDCONN2 0.00000 5.69000
3 MaxPress -0.893 UDCONN2 3.48000 1.82667
3 MinPress -1.146 UDCONN2 5.72000 0.81333
4 MaxPress -0.893 UDCONN2 3.48000 4.87333
4 MinPress -1.146 UDCONN2 5.72000 5.69000
En la tabla anterior se puede apreciar que no existe tracción en el suelo y que todas las presiones sobre el mismo, para los diferentes estados de carga de servicio; son menores a 5.0 T/m2 para la combinación: UDCONN2 = CM + CMA + CV (carga muerta + carga muerta adicional + carga viva).
VER ANEXO 4 para un esquema gráfico de las presiones en el suelo y un resumen del diseño estructural
de la cimentación.
Atentamente,
_________________________
Ing. Rafael Villa Astudillo Senescyt: 1027‐10‐997123 RM: 5180 & LP: 17‐7100
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ANEXOS
1. ASIGNACIÓN DE CARGAS
2. RESULTADOS DEL ANÁLISIS ESTRUCTURAL
3. RESUMEN DEL DISEÑO ESTRUCTURAL
4. DISEÑO DE LA CIMENTACIÓN
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ANEXO
ASIGNACIÓN DE CARGAS
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ETABS® v15.0.0 – Cargas Aplicadas
Cargas
Gravitacionales
Asignadas
Carga
Muerta
Adicional
Cubierta
Carg
Cub
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ETABS® v15.0.0 – Cargas Aplicadas
Cargas Laterales Asignadas
Sismo
Estático
en
X
–
Sismo
Estático
en
Y
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ETABS® v15.0.0 – Cargas Aplicadas
Sismo
Dinámico
en
X
–
Sismo
Dinámico
en
Y
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ANEXO
RESULTADOS DEL ANÁLISIS
ESTRUCTURAL
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ETABS® v15.0.0 Análisis Estructural
Cortante Basal en los Pisos ‐ Peso Reactivo de la Estructura
Se cumple que:
Cortante Basal Dinámico en X ≥Cortante Basal Estático en X 99.99% > 80.00%
Cortante Basal Dinámico en Y ≥Cortante Basal Estático en Y 99.98% > 80.00%
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ETABS® v15.0.0 Análisis Estructural
MODOS DE VIBRACIÓN
Se cumple que: La sumatoria de los desplazamientos en X y Y ≥90%
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ETABS 2015 15.1.0 License #*1WZXBT9W75445AA
Story Response - Maximum Story Drifts
Summary Description
This is story response output for a specified range of stories and a selected load case or load combination.
Input Data
Name Derivas - Sismo Estático X
Display Type Max story drifts Story Range All Stories
Load Case SXE Top Story T
Output Type Not Applicable Bottom Story Base
Plot
Maximum Story Drifts
Drift, Unitless
E-30.00 0.40 0.80 1.20 1.60 2.00 2.40 2.80 3.20 3.60 4.00
T
PB
Base
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ETABS 2015 15.1.0 License #*1WZXBT9W75445AA
Tabulated Plot Coordinates
Story Response Values
Story Elevation Location X-Dir Y-Dir
m
T 4.12 Top 0.00199 1.755E-07
PB 2.86 Top 0.003867 0.000004
Base 0 Top 0 0
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ETABS 2015 15.1.0 License #*1WZXBT9W75445AA
Story Response - Maximum Story Drifts
Summary Description
This is story response output for a specified range of stories and a selected load case or load combination.
Input Data
Name Derivas - Sismo Estático Y
Display Type Max story drifts Story Range All Stories
Load Case SYE Top Story T
Output Type Not Applicable Bottom Story Base
Plot
Maximum Story Drifts
Drift, Unitless
E-30.00 0.30 0.60 0.90 1.20 1.50 1.80 2.10 2.40 2.70 3.00
T
PB
Base
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ETABS 2015 15.1.0 License #*1WZXBT9W75445AA
Tabulated Plot Coordinates
Story Response Values
Story Elevation Location X-Dir Y-Dir
m
T 4.12 Top 2.686E-07 0.001682
PB 2.86 Top 0.000005 0.00272
Base 0 Top 0 0
7/25/2019 Memoria Casa Social en Acero
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ETABS 2015 15.1.0 License #*1WZXBT9W75445AA
Story Response - Maximum Story Drifts
Summary Description
This is story response output for a specified range of stories and a selected load case or load combination.
Input Data
Name Derivas - Sismo Dinámico X
Display Type Max story drifts Story Range All Stories
Load Case SXD Top Story T
Output Type Not Applicable Bottom Story Base
Plot
Maximum Story Drifts
Drift, Unitless
E-30.00 0.40 0.80 1.20 1.60 2.00 2.40 2.80 3.20 3.60 4.00
T
PB
Base
7/25/2019 Memoria Casa Social en Acero
http://slidepdf.com/reader/full/memoria-casa-social-en-acero 26/55
ETABS 2015 15.1.0 License #*1WZXBT9W75445AA
Tabulated Plot Coordinates
Story Response Values
Story Elevation Location X-Dir Y-Dir
m
T 4.12 Top 0.001989 0.000001
PB 2.86 Top 0.003867 0.000004
Base 0 Top 0 0
7/25/2019 Memoria Casa Social en Acero
http://slidepdf.com/reader/full/memoria-casa-social-en-acero 27/55
ETABS 2015 15.1.0 License #*1WZXBT9W75445AA
Story Response - Maximum Story Drifts
Summary Description
This is story response output for a specified range of stories and a selected load case or load combination.
