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DISEO DE GALPON
METALICOBASES DE CLCULO, ESPECIFICACIONES
TECNICAS, MEMORIA EXPLICATIVA Y LMINAS
. .
Matias Cspedes Aguilar Eduardo Elgueta Meneses
UBICACIN: SECTOR LAS NIMAS, CIUDAD DE VALDIVIA.
[ V A L D I V I A , 0 4 D E J U L I O D E 2 0 1 2 ]
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INTRODUCCION
En el presente documento se muestra el diseo detallado de un galpn metlico para uso
industrial, se expresan los clculos a modo de verificacin de los perfiles escogidos, mediante el
mtodo de tensiones admisibles.
En la figura se aprecia el esquema de un prtico que constituye la estructura.
La estructura se ubicar en la periferia de la ciudad de Valdivia, en el sector de Las Animas.
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BASES DE CLCULO
Generalidades
El clculo de los componentes estructurales del galpn ser corroborado mediante el uso delsoftware RAM Advanse 9.0, facilitando la visualizacin de los esfuerzos en los distintos elementos.
Adems, se automatiz ciertos clculos iterativos con la ayuda de una planilla Excel, cuyos
resultados sern expresados, en general, mediante tablas.
Estados de Carga
Se consideraron los siguientes estados de carga:
PP(techumbre) = 12 Kg/m
2
SC(techumbre) = 30 Kg/m2
V = 70 Kg/m2
Combinaciones de Carga
Se consideraron las siguientes combinaciones de carga:
COMB1 = PP + SC1
COMB2 = PP + SC2
COMB3 = PP + SC3
COMB4 = 0.75(PP + 0.25*SC1 + V)
COMB5 = 0.75(PP + 0.25*SC2 + V)
COMB6 = 0.75(PP + 0.25*SC3 + V)
Donde:
SC1: sobrecarga actuante sobre toda la techumbre
SC2: sobrecarga actuante sobre la mitad izquierda de la techumbre
SC3: sobrecarga actuante sobre la mitad derecha de la techumbre
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Dado que la estructura y los perfiles usados son simtricos, para la carga de viento se considera un
solo sentido.
Materiales
Para todos los perfiles de acero se us A37-24ES
Las soldaduras son E60xx, conexin filete
Los pernos usados en todas las conexiones son P.A.R. A325
Las planchas de techo y laterales son Instapanel PV-4
Hiptesis de Clculo
El clculo se basa en la norma NCh427.cR1997, Especificaciones para el clculo de estructuras de
acero para edificios, que permite proceder por el mtodo de diseo elstico, esto para estructuras
metlicas que califican como construccin tipo I, tal es el caso. Es una estructura de marco rgido,
que en uniones de vigas y columnas la rigidez es tal que se mantienen los ngulos inalterados
entre elementos ante la accin de cargas.
Para uniones apernadas se consideran las placas como rgidas, los pernos tienen comportamiento
elstico y no hay friccin entre placas.
Para uniones soldadas se considera que las partes conectadas por las soldaduras son rgidas, por lo
que sus deformaciones son despreciables; las soldaduras se consideran elementos homogneos,
isotrpicos y elsticos; y solo se consideran esfuerzos debidos a cargas externas, despreciando los
esfuerzos residuales.
Referencias
Ordenanza General de Construcciones y Urbanizacin.
Nch 1537 Of.86: Cargas permanentes y sobrecargas de uso para diseo estructural de
edificios.
Nch 432 Of.71: Clculo de la accin del viento sobre las construcciones.
NCh427.cR1997: Especificaciones para el clculo de estructuras de acero para edificios.
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ESPECIFICACIONES TECNICAS
Generalidades
Las especificaciones tcnicas que se mencionarn hacen referencia a la construccin de unaestructura metlica tipo galpn, cuya edificacin deber ejecutarse en estricto rigor, segn los
planos adjuntos y la presente Especificacin Tcnica.
La ejecucin de las obras se har bajo cumplimiento de la legislacin y reglamentacin vigente, en
especial, la ley general de urbanismo y construccin, ordenanza general de urbanismo y
construccin, ordenanzas municipales que correspondan a nivel local, leyes, decretos o
disposiciones reglamentarias y normas para contratos de obras a nivel pblico. As mismo son de
aplicacin obligatoria en todo aquello que no se oponga a las disposiciones de las presentes
especificaciones tcnicas o a las indicaciones consignadas en los planos, las normas de INN,
pertinentes al proyecto.
Seguridad en Obra
El contratista deber velar por la seguridad de su personal, proporcionndole los elementos de
seguridad necesarios, adems cerrar el permetro del rea intervenida, evitando que tanto
locatarios como visitantes del lugar se vean expuestos a los riesgos propios de una obra. En todo
momento y para cada accin se tomarn todas las medidas necesarias para asegurar
condiciones y acciones seguras
Calidad de los materiales
La totalidad de los materiales especificados, se entienden de primera calidad dentro de su especie,
debiendo su provisin ajustarse estrictamente a las normas consignadas para cada uno de ellos, o
a las especificaciones de la respectiva fbrica en los casos en que se establecen marcas
determinadas
Obras Previas
Pago derechos municipales:
Se debe considerar el pago de los derechos municipales por obra nueva, ampliacin y/o obras
menores, segn el caso respectivo. El contratista deber armar el expediente con las firmas
respectivas para su ingreso a Direccin de Obras.
