Calculo de Un Galpon en Estructuras Metalicas (20m

7/23/2019 Calculo de Un Galpon en Estructuras Metalicas (20m

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8/6/2015 Calculo de un galpon en estructuras metalicas (20m. de luz) - Ensayos - Chopoli

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Calculo de un galpon en estructurasmetalicas (20m. de luz)

por chopoli | buenastareas.com

DISEO GALPON PAR ALMACENAMIENTO

1.- OBJETIVO.-

1.1.- OBJETIVO ACADEMICO.-

El objetivo de este proyecto es explicar con detalle los pasos necesarios para disear

armaduras de acero adems de aplicar en forma concisa los principios bsicos y los

mtodos fundamentales de diseo en miembros estructurales, en otras palabras aplicar

todos los conocimientos ya obtenidos para as disear una estructura metlica.

2.-FUNCION DE LA ESTRUCTURA Y SU UBICACIN.-

2.1.- FUNCION DE LA ESTRUCTURA.-

- Deber ser apropiada para el almacenamiento industrial

- Deber ser apropiada a la humedad y la corrosin

2.2.- UBICACIN.-

- Ciudad : La Paz

- Zona : 16 de julio

- Av. Juan Pablo Segundo

- Numero : 3383

3.- CARACTERSTICAS PRINCIPALES Y DIMENSIONES.-

- Tipo de armadura : Howe

- Luz = 20 m

- Largo = 25 m

- Separacin entre serchas : 5metros


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- Numero de armaduras : 6

- Altura de la columna : 6 metros

- Inclinacin : 15

- Carga de Nieve 100[pic]

- Carga de VIENTO Barlovento 60 [pic]

Sotavento 44 [pic]

3.1.- ESTRUCTURA COMPUESTA POR ELEMENTOS TIPO CERCHA (Pratt)

Este tipo de sistemas tienen la caracterstica de ser muy livianos y con una gran

capacidad de soportar cargas. Se utilizan principalmente en construcciones con luces

grandes, como techos de bodegas, almacenes, iglesias y en general edificaciones con

grandes espacios en su interior. Las cerchas tambin se usan en puentes, aunque

paraeste tipo de estructuras los puentes atirantados, colgantes (cables), los puentes en

vigas de alma llena (ya sea vigas armadas soldadas) y los puentes en concreto

reesforzado se han desarrollado tanto que resultan ser sistemas mas atractivos para el

diseador.

Existen diferentes tipos de cerchas de acuerdo con la solucin estructural que se

requiere. Su construccin o ensamble se lleva a cabo uniendo elementos rectos, que

primordialmente trabajan a esfuerzos axiales, en unos puntos que llamamos nudos y

conformando una geometra tal que el sistema se comporta establemente cuando recibe

cargas aplicadas directamente en estos nudos.

De acuerdo con su uso tenemos cerchas para techos, para puentes o simplemente para

vigas pertenecientes a un sistema de piso.

En las cerchas utilizadas para techos se busca que su geometra conforme o supla la

forma del techo. Por lo general el cordn superior conforma las pendientes del techo y el

inferior es un tensor horizontal. En techos con luces grandes esto obligara a tener una

cercha muy alta en el centro, en ese caso se puede tambin hacer la cuerda inferior

inclinada.

4.- DIMENSIONES DE LA ESTRUCTURA

[pic]

VISTA FRONTAL

DIMENSIONES DE LA ESTRUCTURA


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[pic]

VISTA SUPERIOR

5.- DETERMINACIN DE CARGAS.-

5.1.- CARGA MUERTA.-

5.1.1.- PESO DE LA ARMADURA.-

Este peso no es posible determinarlo con exactitud por lo tanto solo se hace una

aproximacin de acuerdo al tipo de material y sus dimensiones.

W = 13[pic]

5.1.2.- PESO DE LOS LARGUEROS.-

Seasumir o tomara como referencia un valor dado por el docente.

W = 5 [pic]

5.1.3.- PESO DE LA CUBIERTA.-

De acuerdo a los datos proporciona dos por el proveedor se tiene.

W = 15 [pic]

5.1.4.- PESO DE LOS TIRANTES.-

Tambin se estimara el peso de los tirantes:

W = 2 [pic]

5.1.5.- PESO DE LOS ACCESORIOS.-

W = 0.1 [pic]

5.1.6.- CARGA TOTAL MUERTA.-

Ser loa suma de todas las cargas anteriores.

