UNIVERSIDAD NACIONAL SANTIAGO ANTÚNEZ DE MAYOLO
DISEÑO DE COBERTURA METÁLICA FACULTAD: INGENIERÍA CIVIL
DOCENTE: CURSO: DISEÑO EN ACERO Y MADERA ALUMNOS: • • • •
COLONIA MURAT M URATA A Hiroshi Alejandro Aleja ndro UIS!E ROSALES SELEM RO"AS CHIUCA LUIS EDUARDO AYALA SALA#AR $LOR FACULTAD: INGENIERÍA CIVIL HUARAZ-2016
I
INDICE GENERALID GENERALIDADES. ADES..... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ .......... ............. ...............2 ........2
1.1 OBJETIVO OBJETIVOS... S....... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........... .............. ............... ............... ......... 3 1.2 DESCRIPCIÓN DESCRIPCIÓN DE LA ESTRUCUTUR ESTRUCUTURA.... A........ ........ ........ ........ ........ ........ ............ ............... ..............3 .......3 1.3 NORMA NORMATIVIDAD... TIVIDAD....... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ............ ...........3 ...3 II PROCEDIMIE PROCEDIMIENTO NTO DE EVAL EVALUACIÓN... UACIÓN....... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ .......... .........3 ...3 2.1 ANÁLISIS ANÁLISIS DE DESPLAZAMIEN DESPLAZAMIENTOS.. TOS...... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ .......... .........3 ...3 2.2 VERIFICAC VERIFICACIÓN IÓN DE ESFUER ESFUERZOS.. ZOS...... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ......... ............ ........3 .3 III CRITERIO CRITERIO DE EVAL EVALUACI UACIÓN ÓN ESTRUCTUR ESTRUCTURAL... AL....... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ .........3 .....3 3.1 TIPO DE ANÁLISIS ANÁLISIS USADOS..... USADOS......... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........... .............. ............3 .....3 IV CARACTE CARACTERÍSTI RÍSTICAS CAS DE LA ESTRUCUTURA.... ESTRUCUTURA........ ........ ........ ........ ........ ........ .......... ............. .............. ........3 .3 4.1 RESUMEN RESUMEN DE DIMENSION DIMENSIONES... ES....... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........... ............... ............... ............3 .....3 4.2 CARACTE CARACTERÍSTI RÍSTICAS CAS DE LOS LOS MATERI MATERIALES. ALES..... ........ ........ ........... ............... ............... .............. .........3 ..3 V METRADO METRADO DE CARGAS.. CARGAS...... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ .......... ............. ............... ............... ..........3 ...3 5.1 CARGA POR PESO PROPIO.... PROPIO........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........... .............. ............... ............... ...........3 ....3 5.2 CARGAS CARGAS VIVAS... VIVAS....... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ......... ............. ...............3 .......3 5.3 CARGA DE VIENT VIENTO... O....... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........... .............. ...........3 ....3 VI MEMORIA MEMORIA DE CÁLCULO.... CÁLCULO........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ .......... ............. ............... ............... ...........3 ....3 6.1 INTRODUCCI INTRODUCCIÓN ÓN AL SAP2..... SAP2......... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ .........3 .....3 6.2 DISE!O DISE!O DE ESTRUCTUR ESTRUCTURAS AS METÁLICA METÁLICAS.... S........ ........ ........ ........ .......... ............. ............... .............3 .....3 VII CONCLUSIO CONCLUSIONES.. NES...... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ....... ...3 3 VIII PLANO GENERAL GENERAL " DETALLE DETALLES.... S........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ............ ............... .............. ............... .........3 .3
I
GENERALIDADES
I.1
OBJETIVOS. • • • •
I.2
D#$#%&'()% *)+ ,-#%)+ '($#%()+ /# *) #+$%-0$-%). D'+#)% *+ #*#&#($+ #+$%-0$-%)*#+ /# *) #+$%-0$-%). D'+#)% *)+ 0(#'(#+ #($%# #*#&#($+ /# *) #+$%-0$-%). D#$#%&'()% *) #+$)'*'/)/ #+$%-0$-%)*. DESCRIPCIÓN DE LA ESTRUCUTURA.
