UNUNIVERSIDAD
NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS
FACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL
E.A.P DE INGENIERÍA INDUSTRIAL AD NACIONA
CURSO: DISEÑO INDUSTRIAL PROFESOR: ING. OSWALDO ROJAS GRUPO: N° 1 INTEGRANTES: ●
GALLEGOS SEGOVIA, INGRID MILAGROS 15170183
●
PADILLA GÓMEZ, BENJI JONATHAN 15170152
●
PÉREZ CCAHUANA, ROBERTO ANTONIO 15170194
Contenido Introducción ………………………………………………………………………………............................... 3
1. 2.
PLANTEAMIENTO DE PROBLEMA ....................................................................................................... 4 PLANOS ...................................................................................................................................................... 9 1.1. Ubicación: ........................................................... ............................................................................................................................ ................................................................................ ............... 9 1.2. Visualización de la zona (Google Maps): ......................................................................................... 10 1.3. Plano de zonificación: ............................................................... ....................................................................................................................... ........................................................ 11 1.4. PLANO DE LOCALIZACION ........................................................................................................ 12 3. CALCULO DE LA ALTURA Y LONGITUD TOTAL DEL TIJERAL T IJERAL ................................................... 13 4. CALCULO DEL MODULO ...................................................................................................................... 15 5. CALCULO DEL NÚMERO DE TIJERALES ........................................................ ........................................................................................... ................................... 16 6. SELECCIÓN DE LA CUBIERTA Y CÁLCULO DE LA SEPARACIÓN SEP ARACIÓN ENTRE VIGUETAS ............ 17 7. CALCULO DEL NÚMERO DE PANELES ............................................................................................. 19 8. CALCULO DEL NÚMERO DE CALAMINAS ....................................................................... ................ 20 9. CALCULAR LAS CARGAS MUERTA ................................................................ ................................................................................................... ................................... 22 1.5. MIEMBROS PRINCIPALES ........................................................................................................... 22 1.6. MIEMBROS SECUNDARIOS ........................................................................................................ 24 1.7. CALCULO DEL PESO TOTAL DEL TIJERAL ................................................................ ............................................................................. ............. 27 1.8. PESO DE LAS VIGUETAS ............................................................................................................. 27 1.9. PESO DEL TECHO ................................................................. .......................................................................................................................... ......................................................... 32 1.10. PESO DE ARRIOSTRES DE TIJERAL .......................................................................................... 33 1.11. PESO DE LOS ARRIOSTRES DE VIGUETA ........................................................ ................................................................................ ........................ 34 1.12. PESO DE LAS CARTELAS ............................................................................................................ 37 1.13. PESO DE LA CUMBRERA ............................................................... ............................................................................................................. .............................................. 39 1.14. PESO DE LA SOLDADURA ............................................................. ........................................................................................................... .............................................. 41 1.15. SOBRECARGA............................................................. ........................................................................................................................... ................................................................... ..... 41 10. CALCULANDO LAS CARGAS VIVAS .......................................................... ............................................................................................. ................................... 43 1.16. CÁLCULO DE LA PRESIÓN DE VELOCIDAD (q) ..................................................................... 44 1.17. CÁLCULO DE LA PRESIÓN DEL VIENTO ................................................................................. 44 1.18. CÁLCULO DEL PESO DEL VIENTO ......................................................... ............................................................................................ ................................... 45 1.19. CÁLCULO DE LA CARGA TOTAL ........................................................... .............................................................................................. ................................... 46 11. CALCULANDO LAS FUERZAS INTERNAS INT ERNAS............................................................ .................................................................................... ........................ 47 1.20. MIEMBROS SOMETIDOS A TRACCIÓN (PRINCIPAL) ............................................................ 53 1.21. Miembros sometidos a Tracción (Secundario).................................................................................. 54 1.22. MIEMBROS SOMETIDOS A COMPRESIÓN (PRINCIPAL) (P RINCIPAL) ....................................................... 56 1.23. MIEMBROS SOMETIDOS A COMPRESIÓN (SECUNDARIO) .................................................. 60 12. CALCULO DE LOS CORDONES DE SOLDADURA .......................................................... ....................................................................... ............. 62 1.24. TRACCIÓN PRINCIPAL................................................................................................................. 63 1.25. TRACCIÓN SECUNDARIA ........................................................................................................... 64 1.26. COMPRESIÓN PRINCIPAL ........................................................................................................... 65 1.27. COMPRESIÓN SECUNDARIO ...................................................................................................... 66 13. PLANOS DE LA ESTRUCTURA EST RUCTURA DE PLANTA ......................................................... ................................................................................. ........................ 68 14. PLANO DE DETALLE DE TIJERALES .......................................................... ............................................................................................. ................................... 70 15. PLANO DE DETALLE DE VIGUETAS Y ARRIOSTRES ................................................................ 71 16. ANÁLISIS DE FUERZAS ............................................................ .................................................................................................................... ........................................................ 72 17. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS .................................................................................................. 75
GRUPO N°1
2
INTRODUCCIÓN El uso de hierro en la construcción se remonta a los tiempos de la Antigua Grecia; se han encontrado algunos templos donde ya se utilizaban vigas de hierro forjado. En la Edad Media se empleaban elementos de hierro en las naves laterales de las catedrales. Pero, en verdad, comienza a usarse el hierro como elemento estructural en el siglo XVIII; en 1706 se fabrican en Inglaterra las columnas de fundición de hierro para la construcción de la Cámara de los Comunes en Londres. Otra obra ejecutada con hierro, protagonista que renueva y modifica formalmente la arquitectura antes de despuntar el siglo XX es la famosa Torre Eiffel (París, Francia). El metal en la construcción precede al hormigón; estas construcciones poseían autonomía propia complementándose con materiales pétreos, cerámicos, cales, etc. Con la aparición del concreto, nace esta asociación con el metal dando lugar al hormigón armado. Todas las estructuras metálicas requieren de cimentaciones de hormigón, y usualmente se ejecutan losas, forjados, en este material. Actualmente el uso del acero se asocia a edificios con características singulares ya sea por su diseño como por la magnitud de luces a cubrir, de altura o en construcciones deportivas (estadios) o plantas industriales. El presente estudio consiste en techar un área de 20m de profundidad y 12m de ancho, que pertenece a una empresa que desea poner aquí un almacén. Este estudio nos brindara conocimientos referentes a la l a planificación, selección, cálculos, construcción y montaje del tijeral usado para este terreno. Las estructuras metálicas han sido una alternativa arquitectónica muy poco explorada en nuestro medio, en parte porque la industria siderúrgica no producía los perfiles y elementos necesarios y, además, porque la formación académica de arquitectos e ingenieros privilegió siempre la utilización del concreto y el ladrillo.
GRUPO N°1
3
1. PLANTEAMIENTO DE PROBLEMA Un terreno de 12 m de frente f rente y 20 m de fondo, será techado mediante una estructura metálica. Determinar su dimensionamiento; considerar lo siguiente:
Datos:
Tipo de tijeral: Howe Tipo de unión: Soldadura Columnas: Perfil H ANSI W 10x100(Acero al Carbono) Perfiles: Base de cálculo Miembros principales: 2L: 2x2x1/4 Miembros secundarios: L: 2x2x3/16 Cubiertas: Planchas Eternit tipo Gran Onda Viguetas: 2L 1x1x1/8, triangular de altura 20 cm.
Datos Adicionales:
La velocidad del aire: 50 Km/h = 13,89 m/s Se omitirá el plano topográfico según según lo informado por el docente docente (asumir superficie completamente plana) Densidad del aire: 1,2928 Kg/m 3
Se quiere cubrir con un techo de estructura metálica uno de los almacenes externos de la empresa EUROPLAST S.A.C (Empresa dedicada a la fabricación de inyección de plásticos) debido a que almacenarán nuevos productos más delicados y requieren, por ello, un mayor cuidado frente a la lluvia y los rayos solares. Teniendo ello, además de que el almacén se encuentra dentro del cerco de la empresa entonces, elegimos las paredes del almacén de estructura metálica, por presentar menor riesgo frente a un posible derrumbe por sismos, con un portón enrollable.
