Trabajo de estructuras metalicas

Cálculo De Nave Industrial Memoria Descriptiva Tomo 1: Introducción Y Acciones Ignacio Castro Debernardi Diego

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ESTRUCTURAS METÁLICAS Y DE M ADERAS C ÁLCULO DE N AVE INDUSTRIAL

Contenido 1. MEMORIA DESCRIPTIVA ...................................................................................................................... ...............................................................................................................................3 .........3 1.1 INTRODUCCIÓN ......................................................................................................................................3 ......................................................................................................................................3 1.2 DIMENSIONES DE LA NAVE............................................................. .....................................................................................................................3 ........................................................3 1.3 TIPO Y FORMA DE LAS ABERTURAS .................................................................................... ........................................................................................................4 ....................4 2. CÁLCULO DE LA ESTRUCTURA METÁLICA...................................................................... .....................................................................................................4 ...............................4 3. MATERIALES .................................................................................................................................................5 .................................................................................................................................................5 3.1 PROPIEDADES P ROPIEDADES DEL ACERO .................................................................................... ......................................................................................................................5 ..................................5 3.2 DATOS PARA TODOS LOS ACEROS. ............................................................ .........................................................................................................5 .............................................5 4. SEGURIDAD ...................................................................................................... ...................................................................................................................................................5 .............................................5 4.1 DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE DE SEGURIDAD .............................................................................5 4.1.1 DESTINO DE LA CONSTRUCCIÓN ........................................................................................................6 ........................................................................................................6 4.1.2 DETERMINACIÓN DEL RECAUDO CONSTRUCTIVO CONSTRUCTIVO ................................................................... ............................................................................6 .........6 4.1.3 ACCIONES SOBRE LA ESTRUCTURA ESTRUCTURA ...................................................................................................6 ...................................................................................................6 4.2 DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE DE SEGURIDAD

(CIRSOC 301 - Cap. 4) ....................................8

4.3 DETERMINACIÓN DE LA TENSIÓN ADMISIBLE A DMISIBLE.................................................................... ........................................................................................9 ....................9 5. ACCIONES – ANÁLISIS DE CARGA 5.1 CARGAS PERMANENTES 5.2 CARGAS DE OCUPACIÓN Y USO

Cap. 3 – CIRSOC 301 .........................9 .........................9 Tabla 1 – Cap. 3 – CIRSOC 101....9 Tabla 2 – Cap.4 – CIRSOC 101 ..........................9 ..........................9

5.3 CARGAS DE NIEVE CIRSOC 104 ....................................................................................................................................... .............................................................. ........................................................................................................9 ...............................9 5.3 ACCIÓN DEL VIENTO ........................................................... ............................................................................................................................ ................................................................. 11 5.3.1 Evaluación de la acción del viento, consideraciones de los efectos estáticos ................................ ................................ 11 5.3.1.1 Primer paso: Determinación de la velocidad de referencia “” .................................................. 11 .................................................... ...... 11 5.3.1.2 Segundo paso: Cálculo de la velocidad básica de diseño “Vo” .............................................. 5.3.1.3 Tercer paso: Cálculo de la presión dinámica básica “qo” ............................................................ 12

5.3.1.4 Cuarto paso: D eterminación de la presión dinámica de cálculo “q z” .......................................... 12 5.3.1.5 Quinto paso: Cálculo Cálc ulo de las acciones ........................................................................................... ........................................................................................... 16 A)- Cálculo de las acciones unitarias ..................................................................... ................................................................................................. ............................ 16 A.1)- Determinación del coeficiente “c”. .......................................................................... .......................................................................................... ................. 16 A.1.1)- Relación de las dimensiones “ ” (CIRSOC 102, Cap. 6) ......................................................... 16 A.1.2)- Características de la construcción (CIRSOC 102, Cap. 6) ...................................................... 16 A.1.3)- Coeficiente de Forma “ o” (CIRSOC 102, Cap. 6) ............................................................. ................................................................... ...... 17 A.2)- Acciones Exteriores (CIRSOC 102, 102 , Cap. 6) ............................................................. ................................................................................. .................... 18 A.2.1)- Análisis de las Acciones Exteriores sobre paredes: ............................................................... 18 A.2.2)- Análisis de las Acciones Exteriores sobre la cubierta: ........................................................... ........................................................... 19 A.3)- COMBINACION DE LOS COEFICIENTES EXTERIORES: ................................................................ ................................................................ 21 Alumnos: DEBERNARDI DEBERNARDI Diego – CASTRO Ignacio

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A.4)- Acciones Interiores (CIRSOC 102, Cap. 6) ................................................................................. ................................................................................. 22 A.4.1)- Cálculo de la permeabilidad sobre las paredes: .................................................................... .................................................................... 22 A.4.2)- Valores límites del coeficiente de presión int erior “ci” ......................................................... 24 A.4.2.1)- Valores del coeficiente de presión interna “c i”, para las distintas hipótesis ...................... 24 A.5)-Cálculo de los coeficientes de presión “C”: ........................................................... ............................................................................... .................... 3 2 A.5.1)-TABLA RESUMEN DE LOS COEFICIENTES DE PRESION RESULTANTES “C” .............................. .............................. 3 2 A.6)-CÁLCULO DE LAS ACCIONES UNITARIAS RESULTANTES “wz” .................................................... 33 5.4)- ACCIONES DE CONJUNTO. ................................................................................................................ ................................................................................................................ 35 5.4.1- Máxima Carga Vertical. .................................................................................................................. .................................................................................................................. 35 5.4.2- Máxima Carga Volcadora. ........................................................................................................ .............................................................................................................. ...... 36 5.4.3- Máxima Carga Arrancadora. .......................................................................................................... .......................................................................................................... 38 5.4.4- Evaluación del efecto del sismo sismo ......................................................... ................................................................................................... .......................................... 39

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1. MEMORIA DESCRIPTIVA

1.1 INTRODUCCIÓN El proyecto propuesto consiste en una nave metálica debiéndose adoptar para el diseño técnicas constructivas basadas en materiales permitidos por el código argentino.

1.2 DIMENSIONES DE LA NAVE Modulación: Modulación: Las dimensiones totales de la nave en planta son de 25,00 m x 50,00 m, adoptando una cantidad de 9 cerchas distanciadas unas de otras 5,00 m medido desde sus baricentros, por lo que se obtienen 10 módulos iguales. Altura: La Altura: La altura de la cumbrera de la nave es de 10,50 m, desde el nivel de piso terminado, mientras que los muros exteriores presentan una altura de 8,00 m. El siguiente esquema se presenta como ayuda a la interpretación de lo antes expuesto. 5.00

5.00

5.00

5.00

5.00 50.00 5.00

5.00

5.00

5.00

5.00 25.00

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ESTRUCTURAS METÁLICAS Y DE M ADERAS C ÁLCULO DE N AVE INDUSTRIAL Directriz

Generatriz

Vertientes

Portón lateral

Muro lateral

Muro piñon o Mojinete Muro astial

Portón sobre muro piñón

1.3 TIPO Y FORMA DE LAS ABERTURAS Se realizará una abertura ubicada en uno de los extremos de la nave, sus dimensiones son de: 9,00 m. de ancho y 5,50 m de altura. Está compuesta por dos hojas las cuales poseen una longitud de 4,50 m., que se desplazan en forma corrediza desde el centro hacia los costados. Otra abertura estará ubicada en uno de los laterales de la nave en la mitad de la longitud en la dirección considerada, sus dimensiones son de: 5,00 m de ancho y 5,50 m de altura compuesta por una única hoja que se desplaza en forma corrediza.