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Retiro de elementos existentes:
Se consulta el retiro de todo elemento que impida el normal desempeo de la obra proyectada.
El lugar destinado para el acopio de materiales a utilizar durante la construccin se aprobar en la
obra por el ITO.
Replanteo, trazado y niveles:
Los trazados y niveles sern dirigidos por un profesional idneo de la obra y aprobado por la
unidad tcnica de la obra.
El replanteo se deber verificar en las distintas etapas de excavaciones y fundaciones.
Se efectuar conforme al plano de arquitectura y comprende un cerco de niveles alrededor del
terreno descrito.
Se deber tener especial cuidado a la hora de replantear dicho trazado asegurndose de cumplir
con la ortogonalidad y verticalidad necesaria para el buen desempeo de la obra
Instalaciones Provisorias:
Se debe contar con las instalaciones necesarias para poder llevar a cabo las obras detalladas. Se
deber implementar una bodega para acopio de materiales al igual que un cuarto destinado a los
trabajadores.
Se determinar en terreno las instalaciones de agua potable, alcantarillado y energa elctrica
necesarios para la ejecucin de las obras correspondientes
Obra Gruesa
Fundacin:
Una vez realizadas las excavaciones se proceder a crear un emplantillado de 5 cm. con hormign
pobre de 2 sacos, dejando una superficie pareja para luego proceder a realizar la fundacin
respectiva.
Los apoyos de los marcos estructurales del galpn se dispondrn amarrados en todo su permetro
con una cadena armada. Estos pilares deben contar con placas base de 13mm mnimo de espesor,
para su correcto empotramiento mediante barras de acero de 10 mm de dimetro. Se considera
un hormign de grado H30 y una tensin admisible de aplastamiento de 75 Kg /cm2.
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Estructura metlica:
- Marco metlico estructural conformado por Perfil I 300x150x8x10
- Sistema de arriostramiento conformado por barras de acero soldable 16mm
- Colgadores fierro 8mm
- Perfil costanera 150x50x15x3 separadas 1m
- Perfil I 300x150x8x10 para columnas de viento
Estructura Techumbre:
- Perfil costanera 150x50x15x3 3 separadas 1m
- Cubiertas Instapanel PV-4, de 10 y 6m de largo y 0,5 mm de espesor.
- Aguas Lluvias en PVC. Instalacin segn indicaciones del fabricante
- Bajadas de aguas lluvias en PVC . Instalacin segn indicaciones del fabricante.
Conexiones:
- Conexiones: Se contemplan uniones soldadas y apernadas. Las uniones soldadas bsicamente
se llevan a cabo en la fabricacin de elementos compuestos. Las uniones apernadas se especifican
para conectar subestructuras entre s al momento del montaje.
- Pernos de unin: Se consideran pernos de calidad ASTM A325 en la todas las uniones. En la
cumbrera el dimetro de los pernos es de 20mm, la unin entre viga y columna 20mm y en el caso
de la unin columna- fundacin, se utilizarn barras de acero 12 mm fijadas mediante tuerca.
- Soldaduras: Se emplearn de preferencia mtodos de soldadura manual por arco, se
emplearn mquinas soldadoras rotativas o estticas con entrega de corriente continua.
- Perforaciones: Las perforaciones o agujeros se efectuarn mediante punzonado, taladro
mecanizado o mediante una secuencia de ellos. No se permitir efectuar perforaciones mediante
soplete oxigas. Sus dimensiones sern las indicadas en planos. Las perforaciones se ubicarn en
forma precisa mediante trazados o plantillas, con el objeto de reducir los riesgos de que queden
fuera de tolerancia.
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Pintura Antixido y de terminacin:
La aplicacin de dos manos de anticorrosivo a toda estructura metlica, en 2 manos de distinto
color a fin de que la ITO pueda comprobar fcilmente su realizacin.
Como pintura de terminacin para las estructuras metlicas se utilizara esmalte sinttico en
aplicacin de dos manos. El color a utilizar ser definido por la ITO.
Aseo y entrega:
Ser de cargo del contratista el despeje de basura, escombros, despuntes, etc. a que hubiere lugar
antes, durante y termino de la obra.
As mismo, ser obligatorio la mantencin y entrega de la obra en perfecto estado de limpieza. Al
trmino de los trabajos se retiraran todos los escombros e instalaciones provisorias quedando el
terreno y la obra limpia y despejada.
