COLISEO IVÁN DE BEDOUT.

ARLEY TAPIA DEISON CÁRDENAS

DANIEL CHICA HARBY CUESTA

POLITECNICO COLOMBIANO JAIME ISAZA CADAVID FACULTAD DE INGENIERIA

MEDELLÍN 2012

INTRODUCCIÓN

El estudio de una estructura consiste en evaluar la funcionalidad, factibilidad y seguridad. Estos aspectos toman en cuenta entre otras cosas, la forma, detalle, durabilidad, resistencia, costo, disponibilidad y capacidad de la estructura; características que están asociadas al material del cual se va a realizar la obra.

El esfuerzo y la deformación se relacionan mediante la ley de Hooke, permitiendo así conocer el esfuerzo o la deformación conocida una de las dos; dado que la deformación es un aspecto que puede ser visible en la estructura, se puede conocer el esfuerzo, el cual es difícil de ver. Las variables de control para el comportamiento estructural son el esfuerzo y la deformación. De manera que al emplear los parámetros del esfuerzo o deformaciones permitidas, se diseña el elemento. Dependiendo del uso que se le dé a una estructura, se podrá diseñar ésta para que así pueda soportar las cargas de diseño que le sean impuestas; estos elementos estructurales en nuestro caso una estructura aporticada se debe diseñar para que resista a flexo compresión.

1. ACERO El acero es el más popular de las aleaciones, es la combinación entre un metal (el hierro) y un no metal (el carbono), que conserva las características metálicas del primero, pero con propiedades notablemente mejoradas gracias a la adición del segundo y de otros elementos metálicos y no metálicos. De tal forma no se debe confundir el hierro con el acero, dado que el hierro es un metal en estado puro al que se le mejoran sus propiedades físico-químicas con la adición de carbono y demás elementos

1.1 VENTAJAS El acero es un material de gran resistencia con poco peso, facilidad de fabricación. Esta gran resistencia se traduce en poco peso, ya que se requieren elementos de poco tamaño para satisfacer los requisitos de resistencia. Asimismo, es un material que mantiene sus características sin degradarse a lo largo del tiempo. La elasticidad es una de las principales propiedades de los materiales, que en el caso del acero, su comportamiento se asemeja más que otros a comportamiento elástico teórico. Así como la elasticidad, la ductilidad es otra propiedad que en el acero se manifiesta en gran medida, ya que soporta sobrecarga mediante la deformación en el rango plástico evidenciando una falla inminente. La tenacidad es otra ventaja que relaciona la resistencia y ductilidad, ya que el acero posee su resistencia aún en grandes deformaciones permitiendo así doblar el material sin fracturarse.

Debido a la naturaleza del acero de construirse mediante la unión de elementos, permite así ampliaciones a estructuras existentes. Las uniones se realizan mediante soldadura, pernos y remaches. Cabe destacar, que por esta forma de construir, el tiempo de construcción es más rápido que con otro tipo de materia.

1.2 USO El acero es empleado en todo tipo de construcción, desde clavos para obras de madera hasta barras de refuerzo para estructuras de concreto armado. Particularmente el acero estructural corresponde al empleo de perfiles laminados. El diseño de estructuras de acero implica la selección de perfiles estándar laminados en caliente, esta es la forma más empleada del acero estructural. Adicionalmente, cuando la disponibilidad del tamaño necesario para el diseño no es posible, se fabrican perfiles a partir de láminas de acero, soldadas o apernada.

2. PROYECTO ACERO

2.1 NOMBRE El análisis estructural se le realizara a un pórtico de dos luces que hace parte del coliseo Iván de Bedout; el cual ha sido reformado en el año 2010 por objeto de los juegos suramericanos realizados en la ciudad de Medellín. La estructura en acero es un pórtico plano construida en perfiles en”I” en acero vaciados en caliente.

2.2 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO.

El coliseo Iván de Bedut cuenta con una cancha principal y dos canchas auxiliares; un gimnasio general que servirá a toda la unidad deportiva y en los bajos de las graderías del costado norte se ubican 22 plataformas para la práctica del levantamiento de pesas en una de las cuales se encuentra el pórtico plano a estudiar, con un ancho tributario de 0,95 metros y una altura de 3,44 metros, tal como lo indica el levantamiento geométrico.

2.3 LOCALIZACIÓN

El pórtico plano hace parte de una de las plataformas del coliseo Iván de Bedout, en la cual se encuentra la zona de levantamiento de pesas; esta zona está ubicada más exactamente en la parte baja de las graderías nororientales.

2.4 SISTEMA ESTRUCTURAL. El sistema estructural que se analizara es un sistema aporticado plano simétrico a dos luces y de un solo nivel.

3. CARGAS

3.1 CARGAS MUERTAS SIN MAYORAR. •

3.1.1 Estimación de Cargas Muertas.

Viga

Perfil 12 X 96

Peso=142,8 Kg/m.

Peso de 1 Columna=142,8 Kg/m *(3,44 m) *0,01 Kn=4,91232 Kn

Columnas

Perfil 12 X 136

Peso=202,1 Kg/m.

Placas

Peso del Acero=7800 Kg/m³

Peso de 1 Placa=7800 Kg/m³ *(0,8m)²*0,001m *0,01Kn=0,4992 Kn.

Plataforma de acero (Calibre 22, Espesor de 0,7 mm).

Peso que soporta el Steel Deck (m²)= 7,29 Kg/m² (FABRICANTE).

