Galpon FInal

DISEÑO DE GALPON METALICO BASES DE CÁLCU BASES CÁLCULO, LO, ESPEC ESPECIF IFIC ICAC ACIO IONES NES TECN TECNIC ICAS, AS, MEMOR MEMORIA IA EXPLI EXPLICA CATIV TIVA A Y LÁMINA LÁMINASS

…………………………………….

……………………………………….

Matias Céspedes Aguilar

Eduardo Elgueta Meneses

UBICACIÓN: UBICACIÓN: SECTOR SECTOR LAS ÁNIMAS, ÁNIMAS, CIUDAD DE VALDIVIA VALDIVIA..

[VALDIVIA, 04 DE JULIO DE 2012]

INTRODUCCION

En el presente presente documen documento to se muestra muestra el diseño diseño detallado detallado de de un galpón galpón metálico metálico para uso uso industrial, se expresan los cálculos a modo de verificación de los perfiles escogidos, escogidos, mediante el método de tensiones admisibles. En la figura se aprecia el esquema de un pórtico que constituye la estructura.

La estructura se ubicará ubicará en la periferia de la la ciudad de Valdivia, en el sector de Las Animas. Animas.

INTRODUCCION

En el presente presente documen documento to se muestra muestra el diseño diseño detallado detallado de de un galpón galpón metálico metálico para uso uso industrial, se expresan los cálculos a modo de verificación de los perfiles escogidos, escogidos, mediante el método de tensiones admisibles. En la figura se aprecia el esquema de un pórtico que constituye la estructura.

La estructura se ubicará ubicará en la periferia de la la ciudad de Valdivia, en el sector de Las Animas. Animas.

BASES DE CÁLCULO CÁLCULO

Generalidades El cálculo cálculo de los componente componentess estructurales estructurales del galpón galpón será corrobora corroborado do mediante mediante el uso del software software RAM Advanse 9.0, facilitand facilitando o la visualización visualización de los esfuerzos en los distintos distintos elementos. elementos. Además, se automatizó ciertos cálculos iterativos con la ayuda de una planilla Excel, cuyos resultados serán expresados, en general, mediante tablas.

Estados de Carga Se consideraron los siguientes estados de carga: PP(techumbre) = 12 Kg/m SC(techumbre) = 30 Kg/m V = 70 Kg/m

2

2

2

Combinaciones de Carga Se consideraron las siguientes combinaciones de carga: COMB1 = PP + SC1 COMB2 = PP + SC2 COMB3 = PP + SC3 COMB4 = 0.75(PP + 0.25*SC1 + V) COMB5 = 0.75(PP + 0.25*SC2 + V) COMB6 = 0.75(PP + 0.25*SC3 + V) Donde: SC1: sobrecarga actuante sobre toda la techumbre SC2: sobrecarga actuante sobre la mitad izquierda de la techumbre SC3: sobrecarga actuante sobre la mitad derecha de la techumbre

Dado que la estructura y los perfiles usados son simétricos, para la carga de viento se considera un solo sentido.

Materiales Para todos los perfiles de acero se usó A37-24ES Las soldadura soldadurass son E60xx, conexión conexión filete filete Los pernos pernos usados usados en todas todas las las conexiones conexiones son P.A.R. A325 A325 Las planchas de techo y laterales son I nstapanel PV-4

Hipótes Hipótesis is de Cálcul Cálculo o El cálculo cálculo se basa basa en la la norma norma NCh427.cR1 NCh427.cR1997, 997, Especif Especificaci icaciones ones para para el cálculo cálculo de estructuras estructuras de acero para edificios, que permite proceder por el método de diseño elástico, esto para estructuras metálicas que califican como construcción construcción tipo I, tal es el caso. Es una estructura estructura de marco rígido, que en uniones uniones de vigas vigas y columnas columnas la rigidez rigidez es tal que que se mantienen mantienen los ángulos ángulos inalterado inalteradoss entre elementos ante la acción de cargas. Para uniones apernadas se consideran las placas como rígidas, los pernos tienen comportamiento elástico elástico y no hay hay fricción fricción entre placas. placas. Para uniones soldadas se considera considera que las partes conectadas por las las soldaduras son rígidas, por lo que sus deformaciones son despreciables; despreciables; las soldaduras soldaduras se consideran elementos homogéneos, homogéneos, isotrópicos y elásticos; y solo se consideran esfuerzos debidos a cargas externas, despreciando los esfuerzos residuales.

Referencias 

Ordenanza General de Construcciones y Urbanización.



Nch 1537 Of.86: Cargas permanentes y sobrecargas de uso para diseño estructural de edificios.



Nch 432 Of.71: Cálculo de la ac ción del viento sobre las construcciones.



NCh427.cR1997: Especificaciones Especificaciones para el cálculo de estructuras de acero para edificios. edificios.

ESPECIFICACIONES TECNICAS

Generalidades Las especificaci especificaciones ones técnicas técnicas que se mencion mencionarán arán hacen referencia referencia a la la construcci construcción ón de de una una estruct estructura ura metáli metálica ca tipo tipo galpón, galpón, cuya edific edificaci ación ón deberá deberá ejecutars ejecutarse e en estrict estricto o rigor, rigor, según según los planos adjuntos y la presente presente Especificación Técnica. La ejecución ejecución de las obras se hará hará bajo cumplimiento cumplimiento de la legislación legislación y reglamenta reglamentación ción vigent vigente, e, en especial, especial, la ley general general de urbanis urbanismo mo y constru construcción, cción, ordenanza ordenanza general de urbanismo urbanismo construcción,

ordenanzas

municipales que correspondan a

nivel

y

local, leyes, decretos o

disposiciones reglamentarias y normas para contratos de obras a nivel público. Así mismo mismo son de aplicación obligatoria en todo aquello que no se oponga a las disposiciones de las presentes especificaciones técnicas o a las indicaciones indicaciones consignadas consignadas en los planos, las normas de INN, pertinentes al proyecto.

