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INTRODUCCIÓN
En los tiempos antiguos el diseño estructural consistía simplemente en
repetir lo que se había hecho en el pasado, con muy poco conocimiento del
comportamiento del material o de la teoría estructural. El éxito o el fracaso se
determinaban simplemente según que el edificio o el puente soportaran la
carga real o se colapsara por sus efectos. En aquella época la experiencia
era el único maestro; en la actualidad todavía es un elemento importante de
un buen diseño. Las obras portuarias no escaparon de esta problemática y actualmente
tienen relación directa con la comunicación entre distintos pueblos, pues son
parte importante en el desarrollo económico y social, ya que estos permite la
importación y exportación de productos a otras comunidades, la pesca
extractiva permite la generación de industria, asimismo beneficia a la
población pues es fuente de alimentación.
La ingeniería portuaria ha tenido que ir adaptándose a los
requerimientos cada vez más exigentes en cuanto a facilidades, capacidad
de operaciones y a las necesidades del ser humano, teniendo en cuenta que
en la actualidad es más frecuente la afluencia de persona hacia otras islas y
poblaciones por medio de embarcaciones, además que a mayor incremento
de población se genera mayor demanda de transporte marítimo, en este
caso, debido la actividad principal es la pesca y el traslado de personas hacia
otras playas, se hace necesario la realización de un muelle.
Esto indica que la infraestructura portuaria cumple un papel
fundamental en el crecimiento económico de las pequeñas comunidades, por
este motivo, la presente investigación tiene como objetivo realizar un diseño
estructural de un muelle para la playa el Monumento de la ciudad de
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Cumana, que cumpla con los requerimientos mínimos establecidos en las
normas y así poder brindarles a los usuarios seguridad y confort al momento
de utilizar dicho muelle.
En la presente investigación se describen los aspectos relevantes pues
el tema es bastante amplio. Otro objetivo es describir las etapas de la
metodología constructiva del muelle artesanal en base a elementos
prefabricados como pilotes, vigas, y losa y se describirá el proceso
constructivo de un muelle y criterios de diseño que se deben considerar para
la ejecución de un muelle.
El siguiente proyecto se presenta en tres capítulos, en los cuales se
expondrán los siguientes aspectos:
Capítulo I. El problema; donde se expone el planteamiento del
problema, objetivos de la investigación y la justificación e importancia;
presentando claramente los motivos por los cuales se realizará la
investigación.
Capítulo II. Marco referencial; antecedentes de la investigación, se
desarrollan las bases teóricas, la Operacionalización de la variable y la
definición de términos básicos.
Capítulo III. Marco metodológico; se describe el diseño y tipo de
investigación, población y muestra, técnicas de recolección de datos,
Operacionalización de los objetivos, técnicas de análisis y el procedimiento
para el logro de cada uno de los objetivos planteados y cuadro técnico-
metodológico.
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CAPÍTULO IEL PROBLEMA
Planteamiento del problema
Hibbeler (2006) define un diseño estructural como un proceso creativo
mediante el cual se le da forma a un sistema estructural para que cumpla
una función determinada con un grado de seguridad razonable y que en
condiciones normales de servicio tenga un comportamiento adecuado.
A nivel mundial, los muelles son imprescindibles para la sociedad en
general y sobre todo para el desarrollo social y económico de los países,
debido a que promueven el comercio intencional a través del uso de grandes
embarcaciones. Venezuela posee muelles de gran magnitud, también cuenta
con otros de menor capacidad, que por lo general se encuentran ubicados en
ciudades y localidades donde la actividad económica principal es el turismo,
debido a la presencia de innumerables playas, estos son utilizados
normalmente para el traslado de pasajeros hacia otras costas y para
desembarcar pequeñas embarcaciones provenientes de la actividad
pesquera, en la actualidad, en el país todavía existen lugares que no cuentan
con un muelle apto para el traslado de turistas hacia otros litorales, como
está sucediendo actualmente en la ciudad de Cumana, donde en una de las
playas más visitadas y conocida como playa El Monumento no posee un
muelle adecuado para el traslado y recibimiento de turistas.
En este contexto, este tipo de estructuras permite la conexión por vía
marítima entre islas, la cual se ha convertido en un elemento de gran
transcendencia nacional, al permitir el libre desplazamiento y traslado de la
población a las distintas playas para su disfrute.
El estado Sucre se ubica en el oriente del país y se caracteriza por ser
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un estado turístico, debido a sus innumerables playas, prueba de ello es la
ciudad de Cumana, pero específicamente en la playa El Monumento tanto
propios y visitantes que desean trasladarse hacia otras playas, están
pasando por una situación muy precaria en lo que respecta al recibimiento y
traslado de pasajeros. Pues a simple vista se puede observar que los
usuarios presentan dificultades tanto al momento de esperar embarcaciones
como al momento de embarcarse, ya que no existe una estructura adecuada
capaz de cumplir con los requerimientos mínimos de seguridad y confort
adecuado, para así poder brindarle un servicio eficiente a las personas que
eligen este muelle para dirigirse hacia otras islas. Esto trae como
consecuencias que los usuarios se empapen de agua y se les mojen sus
pertenecías al momento de subir a la embarcación, así como también que
las personas pongan en riesgo su vida debido al fuerte oleaje existente en la
zona. Con la construcción de este muelle se permitirá resguardar la vida de
los usuarios y a su vez mejorar la calidad de los residentes del sector.
Cabe resaltar que las personas que se trasladan hacia otros sitios a
través de las embarcaciones que llegan en esta playa deben ingeniárselas
para poder tomar las lanchas, debido a que producto del movimiento natural
de las olas va humedeciendo el área donde se esperan dichas
embarcaciones, lo que produce especie de una superficie babosa, que ayuda
a que las persones se ensucien con el lodo y muchas veces sufran caídas.
A consecuencia de todas las causas antes mencionadas, surgen las
siguientes interrogantes:
¿Cuáles serían los requerimientos estructurales, para el diseño de un
nuevo muelle?
¿Qué elementos estructurales se podrían utilizar en el diseño del
muelle?
¿Cómo sería una propuesta de un nuevo diseño del muelle, para
mejorar la situación?
Se llevara a cabo una investigación para darle respuesta a esta serie de
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interrogantes, con el objetivo de minimizar las causas que originan el
problema y así poder solventar la situación.
Con los resultados de este trabajo se obtendrá información valiosa para
poder buscar una respuesta adecuada con respecto a la naturaleza del
problema que presenta el muelle y así contar con alternativas de solución
en beneficio de todos los habitantes de estos sectores.
Objetivos de la investigación
Objetivo general
Diseñar el sistema estructural de un muelle para embarcaciones y
usuarios en la playa El Monumento, Cumana. Año 2015.
