diseño de tijerales

7/14/2019 Diseño de Tijerales

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DISEÑO DE ARMADURA DE ACERO

Tipo de armadura:

La propuesta para la geometría de la armadura en análisis, tendrá forma regular,

Se considera este criterio tomado, teniendo en cuenta la luz libre, la carga, el tipo

de cubierta, la iluminación y la ventilación. Cabe resaltar que éste tipo de armadura tiene lacaracterística de que los miembros de su alma están sujetos a esfuerzos muy pequeños, además

ha probados ser muy popular en almacenes, supermercados, garages y construcciones

industriales pequeñas.

Teniendo en cuenta los detalles, estamos considerando las siguientes características:

Luz : 8.30 m

Flecha máxima: Se considera entre el 10 y 20% de la luz. Asumiendo el promedio obtenemos

una flecha 1.66 m ........(10%)

se asumio: 1.95 m

Para el caso de las viguetas se colocarán teniendo en cuenta las dimensiones de la cobertura.

Además se utilizarán planchas Teja Andina, cuyas especificaciones técnicas son.

- Largo: 1.14 m

- Espesor: 5.00 mm

- Ancho: 0.72 m

- Peso: 8.4 Kg./plancha

Medidas útiles para el cálculo:

- Largo: 1.00 m

- Ancho: 0.69 m

Por lo tanto la separación de viguetas está en función de la longitud de la plancha (cobertura),

el cual es de 1.60 m, utilizando para su construcción el acero corrugado de f 1/2”.

Separación lateral y apoyo de armaduras:

La separación tomada para nuestro proyecto es de 8.30 m ,la cual se encuentra entre el

rango usual especificado (3.35 a 9.14m), teniendo como apoyos a columnas de 3

de alto sobre las cuales se va a apoyar la estructura; en estas columnas usaremos concreto

armado de f’c = 210 Kg/cm2

PREDIMENSIONAMIENTO DE LA SECCION DE LAS COLUMNAS

1. - Primer Método

Según Grinter:

Para claros de 40 pies (12.192 m) el peso estimado de la armadura varia entre 2 y 3.5 lb/pie2

de superficie de techo (10 y 17.5 kg/m2). Por cada 10 pies de incremento de claro hasta 80 pies,

los valores indicados deben aumentarse aproximadamente en una libra.



Usaremos la siguiente fórmula: Naves Industriales

P =(12 + H) {L (S + 10) 2} 1 /3

30

Donde:

H = altura prom. de piso a techo = 1.95 mL = luz libre = 8.30 m

S = sobrecarga

P = peso de la armadura (kg/m2)

Para efectos de análisis de ésta fórmula se ha considerado:

- Sobrecarga S = 30 kg/m2 (NPE E-020 3.4.1.4)

P = 11.01 kg/m2 (carga muerta)

= CM

1.- DISEÑO DE LA ARMADURA TIPO I:

1.1.- CALCULO DE LAS SOLICITACIONES DE DISEÑO:

A) CARACTERISTICAS:

De acuerdo a la arquitectura alcanzada se tiene:

Luz libre = 8.30 m

Flecha = 1.95 m

B) SEPARACION ENTRE ARMADURAS

3.79 m en cada

3 armadu

C) ANCHO TRIBUTARIO:

El ancho tributario correspondiente es: 3.79 m

1.4.- CALCULO DE SEPARACION DE VIGUETAS:

La distancia de viguetas será de 0.90 m entre ejes.

2.- METRADO DE CARGAS:

I.- CARGA MUERTA DEL TECHO: CM

CM = WD1+ WD2 + WD3 + WD4

CM = Carga Muerta total.

La separación entre armaduras es de

11.01 kg/m2

DISEÑO DE LA COBERTURA

Peso de la Armadura P =

En la dirección principal de la estructura se tienen



Según la fórmula del peso aproximado para naves industriales tenemos:

P =( (12 + H) * { L (S + 10) ^ 2 } ^ 1/3)/30

WD1 = P = 11.01 kg/m2

donde : P : peso de la estructura (kg/m2)

H : flecha (m)

L : luz en metros (m)S : sobrecarga en cobertura

WD1= 11.01 kg/m2

WD1 * at = 41.73 kg/ml

Donde: "at"= ancho tributario.