Seguridad en Obra El contrat contratist ista a deberá deberá velar velar por por la segurid seguridad ad de su person personal, al, propo proporci rcioná onándo ndole le los elemen elementos tos de de seguridad necesarios, además cerrará el perímetro del área intervenida, evitando que que tanto locatarios como visitantes del lugar se vean expuestos a los riesgos propios de una obra. En todo momento y para cada acción se tomarán todas

las medidas necesarias

para asegurar

condiciones y acciones acciones seguras

Calidad de los materiales La totalidad de los materiales especificados, se entienden de primera calidad dentro de su especie, debiendo su provisión ajustarse estrictamente a las normas consignadas para cada uno de ellos, o a las especificaciones de la respectiva fábrica en los casos en que se establecen marcas determinadas

Obras Obras Previas Previas Pago derechos municipales: Se debe considerar el pago de los derechos municipales por obra nueva, ampliación y/o obras menores, según el caso respectivo. El contratista deberá armar el expediente con las firmas respectivas para su ingreso a Dirección de Obras.

Retiro de elementos existentes: Se consulta el retiro de todo elemento que impida el normal desempeño de la obra proyectada. El lugar destinado para el acopio de materiales a utilizar durante la construcción se aprobará en la obra por el ITO.

Replanteo, trazado y niveles: Los trazados y niveles serán dirigidos por un profesional idóneo de la obra y aprobado por la unidad técnica de la obra. El replanteo se deberá verificar en las distintas etapas de excavaciones y fundaciones. Se efectuará conforme al plano de arquitectura y comprende un cerco de niveles alrededor del terreno descrito. Se deberá tener especial cuidado a la hora de replantear dicho trazado asegurándose de cumplir con la ortogonalidad y verticalidad necesaria para el buen desempeño de la obra

Instalaciones Provisorias: Se debe contar con las instalaciones necesarias para poder llevar a cabo las obras detalladas. Se deberá implementar una bodega para acopio de materiales al igual que un cuarto destinado a los trabajadores. Se determinará en terreno las instalaciones de agua potable, alcantarillado y energía eléctrica necesarios para la ejecución de las obras correspondientes

Obra Gruesa Fundación: Una vez realizadas las excavaciones se procederá a crear un emplantillado de 5 cm. con hormigón pobre de 2 sacos, dejando una superficie pareja para luego proceder a realizar la fundación respectiva. Los apoyos de los marcos estructurales del galpón se dispondrán amarrados en todo su perímetro con una cadena armada. Estos pilares deben contar con placas base de 13mm mínimo de espesor, para su correcto empotramiento mediante barras de acero de 10 mm de diámetro. Se considera un hormigón de grado H30 y una tensión admisible de aplastamiento de 75 Kg /cm2.

Estructura metálica: - Marco metálico estructural conformado por Perfil I 300x150x8x10 - Sistema de arriostramiento conformado por barras de acero soldable φ16mm - Colgadores fierro φ8mm - Perfil costanera 150x50x15x3 separadas 1m - Perfil I 300x150x8x10 para columnas de viento

Estructura Techumbre: - Perfil costanera 150x50x15x3 3 separadas 1m - Cubiertas Instapanel PV-4, de 10 y 6m de largo y 0,5 mm de espesor. - Aguas Lluvias en PVC. Instalación según indicaciones del fabricante - Bajadas de aguas lluvias en PVC . Instalación según indicaciones del fabricante.

Conexiones: - Conexiones: Se contemplan uniones soldadas y apernadas. Las uniones soldadas básicamente se llevan a cabo en la fabricación de elementos compuestos. Las uniones apernadas se especifican para conectar subestructuras entre sí al momento del montaje. - Pernos de unión: Se consideran pernos de calidad ASTM A325 en la todas las uniones. En la cumbrera el diámetro de los pernos es de 20mm, la unión entre viga y columna 20mm y en el caso de la unión columna- fundación, se utilizarán barras de acero φ12 mm fijadas mediante tuerca. - Soldaduras: Se emplearán de preferencia métodos de soldadura

manual por

arco,

se

emplearán máquinas soldadoras rotativas o estáticas con entrega de corriente continua. - Perforaciones: Las perforaciones o agujeros se efectuarán mediante punzonado, taladro mecanizado o mediante una secuencia de ellos. No se permitirá efectuar perforaciones mediante soplete oxigas. Sus dimensiones serán las indicadas en planos. Las perforaciones se ubicarán en forma precisa mediante trazados o plantillas, con el objeto de reducir los riesgos de que queden fuera de tolerancia.

Pintura Antióxido y de terminación: La aplicación de dos manos de anticorrosivo a toda estructura metálica, en 2 manos de distinto color a fin de que la ITO pueda comprobar fácilmente su realización. Como pintura de terminación para las estructuras metálicas se utilizara esmalte sintético en aplicación de dos manos. El color a utilizar será de finido por la ITO.

Aseo y entrega: Será de cargo del contratista el despeje de basura, escombros, despuntes, etc. a que hubiere lugar antes, durante y termino de la obra. Así mismo, será obligatorio la mantención y entrega de la obra en perfecto estado de limpieza. Al término de los trabajos se retiraran todos los escombros e instalaciones provisorias quedando el terreno y la obra limpia y despejada.

