destinado al área de ingeniería estructural.
PLIEGO DE ESPECIFICACIONES TECNICAS
MEMORIA DE CLCULO PASARELAS METALICAS
1.- DATOS GENERALES DEL PROYECTO
El anlisis y diseo estructural de las pasarelas metlicas dentro
del proyecto SEDE DEL PARLAMENTO SUDAMERICANO BLOQUE PLENARIAS se
encuentra en el Departamento de Cochabamba, Municipio de San
Benito.
2.- DESCRIPCIN DEL SISTEMA ESTRUCTURAL
Para que una estructura funcione bien tiene que ser estable,
resistente y sobre todo rgida. Estable para que no vuelque,
resistente para que soporte esfuerzos sin romperse y rgida para que
su forma no vare si se le somete a esfuerzos, como ser el mismo
peso propio y el de las personas de acuerdo a la funcin para la
cual se disea.
La estructura metlica principal de las pasarelas se compone de
todos aquellos elementos que estabilizan y transfieren las cargas a
los apoyos y a la estructura de hormign sobre la que se apoya.
La estructura metlica principal es la que asegura que no se
vuelque, que sea resistente y que no se deforme. Est formada de
vigas metlicas de seccin cajn conformadas por dos perfiles
costaneros; longitudinales o principal cuyo peralte est definido de
acuerdo a la deflexin permisible asumida que se mencionar ms
adelante.
Vigas seccin cajn conformadas por dos perfiles costaneros
secundarias o transversales de menor seccin que funcionas como
elementos de sujecin e las vigas I principales.- VIGAS
METALICAS:Las vigas metlicas son los elementos horizontales, son
barras horizontales que trabajan a flexin. Dependiendo de las
acciones a las que se les someta sus fibras inferiores estn
sometidas a traccin y las superiores a compresin.
APOYOS.-
La estructura de un solo tramo presenta por su sencillez un
apoyo simple en un extremo y fijo en el otro, como medio de union
entre la estructura metalica de la pasarela metalica y la
estructura de hormigon existente mediante un apoyo forjado en
planchas metalicas de 1 cm de espesor cuya geometria de muestra en
la figura inferior. Los medios de union son soldadura y
empernados.
APOYO CON NEOPRENO
El tipo de apoyo de la viga es el de un asiento en neopreno que
le otorga a la estructura metlica de la pasarela peatonal cierto
grado de movilidad apoyo flexible, los apoyos cuyo nmero depende de
las vigas principales estn propuestos de planchas de espesor 1 cm
cuya geometra se especifica en los planos estructurales y estas
unidas mediante soldadura a otra plancha sujeta a la viga de
hormign armado que corresponde. La unin plancha-viga de hormign es
empernada.
UNIONES
En la actualidad se tiende a realizar las uniones mediante
soldadura debido a su sencillez, estanqueidad y compacidad de las
mismas, as como a la eliminacin de elementos intermedios. Sin
embargo, en algunas ocasiones no es posible obtener mediante
soldadura de piezas aparatos de unin que reflejen de manera real
las hiptesis de clculo, por lo que es necesario recurrir a los
tornillos, bulones u otros elementos ms sofisticados, tales como
los apoyos de neopreno o los constituidos por resortes,
amortiguadores, etc.
Soldadura:La soldadura es la ms comn en estructuras metlicas de
acero y no es ms que la unin de dos piezas metlicas mediante el
calor. Aplicndoles calor conseguiremos que se fusionen las
superficies de las dos piezas, a veces necesitando un material
extra para soldar las dos piezas.Empernados:Los pernos son
elementos de conexin rpidas que normalmente se aplican a
estructuras de acero ligeras, como por ejemplo para fijar
chapas.
3.- JUSTIFICACIN DE LA SOLUCIN ESTRUCTURAL ADOPTADA
La estructura de la pasarela metalica presenta un solo tramo y
por la longitud del tramo la consideracin de una estructura
simplemente apoyada en un extremo y fijo en el otro como medio de
union entre la estructura y el soporte o apoyo permite bajo ciertas
condiciones y limites:
La transmision de esfuerzos y
La libertad de los desplazamientos y rotaciones al mismo tiempo
garantizando la estabilidad de la estructura en conjunto.
