Acero Final Capilla

Universidad Privada de Tacna

UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNA FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL “DISEÑO DE ESTRUCTURAS METÁLICAS”

CURSO

: DISEÑO EN ACERO Y MADERA.

DOCENTE

: ING. JOSÉ ACERO

MARTÍNEZ. INTEGRANTES

: MARIBEL CORAZI

JOAQUIN. ESMERALDA FORERO ALFEREZ. ERIKA CRUZ CURASI. RICHER CUTIPA FERNANDEZ. RENZO QUISPE LAQUITA.

CICLO

Diseño en Acero y Madera

:X

MSc. Ing. José Acero Martínez

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TACNA – PERÚ 2009

CAPÍTULO I

1.1. INTRODUCCIÓN: A la Ingeniería Civil le corresponde la planeación, diseño y control del medio, desarrollo de los recursos naturales, instrucciones, servicios de transporte y otras estructuras necesarias para la salud, bienestar, seguridad, empleo y recreación de la humanidad. El diseño estructural como combinación de principios de la Estática, Dinámica, Mecánica de materiales y análisis estructural; dan como resultado una estructura que cumpla con sus propósitos de Seguridad, económica y tiempo de duración. En el presente trabajo se realizará el Análisis y Diseño de la Cobertura de la “IGLESIA DE JESUCRISTO DE LOS SANTOS DE LOS ULTIMOS DÌAS”, en el que se hará Diseño en Acero por el método LRFD; para la realización del Diseño de la Cobertura, se inicializa con una Estructuración y distribución de los Elementos estructurales principales como ser los Tijerales dentro de los cuales diseñaremos las bridas, montantes y diagonales; viguetas y columnas de acero. El diseño en acero de columnas, vigas, tijerales, etc. se ha de realizar por el método de LRFD (load and resistance factor design). En resumen este trabajo busca realizar un diseño óptimo teniendo en cuenta que se debe tener presente: un costo mínimo, peso mínimo, tiempo mínimo de construcción, trabajo mínimo y máxima funcionabilidad.

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1.2. ANTECEDENTES: El trabajo realizado forma parte de un proyecto el cual fue tomado en cuenta por el incremento poblacional de los creyentes que cada día van fomentando su idolatría, en tal sentido se brindaran las comodidades necesarias para los cultos y/o actividades que se realicen. Por ello se diseñara una Cobertura siguiendo con las Normas Peruanas y teniendo en cuenta el método de LRFD (load and resistance factor design), para así tener la mayor seguridad en los diferentes ambientes, los cuales servirán para los niños, jóvenes y personas mayores, siendo así un ambiente de recogimiento y a la vez sea de gusto deslumbrador. 1.3. JUSTIFICACION: Para realizar los variados Diseños de Acero se tendrá que contar con la Norma de Edificación que ha sido promulgada en nuestro país, es por ello que es necesario conocerlas y a la vez aplicarlas. Los variados temas que se desarrollaran para el Diseño de Estructuras de Acero los cuales son: Flexión, Compresión y Tensión; sirviendo para el que el ingeniero estructural pueda diseñar tijerales (bridas, montantes y diagonales), viguetas y columnas las cuales transmiten una fuerza compresión los cuales se deben tomar en cuenta en el diseño el como ser las diferentes estructuras de acero. 1.4. OBJETIVOS: 1.4.1. OBJETIVO GENERAL: El objetivo general es el de desarrollar el Diseño en carpintería metálica incluyendo tijeral, columnas y cobertura de la “IGLESIA DE JESUCRISTO DE LOS SANTOS DE LOS ULTIMOS DÌAS” teniendo en cuenta que se debe tener presente: un costo mínimo, peso mínimo, tiempo mínimo de construcción, trabajo mínimo y máxima funcionabilidad. 1.4.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS: Como objetivo especifico debemos dotar de adecuadas condiciones para las adoraciones y/o actividades que se realicen por ello se viene realizando la ejecución de la Cobertura de la “IGLESIA DE JESUCRISTO DE LOS SANTOS DE LOS ULTIMOS DÌAS”, el cual se

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deberá cumplir con todos los requerimientos necesarios y serán verificados para su funcionamiento. El diseño de acero se encuentra cumpliendo todos los reglamentos vigentes. (Reglamento nacional de edificaciones, Reglamento de defensa civil etc.)

