Download - Calculo de Galpón Industrial parte 1
Ing. Josué A. Echenagucia R. Ingeniero CivilProfesor por Concurso
UNELLEZ VIPI-SAN CARLOS Programa: INGENIERIA, ARQUITECTURA Y TECNOLOGIA Carrera: INGENIERIA CIVIL Sub-Proyectos: PROYECTO ESTRUCTURAL EN ACERO
ESTRUCTURAS DE ACEROCALCULO DE GALPON INDUSTRIAL (PARTE I)
Este proyecto presenta una información detallada del diseño y cálculo de una estructura en acero; un Galpón Industrial con techo de Acerolit y conformado internamente por una mezzanina para uso de oficinas y una escalera de acceso para la misma. Para la realización del mismo se considero solo una etapa de diseño y calculo.
Para el techo se presenta una armadura tipo FINF (luces largas), adecuadas para pendientes grandes y la distribución elemental de su alma en 5 triángulos permite cubrir luces de hasta 24m. A medida que la luz aumenta, los triángulos exteriores deben subdividirse progresivamente, para otorgar mas resistencia al conjunto.
Esta estructura se va a calcular mediante un envigado de acero. Las estructuras de acero que se están utilizando son perfiles doble TE, TE, de la serie estándar de PROPERCA1, perfiles I, U, L de la serie estándar de SIDOR2, y perfiles rectangulares de la serie estándar de CONDUVEN3, todos utilizados para las diferentes exigencias y propuestas de diseño en el cálculo del Galpón Industrial, tomando en cuenta que la serie de PROPERCA propone dos tipos de perfiles; el VP (Perfiles cuya sección transversal forma una I. La altura, d, es mayor que el ancho del ala, bf, por lo cual se utilizan preferentemente para trabajar como vigas). Esta serie VP es capaz de resistir de manera más adecuada las solicitaciones a flexión en la viga. El CP(Perfiles de sección II. La altura, d, es igual al ancho de las alas, bf, por lo cual preferentemente son usados como columnas). Estos resisten acciones a compresión de manera más eficiente.
Específicamente los miembros de la estructura fueron diseñados y se seleccionaron los siguientes perfiles:
- Vigas secundarias de la Armadura (correas) : PROPERCA VP 120x9.70 (doble TE)
- Cordón superior de la Armadura:PROPERCA TCP 80x14.7 (TE)
- Cordón inferior de la Armadura:PROPERCA TCP 65x12.5 (TE)
1 Productora de perfiles electrosoldados; que presentan esfuerzos de fluencia de Fy=2530Kgf/cm2.
2 Productora de perfiles laminados; que presentan esfuerzos de fluencia de Fy=2500Kgf/cm2.
3 Productora de perfiles y tubos electrosoldados; que presentan esfuerzos de fluencia de Fy=3515Kgf/cm2.
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- Cordón diagonal de la Armadura:SIDOR 2L 35x35x6 (ángulos)
- Cordón horizontal de la Armadura:SIDOR 2L 20x20x3 (ángulos)
- Vigas principales de la mezzanina : CONDUVEN 300x100 (rectangular)
- Vigas secundarias de la mezzanina (correas) :
CONDUVEN 180x65 (rectangular)
- Columna intermedia de la mezzanina : SIDOR IPN 160x74 (perfil I)
- Columna de la escalera :SIDOR IPN (80x35)
- Columna del Galpón:SIDOR U (120x45) (2U apareados)
El diseño y cálculo se hizo siguiendo la metodología del L.R.F.D (Load and Resístanse Factor Desing for Steel), Método de los Estados Limites, que consiste en el diseño de acero por factores de carga y resistencia mayoradas, proporcionando así una mayor confiabilidad en el diseño.
Para el diseño de toda estructura es necesario estimar la carga que va a soportar a lo largo de su vida útil. Para este análisis de carga se analizan diferentes situaciones que pueden cumplirse en la estructura, variando éstas de acuerdo al nivel de diseño que se requiera. Estas cargas van a depender directamente del uso y el predimensionado de la estructura. Dichas cargas se dividen en dos, permanentes y Variables.
