calculodeestructurametalicatipogalpon-170324151626

PROCEDIMIENTO PARA EL DISEÑO Y CÁLCULO DE ESTRUCTURA METÁLICA TIPO GALPON METODO DE LOS ESTADOS LIMITES LRFD

TABLA DE CONTENIDO 1

Descripción general del proyecto. ................................................... ......................... .................................................... ..............................4 ....4

2

Normas utilizadas.................................................... ........................ ..................................................... .................................................... ...................................4 .........4

3

Configuracion propuesta. propuesta. .................................................. ........................ ..................................................... ................................................5 .....................5

4

Datos de la estructura: .......................................................................................................5 4.1 Diseño de las correas: ...................................................................................................5

5

4.1.1

Análisis De Carga: ................................................................................................5

4.1.2

Carga por viento ..................................................................................................6

4.1.3

Pandeo Local Alas.................................................... .......................... ..................................................... ............................................9 .................9

4.1.4

Pandeo Local Alma.................................................. ........................ ..................................................... ............................................9 .................9

4.1.5

Chequeo De Formula................................................... ......................... .................................................... .......................................9 .............9

4.1.6

Chequeo De Flecha.................................................. ........................ ..................................................... ......................................... .............. 10

Diseño Del Reticulado................................................... ......................... ..................................................... .................................................. ....................... 10 5.1 Análisis De Carga De La Cercha................................................... ......................... .................................................... ............................ 10 5.2 Análisis Estructural Del Reticulado.................................................... .......................... ............................................ .................. 11 5.3 Diseño de los elemento de la armadura: armadura: ................................................... ........................ .................................... ......... 13 5.3.1 Chequeo

a tracción:..................................................................................................... 13

5.4 Chequeos a compresión compresión .................................................. ........................ ..................................................... ......................................... .............. 14 5.4.1

Pandeo flexional: ............................................................................ ................................................. ............................................. .................. 15

5.4.2

Pandeo torsional: ..................................................... ........................... ..................................................... ......................................... .............. 16 16

5.4.3

Pandeo flexotorsional ..................................................... ........................... .................................................... ................................ ...... 16 ELABORADO POR: ING. RUBÉN J. GONZÁLEZ P.

2

6

Diseño De Las Columnas- ............................................................................................... 18 6.1 Pandeo flexional ........................................................................................................... 18 6.2

Pandeo torsional: ..................................................................................................... 18

6.3 Pandeo Local Alas ........................................................................................................ 20 6.4 Pandeo Local Alma ...................................................................................................... 20 6.5 Chequeo de la formula ............................................................................................... 20 7

Diseño De La Placa Base Para Columnas ................................................................. 21

       j “N ” 7.1

.......................................................................... 23

7.2

................................................................................ 24

7.3

.......................................................................... 25

7.4 Resistencia teorica al deslizamiento del anclaje (Np) .............................. 25 7.5 Resistencia teorica del concreto a la fractura por tracción en los cbg

............................................................................................................................. 26

7.6 Resistencia teórica del concreto a la fractura en los bordes(Nsbg) ... 27 8

BIBLIOGRAFIA .................................................................................................................... 28

ELABORADO POR: ING. RUBÉN J. GONZÁLEZ P.

3

1 Descripción general del proyecto. El proyecto consiste en una estructura metálica, aporticada en sentidos

“Y”

de

1 nivel, con una cubierta de techo inclinada, cuya planta tiene una configuración rectangular, y su uso será industrial. La estructura estará conformada por perfiles metálico rectangulares y constara de pórticos metálicos separados a 5 metros de distancia cada uno para

ág15 20 ó “X” ó“Y”,ó     y á   “Z”  6.00 metálicos (cerchas),

metros, la cubierta de techo

de la edificación estará conformada laminas de aluminio revestidas, con una inclinación del 20%. 2 Normas utilizadas.

