Proyecto Primer Parcial Estructuras Sap2000 Grupo6 FIN

PROYECTO DE ANÁLISIS ESTRUCTURAL

PROFESOR: MSc. Carlos Quishpe Otacoma INTEGRANTES: Jeisson Castillo Steven Navarrete Ronald Párraga GRUPO: 6

ÍNDICE

1. INTRODUCCIÓN ......................................................................................................................... 3 2. GENERALIDADES........................................................................................................................ 4 3. DESARROLLO EN SAP2000 ......................................................................................................... 5 3.1. GEOMETRÍA ........................................................................................................................ 5 3.2. DEFINICIÓN DE MATERIALES ............................................................................................ 10 3.3. DEFINICIÓN DE SECCIONES .............................................................................................. 17 3.4. DEFINICIÓN DE APOYOS ................................................................................................... 24 3.5. CARGAS APLICADAS.......................................................................................................... 25 3.6. REACCIONES DE LA ESTRUCTURA .................................................................................... 28 3.7. DEFORMACIÓN DE LA ESTRUCTURA ................................................................................ 29 4. SECCIONES INICIALES .............................................................................................................. 30 4.1. DIAGRAMAS DE FUERZA AXIAL ........................................................................................ 32 4.2. DIAGRAMAS DE FUERZA CORTANTE ................................................................................ 37 4.3. DIAGRAMAS DE FLEXIÓN.................................................................................................. 43 4.4. DIAGRAMAS DE TORSIÓN ................................................................................................ 50 4.5. REVISIÓN DEL DISEÑO ...................................................................................................... 53 5. SECCIONES FINALES ................................................................................................................. 56 5.1. DIAGRAMAS DE FUERZA AXIAL ........................................................................................ 59 5.2. DIAGRAMAS DE FUERZA CORTANTE ................................................................................ 64 5.3. DIAGRAMAS DE FLEXIÓN.................................................................................................. 70 5.4. DIAGRAMAS DE TORSIÓN ................................................................................................ 75 6. ANÁLISIS DE RESULTADOS ....................................................................................................... 78 7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .................................................................................. 79 8. BIBLIOGRAFÍA .......................................................................................................................... 80 9. ANEXOS ................................................................................................................................... 81

1. INTRODUCCIÓN En el campo de la ingeniería estructural es importante el análisis de las estructuras mediante la

ayuda de un software de diseño y análisis estructural, tal como lo es SAP2000, el cual fue diseñado con el propósito de colaborar en el modelado, análisis y dimensionamiento de perfiles dentro de una estructura. El software SAP2000 mediante los conceptos comprendidos en el Método de los Elementos Finitos genera el análisis de una estructura que se modela con ciertas restricciones en los apoyos, una demanda cargas y características de los materiales. Dado que es un software estructural, el mismo basa sus diseños en las normas de construcción nacionales e internacionales. SAP2000 incluye la norma Ecuatoriana (NEC-2015) en su versión más reciente (V.19). (Computers & Estructures, 2017) Para el desarrollo del proyecto se ha realizado el modelamiento de una estructura reticular tipo Pórtico que es comúnmente conocido como Galpón o Nave Industrial. En el desarrollo se comenzado desde lo más simple que definir las secciones y el tipo de material a emplear, restricciones y apoyos. La importancia del software es relevante cuando se lo usa de una manera adecuada, resumiendo el proceso del análisis de los elementos finitos a un resultado fácil de comprender, la obtención de los diagramas al final del diseño pone en marcha la interpretación de los resultados obtenidos. Se ha calculado las reacciones y deformaciones de la estructura, en el cual intervienen los diagramas de fuerza axial, fuerza cortante, flexión y torsión. Según los cuales se ha elegido los distintos perfiles, que en caso de estar sobredimensionados o de falla por inestabilidad de la estructura se los reemplaza por otros de acuerdo a las características del modelo. El diseño final del galpón se ha realizado en un gráfico 3D con los perfiles más óptimos, forjando así una estructura robusta y estable, garantizando su funcionalidad.