MEMORIA EXPLICATIVA

DISEÑO DEL PORTICO Se seleccionó el perfil I 300x150x8x10 para el pórtico

PERFIL I H B e t

30 15 1 0.8

cm cm cm cm

Wx Wy Ix Iy rx ry A P

518.23 75.16 7773.47 563.69 12.18 3.28 52.40 41.13

cm3 cm3 cm4 cm4 cm cm cm2 Kg/m

Diseño de columnas 

Tensiones solicitantes

En la siguiente tabla se muestran los valores absolutos de las solicitaciones máximas en las columnas Combinacion COMB1 COMB2 COMB3 COMB4 COMB5 COMB6

M (Kg m) 5905.71 4408.65 4408.65 2231.26 1854.85 1950.56

Q (kg) 1723.61 1194.41 1194.41 776.7 677.47 677.47

N (Kg) 3381.31 3001.56 3001.56 1490.05 1418.85 1388.73

fa (T/cm2) 0.06452882 0.05728168 0.05728168 0.02843607 0.02707729 0.02650248

fbx (T/cm2) 1.13959246 0.850713 0.850713 0.430554 0.35792023 0.37638886

Diagrama de momento, para COMB1 = PP + SC

Diagrama de corte, para COMB1 = PP + SC

Diagrama de axial, para COMB1 = PP + SC

Tensiones admisibles



Para el cálculo de tensiones admisibles se considero el efecto del viento (sotavento) y la componente axial transmitida por el peso propio de los elementos, la sobrecarga y las presiones de viento en la techumbre. Es decir, se trata de flexión compuesta. a) Tensiones admisibles por flexión Comprobación elemento no compacto: Longitud de volcamiento L/B 40

12.3

relaciones ancho/espesor ENA c/e

7.5

16.3

30

305

EA b/t

Determinación de esfuerzos admisibles: Ac (cm2)

15

A'c (cm2) I'c (cm4) rc (cm)

18.7333333 281.449111 3.87607713

r' (cm) L' (cm c `

C 2.3 1

0.5 200 51.5985604 400

B/2e

81.1708333 181.125 17.24/(Fy)^(1/2) 7.5 11.13

Luego Fbx (ton/cm2) Fby (ton/cm2)

1.44 1.8

b) Tensiones admisibles por carga axial Para eje X, tenemos Ga = 1 (empotramiento) Gb = ∑(Ic/Lc)/∑(Iv/Lv) = 2.29 Ingresando al monograma de longitud efectiva(desplazamiento lateral permitido)

K = 1,48 Por lo tanto x

= 72,91 < C = 129,5

Fa = 1,09 ton/cm

2

Para eje Y En la otra dirección se modela como empotrado apoyado, con K=0,8, por lo que el anterior es el caso mas desfavorable. Finalmente, Fa = 1,09 ton/cm



2

Corroboración de tensiones

Dado que no existen solicitaciones en el eje débil, se comprueba, para los casos más desfavorables de carga: Fbx > fbx Fa > fa fbx/Fbx + fa/Fa = 0,85 < 1



Resistencia al corte

Se observa que la situación mas desfavorable se presenta para COMB1, donde Q = 1723.61 Kg Fv = 0,4*Fy = 0,96 ton/cm fv = Q/A = 0,033 ton/cm Luego fv < Fv

2

2

Diseño de vigas 

Tensiones solicitantes

En la siguiente tabla se muestran los valores absolutos de las solicitaciones máximas en las vigas Combinacion COMB1 COMB2 COMB3 COMB4 COMB5 COMB6

M (Kg m) 5905.71 4408.65 4408.65 2231.26 1831.99 1950.56

Q (kg)

N (Kg)

2264.27 2008.36 2008.36 822.38 774.4 739.07

Diagrama de momento, para COMB1 = PP + SC

Diagrama de corte, para COMB1 = PP + SC

2702.53 2322.78 2322.78 980.97 909.77 879.64

fa (T/cm2) 0.051575 0.04432786 0.04432786 0.0187208 0.01736202 0.01678702

fbx (T/cm2) 1.13959246 0.850713 0.850713 0.430554 0.35350906 0.37638886

Diagrama de axial, para COMB1 = PP + SC

Tensiones admisibles



Para el cálculo de tensiones admisibles se considero el efecto del viento, sobrecarga y peso propio de los elementos, actuando por componentes en los ejes principales, y descomponiéndolas, además, en componente normal o axial al elemento. O sea, se trata de flexión compuesta. a) Tensiones admisibles por flexión Comprobación elemento no compacto Longitud de volcamiento L/B 61.4633333

12.3

relaciones ancho/espesor ENA c/e

7.5

16.3

30

305

EA b/t

Determinación de esfuerzos admisibles Ac (cm2)

15

A'c (cm2) I'c (cm4) rc (cm)

18.7333333 281.449111 3.87607713

r' (cm) L' (cm c `

C 2.3 1

0.5 200 51.5985604 400

B/2e

81.1708333 181.125 17.24/(Fy)^(1/2) 7.5 11.13

Luego Fbx (ton/cm2) Fby (ton/cm2)

1.44 1.8

b) Tensiones por carga axial En el eje X, tenemos Ga = 0,65 Gb = 1 Ingresando al monograma de longitud efectiva(desplazamiento lateral permitido) K = 1,26 Por lo tanto x

= 95,37 < C = 129,5

Fa = 0,92 ton/cm

2

Para eje Y En la otra dirección se modela como apoyado-apoyado, con K=1, por lo que el anterior es el caso mas desfavorable.

