Download - DISEÑO DE TECHO METALICO SIMPLE
DISEÑO DEL TIJERAL
* CONSIDERACIONES:
- La construcción tendrá siete tijerales.- Los espaciamientos entre tijerales es de 6 m .- La luz libre del tijeral es de 25,20 m.- El techo es a dos aguas con pendientes de 25% ( para zona sierra ).
P
P P
P P3,15m
P/2 a b q
R 4,20m 4,20m 4,20m 4,20m 4,20m 4,20m
25.2 m
* METRADO DE CARGAS DEL TIJERAL :
LUZ = 25.2 mESPACIAMIENTO ENTRE TIJERALES = 6 m 6
Peso Propio: 10 kg/m2cobertura : 15 kg/m2cielo razo : 20 kg/m2iluminación : 5 kg/m2sobrecarga : 15 kg/m2
65 kg/m2
PESO TOTAL : Wt = 9828 kg
CARGA PUNTUAL EN NUDO P = 1638 kg
REACCION EN APOYOS : R = 4914 kg
Angulosa = 14.036b = 26.565q = 36.870
ANALISIS ESTRUCTURAL DEL TIJERAL :
Cálculo de las fuerzas en las Barras :
1638
1638 D
1638 C
B
819
A E F G
4914
NUDO A T A-B = 16884.118 kg (compresión)
T A-E = 16380.000 kg (tracción)
NUDO B T B-C = 16884.118 kg (compresión)
T B-E = 1638.000 kg (compresión)
NUDO E T C -E = 3662.679 kg (tracción)
T E-F = 13104.000 kg (tracción)
NUDO C T C-D = 13507.294 kg (compresión)
T C -F = 2457.000 kg (compresión)
NUDO F T D-F = 4095.000 kg (tracción)
T F-G = 9828.000 kg (tracción)
NUDO G T D-G = 0.000
DISEÑO DE ELEMENTOS EN TRACCION DEL TIJERAL:
Fy = 36 i f t = 21.6
Limite de Esbeltez = 200
Nota : Se hará el diseño del elemento más crítico,( el de mayor carga ) ;para cada grupo de elemento.
ELEMENTOS HORIZONTALES ( inferiores)barra F (kg) F (kips) area (in2)
T A-E = 16380.000 36.118 1.672T E-F = 13104.000 28.894 1.338T F-G = 9828.000 21.671 1.003
1.672 in^2 L = 4.2
A = 1.780Según Manual Usamos : L 3" x 3" x 5 /16" rx = 0.922
ry = 0.922
*) Chequeo por Esbeltez:
KxLx/rx = 179.343 < 200 ………………OK !
KyLy/ry = 179.343 < 200 ………………OK !
ELEMENTOS DIAGONALESbarra F (kg) F (kips) area (in2)
T C-E = 3662.679 8.076 0.374T D-F = 4095.000 9.029 0.418
0.418 in^2 L = 5.25 m
A = 0.484
A ( mayor) =
A ( mayor) =
Según Manual Usamos : L 2" x 2" x 1/8" rx = 0.626ry = 0.626
*) Chequeo por Esbeltez:KxLx/rx = 330.180 > 200 ………………MAL !
KyLy/ry = 330.180 > 200 ………………MAL !
Para cumplir la esbeltez de 200 usaremos :
r > 1.033 in
Según Manual Usamos : L 3 1/2" x 3 1/2" x 1/4" rx = 1.090ry = 1.090
*) Chequeo por Esbeltez:
KxLx/rx = 189.627 < 200 ………………OK !
KyLy/ry = 189.627 < 200 ………………OK !
DISEÑO DE ELEMENTOS EN COMPRESION DEL TIJERAL:
Limite de Esbeltez = 200
ELEMENTOS INCLINADOS ( superiores)barra F (kg) F (kips)
T A-B = 16884.118 37.229T B-C = 16884.118 37.229T C-D = 13507.294 29.784
37.229 kip L = 4.329 m
Asumimos : Fa = 8 A = 4.654 in^2
A = 4.800Según Manual Usamos : 2L 4" x 4" x 5/16" rx = 1.240
ry = 1.800*) Chequeo por Esbeltez:
KxLx/rx = 137.454 < 200 ………………OK !
