diseño del tijeral

TRABAJO : ESCALONADO “TIJERALES” PAGINA: 1 de 36CURSO : DISEÑO DE ESTRUCTURAS DE MADERA FECHA : 16/08/2012REALIZADO: ANGELO SOTO ALVARO Y NINA HUISA RONY

INDICE

1. Definicion de la geometría pag. 22. Definicion de las cargas pag. 33. Analisis de la estructura pag. 64. Diseño de la seccion de los elementos pag. 95. Diseño de las uniones pag. 19


DEFINICIÓN DE LA GEOMETRÍA

La realización del trabajo se basó en las siguientes especificaciones tomadas enel aula y dadas por el docente del curso:

Luz=13.0 m

Longitud=31.2 m


DEFINICIÓN DE CARGAS

La armadura debe diseñarse para soportar todas las cargas provenientes de:

• Peso propio y otras cargas permanentes o cargas muertas, considerandoun estimado apropiado de la densidad del material, e incluyendo lascargas provenientes de ella, pero no de otros componentes de laedificación.

• Sobrecargas de sismos, vientos, nieve y temperatura. Estas debenconsiderarse de acuerdo a los reglamentos y códigos vigentes en la zonade ubicación de la construcción.

Cuando las sobrecargas de servicio o cargas vivas sean de aplicación continua ode larga duración con relación a la vida útil de la estructura (sobrecargas enbibliotecas o almacenes, por ejemplo), estas deben considerarse como cargasmuertas para efectos de la determinación de deformaciones diferidas.

CARGAS MUERTAS

PESO PROPIO DE LA ARMADURA

Según el manuela de Cartagena pagina 11.24 problema 11.8c.

ELEM. COEF. DELONGITUD

LUZ LONGITUD

A 0.189 13.000 2.455B 0.177 13.000 2.296C 0.167 13.000 2.167D 0.167 13.000 2.171E 0.223 13.000 2.899F 0.148 13.000 1.924G 0.191 13.000 2.483H 0.093 13.000 1.209I 0.167 13.000 2.171J 0.167 13.000 2.171K 0.167 13.000 2.171A' 0.189 13.000 2.455B' 0.177 13.000 2.296C' 0.167 13.000 2.167E' 0.223 13.000 2.899


F' 0.148 13.000 1.924G' 0.191 13.000 2.483H' 0.093 13.000 1.209I' 0.167 13.000 2.171J' 0.167 13.000 2.171K' 0.167 13.000 2.171

SUMA 3.543 46.062

Asumimos una sección de 6.5x19cm2, el cual tiene un peso 11.11 kg/m.

Aplicando la fórmula del manual de Cartagena:

= ∑ × ×@Donde:

Cl: Coeficientes de longitud

L: Luz de la armadura

Wm: peso por metro lineal de una sección típica

Wm2: Peso por metro cuadrado de la armadura

@: Espaciamiento entre armaduras

Finalmente

= 3.543 × 13 × 11.112.84= 13.86 / 2PESO DE LA CORREA.

Se eligió las correas estimando una sección que pueda soportar el peso de lacobertura debido al espaciamiento entre armaduras, y en base a estas se estimouna sección de 4x9 cm2, con un peso de 6.5kg/m2, todo esto obtenido delmanual de Cartagena pag. 13-4, tabla 13.4.= 6.5 / 2

mailto:@:


PESO DE LA COBERTURA

Según la TABLA 13.6 PESO PROPIO DE COBERTURAS en el libro de MANUAL DEDISEÑO PARA MADERA DEL GRUPO ANDINO se tiene para nuestro caso, “TejaCONCAVA de 70kg/m2.

= 70 2CARGAS VIVAS

CARGA DE NIEVE SOBRE LOS TECHOS (Qt)

En la zona del cusco donde casi nunca se presenta nieve, para nuestro casoasumiremos un valor de 30 kg/m2 que es el 75% del valor mínimo que se debeconsiderar para cargas por nieve, según REGLAMENTO NACIONAL DEEDIFICACIONES.

= 30 2CARGAS DEBIDAS AL VIENTO

Como en nuestra zona no existe mucha presencia de vientos consideraremos unavelocidad de viento de 75km/h que es lo que especifica el REGLAMENTONACIONAL DE EDIFICACIONES para luego aplicar la siguiente formula enedificaciones menores a 10 m de altura.