2. CÁLCULO DE LA ESTRUCTURA METÁLICA Secuencia de trabajo. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

Materiales Seguridad Análisis de carga (acciones) Solicitaciones Dimensionamiento Verificación de tensiones Detalles

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3. MATERIALES Cap. 2 – CIRSOC 301

3.1 PROPIEDADES DEL ACERO =N/A

r f

lp

adm





3.2 DATOS PARA TODOS LOS ACEROS. 









=l/l

   

E = 2100000 Kg/cm2. Módulo de elasticidad

        

= 8.100.000 Kg/cm2. Módulo de elasticidad transversal

µ = 0,296. Coeficiente de Poisson . Coeficiente de dilatación térmica lineal Peso específico

4. SEGURIDAD

4.1 DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE DE SEGURIDAD La determinación del coeficiente de seguridad “” se realiza, según la Norma “CIRSOC 301”, en función de

tres factores:

a) Destino de la construcción y función de la estructura resistente. b) Recaudos constructivos y adaptación del modelo de cálculo. c) Acciones sobre la estructura y superposición de las mismas.


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4.1.1 DESTINO DE LA CONSTRUCCIÓN (CIRSOC 301, Capítulo 4, Tabla Nº5) Tabla 5. Clasificación de los destinos de las construcciones

Para el presente trabajo se adoptó: Clase C (Edificios industriales) 4.1.2 DETERMINACIÓN DEL RECAUDO CONSTRUCTIVO (CIRSOC 301 - Cap. 4) Hay dos tipos de recaudos: Tipo I y Tipo II. En el presente se adoptó Tipo II

4.1.3 ACCIONES SOBRE LA ESTRUCTURA (CIRSOC 301 - Cap. 3) Las acciones que se desarrollan sobre una estructura o elemento resistente se clasifican en: 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7)

Acciones permanentes. Acciones debidas a la ocupación y al uso. Acciones resultantes del viento. Acciones sísmicas. Acciones resultantes de la nieve y del hielo. Acciones térmicas. Acciones originadas por máquinas, equipos o vehículos, incluyendo, cuando sean significativas, las acciones dinámicas, de choque, impacto, arranque o frenado, serpenteo, etc. 8) Acciones debidas al montaje, reparación o traslado. Las acciones permanentes originadas por el peso propio de la estructura y sobre estructura y las acciones debidas a la ocupación y al uso, deben ser calculadas según el Reglamento CIRSOC 101 –1982 "Cargas y sobrecargas gravitatorias para el cálculo de las estructuras de edificios". La acción del viento debe ser determinada según el Reglamento CIRSOC 102 –1994 "Acción del viento sobre las construcciones". Las acciones sísmicas deben ser consideradas según el Reglamento INPRES-CIRSOC 103 –1991 "Normas argentinas para construcciones sismorresistentes". Las acciones resultantes de la nieve y del hielo deben ser calculadas según el Reglamento CIRSOC 104 – 1997 "Acción de la nieve y del hielo sobre las construcciones".


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Las acciones térmicas deben ser determinadas según la Recomendación CIRSOC 107 –1982 "Acción térmica climática sobre las construcciones". Las acciones originadas por máquinas, equipos o vehículos deben ajustarse a lo estipulado en los reglamentos específicos que se dicten. Hasta su aprobación, el profesional responsable deberá fijarlas y justificarlas. A los efectos de cálculo de elementos resistentes las acciones que se ejercen sobre la estructura serán clasificadas en principales P y secundarias S. Serán consideradas acciones principales P : a) b) c) d)

Las acciones permanentes g. Las acciones debidas a la ocupación y al uso. La acción del viento cuando se verifiquen las condiciones de la Tabla 3. Las acciones originadas por la nieve en las localidades de la zona II (Reglamento CIRSOC 104 – 1997), que verifiquen las siguientes condiciones: - Construcciones de planta baja: sobrecarga básica qo ≥ 1,10 kN/m2 (110 kgf/m2)

-

Construcciones de planta baja y un piso: sobrecarga básica qo ≥ 2,15 kN/m2 (215 kgf/m2)

-

Construcciones de planta baja y dos pisos: sobrecarga básica qo ≥ 4,30 kN/m2 (430 kgf/m2).

e) Las acciones sísmicas en las zonas 1, 2, 3 y 4 (Reglamento INPRESCIRSOC 103 –1991). f) Las acciones originadas por máquinas, equipos o vehículos. Serán consideradas acciones secundarias S: a) Las acciones originadas por el viento cuando no se verifiquen las condiciones de exposición establecidas en la Tabla 3. b) Las acciones originadas por la nieve en la zona II para construcciones que no verifiquen las condiciones del artículo 3.1.2.1. d). c) La acción del hielo en las provincias indicadas en el Capítulo 3 del Reglamento CIRSOC 104 –1997. d) Las acciones sísmicas en la zona 0 del Reglamento INPRES-CIRSOC 103 –1991. e) Las acciones térmicas climáticas (Recomendación CIRSOC 107 –1982). f) Las acciones debidas al montaje, reparación o traslado. El viento y la nieve pueden llegar a ser tanto acciones primarias como secundarias, por lo cual debe estudiarse la magnitud de su influencia. En nuestro caso el análisis del viento posee las siguientes características: Velocidad del viento:  = 25 m/seg (Extraída del mapa de CIRSOC 102). Rugosidad del terreno: Tipo II (según CIRSOC 102 – Cap. 5 tabla 3 )

 

Expresión: h an



9,50 m 20,00 m  1



0,475 donde : h  Altura de la construcción; n  Número de pisos; a  Ancho menor de la construcción;

Con los datos indicados se ingresa en la “Tabla Nº 3, del Reglamento CIRSOC 301”, donde se establece que al no verificarse las condiciones allí requerida, el viento resulta una acción secundaria. El análisis de la nieve posee las siguientes características:


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Se considera una altura de acumulación de nieve de 0,40 m, mayor a la que correspondería según el reglamento “CIRSOC 104” para San Rafael (0,30 m). Las razones de esta consideración se detallan más

adelante al realizar el análisis particular de esta acción. Debido a esto la carga básica de nieve que resulta: qo = 120 Kg/m2, debe adoptarse como una acción principal debido a que supera los 110 Kg/m 2, valor límite establecido en la norma. Tabla 3. Valores de la altura de la construcción h (m) a partir de las cuales el viento debe ser considerado como acción principal (Referencia Reglamento CIRSOC 102 –1994).

4.2 DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE DE SEGURIDAD

(CIRSOC 301 - Cap. 4)

Una vez establecidos los tres factores mencionados en los ítems anteriores, se ingresa a la “tabla Nº 6” del

reglamento, donde se especifica que:  Si se considera solamente las acciones principales actuando sobre la estructura, el coeficiente de seguridad resultaría  =1,50;  Pero en cambio como se ha tenido en cuenta tanto las acciones principales como las secundarias dicho coeficiente es de  = 1,30. Alumnos: DEBERNARDI Diego – CASTRO Ignacio

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El coeficiente de seguridad


 

para clase de recaudo constructivo tipo II es igual a 1,30

Tabla 6. Coeficiente de seguridad ( )

4.3 DETERMINACIÓN DE LA TENSIÓN ADMISIBLE

            

5. ACCIONES – ANÁLISIS DE CARGA

Cap. 3 – CIRSOC 301

Destino: Fábrica de Barricas de Roble (20 personas). Ubicación: Las Malvinas – San Rafael - Mendoza. Estudio de suelo: Manto rocoso, h = 1,3 m. Terreno: Descampado. Altura libre: 10,50 metros.

5.1 CARGAS PERMANENTES

Tabla 1 – Cap. 3 – CIRSOC 101

Acciones que actúan sobre la estructura.  Cubierta: paneles de chapa incluyendo la aislación térmica  Peso Correas Total cargas permanentes

5.2 CARGAS DE OCUPACIÓN Y USO

(15 Kg/m2) (10 Kg/m2) (25 Kg/m2)

Tabla 2 – Cap.4 – CIRSOC 101

Estas cargas se tienen en cuenta solo en cubiertas accesibles, entrepisos, pasarelas etc. En el presente trabajo no se tienen en cuenta por ser cubiertas inaccesibles.