B .- PESO DE LA COBERTURA : WD2

De las especificaciones del fabricante, tenemos:

- Medida del Producto : Largo (m) Ancho (m) Esp. (mm) Pes

1.14 m 0.72 m 5.00

- Medidas Utiles : Largo (m) Ancho (m) Area (m2)

1.00 0.69 0.69

WD2= 12.17 kg/m2

WD2 * at = 46.14 kg/ml Donde: "at"= ancho tributario.

C .- PESO DE VIGUETAS : WD3

Peso estimado de viguetas: de 2 - 5 lb/pie2

Se asume un valor de: 2.5 lb/pie2

Obtenemos: 12.20 kg/m2

Ancho Tributario: 3.79 m

Longitud máxima

entre viguetas : 0.90 m

WD3 = 46.24 kg/ml

D.- PESO DE ARRIOSTRES:

6.71 kg/ml

POR LO TANTO:

CARGA MUERTA (CM) = WD1 + WD2 + WD3 + WD4

CM = 140.82 kg/ml

CM = 37.15 kg/m2

Luego : WD2 = Peso / Area util

Arriostres WD4 = 5%( WD1+WD2+WD3) =



F =

L = 11.20 m

II.- CARGA VIVA DEL TECHO: WLr

De acuerdo al N.P.E., considera una sobrecarga de = 30 kg/m2

(Según el capítulo 03, 3.4.1.4)

Carga Viva para techos con coberturas livianas

Analizando por ml

30 * at. = 113.7 kg/ml

CL = 0.114 ton/ml

III.- CARGA DE VIENTO DEL TECHO: WL

Según la N.P.E. ( Capítulo 5.4 ) La carga exterior del viento es :

Ph = 0.005 C * ( Vh ) ^2

Donde :

Ph = Presión o succión del viento a una altura h (kg/m2)

C = Factor adimensional

Vh = Velocidad de diseño a una altura h (km/h)

Superficies inclinadas entre 15º y 60º

Presión Succión

C. barlovento 0.7 -0.3

C. sotavento -0.6

Según N.P.E. Capítulo 01, 5.3

Velocidad de diseño del viento: Vh = V * ( h/10 )^0.22

Donde : V = velocidad de diseño hasta 10 metros de altura en km/h

Para vientos h 10m. ==> V = 75 km/h

Velocidad del viento : ( Vh )

hc= 3.90 m.

F = 1.95 m. ===> h = hc + F = 5.85 m.

66.66==> Vh =



Barlovento : Sot

Presión Cw = 58.94 kg/ml

Succión Cw = 25.26 kg/ml Cw = 50.5

Barlovento Sotavento

Presión Succión

CV2= 33.68 Kg/m CV1= 50.52 Kg/m

Cálculo de las reacciones para la carga de viento

CV2

CV1

CV2 CV1 F =

L = 11.20 m.

IV.- CARGA SISMICA HORIZONTAL DEL TECHO: E

según N.P.E. Capítulo 03

Tendremos en cuenta las siguientes consideraciones:

-La edificación pertenece a La categoria A de La Norma Sismo-Resistente

tiene un factor de uso: U = 1.5

-Factor de zona : Z = 0.4

-Factor de uso e importancia, considerando un suelo tipo III

tenemos : S = 1.4

y Tp = 0.92

-Coeficiente sísmico : C = 2.5 * ( Tp/T )^1.25 ó C < = 2.5

donde T = Hn/Ct

Hn = altura de la edificación

Hn = 5.85 m.