= ∗ 10 .Considerando nuestra edificación de 8m de altura el valor de será:= 71.41Lego aplicamos la siguiente formula para el cálculo de la carga:= 0.005 ∗ ∗Remplazando el valor de = 71.41 se tiene:

W = 20.4 kgm2RESUMEN DE CARGAS:


CARGAS MUERTAS PESO (kg/m2)

PESO DE LA ARMADURA 13.86COBERTURA 70.00CORREAS 6.50CIELORRASO 30.00

CARGAS VIVASVIENTO 20.00

GRANIZO 30.00TOTAL 170.36

ANÁLISIS DE LA ESTRUCTURA

Se calculó el peso en cada nudo superior, considerando para cada casoel área tributaria por NUDO (implica las longitudes de las piezas superiores)y la carga), y luego esta ser proyectada en un plano horizontal, ya seapara carga viva o muerta pero sin considerar el cielorraso y así obtener elpeso “P” en cada nudo superior, para el peso “Q” se realizara el mismoproceso anterior, con la variación que para hallar dicho valor semultiplicara el área tributaria inferior por el valor de la carga de cielorraso.


HALLANDO LA CARGA “P”

Secciones AT1 AT2 AT3 AT4

AREAS(m2) 3.50 6.75 6.34 6.15CARGA MUERTA(kg) 354.80 661.49 587.54 558.62

CARGA VIVA(kg) 175.00 337.33 316.85 307.50Total(kg) 529.80 998.82 904.39 866.12

HALLANDO LA CARGA “Q”

Secciones AT1 AT2 AT3 AT4

AREAS(m2) 3.0814 6.1628 6.1628 6.1628CIELORRASO(kg) 92.44 184.88 184.88 184.88

Total(kg) 92.44 184.88 184.88 184.88

Entonces los valores tomados son:

P=998.82 kg

Q=184.88 kg


La armadura propuesta, se resolvió por el método de las pendientes,primeramente considerando una carga unitaria debido al peso de lascargas que actúan sobre la cuerda superior (sin considerar el cielorraso),para el caso de las cargas por el cielorraso también se re resolvió por elmétodo de las pendientes; y luego estos fuerzas axiales obtenidas enambos casos se sumó y se hallo la fuerza axial total en la armadura, y losresultados son:

ELEM. Coef. P Coef. Q Carga P Carga Q TOTAL(kg) AXIALA -5.12 5.15 -5117.94 951.78 -4166.16 TRACCIONB -1.19 4.74 -1185.10 876.90 -308.19 TRACCIONC -0.50 4.53 -501.81 837.15 335.35 COMPRESIOND 1.11 -1.00 1109.29 -184.88 924.40 COMPRESIONE -0.84 0.00 -834.61 0.00 -834.61 TRACCIONF 1.87 -1.00 1870.79 -184.88 1685.90 COMPRESIONG -3.84 0.00 -3834.46 0.00 -3834.46 TRACCIONH 0.00 -1.00 0.00 -184.88 -184.88 TRACCIONI 1.12 -4.50 1123.07 -831.98 291.09 COMPRESIONJ 4.48 -4.50 4478.20 -831.98 3646.22 COMPRESIONK 4.48 -4.50 4478.20 -831.98 3646.22 COMPRESIONA' -5.12 5.15 -5117.94 951.78 -4166.16 TRACCIONB' -1.19 4.74 -1185.10 876.90 -308.19 TRACCIONC' -0.50 4.53 -501.81 837.15 335.35 COMPRESIONE' -0.84 0.00 -834.61 0.00 -834.61 TRACCIONF' 1.87 -1.00 1870.79 -184.88 1685.90 COMPRESIONG' -3.84 0.00 -3834.46 0.00 -3834.46 TRACCIONH' 0.00 -1.00 0.00 -184.88 -184.88 TRACCIONI' 1.12 -4.50 1123.07 -831.98 291.09 COMPRESIONJ' 4.48 -4.50 4478.20 -831.98 3646.22 COMPRESIONK' 4.48 -4.50 4478.20 -831.98 3646.22 COMPRESION

Viendo los resultados se realizara el análisis para las piezas que tenganmayor fuerza axial, ya sea en diagonales, montantes, cuerda superior einferior, y el diseño de estas se generalizara para cada tipo.