2. GENERALIDADES El proyecto de la materia Análisis Estructural, tiene como principal objetivo el estudio de una nave industrial comúnmente conocida como galpón en el cual se generarán los diagramas de Fuerza Cortante, Momento Flector, Momento Torsionante, y Fuerzas Axiales generadas al aplicarse una carga de diseño de 50 [kgf/m2] a partir de la cubierta del mismo. La obtención de los diagramas y el análisis de la estructura reticular empieza con la creación de la estructura a través de software de diseño asistido por computadora como Autocad 2016, para posteriormente realizar la importación de los datos con el programa de diseño estructural SAP2000. (Interacción SAP2000-Autocad). Las dimensiones propuestas en los elementos de la estructura son consideraciones asociadas a la vida real, las secciones que pertenecerán al elemento son secciones tipo CG (Cool formed Steel) para las correas, tipo L para las diagonales del perfil, y las tipo C para el cordón superior e inferior. Usando Acero Estructural A36 y despreciando el peso propio de los elementos. Para la obtención de las cargas por metro lineal que soporta la estructura se realiza el método de áreas tributarias. No se realizará un análisis de las cargas sísmicas que pueda soportar la estructura como también no se consideran otras cargas vivas que puedan afectar la distribución de fuerzas y momentos.

2.1. OBJETIVOS 2.1.1. OBJETIVO GENERAL ➢ Diseñar una estructura reticular a través del uso de software para diseño y análisis estructural SAP2000 para obtener diagramas de flexión, torsión, cortante, axial y las deformaciones generadas por las fuerzas internas en el galpón.

2.1.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS ➢ Realizar una interacción entre un software de diseño asistido por computadora como AUTOCAD y SAP2000 ➢ Comprender el uso adecuado del programa SAP2000, para realizar el modelado adecuado de una estructura reticular. ➢ Determinar las secciones con la rigidez adecuada para cumplir con la norma del AISC 360-10. ➢ Obtener los máximos esfuerzos debidos a las diferentes acciones internas

3. DESARROLLO EN SAP2000 3.1. GEOMETRÍA La geometría del galpón empieza a partir de un modelo propuesto, cuyas dimensiones se establecen de acuerdo con el objetivo del proyecto y espacio de construcción. Las dimensiones que son necesarias para definir la geometría del modelo son la Luz del perfil (C), la altura mínima del perfil en la parte superior (B), la distancia vertical entre el parte aguas y la altura mínima del perfil, como también el distanciamiento con los otros perfiles (D).

Ilustración 1 Perfil Vista Frontal

Ilustración 2 Estructura Galpón Vista Planta

Ilustración 3 Estructura Galpón Vista 3D

Ilustración 4 Diseño Galpón en AutoCAD para Importar

Una vez obtenido el modelo en AutoCAD se procede a realizar su importación a SAP2000 como archivo DXF.

Ilustración 5 Opción Import AutoCad .dxf File

Ilustración 6 Vista Frontal del Galpón en SAP2000

En Sap2000, se crean Grids para facilitar el trabajo por planos, y diseñar el modelado en 3D.

Ilustración 7 Creación de Grid

Ilustración 8 Creación de Modelo 3D de la Nave Industrial

Se crean los perfiles y posteriormente se unen cada armadura a través de correas que son soportes de la cubierta.

Ilustración 9 Extrusión de perfiles

Ilustración 10 Extrusión de Correas

Ilustración 11 Galpón Modelado en 3D usando SAP2000

3.2. DEFINICIÓN DE MATERIALES Se definen los materiales a usar en el proyecto, el cual es Acero Estructural de Grado 36 (A36) tanto para los perfiles formados en caliente como en frío.

Ilustración 12 Opción Add Material Property Sap2000

Ilustración 13 Propiedades del Acero A36

Se procede a girar los elementos estructurales para que queden ubicados de la manera correcta como se los va a soldar cuando se realice la construcción del Galpón. •

Se cambia la dirección de los perfiles C que conforman las cuerdas superior e inferior de la cercha.

•

Se cambia la dirección de los elementos tipo L que unen al cordón superior con el inferior

•

Se gira las correas de tal manera que queden perpendiculares a la cuerda superior de la armadura

Para la cubierta de la parte izquierda del parteaguas

Para la parte derecha del parteaguas

Luego se mueve el punto de inserción de las correas del techo para colocarlas de tal forma que queden colocadas de la forma correcta.