5.3 CARGAS DE NIEVE

CIRSOC 104

Para la determinación del valor de la carga básica de nieve “q o”, se considera la altura de nieve que puede

acumularse sobre el terreno, calculando el peso de la misma. Según el reglamento CIRSOC empleado, el galpón se encuentra emplazado en la Zona II, donde la ocurrencia de nevadas puede darse en forma extraordinaria, normal o frecuente. En la norma se encuentra en la “tabla Nº 8, del Capítulo 2”, las cargas básicas de nieve para las cabeceras 2 2 de departamento, correspondiendo para San Rafael una “qo = 0,9 KN/m ”, o bien “q o = 90 Kg/m ”.


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Debido a que el galpón no se encuentra en la zona urbana del departamento de San Rafael, es necesario solicitar información referente a la altura máxima probable de acumulación en la zona, consultando a las autoridades y lugareños. En el distrito de Malvinas, lugar de asentamiento del edificio, la acumulación máxima probable resulta de hmax = 0,40 m. Carga básica:

  

      

Carga de Nieve: El valor de cálculo q de la carga de nieve es el peso de la nieve que tiene la posibilidad de acumularse sobre la cubierta de una construcción. El valor de cálculo de la carga de nieve, depende del lugar de emplazamiento y de un coeficiente k que tiene en cuenta la forma de la cubierta.



Siendo:

q = Carga de nieve K = Coeficiente que tiene en cuenta la forma de la cubierta. qo = Carga básica de nieve

La carga de nieve a utilizar en los cálculos se deberá considerar uniformemente distribuida sobre la proyección horizontal de la cubierta y se medirá en KN/m 2. Forma de cubierta y sobrecarga de nieve.

6,84° 25,00

  

Determinación de las pendientes:

El valor del coeficiente “k ” surge de estudiar distintos tipos de cubiertas con vertientes planas donde tiene

en cuenta el ángulo que la misma forma en un punto la tangente de la misma con la horizontal. - Si - Si

- Si

- Si



15 º  

30 º  



 15 º



k 1

 k 2 

30 º



k 1



k 2



k 1

 1,2 *

k 2









60 º

60 º





k 1

0,8

0,8  0,4 *



 15

15

0,8

0,8 *

 k 2 

60   30 60   30 0

En este trabajo las pendientes son inferiores a α ≤ 15º por lo que k1 y k2 = 0,80 Finalmente tenemos que;

    


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5.3 ACCIÓN DEL VIENTO

5.3.1 Evaluación de la acción del viento, consideraciones de los efectos estáticos Cap. 5 CIRSOC 102 Para la evaluación de los efectos estáticos del viento sobre las construcciones se deberán seguir una serie de pasos los que se detallarán a continuación: 5.2.1. Primer paso: Determinación de la velocidad de referencia 5.2.2. Segundo paso: Cálculo de la velocidad básica de diseño (V 0) 5.2.3. Tercer paso: Cálculo de la presión dinámica básica (q 0) 5.2.4. Cuarto paso: Cálculo de la presión dinámica (q z) 5.2.5. Quinto paso: Cálculo de las acciones

5.3.1.1 Primer paso: Determinación de la velocidad de referencia “ ” En la Tabla 1 se indican los valores de la velocidad de referencia β para las capitales provinciales y algunas ciudades. Para otras localidades se obtendrá del mapa de la Figura 4, teniendo en cuenta la ubicación geográfica de la construcción. Cuando la ubicación de la construcción esté comprendida entre dos isocletas el proyectista podrá optar por: a) adoptar el mayor de los dos valores; b) interpolar linealmente entre ambos valores. Según la opción “a”, tengo un valor de:

 

5.3.1.2 Segundo paso: Cálculo de la velocidad básica de diseño “Vo” La velocidad básica de diseño “Vo” se calculará mediante la expresión:

Donde:

Vo = Velocidad básica de diseño. Cp = Coeficiente de velocidad probable. = Velocidad de referencia. El coeficiente de velocidad probable “Cp” tiene en cuenta el riesgo y el tiempo de riesgo adoptado para la

construcción, de acuerdo al tipo y destino de la misma y se determina con la utilización de la tabla Nº 2.


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Tabla 2. Valores límite de la Probabilidad P m, del Período de vida m, y del coeficiente c p para los distintos grupos de construcciones.

Siendo: m vida estimada de la estructura o construcción, expresada en años Pm probabilidad de que la velocidad básica Vo sea excedida por lo menos una vez en un período de m años Según la tabla, se considera a la industria perteneciente al grupo 3, con un coeficiente Cp = 1,45.

    

5.3.1.3 Tercer paso: Cálculo de la presión dinámica básica “qo” La presión dinámica básica “qo” se calcula con la siguiente fórmula:

Dónde: qo = Presión dinámica básica de diseño. V o = Velocidad básica de diseño.

      

5.3.1.4 Cuarto paso: Determinación de la presión dinámica de cálculo “q z” La presión dinámica de cálculo “qz” surge de aplicar la expresión:

Dónde: q z = Presión dinámica de cálculo. qo = Presión dinámica básica de diseño. C z = Coeficiente adimensional que expresa la ley de variación de la presión con la altura y toma en

consideración la condición de rugosidad del terreno. C d = Coeficiente adimensional de reducción que toma en consideración las dimensiones de la construcción.


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Cálculo del coeficiente “C z ” El coeficiente “Cz” expresa la variación de la velocidad del viento con la altura y la rugosidad del terreno. La expresión general del coeficiente “C z” es:

Donde: z = altura del punto considerado, respecto del nivel de referencia, en metros. Z 0,i = Parámetro que depende del tipo de rugosidad “i” del terreno. Z0,1 = Parámetro “Z0,i“ correspondiente al tipo de rugosidad I (uno)

Como ya determinamos, la nave se encuentra ubicada en Malvinas, zona a la que le corresponde una rugosidad del Tipo II. Antes de determinar el valor del coeficiente “C z”, se debe establecer los parámetros “Z 0,i” y “Z0,1” utilizando la “tabla 3” (CIRSOC 102, Cap.5), lo que se hace a continuación:

Tabla 3. Tipos de rugosidad y valores del parámetro z o,i para cada tipo.

Para Rugosidad Tipo I → Z o,1 = 0,005 Para Rugosidad Tipo II → Z o,i = 0,050

                 () 

Finalmente obtenemos el valor de Cz

El valor del coeficiente “C z”, se puede hallar también a través de la “tabla 4” (CIRSOC 102, Cap.5), la cual

nos da los valores para edificios de alturas comprendidas entre 10 m y 250 m.


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Tabla 4. Valores del coeficiente adimensional cz

Para z = 10,50 m interpolé entre el valor de z=10 y z=20, de manera que obtuve Cz = 0,682 Debido a que se obtienen 2 valores del coeficiente, se adopta para el cálculo: Cz = 0,685 Cálculo del coeficiente de reducción por dimensiones “Cd”

Para llevar a cabo el cálculo de dicho coeficiente, el reglamento CIRSOC 102 establece en su artículo 5.2.4.3.1 y 5.2.4.3.2 lo siguiente; Cuando alguna de las dimensiones de la construcción exceda de 20 metros, se podrá aplicar en el cálculo de las presiones dinámicas q z un coeficiente adimensional de reducción menor que la unidad, que tenga en cuenta la dimensión espacial de la ráfaga en relación a las dimensiones de dicha construcción. Podrá aplicarse este coeficiente de reducción únicamente si los elementos estructurales que componen la construcción están vinculados de manera tal que quede asegurada una actuación conjunta con los mismos al ser solicitados por el viento. En la Tabla 5 se indican los valores de c d en función de las relaciones entre la altura de la construcción y la velocidad básica de diseño (h/Vo) y entre el ancho de la construcción (a ó b) normal al viento y la altura de la construcción (a/h ó b/h) para cada tipo de rugosidad. En ningún caso se admitirá un coeficiente de reducción por dimensiones cd < 0,65. Los valores indicados en la tabla, menores que 0,65, se incluyen al sólo efecto de facilitar la apropiada interpolación para relaciones h/Vo y a/h ó b/h i ntermedias. Debido a que el edificio tiene en sus dos dimensiones magnitudes mayores de 20 m., es posible aplicar en el cálculo de las presiones dinámicas “qz”, un coeficiente de reducción “C d”, que es adimensional y menor que la unidad.

