Diseño de Nave Industrial - Desarrollo

DESARROLLO TAREA - NAVE INDUSTRIAL Con los datos anteriormente mencionados tendremos el siguiente tijeral para la nave industrial a diseñar:

1) Área Área Trib Tribut utar aria ia : El área tributaria considerada para calcular las cargas en el tijeral será la siguiente:

El área tributaria a trabajar será entonces igual a: At =

10x10 =

100.00

m2

En los extremos se calcularán áreas equivalentes a la mitad de las centrales.

2) Metr Metrad ado o de de Car Carga gass : Para el metrado de cargas muertas y vivas definimos los siguientes pesos por m2: Tijeral:

7.00 7.00 kg/m2 kg/m2

Cobertura:

11.00 kg/m2

Viguetas:

5.00 kg/m2

Arriostres:

1.00 kg/m2

Luminarias: Agua Contra Incendio ACI :

3.00 kg/m2 3.00 kg/m2

CM =

30.0 30.000 kg/m2 kg/m2

CV =

30.00 30.00 kg/m2 - (Asumido) (Asumido)

Además como es una estructura susceptible a las acciones del viento, debemos calcular las cargas corr corres espo pond ndie ient ntes es por por esta esta acci acción ón.. Por Por tant tanto o se tien tiene e que que segú según n la NTE NTE E.02 E.0200 en su Artíc rtícul ulo o 12 - Carg Cargas as deb debidas idas al Vient iento, o, en el ítem ítem 12.3 12.3 calc calcul ulam amos os la velo veloci cida dad d de dise diseño ño cons consid ider eran ando do una una velo veloci cida dad d mínima mínima de 75 km/h km/h a 10 m de altura siempre que esta sea mayor que la que hayamos en el Anexo N°2 de la mism a norma. Consideraremos como mínima a la misma y hallamos la velocidad de diseño en base a la siguiente formulación:

ℎ =  ×

ℎ

.

Donde:

10

V=

75.00

km/h

h = Altura Altura sobre sobre el terreno en metros. metros. h=

11.50

m

Altura libre por debajo de brida inferior + Peralte tijeral Entonces:

Vh =

77.34

km/h

Ahora segú egún el íte ítem 12.4 del mism mismo o artícu ículo, lo, se calc calcu ulará lará la car carga exterio rior de vie viento en base a la sigu iguien iente fórmula:

ℎ = 0.0 0.005 ×  × ℎ 

Donde el coeficiente se se define como: A través de la tabla adjunta elegimos los coefi coeficie cient nte e "C" "C" para para supe superfi rficie ciess inclin inclinad adas as a 15° 15° o menos y calculamos las presiones correspondientes en kg/m2: En Barlovento: C1 =

-0.70

Ph1 =

-20.94

kg/m2

En Sotavento: C2 =

-0.70

Ph2 =

-20.94

kg/m2

3) Com Combin binaci acione oness de de Carga Cargass : Según la NTE E.090 se tiene las siguientes combinaciones de carga: COMB.1 =

1.4xCM

(Esta combinación es menor a la COMB.2, se descarta)

COMB.2 =

1.20xCM + 1.60xCV

COMB.3 =

1.20xCM + 0.50xCV


COMB.4 =

1.20xCM + 0.80xV


COMB.5 =

1.20xCM + 0.50xCV + 1. 1.30xV

COMB.6 =

0.90xCM + 1.30xV


Por Por tant tanto o se trab trabaj ajar ará á con con las las comb combin inac acio ione ness mayo mayore ress para ara dete determ rmin inar ar con con cua cual de ella ellass se tien tienen en las las mayo mayore ress fuerzas de tensión y compresión según el análisis estático.

COMB.2 COMB.2 : La distribución de fuerzas en el tijeral será de la siguiente forma para las cargas muertas y vivas:

Cada Cada carg carga a "P" "P" se halla halla con con el área área trib tribut utar aria ia tota totall calc calcul ulad ada a con con ante anteririor orid idad ad y con con los los valo valore ress del del del del me metr tra ado correspondiente. En caso de los extremos se tiene la fuerza a la mitad porque el área tributaria es menor. Hallamos ahora la carga ultima distribuida: COMB.2 = COMB.2 =

1.20xCM + 1. 1.60xCV 84.00

kg/m2

La carga "P" será calculacula en base a la carga distribuida última y el área tributaria de cada tijeral: P = At x COM.2 =

8400.00

kg

Con Con la carg carga a "P" defin efinid ida a proce roced dem emo os a reso resolv lver er la arma rmadura ten tenien iendo la sigu siguie ient nte e distr istrib ibu ución ción de fuer fuerzza por equilibrio estático:

Hallamos los valores de las diagonales en base a las distancias horizontal y vertical:

 =  =  =  =  =  =  =  =  =  =  =  =    = 3.50 + 3.3 3.33 Luego:

 ∝ =  ∝ =

a=

4.83

m

0.72 0.69

Por condiciones de equilibrio estático y analizando cada nodo de la armadura tenemos lo siguiente: Nodo "A":

Σx = 0

Fab =

Faz = Σx = 0

16800.00

kg - Compresión

  ×   ∝ − = 0

Fzy = Σy = 0

kg

2 ×  −    = 0

Σy = 0

Nodo "Z":

0.00

11988.00

kg - Compresión

  − −   ×   ∝= 0 2

Fzb =

17391.73

kg - Tr Tracción

Nodo "B":

