“DISEÑO DE CERCHA METÁLICA CON CUBIERTA DE CALAMINA”
INTRODUCCION. DISEÑO DE LA ESTRUCTURA GENERAL. • • •
Disposición de la cubierta Disposición de largueros Distribución de la armadura
CARGADO DE ESTRUCTURAS. • • • •
Estimación de cargas muertas Estimación de cargas vivas Resumen de cargas Selección de la carga actuante
CÁLCULO ESTRUCTURAL. • • •
Idealización de la estructura Análisis estructural Resultados de análisis
DISEÑO DE LOS MIEMBROS ESTRUCTURALES. MEMORIA DE CÁLCULO.
Diseño de elementos principales •
Diseño a flexo-compresión
Diseño de elementos secundarios •
Diseño a flexo-compresión
PLANOS GENERALES. PLANOS DE DETALLES.
DISEÑO DE LA ESTRUCTURA GENERAL Disposición de la cubierta. La cubierta es de teja cerámica colonial con un largo de 50 cm., con un peso 40 Kg./m2 , con un rendimiento de 18 piezas por m2 , asumiendo un traslape de 5 cm. , unidas con mortero de cemento.
Disposición de lar!ueros. Los largueros a utilizarse se construirán con madera ue tendrán dimensiones por construcci!n de 2"#2", con un espaciamiento de larguero a larguero de 40 cm. $ con un total de 52 largueros sobre cada una de las armaduras. La sujeci!n de armadura a larguero será por medio de una placa de acero $ pernos.
Distribución de la ar"adura. La distribuci!n de la armadura será cada 1 m. debido a ue la cubierta es de teja colonial con un total de 25 armaduras.
CARGADO DE ESTRUCTURAS ESTI#ACI$N DE CARGAS #UERTAS %eso teja& ' teja ( 40 Kg/m2 teja ( 40 Kg/m2 ) 1m teja ( 40 Kg/m %eso propio& *sumiendo dos per+iles canales 80#40#5, enemos un peso de 5.- g/m por cada per+il& propio ( 5.- Kg/m ) 2 propio ( 11.2- Kg/m %eso largueros de madera& *sumiendo larguero de 2#2 pulgadas γ madera (
40 Kg./m para madera coo
larguero ( 40 Kg/m)0.05m)0.05m3 ( 1.05 g/m larguero ( 1.05 Kg/m %ara el diseo de largueros de madera& *sumiendo larguero de 2#2 pulgadas % larguero ( 1.05 Kg/m ) 1 m
% larguero ( 1.05 Kg 6i7idiendo entre la pro$ecci!n orizontal de la separaci!n entre largueros 0.40 m3
cos .22º
=
# 0.40
∴ # = 0.371m
larguerodiseo3 ( 1.05 Kg / 0.1 m larguerodiseo3 ( 2.8 Kg/m %eso de la madera del cielo +also pla+onado3& 9antidad de listones de madera para longitud 14.- m. 2#2 pulg.3 :; de %zas. ( 14.-/0.5 < 1 ≈ 0 %zas. 9antidad de listones de madera para longitud 24.0m& 1#2 pulg.3 :; de %zas. ( 24.0/0.5 < 1 ≈ 4 %zas. =ol. total ( 414.-m)0.05m)0.025m3<024m)0.05m)0.05m3 =ol. total ( 2.-4 m %eso total ( 40 Kg/m)2.-4 m ( 1158.42 %eso total ( 11-0 Kg ' pla+onado ( 11-0 Kg/ 24m)14.-m3 ' pla+onado ( .1 Kg/m2 pla+onado ( .1 Kg/m2 ) 1m pla+onado ( .1 Kg/m
%eso del $eso cielo +also& γ $eso (
1250 Kg/m2
e ( 2 cm.