Para el cálculo del coeficiente “Cd”, se consideran las dimensiones “a” y “b”, que pueden apreciarse en el

siguiente esquema:


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a=50.00

VT

1.50

h=9.00

b=25.00

b=25.00

VL Tabla 5. Coeficiente de reducción por dimensiones c d.

PARA VIENTO LONGITUDINAL (VL) Antes de determinar el valor del coeficiente “Cd Long” para el viento en esta dirección, se debe n establecer las relaciones “h/Vo” y “a/h”:

    

   

Finalmente, con las relaciones establecidas anteriormente y el tipo de rugosidad del terreno se obtiene interpolando en la “tabla 5” (CIRSOC 102, Cap.5):       

Cálculo de la presión dinámica “ qz Long” Concluyendo el cuarto paso, se calcula la presión dinámica en sentido Longitudinal “qz Long”:

     


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PARA VIENTO TRANSVERSAL (VT) Volvemos a establecer las relaciones para este nuevo sentido;

    

   

      

Cálculo de la presión dinámica “qz Trans”

Igualmente debe calcularse la presión dinámica en sentido transversal “qzTrans”:

     

5.3.1.5 Quinto paso: Cálculo de las acciones

A)- Cálculo de las acciones unitarias La acción unitaria ejercida por el viento sobre una de las caras de un elemento de superficie de una construcción, ubicado al nivel z, se determinará con:

Donde; 2



2

w z: La acción unitaria, expresada en kilonewton por metro cuadrado (1 kN/m 100 kgf/m ); c: Coeficiente de presión que depende en cada caso de la forma geométrica de la construcción y

de otros factores tales como: la relación de sus dimensiones, la rugosidad de la superficie, la permeabilidad de las paredes, la orientación con relación a la dirección del viento, la ubicación en el espacio con respecto a otras superficies o construcciones, etc.; este coeficiente llevará signo positivo o negativo según se trate de un efecto de presión o de succión, respectivamente; qz: Presión dinámica de cálculo, expresada en kilonewton por metro cuadrado.

A.1)- Determinación del coeficiente “c”. El coeficiente de presión “c”, resulta:

c = c e - c i

Dónde: c e = coeficiente de presión exterior. c i = coeficiente de presión interior.

A.1.1)- Relación de las dimensiones “ ” (CIRSOC 102, Cap. 6) Las relaciones “” son el cociente entre la altura “h” y la dimensión horizontal de la cara expuesta a la

acción del viento.

                          

A.1.2)- Características de la construcción (CIRSOC 102, Cap. 6)

La planta posee dimensiones rectangulares de lados “a” y “b”, tales que “a > b”, la altura de la fábrica es

h= 10,50 m, la flecha de la cubierta es f = 1,50 m, y sus ángulos de inclinación son 1 = 2 = 6,84º, la Alumnos: DEBERNARDI Diego – CASTRO Ignacio

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UTN FRSR


separación del suelo es e=0 (por estar la estructura apoyada sobre el suelo), características que pueden observarse en el siguiente gráfico:

A.1.3)- Coeficiente de Forma “ o” (CIRSOC 102, Cap. 6) El coeficiente de presión “c”, depende en general de un c oeficiente de forma “ ”, el que a su vez, depende de la relación de dimensiones “ ”, establecidas anteriormente.

Como en el caso analizado la nave se encuentra apoyada sobre el suelo (e=0), se designará al coeficiente de forma como “ o”. Ingresando en la Figura 13, del reglamento se obtiene en función de “” y la relación “a/b”, el valor del

coeficiente de forma, para construcciones prismáticas de planta cuadrangular apoyadas en el suelo:



Viento Transversal

Como a < 0,50 se ingresa al cuadrante inferior izquierdo de la figura donde se obtiene en función de b = 0,21: o =

0,85 – Coeficiente de forma para viento transversal 

Viento Longitudinal

Como b < 1,00 se ingresa al cuadrante inferior derecho de la figura donde se obtiene en función de a = 0,42: o =

0,95 – Coeficiente de forma para viento longitudinal


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Figura 13. Valor del coeficiente γo para construcciones prismáticas de planta cuadrangular apoyadas en el suelo.

,

.

0.95

A.2)- Acciones Exteriores (CIRSOC 102, Cap. 6) Los valores de los coeficientes de presión “ ce” se obtendrán de las tablas 6 y 7. Estos valores corresponden

a un viento que no atraviesa la construcción; cuando esto no se cumple, ciertos coeficientes pueden dejar de ser válidos.

A.2.1)- Análisis de las Acciones Exteriores sobre paredes: En nuestro caso por ser el galpón una construcción apoyada sobre el suelo, los coeficientes ce, se determinan directamente de la tabla 6.


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Tabla 6. Coeficiente de presión exterior c e para paredes.

Donde se designa: 

Caras a barlovento: a las paredes expuestas al viento; y



Caras a sotavento: a las paredes no expuestas al viento.

Viento Transversal- Paredes Coeficiente “c ” e

Caras a barlovento

Caras a sotavento

+ 0,80

- (1,30 x oT - 0,80)  - (1,30 x 0,85 - 0,80) = - 0,305

Esquema de los coeficientes de acciones exteriores actuante sobre la estructura con el viento en sentido transversal: ce= -0,305

ce=0,80 o

ce= -0,305

ce=0,80

o

o

e

n

n

o

t

t

t

t

n

n e

e

e

v

v

v

v

o l

o l

a r

a r

t a

t a

o b

o s

s

b

a

a

a

d

d

d

d

r

r

r

r

Dirección del viento

a e

e a

a P


e

e a

P

a P

b

P

b

Viento Longitudinal- Paredes Coeficiente “c ” e

Caras a barlovento

Caras a sotavento

+ 0,80

- (1,30 x oL - 0,80)  - (1,30 x 0,95 - 0,80) = - 0,435

Esquema de los coeficientes de acciones exteriores actuante sobre la estructura con el viento en sentido longitudinal: ce=0,80

ce=-0,435 o t o e

n

t n e v v lo r

a b s

t

Dirección del viento a

o a a d d r r

e e a a P P

a

A.2.2)- Análisis de las Acciones Exteriores sobre la cubierta: Los coeficientes de presión exterior “c e” para la cubierta se obtendrán de la tabla 7 y de la figura 17, según

las características de la construcción.


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Viento Transversal- Cubiertas (Perpendicular a las generatrices) En la tabla 7, para cubierta plana y cumpliendo con la condición:

 

(f = 1,5 m y h/2 = 5,25 m) se nos

indica que el valor del coeficiente “c e” hay que establecerlo de la figura 17.