CAPITULO II

2.1. MARCO TEORICO: DISEÑO EN ACERO: El diseño implica saber como y que pasos son necesarios para producir un proyecto o sistema que sea útil y que satisfaga requisitos de funcionamiento predeterminado. Entonces el proceso de diseño se desarrolla con los siguientes pasos: 1.- Planeación Funcional: es desarrollar un anteproyecto que satisfaga en forma efectiva los propósitos para los que se construye. 2.- Arreglo Estructural: considera la Estructuración y los Materiales a usar. 3.- Análisis Estructural: define las cargas y determina las fuerzas internas que se generan. 4.- Proporcionamiento de Miembros del Sistema Estructural: se determinan para resistir las fuerzas obtenidas del análisis estructural. REQUISITOS DE DISEÑO: El diseño se realiza siguiendo procesos compatibles con el método de análisis empleado de modo que asegure Resistencia, Rigidez y Ductilidad adecuada. Las estructuras analizadas deberán trabajar con las Especificaciones para el Diseño, Fabricación y Montaje de Acero Estructural para edificios del A.I.S.C., los espesores de los elementos y los requisitos de Arriostre de acuerdo a las Normas. CONSIDERACIONES DE DISEÑO SISMORESISTENTE: a.- Las estructuras de acero deben ser analizadas y diseñadas para soportar las cargas por peso propio, carga muerta (D), carga viva (L), carga de viento (W), carga de sismo (E), los esfuerzos derivados de

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excentricidades por cargas verticales y los causados por cambio de Temperatura. b.- El análisis de la estructura se realizara por métodos elástico, plástico o de LRFD, el proceso de diseño será compatible con el método de análisis elegido de modo que la estructura sea estable con la resistencia rigidez y ductilidad adecuadas para soportar las cargas. c.- Para el diseño de estas estructuras se adoptará el uso de las especificaciones para el Diseño, Fabricación y Montaje de Acero Estructural para Edificaciones del A.I.S.C. por el Método LRFD. d.- Los planos y detalles mostrarán el tamaño y la posición de todos los elementos estructurales de acero y su relación con otros elementos y/o material. Las especificaciones deben indicar: • • • • • • •

Resistencia y calidad del acero estructural. Tipo, calidad y dimensiones de pernos y remaches. Tipo, calidad y dimensiones de soldadura. Tipo de electrodos compatibles con el acero estructural usado. Pruebas de control de calidad de materiales. Pruebas de control de calidad de mano de obra. Cargas estáticas y dinámicas que definen el uso de la edificación.

DEFINICIONES: A) ACERO ESTRUCTURAL: Establecido de acuerdo a las normas ITINTEC respectivas o similares de otros países. B) CONEXIÓN RÍGIDA: Conexión capaz de resistir un momento mantenimiento sin cambios los ángulos de los elementos concurrentes. C) CONEXIÓN RETICULADA: Su capacidad de momento es pequeña y con posibilidad de deformación. D) CONEXIÓN SEMI-RÍGIDA: Posee un rango indefinido de conformación y capacidad de momento. E) PÓRTICO RÍGIDO: Estructura formada por vigas y columnas con uniones rígidas. F) PÓRTICO DE ALMA LLENA: Pórtico formulado para perfiles laminados o fabricados de alma llena. G) PÓRTICO DE CELOSIA: Pórtico formado por columnas de acero o concreto y vigas de celosía con unión viga columna rígida. H) VIGA CELOSIA: Conjunto de elementos reticulados triangulados. I) ARRIOSTRAMIENTO LATERAL: Elemento capaz de evitar pandeo de vigas. J) ARRIOSTRE VERTICAL: Elemento formado por cruces K o N con el objeto de limitar las definiciones laterales de pórticos. K) ARRIOSTRE HORIZONTAL: Elementos formados por cruces (diagonales) con el objeto de rigidizar el plano de las cubiertas livianas.

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TIPOS ESTUCTURALES: En nuestro pais las construcciones con estructuras de acero mas usuales son: - Edificios. - Edificios Industriales de dos o tres niveles. - Edificios Industriales de un nivel. - Estructuras especiales. CUBIERTAS METALICAS: Son básicamente vigas de celosía apoyadas sobre columnas o muros. ESTRUCTURACIÓN: Resistencia a fuerzas horizontales: Fuerzas en el sentido de los pórticos: las acciones paralelas a las vigas de la cubierta originaran un comportamiento en voladizo de las columnas, por lo que estas se diseñaran para estos efectos así como su cimentación. Fuerzas en el sentido perpendicular a los pórticos: Un buen comportamiento se obtiene siguiendo lo indicado para el caso de pórticos rígidos, en la misma situación de cargas (Fig. 1.1).