88 “ C         y A     Mí          y    f” 2005 “  C f05. Aá“qyD ñ”g.   C ” 98 “                    f        . Mé        Lí”. Norma FONDONORMA 2002-

Norma FONDONORMA 1753-

eto Armado para

A.C.I. 318S-

COVENIN 1618-


4

3 Configuracion propuesta.

4 Datos de la estructura: Longitud (L): 15 m. Separación entre Cerchas(S): 5 m. Separación entre Correas: 1.53 m. Pendiente: 20%

α

= artg (1.50 m/7.5 m) = 11.31º

q = 50 kg/m2 (TABLA) 4.1 Diseño de las correas: 4.1.1

Análisis De Carga:

Cubierta: LAMILIT (Pt) Perfil Asumido: UNICON 120*60 (Pc) 6.70 kg/ml / 1.53 ml Carga permanente (CP)= Pt+Pc

5.70kg/m2+4.38 kg/ m2


 .   5

Wcp (carga repartida) = CP*separación entre correas. 10.08 kg/ m2* 1.53 m. Wcpx = Wcp*sen

αα

Wcpy = Wcp*sen 4.1.2

15.42 kg/ml * sen 11.31 15.42 kg/ml * cos 11.31

Carga por viento (W)

Normales en terreno llano

50

55

60

65

Terreno elevado no abrigado

100

110

120

125

Expuesto a la orilla del mar

130

145

155

165


6

Donde: P = presión normal del viento kg/m2 C = coeficiente de forma = 1.2 sen horizontal, [constante])

αα

( = ángulo de la superficie con la

q = presión dinámica del viento kg/m2 (TABLA) q = 50 kg/m2 P = 50 kg/m2 * (1.2 sen 11.31) = 11.76 kg/m 2 < 50 kg/m2 (Carga repartida por viento). =

P *separación entre correas

.   .    yy 15.62 kg 6.50 kg  .       

50 kg/m2 * 1.53 m

Diseño de correa sometida a flexión biaxial: Wx = Wcpx

Wy= Carga de servicio

Se debe verificar la siguiente ecuación:

Mn = Momento nominal (Diseño de elementos por flexión) ELABORADO POR: ING. RUBÉN J. GONZÁLEZ P.

7

ɸ F  (ɸ 0,90; g  fxó) Combinaciones de cargas: U1= 1.4 CP U2=1.2CP + 1.3 W

Wuy =1.2*( Wcpy)+1.3*( Wv)

1.2*(15.12kg/ml)+1.3*(76.50kg/ml)

117.59 k

 y M  8 Wux =1.2*( Wcpx)

5.00 ml

11.59 kg(8 5.00 )

 . 

1.2*(3.02 kg/ml) 3.62 k

 x M  8

ml

ml

5.00 ml

.62 kg(8 5.00 ) ELABORADO POR: ING. RUBÉN J. GONZÁLEZ P.

 .   8

Características del Perfil escogido: 159,29 cm4

54,67 cm4

120 mm

26,55 cm3

18,22 cm3

60

30,53 cm3

20,95 cm3

2,50 mm

4,32

cm

2,10 cm

2,50 mm

6,70

Kg/ml

mm

λ λf λ  2ff  22.6050 12 λ  6 fy   6515 .5 (NMA) λ λ λ  60 2f60  1202.(5202.50) 6 λ   fy   515 .5 (NMA) 4.1.3

Pandeo Local Alas:

f <

4.1.4

Pandeo Local Alma:

w <

4.1.5

Chequeo De Formula

    

Mpx = Zx * Fy

30.53 cm3* 3515 kg*cm2

Mpx=107312.95 kg*cm

1.5 *Sx * Fy

1.5 * 26.55 cm3* 3515 kg*cm2

139984.88 kg*cm

Mpy = Zy * Fy

20.95 cm3* 3515 kg*cm2

M 69.25 kg


9

9606. 9  kg   .     (6.  8 kg)100 ( 1 1.  1 kg)100 0.901012.95 kg  0.9069.25 kg 1  5y   8    200 (FLCA ADML) 5(91.62 kgkg100)  159.(50029)  2.2   82100000   500200  2.50  1.5 *Sy * fy

