Chávez Vásquez, Elmer NatividadBravo Torres, José WillamSánchez Quintana, Luis Alberto2024-09-252024-09-252024-09-03Bravo J. y Sánchez L. (2023). Optimización económica de coberturas metálicas con distintos materiales y métodos de diseño, en el centro poblado de Colpa Tuapampa, 2023 [Tesis para optar el título profesional de ingeniero civil]. Universidad Nacional Autónoma de Chota, Cajamarca, Perú.http://hdl.handle.net/20.500.14142/568En Perú, el costo por kilogramo de acero es el costo del material clave al momento de estimar el presupuesto de estructuras metálicas, por lo que siempre nos esforzamos por obtener diseños optimizados que funcionen eficientemente en campo. Las losas deportivas, al igual que otras infraestructuras, requieren cubiertas que los protejan de las condiciones climáticas como la lluvia y el sol (Salas Baylon, 2023). Por ello en esta investigación se elaboró tres modelos o propuestas constructivas de coberturas metálicas utilizando los métodos de diseño LRFD y ASD, con el fin de determinar qué propuesta ofrece mejores ventajas estructurales y menores costos. La primera propuesta es una estructura de viga de alma abierta y sus elementos están conformados por perfiles estructurales de tipo Canal “U” A-36, para la segunda propuesta se ha tomado una viga de alma llena donde el elemento estructural será un perfil estructural de tipo Viga "H" A-36 y para la tercera propuesta también se ha considerado una viga de alma llena donde el elemento estructural será un perfil estructural de tipo Tubo cuadrado LAC A-500 (Perfil HSS). Con ayuda del software SAP2000 y los métodos de diseño LRFD y ASD, mencionados en la norma AISC 360, también se hizo uso del reglamento nacional de edificaciones para el diseño sismorresistente E030, norma de estructuras metálicas E090 y la norma de cargas E020, se realizó el diseño estructural de las 3 propuestas partiendo de mismos valores iniciales geométricos tales como la luz, ancho, y altura de columnas. Asimismo, en base al diseño estructural, metrados, análisis de costos unitarios, se determinó que la estructura de alma abierta resulta ser la más económica con un valor de S/ 153280.6, así mismo s la que presenta mejor desempeño estructural.ÍNDICE DE CONTENIDOS RESUMEN ..................................................................................................................... iv ABSTRACT .....................................................................................................................v CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN ..............................................................................15 1.1. Planteamiento del problema ......................................................................... 15 1.2. Formulación del problema ............................................................................ 15 1.3. Justificación .................................................................................................... 16 1.4. Delimitación de la investigación ................................................................... 16 1.5. Limitaciones ................................................................................................... 17 1.6. Objetivos ......................................................................................................... 18 1.6.1. Objetivo general ....................................................................................... 18 1.6.2. Objetivos específicos ................................................................................ 18 CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO .........................................................................19 2.1 Antecedentes ................................................................................................... 19 2.2 Bases teórico – científicas .............................................................................. 25 2.2.1. Optimización económica de estructuras ................................................... 25 2.2.2. Optimización económica estructural continua ......................................... 28 2.2.3. Optimización económica estructural discreta ........................................... 30 2.2.4. Métodos de análisis estructural ................................................................ 32 2.2.5. Techos....................................................................................................... 33 2.2.6. Componentes de la estructura de techos de armadura curva con perfiles metálicos.................................................................................................................. 34 vi2.2.7. Ratio (D/C) ............................................................................................... 36 2.3 Marco conceptual........................................................................................... 37 2.3.1. Especificaciones AISC 2016 .................................................................... 37 2.3.2. Carga viva para techos curvos según la norma E.020 .............................. 39 2.3.3. Código nacional de alarmas de incendio y señalización (NFPA) ............ 39 2.3.4. Cálculo de carga de los sismas eléctricos y contra incendios................... 40 2.3.5. Norma técnica de diseño sismorresistente E030 ...................................... 40 2.3.6. Elementos estructurales ............................................................................ 49 2.3.7. Combinaciones de carga según el American Institute of steel construction (AISC) 54 2.3.8. Carga de viento ......................................................................................... 56 2.3.9. Desplazamientos laterales......................................................................... 59 2.3.10. Flechas máximas para elementos estructurales .................................... 59 2.4 Hipótesis.......................................................................................................... 60 2.5 Operacionalización de variables ................................................................... 60 CAPÍTULO III. MARCO METODOLÓGICO .......................................................62 3.1. Tipo y nivel de investigación ......................................................................... 62 3.2. Diseño de investigación.................................................................................. 