Resistencia a fuerzas verticales: Esta absorbida por las vigas de celosía la que transmite su carga a columnas o muros. TIPO DE ESTRUCTURAS METALICAS: LIVIANAS:

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Este tipo de estructuras se refiere, a los elementos componentes de acero en coberturas de techos de galpones, o de edificios pequeños de un solo nivel, no tienen plataforma y son muy comunes en nuestro medio. Normalmente van apoyadas sobre muros de albañilería y concreto armado, siendo la única parte de acero el techo. El peso promedio de la solución obtenida de este tipo de estructuras es de 35 kg/m2. En estructura liviana se tiene dos tipos de solución: - Para luces menores de 20 metros. Se acostumbra el uso de tijerales que pueden ser de bridas paralelas o a dos aguas. - Para luces entre 20 – 50 metros: el uso de arcos parabólicos de celosía biarticulada. El peso se estima en 17 a 20 kg/m2 solo estructura metálica. PESADAS. Básicamente se refiere a estructuras metálicas para Edificios Industriales, los que a parte de llevar luces grandes van con alturas elevadas, equipos pesados como puentes grúa, monorrieles, etc. plataformas en varios niveles con equipamiento. En este caso no estandariza un peso unitario por metro cuadrado.

COBERTURA: La cobertura de techo y paredes depende del tipo de uso, ubicación geográfica, posibilidad de soportar sobrecarga (nieve) y de acuerdo al funcionamiento de la edificación. En el mercado nacional, tenemos diferentes tipos entre ellos: •

SIDER PERÚ, produce: Planchas Galvanizadas Corrugadas, en dimensiones de: 26” x 72” calibres 31BG, 29BG, 26BG, 24BG. 26” x 96” calibre 24BG. 26” x 108” calibre 24BG. 26” x 120” calibre 24BG. Planchas Zincadas onduladas, en dimensiones de: 830 mm x 1830 mm. 1085 mm x 1830 mm. 830 mm x 2400 mm. 1085 mm x 2400 mm. Con espesores de 0.27, 0.30, 0.50, 0.60 mm.

•

ARMCO PERUANA S.A., productos: Panelerias para cubiertas y techados (Cubiertas ARMCO) en: EN Panel A-1 Panel A-2

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CALIBRE DIMENSIONES 0.5 mm – 0.9 6.10 m x 400 mm mm 0.5 mm – 0.9 6.10 m x 450 mm mm

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Panel-canoa100 Panel PV-6

0.6 mm – 0.9 6.10 m x 420 mm mm 0.6 mm – 0.9 6.10 m x 910 mm mm

•

PROPER S.A., produce: Planchón PROPER, de acero galvanizado en forma de planchas nervadas o plegadas en las dimensiones: GAUSE ESPESOR LARGO x ANCHO PERALTE 24 0.6 mm 3000 mm 950 mm 40 mm 24 0.6 mm 6200 mm 820 mm 110 mm 21 0.9 mm 8000 mm 820 mm 110 mm

•

ETERNIT, produce planchas de Asbesto Cemento de los tipos de: Calamina roja; en dimensiones de: 1.22 m x 1.05 m 1.83 m x 1.69 m. 1.53 m x 1.05 m 2.44 m x 2.30 m. Con peralte de 24 mm. Plancha Corrugada Gris; en dimensiones de: 1.22 m x 0.92 m 2.14 m x 0.92 m. 1.53 m x 0.92 m 2.44 m x 0.92 m. 1.83 m x 0.92 m 3.05 m x 0.92 m. Canalón, dimensiones de; 1.00 m x 7.30 m 1.00 m x 6.00 m. Es lo que generalmente se encuentra en el mercado nacional. En el presente trabajo se considera las Planchas plegadas denominadas “Planchón PROPER”.