4.1.6

1.5 * 18.22 cm3* 3515 kg*cm2

Chequeo De Flecha: (Cargas de servicio)

5.1 Análisis De Carga De La Cercha Geometría propuesta:


10

5.2 Análisis Estructural Del Reticulado Numero de nodos(n) = 20 Numero de barras(b) = 37

–– – – – –

Di = b ( 2n 3 ) = 37 ( 2*20 3 ) = 0 De = R EE = 3 3 = 0 Internamente estable

ISOSTATICA

Externamente estable Tipo de reticulado:

cercha

Perfil asumido: Carga permanente (CP): Peso de la cercha: W = L (Longitud del perfil) *P(peso del perfil) 37.8 m* 8.89 kg/m Peso de las correas: W= Nº de correas* Peso Propio *S 11* 6.70 kg/m * 5m Peso de La cubierta: W= Peso Propio *S * 5.70 kg/m2*7.65m*5m*2

C ∑   1C 11.110.0916 5kg9 kg  2  2

’*

2(lados)

336.04 kg + 368.50 kg+ 436.05 kg

CP= 1140.59 kg


.   .   11

Carga Por Viento (W) Carga = presión*l*S

50 kg/m2*7.65 m*5m

  1 82.1912.510 kg50kg  2  2 α  α α  α Py interno=

Pni* cos

Px interno=

Pni*

Py externo=

Pne* cos

Px externo=

Pne*

.    .   82.50kg11.1.  82.50 kg 11.  1       .    191.25kg11.1.  191.25 kg 11.  1   . 


12

Los esfuerzos axiales en las barras y las reacciones fueron calculados a través del programa de cálculo Etabs 2013 CARACTERÍSTICAS DEL Perfil asumido para la cercha: UNICON 100*100 e=2.5 mm 10

cm.

0.63

11.33

cm2

175.1

cm4

3515

Kg./cm2

175.1

cm4

4570

Kg./cm2

1

3.93

cm.

3.93

cm.

 

1

5.3 Diseño de los elemento de la armadura: Calculo de la capacidad resistente de los miembros: Nn. Se asumen los nodos soldados. 5.3.1

Chequeo a tracción:

Barra más desfavorable a tracción: Nn

ɸ

A*Fy

t *Nn

0.90*Nn

ɸ    Si

11.33 cm2*3515kg/cm 2

t *Nn > Nu;

0.90* 39824.95 kgf. chequea

35842.46 kgf > 2199.53

2199.56   582.


 .    .   1,  13

5.4 Chequeos a compresión Barra más desfavorable a compresión: (C) Longitud de la barra: (l) Coeficiente de reducción de tensiones por conceptos de pandeo local. Depende de las relaciones de esbeltez(

ɸ

as)

Nodos articulados.

 

Pandeo flexional Miembros en Compresión

Pandeo torsional Pandeo flexotorsional

Fcrf Fcr será el menor valor entre Fcrt

Fcrf Fcr será el menor valor entre Fcrft ELABORADO POR: ING. RUBÉN J. GONZÁLEZ P.

14

UNICON 100*100 e=2.5 mm: Dos ejes de simetría 5.4.1

Pandeo flexional:

L = longitud del miembro en cm. K = 1; nodos articulados. E = modulo de elasticidad del acero = 2.1 * 10 6 kg/cm2 Relación de esbeltez efectiva



1,50 F    0,λ8(Fy ) 1,50 F    0,658 Fy  115   515 kg  L f y λ      λ  .9    2.1 10kg .1..50   kg    .      .     1,50    . 515  ELABORADO POR: ING. RUBÉN J. GONZÁLEZ P.

15

Pandeo torsional:

   C 1  F   (L)2          D ( 1 0   ) .     Cy  15.10       2100000 kg   .    2.6 2.6  .    kg. 5 0  F   2100000(115  80692.1 kg 0.26  15.10  1 15.10  )     .  515        1166.0    .1.5    . .515 kg   .  5.4.2

Cw constante de torsión no uniforme o modulo de alabeo.

G = modulo de corte.