$eso ( 1250 Kg/m)0.02m)1m3
$eso ( 25 Kg/m
ESTI#ACI$N DE CARGAS %I%AS&
8cm
9arga de granizo9>3& (
00 g/m ielo3
espesor ( e ( 0.08 m 9> ( ) e 9> (00 g/m)0.08 m ( 2 g/m2 granizo ( 2 Kg/m2 )1m granizo ( 2 Kg/m 9arga debida al 7iento& =el. del 7iento ( 80 m/ ? 7iento ( ' 7iento ( 0.005 ) 72 ' 7iento ( 0.005 ) 802 3 Kg/m2 ' 7iento ( 7iento ( 48 Kg/m2 donde α ( 22 2 senα
n
=
n
= 31.54 Kg / m 2
1 + sen
2 α
* 7iento
=
2 * sen _ 22 1 + sen 2 _ 22
* 48
9.=. # ( n) sen α ( 1.54 ) sen 22 ( 11.81 Kg/m2 9.=. $ ( n) cos α ( 1.54 ) cos 22 ( 2.24 Kg/m2 %ara el diseo& 7iento ( 2.24 Kg/m2 ) 1 m 7iento ( 2.24 Kg/m
RESU#EN DE CARGAS 9argas muertas& @n la parte superior de la cubierta 9.A. ( teja < largueros < p. propio 9.A. ( 40 < 2.8 < 11.2- BKg/mC
C.#. ' ().*( +!," @n la parte in+erior de la cubierta 9.A. ( $eso < pla+onado < p. propio 9.A. ( 25 < .1 < 11.2- BKg/mC
C.#. ' -.(/ +!," 9argas 7i7as& 9arga de granizo&
C.G. ' /0 +!," 9argas de 7iento&
C.%. ' 0.0) +!," SELECCI$N DE LA CARGA ACTUANTE SO1RE LA ESTRUCTURA 9ombinaciones de carga& a3 9.A. < 9.>.
( 54.15 < 2
( 12-.15 Kg/m
b3 D 9.A. < 9.=.3
( D)54.15 < 2.243
( -2.54 Kg/m
c) D 9.A. < 9.=. < E9.>.3 ( D)54.15 < 2.24 < E)23
( 8.54 g/m
CARGADO DE LARGUEROS 2ARA SU DISEÑO γ madera (
40 Kg/m para madera co
: º l arg ueros
=
7.79m 0.40m
+ 1 ≈ 20
l arg ueros
larguero ( 40 Kg/m)0.05m)0.05m3
larguero ( 1.05 Kg/m
' teja ( 40 Kg/m2 teja ( 40 Kg/m2 ) 0.40 m teja ( 1- Kg/m 9argas Auertas 9.A. ( larguero < teja 9.A. ( 1.05 < 19.A. ( 1.05 Kg/m 9argas =i7as ' granizo ( 2 Kg/m2 granizo ( 2. Kg/m2 ) 0.40 m granizo ( 28.8 Kg/m 7iento ( 1.54 Kg/m2 ) 0.40 m 7iento ( 12.-2 Kg/m 9.=. ( 41.42 Kg/m 9arga otal 9.. ( 9.A. < 9.=. 9.. ( 58.4 Kg/m 6escomponiendo en los ejes F $ G 9.. # ( 9..)sen α ( 21.1 Kg/m 9.. $ ( 9..)cos α ( 54.24 Kg/m
C3LCULO ESTRUCTURAL Ideali4ación de la estructura.H @l cargado de la estructura se realiz! sobre una de las armaduras con un área de in+luencia de -m., puesto ue las armaduras estarán separadas esta longitud. Los materiales utilizados para el armado de la estructura están compuestos por per+iles laminados en +rIo. %ara unir los elementos componentes de la estructura entre sI, se a utilizado +iletes de soldadura con un espesor mInimo de soldadura de mm.J la uni!n de la 9erca con los g
An5lisis Estructural. e realiz! mediante el uso del pauete *%", para el cálculo estructural de la armadura, logrando asI obtener los es+uerzos a#iales de cada uno de los elementos.
Resultados de An5lisis.H Mna 7ez realizado el cálculo estructural, obtu7imos l los siguientes resultados para los es+uerzos a#iales&
elementos principales&
a compresi!n a tensi!n
Helementos secundarios&
a compresi!n a tensi!n
1144.22 Kg. 10-.11 Kg. 112.82 Kg. 1241.2-Kg.
@stos resultados se seleccionaron por ser los ma$ores e#istentes en toda la estructura, para asI obtener dimensiones constantes en nuestra armadura..