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MEMORIA EXPLICATIVA
DISEO DEL PORTICO
Se seleccion el perfil I 300x150x8x10 para el prtico
Diseo de columnas
Tensiones solicitantes
En la siguiente tabla se muestran los valores absolutos de las solicitaciones mximas en las
columnas
H 30 cm
B 15 cm
e 1 cm
t 0.8 cm
Wx 518.23 cm3
Wy 75.16 cm3
Ix 7773.47 cm4
Iy 563.69 cm4
rx 12.18 cm
ry 3.28 cm
A 52.40 cm2
P 41.13 Kg/m
PERFIL I
Combinacion M (Kg m) Q (kg) N (Kg) fa (T/cm2) fbx (T/cm2)
COMB1 5905.71 1723.61 3381.31 0.06452882 1.13959246
COMB2 4408.65 1194.41 3001.56 0.05728168 0.850713
COMB3 4408.65 1194.41 3001.56 0.05728168 0.850713
COMB4 2231.26 776.7 1490.05 0.02843607 0.430554
COMB5 1854.85 677.47 1418.85 0.02707729 0.35792023
COMB6 1950.56 677.47 1388.73 0.02650248 0.37638886
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Diagrama de momento, para COMB1 = PP + SC
Diagrama de corte, para COMB1 = PP + SC
Diagrama de axial, para COMB1 = PP + SC
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Tensiones admisibles
Para el clculo de tensiones admisibles se considero el efecto del viento (sotavento) y la
componente axial transmitida por el peso propio de los elementos, la sobrecarga y las presiones
de viento en la techumbre. Es decir, se trata de flexin compuesta.
a) Tensiones admisibles por flexin
Comprobacin elemento no compacto:
Determinacin de esfuerzos admisibles:
Luego
b) Tensiones admisibles por carga axial
Para eje X, tenemos
Ga = 1 (empotramiento)
Gb = (Ic/Lc)/(Iv/Lv) = 2.29
Ingresando al monograma de longitud efectiva(desplazamiento lateral
permitido)
L/B 40 12.3
ENA
c/e 7.5 16.3
EA
b/t 30 305
Longitud de volcamiento
relaciones ancho/espesor
Ac (cm2) 15
A'c (cm2) 18.7333333
I'c (cm4) 281.449111
rc (cm) 3.87607713
r' (cm) 0.5
L' (cm 200
c 51.5985604` 400
Fbx (ton/cm2) 1.44
Fby (ton/cm2) 1.8
B/2e 17.24/(Fy)^(1/2)7.5 11.13
C
2.3
1 81.1708333
181.125
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K = 1,48
Por lo tanto
x = 72,91 < C = 129,5
Fa = 1,09 ton/cm2
Para eje Y
En la otra direccin se modela como empotrado apoyado, con K=0,8, por lo que el anterior es el
caso mas desfavorable.
Finalmente, Fa = 1,09 ton/cm2
Corroboracin de tensiones
Dado que no existen solicitaciones en el eje dbil, se comprueba, para los casos ms desfavorables
de carga:
Fbx > fbx
Fa > fa
fbx/Fbx + fa/Fa = 0,85 < 1
Resistencia al corte
Se observa que la situacin mas desfavorable se presenta para COMB1, donde
Q = 1723.61 Kg
Fv = 0,4*Fy = 0,96 ton/cm2
fv = Q/A = 0,033 ton/cm2
Luego fv < Fv
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Diseo de vigas
Tensiones solicitantes
En la siguiente tabla se muestran los valores absolutos de las solicitaciones mximas en las vigas
Diagrama de momento, para COMB1 = PP + SC
Diagrama de corte, para COMB1 = PP + SC
Combinacion M (Kg m) Q (kg) N (Kg) fa (T/cm2) fbx (T/cm2)
COMB1 5905.71 2264.27 2702.53 0.051575 1.13959246
COMB2 4408.65 2008.36 2322.78 0.04432786 0.850713
COMB3 4408.65 2008.36 2322.78 0.04432786 0.850713
COMB4 2231.26 822.38 980.97 0.0187208 0.430554
COMB5 1831.99 774.4 909.77 0.01736202 0.35350906
COMB6 1950.56 739.07 879.64 0.01678702 0.37638886
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Diagrama de axial, para COMB1 = PP + SC
Tensiones admisibles
Para el clculo de tensiones admisibles se considero el efecto del viento, sobrecarga y peso propio
de los elementos, actuando por componentes en los ejes principales, y descomponindolas,
adems, en componente normal o axial al elemento. O sea, se trata de flexin compuesta.
a) Tensiones admisibles por flexin
Comprobacin elemento no compacto
Determinacin de esfuerzos admisibles
L/B 61.4633333 12.3
ENA
c/e 7.5 16.3
EA
b/t 30 305
Longitud de volcamiento
relaciones ancho/espesor
Ac (cm2) 15
A'c (cm2) 18.7333333
I'c (cm4) 281.449111
rc (cm) 3.87607713
r' (cm) 0.5
L' (cm 200
c 51.5985604
` 400
C
2.3
1 81.1708333
181.125
B/2e 17.24/(Fy)^(1/2)
7.5 11.13
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Luego
b) Tensiones por carga axial
En el eje X, tenemos
Ga = 0,65
Gb = 1
Ingresando al monograma de longitud
efectiva(desplazamiento lateral permitido)
K = 1,26
Por lo tanto
x = 95,37 < C = 129,5
Fa = 0,92 ton/cm2
Para eje Y
En la otra direccin se modela como apoyado-apoyado, con K=1, por lo que el anterior es el caso
mas desfavorable.