KyLy/ry = 94.691 < 200 ………………OK !
Esfuerzo Permisible : f a = 7.756 ksi
F ( mayor) =
Según Manual Tenemos kL/r = 137.454 Fa = 8.7
como: f a < Fa ………………OK !
ELEMENTOS VERTICALES barra F (kg) F (kips)
T B-E = 1638.000 3.612T C-F = 2457.000 5.418
5.418 kip L = 2 m
Asumimos : Fa = 10 A = 0.542 in^2
A = 0.715Según Manual Usamos : L 2" x 2" x 3/16" rx = 0.617
ry = 0.617
*) Chequeo por Esbeltez:
KxLx/rx = 133.999 < 200 ………………OK !
KyLy/ry = 133.999 < 200 ………………OK !
Esfuerzo Permisible : f a = 7.577 ksi
Según Manual Tenemos kL/r = 133.999 Fa = 9.11
como: f a < Fa ………………OK !
DISEÑO DE LAS VIGUETAS
* CONSIDERACIONES:
- La longitud de la vigueta será de seis metros- El ancho tributario de cada vigueta será de 1,69 m..
6,00 m
F ( mayor) =
METRADO DE CARGAS DE LAS VIGUETAS :
LUZ = 6 mESPACIAMIENTO ENTRE VIGUETAS 1.69
Peso Propio 5 kg/m2cobertura 15 kg/m2acabados 10 kg/m2sobrecarga 20 kg/m2
50 kg/m2
Carga Distribuida : w = 84.5 kg/m
CALCULO DEL PERALTE :
h = L/12 h = 0.5 m
para nuestra vigueta asumimos :h = 0.35 m
d = h - 1" d = 0.325 m
0.35 m 0.325 m
CALCULO DE MOMENTO Y FUERZA :
Mo = w L^2 / 8 Mo = 380.25 kg-m
Mcl = Mo Mcl = 380.25 kg-m
F = Mcl / d F = 1170 kgF = 2.580 kip
2.580( Compresión )
0.325
2.580( tracción )
ANALISIS DE FUERZAS EN LAS DIAGONALES :
R = w L / 2 R = 253.5 kgR = 0.559 kip
Fd = l R / d Fd = 0.846 kip
DISEÑO DE LA BRIDA INFERIOR EN TRACCION:
Fy = 36 f t = 0,6 Fy f t = 21.6 ksi
A = P / Ft A = 0.119 in^2
Según Manual Usamos : A = 0.1963 in^2
DISEÑO DE LA DIAGONAL EN TRACCION :
Fy = 36 f t = 0,6 Fy f t = 21.6 ksi
A = P / Ft A = 0.039 in^2
Según Manual Usamos : A = 0.1105 in^2
1 f 1/2"
1 f 3/8"
DISEÑO DE LA DIAGONAL EN COMPRESION :
Fd = 0.846 kip L = 0.492 m
Asumimos : Fa = 10 A = 0.085 in^2
Según Manual Usamos : A = 0.1105r = 0.09375
*) Chequeo por Esbeltez:
K L / r = 206.614 > 200 ………………MAL !
Aumentamos de area : A = 0.1963r = 0.125
*) Chequeo por Esbeltez:
K L / r = 154.961 < 200 ………………OK !
Esfuerzo Permisible : f a = 4.311 ksi
Según Manual Tenemos kL/r = 154.961 Fa = 6.22
como: f a < Fa ………………OK !
DISEÑO DE LA BRIDA SUPERIOR EN COMPRESION:Lx = 0.74 m
F max = 2.580 kip Ly = 2 m
Asumimos : Fa = 6 A = 0.430 in^2
A = 0.469Según Manual Usamos : 2L 1" x 1" x 1/8" rx = 0.304
ry = 0.571
*) Chequeo por Esbeltez:
KxLx/rx = 95.835 < 200 ………………OK !