GRUPO N°1
4
Fuente: Fuente:https://www.google.com https://www.google.com.pe/search?biw=1 .pe/search?biw=1366&bih=662&tb 366&bih=662&tbm=isch&sa=1 m=isch&sa=1&ei=7_0TW92bCIi &ei=7_0TW92bCIid5wK9yL6YCw&q= d5wK9yL6YCw&q=image image nes+almacenes+de+tijeral+howe&oq=imagenes+ nes+almacenes+de+tijeral+ho we&oq=imagenes+almacenes+de+tij almacenes+de+tijeral+howe&gs_l= eral+howe&gs_l=img.3...46415.513 img.3...46415.51330.0.51805.12.11.1.0. 30.0.51805.12.11.1.0. 0.0.373.1346.0j7j0j1.8.0....0...1c.1.64.im 0.0.373.1346.0j7j0j1 .8.0....0...1c.1.64.img..3.0.0....0.6o7A4Y2 g..3.0.0....0.6o7A4Y2U6rU#imgrc=k6h5YY U6rU#imgrc=k6h5YYJJSvwjfM JJSvwjfM :
2. MARCO TEÓRICO 1. ESTRUCTURA METÁLICA La Estructuras Metálicas son las que la mayor parte de los elementos o partes que la forman son de metal m etal (más del 80%), normalmente acero. A una estructura de este tipo se le puede llamar Estructura de Acero. Una estructura metálica es cualquier estructura donde la mayoría de las partes que la forman son materiales metálicos, normalmente acero. Las estructuras metálicas se utilizan por norma general en el sector industrial porque tienen excelentes características para la construcción, son muy funcionales y su coste de producción suele ser más barato que otro tipo de estructuras. Normalmente cualquier proyecto de ingeniería, arquitectura, etc. utiliza estructuras metálicas. El acero es una aleación (combinación o mezcla) de hierro (Fe) y carbono (C) siempre que el porcentaje de carbono sea inferior al 2%. Este porcentaje de carbono suele variar entre el 0,05% y el 2% como máximo. A veces se incorpora a la aleación otros materiales como el Cr (Cromo), el Ni (Níquel) o el Mn (Manganeso) con el fin de conseguir determinadas propiedades y se llaman aceros aleados.
El acero tiene 3 grandes ventajas a la hora de de construir construir estructuras: estructuras:
Soporta grandes esfuerzos o pesos sin romperse. Es flexible. Se puede doblar sin romperse hasta ciertas fuerzas. Un edificio de acero puede flexionar cuando se empuja a un lado por ejemplo, por el viento o un terremoto.
GRUPO N°1
5
Tiene Plasticidad. Incluso puede doblarse (plasticidad) sin romperse. Esta propiedad permite que los edificios de acero se deformen, dando así a la advertencia a los habitantes para escapar. Una estructura de acero rara vez se derrumba. El acero en la mayoría de los casos se comporta mucho mejor en el terremoto que la mayoría de otros materiales debido a sus propiedades. Una desventaja es que pierden sus propiedades en altas temperaturas, lo que hace que no se comporten bien en los incendios.
Condiciones que Debe Cumplir Cualquier Estructura:
Que sea Rígida: Que la estructura no se deforme al aplicar las fuerzas sobre ella. Que sea Estable: Que no vuelque. Que sea Resistente: Que, al aplicarle las fuerzas, cada uno de los elementos que la forman sean capaces de soportar la fuerza a la que se verán sometidos sin romperse o deformarse.
2. OBRAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS
PUENTES METÁLICOS
Fuente:https://www.googl https://www.google.com/search?q=PUEN e.com/search?q=PUENTES+METALIC TES+METALICOS&source=ln OS&source=lnms&tbm=isch ms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEw &sa=X&ved=0ahUKEwit4fDo7 it4fDo7 d7gAhXt01kKHR3oBg0Q_AUIDigB&bi d7gAhXt01kKHR3 oBg0Q_AUIDigB&biw=1366&bih=576 w=1366&bih=576#imgrc=W6cjDs2y #imgrc=W6cjDs2yI3GXaM I3GXaM::
GRUPO N°1
6
PUENTES MODULARES
Fuente: Fuente:https://www.googl https://www.google.com/search?q=PUEN e.com/search?q=PUENTES+MODULAR TES+MODULARES&source=ln ES&source=lnms&tbm=isch& ms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEw sa=X&ved=0ahUKEwjf_vq6 jf_vq6 7t7gAhVKnFkKHe_uAQkQ_AUIDi 7t7gAhVKnFkKH e_uAQkQ_AUIDigB&biw=1366&bih gB&biw=1366&bih=576#imgrc=cb =576#imgrc=cboYZe6XPZG7 oYZe6XPZG72M 2M::
TECHOS PARABÓLICOS
Fuente: Fuente:https://www.google.c https://www.google.com/search?q=TEC om/search?q=TECHOS+PARABOL HOS+PARABOLICOS&source=ln ICOS&source=lnms&tbm=isch ms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEw &sa=X&ved=0ahUKEwi5yPq i5yPq X797gAhVyp1kKHb2RC9cQ_AUID X797gAhVyp1kK Hb2RC9cQ_AUIDigB&biw=1366&bi igB&biw=1366&bih=576#imgrc=9gk h=576#imgrc=9gklMx9X7M4hoM lMx9X7M4hoM::
TIJERALES
Fuente: Fuente:https://www.googl https://www.google.com/search?q=TIJ e.com/search?q=TIJERALES&source ERALES&source=lnms&tbm=i =lnms&tbm=isch&sa=X&v sch&sa=X&ved=0ahUKEwjF ed=0ahUKEwjFje7B797gAhUG2V je7B797gAhUG2V kKHVxjDOkQ_AUIDigB&biw= kKHVxjDOk Q_AUIDigB&biw=1366&bih=576#i 1366&bih=576#imgrc=fXo0F1v mgrc=fXo0F1v97eL-cM 97eL-cM
GRUPO N°1
7
SELECCIÓN DE LA ESTRUCTURA Una estructura de forma triangular recibe las fuerzas de la siguiente forma, y es la única que no se puede deformar aplicándole fuerzas en sus lados.
LA ARMADURA TIPO HOWE La armadura Howe es la inversa de la Pratt. Tiene la ventaja de que para cargas livianas las cuales pueden pueden revertirse revertirse como la carga de viento, funciona de manera similar a la primera. Además, resulta que la cuerda en tensión presenta una mayor fuerza que la fuerza que se produce en la cuerda en compresión en la mitad del claro, para cargas verticales convencionales. Es usada mayormente en construcción de madera.
Fuente: Fuente:https://www.google.com https://www.google.com.pe/search?q=ti .pe/search?q=tipos+de+tijeral&rlz pos+de+tijeral&rlz=1C1GGRV_enPE751P =1C1GGRV_enPE751PE751&source= E751&source=lnms&tbm=is lnms&tbm=isch&sa ch&sa =X&ved=0ahUKEwjGo_LO9fvaAh =X&ved=0ahUKE wjGo_LO9fvaAhVxU98KHYf2CxIQ_ VxU98KHYf2CxIQ_AUICigB&biw= AUICigB&biw=1242&bih=636#im 1242&bih=636#imgrc=XYO8li4bm grc=XYO8li4bm89VwM 89VwM :
GRUPO N°1
8
3. PLANOS 1.1. Ubicación:
Departamento/Provincia: Lima/Lima Distrito: Ate Vitarte Dirección: Urubamba 1500, cruce entre la Av. Urubamba con Av. La Mar. Área total: 125x 100m
Fuente: Fuente:https://www.google.com.pe/maps/place/Ate/@-12.058333,76.9632621,18.27z/data=!4m5!3m4!1s0x9105 76.9632621,18.27z /data=!4m5!3m4!1s0x9105c3d12afa9c23:0x8a9 c3d12afa9c23:0x8a9da7f852624412!8m da7f852624412!8m2!3d-12.0266998!4d-76.8895843 2!3d-12.0266998!4d-76.8895843
GRUPO N°1
9
1.2. Visualización de la zona (Google Maps):
Fuente: https://www.google.co https://www.google.com/maps/@-12.0578091,-76 m/maps/@-12.0578091,-76.9613083,228m/data=!3m .9613083,228m/data=!3m1!1e3 1!1e3
GRUPO N°1
10
1.3. Plano de zonificación:
MUNICIPALIDAD MUNICIPALI DAD DE ATE VITARTE
SEGÚN EL MAPA DE ZONIFICACIÓN, PODEMOS REALIZAR LA OBRA Fuente: http://www.muniate.gob http://www.muniate.gob.pe/ate/files/do .pe/ate/files/documentosZonifica cumentosZonificacion/normas/PLAN cion/normas/PLANO_DE_ZONIFIC O_DE_ZONIFICACION.pdf ACION.pdf
GRUPO N°1
11
1.4. PLANO DE LOCALIZACIÓN
PLANOS DES AR ROLLADO POR E L G RUPO 1, SE ADJUN PLANOS ADJUNTARÁ TARÁ LO LOSS PLANO PLANOSS EN LA ENTREG A DEL TARB AJ O FIN FINAL. AL.