Finalmente, Fa = 0,92 ton/cm



2

Corroboración de tensiones

Dado que no existen solicitaciones en el eje débil, se comprueba, para los casos más desfavorables de carga: Fbx > fbx Fa > fa fbx/Fbx + fa/Fa = 0,85 < 1



Resistencia al corte

Se observa que la situación mas desfavorable se presenta para COMB1, donde Q = 2702,53 Kg Fv = 0,4*Fy = 0,96 ton/cm fv = Q/A = 0,052 ton/cm Luego fv < Fv

2

2

DISEÑO DE COSTANERAS Se seleccionó el perfil costanera 150x50x15x3 PERFIL COSTANERA H B c eo

15 5 1.5 0.3

cm cm cm cm

Wx Wy Ix Iy rx ry A P

34.03 6.56 255.3 23.49 5.72 1.73 7.81 6.13

cm3 cm3 cm4 cm4 cm cm cm2 Kg/m

La separación de las costaneras se asumió igual a 1 m, con el fin de que la sección adecuada no sea muy grande, y para disminuir las deformaciones. Por otra parte, se necesita que la separación entre costaneras sea tal que la plancha de recubrimiento (PV-4) reciba solicitaciones de viento y sobrecarga menores a las admisibles, según la tabla:

Se observa que a menor distancia y mayor cantidad de apoyos es mayor la carga admisible de la plancha. Dicho esto, se determina que para espaciamiento de 1 m entre costaneras no se presentan problemas. El largo de las planchas es tal que para cubrir la techumbre y los costados se logre con una sola. Luego, se trabajará con largos de 6 m y 9,5 m (el largo máximo es 15 m).

Costaneras de techumbre 

Tensiones solicitantes

Se trata de cargas normales al elemento, que se pueden descomponer en las direcciones de los ejes principales. Es decir, se debe analizar como flexión biaxial. Eje fuerte: La separación entre apoyos está dada por la distancia entre pórticos. En la siguiente tabla se muestran los valores absolutos de las solicitaciones máximas en las costaneras de techumbre, según la componente de eje fuerte Combinacion COMB1 COMB2 COMB3 COMB4

M (Kg m) 184.5 30.26 31.24 133.43

Q (Kg)

fbx (T/cm2) 123 20.17 20.82 56.25

0.54216867 0.08892154 0.09180135 0.39209521

Diagrama de momento, para COMB1 = PP + SC

Diagrama de momento para COMB4 = 0.67(PP + Mj)

Diagrama de corte, para COMB1 = PP + SC

Diagrama de corte, para COMB4 = 0.67(PP + Mj)

Eje débil: La separación entre apoyos está dada por la distancia entre puntos de arriostramiento. En la siguiente tabla se muestran los valores absolutos de las solicitaciones máximas en las costaneras de techumbre, según la com ponente de eje débil. Combinacion COMB1 COMB2 COMB3 COMB4

M (Kg m) 3.64 1.27 1.27 5.26

Q (Kg)

fbx (T/cm2) 10.94 3.81 3.81 9.01

0.0554878 0.01935976 0.01935976 0.08018293

Diagrama de momento para COMB1 = PP + SC

Diagrama de momento para COMB4 = 0.67(PP + Mj)

Diagrama de corte para COMB1 = PP + SC

Diagrama de corte para COMB4 = 0.67(PP + Mj)

Tensiones admisibles



Para el cálculo de tensiones admisibles se considero el peso propio de los elementos y la sobrecarga. Tensiones admisibles por flexión Comprobación elemento no compacto: Longitud de volcamiento L/B 40

12.3

relaciones ancho/espesor ENA c/e

5

15.3

16.6666667 50

43.3 305

EA B/e H/e

Determinación de esfuerzos admisibles: Ac (cm2)

1.86

A'c (cm2) I'c (cm4) rc (cm)

2.58 10.1736047 1.98576374

r' (cm) L' (cm) c `

C 1 1

0.124 200 100.716916 1612.90323

B/2e

35.2916667 78.75 25.19/(Fy)^(1/2) 8.33 16.26007508

Luego Fbx (ton/cm2) Fby (ton/cm2)



1.171246102 1.44

Corroboración de tensiones

Dado que tenemos flexión biaxial, se comprueba que: Fbx > fbx Fby > fby fbx/Fbx + fby/Fby = 0,52 < 1



Resistencia al corte

Se observa que la situación más desfavorable se presenta para COMB1, donde Qx = 123 Kg Qy = 10.94 Kg Por lo que Q = 123,49 Kg 2

Fv = 0,4*Fy = 0,96 ton/cm fv = Q/A = 0,016 ton/cm

2

Luego fv < Fv



Control de deformaciones

Las deformaciones mayores se verán en el eje fuerte de las costaneras, pues para el otro caso se dispuso de colgadores que disminuyan ese efecto. Se considera aceptable deformaciones del orden de la 300ava del largo del elemento. Δadm = L/300 = 2 cm La deformación máxima en el eje fuerte se da para el cuarto estado de carga: Δreal = 0.55 cm

La deformación máxima en el eje débil se da para el primer estado de carga: Δreal = 0.05 cm (eje débil) Luego, las deformaciones son aceptables.