Las acciones permanentes son las que actúan continuamente sobre el galpón y cuya magnitud puede considerarse invariable en el tiempo, como las cargas debidas al peso propio de los componentes estructurales y no estructurales. Para la determinación de estas cargas se usarán los pesos de los materiales y elementos constructivos a emplear en el galpón.
Las acciones variables son aquéllas que actúan sobre el galpón con una magnitud variable en el tiempo y que se deben a su ocupación y uso habitual. Estas cargas se determinarán mediante estudios estadísticos que permitan describirlas probabilísticamente. Cuando no se disponga de estos estudios a de una información más precisa, se podrá usar valores no menores a los indicados en las normas la cual está organizada según los usos de la edificación y sus ambientes.
En este caso se realizaron análisis de cargas para las correas cordones y vigas de la armadura de techo, para las vigas principales y secundarias de la
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En el análisis de carga de las correas se tomaron en cuenta las cargas variables, la carga del viento y las cargas permanentes conformadas por el peso propio de las vigas y el peso de la cubierta de Acerolit, con estos valores se cargó el elemento trabajándolo como una viga sin arriostramientos laterales, hallando su momento máximo y las reacciones de las condiciones de apoyo (fijo en sus extremos), con la condición de cargas más desfavorable (1.2CP+1.6CV+0.8W) realizando su diseño a flexión pura.
Para el análisis de carga de la mezzanina , se hizo un estudio de cargas para un sistema constructivo propuesto por las alumnas en este proyecto, se considera una losa maciza de concreto con LOSACERO.
Para el análisis de carga de la escalera se consideró el peso propio del perfil, el peso de los escalones de madera y peso de las láminas de acero de la contrahuella como cargas permanentes y como cargas variables solo se considera el uso de la misma.
Para el análisis de cargas de las columnas de la estructura se diseñó en base a las solicitaciones más desfavorables de viento y las ejercidas por las vigas principales, las columnas van empotradas en su base a la fundación de concreto, y se sueldan a las planchas de base en todo el contorno. El anclaje en el concreto se realizan mediante pernos, que absorben eventualmente momentos flectores debidos a las fuerzas laterales del viento, o a la excentricidad de las cargas; No se presenta en este trabajo el diseño y el cálculo de dicho anclaje.
En este proyecto se decidió trabajar con diferentes perfiles de la siguiente forma, para las columnas externas del galpón Perfiles U apareados (SIDOR), se hizo el análisis por medio de solicitaciones combinadas (Flexo-Compresión); para las columnas internas del galpón perfiles I (SIDOR); se quiso mostrar el diseño de la columna de la escalera y la mezzanina mostrando que en ellas solo intervienen la reacción proveniente del peso propio de las misma, al igual es un perfil I (SIDOR) cuyo análisis se hizo a compresión pura.
La placa Base de la columna se diseño basándose en la carga transmitida por la columna y un área supuesta, se chequea comparando que el momento
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Para las uniones de cada miembro se presenta el diseño por soldadura; proceso en el que se unen partes metálicas mediante el calentamiento de sus superficies a un estado plástico, permitiendo que las partes fluyan y se unan con o sin la adición de otro metal fundido. La soldadura se presenta como una ventaja económica porque el uso de la misma permite grandes ahorros en el peso del acero utilizado; ya que permite eliminar un gran porcentaje de las placas de unión y de empalme, tan necesarias en las estructuras remachadas o atornilladas, así como la eliminación de las cabezas de remaches o tornillos.
En este proyecto se presenta la soldadura tipo Filete las cuales son más resistentes a la flexión, a la tensión y a la compresión que al corte y según el tipo de junta usada la presentamos en forma de TE. El método para determinar la resistencia de la soldadura de filete, se usa sin tomar en cuenta la dirección de la carga y utilizando filetes transversales ya que son un tercio más resistentes que los filetes longitudinales debido a que el esfuerzo está más uniformemente repartido en su longitud total.