Ct = 35 (sistema aporticado)

T 0 1



Z = factor de zona = 0.4

U = factor de Uso = 1.5

S = factor de amplificación del suelo = 1.4

C = Coeficiente sísmico = 2.5

R = Coeficiente de reducción de la

fuerza sísmica = 9.5

P = Peso del edificio

V = 0.221052632 P

Para el calculo de E1 tomaremos el siguiente cálculo de P

sin tomar el peso del techo

Cálculo de P:

Ac = área de columna = 0.123 m2

Peso de las vigas = 2 * LT * (b*h ) * 2.4 = 8.7318 Ton.

Peso de columnas = 2*n*hc * b*t * 2.4 = 4.91 Ton.

P = 13.65 Ton.

Entonces:

V = 3.02 Ton.

Carga sísmica horizontal : E1 = V / n ( donde n es el # de pórticos )

n = 3

E1 = 1.005 Ton.

F =

E1

L = 11.20 m.

Para el cálculo de E2 tomaremos solamente el peso

del techo

Cálculo de P:

Peso del techo = WL*at * L * n = 3.82 Ton

Sobrecarga = 0.03 * L *LT = 0.94 Ton

P = 4.76 Ton

Entonces:

1 0



Cálculos de los esfuerzos debido a la carga horizontal sísmica

F

1.46 m

L = 11.20 m.

Donde h = 3/4 * F

3.- ESFUERZOS DE DISEÑO

Carga de Diseño : Combinaciones de carga.

Wu = 1.4*CM

Wu = 1.2*CM + 0.5*CV + 0,8Cw

Wu = 1.2*CM + 1.3*Cw + 0.5*CV Descripción

Wu = 1.2*CM + 1CS CM = Carga muerta

Wu = 1.2*CM - 1CS CV = Carga Viva Maxima.

Wu = 0.9*CM + 1.3*Cw CS = carga de sismo.

Wu = 0.9*CM - 1.3*Cw Cw = Carga de viento.

Wu = 0,9*CM + 1CS

Wu = 0,9*CM - 1CS

Los esfuerzos en las barras se hallaron mediante el programa sab-2000:

CARGAS A LOS NUDOS:

1. CARGA MUERTA: 0.141 T/m

NUDO L. (m) L nudo

1 0 0.525

2 1.05 1.55

4 2.05 2.025

6 2 2

8 2 2.15

10 2.3 1.675

12 1.05 0.525

2. CARGA VIVA: 0.114 T/m

NUDO L. (m) L nudo

1 0 0 525

Wu = 1.2*CM + 1.6*CV

0.285

Carga en nudo (Tn)

0.074

= 1.46 m

0.218

0.282

0.303

0.236

0.074

Carga en nudo (Tn)

0 060

E2



3. CARGA VIENTO: BARLOVENTO 0.034 T/m

SOTAVENTO 0.051 T/m

CARGAS VERTICALES

NUDO L. (m) L nudo

1 0 0.5252 1.05 1.55

4 2.05 2.025

6 2 2

8 2 2.15

10 2.3 1.675

12 1.05 0.525

CARGAS HORIZONTALES

NUDO L. (m) L nudo

1 0 0.165

2 0.33 0.65

4 0.97 1.285

6 1.6 1.6

6 1.6 0.8 NUDO 6

8 0.97 0.485

10 0.33 0.165

12 0 0

0.052

0.068

Carga en nudo (Tn)

0.018

-0.017

-0.109

-0.085

-0.027

0.022

0.043

0.040

0.025

0.008

0.000

Carga en nudo (Tn)

0.006

0.054



I.- DISEÑO DE VIGUETAS:

a) pre dimensionamiento

h = luz b = luz

20 14

h = 7.3 0.365 b = 7.3 0.5220 14

b ) Cálculo de la carga muerta:Peso de viguetas: 10.00 kg/mlPeso de cobertura 4.03 kg/ml

14.03 kg/mlC.M = 14.03 kg/ml

c ) Cálculo de la carga viva:De acuerdo con la N.P.E. Se considera para carga viva 30 kg/m2