EL ACERO ESTRUCTURAL EN EL PERÚ: En el Perú, Acero laminado en caliente se fabrica en dimensiones hasta de 3”, para dimensiones mayores se fabrica a pedido. Los perfiles que se usa en el PERÚ son los soldados, que tiene la designación adoptada por la Norma 341.154 ITINTEC de perfiles Soldados, y en Acero la Norma 344.083-ASTM A-569 A-283-°C, A-36. Rolados en caliente ASTM, A-36. Y los Perfiles Plegados formados en frío, con especificaciones del Acero con: Planchas de acero PG-C, ITINTEC 341.083, ASTM-569. De acuerdo a lo descrito en el País hay la Industria del Acero como material, fabricante de Perfiles soldados, laminados en caliente en dimensiones menores y planchas de acero; adentro de los que tenemos: •

-

SIDER PERÚ En su Planta de CHIMBOTE produce: a) Productos de hierro: tenemos el ARRABIO: producto moldeado resultado de la reducción de minerales de hierro. b) Productos Semiterminados: Planchones: de sección rectangular obtenidos por la deformación plástica de lingotes en el laminador duocuarto. Palanquillas: de sección cuadrada con sección transversal menor o igual 15 600 mm2. Con aristas redondeadas. Usos:

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20A: Laminación barras lisas y Perfiles estructurales livianos. 37C: Laminación alambrón, barras de construcción, herramientas, etc. 92B: Barras y bolas para molienda de minerales. c) Productos no planos: en estos productos tenemos: Barras de Construcción, Barras de acero liso, Barras de molino y alambrón. d) Productos laminados en Caliente: -Planchas gruesas: con espesores superior a 4.15 mm y menor o igual a 95 mm. Presentan un ancho > 500 mm. Tipos de Acero: Calidad comercial: se usa en cobertura de equipos, en piezas de maquinas con baja exigencia mecánica. Calidad Estructural: en tanques de almacenamiento, autopartes, viga, edificios, puentes. Calidad Naval: en embarcaciones Navales; se puede suministrar en espesores > 32 mm hasta 95 mm previa consulta y en planchas de 2400 mm en espesores de 16 mm a 32 mm previa consulta. - Plancha delgadas: con espesores mayor o igual a 2.0 mm. y menor o igual a 4.75 mm. con un ancho superior a 500 mm. Tipos de Acero: Calidad comercial: en piezas de poca acción mecánica. Calidad estructural: tanques de almacenamiento, vigas puentes, etc. Calidad naval: en embarcaciones navales. En dimensiones solo en calidad comercial, longitud de. 2400 mm., 3000 mm., 4800 mm., 6000 mm. - Bobinas: Producto plano que resulta de enrolla miento de las barras de acero laminadas en caliente, con espesor mayor o igual a 2 mm. y menor o igual a 9.5 mm., presentan un ancho mayor a 500 mm. - Bobinas de flejes: productos planos resultado del enrrollamiento de bandas de acero laminadas en caliente, cortadas mecánicamente en tiras, con: 2.0 mm µ Espesor µ 5.0 mm. Tipos de Acero: Calidad comercial: se utiliza en tubos de calidad comercial y en piezas de baja acción mecánica. Calidad estructural: en partes de locomotoras, vagones, maquinas mecánicas. e) Productos Laminados en Frío: Planchas delgadas: Productos planos laminados en frío: 0.40 mm µ Espesor µ 2.0 mm. y ancho 500 mm. Tipos de Acero: Calidad Comercial: se usa en muebles metálicos, carrocería vehículos, cocinas, refrigeradoras, etc. Calidad de embutido profundo: se usa en recipientes embutidos o piezas o repujados para la industria automotriz, electrodoméstica, etc. Calidad de embutido extraprofundo para enlozado: se usa en aparatos eléctrico, partes de refrigeradora. - Bombinas lavadoras, cocinas, equipo químico, aparatos médicos: Productos planos resultado del enrrollamiento de las bandas de acero laminadas en frío con: 0.40 mm µ espesor µ 2.0 mm. con ancho 500 mm. Tipos de Acero: Calidad comercial: se usa en muebles metálicos, carrocerías de vehículos, cocinas, refrigeradoras, etc.

