Memoria Tijerales Final (1)

“SUSTENTO DE ESTABILIDAD ESTRUCTURAL PARA LA COBERTURA METALICA EN EL PARQUE

RECREACIONAL – LA COLINA”

CONTENIDO

1.- INTRODUCCION2.- OBJETIVOS3.- RESUMEN EJECUTIVO4.- ESPECIFICACIONES TECNICAS5.- MEMORIA DE CÁLCULO

5.1 CONFIGURACION A VERIFICAR5.1.1 CONFIGURACIÓN ARQUITECTÓNICA

5.1.1.1 Simetría5.1.1.2 Rigidez lateral

5.2 ESPECIFCACAION DE DISEÑO5.2.1 MÉTODO DE DISEÑO 5.2.2 MÉTODO DE ANÁLISIS PROPUESTO POR EL R.N.E. E090

5.2.2.1 coeficientes de amplificación de cargas de servicio5.2.2.2 factores de reducción de capacidad de carga

5.2.3 CONDICIONES PARA CARGAS DE SERVICIO5.2.3.1 Deflexiones5.2.3.2 Pandeo

5.2.4 MATERIALES5.2.5 NORMAS UTILIZADAS

5.3 PREDIMENSIONAMIENTO5.3.1 Pre dimensionamiento de vigas

5.4 CARGAS5.4.1 CARGAS DE GRAVEDAD

5.4.1.1 Cargas muertas5.4.1.1.1 Metrado de cargas muertas

5.4.1.2 Cargas vivas5.4.1.2.1 Metrado de cargas vivas

5.4.2 CARGAS DE VIENTO5.4.2.1 Velocidad de diseño5.4.2.2 Cargas de diseño por viento

5.4.2.2.1 Cargas de viento en la dirección longitudinal5.4.2.2.2 Cargas de viento en la dirección transversal

5.4.3 CARGAS DE SISMO5.5 MODELO COMPUTACIONAL

5.5.1 PROGRAMA SAP2000 V.16.0.0BONSAI CONSULTORIA Y CONSTRUCCION SAC |

AV CARLOS SUTTON MZ S Lt 10 - ELPEDREGALRUC : 20601013275

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5.5.1.1 Metodología seguida para modelar, analizar y diseñar la cobertura

5.6 ASIGNACION DE SECCIONES UTILIZADAS5.6.1 Definición de secciones para T-15.6.2 Definición de secciones para T-2

5.7 MODELO TRIDIMENSIONAL5.7.1 Verificaciones de deflexiones5.7.2 Diseño de armadura T-15.7.3 Diseño de armadura T-2

5.8 DISEÑO OTROS5.8.1 Dimensiones de plancha base5.8.2 Espesor de plancha5.8.3 Pernos de anclaje5.8.4 Conexión soldadura

6.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES7.- PANEL FOTOGRAFICO8.- PLANOS

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“OBRA: CREACION DEL CENTRO RECREATIVO Y DEPORTIVO EN EL DISTRITO DE MAJES, CAYLLOMA –

AREQUIPA”

1.- INTRODUCCION:El presente Documento realizado por BONSAI CONSULTORIA Y CONSTRUCCION SAC, sustenta y describe el Estudio para la estabilidad estructural de la cobertura metálica ubicada en la parte superior de la piscina olímpica del Centro Recreativo y Deportivo – La Colina

La presente memoria corresponde a la validación estructural, correspondientes a los elementos de las armaduras tipo WARREN tanto de la T-1(armadura principal), como la T-2(armadura que soporta la cubierta de techo) y todo sus elementos que los conforman, las cuales fueron modificadas por el cliente, el análisis y diseño estructural para los elementos considerados por el cliente se realizaran con el objetivo de verificar si estas secciones son aceptables según las códigos de diseño AISC(American Institute of Steel Construction) del mismo modo según nuestro código Peruano E090(estructuras metálicas).

Para realizar el trabajo consideraremos el siguiente modelo:

Modelo “COBERTURA-PICSINA OLIMPICA PEDREGAL”

2.- OBJETIVOS:Presentar una memoria de cálculo de los la estructura metálica para la piscina olímpica del Proyecto: Creación del Centro Recreativo y Deportivo en el Distrito de Majes

El presente informe tiene también por misión realizar el sustento para el cálculo de las estructuras metálicas en la cobertura que se va a realizar, teniendo en cuenta los factores



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de diseño dados por la norma actual sismo-resistente E030, para obtener finalmente resultados que sustenten la seguridad de la estructura ya mencionada

3.- RESUMEN EJECUTIVOSe hizo visitas al complejo recreativo en ejecución para determinar la solución más óptima al diseño estructural de la estructura metálica, la cual tiene una arquitectura ondulada y cuyas vigas principales T1 son bastante robustas, teniendo gran parte de estas ya ejecutadas nos limitamos a sustentar la estabilidad estructural del resto de la cobertura considerando las secciones del diseño inicial del proyecto.

Para el cambio y modelamiento de los tijerales que darán soporte a la cobertura del edificio principal donde se situara la piscina olímpica, se tomaron en cuenta diversos puntos dados a continuación:

a) Se respetó el diseño inicial de la cobertura, el cual presenta una forma ondulada entre sus extremos más alejados y a su vez recta entre sus extremos más próximos

b) También se tuvo en cuenta una pendiente para drenaje pluvial entre los ejes “A” y “K” dando a las viguetas transversales una pendiente de 1%

c) Consideramos el factor suelo S=1.2 dado por estudios recientes de capacidad portante



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4.- ESPECIFICACIONES TECNICAS:ESTRUCTURAS METALICAS

D esc ri pc i ó n : Esta sección comprende la fabricación y colocación de todas las estructuras metálicas principales y secundarias, tales como tijerales, elementos de soporte, escaleras metálicas, postes, rejas metálicas y mallas metálicas.

Método de ejecución: El material a ser empleado para la fabricación de todos los elementos metálicos será el Acero Estructural A-36 con una resistencia a la tracción de fy=2530 kg/cm². Deberá cumplir con la norma ITINTEC 341-031.

Los pernos de fijación serán de grado 60 y deberán cumplir con la norma ASTM A307. La soldadura empleada deberá cumplir con la norma AWS E-7018



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Los elementos metálicos serán prefabricados fuera de obra para luego ser trasladados y ensamblados en su posición final, tal como indican los planos del proyecto.

La unión de las piezas prefabricadas podrá ser aplicando soldadura eléctrica, respetando las normas arriba indicadas. Una vez terminadas las uniones se procederá a tratar la zona del recubrimiento quemada por efecto de la soldadura; para ello se

esmerilará y limpiará esta sección y luego se aplicará una pintura rica en zinc o pintura epóxica, cuidando dejar una textura igual a la de las zonas adyacentes.

El suministro, la fabricación y el montaje de las estructuras metálicas incluirán:

Elaboración de todos los Planos de Taller y Planos de Montaje requeridos para la terminación de los trabajos contratados, sobre la base de los Planos de Diseño.

Fabricación de todos los elementos de acero estructural y misceláneo requeridos.

Suministro de todos los materiales, equipo y mano de obra necesarios para el montaje del acero estructural.

Montaje de la estructura de acero de acuerdo con los Planos de Taller y de montaje y en concordancia con estas especificaciones.

Suministro de placas, lainas, cuñas y elementos similares que se requieran para el montaje.

Ejecución del relleno de mortero, incluyendo el suministro de éste.

Ejecución de uniones soldadas en campo, incluyendo el material de soldadura. Suministro de cortavientos y puntales provisionales requeridos durante el montaje.



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Ejecución de la pintura, en taller y en obra, de la estructura completa. Planeamiento y ejecución de todas las maniobras necesarias para realizar los trabajos antes mencionados.

Códigos Aplicables Todo el acero estructural y misceláneo estará en concordancia con las especificaciones para el Diseño, Fabricación y Montaje de Estructuras de Acero para Edificios y Código de Prácticas Normales del American Institute of Steel Construction (AISC).

Cuando en esta especificación se haga referencia a los estándares siguientes, se referirá a la última edición de:

ASTM A-36: Especificaciones para acero estructural.

ASTM A-325: Especificaciones para pernos de alta resistencia y alto contenido de carbón para uniones estructurales, incluyendo tuercas endurecidas y arandelas.

American Welding Society (AWS), "Código para Soldadura en Edificaciones".

Materiales Todos los materiales serán suministrados por el Contratista y deberán incluir los consumibles, tales como electrodos de soldadura, así como barandas, pernos, material necesario para braquetes misceláneos, clips y otros. Los materiales serán nuevos y de acuerdo a los requisitos indicados a continuación, salvo indicación contraria en los planos.

Acero estructural BONSAI CONSULTORIA Y CONSTRUCCION SAC |


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Todo el acero, incluyendo las planchas, cumplirá con la especificación ASTM A-36. En cualquier etapa de los trabajos, el propietario podrá exigir que los elementos estructurales se encuentren dentro de las tolerancias permitidas.