El resultado de girar los ejes locales y reubicar el punto de inserción del elemento es el siguiente

3.3. DEFINICIÓN DE SECCIONES Dada las condiciones de partida del proyecto, se proceden a agregar las secciones a la estructura reticular considerando que para las correas que conectan y distribuyen la carga a los perfiles son secciones del tipo CG, para el cordón superior e inferior de los 4 perfiles se consideran secciones del tipo C (Canales), mientras que para las diagonales son doble secciones del tipo L. Las dimensiones han sido seleccionadas en base a la similitud con la que estructuras reticulares reales y con capacidad de carga parecida a la de diseño. Para los cordones superiores e inferiores se obtiene las dimensiones de las secciones, en este proyecto se asigna un perfil de C200x50x4 a las cuerdas superior e inferior de la armadura

Ilustración 14 Tablas Perfil C [Fuente: Novacero Ecuador]

Ilustración 15 Asignación de Perfil C en SAP2000

Se seleccionan los elementos que tendrán secciones tipo C200X50X4 en toda la armadura, se selecciona la opción Assign>>Assign Frame Sections en SAP2000.

Ilustración 16 Asignación de Secciones C a elementos de la estructura

Para las diagonales de los perfiles se procede a definir una doble sección tipo L, utilizando las tablas de Novacero, para asignar las dimensiones de una sección tipo L.

Ilustración 17 Perfil Tipo L (Ángulos Estructurales) (Fuente: Novacero Ecuador)

Se diseñan el doble perfil tipo L en SAP2000 a través de las opciones Define>>SD Section Data>>Section Designer. Y se procede a agregar las dimensiones.

Ilustración 18 SD Section Data

Ilustración 19 Section Designer

Ilustración 20 Dimensiones Perfil Doble L

Se procede a asignar los perfiles L que unen a las cuerdas de la armadura.

Ilustración 21 Asignación de perfil tipo 2L a elementos diagonales.

Ilustración 22 Vista Frontal Perfiles Asignados

Para asignar dimensiones a las correas que usan perfiles tipo CG formados en frío a través de la tabla de Novacero Ecuador.

Ilustración 23 Especificaciones técnicas Perfil CG [Fuente: Novacero Ecuador]

Ilustración 24 Asignación de Correa tipo CG 200X50X15X3

Ilustración 25 Selección de correas para asignación del perfil tipo CG

3.4. DEFINICIÓN DE APOYOS Asignación de los apoyos empotrados en las bases de la nave industrial.

Ilustración 26 Asignación de apoyos empotrados.

Ilustración 27 Nave industrial junto a los apoyos empotrados

Ilustración 28 Apoyo Empotrado

❖ Modelo Final en 3D

3.5. CARGAS APLICADAS En la asignación de cargas se consideró el área tributaria que tiene cada correa. Debido a que en este análisis estructural no se considerará el peso propio de los elementos, se crea un patrón de carga (Load Pattern) donde al multiplicador del peso propio se le asigna un valor de Cero para que no tome en cuenta el peso propio del elemento.

Ilustración 29 Definición de Patrones de Carga

Se les asigna la carga que corresponde a cada correa según el valor de su área tributaria

N°-

Área

Áreas Tributarias Longitud de la Correa

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

8.48 17.40 17.83 18.72 19.61 21.40 23.38 23.38 23.62 24.07 24.07 12.03 7.20

18.00 18.00 18.00 18.00 18.00 18.00 18.00 18.00 18.00 18.00 18.00 18.00 18.00

Carga Distribuida 23.56 48.33 49.53 52.00 54.47 59.44 64.94 64.94 65.61 66.86 66.86 33.42 20.00

Ilustración 30 Tabla de Áreas Tributarias de las Correas

Las cargas se las coloca en el patrón de carga “DEAD” el cual no considerará la carga externa colocada y Noel peso propio del elemento

Ilustración 31 Asignación de Cargas Distribuidas

Una vez colocada las distintas cargas en las correas se tiene el siguiente modelo estructural

Ilustración 32 Cargas Distribuidas presentes en la Estructura

3.6. REACCIONES DE LA ESTRUCTURA Dado el número de apoyos fijos que se tienen y el número de reacciones en cada uno, se ha decidido exportar la tabla de las reacciones que genera el programa.