DISEÑO DE LA AR#ADURA TI2O CA6ON Dise7o a 8le9o co"presión 6el cálculo estructural elegimos la secci!n crItica donde se presentan los siguientes 7alores& Ad 1 ( 25.2 g)m Ad 2 ( -0.01 g)m %d (1144.22g @ntramos al primer tanteo con 2 canales de 125#50#
Datos del per8il& ?$ ( 2400 g/cm2 * ( -..45 cm2 r# ( 4.81 cm $ ( .-cm NO $ (1.8 cm4
C5lculo de I:& @l radio de giro r$ será& r $
N $
=
*
=
212.19
= 4.05cm
12.9
Luego el radio de giro mInimo será& r min ( r $ ( 4.05 cm La longitud del tramo crItico es& L ( 1.-2 m *sumimos ue el tramo crItico está empotrado en un e#tremo $ articulado en el otro, luego, del manual de especi+icaciones del *N9 tomamos& K=0.7 recomendable: K = 0.8
@l es+uerzo actuante por carga a#ial de compresi!n es& +a
=
% *
=
1144 .22/g 12.9cm
2
= 88.7/g / cm2
%ara el cálculo del es+uerzo admisible de carga a#ial de compresi!n ?a acemos& 2 ⋅ π ⋅ @ 2
9c
=
?$
2 ⋅ π
2
=
⋅ 2100000/g / cm2 2400/g / cm
2
= 131.42
/ ⋅ L 1 − r ⋅ ?$ 2 ⋅ 9c ?a = = 1324.73/g / cm / ⋅ L / ⋅ L 5 3 r r + ⋅ − 9c 3 8 8 ⋅ 9c 2
2
2
3
3
/ ⋅ L r "in
0.8 ⋅ 1(2cm
=
4.05cm
+a ?a
=
= 32
/ ⋅ L r
88.7 /g / cm
< 9c
2
1324.73/g / cm
2
= 0.0((9 < 0.15
@l es+uerzo normal por +le#i!n actuante es&
+b# =
A# #
=
(3001/g * cm 3
47.78cm
= 1318.5(/g / cm2
Co"probación sección co"pacta& %ara comprobar ue una secci!n es compacta o no el manual de especi+icaciones *N9 da las siguientes ecuaciones.
1) 190 ?$
La relaci!n entre el anco $ el espesor de elementos atiesados no debe e#ceder el 7alor de
: b t
=
4.7 * 2cm 0.3cm
= 31.3 <
190
?$
= 32.52
2) La relación entre el alto y el esesor !e ele"entos atiesa!os no !e#e e$ce!er el %alor !a!o or las &ór"'las sig'ientes: d d 257 +a +a > 0.1( +a = = (40: cuando ⇒ ⋅ − ⋅ 1 3 . 74 : cuando ⇒ t t ?$ ?$ ?$ ?$ ?$
≤ 0.1(
+a ?$
d t
d t
=
=
=
88.7 2400
12.5 0.3
(40 34.14
= 0.03(9 < 0.1(
= 41..((
⋅ (1 − 3.74 ⋅ 0.03(9 ) = 77.58 > 41.((
9alculo de ?b#&
2
9 b
A A = 1.75 + 1.05 * 1 + 0.3 * 1 ≤ 2.3 A 2 A 2 2
9 b 9 b
253.2 253.21 ≤ 2.3 = 1.75 + 1.05 * + 0.3 * (30.01 (30.01 = 2.22
*Q *Q
l r t
=
1.(2 *100 5.03
= 2 * ( 5 * 0.3 + 1 / 3 * 5.95 * 0.3) = 4.19cm 2
r t
=
r t
=
N $ 2 * *Q 212.19 2 * 4.19
= 5.03cm
= 32.19
3
102 *10 * 9 b
? $
como 2.1P81.45 se utiliza&
?b# (0.- ?$ ( 0.- )2400g/cm2 (1440 g/cm2
*plicando la +ormula de interacci!n
= 81.45
+a ?a
88.7 /g / cm
+
+b# ?b#
2
1324.73/g / cm
2
+
≤ 1.0
1318.5(/g / cm 1440/g / cm
2
2
= 0.98 < 1 → 0. K .
Los clc'los !e"'estran *'e el er&il as'"i!o es satis&actorio.
Dise7o a 8le9o co"presión. 6el cálculo estructural elegimos la secci!n crItica donde se presentan los siguientes 7alores& Ad 1 (111.8 g)m Ad 2 ( 18.25 g)m %d (112.82g @ntramos al primer tanteo con 2 canales de 80#40#2
Datos del per8il& ?$ ( 2400 g/cm2 * ( .0 cm2 r# ( .1 cm $ ( 2.1cm NO $ (4.82 cm4
C5lculo de I:& @l radio de giro r$ será& r $
=
N $ *
=
(1.(3 2 * 3.07
= 3.13cm
Luego el radio de giro mInimo será& r min ( r $ ( .1 cm
La longitud del tramo crItico es& L ( 1.52 m
*sumimos ue el tramo crItico está empotrado en un e#tremo $ articulado en el otro, luego, del manual de especi+icaciones del *N9 tomamos& K=0.7 recomendable: K = 0.8
@l es+uerzo actuante por carga a#ial de compresi!n es&
=
+a
/ ⋅ L r "in
9c
% *
=
1172 .82/g 2 * 3.07cm
0.8 ⋅ 152cm
=
3.13cm
2 ⋅ π 2 ⋅ @
=
?$
= 191.01/g / cm2
2
/ ⋅ L
= 38.35
r
2 ⋅ π 2 ⋅ 2100000/g / cm2
=
2
2400/g / cm
< 9c
= 131.42
%ara el cálculo del es+uerzo admisible de carga a#ial de compresi!n ?a acemos&
/ ⋅ L 1 − r ⋅ ?$ 2 ⋅ 9c ?a = = 129( .01/g / cm / ⋅ L / ⋅ L 5 3 r r + ⋅ − 3 8 9c 8 ⋅ 9c 2
2
2
3
3
+a ?a
=
191.01/g / cm
2
129(.01/g / cm
2
= 0.14 < 0.15
@l es+uerzo normal por +le#i!n actuante es&
+b# =
A# #
=
183.25 *100/g * cm 3
2 * 7.71cm
= 1188.39/g / cm2
Co"probación sección co"pacta& %ara comprobar ue una secci!n es compacta o no el manual de especi+icaciones *N9 da las siguientes ecuaciones.