Objetivos específicos
Determinar los requerimientos estructurales, a fin de conocer las
exigencias operativas, restrictivas y funcionales del muelle.
Describir los elementos estructurales a utilizar en el diseño del muelle,
con el fin de conocer si estos cumplen con los requerimientos exigidos por el
diseño.
Realizar la ingeniera de detalle, con el propósito de documentar las
especificaciones técnicas de diseño.
Justificación e Importancia
El turismo en la ciudad de cumana es imprescindible debido a que es
una de las principales actividades económicas de dicha ciudad, por tal motivo
la playa el Monumento debe contar con un muelle en excelentes condiciones
tanto estructuralmente como estéticamente, para así poder brindarles a los
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usuarios que utilicen este muelle como puerto para trasladarse hacia otras
costas, un nivel de servicio eficiente y que cumpla a cabalidad con las
necesidades de dichos usuarios. Se busca el diseño de estructural de un
muelle, con la intención primeramente de ofrecerles a las personas que
laboran como cargadores en esta playa un espacio adecuado para realizar
su trabajo y a su vez a propios y visitantes un lugar digno donde puedan
abordar y desembarcar de las embarcaciones sin ningún inconveniente y
finalmente colaborar con el desarrollo del turismo en dicha ciudad.
Es necesaria la realización de un muelle en la playa el monumento,
debido a que en la actualidad no existe un muelle adecuado para el traslado
de personas hacia otros lugares, lo que afecta de manera directa el modo de
manutención de muchos pobladores que laboran en dicha playa. Cabe
resaltar que con la puesta en acción de este muelle se generaran más
empleos, debido a que el buen funcionamiento de este muelle atraerá más
personas y esto trae como consecuencia que se necesiten más cargadores.
La necesidad de esta propuesta nace a partir de los inconvenientes
que presentan tanto los cargueros como las usuarios al momento de
dirigirse a una isla, playa u otra costa, por ello se busca crear comodidades
tanto para el trabajador como para el beneficiario y por consiguiente toda la
problemática que deriva de esto.
Cabe destacar que con la realización de esta propuesta se busca
ayudar a todas las comunidades cercanas a esta playa y así poder ir
construyendo espacios adecuados y dignos para el disfrute de propios y
visitantes. A consecuencia de todos los problemas antes mencionados, se
realizara el diseño estructural de un muelle para la playa el Monumento.
Por todos estos problemas que se están presentando y que se podrían
presentar, es de carácter de urgencia la realización de un diseño estructural
de un muelle para la playa el Monumento y así poder ayudar al desarrollo del
turismo y la economía del país y aumentar la cantidad de profesionales en
Venezuela.
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Esta propuesta a su vez se ubica en la línea de investigación de
edificaciones en proyectos civiles, según los parámetros establecidos por el
Instituto Universitario Politécnico Santiago Mariño.
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CAPÍTULO IIMARCO REFERENCIAL
Antecedentes de la investigación
Los antecedentes que a continuación se citan, proporcionan a la
investigación una base teórica que sustenta la problemática planteada y que
favorecerá el desarrollo de este proyecto.
Castillo A. (2010), realizo un trabajo especial de grado que se tituló como
“Propuesta del cálculo estructural de liceo para el complejo El Rincón, Mun. Simón Bolívar, Estado Anzoátegui”. Este proyecto realizado en el
Instituto Universitario Politécnico Santiago Mariño se desarrolló con el fin de
garantizar una solución a la problemática que presentaron los habitantes del
complejo habitacional Lomas de Oriente en el ámbito educativo debido a la
falta de una sede en el mencionado sector. Se identificaron en los objetivos
las exigencias estructurales necesarias en función del diseño arquitectónico,
el predimensionado de los elementos estructurales en función del diseño
arquitectónico. Se realizó la ingeniería de detalle y los respectivos del diseño.
Este antecedente sirve como marco referencial para el diseño de
estructuras tanto de concreto armado como de estructuras metálicas, debido
a que se explican distintas técnicas y procedimientos que se pueden aplicar
en el diseño estructural del muelle y de la infraestructura en fundaciones,
estribos y pilas; el mantenimiento de la súper estructura en apoyos, vigas,
separadores, tableros y muros de acceso. Esta investigación lleva varios
factores que se relacionan con este trabajo de investigación.
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Morales Y. (2013), realizo su trabajo de grado para optar al título de
ingeniero civil en el Instituto Universitario Politécnico Santiago Mariño titulado
Diseño estructural del edificio administrativo de la empresa Keismo, C.A. Este proyecto se realizó luego de cumplir con los requerimientos que
exigían una edificación que proporcionara las soluciones más adecuadas y
de más rápida ejecución logrando satisfacer la demanda cumpliendo con los
parámetros de seguridad y niveles de servicio establecidos. El objetivo
general de este proyecto es el Diseño de un sistema estructural y entre los
objetivos específicos se encuentran: Describir las características
arquitectónicas de la edificación en cuanto a losas, vigas, fundaciones y
cargas, Elaborar el predimensionado de cargas a fin de seleccionar el tipo
de estructura, Diseñar la estructura de la edificación a fin de satisfacer los
procesos constructivos. El tipo de investigación de este proyecto fue
proyectiva y la modalidad de campo debido a que se recolectaron datos
directamente de su contexto natural.
Este trabajo de grado fue elegido entre tantos debido a la relación que
este tiene con la presente investigación que se está llevando a cabo. Su
proceso de desarrollo coincide con el de este proyecto lo que garantiza un
respaldo de lo que se está haciendo.
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Prada J. (2012), enfoco su trabajo de grado del Instituto Universitario
Politécnico Santiago Mariño en un proyecto titulado Diseño del sistema estructural del edificio de la unidad educativa media, diversificada y profesional sector Venezuela, municipio Urbaneja, Lechería, Estado Anzoátegui. En esta investigación se realizó un sistema estructural para una
unidad educativa de diversos niveles académicos con el fin de satisfacer la
demanda que existe en el mencionado sector del municipio. La metodología
usada en este trabajo de grado fue de tipo descriptivo de campo y se
destacó la revisión documental, la observación como técnicas e instrumentos
para la recolección de datos, las técnicas de análisis fundamentalmente
fueron de tipo cuantitativo y entre sus objetivos se encontraron las
exigencias, requerimientos y restricciones que fueron necesarios para
desarrollar el proyecto.
Este antecedente fue escogido luego de realizar un análisis explicito
acerca de los parámetros que fueron usados en esta investigación, también
se observaron coincidencias en los objetivos y otros factores de la misma lo
cual ayuda a que este proceso investigativo se realice de una forma rápida y
segura.