La estructura de la pasarela metalica peatonal est conformada
por perfiles cajon de dos costaneros conformados en frio, que son
una opcin satisfactoria debido que son secciones que presentan
simetria doble; secciones frecuentes para miembros en traccion y
compresion.
El vaciado de una losa de espesor delgado sobre las vigas de
seccion cajon le otorga rigidez formando asi una seccion compuesta
viga-hormigon cuyas propiedades mixtas incrementa la resistencia a
la flexion. El vaciado de la losa de hormigon sobre la viga de la
estructura metalica elimina cualquier vibracion de la misma frente
al movimiento.
La adherencia viga metalica-hormigon se la realiza mediante la
union de conectores de cortante estas soldadas sobre la viga
metalica.
4.- MTODO DE ANLISIS Y DISEO ESTRUCTURAL
4.1. ANALISIS ESTRUCTURAL
El anlisis estructural para cada mdulo se realiz a travs del
modelo tridimensional utilizando para tal efecto el programa
estructural SAP 200 V16, donde se introduce materiales, secciones,
formas geomtricas, combinacin de cargas, etc.
El modelo estructural obtenido mediante el programa SAP 2000 con
el respectivo anlisis mediante el mtodo de los elementos finitos
nos da una aproximacin real del comportamiento de la estructura a
la accin de las cargas asignadas.
4.1. DISEO ESTRUCTURAL
El Diseo Estructural, debe ser realizado de acuerdo a las
estipulaciones de emite la Norma Americana ACI en estructuras de
concreto reforzado y ACI en estructuras de acero las que
corresponden a Elementos de Perfiles Conformados en Fro y los
correspondientes a los perfiles laminados en caliente, denominado
Diseo por Factores de Carga y Resistencia.
Para este anlisis y diseo, se asume los siguientes cdigos de
Diseo:
ACI 99 (HORMIGON)
LRFD 96 (ACERO ESTRUCTURAL)
Acero Estructural
Para la obtencin de las solicitaciones se ha considerado los
principios del Anlisis Esttico e Lineal y las teoras clsicas de la
Resistencia de Materiales y Elasticidad.
El mtodo aplicado para el diseo es el de LRFD para un estado en
el lmite de fluencia.
Definidos los estados de carga segn su origen, se procede a
calcular las combinaciones posibles con los coeficientes de
mayoracin y minoracin correspondientes de acuerdo a los
coeficientes de seguridad y las hiptesis bsicas definidas en la
norma.
Combinaciones de carga
1.4 D
1.2 D+1.6 L+0.5 (Lr o S o R)
1.2 D+1.6 L+0.5 (Lr o S o R) + (0.5 L o 0.8 W)
1.2 D+1.3 W+0.5 L+ 0.5 (Lr o S o R)
La obtencin de los esfuerzos en las diferentes hiptesis simples
del sistema, se harn de acuerdo a un clculo lineal de primer orden,
es decir admitiendo proporcionalidad entre esfuerzos y
deformaciones; esto solamente si la concepcin estructural no
permite grandes desplazamientos que pueden conducir a anlisis de
segundo orden.
Como se observa por las diferentes combinaciones de diseo segn
LRFD, se puede concluir que la condicin ms desfavorable para la
estructura es aquella que corresponde a la consideracin de carga
permanente y sobrecarga de uso, que para este tipo de estructura es
el factor ms preponderante.
5.- CARACTERSTICAS DE LOS MATERIALES A UTILIZAR
Los materiales a utilizar as como las caractersticas y
propiedades mecnicas de los materiales se indican y detallan a
continuacin:
CONCRETO:
Peso especfico: 25 KN/m3
Resistencia caracterstica del hormign: fc=20 MPA
Mdulo de elasticidad: 21538.10 MPA
Coeficiente de Poisson: 0.20
ACERO ESTRUCTURAL B500S:
Mdulo de elasticidad: 200000 MPA
Tensin de fluencia: 500 MPA
ACERO ESTRUCTURAL PARA ELEMENTOS CONFORMADOS EN FRIO:
Acero estructural: A-36
Mdulo de elasticidad: 200000 MPA
Tensin de fluencia: 248 MPA
Tensin de rotura: 338 mpa
Coeficiente de Poisson: 0.30
Peso especfico del acero: 76.93 KN/m3
6.- COEFICIENTES DE PONDERACIN Y/O FACTORES DE SEGURIDAD
Los coeficientes de seguridad son establecidos en la Norma LRFD
en la seccin 7.3 en los estados lmites ltimos.