KyLy/ry = 137.899 < 200 ………………OK !
Esfuerzo Permisible : f a = 5.501 ksi
Según Manual Tenemos kL/r = 137.899 Fa = 7.81
como: f a < Fa ………………OK !
1 f 3/8"
1 f 1/2"
( usando dos arriostres c /
DISEÑO DE LAS COLUMNAS
* CONSIDERACIONES:
- La construcción tentrá 16 columnas, estos soportará los pesos de los tigerales, viguetas y los elementos de cobertura ( planchas de eternit ).- La luz entre columnas es de 6 m.- La altura de cada columna es de 8 m.- Se usará columnas cuadradas.
P
8 m
P
METRADO DE CARGAS DE LAS COLUMNAS :
ESPACIAMIENTO ENTRE COLUMNA6
Peso Viguet. 5 kg/m2Peso Tijeral 40 kg/m2sobrecarga 10 kg/m2
55 kg/m2
CARGA PUNTUAL : P = 4158 kgP = 9.168 kip
*DISEÑO DE LA COLUMNA:
P = 9.168 kip L = 4.00 mL = 13.123 pie
K = 1.00
Para : K L= 13.123 pie P = 9.1684
Según Manual Usamos : A = 2.02r = 1.13
*) Chequeo por Esbeltez:
K L / r = 139.363 < 200 ………………OK!
DISEÑO DE VIGA COLLARIN :
En el diseño de los tigerales se observa que todo el peso de todo el techo es soportado solo por las columnas , La viga collarin sólo servira de arriostre entre columnas y como detalle arquitectónico y por
4cm 8 espacios de 0,74 m 4cm
eje de columna
ARRIOSTRES DE VIGUETAS :
Se usará arriostre Cruz de SAN ANDRËS a cada 2,00 metros.
arriostres
ARRIOSTRES DE TIJERALES :
1 [] 3" x 3" x 3/16"
lo tanto no soportará ninguna carga, por lo que será diseñado con el aceró de f mínimo, y este srá de ff 3 / 8" , El collarín tiene las siguientes dimensiones :
f 3 / 8"
PLANCHAS DE CONEXIÓN ENTRE COLUMNA Y ZAPATA :
Se usará plancha de 1/4" , de 0,24m x 0,24m
columna
0,24m
1/4"
0,24m 0,24m
ANCLAJE ENTRE COLUMNA Y ZAPATA :
- Cada columna llevará dos anclajes en fortma de U.
0,32m 0,35m
- Se empleará f 5 /8" .
0,17m 0,17m
P/2
R
ksi
Nota : Se hará el diseño del elemento más crítico,( el de mayor carga ) ;para cada grupo de elemento.
in^2inin
in^2
inin
inin
in^2inin
ksi
in^2inin
ksi
m
kip( Compresión )
kip
în^2in
în^2in
ksi
in^2inin
ksi
usando dos arriostres c / 2 m)
- La construcción tentrá 16 columnas, estos soportará los pesos de los tigerales, viguetas y los
kip
în^2in
En el diseño de los tigerales se observa que todo el peso de todo el techo es soportado solo por las columnas , La viga collarin sólo servira de arriostre entre columnas y como detalle arquitectónico y por
4cm
0,30m
lo tanto no soportará ninguna carga, por lo que será diseñado con el aceró de f mínimo, y este srá de f
DISEÑO DEL TIJERAL
* CONSIDERACIONES:
- La construcción tendrá Cinco tijerales. Del tipo WOREND según - Los espaciamientos entre tijerales serán de 6,0m.- La luz libre de los tijerales son de 10m. - El techo es a un agua con pendientes de 10%
W
q
h =1.0m
a b
R K K K K K K R
L =10m.
1.- * METRADO DE CARGAS DEL TIJERAL :
LUZ = 10 m.ESPACIAMIENTO ENTRE TIJERALES = 6 m.
