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7/27/2019 Galpon Diego

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Diego Sosa Caiza

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ESCUELA POLITCNICA NACIONAL

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL Y AMBIENTAL

MATERIA: Mtodos Computacionales

TEMA: Galpn Metlico

PROFESOR: Ing. Sigifredo Diaz Msc.

ALUMNO: Diego Sosa Caiza


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1. Dimensiones generalesSe presenta a continuacin la vista en planta y elevacin de las dimensiones del galpn del

presente estudio.

2. Predimensionamiento de cordn principal y enrejadoSe ingresa un prtico similar a la geometra de una de las cerchas del galpn que se desea

disear y se lo carga con 0.81 T/m, como se muestra en la siguiente figura:

Posteriormente se determina el diagrama de momentos para este prtico, las unidades se

presentan en toneladas y metros.

1

2

3

4

5

6

7

A B C

15m 15m

6m

6m

6m

6m

6m

6m

6m

3m

15m 15m


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Se puede observar que el mayor momento que soporta el prtico es de aproximadamente

41T.m, considerando que los cordones principales est separados 1m se tiene el siguiente

equilibrio de fuerzas:

Se va a considerar un acero tipo A36 por lo que su fy=2530 kg/cm2, se considera que el

acero a tensin soporta un 60% del fy por lo que la resistencia del cordn a tensin es de1518 kg/cm

2, como el caso ms crtico es que el cordn trabaje a compresin se va a

reducir la resistencia de prediseo un valor de 1000 kg/cm2.

Para que el cordn principal trabaje a 1000 kg/cm2

necesito un perfil C que tenga 41 cm2,

se presenta a continuacin un listado de perfiles C que tienen valores de rea cercanos al

buscado.

Perfil C rea250 x 100 x 10 41 cm300 x 80 x 10 42 cm

300 x 100 x 8 38 cm

300 x 100 x 6 28 cm

De la lista anterior se escoge un valor menor a 41 ya que este es el valor ms crtico y es

preferible reforzar solo en los sectores que los esfuerzos sean muy altos para procurar tener

41T.m

41 T

41 T

1m


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un diseo ms econmico, por esta razn se va a tomar el perfil de 300 x 100 x 6 como

primera aproximacin.

Para identificar en qu sentido van los elementos del enrejado se visualiza la deformada

general de la estructura como se presenta a continuacin:

Lo que buscamos con el enrejado es que este se oponga a la deformada general para que

trabaje a tensin, por lo que la configuracin del enrejado es la siguiente:

Para el predimensionamiento del enrejado se observa el diagrama de cortante del prtico,

este presenta los siguientes valores que se encuentran en toneladas.


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Asumiendo que los elementos del enrejado tienen aproximadamente una inclinacin de 45

grados y la fuerza cortante de toda la columna es de aproximadamente 13 T, se tiene que

los elementos inclinados que son los que resisten la fuerza cortante se ven afectados por

una fuerza de 18.5 T, como se detalla a continuacin.

Como los elementos diagonales del enrejado estn trabajando a tensin se asume que

deberan trabajar a un esfuerzo de 0.6 fy es decir 1518kg/cm2, por lo que el rea requerida

se la obtiene con la siguiente operacin:

Como se piensa utilizar 2L se el rea requerida para cada L, para poder soportar debe ser

aproximadamente de 6 cm2. Por lo que se adopta 2L de 60 x 60 x 6.

13 T

18.5 T

45

13T *cos(45)=18.5T


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3. Predimensionamiento de las correasPara comenzar el predimensionamiento de las correas se adopta un perfil G de 150 x 50 x

15 x 3, el cual tiene un peso de 6.13 kg/m, se detalla en la siguiente tabla las carga

consideradas.

G 150 x 50 x 15 x 3 6.13 kg/m

Techado 6.71 kg/m * 1.5m = 10 kg/m

Luminarias 8.87 kg/m

(Peso Propio) 25 kg/m

Granizo 150 kg/m

La sumatoria del granizo y el peso propio nos da un total de 175 kg/m.

