PROYECTO VERIFICACIÓN POSTE DE 6 METROS ZONA NORTE

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1 PROYECTO VERIFICACIÓN POSTE DE 6 METROS ZONA NORTE MEMORIA DE CÁLCULO 134-EES-MC-202 PREPARADO POR: SEPTIEMBRE 2014

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3 INDICE I. GENERALIDADES... 4 II. DESCRIPCION Y CONCEPTO ESTRUCTURAL... 4 III. MATERIALES... 4 Acero estructural,... 4 Módulo de elasticidad y densidad para cálculo:... 4 Pernos, Tuercas y Golillas... 5 Corrientes... 5 Alta Resistencia... 5 Soldaduras... 5 Conexiones Empernadas... 5 IV. NORMAS Y CARGAS... 6 Normas nacionales... 6 Normas y documentos extranjeros... 6 Diseño Sísmico: NCh 433 Of Parámetros Sísmicos:... 6 Corte Basal: C*I*P;... 7 Donde:... 7 Coeficiente Sísmico:... 7 Cargas Eventuales: Ecuación de deslizamiento: Ecuación de volcamiento % de apoyo V. COMBINACIONES DE CARGA VI. ANEXO 1: IMÁGENES MODELO ESTRUCTURAL VII. ANEXO II: DISEÑO DE ELEMENTOS SAP Diseño pilar 4 x 3 mm Diseño pilar 2 x 2 mm Diseño parrilla L 70x30x Verificación placa base Verificación perno de anclaje Verificación fundación VIII. CONCLUSIÓN IX. DOCUMENTOS DEL AUTOR Patente profesional... 24

4 MEMORIA DE CÁLCULO POSTE DE 6 METROS ZONA NORTE I. GENERALIDADES El proyecto contempla la verificación de un poste utilizado como estructura soportante de un panel solar, esta verificación se realiza en base a que dichos postes estarán ubicados en la zona Norte del país y bajo las condiciones sísmicas que corresponden a dicha zona. II. DESCRIPCION Y CONCEPTO ESTRUCTURAL Para este proyecto se considera una estructura en base a perfiles metálicos de las siguientes dimensiones: - Pilar primario: 4 x 3 mm. (desde los 0 hasta los 5 metros) - Brazo de luminaria: 2 x 2 mm. - Pilares complementarios: 4,5 - Placa base: 300 x 300 x 8 mm. - Atiesadores: 300 x 60 x 5 mm. - Hilo de empotramiento a fundación 3/4 (largo mm.) III. MATERIALES Acero estructural, ACERO: A37-24 ES, donde Tensión de fluencia ( fy.) kg cm 2 Tensión de rotura ( rot.) kg cm 2 Módulo de elasticidad y densidad para cálculo: E 2,1 x10 6 kg cm 2 ( acero) kg m 3 Los perfiles y planchas de acero deberán cumplir con la Norma Nch 203 of. 77. Las planchas gruesas de acero que se empleen deberán satisfacer la Norma Nch 209 of. 71.

5 Las planchas delgadas de acero que se empleen deberán satisfacer la Norma Nch 217 of. 68. Pernos, Tuercas y Golillas Corrientes Los pernos corrientes, tuercas y golillas serán de acero calidad A o ASTM A307, salvo indicación contraria en los planos, y deberán cumplir con las normas Nch 206 of. 56, Nch 208 of. 56 y Nch 301 of. 63. Alta Resistencia Los pernos de alta resistencia serán de acero al carbono según ASTM tipo 2 tipo 1 (A 325). Las tuercas y golillas deberán cumplir con las normas ASTM A563 y ASTM F436 respectivamente. Soldaduras Para la soldadura se podrá considerar soldadura tipo MIG acero al carbono er70s-6 o en su defecto se podrá utilizar soldadura al arco 6011 para montaje y 7018 para remates. Para ambos casos, los cordones no podrán tener un espesor menor a 6 mm. En el caso de realizar cordones continuos, estos no podrán ser menor a 50 mm@500 de separación. Nomenclatura de soldadura ER70S-6 E: Electrodo R: Continuo 70: Resistencia a la tracción expresada en miles de Lbs/pulg2, S: Alambre sólido. 6: Composición química, antioxidante bajo hidrogeno sódico. Características típicas del metal depositado (según norma AWS: A5.18/A5.18M Requerimientos con probetas de metal de aporte Ch-v Resistencia a la tracción : 530 MPa 480 MPa 103J a -30 C 27J a -30 C Límite de fluencia : 415 MPa 400 MPa Alargamiento en 50 mm : 31% 22% Conexiones Empernadas La colocación de pernos de alta resistencia deberá cumplir con la specification for structural joints using ASTM A325 or A490 Bolts del AISC. Tales pernos deberán llevar una golilla plana endurecida por el lado de la tuerca.