GRUPO N°1
12
4. CÁLCULO DE LA ALTURA Y LONGITUD TOTAL DEL TIJERAL Veamos las partes de un Tijeral:
Fuente: https://www.google.com.pe/search?tbm=isch&q=PARTES+DE+TIJERALES&chips=q:partes+de+tije rales,online_chips:met%C3%A1lica&sa=X&ved=0ahUKEwikramv6LfbAhWLslkKHYN5BUEQ4lYIMC gK&biw=1366&bih=662&dpr=1#imgrc=ZNXDaC10QazKZM:
Fuente: Elaboración propia
GRUPO N°1
13
Para la armadura Howe, tomamos en cuenta la fórmula de Peralte óptima:
= = 1 2 = 3
Como L es dato: Entonces:
La longitud LT (Largo total) del ala del techo será igual:
== = . tanto, la long longii tud del del la lar g o total total s erá de 6.71m. 6.71m. P or lo tanto, elacc i ón de per peraalte optimo la la altura es 3 m. m. S eg ún la r ela
GRUPO N°1
14
4. CÁLCULO DEL MÓDULO
Imagen tomada de la diapositiva de ESTRUCTURAS METÁLICAS dada en clase. Tomado en la luz (dato) y la siguiente tabla: LUZ= 12 m
LUZ
Pies Pi es 20-40 40-60 60-80 80-100 máss de 100 má
SEPARACIÒN
m 6-12 12-18 18-24 24-30 máss de 30 má
M 3.5-5.0 3.5-5 .0 5.0-5.5 5.5-6.0 6.0-6.5 6.5-7.5
Tabla tomada de las diapositivas de clase.
S e ve que s eg ún el dato dato de Luz Lu z = 12m la s eparación eparaci ón debe es tar tar entre en tre 3,5 – 5,0 o 5,0 – 5,5 pero pero por comodidad comodidad de cál cálculo culo y cos tos tos , s e es es cog erá 4,0 m. P or lo tanto, tanto, Módulo = 4,0 m.
GRUPO N°1
15
5. CÁLCULO DEL NÚMERO DE TIJERALES Se sabe que la fórmula de tijerales es:
Es decir:
) ° = (ó
S i cada c ada línea lín ea es un tijeral tij eral vis vi s to de planta planta y cada c ada es pacio paci o es un módulo, s e puede pu ede determinar deter minar que el número nú mero de tijer ti jerale aless equivale equi vale al número númer o de veces en que esta contenido el modulo en el largo de techado más 1 tijeral.
Imagen tomada de la diapositiva de ESTRUCTURAS METÁLICAS dada en clase. Reemplazando los datos se tiene:
20 ° =(ó )1= 4 1 =
° = =
GRUPO N°1
16
6. SELECCIÓN DE LA L A CUBIERTA Y CÁLCULO DE LA SEPARACIÓN ENTRE VIGUETAS
Imagen tomada de la diapositiva de ESTRUCTURAS METÁLICAS dada en clase. La máxima separación entre viguetas es también conocida como largo útil (LU) según el tipo de cubierta a trabajar se va a seleccionar el LU adecuado en función del menor sobrante, además el sobrante se calcula de la siguiente forma:
. =
= .. –
Imagen tomada de la diapositiva de ESTRUCTURAS METÁLICAS dada en clase
GRUPO N°1
17
Donde LT (Largo Total) en este caso es 6.71 m y LU (Largo útil) se elige de la ficha de techos ondulados Gran Onda:
La ficha fic ha de techos techos ondula ondulados G ran Onda: Onda:
Fuente: http://www.eternit.co http://www.eternit.com.pe/esES/down m.pe/esES/download/file/es/fb1c5397 load/file/es/fb1c539773a34a28807ea815 73a34a28807ea815011868ef/ficha-techos-gran011868ef/ficha-techos-granonda?rev=95da6fbb-1d7e-4000-84f5-79af331f14d6
P ara cada cada medida medida del lado lado tenemos tenemos en la ficha fic ha del L arg o Útil:
Fuente: http://www.eternit.com.pe http://www.eternit.com.pe/esES/download /esES/download/file/es/fb1c53977 /file/es/fb1c539773a34a28807ea8150 3a34a28807ea815011868ef/ficha-techos-gran11868ef/ficha-techos-granonda?rev=95da6fbb-1d7e-4000-84f5-79af331f14d6
GRUPO N°1
18
R ealiza ealizando ndo los los cál cálculos culos pa para ra cada cada Larg o Util tenem tenemos os:: LAR GO TOTAL TOTAL (LT) LA R G O UTIL UTIL (LU) (LU) No.. CALA MINAS No S OB R A N TE (m)
6.71 1,69 4 0.05
6.71 2,30 3 0.19
6.71 2,91 2 -0.89
LAR G O TOT TOTAL AL (LT) LA R G O UTIL UTIL (LU) (LU) No.. CALA MINAS No S OB R A N TE (m)
6.71 1,69 4 0.05
6.71 2,30 3 0.19
6.71 2,91 3 2.02
Los valores de las calaminas se redondean con la regla general, pero aun así se puede apreciar que existen valores negativos en los sobrantes, por lo tanto, se está indicando que el número de calaminas es insuficiente entonces se le aumenta una calamina más a aquellos que presentan esta anomalía obteniéndose los siguientes resultados:
C om omoo s e busca bus ca el menor menor s obrante obrante s erá 0.05 0.05 m que que corres cor res pond pondee al al llaarg o útil de 1.69 m. m.
7. CÁLCULO DEL NÚMERO DE PANELES
.. = / . =
El número de paneles se calcula con la siguiente fórmula:
Es decir, cuántas veces está contenido el largo útil en el largo del ala del techo, reemplazando valores se tiene: No. De paneles = 6.71 m. / 1.69 m. = 3.97 = 4 paneles
Imagen tomada de la diapositiva de ESTRUCTURAS METÁLICAS dada en clase
GRUPO N°1
19
8. CÁLCULO DEL NÚMERO DE CALAMINA C ALAMINAS S
Fuente:
https://www.google.com.pe/search?hl=es&biw=1366&bi https://www.google.com.pe/search?hl= es&biw=1366&bih=637&tbm=isch h=637&tbm=isch&sa=1&ei=RG &sa=1&ei=RGsPW7vjCImO sPW7vjCImOsQWj0JGgAw sQWj0JGgAw&q=calami &q=calami na+de+colores+de+plasticp&oq= na+de+colores+de +plasticp&oq=calamina+de+co calamina+de+colores+de+plas lores+de+plasticp&gs_l=i ticp&gs_l=img.3...5544.6364.0.6865 mg.3...5544.6364.0.6865.12.7.0.0.0.0.350.1019 .12.7.0.0.0.0.350.1019.0j .0j 1j2j1.4. 0....0...1c.1.64. 0....0...1c.1.64.img..8.0.0....0.edkFF img..8.0.0....0.edkFFEEBH7k#imgrc=-X EEBH7k#imgrc=-X1IjRq03fJ3tM 1IjRq03fJ3tM
Del punto anterior se determinó que en el sobrante elegido el número de calaminas son 4, pero esto es por un ala del techo, al tener el tijeral 2 alas entonces :
° == =
Es decir, se va a necesitar 8 hileras de calaminas, el siguiente paso es saber ¿Cuántas calaminas habrá por hilera?
° = ú
Para ello calculamos el ancho útil, utilizando el área Útil, para l a calamina Gran Onda elegida:
Fuente: Fuente:http://www.eternit.com.pe http://www.eternit.com.pe/esES/download/file /esES/download/file/es/fb1c53977 /es/fb1c539773a34a28807ea8150 3a34a28807ea815011868ef/ficha-techos-gran11868ef/ficha-techos-granonda?rev=95da6fbb-1d7e-4000-84f5-79af331f14d6
GRUPO N°1
20
Fuente: http://www.eternit.com.pe http://www.eternit.com.pe/esES/download/file /esES/download/file/es/fb1c53977 /es/fb1c539773a34a28807ea8150 3a34a28807ea815011868ef/ficha-techos-gran11868ef/ficha-techos-granonda?rev=95da6fbb-1d7e-4000-84f5-79af331f14d6
D e la tabla tabla tenemos. tenemos .
= . == ú ú∗ ∗ . ∗ ℎ= = .. ° = . = . = .