Input Data
Name Derivas - Sismo Dinámico Y
Display Type Max story drifts Story Range All Stories
Load Case SYD Top Story T
Output Type Not Applicable Bottom Story Base
Plot
Maximum Story Drifts
Drift, Unitless
E-30.00 0.30 0.60 0.90 1.20 1.50 1.80 2.10 2.40 2.70 3.00
T
PB
Base
7/25/2019 Memoria Casa Social en Acero
http://slidepdf.com/reader/full/memoria-casa-social-en-acero 28/55
ETABS 2015 15.1.0 License #*1WZXBT9W75445AA
Tabulated Plot Coordinates
Story Response Values
Story Elevation Location X-Dir Y-Dir
m
T 4.12 Top 3.667E-07 0.001687
PB 2.86 Top 0.000013 0.002722
Base 0 Top 0 0
7/25/2019 Memoria Casa Social en Acero
http://slidepdf.com/reader/full/memoria-casa-social-en-acero 29/55
ANEXO
RESUMEN DEL DISEÑO
ESTRUCTURAL
7/25/2019 Memoria Casa Social en Acero
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ETABS® v15.0.0
PÓRTICO
EJE
2
.
7/25/2019 Memoria Casa Social en Acero
http://slidepdf.com/reader/full/memoria-casa-social-en-acero 31/55
ETABS® v15.0.0
RADIOS
DE
LOS
ELEMENTOS
DE
ACERO
EN
DISEÑO
PÓRTICO
EJE
2
7/25/2019 Memoria Casa Social en Acero
http://slidepdf.com/reader/full/memoria-casa-social-en-acero 32/55
ETABS® v15.0.0
PÓRTICO
EJE
B
7/25/2019 Memoria Casa Social en Acero
http://slidepdf.com/reader/full/memoria-casa-social-en-acero 33/55
ETABS® v15.0.0
RADIOS
DE
LOS
ELEMENTOS
DE
ACERO
EN
DISEÑO
PÓRTICO
EJE
B
7/25/2019 Memoria Casa Social en Acero
http://slidepdf.com/reader/full/memoria-casa-social-en-acero 34/55
ETABS® v15.0.0
RADIOS
DEL
DISEÑO
DE
CONEXIONES
PÓRTICO
EJE
2
7/25/2019 Memoria Casa Social en Acero
http://slidepdf.com/reader/full/memoria-casa-social-en-acero 35/55
ETABS 2015 15.1.0 License #*1WZXBT9W75445AA
ETABS 2015 Steel Frame Design
AISC 360-10 Steel Section Check (Strength Summary)
Element Details
Level Element Location (m) Combo Element Type Section Classification
PB C5 0 DStlS11 Ordinary Moment Frame IPE180 Seismic HD
LLRF and Demand/Capacity Ratio
L (m) LLRF Stress Ratio Limit
2.86000 1 0.95
Analysis and Design Parameters
Provision Analysis 2nd Order Reduction
LRFD Direct Analysis General 2nd Order Tau-b Fixed
Stiffness Reduction Factors
αP r /P y αP r /P e τ b EA factor EI factor
0.048 0.308 1 0.8 0.8
Seismic Parameters
Ignore Seismic
Code?
Ignore Special
EQ Load?Plug Welded? SDC I Rho S DS R Ω 0 C d
No No Yes D 1 1 0.5 8 3 5.5
Design Code Parameters
Φ b Φ c Φ TY Φ TF Φ V Φ V-RI Φ VT
0.9 0.9 0.9 0.75 0.9 1 1
Section Properties
A (m²) J (m ) I 33 (m ) I 22 (m ) A v3 (m²) A v2 (m²)
0.0023 3.96E-08 0.000013 0.000001 0.0015 0.001
Design Properties
S 33 (m³) S 22 (m³) Z 33 (m³) Z 22 (m³) r 33 (m) r 22 (m) C w (m )
0.000141 0.000022 0.000161 0.000034 0.07398 0.02081 0
Material Properties
E (tonf/m²) f y (tonf/m²) R y α
20389019.16 35153.48 1.1 NA
Stress Check forces and Moments
Location (m) P u (tonf) M u33 (tonf-m) M u22 (tonf-m) V u2 (tonf) V u3 (tonf) T u (tonf-m)
0 -3.9407 0.7954 6.329E-06 0 0 0
Axial Force & Biaxial Moment Design Factors (H1.3a,H1-1a)
L Factor K 1 K 2 B 1 B 2 C m
Major Bending 1.392 1 1 1 1 1
Minor Bending 1.392 1 1 1 1 1
7/25/2019 Memoria Casa Social en Acero
http://slidepdf.com/reader/full/memoria-casa-social-en-acero 36/55
ETABS 2015 15.1.0 License #*1WZXBT9W75445AA
Parameters for Lateral Torsion Buckling
L ltb K ltb C b
1.392 1 2.155
Demand/Capacity (D/C) Ratio Eqn.(H1.3a,H1-1a)
D/C Ratio =(P r /P c ) + (8/9)(M r33 /M c33 ) + (8/9)(M r22
/M c22 )
0.529 = 0.39 + 0.139 + 5.188E-06
Axial Force and Capacities
