adaptación y reforzamiento estructural del velódromo “code atlas

ADAPTACIÓN Y REFORZAMIENTO ESTRUCTURAL
DEL VELÓDROMO “CODE ATLAS PARADERO”
(PRIMERA ETAPA DEL PROYECTO DE ELIMINACIÓN DE COLUMNAS INTERIORES DE LA
CUBIERTA PRINCIPAL)
1. ANTECEDENTES.
Este trabajo nos fue solicitado por el Ing. José Sergio Carmona Ruvalcaba, Secretario de
Desarrollo Urbano del Gobierno de Jalisco, por medio del Director General de Obras
Públicas el Dr. Raúl C. Navarro Venegas.
Las instalaciones del Velódromo “Atlas Paradero” se encuentran ubicadas sobre el
Boulevard Gral. Marcelino García Barragán en su cruce con la C. Río San Juan de Dios, de la
ciudad de Guadalajara, Jalisco.
Tomando en cuenta el resultado del dictamen hecho por nosotros, se procede, en este
documento, al reforzamiento por sismo sobre los apoyos perimetrales de la cubierta
principal.
Por tanto, el objetivo de este trabajo consiste en hacer que el proyecto estructural del
velódromo cumpla con los requisitos mínimos de seguridad estructural de los reglamentos
actuales y con los requerimientos propios del proyecto de eliminación de columnas
interiores en su primera etapa.
Nos fue proporcionada la información existente en Sedeur acerca del proyecto del
Velódromo “Atlas Paradero”. La información recibida es la siguiente:
a) El proyecto estructural con su memoria de cálculo, estudio de mecánica de suelos
y planos constructivos.
b) También recibimos la información del proyecto geométrico que condiciona al
proyecto estructural.
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2. DESCRIPCIÓN DEL REFORZAMIENTO DE LA ESTRUCTURA.
2.1 Cubierta principal del velódromo.
La estructura principal está formada por armaduras tridimensionales en forma de arco
que se curvan con respecto a los ejes mayor y menor. Tenemos 4 armaduras que se
curvan sobre el eje mayor (llamadas armaduras longitudinales) y seis sobre el eje menor
(llamadas armaduras centrales y transversales). El resto de la cubierta queda configurado
por armaduras secundarias planas y polines que reciben la lámina de la cubierta.
El reforzamiento de la estructura principal se hará en la zona de llegada a los apoyos
perimetrales (en la zona de las torres y muros de concreto), con placas cubriendo dos o
tres de las caras de las armaduras tridimensionales. En la zona de los apoyos perimetrales
centrales en el sentido transversal se agregaran el mismo tipo de secciones OC.
2.2 Apoyos de la cubierta principal.
Parte de los apoyos de esta cubierta son dos torres de concreto en cada uno de los
extremos sobre el eje mayor. Cada torre recibe una armadura del eje mayor exterior y
otra armadura del eje mayor interior.
Las torres de concreto tienen sección triangular irregular y son huecas por dentro. Este
espacio generado por el hueco es usado como cárcamo.
Estas torres se reforzaran con un diafragma metálico colocado en el hueco interior de
cada una.
Para el caso de los apoyos laterales de la estructura principal a muros de concreto, se
utilizaran placas en la parte superior y a ambos lados del muro.
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2.3 Muros de lámina perimetrales y estructura del ventanal de ingreso.
El reforzamiento de los muros de lámina será conectando todos los postes, que en su
extremo superior estén sueltos, a la estructura principal, además de empatar otro
elemento vertical similar al existente.
La estructura del ventanal de ingreso se reforzara empatándole otro elemento vertical
similar al existente.
3. ANÁLISIS DE CARGAS PARA LAS ESTRUCTURAS.
3.1 Cargas muertas.
La carga muerta considerada es el peso propio de la estructura que es asumido por el
programa de análisis y diseño estructural SAP2000.
Más el peso de la cubierta, que en el caso de la cubierta principal, está indicada en planos
como Imperpanel SV 1 ½” cal.24.
Para el caso de los muros que se ubican en la periferia se considero el peso de la lámina y
las celosías.
Para la estructura del ventanal de ingreso se considero el peso de las ventanas y las
celosías.
3.2 Cargas vivas.
El sistema de la cubierta principal del Velódromo corresponde a pendientes mayores a 5%
y se consideró como carga viva 40kg/m2.
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3.3 Cargas por viento.
Para obtener los efectos de viento en las estructuras ligeras, como el muro perimetral de
lámina y el ventanal del ingreso, se consideró una velocidad máxima de viento de
125km/h.
Para obtener las presiones de viento intervienen cuatro factores:
1. La presión q s de la velocidad máxima de viento = 75.8kg/m2.
2. El coeficiente combinado de altura y exposición, la exposición se cataloga como B
por estar en una zona con edificaciones que cubren un 20% del área que se
extiende a 1.6km o más del sitio.
3. Categoría de ocupación, que en este caso corresponde a estructuras del grupo A3y
su factor de importancia eólica I w =1.15.
4. El coeficiente de presión, que depende del tipo de estructura y la posición en que
el viento golpeará la estructura. Para la cubierta principal el factor C q =-0.9
correspondiente a pendientes entre 15% y 75%. Para la cubierta de ingreso el
factor C q =-0.7 correspondiente a pendientes menores al 15% y en el caso del
ventanal el factor C q = 1.3 que corresponde a estructuras de hasta 12.0m de altura.