Costaneras laterales 

Tensiones solicitantes

Se trata de cargas normales al elemento, que se pueden descomponer en las direcciones de los ejes principales. Es decir, se debe analizar como flexión biaxial. Eje fuerte: La separación entre apoyos está dada por la distancia entre pórticos. Notar que solamente actúa la carga de viento en este eje, por lo que no sería desfavorable considerar esta carga dentro de alguna combinación, sino que esta actúa sola y multiplicada por un factor igual a 1. Por otro lado, dada la simetría de la estructura y de los elementos, se calculara solamente para el sentido más desfavorable del viento.

Combinacion V

M (Kg m)

Q (Kg) 252

fbx (T/cm2) 168

Diagrama de momento para carga de viento

0.74052307

Diagrama de corte para carga de viento

Eje débil: La separación entre apoyos está dada por la distancia entre puntos de arriostramiento. Notar que el peso propio de los elementos es la única carga que actúa en esta dirección, por lo que no es desfavorable introducir esta carga en alguna combinación, sino que esta actúa sola y multiplicada por un factor igual a 1. Combinacion V

M (Kg m)

Q (Kg) 4.8

fby (T/cm2) 14.4

Diagrama de momento para carga de peso propio

0.0141052

Diagrama de corte para carga de peso propio



Tensiones admisibles

Las tensiones admisibles son iguales a las calculadas para las costaneras de techumbre, pues las condiciones de apoyo son iguales, y se trata del mismo elemento (igual largo y sección). Luego Fbx (ton/cm2) Fby (ton/cm2)



1.171246102 1.44

Corroboración de tensiones

Dado que tenemos flexión biaxial, se comprueba que: Fbx > fbx Fby > fby fbx/Fbx + fby/Fby = 0,64 < 1



Resistencia al corte

Se observa que la situación más desfavorable se presenta cuando actúa la carga de viento, esto es Qx = 168 Kg Qy = 14,4 Kg Por lo que Q = 168,62 Kg

Fv = 0,4*Fy = 0,96 ton/cm

2

fv = Q/A = 0,022 ton/cm2 Luego fv < Fv



Control de deformaciones

Las deformaciones mayores se verán en el eje fuerte de las costaneras, pues para el otro caso se dispuso de colgadores que disminuyan ese efecto. Se considera aceptable deformaciones del orden de la 3 00ava del largo del elemento. Δadm = L/300 =2 cm La deformación máxima en el eje fuerte es: Δreal = 0,003 cm (eje fuerte) Δreal = 0,0003 cm (eje débil) Luego, las deformaciones son aceptables.

DISEÑO DE COLUMNAS DE VIENTO

Estas columnas tendrán la función de soportar la carga de viento, en la dirección del frontón, además de servir de apoyo a las costaneras, cuyo largo es 6 m. Inclusive, sirven de pórtico para el portón. Se disponen como aparece en el esquema:

Se tributa la carga de viento a cada columna, y para el análisis se consideran las otras cargas actuantes, peso propio y sobrecarga. Se usará los mismos perfiles que para el pórtico, orientados de modo tal que el eje fuerte reciba la carga de viento. Diseño de columnas exteriores Notar que estas columnas están trabajando en su eje débil. Se considerará que existe empotramiento en la base y en la parte superior hay un apoyo simple. Se toma ancho tributario 3 m, se modela la columna con una carga uniformemente distribuida . 

Tensiones solicitantes

En la siguiente tabla se muestran los valores absolutos de las solicitaciones máximas en las columnas interiores

Combinacion COMB1 COMB2 COMB3 COMB4 COMB5 COMB6

Mx (Kg m ) My (Kg m ) Qx (Kg) 192.05 0 169.1 0 169.1 0 69.9 840.84 65.59 840.84 65.59 840.84

Combinacion COMB1 COMB2

fbx (T/cm2) fby (T/cm2) fa (T/cm2) 0.03705883 0 0.01167996 0.0326303 0 0.01158931

COMB3 COMB4 COMB5 COMB6

0.0326303 0.01348822 0.01265654 0.01265654

0 1.11873337 1.11873337 1.11873337

Eje fuerte: Diagrama de momento para COMB1 = PP + SC

Diagrama de corte para COMB1 = PP + SC1

Qy (Kg) 32.01 28.18 28.18 11.65 10.93 10.93

0.01158931 0.00606889 0.00605191 0.00605191

0 0 0 557.03 557.03 557.03

N (Kg) 612.03 607.28 607.28 318.01 317.12 317.12

Diagrama de axial para COMB1 = PP + SC1

Eje débil: Diagrama de momento para COMB4 = 0.75(PP+0.25*SC1+V)

Diagrama de corte para COMB4 = 0.75(PP+0.25*SC1+V)



Tensiones admisibles

a) Tensiones admisibles por flexión Para este perfil anteriormente se calculó tensiones admisibles, ahora solo cambia la longitud. Notar que el portón tendrá una altura de 6 m, por lo que la viga del marco actúa como arriostramiento lateral. Fbx (ton/cm2) Fby (ton/cm2)

1.44 1.8

b) Tensiones admisibles por carga axial Ga = 1 Gb = 1,53 K = 1,39 

= 68,17

Fa = 1,12 ton/cm

2

En la otra dirección se modela como empotrado apoyado, con K=0,8, por lo que el anterior es el caso mas desfavorable. 