P u Force (tonf) ϕP nc Capacity (tonf) ϕP nt Capacity (tonf)
3.9407 10.0952 73.565
Moments and Capacities
M u Moment (tonf-m) ϕM n Capacity (tonf-m) ϕM n No L TBD (tonf-m)
Major Bending 0.7954 4.4125 5.0891
Minor Bending 6.329E-06 1.0844
Shear Design
V u Force (tonf) ϕV n Capacity (tonf) Stress Ratio
Major Shear 0 18.1097 0.021
Minor Shear 0 27.6391 0
7/25/2019 Memoria Casa Social en Acero
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ETABS 2015 15.1.0 License #*1WZXBT9W75445AA
ETABS 2015 Steel Frame Design
AISC 360-10 Steel Section Check (Strength Summary)
Element Details
Level Element Location (m) Combo Element Type Section Classification
T B4 0.58667 DStlS3 Ordinary Moment Frame IPE140 Seismic HD
LLRF and Demand/Capacity Ratio
L (m) LLRF Stress Ratio Limit
3.16000 1 0.95
Analysis and Design Parameters
Provision Analysis 2nd Order Reduction
LRFD Direct Analysis General 2nd Order Tau-b Fixed
Stiffness Reduction Factors
αP r /P y αP r /P e τ b EA factor EI factor
0.002 0.003 1 0.8 0.8
Seismic Parameters
Ignore Seismic
Code?
Ignore Special
EQ Load?Plug Welded? SDC I Rho S DS R Ω 0 C d
No No Yes D 1 1 0.5 8 3 5.5
Design Code Parameters
Φ b Φ c Φ TY Φ TF Φ V Φ V-RI Φ VT
0.9 0.9 0.9 0.75 0.9 1 1
Section Properties
A (m²) J (m ) I 33 (m ) I 22 (m ) A v3 (m²) A v2 (m²)
0.0016 2.059E-08 0.000005 4.485E-07 0.001 0.0007
Design Properties
S 33 (m³) S 22 (m³) Z 33 (m³) Z 22 (m³) r 33 (m) r 22 (m) C w (m )
0.000075 0.000012 0.000086 0.000019 0.05729 0.01674 0
Material Properties
E (tonf/m²) f y (tonf/m²) R y α
20389019.16 35153.48 1.1 NA
Stress Check forces and Moments
Location (m) P u (tonf) M u33 (tonf-m) M u22 (tonf-m) V u2 (tonf) V u3 (tonf) T u (tonf-m)
0.58667 -0.1325 0.0054 2.133E-05 -0.0009 1.924E-05 0
Axial Force & Biaxial Moment Design Factors (H1-1b)
L Factor K 1 K 2 B 1 B 2 C m
Major Bending 0.486 1 1 1 1 1
Minor Bending 0.486 1 1 1 1 0.298
7/25/2019 Memoria Casa Social en Acero
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ETABS 2015 15.1.0 License #*1WZXBT9W75445AA
Parameters for Lateral Torsion Buckling
L ltb K ltb C b
0.486 1 1.969
Demand/Capacity (D/C) Ratio Eqn.(H1-1b)
D/C Ratio = (P r /2Pc ) + (M r33 /M c33 ) + (M r22 /M c22 )
0.004 = 0.002 + 0.002 + 3.533E-05
Axial Force and Capacities
P u Force (tonf) ϕP nc Capacity (tonf) ϕP nt Capacity (tonf)
0.1325 27.3918 50.6381
Moments and Capacities
M u Moment (tonf-m) ϕM n Capacity (tonf-m) ϕM n No L TBD (tonf-m)
Major Bending 0.0054 2.7132 2.7132
Minor Bending 2.133E-05 0.6037
Shear Design
V u Force (tonf) ϕV n Capacity (tonf) Stress Ratio
Major Shear 0.0009 12.4907 6.956E-05
Minor Shear 1.924E-05 19.1234 0
End Reaction Major Shear Forces
Left End Reaction (tonf) Load Combo Right End Reaction (tonf) Load Combo
-0.0144 DStlS14 0.0172 DStlS14
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ETABS 2015 15.1.0 License #*1WZXBT9W75445AA
ETABS 2015 Steel Frame Design
AISC 360-10 Steel Section Check (Strength Summary)
Element Details
Level Element Location (m) Combo Element Type Section Classification
PB C4 0 DStlS11 Ordinary Moment Frame IPE180 Seismic HD
LLRF and Demand/Capacity Ratio
L (m) LLRF Stress Ratio Limit
2.86000 1 0.95
Analysis and Design Parameters
Provision Analysis 2nd Order Reduction
LRFD Direct Analysis General 2nd Order Tau-b Fixed
Stiffness Reduction Factors
αP r /P y αP r /P e τ b EA factor EI factor
0.031 0.093 1 0.8 0.8
Seismic Parameters
Ignore Seismic
Code?