Con este valor se calcula el momento en el centro del vano de la correa, para este caso se

considera la condicin ms crtica, es decir se toma como si se tratara de una viga

simplemente apoyada, el momento mximo se calcula a continuacin.

La correa se encuentra sobre un cordn principal que tiene una pendiente de 0.20, por lo

que el momento se lo puede descomponer en sentido X y sentido Y como se muestra en el

siguiente grfico.

El perfil G asumido tiene las siguientes propiedades.

Ix Iy Sx Sy

255 [cm ] 23.5 [cm ] 34 [cm ] 6.56 [cm ]

Mx=M seno(a)

My=M coseno(a)

a

M


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La pendiente de 0.2 corresponde a un ngulo de 11.31 grados, con estos datos se puede

determinar el esfuerzo a flexin del perfil.

El esfuerzo al cual est sometida la seccin G asumida es muy alto por lo que se toma dos

decisiones de este primer dimensionamiento de las correas, se concluye:

Se debe aumentar la seccin para reducir los esfuerzos en los dos sentidos. Se debe colocar tensores para reducir la componente normal del momento (Mx).

Se presenta a continuacin el efecto de apoyo intermedio en la correa, generado por los

tensores.

Finalmente se decide aumentar la seccin de la correa a una G de 200 x 50 x 15 x 3 y a

colocar dos tensores en cada correa.

Tensor

Tensor

Mx

Mx

Mx

Mx

CORREA SIMPLEMENTE APOYADA CORREA CON APOYOS INTERMEDIOS


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4. Generacin de la geometra de la cercha en Autocad.Se presenta en el siguiente grfico la geometra de la cercha que se gener en Autocad para

su posterior importacin a SAP2000. (Las dimensiones se encuentran en metros)

5. MaterialesSe crea un nuevo material con propiedades de A36, pero para ser diseado como lmina

doblada.

0,5

1

6

15 15

5,1

8

1

1

1,1

8

1

1

0,8

1

7,65

7,65

0,5

1 0,8

2

1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1 1 1

1,0

2


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Para las L que se va a utilizar en el enrejado se tiene el siguiente material que es de tipo

acero conformado en caliente.

Para los tensores se va a utilizar un material de tipo acero de refuerzo que presenta las

caractersticas presentas en el cuadro siguiente.


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Se crea un material con propiedades de hormign para la mampostera que se va a

encontrar como cerramiento entre las cerchas del galpn.

6. Generacin de seccionesSe presentan a continuacin las secciones utilizadas. (Las dimensiones se encuentran en

metros)

Para la creacin de las L se debe considerar que la forma como se ingresa en el programa es

diferente a como en realidad se construye, por lo que se debe procurar que la inercia de


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estos dos casos se lo ms cercana posible. Se presenta a continuacin un esquema las L en

construccin y en el programa.

Se conoce por el catlogo que el centro de gravedad de una L de 60 x 60 x 6 se encuentra a

1.78cm de cualquiera de sus lados como se presenta a continuacin.

Para la generacin de la seccin se va a procurar que los centros de gravedad de las L

coincidan tanto para el caso de L en construccin como la L que se ingresa al programa

SAP2000.

En construccin En SAP2000

0,0178m

0,0

178m

0,0178m

0,1084m

0,2168m0,0178m

En construccin

En SAP2000

0,3m

0,1262m


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Con el valor de 0.2168 m de separacin entre las L se ingresa la seccin del enrejado.

La diagonal de la esquina siempre se encuentra bajo una gran compresin por lo que en este

lugar se debe colocar una doble C que ayude a soportar esfuerzos de compresin altos. Se

coloc 2 C de 300 x 80 x 4.

Se presenta a continuacin la generacin de la correa G de 200 x 50 x 15 x 3, cuyo

predimensionamiento se indic anteriormente.


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Para los tensores se van a utilizar una varilla de 20mm, las propiedades de la seccin de los

tensores se presenta en el siguiente cuadro.

Para el cerramiento entre cerchas se lo va a hacer con un elemento rea de 15cm de espesor,

los datos considerados para generar el elemento rea que va a representar el muro se detalla

a continuacin.


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Se considera una viga de 15cm x 15cm para confinar a la mampostera, a continuacin se

presenta la seccin ingresada.