W = 35.1 [pic]

5.2.- CARGAS VIVAS.-

5.2.1.- CARGA DE NIEVE.-

La magnitud de las cargas de nieve depende principalmente de la ciudad y el lugar donde

se construir este proyecto.

W = 200 [pic]

5.2.2.- CARGA DE VIENTO.-


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Aunque la direccin del viento es variable para su estimacin se sacara datos de una

tabla aproximada.

Sotavento = 44 [pic]

Barlovernto = 60 [pic]

6.- CALCULO DE CARGAS POR NUDO.-

6.1.- CARGA MUERTA.-

De clculos anteriores se tiene los siguientes datos:

Carga muerta: [pic]

Ancho de la estructura: [pic]

Separacin Cercha: [pic]

El peso total de la carga muerta se calcula mediante la ecuacin:

[pic]

Reemplazando datos de tiene el siguiente valor:

[pic]

Basndonos en la ecuacin se calculara finalmente la carga en cada nudo:

[pic]

Donde:

Numero de nudos: [pic]

Peso de la carga muerta: [pic]

Entonces se tiene: [pic]

6.2.- CARGA DE NIEVE.-

De clculos anteriores se tiene los siguientes datos:

Carga nieve: [pic]

Ancho de la estructura: [pic]

Separacin Cercha: [pic]


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Para el clculo del peso que ejercer la nieve sobre laestructura, se lo calculara de la

siguiente manera:

[pic]

Reemplazando datos de tiene el siguiente valor:

[pic]

Basndonos en la ecuacin se calculara finalmente la carga en cada nudo:

[pic]

Donde:

Numero de nudos: [pic]

Peso de la nieve: [pic]

Entonces se tiene:

[pic]

6.3.- CARGA DE VIENTOS.-

6.3.1.- LADO BARLOVENTO.-

El viento origina succin a la estructura por esta razn se considera lo siguiente:

[pic]

Donde:

Carga debido a la succin: [pic]

Longitud de la estructura (hipotenusa) [pic]

Separacin entre Cerchas [pic]

Calculando tenemos:

[pic]

Para el clculo de cada nodo:


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[pic]

Entonces:

[pic]

6.3.2.- LADO SOTAVENTO

[pic]

Donde:

Carga debido a la succin: [pic]

Longitud de la estructura (hipotenusa) [pic]

Separacin entre Cerchas [pic]

Calculando tenemos:

[pic]

Para el clculo de cada nodo:

[pic]

Entonces:

[pic]

7.-SISTEMA ESTATICO.-

Se considera un apoyo fijo y movil.

CARGA MUERTA

[pic]

CARGA DE NIEVE

[pic]

[pic]

CARGA DE VIENTO

[pic]

[pic]


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9. DISEO DE ELEMENTOS

9.1. TIRANTES

Se tiene los siguientes datos de las cargas establecidas en anteriores puntos.

Cargas:

Peso de la cubierta [pic]

Peso de la nieve [pic]

Peso de los largueros [pic]

La carga total ser entonces: [pic]

Para el rea de influencia: [pic]

Fuerza que soporta los tirantes.

De la grafica tenemos.

[pic]

Entonces:

[pic][pic]

[pic]

a). Esfuerzo permisible:

Acero B254

[pic]

[pic]

b). rea requerida:

[pic]

[pic]

c). Seleccin de la barra:


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[pic]

[pic]

[pic]

Asumimos entonces la siguiente barra:

[pic]

[pic]

9.2 LARGUEROS.

9.2.1. FLEXION

Peso propio de largueros: [pic]

Peso de la cubierta: [pic]

Peso de la nieve: [pic]

Carga total: [pic]

Peso larguero

[pic]

[pic]

Entonces:

[pic]

Flexin en X

Momento hallado por el grafico.

[pic]

Flexin en Y

[pic]

Diseo:

1.- Asumir esfuerzo permisible.


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Podemos considerar que la cubierta proporciona apoyo lateral completo a los largueros

por lo tanto se puede trabajar con los siguientes esfuerzos permisibles.

[pic]

Donde:

Esfuerzo a la fluencia: [pic]

Calculando se tiene:

[pic]

2.- Modulo de seccin requerida.

