trabajo de metal y madera.pdf

UNIVERSIDAD JOSE CARLOS MARIATEGUI

FACULTAD DE INGENIERIAS

CARRERA PROFECIONAL DE ING. CIVIL

DISEO EN ACERO Y MADERA

TRABAJO PRCTICO

1

INDICE

Contenido TITULO I. INTRODUCCIN ............................................................................................... 2

TITULO II. 4

CONTENIDO .............................................................................................................................. 4

CAPITULO. 1. .............................................................................................................................. 5

UBICACIN ................................................................................................................................. 5

CAPITULO. 2. .............................................................................................................................. 7

CARACTERSTICAS ESTRUCTURALES ............................................................................. 7

CAPITULO. 3. ............................................................................................................................ 13

PREDIMENSIONAMIENTO ................................................................................................... 13

CAPITULO. 4. ............................................................................................................................ 15

ESQUEMA GENERAL ............................................................................................................. 15

CAPITULO. 5. ............................................................................................................................ 19

CRITERIO DE CONEXIONES ............................................................................................... 19

TITULO III. 27

CONCLUSIONES ..................................................................................................................... 27

TITULO IV. 29

RECOMENDACIONES ........................................................................................................... 29

GLOSARIO .................................................................................................................................. 32





TRABAJO PRCTICO

2

TITULO I. INTRODUCCIN





TRABAJO PRCTICO

3

El siguiente trabajo es una muestra de lo aprendido en el curso de Diseo en Metal y

Madera, aplicado especficamente en el anlisis de una cobertura metlica curva, desarrollando

desde los planos de ubicacin y estructuras, empapndonos en las caractersticas estructurales,

tipos de cargas utilizadas, pasando al pre dimensionamiento de los elementos estructurales, el

metrado de carga correspondiente, seguido por el anlisis netamente estructural con el respaldo

de un software de tecnologa avanzada en el cual el diseo de esta estructura metlica fue basado

y comprobado, dndonos una simulacin excelente del comportamiento estructural en la realidad

y las cargas que resisten este tipo de estructuras.

Esto nos ayudara a poder disear en el futuro todo tipo de estructuras ya que el presente

trabajo es tomado y diseado lo ms real posible utilizando herramientas que todo ingeniero en

la actualidad tiene a la mano, y en base a estudios realizados y plasmados en libros, los cuales

tomamos como base en este anlisis y diseo de estructura metlica.





TRABAJO PRCTICO

4

TITULO II.

CONTENIDO





TRABAJO PRCTICO

5

CAPITULO. 1.

UBICACIN





TRABAJO PRCTICO

6

A. LOCALIZACIN

La obra denominada Construccin del Almacn General Chen Chen, se localiza en el distrito

de Moquegua, provincia Mariscal Nieto, regin Moquegua. VER ANEXO Nro. 1

B. UBICACIN

La obra denominada Construccin del Almacn General Chen Chen, se encuentra ubicada:

DEPARTAMENTO : MOQUEGUA

PROVINCIA : Mariscal Nieto

DISTRITO : Moquegua

AA.HH. : Chen Chen

En la Carretera Binacional S/N. VER ANEXO Nro. 2





TRABAJO PRCTICO

7

CAPITULO. 2.

CARACTERSTICAS

ESTRUCTURALES





TRABAJO PRCTICO

8

Se trata de una edificacin de 01 nivel destinada al uso de almacn general. Es un sistema

dual conformado por muros estructurales de albailera confinada (muros laterales) con

prticos de concreto armado que dan a la edificacin la rigidez necesaria.

Las vigas son peraltadas en ambos sentidos, guardando relacin con la propuesta

arquitectnica, teniendo un diafragma rgido mediante losas aligeradas unidireccionales.

Caractersticas Estructurales De La Cobertura

La nave central est provista de una cobertura de armado de estructura metlica de

material altamente resistente.

CONSTA DE 6 ARCOS METLICOS.

Los arcos tienen como apoyos a las columnas que son de Concreto Armado.

En la parte central los arcos cuentan con una luz de 42.34 m y una flecha de 8.00 m, los

Apoyos son fijos ubicndose sobre bases de concreto armado que a su vez conforman la

estructura de las zonas laterales.

La separacin entre arcos tienen un promedio de 7.00 m.