L) #+$%-0$-%) 0(+$) /# -() )%&)/-%) &#$*'0) /# $#07 0( 0#%$-%) /# E$#%('$7 VIGUETAS DE ACERO7 8 TIJERALES.
fgura 1 techo metálico modelado en Autocad
fgura 2 vista rontal de la estructura
I.3
NORMATIVIDAD.
I.3.1
ACERO A36
E+ -( )0#% #+$%-0$-%)* )* 0)%(7 -$'*')/ #( 0(+$%-00'9( /# #+$%-0$-%)+ &#$*'0)+7 :-#($#+7 $%%#+ /# #(#%;<)7 $%%#+ :)%) 0&-('0)0'9( 8 #/'=0)0'(#+ %#&)0)/)+7 )$%('**)/)+ +*/)/)+7 #%%)>#+ #*?0$%'0+ 8 +#)*')0'9(. P%:'#/)/#+ �('0)+ Tabla 1 propiedades mecánicas A36
L<&'$# /# @-#(0') &<('& M:) :+' 25 36 I.3.2
R#+'+$#(0') ) *) $%)00'9( :+' M:) M'( M) M'( M) 5 4 55
Combinai!n "# Ca$%a
PU ( D + L + W )
• • •
I.3.3
Ti&o "# '(#)o.
• •
II
DCARGA MUERTA ;PESO DE LA ESTRUCTURA LCARGA VIVA;SOBRECARGA O CARGA DE SERVICIO CARGA DEL VIENTO ;
S-#* $': I7 0( 0):)0'/)/ :%$)($# 22.5 H;0&2 S-#* &-8 R<;'/ R0)+
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
II.1
An*)i'i' "# "#'&)a+ami#n,o. •
LÍMITES DE DESPLAZAMIENTO LATERAL DE ENTREPISO PARA EL ACERO SEGN NORMA E3 .1
II.2
V#$i-iai!n "# #'-(#$+o' •
E+,-#% K*$'& /# *+ :#%=*#+ Tabla 2 tabla de carga ultima de los elementos
BARRA LONGITUD S ,$
#+#*$#
AB
5.125
5.125
BC
1.1
1.1
CD
1.253
1.253
DE
1.253
1.253
EF
1.256
1.256
FG
1.253
1.253
G
1.253
1.253
I
1.253
1.253
IJ
5.13
5.13
JH
5.26
5.26
HL
5.12
5.12
LM
5.413
5.413
MN
5.26
5.26
NO
5.26
5.26
OP
5.26
5.26
PERFIL 145 3 145 3 215 215 246 2 215 215 215 145 3 125 125 125 125 125 125
P
5.26
5.26
125
CARGA BARRA LONGITUD CARGA LONGITUD ': S ,$ #+#*$# PERFIL ': BARRAS ,$ 125 4 R 5.26 5.26 52 TE 2.3 125 4 RS 5.26 5.26 52 ES 2.624 125 45 ST 5.26 5.26 52 ER 3.32 125 45 TU 5.26 5.26 52 RF 3.32 125 4 UV 5.26 5.26 52 F 2.624 125 45 V 5.26 5.26 52 FP 2.3 125 45 5.12 5.12 52 PG 2.3 125 45 " 5.26 5.26 52 GO 1.4
#+#*$ #
PERFIL
CARGA ':
2.3
6
2.624
6
3.32
6
5
3.32
6
5
2.624
6
5
2.3
6
5
2.3
6
5
1.4
6
4
"B
1.22
1.22
6
2
GN
2.165
2.165
6
52
B
5.4
5.4
6
65
N
2.165
2.165
6
52
C
5.4
5.4
6
5
M
1.124
1.124
6
2
52
C
3.6
3.6
6
5
L
1.66
1.66
6
2
52
CV
.13
.13
6
52
LI
1.6
1.6
6
2
52
VD
.13
.13
6
52
.36
.36
DU
6.14
6.14
6
5
6
6
6 14
2
52
IH 0*-&( )1
422
52
DT
.6
.6
6
3
0*-&( )2
6
6
14
422
P
5.26
5.26
125
52
DT
.6
.6
6
3
0*-&( )2
6
6
14
III CRITERIO DE EVALUACIÓN ESTRUCTURAL. III.1 TIPO DE ANLISIS USADOS III.1.1 ANLISIS ESPECTRAL MODAL NORMA E/3/ • • • • •
LUGAR DONDE SE CONSTRUIRAZONA 4 CATEGORIA DE LA ESTRUCTURATIPO C TIPO DE SUELOS1 ESTRUCTURA REGULAR. COEFICIENTE DE AMORTIGUAMIENTO.