TABLE: Joint Reactions Joint OutputCase CaseType Text Text Text 1 DEAD LinStatic 2 DEAD LinStatic 3 DEAD LinStatic 4 DEAD LinStatic 5 DEAD LinStatic 6 DEAD LinStatic 7 DEAD LinStatic 8 DEAD LinStatic 9 DEAD LinStatic 10 DEAD LinStatic 11 DEAD LinStatic 12 DEAD LinStatic 13 DEAD LinStatic 14 DEAD LinStatic 15 DEAD LinStatic 16 DEAD LinStatic

F1 Kgf 21.53 2101.86 -2101.86 -21.53 48.76 4752.89 -4752.89 -48.76 48.76 4752.89 -4752.89 -48.76 21.53 2101.86 -2101.86 -21.53

F2 Kgf -58.25 121.37 121.37 -58.25 6.85 -19.57 -19.57 6.85 -6.85 19.57 19.57 -6.85 58.25 -121.37 -121.37 58.25

F3 Kgf 6400.02 -4638.46 -4637.82 6399.5 14384.74 -10206.79 -10205.96 14384.07 14384.74 -10206.79 -10205.96 14384.07 6400.02 -4638.46 -4637.82 6399.5

M1 Kgf-m 6.71 -98.13 -98.13 6.71 1.74 18.29 18.29 1.74 -1.74 -18.29 -18.29 -1.74 -6.71 98.13 98.13 -6.71

M2 Kgf-m 12.09 32.88 -32.87 -12.09 27.28 74.23 -74.23 -27.28 27.28 74.23 -74.23 -27.28 12.09 32.88 -32.87 -12.09

M3 Kgf-m 1.3 -8.48 8.48 -1.3 -0.15 2.63 -2.63 0.15 0.15 -2.63 2.63 -0.15 -1.3 8.48 -8.48 1.3

3.7. DEFORMACIÓN DE LA ESTRUCTURA Una vez modelada la estructura y asignada las cargas se procede a realizar el análisis estático, se ha decidido dejar uniones rígidas en los elementos

Ilustración 33 Set Load Cases to Run Sap2000

Una vez realizado el análisis, el programa muestra la deformación que sufre la estructura por efecto de las cargas impuestas sobre esta.

Ilustración 34 Deformación del Galpón debido a la Carga de Diseño

Ilustración 35 Deformación en pórtico A

Ilustración 36 Deformación en pórtico B

Los dos pórticos intermedios son los que tienen una mayor área tributaria y por ende tienen una mayor deformación en comparación a los pórticos de las esquinas.

4. SECCIONES INICIALES Los perfiles usados como secciones iniciales son los siguientes:

2L65x6

C200x50x4 CG200x50x15x3 Ilustración 377 Perfiles Iniciales de los elementos del Pórtico

Con la ayuda del software se verifica si estos perfiles tienen la suficiente rigidez para soportar las cargas de servicio que tendrá la estructura durante su vida útil, para realizar esto se debe analizar si la estructura cumple con los requerimientos de la Norma del Instituto Americano de Construcción en Acero (ANSI/AISC 360-10). En caso de que no cumpla con dichos requerimientos se deberá usar secciones con dimensiones mayores que sean más rígidas que las secciones iniciales. A continuación, se analiza los diagramas de las Fuerzas Internas de la estructura determinando la máxima fuerza interna Axial, Cortante, Flexionante y Torsionante que controlará el diseño de la estructura al momento de escoger perfiles con una sección adecuada para soportar las demandas generadas por las fuerzas interna

4.1. DIAGRAMAS DE FUERZA AXIAL

❖ Fuerzas Axiales en las secciones 2L

Ilustración 39 Fuerza Axial en los Pórticos Esquineros (Plano Y=0 y Plano Y= 18)

Máxima Fuerza Axial de Compresión

Máxima Fuerza Axial de Tensión

Ilustración 40 Fuerza Axial en los Pórticos Centrales (Plano Y=6 y Plano Y=12)

❖ Fuerzas Axiales en las secciones tipo C que conforman el cordón superior con el inferior Máxima fuerza de compresión

Máxima fuerza de tensión

Ilustración 41 Fuerza Axial en los Perfiles C de los Pórticos Esquineros (Plano Y=0 y Plano Y= 18)

Máxima Fuerza Axial de Compresión

Máxima Fuerza Axial de Tensión

Ilustración 42 Fuerza Axial en los Perfiles C de los Pórticos Centrales (Plano Y=6 y Plano Y=12)

Máxima Fuerza Axial de Compresión

Máxima Fuerza Axial de Tensión

4.2. DIAGRAMAS DE FUERZA CORTANTE Dado que se analizó a la estructura como un pórtico, las fuerzas internas que se generan contienen dos tipos de fuerza cortante: El cortante perpendicular a la Superficie Neutra de la sección (Cortante 2-2) y el cortante que es perpendicular a la sección del elemento (Cortante 3-3).