[pic]

[pic]

[pic]

3.- Seleccin del perfil.

Elegimos un perfil que cumpla con el modulo de seccin requerida.

[pic]

PERFIL CE 76 x 8.93

Propiedades:

[pic]

4.- Verificacin.

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

Nos quedamos con el perfil seleccionado.

9.3 CORDON SUPERIOR


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Se disea a flexocompresin

Esfuerzo mximo soportado:

[pic]

Carga debido al larguero:

[pic]

[pic]

Anlisis esttico.

[pic]

[pic]

[pic]

1. Asumimos esfuerzo permisible es compresin y flexin.

[pic]

[pic]

2. rea requerida.

[pic]

Por perfil: [pic]

Asumimos un [pic]

Donde el factor [pic] representa un incremento el en rearequerida por flexin.

Modulo de seccin requerida.

[pic]

3. Seleccin del perfil. [pic]

|Perfil |rea [cm2] |Ix [cm4] |Sx [cm3] |rx [cm] |X=Y [cm] |

|LI 152x11 |32.65 |732.9 |66.7 |4.75 |4.22 |


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4. calculo de esfuerzo permisible.

[pic]

Calculo de la esbeltez.

[pic]

[pic]

[pic]

Segn la ecuacin 1.5 1 se tiene:

[pic]

Verificamos si la seccin es soportada lateralmente.

Los patines estn unidos continuamente al alma.

[pic]

Por lo tanto la viga no esta soportada lateralmente.

Miembro no soportado lateralmente.

Calculo de Cb

[pic]

[pic]

Por norma se toma entonces: [pic]

Calculando las siguientes expresiones:

[pic]

[pic]

No cumple la ecuacin anterior entonces se recure al siguiente anlisis.

Entonces el esfuerzo permisible se calcula segn la ecuacin:

[pic]

5. Verificacin.

[pic]

[pic]

El miembro entonces debe ser verificado por las ecuaciones 1.6-1a y 1.6-1b.

[pic][pic]

[pic]

Remplazando valores a las anteriores ecuaciones:

Se toma el valore de Cm=0.85, para miembros cuyos extremos estn restringidos.

[pic]


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[pic]

Por lo tanto el perfil a usarse ser:

|2 LI 152 x 11 |

9.4 CORDON INFERIOR

Se diseara a tensin.

Carga de diseo: [pic]

Longitud: [pic]

Dimetro del perno: [pic]

Dimetro del agujero: [pic]

1. Determinacin de esfuerzos permisibles:

[pic]

2. rea total requerida:

2.1. Criterio del rea total:

[pic]

Por perfil:[pic]

2.2. Criterio del rea neta efectiva:

[pic]

Como se muestra en la figura segn la disposicin de los agujeros y la lnea de esfuerzo

se toma el valor de [pic].

[pic]

Por perfil se tiene: [pic]

rea total requerida.

[pic]

[pic]

3. Seleccin del perfil:

|[pic] |[pic] |[pic] |[pic] |[pic] |[pic] |

|5 |8.78 |LI 76x6 |9.29 |2.36 |7.29 |

4. Verificacin:4.1 Esfuerzo en el rea total.

[pic]

[pic]

4.2 esfuerzo en el rea neta efectiva.


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[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

4.3 Esbeltez

[pic]

[pic]

[pic]

Por lo tanto el perfil seleccionado es:

|2 LI 76x6 |

9.5 MONTANTES

Se deber disear a compresin, empleando para ello perfiles LI, la cercha consta de dos

pares de montantes en cada lado y una central, pero las dimensiones son distintas por

esta razn el clculo se lo realizara de forma separada.

9.5.1 BARRAS BC-JK.


Longitud: [pic]


1. Asumir un esfuerzo permisible.

[pic]

Se adoptara: [pic]

2. rea total requerida.

[pic]

3. Seleccin del perfil [pic]


|LI 38x6 |4.40 |5.83 |2.20 |1.14 |1.19 |

4. Calculo del esfuerzo permisible.

[pic][pic]

Segn la ecuacin 1.5 1 setiene: [pic]

5. Verificacin.

[pic]

[pic]


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El perfil seleccionado es:

|LI 38 x 6 |

9.5.2 BARRAS DE-HI-FG.


Longitud: [pic]


Se repiten los puntos 1 y 2 anteriores.



|LI 64x4 |4.88 |19.44 |4.21 |1.98 |1.73 |

4. Calculo del esfuerzo permisible.

[pic]

[pic]

Segn la ecuacin 1.5 1 se tiene: [pic]

5. Verificacin.

[pic]

[pic]


|LI 64 x 4 |

9.6 TRANSVERSALES

Se diseara las barras a traccin, se considerara perfiles LI para el diseo, se tomara

solo una longitud de perfil para las cuatro barras.