IV CARACTER0STICAS DE LA ESTRUCUTURA IV.1 RESUMEN DE DIMENSIONES Tabla 3 de dimensiones BARRAS
LONGITUD&
BARRAS
LONGITUD&
BARRAS
LONGITUD&
AB
1.562
R
1.66
TE
2.3
BC
3.12
RS
1.66
ES
2.624
CD
3.125
ST
1.66
ER
3.32
DE
3.125
TU
1.66
RF
3.32
EF
3.126
UV
1.66
F
2.624
FG
3.125
V
1.66
FP
2.3
G
3.125
1.563
PG
2.3
I
3 125
"
1 66
GO
1 4
422
III CRITERIO DE EVALUACIÓN ESTRUCTURAL. III.1 TIPO DE ANLISIS USADOS III.1.1 ANLISIS ESPECTRAL MODAL NORMA E/3/
LUGAR DONDE SE CONSTRUIRAZONA 4 CATEGORIA DE LA ESTRUCTURATIPO C TIPO DE SUELOS1 ESTRUCTURA REGULAR. COEFICIENTE DE AMORTIGUAMIENTO.
• • • • •
IV CARACTER0STICAS DE LA ESTRUCUTURA IV.1 RESUMEN DE DIMENSIONES Tabla 3 de dimensiones BARRAS
LONGITUD&
BARRAS
LONGITUD&
BARRAS
LONGITUD&
AB
1.562
R
1.66
TE
2.3
BC
3.12
RS
1.66
ES
2.624
CD
3.125
ST
1.66
ER
3.32
DE
3.125
TU
1.66
RF
3.32
EF
3.126
UV
1.66
F
2.624
FG
3.125
V
1.66
FP
2.3
G
3.125
1.563
PG
2.3
I
3.125
"
1.66
GO
1.4
IJ
1.566
"B
.34
GN
2.165
JH
1.66
B
1.6
N
2.165
HL
1.563
C
1.66
M
1.124
LM
1.65
C
1.124
L
1.66
MN
1.66
CV
2.165
LI
1.6
NO
1.66
VD
2.165
IH
.36
OP
1.66
DU
1.4
0*-&() 1
6
P
1.66
DT
2.3
0*-&() 2
6
fgura 3 dimensiones de la estructura
IV.2 CARACTER0STICAS DE LOS MATERIALES •
ELEMENTOS ESTRUCTURALES DEL TIJERAL USO DEL ACERO A36 L<&'$# /# @-#(0') &<('& M:) :+' 25 36
•
V
R#+'+$#(0') ) *) $%)00'9( :+' M:) M'( M) M'( M) 5 4 55
C#%$-%) /# E$#%('$.