Cortante Paralelo Al Eje Local 2-2 ❖ Fuerzas Cortantes en los perfiles 2L

Ilustración 43 Fuerza Cortante 2-2

Máxima Fuerza Cortante

Ilustración 44 Fuerza Cortante en los Pórticos Esquineros.

Ilustración 45 Fuerza Cortante en los Pórticos Centrales

Máxima Fuerza Cortante

❖ Fuerzas Cortantes en los perfiles C

Máxima Fuerza Cortante

Ilustración 46 Fuerza Cortante en los Pórticos Esquineros

Máxima Fuerza Cortante

Ilustración 47 Fuerza Cortante en los Pórticos Centrales

❖ Fuerzas Cortantes en los perfiles G de la cubierta La máxima fuerza cortante se genera en la correa que tiene la mayor área tributaria.

Ilustración 48 Fuerzas Cortantes presentes en las Correas Tipo G

Máxima fuerza cortante

Ilustración 49 Fuerzas Cortantes en las vigas de la cubierta.

Cortante Paralelo Al Eje Local 3-3: Dado que la fuerza cortante 3-3 es de menor magnitud que la fuerza cortante 2-2 se puede despreciar el efecto de las mismas ya que el diseño será controlado por la máxima fuerza cortante de la estructura la cual es paralela al eje 2-2.

Ilustración 50 Vista de los Elementos que soportan fuerzas cortantes en dirección 3-3

4.3. DIAGRAMAS DE FLEXIÓN Momento Flexionante Paralelo Al Eje Local 2-2

Ilustración 51 Vista de los Elementos que soportan un momento flector paralelo al eje 2-2

❖ Flexión en los perfiles 2L: La máxima flexión de los perfiles 2L se genera en los pórticos esquineros.

Máxima Momento Flector

Ilustración 52 momento Flector en los Pórticos Esquineros.

Momento Flexionante Paralelo Al Eje Local 3-3

Ilustración 53 Vista de los Elementos que soportan un momento flector paralelo al eje 3-3

❖ Flexión en los perfiles 2L: La máxima flexión de los perfiles 2L se genera en los pórticos esquineros.

Máximo Momento Flector

Ilustración 54 Momento Flector en los Pórticos Esquineros.

❖ Momento Flector en los perfiles C

Máximo Momento Flector

Ilustración 55 Momento Flector en los Pórticos Esquineros.

❖ Momento Flector en los perfiles G de la cubierta El máximo momento flector se genera en la correa que tiene la mayor demanda de cortante paralelo al eje 2-2

Máximo Momento Flector

Ilustración 56 Momento Flector en las vigas de la cubierta.

4.4. DIAGRAMAS DE TORSIÓN Los pórticos que soportarán la mayor demanda de torsión son los esquineros. Por tanto, el diseño a torsión estará controlado por el máximo torsor que se genere en estos pórticos.

Ilustración 57 Vista de los Elementos que soportan Momentos Torsionantes

❖ Torsión en los perfiles 2L: La máxima torsión de los perfiles 2L se genera en los pórticos esquineros.

Máximo Momento Torsor

Ilustración 58 Momento Torsor en los Pórticos Esquineros.

❖ Momento Torsor en los perfiles C

Máximo Momento Torsor

Ilustración 59 Momento Máximo Torsor

4.5. REVISIÓN DEL DISEÑO La revisión del diseño se realiza considerando las especificaciones del AISC 360-10, esta norma viene integrada en SAP2000 y es la más usada para realizar el diseño de estructuras Metálicas.

Ilustración 60 Consideraciones de la Norma AISC 360-10

Una vez realizado el análisis del diseño estructural del galpón, se muestra una barra de colores que indica las condiciones de los elementos estructurales. Si el elemento esta sobre esforzado de tal modo que no cumpla con los requerimientos de la norma, dicho elemento se torna rojo; si al contrario el elemento está sobredimensionado de tal manera que la sección del mismo tenga una gran rigidez y no sufra ninguna deformación, el elemento se pinta de gris.