Ignore Special
EQ Load?Plug Welded? SDC I Rho S DS R Ω 0 C d
No No Yes D 1 1 0.5 8 3 5.5
Design Code Parameters
Φ b Φ c Φ TY Φ TF Φ V Φ V-RI Φ VT
0.9 0.9 0.9 0.75 0.9 1 1
Section Properties
A (m²) J (m ) I 33 (m ) I 22 (m ) A v3 (m²) A v2 (m²)
0.0023 3.96E-08 0.000013 0.000001 0.0015 0.001
Design Properties
S 33 (m³) S 22 (m³) Z 33 (m³) Z 22 (m³) r 33 (m) r 22 (m) C w (m )
0.000141 0.000022 0.000161 0.000034 0.07398 0.02081 0
Material Properties
E (tonf/m²) f y (tonf/m²) R y α
20389019.16 35153.48 1.1 NA
Stress Check forces and Moments
Location (m) P u (tonf) M u33 (tonf-m) M u22 (tonf-m) V u2 (tonf) V u3 (tonf) T u (tonf-m)
0 -2.5365 -1.1564 0.0032 0 0 -0.0002
Axial Force & Biaxial Moment Design Factors (H1-1b)
L Factor K 1 K 2 B 1 B 2 C m
Major Bending 0.951 1 1 1 1 1
Minor Bending 0.951 1 1 1 1 0.339
7/25/2019 Memoria Casa Social en Acero
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ETABS 2015 15.1.0 License #*1WZXBT9W75445AA
Parameters for Lateral Torsion Buckling
L ltb K ltb C b
0.951 1 2.171
Demand/Capacity (D/C) Ratio Eqn.(H1-1b)
D/C Ratio = (P r /2Pc ) + (M r33 /M c33 ) + (M r22 /M c22 )
0.289 = 0.059 + 0.227 + 0.003
Axial Force and Capacities
P u Force (tonf) ϕP nc Capacity (tonf) ϕP nt Capacity (tonf)
2.5365 21.6143 73.565
Moments and Capacities
M u Moment (tonf-m) ϕM n Capacity (tonf-m) ϕM n No L TBD (tonf-m)
Major Bending 1.1564 5.0891 5.0891
Minor Bending 0.0032 1.0844
Shear Design
V u Force (tonf) ϕV n Capacity (tonf) Stress Ratio
Major Shear 0 18.1097 0.035
Minor Shear 0 27.6391 1.067E-04
Joint Design
Continuity Plate Area (m²) Load Combo Doubler (m) Load Combo
0.0004 DStlS14 0 DStlS14
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ETABS 2015 15.1.0 License #*1WZXBT9W75445AA
ETABS 2015 Steel Frame Design
AISC 360-10 Steel Section Check (Strength Summary)
Element Details
Level Element Location (m) Combo Element Type Section Classification
T D3 0 DStlS12 Ordinary Moment Frame IPE140 Seismic HD
LLRF and Demand/Capacity Ratio
L (m) LLRF Stress Ratio Limit
3.10696 1 0.95
Analysis and Design Parameters
Provision Analysis 2nd Order Reduction
LRFD Direct Analysis General 2nd Order Tau-b Fixed
Stiffness Reduction Factors
αP r /P y αP r /P e τ b EA factor EI factor
0.002 0.013 1 0.8 0.8
Seismic Parameters
Ignore Seismic
Code?
Ignore Special
EQ Load?Plug Welded? SDC I Rho S DS R Ω 0 C d
No No Yes D 1 1 0.5 8 3 5.5
Design Code Parameters
Φ b Φ c Φ TY Φ TF Φ V Φ V-RI Φ VT
0.9 0.9 0.9 0.75 0.9 1 1
Section Properties
A (m²) J (m ) I 33 (m ) I 22 (m ) A v3 (m²) A v2 (m²)
0.0016 2.059E-08 0.000005 4.485E-07 0.001 0.0007
Design Properties
S 33 (m³) S 22 (m³) Z 33 (m³) Z 22 (m³) r 33 (m) r 22 (m) C w (m )
0.000075 0.000012 0.000086 0.000019 0.05729 0.01674 0
Material Properties
E (tonf/m²) f y (tonf/m²) R y α
20389019.16 35153.48 1.1 NA
Stress Check forces and Moments
Location (m) P u (tonf) M u33 (tonf-m) M u22 (tonf-m) V u2 (tonf) V u3 (tonf) T u (tonf-m)
0 -0.1226 -0.081 2.594E-05 -0.0537 1.137E-05 0
Axial Force & Biaxial Moment Design Factors (H1.3a,H1-1b)
L Factor K 1 K 2 B 1 B 2 C m
Major Bending 1 1 1 1 1 1
Minor Bending 1 1 1 1 1 1
7/25/2019 Memoria Casa Social en Acero
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ETABS 2015 15.1.0 License #*1WZXBT9W75445AA
Parameters for Lateral Torsion Buckling
L ltb K ltb C b
1 1 2.045
Demand/Capacity (D/C) Ratio Eqn.(H1.3a,H1-1b)
D/C Ratio = (P r /2Pc ) + (M r33 /M c33 ) + (M r22 /M c22 )