C.V = 30 kg/m2 * S.e.vC.V = 7.82 kg/ml

d ) Combinaciones de carga:

i) Wu = 1.4*Dii) Wu = 1.2*D + 1.6*L

i) Wu = 19.64 kg/ml luego optamos por el mayor valor:ii) Wu = 29.35 kg/ml Wu = 29.35 kg/ml



e ) Cálculo del Momento Máximo y Cortante Máximo:

Predimensionado de la vigueta:

Longitud de vigueta (sep.entre armaduras) =

7.3M h

h > = L/20 : 0.37 m.T

Por lo tanto se asume h = 0.35

M máx :(W * L^2) / 8 = 195.52 kg - m.V máx :(W * L) / 2 = 107.13 kg.

Sabemos que T = C = M máx / d

Además d = 95% de h: d = 0.33 m.

Por lo tanto:

T = C = 588.03 kg.

f) Diseño de la Brida Supeior:(trabaja en compresión)

T1 = C/2= 294.015 kg

Suponiendo:

i) Esbeltez:

K = 1.000L = 47.000 cm

Ø" = 1/2 = 1.27 cm.r = Ø/1 = 0.635 cm

K*L/r = 74.015748Para:

Esbel = 74.02Fy = 2500.0 kg/cm2

Se tiene:

Esbel. Øfcr 74 1115

74.016 1114.9 usando tabla

75 1108

Øfcr = 1114.9 kg/cm2



ii) Area requerida.

Pu = Øfcr*Ar Pu = 1415.9 kg. T1 = 294.015 kg.

Como: Pu > T1 ...cumple

g ) Diseño de la brida inferior:(trabaja en tracción)i) Fluencia:

Pu = Ø fy * Ag donde : Ø = 0.9Ag = Pu / Ø fy Pu = 588.03 kg.

fy = 2500 kg/cm2 Ag = 0.261 cm2

luego: se usara varillas de Ø 1/2 " (área 1.27 cm2 )

g ) Diseño de la diagonal:

Adoptamos un Ø 1/2", entonces:Vu (para la diagonal en compresión)= Vmáx-W * L /2 = 106.98 kg.

Ø = arctan (L / (2*h)) = 36.61Fd = Vu / cos Ø = 732.52 kg.

Fd Ld = h / cos Ø = 43.60 cm.Ld r = Ø / 4 = 0.3175 cm.

L / 2Esbeltez : Ld / r = 137.32 < 200 ok!

Cálculo de Ø fcr (tabla):Para : Se tiene :

Ld / r = 137.32 Ld / r Ø fcr Fy = 2500 kg/cm2

137.32 556.44Por lo tanto :

Ø fcr = 556.44 kg/cm2

Entonces debe cumplirse que Ag * Ø fcr > Fd : Ag (Ø 1/2) = 1.27 cm2

Ø fcr = 556.44 kg/cm2

Donde Fu = 706.68 no cumple, asumir otro diametro de Ø

usar Ø 1/2 "

h) Elementos de Arriostre:.No absorven ningún esfuerzo directamente, por lo que se considerará:

usar Ø 1/2 "



DISE O DE LAS CONEXIONES DEL AR-01.

1.1. PERNO PASADOR.

g = 775 Kg/cm² (esfuerzo de corte)sap = 1690 Kg/cm² (esfuerzo de aplastamiento)

b = 1900 Kg/cm² (esfuerzo de flexión)

Placa Soporte

Placa de Apoyo

Pasador

Fuerza Total del Pasador:

V Rc 8.409 Ton5.31

Rc = 8408.7 KgH6.52

sa = P / A 4204

775

Rc / 2 Rc / 2 A = 5.42 cm²

5.42 f = 2.63 cm.f = 1.03 pulg

Diámetro del pasador : f = 1.50 pulg

Se usará para acero de alta resistencia con las siguientes propiedades

=+=22

H V Rc

==

a

Rc A

s

2/

=

4

*2f p



1.2. ESPESOR DE PLACAS DE APOYO.Esfuerzo en los Apoyos:

P = Rc / 2 (2 apoyos)P = 4204.36 Kg t

f P

s ap = P / Aap

t = P / (s ap * f) =1690 (3.81)

Aap = área de aplastamiento Aap = f * t

t = espesor de Placas de Apoyot = 0.65 cmt = 0.26 pulg.t = 1/2 pulg.