3.4 Cargas por sismo.
El análisis sísmico se manejo como análisis dinámico, lo que representa una distribución
de la masa y la rigidez de la estructura, realizado en el programa de análisis y diseño
estructural SAP2000.
Para obtener la respuesta dinámica de la estructura se genera un espectro de diseño, se
involucran el periodo natural de interés, los periodos T a y T b que dependen de las
características del suelo del sitio, todos expresados en segundos, r que es un exponente
que depende del tipo de suelo, c que es el coeficiente sísmico que de acuerdo al Artículo
1647 del Reglamento se tomará igual a 0.36 que se ve incrementado en un 30% por ser
estructura del grupo A3, y Q que es el factor de comportamiento de la estructura y
depende de sistema estructural a utilizar; para la cubierta principal se consideró como
una estructura de marcos ordinarios resistentes a momento (OMRF) de acero que
satisfacen los requisitos de las normas complementarias correspondientes Q=2.
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3.5 Reglamentos.
El diseño estructural está de acuerdo al Reglamento Orgánico del Municipio de
Guadalajara y a las Normas Técnicas Complementarias del mismo Reglamento.
Al Manual del Instituto Mexicano de la Construcción de Acero.
3.6 Combinaciones de carga.
Combinaciones para diseño
• Gravitacional: Carga muerta + Carga viva
• Viento: 0.75(Carga muerta + 0.5Carga viva + Carga de viento)
• Sismo-X: 0.75(Carga muerta + 0.5Carga viva + Sismo-X + 0.3Sismo-Y)
• Sismo-Y: 0.75(Carga muerta + 0.5Carga viva + Sismo-Y + 0.3Sismo-X)
4. CRITERIO DE DISEÑO.
Toda la estructura de acero se analizó y diseño por el método de esfuerzos permisibles en
donde el esfuerzo máximo a flexión es 0.6Fy, y el esfuerzo máximo a cortante es 0.4Fy.
5. RESISTENCIA DE MATERIALES.
La resistencia máxima a la fluencia del acero estructural para tubulares (redondos,
cuadros o rectangulares) A-50 será F y = 3,515.00kg/cm2.
La resistencia máxima a la fluencia del acero estructural A-36 será F y = 2,530.00kg/cm2.
Los aceros estructurales se consideraron con un Radio de Poisson’s=0.3 y un Coeficiente
de Expansión Térmica α=1.170E-05.
La soldadura a utilizar será con electrodos E7018.
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6. ANÁLISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL DEL REFORZAMIENTO.
Para la cubierta principal se genero un modelo formado por armaduras tridimensionales
en forma de arco, con apoyos articulados y de rodillo, el modelo se realizo en el programa
de análisis y diseño estructural SAP2000, del cual se obtienen los elementos mecánicos
para el diseño.
De los resultados obtenidos se define el reforzamiento de la estructura principal, para la
zona de los apoyos en las torres se utilizo placa de ¼” para forrar dos o tres caras de las
armaduras tridimensionales según sea el caso.
En la zona de los apoyos a muro de concreto además de utilizar la placa de ¼” para cubrir
las tres caras de las armaduras, se colocaron elementos secundarios de sección PTR 2”
para acortar los claros de las placas, se utilizaron extensiones con las mismas secciones
OC de la estructura existente, en los muros se colocaron placas de 5/8” en ambas caras,
conectadas con birlos roscados, además de una placa corrida soldada a las anteriores,
colocada en la corona de los muros, para que la descarga sea distribuida en mas longitud
del muro.
Para el caso de los apoyos centrales exteriores se opto por colocar elementos de la misma
sección OC de 4” y 6” con el fin de distribuir los esfuerzos.
En el caso de las torres que funcionan como apoyos de la estructura principal se genero un
modelo tridimensional con los muros de concreto y el diafragma metálico simplemente
apoyado a los muros, el modelo se realizo en el programa de análisis y diseño estructural
SAP2000, del cual se obtienen los elementos mecánicos para el diseño.
El diafragma metálico de refuerzo será de secciones PTR 8”x4”, colocado en el hueco
interior de la torre, a una distancia aproximada de 90cm hacia abajo a partir de la corona
de los muros y conectado a las paredes con placas de acero y birlos roscados.
Para los muros de lámina perimetrales se generaron tres modelos con diferentes alturas,
cada uno de ellos con elementos horizontales y verticales conectados entre sí,
considerados como simplemente apoyados a la estructura principal, los modelos se
realizaron en el programa de análisis y diseño estructural SAP2000, del cual se obtienen
los elementos mecánicos para el diseño.
De los resultados obtenidos se define el reforzamiento de los muros de lámina
perimetrales, será empatando elementos de sección PTR 4”x2” y PTR 2” según sea la
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altura, a los postes existentes, además de conectar debidamente el extremo superior de
los postes sueltos a la estructura principal.
Para la estructura del ventanal de ingreso se genero un modelo con elementos
horizontales y verticales conectados entre sí. Los elementos verticales fueron
considerados como simplemente apoyados a la cimentación y a la tridilosa en la parte
superior, el modelo se realizo en el programa de análisis y diseño estructural SAP2000,
del cual se obtienen los elementos mecánicos para el diseño.
De los resultados obtenidos se define el reforzamiento de la estructura del ventanal de
ingreso, se empataran elementos de sección PTR 6”x4” a los postes existentes.
En los planos correspondientes se detallan las conexiones de los elementos estructurales y
se dan sus especificaciones de construcción
Guadalajara, Jal. 12 de Abril de 2010
ATENTAMENTE
Ing. Guillermo Aceves Hernández
Representante Legal
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