2) 190 ?$
La relaci!n entre el anco $ el espesor de elementos atiesados no debe e#ceder el 7alor de
: b t
=
4.7 * 2cm 0.3cm
= 31.3 <
190
?$
= 32.52
2) La relación entre el alto y el esesor !e ele"entos atiesa!os no !e#e e$ce!er el %alor !a!o or las &ór"'las sig'ientes: d t
+a ?$
d t
d t
=
(40
=
?$
=
=
+a +a : cuando ⇒ ⋅ 1 − 3.74 ⋅ ≤ 0.1( ?$ ?$
88.7 2400
12.5 0.3
(40 34.14
= 0.03(9 < 0.1(
= 41..((
⋅ (1 − 3.74 ⋅ 0.03(9 ) = 77.58 > 41.((
9alculo de ?b#&
2
9 b
A A 1 0 . 3 * = 1.75 + 1.05 * 1 + ≤ 2.3 A A 2 2 2 111.981 111.98 9 b = 1.75 + 1.05 * ≤ 2.3 + 0.3 * 183.25 183.25 9 b = 2.5
9omo 9b es ma$or se tomar 2. *Q *Q r t
N $
= l r t
= 2 * ( 4 * 0.2 + 1 / 3 * 3.8 * 0.2 ) = 2.11cm 2 r t
2 * *Q
=
1.52 *100 3.82
(1.(3
=
2 * 2.11
= 3.82cm
= 39.74
3
102 *10 * 9 b
= 82.9
? $
9omo .4 es menor a 82. utilizar&
?b# (0.- ?$ ( 0.- )2400g/cm2 (1440 g/cm2 d t
=
257 ?$
: cuando ⇒
+a ?$
> 0.1(
*plicando la +ormula de interacci!n +a
+
?a
191.01/g / cm
+b# ?b#
2
1294.01/g / cm
2
+
≤ 1.0
1188.39/g / cm 1440/g / cm
2
2
= 0.97 < 1 → 0. K .
Los clc'los !e"'estran *'e el er&il as'"i!o es satis&actorio.
ES2ECI;ICACIONES T
CU1IERTA De8inición. @ste Item se re+iere a la pro7isi!n $ colocaci!n de cubiertas de teja cerámica, cumbreras de cerámica $ de la estructura metálica de soporte de dica cubierta, de acuerdo al diseo establecido en los planos de construcci!n, detalles respecti7os, +ormulario de presentaci!n de propuestas $/o instrucciones del uper7isor de obra.
#ateriales= >erra"ientas : e?uipo. La madera a emplearse deberá ser dura, de buena calidad, sin ojos ni astilladuras, bien estacionada, pudiendo ser Rsta de ocoo, almendrillo u otra similar. Las tejas $ cumbreras serán de buena calidad, +abricadas industrialmente no se aceptarán tejas $ cumbreras +abricadas artesanalmente3 $ toda partida deberá merecer la aprobaci!n del uper7isor de obra. 6eberán estar bien cocidas, emitiendo al golpe un sonido metálico, tener un color uni+orme $ estarán libres de cualuier rajadura o desportilladura. @l tipo, +orma $ dimensiones de la teja colonial, plana, etc.3 estará especi+icado en el +ormulario de presentaci!n de propuestas $/o en los planos de detalle. Los aceros de per+iles simples, estructurales semipesados, pesados, plancas a emplearse, deberán cumplir con las caracterIsticas tRcnicas sealadas en los planos, especialmente en cuanto al tipo de secciones, dimensiones, resistencias $ otros. 9omo condici!n general, los per+iles o elementos de acero deberán ser de grano +ino $ omogRneoJ no deberán presentar en la super+icie o en el interior de su masa grietas u otra clase de e+ectos. La soldadura a utilizarse será del tipo $ calibre adecuado a los elementos a soldarse $ sealados en los planos. Los elementos de +ijaci!n deberán ser auellos en nSmero $ tipo especi+icado por el +abricante para las di+erentes clases de cubiertas $ de cumbreras.