Peso Propio de estructuras metálica 15 kg/m2cobertura asbesto cemento (eternit 15 kg/m2cielo razo : 20 kg/m2iluminación y aire acondicionado: 5 kg/m2sobrecarga ó carga de montaje : 15 kg/m2
70 kg/m2 118.3532.35
PESO TOTAL : Wt = 70.0 kg/m2
AREA TRIBUTARIA At = (6+6)/2 =6,0m
Wt* = 6,0*70 = 420 kg/mMcent.= 420*(10*10 =5,25 ton*m.
Angulos Consideramos t. equiláteroa = 60°b = 60°q = 60°
2.- ANALISIS ESTRUCTURAL DEL TIJERAL :
d =L/10 1,0mCálculo de las fuerzas en las barras
Fuerzas en las bridas d =L/12 0,833mF = Mc/d
se recomienda asumir (d =1.00m,por consideración de pendiente.y según el plano de arquitectura)
LUEGO: F = 5.25 =11,55Kip.
3 DISEÑO DE LA BRIDA SUPERIOR
Longitudes efectivas:lx =1.894 pies
ly =2lx =3.788pies.kg/m
(k) (lx) = 1*1.89= 1.89(k) (ly) = 1*3.8=3.8 (Es el + crítico)
A=0,960 in2CON:F =11,55 kip FY=36 ksi rx=0.626 in
3.8 al manualry=0,965 in
Asumimos: 2 *2 *1/8
Verificando: (k) (lx) /rx=1*1,89*12/0,626 =36,23 <200……
(k) (ly) /ry=1*3,8*12/0,965 =47,25 <200……
con: esbeltez =47,25
Fa =18,53 Ksi Padm. =Fa* A =18,53*0,960 =16,68 Kip.
Padm. >PactuantePactu.=11,55 Kip.
4,- DISEÑO DE LA BRIDA INFERIOR .(TRACCION)
F =Mc/d =11,55KsiFt =0.66*36 =24Ksi
As =F/Ft=11,55/24 =0,48 in2
Del manual: A=0,960 in2
Asumimos: 2 " * 2" * 1/8"
Aadmisible> Aaok!
5.- DISEÑO DE LA DIAGONAL EN(TRACCION)
Fy = 36 f t = 21.6 ksi
Fdiag.=W*L/(2cos30°) =4,62/cos 30° = 5,33 KipAact. =5,33/24 =0,22 in2
Asumimos: 2 * 2" * 1/8" Aadm.=0,960 in2
Al manual
Aadm. > Aact.
6.- DISEÑO DE LA MONTANTE EXTREMA (COMPRESION)
F=4,62 Kip.Lx=h= 1.0m =3.28´ K*lx=3.28
A=0,960 in2Al manual: 2 " * 2 " * 1/8" rx=0.626 in
Verificando.K*(Lx)/rx =3.28*12/0.626 =62.88 < 200……….ok!
De tabla: Fa=17.14 Ksi
Padm.=Fa * Aadm. =16,45 >P.act =4,62 Kip. ok!
7.- DISEÑO DE LA DIAGONAL (COMPRESION)
Fact.=5,33 Kip A =5,33/20 =0,27 in2
Asumiendo Fa= 20Ksi A = 0.484 in^2Según Manual Usamos : L 2 "x2"x1/8" rx= 0.626 in
ry = 0.626 in
*) Chequeo por Esbeltez crítico:
KxLx/rx = 1*3,787*12/0,626 =72,59
Fa =16,12 Ksi
f.act.= 0,889/0,484 =1,84 Ksi.
Fa> fact. ok!
DETALLE FINAL:
P P q
P P =1.0m
a b
R K K K K K K R
L =20m.
DISEÑO DE LAS VIGUETAS
* CONSIDERACIONES:
- La longitud de la vigueta será de 6,0m metros.- El ancho tributario de cada vigueta será de 1,69 m..