Σx = 0

 −  ×  ∝= 0

Fbc = Σy = 0

Σx = 0

Σx = 0

Σx = 0

Σx = 0

Σx = 0

Σx = 0

Σx = 0

17391.73

kg - Tracción

35964.00

kg - Tracción

12600.00

kg - Compresión

39960.00

kg - Compresión

5797.24

kg - Tracción

39960.00

kg - Tracción

4200.00

kg - Compresión

 +  × ∝ − = 0

Fvu = Σy = 0

kg - Compresión

 ×  ∝ − = 0

Fve = Nodo "V":

35964.00

 −  −  ×  ∝= 0

Fef = Σy = 0

kg - Compresión

 −  −  ×  ∝= 0

Fwe = Nodo "E":

12600.00

 +  × ∝ − = 0

Fwv = Σy = 0

kg - Tracción

 ×  ∝ − = 0

Fwd = Nodo "W":

23976.00

 −  −  ×  ∝= 0

Fde = Σy = 0

kg - Tracción

 −  ×  ∝= 0

Fxd = Nodo "D":

17391.73

 −  +  ×  ∝= 0

Fxw = Σy = 0

kg - Compresión

 ×  ∝ − = 0

Fxc = Nodo "X":

23976.00

 −  ×  ∝ − = 0

Fcd = Σy = 0

kg - Compresión

 − ×  ∝= 0

Fyc = Nodo "C":

12600.00

 ×  ∝ + −  = 0

Fyx = Σy = 0

kg - Tracción

 ×  ∝ − = 0

Fby = Nodo "Y":

11988.00

43956.00

kg - Compresión

 −  ×  ∝= 0

Fvf =

5797.24

kg - Tracción

Nodo "F":

 −  −  ×  ∝= 0

Σx = 0

Ffg =

43956.00

 × ∝ − = 0

Σy = 0

Ffu = Nodo "U":

4200.00

Fut =

47952.00

kg - Compresión

 −  ×  ∝= 0

Σy = 0

Fug =

5797.24

kg - Tracción

ℎ +  × ∝ − × ∝ − = 0

Σx = 0

Fgh =

43956.00

kg - Tracción

 ×  ∝ + ×  ∝ − = 0

Σy = 0

Si Fug = Fgs (Armadura simétrica)

Fgt =

Nodo "T":

kg - Compresión

 −  +  ×  ∝= 0

Σx = 0

Nodo "G":

kg - Tracción

8400.00

kg - Compresión

 −  = 0

Σx = 0

Fts =

47952.00

kg - Compresión

 −  = 0

Σy = 0

Fgt =

8400.00

kg - Tracción

Como la armadura es simétrica tenemos la siguiente distribución de fuerzas y su naturaleza: 11988

23976 1 2 6 0 0

16800.00

0

35964

11988

23976

47952

43956

39960 1 2 6 0 0

1 2 6 0 0

4 2 0 0

4 2 0 0

35964

43956

39960

47952 8 4 0 0

39960

43956 4 2 0 0

43956

4 2 0 0

39960

35964

35964

23976

23976

11988 1 2 6 0 0

1 2 6 0 0

1 2 6 0 0

11988

16800.00 0

COMB.5 : Ya definida la carga distribuida de viento anteriormente, se procede a calcular la combinación de carga correspondiente: COMB.5 = Donde se tiene que:

Entonces:

COMB.5 =

1.20xCM + 0.50xCV + 1.30xV CM =

30.00

kg/m2

CV =

30.00

kg/m2

V = Ph1 = Ph2 =

-20.94

kg/m 2 - (Succión y contra l a gravedad)

23.78

kg/m2


2378.30

kg

Con la carga "P" definida procedemos a resolver la armadura teniendo la siguiente distribución de fuerza por equilibrio estático:

Hallamos los valores de las diagonales en base a las distancias horizontal y vertical:

 =  =  =  =  =  =  =  =  =  =  =  =    = 3.50 + 3.33 Luego:

 ∝ =  ∝ =

a=

4.83

m

0.72 0.69

Por condiciones de equilibrio estático y analizando cada nodo de la armadura tenemos lo siguiente: Nodo "A":

Σx = 0

Fab =

Faz = Σx = 0

Σx = 0

Σx = 0

Σx = 0

3394.17

kg - Tracción

3567.44

kg - Compresión

6788.33

kg - Compresión

4924.13

kg - Tracción

 −  ×  ∝ − = 0

Fcd = Σy = 0

kg - Tracción

 − ×  ∝= 0

Fyc = Nodo "C":

4924.13

 ×  ∝ + −  = 0

Fyx = Σy = 0

kg - Compresión

 ×  ∝ − = 0

Fby = Nodo "Y":

3394.17

 −  ×  ∝= 0

Fbc = Σy = 0

kg - Compresión

  − −  ×  ∝= 0 2

Fzb = Nodo "B":

4756.59

 ×  ∝ − = 0

Fzy = Σy = 0

kg

2 ×  −   = 0

Σy = 0

Nodo "Z":

0.00

6788.33

kg - Tracción

 ×  ∝ − = 0

Fxc =

3567.44

kg - Compresión

Nodo "X":

Σx = 0

 −  +  ×  ∝= 0

Fxw = Σy = 0

Σx = 0

Σx = 0

Σx = 0

Σx = 0

Σx = 0

Σx = 0

Σx = 0

Si Fug = Fgs (Armadura simétrica)

1189.15

kg - Compresión

12445.28

kg - Compresión

1641.38

kg - Tracción

12445.28

kg - Tracción

1189.15

kg - Compresión

13576.67

kg - Compresión

1641.38

kg - Tracción

ℎ +  × ∝ − × ∝ − = 0

Fgh = Σy = 0

kg - Tracción

 −  ×  ∝= 0

Fug = Nodo "G":