Bases Teóricas
Diseño estructural
Hibbeler (2006) define un diseño estructural como un proceso creativo
mediante el cual se le da forma a un sistema estructural para que cumpla
una función determinada con un grado de seguridad razonable y que en
condiciones normales de servicio tenga un comportamiento adecuado.
Exigencias operativas
Según los Criterios y Normativa básica de Arquitectura escolar (1998),
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las exigencias operativas tienen por objeto caracterizar las actividades y
requerimientos físicos que tienen los distintos espacios de una edificación,
sin implicar necesariamente la asignación de locales específicos. La
dimensión y complejidad de las áreas dependerán del tamaño del
establecimiento.
Resistencia. Se refiere al aguante o firmeza de la amasada o de la
unidad, la cual se obtiene a partir de los resultados de ensayos a tracción
comprensión. Medina (2008).
Estabilidad. Depende del número y ubicación espacial de ambos tipos
de restricciones o ligaduras, así como de la adecuada disposición geométrica
de dichas restricciones y de los cuerpos de la estructura en cuestión. Ferreira
(1999).
Exigencias restrictivas
De acuerdo a los Criterios y Normativa básica de Arquitectura escolar
(1998), las exigencias restrictivas permiten asegurar las condiciones mínimas
adecuadas y necesarias, en el marco de la escala del problema a atender y
en relación a las condiciones del país.
Dimensiones. Longitud, área o volumen de una línea, una superficie o
un cuerpo, respectivamente. Diccionario de la Real Academia Española
(2001).
Se refiere a las dimensiones que tendrá el muelle a diseñar.
Ubicación. Situar o instalar en determinado espacio o lugar. Diccionario
de la Real Academia Española (2001).
Indica el lugar exacto donde se encuentra el muelle.
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Exigencias funcionales
Nilson (1999) dice que para que una estructura cumpla sus propósitos
debe ser segura contra el colapso y funcional en condiciones de servicio. La
funcionalidad requiere que las deflexiones pequeñas, se mantengan en
límites tolerables, que las vibraciones se minimicen, entre otros.
Accesibilidad. Se refiere a la capacidad de adaptación o acceso al
sistema. Varo (1994).
Utilidad. Se refiere al provecho, conveniencia, interés o fruto que se
saca de algo, en este caso a la estructura. Diccionario de la Real Academia
Española (2001).
Se refiere al uso que se le dará al diseño estructural que se plantea.
Sistema de variables
Variable
La variable estudiada comprende a un sistema estructural.
Definición conceptual
Hibbeler (2006) lo define como un proceso creativo mediante el cual se
le da forma a un sistema estructural para que cumpla una función
determinada con un grado de seguridad razonable y que en condiciones
normales de servicio tenga un comportamiento adecuado.
Definición operacional
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Se puede definir como un diseño estructural todos aquellos métodos y
pasos organizados que se realizan con el objeto de crear una estructura
adecuada y acorde a los requerimientos tomando en cuentas las exigencias
operativas, las exigencias funcionales y las exigencias restrictivas de la
estructura.
Cuadro 1Operacionalización de la variable
Variable Dimensiones IndicadoresSe refiere al diseño del sistema estructural del muelle de la playa el Monumento, considerando las exigencias operativas, restrictivas y funcionales determinadas en los requerimientos estructurales.
Exigencias operativas
ResistenciaEstabilidad
Exigencias restrictivas
DimensionesUbicación
Exigencias funcionales
AccesibilidadUtilidad
BASES LEGALES
El presente proyecto de investigación está sustentado dentro de las
siguientes normas y gacetas Venezolanas.
Norma COVENIN 1753:2006 – Estructuras de concreto armado para
edificaciones.
Norma COVENIN 1618:1998 – Estructuras de acero para edificaciones.
Norma COVENIN 1756:2006-1 – Edificaciones sismoresistentes.
Normas del Instituto Nacional de Obras Sanitarias (INOS).
Gaceta Oficial Nº 4.044 – Norma Sanitaria – Año 1988.
Definición de términos básicos
Acciones
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Son todos los agentes externos que inducen en la estructura fuerzas
internas, esfuerzos y deformaciones.
Estado límite
Es cualquier etapa en el comportamiento de la estructura a partir de la
cual su respuesta se considera inaceptable.
Estado límite de falla
Son los que se relacionan con la seguridad y corresponden a
situaciones en que la estructura sufre una falla total o parcial o que presenta
daños que afectan su capacidad para resistir nuevas acciones.
Estado límite de servicio
Son los que se asocian con la afectación del correcto funcionamiento de
la construcción y comprenden deflexiones, agrietamientos y vibraciones
excesivas.
Resistencia
Es la intensidad de una acción hipotética que conduce a la estructura o
alguna sección a un estado límite de falla. Por ejemplo, la resistencia a
flexión será el momento máximo que es capaz de resistir la sección.
Respuestas
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Se representa por un conjunto de parámetros físicos que describen el
comportamiento de la estructura ante las acciones que le son aplicadas.
MARCO INSTITUCIONAL
Cumana es una ciudad venezolana, capital y sede de los poderes
públicos del estado Sucre, Venezuela. Está ubicada en la entrada del golfo
de Cariaco, junto a la desembocadura del Río Manzanares. Actualmente
posee una población de 374.706 habitantes, a los que hay que sumarle los
de las localidades aledañas de El Peñón, Cantarrana y El Tacal con las que
ha formado una conurbación con un total de 480.918 habitantes en el área
metropolitana, distribuidos en 591 km² de superficie, pertenece a la Región
Nor-Oriental del país. Cumaná fue la primera ciudad fundada por europeos
en Tierra Firme del continente americano, en 1515, por lo que es conocida
como La Primogénita del continente americano capital del Estado Sucre y
centro de la región oriental. Desde el 3 de julio de 1591 recibe expresamente
título de ciudad, con privilegio de escudo de armas. Desde entonces obtiene
su patente histórica para no perder más el nombre, y ahí está, con su
hermosa carga a cuestas. Actualmente es fuerte candidata para ser
nombrada patrimonio de la humanidad por la UNESCO, específicamente su
casco histórico. En su momento la ciudad también se conoció por ser "La
Capital Mundial De La Cultura”, “La Atenas venezolana" y hoy día es parte de
su patrimonio.
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Figura 1. Cumaná, Estado Sucre
CAPÍTULO IIIMARCO METODOLOGICO
Modalidad y tipo de investigación
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De acuerdo a lo previsto en el Manual del Trabajo Especial de Grado
del Instituto Universitario Politécnico Santiago Mariño, presenta las siguientes
modalidades: Investigación de Campo e Investigación Proyectiva.