Pernos Los pernos serán de acero de alta resistencia, de acuerdo a la norma ASTM A-325, "Specification for High Strength Steel Bolts for Structural Joints" (Especificación para pernos de Alta Resistencia para Uniones Estructurales). Se utilizarán pernos de 3/4" y 5/8” de diámetro, salvo que se indique otra cosa en planos, cuya resistencia mínima a la tensión es de 84 Kg/mm2.

Electrodos Los electrodos de soldadura de arco corresponderán a la serie E-70 conforme a las especificaciones ASTM A-233, "Specification for Mild Steel Covered Arc Welding

Electrodes" (Especificación para Electrodos de Soldadura de Arco para Acero Dulce).

Mano de Obra El personal que tenga a cargo las labores de fabricación y montaje será debidamente calificado y experimentado.

El trabajo de soldadura deberá ser efectuado exclusivamente por operarios calificados de acuerdo al código para soldadura en construcción, AWS D1.0-69. La calificación mínima para los soldadores será 3G vigente. La Supervisión podrá exigir, en cualquier momento, los certificados que acrediten la capacidad y experiencia de los soldadores.

Equipo El contratista empleará el equipo más adecuado para ejecutar cada etapa de los trabajos dentro del programa establecido, en la calidad solicitada y respetando los reglamentos de seguridad de la obra. El



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propietario podrá solicitar la comprobación de la calidad y/o el estado del equipo utilizado para cumplir los trabajos contratados.

Fabricación en Taller El Contratista desarrollará, sobre la base de los planos de diseño, todos los planos de fabricación y de Montaje que sean requeridos. Ninguna fabricación se empezará antes que los Planos de Taller sean aprobados por la Supervisión.

Toda la fabricación se hará en concordancia con las especificaciones del AISC para el Diseño, la Fabricación y Erección de Acero Estructural y de acuerdo al Código de Práctica Estándar para Edificios y Puentes de Acero del AISC.

Los elementos tendrán dimensiones, peso y detalles de construcción en estricta sujeción a lo indicado en planos. Para realizar sustituciones de secciones o modificaciones en los detalles se requerirá la previa aprobación escrita del proyectista. Todos los elementos y secciones serán ajustados y acabados en su posición precisa, requerida para permitir una adecuada erección y una unión limpia de las partes en el campo.

Detalles de Uniones Excepto cuando se indique otra cosa en los Planos de Diseño, todas las uniones serán soldadas. A pedido de la Supervisión, el 1% de la soldadura de filete y el 5% de la soldadura de penetración podrá ser verificado por radiografía u otros métodos aceptados por el AWS D1. El costo de dichas pruebas estará incluido dentro del precio ofertado por el Contratista.

Las uniones de vigas serán diseñadas para resistir una fuerza cortante por lo menos igual a la mitad de la que corresponde a la capacidad en flexión de la viga para carga uniformemente distribuida.

Las conexiones metálicas deberán ser capaces de desarrollar no menos que 150% de la capacidad del elemento en tracción pura.



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Las tolerancias serán tales que permitan la erección de la estructura, pero en ningún caso excederán las especificadas en el Código de Práctica Estándar para Edificios y puentes de Acero del AISC.

Montaje El contratista tendrá cuidado en el almacenaje, manejo y montaje de todo el material. Deberá soportarlo adecuadamente para evitar que se produzcan esfuerzos excesivos.

El material dañado por falta de soporte adecuado en el almacenaje o en las maniobras será corregido o repuesto por cuenta del Contratista.

La estructura se montará estrictamente con los niveles, alineamientos, elevaciones y ejes indicados en los planos. Deberán colocarse todos los contravientos y puntales necesarios para tal efecto y mantenerlos en posición hasta que se hayan efectuado las conexiones definitivas y la estructura ya no los requiera.

Cada elemento estructural deberá mantener las tolerancias especificadas para su fabricación. Excepto cuando se indiquen tolerancias más estrictas en los planos, regirán las establecidas en el Código de Práctica Estándar para Edificios y Puentes de Acero del AISC, sección 7.11, modificándose los últimos párrafos como sigue:

En el montaje de acero estructural, las piezas individuales serán consideradas a plomo, nivel y alineadas si el error no excede de 1:500 (1 cm en 5 m)". El Contratista podrá hacer correcciones por defectos en la construcción o en la fabricación sólo después de haber obtenido la correspondiente autorización escrita de la Supervisión. En ningún caso esto significará un incremento en el costo.

Cuando por pequeños desajustes no sea posible lograr que las piezas ensamblen correctamente, se permitirá rimar y hacer pequeños cortes para lograr el ajuste, de acuerdo a lo siguiente:



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El diámetro del agujero rimado no excederá en más de 3 mm el diámetro del perno indicado en planos o autorizado posteriormente.

Los cortes de ajuste deberán hacerse de acuerdo a la Especificación General para Fabricación de Acero Estructural y Acero Misceláneo del AISC.

Ante la evidencia que algún trabajo no se haya efectuado de acuerdo a planos y especificaciones, la Supervisión podrá pedir su retiro y reposición, que serán por cuenta del Contratista.

Método de medición: Se contabilizará por unidades cada elemento definido en los planos del proyecto de acuerdo a lo siguiente:Montaje por % de avance del total presupuestadoSecciones metálicas y barandas por metro lineal (m) Apoyos por % de avanceCartelas y reja metálica por metro cuadrado (m2) Postes por unidad (und)



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5.- MEMORIA DE CÁLCULO5.1. CONFIGURACIÓN A VERIFICAR

El proyecto inicial de arquitectura no la tenemos sin embargo no es importante en esta etapa, ya que el objetivo es verificar las secciones y dimensiones de las armaduras T-1 y T-2, para ello trabajaremos con los planos proporcionados por el interesado. Como podemos apreciar en la figura N°01, 02, 03, 04, 05 y 06 (ver archivo en cad. anexos), Las dimensiones de los elementos estructurales han sido extraídos para el modelamiento tal y como está en los planos estructurales para obtener resultados más cercanos posible a la realidad.



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Figura N°01.Detalle en planta de cobertura metálica T-1 (plano estructural proporcionado)

Figura N°02.Detalle en elevación transversal T-1, eje 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12 y 13 (Plano estructural proporcionado)



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EJE “X”

EJE “Y”

Armaduras T-1



Figura N°03.Detalle corte C-C (Plano estructural proporcionado)

Figura N°04.Detalle de secciones utilizadas para armadura T-1 (Plano

estructural proporcionado)

Nota:

La validación estructural de la T-1, corresponde a las secciones mostradas en la figura N°4, con las longitudes y acotaciones de la figura N°2



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Figura N°05. Detalle en planta de cobertura metálica T-2 (plano estructural proporcionado)

Figura N°06.Detalle en elevación de viga T-2 eje A y K, entre eje 1-2 (Plano estructural proporcionado)



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EJE “X”

EJE “Y”



Figura N°07.Detalle en elevación de viga T-2 eje B a J entre eje 1-2 (Plano estructural proporcionado)

Figura N°08. Detalle corte A-A (Plano estructural proporcionado)

NOTA:

Cada una de las secciones de la armadura T-2 se encuentra en los planos estructurales, distribuidos a largo de los ejes A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, y K y estas varían de acuerdo a cada eje (ver anexos de planos generales)

Las armaduras de la figura N°6 y N°7 van a variar hasta completar la dirección longitudinal en la dirección X como se muestra en la figura N°5

5.1.1. Simetría:

De acuerdo a la disposición observada, se puede apreciar que la estructura es simétrica en planta con respecto a los ejes longitudinales y transversales, en elevación no es simétrico pues la cobertura se acentúa en distintos niveles. (Ver figura N°08)

5.1.2. Rigidez lateral:BONSAI CONSULTORIA Y CONSTRUCCION SAC |


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Los elementos que aportan rigidez paralela al eje Y, son precisamente los pórtico que forman las vigas transversales T-1 con las columnas del sistema porticado (concreto armado), del mismo modo las vigas longitudinales T-2 actúan como arriostres delas T-1 aportando rigidez en el sentido X.

5.2. ESPECIFCACACION DE DISEÑO

5.2.1. MÉTODO DE DISEÑO PROPUESTO POR EL AISC

Dos son los enfoques del diseño estructural en acero:

Diseño por esfuerzos admisibles (ASD) y Diseño por factores de reducción de carga y resistencia o estados limites (LRFD), en el trabajo haremos uso del método LRFD, considerando factores de reducción. Sin embargo haremos uso de algunas ecuaciones del ASD, para ver el estado crítico de los elementos estructurales.

5.2.2. MÉTODO DE ANÁLISIS PROPUESTO POR EL REGLAMENTO .E-090

Debido a que nuestra norma E-090 utiliza factores de seguridad en el diseño atraves de la amplificación de la cargas de servicio y reducción de la resistencia teórica de los elementos, será necesario hacer uso de estas expresiones ya que nuestra norma está basado en el método del LRFD.