METRADO DE CARGAS
V.1
CARGA POR PESO PROPIO
V.1.1
Ca$%a "#) E,#$ni,
PESO DEL ETERNIT21.5 ; Na=( Ancho total atechar / Longitud útil del eternit )=(25 / 1.64 )=16 N 1 =( Largo total a techar / Ancho útil del eternit )=(60 / 0.875 )=69 Numerototal de planchas de eternit es=15∗69=1040 aprox
=22360 Kg
∴ Peso total del Eternit
V.1.2
Ca$%a "# )a' i%(#,a'
S# )+-&# -( :#%=* /#$#%&'()/ /# Q';-#$) 8 +# -+0) +- :#+ :% -('/)/ /# *(;'$-/ •
• • • •
V.1.3
P#%=* A+-&'/ 2 L 3 ” x 3 “ x 3 / 16 P#+ :% -('/)/ /# *(;'$-/ 6 ;& T$)*7 /# V';-#$)+ 1 12 216 Q';-#$)+ P#+ T$)* /# *)+ V';-#$)+ 1 6& 6;& 64 ; P#+ /# *) Q';-#$) :% &2 4.25 H;&2 Ca$%a "#bi"o a) ,i#$a)
S# )+-&# -( :#%=* /#$#%&'()/ :)%) #* $'>#%)* 8 +# -+0) +- :#+ :% -('/)/ /# *(;'$-/
P#%=* A+-&'/ 2 L 2.5 ” x 2.5 “ x 1 / 4 L+ $'>#%)*#+ #$%#&+ +:%$)%)( -() 0)%;) F 8 *+ $'>#%)*#+ '($#%&#/'+ +:%$)%)( 2 F L+ 0-)*#+ +:%$)( -() 0)%;) :% &#$% 0-)/%)/ 3.2 H;&2 N-&#% /# $'>#%)*#+ N$'> 13 $'>#%)*#+
•
•
• •
F =(39.2 x 1542 )/ 2∗( 13− 1 )=2505 Kg
=
2 F 5010 Kg
(Carga total delTieral !ntermedio )
A%) +# %#:)%$# *) ,-#%) +%# 0)/) (-/ /#* $'>#%)*7 0(+'/#%)(/ -# +%# *+ (-/+ #$%#&+ )0$K) -() ,-#%) F( 8 +%# *+ (-/+ '($#%&#/'+ )0$K) -() ,-#%) /# 2 F(. Nn = Numero de nudos =16
F n =
2 F 2
( Nn− 1)
=
5010 30
=167 Kg
Fn=167 Kg
V.2
8
2 Fn
=334 Kg
CARGAS VIVAS
S# +-#*# ) -+)% +#;K( (-#+$%)+ /'&#(+'(#+ /# (-#+$%) #+$%-0$-%) -() +%#0)%;) /# 1 H;&2 :% &#$% 0-)/%)/ /# %#) /# :*)($) ):%'&)/)&#($# Psc =10 Kg / m 2 ( 1500 m 2 )=15000 Kg
V.3
CARGA DE VIENTO
" h=" (
h 10
0.22
)
" ="elocidad de dise#o hasta 10 mde altura=80 $m / h
" h="elocidad de dise#o hasta 9 mde altura h = 9 mde altura
" h=80 (
9 10
0.22
)
" h=78.116 $m / h
CARGA ETERIOR DE VIENTO
Ph=0.005 ∗0.7∗" h
2
Ph=22.41 $g / m 2 P=22.41 ∗771.297 $g P=17284.765 $g
F % = P cos ' donde F % = Fuer(a%ertical F x = P sen ' donde F x = Fuer(a %ertical
F % =16807.186 $g F x = 4035.048 $g
V.