Finalmente, Fa = 0,92 ton/cm2
Corroboracin de tensiones
Dado que no existen solicitaciones en el eje dbil, se comprueba, para los casos ms desfavorables
de carga:
Fbx > fbx
Fa > fa
fbx/Fbx + fa/Fa = 0,85 < 1
Fbx (ton/cm2) 1.44
Fby (ton/cm2) 1.8
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Resistencia al corte
Se observa que la situacin mas desfavorable se presenta para COMB1, donde
Q = 2702,53 Kg
Fv = 0,4*Fy = 0,96 ton/cm2
fv = Q/A = 0,052 ton/cm2
Luego fv < Fv
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DISEO DE COSTANERAS
Se seleccion el perfil costanera 150x50x15x3
La separacin de las costaneras se asumi igual a 1 m, con el fin de que la seccin adecuada no sea
muy grande, y para disminuir las deformaciones.
Por otra parte, se necesita que la separacin entre costaneras sea tal que la plancha de
recubrimiento (PV-4) reciba solicitaciones de viento y sobrecarga menores a las admisibles, segn
la tabla:
H 15 cm
B 5 cm
c 1.5 cm
eo 0.3 cm
Wx 34.03 cm3
Wy 6.56 cm3
Ix 255.3 cm4
Iy 23.49 cm4
rx 5.72 cm
ry 1.73 cmA 7.81 cm2
P 6.13 Kg/m
PERFIL COSTANERA
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Se observa que a menor distancia y mayor cantidad de apoyos es mayor la carga admisible de la
plancha. Dicho esto, se determina que para espaciamiento de 1 m entre costaneras no se
presentan problemas.
El largo de las planchas es tal que para cubrir la techumbre y los costados se logre con una sola.
Luego, se trabajar con largos de 6 m y 9,5 m (el largo mximo es 15 m).
Costaneras de techumbre
Tensiones solicitantes
Se trata de cargas normales al elemento, que se pueden descomponer en las direcciones de los
ejes principales. Es decir, se debe analizar como flexin biaxial.
Eje fuerte:
La separacin entre apoyos est dada por la distancia entre prticos.
En la siguiente tabla se muestran los valores absolutos de las solicitaciones mximas en las
costaneras de techumbre, segn la componente de eje fuerte
Diagrama de momento, para COMB1 = PP + SC
Diagrama de momento para COMB4 = 0.67(PP + Mj)
Combinacion M (Kg m) Q (Kg) fbx (T/cm2)
COMB1 184.5 123 0.54216867
COMB2 30.26 20.17 0.08892154
COMB3 31.24 20.82 0.09180135
COMB4 133.43 56.25 0.39209521
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Diagrama de corte, para COMB1 = PP + SC
Diagrama de corte, para COMB4 = 0.67(PP + Mj)
Eje dbil:
La separacin entre apoyos est dada por la distancia entre puntos de arriostramiento.
En la siguiente tabla se muestran los valores absolutos de las solicitaciones mximas en las
costaneras de techumbre, segn la componente de eje dbil.
Combinacion M (Kg m) Q (Kg) fbx (T/cm2)
COMB1 3.64 10.94 0.0554878
COMB2 1.27 3.81 0.01935976
COMB3 1.27 3.81 0.01935976
COMB4 5.26 9.01 0.08018293
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Diagrama de momento para COMB1 = PP + SC
Diagrama de momento para COMB4 = 0.67(PP + Mj)
Diagrama de corte para COMB1 = PP + SC
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Diagrama de corte para COMB4 = 0.67(PP + Mj)
Tensiones admisibles
Para el clculo de tensiones admisibles se considero el peso propio de los elementos y la
sobrecarga.
Tensiones admisibles por flexin
Comprobacin elemento no compacto:
Determinacin de esfuerzos admisibles:
L/B 40 12.3
ENA
c/e 5 15.3
EA
B/e 16.6666667 43.3
H/e 50 305
Longitud de volcamiento
relaciones ancho/espesor
Ac (cm2) 1.86A'c (cm2) 2.58
I'c (cm4) 10.1736047
rc (cm) 1.98576374
r' (cm) 0.124
L' (cm) 200
c 100.716916
` 1612.90323
C1
1 35.2916667
78.75
B/2e 25.19/(Fy)^(1/2)
8.33 16.26007508
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Luego
Corroboracin de tensiones
Dado que tenemos flexin biaxial, se comprueba que:
Fbx > fbx
Fby > fby
fbx/Fbx + fby/Fby = 0,52 < 1
Resistencia al corte
Se observa que la situacin ms desfavorable se presenta para COMB1, donde
Qx = 123 Kg
Qy = 10.94 Kg
Por lo que Q = 123,49 Kg
Fv = 0,4*Fy = 0,96 ton/cm2
fv = Q/A = 0,016 ton/cm2
Luego fv < Fv
Control de deformaciones
Las deformaciones mayores se vern en el eje fuerte de las costaneras, pues para el otro caso se
dispuso de colgadores que disminuyan ese efecto.
Se considera aceptable deformaciones del orden de la 300ava del largo del elemento.
adm = L/300 = 2 cm
La deformacin mxima en el eje fuerte se da para el cuarto estado de carga:
real = 0.55 cm
Fbx (ton/cm2) 1.171246102
Fby (ton/cm2) 1.44
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La deformacin mxima en el eje dbil se da para el primer estado de carga:
real = 0.05 cm (eje dbil)
Luego, las deformaciones son aceptables.