En la figura 17, obtenemos: 

Viento en la dirección 1

Ingresando con: “1= 6,84º” y “oT = 0,85” => ce= - 0,31 (Cubierta a barlovento) “2= 6,84º” y “oT = 0,85” => ce= - 0,24 (Cubierta a sotavento) 

Viento en la dirección 2

Ingresando con: “2= 6,84º” y “oT = 0,85” => ce= - 0,31 (Cubierta a barlovento) “1= 6,84º” y “oT = 0,85” => ce= - 0,24 (Cubierta a sotavento)


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UTN FRSR


Acciones exteriores c e sobre la cubierta ce=-0,24

ce=-0,31

Cubierta a barlovento


ce=-0,24

Cubierta a sotavento

ce=-0,31

Cubierta a sotavento

Cubierta a barlovento Dirección del viento

b

b

Viento Longitudinal- Cubiertas (Paralelo a las generatrices) En la tabla 7, se nos indica que para todo tipo de cubierta el valor del coeficiente “c e” hay que establecerlo

de la figura 17. En la figura 17, obtenemos: 

Viento en las dos direcciones

Ingresando con: “ = 0 º” y “oL = 0,95” => ce= - 0,38

Acciones exteriores c e sobre cubierta ce=-0,38


ce=-0,38

Pared a barlovento o sotavento

Pared a barlovento o sotavento

a

A.3)- COMBINACION DE LOS COEFICIENTES EXTERIORES: Viento Transversal (Acciones combinadas sobre muros y cubierta)  Viento en la dirección 1 ce=-0,31

ce=-0,24

ce=0,80

ce=-0,435


Pared a barlovento

b


Pared a sotavento

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UTN FRSR




Viento en la dirección 2 ce=-0,31

ce=-0,24 ce=-0,435

ce=0,80


Pared a sotavento

Pared a barlovento

b

Viento Longitudinal (Acciones combinadas sobre muros y cubierta)  Viento en la dirección 1 ce=-0,38

ce=-0,38

ce=0,80

ce=-0,305


Pared a barlovento



a

Pared a sotavento

Viento en la dirección 2 ce=-0,38

ce=-0,38 ce=0,80

ce=-0,305


Pared a sotavento

a

Pared a barlovento

A.4)- Acciones Interiores (CIRSOC 102, Cap. 6) Los valores de los coeficientes de presión interior “c i” se obtendrán de la tabla 8, de acuerdo con las

características de la construcción (permeabilidad de las paredes y su disposición con respecto a la dirección del viento).

A.4.1)- Cálculo de la permeabilidad sobre las paredes: La permeabilidad “” de las paredes es la relación entre la suma de las áreas de las aberturas de cualquier

dimensión y la superficie total. La misma se expresa en porcentaje.

    


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UTN FRSR


Se calcula entonces la permeabilidad en cada uno de los cuatro muros de la construcción: MURO 4

5

MURO 3

50 MURO 1

MURO 2

9 25

Análisis de la permeabilidad en el Muro 1:

              Esquema del Muro 1 en vista: 1.50

9.00 5.50

5.00 50.00


                Esquema del Muro 2 en vista: 1.50

9.00 5.50

9.00 25.00


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UTN FRSR



                             


A.4.2)- Valores límites del coeficiente de presión interior “ci”

Al utilizar la Tabla 8, para determinar los coeficientes se tendrá en cuenta que si los valores están comprendidos entre 0,00 y -0,20, se adoptará un “c i= -0,20” (succión). Igualmente si el valor está entre 0,00 y 0,15 se adoptará un “c i= 0,15” (presión). Valor límite de succión:

ci= -0,20

Valor límite de presión:

ci= 0,15

A.4.2.1)- Valores del coeficiente de presión interna “c i”, para las distintas hipótesis 1)- Viento Transversal incidente en el muro 1 Hipótesis 1: Ambos portones cerrados. En este caso la permeabilidad de la cara sobre la cual incide el viento es: µ ≤ 5%, por lo que se obtiene en

la Tabla 8: Aplicación

Expresión de cálculo

Coeficiente: c i

Presión Sobre todas las caras interiores +0,6 (1,80 -1,30 oT)

+0,6 (1,80 -1,30 x 0,85)

+ 0,417

Succión de todos los locales

-0,6 (1,30 x 0,85 - 0,80)

- 0,183

-0,6 (1,30 oT - 0,80)

Hipótesis 2: Portón del muro 1 abierto.

En este caso la permeabilidad de la cara sobre la cual incide el viento es: µ = 6,11 % (5% ≤  ≤ 35%), por lo que para obtener los coeficientes de presión interna se debe interpolar entre los valores dados en la tabla 8, correspondientes al caso en el que  ≤ 5% y en el que  ≥ 35%. Caso 1: Considerando una permeabilidad Aplicación

≤ 5%


Coeficiente: c i


+0,6 (1,80 -1,30 x 0,85)

+ 0,417


-0,6 (1,30 x 0,85 - 0,80)

- 0,183

Caso 2: Considerando una permeabilidad Aplicación

-0,6 (1,30 oT - 0,80) ≥ 35%


Coeficiente: c i

+ 0,8

+ 0,8

Sobre la cara interior de las Presión

Succión

Paredes de   5 % y las Vertientes del techo

Sobre la cara interior de la pared -0,6 (1,30 oT - 0,80) de   35%


-0,6 (1,30 x 0,85 - 0,80)

- 0,183

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UTN FRSR


Valores de los coeficientes de presión interna resultantes de la interpolación: Aplicación ≤ 5%

= 6,11%

≥ 35%

Sobre la cara interior de las Paredes de  ≤ 5 % y las Vertientes del techo.

+ 0,417

+ 0,80

+ 0,431

Sobre la cara interior de la pared con portón abierto.

- 0,183

- 0,183

- 0,183

    

Interpolación de valores;

Hipótesis 3: Portón del muro 2 abierto.

En este caso la permeabilidad de la cara sobre la cual incide el viento es: µ ≤ 5% por lo que los coeficientes

de presión interna se obtienen de la tabla 8, como se indica a continuación: Aplicación Sobre la cara interior de las Succión Paredes de  ≤ 5 % y las Vertientes del techo. Sobre la cara interior de la pared Presión con portón abierto.


Coeficiente: c i

- (1,30 Ot - 0,8)

- (1,30 x 0,85 - 0,8)

-0,305

+0,6 (1,80 -1,30 Ot)

+0,6 (1,80 -1,30 x 0,85)

+ 0,417

2)- Viento Transversal incidente en el muro 3 Hipótesis 1: Ambos portones cerrados. En este caso la permeabilidad de la cara sobre la cual incide el viento es: µ ≤ 5%, por lo que se obtiene en



Coeficiente: c i


+0,6 (1,80 -1,30 x 0,85)

+ 0,417


-0,6 (1,30 x 0,85 - 0,80)

- 0,183

-0,6 (1,30 oT - 0,80)

Hipótesis 2: Portón muro 1 abierto. En este caso la permeabilidad de la cara sobre la cual incide el viento es: µ ≤ 5%, por lo que se obtiene en

la Tabla 8: Aplicación Sobre la cara interior de las Succión Paredes de  ≤ 5 % y las Vertientes del techo. Sobre la cara interior de la pared Presión con portón abierto.


Coeficiente: c i

- (1,30 Ot - 0,8)

- (1,30 x 0,85 - 0,8)

-0,305

+0,6 (1,80 -1,30 Ot)

+0,6 (1,80 -1,30 x 0,85)

+ 0,417

Hipótesis 3: Portón muro 2 abierto. En este caso la permeabilidad de la cara sobre la cual incide el viento es: µ ≤ 5% por lo que los coeficientes

de presión interna se obtienen de la tabla 8, como se indica a continuación: Aplicación Sobre la cara interior de las Succión Paredes de  ≤ 5 % y las Vertientes del techo. Sobre la cara interior de la pared Presión con portón abierto.