El procedimiento escogido para soldar, es soldadura por arco eléctrico (arco protegido), utilizando electrodos E70 con punto de cedencia igual a 3500 Kg/cm2 y una ruptura a tensión de 4920 Kg/cm2.
MEMORIA DE CALCULO
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UNELLEZ VIPI-SAN CARLOS Programa: INGENIERIA, ARQUITECTURA Y TECNOLOGIA Carrera: INGENIERIA CIVIL Sub-Proyectos: PROYECTO ESTRUCTURAL EN ACERO DISEÑO DEL TECHO:
-P= Δ
D⇒ Δ=P∗D=35
100∗10=3 . 5m
-Tgα=3. 5
10⇒α=arctg
3 .510
=19 . 29
- Li=√ (3 .5 )2+(10 )2=10 .59m
-N sep=
LiScmax
=10.59m1 .75m
=6 .05
- son 7 correas
-Scnodo=
10 .59m4
=2 .65m⇒Separación entre nodos
-Scint er=
10 . 59m8
=1 .32m⇒Separación entre correas intermedias
- Sc Smáx1.32m 1.75m
NOTA: Se debieron colocar 2 correas más de modo que la separación entre nodos cumpliera con la separación máxima exigida en el trabajo, por lo tanto el número de correas es 9.
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P = 35%
3.50 m
10.59 m
10 m10 m
20 m
2.65m
1.32m
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1. ANÁLISIS DE CARGAS:
CORREAS DEL TECHO:
Acerolit sobre perfiles VP (doble Te) PROPERCA.
CARGA PERMANENTE:
- Peso cubierta Acerolit: Pt=6 .50
Kg
m2∗1.32m=8 .58
Kgm
- Peso propio de la correa: Pc=9 .70
Kgm
. .. .. . .. .=9 . 70Kgm
Wcp=18 .28
Kgm
CARGA DE VIENTO:
-q=50
Kg
m2
-Pv=1. 2∗Sen (α )∗q=1. 2∗Sen (19 .29 )∗50
Kg
m2=19 .82
Kg
m2
Según la norma, para techos con inclinaciones mayores al 10, debe diseñarse con
una sobrecarga de viento, en ningún caso menor de 50
Kg
m2.
-Pv=19 .82
Kg
m2
50Kg
m2
Pv=50Kg
m2
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-Cv=P∗Sc=50
Kg
m2∗1. 32m=66
Kgm
-Wv=66
Kgm
-Wmy=Wcp∗Cos α=18 . 28
Kgm
∗Cos (19 .29 )=17 . 25Kgm
-Wmx=Wcp∗Senα=18 .28
Kgm
∗Sen (19 . 29 )=6 . 04Kgm
-Wxdef=CMx=6 .04
Kgm
-Wydef=WMy+Wv=17 . 25
Kgm
+66Kgm
=83.25Kgm
MAYORACION DE LAS CARGAS:
Combinación de cargas para estructuras de acero.
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Wcv Wcp
X
Y
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-Wux=1. 4CMx=1. 4∗6 . 04
Kgm
=8 .46Kgm
-Wuy=1. 2CMy+1 .3Wv=1 .2∗17 .25
Kgm
+1 . 3∗66Kgm
=106 .5Kgm
MOMENTO ULTIMO MAYORADO:
-Mux=Wuy∗L2
8=
106 . 5Kg
m∗(4m )2
8=213Kg−m
-Muy=Wux∗L2
8=
8 . 46Kg
m∗( 4m )2
8=16 .92Kg−m
1. DISEÑO DE VIGAS SECUNDARIAS (CORREAS):
Suponiendo perfil VP (120x 9.70) de PROPERCA, sección doble te, basada en la teoría LRFD.