Modulo de torsión (TABLA)

5.4.3

Pandeo flexotorsional: (NO APLICA A ESTE CASO, SE CALCULARA SOLO COMO REFERENCIA)

F  FyF2β 

  FyF  1   1  (FyF ) β    y 15    11.   y  A

Se calcula cuando el perfil es compuesto o doble


.   16

      2100000 kg   Fy  L 1.159  .    1  1   168.kg 096.  9 9 kg 9 9 kg    0. 6 2 F  168. kg20. 096.    (168. kg 096.99 kg )  62    .    F y 515 kg  λ   F  282.55 kg   .  1.5    1 0.658( .)515 kg .    .    FF 152.   kg  096. 9 9 kg     .  FN 2089. 0 9 kg   11.   .   FN A0.85N 096.990.kg855088. 9 0 kg   .     298.256   .       29825.  1, 


17

6 Diseño De Las Columnas-

Características del perfil escogido: UNICON 220*220 e=7.00 mm 2597.70 cm4

2597.70 cm4

200 mm

259.77

cm3

259.77

cm3

220 mm

298.74

cm3

298.74

cm3

5.50 mm

7.89

cm

7.89

cm

5.50 mm

41.75

cm2

Dos ejes de simetría: F crF y FcrT

6.1 Pandeo flexional

 2600   515 kg  L f y λ  .89    2100000 kg λ      . 1..5 0 1,50 F    0,λ8Fy 10,1.898515 kg    .     F   LC     1  6.2

Pandeo torsional:


18

   D ( 2 0   )    Cy  259.0       2100000 kg   .     2.6 2.6  .    kg) 2590   F   2100000(2600  80692.1 kg 0.26  259.0  1 259.0      .      515        60.08    .1.5 1 0,2.815515 kg  .      FF 60. 0 8 kg     .    666. 8 8 kg   NNF0.A85N 666.80.88kg5 282.  . .    1.265kg  2525.8922      2665.   .   1,  G = modulo de corte.

Modulo de torsión (TABLA)


19

Miembro sometido a flexión

λ λf λ  2ff  25.20050 18.18 λ  6 fy   6515 .5 (NMA) λ λ λ  60 2f60  2005.(5205.50) .6 λ   fy   515 .5 (NMA) 6.3 Pandeo Local Alas:

f <

6.4 Pandeo Local Alma:

w <

6.5 Chequeo de la formula Mpx = (Zx * Fy*.090)/100 (298.74 cm3* 3515 kg*cm2*0.90)/100

NN  2525. 8 2 kg. .  2665. 9 2kg  NNN ≥0.20; NNN  89 MxMM 1My  N 0.20; 2N Mx  My 1 2525. 8 2 kg. 106.  9 kg  22665.92 kg 950.6 kg 1 .    ,  ELABORADO POR: ING. RUBÉN J. GONZÁLEZ P.

20

7 Diseño De La Placa Base Para Columnas

 .         LL((    ) )  6. 2 5   ((          ) 5.00  ;) 5.00  (      ;) 5.00  6.25 cm

Columna

Placa Base

UNICON 200*200 A992Fy50 H = 40.00 cm

Concreto

Fy = 3515 kg/cm2

Fu = 4080 kg/cm2

Fy = 2530 kg/cm2 B =40.00 cm f¨c= 210 kg/cm2

Fu = 4569 kg/cm2 Espesor (t) = 1.20 cm

Área de la placa base

0 0   

 0 0 


   21

 (2)(2)  (025.00)(025.00)             , , N     ;     .  ; .   (  ;)2L ) N2L   .  .   (  ;    .  .   x y 1069     2525.82  .   () 0.85    210  1 600 () .   () 0.50.85   900   ()      18.50  0    2  2   02  2102525.82    .        , ñ       

; B=N




22

Lg 2y()Y,ó      2 ≥     0.00    2    2  6.25    2  (   )   ( 2)    2  

 .  