Esta investigación es de Campo, porque permite obtener los datos de
interés de forma directa en el terreno en estudio.
Los datos para cubrir la propuesta se obtienen mediante la descripción
del método actual para el diseño estructural y arquitectónico de un muelle,
así como la observación directa para examinar y ubicar el espacio en la playa
el Monumento perteneciente a la ciudad de Cumana, donde se pretende
realizar el muelle, y también para la determinación de la necesidad de
información inherente al área en estudio donde se desarrollara dicha
investigación.
Arias (2004) define la investigación de campo como aquello que
consiste en la recolección de datos directamente de la realidad donde
ocurren los hechos, sin manipular o controlar variable alguna.
De acuerdo al nivel y profundidad de los conocimientos se considera
esta investigación como proyectiva, esto se debe a que se describirán los
aspectos sobre la situación actual, con la finalidad de evaluar las condiciones
actuales de la zona estudiada, la cual traerá la solución a los problemas de
traslado presentado en la zona.
Hurtado (2000), define la investigación proyectiva como la elaboración
de una propuesta, un plan, un programa o un modelo, como solución a un
problema o necesidad de tipo práctico, ya sea de un grupo social, o de una
institución, en un área particular del conocimiento, a partir de un diagnóstico
preciso de las necesidades del momento, los procesos explicativos o
generadores involucrados y de las tendencias futuras, es decir, con base en
los resultados de un proceso investigativo.
Población y Muestra
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Población
Según Arias (2006), la población es el conjunto de unidades que
pueden ser personas, documentos, instituciones, a las que se refieren las
conclusiones o generalidades logradas de una investigación.
La población de esta investigación está representada por el sistema
estructural de un muelle para embarcaciones y usuarios en la playa El
Monumento, en Cumaná estado Sucre.
Muestra
Hurtado (2000), define la muestra como una porción de la población
que se toma para realizar el estudio, la cual se considera representativa (de
la población).
Por las características de la investigación se considera que la muestra
es igual a la población.
Técnicas e instrumentos de recolección de datos
Para la ejecución del proyecto en proceso se requiere recoger
información con respecto al diseño estructural. Para así de esta forma
adaptar las exigencias de la población en estudio como también de los
usuarios del mismo.
Tamayo y Tamayo (1997), sustenta lo siguiente la recolección de
datos depende de gran parte del tipo de investigación y del problema
planteado para la misma, y puede efectuarse desde la simple ficha
bibliográfica, observación, entrevista, cuestionario o encuesta y aun,
mediante ejecución de investigación para este fin.
Es muy importante recolectar la información necesaria acerca del
problema en estudio, para así poder tener un enfoque claro acerca del
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problema y las causas que pudieran originar dicho problema, además esta
investigación será valiosa para la formulación del problema.
Estas técnicas son fundamentales para dar inicio al desarrollo de
cualquier sistema de estudio, ya que afirman la investigación de forma
abierta y precisa lo que resulta factible obtener o buscar soluciones al
problema. Para realizar la investigación, se utilizaran como técnicas para la
recolección de datos las siguientes:
Referencias bibliográficas
Escrito que contiene y comunica los resultados de la indagación
efectuada a través de la revisión de diversas fuentes bibliográficas,
hemerográficas o electrónicas. Pineda (2004).
Se refiere a la búsqueda y localización de referencias bibliográficas,
con respecto a un tema en concreto, extraídas de diferentes fuentes de
información. Para esta investigación se acudió a textos, normas e internet
para la información necesaria que faciliten la ejecución del proyecto.
Formato de registro
Son modelos de documentos que acompañan a los procedimientos y
que están preparados para ser complementados con anotaciones de
comprobaciones u observaciones realizadas. Montes, Lloret y López (2005).
Técnicas de análisis
Los resultados de la Investigación apuntaran hacia la realización del
diseño estructural de un muelle para la playa el Monumento, en la ciudad de
Cumana, es necesarios destacar que una vez obtenida la información se
hace necesario el análisis de la misma, en esta oportunidad se utilizaran las
siguientes técnicas de análisis:
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Análisis porcentual
Levin y Rubin (2004), afirman que un porcentaje es una porción de un
todo. En matemáticas, un porcentaje es una forma de expresar un número
como una fracción de 100 (por ciento, que significa “cada 100”).
Procedimiento de la investigación
Para la realización del proyecto que lleva por título, diseño estructural
de un muelle para la playa El Monumento, Cumana, estado Sucre 2015,
tomando en cuenta el orden de los objetivos planteados en la investigación,
se comenzara a describir los procedimientos de cada objetivo, para así poder
tener una visión clara del modo operativo de los objetivos específicos que se
describen a continuación.
Determinar los requerimientos estructurales, a fin de conocer las exigencias operativas, restrictivas y funcionales del muelle
Es importante resaltar que este primer objetivo es fundamental para el
desarrollo de esta investigación y que también se tomaran datos del espacio
físico donde se realizara el muelle mediante pruebas de laboratorio.
Exigencias operativas
Resistencia. Se refiere al porcentaje de cargas que actuaran en el
muelle. Para la recolección de datos se obtendrán datos directamente del
área en estudio, como técnicas se usaran referencias bibliográficas y la
técnica de análisis será porcentual expresada con la siguiente formula:
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%C= ∑ cv+cm+csAM
X 100
Lo que deja como interrogante: ¿Cuál es el porcentaje de cargas que
actúan en el muelle?
Estabilidad. Indica el porcentaje de movimientos que tendrá el muelle.
Para esta se usara un análisis porcentual mediante la fórmula:
%GL= ∑ NXGLAM
X 100
La técnica usada serán las referencias bibliográficas con datos que se
obtiene directamente del área en estudio, el instrumento será un formato de
registro. La pregunta que se hace es la siguiente: ¿Cuál es el porcentaje de
estabilidad del muelle de acuerdo a los grados de libertad?
Exigencias restrictivas
Dimensiones. Acá se define ¿Cuál será el porcentaje del muelle?
Mediante la siguiente formula:
%AM=AmAT
x100
La técnica usada será una referencia bibliográfica y la fuente será el
área en estudio, el instrumento será un formato de registro y la técnica de
análisis que se usara es un análisis porcentual.
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Ubicación. Indica el porcentaje de ubicación del muelle en la costa de la
playa El Monumento debido a la aplica extensión de la misma se determinará
su ubicación exacta de la siguiente manera:
%UM=AMACP x100
Se realiza la siguiente pregunta: ¿Cuál será el porcentaje del espacio
físico necesario para la ubicación del muelle? Se toma como fuente el área
en estudio y una referencia bibliográfica, una técnica de análisis porcentual y
como instrumento un formato de registro.