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-
Z= Mactφb∗Fy
=213Kg−m∗100
0. 9∗2530Kg
cm2
=9 . 35 cm3
- Mxmax=213Kg−m
-Vmax=
Wy∗L2
=106 . 5
Kgm∗4m
2=213Kg
CHEQUEOS
DISEÑO POR FLEXION:
CARACTERÍSTICAS DEL PERFIL SUPUESTO:
VP 120 x 9.7 b = 0.90 d = 120 mm bf = 100 mm tw = 3.0 mm tf = 4.5 mm A = 12.3 cm2
Ix = 335 cm4
Iy = 75 cm4
rx = 5.21 cm ry = 2.47 cm Zx= 61.2 cm3
Zy = 22.7 cm3
Sx = 55.7 cm3
Sy = 15 cm3 Lb = 0 ( Suponiendo soporte lateral continuo en su ala a compresión y
debido a que el techo arriostra lateralmente a la correa)
DISEÑO PLÁSTICO:
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-Mp=Zx∗Fy=61. 2cm3∗2530
Kg
cm2=1548 .36Kg−m
- φb∗Mp=0 . 90∗1548. 36Kg−m=1393. 52Kg−m
-My=Fy∗Sx=2530
Kg
cm2∗55 . 7cm3=1409 . 21Kg−m
- 1 .5My=1.5∗(1409 .21Kg−m )=2113.82Kg−m
- Mp 1.5 My1548.36 Kg-m 2113.82 Kg-m
- Mux Mp. b213 Kg-m 1393.52 Kg-m Cumple por FLEXION.
-e= Mux
φb∗Mp=213Kg−m
1393 . 52Kg−m=0 . 15
El VP 120x9.70, es el perfil más pequeño de la serie estándar de las tablas de PROPERCA, por lo tanto se chequea por flecha y corte.
CHEQUEO POR CORTE:
-
htw
≤2 . 4√ EFy
-
dtw
=120mm3mm
=40
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-
2 .4√ 2 .1x 106Kgcm2
2530Kg
cm2
=69 .14
- 40≤69 . 14 Cv = 1
- Aw=120mm∗3mm=360mm2=3. 60cm2
-Vt=0 .6⋅Fy⋅Aw⋅Cv⋅φb=0. 90∗0 . 6∗2530
Kgcm2
∗3 .60 cm2∗1=4918 .32Kg
- Vt Vmax 4918.32 Kg 213 Kg
CHEQUEO POR FLECHA:
-f= 5⋅Wy⋅L4
384⋅E⋅Ix=
5∗83 . 25x 10−2∗(400 )4
384∗2 .1 x10−6∗335cm4=0. 39
-f max= L
200=400
200=2
- f fmax 0.39 2
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2. ANALISIS DE CARGA DE LA ARMADURA:
CARGA PERMANENTE:
- Peso del Techo:
Pt=Pt∗2∗Li∗Sa=6 . 50Kg
m2∗2∗10 .59m∗4m=550 . 68Kg
Peso de las correas:
Pc=No .correas∗Pc∗Sa=9∗9 . 7Kgm
∗4m∗2=698 . 4Kg
- Peso propio de la armadura:
Pp=1 . 95∗S∗L+0 . 64∗S∗L2=1 . 95∗4m∗20m+0 . 64∗4m∗(20m )2=1180 Kg
- Wcm=2429. 08Kg
CARGA VARIABLE:
Para un techo inaccesible y una pendiente mayor al 15% se obtiene una carga
variable de 50 Kg/m2 que a su vez se puede transformar en una carga por correa
de 50 Kg/ml.