Las cargas de servicio se estimarán atreves del Metrado de cargas para ello utilizamos la norma del R.N.E. E020 (Norma De Cargas). El análisis estructural la haremos bajo la hipótesis de comportamiento elástico.

5.2.2.1. Coeficiente de amplificación de cargas de servicio



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Para el diseño de los elementos estructurales se utilizó los coeficientes de amplificación de las cargas de servicio, es decir de las amplificaciones de las cargas muertas, vivas, sismo y viento. A continuación se presenta la combinación de cargas amplificadas según la AISC (Norma Americana), como también la dispone la RNE. E090. (Norma peruana).

COMBO 1=1.4∗D

COMBO 2=1.2∗D+1.6∗L+0.5∗(Lr óS ó R)

COMBO 3=1.2∗D+1.6∗( Lró S ó R )+(0.5∗Ló0.8∗W )

COMBO 4=1.2∗D+1.3∗W +0.5∗L+0.5∗(Lró S ó R)

COMBO 5=1.2∗D± 1.0∗E+0.5∗L+0.2∗S

COMBO 6=1.2∗D ±1.0∗E+0.5∗L+0.2∗S

COMBO 7=0.9∗D ±(1.3∗W ó1.0∗E)

Dónde: D: carga muerta L: carga viva debido al mobiliario y ocupantes Lr: carga viva de techo W: carga debido al viento E: carga debido a sismo S: carga debido a nieve o granizo R: carga debido a lluvia.

5.2.2.2. Factores de reducción de capacidad de carga

Los factores de la capacidad usados en el RNC han sido tomados del AISC como se puede apreciar a continuación:



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VALOR φ MIEMBROS O CONECTOR0.9 sección tracción

0.75sección de conexión en

tracción0.9 miembros en flexión

0.85 miembros en compresión axial0.75 pernos en tracción

Cuadro N°01 factores de reducción de resistencia (RNC E090, AISC)

5.2.3. CONDICIONES PARA CARGAS DE SERVICIO

Las condiciones para las cargas de servicio que se van a verificar son:

Deflexiones Pandeo

5.2.3.1.Deflexiones:

En cuanto a las deflexiones, la norma peruana y las especificaciones AISC-LRFD no dan normas para que conocidas las deflexiones, se puedan comparar con unas permitidas y se pueda establecer así el cumplimiento de un estado limite, como se hace con el caso de las resistencias AISC-LRFD solo indica: “Los límites del servicio serán seleccionados con debida consideración a que se cumpla la función intencionada de la estructura”

En nuestro caso nosotros verificaremos esta deflexión utilizando las especificaciones que están dadas por el AISC para el método de diseño por esfuerzos permitidos de 1989 (ASD) la cual considera una deflexión máxima para vigas y trabes, para cargas vivas de servicio se limita a L/360 a L/250, en los comentarios de la AISC-ASD L3.1, se sugiere



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como una guía las siguientes limitaciones para los peraltes de las vigas: Para vigas y trabes completamente esforzados:

Ld

≤ 56360Fy

ód= L20

a L23

…….si Fy=2530 kgcm2

ecuacion¿01

Para correas de techados, excepto en techos planos:

Ld

≤ 70450Fy

ód≥ L27

… ……………si Fy=2530 kgcm 2

ecuacion¿02

Dónde:

L: luz libre entre cara y cara

d : peralte de la viga

El software de Computación especializado para el análisis y diseño estructural de la presente estructura nos brinda la posibilidad de calcular las deflexiones, según inercias brutas, las cuales, podremos comparar con las mínimas admisibles dadas por las especificaciones del AISC-ASD.

5.2.3.2. Pandeo:

El pandeo en elementos esbeltos en especial en sección de alma abierta como las que tenemos son muy frecuentes debido al poco espesor en los miembros que soportan cargas axiales a compresión. Por lo tanto las verificaciones estarán en función al tipo de pandeo lateral que estas sufrir.

5.2.4. MATERIALES:

Los materiales utilizados para el modelamiento serán de acuerdo a las especificaciones propuestas en los planos estructurales (ver archivo en CAD anexos).



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ACERO ASTM A36 (para vigas formadas por tubos de paredes delgadas, perfiles, planchas de soporte, todos laminados en caliente.

a) Fy = 2530kg/cm2………………….resistencia a la fluenciab) Fu = 4080 kg/cm2…………………resistencia ultima de

roturac) Es = 2.1000000 kg/cm2……………módulo de elasticidad

de acero

ACERO ASTM A500 para tubos de paredes delgadas, perfiles, planchas de soporte, todos laminados en caliente.

a) Fy = 3150kg/cm2………………….resistencia a la fluenciab) Fu = 4000kg/cm2…………………resistencia ultima de roturac) Es = 2.1000000 kg/cm2……………módulo de elasticidad de

acero

ACERO ESTRUCTURAL ASTM GRADO 60

a) Fy = 4200 kg/cm2………………….resistencia a la fluenciab) Es = 2.1000000 kg/cm2……………módulo de elasticidad

de acero

Electros De Soldadura E60xx

a) Fy = 3520kg/cm2………………….resistencia a la fluenciab) Fu = 4340 kg/cm2…………………resistencia ultima de

roturac) Es = 2.1000000 kg/cm2……………módulo de elasticidad

5.2.5. NORMAS UTILIZADAS

Se sigue las disposiciones de los Reglamentos y Normas Nacionales e Internacionales descritos a continuación.

Reglamento Nacional de Edificaciones (Perú) – Normas Técnicas de Edificación



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NTE E-020…………………norma de cargas NTE E-30:……………….....norma de diseño sismo resistente NTE E050………………….norma de suelos y cimentaciones NTE E-090………………....norma de estructuras metálicas AISC-99….…………… American Institute of Steel Construction

5.3. PREDIMENSIONAMIENTO

Los pre dimensionamientos según las ecuaciones #01 serán las que el proyectista en este caso considera idóneas para este tipo de estructuras sin embargo se trabajará con las secciones ya establecidas en los planos estructurales, como se puede apreciar en las (figuras 02 figura 06, figura 07 pues se requiere saber si las deflexiones ocurridas en las vigas transversales están fuera de los rangos de funcionabilidad considerando el criterio del AISC-ASD. Y hacer las respectivas correcciones en el mejor de los casos.

5.3.1. Pre dimensionamiento de vigas

Datos: Para viga T-1: utilizando la ecuación #01 primera expresión

L=43.47 mdistancia entre apoyos¿

Fy=2530 kgcm2

valor de esfuerzode fluencia ASTM A 36.

Ld

≤ 56360Fy

…… ….ecuacion ¿01

despejamos el valor de peralte d peraltede viga

d ≥ L∗Fy56360

≥ 43.47∗253056360

≥ 1.95m

utilizando laecuacion ¿01 segundaexpresion

d= L20

a L23

……………….ecuancion¿01



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d= L20

=43.4720

=2.17 m

d= L23

=43.4723

=1.89 m

Los valores considerados de peralte (armadura T-1) por el cliente podrían ser considerados correctos para la concepción particular que se tomó. Sin embargo se podrían haber considerado otros conceptos estructurales.

Del mismo modo los peraltes de las vigas de la T-2 son adecuados, de todos modos estas dimensiones son referenciales considerando los criterios de la AISC-ASD.

5.4. CARGAS:

El metrado se realizará de acuerdo a las sobrecargas especificadas en la norma E-020 del reglamento nacional de edificaciones y según la metodología del “metrado isostático” o también conocido como el de áreas tributarias. Los análisis de cargas a efectuarse serán de viento, sismo según lo que se dique en cada apartado respectivo.

5.4.1. CARGAS DE GRAVEDAD

Son las llamadas también cargas verticales y son originadas ya sea por el peso de los elementos que conforman la estructura o por el uso que se le da.

5.4.1.1. Cargas muertas

Peso propio:

Está en función de los elementos (tablas #02 y tabla #03) que conforman las vigasT-1 y T-2.El peso de la estructura ha sido verificado con el software de computación especializado para este tipo de analisis

Peso de Ángulos comerciales Aceros Arequipa:



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Tabla N°02 tablas de secciones angulares dimensiones y peso por unidad de longitud



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Tabla N°03 tablas de sección platinas dimensiones y peso por unidad de longitud.

Sin embargo los cálculos de las propiedades de secciones no conocidas en tablas, las calcularemos utilizando los cálculos de sección que realiza el programa, la que concuerda con el tipo de calculo que realiza el programa de dibujo AutoCAD, ya que las propiedades calculadas son similares a las presentadas en las tablas del AISC, para ello utilizaremos el comando MASSPROP en caso de utilizar el programa de dibujo AutoCAD.