Exigencias funcionales
Accesibilidad. Define el porcentaje de carriles que tendrá el muelle para
garantizar la accesibilidad de las personas. En este caso la fuente también
es el área en estudio, se usaran referencias bibliográficas y un formato de
registro, la técnica de análisis es porcentual y se expresa de la siguiente
manera:
%C=∑ AmAPC
100%
Se pregunta ¿Cuál será el porcentaje de carriles que tendrá el muelle?
Utilidad. Determina el porcentaje de utilidad que se le dara al muelle de
acuerdo a la cantidad de usuarios, la pregunta es ¿Cuál será el porcentaje
de utilidad que tendrá del muelle? La técnica será una referencia
bibliográfica, la fuente será el área estudiada, de igual forma como
instrumento se usara un formato de registro y la técnica de análisis es un
porcentaje expresado asi:
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%U=∑ NUx24H365D
100%
Cuadro 2.Operacionalización de los objetivos
Objetivos Específicos Categoría IndicadoresDeterminar los requerimientos
estructurales, a fin de conocer las
exigencias operativas, restrictivas y
funcionales del muelle.
Exigencias
operativas
Estabilidad
Resistencia
Exigencias
restrictivas
Dimensiones
Ubicación
Exigencias
funcionales
Accesibilidad
Utilidad
Describir los elementos estructurales
a utilizar en el diseño del muelle, con
el fin de conocer si estos cumplen
con los requerimientos exigidos por el
diseño.
En espera de
los resultados
del objetivo
anterior
En espera de los
resultados del
objetivo anterior
Realizar la ingeniera de detalle, con
el propósito de documentar las
especificaciones técnicas de diseño.
En espera de
los resultados
del objetivo
anterior
En espera de los
resultados del
objetivo anterior
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CAPITULO VIRESULTADOS
Procedimiento para la proyección de un muelle de pasajeros en el sector
playa el Monumento en Cumana estado Sucre.
Para llevar a cabo el proyecto básico y de detalle en el diseño final del muelle
es necesario llevar a cabo un número de pasos claves que dan vida al
proyecto y funcionan como avance progresivo indispensable ya que cada
paso es dependiente uno del otro en forma sucesiva, se describe a
continuación estos procedimientos:
-Batimetría.
-Topografía.
-Diseño conceptual y funcional.
-Energía de la Ola y Mareas.
-Colisiones.
-Análisis Estructural.
-Diseño de componentes.
-Cómputos métricos.
-Análisis de precios unitarios.
Batimetría
Para conocer el relieve de la superficie debajo del lecho marino es necesario
realizar un procedimiento de medición de alteras en puntos preseleccionados
según un sistema de coordenadas geodésico, en este proyecto se usó un
GPS Garmin E-Trex según el Datum Geodésico WGS-1984 (Wolrd
Geological System) según sus siglas en inglés, para llevar a cabo esta labor
se delimito un área de estudio con el objeto de estudiar un área
relativamente pequeña donde estará la ubicación del muelle con un
perímetro aceptable.
Para poder levantar el área se usó un plan de ruta de planimetría donde se
anotaron los puntos de intersecciones de las cuadriculas cada diez (10)
metros las cuales tenían unas coordenadas que se podían ubicar
buscándolas con el GPS, en sitios de la orilla simplemente se hizo el
recorrido a pie pero en el agua tuvo que utilizarse un peñero o embarcación
pequeña para recorrer los puntos inaccesibles.
Para conocer las alturas en las profundidades del agua se usó una cuerda
fina con nudos a cada metro atada en un extremo con un peso plomo de 0.5
kg el cual se dejaba caer hasta que tocara fondo, la altura que mostraba el
GPS en la embarcación era sumada a la profundidad medida de la cuerda
fina lo que nos daba la altura total con que se definían los puntos.
En la siguiente imagen se muestra el plan de ruta usado además de los
puntos para recrear la superficie.
Para determinar la energía de la ola que se muestra más adelante hace falta
como dato la batimetría completa o por lo menos de una gran porción
adyacente a la batimetría que se levantó de forma manual, para esto usamos
una carta batimétrica y otra topográfica general proporcionada por los
satélites que orbitan alrededor de la tierra a nombre de la agencia espacial
de la National Asociation of Space and Aereonautic o NASA por sus siglas en
ingles mediante un contenido descargable directamente del programa Global
Mapper que funciona con la base de datos de la Asociación Americana de
geología.
En la siguiente imagen se muestra este hecho.
En la imagen anterior se observa la selección de la zona en estudio la cual
se encuentra con coordenadas UTM o Universal Transverse Mercator por
sus siglas en inglés, de este datum se elige la zona UTM-20P en los ángulos
66W-60W en grados minutos segundos. Seguido de esto la zona escogida
sale reflejada en la pantalla del computador donde de pasa a pedir la carta
topo batimétrica Asterm Gdem Wolrd Wide Elevation Data, la cual es una
carta que genera curvas de nivel según un archivo de extensión DEM el cual
será exportado para trabajarlo y modificarlo adaptándolo a el levantamiento
hecho a mano el cual debe coincidir suficientemente.
Superficie se genera según los puntos recolectados y de la extensión DEM,
se usa el programa AutoCAD Civil 3D para generan la superficie. Las
profundidades máximas en la zona en donde se hizo el levantamiento
batimétrico a mano fueron de -9 metros y las mínimas de 0 metros, en la
carta batimétrica del programa Global Mapper se encontraron profundidades
de hasta -21 metros de profundidad y la elevación topográfica mas alta fue
de 3 metros sobre el nivel del mar, en la siguiente imagen se muestran las
curvas de nivel del levantamiento completo de la región en estudio.
Se ha prediseñado un muelle anclado don una longitud de 18 metros de
largo por 3 metros de ancho que consiste en columnas arriostradas
intercaladamente en el fondo por vigas de riostra que serán diseñadas para
profundidades marinas, la profundidad de las columnas según un perfil
longitudinal del terreno sub marino es de 8 metros por debajo, es importante
mencionar que una vez alcanzada la profundidad de las columnas estas se
conectan con pilotes que serán enterrados o vaciados en el sitio mediante un
dragado aislado del sitio donde se pretende desarrollar la construcción.
Para saber o proponer inicialmente el tipo de estructura debemos tener como
información principal un perfil longitudinal paralelo a la dirección más larga de
muelle y en el centro de este, delimitamos un alineamiento de una longitud
que sobrepase la cota de fondo de los 6 metros de profundidad.
En la siguiente imagen se muestra el alineamiento y el perfil longitudinal del
relieve para rediseñar el concepto del muelle.