Corroboración de tensiones

Se observan componentes de carga sobre los ejes principales de los elementos y una componente axial. Se verifica flexión compuesta. Fbx > fbx Fby > fby Fa > fa fbx/Fbx + fby/Fby + fa/Fa = 0.76 < 1

Diseño de columnas interiores 

Tensiones solicitantes

En la siguiente tabla se muestran los valores absolutos de las solicitaciones máximas en las columnas interiores Combinacion COMB1 COMB2 COMB3 COMB4 COMB5 COMB6

Mx (Kg m )

Combinacion COMB1 COMB2

fbx (T/cm2)

COMB3 COMB4 COMB5 COMB6

0 0 0 2007.53 2007.53 2007.53

My (Kg m ) Qx (Kg) Qy (Kg) 35.76 0 75.98 0 75.98 0 13.01 1114.87 20.55 1114.87 20.55 1114.87

fby (T/cm2) fa (T/cm2) 0 0.0475785 0.02185744 0 0.10109101 0.02130382

0 0.38738205 0.38738205 0.38738205

0.10109101 0.01730974 0.02734167 0.02734167

0.02130382 0.01017691 0.01007309 0.01007309

Eje fuerte: Diagrama de momento para COMB4 = 0.75(PP+0.25*SC1+V)

N (Kg) 4.88 1145.33 10.36 1116.32 10.36 1116.32 1.77 533.27 2.8 527.83 2.8 527.83

Diagrama de corte para COMB4 = 0.75(PP+0.25*SC1+V)

Eje débil: Diagrama de momento para COMB2 = PP + SC2

Diagrama de corte para COMB2 = PP + SC2

Diagrama de axial para COMB1 = PP + SC1

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Tensiones admisibles

a) Tensiones admisibles por flexión Para este perfil anteriormente se calculó tensiones admisibles, ahora solo cambia la longitud. Notar que el portón tendrá una altura de 6 m, por lo que la viga del marco actúa como arriostramiento lateral. Fbx (ton/cm2) Fby (ton/cm2)

1.14 1.8

b) Tensiones admisibles por carga axial Ga = 10 Gb = 0,83 K = 1,83 

= 107,14 2

Fa = 0,83 ton/cm

En la otra dirección se modela como apoyado-apoyado, con K=0,8, por lo que el anterior es el caso mas desfavorable.

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Corroboración de tensiones

Se observan componentes de carga sobre los ejes principales de los elementos y una componente axial. Se verifica flexión compuesta. Fbx > fbx Fby > fby Fa > fa fbx/Fbx + fby/Fby + fa/Fa = 0.66 < 1

DISEÑO DE COLGADORES

Anteriormente se decidió colocar colgadores cada 2 m, para disminuir deformaciones en las costaneras. Las condiciones de apoyo son de empotramiento. Se usarán barras φ10 mm. r = φ/4 =

k*L/r = 260 < C

Se recomienda para elementos de arriostramiento una esbeltez menor a 300. Fa = 160 Kg/cm

2

Las barras deben ser capaces de soportar el peso de las costaneras y de la cubierta. Se modela una viga con cuatro apoyos, cada 2 m, de los cuales los centrales simulan ser las barras. Diagrama de corte

Luego, las barras deben soporta una carga axial de 26.4 Kg. fa = N/A = 33,1 Kg/cm

2

DISEÑO DE ARRIOSTRAMIENTOS LATERALES Y DE TECHUMBRE

Se decide colocar arriostramiento de 3 vanos, como se indica en la figura

El análisis se desarrolla considerando la carga perpendicular al frontón más desfavorable, en cuanto a deformaciones, que es el viento. Se modela aplicando una carga lineal uniformemente distribuida, que genera esfuerzos de corte en la estructura, los cuales son tomados por la componente axial de las riostras.

2

El valor de Q resulta del producto de V (70 Kg/m ) por el área y por un factor de 1,2, que considera la presión del viento en una cara y la succión en la otra. Q/2 = 5292 Kg Q/6 = 1764 Kg Esta carga es tomada axialmente por la barra: N = (Q/6)/cos(45º) = 2494,67 Kg fa = N/A

La tensión admisible para elementos en tracción es Fa = 0,6 Fy = 1440 Kg/cm2 Si se iguala la tensión solicitante con la tensión resistente, tenemos 2

A = 1,73 cm

Esto es, se necesita una barra de diámetro 1,48 cm. Finalmente, se usara una barra φ16 (mm). Para techumbre se disponen arriostramientos de las mismas dimensiones, salvo que, para que estos trabajen de mejor manera, se divide el ancho en dos. Para mayor claridad, ver láminas anexas. Ahora bien, para no producir concentración de esfuerzos en las costaneras, se colocan vigas puntales, que constan de dos costaneras soldadas.

CONEXIONES

CONEXIÓN EN EL NUDO C Se considera una unión apernada, con la siguiente distribución: Se trabajará con pernos de diámetro 20 mm. Los detalles se muestran en las láminas anexas. 

Calculo de pernos

Para efectos de cálculo, se consideró el momento y el corte más desfavorable en la unión. M = 280,844 ton*cm Q = 0,62981 ton Eje neutro Haciendo equilibrio de tensiones, se obtiene: y = 5,79 cm Luego, se obtiene el momento de inercia: 4

I = 11393,3 cm

Se calcula la tensión en la fibra superior, mediante la siguiente relación: ft = M(h-y)/I 2

ft = 0,99 ton/cm

ahora, dado que es conocido que el diagrama de tensiones es lineal, por simple relación de triángulos se obtienen los esfuerzos en los pernos. La primera fila de pernos es la que recibe mayor tensión: 2

ft’ =0,89 ton/cm

se determina la tensión de corte en cada perno: fv = N/(6*A) , donde A es el área de un perno 2

fv = 0,03 ton/cm

Para la calidad de pernos utilizados, los esfuerzos admisibles son: Fv = 1,23 ton/cm2 2

Ft = 3,87 – 1,8fv ≤ 3,1 ton/cm 2

Ft = 3,1 ton/cm

Finalmente, se comprueba que Fv > fv Ft > ft’ Se observa que las resistencias superan con creces a las solicitaciones, lo que permite que la unión no falle ante ciertas sobrecargas para las cuales no está diseñada la estructura. Por otra parte, se comprueba requisitos de dimensiones: - Distancia desde el borde lateral de la placa al perno es mayor a 12 veces el espesor del perfil. - Distancia desde el borde superior de la placa al perno es mayor a 12 veces el espesor del perfil. - Distancia vertical entre pernos es mayor a 3 veces el diámetro de estos.