0.038 = 0.008 + 0.03 + 4.297E-05
Axial Force and Capacities
P u Force (tonf) ϕP nc Capacity (tonf) ϕP nt Capacity (tonf)
0.1226 7.3789 50.6381
Moments and Capacities
M u Moment (tonf-m) ϕM n Capacity (tonf-m) ϕM n No L TBD (tonf-m)
Major Bending 0.081 2.5338 2.7132
Minor Bending 2.594E-05 0.6037
Shear Design
V u Force (tonf) ϕV n Capacity (tonf) Stress Ratio
Major Shear 0.0537 12.4907 0.004
Minor Shear 1.137E-05 19.1234 0
End Reaction Axial Forces
Left End Reaction (tonf) Load Combo Right End Reaction (tonf) Load Combo
-0.1226 DStlS14 -0.1021 DStlS14
7/25/2019 Memoria Casa Social en Acero
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ETABS 2015 15.1.0 License #*1WZXBT9W75445AA
Connection Design: B3-CJ
Units: kip-in
Story: T
Design Code: AISC 360-10
Beam-Column Moment Major Axis Connection
Summary of results
Des ign Check Type D/C Rat io Resul t Reference
1 Beam design flexural strength 0 Passed Spec. Eq F13-1
2 Strength of bolt group 0.019 Passed Pg 7-18 AISC manual
3 Shear yielding of web plate 0.012 Passed J4-3
4 Shear rupture of web plate 0.016 Passed J4-4
5 Block shear rupture strength of web plate 0.014 Passed J4-5
6 Design strength of weld 0.049 Passed J2-3
7 Web plate rupture strength at weld 0.048 Passed Manual Eq 9-2
8 Shear yielding of beam web 0.008 Passed J4-3
9 Shear rupture of beam web 0.011 Passed J4-4
10 Block shear rupture strength of beam web 0.009 Passed J4-5
11 Panel zone shear strength 0 Passed AISC 13-Section 2.2.1
12 Local flange bending 0 Passed AISC 13-Section 2.2.2
13 Local web yielding 0 Passed AISC 13-Section 2.2.3
14 Web crippling 0 Passed AISC 13-Section 2.2.3
Material Properties
Beam IPE140 A572Gr50 F y = 50 ksi F u = 65 ksi
Column IPE180 A572Gr50 F y = 50 ksi F u = 65 ksi
Web Plate A572Gr50 F y = 50 ksi F u = 65 ksi
Geometric Properties
Beam IPE140 tw = 0.18504 in d = 5.51 in t f = 0.27165 in b f = 2.87 in
Column IPE180 tw = 0.20866 in d = 7.09 in t f = 0.31496 in b f = 3.58 in
Preferences s = 2.95 in L ev = 1.48 in L eh = 1.48 in
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ETABS 2015 15.1.0 License #*1WZXBT9W75445AA
Bolts , Plate & Weld
Weld Size, D(1/16) = 0.31496 in
Web Plate Thickness, t = 0.11811 in
Bolt Type = A325-N diameter, db = 0.47244 in
Hole Type = STD diameter, dh = 0.5625 in
Design Calculations
Shear Demand
R u = P 2
u + V 2
u R u = 0.25209 2 + 0.02785 2 R u = 0.25362 kips
1 - Beam design flexural strength, Reference (Spec. Eq F13 -1 )
b = b f - t w b = 2.87 - 0.18504 b = 2.69 in
h = d - 2 t f h = 5.51 - 2 · 0.27165 h = 4.97 in
S xx = b f d 2
6 -
b h 3
6d S xx =
2.87 · 5.51 2
6 -
2.69 · 4.97 3
6 · 5.51 S xx = 4.58 in 3
ϕ M n = ϕ F u S x ϕ M n = 0.9 · 65 · 4.58 ϕ M n = 267.89 kip - in
D / C Ratio = M uϕ M n
D / C Ratio = 0.03694
267.89 D / C Ratio = 0.00014
D / C Ratio is less than 1, Design is OK
2 - Strength of bolt group, Reference (Pg 7 - 18 AISC manual )
Compute bearing strength per bolt
r u = P 2
u + V 2
u
n r u =
0.25209 2 + 0.02785 2
2 r u = 0.12681 kips
l c1 = Lev - d h2
l c1 =1.48 - 0.5625
2 l c1 =1.2 in
l c = s- d h l c = 2.95 - 0.5625 l c = 2.39 in
ϕ r n1 = min ( ϕ 1.2 l c1 t F u , ϕ 1.2 l c t F u )
ϕ r n1 =min ( 0.75 · 1.2 · 1.2 · 0.11811 · 65 , 0.75 · 1.2 · 2.39 · 0.11811 · 65 )
ϕ r n1 =8.26 kips
ϕ r n1 = ϕ 2.4 d t F u
ϕ r n1 = 0.75 · 2.4 · 0.47244 · 0.11811 · 65 ϕ R n = 6.53 kips
min ( ϕ 1.2 l c1 t F u , ϕ 1.2 l c t F u ) ≥ ϕ 2.4 d t F u