DISEÑO DE LA SECCION DE LOS ELEMENTOS

Para esta etapa procederemos al diseño de las piezas más críticas y estas segeneralizarán para cada elemento de la armadura.

Para hallar las cargas por metro lineal, estas son multiplicadas por el anchotributario, pero las cargas de la cobertura y las correas son proyectadas a unplano horizontal, porque están inclinadas y luego se adicionan a las cargas delpeso de la armadura y las cargas vivas.

PARA LA CARGA “Wp (kg/m)”

ELEMENTOS Peso en planoinclinado

Peso en planohorizontal

Anchotributario

Peso enkg/m

CORREAS 6.50 7.44 2.84 21.12COBERTURA 70.00 80.07 2.84 227.41PESO DE LAARMADURA --- 13.86 2.84 39.36

CARGAS VIVAS --- 50.00 2.84 142.00TOTAL 429.89

Entoces:

Wp=429.89 kg/m

PARA LA CARGA “Wq (kg/m)” = 30 × 2.84Wp=85.20 kg/m

ELEMENTO SOMETIDOS A FLEXO TRACCIÓN (ELEMENTO “A”)


Datos:

o Madera del grupo “C”o Emin= 90000 kg/cm2

o ft =75 kg/cm2

o fm =100 kg/cm2

o fc =100 kg/cm2

o Wp=429.89 kg/mo Longitud=2.17mo N=4166.16 kg

Asumimos una sección de 6.5x19 cm2.

Cálculo del Área. = 123.50 2Cálculo del momento.

= ×11= 429.90 × 2.1711= 18402.85 .

Cálculo del modulo de sección “Z”.

= ×6= 6.5 × 196

= 391.08 3


Los elementos sometidos a flexo tracción deben satisfacer la siguiente expresión:

× + × ≤ 1REMPLAZANDO LOS VALORES OBTENIDOS ANTERIORMENTE4166.16123.50 × 75 + 18402.85391.08 × 100 ≤ 1

0.920 ≤ 1 CUMPLE OK!

ENTONCES USESÉ SECCIONES DE 6.5x19 cm2.

ELEMENTO SOMETIDOS A FLEXO COMPRESIÓN (ELEMENTO “J”)

Datos:


o ft =75 kg/cm2

o fm =100 kg/cm2

o fc =100 kg/cm2

o Wq=85.20 kg/mo Longitud=2.17mo N=3526.22 kg



Cálculo del Área. = 156.00 2Cálculo del momento.

= ×8= 85.20 × 2.178= 5014.98 .

Cálculo del modulo de sección “Z”.

= ×6= 6.5 × 246

= 624.00 3Cálculo de la longitud efectiva “Lef”. = ×K: para nuestro caso es igual a 1, de acuerdo a la tabla 7.2.3 de la norma E.102;para la condición de apoyo de “Articulado en ambos extremos”.= 2.17 × 1= 2.17Cálculo de la Esbeltez “Ë”:

Ë =Ë = 2.176.5


Ë = 33.38Se hace la respectiva clasificación de la columna:

Para columnas rectangulares Ck=22.47 (tabla 7.3.4 Norma E.102)

Como Ck<33.38<43

Es el caso de una columna larga, la cual debe cumplir la siguiente ecuación:

+ ×× ≤ 1Para lo cual N adm es igual a: = 0.329 × ×Ë

= 0.329 × 90000 × 15633.38= 4144.48

Para lo cual Km es igual a: = 11 − 1.5 ×Donde Ncr es igual a:

= × ×Cálculo de “I”. = 7488.00Entonces:

= × 90000 × 74882.17


= 141106.87Luego: = 11 − 1.5 × 3646.22141106.87

= 1.04Reemplazando en la primera condición:3646.224144.48 + 1.04 × 5014.98624 × 100 ≤ 10.963 ≤ 1 CUMPLE OK!


