cargas FINL.docx

Análisis de cargas en la estructura

Calculo del área de influencia

Separaciónentre pórticos : l0=5m

Para los casos que se utilizan distancias inclinadas:

Separaciónentrecorreas :

l1=0.715m l2=1.43m l3=1.505m l4=0.79m

Áreas de influencia :

Para los casos que se utilizan distancias horizontales:

Separaciónentrecorreas :

l1=0.682m l2=1.364m l3=1.436m l4=0.754m

Áreas de influencia :

A1=l0 l1=3.575m2 A2=l0l2=7.150m

2

A3=l0l3=7.525m2 A4=2 l0l4=7.900m

2

A1=l0 l1=3.575m2 A2=l0l2=7.150m

2

A3=l0l3=7.525m2 A4=2 l0l4=7.900m

2

Cálculo de número y distancia entre largueros para la mitad de la cubierta

Datos:Longitud teja: 6000mmDistancia mínima entre largueros: 1500mmDistancia entre el primer larguero y el último: 15730mm

Distancia entre largueros:

L=6000−1402

=2930mm

2930mm>1500mm => Distancia: 1500mm

Número de largueros:

L=157301500

=10.49

Como no es un número exacto, se aproxima al inmediato superior. Por tanto:

Carga muertaPeso propio

Ppp=0.2kN

m2

Tejas

Pteja=0.05kN

m2

Cargaen los nodos : q i=Ai(Ppp+Pteja)

L=1573011

=1430mm

Númerode largueros=11

Nieveps=C s p f (1)

Pf=0.7C eC t I pg (2)

Donde:

C t=1.0 C s=0.8 C e=1.0 pg=0.2395kN

m2I=1

Reemplazando en (2) se tiene:

Pf=0.1677kN

m2

Reemplazando en (1) se tiene:

Pf=0.1341kN

m2

Cargaen los nodos : q i=Ai Pf

Viento

Las ecuaciones utilizadas para el cálculo de la carga de viento son:

p=qhGC N (3)

qD1=A1Ppp=0.894kN qD3=A3P pp=1.881kN

qD 2=A2P pp=1.787kN qD 4=A4P pp=1.975kN

qS1=A1Pf=0.479kN qS3=A3P f=1.009kN

qS2=A2Pf=0.959kN qS4=A4 P f=1.059kN

qh=0.613K zK zt KdV2I ( Nm2 )V enms (4)

Acción lateral del viento:

Barlovento CNW Sotavento CNL

Caso A 1.100 -0.237Caso B 0.035 -1.002

Acción frontal del viento:

CN

Caso A -0.8Caso B 0.8

Los coeficientes para (3) y (4):

G=0.85 K z=0.765 Kd=0.85 K zt=1.0

I=1 V=41.67 ms

qh=0.613K zK zt KdV2 I=0.692 kN

m2

De p=qhGC N se tiene (en kN

m2):

Barlovento Sotavento Viento frontalCaso A 0.647 -0.139 -0.471Caso B 0.021 -0.589 0.471

Cargaen los nodos : q i=Ai Pf

Debido a que el viendo es una carga inclinada en dirección perpendicular a la cubierta, se tiene para cada nodo una carga horizontal y otra vertical.

VIENTO LATERAL

Nudo Área Caso A

P P Horizontal P Vertical Qw1 horiz. Qw1 vert.1 3,575 0,647 0,194 0,617 0,694 2,2072-12 7,15 0,647 0,194 0,617 1,387 4,41312 7,525 0,647 0,194 0,617 1,460 4,645

13 7,90,647 0,194 0,617 1,533 4,876nodo central 1,203 3,829-0,139 -0,042 -0,133 -0,329 -1,048

14 7,525 -0,139 -0,042 -0,133 -0,314 -0,99815-24 7,15 -0,139 -0,042 -0,133 -0,298 -0,94825 3,575 -0,139 -0,042 -0,133 -0,149 -0,474

VIENTO LATERAL

Nudo Área Caso B

P P Horizontal P Vertical Qw2 horiz. Qw2 vert.1 3,575 0,021 0,006 0,020 0,023 0,0722-11 7,15 0,021 0,006 0,020 0,045 0,14312 7,525 0,021 0,006 0,020 0,047 0,15113 7,9 0,021 0,006 0,020 0,050 0,158

nodo central -1,346 -4,281-0,589 -0,177 -0,562 -1,395 -4,439

14 7,525 -0,589 -0,177 -0,562 -1,329 -4,22815-24 7.15 -0,589 -0,177 -0,562 -1,263 -4,01825 3,575 -0,589 -0,177 -0,562 -0,631 -2,009