A continuación, se realiza el análisis estructural de la nave Industrial (Galpón) con el objetivo de determinar que dimensiones están sobre esforzadas y cambiarlas por otras más rígidas.

Ilustración 61 Revisión del Diseño de Acero formado en caliente del Galpón

Ilustración 62 Revisión del Diseño de Acero formado en frío del Galpón

Ilustración 63 Escala de Colores para los Estados de Esfuerzo en una Sección

Del análisis realizado se determina que existen elementos del cordón superior e inferior de los pórticos centrales que están en color rojo, esto indica que dichos elementos están sobre esforzados y en potencial riesgo de fallar estructuralmente si se los coloca en la estructura una vez se construya. Por seguridad estructural, estos elementos serán reemplazado con otros de mayor dimensión con el fin de soportar las demandas de cargas y no tenga riesgo de fallar.

5. SECCIONES FINALES Luego de realizar varias pruebas con algunos perfiles se ha determinado que las dimensiones más indicadas para cada perfil con la que la estructura tiene la rigidez adecuada para ser construida de acuerdo con la norma AISC 360-10 son:

2L65x6

C200x60x6 CG200x50x15x3 Ilustración 64 Perfiles Finales de los elementos del Pórtico

Cabe indicar que debido a que el Catalogo de Novacero no tenía perfiles de mayor tamaño que los que se escogieron para las secciones iniciales, se tuvo que recurrir al catálogo de otra empresa con perfiles de mayores dimensiones, se revisaron los perfiles de DIPAC donde se encontró que los perfiles C200x60x6 y CG200x50x15x3 tenían las dimensiones adecuadas para resistir la cargas internas y externas que se presentan sobre estos perfiles en la estructura.

C o n e s t o s p e r fil e s s e h a o b t e n i d o el si g ui e n t e e s t a d o d e l o s el e m e n t o s e s t r u c t u r al e s :

Il u s t r a c i ó n 6 5 D i s e ñ o d e l a s S e c c i o n e s F i n a l e s d e a c e r o f o r m a d o e n c a l i e n t e

Il u s t r a c i ó n 6 6 D i s e ñ o d e l a s S e c c i o n e s F i n a l e s d e A c e r o f o r m a d o e n f r í o

5. 1. DI A G R A M A S D E F U E R Z A A XI A L

Il u s t r a c i ó n 6 7 V i s t a d e l o s E l e m e n t o s q u e s o p o r t a n c a r g a a x i a l e n e l d i s e ñ o f i n a l

❖

F u erz as A xial es e n las s eccio n es 2L

Il u s t r a c i ó n 6 8 F u e r z a A x i a l e n l o s P ó r t i c o s E s q u i n e r o s

M á xi m a F u e r z a A xi al d e C o m p r e si ó n

M á xi m a F u e r z a A xi al d e T e n si ó n

Il u s t r a c i ó n 6 9 F u e r z a A x i a l e n l o s P ó r t i c o s C e n t r a l e s

M á xi m a f u e r z a d e c o m p r e si ó n

M á xi m a f u e r z a d e te n si ó n

❖

F u e r z a s A xi al e s e n l a s s e c cio n e s ti p o C q u e c o n f o r m a n el c o r d ó n s u p e ri o r c o n el i nf e ri o r

M á xi m a F u e r z a A xi al d e C o m p r e si ó n

M á xi m a F u e r z a A xi al d e T e n si ó n

Il u s t r a c i ó n 7 0 F u e r z a A x i a l e n l o s P e r f i l e s C d e l o s P ó r t i c o s E s q u i n e r o s

M á xi m a F u e r z a A xi al d e C o m p r e si ó n

M á xi m a F u e r z a A xi al d e T e n si ó n

Il u s t r a c i ó n 7 1 F u e r z a A x i a l e n l o s P e r f i l e s C d e l o s P ó r t i c o s C e n t r a l e s

5. 2. DI A G R A M A S D E F U E R Z A C O R T A N T E C o rt a n t e P ar al el o Al Eje L o c al 2-2

Il u s t r a c i ó n 7 2 V i s t a d e l o s E l e m e n t o s c o n l a s S e c c i o n e s F i n a l e s q u e s o p o r t a n f u e r z a s c o r t a n t e s e n d i r e c c i ó n 2 - 2

❖

F u e r z a s C o r t a n t e s e n l o s p e r fil es 2 L

Il u s t r a c i ó n 7 3 F u e r z a C o r t a n t e e n l o s P ó r t i c o s E s q u i n e r o s .