Costaneras laterales
Tensiones solicitantes
Se trata de cargas normales al elemento, que se pueden descomponer en las direcciones de los
ejes principales. Es decir, se debe analizar como flexin biaxial.
Eje fuerte:
La separacin entre apoyos est dada por la distancia entre prticos.
Notar que solamente acta la carga de viento en este eje, por lo que no sera desfavorable
considerar esta carga dentro de alguna combinacin, sino que esta acta sola y multiplicada por
un factor igual a 1.
Por otro lado, dada la simetra de la estructura y de los elementos, se calculara solamente para el
sentido ms desfavorable del viento.
Diagrama de momento para carga de viento
Combinacion M (Kg m) Q (Kg) fbx (T/cm2)
V 252 168 0.74052307
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Diagrama de corte para carga de viento
Eje dbil:
La separacin entre apoyos est dada por la distancia entre puntos de arriostramiento.
Notar que el peso propio de los elementos es la nica carga que acta en esta direccin, por lo
que no es desfavorable introducir esta carga en alguna combinacin, sino que esta acta sola y
multiplicada por un factor igual a 1.
Diagrama de momento para carga de peso propio
Combinacion M (Kg m) Q (Kg) fby (T/cm2)
V 4.8 14.4 0.0141052
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Diagrama de corte para carga de peso propio
Tensiones admisibles
Las tensiones admisibles son iguales a las calculadas para las costaneras de techumbre, pues las
condiciones de apoyo son iguales, y se trata del mismo elemento (igual largo y seccin).
Luego
Corroboracin de tensiones
Dado que tenemos flexin biaxial, se comprueba que:
Fbx > fbx
Fby > fby
fbx/Fbx + fby/Fby = 0,64 < 1
Resistencia al corte
Se observa que la situacin ms desfavorable se presenta cuando acta la carga de viento, esto es
Qx = 168 Kg
Qy = 14,4 Kg
Por lo que Q = 168,62 Kg
Fbx (ton/cm2) 1.171246102
Fby (ton/cm2) 1.44
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Fv = 0,4*Fy = 0,96 ton/cm2
fv = Q/A = 0,022 ton/cm2
Luego fv < Fv
Control de deformaciones
Las deformaciones mayores se vern en el eje fuerte de las costaneras, pues para el otro caso se
dispuso de colgadores que disminuyan ese efecto.
Se considera aceptable deformaciones del orden de la 300ava del largo del elemento.
adm = L/300 =2 cm
La deformacin mxima en el eje fuerte es:
real = 0,003 cm (eje fuerte)
real = 0,0003 cm (eje dbil)
Luego, las deformaciones son aceptables.
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DISEO DE COLUMNAS DE VIENTO
Estas columnas tendrn la funcin de soportar la carga de viento, en la direccin del frontn,
adems de servir de apoyo a las costaneras, cuyo largo es 6 m. Inclusive, sirven de prtico para el
portn. Se disponen como aparece en el esquema:
Se tributa la carga de viento a cada columna, y para el anlisis se consideran las otras cargas
actuantes, peso propio y sobrecarga.
Se usar los mismos perfiles que para el prtico, orientados de modo tal que el eje fuerte reciba lacarga de viento.
Diseo de columnas exteriores
Notar que estas columnas estn trabajando en su eje dbil. Se considerar que existe
empotramiento en la base y en la parte superior hay un apoyo simple. Se toma ancho tributario 3
m, se modela la columna con una carga uniformemente distribuida .
Tensiones solicitantes
En la siguiente tabla se muestran los valores absolutos de las solicitaciones mximas en las
columnas interiores
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Eje fuerte:
Diagrama de momento para COMB1 = PP + SC
Diagrama de corte para COMB1 = PP + SC1
Combinacion Mx (Kg m ) My (Kg m ) Qx (Kg) Qy (Kg) N (Kg)
COMB1 192.05 0 32.01 0 612.03
COMB2 169.1 0 28.18 0 607.28
COMB3 169.1 0 28.18 0 607.28
COMB4 69.9 840.84 11.65 557.03 318.01
COMB5 65.59 840.84 10.93 557.03 317.12COMB6 65.59 840.84 10.93 557.03 317.12
Combinacion fbx (T/cm2) fby (T/cm2) fa (T/cm2)
COMB1 0.03705883 0 0.01167996
COMB2 0.0326303 0 0.01158931
COMB3 0.0326303 0 0.01158931
COMB4 0.01348822 1.11873337 0.00606889
COMB5 0.01265654 1.11873337 0.00605191
COMB6 0.01265654 1.11873337 0.00605191
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Diagrama de axial para COMB1 = PP + SC1
Eje dbil:
Diagrama de momento para COMB4 = 0.75(PP+0.25*SC1+V)
Diagrama de corte para COMB4 = 0.75(PP+0.25*SC1+V)
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Diseo de columnas interiores
Tensiones solicitantes
En la siguiente tabla se muestran los valores absolutos de las solicitaciones mximas en las
columnas interiores
Eje fuerte:
Diagrama de momento para COMB4 = 0.75(PP+0.25*SC1+V)
Combinacion Mx (Kg m ) My (Kg m ) Qx (Kg) Qy (Kg) N (Kg)
COMB1 0 35.76 0 4.88 1145.33
COMB2 0 75.98 0 10.36 1116.32
COMB3 0 75.98 0 10.36 1116.32
COMB4 2007.53 13.01 1114.87 1.77 533.27
COMB5 2007.53 20.55 1114.87 2.8 527.83
COMB6 2007.53 20.55 1114.87 2.8 527.83
Combinacion fbx (T/cm2) fby (T/cm2) fa (T/cm2)
COMB1 0 0.0475785 0.02185744COMB2 0 0.10109101 0.02130382
COMB3 0 0.10109101 0.02130382
COMB4 0.38738205 0.01730974 0.01017691
COMB5 0.38738205 0.02734167 0.01007309
COMB6 0.38738205 0.02734167 0.01007309
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Diagrama de corte para COMB4 = 0.75(PP+0.25*SC1+V)
Eje dbil:
Diagrama de momento para COMB2 = PP + SC2
Diagrama de corte para COMB2 = PP + SC2
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Diagrama de axial para COMB1 = PP + SC1
Tensiones admisibles
a) Tensiones admisibles por flexin
Para este perfil anteriormente se calcul tensiones admisibles, ahora solo cambia la longitud.