6 IV. NORMAS Y CARGAS La verificación de la estructura se efectuará considerando las siguientes normas de diseño: Normas nacionales - NCh 433 Of 1996 Modificada en 2009 Diseño Sísmico de Edificios aprobación decreto 61 - Manual de Diseño en Acero, ICHA, NCh 432.Of71 Cálculo de la acción del viento sobre las construcciones - NCh 1537.Of 2009 Diseño estructural de edificios Cargas permanentes y sobrecargas de uso - Nch 3171.Of2010 Diseño estructural Disposiciones generales y combinaciones de carga Normas y documentos extranjeros - American Institute of Steel Construction, AISC-ASD, 9º Edición, AISC Steel construction manual 13 edition. Se han utilizado las siguientes normas chilenas para el cálculo estructural del proyecto: Diseño Sísmico: NCh 433 Of 96. En el método de análisis, la acción sísmica se asimila a un sistema de fuerzas horizontales cuyos efectos sobre la estructura se calculan siguiendo los procedimientos de la estática. Este sistema de fuerzas horizontales aplicadas en el centro de masas del piso. Las estructuras se diseñan para resistir la acción sísmica de acuerdo a la norma Nch 433-of 96, permitiendo la estabilidad frente a las solicitaciones a las que estará expuesta durante su vida útil. Se considera entonces, características como: la zona geográfica en la cual estará emplazada, el efecto del suelo de fundación y la topografía, clasificación de acuerdo al tipo de estructura, importancia, uso y riesgo de falla, limitación de deformaciones horizontales, etc. El método de análisis utilizado será: Análisis Estático. Parámetros Sísmicos: A0 = corresponde a la aceleración efectiva de la NCh 433 y que depende de la ubicación geográfica del lugar.

7 I = Factor de importancia de la estructura. Corresponde a la categoría según punto de la NCh 433 T =Parámetro que depende del tipo de suelo. n= Parámetro que depende del tipo de suelo. S= Parámetro que depende del tipo de suelo To= Parámetro que depende del tipo de suelo. Corte Basal: C*I*P; Donde: Coeficiente Sísmico: C: coeficiente sísmico I: Coeficiente de importancia. P: Peso sísmico. Donde: N, T` = Son parámetro relativos al tipo de suelo de fundación. Ao = Es la aceleración máxima efectiva del suelo. R = Factor de reducción que depende del material de diseño. T* = Es el período del modo con mayor masa traslacional equivalente en la dirección de análisis.

8 Aceleración Espectral de Diseño [Sa (g)] Memoria de Cálculo SEPTIEMBRE 2014 Norma NCh 433 Of 1996 Modificada en 2009 Diseño Sísmico de Edificios Aprobación Decreto 61 Zona Sísmica 1 A 0 0,2g S 1,2 T o 0,75s Tipo de Suelo D T 0,85s n 1,8 p 1,0 Categoría Ocupación IV I 1,2 Factor de Modificación Acero R 7 R 0 11 Amortiguamiento ξ 0,02 T*x 0,63s T*y 0,64s 90,0 80,0 Tiempo [Tn (s)] vs. Aceleración Espectral de Diseño [Sa (g)] 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 Tn (s) vs. Sax (g) Tn (s) vs. Say (g) 10,0 0,0 0,00 1,00 2,00 Tiempo [Tn (s)] 3,00 4,00

9 Carga muerta (D): Cargas Permanentes: peso propio (peso de la estructura y todo el material unido o soportado permanentemente por ella), sobrecargas de uso (verticales, de nieve, de viento, impacto, etc. según corresponda ). El peso propio considerado para el diseño se obtiene del siguiente listado de materiales entregado por el cliente: Por lo tanto, PP Estructura: 235