ELEMENTO SOMETIDOS A COMPRESIÓN (ELEMENTO “F”)


Datos:


o ft =75 kg/cm2

o fm =100 kg/cm2

o fc =100 kg/cm2

o Wq=85.20 kg/mo Longitud=1.93mo N=1685.90 kg


Cálculo del Área. = 58.50 2Cálculo de la longitud efectiva “Lef”. = ×K: para nuestro caso es igual a 1, de acuerdo a la tabla 7.2.3 de la norma E.102;para la condición de apoyo de “Articulado en ambos extremos”.= 1.93 × 1= 1.93Cálculo de la Esbeltez “Ë”:

Ë =Ë = 1.936.5Ë = 29.69

Se hace la respectiva clasificación de la columna:

Para columnas rectangulares Ck=22.47 (tabla 7.3.4 Norma E.102)

Como Ck<33.38<43


Es el caso de una columna larga, la cual debe cumplir la siguiente ecuación:= 0.329 × ×Ë= 0.329 × 90000 × 58.529.69

= 1964.75Entonces se debe cumplir que N admisible>N actuante:>1964.75 > 1685.90 CUMPLE OK!


NOTA: Para facilitar las uniones en cada nudo se elegirá una sección de mayorperalte, optamos por una sección de 6.5x19 cm2.

ELEMENTO SOMETIDOS A TRACCIÓN (ELEMENTO “G”)

Datos:


o ft =75 kg/cm2

o fm =100 kg/cm2


o fc =100 kg/cm2

o Wq=85.20 kg/mo Longitud=2.48 mo N=3834.46 kg


Cálculo del Área. = 58.50 2En el caso de un elemento sometido a tracción debe cumplir la siguienteecuación: = ×= 75 × 58.5= 4387.50Entonces se debe cumplir que N admisible>N actuante:>4387.50 > 3834.46 CUMPLE OK!


NOTA: Para facilitar las uniones en cada nudo se elegirá una sección de mayorperalte, optamos por una sección de 6.5x19 cm2.

DISEÑO DEFINITIVO

Tomaremos los valores hallados anteriormente, ya que iteramos para diferentessecciones, pero estas secciones son las más adecuadas a usar; estas ya vistasanteriormente, generalizaremos las secciones para cada tipo, ya sean montantes,diagonales, cuerda superior e inferior, para facilitar el proceso constructivo deestas.


RESUMEN DE SECCIONES A USAR EN LA ARMADURA

ELEMENTO bxh (cm) bxh (pulg.)A 6.5 × 19 3 × 8B 6.5 × 19 3 × 8C 6.5 × 19 3 × 8D 6.5 × 19 3 × 8E 6.5 × 19 3 × 8F 6.5 × 19 3 × 8G 6.5 × 19 3 × 8H 6.5 × 19 3 × 8I 6.5 × 24 3 × 10J 6.5 × 24 3 × 10K 6.5 × 24 3 × 10A' 6.5 × 19 3 × 8B' 6.5 × 19 3 × 8C' 6.5 × 19 3 × 8E' 6.5 × 19 3 × 8F' 6.5 × 19 3 × 8G' 6.5 × 19 3 × 8H' 6.5 × 19 3 × 8I' 6.5 × 24 3 × 10J' 6.5 × 24 3 × 10K' 6.5 × 24 3 × 10


DISEÑO DE LAS UNIONES

NUDO 1

CUERDA SUPERIOR

CARGA A SOPORTAR 4116 kg

DIMENSIONES DE LA MADERAELEMENTO PRINCIPAL CARTELA (Doble Cizallamiento)

Base (cm) 6.5 Ancho (cm) 2.1Altura (cm) 19 Altura (cm) 14

Long. En Dir.Analisis(cm) 50

DIMESIONES DEL CLAVO

Diametro delclavo (mm) 4.1

Long. Del Clavo (mm)102

Asumido

Esfuerzoadmisible (kg) 49

TABLA 10.2.2.2 Del RNE

TABLA 12.1 Del manual de acuerdo de cartagena

Factor parauniones por

cizallamiento1.8

TABLA 10.2.3.1 Del RNETABLA 12.2 Del manual de acuerdo de cartagena

Carga adm Final(kg)

88.2

Numero Totalde Clavos

46.67

CHEQUEO PORPENETRACION

DOBLE CIZALLAMIENTO


Cabeza (5d) 20.5 mm < 21 mm OK!Central (10d) 41 mm < 65 mm OK!Punta (5d) 20.5 mm < 21 mm OK!