2rocedi"iento para la e@ecución. La estructura metálica para soporte de la cubierta deberá anclarse +irmemente en las columnas, muros $ tabiues de apo$o, segSn planos de detalle o indicaciones de uper7isor de obra, la misma deberá +abricarse empleando en las uniones plancas $ pernos o plancas $ soldadura, en sujeci!n estricta a las dimensiones, secciones $ otros detalles, constructi7os, sealados en los planos respecti7os. odos los elementos de la estructura metálica deberán lle7ar una mano de pintura anticorrosi7a. Los listones o correas serán de 2"#2" indicados en los planos de detalle $ serán cla7ados a los tijerales con el espaciamiento especi+icado o de acuerdo a las instrucciones del uper7isor de obra..
Los tecos a dos aguas lle7arán cumbreras de cerámica adecuadas al tipo de cubierta, las mismas ue serán asentadas mediante mortero de cemento en proporci!n 1& , manteniendo un traslape longitudinal mInimo entre cumbrera $ cumbrera de 5.0 cm para una pendiente ma$or a 20 grados, sal7o indicaci!n contraria establecida en los planos de detalle. Mna 7ez instaladas las cumbreras, se deberán rellenar los espacios o ca7idades entre cumbreras $ las tejas de la cubierta mediante mortero de cemento en proporci!n 1& . @l 9ontratista deberá estudiar minuciosamente los planos $ las obras relati7as al teco, tanto para racionalizar las operaciones constructi7as como para asegurar la estabilidad del conjunto. *l e+ecto se recuerda ue el 9ontratista es el absoluto responsable de la estabilidad de estas estructuras. 9ualuier modi+icaci!n ue crea con7eniente realizar, deberá ser aprobada $ autorizada por el uper7isor de obra $ presentada con 15 dIas de anticipaci!n a su ejecuci!n.
#edición. Las cubiertas de teja se medirán en metros cuadrados, tomando en cuenta Snicamente las super+icies netas ejecutadas, inclu$endo aleros $ cumbreras. i las cumbreras se especi+icaran en el +ormulario de presentaci!n de propuestas de manera separada a la cubierta, Rstas se medirán en metros lineales $ se pagarán independientemente.
;or"a de pa!o. @ste Item ejecutado en un todo de acuerdo con los planos $ las presentes especi+icaciones, medido segSn lo sealado $ aprobado por el uper7isor de obra, será pagado al precio unitario de la propuesta aceptada. 6ico precio será compensaci!n total por los materiales, mano de obra, erramientas, euipo $ otros gastos ue sean necesarios para la adecu ada $ correcta ejecuci!n de los trabajos.
CIELO ;ALSO De8inición @ste Item se re+iere a todos los trabajos desde la disposici!n del bastidor, entortado $ acabado +inal, @n cielo raso +also uedan incluidos uedan incluidos todos los elementos de sujeci!n ue sustenta el armaz!n sobre el ue 7a aplicado.
#ateriales= >erra"ientas : e?uipo Los materiales necesarios para la ejecuci!n de este Item serán& madera para el listonado2#2"3,malla de alambre, paja $ $eso
2rocedi"iento para la e@ecución
@l sistema de ejecuci!n para el cielo +also será mediante bastidores, ejecutado con madera de 2 # 2", +ijándose inicialmente listones con una longitud igual a la separaci!n de las estructuras principales 1m3 $ con una separaci!n de 0.5m de list!n a list!n, luego se procederá al entranuillado en la direcci!n de la estructura principal con una separaci!n de 0.50m de eje a eje, los entranuillados se lo ará mediante dos pares de cla7os de 2E". Las aristas entre el cielo +also $ muros interiores deberán tener juntas reundidas a +in de e7itar +isuras por cambios de temperatura. Mna 7ez dispuesto el bastidor, se procederá al colocado de la malla $ se dispondrá paja con $eso sobre esta, procediRndose luego a e+ectuar el plancado de $eso p or la parte in+erior, realizándose todo el procedimiento descrito segSn los planos adjuntos al pro$ecto
;or"a de pa!o @ste Item ejecutado en un todo, de acuerdo con los planos $ las presentes especi+icacionesJ medido segSn lo sealado $ aprobado por el uper7isor de obra, será pagado al precio unitario de la propuesta aceptada..