M á xi m a Fuerza Cortante

Il u s t r a c i ó n 7 4 F u e r z a C o r t a n t e e n l o s P ó r t i c o s C e n t r a l e s

M á xi m a Fuerza Cortante

❖

F u e r z a s C o r t a n t e s e n l o s p e r fil es C

M á xi m a Fuerza Cortante

Il u s t r a c i ó n 7 5 F u e r z a C o r t a n t e e n l o s P ó r t i c o s E s q u i n e r o s

M á xi m a Fuerza Cortante

Il u s t r a c i ó n 7 6 F u e r z a C o r t a n t e e n l o s P ó r t i c o s C e n t r a l e s

C o r t a n t e P a r al el o Al Ej e L o c al 3 - 3: D a d o q u e la fu e rz a c orta nt e 3 - 3 es m u c h o m á s p e q u e ñ a q u e la fu er z a c orta nt e 2- 2 s e p u e d e d e s p r e ciar el ef ect o d e las m i s m a s y a q u e el dis e ñ o s e r á c o n tr ol a d o p o r la m á xi m a f u e rz a c o rt a n t e d e la estr u c t u r a la c u al e s p a r al e la al eje 2 - 2.

M á xi m a Fuerza Cortante

Il u s t r a c i ó n 7 7 V i s t a d e l o s E l e m e n t o s q u e s o p o r t a n f u e r z a s c o r t a n t e s e n d i r e c c i ó n 3 - 3

5. 3. DI A G R A M A S D E F L E XI Ó N M o m e n t o Fl e xi o n a n t e P a r al el o Al Ej e L o c al 2 - 2

Il u s t r a c i ó n 7 8 V i s t a d e l o s E l e m e n t o s d e l d i s e ñ o f i n a l c o n m o m e n t o f l e c t o r p a r a l e l o a l e j e 2 - 2

❖

Fl e xi ó n e n l o s p e r fil es 2 L :

L a m á x i m a fl e xi ó n d e l o s p e rfiles 2 L s e g e n e r a e n l o s p ó r tic o s e s q ui n e r o s.

M á xi m o M o m e nt o Flector

Il u s t r a c i ó n 7 9 D i a g r a m a d e M o m e n t o f l e c t o r e n l a s s e c c i o n e s 2 L ( P ó r t i c o E s q u i n e r o )

M o m e n t o Fl e xi o n a n t e P a r al el o Al Ej e L o c al 3- 3

Il u s t r a c i ó n 8 0 V i s t a d e l o s E l e m e n t o s d e l D i s e ñ o F i n a l c o n m o m e n t o f l e c t o r p a r a l e l o a l e j e 3 - 3

❖

M o m e n t o Fl e c t o r e n l o s p e r fil es G d e l a c u bi e r t a

M á xi m o M o m e n t o Fle ct or

Il u s t r a c i ó n 8 1 M o m e n t o F l e c t o r e n l a s v i g a s d e l a c u b i e r t a .

5. 4. DI A G R A M A S D E T O R SI Ó N

Il u s t r a c i ó n 8 2 V i s t a d e l o s E l e m e n t o s e n e l D i s e ñ o F i n a l q u e s o p o r t a n M o m e n t o s T o r s i o n a n t e s

❖

T o r s i ó n e n l o s p e r fil e s 2 L : L a m á x i m a t o r si ó n d e l o s p e r file s 2 L s e g e n e r a e n l o s p ó r tic o s e s q ui n e r o s.

M á xi m o M o m e nt o Torsor

Il u s t r a c i ó n 8 3 M o m e n t o T o r s o r e n l o s P ó r t i c o s E s q u i n e r o s .