5.4.1.1.1 Metrado de Cargas muertas

Peso de la cobertura:

Cobertura translucida TR4 e=0.45mm (4.0 kg/m2)



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Figura N°09. Detalle área tributaria sobre T-2 desde eje A (eje extremo) hasta eje F (eje central)

El metrado de cargas de peso propio (DEAD) de cada sección se calculó con el Sap2000 V.16.0.0, la cual nos permite agregar cargas uniformes sobre secciones tipo área (Shell) las cargas muertas definidas (SUPER DEAD) son asignados mediante el input que el proyectista considera según el material que se va usar en este caso el TR4 cuyo peso es de 4.0kg/m2, cuyo peso es distribuido de la manera siguiente:

EJE (A y K):

Pesocobertura=1.73m∗4 kgm 2

=6.92 kgml−vigueta

EJE (B y J):

Pesocobertura=3.35 m∗4 kgm 2


EJE (C e I):

Pesocobertura=4.18 m∗4 kgm2


EJE (D, E, F, G y H):



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Pesocobertura=5.01m∗4 kgm2


.

5.4.1.2 Cargas vivas

5.4.1.2.1 Metrado de cargas Vivas:

El metrado de cargas vivas para cada elemento vigas o viguetas se realizará utilizando áreas tributarias (figura N°09) y se asignará a cada viga y vigueta, considerando una carga viva de techo (Lr) de 30 kg/m2 como indica la norma del RNE. E020 (norma de cargas). EJE (A y K):

Pesocarga viva=1.73 m∗30 kgm2


EJE (B y J):



EJE (C e I):



EJE (D, E, F, G y H):



Al utilizar elementos tipo Shell en el software de análisis estructural, las cargas uniformes (carga muerta carga viva carga de viento) asignadas, son distribuidas y transmitidas de manera uniforme a las armaduras consideradas como apoyos T-2 y estas a la vez trasmiten



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cargas a la T-1. Sobre esforzando cada sección de la armadura

5.4.2. CARGAS DE VIENTO

El flujo de viento alrededor de los edificios es un proceso extremadamente complejo y no puede ser descrito por reglas simples. La amplia variedad y forma de los mismos, tipo de exposición al viento, topografía local, así como naturaleza fortuita del viento tienden a complicar el problema. Las características de estos flujos sólo se pueden determinar a través de observaciones directas en tamaño natural o recurriendo a pruebas en túneles de Viento. Sin embargo, la conducta puede ser fijada considerando algunas situaciones de flujo típicas. Nosotros trabajaremos con el RNE.E020.

5.4.2.1. Velocidad de diseño

La velocidad de diseño del viento hasta 10 m de altura será la velocidad máxima adecuada a la zona de ubicación de la edificación (Ver figura N°10) pero no menos de 75 Km/h. La velocidad de diseño del viento en cada altura de la edificación se obtendrá de la siguiente expresión.

Vh=V∗[ H10 ]

0.22

…………… ………..…….ecuacion¿02

Dónde:Vh: velocidad de diseño en la altura h en Km/hV: velocidad de diseño hasta 10 m de altura en Km/hH: altura sobre el terreno en metros



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Figura N°10 Mapa eólico del PERU. RNE. E020

5.4.2.2. Cargas de diseño por viento

La carga exterior (presión o succión) ejercida por el viento se supondrá estática y perpendicular a la superficie sobre la cual se actúa. Se calculará mediante la expresión:

Ph=0.005∗C∗Vh2 …………..ecuacion ¿03

Dónde:

Ph: presión o succión del viento a una altura h en Kgf/m2C: factor de forma adimensional indicado en la Tabla #04Vh: velocidad de diseño a la altura h, en Km/h definida en ecuación #02



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Tabla N°04 Factores de forma (C)

5.4.2.2.1. Cargas De Viento En La Dirección Longitudinal (Eje X)

De la figura N°10 obtenemos una velocidad de viento para el departamento de Arequipa, el proyectista considera velocidad más desfavorable:

V=85 kgm 2

velocidad de vientoen laciudad de pedregal

H=10.60 m alturaestructura en promedio conciderado

hallamos Vh=V∗ H10

0.22

=85∗[ 10.6010 ]

0.22

=86.09 Km/hr

Hallamos la carga de viento generado en la dirección con la ecuación #03

Ph=0.005∗C∗Vh2

BARLOVENTO PRESION:



RPM: #938409850



Para C = +0.3

Ph ( barlovento )=0.005∗(+0.3)∗(86.09 )2=+11.12 kgfm2

BARLOVENTO SUCCION:

Para C = -0.7

Ph ( barlovento )=0.005∗(−0.7)∗(86.09 )2=−25.94 kgfm 2

SOTAVENTO SUCCION:

Ph ( sotavento )=0.005∗(−0.6 )∗(86.09 )2=−22.23 kgfm 2

5.2.2.2. Cargas de viento en la dirección transversal (eje Y)

BARLOVENTO PRESION:

Para C = +0.3

Ph ( barlovento )=0.005∗(+0.3)∗(86.09 )2=+11.12 kgfm2

BARLOVENTO SUCCION:

Para C = -0.7

Ph ( barlovento )=0.005∗(−0.7)∗(86.09 )2=−25.94 kgfm 2

SOTAVENTO SUCCION:Ph ( sotavento )=0.005∗(−0.6 )∗(86.09 )2=−22.23 kgf

m 2La dirección de viento se aplica en ambas direcciones con las mismas intensidades. Ver figura N°11.



RPM: #938409850



Figura N°11 vientos en dirección longitudinal (eje X)

Figura N°12 vientos en dirección transversal (eje Y)

NOTA:

En color azul se muestra la variación de la carga por presión de viento

En color magenta se muestra la variación de caga por succión de viento

No está de más mencionar que Las cargas aplicadas de viento se consideraron en ambas direcciones X-X , Y-Y



RPM: #938409850



Figura N°13 estados de carga aplicados a cobertura SAP2000 V16.0.0

5.4.3. CARGAS DE SISMO

Se realizó el análisis sísmico modal de la estructura mediante vector, aplicándose el análisis en las dos direcciones. De manera independiente: según la norma de diseño sismo resistente del RNE E030.Se utilizara el espectro inelástico de pseudo aceleraciones para cada una de las direcciones horizontales, y para el análisis vertical se usó 2/3 del espectro. Sin embargo por el sistema estructural que tenemos la influencia de esta carga será mínimo ya que se trata de estructuras que básicamente tendrán que soportar cargas de viento más que de sismo.

direccion X=100 % SPECsismico+ 23∗SPEC sismico

direccion Y=100 % SPECsismico+ 23∗SPEC sismico

Parámetros para determinar el SPEC sísmico (espectro sísmico inelástico)



RPM: #938409850



FACTOR DE ZONA "Z"Zona Factor de Zona "Z"

3 0.4

Sistema Estructural Estructura Coeficiente de Reducción "R"

PORTICOS DE ACERO Regular 9.5

Categoría Importancia Factor "U"C Edificaciones Comunes 1

Tipo Descripción Tp(s) Factor "S"

S2 Suelos Intermedios 0.6 1.2

Gravedad "g" (m/s2) 9.81

DETERMINACIÓN DEL ESPECTRO DE PSEUDO-ACELERACIONES E030_2003

Parametros de Cálculo

SISTEMA ESTRUCTURAL "R"

CATEGORIA DE EDIFICACION "U"

PARAMETROS DEL SUELO "S"

Cuadro N°01 Parámetros sísmicos RNE. E030. Con estos parámetros sísmicos determinaremos el espectro de respuesta espectral, las cuales serán inherentes a este tipo de estructura.

Periodo (s) Factor de Amplificación Sismica

Coeficiente sismico COEF Aceleración Espectral (m/s2)

T C Cs C/R Sa0.00 2.50 0.13 0.263 1.240.10 2.50 0.13 0.263 1.240.20 2.50 0.13 0.263 1.240.30 2.50 0.13 0.263 1.240.40 2.50 0.13 0.263 1.240.50 2.50 0.13 0.263 1.240.60 2.50 0.13 0.263 1.240.70 2.14 0.11 0.226 1.060.80 1.88 0.09 0.197 0.930.90 1.67 0.08 0.175 0.831.00 1.50 0.08 0.158 0.741.10 1.36 0.07 0.144 0.681.20 1.25 0.06 0.132 0.621.30 1.15 0.06 0.121 0.571.40 1.07 0.05 0.113 0.53

ESPECTRO INELASTICO CODIGO E030_2003 (COBERTURA METALICA)

Cuadro N°02 Periodos y aceleraciones sísmicos RNE. E030. (Ver espectro completo en anexos)



RPM: #938409850



Figura N°14 Espectro sísmico RNC E030 (eje X e Y)

El cuadro N°2 puede adoptar valores en periodos de vibración largos, sin embargo por cuestiones de espacio es suficiente considerar hasta 1.4 segundos.

5.5. MODELO COMPUTACIONAL

5.1. SOFTWARE DE ANALISIS ESTRUCTURAL

El programa que se ha empleado tanto en el análisis como en el diseño de la presente cobertura es un software de elementos finitos de propósito general para análisis lineal y no lineal, estático y dinámico de estructuras. Además es una poderosa herramienta de diseño a través de las especificaciones AASHTO y los códigos de diseño ACI Y AISC. Estas características y otras más hacen de este software bastante aplicable a problemas de ingeniería civil.

