Memoria Casa Social en Acero

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



2

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



3


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



4




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



5


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



6


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



7


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

∙ ∙ ∙

∙



8


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



9


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.



10


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 ∙ ∙ ∆



11


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



12


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



ANEXOS

1. ASIGNACIÓN DE CARGAS

2. RESULTADOS DEL ANÁLISIS ESTRUCTURAL

3. RESUMEN DEL DISEÑO ESTRUCTURAL

4. DISEÑO DE LA CIMENTACIÓN



ANEXO

ASIGNACIÓN DE CARGAS



ETABS® v15.0.0 – Cargas Aplicadas

Cargas

Gravitacionales

Asignadas

Carga

Muerta

Adicional

Cubierta

Carg

Cub




Cargas Laterales Asignadas

Sismo

Estático

en

X

–

Sismo

Estático

en

Y




Sismo

Dinámico

en

X

–

Sismo

Dinámico

en

Y



ANEXO

RESULTADOS DEL ANÁLISIS

ESTRUCTURAL



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%



ETABS® v15.0.0 Análisis Estructural

MODOS DE VIBRACIÓN

Se cumple que: La sumatoria de los desplazamientos en X y Y ≥90%



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




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





Summary Description


Input Data

Name Derivas - Sismo Estático Y


Load Case SYE Top Story T


Plot


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







m

T 4.12 Top 2.686E-07 0.001682

PB 2.86 Top 0.000005 0.00272

Base 0 Top 0 0





Summary Description


Input Data

Name Derivas - Sismo Dinámico X


Load Case SXD Top Story T


Plot


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







m

T 4.12 Top 0.001989 0.000001

PB 2.86 Top 0.003867 0.000004

Base 0 Top 0 0





Summary Description


Input Data

Name Derivas - Sismo Dinámico Y


Load Case SYD Top Story T


Plot


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







m

T 4.12 Top 3.667E-07 0.001687

PB 2.86 Top 0.000013 0.002722

Base 0 Top 0 0



ANEXO

RESUMEN DEL DISEÑO

ESTRUCTURAL



ETABS® v15.0.0

PÓRTICO

EJE

2

.



ETABS® v15.0.0

RADIOS

DE

LOS

ELEMENTOS

DE

ACERO

EN

DISEÑO

PÓRTICO

EJE

2



ETABS® v15.0.0

PÓRTICO

EJE

B



ETABS® v15.0.0

RADIOS

DE

LOS

ELEMENTOS

DE

ACERO

EN

DISEÑO

PÓRTICO

EJE

B



ETABS® v15.0.0

RADIOS

DEL

DISEÑO

DE

CONEXIONES

PÓRTICO

EJE

2




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




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






Element Details


T B4 0.58667 DStlS3 Ordinary Moment Frame IPE140 Seismic HD



3.16000 1 0.95






0.002 0.003 1 0.8 0.8

Seismic Parameters

Ignore Seismic

Code?

Ignore Special


No No Yes D 1 1 0.5 8 3 5.5



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


0.000075 0.000012 0.000086 0.000019 0.05729 0.01674 0

Material Properties


20389019.16 35153.48 1.1 NA



0.58667 -0.1325 0.0054 2.133E-05 -0.0009 1.924E-05 0

Axial Force & Biaxial Moment Design Factors (H1-1b)



Minor Bending 0.486 1 1 1 1 0.298





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



0.1325 27.3918 50.6381



Major Bending 0.0054 2.7132 2.7132


Shear Design


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






Element Details


PB C4 0 DStlS11 Ordinary Moment Frame IPE180 Seismic HD



2.86000 1 0.95






0.031 0.093 1 0.8 0.8

Seismic Parameters

Ignore Seismic

Code?

Ignore Special


No No Yes D 1 1 0.5 8 3 5.5



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


0.000141 0.000022 0.000161 0.000034 0.07398 0.02081 0

Material Properties


20389019.16 35153.48 1.1 NA



0 -2.5365 -1.1564 0.0032 0 0 -0.0002

Axial Force & Biaxial Moment Design Factors (H1-1b)



Minor Bending 0.951 1 1 1 1 0.339





L ltb K ltb C b

0.951 1 2.171

Demand/Capacity (D/C) Ratio Eqn.(H1-1b)


0.289 = 0.059 + 0.227 + 0.003



2.5365 21.6143 73.565



Major Bending 1.1564 5.0891 5.0891

Minor Bending 0.0032 1.0844

Shear Design


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






Element Details


T D3 0 DStlS12 Ordinary Moment Frame IPE140 Seismic HD



3.10696 1 0.95






0.002 0.013 1 0.8 0.8

Seismic Parameters

Ignore Seismic

Code?

Ignore Special


No No Yes D 1 1 0.5 8 3 5.5



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


0.000075 0.000012 0.000086 0.000019 0.05729 0.01674 0

Material Properties


20389019.16 35153.48 1.1 NA



0 -0.1226 -0.081 2.594E-05 -0.0537 1.137E-05 0

Axial Force & Biaxial Moment Design Factors (H1.3a,H1-1b)


Major Bending 1 1 1 1 1 1

Minor Bending 1 1 1 1 1 1





L ltb K ltb C b

1 1 2.045

Demand/Capacity (D/C) Ratio Eqn.(H1.3a,H1-1b)


0.038 = 0.008 + 0.03 + 4.297E-05



0.1226 7.3789 50.6381



Major Bending 0.081 2.5338 2.7132


Shear Design


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




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




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




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


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


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 = 0.25362

16.08 D / C Ratio = 0.01577


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 = 0.25362

18.47 D / C Ratio = 0.01373


6 - Design strength of weld, Reference (J2 -3 )

ϕ R n = ϕ 0.6 F exx D · 2L

22.627




ϕ R n = 0.75 · 0.6 · 70 · 0.31496 · 2 · 5.91

22.627 ϕ R n = 5.18 kips


D / C Ratio = 0.25362

5.18 D / C Ratio = 0.04897


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


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 = 0.25362

30.6 D / C Ratio = 0.00829


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 = 0.25362

23.07 D / C Ratio = 0.011


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 ) ]




ϕ R n = 29.22 kips


D / C Ratio = 0.25362

29.22 D / C Ratio = 0.00868


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 = 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 = 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 = 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




ϕ R n = 32.69 kips


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




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




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




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



ANEXO

DISEÑO DE LA CIMENTACIÓN



SAFE® v14 Cimentación ACI 318-14

ESFUERZOS EN EL SUELO < 1.8 KG/CM2

COMBINACIÓN: UDCONN2 = CM +CMA + CV



SAFE® v14 Cimentación ACI 318-14

ASENTAMIENTOS EN EL SUELO < 2.5 CM

COMBINACIÓN: UDCONN2 = CM +CMA + CV



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

Documents

Memoria Casa Social en Acero