1.3. ESPESOR DE PLACAS DE SOPORTE.

sap = P / Acpt = P / (sap * f) =

1690 (3.8)

t = espesor de Placas de Soportet = 0.65 cmt = 0.26 pulg.t = 1/2 pulg.

4204.36

4204.36

Como se puede apreciar el espesor de las placas de soporte y de apoyo es elmismo por lo tanto ambas placas son iguales.



1.4. REPLANTEO DE DIMENSIONES, PERNO PASADOR Y ESPESORES DE PLACAS.1.4.1. PERNO PASADOR.

*) MOMENTO ACTUANTE SOBRE EL PLANO

P P

M = P ( t + 0.32 )

t + 0.32 M = 6684.9 Kg.mSeparación Libre

Momento Resistente del perno sólido

donde: sb= 1900 Kg/cm² (por flexión)

f = 6684.9 * 321900

f = 4.821 cm

f = 1.928 pulg.f = 2 pulg.

1.4.2. PLACAS DE SOPORTE Y PLACAS DE APOYO.

t = P / (sap * f) =1690 4.8

t = espesor de Placas de Soportet = 0.516 cmt = 1/4 pulg.t = 1/2 pulg.

1.5. DIMENSIONADO DE PLACAS DA APOYO.

Placa en ocTavo

A1 = Area de la sección 1_1



4204.36

Pu

45°

dp

da

b1

b2

a

d

1

1

2 2

3

=

×××

=

32

3f p s b M



*) Por FluenciaPu / d.t £ f fy f = 0.9

d > Pu / f fy t

d >0.9 (2500) (0.635)

PG E-25 fy = 2500 Kg/cm²Corrug. fy = 4200 Kg/cm²

d > 2.94 cm

1.6. Dimensionamiento de las Placas de Soporte.

Ls< 2"*"2*3/16" 20

30

e = 2/4 "

P = Nmáx / 4 = 232644

P = 5816 Kg

Ls = P / Fa

Ls = 5816319.8733

Ls = 18.18 cmLs = 23 cm

Donde :

Ls = Longitud de SoldaduraFa = Esfuerzo Admisible = 9.50 * .707 WW = Dimensión Original de Soldadura 3/16 (4.76) mmFa = 9.50 * .707 * 4.76 = 31.99 Kg/cm

1.7. DISEÑO DE LOS PERNOS DE ANCLAJE.

USAR : 6 f 1" (6 pernos de 1")

Longitud de anclaje = 25 cm. (incluido gancho = 2.5cm)

Peralte del Tijeral

Para planchas gruesas ( 5.0 - 50 mm ): consideraciones SIDERPERU

4204.36

dx x x A ×÷ ø öçè æ -××= ò 32132442

160

=×÷ ø öçè æ -×= ò dx x x A 32107.1

16

0

=×=

fy

Mutp

9.0

4



DISEÑO PARA 2*2*3/16"

CARGA

* Capacidad del ángulo:Pu = Ø*Fy*Ag

Fy = 2500 kg/cm2Ø = 0.9

Ag = 4.61 cm2Pu = 10372.50 Kg

* Tamaño de soldadura (D)D min = 3/16 pulg.D max = t-1/16 = 5/16 pulg.

Se usará D = 5/16

* Plano de falla

* Resistencia de diseño de soldadura (Tabla J 2.5)Fw = .60 Fexx Fexx = Resistencia del electrodo

Fw = 42 Ksi

* Carga Pu’/pulg

D

DØ = 0.75 A = 0,7071D*1" =

(1 kip = 0,4536 Tn)

Pu’ = 3.16 Tn Fw = 42 Ksi

* Longitud requerida LnL = Pu/Pu’ Pu = Capacidad del ángulo = 10.37 Tn

Pu’ = 3.16 Tn

1".................... 3.16 TnL".................. 10.37 Tn

L = 3.29 pulg.