El diseño de las estructuras de acero, se realiza según las combinaciones de carga que el operador decida. Para tal fin el programa cuenta con una serie de códigos de diseño en acero como son: AISC-ASD, AISC-LRFD, EUROCODE,



RPM: #938409850



ASSHTO, CISC, etc. El programa nos permite visualizar esfuerzos axiales en cada uno de los elementos debido a carga axial o a momentos flectores, adicionalmente nos permite visualizar las reacciones en los apoyos, los momentos flectores, la carga axial, la fuerza cortante y la deformada de la estructura según el estado de carga elegido, con lo cual podemos fácilmente verificar deflexiones.

5.5.1.1. Metodología seguida para modelar, analizar y diseñar la cobertura.

Modelación de la cobertura:

El modelo se realizó de acuerdo a las dimensiones que fue proporcionado por los planos estructurales las cuales corresponde al diseño que se hizo en una primera etapa (ver los planos en archivo CAD (anexos)) Pasos seguidos para construir el modelo:

Elección del sistema de unidades (Ton-m).

Definición de la geometría fue dibujada en función a ejes X, Y, Z vistas en 3D.

Definición del material y de las propiedades de las secciones transversales de los elementos.

Asignación de secciones transversales a los elementos y liberación de los grados de libertad (nodos articulados).

Definición de los estados de carga.

Asignación de los estados de carga para los distintos estado

5.6. ASIGNACION DE SECCIONES UTILIZADAS

Para configurar el modelo tridimensional se definieron las secciones respectivas para cada armadura T-1 y T-2 con sus respectivas



RPM: #938409850



propiedades mecánicas las cuales serán visualizadas más adelante en los apartados correspondientes al diseño.

5.6.1 DEFINICION DE SECCIONES PARA T-1

5.6.1.1CUERDA SUPERIOR E INFERIOR:

Para configurar esta sección compuesta se utilizó la opción “SECTION DESIGNER” del SAP2000, debido a que en campo se tiene que soldar dos ángulos de L4X4X1/2”, a todo el compuesto en el modelo se designó como 2LL4X4X1/2”

Figura N°15 Cuerda inferior y superior ASTM A36 (ver detalle de planos CAD)

5.6.1.2DIAGONALES Y PARANTES:

Para configurar esta sección compuesta se utilizó la opción “SECTION DESIGNER” del SAP2000, debido a que en campo se tiene que soldar dos ángulos de forma paralela de L2X2X1/4”, a todo el compuesto en el modelo se designó como 2LL2X2X1/4(diagonales) 2LL2.5X2.5X1/4 (parantes).



RPM: #938409850



Figura N°16 diagonales y parantes ASTM A36 (ver detalle de planos CAD)

Los parantes extremos de la armadura T-1, se consideraron las secciones de 2LL4X4X1/2.

5.6.1.3SISTEMA DE ARRIOSTRES LONGITUDINAL:

Para configurar esta sección de arriostres en X se utilizó elementos tipo FRAME del Software de Análisis estructural, la cual se designó como tubos de 4X4X1/8”ASTM A500 secciones laminadas en caliente (LAC), las cuales están dispuestas a lo largo de los ejes D, H y F

Figura N°17 arriostres en X Tubos 4x4x1/8” ASTM A500 (ver detalle de planos CAD)

5.6.1.4TEMPLADORES:



RPM: #938409850

Propiedades de sección bruta



Figura N°18 templadores ASTM A36 (ver detalle de planos CAD)

5.6.2 DEFINICION DE SECCIONES PARA T-2

5.6.2.1CUERDA SUPERIOR eje A y K :

Para configurar esta sección se utilizó “ELEMENTOS TIPO FRAME” del Software de análisis estructural, al cual se designó con ángulos de L2X2X1/8”.

Figura N°19 Sección L2X2X1/8“ASTM A36 (ver detalle de planos CAD)

5.6.2.2CUERDA INFERIOR eje A y K :

Para configurar esta sección se utilizó “ELEMENTOS TIPO FRAME” del Software de Análisis Estructural, al cual se designó con ángulos de L3X3X1/4”.



RPM: #938409850



Figura N°20 Sección L3X3X1/4“ASTM A36 (ver detalle de planos CAD)

5.6.2.3DIAGONALES Y PARANTES eje A y K :

Figura N°21 Sección D1.5”x1.5”x1.8mm ASTM A36 (ver detalle

de planos CAD)

5.6.2.4ARMADURA EN CURVO eje A y K :

5.6.2.4.1 CUERDA CURVO SUPERIOR eje A y K:

Similar a la figura N°19, en sección y propiedades

5.6.2.4.2 CUERDA CURVO INFERIOR eje A y K



RPM: #938409850



Figura N°22 Sección L2X2X3/16“ASTM A36 (ver detalle de planos

CAD)

5.6.2.4.3 PARANTES Y DIAGONALES eje A y K

Similar a la figura N°21 en sección y propiedades

5.6.2.5CUERDA SUPERIOR eje B y J, C e I, E y G :

Para configurar esta sección compuesta se utilizó la opción “SECTION DESIGNER”del Software de Análisis Estructural, debido a que en campo se tiene que soldar dos ángulos de forma paralela de L112x112x1/8

Figura N°23 Sección 2L112x112x1/8“ASTM A36 (ver detalle de planos CAD)

5.6.2.6CUERDA INFERIOR eje B y J, C e I, E y G :



RPM: #938409850



Para configurar esta sección compuesta se utilizó la opción “SECTION DESIGNER”del Software de Analisis Estructural, debido a que en campo se tiene que soldar dos ángulos de forma paralela de 2L2x2x3/16

Figura N°24 Sección 2L2x2x3/16“ASTM A36 (ver detalle de planos CAD)

5.6.2.7DIAGONALES Y PARANTES eje B y J, C e I, E y G :

Similar a la figura N°21(D1.5”x1.5”x1.8mm) en sección y propiedades

5.6.2.8ARMADURA EN CURVO eje B y J, C e I D y E, G y H :

5.6.2.8.1 CUERDA CURVO SUPERIOR :

Similar a la figura N°22(L11/2x11/2x3/16”) doble armado ver detalles en CAD

5.6.2.8.2 CUERDA CURVO INFERIOR :

Similar a la figura N°22(L11/2x11/2x3/16“) doble armado ver detalles en CAD

5.6.2.8.3 PARANTES Y DIAGONALES :BONSAI CONSULTORIA Y CONSTRUCCION SAC |


RPM: #938409850



Similar a la figura N°21(D1.5”x1.5”x1.8mm) en sección y propiedades

5.6.2.9ARMADURA EN CURVO eje E y G :

5.6.2.9.1 CUERDA CURVO SUPERIOR eje E y G:

Similar a la figura N°22 (L11/2x11/2x3/16“) en sección y propiedad

5.6.2.9.2 CUERDA CURVO INFERIOR eje E y G:

Figura N°25 L11/2x11/2x3/16” ASTM A36 (ver detalle de planos CAD)

5.6.2.9.3 PARANTES Y DIAGONALES eje E y G:



RPM: #938409850



Figura N°26 TUBO 2x2x2mm ASTM A500 (ver detalle de planos CAD)

5.6.2.10 CUERDA SUPERIOR eje D y H :

Similar a la figura N°23 (Sección 2L112x112x1/8“) en sección y propiedades

5.6.2.11 CUERDA INFERIOR eje D y H :

Similar a la figura N°23 la sección de las alas se refuerzan con platina de 3/8” de espesor y un ancho de 3” a lo largo del eje 2-3,3-4 y 4-5 el resto de secciones se mantienen constantes como se indica en la figura N°23(2L2x2x3/16)

Figura N°26 Sección con alas reforzadas con platinas e=3/8” ASTM A36 (ver detalle de planos CAD)

5.6.2.12 DIAGONALES Y PARANTES eje D y H :

Similar a la figura N°21(D1.5”x1.5”x1.8mm) en secciones y propiedades

5.6.2.13 ARMADURA EN CURVO eje D y H

5.6.2.13.1 CUERDA CURVO SUPERIOR eje D y H :



RPM: #938409850



Similar a la figuras N 22 y N 25 Se utilizó (L11/2x11/2x3/16”) en doble armadura ver detalle en planos

5.6.2.13.2 CUERDA CURVO INFERIOR eje D y H :

Similar a la figura N°22 y N 25 (L11/2x11/2x3/16) en sección y propiedades

5.6.2.13.3 PARANTES Y DIAGONALES eje D y H :

Similar a la figura N°21 y N°26 (TUB1.5x1.5x1.8mm) en sección y propiedades

5.6.2.14 CUERDA SUPERIOR eje F:

Para configurar esta sección compuesta se utilizó la opción “SECTION DESIGNER”del Software de Análisis Estructural, debido a que en campo se tiene que soldar dos ángulos de forma paralela de 2L2x2x3/16 en forma de canal que va en los tramos 1-2,2-3 y 3-4 el resto de los tramos son de canales conformadas por perfiles de 11/2x11/2x1/8

Figura N°27 Sección compuesta en forma de canal 2L2x2x3/16“ASTM A36 (ver detalle de planos CAD)

5.6.2.15 CUERDA INFERIOR eje F:

Para configurar esta sección compuesta se utilizó la opción “SECTION DESIGNER” del Software de Análisis Estructural, debido a que en campo se tiene que soldar dos ángulos de forma paralela de 2L2x2x3/16 en todo los tramos 1 a 13



RPM: #938409850



Figura N°28 Sección compuesta en forma de canal 2L2x2x3/16“ASTM A36 (ver detalle de planos CAD)

5.6.2.16 DIAGONAL eje F:

Para configurar esta sección compuesta se utilizó la opción “SECTION DESIGNER”del Software de Análisis Estructural, debido a que en campo se tiene que soldar dos tubos de forma paralela de 2”x2”x3mm.