TRABAJO PRCTICO

9

ARCO 1

ARCO 2

ARCO 3

ARCO 4

ARCO 5

ARCO 6





TRABAJO PRCTICO

10

- Viguetas de celosa:

Las viguetas tienen una longitud de 7.00m y son las que soportan las planchas metlicas que

son la cobertura final.

Tienen una altura de 30cm.

Estas vigas se utilizan cuando necesitamos salvar luces importantes o cuando necesitamos tener

vigas de cantos importantes, puede resultar ms econmico utilizar estructuras reticulares en

celosa que vigas de alma llena.

Una de las caractersticas que tiene este tipo de viga es que impide ser vista pero permite ver y

deja penetrar la luz y el aire, es por esto que se utiliza en almacenes de gran magnitud.

11/2"

11/2"

2Ls 1" X 1" X 1/8"

0.30

300.00mm11/2"

11/2"

2L 1"x1"x1/8"





TRABAJO PRCTICO

11

- Tensores.

Los tensores se colocaron alternamente para ayudar a disminuir los momentos

producidos por las cargas de la cobertura de las planchas de policarbonato.

ARC - 1'

ARC - 1

ARC - 1

ARC - 1

ARC - 1

ARC - 1'

VM

-1V

M-1

VM

-1V

M-1

VM

-1

VM

-1V

M-1

VM

-1V

M-1

VM

-1

VM

-1V

M-1

VM

-1V

M-1

VM

-1

VM

-1V

M-1

VM

-1V

M-1

VM

-1

VM

-1V

M-1

VM

-1V

M-1

VM

-1

VM

-1V

M-1

VM

-1V

M-1

VM

-1

VM

-1V

M-1

VM

-1V

M-1

VM

-1

VM

-1V

M-1

VM

-1V

M-1

VM

-1

VM

-1V

M-1

VM

-1V

M-1

VM

-1

VM

-1V

M-1

VM

-1V

M-1

VM

-1

VM

-1V

M-1

VM

-1V

M-1

VM

-1

VM

-1V

M-1

VM

-1V

M-1

VM

-1

VM

-1V

M-1

VM

-1V

M-1

VM

-1

VM

-1V

M-1

VM

-1V

M-1

VM

-1

VM

-1V

M-1

VM

-1V

M-1

VM

-1

Ten

sor

1

/2"

Te

ns

or

1

/2"

Ten

so

r 1

/2"

Te

ns

or

1/2

"

VM-1

@ 3.00 m.

VM-1

@ 3.00 m.

VM-1

@ 3.00 m.

VM-1

@ 3.00 m.

50.00

DETALLE DE TENSOR





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75.00

100.00

200.00

- Techado con Planchas Termo Acsticas De Policarbonato.

DETALLE DE ANCLAJE DE ESPARRAGO

ancho util 960mm

ancho total 1005mm

PLANCHA DE POLICARBONATO

Anclado de esparrago

ANCLADO DE ESPARRAGO @.40m

ANCLADO DE ESPARRAGO @.40m

Espesor=4mm





TRABAJO PRCTICO

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CAPITULO. 3.

PREDIMENSIONAMIENTO





TRABAJO PRCTICO

14

El pre dimensionamiento se realizar utilizando algunos criterios que los cdigos de

construccin sugieren, pero si se cuenta con suficiente experiencia se podr proponer de

entrada dimensiones aproximadas.

De la cubierta metlica

La solucin arquitectnica de la estructura auto soportable es de forma curva, cuya

solucin bsica es sobre vigas y columnas de concreto reforzado; a partir de all resulta

complicada la utilizacin de modelos matemticos que puedan aplicarse directamente

para obtener las reacciones del techo sobre los marcos rgidos que la soportaran; sin

embargo, para facilidad de diseo, se utilizar la informacin que el fabricante de techos

proporciona.

Tabla. Soluciones arquitectnicas para cubiertas sobre estructuras de concreto

Dado que la luz de la edificacin es 42.34m, entonces: FLECHA= 8.0m

Respecto a la distancia entre los arcos, debe considerarse que estos se apoyan en las vigas

y estas a su vez en las columnas, entonces dicho espaciamiento es cada 7.00m, y sobre

estos se apoyaran las viguetas.

Vigas

Los criterios que se consideraron segn el cdigo ACI, contempla peraltes mnimos en

vigas para una rigidez adecuada sin grandes deflexiones.