62 3.3. Métodos de investigación............................................................................... 62 3.4. Población muestra y muestro........................................................................ 63 3.4.1. Población .................................................................................................. 63 3.4.2. Muestra ..................................................................................................... 63 vii3.4.3. Muestreo ................................................................................................... 63 3.5. Técnicas e instrumentos de recolección de datos ........................................ 63 3.5.1. Técnicas de recolección de datos.............................................................. 63 3.5.2. Instrumentos de recolección de datos ....................................................... 63 3.6. Técnicas de procesamiento y análisis de datos ............................................ 64 3.7. Aspectos éticos ................................................................................................ 65 CAPÍTULO IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN .....................................................66 4.1. Descripción de resultados.............................................................................. 66 4.1.1. Cálculo del momento máximo o momento ultimo de diseño ................... 66 4.1.2. Diseño comparativo por flexión de perfiles estructurales con el método LRFD 70 4.1.3. Diseño comparativo por flexión de perfiles estructurales con el método ASD 70 4.1.4. Análisis sísmico estático según norma e.030 diseño sismo resistente ..... 71 4.1.5. Carga de viento (W) según la norma e.020 cargas ................................... 72 4.1.6. Modelado en SAP 2000 v20.2.0 ............................................................... 74 4.1.7. Verificación de la flecha producida por la carga de servicio ................... 88 4.1.8. Verificación de desplazamientos laterales................................................ 91 4.1.9. Verificación de la relación demanda/capacidad y seguridad estructural .. 96 4.1.10. Costo de cada propuesta ..................................................................... 101 4.2. Contrastación de Hipótesis ......................................................................... 103 4.3. Discusiones de los resultados ...................................................................... 103 viiiix CAPÍTULO V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................106 5.1. CONCLUSIONES ....................................................................................... 106 5.2. RECOMENDACIONES ............................................................................. 107 CAPÍTULO VI. REFERENCIAS .............................................................................108 CAPÍTULO VII. ANEXOS .......................................................................................115 Anexo A. Matriz de consistencia ........................................................................... 116 Anexo B. Panel fotográfico..................................................................................... 118 Anexo C. Metrados de la propuesta 1 viga de alma abierta ............................... 128 Anexo D. Metrados de la propuesta 2 viga de alma llena con viga “H” ............ 131 Anexo E. Metrados de la propuesta 3 viga de alma llena con tubos HHS......... 134 Anexo F. Presupuesto de la propuesta 1 viga de alma abierta ........................... 137 Anexo G. Presupuesto de la propuesta 2 viga de alma llena con viga “H” ....... 139 Anexo H. Presupuesto de la propuesta 3 viga de alma llena tubulares HSS ..... 141 Anexo I. Análisis de precios unitarios de la propuesta 1 viga de alma abierta . 143 Anexo J. Análisis de precios unitarios de la propuesta 2 viga de alma llena con viga “H” ................................................................................................................... 154 Anexo K. Análisis de precios unitarios de la propuesta 3 viga de alma llena tubulares HSS.......................................................................................................... 162 Anexo L. Agrupamiento preliminar de la propuesta 1 viga de alma abierta.... 170 Anexo M. Agrupamiento preliminar de la propuesta 2 viga de alma llena con viga “H” ................................................................................................................... 172x Anexo N. Agrupamiento preliminar de la propuesta 3 viga de alma llena tubulares HSS.......................................................................................................... 174 Anexo O. Formula polinómica de la propuesta 1 viga de alma abierta............. 176 Anexo P. Formula polinómica de la propuesta 2 viga de alma llena con viga “H” .................................................................................................................................. 178 Anexo Q. Formula polinómica de la propuesta 3 viga de alma llena tubulares HSS ........................................................................................................................... 180 Anexo R. Recursos del presupuesto de la propuesta 1 viga de alma abierta .... 182 Anexo S. Recursos del presupuesto de la propuesta 2 viga de alma llena con viga “H” ........................................................................................................................... 184 Anexo T. Recursos del presupuesto de la propuesta 3 viga de alma llena tubulares HSS.......................................................................................................... 186 Anexo U. Cotizaciones ............................................................................................ 188 Anexo V. Estudio de suelos .................................................................................... 195 Anexo W. Memoria de cálculo del sistema eléctrico y contraincendios ............ 202 Anexo X. Planos y fichas técnicas de los materiales ............................................ 218application/pdfspainfo:eu-repo/semantics/openAccesshttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/Optimización económica.Coberturas Metálicas ratios.Ratios.info:eu-repo/semantics/bachelorThesishttp://purl.org/pe-repo/ocde/ford#2.01.00