- CARGA DE VIENTO:
-Cv=50
Kg
m2∗10 . 59m∗4m=2118Kg
-Px(viento)=529 .5Kg∗Sen (19 . 29 )=174 . 92Kg
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Internas
-Py(viento )=529 .5Kg∗Cos (19.29 )=499 .77Kg
- Px=264 .75Kg∗Sen (19 . 29 )=87 .46Kg Externas
- Py=264 .75Kg∗Cos (19 .29 )=249 .87Kg
POR CARGA PERMANENTE:
-Pi=2429 .08Kg
7+1=303 .64Kg
-Pe=Pi
2=303. 64Kg
2=151. 82Kg
POR CARGA VARIABLE:
- CARGA DE VIENTO:
-Pi= Ptv
ni+1=2118Kg
3+1=529.5Kg
-Pe=Pi
2=529 . 5Kg
2=264 .75Kg
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CARGAS FINALES DE LA ARMADURA:
- 1 .2⋅Cp+1 .3⋅W=1.2 (303. 64Kg )+1 .3 (249 . 87Kg )=689 . 2Kg
- 1 .2⋅Cp+1 . 3⋅W=1. 2 (303. 64Kg )+1 .3 ( 499 .77Kg )=1014 .07Kg
- 1 .2⋅Cp+1 .3⋅W=1. 2 (151.82Kg )+1. 3 (249.87Kg )=507.015Kg Externa
- 1 .2⋅Cp=1.2 (303 .64Kg )=364 .37Kg Interna
- 1 .2⋅Cp=1. 2 (151.82Kg )=182 .18Kg Externa
- 1 .3⋅W=1 .3 (174 .92Kg )=227 .40Kg Interna
- 1 .3⋅W=1 .3 ( 87. 46Kg )=113.70Kg Externa
(LO VAMOS A COMPROBAR EN CLASE)
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InternasInternasInternasInternasInternasInternasInternasInternasInternasInternasInternasInternasInternasInternasInternasInternasInternasInternasInternasInternasInternasInternasInternasInternasInternasInternasInternasInternasInternas
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UNELLEZ VIPI-SAN CARLOS Programa: INGENIERIA, ARQUITECTURA Y TECNOLOGIA Carrera: INGENIERIA CIVIL Sub-Proyectos: PROYECTO ESTRUCTURAL EN ACERO Armadura con desplazamientos
(LO VAMOS A COMPROBAR EN CLASE)
DISEÑO DE LOS CORDONES DE LA ARMADURA:
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Para el diseño de los cordones, se utilizarán las fuerzas más cargadas del grupo,
así como la de mayor longitud de la barra.
MIEMBROS MAS DESFAVORABLES:
Los miembros de la armadura 5, 6, 14 y 22, se diseñarán con perfiles Te, de manera que cumpla con los requisitos de conexión y también para ahorrar la colocación de cartelas. Este arreglo de dichos miembros se realizó con la finalidad de proporcionar soportes que impidan l movimiento lateral y la torcedura.
DISEÑO POR SOLICITACIONES COMBINADAS DEL CORDÓN SUPERIOR (FLEXO-COMPRESION):
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UNELLEZ VIPI-SAN CARLOS Programa: INGENIERIA, ARQUITECTURA Y TECNOLOGIA Carrera: INGENIERIA CIVIL Sub-Proyectos: PROYECTO ESTRUCTURAL EN ACERO Suponiendo un perfil TCP 80x14.7 de PROPERCA, sección TE, basados en la teoría de agotamiento resistente (L.R.F.D).
CARACTERÍSTICAS DEL PERFIL SUPUESTO:
A=18.7cm2 as=1 rx=1.96cm ry=4.06cm J=4.43cm2
Cw=23.3cm6
ro=4.60cm =0.961
Solicitaciones de diseño:
Vmax=106.5kg
Mmax=141.11kg-m
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PL/4=M=141.11Kg-m
4
1
P=213Kg
1.325 m
1.325 m
2.65 m 8490 K g.