Tabla . Valores de pre dimensionamiento para vigas

Dado que L=7m, entonces: PERALTE= 0.3m

VM1 = 30 X 60





TRABAJO PRCTICO

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CAPITULO. 4.

ESQUEMA GENERAL





TRABAJO PRCTICO

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TRABAJO PRCTICO

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TRABAJO PRCTICO

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TRABAJO PRCTICO

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CAPITULO. 5.

CRITERIO DE CONEXIONES





TRABAJO PRCTICO

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Para el diseador de estructuras de acero es tan importante optimizar los perfiles a

emplear como unirlos adecuadamente para que el conjunto trabaje armoniosamente. No hay

estructura segura si las uniones no funcionan apropiadamente, en especial en zonas donde las

cargas laterales son significativas. En las construcciones de acero se tienen muchos tipos de

conexiones en consideracin a la geometra y cargas. Cada conexin tiene que cumplir una serie

de requisitos para asegurar su ductilidad, rotacin y capacidad de tomar momentos, cortes y

cargas axiales. Por otro lado, para facilidad de construccin, en lo posible, las conexiones deben

ser igualadas para evitar un trabajo excesivo en el sitio de la obra con conexiones distintas unas

de otras.

Tipos de conexiones

Conexiones atornilladas

El montaje de estructuras de acero por medio de tornillos es un proceso que, adems de ser muy

rpido, requiere mano de obra menos especializada que cuando se trabaja con remaches o con

soldadura. Estos factores dan a las juntas atornilladas una ventaja econmica en comparacin con

los otros tipos de conexin. Aunque el costo de adquisicin de un tornillo es mayor que el de un

remache, el costo total de la construccin atornillada es menor que el de la construccin

remachada debido a los menores costos por mano de obra y equipo, y al menor nmero de

tornillos requeridos para resistir las mismas cargas.

Conexiones soldadas

Se llama soldadura a la unin de dos piezas metlicas de igual o parecida composicin, de forma

que la unin quede rgida y estanca. Esto se consigue bien por el efecto de fusin que proporciona

la aportacin de calor, bien por la aportacin de otro metal de enlace o por la combinacin de

ambos efectos.

Existen cerca de cuarenta sistemas de soldar, pero el ms importante para las estructuras

metlicas es el sistema de soldadura por fusin.

Existen diferentes tipos de soldadura por fusin, pero los ms utilizados son dos:

Soldadura autgena

Soldadura por arco elctrico, que es la que se utiliza en estructuras metlicas.





TRABAJO PRCTICO

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Soldadura autgena

En la soldadura autgena el calor lo proporciona una llama producida por la combustin de

una mezcla de acetileno y oxgeno, en la proporcin 1:1, que se hace arder a la salida de

una boquilla. La temperatura alcanzada en la llama es de unos 1300 C. El calor producido

funde los extremos a unir, con lo que se obtiene, despus de la solidificacin, un enlace

homogneo.

Aunque este tipo de soldadura todava se utiliza en los talleres mecnicos, no es correcta su

utilizacin en uniones sometidas a esfuerzos, ya que por efecto de la temperatura se

provocan unas tensiones residuales muy elevadas, siendo en general ms lenta y cara que

la soldadura por arco.

Soldadura por arco elctrico

La soldadura por arco se basa en que si a dos conductores en contacto se les somete a una

diferencia de potencial, establecemos entre ambos una corriente.

Si posteriormente se les separa, provocamos una chispa, cuyo efecto es ionizar el gas o el

aire que la rodea, permitiendo as el paso de la corriente, a pesar de no estar los

conductores en contacto.

Con esto lo que hacemos es crear entre ellos un arco elctrico por transformacin de la

energa elctrica en energa luminosa y calorfica. El calor provocado por el arco no slo es

intenso, sino que adems est muy localizado, lo que resulta ideal para la operacin de

soldar. Las temperaturas alcanzadas son del orden de 3500C.

En el circuito elctrico formado por los electrodos y el arco, la intensidad de corriente

depende de la tensin y de la resistencia del circuito. Si los electrodos se acercan o se

separan variar la resistencia y la intensidad y, por lo tanto, la energa se transformar en

calor, con lo que la soldadura no ser uniforme.





TRABAJO PRCTICO

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EN EL PROYECTO

Conexiones atornilladas

- Atornillado de arcos en columnas, dado por 6 tornillos 3/4.

