Descripción del proyecto estructuralterminado by Cesar Medina

INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO ¨SANTIAGO MARIÑO¨

EXTENSIÓN BARINAS

ESCUELA DE ARQUITECTURA

MEMORIA DESCRIPTIVA SISTEMA ESTRUCTURAL METÁLICO VIVIENDA UNIFAMILIAR T.S.U. Cesar Medina _T.S.U. Yoryvict Diaz

BARQUISIMETO, 10 DE AGOSTO DEL 2014

MEMORIA DESCRIPTIVA_Estructura PROYECTO FINAL / ANALISIS ESTRUCTURAL TUTORA: Arq. Zhedilys Guedez

DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO 1.- UBICACIÓN Municipio Palavecino, Cabudare Edo. Lara.

2.- PRESENTACION La presente memoria forma parte del proyecto de estructural de una vivienda unifamiliar de aproximadamente 224,30 m² de construcción distribuida en dos niveles.

3.- DATOS GENERALES Se redacta el presente proyecto con el objeto de describir el sistema de construcción de una vivienda unifamiliar, cuyo fin de suministrar una series de conocimientos para la ejecución de la misma.

4.- AREAS GENERALES DEL PROYECTO PLANTA BAJA: Estar, Sala - Comedor, Cocina, Dos (2) Habitaciones, Baño, Estacionamiento.

8 12

3.30

ESTUDIO

ESTACIONAMIENTO

10.25

3.45

0.00

COCINA

SALA- COMEDOR

ESTAR

HABITACIÓN

3.30

HABITACIÓN LAVADERO

1 3.30

2.00

2.50

10.00

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PLANTA ALTA: Tres (3) Habitaciones, Dos (2) Baños, Estar.

3.30

TERRAZA

+3.00

10.25

3.45

HABITACIÓN

2 HABITACIÓN

3.30

HABITACIÓN

BAÑO

1 3.30

2.00

2.50

10.00

3.- CRITERIO ESTRUCTURAL La vivienda está construida bajo el sistema tradicional de fundación, columnas y vigas de carga, planteado en el concreto armado para la infraestructura, LosaCero para los entre piso/techo y perfiles de acero estructural para la superestructura.

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INFRAESTRCUTURA La vivienda estará construida sobre fundaciones aisladas las cuales servirán de base para las columnas, a manera de ampliar la superficie de apoyo hasta lograr que el suelo soporte sin problemas las cargas que le transmite la vivienda.

En el cálculo de las presiones ejercidas por la zapata se tomaron en cuenta además del peso de la vivienda y las sobrecargas, el peso de la propia zapata y de las tierras que descansan sobre estas.

Todos los trabajos requeridos para la elaboración, vaciado, acabado y cura del concreto, serán ejecutados según lo que establecen las especificaciones COVENIN.

El concreto se compondrá de cemento Pórtland del existente en el mercado, con la aprobación NORVEN. Los agregados deberán cumplir con las especificaciones COVENIN.

ESTRUCTURA El sistema constructivo será formado principalmente por miembros, elementos o piezas de metal estructural o de acero estructural, según se define en la norma venezolana COVENIN 1755-82 “Código de Practicas Normal izadas para la Fabricación y Construcción de Estructuras de Acero”. La vivienda estará constituida por dos tipos de columnas que soportaran las cargas del techo: columnas tipo C1 para los ejes centrales y columnas tipo C2 para los laterales, Vigas de carga, Vigas sísmicas perpendicularmente a las vigas de carga. La soldadura entre los diferentes elementos estructurales será según norma. Todas la piezas y elementos que constituyen la estructura serán pintadas con una capa de fondo de pintura anticorrosivo. Las superficies que hayan de soldarse se pintaran después de ejecutada la soldadura. Esta prescripción se aplicara a todas las superficies en contacto con soldaduras y en un largo y

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ancho igual a estas, incrementando en 5 cm cada borde del cordón.

LOSAS DE ENTREPISOS Y TECHO La losa de entrepiso y el techo será de LosaCero, con espesores de 25cm y 20 cm respectivamente según la luz de cálculo, y las sobrecargas de servicio, tomando como parámetro la norma venezolana 1753-2006 en su parágrafo 9.6.1 “Espesores Mínimos de Losas y Vigas”.

4.- DEFINICIÓN DEL SISTEMA

SISTEMA CONSTRUCTIVO EN ACERO Se define como estructura de acero los elementos o conjuntos de elementos de este material que forman la parte resistente y sustente de una construcción.

CARACTERISTICA GENERALES -

Plasticidad (Flexibilidad absoluta de diseño, con facilidad de ampliaciones futuras)

Rapidez de instalación

Característica Bioclimáticas y poco impacto ambiental

Bajos costos

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JUSTIFICACIÓN Conscientes del aumento considerable del costo de la vivienda, surge este nuevo sistema constructivo, liviano flexible, modular, integral y capaz de acoplarse a cualquier tipo de topografía sin modificarla. Es una concepción estructural sismo-resistente, que tiene como principal característica la de transmitir los esfuerzo, a través de los nervios de sus pórticos, a muy pocos puntos de apoyo. El calibre de la estructura, la altura de los entrepisos así como las luces de sus vigas, no son medidos al azar, para ello existe un exhausto cálculo que dio el rango de optimización que se utiliza. El sistema garantiza la reducción, lo cual somete al suelo a menores esfuerzos, y con ello disminuye el riesgo sísmico.