VIENTO FRONTAL

Nudo Área Caso A

P P Horizontal P Vertical Qw3 horiz. Qw3 vert.1 3,575 -0,471 -0,141 -0,449 -0,505 -1,6062-11 7,15 -0,471 -0,141 -0,449 -1,010 -3,21312 7,525 -0,471 -0,141 -0,449 -1,063 -3,381

13 7,9-0,471 -0,141 -0,449 -1,116 -3,550nodo central -2,232 -7,099-0,471 -0,141 -0,449 -1,116 -3,550

14 7,525 -0,471 -0,141 -0,449 -1,063 -3,38115-24 7,15 -0,471 -0,141 -0,449 -1,010 -3,21325 3,575 -0,471 -0,141 -0,449 -0,505 -1,606

VIENTO FRONTAL

Nudo Área Caso B

P P Horizontal P Vertical Qw4 horiz. Qw4 vert.1 3,575 0,47

10,141 0,449 0,505 1,606

2-11 7,15 0,471

0,141 0,449 1,010 3,213

12 7,525 0,471

0,141 0,449 1,063 3,381

13 7,9 0,471

0,141 0,449 1,116 3,550

nodo central 2,232 7,0990,471

0,141 0,449 1,116 3,550

14 7,525 0,471

0,141 0,449 1,063 3,381

15-24 7,15 0,471

0,141 0,449 1,010 3,213

25 3,575 0,471

0,141 0,449 0,505 1,606

Sobre carga en cubierta

Carga en nodos: qsc=A iP sc

Donde:

Psc=0.35kN

m2

Correas

Longitudes en correasL1=0.715m L2=1.43m

Cargas en correas:Tomando en cuenta la Longitud mayor (L2=1.43m ¿, para así poder analizar la más crítica

L P P Horizontal P Vertical Qx QyTeja 1.43 0.05 0.015 0.048 0.021 0.068Nieve 1.43 0.134 0.040 0.128 0.057 0.183S. cubierta 1.43 0.501 0.150 0.478 0.215 0.683

VIENTO LATERAL (CASO A)L P Q [kN/m]

Barlovento 1,43 0,647 0.925Sotavento 1,43 -0,139 -0.199

qW 1=A1 Pf=1.251kN qW 3=A3 Pf=2.634 kN

qW 2=A2 Pf=2.503kN qw 4=A4 Pf=2.765kN

VIENTO LATERAL (CASO B)L P Q [kN/m]

Barlovento 1,43 0,021 0.030Sotavento 1,43 -0,589 -0.842

VIENTO FRONTALL P Q [kN/m]

Caso A 1,43 -0,471 -0,674Caso B 1,43 0,471 0,674

Resultados del Análisis EstructuralUna vez introducidas las cargas de la estructura al programa RAM Advanse y definir las combinaciones de carga según la Norma ASCE7-05 se comparan los resultados de los esfuerzos en las barras para seleccionar los elementos más críticos, en los cordones superior, inferior y reticulado.

Cordón exterior Después de realizar el análisis antes mencionado, se encontró que la barra mas critica a compresión es la barra1, los esfuerzos en esta barra para cada combinación de cargas se muestran:

Estado : Com1=1.4D Estado : Com5d=1.2D+0.5Lr+1.6W4Axial [N] -102026 Axial [N] -138645.9

Estado : Com2a=1.2D+0.5Lr Estado : Com6a=1.2D+0.5S+1.6W1Axial [N] -138484 Axial [N] -106166.6

Estado : Com2b=1.2D+0.5S Estado : Com6b=1.2D+0.5S+1.6W2Axial [N] -106107.2 Axial [N] -105987.9

Estado : Com3a=1.2D+1.6Lr+0.8W1 Estado : Com6c=1.2D+0.5S+1.6W3Axial [N] -250786.4 Axial [N] -105945.3

Estado : Com3b=1.2D+1.6Lr+0.8W2 Estado : Com6d=1.2D+0.5S+1.6W4Axial [N] -250697 Axial [N] -106269.2

Estado : Com3c=1.2D+1.6Lr+0.8W3 Estado : Com7=1.2D+0.2SAxial [N] -250675.8 Axial [N] -94913.42