Coeficiente: c i

- (1,30 Ot - 0,8)

- (1,30 x 0,85 - 0,8)

-0,305

+0,6 (1,80 -1,30 Ot)

+0,6 (1,80 -1,30 x 0,85)

+ 0,417

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HIPÓTESIS Nº 1

HIPÓTESIS Nº 2

PLANTA

PLANTA

MURO 4

MURO 4

Ci=0,417

HIPÓTESIS Nº 3 PLANTA

Ci=0,431

MURO 4

Ci= - 0,305

MURO 1

Ci= - 0,183

Ci= - 0,183 Dirección del viento

Ci=0,417

Ci=0,431

MURO 3

MURO 1

Ci= - 0,305

MURO 3

Ci= - 0,305 MURO 3

MURO 1



MURO 1

Ci= - 0,183

MURO 2

MURO 2

Ci=0,417

CORTE

Ci=0,417


Ci= - 0,183

MURO 2

Ci=0,431

CORTE

Ci=0,431

Ci=0,417

Ci=0,417


Ci= - 0,183

Ci= + 0,417

CORTE

Ci= - 0,305

Ci=0,431

Ci=0,431


Ci= - 0,305

Ci= - 0,305

Ci= - 0,305

HIPÓTESIS Nº 1


PLANTA

MURO 4


MURO 4 Ci= - 0,305

Ci=0,417

MURO 4 Ci= - 0,305

Ci= + 0,417

Ci=0,417

Ci= - 0,183 Ci= - 0,305 MURO 3

MURO 1


MURO 3

Ci= - 0,305

Ci= - 0,305


MURO 3

MURO 1


MURO 1 Ci= + 0,417 MURO 2 Ci= + 0,417 MURO 2

MURO 2

Ci=0,417

CORTE

CORTE

Ci=0,417

Ci=0,417

Ci=0,417

Ci= - 0,183

Ci= - 0,305


Ci= + 0,417

Ci= + 0,417

Ci= - 0,305

CORTE

Ci= - 0,305

Ci= - 0,305

Ci= - 0,305


Ci= - 0,305

Ci= - 0,305

Ci= - 0,305


3)- Viento Longitudinal incidente en el muro 2 Hipótesis 1: Ambos portones cerrados. En este caso la permeabilidad de la cara sobre la cual incide el viento es: µ ≤ 5%, por lo que se obtiene en



Coeficiente: c i


+0,6 (1,80 -1,30 x 0,95)

+ 0,339


-0,6 (1,30 x 0,95 - 0,80)

- 0,261

-0,6 (1,30 oT - 0,80)

Hipótesis 2: Portón muro 1 abierto.

En este caso la permeabilidad de la cara sobre la cual incide el viento es: µ ≤ 5%, por lo que se obtiene en la Tabla 8: Aplicación


Sobre la cara interior de las Succión Paredes de  ≤ 5 % y las Vertientes del techo. Presión


Coeficiente: c i

- (1,30 Ot - 0,8)

- (1,30 x 0,95 - 0,8)

-0,435

+0,6 (1,80 -1,30 Ot)

+0,6 (1,80 -1,30 x 0,95)

+ 0,339

Hipótesis 3: Portón muro 2 abierto. En este caso la permeabilidad de la cara sobre la cual incide el viento es: µ = 20,31% (5% ≤  ≤ 35%), por lo

que para obtener los coeficientes de presión interna se debe interpolar entre los valores dados en la tabla 8, correspondientes al caso en el que  ≤ 5% y en el que  ≥ 35%. Caso 1: Considerando una permeabilidad  ≤ 5% Aplicación


Coeficiente: c i


+0,6 (1,80 -1,30 x 0,95)

+ 0,339


-0,6 (1,30 x 0,95 - 0,80)

- 0,261

-0,6 (1,30 oT - 0,80)

Caso 2: Considerando una permeabilidad  ≥ 35% Aplicación


Coeficiente: c i

+ 0,8

+ 0,8

Sobre la cara interior de las Paredes de   5 % y las Vertientes del techo

Presión

Succión

Sobre la cara interior de la pared -0,6 (1,30 oT - 0,80) de   35%

-0,6 (1,30 x 0,95 - 0,80)

- 0,261

Valores de los coeficientes de presión interna resultantes de la interpolación: Aplicación

≤ 5%

≥ 35%

= 20,31%

Sobre la cara interior de las Paredes de  ≤ 5 % y las Vertientes del techo.

+ 0,339

+ 0,80

+ 0,574


- 0,183

- 0,183

- 0,183

    

Interpolación de valores;

UTN FRSR


4)- Viento Longitudinal incidente en el muro 4 Hipótesis 1: Ambos portones cerrados. En este caso la permeabilidad de la cara sobre la cual incide el viento es: µ ≤ 5%:

Aplicación


Coeficiente: c i


+0,6 (1,80 -1,30 x 0,95)

+ 0,339


-0,6 (1,30 x 0,95 - 0,80)

- 0,261

-0,6 (1,30 oT - 0,80)


En este caso la permeabilidad de la cara sobre la cual incide el viento es: µ ≤ 5%, por lo que se obtiene en la Tabla 8: Aplicación Sobre la cara interior de las Succión Paredes de  ≤ 5 % y las Vertientes del techo. Presión



Coeficiente: c i

- (1,30 Ot - 0,8)

- (1,30 x 0,95 - 0,8)

-0,435

+0,6 (1,80 -1,30 Ot)

+0,6 (1,80 -1,30 x 0,95)

+ 0,339


En este caso la permeabilidad de la cara sobre la cual incide el viento es: µ ≤ 5%, por lo que se obtiene en la Tabla 8: Aplicación Sobre la cara interior de las Succión Paredes de  ≤ 5 % y las Vertientes del techo. Presión




Coeficiente: c i

- (1,30 Ot - 0,8)

- (1,30 x 0,95 - 0,8)

-0,435

+0,6 (1,80 -1,30 Ot)

+0,6 (1,80 -1,30 x 0,95)

+ 0,339

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HIPÓTESIS Nº 1

HIPÓTESIS Nº 2

PLANTA

PLANTA

MURO 4

MURO 4

Ci= +0,339


MURO 4

Ci= - 0,435

Ci= + 0,574

Ci= +0,339

Ci= +0,339

Ci= - 0,435

Ci= +0,339 MURO 3

MURO 1

MURO 3

Ci= + 0,574

Ci= + 0,574 MURO 3

MURO 1

MURO 1

Ci= +0,339

MURO 2

Ci= - 0,261

MURO 2


MURO 2


CORTE

Ci= +0,339

Ci= - 0,435


CORTE

Ci= +0,339

Ci= +0,339

Ci= - 0,435

CORTE

Ci= - 0,435

Ci= - 0,435


Ci= - 0,183


Ci= + 0,574

Ci= + 0,574

Ci= + 0,574

Ci= + 0,574 Dirección del viento

UTN FRSR

ESTRUCTURAS METÁLICAS Y DE M ADERAS C ÁLCULO DE N AVE INDUSTRIAL HIPÓTESIS Nº 1

HIPÓTESIS Nº 2

PLANTA

PLANTA


MURO 4



MURO 4

Ci= - 0,261


MURO 4

Ci= - 0,435

Ci= - 0,435

Ci= + 0,339

Ci= + 0,339

Ci= + 0,339

Ci= - 0,435

MURO 3

MURO 1

MURO 3

Ci= - 0,435

Ci= - 0,435 MURO 3

MURO 1

MURO 1

Ci= + 0,339

MURO 2

Ci= + 0,339

MURO 2

CORTE

Ci= + 0,339

MURO 2

Ci= - 0,435

CORTE

Ci= + 0,339

Ci= + 0,339

Ci= + 0,339 Dirección del viento


Ci= - 0,435

Ci= + 0,339

CORTE

Ci= - 0,435

Ci= + 0,339


Ci= - 0,435

Ci= - 0,435

Ci= - 0,435


Página | 31

A.5)-Cálculo de los coeficientes de presión “C”: Para realizar el dimensionamiento de los elementos estructurales se deben buscar los coeficientes de presión “C” más desfavorables a los que estarán solicitados.

C = Ce + Ci Por ello sobre cada superficie se combinan los coeficientes de presión externa “Ce” y los de presión interna “Ci”, considerando las direcciones longitudinales y transversales del viento, para obtener los Coeficientes de presión resultante “C”.