4UER5A VERTICAL TOTAL SOBRE EL TECO
F % =16807.186 $g Peso total del Eternit =22360 Kg Psc =10 Kg / m 2 ( 1500 m 2 )=15000 Kg Peso Total de las "iguetas=6480 $g Carga total del Tieral=5010 Kg T)TAL=16807.186 $g + 22360 Kg + 15000 Kg + 6480 $g + 5010 Kg
T)TAL =65657.186 $g
V.7
4UER5A ORI5ONTAL TOTAL SOBRE EL TECO
F-#%) %'($)* :%/-0'/) :% #* Q'#($ #+ Fx =4035.048 Kg
A%) +# %#:)%$# *) ,-#%) +%# 0)/) (-/ /#* $'>#%)*7 0(+'/#%)(/ -# +%# *+ (-/+ #$%#&+ )0$K) -() ,-#%) V 8 +%# *+ (-/+ '($#%&#/'+ )0$K) -() ,-#%) /# 2 V. CA*+A P)* T!,E*AL=
4035.048 Kg 13
CA*+A P)* T!,E*AL=310.388 $g
=310.388 $g
16 "
" =19.399 $g
=38.798 $g
2 "
V.6 V.6.1
Ca$%a' o 4(#$+a' "# )a E',$(,($a M#,*)ia8 Ca$%a M(#$,a8
E+ #* :#+ /# *+ &)$#%')*#+7 /'+:+'$'Q+ /# +#%Q'0'7 #-':+7 $)'-#+ 8 $%+ #*#&#($+ +:%$)/+ :% *) #/'=0)0'9(7 '(0*-8#(/ +- :#+ :%:'7 -# +#)( :#%&)(#($#+ 0( -() Q)%')0'9( #( +- &);('$-/7 :#-#) #( #* $'#&:. F-#%) /#* P#+ /#* T'>#%)* F ti =5010 Kg F-#%) /#* P#+ /#* E$#%('$ F et = 22360 Kg Muerta = 33850 kg
Carga
F-#%) /#* P#+ /# *)+ V';-#$)+ F %ig=6480 Kg V.6.2
Ca$%a Via8
E+ #* :#+ /# $/+ *+ 0-:)($#+7 &)$#%')*#+7 #-':+7 &-#*#+ 8 $%+ #*#&#($+ &Q'*#+ +:%$)/+ :% *) #/'=0)0'9(.
F-#%) /#* V'#($ F % =16807.186 $g F-#%) /# S%#0)%;) F sc=15000 Kg 31807.186 kg
VI MEMORIA DE CLCULO VI.1 INTRODUCCIÓN AL SAP2/// VI.1.1 MODELACIÓN EN AUTOCAD
fgura 4 modelado en AutoCAD
VI.1.2 IMPORTACIÓN DEL MODELO CAD9 AL PROGRAMA SAP2///
Carga Viva =
fgura !mportaci"n de modelo
VI.1.3 DE4INIR LA SECCIÓN : EL MATERIAL PARA LAS COLUMNAS : EL TIJERAL
fgura 6 defnici"n del acero A36
VI.1. DE4INIR LA SECCIÓN DE LOS ELEMENTOS DE LA ESTRUCTURA
•
TIJERAL =2L 2.5” x 2.5” x ¼
•
COLUMNA=TSX6X1/4
VI.1.7 DE4INIMOS LOS TIPOS DE CARGA SOBRE LA ESTRUCTURA.
• • •
CARGA DE VIENTO CARGA MUERTAD CARGA VIVAL
fgura # Defnici"n de cargas
VI.1.6 DE4INIMOS LA COMBINACIÓN DE CARGA A UTILI5AR
fgura $ Combinaci"n de carga
VI.1.; ASIGNACIÓN DE CARGAS A LA ESTRUCTURA
VI.1.7.1
carga de viento
fgura % asignaci"n de cargas e&tremas
fgura 1' asignaci"n de cargas intermedias
VI.1.7.2
carga muerta
Carga Muerta = 33850 kg
fgura 11 asignaci"n de la carga muerta
VI.1.7.3
Carga Viva Carga Viva = 31807.186 kg
fgura 12 Asignaci"n de la carga viva
VI.1.< ANALI5AMOS LA ESTRUCTURA
•
ANÁLISIS MODAL ESPECTRAL.
fgura 13 A(A)!*!* +*,+CT-. /.DA)
VI.1.= DE4INIR UN CASO DE CARGA9 PARA INCLUIR EL ANALISIS MODAL ESPECTRAL
fgura 14 A(A)!*!* /.DA) +*,+CT-A) •
DEFINIMOS EL AMORTIGUAMIENTO
fgura 1 A/.-T!0A/!+(T. ''
VI.1.1/ an*)i'i' #'&#,$o mo"a) #n )a #',$(,($a>"#'&)a+ami#n,o )a,#$a)
fgura 16 desplaamiento lateral
fgura 1# D+*,)AA/!+(T. 5'''12
VI.1.11 an*)i'i' &o$ ombinai!n "# a$%a'
AN!I"I" #$ %NA C$&C'A
fgura 1$ deormaci"n de la estructura
AN!I"I" #$ !A $"(&%C(%&A C)M*!$(A
fgura 1%deormaci"n de la estructura 3d
VI.1.12 DISE?O EN ACERO AISC>LR4D ==
fgura 2' dise7o de una cercha
fgura 21 dise7o de toda la estructura
VI.1.13 RESULTADOS
L) #+$%-0$-%) #+$ +%#0)%;)/)7 (#0#+'$) (-#Q /'+#.