Estado : Com3d=1.2D+1.6Lr+0.8W4 Estado : Com8a=0.9D+1.6W1Axial [N] -250837.7 Axial [N] -65647.48

Estado : Com4a=1.2D+1.6S+0.8W1 Estado : Com8b=0.9D+1.6W2Axial [N] -147180.9 Axial [N] -65468.78

Estado : Com4b=1.2D+1.6S+0.8W2 Estado : Com8c=0.9D+1.6W3Axial [N] -147091.5 Axial [N] -65426.24

Estado : Com4c=1.2D+1.6S+0.8W3 Estado : Com8d=0.9D+1.6W4Axial [N] -147070.3 Axial [N] -65750.08

Estado : Com4d=1.2D+1.6S+0.8W4 Estado : Com9a=0.9D-1.6W1Axial [N] -147232.2 Axial [N] -65528.83

Estado : Com5a=1.2D+0.5Lr+1.6W1 Estado : Com9b=0.9D-1.6W2Axial [N] -138543.3 Axial [N] -65707.54

Estado : Com5b=1.2D+0.5Lr+1.6W2 Estado : Com9c=0.9D-1.6W3Axial [N] -138364.6 Axial [N] -65750.08

Estado : Com5c=1.2D+0.5Lr+1.6W3 Estado : Com9d=0.9D-1.6W4Axial [N] -138322 Axial [N] -65426.24

El esfuerzo más crítico se de en la combinación “Com3d”, el cual tiene un valor de

P=250.837 kN (COMPRESIÓN)

Después de realizar el análisis antes mencionado, se encontró que la barra más crítica a tracción en el cordón superior y exterior es la barra10, los esfuerzos en esta barra para cada combinación de cargas se muestran:

Estado : Com1=1.4D Estado : Com5d=1.2D+0.5Lr+1.6W4Axial [N] 45571.11 Axial [N] 61941.3

Estado : Com2a=1.2D+0.5Lr Estado : Com6a=1.2D+0.5S+1.6W1Axial [N] 61855.7 Axial [N] 47459.23

Estado : Com2b=1.2D+0.5S Estado : Com6b=1.2D+0.5S+1.6W2Axial [N] 47394.07 Axial [N] 47357.19

Estado : Com3a=1.2D+1.6Lr+0.8W1 Estado : Com6c=1.2D+0.5S+1.6W3Axial [N] 112036.7 Axial [N] 47308.47

Estado : Com3b=1.2D+1.6Lr+0.8W2 Estado : Com6d=1.2D+0.5S+1.6W4Axial [N] 111985.7 Axial [N] 47479.67

Estado : Com3c=1.2D+1.6Lr+0.8W3 Estado : Com7=1.2D+0.2SAxial [N] 111961.4 Axial [N] 42394.2

Estado : Com3d=1.2D+1.6Lr+0.8W4 Estado : Com8a=0.9D+1.6W1Axial [N] 112047 Axial [N] 29360.87

Estado : Com4a=1.2D+1.6S+0.8W1 Estado : Com8b=0.9D+1.6W2Axial [N] 65759.5 Axial [N] 29258.84

Estado : Com4b=1.2D+1.6S+0.8W2 Estado : Com8c=0.9D+1.6W3Axial [N] 65708.49 Axial [N] 29210.11

Estado : Com4c=1.2D+1.6S+0.8W3 Estado : Com8d=0.9D+1.6W4Axial [N] 65684.12 Axial [N] 29381.31

Estado : Com4d=1.2D+1.6S+0.8W4 Estado : Com9a=0.9D-1.6W1Axial [N] 65769.72 Axial [N] 29230.55

Estado : Com5a=1.2D+0.5Lr+1.6W1 Estado : Com9b=0.9D-1.6W2Axial [N] 61920.86 Axial [N] 29332.59

Estado : Com5b=1.2D+0.5Lr+1.6W2 Estado : Com9c=0.9D-1.6W3Axial [N] 61818.83 Axial [N] 29381.31

Estado : Com5c=1.2D+0.5Lr+1.6W3 Estado : Com9d=0.9D-1.6W4Axial [N] 61770.1 Axial [N] 29210.11


P=112.047 kN (TRACCIÓN)

Cordón interiorDespués de realizar el análisis antes mencionado, se encontró que la barra más crítica a compresión es la barra 43, los esfuerzos en esta barra para cada combinación de cargas se muestran en la siguiente tabla:

Estado : Com1=1.4D Estado : Com5d=1.2D+0.5Lr+1.6W4Axial [N] -61510.31 Axial [N] -83614.05

Estado : Com2a=1.2D+0.5Lr Estado : Com6a=1.2D+0.5S+1.6W1Axial [N] -83491.14 Axial [N] -64086.8



Estado : Com3b=1.2D+1.6Lr+0.8W2 Estado : Com6d=1.2D+0.5S+1.6W4Axial [N] -151162.9 Axial [N] -64093.9









Estado : Com5c=1.2D+0.5Lr+1.6W3 Estado : Com9d=0.9D-1.6W4Axial [N] -83368.22 Axial [N] -39419.43

El esfuerzo más crítico se da en la combinación “Com3d”, el cual tiene un valor de

P=151.242kN (COMPRESIÓN)

L=141.46 cm

Después de realizar el análisis antes mencionado, se encontró que la barra más crítica a tracción en el cordón interior e inferior es la barra37, los esfuerzos en esta barra para cada combinación de cargas se muestran:

Estado : Com1=1.4D Estado : Com5d=1.2D+0.5Lr+1.6W4Axial [N] 73244.62 Axial [N] 62922.09

Estado : Com2a=1.2D+0.5Lr Estado : Com6a=1.2D+0.5S+1.6W1Axial [N] 62817.74 Axial [N] 76173.92

Estado : Com2b=1.2D+0.5S Estado : Com6b=1.2D+0.5S+1.6W2Axial [N] 76174.74 Axial [N] 76067.48

Estado : Com3a=1.2D+1.6Lr+0.8W1 Estado : Com6c=1.2D+0.5S+1.6W3Axial [N] 62897.93 Axial [N] 76070.38

Estado : Com3b=1.2D+1.6Lr+0.8W2 Estado : Com6d=1.2D+0.5S+1.6W4Axial [N] 62844.71 Axial [N] 76279.09

Estado : Com3c=1.2D+1.6Lr+0.8W3 Estado : Com7=1.2D+0.2SAxial [N] 62846.16 Axial [N] 68138.55

Estado : Com3d=1.2D+1.6Lr+0.8W4 Estado : Com8a=0.9D+1.6W1Axial [N] 62950.51 Axial [N] 47085

Estado : Com4a=1.2D+1.6S+0.8W1 Estado : Com8b=0.9D+1.6W2Axial [N] 105640.3 Axial [N] 46978.57

Estado : Com4b=1.2D+1.6S+0.8W2 Estado : Com8c=0.9D+1.6W3Axial [N] 105587.1 Axial [N] 46981.47

Estado : Com4c=1.2D+1.6S+0.8W3 Estado : Com8d=0.9D+1.6W4Axial [N] 105588.6 Axial [N] 47190.18

Estado : Com4d=1.2D+1.6S+0.8W4 Estado : Com9a=0.9D-1.6W1Axial [N] 105692.9 Axial [N] 47086.65

Estado : Com5a=1.2D+0.5Lr+1.6W1 Estado : Com9b=0.9D-1.6W2Axial [N] 62816.92 Axial [N] 47193.08

Estado : Com5b=1.2D+0.5Lr+1.6W2 Estado : Com9c=0.9D-1.6W3Axial [N] 62710.48 Axial [N] 47190.18

Estado : Com5c=1.2D+0.5Lr+1.6W3 Estado : Com9d=0.9D-1.6W4Axial [N] 62713.38 Axial [N] 46981.47


P=62.950kN (TRACCIÓN)

Cordón inferior Después de realizar el análisis antes mencionado, se encontró que la barra mas critica a compresión es la barra 44, los esfuerzos en esta barra para cada combinación de cargas se muestran en la siguiente tabla:







Estado : Com3d=1.2D+1.6Lr+0.8W4 Estado : Com8a=0.9D+1.6W1Axial [N] -232992 Axial [N] -61039.09










L=108.15 cm

Cordón superiorDespués de realizar el análisis antes mencionado, se encontró que la barra más crítica a compresión es la barra 17, los esfuerzos en esta barra para cada combinación de cargas se muestran en la siguiente tabla:

















L=143cm

ReticuladoDespués de realizar el análisis antes mencionado, se encontró que las barras más críticas a compresión son las barras 100 y 101, los esfuerzos en estas barras son los mismos y se muestran en la siguiente tabla:

















L=74.350 cm

Debido a que el esfuerzo a compresión máximo en el reticulado se encuentra en los de menor tamaño, es necesario verificar el reticulado con el esfuerzo mayor y longitud mayor, que se encuentra en el elemento 105.







