MEMORIA DE CÁLCULO DE ESTRUCTURAS METALICAS JUSTIFICACIÓN JUSTIFICACIÓN DE LA SOLUCIÓN ESTRUCTURAL ESTRUCTURAL ADOPTADA ADOPTADA La estructura fue definida como un sistema de cerchas metálicas tridimensionales, articulados sobre vigas y columnas de hormigón armado de dimensión de acuerdo a diseño. Se conoce que los perfiles conformados en frío, son recomendados por su ligereza y tensión de fluencia que logra un desempeño de comportamiento dúctil. Su amplia aplicación en diferentes tipos de cubiertas en todo el mundo, confirman que este material es el adecuado para la ejecución de la cubierta.
CIMENTACIÓN.El reticulado espacial, se apoyará en vigas y posteriormente sobre columnas de secciones definidas en el plano adjunto, estas a su vez conducen las cargas hasta nivel de fundación El arriostre entre reticulados, se realizará mediante correas de perfil, según la pendiente de la cubierta, quienes soportarán soportarán las cargas de mantenimiento, mantenimiento, granizo y viento, que son las más preponderantes en esta situación.
MÉTODO DE CÁLCULO.Acero Estructural Para la obtención de las solicitaciones se ha considerado los principios del Análisis Estático Lineal y las teorías clásicas de la Resistencia de Materiales y Elasticidad. El método aplicado para el diseño estructural es el de LRFD para un estado en el límite de fluencia, según la AISI. Definidos los estados de carga según su origen, se procede a calcular las combinaciones posibles con los coeficientes de mayoración y minoración correspondientes de acuerdo a los coeficientes de seguridad y las hipótesis básicas definidas en la norma.
COMBINACIONES DE ACCIONES SEGÚN AISI 96 Las estructuras y sus componentes se deben diseñar de forma tal que su resistencia sea mayor o igual que las cargas limites factorizadas de cada una de las siguientes combinaciones, con sus respectivos factores de carga
Pu = 1.4 PP+ CV Pu = 1.2 PP+1.6 CV Pu = 1.2 PP+1.6 CV1 + (0.5 CV o 0.8 W) Pu = 1.2 PP+1.3 W + 0.5CV +0.5CV1 Pu = 1.2 PP+ βCV ± 1.5 S Pu = 0.9 PP± (1.3W o 1.5S) La obtención de los esfuerzos en las diferentes hipótesis simples del sistema, se harán de acuerdo a un cálculo lineal de primer orden, es decir admitiendo proporcionalidad entre esfuerzos y deformaciones, el principio de superposición de acciones, y un comportamiento lineal y geométrico de los materiales y la estructura. Para la obtención de las solicitaciones determinantes en el dimensionado de los elementos (perfiles de acero laminados en frio) se obtendrán los diagramas de esfuerzos normales, cortantes y momentos flectores en los diferentes elementos estructurales de la cubierta.
CÁLCULOS POR ORDENADOR.Para la obtención de las solicitaciones y dimensionado de los elementos estructurales, se ha dispuesto de un programa informático de ordenador denominado SAP 2000 v.14.
CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES A UTILIZAR.Los materiales a utilizar así como las características definitorias de los mismos, niveles de control previstos, así como los coeficientes de seguridad, se indican en el siguiente cuadro: Módulo de elasticidad (Para largo plazo)
E =
203 GPa
Resistencia característica del acero
fy =
227 MPa
Resistencia ultima
fu =
331 MPa
Coeficientes de Ponderación y/o Factores de Seguridad Los coeficientes de seguridad son establecidos en la Norma LRFD en la sección 7.3 en los estados límites últimos. En miembros a tensión:
Coeficiente de seguridad del acero por fluencia
Coeficiente de seguridad del acero por rotura
Coeficiente de seguridad del acero por bloque de cortante
En miembros a compresión: Coeficiente de seguridad del acero
ACERO Límites de deformación de la estructura. El cálculo de deformaciones es un cálculo de estados límites últimos de utilización con las cargas de servicio. Se tendrán en cuenta tanto las deformaciones instantáneas, calculándose las inercias equivalentes de acuerdo a lo indicado en la norma. Se verificara el pandeo en miembros sujetos a compresión y para el proceso constructivo, a partir de estos supuestos se estiman los coeficientes de fluencia pertinentes para la determinación de los pandeos generales como locales.
CARGA SOBRE CUBIERTA CALCULO DE CARGAS P/CUBIERTA Peso propio PP Viento V Granizo G Cubierta PP Sobrecarga SC
Separación de correas
Peso de la estructura (Considerado por el paquete) 81,5 kg/m2 (130 Km/h) 100 kg/m2 20 kg/m2 60 kg/m2
0,94 m
Cargas por correa Viento V Granizo G Cubierta PP Sobrecarga SC
76,61 94,00 18,80 56,40
kg/m kg/m kg/m kg/m
Pendiente
30 %
Viento Vx Viento Vz
22,01 kg/m 73,38 kg/m
APROXIMADAMENTE
COMBINACIONES DE CARGA P/CUBIERTA
COMBO1: 1.4 PP COMBO2: 1.4 PP + SC COMBO3: 1.2 PP + 0.5 SC + 1.3 V
COMBO5: 1.2 PP + 0.5 SC + 1.3 VZ
(el viento se considera perpendicular a la superficie de cubierta y se presenta simultáneamente empuje y succión) (el viento se considera perpendicular a la superficie de cubierta y se presenta simultáneamente empuje y succión) (El viento se considera como carga gravitacional)
COMBO6: 1.2 PP + 1.6 G + 0.8 VZ
(El viento se considera como carga gravitacional)
COMBO4: 1.2 PP + 1.6 SC + 0.8 V
COMBO6: 1.2 PP + 1.6 SC CUB: Envolvente (COMBO1, COMBO2, COMBO3, COMBO4)
PERFILES DE CÁLCULO Una vez aplicado los criterios de análisis y diseño estructural de la cercha metálica se llegaron a los resultados mostrados en planos adjuntos.