11313.89

 −  +  ×  ∝= 0

Fut = Σy = 0

kg - Tracción

 × ∝ − = 0

Ffu = Nodo "U":

1641.38

 −  −  ×  ∝= 0

Ffg = Σy = 0

kg - Compresión

 −  ×  ∝= 0

Fvf = Nodo "F":

11313.89

 +  × ∝ − = 0

Fvu = Σy = 0

kg - Compresión

 ×  ∝ − = 0

Fve = Nodo "V":

3567.44

 −  −  ×  ∝= 0

Fef = Σy = 0

kg - Tracción

 −  −  ×  ∝= 0

Fwe = Nodo "E":

10182.50

 +  × ∝ − = 0

Fwv = Σy = 0

kg - Tracción

 ×  ∝ − = 0

Fwd = Nodo "W":

4924.13

 −  −  ×  ∝= 0

Fde = Σy = 0

kg - Compresión

 −  ×  ∝= 0

Fxd = Nodo "D":

10182.50

12445.28

kg - Tracción

 ×  ∝ + ×  ∝ − = 0

Fgt =

2378.30

kg - Compresión

Nodo "T":

 −  = 0

Σx = 0

Fts =

13576.67

kg - Compresión

 −  = 0

Σy = 0

Fgt =

2378.30

kg - Tracción

Como la armadura es simétrica tenemos la siguiente distribución de fuerzas y su naturaleza: 3394.17

4756.59

0

10182.50

6778.33 3 5 6 7 . 4 4

3394.17

6788.33

13576.67

12445.28

11313.89 3 5 6 7 . 4 4

3 5 6 7 . 4 4

11313.89

10182.50

13576.67 2 3 7 8 . 3 0

1 1 8 9 . 1 5

1 1 8 9 . 1 5

12445.28

11313.89

12445.28 1 1 8 9 . 1 5

1 1 8 9 . 1 5

12445.28

11313.89

10182.50

10182.50

6788.33 3 5 6 7 . 4 4

3 5 6 7 . 4 4

6788.33

3394.17 3 5 6 7 . 4 4

3394.17

4756.59

0

Finalmente la combinación a usar será COMB.2 por tener mayores cargas de tracción y compresión.

4) Verificación y Diseño de la Brida Inferior : La brida inferior se encuentra en TRACCIÓN por tanto tenemos lo siguiente: La fuerza de diseño será:

Tu =

43956.00

kg - Tracci ón

Diseño del Elemento: Si usamos perfiles A36 entonces:

fy = 36 x 70 =

2520.00

kg/cm2

De acuerdo a la fórmula en tracción: í =



Ag min =

19.38

cm2

∅ ×

Ag min =

3.00

pulg2

Escogemos el siguiente perfil para el diseño: Las longitudes libres en cada dirección serán iguales a:

Donde: lx =

3.33

m

ly =

10.00

m

lz =

1.67

m - (1 conector)

lx =

131.10

pulg

ly =

393.70

pulg

lz =

65.55

pulg - (1 conector)

Comparamos las áreas:

(2 perfiles) A=

3.56

>

3.00

= Ag min

OK Ahora hallaremos los radios de giro en base a las inercias, la inercia en "x" se extrae de tablas: Inx =

3.000

pulg4 - (tabla)

Para la inercia en "y" tendremos lo siguiente: Donde:

x (bar) =

1.080

pulg - (tabla)

d=

4.920

pulg

Iny =

3.000

pulg - (tabla)

A=

1.78

pulg2 - (tabla)

Inyl =

46.09

pulg4

5.088

pulg

Sea:  =  +  × 

Hallamos los radios de giro para cada dirección: rx =

1.250

pulg - (tabla)

rz =

0.783

pulg - (tabla)

Para el caso de "y" tendremos:

 =



ry =



Verificación de Esbeltez: Verificaremos que las esbelteces en cada dirección sean menores a 300, para ello asumimos un factor de esbeltez de: K=

1.00

Elementos doblemente articulados (armaduras)

Entonces:  ×  

104.88

<

300.00

= Esbeltez Máxima

300.00

= Esbeltez Máxima

300.00

= Esbeltez Máxima

OK

 ×  

=

77.37

< OK

 ×  

=

=

83.72

< OK

5) Verificación y Diseño de la Brida Superior : La brida superior se encuentra en COMPRESIÓN por tanto tenemos lo siguiente: La fuerza de diseño será:

Cu =

47952.00

kg - Compresión

Diseño del Elemento: Escogemos el siguiente perfil para el diseño: Las longitudes libres en cada dirección serán iguales a:

Donde: Ix =

3.33

m

ly =

10.00

m

lz =

1.67

m - (1 conector)

lx =

131.10

pulg

ly =

393.70

pulg

lz =

65.55

pulg - (1 conector)

x (bar) =

1.180

pulg - (tabla)

d=

4.820

pulg

Iny =

5.520

pulg - (tabla)

A=

3.75

pulg2 - (tabla)

Inyl =

92.64

pulg4

4.970

pulg

Hallamos las inercias en cada "x" y "y": Inx =

5.520

pulg4 - (tabla)


Sea:  =  +  × 


1.210

pulg - (tabla)

rz =

0.776

pulg - (tabla)


 =



ry =



Para el diseño hallaremos:

donde:  =

Si:

× ×  

 ≤ 1.50,:  = 0.658  > 1.50, :  =

0.877  

×

 

× 

fy =

2520.00

kg/cm2

E=

2.00E+06

kg/cm2

K=

1.00

× 

Luego el área mínima para resistir la compresión será igual a:

 =

 ∅ × 

,  ∅ = 0.85

En la dirección "x" tenemos: λcx =

1.22

<

Fcrx =

1345.77

Agx =

41.92

cm2

Agx =

6.50

pulg2

kg/cm2

1.50 Intervalo Inelástico

En la dirección "y" tenemos: λcy =

0.89

<

Fcry =

1802.19

Agy =

31.30

cm2

Agy =

4.85

pulg2

λcz =

0.95

Fcrz =

1721.11

Agz =

32.78

cm2

Agz =

5.08

pulg2

kg/cm2


En la dirección "z" tenemos: < kg/cm2


Comparamos el área más crítica con el área del perfil elegido: (2 perfiles) A=

7.50

>

6.50

= Ag min

OK Comprobamos la capacidad del perfil en la dirección más crítica:: λc =

1.22

Fcrz =

1345.77

Pu =

55350.21

kg/cm2 >

47952.00

= Cu

OK

Verificación de Esbeltez: Verificaremos que las esbelteces en cada dirección sean menores a 200, para ello asumimos un factor de esbeltez de: K= Entonces:

 ×  

108.35

Elementos doblemente articulados (armaduras) <

200.00

= Esbeltez Máxima

200.00

= Esbeltez Máxima

200.00

= Esbeltez Máxima

OK

 ×  

=

79.21

< OK

 ×  

=

1.00

=

84.47

< OK

6) Verificación y Diseño de Montantes Verticales : Las montantes verticales se encuentran en COMPRESIÓN, veremos ahora la del extremo: La fuerza de diseño será:

Cu =

16800.00

kg - Compresión


Donde: Ix =

3.50

m

ly =

3.50

m

lz =

1.75

m - (1 conector)

lx =

137.80

pulg

ly =

137.80

pulg

lz =

68.90

pulg - (1 conector)

x (bar) =

0.929

pulg - (tabla)

d=

5.071

pulg

Iny =

2.200

pulg - (tabla)

A=

2.75

pulg2 - (tabla)

Inyl =

72.92

pulg4

5.149

pulg


2.200

pulg4 - (tabla)


Sea:  =  +  × 


0.895

pulg - (tabla)

rz =

0.580

pulg - (tabla)


 =



ry =




donde:  =

Si:

× ×  

 ≤ 1.50,:  = 0.658  > 1.50, :  =

0.877  

×

 

× 

fy =

2520.00

kg/cm2

E=

2.00E+06

kg/cm2

K=

1.00

× 


 =

 ∅ × 

,  ∅ = 0.85


1.74

>

Fcrx =

730.31

kg/cm2

Agx =

27.06

cm2

Agx =

4.19

pulg2

1.50


0.30

<

Fcry =

2425.40

Agy =

8.15

cm2

Agy =

1.26

pulg2

λcz =

1.34

Fcrz =

1185.61

Agz =

16.67

cm2

Agz =

2.58

pulg2

1.50

kg/cm2

En la dirección "z" tenemos: <

1.50

kg/cm2


5.50

>

4.19

= Ag min


1.74

Fcrz =

730.31

Pu =

22027.02

kg/cm2 >

16800.00

= Cu

OK


 ×  

153.96


200.00

= Esbeltez Máxima

200.00

= Esbeltez Máxima

200.00

= Esbeltez Máxima

OK

 ×  

=

26.76

< OK

 ×  

=

1.00

=

118.79

< OK

Ahora la montante del centro también se encuentra en COMPRESIÓN: La fuerza de diseño será:

Cu =

8400.00

kg - Compresión


Donde: Ix =

3.50

m

ly =

3.50

m

lz =

1.75

m - (1 conector)

lx =

137.80

pulg

ly =

137.80

pulg

lz =

68.90

pulg - (1 conector)

x (bar) =

0.812

pulg - (tabla)

d=

5.188

pulg

Iny =

0.950

pulg - (tabla)

A=

1.09

pulg2 - (tabla)

Inyl =

30.29

pulg4

5.271

pulg


0.950

pulg4 - (tabla)


Sea:  =  +  × 


0.933

pulg - (tabla)

rz =

0.586

pulg - (tabla)


 =



ry =




donde:  =

Si:

× ×  

 ≤ 1.50,:  = 0.658  > 1.50, :  =

0.877  

×

 

× 

fy =

2520.00

kg/cm2

E=

2.00E+06

kg/cm2

K=

1.00

× 


 =

 ∅ × 

,  ∅ = 0.85


1.67

>

Fcrx =

793.64

kg/cm2

Agx =

12.45

cm2

Agx =

1.93

pulg2

1.50


0.30

<

Fcry =

2429.65

Agy =

4.07

cm2

Agy =

0.63

pulg2

λcz =

1.33

Fcrz =

1203.97

Agz =

8.21

cm2

Agz =

1.27

pulg2

1.50

kg/cm2


1.50

kg/cm2


2.18

>

1.93

= Ag min


1.67

Fcrz =

793.64

Pu =

9487.83

kg/cm2 >

8400.00

= Cu

OK


 ×  

147.69


200.00

= Esbeltez Máxima

200.00

= Esbeltez Máxima

200.00

= Esbeltez Máxima

OK

 ×  

=

26.14

< OK

 ×  

=

1.00

=

117.57

< OK

7) Verificación y Diseño de Diagonales : Las diagonales se encuentran en TRACCIÓN, veremos ahora la del extremo: La fuerza de diseño será:

Tu =

17391.73

kg - Tracción


fy = 36 x 70 =

2520.00

kg/cm2




Ag min =

7.67

cm2

∅ ×

Ag min =

1.19

pulg2


Donde:


lx =

4.83

m

ly =

4.83

m

lz =

2.42

m - (1 conector)

lx =

190.20

pulg

ly =

190.20

pulg

lz =

95.10

pulg - (1 conector)