Entonces: Donde:
equivale a la profundidad del techado (20 m)
Reemplazando:
Entonces se tienen 8 hileras de calaminas con 20 calaminas por hilera por lo tanto el total de calaminas será:
° == = GRUPO N°1
21
9. CÁLCULO DE LAS L AS CARGAS MUERTAS 1.5. Miembros principales El cálculo del peso se hace con la siguiente fórmula:
= …… En primer lugar, se hallará la longitud total, la cual r esponde a la siguiente fórmula:
= … En el triángulo de los miembros principales del tijeral se tiene 2 longitudes inclinadas de 6.71 m. y una horizontal de 12 metros.
Lueg Lu egoo reempla reemplaza zando ndo en (2):
= ∗ . . = = . = .
L ong itud Total Total = 2 x 6.71 + 12 = 25.42 m Convirtiendo a pies (1m<>3.28pies):
= .. .. = .. = = ..
S e trans trans forma for ma a pies a fin fi n de poder multiplic multipli c ar luego lueg o por el pes o del perfi per fill ya que es te es tá en si s i s tema tema am ameri ericano. cano.
GRUPO N°1
22
A continuación, se halla el segundo segundo componente de la formula (1) el peso, este corresponde al perfil indicado para miembros principales en el dato, es decir:
PERFIL 2L: 2 X 2 X 1/4: S I ZE
in. 2 x 2
THI TH I C K NE S S
H
WE I G HT F OR FOOD
Á R E A
in.
in.
lb./pie
in x in
3/8
5/8
4.7
1.36
5/16
9/16
3.92
1.15
¼
1/2
3.19
0.938
3/16
7/16
2.44
0.715
1/8
3/8
1.65
0.484
https://www.engineeringtoolbox.com/steel-angles-d_1322.html Como se puede apreciar es 3.19 lb/pie, si se necesita un perfil 2L se multiplica por 2, por lo tanto, el valor del peso es:
C onclus ión: P es esoo Perfil Perfi l 2 L = 2 x 3.19 = 6.38 lb. lb. / pie Luego reemplazando en la formula (1):
.. ==.=. = = . = .. .
.= =. .
GRUPO N°1
23
1.6. MIEMBROS SECUNDARIOS El cálculo es similar al punto anterior, por lo tanto, se hallará la longitud total, en este caso se tiene:
Dibujo hecho y editado en Paint
Si el largo del ala es 6.71 m entonces cada panel debería de tener la misma longitud, si hay 4 paneles:
../ / = .. = .. = = ..
Haciendo los cálculos:
Luego mediante triángulos se puede hallar la longitud de cada miembro cuyos resultados son:
DATO: Se tiene que:
= === GRUPO N°1
24
CALCULANDO G Y F: Por semejanza:
. = .
=. . =. =. = ..
CALCULANDO C Y E: Por teorema de Thales se tiene:
== == . . =.= .
CALCULANDO B Y D: Por teorema de Pitágoras:
== == √ .=.√ . =. =. =. ≈. √ . =. ≈. Miembro Mi embro
a
b
c
d
e
f
g
Long (m)
3
2.7
2.25
2.12
1.5
1.68
0.75
Ahora:
= = . . . . . . = Longitud
GRUPO N°1
25
S i el perfil perf il a utilizar utili zar es: es :
L: 2x2x3/16 En la tabla se ubica el peso:
S IZE
in. 2 x 2
THIC TH IC K NE S S
H
WE IG H T FOR F OR FOOD
ÁR Á R E A
in.
in.
lb./pie
in x in
3/8
5/8
4.7
1.36
5/16
9/16
3.92
1.15
¼
1/2
3.19
0.938
3/16
7/16
2.44
0.715
1/8
3/8
1.65
0.484
Fuente: http://www.engineeringtoolbox.com/steel-angles-d_1322.html
C ómo s e puede ap aprec reciar iar el pes pes o es 2.44 2. 44 lb/ lb/ pie Longitu Long itud d en en pies pies es:
== . =
.
S e determi determina na el peso pes o de los miembros miembr os s ecundari ecu ndarios os por tijeral. tij eral.
= = .. = .. == = ..
GRUPO N°1
26
1.7. CÁLCULO DEL PESO TOTAL DEL TIJERAL El peso total será la sumatoria del peso de ambos miembros (principales y secundarios):
= .. .
= .. . = .. .. = .. =.
1.8. PESO DE LAS VIGUETAS
Fuente: https://civilgeeks.com/2013/02/12/memorias-de-calculo-de-estructuras-metalicasanalisis-tridimensional-3d-incluido-archivo-sap-2000/
GRUPO N°1
27
Se usará perfiles dobles de 2L 1x1x1/8, la altura será de 20cm. La vigueta trabaja a compresión en la parte superior y a tensión en la parte inferior por lo que el punto crítico es en la barra horizontal inferior. Hallando el diámetro de la barra redonda a usar. Se sabe que:
DONDE:
=
T: Carga (kg) M: Momento (kg.m) d: Longitud vertical de cálculo (m) P ara que el es fuerzo fuerz o sea s ea má máxi xi mo en en el centro de la la vig vi g ueta s e tiene tiene que:
= .
ENTONCES:
ADEMÁS:
DÓNDE:
, s iendo ien do dato dato h = 20 cm. = 0.2m
á = .á
=
w: carga concentrada (por experiencia es igual a 100 kg/m) L: Longitud de la vigueta
R eempla eemplaza zando ndo los da dato toss s e tiene:
á = . = .. =. =. á = ..
GRUPO N°1
28
EN LA ECUACIÓN:
P ara aceros aceros A -36 se tiene: tiene:
=
Ft = esfuerzo de cálculo Fy = esfuerzo del acero 2500 Kg. /cm 2 N: Factor de seguridad (0.6)
= . =
Se sabe también que:
=
REEMPLAZANDO:
= . = . ≈ . ≈ .
De la tabla Barras de acero redondas para un área = 0.11pu 0.11pulg lg 2 se escogerá la más cercana.
DIAMETROS AREAS PESO mm Pulg. mm Pulg. kg/m 3.17 1/8 7.89 0.0123 0.06 6.35 ¼ 31.67 0.0491 0.24 7.93 5/16 49.39 0.0767 0.38 9.52 71.18 0.1104 0.61 3/8 12.69 ½ 126.48 0.1963 0.99 15.87 5/8 197.81 0.3068 1.55 19.05 ¾ 285.02 0.4418 2.23 22.02 7/8 387.77 0.6013 3.04 25.4 1 506.71 0.7854 3.97 38.09 1½ 1139.49 1.7673 8.95 44.44 1¾ 1551.09 2.4053 12.18 50.79 2 2026.03 3.1416 15.91 Tabla: Medidas para barras redondas.
https://www.villacero.com/images/pdf/esp/redondos_cuadrados.pdf
GRUPO N°1
29
= .
Con él será 0.61kg/m
,
en la tabla tabla se se escoge escoge el diámetro diámetro de 3/8 y el peso
La es tructura tendrá tendrá por por ca c ada m módul óduloo 10 vig vi g ueta uetas (2 en la parte parte s uperior)
Para determinar el peso de las viguetas se tiene que conocer las longitudes de los componentes de la vigueta: La soldadura se lleva a cabo en el centro de gravedad del perfil que se utiliza.
https://civilgeeks.com/2013/02/12/memorias-de-calculo-de-estructuras-metalicas-analisistridimensional-3d-incluido-archivo-sap-2000/
Como la vigueta tiene una longitud 4m. = 13.12pies
..= .º =. ≈ . ..=. = .. .. = . ≈. = . = . ≈ ≈ (Se aproxima al menor entero) L.B: Longitud de la barra.
ttps://www.fisicalab.com/apartado/
GRUPO N°1
angulos-30-45-60
30
Peso de las barras diagonales: (Wtbd)
C antidad ntidad de barr barraas redondas redondas por vig vi g ueta ueta de long long itud 4m .
º = = = .. = .. = .. . . = . ≈ .
Peso de las barras horizontales: (Wtbh)
= − . = . = . . . = . ≈ .
Peso del perfil. SIZE
THICKNESS
H
In.
In.
1x1
ÁREA
In.
WEIGHT FOR FOOD lb.
1/4
5/8
1.49
0.438
3/16
9/16
1.16
0.340
1/8
1/2
0.8
0.234
In x In
https htt ps:: //www.engi neering too toolbo lbox.c x.c om/ om/ss tee teel-a l-ang ng les-d_1322.ht les-d_1322.html ml
Como el perfil será igual a la vigueta (en longitud) será
= .. = .. = .. .. = .. .. ≡ ..
Hallando el peso de una vigueta:
. = ℎ 2 . = . .. = .
GRUPO N°1
31
Calculando el peso total de viguetas:
= . º . == .. = .. 1.9. PESO DEL TECHO Se determina que el peso de una calamina código 0189 018902 02 en la tabla Eternit es de 19.70kg.