El muelle de deberá analizar estatica y sísmicamente con los parámetros
dados en la norma covenin 3624:2000 Diseño Sismoresistente de estructuras
en aguas lacustres y someras en conjunto con la norma covenin 3621:2000
diseño sismo resistente en instalaciones industriales.
Según la norma 3624:2000 se adoptara un factor de amortiguamiento de 5%
o 0.005 damping mode el cual será introducido en el programa SAP2000 o
Structural Analisis Program 2000 por sus siglas en inglés, el objeto de usar
este programa es el de obtener las manitudes de las fuerzas y los diagramas
de fuerzas para someter el modelo de la estructura al diseño individual de los
componentes.
CLASE ESTRUCTURAL, DESEMPEÑO ESPERADO Y FACTOR DE
DUCTILIDAD.
Clasificacion según la clase estructural
Las clases estructurales aquí definidas se refieren a la estructura que
constituye al sistema de fundación (pilotes – cabezales – vigas y otros)
donde se apoya el modulo o paquete.
Clase E1
Son estructuras configuradas a partir de pareja de pilotes de concreto
pretensado o postensado, inclinados con inclinación mayor que 1:12
conectadas por cabezal en sus extremos superiores y dispuestos en planos
verticales aproximadamente ortogonales estas parejas pueden o no estar en
combinación con pilotes verticales. Los cabezales están conectados por
vigas y en algunos casos por losas de concreto. Todos los elementos del
sistema (pilotes, vigas, etc.) cumplen con los requisitos especiales para
garantizar una adecuada capacidad de deformación inelástica.
Clase E2
Son estructuras de configuración similar a las de clase E1 cuyos elementos
del sistema (pilotes, vigas, etc.) no cumplen con todos los requisitos para ser
clasificados como clase E1.
Clase E3
Son estructuras configuradas a partir de parejas de pilotes inclinados de
concreto armado o acero estructural con inclinación mayor que 1:12
conectados por cabezales en sus extremos superiores y dispuestos en
planos verticales aproximadamente ortogonales.
Clase E4
Son estructuras de configuración similar a las de clase E3 cuyos elementos
del sistema (pilotes, vigas, etc.) no cumplen con todos los requisitos para ser
clasificados como clase E3.
Clase E5
Son estructuras configuradas a partir de parejas de pilotes inclinados de
concreto armado o acero estructural con inclinación mayor que 1:12
conectadas por cabezales en sus extremos superiores y que forman pórticos
aproximadamente ortogonales. Todos los cabezales están conectaos por
vigas y en algunos casos por losas de concreto. Los pilotes son de concreto
pretensado, postensado, acero estructural o armado. Todos los elementos
del sistema (pilotes, vigas, etc.) cumplen con los requisitos especiales para
garantizar una adecuada capacidad de deformación inelástica.
Clase E6
Son estructuras de configuración similar a las de clase E5 cuyos elementos
del sistema (pilotes, vigas, etc.) no cumplen con todos los requisitos para ser
clasificados como clase E5.
Según lo antes expuesto copiado textualmente de la norma 3624:2000 el
sistema de estructura que hemos prediseñado es un tipo E5.
CLASIFICACION SEGÚN EL DESEMPEÑO ESPERADO
Los tipos de estructura E1, E2, E3 y E4 se les determina el tipo de
mecanismo esperado que controla la resistencia lateral última y para ello se
comparan los valores de la capacidad axial última de los pilotes y la
resistencia a compresión del suelo, definidos por los valores de FLS Y FLP.
Como nuestra estructura no pertenece a esta clasificación se le denomina de
tipo II ya que las condiciones de tipo I están dadas por una formulación de
los primeros cuatro tipo de estructuras.
De la tabla 1 de la norma 3624:2000 se escoge el factor de ductilidad para
Clasificacion E5 el cual es un factor de 4.0
EFECTOS HIDRODINAMICOS
Para tomar en consideración los efectos hidrodinámicos se debe incluir la
denominada masa adicional que proviene de considerar la interacción entre
el fluido y la estructura durante las vibraciones sísmicas, las cuales debe
añadir a la masa propia del elemento estructural en consideración.
La densidad del agua salada es de 1.025 kg/m3, para los elementos de
sección circular del muelle que tienen un ancho de 0.6 metros de diámetro la
masa es de 3.14 x 0.3 x 0.3 x 1.025 con un resultado de 0.289 kg/m. Para las
secciones rectangulares que en pre diseño es de 0.60 x 0.60 metros
aportación del efecto hidrodinámico k1 es 0.5, la masa es de 0.5 x 1.025 x
0.6^2 x 3.14 con un resultado de 0.579 kg/m. esta magnitud debe
multiplicarse por las longitudes de los elementos.
En los elementos de sección circular las longitudes son de 5 y 4 metros por
lo tanto la masa del efecto hidrodinámico es de 1.446 kg y 1.156 kg
respectivamente, se puede hacer un estimado del peso que deberá
aumentarse a la masa de la estructura si sumamos la masa de los
componentes en flujo hidrodinámico
RECUBIMIENTO
Según la norma 1753:2002 diseño de estructuras de concreto armado en
ambientes corrosivos o condiciones de exposición muy severas el
recubrimiento de concreto deberá aumentarse adecuadamente y tomar en
consideración su capacidad o disponer de otras protecciones.
Cuando el concreto este expuesto a acciones de cloruro de origen extremo,
tales como contacto o rociado de aguas salobres o aguas de mar, el concreto
deberá dosificarse para satisfacer los requisitos de la norma.
La resistencia adoptada según la norma es de 350 Kgf/cm2 con máxima
relación agua cemento de 0.40, el recubrimiento adoptado es de 8 cm libre
de cara de acero de confinamiento al filo de pared exterior.
Del estudio de suelo referencial anexo a este proyecto se observan los datos
de la sismicidad regional las cuales dan como dato H > 15 metros. Factor de
corrección de 1.00 con tipo de suelo blando/suelto.
De la tabla 2 de la norma 3621:2000 se adopta una forma espectral S3
La aceleración horizontal máxima del terreno está dada por la siguiente
formula:
a = a* x [-ln x (1-P*)/t]-1/y
P1 es la probabilidad anual de excedencia dada en la tabla 1 de la norma (75
años)
a*, y son los valores obtenidos de los mapas de amenaza sísmica dados en
7.1. De la norma mostrada a continuación.
a*= 60 para zona sísmica 7 correspondiente a la ciudad de cumana
γ = 4.00
La aceleración máxima da como resultado con un periodo de excedencia de
75 años y un periodo de vida útil de 25 años un valor de a=0.417
El factor de amplificación espectral beta depende de la siguiente escuacion:
β*= (β/2.3) x (0.0853 – 0.739 x ln 0.005)
De la tabla 3 de la norma 3621:2000 se obtiene el valor de β el cual es 2.8
con To 0.3 segundos y T* 1.2 segundos.