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Calidad de embutido profundo y extraprofundo: se usa en piezas o recipientes embutidos o repujados para la industria automotriz, electrodoméstica, etc. Calidad de embutido extraprofundo para enlozado: se usa en aparatos eléctricas, partes de refrigeradora, lavadoras, aparatos médicos, utensilios generales. - Bobinas de flejes: resultado del enrrollamiento de bandas de acero laminadas en frío, cortadas mecánicamente en tiras con espesor 2.0 mm y un ancho µ 500 mm. Tipos de Acero: Calidad comercial: se usa en bisagras, perfiles rasurados, catres, muebles, etc. f) Productos Zincados: - Planchas zincadas lisas: Productos planos revestidos por ambas caras, con una capa de Zinc aplicado por el proceso de inmersión en caliente, con ancho de 500 mm y 0.30 mm µ 1.20 mm. Tipos de Acero: Calidad Comercial: se usa en coberturas, silos, depósitos, bebederos de aves, equipamiento agrícola, etc. - Bombinas zincadas: Producto que resulta del enrrollamiento de bandas de acero revestidas de zinc en ambas caras, por el proceso de inmersión en caliente con: 0.30 mm µ espesor µ 1.20 mm y ancho 500 mm. - Planchas zincadas o onduladas: planchas revestidas por ambas caras con una capa de zinc aplicada por el proceso de inmersión en caliente que presenta ondulaciones con: 0.30 mm µ espesor µ 1.20 mm. Ancho 500 mm. g) Productos Estañados: - Hojalata Estañada electroliticamente: hoja de acero de bajo carbono laminado en frío con espesor µ 0.50 mm cubierta electroliticamente por ambas caras con una capacidad de estaño. • ACEROS AREQUIPA S.A. Industria dedicada al procesamiento del acero, cuenta con dos plantas una en el Parque Industrial de Arequipa y su planta de Pisco. Produce perfiles livianos, dentro de los cuales tenemos a continuación: a) Platinas: con acero similar al A-36 y en: Platina de 1/8” x 1/2” x 6 mm a de 3/4” x 4” x 6 m. b) Ángulos: De ¾” x ¾” x 1/8”de 6 m. Hasta 3” x 3” x ½” de 6 m. c) Tee: De ¾” x ¾” x 1/8”de 6 m. Hasta 2” x 2” x 1/4” de 6 m. d) Canal U: De 2” x 1” x 3/16”de 6 m. Hasta 4” x 4” x 1.584”x 0.184 de 9 m. e) Viga I: De 3” x 2.330” x 0.170” de 6 m. De 4” x 2.663” x 0.193” de 6 m. De 3” x 2.339” x 0.170” de 9 m. f) Cuadrados: de 1/4" x 6 m hasta 1” x 6m. g) Cuadrados calibrados: desde 1/4” x C1045 x D.L. Hasta 1 1/4" x C1045 x D.L.

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h) Redondo liso: Medida Inglesa: desde 1/4” CMSR x 6 m. Hasta 2 9/16” CMSR x 6 m. Medida Métrica: desde 9 mm CMSR. Hasta 25 mm x 6 m CMSR. i) Redondos calibrados: Medida Inglesa: desde 1/4” CMSR x D.L. Hasta 2 1/2” C4140 x D.L. Medida Métrica: desde 8.1 mm CMSR x D.L. Hasta 25 mm CMSR x D.L. j) Redondo pulido: Medida Inglesa: desde 3/8” CMSR x 6 m. Hasta 2 ½” C1213 x 6m. Este es el material que produce en perfiles, solicitándose a pedido dimensiones mayores a los indicados anteriormente. ARMCO PERUANA S.A. Industria Internacional con una sede en el PERÚ en la Capital del País, con una amplia gama de componentes de acero, sobretodo en perfiles, estructuras de acero corrugado con luces libres grandes, alcantarillas. Perfiles plegados formados en frío, perfiles soldados perfiles doblados en frío, paneles estructurales STEELOX, postes metalicos, acueductos, tanques, etc. Dentro de todo lo que produce, en el presente trabajo nos interesa saber todo lo referente a perfiles soldados, plegados; que a continuación presentaremos: a) PERFILES SOLDADOS: Los perfiles estructurales de acero soldados. ARMCO, ITINTEC 341-154, se fabrican a partir de bobinas de acero estructural laminadas en caliente EG-E24 y planchas de acero estructural PG-E24 de SIDERPERU, cortadas con oxigeno acetileno, con equipo de boquillas múltiples y también con cizallas dependiendo el espesor. El perfil constituido por tres piezas se apuntala en líneas posicionadotes para su posterior soldadura por proceso de arco sumergido, con equipo automático, autopropulsado de doble cabezal, dentro de los perfiles soldados tenemos: - Perfil Columna CS: con una altura igual al ancho del ala (perfil H). - Perfil Viga-Columna CVS: Relación entre altura-ancho del ala 1:5:1 aproxim. (perfil de ala ancha ó WF). - Perfil I VS: Relación entre altura y ancho del ala es. - Mayor de 2:1 hasta 3:1 inclusive. b) PERFILES DOBLADOS EN FRIO: Son perfiles estructura les fabricados de bobinas de acero laminadas en caliente según Normas 341.082-341.089-ASTM-A-569 con espesores de 0.6 a 6.4 mm – (8.0 – 9.5 mm), en longitudinales menores a 6 mts. Las planchas de acero Estructural que se utilizan para su fabricación son del tipo PG-E21, E24, de esfuerzos a la fluencia Fy = 21 kg/mm2 respectivamente, espesores: 5.0 mm – 12.0 mm. Los perfiles que nos facilita ARMCO son: - Perfil C. - Perfil para columnas o viguetas con alas atiesadas.