so, ϕ r n1 = 6.53 kips
Compute shear strength per bolt
Ab = π d 2
4 Ab =
3.14 · 0.47244 2
4 Ab = 0.17521 in 2
ϕ r n2 = ϕ F nv Ab ϕ r n2 = 0.75 · 54 · 0.17521 ϕ r n2 = 7.1 kips
ϕ r n1 is less than ϕ R n2
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ETABS 2015 15.1.0 License #*1WZXBT9W75445AA
Bearing controls over shear
D / C Ratio = r u
min ( ϕ r n1, ϕ r n2 )
D / C Ratio = 0.12681
min ( 6.53,7.1 ) D / C Ratio = 0.01942
D / C Ratio is less than 1, Design is OK
3 - Shear yielding of web plate, Reference (J4 -3 )
Agv = L · t Agv = 5.91 · 0.11811 Agv = 0.6975 in 2
ϕ R n = ϕ 0.6 F y Ag ϕ R n = 1 · 0.6 · 50 · 0.6975 ϕ R n = 20.93 kips
D / C Ratio = R uϕ R n
D / C Ratio = 0.25362
20.93 D / C Ratio = 0.01212
D / C Ratio is less than 1, Design is OK
4 - Shear rupture of web plate, Reference (J4 -4 )
Anv = [L - n (d h + 1
16 ) ] t Anv = [5.91 - 2 (0.5625 + 1
16 ) ] 0.11811 Anv = 0.54986 in 2
ϕ R n = ϕ 0.6 F u Anv ϕ R n = 0.75 · 0.6 · 65 · 0.54986 ϕ R n = 16.08 kips
D / C Ratio = R uϕ R n
D / C Ratio = 0.25362
16.08 D / C Ratio = 0.01577
D / C Ratio is less than 1, Design is OK
5 - Block shear rupture strength of web plate, Reference ( J4 -5 )
Ant = [Leh - 1
2 (d h + 1
16 ) ] t Ant = [1.48 - 1
2 (0.5625 + 1
16 ) ] 0.11811 Ant = 0.13747 in 2
Anv = [ ( n - 1 ) s + Lev -2n -1
2 (d h + 1
16 )] t
Anv = [ [ ( 2 - 1 ) 2.95 + 1.48 ] - [2 · 2 - 1
2 (0.5625 + 1
16 ) ] ] 0.11811 Anv = 0.4124 in 2
Agv = [ ( n - 1 ) s + Lev ] t Agv = [ ( 2 - 1 ) 2.95 + 1.48 ] 0.11811 Agv = 0.52313 in 2
ϕ R n = ϕ [ F u Ant + min ( 0.6 F y Agv ,0.6 F u Anv ) ]
ϕ R n = 0.75 [ 65 · 0.13747 + min ( 0.6 · 50 · 0.52313 ,0.6 · 65 · 0.4124 ) ]
ϕ R n = 18.47 kips
D / C Ratio = R uϕ R n
D / C Ratio = 0.25362
18.47 D / C Ratio = 0.01373
D / C Ratio is less than 1, Design is OK
6 - Design strength of weld, Reference (J2 -3 )
ϕ R n = ϕ 0.6 F exx D · 2L
22.627
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ϕ R n = 0.75 · 0.6 · 70 · 0.31496 · 2 · 5.91
22.627 ϕ R n = 5.18 kips
D / C Ratio = R uϕ R n
D / C Ratio = 0.25362
5.18 D / C Ratio = 0.04897
D / C Ratio is less than 1, Design is OK
7 - Web plate rupture strength at weld, Reference (Manual Eq 9 - 2 )
t min = F EXX D
22.62 F ut min =
70 · 0.31496
22.62 · 65 t min = 0.015
D / C Ratio = t min
t f D / C Ratio =
0.015
0.31496 D / C Ratio = 0.04761
D / C Ratio is less than 1, Design is OK
8 - Shear yielding of beam w eb, Reference ( J4 -3 )
Agv = L · t Agv = 5.51 · 0.18504 Agv = 1.02 in 2
ϕ R n = ϕ 0.6 F y Agv ϕ R n = 1 · 0.6 · 50 · 1.02 ϕ R n = 30.6 kips
D / C Ratio = R uϕ R n
D / C Ratio = 0.25362
30.6 D / C Ratio = 0.00829
D / C Ratio is less than 1, Design is OK
9 - Shear rupture of beam web, Reference (J4 -4 )
Anv = [L - n (d h + 1
16 ) ] t Anv = [5.51 - 2 (0.5625 + 1
16 ) ] 0.18504 Anv = 0.7886 in 2
ϕ R n = ϕ 0.6 F u Anv ϕ R n = 0.75 · 0.6 · 65 · 0.7886 ϕ R n = 23.07 kips
D / C Ratio = R uϕ R n
D / C Ratio = 0.25362
23.07 D / C Ratio = 0.011
D / C Ratio is less than 1, Design is OK
10 - Block shear rupture strength of beam web, Reference ( J4 -5 )
Leh = a - g Leh = 2.46 - 0 Leh = 2.46 in
Lev = d - l
2
Lev = 5.51 - 5.91
2
Lev = - 0.19685 in
Ant = [Leh - 1
2 (d h + 1
16 ) ] t Ant = [2.46 - 1
2 (0.5625 + 1
16 ) ] 0.18504 Ant = 0.39749 in 2
Anv = [ ( n - 1 ) s + Lev -2n -1
2 (d h + 1
16 )] t
Anv = [ [ ( 2 - 1 ) 2.95 + - 0.19685 ] - [2 · 2 - 1
2 (0.5625 + 1
16 ) ] ] 0.18504 Anv = 0.33648 in 2