Fuente: http://www.eternit.com.pe/es-ES/download/file/es/fb1c539773a34a28807ea815011868ef/ficha-techos-granonda?? rev=95da onda rev=95da6fbb-1d7e 6fbb-1d7e-4000-84f5-79 -4000-84f5-79af331f14d af331f14d66
Del punto (5) se tiene:
º . = º.. = º .. .. = = . = º . .. .. = . == .. = .. .. = . .. . = .. .. . = º− # # = # = ºº = Wu.calm. = 19.70 19.70 kg kg .
A s í s e tien tienee que:
ADEMÁS:
S i :
GRUPO N°1
32
. = # = − − = . ≈ . 1.10. PESO DE ARRIOSTRES DE TIJERAL
https://civilgeeks.com/2013/02/12/memorias-de-calculo-de-estructuras-metalicas-analisistridimensional-3d-incluido-archivo-sap-2000/
′′ Se tienen barras de acero de diámetro igual entonces se debe determinar la longitud.
Recomendable es que tenga una longitud má máxx ima de 6m, ya que de este modo la estructura tendrá mejor estabilidad.
Como por geometría se determinó que la longitud es 7.82m. Note que éste cálculo se realizó a partir de:
= . = . ≈ .
En consecuencia, se tendrá que usar dos arriostres, debido a que la longitud máxima que se recomendó líneas atrás es de 6m. Realizando los nuevos cálculos, para dos viguetas, se tiene:
. = ( ) =. ≈. GRUPO N°1
33
Esta nueva longitud si está dentro del rango recomendable que se especificó al inicio de este cálculo por lo que la estructura se realiza con dos viguetas. Entonces la
nueva long long itud es 5.22m 5.22m..
A partir de la nueva longitud, se muestra un fragmento de la tabla N°3 para los siguientes cálculos: DIAMETRO(pulg) PESO(kg/m) 1/8
0.06
1/4
0.24
5/16
0.38
3/8
0.61
1/2
0.99
5/8
1.55
3/4
2.23
1
3.97
https://www.villacero.com/images/pdf/esp/redondos_cuadrados.pdf
Recordando que se trabajará con barras de acero de anterior se tiene que:
= .
′′ de diámetro, y de la tabla
= . . = . ≈ . = º
→
= .. = .. ∗ .. = .. ≈≈ .. == º− = . − = ..
1.11. PESO DE LOS ARRIOSTRES DE VIGUETA
GRUPO N°1
34
Para los arriostres de vigueta se recomiendan las barras de acero de ɸ 3/8”, luego
de la tabla anterior se tiene que el peso es 0,61 kg/m, como se sabe: DIAMETRO(pulg) PESO(kg/m) 1/8
0.06
1/4
0.24
5/16
0.38
3/8
0.61
1/2
0.99
5/8
1.55
3/4
2.23
1
3.97
https://www.villacero.com/images/pdf/esp/redondos_cuadrados.pdf Se tienen barras de acero de diámetro igual 3/8’’. De la tabla se tiene que:
= . / = . . = . ≈ . = = . ° ≈ . º →
Nota: Recordar que el valor de 1.69m es el largo útil que se obtuvo de la tabla del fabricante con relación a las calaminas. El ángulo:
https://www.pinterest.com.mx/pin/474777985708555969/
S i el númer númeroo tota totall de paneles es : NTP N TP = 8
GRUPO N°1
35
1.68m
https://www.pinterest.com.mx/pin/474777985708555969/
Con los datos de la figura, se halla la longitud de las barras: TENEMOS:
= ..+ = .+ ≈. =. . −. =. ≈. . = .. . =. = . Y
Como:
Despejando b, se tiene:
AHORA:
= √ = √. . =. ≈. = . . = .. . . =. ≈. .... = º
REEMPLAZANDO:
= . . = . = . En la cumbre unimos las viguetas por una barra de 10cm (0.1m indicado en la figura anterior)
.. = . .. = .
GRUPO N°1
36
.. = .. º = . = . L ueg o con c on la ayu ayuda da ddee la tab tabla la podrá podrá halla hallarr el peso pes o en k g /m:
= =. . = .. = .. .. = . ≈ . = ..
= º− = . = ..
https://core.ac.uk/download/pdf/30044953.pdf
1.12. PESO DE LAS CARTELAS Las cartelas son platinas de acero A36 que trabaja con las siguientes medidas.
GRUPO N°1
Ancho Largo Espesor
= 200mm. = 220mm. = 6mm.
37
A continuación, se presenta la siguiente siguiente tabla para los próximos cálculos: cálculos:
Espesor (mm.)
Ancho (mm.) 20
30
50
100
150
200
1
0.16
0.24
0.39
0.79
1.18
1.57
3
0.47
0.71
1.18
2.36
3.53
4.71
6
0.94
1.41
2.36
4.91
7.07
9.42
9
1.41
2.12
3.53
7.07
10.58
14.13
10
1.57
2.36
3.93
7085
11.78
15.7
16
2.51
3.77
6.28
12.57
18.84
25.12
20
3.14
4.71
7.85
15.7
23.55
21.4
25
3.93
5.89
9.81
19.63
29.49
39.25
Tabla: Tabl a: Pes P esoo de pla platinas tinas
http:/ htt p:///www.a www.aceros ceros comerciale comercialess .com.pe/ .com.pe/files/ files/cat catal alog og o/ o/Perfi Perfi le less /PL A TINA S .pdf
Haciendo uso de la tabla y del dato de las cartelas, se tiene lo siguiente:
= . . / / = . . Entonces:
= .. // .. .. = .. Además se tiene que:
== ºº . . = .. = .
=.. = .. ≈≈ ..
= ..
GRUPO N°1
38
https htt ps:: //s ites. ites.gg oog oogle le.com/ .com/ss ite/ ite/inftecdel inftecdelia/ ia/Ini Inicio/ cio/gg rado-11/ rado-11/te tecnolog cnologia-s ia-seg egundoundo periodo/ peri odo/elementos elementos -fu -fundamentalesndamentales-de-las de-las-es -es tru tructur ctur as as-1 -1
1.13. PESO DE LA CUMBRERA Considerando que el peso está dado por:
= .. .. = / ú
Es necesario hallar el número de cumbreras, para esto:
En donde:
El largo de fondo está dado como dato (20 m), y el ancho útil se halla en el catálogo (está considerado como largo útil) Cumbrera
Código
Largo (mm)
L. útil (mm)
Ancho (mm)
E (mm)
Superior Inferior
Peso Aprox. (kg)
101 21 708
1105
1050
300
5
5.2
101 21 716
1105
1050
300
5
5.2
http://forestoindustria.magyp.gob.ar/archivos/acero-en-la-construccion/tema10.pdf
GRUPO N°1
39
Es decir, el ancho útil (en la tabla está considerado como largo útil) 1,050 m, por lo tanto reemplazando en la fórmula:
.. = / ,, = .. =
Es decir, cuantas veces está contenido 1,050 (el largo útil de una cumbrera) cumbrera) en 20m.
As A s imis imi s mo, el pes o es de 4 k g (ver (v er tabla tabla anterior anteri or),), s in embarg embarg o, a fin fi n de uniformizar los resultados con el anillado del curso se va a utilizar 5,2 kg ). (en las las práctic prácticaas utilizar utilizar los va v alores s eg ún los ca c atálogos tálogos actuale ctualess ). Reemplazando:
= 20 5, 2 / / 2 2= = 208 = 208 2,205 205 ./ = 458.6464 .
Nota: Se multiplica por 2 en la primera parte del cálculo porque como se aprecia en la figura siguiente en realidad son dos cumbreras en una.
http://www.areatecnologia.com/estructuras/estructuras-metalicas.html
= / − = .. ../ − = . ..
GRUPO N°1
40
1.14. PESO DE LA SOLDADURA Asumir por experiencia el 2% del peso del tijeral:
= . = .. .. .. = .. ≈≈ ..
Carga adicional:
Se consideran las sotes: uniones, tinajones, traslapes, etc.
. = .. = 1.15. SOBRECARGA Consideraremos: 25 kg / m 2
Además se tiene:
= = = .
= = . = .. = º− = =
Así también:
GRUPO N°1
41
RESUMEN DE CARGAS MUERTAS ELEMENTOS Tijerales
PESO (lb/tijeral) 732.04
Viguetas
364.7
Arriostres de tijeral
54.72
Arriostres de vigueta
36.72
Cartelas
73.03
Cumbreras
91.73
Soldadura
14.64
Cubierta
1390.03
Carga adicional
105.84
Sobrecarga
2646
W total X Tijeral
5509.45lb ≡ 2498.62 kg
Haciendo el cálculo aproximado del P por nudo se tiene lo siguiente:
# # = # = =
. = # = − − = .. ..