0.22 pulg2

Pu’ = Ø*A*Fw = 6.96 Kips

Diseño de Soldadura

garganta: .7071D = 0.22 pulg.

Fexx = 70 Ksi

1"



3.5 pulg.L1

2"1"

excentricidad1.45 cm

L2

* Balanceo de soldadura por excentricidad

Tomando Momentos :

15.04 = 8.02 + L1x3,16x2x2,54

L1 = 0.44 cmL1 = 0.20 pulg.

L2+L1+ 1" = 3.50 pulg.L2 = 2.30 pulg.

* Revisión de bloque de cortante - Fractura por tensión y fluencia por cortante

Ø = 0.75Fu = 4080 kg/cm2

Ant = 2.42 cm2

Fy= 2500 kg/cm2 Arg = 3.02 cm2

10.81 Tn

- Fractura por cortante y fluencia por tensión

Ø = 0.75Fu = 4080 kg/cm2Fy = 2500 kg/cm2

Atg = 2.42 cm2 Ans = 3.02 cm2

10.09 Tn

Pbs = 10.81 Tn ok

L redondeando =

Pu*excentricidad = 1"x(Pu´)x1x2,54+ L1xPu´x2x2,54

Pbs = Ø*(Fu*Ant + 0.6*Fy*Arg) =

Pbs = Ø*(Fy*Atg + 0.6*Fu*Ans) =

> 10.37 Tn



DISEÑO PARA

CARGA

* Capacidad del ángulo:Pu = Ø*Fy*AgFy = 2500 kg/cm2Ø = 0.9

Ag = 2.32 cm2Pu = 5220 Kg

* Tamaño de soldadura (D)D min = 3/16 pulg.D max = t-1/16 = 5/16 pulg.

Se usará D = 5/16

* Plano de falla

* Resistencia de diseño de soldadura (Tabla J 2.5)Fw = .60 Fexx Fexx = Resistencia del electrodo

Fw = 42 Ksi

* Carga Pu’/pulg

Ø = 0.75 A = 0,7071D*1" = 0.22 pulg2

D

(1 kip = 0,4536 Tn)

D Pu’ = 3.16 Tn Fw = 42 Ksi

* Longitud requerida LnL = Pu/Pu’ Pu = Capacidad del ángulo = 5.22 Tn

Pu’ = 3.16 Tn

1".................... 3.16 TnL".................. 5.22 Tn

L = 1.65 pulg.

2 pulg.

1 1/2*1 1/2*1/8"

garganta: .7071D = 0.22 pulg.

Fexx = 70 Ksi

Pu’ = Ø*A*Fw = 6.96 Kips

L redondeando =

1"



L1

1,5"0,5"

excentricidad

1.07 cmL2

* Balanceo de soldadura por excentricidad

Tomando Momentos :

5.59 = 4.01 + L1x3,16x1,5x2,54

L1 = 0.13 cmL1 = 0.10 pulg. L2 =

L2+L1+ 1" = 2.00 pulg.

* Revisión de bloque de cortante - Fractura por tensión y fluencia por cortante

Ø = 0.75Fu = 4080 kg/cm2

Ant = 2.42 cm2Fy= 2500 kg/cm2

Arg = 1.21 cm2

8.76 Tn

- Fractura por cortante y fluencia por tensión

Ø = 0.75Fu = 4080 kg/cm2Fy = 2500 kg/cm2

Atg = 2.42 cm2 Ans = 1.21 cm2

6.76 Tn

Pbs = 8.76 Tn ok > 5.22 Tn

Pu*excentricidad = 0,5"x(Pu´)x1x2,54+ L1xPu´x1,5x2,54

0.90 pulg.

Pbs = Ø*(Fu*Ant + 0.6*Fy*Arg) =

Pbs = Ø*(Fy*Atg + 0.6*Fu*Ans) =

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