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-

Perfil L. Perfil Z con alas atiesadas para viguetas.

Todo el material a utilizarse debe ser de la mejor calidad y libre de imperfecciones. Los perfiles y planchas serán de acero calidad estructural ASTM A-36 o del tipo E-24 (designación SIDER PERU). Todos los pernos, excepto los de anclaje y sus tuercas, serán del tipo ASTM A 307 (Grado 2) Standard UNC y estarán provistos de una arandela. Los pernos de anclaje serán fabricados a partir de barras redondas de acero A36. Los electrodos de soldaduras serán de fabricación nacional del tipo E60XX, ó de acuerdo al plano. Los trabajos de fabricación se ejecutarán de acuerdo a lo estipulado en los AISC Especifications, Secciones 1.23 y 2.10 así como a lo previsto en el AISC Code Of. Standard Practice. Los cortes térmicos (oxígeno) serán preferiblemente hechos por máquina. Los bordes cortados que vayan a soldarse posteriormente deberán estar razonablemente libres de redadas que impidan la adecuada colocación del cordón de soldadura. Para las perforaciones los huecos pueden ser punzados y de un diámetro final acorde a lo especificado en los planos. En las soldaduras las superficies a soldarse estarán libres de escoria, oxido grasa, pintura o cualquier material que evite una apropiada soldadura, debiendo para ello ser limpiadas previamente con escobilla de alambre. Todos los trabajos de soldadura estarán en concordancia con el AWS Structural Welding Code, Secciones 3 y 4. Las condiciones generales para lograr una buena soldadura de ángulos de acero ASTM A572 Grado 40, radica principalmente en el material de aporte así: • Para todo tipo de soldadura a emplear electrodos AWS E7018, inclusive en los apuntalados. • Los electrodos pueden emplearse en toda posición, sin embargo, el diámetro de los electrodos a emplear varía de acuerdo a la posición de soldadura. • Emplear solo electrodos secos • Soldar a temperatura de ambiente, sin precalentamiento • Ninguna soldadura o empernado permanente se realizará hasta que la estructura haya sido correctamente alineada. •

• •

Amperajes recomendados: Diámetro de electrodo Amperaje 2.5 mm (3/32”) 60-85 amp. 3.25 mm (1/8”) 90-120 amp. De preferencia usar corriente continua con el electrodo al polo positivo La temperatura de soldadura no debe ser menor de 25ºC

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• •

•

3

No se deben soldar en lugares donde corren vientos o corrientes de aire por que cristalizan la soldadura y no producen la debida fusión Después de haberse destapado la soldadura de su enbase no debe permanecer a la intemperie en un tiempo máximo de 30 minutos caso contrario los saldos deben de depósitarse en hornos de temperatura mayores a 50ºC Mantener arco corto

CAPITULO III

3.1.2 ANALISIS ESTRUCTURAL:

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. El análisis estructural se ha elaborado mediante el programa de computadora: SAP2000 (STRUCTURAL ANÁLISIS PROGRAMS) Del mismo modo los siguientes códigos y recomendaciones:

•

Norma Técnica de Edificación E-060

: Concreto armado

•

Norma Técnica de Edificación E-030

: Sismo resistencia

•

Norma Técnica de Edificación E-020

: Cargas

•

Norma Técnica de Edificación E-050

: Suelos

ANÁLISIS Y DISEÑO DE TIJERAL

i. Modelamiento del armadura Se ha modelado una armadura mediante elementos tipo frames, los nudos poseen desplazamientos traslacionales mas no rotacionales por considerar que estos elementos trabajan solo con cargas axiales. ii. Cargas debido al efecto del viento VELOCIDAD DE DISEÑO La velocidad de diseño del viento hasta 10 m de altura será la velocidad máxima adecuada a la zona de ubicación pero no menos de 75 Km/h. La velocidad de diseño del viento a una altura de 13.00 m se obtendrá de la siguiente expresión.