8490 K g.
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Pu = 8490 Kg
Lx = L
Ly = L/2
Lx = 265 cm
Ly = 265 cm/2 = 132.5 cm
At = 16.6 cm2
rx = 1.96 cm
ry = 4.06 cm
Kx⋅Lxrx
=1∗265cm1. 96 cm
=135 .89
Ky⋅Lyry
=1∗132 .5cm4 .06cm
=32. 64
Se escoge el mayor : 135.89
Se prediseña según la teoría de agotamiento resistente LRFD, siguiendo los siguientes fundamentos teóricos, se debe cumplir que:
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41P=
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- Si Nu
φcNt≥0 .2
- Si Nu
φcNt¿ 0 .2¿
Donde:
Nu =8490kg
Calculo de la resistencia teórica a compresión cMt:
a) Por pandeo flexional:
Nt=φc⋅Fcr⋅A
λc= K⋅Lr⋅π
⋅√ FyE =135.89π √2530
Kgcm2
2.1x 106Kgcm2
=1 .50
c 1.5 ; entonces:
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NuφcNt
+ 89 ( Mux
φ bMtx+ MuyφbMty )≤1 .0
Nu2φc Nt
+( MuxφbMtx
+ MuyφbMty )≤1 . 0
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Fcr=φas [0 .658φ as⋅λc2 ]⋅Fy=1 [ 0 .6581. 52 ]¿2530
Kgcm2=986 .57
Kgcm2
Nt=0. 85⋅986 .57Kg
cm2⋅18 .7cm2=15681.56Kg
b) Por pandeo flexo-torsional:
Nt=φc⋅Fcr⋅A
λe=√ FyFe para perfiles con simetría simple en los que el eje Y de simetría:
Fe=F ft
F ft=Fey+Fez
2 β [1−√1−4 FeyFez β
(Fey+Fez )2 ]Fey=
Π2E
(K y L y
r y )2=Π2×2.1x 106
32. 642=19454 . 44
kg
cm2
Fez=GJAr
02
=
2.1x 106
2.6×4 . 43
18. 7×4 . 602=9042 .59
kg
cm2
F ft=19454 . 44+9042 .592×0. 961 [1−√1−4×19454 . 44×9042. 54×0 . 961
(19454 .44+9042 .59 )2 ]=8762. 43kg
cm2
λe=√25308762 .43
=0 .54
como :λe√φas
≤1.5
F cr=φas [0 .658φasλe
2 ]F y=1 [0 . 6580 . 542 ]2530kgcm
2 =2240 . 82kg
cm2
NT=0. 85×18 .7cm2 ¿2240 . 82kgcm2 =35617 . 8kg
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Domina el pandeo Flexional por lo tanto cNT=15681.56 kg
NuφcNt
=849015681 .56
=0 . 54 > 0 . 2 ; por lo tanto:
Calculo de la resistencia teórica a flexión bMt:
Lb = 1.325 m
a) Por pandeo torsional:
Lp=1. 74⋅ry⋅√Ef yLp=1. 74∗4 .06 cm∗√2. 1∗106 kg
cm2
2530kg
cm2
Lp=2. 04m
Como Lb < Lp
1.325< 2.04 m , Caso 1
Mt = Z * Fy = Mp
Fue necesario hallar el modulo elástico es Y el módulo plástico ya que en tablas de dicho perfil no aparecen:
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16 cm
0.6 cm
7.1 cm
0.9 cm
6.64 cm
1.36 cm
NuφcNt
+ 89 ( Mux
φ bMtx+ MuyφbMty )≤1 .0
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A = 0.6 cm * 7.1 cm + 0.9 cm * 16 cm = 18.7 cm2
Yc = desde el patín superior
Yc=(0 .9cm∗16cm )∗0.45 cm+(7 .1cm∗0 .6cm )∗4 .45cm
18 .7 cm2=1.36cm
I= 112
16cm (0. 9cm )3+0 .9 cm⋅16 cm (0 .91cm )2+ 112
0 .6 cm (7 .1cm )3+7 . 1cm⋅0. 6cm (3 .09cm )2
I=12 .89cm4+58 . 57cm4=71 . 47cm4
My = Sx * Fy
Sx= IC
=71 . 47cm4
6. 64 cm=10 . 76cm3
; donde C es la palanca entre ellos.