PL DE 3/8: PIN SOLDADO DE 1 1/8 ACERO GRADO 60





TRABAJO PRCTICO

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- Atornillado en tijerales





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Atornillado en tensores

Conexiones soldadas

Se trata de uniones soldadas tipo arco, que cuentan con las especificaciones siguientes.





TRABAJO PRCTICO

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- Soldadura en tijerales





TRABAJO PRCTICO

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- Soldadura en el arco

- Soldadura en vigas y viguetas





TRABAJO PRCTICO

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TITULO III.

CONCLUSIONES





TRABAJO PRCTICO

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- El proyecto cumple con los parmetros de diseo estipulados en la

norma E090 ESTRUCTURAS METALICAS.

- La ayuda de un programa asistido por computadora como lo es (SAP

V15), es indispensable para que un anlisis estructural tome en cuenta

todas las combinaciones de carga mayorada, debido a que la variedad

de los resultados en los esfuerzos es directamente proporcional al

nmero de elementos con las combinaciones de carga, esto da como

resultado el ahorro de tiempo en el diseo estructural.

- Se concluye en que los parmetros usados por los proyectistas,

usndose CM=15 kg/cm2, son criterios validos, pues en el CAPITULO 7,

se hace hincapi en la similitud de los valores hallados mediante el

metrado de cargas final y el propuesto por los diseadores.

- El anlisis estructural realizado es aproximado al hecho por programas

computarizados, aplicndose conocimientos de cursos de anlisis

estructural, e idealizacin de estructuras, este nos garantiza

medianamente la comprobacin aproximada al clculo hecho por los

proyectistas.

- Se concluye tambin que la rigidez que aportan los tensores, es un

tema de estudio importante en cuanto al diseo en acero, pero se hizo

una aproximacin y se uso el criterio para saber que contrarrestan el

momento en sus respectivos tramos.





TRABAJO PRCTICO

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TITULO IV.

RECOMENDACIONES





TRABAJO PRCTICO

30

- Se hace hincapi entonces que debe considerarse en la memoria de

clculo y especificaciones tcnicas, que estos deben ser ms

detallados y correlativos entre s, y as facilitar la comprensin y la

misma ejecucin.

- Los planos diversos deben contar con detalles especificados al

milmetro, que se asemejen ms a la situacin real y recomendar

tambin la utilizacin de programas de modelamiento de estructuras

en 3D.

- El diseo debe regirse de acuerdo a la norma E090.

- Para la formulacin de un proyecto el ingeniero responsable debe

solicitar las especificaciones tcnicas a las empresas fabricantes de

cada uno de los componentes que se emplearan para el diseo y

ejecucin, asegurndose que estos materiales estn aptos para el uso

y cuenten con su Certificado de Calidad respectivo.





TRABAJO PRCTICO

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TRABAJO PRCTICO

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GLOSARIO

ACI Instituto Americano del Concreto.

Carga crtica Carga a la que se producen fallos en la estructura.

Carga muerta Es la carga que permanece esttica a travs del tiempo, independientemente de la

utilizacin de la estructura.

Carga viva Es la carga que puede moverse a travs del tiempo, se estima que podr trasladarse en

el futuro de un lugar a otro, debe tomarse siempre en cuenta para que no ocasione cambios

estructurales.

Carga ltima Es la suma de la carga viva con la carga muerta afectadas ambas por su respectivo

factor de seguridad.

Esfuerzo-deformacin Es la curva que describe la relacin entre el esfuerzo y la deformacin de

un material, en zona elstica e inelstica.

Estribo Refuerzo empleado para resistir esfuerzos cortantes y de torsin en un elemento

estructural.

Modulo de elasticidad Es una medida inherente de un material, o razn constante del esfuerzo a la

deformacin, antes del lmite de proporcionalidad.

Momento Producto de la intensidad de una fuerza por su distancia perpendicular desde la lnea de

accin de la fuerza al eje de rotacin.

Peralte Es la distancia medida desde la fibra extrema en compresin hasta el centroide del refuerzo

sujeto a tensin.

Proyecto Conjunto de planos, especificaciones, disposiciones especiales o cualquier otro

documento que se emita antes o durante la ejecucin del proyecto.

Refuerzo Material que consiste en acero estructural y se utiliza para aumentar el soporte estructural

de los elementos de concreto reforzado.

Relacin de esbeltez Es la relacin de su altura (h) a su menor dimensin; en columnas reforzadas

la relacin mnima es igual a tres.

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