VENTAJAS DE LA CONSTRUCCIÓN METÁLICA

La construcción metálica aporta una construcción económica. El costo global de la obra es inferior en razón de la economía en las cimentaciones pues la construcción es más liviana. Economía en las obras secundarias e instalaciones provisionales. El tiempo de ejecución es más corto, la construcción se efectúa durante la construcción de la cimentación y el montaje es casi insensible a las inclemencias del tiempo. El menor espesor de las secciones de estructura permite ganar más espacio útil y reducir costos. Otros aspectos que también repercuten en lo económico: La modificabilidad y adaptación a necesidades nuevas o traslados. Más que demolición hay un desmonte de la construcción, con la factible reventa de los materiales. Actualmente más de un 70% del acero es reciclado.

Una construcción versátil que permite utilizaciones diversas y ampliaciones. Una gran facilidad para reforzar, transformar, suprimir y agregar elementos que pueden necesitarse por modificación en su utilización. Estos trabajos pueden emprenderse sin molestar otros sectores inalterados. Una gran facilidad de utilización en razón de la

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posibilidad de contar con grandes luces de manera económica (no hay “muros portantes” inmodificables). Gran facilidad de remplazo de componentes.

Un tiempo de construcción corto y controlado. Un plazo forzosamente más breve debido a la prefabricación modulada de elementos en taller. El peso inferior de las estructuras obligatoriamente reduce obras de cimentación y garantiza una ejecución más rápida.

La calidad de los trabajos hechos con precisión en fábrica da como resultado menor improvisación y resanes en obra. El personal de los fabricantes es calificado, experimentado y estable, no es contratado para cada obra. Un plazo y programación controlada ya que no está sujeto a las inclemencias del tiempo. El montaje y los trabajos en la obra son más reducidos por la modulación y prefabricación.

Una construcción que ofrece seguridad desde los estudios, durante el trabajo, presupuesto y vida de la construcción. La certeza de calidad se deriva de la estandarización y normativa de sus componentes. No se hacen trabajos artesanales. Montaje y ensamble controlados, ya sean soldados o pernados. La seguridad de un precio definido, sin imprevistos, asegurados por ausencia de dificultades no previstas durante la construcción. La certeza de una resistencia sísmica óptima. La seguridad de una estructura a la vista que puede controlarse y transformarse.

Una bella construcción que sea competitiva y dé prestigio. La construcción metálica responde a todos los anhelos estéticos. Todo proyecto puede ser metálico. Permite explotar la imagen querida por el propietario por una arquitectura clásica o de avanzada de primera calidad. La posibilidad de contar con grandes luces ofrece una mejor utilización de los espacios. La seguridad de un precio global definido y de un costo de mantenimiento conocido elimina la mayoría de los riesgos de la imprevisión.

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MANTENIMIENTO

El acero como elemento base para la construcción de estructuras debe estar protegido contra los agentes externos que contribuyen vigorosamente como factores de conservación en el tiempo de la estructura. Para ello se propone un sistema de protección que perdure en el tiempo, debe ser de los denominados activos, consistentes en aplicaciones sucesivas en varias capas de pintura anticorrosiva como imprimante y capas sucesivas de pintura como acabado final. Lo cual requiere el conocimiento de las características del material a proteger, del tipo de ambiente que lo rodea y de los posibles agentes agresivos cuya actuación sea previsible. La pintura aplicada como imprimante y como acabado final debe tener un espesor definido entre 40 micras para interiores y 80 micras para exteriores y también un control para conservar su efectividad en el tiempo.

Un sistema de protección químico, requiere de las siguientes fases: -

Preparación de la superficie

Aplicación de las pinturas de protección activa y pasiva o de acabado

Preparación de la superficie Una preparación correcta de la superficie, es fundamental para lograr un buen comportamiento de la pintura que se aplicará posteriormente. El método correcto consiste en: -

Eliminación de aceite, grasa y polvo por medio de solventes

Eliminación de escamas de laminación y óxidos por medio de temperatura con soplete

Limpieza con herramientas eléctricas con cepillos giratorios de alambre, discos abrasivos y pulidoras

Limpieza con chorro de arena común, arena de cuarzo, carboncillo negro, granalla ó perdigones, comúnmente llamado como "sand blasting".

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Limpieza por un método manual utilizando espátulas, papel de lija, rasquetas

Es recomendable pintar lo antes posible después de la preparación para evitar nuevas oxidaciones.