My=2530Kg
cm2⋅10 . 76cm3=272 .23Kg−m
1 .5My=408 . 34Kg−m
Cálculos plásticos: Eje neutro en la base del patín
Z=14 . 4 cm2∗0 .45cm+4 .26 cm2∗3 .55 cm=21.603cm3
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Mp = Zx * Fy = 21.603 cm3 * 2530 Kg/cm2 = 54655.50 Kg-cm
Mp = 546.56 Kg-m
Mp 1.5 My
546.56 Kg-m 408.34 Kg-m
Mux Mp*b
b*Mp= 0.90 * 546.56 Kg-m = 491.9 Kg-m
141.11 491.9
e%= Muxφb⋅Mp
=141 . 11Kg−m491 .9Kg−m
=0. 29
Cálculo de la fuerza de flexión (Efecto P- ) :
Mux = Mumaxx 1
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Ne1=Π2EA
(KLr )2=Π22 .1 x106×18 .7
(1×2 . 651. 96 )
2=20988 .71Kg
cm=1−0 .2×NuNe1
=1−0.2849020988 .71
=0 . 92
β1=cm
(1−NuNe1 )
=0.92
(1−849020988. 71 )
=1 .54>1
Mux = 141.11x1.54=218kg-m
Verificando el perfil:
0.93 1 Verifica el perfil.
DISEÑO DEL CORDÓN INFERIOR A TRACCIÓN:
Nu= 8810kg
L(m)= 2.81
Barra 1-10
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Nuφt Nt
+ 89 ( Mux
φbMp )=0 .54+ 89 (218Kg−m
491 .9Kg−m )≤1
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UNELLEZ VIPI-SAN CARLOS Programa: INGENIERIA, ARQUITECTURA Y TECNOLOGIA Carrera: INGENIERIA CIVIL Sub-Proyectos: PROYECTO ESTRUCTURAL EN ACERO Selección de perfiles a tracción:
POR CEDENCIA:
Nt=t*Fy*A
Amax=Nuφt F y
=8810kg
0 .9×2530kg
cm2
=3 .87 cm2
Para A=3.87cm2 se consigue un perfil: TCP 65x12.5
CARACTERÍSTICAS DEL PERFIL SUPUESTO:
d = 65 mm bf = 140 mm tw = 6 mm tf = 9 mm A = 16 cm2
rx = 1.54 cm ry = 3.59 cm
Lr=2 . 81
1 .54=182. 47≤300
Nt=φ t×F y×A=0 . 9×2530×16=36432 kg
POR FRACTURA:
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φ t=0 .75φ A=0 . 85
Amin=Nu
φAφ t Fu=8810
0.85×0 .75×4080=3 .39cm2
Se debe escoger la mayor de las áreas, pero cualquiera de las dos areas obtenidas, cumple con el área del perfil TCP 65x12.5
Nt= φ t×φA×Fu×A=0 . 85×0 . 75×4080×16=41616kg
Pu(diseño )=36432 kg>Pu(mayorado ) El perfil es apto
DISEÑO DEL CORDÓN DIAGONAL A COMPRESIÓN:
Nu= 2060kg
L(m)= 1.85
Barra 5-11
Suponiendo: 2L 35x35x6 (L SIDOR)
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CARACTERÍSTICAS DEL PERFIL SUPUESTO:
A=3.87cm2 P=3.04 I=4.13cm4
rx=ry =1.03cm J=0.448cm4
S=1.71cm3
ro=1.83cm =0.636 x=y=1.08 cm
Condición:
KLrmin
=1 x1851 .03
=179 .61≤200
I x=2 I=2×4 .13cm4=8 .26 cm4
Y=3.87×1. 08+3 . 87×1.082×3 .87
=1.08
I y=2 [4 . 13+3 .87 (1.08+0 . 3 )2 ]=23cm4
r y=√I y2 A=√23
2×3 .87=1 .724 cm
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(Espesor del alma de la TE)
1.08 cm
1.08 cm
0.6 cm
X
Y
Articul-ArticulArticul-ArticulArticul-ArticulArticul-ArticulArticul-ArticulArticul-ArticulArticul-ArticulArticul-ArticulArticul-ArticulArticul-ArticulArticul-ArticulArticul-ArticulArticul-ArticulArticul-ArticulArticul-ArticulArticul-ArticulArticul-ArticulArticul-ArticulArticul-ArticulArticul-ArticulArticul-ArticulArticul-ArticulArticul-ArticulArticul-ArticulArticul-ArticulArticul-ArticulArticul-ArticulArticul-ArticulArticul-Articul
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a) Por pandeo flexional:
Nt=φc⋅Fcr⋅A
λc= K⋅Lr⋅π
⋅√ FyE =179. 61π √2500
Kgcm2
2 . 1x 106Kgcm2
=1 . 972
c 1.5 ; entonces:
Fcr=[ 0.877
1 .9722 ]×2500=563. 80kg
cm2
Nt=0. 85×7 .74 cm2×563 . 80kg
cm2=3709. 24Kg
b) Por pandeo flexo-torsional:
Nt=φc⋅Fcr⋅A
Fe=F ft
F ft=Fey+Fez
2 β [1−√1−4 FeyFez β
(Fey+Fez )2 ]Teléfonos: 0424 497 36 52
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( KLr )0=1×1. 85
1. 724=107 . 31
Para las soldaduras tenemos la siguiente ecuación:
( KLr )m=√( KLr )
20+0 . 82
α2
(1+α 2) [ ar ib ]
2
α= h2 rib (razón de separación)
h= Distancias entre centroides de las componentes al eje del pandeo del
miembro.