β*= 4.870
Para estimar el periodo fundamental inicial se adopta la fórmula de Ta la cual
viene dada por:
Ta= Ct x hn^(0.75)
Donde Ct= 0.07
hn= 9 metros
Ta = 0.364 segundos
Los periodos que conforman el espectro de diseño están dado por las
ecuaciones de aceleración espectral dadas a continuación sacadas de la
norma 3621:2000
T<T* = Ad = (φAo(1+E(T/T+)(β*-1)))/(1+(T/T+)^c (D-1))
T* < T <PT* = Ad = φAo β*/D
T* < T < 3 = Ad = (φAo β*/D)(T*/T)^0.8
T>3 = Ad = (φAo β*/D)(T*/T)^0.8)(3/T)^2.1
φ = 1.00
T* = 1.2
β* = 4.870
D = 4
T+ = 0.1 (4-1) = 0.3
To = 0.3
T = 0.364
P* = 75 años
P = 0.188
C = (4/4.870) ^ (1/4) = 0.952
T<T* = Ad = 0.495
T* < T <T* = Ad = 0.487 ok Cumple.
T* < T < 3 = Ad = 0.310
T>3 = Ad = 0.0433
0 2 4 6 8 10 120
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
ESPECTRO DE DISEÑO
La condición que cumple es la entendida entre el limite (3 < 0.364 < 1.2)s por
lo tanto el valor de Ad es de 0.487 m/s2
El coeficiente sísmico a usar está dado por la formula Vo/W=ñu x Ad, donde:
Vo es el cortante basal, W es el peso total de la estructura, ñu es un factor de
forma y Ad es la ordenada de aceleración del espectro, este coeficiente no
debe ser mayor que (Ao x φ)/D.
Ñu1 = 1.6 x (N + 9)/(2N + 14)
Ñu2 = 0.14 x (T/T* -1) + 0.70
Con N = 2
Ñu1 = 0.978 controla
Ñu2 = 0.602
Entonces el Cs = 0.978 x 0.487 = 0.476 pero el Cs no debe ser menor que Ao x φ/D
= (1 x0.4)/4 = 0.1 lo cual cumple por encima del mínimo.
Es importante destacar que el valor del Cs da el porcentaje de peso de la estructura
que será tomado como cortante basal en este caso el cortante será un 47 % del
peso de la estructura lo cual depende si es peligroso si la estructura es muy pesada
pero como se trata de una estructura liviana las condiciones para el diseño deberían
ser favorables.
De la norma covenin 2002:1988 Acciones mínimas se adopta de la tabla 5.1
para construcciones varias como terminales y puentes una carga en sitios
públicos de 500 Kgf/m2 la cual será adoptada como carga variable sobre la
losa del muelle, otro tipo de carga que deberá considerarse es la fuerza de la
ola y las colisiones de los tipos de embarcación que allí transitaran.
PRESION DE LA CORRIENTE DE AGUA
Según la norma AASHTO MARINE STRUCTURE DESING en su sección 3.7
WATER LOADS (WA) la presión del flujo a corriente es dada por la siguiente
ecuación:
P = (Cd x V2)/1000 para presión longitudinal
Donde:
Cd: es el coeficiente de arrastre dado en la tabla 3.7.3.1-1 de esa norma
V: es la velocidad de la corriente
Para presión lateral la ecuación es dada por:
P = (Cl x V2)/1000
Donde:
P: presión lateral
Cl: es el coeficiente de arrastre lateral dada por los valores de la tabla
3.7.3.2-1 de esa norma
V: velocidad de la corriente
Las formulas anteriores de pueden definir como sigue:
P = (Cd x W x V2)/(2*g)
Donde W es la densidad del agua y g la aceleración de la gravedad.
Para conocer la magnitud de la velocidad es necesario conocer el periodo del
oleaje de donde sale el cálculo para la aceleración que junto con la longitud
de la ola da el valor de la velocidad del flujo, para conocer el criterio de la ola
nos vamos a lo que nos dice la norma AASHTO en la sección 3.7.4 con el
título de WAVE LOAD.
La acción de la ola sobre las estructuras marítimas deberán considerarse en
estructuras donde las fuerzas de oleaje sean lo suficientemente fuertes en su
desarrollo, ahora bien si nos posicionamos en el golfo de cariaco
observamos un oleaje en condiciones de no peligro por amenaza natural
escaso por la protección natural que le ofrece el golfo sin embargo según un
informe de los ingenieros Grases J, Malaver A, Montes L, Gonzales M,
Herrera C, Acosta L, Lugo M, Madriz J, Hernandez J y Vargas R. titulado
AMENAZAS NATURALES Y VULNERABILIDAD EN CUMANA el cual es un
trabajo producto de un proyecto de investigación patrocinado por la
gobernación del estado sucre sobre la mitigación y la prevención de
amenazas naturales en la ciudad de cumana en la sección 5.3 que
corresponde a las inundaciones y deslaves se habla que se ha seguido el
mismo criterio aplicado por el instituto de mecánica de fluidos de la UCV
(IMF) para la elaboración del mapa de riesgo del Ávila el cual le adjudica a
cumana un oleaje con un periodo de onda de 4.57 segundos con una altura
de aproximadamente 1.05 metros para periodo normal en condiciones
meteorológicas extremas.
Siguiendo los criterios para el modelo matemático de la ola y usando un
sofisticado software que trabaja con la norma API WSD 2000 o la American
Petroleum Institute por sus siglas en inglés, la cual es la autorizada por
PDVSA.SA para diseñar sus plataformas marinas en la norma
RECOMMENDED PRACTICE FOR PLANNING, DESIGNING AND
CONSTRUCTIN FIXED PLATAFORM-WORKING STRESS DESIGN.
Existen tres métodos en estas normas API para la modelación matemática
de la onda de la ola las cuales son:
-Teoría de la ola aérea o teoría de ola lineal.
-Teoría de la ola estacionaria
-Teoría de la ola conoidal.
Por simplicidad usaremos para el modelo de nuestra ola la teoría lineal la
cual pide un factor cinemático de ola de 1.3 para oleajes de tormenta de 154
cm de altura para una profundidad lacustre o near shore (cerca de la costa)
de 9.52 metros aproximadamente, datos aportados entre otras cosas por el
levantamiento batimétrico realizado en este proyecto.
Los cuadros de discretizacion usados para esquematizar el volumen o
espacio de la ola es de 1.524 metros, los números de olas considerados para
el análisis por ser método lineal aplicado a un muelle con poca importancia
esencial es de 1 ola por periodo.
