Congreso Fia

II CONGRESO DE ESTRUCTURAS Y CONSTRUCCIÓN ACI – PERU
DISEÑO ESTRUCTURAL OPTIMIZADO POR EL METODO LRFD DEL LOCAL MULTIPROPOSITO DE LA FIA.




Por : Ing. Fidel Daniel Copa Pineda Colaboración:

1.0 RESUMEN


Durante el año 1996 la Asociación Empresarial de Cerro Juli se propuso construir dos cubiertas con estructura de metal de la Feria Internacional Arequipa (FIA) Dichasestructuras tienen una configuración especial con arcos corrugados de 42 m de luz y de 60 m de luz. Cuando se realizó el diseño estructural se tuvieron algunas restricciones como el tiempo para la ejecución de obra que debería ser razonablemente corto y por otro lado por razones económicas, la estructura ideal será la que tenga un peso mínimo. Debido a ello el análisis y diseño se analizo en un tiempomuy corto para lo cual se utilizo el software denominado SAP90 y posteriormente se importo al SAP2000 para su verificación. Para lograr el peso mínimo se opto por plantear diversos tipos de estructuras en arco con diferentes dimensiones de los elementos estructurales tanto en longitud como en su sección transversal. Fue necesario el uso intensivo de programas de computo para el análisisestructural en este caso se modelo en forma completa y tridimensional a toda la armadura y se usaron en los elementos secciones tubulares circulares de hasta 2.5” de diámetro. Para obtener una estructuración adecuada se utilizo inicialmente el método de diseño plástico y posteriormente se opto por utilizar el método LRFD-93 del AISC el cual arroja secciones de los miembros estructurales de menor dimensiónen comparación con el método elástico. Finalmente se logro optimizar el diseño estructural en base a los resultados de análisis y diseños preliminares se procedió a mejorar las zonas más críticas y acortar las secciones muy robustas inclusive se planteo una modificación del peralte en la clave de los arcos para su optimización final. Existen elementos que solo trabajan en tracción los cuales solocumplen una función de arriostre contra vientos que fueron diseñados en forma manual ya que el programa rechazaba durante la fase de diseño debido a que no contempla este tipo de elementos. Se hicieron elementos de longitud variable debido a la optimización lo cual no era adecuado para su fabricación pero debido a la repetición en los demás arcos se justificaba ello.



2.0 INTRODUCCIONLa estructura del local de la FIA tiene una forma estructural en arco espacial tal como se ilustra en los gráficos del anexo adjunto. Cabe resaltar aquí que sus luces alcanzan los 60 m para los arcos primarios y con flechas de 15 m y para los arcos secundarios se tienen luces de 39 y 42 m con flechas de 12 m la configuración de la estructura es un arco cilíndrico coarrugado, es decir, setiene una estructura de doble curvatura discontinua. Debido a ello se ha dispuesto de elementos estructurales que forman triángulos con los cuales se ha conformado la estructura de la cubierta en el espacio. Debido al cambio de dirección de los elementos estructurales y por procesos constructivos y/o fabricación se ha optado por una sección tubular para todos los elementos excepto en los arriostrescontraviento que son elementos circulares macizos muy esbeltos. Y según los requerimientos arquitecturales, se requiere de una altura de 12m y 15m en la cúspide de los arcos.

3.0 DISEÑO ESTRUCTURAL OPTIMIZADO


3.1 Cargas.-





Carga muerta y viva.-

Para lograr un comportamiento de armadura espacial toda la carga muerta se concentro en los nudos por ello todas las viguetasque transmiten carga fueron espaciadas en forma constante y se apoyan exactamente en los nudos, sin embargo el peso propio de las barras de las armaduras en arco están distribuidas pero debido al poco peso se opto por concentrarlas.
Por otro lado la carga viva también trabaja en forma semejante a la carga muerta sin embargo, solo tiene carga viva por montaje y esta es mínima.

Velocidad...