ari
≤34KLr
a= separación entre conectores.
a= 92.5 cm (a la mitad)
ri=0.669 cm
92 .50 .669
≤34
107 . 31
138.27>>80.48 (no se cumple por lo tanto se prueba a=L
4 )
a=
1854
=69 .13 verifica
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( KLr )m=√ (107 .31 )2+0 .82
1 . 342
(1+1. 342) [1851 . 03 ]
2
=168 .84
h=1.08x2+0.6=2.76cm
α= 2.761.03×2
=1. 34
Fcrz=GJAr
02
J=0.488cm4= 2*0.488cm4=0.98cm4
Fcrz =
2 .1 x106
2 .6×0 . 98
7 .74×1. 832=30537 . 18
kgcm2
Tf=6mm=0.6cm
r02=X0
2+Y 02+r
x2+r y
2
r02=0+0 .482+1 .032+1 .7242=4 .2631cm
β=1−[X02+Y 02
r02 ]=1−[0 . 482
4 . 2631 ]=0.946
λe=KLrΠ √FyFe =107 . 31
Π √25002 . 1x 106
=1 .18
λe√φas
≤1.5
Fcr=φas [0 .658φas λe
2 ]F y=1 [0 .6581 .1822 ]2500kgcm
2 =1395 . 85kgcm2
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F ft=30537 . 18+1395 .852×0. 946 [1−√1−4×30537. 18×1395. 85×0 . 946
(30537 . 18+1395 .85 )2 ]=1392. 26kg
cm2
Nt=0. 85×7 .74 cm2×1392 . 26kg
cm2=9159. 67Kg
Pu(diseño )=3709 .24 kg>Pu(mayorado ) el perfil es apto
DISEÑO DEL CORDÓN HORIZONTAL A TRACCIÓN:
Nu= 1520kg
L(m)= 2.81
Barra 3-14
Selección de perfiles a tracción:
POR CEDENCIA:
Nt=t*Fy*A
Amax=Nuφt F y
=1520kg
0 .9×2500kg
cm2
=0 .68cm2
Amax=2*0.68cm2=1.34cm2
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Para A=1.34cm2 se consigue un perfil: 2L 20x20x4 (SIDOR)
CARACTERÍSTICAS DEL PERFIL SUPUESTO:
d = 20 mm A = 1.45cm2
I=0.488cm4
P=1.14kg/m Tf=4mm
Nt=φ t×F y×A=0 . 9×2500
kg
cm2×2×1.45cm2=6525kg
Nt(diseño)>Nt
POR FRACTURA:
Ae=0.85x2A=0.85x1.45x2=2.47cm2
Nt= 0 .75×Fu×Ae=0 .75×4080×2 .47=7542 . 9kg
Se escoge el menor: Nt= 6525 kg
Pu(diseño )=36432 kg>Pu(mayorado ) El perfil es apto
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