6,0 m.
12 espacios típicos a .74m
4 cm,para soldadura
METRADO DE CARGAS DE LAS VIGUETAS :
LUZ = 6 mESPACIAMIENTO ENTRE V1.69 m
Peso Prop vigueta 5 kg/m2cobertura 15 kg/m2acabados 10 kg/m2sobrecarga 20 kg/m2
50 kg/m2
Carga Distribuida : w =50*1.69 =84.5 kg/m
CALCULO DEL PERALTE :
h = L/12 h =6/12 =0.5 cm
para nuestra vigueta asumimos :h = 0.35 m
d = h - 1" d = 0.325 m
0.35 m 0.325 m
CALCULO DE MOMENTO Y FUERZA :
Mo = w L^2 / 8 Mo = 0.38 ton.m
Mcl = Mo Mcl = 0.38 ton.m
F = Mcl / d F = 1 ton.F = 2.200 kip
2.200 kip( Compresión )
0.325
2.200 kip( tracción )
ANALISIS DE FUERZAS EN LAS DIAGONALES :
R = w L / 2 R = 0.25 ton.
R = 0.560 kip
0.1642 0.66057354.9
782.550.7826
Fd = l R / d Fd = 0.850 kip
DISEÑO DE LA BRIDA INFERIOR EN TRACCION:
Fy = 36 f t = 0,6 Fy f t = 21.6 ksi
A = P / Ft A = 0.102 in^2
Según Manual Usamos : 1 f 3/8" A = 0.1105 in^2ó
1 f 1/2" A = 0.1963 in^2
DISEÑO DE LA DIAGONAL EN TRACCION :
Fy = 36 f t=0,6Fy f t = 21.6 ksi
A = P / Ft A = 0.039 in^2
Según Manual Usamos : 1 f 1/4" A = 0.0491 in^2
DISEÑO DE LA DIAGONAL EN COMPRESION :
Fd = 0.850 kip L = 0.492 m=19.37´´
Asumimos : Fa = 10 A = 0.085 in^2
Según Manual Usamos : 1 f 3/8" A = 0.1105 în^2r = 0.09375 in
*) Chequeo por Esbeltez:
K L / r = 206.614 > 200 …………NO CUMPLE!
Aumentamos de area : 1 f 1/2" A = 0.1963 în^2 r = f /4 0.125 in
*) Chequeo por Esbeltez:
K L / r = 154.961 < 200 …………OK !
Esfuerzo actuante : f a = 4.330 ksi
Según Manual Tenemos : kL/r = 154.961 Fa = 6.22 ksi
como: f a /< Fa ……………NO CUMPLE!
Aumentamos de area : 1 f 5/8" A = 0.3068 în^2 r = f /4 0.156 in
*) Chequeo por Esbeltez:
K L / r = 124.167 < 200 …………OK !
Esfuerzo actuante : f a = 2.770 ksi
Según Manual Tenemos : kL/r = 124.167 Fa = 9.7 ksi
como: f a < Fa …………… CUMPLE!
DISEÑO DE LA BRIDA SUPERIOR EN COMPRESION:Lx = 0.74 m
F max = 2.200 kip Ly = 2 m( usando dos arriostres c / 2 m)
K( L) =6.56 in
A = 1.130 KipSegún Manual Usamos : 2L 1 1/4"x 1 1/4"x rx = 0.369 in
ry = 0.696 in
*) Chequeo por Esbeltez:
KxLx/rx = 106.667 < 200 …………OK !
KyLy/ry = 117.844 < 200 …………OK !
Esfuerzo Permisible : f a = 1.947 ksi
Según Manual Tenemos : kL/r = 117.844 Fa = 10.71 ksi
como: f a < Fa ……………OK !
DETALLE FINAL DEL VIGUETA
2L 1 1/4" x 1 1/4" x 1/4"
Cruz de San Andres ( 3/8 ")
1 f 1/4"
1 f 3/8"1 f 1/2"
1 f 5/8"