La densidad del agua salada es de 1025 kg/m3, la profundidad de energía
efectiva de la ola es de 6.7437 metros.
Se muestra ahora la tabla de los datos de la ola progresivos en horizontal y
vertical que comprende la velocidad horizontal, la velocidad vertical así como
sus aceleraciones y las presiones.
La longitud de la ola está en función del periodo de la onda la cual es de
31.05 metros de longitud.
Las presiones del fluido se denotan en una gráfica de contornos siendo la
máxima presión de 9985.32 kgf/m2. Y la minima de 0 kgf/m2
Las flechas de velocidades de ola de muestran en la siguiente frafica según
la flecha de dirección que es de izquierda a derecha la velocidad máxima es
de 1.66 m/s.
La presión de empuje horizontal aumenta según aunmenta la frofundidad
dando un valor máximo en los extremos de la ola de 9985.38 kgf/m2
Así de las fórmulas para la presión hidrostática de la norma AASHTO con
una velocidad de 1.66 m/s se obtiene los valores siguientes:
P= (0.7 x 0.206^2)/1000 para Cd 0.7 y V en ft/s
P= 64 E-5 kip/ft2
Para presión longitudinal
P= (1x0.206^2)/1000 para Cl 1.00 y V en ft/s
P= 42 E-5 kip/ft2
Para presión longitudinal
Para la carga de colisión con el criterio AASHTO en su articulo 3.14.1 dice lo
siguiente:
The provisions of this article apply to the acidental collision between a vessel
and a brigde or in the same way to a plataform. The provisions may be
revised as stated in article 3.14.16 to account for intentional collisions.
All brigde or plataform components in a navigable waterway crossing, located
in design water depths not less than 2.0 ft shall be designed for impact.
The minimum design impact load for substructure design shall be determined
using an empty hopper barge drifting at a velocity equal to the yearly mean
current for waterway location. The design barge shall be a single 35 ft x 195
ft.
En este enunciado se explica que para el mínimo impacto que ocurra
accidentalmente en la base de una plataforma o Puente debe considerarse
una embarcación de diseño con unas dimensiones de 35 x 195 ft lo cual no
puede considerarse en nuestro muelle debido a que las embarcaciones que
estacionaran están destinadas a ser peñeros de madera, el valor de la carga
de colisión será considerada entonces en la velocidad media que un peñero
puede considerar en una distancia de 30 metros deduciendo asi su
aceleración la cual será multiplicada por su peso.
El peso de un peñero normalmente oscila entre los 700 kg sin carga y de
hasta 1.2 ton cargado.
La velocidad media se ubica en 60 km/h lo cual son unos 16.67 m/s los
cuales en 30 metros cuentan con una aceleración promedio de 0.55 m/s2
La fuerza de impacto está determinada entonces por 667 kgf aplicado
horizontalmente sobre los nodos superiores de la estructura.
MODELADO TRIDIMENSIONAL
Una vez determinados todos los parámetros de sismo, presión hidrostática,
choque de la ola, cargas gravitacionales y colisión accidental se procede a
modelar la estructura para realizar un análisis estático con combinaciones de
cargas que se definirán más adelante.
La geometría del muelle en planta es de 18 metros en su longitud mas larga
dividida en 6 partes de 3 metros y en altura es de dos secciones de longitud
total de 9 metros siendo el intervalo superior de 4 metros y el inferior de 5
metros según la adecuación que le da el perfil longitudinal del terreno.
La definicion del material a utilizar obecede solo al concreto que se usara con
el acero de refuerzo de Fy 4200 kgf/cm2 según la norma covenin 1753:2002
El peso específico del concreto se adopta como 2500 kgf/m3, el módulo de
poison para concreto es de 2.1, el módulo de elasticidad para concreto más
allá de la resistencia de 280 kgf/cm2 es dado por la siguiente formula:
E= 1.5 x Wc^2 x (350)^(1/2)
Donde:
Wc es el peso específico del concreto en kgf/cm2
Para el peso sísmico las acciones variables se toman en cuenta con el 50%
de acción y la carga de peso propio (DEAD) y carga permanente se
aumentan un 110 por ciento debido a lo establecido en la consideración de la
presión del agua sobre la estructura.
La función de espectro de diseño se exporta desde un archivo texto al
programa SAP2000 donde se reflejan las tabulaciones de aceleración vs
periodo con un porcentaje de amortiguamiento del 5 %, en la imagen
siguiente se muestra este hecho.
Las cargas a utilizar son las siguientes:
DEAD = peso propio
CP = carga permanente 120 kgf/m2
CV = carca variable 500 kgf/m2
OLA = Carga de análisis norma API WSD 2000
SX = sismo en dirección x con coeficiente sísmico de 0.476
SY = sismo en dirección y con coeficiente sísmico de 0.476
Colisión = colisión accidental de 667 kgf en dirección horizontal aplicada a los
nodos superiores de la estructura.
Los grados de libertad en el movimiento trasnacional de los modos de
vibración se determinaran por el mínimo de 3 modos de vibración por nivel
para un análisis dinámico tridimensional, como son 2 niveles supuestos se
admiten 6 modos de movimiento suponiendo dos masas sobre un péndulo
invertido, este caso se incorpora a la función de espectro de diseño según la
combinación CQC3 dada en la norma covenin 1756:1998 con una escala de
aceleración de 9.81 m/s2.
COMBINACION DE ACCIONES
Según la norma covenin 1753:2002 las acciones permanentes que usara
esta estructura serán las siguientes:
1) 1.4 x CP + 1.4 x PP + 1.7 x CV + 1.7 x Colision
2) 0.9 x CP + 0.9 x PP + Sx
3) 0.9 x CP + 0.9 x PP + Sy
4) 1.05 x CP + 1.05 x PP + 1.23 x CV + 1.23 x Colision + Sx
5) 1.05 x CP + 1.05 x PP + 1.23 x CV + 1.23 x Colision + Sy
6) 1.4 x CP + 1.4 x PP + 1.7 x CV + 1.7 x Colision + 1.7 OLA
Se muestra entonces la estructura modelada en 3D con las cargas de
collision en la imagen siguiente.
Una vez terminado el modelado y definidas todas las cargas y
combinaciones además de aplicarlas a la estructura se procede a analizar la
estructura para chequear los desplazamientos y las deformaciones de la
vigas, los diagramas de momento se usaran para diseñar los miembros.
Se usara un criterio general el cual será determinar las magnitudes de
momento en vigas y columnas tal que sean las de mayor magnitud o las mas
desfavorables y con los valores de momento y fuerza axial se diseñara el
acero de refuerzo dando asi con el resultado final de la estructura