A.5.1)-TABLA RESUMEN DE LOS COEFICIENTES DE PRESION RESULTANTES “C” A continuación se presentan los gráficos donde se esquematizan las acciones de las presiones internas y externas, que combinadas nos darán el diagrama de presiones resultantes para cada caso analizado. Esto nos permite apreciar los valores de presiones más desfavorables, que luego se emplearán en el dimensionado. VIENTO INCIDENTE

Estado

SOBRE: O D o

R

VT

o d

A T

R

VL E C

e d

1

O

n r

R M

B 2

O r

R M

B

VT T

o ót

EI u

r o

VL A

P e d

VT T

o n ót

EI u

r o P

VL A

MURO 1 MURO 3 MURO 2 MURO 4 MURO 1 MURO 3 MURO 2 MURO 4 MURO 1 MURO 3 MURO 2 MURO 4

SOBRE: O o

R

VT D

d

A T

R

VL E C

e d

1

O

n r

R M

B 2

O r

R M

B

VT T

o ót

EI u

r o

VL A

P e d

VT T

o n ót

EI u

r o P

MURO 1

MURO 2

MURO 3

MURO 4

-0,183 0,417 0,339 0,339 -0,183 0,417 0,339 0,339 -0,305 -0,305 0,574 -0,435

0,417 0,417 -0,261 0,339 0,431 -0,305 -0,435 -0,435 0,417 0,417 -0,183 0,339

0,417 -0,183 0,339 0,339 0,431 -0,305 -0,435 -0,435 -0,305 -0,305 0,574 -0,435

0,417 0,417 0,339 -0,261 0,431 -0,305 -0,435 -0,435 -0,305 -0,305 0,574 -0,435

VIENTO INCIDENTE

Estado

o

VALORES DE LOS COEFICIENTES DE PRESION “Ci”

A

VL

MURO 1 MURO 3 MURO 2 MURO 4 MURO 1 MURO 3 MURO 2 MURO 4 MURO 1 MURO 3 MURO 2 MURO 4

CUBIERTA CUBIERTA 1 2 0,417 0,417 0,339 0,339 0,431 -0,305 -0,435 -0,435 -0,305 -0,305 0,574 -0,435

0,417 0,417 0,339 0,339 0,431 -0,305 -0,435 -0,435 -0,305 -0,305 0,574 -0,435

VALORES DE LOS COEFICIENTES DE PRESION “Ce”

MURO 1 0,800 -0,305 -0,380 -0,380 0,800 -0,305 -0,380 -0,380 0,800 -0,305 -0,380 -0,380

MURO 2

0,800 -0,435

0,800 -0,435

0,800 -0,435

MURO 3 -0,305 0,800 -0,380 -0,380 -0,305 0,800 -0,380 -0,380 -0,305 0,800 -0,380 -0,380

MURO 4

CUBIERTA CUBIERTA 1 2

0,800 -0,435

0,800 -0,435

0,800 -0,435

-0,310 -0,240 -0,380 -0,380 -0,310 -0,240 -0,380 -0,380 -0,310 -0,240 -0,380 -0,380

-0,240 -0,310 -0,380 -0,380 -0,240 -0,310 -0,380 -0,380 -0,240 -0,310 -0,380 -0,380

Se determinan los valores de las acciones que corresponden a cada coeficiente “c” para poder identificar

luego las máximas acciones unitarias “wz” con las que se procederá al dimensionado

UTN FRSR

VIENTO INCIDENTE SOBRE:

Estado O o o

R

VT D

d

A T

R E

VL C

n

1

O

r

r

R M

B

VT T

ót o

EI u

o P

r

r

R M

B

VT

O

VL

2

A

n

T

ót o

EI u

o P


A

VL

COMBINACION DE ACCIONES EXTERIORES E INTERIORES MURO 1

MURO 2

MURO 3

MURO 4

CUBIERTA 1

CUBIERTA 2

MURO 1

0,983

-0,417

-0,722

-0,417

-0,727

-0,657

MURO 3

-0,722

-0,417

0,983

-0,417

-0,657

-0,727

MURO 2

-0,719

1,061

-0,719

0,461

-0,719

-0,719

MURO 4

-0,719

-0,774

-0,719

-0,174

-0,719

-0,719

MURO 1

0,983

-0,431

-0,736

-0,431

-0,741

-0,671

MURO 3

-0,722

0,305

1,105

0,305

0,065

-0,005

MURO 2

-0,719

1,235

0,055

1,235

0,055

0,055

MURO 4

-0,719

0,000

0,055

0,000

0,055

0,055

MURO 1

1,105

-0,417

0,000

0,305

-0,005

0,065

MURO 3

0,000

-0,417

1,105

0,305

0,065

-0,005

MURO 2

-0,954

0,983

-0,954

0,226

-0,954

-0,954

MURO 4

0,055

-0,774

0,055

0,000

0,055

0,055

1,105 -0,954

1,235 -0,774

1,105 -0,954

1,235 -0,431

0,065 -0,954

0,065 -0,954

"C" PRESIÓN MÁXIMA "C" SUCCIÓN MÁXIMA

A.6)-CÁLCULO DE LAS ACCIONES UNITARIAS RESULTANTES “wz” La acción unitaria ejercida por el viento sobre cada una de las caras de los muros y cubiertas, se obtienen en función de los distintos valores de coeficientes de presión “C”, con la expresión:

 

Dónde:

2

w z = Acción unitaria resultante, expresada en Kg/m . c = Coeficiente de presión, extraídos de los valores máximos de presión y succión actuante en cada

superficie de la construcción (según tabla anterior). q z = Presión dinámica de cálculo, que depende de la dirección del viento (Longitudinal y Transversal).

      

Estado

VIENTO INCIDENTE SOBRE:

O o o

R

VT D

d

A T

R E C

VL

l e d

1

O

n r

R M

B

VT T

o ót

EI u

r o P

VL VT

l

A

e d

2

O

n r

R M

B

T o

ót

EI

r

u o P

A

VL

RESUMEN DE ACCIONES

MURO 1

MURO 2

MURO 3

MURO 4

CUBIERTA 1

CUBIERTA 2

MURO 1

41,188

-17,472

-30,252

-17,472

-30,461

-27,528

MURO 3

-30,252

-17,472

41,188

-17,472

-27,528

-30,461

MURO 2

-33,700

49,729

-33,700

21,607

-33,700

-33,700

MURO 4

-33,700

-36,277

-33,700

-8,155

-33,700

-33,700

MURO 1

41,188

-18,059

-30,838

-18,059

-31,048

-28,115

MURO 3

-30,252

12,780

46,300

12,780

2,724

-0,210

MURO 2

-33,700

57,884

2,578

57,884

2,578

2,578

MURO 4

-33,700

0,000

2,578

0,000

2,578

2,578

MURO 1

46,300

-17,472

0,000

12,780

-0,210

2,724

MURO 3

0,000

-17,472

46,300

12,780

2,724

-0,210

MURO 2

-44,714

46,073

-44,714

10,593

-44,714

-44,714

MURO 4

2,578

-36,277

2,578

0,000

2,578

2,578

46,300 -44,714

57,884 -36,277

46,300 -44,714

57,884 -18,059

2,724 -44,714

2,724 -44,714

PRESIÓN MÁXIMA SUCCIÓN MÁXIMA

Los valores máximos calculados se utilizarán a continuación para el dimensionado de las correas de techo y las correas de los muros laterales y piñón. Alumnos: DEBERNARDI Diego – CASTRO Ignacio

Página | 33

Ce VIENTO TRANSVERSAL

MURO 1

Ci VIENTO TRANSVERSAL

MURO 3

Ce= + 0,80

MURO 1

Ce= + 0,80

MURO 1

Ci= - 0,305

C = -1,105

"C" CUBIERTA

C = - 0 ,9 5 4

4 C = - 0, 9 5

C i= + 0 ,5 7 4

7 4 C i = + 0, 5

MURO 3

C = -1,105

Ci VIENTO LONGITUDINAL

C e= - 0 ,31

Ce = - 0, 31

MURO 3

Ci= - 0,305

Ce VIENTO TRANSVERSAL

"C" MURO LATERAL


Ce VIENTO LONGITUDINAL

Ci VIENTO LONGITUDINAL

"C" MURO PIÑON

0

2 4

0

2 4

3

5 5

R R

0

3

5

0

0

R R

0

M M

M M

1-

,8

,8

O =

U C

e

4,

O

+

O

+ U

U

C

e

=

C

i=

2 4 R R M M

3 4,

O U

,2

O =

U

C

i=

C

5 3 O ,2 1U C

=

5.4)- ACCIONES DE CONJUNTO. Consideramos pórticos transversales biempotrados, con una separación de 5 metros.