❖

M o m e n t o T o r s o r e n l o s p e rfil e s C

M á xi m o M o m e nt o Torsor

Il u s t r a c i ó n 8 4 M o m e n t o t o r s o r e n l o s P ó r t i c o s E s q u i n e r o

6. ANÁLISIS DE RESULTADOS Una vez modelada la estructura y realizado el análisis estático de la misma en el programa SAP2000, éste entrega al usuario un análisis estructural en el que se incluye las reacciones en los apoyos, la deformación de la estructura y las acciones internas que se generan en los elementos estructurales debido a la aplicación de las cargas externas de servicio. Los resultados obtenidos en el software nos ayudan a determinar los elementos que se encuentran más esforzados, lo cual permitirá verificar si el elemento estructural tiene la rigidez adecuada para resistir la demanda generada por la acción interna. En el análisis estructural realizado se han obtenido las reacciones en cada uno de los apoyos, que en este proyecto se han considerado empotrados. Estos resultados son esenciales para realizar el diseño de la cimentación de la nave industrial. Las deformaciones máximas que se desarrollaron en la estructura con las secciones iniciales y finales ocurrieron en los pórticos centrales, en donde la máxima deformación con las secciones finales fue de menor magnitud que en la estructura con las secciones iniciales. ∆𝒎á𝒙𝑺𝒆𝒄𝒄𝒊ó𝒏 𝑰𝒏𝒊𝒄𝒊𝒂𝒍 = −𝟎. 𝟔𝟎𝟗𝟓𝟏 𝒎 > ∆𝒎á𝒙𝑺𝒆𝒄𝒄𝒊ó𝒏 𝑭𝒊𝒏𝒂𝒍 = −𝟎. 𝟒𝟑𝟏𝟔𝟗 𝒎 Esta diferencia de desplazamientos se da debido a que en el diseño final se utilizaron secciones de mayor dimensión que fueron mucho más rígidas. En análisis realizado, SAP2000 permite observar los diagramas de las acciones internas 𝐾𝑔𝑓⁄ correspondientes a la carga externa de 50 [ Los diagramas analizados nos permiten 𝑚2 ]. encontrar los máximas fuerzas cortantes y axiales, además los máximos momentos flector y torsor de la estructura. El valor máximo de cada acción interna servirá para verificar si el elemento tiene la sección para soportar la demanda que genera la fuerza externa. En caso de las primeras secciones se determinó mediante el diseño en acero mediante la norma AISC 360-10 que las mismas no eran las adecuadas para las solicitaciones de carga que tendrá la estructura, dada esa situación se procedió a asignar nuevos perfiles con dimensiones más grandes que resistan las acciones internas y sean aptas para cumplir con los requerimientos de la norma antes mencionada.

7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES •

En el transcurso de este proyecto se ha logrado diseñar la estructura del galpón en el software Sap2000 como herramienta de apoyo al cálculo estructural; obteniendo los diferentes diagramas y sus valores máximos de la flexión, torsión, cortante, axial y las deformaciones.

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Uno de los objetivos era cumplir con la interacción entre el software AutoCAD y SAP2000 generando un vínculo de importación de los datos en formato .dxf para posteriormente continuar con el modelado en SAP2000.

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La comprensión del programa y la adecuada utilización para resolver el problema planteado del galpón ha sido manejada con éxito cumpliendo con los procesos adecuados de diseño y aplicando los parámetros para el pre dimensionamiento y el dimensionado final de los perfiles.

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La selección de los perfiles se ha realizado en base al cumplimiento de la norma AISC360-10, diseñando para garantizar la rigidez de la obra.

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Los esfuerzos máximos han sido calculados con los diagramas de deformaciones debido a las acciones internas de cada elemento. Esto ha revelado los sectores o perfiles dentro del galpón más propensos a generar una falla debido a su límite de fluencia.

8. BIBLIOGRAFÍA [1] Computers & Estructures, I. (10 de Febrero de 2017). CSI Spain. Obtenido de CSI Spain: http://www.csiespana.com/software/2/sap2000 [2] Gere, James M, and William Weaver. Analysis Of Framed Structures [By] James M. Gere And William Weaver, Jr. Princeton, N.J: Van Nostrand, 1965. Print. [3] Atanasiu, G., & Toma, I. (2009). Structural modeling using SAP2000.. [4] Canales. (2017). Novacero.com. Retrieved 19 June 2017, from http://www.novacero.com/catalogo-productos/perfilesestructurales/conformados/canales.html [5] C. (2017). Correa "G". Dipac Manta S.A.. Retrieved 19 June 2017, from http://www.dipacmanta.com/correa-g

9. ANEXOS Cátalogo de DIPAC ▪

Correas G

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Canales U