1.19

= Ag min

(2 perfiles) A=

2.18

> OK

Ahora hallaremos los radios de giro en base a las inercias, la inercia en "x" se extrae de tablas: Inx =

0.950

pulg4 - (tabla)


x (bar) =

0.812

pulg - (tabla)

d=

5.188

pulg

Iny =

0.950

pulg - (tabla)

A=

1.09

pulg2 - (tabla)

Inyl =

30.29

pulg4

5.271

pulg

Sea:  =  +  × 


0.933

pulg - (tabla)

rz =

0.586

pulg - (tabla)


 =



ry =




1.00



<

300.00

= Esbeltez Máxima

300.00

= Esbeltez Máxima

300.00

= Esbeltez Máxima

2520.00

kg/cm2

OK

 ×  

36.08

=

< OK

 ×  

203.86

=

162.29

=

< OK

Veremos ahora la diagonal del centro: La fuerza de diseño será:

Tu =

5797.24

kg - Tracción


fy = 36 x 70 =




Ag min =

2.56

cm2

∅ ×

Ag min =

0.40

pulg2


Donde:


lx =

4.83

m

ly =

4.83

m

lz =

2.42

m - (1 conector)

lx =

190.20

pulg

ly =

190.20

pulg

lz =

95.10

pulg - (1 conector)

0.40

= Ag min

(2 perfiles) A=

2.18

> OK


0.950

pulg4 - (tabla)


x (bar) =

0.812

pulg - (tabla)

d=

5.188

pulg

Iny =

0.950

pulg - (tabla)

A=

1.09

pulg2 - (tabla)

Inyl =

30.29

pulg4

5.271

pulg

Sea:  =  +  × 


0.933

pulg - (tabla)

rz =

0.586

pulg - (tabla)


 =



ry =




 ×  

 ×  

 ×  

=

1.00


203.86

<

300.00

= Esbeltez Máxima

300.00

= Esbeltez Máxima

300.00

= Esbeltez Máxima

OK =

36.08

< OK

=

162.29

< OK

8) Verificación y Diseño de Cartelas de Unión : Veremos la cartela que une la diagonal extrema con la esquina superior izquierda. Se usará soldadura en filete y a continuación tenemos los siguientes datos:

Tu ó Cu = Entonces:

8695.87

kg - Tracción (La mitad de la fuerza por cada perfil)

 = 0.707 × 

Ws =

0.188

pulg

Ws =

0.476

cm

a=

0.337

cm

Para hallar la longitud de soldadura en la cartela tenemos que verificar en cortante y en tensión paralela al eje de la soldadura:

 ó  = ∅ ×  ×  (Resistencia a cortante)

y

 ó  = ∅ ×  ×  (Resistencia a tracción o compresión)

Calculamos cuanto resistirá 1 cm de la soldura de filete, donde:

Resistencia a Cortante: Fxx =

70.00

ksi

Entonces se requierá de:

Fxx =

4900.00

kg/cm2

Fw = 0.60 Fxx =

2940.00

kg/cm2

Aw = 1.00 * a =

0.337

cm2

Tut =

742.44

kg

Fxx =

36.00

ksi

Fxx =

2520.00

kg/cm2

Fbm = Fxx =

2520.00

kg/cm2

L = Tu/Tut =

11.71

cm

Resistencia a Tensión:

Abm = 1.00 * Ws = Tut =

0.476 1080.14

Entonces se requierá de: L = Tu/Tut =

8.05

cm

cm2 kg

Entonces se tiene la siguiente distribución de soldadura en la cartela: L = a+b =

12.00

cm

a = (1/3)xL =

4.00

cm

b = (2/3)xL =

8.00

cm

Verem os l a cartel a que une l a segunda m ontante con la brida superi or. Se usará soldadura en fil ete y a continuación tenemos los siguientes datos:


6300.00


 = 0.707 × 

Ws =

0.500

pulg

Ws =

1.270

cm

a=

0.898

cm


 ó  = ∅ ×  × 

y

(Resistencia a cortante)




70.00

Fxx =

4900.00

kg/cm2

Fw = 0.60 Fxx =

2940.00

kg/cm2

Aw = 1.00 * a =

0.898

Tut =

1979.85

ksi

cm2 kg


3.18

cm

Resistencia a Tensión: Fxx =

36.00

Fxx =

2520.00

kg/cm2

Fbm = Fxx =

2520.00

kg/cm2

Abm = 1.00 * Ws = Tut =

1.270 2880.36

ksi


2.19

cm

cm2 kg


4.00

cm

a = (1/3)xL =

2.00

cm

b = (2/3)xL =

3.00

cm

Veremos la cartela que une la diagonal central con la brida superior. Se usará soldadura en filete y a continuación tenemos los siguientes datos:


2898.62


 = 0.707 × 

Ws =

0.188

pulg

Ws =

0.476

cm

a=

0.337

cm


 ó  = ∅ ×  × 

y





70.00

ksi

Fxx =

4900.00

kg/cm2

Fw = 0.60 Fxx =

2940.00

kg/cm2

Aw = 1.00 * a =

0.337

cm2

Tut =

742.44

kg

Fxx =

36.00

ksi

Fxx =

2520.00

kg/cm2

Fbm = Fxx =

2520.00

kg/cm2


3.90

cm


Abm = 1.00 * Ws = Tut =

0.476 1080.14

cm2 kg


2.68

cm


4.00

cm

a = (1/3)xL =

2.00

cm

b = (2/3)xL =

3.00

cm

Veremos la cartela que une montante central con la brida superior. Se usará soldadura en filete y a continuación tenemos los siguientes datos:


4200.00


 = 0.707 × 

Ws =

0.188

pulg

Ws =

0.476

cm

a=

0.337

cm


 ó  = ∅ ×  × 

y





70.00

ksi


Fxx =

4900.00

kg/cm2

Fw = 0.60 Fxx =

2940.00

kg/cm2

Aw = 1.00 * a =

0.337

cm2

Tut =

742.44

kg

Fxx =

36.00

ksi

Fxx =

2520.00

kg/cm2

Fbm = Fxx =

2520.00

kg/cm2

L = Tu/Tut =

5.66

cm


Abm = 1.00 * Ws = Tut =

0.476 1080.14


cm2 kg


6.00

cm

a = (1/3)xL =

2.00

cm

b = (2/3)xL =

4.00

cm

3.89

cm

9) Análisis del Tijeral Secundario : El tijeral secundario tiene la siguiente forma:

El área tributaria a trabajar será entonces igual a: At =

10x10 =

100.00

m2

En los extremos se calcularán áreas equivalentes a la mitad de las centrales. Se tiene el siguiente metrado de cargas: Tijeral:

7.00 kg/m2

Cobertura:

11.00 kg/m2

Viguetas: Arriostres:

5.00 kg/m2 1.00 kg/m2 CM =

24.00 kg/m2

CV =

30.00 kg/m2 - (Asumido)

Hallamos ahora la carga ultima distribuida con la COM.2 que es la más crítica: COMB.2 = COMB.2 =

1.20xCM + 1.60xCV 76.80

kg/m2


7680.00

kg

Usando el programa SAP2000 introducimos los valores de la carga "P" y hallamos las tensiones y compresiones en cada elemento respectivo:

Las fuerzas serán:

10) Verificación y Diseño de la Brida Inferior - Tijeral Secundario : La brida inferior se encuentra en TRACCIÓN en el extremo derecho por tanto tenemos lo siguiente: La fuerza de diseño será:

Tu =

14859.78

kg - Tracci ón


fy = 36 x 70 =

2520.00

kg/cm2




Ag min =

6.55

cm2

∅ ×

Ag min =

1.02

pulg2


Donde:


lx =

2.00

m

ly =

10.00

m

lz =

1.00

m - (1 conector)

lx =

78.74

pulg

ly =

393.70

pulg

lz =

39.37

pulg - (1 conector)

1.02

= Ag min

(2 perfiles) A=

2.18

> OK


0.950

pulg4 - (tabla)


x (bar) =

0.812

pulg - (tabla)

d=

5.188

pulg

Iny =

0.950

pulg - (tabla)

A=

1.09

pulg2 - (tabla)

Inyl =

30.29

pulg4

5.271

pulg

Sea:  =  +  × 


0.933

pulg - (tabla)

rz =

0.586

pulg - (tabla)


 =



ry =



Verificación de Esbeltez: Verificaremos que las esbelteces en cada dirección sean menores a 300, para ello asumimos un factor de esbeltez de: Entonces:

 ×  

1.00

=

84.39


300.00

= Esbeltez Máxima

300.00

= Esbeltez Máxima

300.00

= Esbeltez Máxima

OK

 ×  

=

74.69

< OK

 ×  

K=

=

67.18

< OK

La a brida inferior también se encuentra en COMPRESIÓN en el extremo izquierdo: La fuerza de diseño será:

Cu =

7720.24

Diseño del Elemento: Escogemos el siguiente perfil para el diseño:

kg - Compresión

Las longitudes libres en cada dirección serán iguales a:

Donde: Ix =

2.00

m

ly =

10.00

m

lz =

1.00

m - (1 conector)

lx =

78.74

pulg

ly =

393.70

pulg

lz =

39.37

pulg - (1 conector)

x (bar) =

0.812

pulg - (tabla)

d=

5.188

pulg

Iny =

0.950

pulg - (tabla)

A=

1.09

pulg2 - (tabla)

Inyl =

30.29

pulg4

5.271

pulg


0.950

pulg4 - (tabla)


Sea:  =  +  × 


0.933

pulg - (tabla)

rz =

0.586

pulg - (tabla)


 =



ry =




donde:  =

Si:

× ×  

 ≤ 1.50,:  = 0.658  > 1.50, :  =

0.877  

×

 

× 

fy =

2520.00

kg/cm2

E=

2.00E+06

kg/cm2

K=

1.00

× 


 =

 ∅ × 

,  ∅ = 0.85


0.95

<

Fcrx =

1722.33

Agx =

5.27

cm2

Agx =

0.82

pulg2

kg/cm2

1.50


0.84

<

Fcry =

1870.48

Agy =

4.86

cm2

Agy =

0.75

pulg2

λcz =

0.76

Fcrz =

1979.95

Agz =

4.59

cm2

Agz =

0.71

pulg2

1.50

kg/cm2


1.50

kg/cm2


2.18

>

0.82

= Ag min


0.95

Fcrz =

1722.33

Pu =

20590.12

kg/cm2 >

7720.24

= Cu

OK

Verificación de Esbeltez: Verificaremos que las esbelteces en cada dirección sean menores a 200, para ello asumimos un factor de esbeltez de: Entonces:

 ×  

1.00

=

84.39


200.00

= Esbeltez Máxima

200.00

= Esbeltez Máxima

200.00

= Esbeltez Máxima

OK

 ×  

=

74.69

< OK

 ×  

K=

=

67.18

< OK

11) Verificación y Diseño de la Brida Superior - Tijeral Secundario : La brida superior se encuentra en TRACCIÓN en el extremo izquierdo por tanto tenemos lo siguiente: La fuerza de diseño será:

Tu =

15094.89

kg - Tracción


fy = 36 x 70 =

2520.00

kg/cm2




Ag min =

6.66

cm2

∅ ×

Ag min =

1.03

pulg2


Donde:

A=

2.18

lx =

2.09

m

ly =

10.44

m

lz =

1.05

m - (1 conector)

lx =

82.28

pulg

ly =

411.02

pulg

lz =

41.14

pulg - (1 conector)

1.03

= Ag min

> OK


0.950

pulg4 - (tabla)


x (bar) =

0.812

pulg - (tabla)

d=

5.188

pulg

Iny =

0.950

pulg - (tabla)

A=

1.09

pulg2 - (tabla)

Inyl =

30.29

pulg4

5.271

pulg

Sea:  =  +  × 


0.933

pulg - (tabla)

rz =

0.586

pulg - (tabla)


 =



ry =




1.00



<

300.00

= Esbeltez Máxima

300.00

= Esbeltez Máxima

300.00

= Esbeltez Máxima

OK

 ×  

77.97

=

< OK

 ×  

88.19

=

70.21

=

< OK

La a brida superior también se encuentra en COMPRESIÓN en el extremo derecho: La fuerza de diseño será:

Cu =

16319.18

kg - Compresión


Donde:

Inx =

0.950

Ix =

2.00

m

ly =

10.00

m

lz =

1.00

m - (1 conector)

lx =

78.74

pulg

ly =

393.70

pulg

lz =

39.37

pulg - (1 conector)

x (bar) =

0.812

pulg - (tabla)

d=

5.188

pulg

Iny =

0.950

pulg - (tabla)

A=

1.09

pulg2 - (tabla)

Inyl =

30.29

pulg4

pulg4 - (tabla)


Sea:  =  +  × 


0.933

pulg - (tabla)

rz =

0.586

pulg - (tabla)




 =

ry =


pulg

donde:  =

Si:

5.271

 × ×  

 ≤ 1.50,:  = 0.658  > 1.50, :  =

0.877  

×

 

× 

fy =

2520.00

kg/cm2

E=

2.00E+06

kg/cm2

K=

1.00

× 


 =

 ∅ × 

,  ∅ = 0.85


0.95

<

Fcrx =

1722.33

Agx =

11.15

cm2

Agx =

1.73

pulg2

λcy =

0.84

Fcry =

1870.48

Agy =

10.26

cm2

Agy =

1.59

pulg2

λcz =

0.76

Fcrz =

1979.95

Agz =

9.70

cm2

Agz =

1.50

pulg2

1.50

kg/cm2

En la dirección "y" tenemos: <

1.50

kg/cm2


1.50

kg/cm2


2.18

>

1.73

= Ag min


0.95

Fcrz =

1722.33

Pu =

20590.12

kg/cm2 >

16319.18

= Cu

OK


1.00



<

200.00

= Esbeltez Máxima

200.00

= Esbeltez Máxima

200.00

= Esbeltez Máxima

OK

 ×  

74.69

=

< OK

 ×  

84.39

=

67.18

=

< OK

12) Verificación y Diseño de Montantes - Tijeral Secundario : Las montantes verticales se encuentran en COMPRESIÓN, veremos ahora la del extremo: La fuerza de diseño será:

Cu =

11923.28

kg - Compresión


Donde: Ix =

2.90

m

ly =

2.90

m

lz =

1.45

m - (1 conector)

lx =

114.17

pulg

ly =

114.17

pulg

lz =

57.09

pulg - (1 conector)


1.230

pulg4 - (tabla)


x (bar) =

0.836

pulg - (tabla)

d=

5.164

pulg

Iny =

1.230

pulg - (tabla)

A=

1.44

pulg2 - (tabla)

Inyl =

39.63

pulg4

5.246

pulg

Sea:  =  +  × 


0.926

pulg - (tabla)

rz =

0.585

pulg - (tabla)




 =

ry =




donde:  =

Si:

× ×

 ≤ 1.50,:  = 0.658  > 1.50, :  =



0.877  

×

 

× 

fy =

2520.00

kg/cm2

E=

2.00E+06

kg/cm2

K=

1.00

× 


 =

 ∅ × 

,  ∅ = 0.85


1.39

<

Fcrx =

1118.45

Agx =

12.54

cm2

Agx =

1.94

pulg2

λcy =

0.25

Fcry =

2457.02

Agy =

5.71

cm2

Agy =

0.88

pulg2

λcz =

1.10

Fcrz =

1515.02

Agz =

9.26

cm2

Agz =

1.44

pulg2

1.50

kg/cm2

En la dirección "y" tenemos: <

1.50

kg/cm2


1.50

kg/cm2


2.88

>

1.94

= Ag min


1.39

Fcrz =

1118.45

Pu =

17664.24

kg/cm2 > OK

11923.28

= Cu


1.00



<

200.00

= Esbeltez Máxima

200.00

= Esbeltez Máxima

200.00

= Esbeltez Máxima

OK

 ×  

21.76

=

< OK

 ×  

123.30

=

97.58

=

< OK

13) Verificación y Diseño de Diagonales - Tijeral Secundario : La diagonal derecha estará a TRACCIÓN por tanto tenemos lo siguiente: La fuerza de diseño será:

Tu =

19780.00

kg - Tracción


fy = 36 x 70 =

2520.00

kg/cm2




Ag min =

8.72

cm2

∅ ×

Ag min =

1.35

pulg2


Donde: lx =

3.52

m

ly =

3.52

m

lz =

1.76

m - (1 conector)

lx =

138.58

pulg

ly =

138.58

pulg

lz =

69.29

pulg - (1 conector)

