PROYECTO METALICAS
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INTRODUCCIÓN
En el siguiente informe de proyecto basado en el diseño de una cubierta metálica ubicada en la ciudad de Armenia, se dan a conocer los diferentes cálculos y resultados obtenidos mediante la aplicación de los conceptos generales vistos en el curso, para el diseño y chequeo en este tipo de estructuras; partiendo con el análisis de cargas presentes sobre la cubierta, el diseño y conformación de las cerchas metálicas, el diseño de las correas y tirantes, entre otros elementos.
De la misma forma, todo el procedimiento para este diseño ha sido previamente analizado y plasmado en este documento, cumpliendo adecuadamente con los parámetros establecidos según la Norma Sismo Resistente 10 (NSR-10).
1
GEOMETRIA DE LA CUBIERTA
Especificaciones de la Cubierta
Longitud Total de Cubierta 25 mLongitud Media de Cubierta 12,5 mPendiente 20 %
Grados (º)
25000mm/2- 400 mm = 12100 mm
L y’
11.30 12100 mm
H Total= 2417 mm + 400 mm = 2817 mm.
2
Especificaciones de la teja m
Tamaño teja N.6 Asbesto 1,83Traslapo 0,14Tamaño teja - Traslapo
Para la mitad de la cercha
Espacios entre nodos
Espacios de 1,69 m 7Espacios de 0,509 m 1
ANALISIS DE CARGAS
3
Carga Muerta: .
CARGA MUERTA KN/m2
Peso Propio 0,11Teja Asbesto Cemento 0,2Instalaciones Eléctricas 0,07Total 0,38
Carga Viva:
CARGA VIVA % KN/m2
Pendiente < =15 0,5Total <= 15 0,5
ANALISIS DE VIENTO
4
Vel. Viento Básica: Fig. B.6.4.1 Armenia Vel. Viento = 22 m/s (80 km/h)
Factor Importancia I (A.2.5) Grupo ITabla B.6.5-1 Región no propensa a Huracanes
I= 0,87
Categoría de Exposición : (B.6.6.5) Rugosidad del Terreno = B
Exposición B
Coeficiente Ajuste por altura y exposición λ :
(Fig. B.6.4-2) h= 9 m (columna) h= 2,81 m (cercha) h= 11,81 m = Exposición B
(Fig. B.6.4-2) 10,5 – 1,05
11,81 - x λ = 1,08 12 - 1,09
Factor Topográfico (Kzt) :
(B.6.5.7.2) Kzt= 1,0
Ps 10:
Presiones Horizontales Presiones Verticales
Velocidad Básica de
Viento (80 Km/h)
Angulo de Inclinación
Carga A B C D E F G H
10 10,21 -0,09 0,14 -0,05 -O,23 -0,14 -0,16 -0,11
11,31 10,22 -0,087 0,15 -0,047 -0,23 -0,143 -0,16 -0,11
15 10,24 -0,08 0,16 -0,04 -0,23 -0,15 -0,16 -0,11
Presión de Viento:
5
λ= 1,08Kzt= 1,0 I= 0,87
Ps= λ * Kzt * I * Ps10
Ps(A) = 0,2067 Kn/m2
Ps(B = -0,0817 Kn/m2
Ps(C) = 0,1409 Kn/m2
Ps(D) = -0,0442 Kn/m2
Ps(E) = -0,2161 Kn/m2
Ps(F) = -0,1344 Kn/m2
Ps(G) = -0,1503 Kn/m2
Ps(H) = -0,1034 Kn/m2
Se trabaja con presión minima = -0.40 Kn/m 2
ANALISIS DE CARGA
6
CÁLCULOS TIPO DEL ANÁLISIS DE CARGA TOTAL:
Carga Muerta:
CM= CM* Longitud sección*distancia entre columnas
N.1 = N.17 = 0,38*(0,509/2)*6,5= 0,63 KNN.2 = N.18 = 0,38*(0,509/2+1,690/2)*6,5= 2,72 KNN.3 a N.17 = 0,38*(1,690)*6,5= 4,17 KN
Carga Viva:
CV= CV* Longitud sección*distancia entre columnas
N.1 = N.17 = 0,5*(0,509/2)*6,5= 0,83 KNN.2 = N.18 = 0,5*(0,509/2+1,690/2)*6,5= 3,57 KNN.3 a N.17 = 0,5*(1,690)*6,5= 5,49 KN
Carga Viento 1:
CW1= CW* Longitud sección*distancia entre columnas
N.1 = N.17 = -0,14*(0,509/2)*6,5= -0,66 KNN.2 = N.18 = -0,14*(0,509/2+1,690/2)*6,5= -2,86 KNN.3 a N.17 = -0,14*(1,690)*6,5= -4,39 KN
Carga Viento 2:
CW2= CW* Longitud sección*distancia entre columnas
N.1 = N.17 = -0,14*(0,509/2)*6,5= -0,66 KNN.2 = N.18 = -0,14*(0,509/2+1,690/2)*6,5= -2,86 KNN.3 a N.17 = -0,14*(1,690)*6,5= -4,39 KN
Carga Viento 3:
CW3= CW1 / 2N.1 = N.17 = -0,66/2 = -0,33 KNN.2 = N.18 = -2,86/2= -1,43 KNN.3 a N.17 = -4,39/2= -2,2 KN
Carga Viento 4:
7
CW4= CW2 / 2N.1 = N.17 = -0,66/2 = -0,33 KNN.2 = N.18 = -2,86/2= -1,43 KNN.3 a N.17 = -4,39/2= -2,2 KN
Tabla de resultados:
ANALISIS DE CARGA TOTAL
Nodo CM CV C. Intermedia (KN) C. Borde (KN)
(KN) (KN) CW1 CW2 CW3 CW4
1 0,63 0,83 -0,66 -0,66 -0,33 -0,33
2 2,72 3,57 -2,86 -2,86 -1,43 -1,43
3 4,17 5,49 -4,39 -4,39 -2,2 -2,2
4 4,17 5,49 -4,39 -4,39 -2,2 -2,2
5 4,17 5,49 -4,39 -4,39 -2,2 -2,2
6 4,17 5,49 -4,39 -4,39 -2,2 -2,2
7 4,17 5,49 -4,39 -4,39 -2,2 -2,2
8 4,17 5,49 -4,39 -4,39 -2,2 -2,2
9 4,17 5,49 -4,39 -4,39 -2,2 -2,2
10 4,17 5,49 -4,39 -4,39 -2,2 -2,2
11 4,17 5,49 -4,39 -4,39 -2,2 -2,2
12 4,17 5,49 -4,39 -4,39 -2,2 -2,2
13 4,17 5,49 -4,39 -4,39 -2,2 -2,2
14 4,17 5,49 -4,39 -4,39 -2,2 -2,2
15 4,17 5,49 -4,39 -4,39 -2,2 -2,2
16 2,72 3,57 -2,86 -2,86 -1,43 -1,43
17 0,63 0,83 -0,66 -0,66 -0,33 -0,33
COMBINACIONES DE CARGA
8
Combinaciones de Carga (B.2.4.2)
1,4 (D+F)
1,2 (D+F+T) + 1,6 (L+H) + 0,5 (Lr ó G ó Le)
1,2 D + 1,6 (Lr ó G ó Le) + (L ó 0,8w)
1,2 D + 1,6 W + 1,0 L + 0,5 (Lr ó G ó Le)
1,2 D + 1,0 E + 1,0 L
0,9 D + 1,6 W + 1,6 M
0,9 D + 1,0 E + 1,6 M
Solución Combinaciones de Carga:
D (carga muerta) = 0,38 kn/m2
Lr (carga viva) = 0,5 kn/m2
W (carga viento) = -0,4 kn/m2
1,4 D
1,2 D + 0,5 Lr
1,2 D + 1,6 Lr + 0,8 w
1,2 D + 1,6 Lr (Compresión)
1,2 D + 1,6 w + 0,5 Lr
0,9 D + 1,6 w (Subcción)
COMBINACIONES CRITICAS:
9
1.
2.
Primera Combinación - Compresión:
Segunda Combinación - Subcción:
DISEÑO DE CORREAS- ANALISIS GRAVITACIONAL
10
DISEÑO CUERDA INFERIOR:
Fluencia:
Fractura:
11
Usar = 5/8’’
CHEQUEO:
Pn = *Fy*AePn = 0,75*400*103*0,75*(2/1002)Pn= 45 Kn 45 kn > 33,30 OK
DISEÑO CUERDA SUPERIOR:
6,5m / 4 = 1,63 m debe estar entre (1,5 - 2) m; ok!