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Soldadura filete

Se considera la siguiente distribución: Debe resistir las mismas solicitaciones que los pernos. Las dimensiones detalladas se pueden ver en las láminas anexas. a=10mm t = 0,7 cm 2

A = 60,2 cm

4

Ix = 7286,92 cm 4

Iy = 401,62 cm

4

Iz = 7688,55 cm

Los esfuerzos en cada punto son Punto

fx' (ton/cm2) 1 2 3 4 5 6 7 8

fy' (ton/cm2) 0 0 0 0 0 0 0 0

-0.01046196 -0.01046196 -0.01046196 -0.01046196 -0.01046196 -0.01046196 -0.01046196 -0.01046196

fx'' (ton/cm2) -0.547913681 -0.547913681 -0.511386103 -0.511386103 0.511386103 0.511386103 0.547913681 0.547913681

fy'' (ton/cm2) f (ton/cm2) -0.273956841 0.273956841 -0.014611032 0.014611032 -0.014611032 0.014611032 -0.273956841 0.273956841

0.61733577 0.6079794 0.51200039 0.51140293 0.51200039 0.51140293 0.61733577 0.6079794 2

Para la soldadura escogida, E60 xx, la tensión admisible para A37-24Es es 1,0 ton/cm , y el punto 2

más solicitado recibe una tensión de 0,62 ton/cm .

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Placa de unión

Se adopta un espesor de 10 mm, pues es una solución conocida, y para la magnitud de solicitaciones que se manejan, cumple holgadamente. Se incluye un atiesador en la parte inferior, que está sometida a tracción, para dar mayor rigidez.

CONEXIÓN EN B Se considera una unión apernada, con la siguiente distribución: Se trabajará con pernos de diámetro 20 mm. Los detalles se muestran en las láminas anexas. Calculo de pernos

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Para efectos de cálculo, se consideró el momento y el corte más desfavorable en la unión. M = 590,571 ton*cm Q = 2,26427 ton Eje neutro Haciendo equilibrio de tensiones, se obtiene: y = 5,79 cm Luego, se obtiene el momento de inercia: 4

I = 11393,3 cm

Se calcula la tensión en la fibra superior, mediante la siguiente relación: ft = M(h-y)/I 2

ft = 2,08 ton/cm

ahora, dado que es conocido que el diagrama de tensiones es lineal, por simple relación de triángulos se obtienen los esfuerzos en los pernos. La primera fila de pernos es la que recibe mayor tensión: 2

ft’ = 1,88 ton/cm

se determina la tensión de corte en cada perno: fv = N/(6*A) , donde A es el área de un perno 2

fv = 0,12 ton/cm

Para la calidad de pernos utilizados, los esfuerzos admisibles son: Fv = 1,23 ton/cm

2

2

Ft = 3,87 – 1,8fv ≤ 3,1 ton/cm

2

Ft = 3,1 ton/cm

Finalmente, se comprueba que Fv > fv Ft > ft’ Se observa que las resistencias superan con creces a las solicitaciones, lo que permite que la unión no falle ante ciertas sobrecargas para las cuales no está diseñada la estructura. Por otra parte, se comprueba requisitos de dimensiones: - Distancia desde el borde lateral de la placa al perno es mayor a 12 veces el espesor del perfil. - Distancia desde el borde superior de la placa al perno es mayor a 12 veces el espesor del perfil. - Distancia vertical entre pernos es mayor a 3 veces el diámetro de estos.

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Soldadura filete

Se considera la siguiente distribución: Debe resistir las mismas solicitaciones que los pernos. Las dimensiones detalladas se pueden ver en las láminas anexas. a=16mm t = 1,12 cm 2

A = 96,32 cm

4

Ix =11661,22 cm 4

Iy = 646,59 cm

4

Iz = 12307,81 cm Los esfuerzos en cada punto son

Punto

fx' (ton/cm2) 1 2 3 4 5 6 7 8

fy' (ton/cm2) 0 0 0 0 0 0 0 0

-0.023507787 -0.023507787 -0.023507787 -0.023507787 -0.023507787 -0.023507787 -0.023507787 -0.023507787

fx'' (ton/cm2) -0.719751493 -0.719751493 -0.67176806 -0.67176806 0.67176806 0.67176806 0.719751493 0.719751493

fy'' (ton/cm2) f (ton/cm2) -0.359875747 0.359875747 -0.019193373 0.019193373 -0.019193373 0.019193373 -0.359875747 0.359875747

0.81549074 0.79447191 0.67312385 0.67178191 0.67312385 0.67178191 0.81549074 0.79447191 2

Para la soldadura escogida, E60 xx, la tensión admisible para A37-24Es es 1,0 ton/cm , y el punto 2

más solicitado recibe una tensión de 0,62 ton/cm .