GRUPO N°1
42
10. CALCULANDO LAS CARGAS VIVAS Haciendo uso de la tabla 6 de presión del aire (Pág. 2195 del “Manual del rker) er) s e hall hallaa la la velocida velocidadd del air aire. e. arquitecto y del constructor” – K idder P ark
E n nuestro nues tro proble problema ma::
GRUPO N°1
= = .. / / = . / / óó = . . ° 43
1.16. CÁLCULO DE LA PRESIÓN DE VELOCIDAD (q) Utilizando la la ecuación ecuaci ón de Bernou B ernoulli lli para para flujo esta es table: ble:
= = . / . . / / = =. =. .. Lueg Lu egoo dividir divi dir entre entre la graveda g ravedad d (9.81 m / s 2 ):
. = . .. =.
P ara el cálculo cálculo de la la presión pres ión del viento us aremos la s ig uiente ta tabla bla:: S uperfi uper fici ci e de barlovento barloven to P=
S uperfi uper fici ci e Sotavento S otavento P =
- 0.7 q (0.07 θ – 2.1)
q (0.03 θ – 0.9) q 0.9 q - 0.7 q
0º ≤ θ ≤ 30º 20º ≤ θ ≤ 30º 30º ≤ θ ≤ 60º 60º ≤ θ 0º ≤ θ ≤ 90º
1.17. CÁLCULO DE LA PRESIÓN DEL VIENTO
EN EL BARLOVENTO (ENTRA EL AIRE)
= .−. = ..−.. =−.=−.
GRUPO N°1
44
EN EL SOTAVENTO (SALE EL AIRE)
= −.=−. . = −.
1.18. CÁLCULO DEL PESO DEL VIENTO
EN EL BARLOVENTO B ARLOVENTO
= = −. .=−.
EN EL SOTAVENTO
= = −. .=−.
EN EL BARLOVENTO B ARLOVENTO
= °.− = −. − = −−.. EN EL SOTAVENTO
= °.− −.. = − − = −−..
GRUPO N°1
45
Imagg en tom Ima tomaada de: R . Meli. Meli. (2010 ( 2010).). Dis D is eño es es tructural tructural.. México Méxic o
1.19. CÁLCULO DE LA CARGA TOTAL
. = = =. . =. . = = =. . =. . . = = =. . =.
A utoC A D dis di s eñado por el gru g rupo po 1, s e adjun adjuntará tará co conn la entr entreg eg a del trabajo trabajo final. fi nal.
GRUPO N°1
46
Inventor Inv entor dis eñado por el grupo g rupo 1, s e adjuntará adjuntará con el traba trabajo jo final fin al
11. CÁLCULO LAS FUERZAS INTERNAS Se va a considerar a aquellos que presenten los mayores esfuerzos, verificando el diagrama correspondiente se tiene:
Imagg en dis eña Ima eñada da por el g rupo 1
GRUPO N°1
47
Imagg en dis eña Ima eñada da por el g rupo 1
S e tienen 3 r eaccio eacc iones nes inc in c óg nita ni tass R B , R A x y R A y por po r lo tanto tanto las las ecuaci ec uaciones ones de equilibrio resultan insuficientes para hallar 3 variables, entonces se va a cons con s iderar ider ar la de suma s umatoria toria de moment momentos os,, para es o se s e puede as as umir que el tota total de cada fuerza fuer za ac ac túa en el punto medio, por lo tanto: tanto:
Imagg en dis eña Ima eñada da por el g rupo 1
= ɵ ɵ ɵ − ɵ − = GRUPO N°1
48
DESPEJANDO RB:
− ( ɵ ɵ)– ( ɵ − ɵ) = = . ↑ LUEGO:
= ∶ − ɵ ɵ = = ɵɵ−− ɵɵ = −. ←← = ∶ ɵ ɵ − = = – − ɵɵ − ɵɵ = . ↑ (
GRUPO N°1
49
A c ontinuaci ontin uación, ón, s e hará hará el anális anális i s de las las fuerz fu erzas as por nudo, n udo, para ello habrá que nombrar nombrar a cada uno como se s e apreci apreciaa en el s ig uiente g ráfico: A nalizando el nudo A :
= : ɵ − − ɵ = ɵ − = ɵ = .. óó = : ɵ − ɵ = ɵ − ɵ == .. óó
A nalizando de forma for ma s imila imi larr el res to de nudos nudo s s e tien tienee el s ig uiente ui ente c uadro:
GRUPO N°1
50
RESULTADO DEL ANÁLISIS DE FUERZAS FUER ZA Y FUER RESULTADO DIRECCIÓN NUDOS (kg) FUER ZA (AC) 2201.846 2201. 846 C ompres ión ió n FUER ZA (CD) 1868.100 1868.100 C om ompres pres ión FUER ZA (DE) 1534.354 1534.354 C om ompres pres ión FUER ZA (EF) 1200.608 1200.608 C om ompres pres ión FUER ZA (FG) 1210.440 1210.440 C om ompres pres ión FUER ZA (GH) 1514.688 1514.688 C om ompres pres ión FUER ZA (HI) 1818.936 1818.936 C om ompres pres ión FUER ZA (IB) 2123.184 2123. 184 C ompres ión ió n FUER ZA (AP) 2044.351 2044. 351 Tens Ten s i ón FUER ZA (PO) 2044.351 2044. 351 Tens Ten s i ón FUER ZA (ON) 1755.052 Tensión FUER ZA (NM (NM)) 1465.753 Tensión FUER ZA (ML) 1421.781 Tensión FUER ZA (LK) 1667.107 Tensión FUER FU ER ZA (KJ ) 1912.434 Tensión FUER FU ER ZA (JB ) 1912.434 Tensión FUER ZA (PC) 0.00 C om ompres presión ión FUER ZA (CO) 323.446 323.44 6 C ompres ión ió n FUER ZA (OD) 144.649 Tensión FUER ZA (DN) 409.130 409.130 C om ompres presión ión FUER ZA (NE) 289.299 289.29 9 Tens Ten s i ón FUER ZA (EM) 521.541 521.54 1 C ompres ión ió n FUER ZA (MF) 801.938 Tensión FUER ZA (M (MG G) 442.269 442.269 C om ompres presión ión FUER ZA (GL) 245.326 245.32 6 Tens Ten s i ón FUER ZA (LH) 346.944 346.94 4 C ompres ión ió n FUER ZA (HK) 122.663 Tensión FUER ZA (KI) 274.283 274.28 3 C ompres ión ió n FUER ZA (IJ) 0.00 C om ompres presión ión R es esult ultaados obt obtenidos enidos me mediant diantee cálculos cálculos rea realiza lizados dos
GRUPO N°1
TIPO P r inc in c ipal P rinci ri ncipa pall P rinci ri ncipa pall P rinci ri ncipa pall P rinci ri ncipa pall P rinci ri ncipa pall P rinci ri ncipa pall P r inc in c ipal P r inc in c ipal P r inc in c ipal Principal Principal Principal Principal Principal Principal S ecundario ecundario S ecund ec undari arioo Secundario S ecundario ecundario S ecund ec undari arioo S ecund ec undari arioo Secundario S ecundario ecundario S ecund ec undari arioo S ecund ec undari arioo Secundario S ecund ec undari arioo S ecundario ecundario por el grupo g rupo 1.
51
P ara los los cál cálculos culos s e utilizará utilizaránn los los miembros miembros s ometidos ometidos a la las tens tens iones máximas: HALLANDO LOS PERFILES ÓPTIMOS:
Imagen Imag en tomada tomada de la diapos diapositiv itivaa dada dada en clase clas e MEDIANTE LA RELACIÓN DE ESBELTEZ:
DONDE:
Imagen Imag en tomada tomada de la la diapos diapos itiv itivaa dada dada en clase clas e
Imagen Imag en tomada tomada de la diapos diapositiv itivaa dada dada en clase clas e
GRUPO N°1
52
1.20. MIEMBROS (PRINCIPAL)
SOMETIDOS
A
TRACCIÓN
= .. ,, // = .. = .. /, /, = .. CONSIDERANDO EL FACTOR DE ESBELTEZ:
/ ≤
, P ara elem element entos os princ ipales ipales a Tracc Tracción. ión.