Agv = [ ( n - 1 ) s + Lev ] t Agv = [ ( 2 - 1 ) 2.95 +- 0.19685 ] 0.18504Agv = 0.50995 in 2
ϕ R n = ϕ [ F u Ant + min ( 0.6 F y Agv ,0.6 F u Anv ) ]
ϕ R n = 0.75 [ 65 · 0.39749 + min ( 0.6 · 50 · 0.50995 ,0.6 · 65 · 0.33648 ) ]
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ϕ R n = 29.22 kips
D / C Ratio = R uϕ R n
D / C Ratio = 0.25362
29.22 D / C Ratio = 0.00868
D / C Ratio is less than 1, Design is OK
11 - Panel zone shear st rength, Reference ( AISC 13 - Section 2.2.1 )
R u = M ud - t f
R u = 0.03694
5.51 - 0.27165 R u = 0.00705 kips
P y = F y A P y = 50 · 97.67 P y = 4883.55 kips
P u ≤ 0.4 P y
ϕ R n = ϕ 0.6 F y d t w ϕ R n = 0.9 · 0.6 · 50 · 5.51 · 0.18504 ϕ R n = 27.54 kips
D / C Ratio = R uϕ R n
D / C Ratio = 0.00705
27.54 D / C Ratio = 0.00026
Stiffners not required to resist the panel zone web shear
12 - Local flange bending, Reference (AISC 13 - Section 2.2.2 )
ϕ R n = ϕ 6.25 t 2
f F y C t
ϕ R n = 0.9 · 6.25 · 0.27165 2 · 50 · 1 ϕ R n = 20.76 kips
D / C Ratio = R uϕ R n
D / C Ratio = 0.00705
20.76 D / C Ratio = 0.00034
Stiffners are not required in the flange of column to resist tensile flange force
13 - Local web y ielding, Reference (AISC 13 - Section 2.2.3 )
N = t f
R u = M ud - t f
R u = 0.03694
5.51 - 0.27165 R u = 0.00705 kips
ϕ R n = ϕ ( 5K +N ) F y t w
ϕ R n = 1 ( 5 · 1 + 0.27165 ) 50 · 0.18504 ϕ R n = 48.77 kips
D / C Ratio = R uϕ R n
D / C Ratio = 0.00705
48.77 D / C Ratio = 0.00014
Stiffners are not required in the coulum web to resist tensile flange force
14 - Web cri ppling , Reference (AISC 13 - Section 2.2.3 )
N = t f
R u = M ud - t f
R u = 0.03694
5.51 - 0.27165 R u = 0.00705 kips
ϕ R n = ϕ 135 t 2
w [1 + 3 [N
d ] [ t w
t f ]
1.5
] F y t f t w
ϕ R n = 0.75 · 135 · 0.18504 2 [1 + 3 [0.27165
5.51 ] [0.18504
0.27165 ]1.5
] 50 · 0.27165
0.18504
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ϕ R n = 32.69 kips
D / C Ratio = R uϕ R n
D / C Ratio = 0.00705
32.69 D / C Ratio = 0.00022
Stiffners are not required in the coulum web to resist compressive flange force
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Connection Design: C10-BP
Units: kip-in
Story: PB
Design Code: AISC 360-10
H
= 0 . 3 0 4 8 m
S 2 = 0 . 1 7 9 8 m
Column Base Plate Connection
Summary of results
Des ign Check Type D/C Rat io Resul t Reference
1 Concrete bearing strength 0.018 Passed
2 Base plate thickness 0.511 Passed
Material Properties
Column IPE180 A572Gr50 F y = 50 ksi F u = 65 ksi
Base Plate A572Gr50 F y = 50 ksi F u = 65 ksi
Geometric Properties
Column IPE180 tw = 0.20866 in d = 7.09 in t f = 0.31496 in b f = 3.58 in
Bolts , Plate & Weld
Anchor rod Diameter = 0.7874 in Head/Nut type = Square Material = ASTM F1554 Grade36
Base Plate Width = 15 in Height = 12 in Thickness = 0.3937 in
Pedestal
Dimensions Width = 18.94 in Height = 15.94 in
Design Calculations
Design calculations of base plate for combined moment and compression
Design Provision = LRFD
Load Combination = DStlS1
P u = - 7.77208 kips, M u = 0.00192 kip - in
Base plate area
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N = Max [ N min , ( d+ 2x3 in ) , [ d + 2 ( Leh + c ) ] ]
N = Max [ 9.84 , ( 7.09 + 2x3 in ) , [ 7.09 + 2 ( 2.46 + 1.48 ) ] ] N = 15 in
B = Max [ Bmin , ( b f + 2x3 in ) , b f + 2 ( Lev + c ) ]
B = Max [ 9.84 , ( 3.58 + 2x3 in ) , [ 3.58 + 2 ( 2.46 + 1.48 ) ] ] B = 12 in
S1 = N- 2 L eh S1 =15 -2 ( 2.46 ) S1 =10.08 in
S2 = B- 2 L ev S2 =12 -2 ( 2.46 ) S2 =7.08 in