Notar que el portn tendr una altura de 6 m, por lo que la viga del marco acta como
arriostramiento lateral.
b) Tensiones admisibles por carga axial
Ga = 10
Gb = 0,83
K = 1,83
= 107,14
Fa = 0,83 ton/cm2
En la otra direccin se modela como apoyado-apoyado, con
K=0,8, por lo que el anterior es el caso mas desfavorable.
Fbx (ton/cm2) 1.14
Fby (ton/cm2) 1.8
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Corroboracin de tensiones
Se observan componentes de carga sobre los ejes principales de los elementos y una componente
axial. Se verifica flexin compuesta.
Fbx > fbx
Fby > fby
Fa > fa
fbx/Fbx + fby/Fby + fa/Fa = 0.66 < 1
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DISEO DE COLGADORES
Anteriormente se decidi colocar colgadores cada 2 m, para disminuir deformaciones en las
costaneras. Las condiciones de apoyo son de empotramiento.
Se usarn barras 10 mm.
r = /4
= k*L/r = 260 < C
Se recomienda para elementos de arriostramiento una esbeltez menor a 300.
Fa = 160 Kg/cm2
Las barras deben ser capaces de soportar el peso de las costaneras y de la cubierta. Se modela una
viga con cuatro apoyos, cada 2 m, de los cuales los centrales simulan ser las barras.
Diagrama de corte
Luego, las barras deben soporta una carga axial de 26.4 Kg.
fa = N/A = 33,1 Kg/cm2
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DISEO DE ARRIOSTRAMIENTOS LATERALES Y DE TECHUMBRE
Se decide colocar arriostramiento de 3 vanos, como se indica en la figura
El anlisis se desarrolla considerando la carga perpendicular al frontn ms desfavorable, en
cuanto a deformaciones, que es el viento.
Se modela aplicando una carga lineal uniformemente distribuida, que genera esfuerzos de corte
en la estructura, los cuales son tomados por la componente axial de las riostras.
El valor de Q resulta del producto de V (70 Kg/m 2) por el rea y por un factor de 1,2, que considera
la presin del viento en una cara y la succin en la otra.
Q/2 = 5292 Kg
Q/6 = 1764 Kg
Esta carga es tomada axialmente por la barra:
N = (Q/6)/cos(45) = 2494,67 Kg
fa = N/A
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La tensin admisible para elementos en traccin es
Fa = 0,6 Fy = 1440 Kg/cm2
Si se iguala la tensin solicitante con la tensin resistente, tenemos
A = 1,73 cm2
Esto es, se necesita una barra de dimetro 1,48 cm.
Finalmente, se usara una barra 16 (mm).
Para techumbre se disponen arriostramientos de las mismas dimensiones, salvo que, para que
estos trabajen de mejor manera, se divide el ancho en dos. Para mayor claridad, ver lminas
anexas.
Ahora bien, para no producir concentracin de esfuerzos en las costaneras, se colocan vigas
puntales, que constan de dos costaneras soldadas.
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CONEXIONES
CONEXIN EN EL NUDO C
Se considera una unin apernada, con la siguiente distribucin:
Se trabajar con pernos de dimetro 20 mm.
Los detalles se muestran en las lminas anexas.
Calculo de pernos
Para efectos de clculo, se consider el momento y el corte ms
desfavorable en la unin.