Figura N°29 Sección compuesta doble tubo 2”x2”x3mmASTM A500 (ver detalle de planos CAD)

Esta distribución en la diagonales exclusivamente se ensamblaran en cada nodo de los ejes 2,3,4,5,6,7,8,9,10,11 y 12



RPM: #938409850



Figura N°30 Sección compuesta doble tubo 2”x2”x2mmASTM A500 (ver detalle de planos CAD)

Esta distribución se ensamblará en la mayoría de las diagonales ver detalle de planos CAD.

5.6.2.17 PARANTES eje F:

En cuanto a parantes es suficiente la sección de tubo de 2x2x1.8mm, sin embargo por proceso constructivo, utilizaremos una sección compuesta de 2 tubos de 2”x2”x1.8mm distribuida de forma paralela al igual que las diagonales

5.6.2.18 ARMADURA EN CURVO eje F :

5.6.2.18.1 CUERDA CURVO SUPERIOR eje F:

Similar a la figura N°22 y N°25(L11/2x11/2x3/16”) en armadura doble ver detalles en planos.

5.6.2.18.2 CUERDA CURVO INFERIOR eje F:



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Figura N°31 Sección L11/2x11/2x3/16 doble armadura ASTM A36 (ver detalle de planos CAD)

5.6.2.19 PARANTES Y DIAGONALES eje F:

Similar a la figura N°26 TUBO 2x2x2mm ASTM A500

5.7. MODELO TRIDIMENSIONAL

Figura N°32 Modelo tridimensional en Software de diseño Estructural (No se Considera el Bloque 2 en la memoria de Cálculo)

En esta parte el Programa ensamblará y resolverá la matriz global de la estructura. Se Requieren los siguientes pasos:

Una vez que el modelo ha sido corrido, se mostrará un informe sobre el Análisis realizado. En dicho informe se muestran datos como: el tamaño del modelo, el número de barras, los tipos de análisis que se han efectuado y los errores al desarrollar el análisis, si los hubiera. A continuación procederemos a verificar deflexiones esfuerzos en cada elemento donde ocurre actualmente posiblemente falla por pandeo.



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Bloque 1

Bloque 2, aislado del bloque1



5.7.1. VERIFICACION DE DEFLEXIONES EN CONDICION DE SERVICIOS EN T-1

Proseguimos al cálculo siguiente: Las deflexiones máximas se verificarán en función a las cargas vivas de servicio tal como lo indica el AISC-ASD-L3.1

Consideramos que las deflexiones máximas se generan debido a la carga viva y evidentemente al peso propio de la estructura.

Figura N°33 Deflexión para carga de servicio viga T-1 eje 6

Figura N°33 Deflexión para carga de servicio viga eje 6

∴Deflexiondel modelooriginal SAP 2000 ≈ 8.0cm

∴Deflexionmaxima AISC−ASD= L360

=43.47360

=0.1208 m=12.1 cm

La deflexión calculada está dentro de los rangos propuestos por la AISC-ASD sin embargo estas deflexiones con luces bastante considerables como las nuestras los 8cm calculadas o los 12.1 cm permitidos, pueden causar temeridad en los usuarios, por la que se propone una contra flecha de 17cm, con el fin de prever esta deflexiones generadas por la carga instantáneas de servicio sumadas a las deflexiones diferidas que ocurran con el paso del tiempo.



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5.7.2 DISEÑO DE ARMADURA T-1 PARA EJE 6

En la Figura N°15 y N°16 se muestran las Secciones utilizados

Del análisis estructural se tiene que estos elementos están sometidos a Cargas axiales de tracción o compresión; teniendo los momentos muy poca o ninguna Influencia. A continuación se realizarán los diseños de estos elementos.

Lo primero que se debe reconocer al diseñar un elemento sometido a fuerzas en compresión es la forma del pandeo que este podría tener para poder calcular luego su resistencia. Es por eso que a continuación se muestran la figura con las posibles longitudes de pandeo de los elementos superiores e inferior que conforman la viga del eje A Y D.

Figura N°34 longitudes de pandeo considerados para tubos superiores eje 6



RPM: #938409850

L1=1.67m

L2=5.01m



Figura N°35 cargas axiales para combinación crítica en compresión (sección superior), tracción (sección inferior)

Put 53.51tonf

Area 0.00484m2

r 0.0309m

K 1

KL1r

54.045

c 0.85



RPM: #938409850

L2 5.01m L1 1.67m

Es 21000000tonf

m2 E : módulo de elasticidad

Fy 25300tonf

m2

Puc 54.67tonfPuc : carga ultima en compresión parte superior de perfiles

Fy : esfuerzo de fluencia del acero A36

Put : carga ultima en tracción parante inferior de perfiles A: Area de la sección transversal del elemento

Fcr c KL1r

Fy

2 Es

0.658c 2

Fy c 1.5if

0.877( )Fy

c 2 otherwise

DISEÑO POR COMPRESION CUANDO UN PERFIL PANDEA L1 = 1.67m

K : factor de longitud efectiva

r: radio de giro

γ : relación de esbeltez

ϕc : factor de resistencia en compresion axial



Demanda_capacidad_por_compresion Pn c Fcr Area

"SECCION CUMPLE " Puc Pnif

"CAMBIAR SECCION" otherwise

Demanda_capacidad_por_compresion "SECCION CUMPLE "

t 0.90

Demanda_capacidad_por_traccion Pnt t Fy Area

"SECCION CUMPLE " Put Pntif


Demanda_capacidad_por_traccion "SECCION CUMPLE "



RPM: #938409850

Fcr : esfuerzo critico de pandeoFcr 2.179

tonf

cm2

DISEÑO POR TRACCION:

ϕt = Factor de resistencia en una sección total en tracción

DISEÑO POR COMPRESION CUANDO, TUBO EN COMPRESION PANDEA ENTRE F y E L2= 5.01m

K : factor de longitud efectiva



Puc1 54.67 tonf

K 1r 0.20m

KL2r

25.05

c 0.85

Area1 0.00484 m2Area2 2 Area1

Fcr c KL2r

Fy

2 Es

0.658c 2

Fy c 1.5if

0.877( )Fy

c 2 otherwise



RPM: #938409850

r: radio de giro distancia entre los dos 2 tubos superiores de eje a eje γ : relación de esbeltez

ϕc : factor de resistencia en compresión axial

Fcr 2.45tonf

cm2 Fcr :esfuerzo critico de pandeo

Demanda_capacidad_por_compresion Pn c Fcr Area2

"SECCION CUMPLE " Puc1 Pnif





Figura N°36 cargas axiales para combinación crítica para carga en tracción

Demanda_capacidad_por_traccion "SECCION CUMPLE "



RPM: #938409850

DISEÑO POR TRACCION EN DIAGONALES:

t 0.90 ϕt = Factor de resistencia en una sección total en tracción

A2 0.00121 m2

PutD 5.32tonf

Demanda_capacidad_por_traccion Pnt t Fy A2

"SECCION CUMPLE " PutD Pntif




Figura N°36 cargas axiales para combinación crítica para carga en compresión parante

KL3r

22

c 0.85

Area11 0.00121m2

Area3 2 Area11



RPM: #938409850

DISEÑO POR COMPRESION PARANTE EN COMPRESION PANDEA ENTRE F y E L2= 2.20m

L3 2.20m

Puc1 4.34 tonfK 1 K : factor de longitud efectiva

r 0.10m r: radio de giro distancia entre los dos 2 tubos superiores de eje a eje



Fcr 2.225tonf

cm2



Fcr c KL2r

Fy

2 Es

0.658c 2

Fy c 1.5if

0.877( )Fy

c 2 otherwise





Figura N°36 cargas axiales para combinación crítica para carga en compresión parante



RPM: #938409850

Fcr :esfuerzo critico de pandeo



c 0.85

Area3 2 Area11

NOTA:



RPM: #938409850

DISEÑO POR COMPRESION PARANTE EN COMPRESION PANDEA ENTRE F y E L2= 2.20m

L3 2.20m

Puc1 4.34 tonfK 1 K : factor de longitud efectiva

r 0.10m r: radio de giro distancia entre los dos 2 tubos superiores de eje a eje

KL3r


22

Area11 0.00121m2


Fcr c KL2r

Fy

2 Es

0.658c 2

Fy c 1.5if

0.877( )Fy

c 2 otherwise

Fcr 2.225tonf

cm2Fcr :esfuerzo critico de pandeo






En el proceso anterior se verifico las fallas por pandeo que ocurren en cada elemento en compresión para la armadura T-1 (cuerdas superiores, cuerdas inferiores, diagonales y parantes), el proceso se hizo manualmente, sin embargo el programa de cálculo estructural también realiza el diseño de las mismas utilizando los códigos del LRFD, por lo cual a partir en adelante se realizará el diseño de los elementos de las armadura T-2 con el Software de Análisis Estructural

Figura N°37 Diseño de cuerda superior T-1



RPM: #938409850



Figura N°38 Diseño de cuerda inferior T-1.