SE DESPEJA r:
≥ /
E n donde donde L=59.055 in (el ( el larg larg o de la ba barr rraa A P ) Reemplazando para hallar r:
≥ . /
≥ , ,
L uego ueg o busc ando en ta tabla blass :
https://previa.uclm.es/area/ing_rural/Acero/Textos/ProntuarioPerfilesAcer o.pd f
GRUPO N°1
53
Por ser un perfil 2L se ha buscado en Axis X-X cuyos valores son los mismos que Axis Y-Y, entonces los datos de de tablas serían:
= .. ^ = , ^ = , =/ : : = .. .. // = .. 〖 〗
〖 〗
Para que el perfil sea aceptado: A t > A , por lo tanto, se halla A : Considerando la fórmula:
EN DONDE:
(E s fuerzo A dm dmis is ible pa para ra el acero A 36)
DESPEJANDO A:
= / = . . / / = .
S e puede apreciar aprec iar que A que Att > A calc .
P or lo tanto tanto,, el perfil s elecci elecci onado onado para para miembros miembros princi prin cipa pale less s ometidos a Tracc Tr acción ión s ería: erí a: 2L 1x1x 1x 1x1/ 1/44
1.21. Miembros sometidos a Tracción (Secundario) S imila imi larr al c aso as o anteri anterior, or, s e tien tiene: e:
= .. ,, // = .. = //,, = .. ≤
S in embarg o, para miembros miembr os s ecundari ecu ndarios os s ometidos a Tracc Tr acción ión :
GRUPO N°1
54
HALLANDO r:
≥ .
≥ . = /
Luego determinando A en forma similar al caso anterior se tiene:
=, = .
B us cando cando en ta tabla blas (r s e busca busc a en Axis A xis Z-Z Z-Z ya que es perfil perfil L) s e tiene tiene :
https://previa.uclm.es/area/ing_rural/Acero/Textos/ProntuarioPerfilesAcer f o.pd
/ = . = .. Perfil:
> . > . > . > , /
Verificando r:
Verificando A:
P or lo tanto tanto,, el perfil sel s elecci ecci onado onado para para miembros miembros s ecundarios s ometidos a Tracción Tracción s ería: ería: .
GRUPO N°1
55
1.22. MIEMBROS (PRINCIPAL)
SOMETIDOS
A
COMPRESIÓN
Siguiendo el mismo paso que el caso anterior, la mayor fuerza principal sometida a compresión es:
= .. .. // = .. = .. = . .. / ≤ = ≥/ ≥ .. / = ,
Para elementos principales sometidos a Compresión Reemplazando:
Lueg o buscand bus candoo en ta tabl blaas s e tiene tiene (en la la sección secc ión de 2L):
https://previa.uclm.es/area/ing_rural/Acero/Textos/ProntuarioPerfilesAcer o.pd f
L 11/4 x 11/4 x 3/16
= == , ,, = .
En este caso se debe considerar que al ser compresión, ∂ ya no será 21600 PSI
s ino in o que se s e deberá calcular el factor factor de esbeltez es beltez y s eg ún es o ir a la tabla tabla 1-36 que es válida válida para para miembros miembros s om omet etidos idos a compresión. compres ión. C alculando el el nuevo factor de esbelt es beltez ez (t):
// = .. / . = .. = GRUPO N°1
56
B us cando el valor valor de esbelt es beltez ez (t) en la tab tabla la 1-36 s e tiene: tiene:
http://www.mejorconacero.com/wp-content/uploads/relaciones_de_esbeltez.pdf
= .. =
Luego multiplicando por el factor de seguridad (0,6) se tiene:
=
De hecho, el factor factor de s eguri eg urida dad d siempre s iempre s e ha us ado, es es decir, s e sabe que
: E s ta cantidad cantidad result res ultaa ddee
36000 PS P S I x 0,6 = 21600 PS PS I
Con el esfuerzo admisible hallado en tablas se calcula la F a la cual responde a la formula vista anteriormente, es decir:
= / = = .. / = ..
DESPEJANDO: Reemplazando:
(Se multiplica x 2 ya que es 2L)
Para ser aceptado debe cumplir que: GRUPO N°1
57
Fa > F (J ( J K ) y ademá ademáss que At > A Verificando la primera condición:
= .. < = .. Por lo tanto, no cumple, se va a buscar otro perfil.
BUSCANDO EN TABLAS SE TIENE:
https://previa.uclm.es/area/ing_rural/Acero/Textos/ProntuarioPerfilesAcer f o.pd
/
= . = . . = .
CALCULANDO EL NUEVO FACTOR DE ESBELTEZ (T):
= .. = . ≈
GRUPO N°1
58
http://www.mejorconacero.com/wp-content/uploads/relaciones_de_esbeltez.pdf Buscando el valor de esbeltez (t) en la tabla 1-36 se tiene que :
=. = =
Luego multiplicando por el factor de seguridad (0.6) se tiene:
Calculando Fa
= .. =. Calculando A:
= = . . / = ..
VERIFICANDO:
> → .. >> .. > → .. > . GRUPO N°1
59
P or lo tant tanto, o, el perfil perfi l adecuado adecuado serí s ería: a:
/
1.23. MIEMBROS (SECUNDARIO)
SOMETIDOS
A
COMPRESIÓN
Para este caso se tiene que la barra secundaria que soporta mayor fuerza es:
= .. , / /== .. = .. // , = .. / ≤ ≥/ ≥ .. / = .. /
P ara elem element entos os princ ipales ipales s om omet etidos idos a C om ompres pres ión (K =1) =1)
REEMPLAZANDO:
B us cando en tabla tablass :
https://previa.uclm.es/area/ing_rural/Acero/Textos/ProntuarioPerfilesAcer f o.pd
== ... // = .. / . = .. = Calculando el nuevo factor de esbeltez (t):
GRUPO N°1
60
Buscando el valor de esbeltez (t) en la tabla 1-36 se tiene que:
http://www.mejorconacero.com/wp-content/uploads/relaciones_de_esbeltez.pdf
= .. = = = .= = .. = . . / . . = ..
L uego ueg o mult multiplic iplicaando por por el factor factor de seg urida uri dad d (0,6) s e tiene: tiene:
HALLANDO Fa
HALLANDO A
VERIFICANDO:
> → .. > .. > → . >.
P or lo tanto tanto el perfil perfi l adecuado adecuado serí s ería: a:
GRUPO N°1
/
61
12. CÁLCULO DE LOS CORDONES DE SOLDADURA Resumiendo el punto 9 se tiene:
ESFUERZO Tracción Compresión
TIPO Principal Secundaria Principal Secundaria
BARRA A-P M-F A-C E-M
FUERZA(lb) 4507.794 1768.27 4855.07 1149.998
PERFIL 2L 1x1x1/4 L 2x2x1/8 2L 11/2x11/2x1/4 L 3x3x3/16
Cuadro: RESUMEN DE PERFILES https://www.acerosarequipa.com/fileadmin/templates/Aceros https://www.acerosareq uipa.com/fileadmin/templates/AcerosCorporacion/docs/CA Corporacion/docs/CAT T ALOGO_PRODUCTOS.pdff ALOGO_PRODUCTOS.pd Para el cálculo se asume que se va a emplear un electrodo E- 6011 (salgo que se diga lo contrario), además es una soldadura de borde redondeado y se sabe que:
= =
En donde:
P: fuerza del cordón de soldadura. L: Longitud del cordón de soldadura. FS= Fuerza del electrodo. w: Es el ancho efectivo de la soldadura al ser de borde circular. Además, para el electrodo E60:
= = =
El ancho efectivo de la soldadura al ser de borde circular es:
=
En donde T, es el espesor de la plancha más delgada, además la cartela cartela es de ¼ de espesor.
GRUPO N°1
62
1.24. TRACCIÓN PRINCIPAL Considerando los datos de Tracción Principal el de menor espesor (T) es la cartela, entonces: DATOS:
∶∶
=.
LUEGO:
=
at = 1 in (ancho de ala) ala) a1 = k (tabla de perfi les les)) = 7/16 7/16 in
= = ENTONCES:
→
= − = − = = = .
. . = = . =. . . = = . =.
Los valores 1 y 2 se redondean redondean al octavo octavo superior y se suma ¼ en cada extremo.
=. = = =. = = GRUPO N°1
= = =
63
1.25. TRACCIÓN SECUNDARIA DATOS:
LUEGO:
:
=
at = 2 in (ancho de ala) a1 = k (tabla de perfiles) = 3/8 3/ 8 in
= = ENTONCES:
→
= ..
= − = − = = = = ..
. . = = . =. . . = = . = .
Los valores 1 y 2 se redondean al octavo superior y se suma ¼ en cada extremo.
=.= = =. = = GRUPO N°1
= = =
64
1.26. COMPRESIÓN PRINCIPAL En forma similar a Tracción Principal, se tiene que:
DATOS:
LUEGO:
∶ =.