M = 280,844 ton*cm
Q = 0,62981 ton
Eje neutro
Haciendo equilibrio de tensiones, se obtiene:
y = 5,79 cm
Luego, se obtiene el momento de inercia:
I = 11393,3 cm4
Se calcula la tensin en la fibra superior, mediante la siguiente relacin:
ft = M(h-y)/I
ft = 0,99 ton/cm2
ahora, dado que es conocido que el diagrama de tensiones es lineal, por simple relacin de
tringulos se obtienen los esfuerzos en los pernos. La primera fila de pernos es la que recibe
mayor tensin:
ft =0,89 ton/cm
2
se determina la tensin de corte en cada perno:
fv = N/(6*A) , donde A es el rea de un perno
fv = 0,03 ton/cm2
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Para la calidad de pernos utilizados, los esfuerzos admisibles son:
Fv = 1,23 ton/cm2
Ft = 3,87 1,8fv 3,1 ton/cm2
Ft = 3,1 ton/cm2
Finalmente, se comprueba que
Fv > fv
Ft > ft
Se observa que las resistencias superan con creces a las solicitaciones, lo que permite que la unin
no falle ante ciertas sobrecargas para las cuales no est diseada la estructura.
Por otra parte, se comprueba requisitos de dimensiones:
- Distancia desde el borde lateral de la placa al perno es mayor a 12 veces el espesor del perfil.
- Distancia desde el borde superior de la placa al perno es mayor a 12 veces el espesor del perfil.
- Distancia vertical entre pernos es mayor a 3 veces el dimetro de estos.
Soldadura filete
Se considera la siguiente distribucin:
Debe resistir las mismas solicitaciones que los pernos.
Las dimensiones detalladas se pueden ver en las lminas anexas.
a = 1 0 m m
t = 0,7 cm
A = 60,2 cm2
Ix = 7286,92 cm4
Iy = 401,62 cm4
Iz = 7688,55 cm4
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Los esfuerzos en cada punto son
Para la soldadura escogida, E60 xx, la tensin admisible para A37-24Es es 1,0 ton/cm2, y el punto
ms solicitado recibe una tensin de 0,62 ton/cm2.
Placa de unin
Se adopta un espesor de 10 mm, pues es una solucin conocida, y para la magnitud de
solicitaciones que se manejan, cumple holgadamente.
Se incluye un atiesador en la parte inferior, que est sometida a traccin, para dar mayor rigidez.
Punto fx' (ton/cm2) fy' (ton/cm2) fx'' (ton/cm2) fy'' (ton/cm2) f (ton/cm2)
1 0 -0.01046196 -0.547913681 -0.273956841 0.61733577
2 0 -0.01046196 -0.547913681 0.273956841 0.6079794
3 0 -0.01046196 -0.511386103 -0.014611032 0.512000394 0 -0.01046196 -0.511386103 0.014611032 0.51140293
5 0 -0.01046196 0.511386103 -0.014611032 0.51200039
6 0 -0.01046196 0.511386103 0.014611032 0.51140293
7 0 -0.01046196 0.547913681 -0.273956841 0.61733577
8 0 -0.01046196 0.547913681 0.273956841 0.6079794
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CONEXIN EN B
Se considera una unin apernada, con la siguiente distribucin:
Se trabajar con pernos de dimetro 20 mm.
Los detalles se muestran en las lminas anexas.
Calculo de pernos
Para efectos de clculo, se consider el momento y el corte ms
desfavorable en la unin.
M = 590,571 ton*cm
Q = 2,26427 ton
Eje neutro
Haciendo equilibrio de tensiones, se obtiene:
y = 5,79 cm
Luego, se obtiene el momento de inercia:
I = 11393,3 cm4
Se calcula la tensin en la fibra superior, mediante la siguiente relacin:
ft = M(h-y)/I
ft = 2,08 ton/cm2
ahora, dado que es conocido que el diagrama de tensiones es lineal, por simple relacin de
tringulos se obtienen los esfuerzos en los pernos. La primera fila de pernos es la que recibe
mayor tensin:
ft = 1,88 ton/cm2
se determina la tensin de corte en cada perno:
fv = N/(6*A) , donde A es el rea de un perno
fv = 0,12 ton/cm2
Para la calidad de pernos utilizados, los esfuerzos admisibles son:
Fv = 1,23 ton/cm2
Ft = 3,87 1,8fv 3,1 ton/cm2
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Para la soldadura escogida, E60 xx, la tensin admisible para A37-24Es es 1,0 ton/cm2, y el punto
ms solicitado recibe una tensin de 0,62 ton/cm2.
Placa de unin
Se adopta un espesor de 10 mm, pues es una solucin conocida, y para la magnitud de
solicitaciones que se manejan, cumple holgadamente.
Se incluye un atiesador en la parte inferior, que est sometida a traccin, para dar mayor rigidez.
Punto fx' (ton/cm2) fy' (ton/cm2) fx'' (ton/cm2) fy'' (ton/cm2) f (ton/cm2)
1 0 -0.023507787 -0.719751493 -0.359875747 0.81549074
2 0 -0.023507787 -0.719751493 0.359875747 0.79447191
3 0 -0.023507787 -0.67176806 -0.019193373 0.67312385
4 0 -0.023507787 -0.67176806 0.019193373 0.67178191
5 0 -0.023507787 0.67176806 -0.019193373 0.673123856 0 -0.023507787 0.67176806 0.019193373 0.67178191
7 0 -0.023507787 0.719751493 -0.359875747 0.81549074
8 0 -0.023507787 0.719751493 0.359875747 0.79447191
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UNION EN A
La unin debe ser tal que produzca empotramiento en el plano del marco.