Aplicación de la pintura de protección activa y pasiva. La barrera de protección se divide en dos partes, pasiva y activa. La protección pasiva se realiza por un recubrimiento uniforme y continuo que no permita al oxígeno llegar hasta el acero. Sin embargo cualquier pequeño poro convierte la barrera en insuficiente. Para evitar la penetración del oxígeno hasta la superficie del acero por dichos poros, se aplica una capa interior, que contiene partículas metálicas activas que pueden combinarse con el oxígeno antes que con el hierro. Estos metales son el plomo, el zinc y el cadmio, entre otros. Estos son los que comúnmente conocemos como anticorrosivos. Las pinturas de acabado o pasivas impiden la destrucción prematura de la capa activa y los compuestos de las dos capas deben tolerarse químicamente. Un buen recubrimiento con anticorrosivo debe durar unos 10 años en ambientes exteriores normales. Después de este tiempo es suficiente renovar la capa de acabado; no obstante, si anualmente se reparan los pequeños deterioros que se produzcan, el plazo de mantenimiento general de toda la pintura se alarga en forma sustancial.

Los sistemas habituales de aplicación son la brocha, el rodillo y la pistola, según las características de la pintura aplicada. Las láminas usadas para los sistemas de losas compuestas en "Steel deck" siempre traen incorporado un sistema de galvanización en caliente con zinc, mas no los perfiles, que tendrán de todas maneras que ser tratados contra la corrosión sobre todo en los ambientes agresivos.

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5.- CALCULOS DE LOS ELEMENTOS

La construcción metálica actual se basa en el empleo masivo de perfiles laminados cuyas dimensiones y características geométricas vienen dadas. Siendo lo más habituales los perfiles IPE y HEB. Los IPE son muy eficaces en elementos tipo viga cuyo trabajo predominante es de flexión, mientras que los HED son muy adecuados para soportes comprimidos.

VIGAS DE UN VANO Cálculo del módulo resistente y la inercia necesaria en vigas de un vano Datos necesarios:   

Carga sobre la viga (q) Luz de la viga (L) Condiciones de apoyo

Desarrollo 1. Caso de viga isostática y carga uniforme - Momento de cálculo (Msd)

Donde: Msd [mkN] q [kN/m] L [m] ϒf =1,5 (*)

(*) Coeficiente de mayoración de acciones: el coeficiente ϒf en metálicas es 1,33 para cargas permanentes y 1,5 para sobrecargas

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Módulo resistente (W) Es una característica de la sección

Donde: I= Inercia = distancia al centro de la fibra más alejada Para que la sección resista se debe cumplir que:

cdg

[

]

Donde: W Msd Ymo

[mm3] [mkN] =1,05 [N/mm2] =260(S275) =340(S355) -

cdg

Inercia necesaria (Inec) Para que un elemento isostático sin contraflecha cumpla la exigencia básica de deformación, debe tener una inercia tal que: [

]

Donde: q [kN/m] L [m] q =210000[MN/m2] I [mm4] Ѱ relación luz/flecha con lo que se quiere proyectar la viga.

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Según CTE DB-SE: Ѱ=500 para pisos con elementos frágiles Ѱ=400 para pisos con elementos ordinarios Ѱ=300 en el resto de los casos 2. Otros casos Muy frecuentemente aparecen otras condiciones de carga y apoyo cuyos resultados se pueden reducir fácilmente del caso de la viga isostática y carga uniforme. La flecha se deduce de la siguiente forma: - Por cada empotramiento se multiplica por 0,5 - Por actuar una carga triangular se multiplica por 0,5 Los momentos flectores con carga triangular son la mitad que con carga uniforme. En resumen, conociendo M1, f1, M2 y M3 se pueden estimar los momentos y flechas en la mayoría de los casos prácticos.

Momento

Flecha

Momento 0,5M1

Flecha 0,5f1

0,5f1

0,5M2

0,5·0,5f1

0,5M3

0,5·0,5·0,5f1

PILARES METÁLICOS Comprobación de pilares metálicos a compresión centrada Datos necesarios:   

Axil característico (Nk) Altura del pilar (L) Perfil metálico

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Desarrollo Se trata de comprobar que Nsd<NRd 1. Axil de agotamiento (Nv) ( ) [ ] Donde: NRd [kN] fy [N/mm2] A [mm2] Siendo: A: área del perfil ω: coeficiente de pandeo =260(S275) y 340(S355) Si el pilar no pandease, el axil último sería: A. Al existir pandeo, habrá que minorarlo dividiendo por el coeficiente de pandeo ω>1 2. Coeficiente de pandeo (ω) Se obtiene a partir de la esbeltez mecánica de la peza (λ)

Donde: L: altura del pilar i: radio de giro mínimo del perfil β: coeficiente β

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Si no tiene claras las condiciones de apoyo, tome β=2 Los valores A e i sepueden estimar con gran aptoximación del canto del perfil: Perfil HEB≤180 200<HEB<280 HEB≥300 *+PN≤180 *+PN≥200

A (mm2/mm) 35 45 50 30 35

imin (mm/mm) 0,25 0,4

Ejemplo: HEB 180 Área=35 mm2 por cada mm de canto El coeficiente ω se estima a partir de la esbeltez λ sabiendo que para S275 es: λ 0 50 70 90 150 ω(**) 1 1,25 1,5 2,0 4 (**) Coeficiente ω: el valor exacto de ω se obtiene e la expresión ω=1/x; siendo x el coeficiente de reducción de pandeo adoptado tanto por CTEDB SE-A como por Eurocódigo 3.

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