galpon final

7/28/2019 Galpon FInal

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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


En la siguiente tabla se muestran los valores absolutos de las solicitaciones mximas en las vigas



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


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.


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



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


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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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


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.


costaneras de techumbre, segn la componente de eje fuerte


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 COMB4 = 0.67(PP + Mj)

Eje dbil:

La separacin entre apoyos est dada por la distancia entre puntos de arriostramiento.


costaneras de techumbre, segn la componente de eje dbil.


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)


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



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


Dado que tenemos flexin biaxial, se comprueba que:

Fbx > fbx

Fby > fby

fbx/Fbx + fby/Fby = 0,52 < 1


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


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


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


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


Dado que tenemos flexin biaxial, se comprueba que:

Fbx > fbx

Fby > fby

fbx/Fbx + fby/Fby = 0,64 < 1


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 .



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



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



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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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


y = 5,79 cm


I = 11393,3 cm4


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


mayor tensin:

ft = 1,88 ton/cm2



fv = 0,12 ton/cm2


Fv = 1,23 ton/cm2

Ft = 3,87 1,8fv 3,1 ton/cm2


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43/51



Placa de unin





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


y = 3,63 cm


I = 8390,83 cm4


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


mayor tensin:

ft = 2,56 ton/cm2



fv = 0,19 ton/cm2


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


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


46/51



Placa de unin





47/51

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


48/51


Contenido Elevacin frontal y posterior



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


49/51


Contenido Unin en cumbrera



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


50/51


Contenido Unin en el hombro


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


51/51

galpon final

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