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7. Verificacin del sentido del cordn principalPara que el cordn principal est en el sentido correcto, el eje 2-2 debe tener la siguiente

orientacin, como se observa en la siguiente figura.

8. Sentido de las correas G de 200 x 50 x 15 x 3Al ingresar las correas al programa, estas se encuentran sin ninguna inclinacin, por lo que

se les debe dar la inclinacin del techo, a continuacin se presenta un grfico en donde se

indica el sentido incorrecto y el sentido correcto en que se deben colocar las correas.

El sentido correcto se debe a que en esta posicin la distancia entre el centro de corte y el

centro de gravedad de la figura es mnima.

Sentido correcto Sentido incorrecto


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9. Carga de diseoEn este caso no se utiliza los elementos tipo rea debido a que cuando se encuentran

inclinados estos no reparten bien las cargas por lo que se carga se la realiza de forma

distribuida en las correas.

Carga muerta 0.02 T/m

Carga viva 0.15 T/m

Para la carga ssmica se estima el periodo de vibracin con la ecuacin siguiente.

Se considera una altura promedio de la cubierta de 7.5 m.

En cuanto a se toma dos valores el primero es de 0.08 y el segundo es de 0.06.

Adicionalmente se consideran los siguientes parmetros

S 1.2

Cmax 3

Z 0.4

I 1

R 6

De la siguiente ecuacin y con los datos anteriores despejamos y encontramos su valor.

Esto nos indica que para cualquier periodo menor a 0.519 s las aceleraciones espectrales Sa

van a ser las mismas.

En las tabla siguientes se presentan los parmetros usados para considerar las fuerzas

ssmicas en sentido x y en sentido y.


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10.Modelo ingresado en SAP2000Se presenta en el siguiente grfico el modelo que se ingres en SAP2000.

11.Deformaciones y derivasSe cheque las derivas ante carga muerta y la combinacin de carga viva y carga muerta en

la segunda cercha del galpn. Se considera que las deformaciones deben ser menores que

L/240, es decir 30/240=0.125m, se presenta a continuacin la deriva para los dos casos.


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En cuanto a deformaciones por carga vertical se tienen buenos resultados con las secciones

seleccionadas.

En cuanto a desplazamientos laterales se considera que la deriva mxima permitida es del

2%, a continuacin se presenta el desplazamiento lateral en sentido x.

CARGA MUERTA

U3=0.0153 M

CARGA MUERTA + CARGA VIVA

U3=0.0653 M


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Se determina la deriva al dividir el desplazamiento en x por 6 metros de altura.

Se lo multiplica por el factor de reduccin R=6 y se tiene 0.0059 nuevamente.

0.0059 < 0.02

12.Periodo fundamentalMediante una frmula aproximada se calcul previamente una estimacin del periodo de la

estructura, el cual fue T=0.363 s, se hace el anlisis modal de la estructura utilizando

SAP200 y se obtiene el siguiente periodo fundamental.

SISMO EN SENTIDO X

U1=0.0059 M


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13.DiseoSe considera apara el diseo el cdigo AISI-ASD96. A continuacin se presentan las

reacciones de interaccin P-M, considerando solo los perfiles doblas en fro, es decir el

cordn principal.

Se puede ver que algunos de los valores del grfico anterior se pasan de 1, por lo que se

debe reforzar estas secciones, se debe colocar perfiles ms resistentes en estas ubicaciones.

A continuacin se presentan las reacciones de interaccin P-M, considerando solo los

perfiles laminados en caliente, es decir el enrejado.

Se puede observar que en este caso los valores de las reacciones de interaccin P-M, en

algunos casos llegan hasta casi 4 por lo que se debe colocar otro tipo de perfil ms resisten

en lugar de las L de 60 x 60 x 3


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Se decide colocar 2C de 100 x 50 x 4, para el enrejado de la columna y un perfil 2C de 100

x 50 x 3 para el enrejado de las vigas, a continuacin se presentan las tablas de los perfiles.


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Con estas nuevas secciones se obtienen mejores resultados como se puede observar en el

grfico a continuacin

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