donde: Vh

: velocidad de diseño en la altura h en Km/h

V

: velocidad de diseño hasta 10 m de altura en Km/h

h

: altura sobre el terreno en metros

CARGA EXTERIOR DE VIENTO La carga exterior (presión o succión) ejercida por el viento se supondrá estática y perpendicular a la superficie sobre la cual se actúa. Se calculará mediante la expresión:

donde:

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Ph

: presión o succión del viento a una altura h en Kgf/m2

C

: factor de forma adimensional indicado en la Tabla 1.8.4

Vh

: velocidad de diseño a la altura h, en Km/h definida en 1.7.3

TABLA 1.8.4 FACTORES DE FORMA (C) *

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3.1.3 DISEÑO: ELEMENTOS ESTRUCTURALES: TIJERAL - ARMADURA PRINCIPAL

Suponemos las siguientes Cargas para el metrado correspondiente: Peso instalación = Peso plancha (cobertura) = Peso de la Estructura S/c (montaje de techo) = V viento =

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10 kg/m2 15 Kg/m2 = 20 Kg/m2 30 Kg/m2 40 Km/hr (mapa eólico RNE – E020)

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METRADO DE CARGAS : CARGA MUERTA CM= (15+20+10)*11.70*3 = 1579.5 Kg 6 CM= 263.25 Kg. CARGA VIVA CV=30*11.70*3 = 1053.0 Kg. 6 CV=175.50 Kg. CARGA DE VIENTO CW= (Carga de viento)

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Pdin = 0.005 v2 = 0.005 (40)2 = 8 Kg/m2 Pero se considera de acuerdo a norma mínimo de 15 Kg/m2 Pdin = 15 Kg/m2 Pest = C * Pdinamico Pest = 0.6*15*11.70*3 = 315.90 Kg/m2 6 Pest = 52.6 Kg.

En fx = sen20*52.65 = 18.01 En fy = cos20*52.65 = 49.48 CARGAS ULTIMAS CM

CV

CW

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Calculo de Brida Superior:

-

Sección 5” x 2” x 4.5 mm

2000

De la TABLA 2.6 de Esfuerzos

Admisible

axial de la barra Comparamos: Admisible >

axial

-> ok!

Calculo de Brida Inferior:

-

Sección 5” x 2” x 4.5 mm

2000

De la TABLA 2.6 de Esfuerzos

Admisible Axial de la barra Comparamos: Admisible >

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axial

-> ok!

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Calculo de la Montante:

-

Sección 1 1/2” x 1 1/2” x 4.5 mm

2000

De la TABLA 2.6 de Esfuerzos

Admisible

Axial de la barra Comparamos: Admisible >

axial

-> ok!

Calculo de la Diagonal:

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-

Sección 1 1/2” x 1 1/2” x 4.5 mm

DISEÑO DE COLUMNA A = 15 x15 −14 x14 = 29 cm 2 I =

•

r=

I A

r=

1017 .42 = 5.92 29

Calculo de esbeltez δ=

•

15 4 14 4 − = 1017 .42 cm 3 12 12

2(350 ) = 118 .24 ≤ 200 5.92

Diseñando determinando δc :

δ c = 118 .24

2530 = 2.37 π x 2 x10 6 2

2

Fcr = 0.658 ( 2.37 ) ( 2530 ) = 241 .05

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φPn = 0.85 ( 29 )( 241 .05 ) = 5941 .88

3.1.4 RESULTADOS 4

CAPITULO IV

5.1

CONCLUSIONES:

Después de haber realizado el diseño de la estructura de acero y comparando con las Especificaciones de fabricación que están referidas a las normas y prácticas reconocidas que deben seguirse para la fabricación de Estructuras Metálicas.

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5.2

RECOMENDACIONES

4.- ANEXOS

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CAPÍTULO I

Diseño en Acero y Madera

MSc. Ing. José Acero Martínez

Universidad Privada de Tacna

CAPÍTULO II

Diseño en Acero y Madera

MSc. Ing. José Acero Martínez

Universidad Privada de Tacna

CAPÍTULO III

CAPÍTULO IV

Diseño en Acero y Madera

MSc. Ing. José Acero Martínez