Se puede verificar que las cuerdas superiores e inferiores de la armadura T-1 no sufren fallas por pandeo lateral como lo verificamos manualmente en los cálculos anteriores y lo corroboramos con el sap2000 V16.0.0.

Figura N°39 Diseño de diagonales y parantes T-1 BONSAI CONSULTORIA Y CONSTRUCCION SAC |


RPM: #938409850



Como se puede observar las diagonales y parantes de la armadura T-1 no fallan por pandeo lateral, poseen una sobre resistencia adecuada.

Figura N°40 Diseño de arriostres laterales en T-1

Del mismo modo se verifico todo los elementos de la armadura T-1, las cuales cumple satisfactoriamente los requerimientos mínimos del código AISC, utilizando el método de estados límites. (Ver anexos modelo tridimensional)



RPM: #938409850



5.7.3 DISEÑO DE ARMADURA T-2

Del mismo modo se procederá hacer la verificación de pandeo en los elementos que conforman la armadura T-2 para las secciones más críticas. En este caso la armadura que se encuentra sobre el eje F de izquierda a derecha en dirección del eje X-X

Figura N°44 Diseño 2L2X2X1/4 estructura en arco T-2

Figura N°45 Diseño viga T-2, entre eje 1-2, 2-3 y eje F



RPM: #938409850









RPM: #938409850



Figura N°50 Diseño viga T-2, entre eje 11-12, 12-13 y eje FDISEÑO MANUAL TRAMO 3-4 VIGA T-2 EJE F

Figura N°51 cargas axiales viga T-2, entre eje 3-4 y eje F

Put 1.10tonf



RPM: #938409850

L1 1.0m

Es 21000000tonf

m2

Fy 25300tonf

m2

Puc 5.66tonf

Fy : esfuerzo de fluencia del acero A36E : módulo de elasticidad

Puc : carga ultima en compresión parte interior 2Lcomp 1/4"

Put : carga ultima en tracción parante exterior 2L2x2x1/4"



Fcr 2.056tonf

cm2



RPM: #938409850

Area1 0.000922m2 A: Área de la sección transversal del elemento

DISEÑO POR COMPRESION CUANDO PERFIL PANDEA L1 = 0.75m

K 1 K : factor de longitud efectiva

r1 0.0157m r: radio de giro

KL1r1


63.694

c 0.85 ϕc : factor de resistencia en compresión axial

Fcr c KL1r1

Fy

2 Es

0.658c 2

Fy c 1.5if

0.877( )Fy

c 2 otherwise

Fcr: esfuerzo critico de pandeo




"SECCION CUMPLE " Puc Pnif



DEL MISMO MODO SE TIENE EL

DISEÑO DE TODA LA

Demanda_capacidad_por_traccion "TUBO CUMPLE "

ARMADURA T-2 EN LOS EJES A

y K, B y J, C e I, D y H, E y G y finalmente en el eje F el cual se diseñó algunos tramos anteriormente vistos.

PARA EJE A Y K

PARA EJE B Y J



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DISEÑO DIAGONAL TUBO DOBLE 2X2X2mm POR TRACCION:

Area2 0.00122 m2

t 0.90 ϕt = Factor de resistencia en una sección total en tracción

Demanda_capacidad_por_traccion Pnt t Fy Area2

"TUBO CUMPLE " Put Pntif




Figura N°52 Diseño viga T-2, entre eje 1-2 y eje B y J

Figura N°53 Diseño viga T-2, entre eje 2-3,3-4 y eje B y J





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Figura N°56 Diseño viga T-2, entre eje 8-9, 9-10 y eje B y J

Figura N°57 Diseño viga T-2, entre eje 10-11, 11-12 y eje B y J

Figura N°58 Diseño viga T-2, entre eje 12-13 y eje B y J

Los diseños de la T-2 para cada eje longitudinal se mostraran en los anexos 1 (diseño T-2) debido a que se tiene que verificar los requerimientos mínimos de la AISC.

5.8.- DISEÑO OTROS

CÁLCULO DE ÁREA DE PLANCHA:

El AISC-LRFD establece dos consideraciones una de ellas es si el área de apoyo de concreto está cubierta completamente por la plancha (A1 = A2) entonces podemos utilizar:



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Pp=∅ c∗0.85∗fc∗Area≥ Pu

Dónde:

Pu : reaccionde la vigabajo lascargas factorizadas

∅ c :reaccionde reduccionde resistencia del concreto

fc : resistenciaa la compresiondel concreto

Pp :resistencianominal del concreto

A 1: area de la plancha

A 2 :area del pedestal

Figura N°59 reacciones en punto de apoyo más crítico

A 1= 6.29∗1000 kgf0.60∗0.85∗210 kgf /cm2

A 1=58.73 cm 2

Sin embargo se tiene un área definida de 40cmX70cm la cual es la parte superior de la columna del sistema porticado en concreto armado:

Por lo tanto:

70 X 40=2800 cm2≥ 58.73 cm2 OK

Por la que nuestra sección 40x70cm es adecuada para soportar las cargas provenientes de la estructura



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CÁLCULO DEL ESPESOR DE PLANCHA:

En el estado límite de flexión para la placa de apoyo, el espesor requerido por la placa para soportar este esfuerzo de flexión se puede obtener como se muestra a continuación:

tf =√ 2.22∗Pu∗n2

A 1∗Fy=√ 2.22∗Pu∗n2

B∗N∗Fy

Dónde:

tf : espesor de la plancha deapoyoN : longitud de plancha , paralela al longitud del elemnto

B: anchode plancha, perpedicular al longitud del elemntoFy :esfuerzo de fluenciadel materialde la plancha deapoyo

Pu : reaccionde la vigabajo cargas factorizadas

n=( B2 )−k1

K1 es la distancia del centro del espesor del alma al límite del patín del elemento. Para el caso de vigas de alma llena, particularmente, la distancia K1 está determinada en las tablas del manual del LRFD, el cual no es igual al mencionado anteriormente, ya que se Determina una distancia menor, debido a la concentración o punzonamiento que el alma de la viga genera en la placa de apoyo.

n=(B/2)−10cm=10cm aprox

B = 40cmN = 70cmFy = 2530 kgf/cm2 (ASTM A36)



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tf =√ 2.22∗6290 kgf∗(10cm)2

70cm∗40cm∗2530 kgf /cm2

tf =0.444 cmde espesor ≈ 0.17 pulgadas

∴ Debido a que las vigas tienen secciones de 1/2" de espesor, por lo tanto se consideró plancha de espesor de ¾ “estamos dentro de los rangos permitidos.

CÁLCULO PERNOS DE ANCLAJE:

Estos elementos son varillas lisas con extremos roscados que se utilizan para asegurar las Planchas de apoyo de las columnas a las vigas. Por lo general están sometidos a Fuerzas de tracción y muchas veces se diseñan también para resistir el corte.

Para el diseño de los pernos de anclaje con tuerca embebida no se utilizará llaves de corte, por lo que se diseñaran para soportar el corte y tracción simultáneos. Las tuercas proporcionan un resalte de soporte para el empotramiento del perno en el concreto, aumentando así la resistencia de los anclajes contra el arrancamiento, del mismo modo en este caso consideraremos estribos de confinamiento a los anclajes, aumentando de esta manera la resistencia de empotramiento.

La resistencia del perno de anclaje debe ser mayor o igual a la tracción combinada efectiva (T) en la que se incluye el corte V, como se indica a continuación:

At∗Fy ≥T

Dónde:

At∗Fy :resistencianominal dediseñoT : traccion conbinadaefectiva

T=C∗Vu+Tu

C : coeficientedecorte C=1.85Vu ,Tu : fuerzadecorte y traccionultimosaplicadosal perno

Como parámetros adicionales se deben considerar la distancia entre pernos y la distancia de estos a los bordes de concreto. En función a esto último los pernos de anclaje se clasifican en 4



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tipos: A, B, C, D. A continuación se muestran tres tablas con un resumen de los diferentes tipos de pernos de anclaje y criterios para su diseño.