fgura 22 dise7o en una cercha
fgura 23 dise7o de toda la estructura
VI.1.1 REDISE?ANDO LA ESTRUCTURA •
U+)(/ :#%=*#+ DEFINIMOS UNA SECCION AUTOLOG7 CON TODOS LOS PERFILES 7 COMENZANDO POR EL 24
fgura 24 *+)+CC!.( D+ ).* ,+-8!)+* 9 •
)+';()&+ ) $/+ *+ #*#&#($+ 87 /#=('&+ ) -() +#00'9( AUTOLOG
fgura 2 D+8!(!+(D. *+CC!.( AT./AT!C.
VI.1.17 ANALISIS DE LA ESTRUCTURA REDISE?ADA •
C& +# O+#%Q)7 *) #+$%-0$-%) -#/) #+$)*# 8 +-+ #*#&#($+ $%))>)( )+$) +- #+$)/ K*$'&.
fgura 26 elementos traba:ando efcientemente
fgura 2# /odelo estructural en 3D
VI.2 DISE?O DE ESTRUCTURAS METLICAS. BARRAS AB BC CD DE EF FG G I IJ JH HL LM MN NO OP P BARRAS R RS ST TU UV V " "B B C C CV VD DU DT BARRAS TE ES ER RF F FP PG
LONGITUD,$ 5.1246116 1.116535 1.2526246 1.2526246 1.255551 1.2526246 1.2526246 1.2526246 5.13526 5.2621 5.125256 5.413352 5.2621 5.2621 5.2621 5.2621 LONGITUD,$ 1.26413 1.26413 1.26413 1.26413 1.26413 1.26413 16.231 1.26413 4.25246 1.534 1.65 12.63531 23.33665 23.33665 2.115612 2.423563 LONGITUD,$ 2.3 2.624 3.32 3.32 2.624 2.3 2.3
#+#*$# 5.1246116 1.116535 1.2526246 1.2526246 1.255551 1.2526246 1.2526246 1.2526246 5.13526 5.2621 5.125256 5.413352 5.2621 5.2621 5.2621 5.2621 #+#*$# 1.26413 1.26413 1.26413 1.26413 1.26413 1.26413 16.231 1.26413 4.25246 1.534 1.65 12.63531 23.33665 23.33665 2.115612 2.423563 #+#*$# 2.3 2.624 3.32 3.32 2.624 2.3 2.3
PERFIL 1453 1453 215 215 2462 215 215 215 1453 125 125 125 125 125 125 125 PERFIL 125 125 125 125 125 125 125 125 6 6 6 6 6 6 6 6 PERFIL 6 6 6 6 6 6 6
CARGA': 32.615 32.615 32.615 323.15 31.646 3.66 3.66 31.646 323.15 33.326 33.2 334.5533 334.54333 331.252641 331.252641 32.41 CARGA': 32.544 32.544 32.41 331.252641 331.252641 334.54333 334.5533 33.2 .32513 2.363262 1.45614 .3632556 2.32364 2.131631 .34652 3.4223654 CARGA': 2.1146 .363665 1.51226 1.51226 .363665 2.1146 3.4223654
GO GN N M L LI IH 0*-&NA 1 0*-&NA 2
1.4 2.165 2.165 1.124 1.66 1.6 .36 6 6
VII CONCLUSIONES
VIII PLANO GENERAL : DETALLES.
1.4 2.165 2.165 1.124 1.66 1.6 .36 6 6
6 6 6 6 6 6 6 14 14
.34652 2.131631 2.32364 .3632556 1.45614 2.363262 .32513 .13321 .13321