Interesa lograr, para las solicitaciones ms desfavorables, una solucin un tanto ajustada, paradirigir la falla de la estructura a este punto. Adems, los pernos utilizados quedarn parcialmente
en el aire, para que se produzca una falla dctil.
Clculo de pernos
M = 443,594 ton*cm
Q = 1723,61 ton
Eje neutro
Haciendo equilibrio de tensiones, se obtiene:
y = 3,63 cm
Luego, se obtiene el momento de inercia:
I = 8390,83 cm4
Se calcula la tensin en la fibra superior, mediante la siguiente relacin:
ft = M(h-y)/I
ft = 2,98 ton/cm2
Ahora, dado que es conocido que el diagrama de tensiones es lineal, por simple relacin de
tringulos se obtienen los esfuerzos en los pernos. La primera fila de pernos es la que recibe
mayor tensin:
ft = 2,56 ton/cm2
se determina la tensin de corte en cada perno:
fv = N/(6*A) , donde A es el rea de un perno
fv = 0,19 ton/cm2
Para la calidad de pernos utilizados, los esfuerzos admisibles son:
Fv = 1,23 ton/cm2
Ft = 3,87 1,8fv 3,1 ton/cm2
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Ft = 3,1 ton/cm2
Finalmente, se comprueba que
Fv > fv
Ft > ft
Por otra parte, se comprueba requisitos de dimensiones:
- Distancia desde el borde lateral de la placa al perno es mayor a 12 veces el espesor del perfil.
- Distancia desde el borde superior de la placa al perno es mayor a 12 veces el espesor del perfil.
- Distancia vertical entre pernos es mayor a 3 veces el dimetro de estos.
Soldadura filete
Se considera la siguiente distribucin:
Debe resistir las mismas solicitaciones que los pernos.
Las dimensiones detalladas se pueden ver en las lminas anexas.
a = 1 2 m m
t = 0,84 cm
A = 72.24 cm2
Ix =8744,76 cm4
Iy = 482,79 cm4
Iz = 9227,55 cm4
Los esfuerzos en cada punto son
Punto fx' (ton/cm2) fy' (ton/cm2) fx'' (ton/cm2) fy'' (ton/cm2) f (ton/cm2)
1 0 -0.023859496 -0.721091409 -0.360545705 0.81715371
2 0 -0.023859496 -0.721091409 0.360545705 0.7958206
3 0 -0.023859496 -0.673018649 -0.019229104 0.67439657
4 0 -0.023859496 -0.673018649 0.019229104 0.67303458
5 0 -0.023859496 0.673018649 -0.019229104 0.67439657
6 0 -0.023859496 0.673018649 0.019229104 0.67303458
7 0 -0.023859496 0.721091409 -0.360545705 0.81715371
8 0 -0.023859496 0.721091409 0.360545705 0.7958206
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7/28/2019 Galpon FInal
46/51
Para la soldadura escogida, E60 xx, la tensin admisible para A37-24Es es 1,0 ton/cm2, y el punto
ms solicitado recibe una tensin de 0,82 ton/cm2.
Placa de unin
Se adopta un espesor de 15 mm, pues es una solucin conocida, y para la magnitud de
solicitaciones que se manejan, cumple holgadamente.
Se incluye un atiesador en la parte inferior, que est sometida a traccin, para dar mayor rigidez.
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7/28/2019 Galpon FInal
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Proyecto Galpn Industrial
Contenido Planta, arriostramientos de techumbre
Proyectista Matias Cespedes Aguilar
Eduardo Elgueta Meneses
Lamina 1 de 5
VIGA PUNTAL
6.
0
30.
0
4.5
18.0 m
PORTICO
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7/28/2019 Galpon FInal
48/51
Proyecto Galpn Industrial
Contenido Elevacin frontal y posterior
Proyectista Matias Cespedes Aguilar
Eduardo Elgueta Meneses
Lamina 2 de 5
6.0m
2.0
5.0
6.0 6.06.0
6.0m
2.0
6.0 6.06.0
ELEVACION POSTERIOR
COLUMNA DE VIENTOELEVACION FRONTALPORTON
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7/28/2019 Galpon FInal
49/51
Proyecto Galpn Industrial
Contenido Unin en cumbrera
Proyectista Matias Cespedes Aguilar
Eduardo Elgueta Meneses
Lamina 3 de 5
300
mm
19
19
150
10
10
104
38 84 38
170
170
10200
460
30
30
20
Sold.A
Uniones
Sold.A: Soldadura E60 xx,a=10mm
Pernos: P.A.R. A325 20
10 280
Sold.A 15010
Sold.A15010
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7/28/2019 Galpon FInal
50/51
Proyecto Galpn Industrial
Contenido Unin en el hombro
Proyectista Matias Cespedes Aguilar
Eduardo Elgueta MenesesLamina 4 de 5
19
19
300m
m
1
50
10
10
1
04
38 84 38
170
170
10
200
460
30
30
20
Sold.B 16 280
10
Uniones
Sold.B: Soldadura E60 xx,a=16mm
Pernos: P.A.R. A325 20
Sold.B 15016
Sold.B15010
NOTA: LA UNION ES LA MISMA TANTO
PARA EL HOMBRO IZQUIERDO COMO
EL DERECHO
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