Base plate dimension ( B inch x N inch ) = 12 x 15
A1 = B · N A1 = 12 · 15 A1 = 180 in 2
A2 = ( B + 2 a ) ( N + 2 b ) A2 = ( 12 + 2 · 1.97 ) ( 15 + 2 · 1.97 ) A2 = 301.8 in 2
e and ecrit
e = M u
P ue =
0.00192
7.77
e = 0.00025 in
f p ( max ) = ϕ 0.85 fc ' Min (2, A2
A1)
f p ( max ) = 0.65 · 0.85 · 3.41 Min (2, 301.8
180 ) f p ( max ) = 2.44 ksi
qmax = f p ( max ) B qmax = 2.44 · 12 qmax = 29.31 kips
in
ecrit = N
2 -
P u2 qmax
ecrit = 15
2 -
7.77
2 · 29.31 ecrit = 7.37 in
e is less than ecrit, design the base plate with small moment
Concrete bearing strength
Y = N - 2e Y = 15 - 2 · 0.00025 Y = 15 in
q = P uY
q = 7.77
15 q = 0.51816
kips
in
q is less than qmax
D / C Ratio = q
qmax
D / C Ratio = 0.51816
29.31 D / C Ratio = 0.01768
D / C Ratio is less than 1, concrete is safe in bearing
Base plate thickness
At bearing interface
m = N - 0.95d
2 m =
15 - 0.95 ( 7.09 )
2 m = 4.13 in
n = B- 0.8 b f
2 n =
12 - 0.8 ( 3.58 )
2 n = 4.57 in
f p = P uB · Y
f p = 7.77
12 · 15 f p = 0.04318 ksi
Y is greater than max ( m,n ) so
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t p1 (min ) = 1.5 max ( m,n ) f p
F y
t p1 (min ) = 1.5 max ( 4.13,4.57 ) 0.04318
50 t p1 (min ) = 0.20131 in
D / C Ratio = t p ( min )
t
D / C Ratio = 0.20131
0.3937
D / C Ratio = 0.51133
The required thickness for base plate is 0.20131 inch
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ANEXO
DISEÑO DE LA CIMENTACIÓN
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SAFE® v14 Cimentación ACI 318-14
ESFUERZOS EN EL SUELO < 1.8 KG/CM2
COMBINACIÓN: UDCONN2 = CM +CMA + CV
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SAFE® v14 Cimentación ACI 318-14
ASENTAMIENTOS EN EL SUELO < 2.5 CM
COMBINACIÓN: UDCONN2 = CM +CMA + CV
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SAFE® v2014 Elementos de Concreto Resumen de Diseño Cimentación ACI 318-14 Unidades: Kgf-cm
Table: Concrete Slab Design 01 - Flexural And Shear Data, Part 1 of 2
Strip Location FTopCombo FTopMoment FTopArea FBotCombo FBotMoment
kgf-cm cm2 kgf-cm
CSA2 Start UDCONU6 -170386.02 1.9994 UDCONU9 144023.35
CSA2 Middle UDCONU6 -439138.32 5.3115 UDCONU9 83845.86
CSA2 End UDCONU10 -40305.81 0.0000 UDCONU5 205509.83
CSA2 Start UDCONU10 -40305.81 0.0000 UDCONU5 205509.83
CSA2 Middle UDCONU5 -439413.07 5.3147 UDCONU10 83495.97
CSA2 End UDCONU5 -170360.61 1.9992 UDCONU10 143926.76
CSB1 Start UDCONU5 -77813.35 1.1238 UDCONU5 77526.49
CSB1 Middle UDCONU6 -338322.69 4.4112 UDCONU9 7009.19
CSB1 End UDCONU7 -190516.08 2.6344 UDCONU4 279127.12
CSB1 Start UDCONU7 -190516.08 2.6344 UDCONU4 279127.12
CSB1 Middle UDCONU6 -314490.96 4.0980 UDCONU7 54558.67
CSB1 End UDCONU5 -68499.76 0.9929 UDCONU5 76934.18
Table: Concrete Slab Design Summary 01 - Flexural And Shear Data, Part 2 of 2Table: Concrete Slab Design Summary 01 - Flexural And Shear Data, Part 2 of 2
Strip FBotArea VCombo VForce VArea Status Layer
cm2 kgf cm2/cm
CSA2 1.7662 0.00 0.0000 OK A
CSA2 0.9821 UDCONU6 3121.00 0.0000 OK A
CSA2 2.5089 UDCONU5 4240.37 0.0000 OK A
CSA2 2.5089 UDCONU5 4240.37 0.0000 OK A
CSA2 0.9780 UDCONU5 4240.37 0.0000 OK A
CSA2 1.7651 UDCONU6 132.31 0.0000 OK A
CSB1 1.1201 0.00 0.0000 OK B
CSB1 0.0000 UDCONU3 1301.47 0.0000 OK B
CSB1 3.5605 UDCONU4 4309.25 0.0000 OK B
CSB1 3.5605 UDCONU4 4309.25 0.0000 OK B
CSB1 0.6943 UDCONU3 3813.48 0.0000 OK B
CSB1 1.1003 UDCONU4 146.44 0.0000 OK B
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