Estado : Com3d=1.2D+1.6Lr+0.8W4 Estado : Com8a=0.9D+1.6W1Axial [N] -52772 Axial [N] -13848.34








El esfuerzo más crítico se da en la combinación “Com3a”, el cual tiene un valor de


L=122.9cm

Cargas en correasSe realizó un análisis de las cargas en correas, para de este modo poder hallar momentos y cortante máximos tanto en la cubierta de barlovento y la de sotavento, en las direcciones “x” e “y”.

Combinación 3a (barlovento) Combinación 5a (barlovento)Esfuerzos y x Esfuerzos y x

Mmax [N/m] 5982.500 3466.250 Mmax [N/m] 5947.190 5039.690Vmax [N] 4786.000 2773.000 Vmax [N] 4757.750 4031.650

Combinación 3d (sotavento) Combinación 9b (sotavento)Esfuerzos y x Esfuerzos y x

Mmax [N/m] 5355.000 2838.750 Mmax [N/m] 4401.250 4269.060Vmax [N] 4284.000 2271.000 Vmax [N] 3521.000 3415.250

Observando los esfuerzos encontrados, se puede notar que la cubierta que está sometida a mayor carga distribuida es la de barlovento, y comparando entre las combinaciones más críticas para la misma que son: 3a y 5a, es posible notar que la más presenta los esfuerzos mayores es la combinación 5a.

Cargas de viento por fricción

La carga en la correa con mayor esfuerzo luego del análisis estructural es:

Pcorreas=5.004kN (compresión)

La carga en el tiraviento con mayor esfuerzo luego del análisis estructural es:

Ptir ,horizont=4.72kN (tracción)

Para los tiravientos verticales tenemos:

Realizando el análisis, los resultados son:

Pcorreas=0.404kN (compresión)

Ptir ,vert=0.719kN ( tracción)

Cargas en empalmes

Para realizar los empalmes de los reticulados con el cordón superior e inferior, se realizó un análisis de la diferencia de esfuerzos de los cordones en cada nodo, para de este modo hallar el nodo, donde la diferencia de esfuerzos es mayor, y diseñar con este esfuerzo la soldadura. En las siguientes tablas se muestra el análisis realizado.

Columna cordón exterior Columna cordón interior

Esfuerzos kN D de esfuerzos kN Esfuerzos kN D de esfuerzos kN-250.838 -250.838 180.071 180.071-250.838 -196.363 -54.475 180.071 115.786 64.285-196.363 -135.297 -61.066 115.786 63.925 51.861-135.297 -84.194 -51.103 63.925 3.62 60.305-84.194 -25.052 -59.142 3.62 -46.606 50.226-25.052 24 -49.052 -46.606 -104.49 57.884

24 89.442 65.442 -104.49 -151.242 46.75289.442 82.165 7.277 -151.242 -91.144 -60.09882.165 82.165 -91.144 -91.144

Cordón superior Cordón inferior

Esfuerzos kN D de esfuerzos kN Esfuerzos kN D de esfuerzos kN112.046 0 112.046 -82.029 0 -82.029112.046 116.026 3.98 -82.029 -232.992 150.963116.026 60.674 55.352 -232.992 -171.61 -61.38260.674 13.717 46.957 -171.61 -118.611 -52.99913.717 -24.847 38.564 -118.611 -74.006 -44.605-24.847 -55.018 -30.171 -74.006 -37.795 -36.211-55.018 -76.796 -21.778 -37.795 -9.976 -27.819-76.796 -90.181 -13.385 -9.976 9.449 -19.425-90.181 -95.172 -4.991 9.449 20.481 -11.032-95.172 -91.77 -3.402 20.481 23.12 -2.639-91.77 -79.975 -11.795 23.12 17.365 5.755

-79.975 -59.47 -20.505 17.365 3.219 14.146-59.47 0 -59.47 3.219 -22.172 25.391

-22.172 0 -22.172

Observando las tablas se puede ver que:

Esfuerzos para soldadura de columnas a la placa del apoyo: 250.838kN

Esfuerzos para soldadura de cordones al reticulado: 65.442kN

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