A=

2.18

>

1.35

= Ag min

OK Ahora hallaremos los radios de giro en base a las inercias, la inercia en "x" se extrae de tablas: Inx =

0.950

pulg4 - (tabla)


x (bar) =

0.812

pulg - (tabla)

d=

5.188

pulg

Iny =

0.950

pulg - (tabla)

A=

1.09

pulg2 - (tabla)

Inyl =

30.29

pulg4

5.271

pulg

Sea:  =  +  × 


0.933

pulg - (tabla)

rz =

0.586

pulg - (tabla)


 =



ry =




 ×  

=

1.00

148.53


<

300.00

= Esbeltez Máxima

300.00

= Esbeltez Máxima

300.00

= Esbeltez Máxima

OK  ×  

=

26.29

< OK

 ×  

=

118.24

< OK

14) Verificación y Diseño de Cartelas de Unión - Tijeral Secundario : Veremos la cartela que une la diagonal derecha con la brida superior. Se usará soldadura en filete y a continuación tenemos los siguientes datos:

Tu ó Cu =

9890.25


Entonces:

 = 0.707 × 

Ws =

0.188

pulg

Ws =

0.476

cm

a=

0.337

cm


 ó  = ∅ ×  × 

y





70.00

ksi


Fxx =

4900.00

kg/cm2

Fw = 0.60 Fxx =

2940.00

kg/cm2

Aw = 1.00 * a =

0.337

cm2

Tut =

742.44

kg

Fxx =

36.00

ksi

Fxx =

2520.00

kg/cm2

Fbm = Fxx =

2520.00

kg/cm2

L = Tu/Tut =

13.32

cm


Abm = 1.00 * Ws = Tut =

0.476 1080.14


9.16

cm

cm2 kg


14.00

cm

a = (1/3)xL =

5.00

cm

b = (2/3)xL =

10.00

cm

Verem os l a cartela que une la m ontante derecha con la brida superi or. Se usará soldadura en fil ete y a continuación tenemos los siguientes datos:

Tu ó Cu =

5961.64


Entonces:

 = 0.707 × 

Ws =

0.250

pulg

Ws =

0.635

cm

a=

0.449

cm


 ó  = ∅ ×  × 

y





70.00

ksi


Fxx =

4900.00

kg/cm2

Fw = 0.60 Fxx =

2940.00

kg/cm2

Aw = 1.00 * a =

0.449

cm2

Tut =

989.92

kg

Fxx =

36.00

ksi

Fxx =

2520.00

kg/cm2

Fbm = Fxx =

2520.00

kg/cm2

L = Tu/Tut =

6.02

cm


Abm = 1.00 * Ws = Tut =

0.635 1440.18


4.14

cm

cm2 kg


7.00

cm

a = (1/3)xL =

3.00

cm

b = (2/3)xL =

5.00

cm

15) Verificación y Diseño de Soldadura en Cartelas - Tijeral Primario : Veremos ahora la soldadura que une las cartelas con las bridas superiores, se tomará un valor típico. Se usará soldadura en filete y a continuación tenemos los siguientes datos:

Tu ó Cu =

23976.00


Entonces:

 = 0.707 × 

Ws =

0.500

pulg

Ws =

1.270

cm

a=

0.898

cm


 ó  = ∅ ×  × 

y

 ó  = ∅ ×  × 


(Resistencia a tracción o compresión)



70.00

ksi


Fxx =

4900.00

kg/cm2

Fw = 0.60 Fxx =

2940.00

kg/cm2

Aw = 1.00 * a =

0.898

L = Tu/Tut =

12.11

cm

cm2

Tut =

1979.85

kg

Fxx =

36.00

ksi

Fxx =

2520.00

kg/cm2

Fbm = Fxx =

2520.00

kg/cm2


Abm = 1.00 * Ws = Tut =

1.270 2880.36


8.32

cm

cm2 kg

Entonces se tiene la siguiente distribución de soldadura en la cartela: L=a=

13.00

cm

Ahora veremos la soldadura en la montante extrema para la cartela de unión correspondiente:


8400.00

 = 0.707 × 

kg - Tracción (La mitad de la fuerza por cada perfil) Ws =

0.500

pulg

Ws =

1.270

cm

a=

0.898

cm


 ó  = ∅ ×  × 

y

 ó  = ∅ ×  × 


(Resistencia a tracción o compresión)



70.00

ksi


Fxx =

4900.00

kg/cm2

Fw = 0.60 Fxx =

2940.00

kg/cm2

Aw = 1.00 * a =

0.898

L = Tu/Tut =

4.24

cm

cm2

Tut =

1979.85

kg

Fxx =

36.00

ksi

Fxx =

2520.00

kg/cm2

Fbm = Fxx =

2520.00

kg/cm2


Abm = 1.00 * Ws = Tut =

1.270 2880.36


2.92

cm

cm2 kg

Entonces se tiene la siguiente distribución de soldadura en la cartela: L=a=

5.00

cm

16) Verificación y Diseño de Soldadura en Cartelas - Tijeral Secundario : Veremos ahora la soldadura que une las cartelas con las bridas superiores, se tomará un valor típico. Se usará soldadura en filete y a continuación tenemos los siguientes datos:


8159.59

 = 0.707 × 

kg - Tracción (La mitad de la fuerza por cada perfil) Ws =

0.188

pulg

Ws =

0.476

cm

a=

0.337

cm

Diseño de Nave Industrial - Desarrollo

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