Diferencia 102 mm 107 5Relacion de reduccion 0.95Factor de reduccion 0.98

FINALMENTE


47.78Nro de

Clavos porLado

24.00

ESPACIAMIENTOSMINIMOS

DOBLE CIZALLAMIENTO


CLAVADO DESDE AMBOS LADOS

-'- A LAS FIBRAS Borde 5d = 20.5Central 6d = 24.6 Σ= 188.6 mm

# espacios central 6.0

// A LA FIBRAS Borde16d

= 65.6

Central11d

= 45.1 Σ= 492.0 mm# espacios central 8.0

CUERDA INFERIOR








Asumido





cizallamiento1.8


Carga adm Final(kg)

88.2

Numero Total 41.34


de Clavos


DOBLE CIZALLAMIENTO



FINALMENTE


42.33Nro de

Clavos porLado

22 y 21


DOBLE CIZALLAMIENTO






= 65.6

Central11d


NUDO 2’

MONTANTE SECUNDARIA DE 2 – 2’




Long. EnDir.

Analisis(cm)20


Diametro del 4.1 Long. Del Clavo (mm) 102 Asumido


clavo (mm)





cizallamiento1.8


Carga adm Final(kg)

88.2


2.10


DOBLE CIZALLAMIENTO



FINALMENTE



2.15Nro de

Clavos porLado

2 y 1


DOBLE CIZALLAMIENTO


-'- A LAS FIBRAS Borde5d= 20.5

Central6d= 24.6 Σ= 188.6 mm

# espacioscentral 6.0


= 65.6

Central11d

= 45.1 Σ= 153.8 mm# espacios

central 0.5


NUDO 4

BRIDA SUPERIOR








Asumido

Esfuerzo 49 TABLA 10.2.2.2 Del RNE


admisible (kg) TABLA 12.1 Del manual de acuerdo de cartagena


cizallamiento1.8


Carga adm Final(kg)

88.2


3.81


DOBLE CIZALLAMIENTO



FINALMENTE


3.90Nro de

Clavos porLado

2.00



DOBLE CIZALLAMIENTO





= 65.6

Central11d


MOMTANTE PRINCIPAL




Long. EnDir.

Analisis(cm)25




Asumido





cizallamiento1.8



Carga adm Final(kg)

88.2


10.49


DOBLE CIZALLAMIENTO



FINALMENTE


10.74Nro de

Clavos porLado

6 y 5


DOBLE CIZALLAMIENTOCLAVADO DESDE AMBOS LADOS






= 65.6

Central11d

= 45.1 Σ= 213.9 mm# espacios

central 1.8

NUDO 4’

MONTANTE PRINCIPAL




Long. En 25


Dir.Analisis(cm)




Asumido





cizallamiento1.8


Carga adm Final(kg)

88.2


10.49


DOBLE CIZALLAMIENTO


Diferencia 102 mm 107 5Relacion de reduccion 0.95


Factor de reduccion 0.98

FINALMENTE


10.74Nro de

Clavos porLado

6 y 5


DOBLE CIZALLAMIENTO






= 65.6

Central11d

= 45.1 Σ= 213.9 mm# espacios

central 1.8

DIAGONALES




Long. EnDir.

Analisis(cm)25





Asumido





cizallamiento1.8


Carga adm Final(kg)

88.2


9.47


DOBLE CIZALLAMIENTO



FINALMENTE



9.69Nro de

Clavos porLado

5.00


DOBLE CIZALLAMIENTO






= 65.6

Central11d

= 45.1 Σ= 206.4 mm# espacios

central 1.7

CUERDA INFERIOR




Long. EnDir.

Analisis(cm)25




Asumido






cizallamiento1.8


Carga adm Final(kg)

88.2


3.31


DOBLE CIZALLAMIENTO



FINALMENTE

Numero Total 3.39 Nro de 2.00


de Clavos Clavos porLado


DOBLE CIZALLAMIENTO






= 65.6

Central11d

= 45.1 Σ= 161.3 mm# espacios

central 0.7

diseño del tijeral

Documents

angelo soto

escalonado

nina huisa

clculo del

clculo del

madera del

hallando la

cuerda inferior