Peso del Steel Deck=7,29 Kg/m²*(0,95m)*0,01 Kn =0,069255 Kn/m

3.2 CARGAS VIVAS DE DISEÑO.

Restaurantes = 5 KN/m² (RECOMENDACIÓN NSR-10).

En resumen:

Carga Muerta 39,72 Kn/m

Carga Viva 4,75 Kn/m

4. ESQUEMAS.

4.1 LEVANTAMIENTO GEOMÉTRICO.

Vista frontal

4.2 CARGA MUERTA.

4.3 CARGA VIVA

5. MODELACIÓN

Tipo de Fuerza Viga Columna

Fuerza cortante (Vu) 31,54 Kn 9,8 Kn

Momento (Mu) -33.2218 Kn.m 24 Kn.m

Fuerza Axial ---------- 38 Kn

6. Revisión de Capacidad a Flexo-compresión de la columna.

Revisión a Compresión

Perfil IR 12X 136

Datos de Perfil.

Ag= 18190 mm²

σᵪ=13,8cm

σᵧ=7,4 cm

Fᵧ =250 MPa

Zᵪ=2409 cm³

Zᵧ=1106 cm³

bf= 309 mm

tf=22,9 mm

T=240 mm

Tw=14mm

Asumo soporte Articulación –Articulación K=1.0

L-3,44 m

Lb= 0

Esbeltez.

λᵪ =1*(3,44*100 cm/13,4cm)

λᵪ=24,928

λᵧ=1*(3,44*100cm/7,8cm)

λᵧ= 44,103

EjeY eje débil de la seccion

: Columna Intermedia. CUMPLE

Esfuerzo Teórico de Euler

Esfuerzo Teórico de Euler

Resistencia Nominal

Cumple Esfuerzos de Compresión.

Revisión a Flexión

La sección alcanza Mp

Revisión de Compacidad

1.Patin.

Cumple Esbeltez de Patines

2.Alma

Cumple Esbeltez de Alma

Cumple relaciones de Compacidad

Ecuación de Interacción de Esfuerzos

Datos

Pr=Pu=38Kn

Pc=ΦPn=0,9*4101,977Kn

Mrx=Mux=24 Kn.m

Mcx=ΦMn=

Mry=Muy=0

Mcy=ΦMn

Momento Nominal

Momento Último capaz de Soportar la sección

Capacidad

Esfuerzos Combinados

Cumple Esfuerzos combinados de compresión y de Flexión

7. DISEÑO DE VIGA

L=10,88

Acero A-36

Fy= 250 Mpa

Carga viva(L)= 4,75 KN/m

Carga muerta(D)=39,72 KN/m

Wu=1,2D+1,6L

Wu=1,2(39,72)+1,6(4,75)= 60 KN/m

Vu=60x10,88/2 =326,4 KN

Mu= 60x10,882/8 = 887,81 KN*m

ΦMn= Mu= Zx.Fy

Zx req= Mu/ΦFy

Zx req= 887,81E6/0,9(250) = 3945,8 cm3

Δ adm= L/360

Δ adm= 10,88/360= 3,02 cm

Elegimos un perfil W12x96

Lp= 1,76 ry

Ry= 7,8 cm

Zx= 2409 cm3

Ixx= 34672 cm4

La sección alcanza Mp

Wservicio= 39,72+4,75+1,43= 45,9 KN/m

Δ max= 5WL4/384EI

Δ max =5(45,9)(10,88)4/384(2E8)( 34672E-8) = 1,21 cm

Δ max Δadm

1,21 3,02

Revisión sección compacta

Patin= 0,38

= 10,74 > 6,8( dato del catalogo) cumple

Alma =3,76

= 106,35 > 23,1( dato del catalogo) cumple

Revisión por Cortante

Vu= 326,4 KN

d= 323mm

tf= 22,9mm

tw=14mm

d-2tf= 277,2

ΦVn= 0,9*0,6*250*14*323 = 610,47 KN

Vu < ΦVn Cumple

Rigidizadores

=d-2tf/tw < 2,45

19,8 < 69,3

No require rigidizadores

8. DISEÑO DE LAS CONEXIONES.

VIGA 12X96

Tw=14

COLUMNA W 12X136

Tw=20.1

Filete minimo=5

Filete maximo=6

Aw=0.767*WL

9. ANÁLISIS SAP

VIGA W12X96

COLUMNA W12X136

DEFINICION CASOS DE CARGAS

COMB1= 1.2D+1.6L

COMB2= 1.2D+L

PORTICO CARGADO CON VIGAS Y COLUMNAS SEGÚN TIPO

APLICANDO CARGA VIVA DE 5KN/M2

APLICANDO CARGA MUERTA

ASIGNANDOLE AL SAP 2000 CON QUE CRITERIOS ANALIZAR

DIAGRAMA DE MOMENTO Y CORTANTE CON LA COMB 1

DIAGRAMA DE MOMENTO Y CORTANTE CON LA COMB 2

10. CONCLUSIONES

Los perfiles que fueron tomado como aproximaciones a los existen en la estructura real para su posterior análisis resistente cumplen con los requerimientos de esfuerzos de compresión y de flexión.

Se podrían proponer otros perfiles más livianos que cumplan con los esfuerzos a soportar.

Las dimensiones de los perfiles calculados se intercambiaron, el espesor de las columnas calculadas es mayor que el de las vigas originales; lo cual no es trascendental porque la estructura resiste para los perfiles asignados.