Placa de unión

Se adopta un espesor de 10 mm, pues es una solución conocida, y para la magnitud de solicitaciones que se manejan, cumple holgadamente. Se incluye un atiesador en la parte inferior, que está sometida a tracción, para dar mayor rigidez.

UNION EN A

La unión debe ser tal que produzca empotramiento en el plano del marco. Interesa lograr, para las solicitaciones más desfavorables, una solución un tanto ajustada, para dirigir la falla de la estructura a este punto. Además, los pernos utilizados quedarán parcialmente en el aire, para que se produzca una falla dúctil. 

Cálculo de pernos

M = 443,594 ton*cm Q = 1723,61 ton Eje neutro Haciendo equilibrio de tensiones, se obtiene: y = 3,63 cm Luego, se obtiene el momento de inercia: 4

I = 8390,83 cm

Se calcula la tensión en la fibra superior, mediante la siguiente relación: ft = M(h-y)/I 2

ft = 2,98 ton/cm

Ahora, dado que es conocido que el diagrama de tensiones es lineal, por simple relación de triángulos se obtienen los esfuerzos en los pernos. La primera fila de pernos es la que recibe mayor tensión: 2

ft’ = 2,56 ton/cm

se determina la tensión de corte en cada perno: fv = N/(6*A) , donde A es el área de un perno 2

fv = 0,19 ton/cm

Para la calidad de pernos utilizados, los esfuerzos admisibles son: Fv = 1,23 ton/cm

2

2

Ft = 3,87 – 1,8fv ≤ 3,1 ton/cm

2

Ft = 3,1 ton/cm

Finalmente, se comprueba que Fv > fv Ft > ft’ Por otra parte, se comprueba requisitos de dimensiones: - Distancia desde el borde lateral de la placa al perno es mayor a 12 veces el espesor del perfil. - Distancia desde el borde superior de la placa al perno es mayor a 12 veces el espesor del perfil. - Distancia vertical entre pernos es mayor a 3 veces el diámetro de estos.



Soldadura filete Se considera la siguiente distribución: Debe resistir las mismas solicitaciones que los pernos. Las dimensiones detalladas se pueden ver en las láminas anexas. a=12mm t = 0,84 cm 2

A = 72.24 cm

4

Ix =8744,76 cm

4

Iy = 482,79 cm 4

Iz = 9227,55 cm

Los esfuerzos en cada punto son Punto

fx' (ton/cm2) 1 2 3 4 5 6 7 8

fy' (ton/cm2) 0 0 0 0 0 0 0 0

-0.023859496 -0.023859496 -0.023859496 -0.023859496 -0.023859496 -0.023859496 -0.023859496 -0.023859496

fx'' (ton/cm2) -0.721091409 -0.721091409 -0.673018649 -0.673018649 0.673018649 0.673018649 0.721091409 0.721091409

fy'' (ton/cm2) f (ton/cm2) -0.360545705 0.360545705 -0.019229104 0.019229104 -0.019229104 0.019229104 -0.360545705 0.360545705

0.81715371 0.7958206 0.67439657 0.67303458 0.67439657 0.67303458 0.81715371 0.7958206

2

Para la soldadura escogida, E60 xx, la tensión admisible para A37-24Es es 1,0 ton/cm , y el punto 2

más solicitado recibe una tensión de 0,82 ton/cm .



Placa de unión

Se adopta un espesor de 15 mm, pues es una solución conocida, y para la magnitud de solicitaciones que se manejan, cumple holgadamente. Se incluye un atiesador en la parte inferior, que está sometida a tracción, para dar mayor rigidez.

18.0 m 4.5

VIGA PUNTAL

        0   .         0         3

PORTICO

        0   .         6

Proyecto Contenido Proyectista Lamina

Galpón Industrial Planta, arriostramientos de techumbre Matias Cespedes Aguilar  Eduardo Elgueta Meneses 1 de 5

   0  .    2

  m    0  .    6

   0  .    5

6.0

6.0

6.0

ELEVACION FRONTAL PORTON

COLUMNA DE VIENTO

   0  .    2

  m    0  .    6

6.0

6.0

6.0

ELEVACION POSTERIOR

Proyecto Contenido Proyectista Lamina

Galpón Industrial Elevación frontal y posterior  Matias Cespedes Aguilar  Eduardo Elgueta Meneses 2 de 5

Sold.A Sold.A

10 150

10 280

        9         1

        9         1

    m     m            0            0            3

10 150

Sold.A

10         0         5         1

        4         0         1

10

38

84

38         0         3

        0         7         1

        0         6         4

        0         2         0         7         1

        0         3

200

10

Uniones Sold.A: Soldadura E60 xx, a=10mm Pernos: P.A.R. A325 Ø20

Proyecto Contenido Proyectista Lamina

Galpón Industrial Unión en cumbrera Matias Cespedes Aguilar  Eduardo Elgueta Meneses 3 de 5

Sold.B Sold.B

16 150

16 280

1           9          

1           9          

3           0           0           m         m        

10 150

Sold.B

        0         1

10

        0         5         1

        4         0         1

10

        0         6         4

38

84

38         0         3

10

        0         7         1

200         0         2         0         7         1

Uniones Sold.B: Soldadura E60 xx, a=16mm Pernos: P.A.R. A325 Ø20

        0         3

NOTA: LA UNION ES LA MISMA TANTO PARA EL HOMBRO IZQUIERDO COMO EL DERECHO Proyecto Contenido Proyectista Lamina

Galpón Industrial Unión en el hombro Matias Cespedes Aguilar  Eduardo Elgueta Meneses 4 de 5