(2 varillas)
Fuerza en una varilla = 8,56 KN
Fluencia:
12
Fractura:
Usar = 3/8’’
CHEQUEO:
Analizando con un ángulo: L 1” x 1” x 1/8” Ag= 1,48 cm2
< < Qs = 1,0 (miembro no esbelto)
Como: > , entonces
13
Pn = *Fcr*AgPn = 0,9*60,61103*(2,16/1002)
Pn= 11,78 Kn > 8,56 Kn OK
El diseño final de las correas para compresión se encuentra conformado de la siguiente manera:
DISEÑO DE CORREAS- ANALISIS SUBCCIÓN
DISEÑO CUERDA INFERIOR:
14
Fluencia:
Fractura:
Usar = 3/8’’
CHEQUEO:
Analizando con un ángulo: L 1” x 1” x 1/8” Ag= 1,48 cm2
15
< < Qs = 1,0 (miembro no esbelto)
Como: > , entonces
Pn = *Fcr*AgPn = 0,9*60,61103*(2,16/1002)
Pn= 11,78 Kn > 7,85Kn OK
DISEÑO CUERDA SUPERIOR:
16
(2 varillas)
Fuerza en una varilla = 2,015 KN
Fluencia:
Fractura:
Usar = 3/16’’
CHEQUEO:
Pn = *Fy*AePn = 0,75*400*103*0,75*(0,178/1002)Pn= 4,005 Kn 4,005 kn > 2,015kn OK
El diseño final de las correas para Subcción se encuentra conformado de la siguiente manera:
17
DISEÑO DE TIRANTES
El máximo Wux calculado es de: 0,42KN, a partir de la combinación de cargas 1,2D + 1,6Lr
18
Fluencia:
Fractura:
Usar = 1/4’’
DISEÑO DE CORDÓN INFERIOR
19
(Tensión)
Fluencia:
Fractura:
Usamos el Perfil: 2L 2 1/2 ” x 2 1/2 ” x 1/4” Ag= 7,67 cm2
CHEQUEO:
< < Qs = 1,0 (miembro no esbelto)
20
Como: < , entonces Pandeo Inelástico
Fcr (164,16 Mpa) < Fy (248 Mpa) OK
Pn = *Fcr*AgPn = 0,75*164,16*103*(7,67/1002)
Pn= 94, 43Kn94,53 kn < 309,122 Kn (Debido a que el Elemento esta diseñado para trabajar bajo
esfuerzos de Tensión) SOLDADURA CORDON INFERIOR:
21
Tamaño mínimo de soldadura: 1/8’’ Tamaño máximo de soldadura: 3/16’’
Ensayar: = 3/16’’
De cordón de Soladura
Usar: = 3/16’’
DISEÑO DE CORDÓN SUPERIOR
22
(Compresión)
Fluencia:
Fractura:
Usamos el Perfil: 2L 3” x 3” x 5/16” Ag= 11,48 cm2
CHEQUEO:
< < Qs = 1,0 (miembro no esbelto)
23
Como: < , entonces Pandeo Inelástico
Pn = *Fcr*AgPn = 0,85*198,79*103*(11,48/1002)*2Pn= 387,96Kn
387,96 kn > 315,832 Kn OK
SOLDADURA CORDON SUPERIOR:
24
Tamaño mínimo de soldadura: 1/8’’ Tamaño máximo de soldadura: 3/16’’
Ensayar: = 3/16’’
De cordón de Soladura
Usar: = 3/16’’
DISEÑO DE MONTANTES
25
DISEÑO MONTANTE MÁS LARGO:
(Compresión)
Usamos el Perfil: 2L 2 1/2 ” x 2 1/2 ” x 1/4” Ag= 7,67 cm2
CHEQUEO:
< < Qs = 1,0 (miembro no esbelto)
26
Como: < , entonces Pandeo Inelástico
Fcr (164,16 Mpa) < Fy (248 Mpa) OK
Pn = *Fcr*AgPn = 0,75*164,16*103*(7,67/1002)Pn= 94, 43Kn
94,43kn > 41,454 KN OK
DISEÑO MONTANTE MÁS CARGADO:
27
(Compresión)
Usamos el Perfil: 2L 2 1/2 ” x 2 1/2 ” x 1/4” Ag= 7,67 cm2
CHEQUEO:
Utilizamos el mismo perfil anterior, por lo tanto sobra hacer el chequeo a compresión, ya que con este mismo perfil tal como se hizo con el montante mas largo, este perfil tiene un Pn= 94, 43Kn.
Lo cual 94,43kn > 59,247 KN OK
Se utiliza el mismo perfil, para comodidades al momento de mandarlos a hacer, y no utilizar diferentes perfiles.
SOLDADURA PARA LOS MONTANTES:
28
El diseño de soldadura de los montantes se diseño con el más cargado.
Perfil: 2L 2 1/2 ” x 2 1/2 ” x 1/4”
Tamaño mínimo de soldadura: 1/8’’ Tamaño máximo de soldadura: 3/16’’
Ensayar: = 3/16’’
De cordón de Soladura
Usar: = 3/16’’ DISEÑO DE DIAGONAL MÁS CARGADA
29
(Tensión)
Fluencia:
Fractura:
Usamos el Perfil para mayor seguridad al chequeo: 2L 3” x 3” x 5/16” Ag= 11,48 cm2
CHEQUEO:
30
< < Qs = 1,0 (miembro no esbelto)
Como: < , entonces Pandeo Inelástico
Pn = *Fcr*AgPn = 0,85*198,79*103*(11,48/1002)*2Pn= 387,96Kn
387,96 kn > 114,094 Kn OK
SOLDADURA DE LA DIAGONAL:
31
Tamaño mínimo de soldadura: 1/8’’ Tamaño máximo de soldadura: 3/16’’
Ensayar: = 3/16’’
De cordón de Soladura
Usar: = 3/16’’
32