Longitud: [pic]


1. Determinacin de esfuerzos permisibles:

[pic]

2. rea total requerida:2.1. Criterio del rea total:

[pic]

2.2. Criterio del rea neta efectiva:

[pic]

Como se muestra en la figura segn la disposicin de los agujeros y la lnea de esfuerzo


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se toma el valor de [pic].

[pic]

rea total requerida.

[pic]

[pic]

3. Seleccin del perfil:

|[pic] |[pic] |[pic] |[pic] |[pic] |[pic] |

|0.5 |5.16 |LI 64x5 |5.81 |1.98 |4.61 |

4. Verificacin:

4.1Esfuerzo en el rea total.

[pic]

[pic]

4.2 esfuerzo en el rea neta efectiva.

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

4.3 Esbeltez

[pic]

Por lo tanto el perfil seleccionado es:

|LI 64 x 5 |

10. DISEO DE COLUMNAS.

10.1 COLUMNAS

La carga que soportara las columnas debido al peso que ejercer la armadura ser la

suma de las reacciones de la carga muerta y la carga de nieve por ser las mximascargas.


Longitud: [pic]



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1. Asumir un esfuerzo permisible.

[pic]

Se adoptara: [pic]

2. rea total requerida.

[pic]



|LI 76x5 |7.03 |40.01 |7.22 |2.39 |2.07 |

4. Calculo del esfuerzo permisible. [pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

Segn la ecuacin 1.5 1 se tiene: [pic]

5. Verificacin.

[pic]

[pic]


|LI 76x5 |

11. DISEO DE PLANCHAS DE AMARRE EN LOS EXTREMOS

Del perfil seleccionado en el paso anterior se considera los siguientes valores para el

diseo de las planchas de amarre.

Del manual IMCA [pic]

[pic]

[pic]

Para el espesor

[pic]Adoptamos: [pic]

Por tanto se tendr planchas de:

|20 x 11 x 0.635 |


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Numero de conectores: [pic] [pic]

[pic]

Asumimos: [pic]

Como el largo m es de 11 entonces se puede empleare 3 conectores con las siguientes

disposiciones:

12. DISEO DE LAS BARRAS DEENLACE

La longitud disponible para colocar las barras de enlace ser:

[pic]

Angulo entre barras: [pic] entonces [pic]

De donde: [pic]

Numero de barras de enlace: [pic]

Por lo tanto se colocaran 123 barras de enlace longitudinal entre conectares:

[pic]

Fuerza cortante normal al eje de la pieza:

[pic]

[pic]

Parra las barras: [pic] [pic]

[pic] entonces: [pic]

Segn la norma para las barras de enlace simples, [pic]

[pic] por tanto: [pic]

Adoptamos: [pic]

Luego: [pic]

Relacin de esbeltez: [pic]

De la ecuacin 1.5 1 se tiene: [pic]

El rea de ka seccin de la barra ser: [pic]

De donde: [pic]

La distancia mnima del centro de los agujeros al centro de las barras, empleando pernos

de 0.64 cm. (1/4 in). Asumimos que ser de 1 cm.

Entonces de adoptara: [pic]

Longitud de las barras de enlace:


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[pic]

Se adoptaran barras de enlace de: [pic]

|1.5 x 15 x 1/8 colocadas a 60 |

Se emplearan barras de:

+

13. DISEO DE LA PLACA BASE

Adoptamos para el esfuerzo de aplastamiento en concreto con: [pic]

[pic]

1. Presin de aplastamiento.

[pic]

2. rea requerida.

[pic]

3. Calculo de N y B.

[pic]

Por lo tanto se asume: [pic]

4. Determinacin de m y n.

[pic]

5. Presin de aplastamiento sobre el soport.

[pic]

6. Determinando el espesor de la placa.

[pic]

La placa base ser:

|24 x 24 x 0.6 |

-----------------------

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]


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[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

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