   1.  5   ) (1.5   0.020 ) 1.5  02  22525.82 (1. 10 

.       10  0.58  2525.82   .         0 0.2 9520 .   0.0.2895 0.0.0000. .00  2   ,  ;2820       2  () 2.11 ()      0.02525.0  80.2 58   .   0. 5 8 1 08. 8 2 0. 5 8 (12. 0 0   () . ()2.11  250 2 2 ) 7.1

Y

(

)


23

     20  0.5  .   ( 2) 2 (1.5  2 ) 2    () 2.11   82 .12   () . ()2.11 0.2525.00 250 ( ) (),  () ()(1.2 , 0.60 )  () .       ( )   1.1.120   .        .                              ½” 160. 5 6        (2)   (2)   .       . 1 (1. 2  )    .             0.5   0.5080  1.2   .   D/C e   q 1 “”

7.2

n = numero de pernos

Perno

A325X Fu =4080 kg/cm2

Diámetro =


Agujero = STD

24

     0.820.5886. 2 0     291528     

     .

7.3

2

Electrodo E70xx: ruptura por tensi ón = 4920 kg/cm

– –

S2*= S2 (c*2)- 2.5*2 cm (distancia de la soldadura al borde del perfil) S2*= 27.5 cm ( 5 cm* 2)- ( 2.5cm * 2) = 12.5 cm

    12.820.520.  5   .         11.58    .   0.  0  21.5 0.6 1 16 0.00.60  20.51.5 0.6 920 21 16 .    16.69.8110       .  D= garganta efectiva

7.4 Resistencia teorica al deslizamiento del anclaje (Np) Abrg = área de aplastamiento de espárragos con cabeza (cm 2)(TABLA)

Ψɸ    8

4= 1.4 ; coeficiente de modificación de deslizamiento (Norma 1753-05)

= 0.70 factor de minoración resistencia teórica (Norma 1753-05)

 0. 1. 1.88  8210  ELABORADO POR: ING. RUBÉN J. GONZÁLEZ P.

  .   25

  

820. 2 8    095.2 

  . 

7.5 Resistencia teorica del concreto a la fractura por tracción en los anclaje

“ N ” Ψ cbg

3=

1.25 ; coeficiente de modificación por agrietamiento del concreto (Norma 1753-05)

hef = Longitud efectiva de empotramiento del anclaje hef = S2 + 2a + 2L ev = 27.50 cm + 2*5 cm + 2* 6.25 cm = 42.50 cm

– –

S1*= S1 (c*2)- 2.5*2 cm (distancia de la soldadura al borde del perfil) S1*= 27.50 cm ( 5 cm* 2)- ( 2.5cm * 2) = 12.50 cm ANO= área proyectada de la superficie de falla de un anclaje individual alejado de los bordes de

     6.6.2255 5. 0 0   11. 2 5   5. 0 0   11. 2 5     (2 9  ( ,)(9(  2. 5 0 )   .      ((  ), 1 . 5  ) )        ((22. 2 11.5205   ((2.12.505,,12.5.0 )(11. 2 5     ((  .   11. 2 5 ), 1 . 5 2. 5   )) )   )( 1 1. 2 5   ( 2 .  5) , 6 .  5  ) )   (22.50  12. 50  )(11. 2 5 2.  5)      16  (  )   1225   2.50 (16256.25 )  0. 1.2516 210    160.8865.5565 . la sección de concreto


26

7.6 Resistencia teórica del concreto a la fractura en los bordes(Nsbg)

  ((  ),),(( ))    ))  ((((66..2255 5. 0 0 ) , ( 6. 2 5   5. 0 0 ) ) 5.00 ), (6.25  5.00 )) 

 .    .     1     2.0.55111. 2 5   1 1 . 8 8  210      .     2.50 28.12    6(1  ) 12. 5 0 11. 2 5  12.5025 )219.   .    6   (1 611. 6        188.  . 258.0 


27



Colmenares. 

“

Material de apoyo Calculo de INTRODUCCION

AL

gó”

del Profesor: Ing. Enmanuel

COMPORTAMIENTO

Y

AL

DISEÑO

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ESTRUCTURAS ACERO. América Bendito Torrija. 

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