10 Cargas Eventuales: Sobrecarga de Viento (W) De acuerdo a la norma chilena NCh432 Of.2010 se considera una sobrecarga de viento según lo indicado en la ecuación 33, Diseño de las cargas de viento de paredes independientes y letreros sólidos Se considera una plataforma inclinada en 45 en la horizontal En que: F = F = 247 0,85 2 0,93

11 Diseño de fundaciones Para este proyecto se utilizarán zapatas aisladas, la geometría de estas zapatas se indica en los planos estructurales respectivos. Las tensiones admisibles mínimas, según mecánica de suelos, serán: Estática: 1.0 kg/cm2 Sísmica: 2.0 kg/cm2 En el diseño de las fundaciones o zapatas se utilizará el manual Código de Diseño de Hormigón Estructural (ACI ), en el capítulo 15 de dicho código se encuentran las expresiones utilizadas en este diseño. Estas expresiones son las siguientes: Donde: N= Peso total de fundación. A= Sección de apoyo M= Momento volcante W= Momento resistente L= Largo fundación B= Ancho fundación, Ecuación de deslizamiento: Donde: = Ángulo de fricción interno Ca = Cohesión A = Sección en planta de fundación Ecuación de volcamiento

12 Donde; % de apoyo Para estimar condición de apoyo se verifica que:

13 V. COMBINACIONES DE CARGA Para el análisis de la estructura se consideran las siguientes combinaciones de diseño, según criterio de diseño del proyecto. Combinaciones de cargas nominales que se usan en el método de diseño por tensión admisible COMBINACIÓN D L W Sx Sy ,75 0, ,75 0, ,75 9 0, , ,6 1 Dónde: D : Peso Propio Sx : Espectro Dirección X L : Sobrecarga de Piso Sy : Espectro Dirección Y (L=0, en este caso) W : Sobrecarga Viento

14 VI. ANEXO 1: IMÁGENES MODELO ESTRUCTURAL Vista isométrica e isométrica extruida

15 Deformada según Sc. Diagrama de momentos M22

16 VII. ANEXO II: DISEÑO DE ELEMENTOS SAP2000

17 Diseño pilar 4 x 3 mm.

18 Diseño pilar 2 x 2 mm.

19 Diseño parrilla L 70x30x2

20 Verificación placa base Espesor Placa base P 155 kg P Carga en kg f c 250 kg/cm 2 f c Hormigón Simbología y kg/cm 2 y Tensión de fluencia acero A cm 2 Dimensión pedestal de A1 hormigón A2 900,0 cm 2 A2 Dimensión placa base m 10,00 cm m Distancia al borde 1 n 10,00 cm n Distancia al borde 2 h 87,5 kg/cm 2 e Espesor mínimo de la placa A2 (min) 1,8 cm 2 p 0,2 kg/cm 2 < Fc OK Fc 145,8 kg/cm 2 f c OK < 0,7 M1 8,6 kg*cm M2 8,6 kg*cm Espesor 1,7 mm Por lo tanto, se verifica placa base de 300x300x8 mm.

21 Verificación perno de anclaje Datos Pulgadas " cm Fy " 2,00 5,08 Brazo 0,2 m 1 1/2" 1,50 3,81 Mu 0,25 1" 1,00 2,54 adh 15 3/4" 0,75 1,905 5/8" 0,63 1,5875 3/8" 0,38 0,9525 Esfuerzos Perno a usar 1,59 C=T 313 kg Fy= Largo Perno 4,18 cm A= 0,21 Lp> diseño 2 5/8" Por lo tanto, se recomienda utilizar 4 pernos de 5/8, con un largo mínimo de empotramiento de 10 cm. Verificación fundación Datos: Ítem Valor Área tributaria panel 0.99 m 2 Altura acción del viento 6 m Presión básica de viento 43 kg/m 2 Peso propio estructura 235 kg

22 Desarrollo:

23 VIII. CONCLUSIÓN La estructura denominada Poste 6 metros Zona Norte soporta las tensiones a las que estará sometida. La carga de viento considerada para esta estructura será de 43kg/m 2 y esta estará dada por la resultante de la siguiente ecuación: La altitud geográfica máxima que considera el diseño de esta estructura será hasta los m.s.n.m entre la latitud 17 y 29 Sur, según la siguiente tabla:

24 IX. DOCUMENTOS DEL AUTOR Patente profesional

25 Certificado de título