Cuadro N°03, Valores de Ld, rm,mv y mt

Cuadro N°04, Tipos de pernos de Anclaje

Cuadro N°05, Tipos de pernos de Anclaje



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Se determinarán los pernos de anclaje de la plancha en mención para la combinación más crítica de tracción y corte.

Figura N°60 reacciones en punto de apoyo más crítico tracción

y corte

T=C∗Vu+Tu

T=1.85∗0.2+6.29=6.7 tonf

Si trabajamos con 4 pernos

T c / perno=6.7 tonf /4=1.675 ton

Del cuadro N°5 podemos utilizar 4 pernos de 3/8 pulgada, sin embargo la plancha de apoyo tiene una considerable espesor de ¼ y la contraparte también es de ¼” por lo que será necesario trabajar con un diámetro de perno mayor a ½ pulgada, se plantea utilizar 8 pernos de 3/4" pulgada para cubrir el área de plancha de 70cm x40cm, es decir 4 pernos de anclaje en cado lado.

Se está trabajando con pernos de anclaje A325, del cuadro N°3 se puede obtener la longitud de anclaje

Ld=17∗d=17∗34

∗2.54=32.38 cm

Sin embargo podemos trabajar con una longitud mayor de anclaje, de 70cm (peralte de columna) en dirección más crítica de corte.



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Figura N°61 detalles de plancha base y pernos de anclajes

Por lo tanto tener en consideración punto de apoyo fijo a lo largo de eje A y puntos de apoyo móvil a lo largo del eje K (planchas con ojo de gato en dirección Y-Y para el desplazamiento con un grado de libertad para esta dirección, ver plano de detalles de anclajes para T-1 y estructura de cierre).

CONEXIONES SOLDADAS:

Existen cuatro tipos de soldadura para lograr unir dos o más elementos y estas son:

Acanaladas, de filete, tarugo y ranuradas, .En el presente proyecto se han utilizado las dos primeras.

Soldadura acanalada:

Este tipo de soldadura se dimensiona para transmitir los esfuerzos directos, ya sea de tracción, compresión o corte. En cambio la tipo filete, no importa la dirección de la carga, se considerará que la transmisión es siempre por corte en la sección crítica. Para las soldaduras en mención se requiere, que para esfuerzos perpendiculares al cordón, el electrodo deba tener una resistencia que se compare al de las piezas unidas. Si el esfuerzo es de compresión, se permite un material de electrodo de hasta 700 kg/cm2.

El tipo de soldadura que se requiere para plegar perfiles es la acanalada en casi todas las secciones de las armaduras T-1 y T-2



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Figura N°62 Secciones acanaladas soldadas en compresión y tracción

La resistencia de diseño de las soldaduras acanaladas por unidad de longitud para una soldadura de penetración total depende del tipo de esfuerzo aplicado.

Diseño de soldadura en perfiles superiores L4X4X1/2” y perfiles inferiores L4X4X1/2

1. Tracción o compresión perpendicular al área efectiva y tracción paralela al eje de soldadura.

∅ Rnw=0.90∗Te∗Fy parael materiala soldar

∅ Rnw=0.90∗Te∗Fyw para la soldadura



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2. Corte en el área efectiva.

∅ Rnw=0.90∗Te∗(0.60 Fy ) parael materialbase

∅ Rnw=0.80∗Te∗(0.60 Fy ) parael materialbase

Dónde:

Te=dimensionde la garganta

Fy=resistencia a lafluencia del metalbase

Fyw=resistenciaa la fluenciade lasoldadura

Fexx=resistencia a la fractura de la soldadura

En la figura N°61 las fuerzas de compresión y tracción son las más importantes para el estado de carga en servicio, mas no la de corte. Por lo que se desprecia.

RESISTENCIA EN PERFILES SUPERIORES:

Te=1.27 cm¿

Acero de metal a soldar ASTM A36

∅ Rnw=0.90∗1.27 cm∗2530 kgfcm2

=2.89 tonf parael metala soldar

∅ Rnw=0.90∗1.27 cm∗3520 kgfcm2

=4.00 tonf para la soldadura

La resistencia total sería la calculada anteriormente por la longitud de soldadura, es decir, por el diámetro de cada perfil. Con esto la resistencia de la soldadura está muy por encima de los valores de tracción y compresión actuantes en los perfiles superiores y el inferior.

Longitud mínima de soldadura 4*tw = 4*1.27cm=6.35cmBONSAI CONSULTORIA Y CONSTRUCCION SAC |


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∅ Rw=2.89 tonf∗6.35=18.35>9.81 tonf para perfil superior

∅ Rw=4.00 tonf∗6.35=25.40tonf >9.96 tonf paraerfil inferior

VERIFICACION DE CARTELAS EN NODO CRÍTICO:

FIGURA N°63 cargas axiales máximos en eje 5, armadura T-1

COLOR AZUL: fuerzas axiales en tracción

COLOR ROJO: fuerzas axiales en compresión



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FIGURA N°64 ubicaciones de elementos unidos por cartelas Detalle 06( ver detalle en planos)

FIGURA N°65 Detalle de conexión (ver planos en CAD)

A. Espesor de la cartela

Para elegir el espesor de la cartela esta debe ser compatible con el espesor de los perfiles que se van a tener que soldar sobre ella. Por lo tanto se elegirá un espesor de 1/4” mismo espesor de



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B. Dimensionamiento de la cartela

La cartela debe dimensionarse en base a los requisitos de la conexión de los elementos, es decir tomando en cuenta la longitud de la soldadura necesaria para soportar la carga

a. Resistencia de soldadura por unidad de longitud

Rdw=0.75∗0.60∗FExx∗te Lw………………..sobre la cartela

Rdw=0.75∗0.60∗60∗( 14 )=6.75 kli

pul≈ 3.1tonf / pul

De la figura N°63 se tienen cargas de:

traccionendiagonales=+3.17 y+3.19 tonftraccionencuerda inferior=+37.93 y+37.95 tonf

Compresiónen parante central=−5.24 tonf

Por lo tanto se requerirá una longitud de soldadura para la carga de 3.19 tonf de 1.03 pulgadas como mínimo

Por lo tanto se requerirá una longitud de soldadura para la carga de 37.95tonf de 12.24 pulgadas como mínimo

Por lo tanto se requerirá una longitud de soldadura para la carga de 5.24 tonf de 1.7 pulgadas como mínimo

Las longitudes de soldaduras están por encima de las calculadas y estas son revisadas en campo.

La cartela cumple con las dimensiones para estas longitudes de soldadura holgadamente ver figura N°65

C. Revisión por corte debido a las fuerzas en tracción y flexión debido a cargas en compresión.



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Revisión por corte y flexión que genera la carga en compresión (Parante) y tracción (diagonales) sobre la cartela.

Cortante que produce 3.19 tonf

Rdw 1=Rdw¨ longitud soldada

Rdw 1=3.01tonfpul

∗5 pul=15.05 tonf >3.19(cumple)

Flexión que produce 5.24 tonf

Debido a la excentricidad de la carga de compresión esta le genera un momento flector a la cartela, para la cual es aplicable la teoría de vigas. Sin embargo el Centroide de la cartela coincide con la carga actuante en compresión debido a que la distribución de los elementos de la armadura está simétricamente distribuida en concordancia con la cartela.



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6.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CONCLUSIONES:

El modelo estructural a validar planteado por el cliente, responde adecuadamente a las demandas de carga generadas en la estructura tanto por cargas sísmicas, cargas de viento y cargas de gravedad.

Las deflexiones halladas por el consultor están dentro de los rangos admisibles AISC-ASD-1989 (exigencia rigurosa en deflexiones) son menores a 12.0 cm.

La deflexión resultante en condición de servicio SAP2000 V.16.0.0 para la viga T-1 en eje 6 es de 8cm aproximadamente la cual están dentro de los rangos admisibles.

Para la armadura T-1 Los elementos (Parantes, diagonales y cuerdas superiores e inferiores) tanto a compresión como a tracción cumplen satisfactoriamente la capacidad de demanda de esfuerzos generados en la estructura. Para distintas combinaciones de carga AISC 1999.

Para la armadura T-2, los elementos (parantes, diagonales y cuerdas superiores e inferiores) tanto a compresión como a tracción cumplen satisfactoriamente la capacidad de demanda de esfuerzos generados en la estructura, para combinaciones de la E090 y para el código de diseño AISC.(ver anexos diseño de armadura T-1 y T-2)

RECOMENDACIONES:

Considerar la contra flecha indicada en memoria de calculo



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El resultado de la validación estructural con las secciones definidas en esta memoria se pueden apreciar en los respectivos planos de detalles.

No todas las secciones definidas tienen que ser tal y como lo plantea el proyectista estas pueden variar según adaptación del proceso constructivo que se lleve a cabo en obra, sin dejar de consultar al proyectista.

7.- PANEL FOTOGRAFICO



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Documents

Memoria Tijerales Final (1)