En miembros a flexin:
Coeficiente de seguridad acero por fluencia con alas
rigidizadas
=0.95
En miembros a tensin:
Coeficiente de seguridad del acero por fluencia
=0.95
Coeficiente de seguridad del acero por bloque de cortante
=0.75
En miembros a compresin:
Coeficiente de seguridad del acero
=0.85
7.- LMITES DE DEFORMACIN
El clculo de deformaciones es un clculo de estados lmites ltimos
de utilizacin con las cargas de servicio. Por tanto las
limitaciones de las deflexiones se sitan en el rea de la capacidad
de servicio de la estructura.
La deflexin mxima para las vigas de acero se limitara con la
siguiente relacin:
L/500
DONDE:
= deflexin mxima de la estructura cargada limitada por
(L/500).
L= Longitud del claro.
8.- CARGAS SOBRE LA ESTRUCTURA
Las acciones adoptadas para el clculo son:
Carga permanente
Nivel
Zona
Carga en KN/m2
Pasarela
Toda
3.00
Cubierta
Toda
0.50
Sobrecarga de uso
Nivel
Zona
Carga en KN/m2
Pasarela
Toda
5.00
Granizo
Toda
2.50
El peso propio de la estructura ser considerado por el
programa.
ANLISIS ESTRUCTURAL
El modelo estructural adoptado para el anlisis estructural es un
sistema de vigas metlicas cuyas condiciones de apoyo simplemente
restringen la traslacin, por tanto es un sistema de vigas metlicas
de seccin cajn, con apoyos fijos y mviles para idealizar el
comportamiento ms aproximado que tendr el sistema estructural.
PASARELA A=2.65 m, L=11.47 m
Para un perfil cajn: Longitudinal 2CA300x160x25x3) [mm]
Transversal 2CA 150x50x15x3[mm]
DEFORMACIONES
fpermisible=2.3 cm
DIAGRAMA DE ESFUERZOS AXIALES
DIAGRAMA DE MOMENTOS
MOMENTO MAXIMO
CUBIERTA
REACCIONES EN LOS APOYOS
MOMENTOS FLECTORES EN LA LOSA
PASARELA A=3.40 m, L=11.70 m
Para un perfil cajn: Longitudinal 2CA300x160x25x3 [mm]
Transversal 2CA 150x50x15x3 [mm]
DEFORMACIONES
fpermisible=2.34 cm
DIAGRAMA DE FUERZAS AXIALES
ESFUERZO AXIAL MAXIMO
DIAGRAMA DE MOMENTOS
MOMENTO FLECTOR MAXIMO
MOMENTO FLECTOR MAXIMO CUBIERTA
MOMENTOS FLECTORES EN LA LOSA
PASARELA A=5.60 m, L=11.70 m
Para un perfil cajn: Longitudinal 2CA350x110x30x3 [mm]
Transversal 2CA 250x80x25x3 [mm]
DEFORMACIONES
fpermisible=2.34 cm
DIAGRAMA DE ESFUERZOS DE COMPRESION
ESFUERZO DE COMPRESION MAXIMO
DIAGRAMA DE MOMENTOS
MOMENTO MAXIMO
MOMENTO MAXIMO CUBIERTA
REACCIONES EN LOS APOYOS
MOMENTO FLECTOR EN LA LOSA
PASARELA A=2.80 m, L=5.41 m
Para un perfil cajn: Longitudinal 2CA300x160x25x3 [mm]
Transversal 2CA 150x50x15x3 [mm]
DEFORMACIONES
fpermisible=1.08 cm
DIAGRAMA DE ESFUERZOS AXIALES
ESFUERZO AXIAL MAXIMO
DIAGRAMA DE MOMENTOS
MOMENTO FLECTOR MAXIMO
MOMENTO FLECTOR MAXIMO CUBIERTA
MOMENTO FLECTOR EN LA LOSA
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