=
at = 11/2 in (ancho de ala) a1 = k (tabla de perfiles) = 7/16 in
= = ENTONCES:
→
= − = − =
= = .
. . = = . = . . . = = . =.
Los valores 1 y 2 se redondean al octavo superior y se suma ¼ en cada extremo.
= . = = = . = = GRUPO N°1
= = =
65
1.27. COMPRESIÓN SECUNDARIO DATOS:
:
=.
LUEGO:
=
at = 3 in (ancho de ala) a1 = k (tabla de perfiles) = 1/2 1/ 2 in
= = ENTONCES:
→
= − = − = = = .
. . = = . = . . . = = . =.
Los valores 1 y 2 se redondean al octavo superior y se suma ¼ en cada extremo.
= . = = = . = = GRUPO N°1
= = = 66
LOS RESULTADOS SON LOS SIGUIENTES:
PERFILE S
at
a1
a 2
L1
L2
2 L 1x1x 1x 1x ¼
1
7/16 7/16
9/16 9/16
1 1/8
7/8
1 5/8 5/8
1 3/8 3/8
L 2x2x 2x 2x 1/8 1/8
2
3/8 3/8
5/8 5/8
1/2 1/2
3/8 3/8
1
7/8 7/8
2L 1 ½ x1 ½ x ¼
1 1/ 2 3
7/16
1 1/16
1 1/2
1/2 1/2
2
1
1/2 1/2
2 1/2
5/8 5/8
1/8 1/8
1 1/8
5/8 5/8
L 3x3x 3x 3x 3/16 3/16
L1’
L2’
http://www.acerosarequipa.com/fileadmin/templates/AcerosCorporacion/PDF/ CATALOGO_DE_PRODUCTOSSET10.pdf
GRUPO N°1
67
13. PLANOS DE LA L A ESTRUCTURA DE PLANTA
Se diseñó un tijeral para Un terreno de de 12 m de frente y 20 m de fondo. Se utilizará el tijeral tipo Howe.
P la lano no dis eñado por el gru g rupo po 13, s e adjun adjunta tará rá con la entreg a del traba trabajo jo final fi nal
GRUPO N°1
68
Plano
dis eñado por el gru g rupo po 13, se s e adjun adjunta tará rá con la entreg a del traba trabajo jo final fi nal P la lano no dis eñado por el gru g rupo po 13, s e adjun adjunta tará rá con la entreg a del traba trabajo jo final fi nal
GRUPO N°1
69
14. PLANO DE DETALLE DE TIJERALES
P la lano no dis eñado por el gru g rupo po 1, se s e adjun adjunta tará rá con la entreg a del traba trabajo jo final fi nal
P la lano no dis eñado por el gru g rupo po 1, s e adjun adjunta tará rá con la entreg a del traba trabajo jo final fi nal
GRUPO N°1
70
15. PLANO DE DETALLE DE VIGUETAS Y ARRIOSTRES
P la lano no dis eñado por el gru g rupo po 1, se s e adjun adjunta tará rá con la entreg a del traba trabajo jo final fi nal
GRUPO N°1
71
16. ANÁLISIS DE FUERZAS Realizamos el análisis de fuerzas internas del tijeral se muestran algunos nodos en las siguientes imágenes, así como un cuadro comparativo de fuerzas.
A nális is r eal ealii zado por el gr g r upo 1, se s e adju adjunta ntarr á c on la entreg a del traba trabajo jo final fi nal
GRUPO N°1
72
A nális is r eal ealii zado por el gr g r upo 1, se s e adju adjunta ntarr á c on la entreg a del traba trabajo jo final fi nal
A nális is realizado por el g ru rupo po 1, se s e adju adjunta ntarr á c on la entreg a del traba trabajo jo final fi nal
GRUPO N°1
73
Result Summar Name Volume Mass Von Mises Stress 1st Principal Stress 3rd Principal Stress Displacement Safety Factor Stress XX Stress XY Stress XZ Stress YY Stress YZ Stress ZZ X Displacement Y Displacement Z Displacement Equivalent Strain 1st Principal Strain 3rd Principal Strain Strain XX Strain XY Strain XZ Strain YY Strain YZ Strain ZZ Contact Pressure Contact Pressure X Contact Pressure Y Contact Pressure Z
Minimum
Maximum
41300800 mm^3 248,523 kg 0,0000160149 MPa 52,346 MPa -17,5737 MPa 45,1136 MPa -39,0768 MPa 11,1221 MPa 0 mm 0,479077 mm 3,95446 ul 15 ul -22,6058 MPa 16,8702 MPa -11,081 MPa 11,3571 MPa -9,06861 MPa 16,9812 MPa -27,2207 MPa 32,0897 MPa -14,1555 MPa 15,0507 MPa -33,209 MPa 32,7169 MPa -0,0757886 mm 0,0770672 mm -0,45727 mm 0,00943543 mm -0,178852 mm 0,184249 mm 0,0000000000777871 ul 0,000228942 ul -0,00000558431 ul 0,000212626 ul -0,000200979 ul 0,000000952949 ul -0,000123757 ul 0,0000701593 ul -0,0000864145 ul 0,0000658195 ul -0,0000525567 ul 0,0000984137 ul -0,000174287 ul 0,000129988 ul -0,0000820378 ul 0,0000872258 ul -0,0000985079 ul 0,00019837 ul 0 MPa 427,444 MPa -168,514 MPa 58,023 MPa -391,196 MPa 65,8873 MPa -129,532 MPa 118,486 MPa
A nális is r eal ealii zado por el gr g r upo 1, se s e adju adjunta ntarr á c on la entreg a del traba trabajo jo final fi nal
GRUPO N°1
74
17. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Libro Libro Elect Electro ronnica: ica: HENRY CE CIL SPE NCER , FRE DER ICK E . GIES EC KE (20 (2016): TECHNICAL DRA WING WING WITH WITH E NGINE E R ING GR APHICS , 15 Edición Recuperado de: https://www.amazon.com/Technical-DrawingEngineering-Graphics- 15th/dp/0134306414
R eferencias eferencias a pá págg inas inas webs webs : Mig uel Hidalgo Hidalgo (2013)” Ayu A yudas das de dis eño 1 para elementos en compresión”. Recuperado de: https htt ps:: //www.g erda erdau.com/ u.com/gg erda erdaucor ucorss a/es es//products productsss ervic es es//products products//Do cument%20Gallery/ayudas-de-dise%C3%B1o.pdf
R eferencias eferencias a páginas webs: “FACTOR k k DE LONGITUD LONGITUD DE PANDE O en en pórtic pór ticos os y s is temas temas c ontinuos ontin uos (2012)”. Recuperado de: http: htt p:///www1.fr www1.frm.utn.edu.ar/ m.utn.edu.ar/met metaalic licaas /C ic iclo%202009 lo%202009//G ui uiaas %20de%20E %20de%20Ess tudio/ udio/C C MM_ MM_BB arras%20C rras%20Com omprimida primidass _FK _09.p _09.pdf df
R eferencias a pá págg inas webs webs:: documento. documento. C apitulo pitulo 11pdf” E fectos de la esbeltez” . Recuperado de : https://www.inti.gob.ar/cirsoc/pdf/publicom/Capitulo11.pdf
Referencias a páginas webs: “Tablas de perfiles perf iles , barras barr as redondas redon das y platin platinas as A C E R OS AREQUIPA” Recuperado de:
http:///www.aceros arequipa.com/ http: arequipa.com/fileadm fileadmin in//te templ mplat ates es /A cer ceros osC C orpor orporacio acio n/PDF/CATALOGO_DE_PRODUCTOSSET10.pdf
barras y planchuelas ACINDAR” Recuperado de: https://www.acindar.com.ar/es/sites/default/files/201608/perfiles_barras_planchuelas_low.pdf
Referencias a páginas webs: “ TABLAS T ABLAS
Referencias a páginas webs: “ Perfiles, Perfiles,
CON LAS CONSTANTES ME C A N OG E OMÉ TR I C A S D E L OS P E R F IL E S D E A C E R O ” Recuperado de: https://previa.uclm.es/area/ing_rural/Acero/Textos/ProntuarioPerfilesAc ero.pdf Referencias a páginas webs: “ T AB LAS
CON CON LAS CONSTANT CONSTANTES ES ME C A N OG E OMÉ TR I C A S D E L OS P E R F IL E S D E A C E R O ” Recuperado de:https://previa.uclm.es/area/ing_rural/Acero/Textos/ProntuarioPerfile de: https://previa.uclm.es/area/ing_rural/Acero/Textos/ProntuarioPerfile s A c ero ero.pdf .pdf
GRUPO N°1
75
GRUPO N°1
76