CERCHA

ARTICULACIÓN

ARTICULACIÓN

A A

D H

R C

EI E U R IZ

Q D

E A

A M

M

N

N U

U L

L O

O C

C

5.4.1- Máxima Carga Vertical. La máxima carga gravitatoria va a generar:  Máximos esfuerzos de tracción en el cordón inferior de la cercha y  Máximos esfuerzos de compresión en el cordón superior,  Máximos esfuerzos de compresión en los montantes y  Máximos esfuerzos de tracción en las diagonales.  Máximos esfuerzos normal de compresión en las columnas  Máximas acciones vértices sobre las bases. Estados de carga ESTADO Nº 1 CARGAS PERMANENTES

ESTADO Nº 2 CARGAS DE NIEVE

96,00 kg/m²*5m

25,00 kg/m² *Cubierta: paneles de chapa incluyendo la aislación térmica= 15 Kg/m2*5m *Peso Correas= 10 Kg/m2*5m *Peso Cercha= 50 Kg/m TOTAL = 175 Kg/m2

ESTADO Nº 3 CARGA DEBIDA AL VIENTO (succión)

/m ² * 5m - 4 4, 71 kg

ESTADO Nº 4 CARGA DEBIDA AL VIENTO (presión)

-44,7 1 k g / m² *5 m

m ² * 5m 2, 7 2 kg/

2,7 2 k g / m² * 5m

Siendo:  Peso propio = Pcercha +S *(Pcorrea + Pcubierta) = 50 Kg/m + 5m *(25 Kg/m 2) = 175 Kg/m o Siendo s = sep. entre pórticos = 5 m.  Peso Nieve = 96 Kg/m 2 * 5 m = 480 Kg/m  Viento Presión (máx.) = + 2,70 kg/m 2 * 5 m = +13,50 Kg/m  Viento Succión (máx) = - 44,39 kg/m2 * 5 m = -221,95 Kg/m

UTN FRSR


Para establecer la carga de diseño establecemos hipótesis de combinación de los distintos estados de carga, que se muestra a continuación: HIPÓTESIS 1: HIPÓTESIS 2: HIPÓTESIS 3: HIPÓTESIS 4: HIPÓTESIS 5: HIPÓTESIS 6: HIPÓTESIS 7:

Peso Propio Peso Propio Peso Propio Peso Propio Peso Propio Peso Propio Peso Propio

+ + + + + + +

100% Nieve + 50% 100% Nieve + 50% 50% Nieve + 100% 50% Nieve + 100% 0% Nieve + 100% 0% Nieve + 100% 100% Nieve + 0%

Viento Presión Viento Succión Viento Presión Viento Succión Viento Presión Viento Succión Viento

Valores de carga correspondientes a cada estado

                                                        

HIPÓTESIS 1: Peso Propio + 100% Nieve + 50% Viento Presión

HIPÓTESIS 2: Peso Propio + 100% Nieve + 50% Viento Succión HIPÓTESIS 3: Peso Propio + 50% Nieve + 100% Viento Presión

HIPÓTESIS 4: Peso Propio + 50% Nieve + 100% Viento Succión HIPÓTESIS 5: Peso Propio +

0% Nieve + 100% Viento Presión

HIPÓTESIS 6: Peso Propio +

0% Nieve + 100% Viento Succión

HIPÓTESIS 7: Peso Propio + 100% Nieve +

0% Viento

La condición crítica corresponde a la carga permanente, más la carga total de nieve y la mitad de la 2

carga de viento en presión (1), con un valor de carga igual a 661,75 Kg/m .

5.4.2- Máxima Carga Volcadora. Dicha carga es aquella que produce los mayores esfuerzos en la estructura al intentar generar un vuelco de la misma, de allí que se deduce que la máxima carga volcadora será aquella provocada por el viento transversal. La máxima carga volcadora va a generar:   

Máximos esfuerzos de signo contrario a los de la carga gravitatoria en la cercha. Máximos momentos flectores en las columnas y en las bases Máximos momentos esfuerzos de corte en las columnas

Para obtener la máxima carga volcadora vamos a considerar los siguientes casos, y de allí utilizar para el diseño el que produzca los mayores esfuerzos: 



Viento transversal izquierda Portón cerrado o Portón abierto a barlovento o Viento transversal derecha Portón cerrado o Portón abierto a sotavento o


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UTN FRSR


Carga Volcadora 1 Viento transversal izquierda - Portón cerrado

                                                       (  )                                                           (  )                                                      Carga Volcadora 2

Viento transversal izquierda - Portón abierto a barlovento

Carga Volcadora 3

Viento transversal derecha - Portón cerrado


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UTN FRSR


      (  )                                                             (  )    Carga Volcadora 4

Viento transversal derecha - Portón abierto a sotavento

Viento sobre muro 1 Viento sobre cubierta 1 Viento sobre cubierta 2 Viento sobre muro 3 Carga permanente

CUADRO RESUMEN DE CARGAS VOLCADORAS Carga volcadora 1 Carga volcadora 2 Carga volcadora 3 q [Kg/m] q [Kg/m] q [Kg/m] 205,94 205,94 -151,26 -152,31 -155,24 -137,64 -137,64 -140,575 -152,31 -151,26 -154,19 205,94 150,00 150,00 150,00

Carga volcadora 4 q [Kg/m] -151,26 +13,62 -1,05 +231,50 150,00

Siendo la caga volcadora 2 la máxima carga volcadora.

5.4.3- Máxima Carga Arrancadora. Dicha carga es aquella que genera diferentes esfuerzos en la estructura al intentar un arrancamiento de la misma, es por ello que se considera como máxima carga arrancadora a aquella que es provocada por el viento longitudinal. La Máxima Carga Arrancadora genera los máximos esfuerzos:  

De compresión en el cordón inferior de la cercha y en las diagonales De tracción en los montantes y en las columnas, por lo que se deben dimensionar las bases para evitar el levantamiento de la estructura

El estado de carga será el provocado por el viento longitudinal, con el portón abierto a barlovento.

             (  )   


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UTN FRSR


5.4.4- Evaluación del efecto del sismo En la acción del sismo, la capa de nieve y la cubierta generan una masa que es donde se considera actuando el sismo. Las columnas son los únicos elementos que soportan el sismo, además el cordón inferior de la cabreada es una biela que no transmite el esfuerzo de una columna a otra. El CIRSOC 301 recomienda que el cálculo de la acción sísmica se realice según el CIRSOC 103 Parte I y Parte IV. En nuestra provincia se encuentra aún en vigencia el Código de Construcciones Sismorresistentes '87, por lo tanto usaremos este último para nuestro cálculo. El estado de carga será: PP + ½ N + S Según el Capítulo 4 del CCSR’87 el Coeficiente Sísmico es:

Dónde:

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Grupo C

1,15, estructura con vinculación interna parcial 1,00, estructura dúctil

Suelo Tipo I (suelo firme)

Polo tanto el valor del coeficiente sísmico será:

Fuerza Sísmica

Cargas a considerar en los edificios comunes

Es suficiente agrupar las cargas gravitatorias en los niveles de los diafragmas o losas. En cada agrupamiento se incluirán las cargas gravitatorias propias y las de los muros y otros elementos existentes en su zona de influencia superior e inferior. El centro de gravedad del conjunto se supondrá en el nivel del diafragma. Cada una de estas cargas se determina por:



Gi = Carga permanente que actúa en el agrupamiento o parte de la construcción. Pi = Cargas accidentales que actúan en el agrupamiento o parte. p = Coeficiente de participación de la sobrecarga accidental: p = 0,50 Para sobrecarga de nieve. Alumnos: DEBERNARDI Diego – CASTRO Ignacio

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Trabajo de estructuras metalicas

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