Trabajo de estructuras metálicas - Calculo de la nave

Cálculo De Nave Industrial Memoria Descriptiva Tomo 2: Dimensionado Ignacio Castro Debernardi Diego

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1

DIMENSIONADO DE CORREAS .......................................................... ..................................................................................................................5 ........................................................5 1.1

CORREAS DE TECHO ................................................................. .........................................................................................................................5 ........................................................5

1.1.1

Estados de solicitación ................................................................... .............................................................................................................5 ..........................................5

1.1.2

Esquema Estructural ......................................................... .................................................................................................................7 ........................................................7

1.1.3

Diagrama adoptado .......................................................... ..................................................................................................................7 ........................................................7

1.1.4

Verificación de la sección ............................................................ .........................................................................................................9 .............................................9

1.2

CORREAS DE MURO LATERAL .............................................................. ........................................................................................................ .......................................... 10

1.2.1

Estados de solicitación ................................................................... .......................................................................................................... ....................................... 10

1.2.2

Diagrama adoptado .......................................................... ............................................................................................................... ..................................................... 11

1.2.3

Verificación de la sección ............................................................ ...................................................................................................... .......................................... 11

1.3

CORREAS DE MURO PIÑÓN (MURO 2) ........................................................... .......................................................................................... ............................... 12

1.3.1


1.3.2


1.3.3


1.4

2

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

CORREAS DE MURO PIÑÓN (MURO 4) ........................................................... .......................................................................................... ............................... 15

1.4.1


1.4.2


1.4.3


DIMENSIONADO DE PORTICOS TRANSVERSALES .............................................................. .................................................................................. .................... 17 2.1.1 2.2


DIMENSIONADO DE LA CERCHA .......................................................... .................................................................................................... .......................................... 18

2.2.1

Dimensionado del Cordón Superior ..................................................................... ...................................................................................... ................. 18

2.2.1.1

Diagrama de Momento crítico ........................................................... .......................................................................................... ............................... 19

2.2.1.2

Diagrama de Esfuerzos axiales criticos .......................................................... .............................................................................. .................... 19

2.2.1.3

Verificación Pandeo individual para un perfil C, según eje y-y ........................................ 21

2.2.1.4

Verificación Pandeo del conjunto (2 perfiles C), según eje x-x ......................................... 21

2.2.1.5

Verificación Pandeo Pandeo del del conjunto conjunto (2 perfiles C), según eje y-y ......................................... 22

2.2.1.6

Verificación de la tensión ...................................................................... .................................................................................................. ............................ 22

2.2.2

Dimensionado del Cordón Inferior ......................................................... ........................................................................................ ............................... 22

2.2.2.1

Diagrama de Esfuerzos axiales críticos .......................................................... .............................................................................. .................... 23

2.2.2.2

Verificación Pandeo individual para un perfil C, según eje y-y ........................................ 24

2.2.2.3

Verificación Pandeo del conjunto (2 perfiles perfiles C), según eje x-x ......................................... 24

2.2.2.4

Verificación Pandeo Pandeo del del conjunto conjunto (2 perfiles C), según eje y-y ......................................... 25

2.2.2.5


2.2.3

Dimensionado de las diagonales ............................................................ ........................................................................................... ............................... 25

2.2.3.1

Diagrama de Esfuerzos axiales críticos .......................................................... .............................................................................. .................... 26

2.2.3.2

Verificación Pandeo individual, según eje y-y ó x-x.......................................................... 26

Alumnos: DEBERNADI DEBERNADI Diego – CASTRO Ignacio

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2.2.3.3 2.2.4

3

Verificación de la tensión ...................................................................... .................................................................................................. ............................ 27 Dimensionado de los montantes............................................................ ........................................................................................... ............................... 27

2.2.4.1

Verificación Pandeo individual, según eje y-y ó x-x.......................................................... 28

2.2.4.2


2.2.4.3

Cuadro resumen de Cercha ................................................................... ............................................................................................... ............................ 28

2.2.4.4

Verificación de pandeo global del del cordón inferior de de la cercha........................................ 28

2.2.4.5


2.2.4.6

Esquema de vinculación .......................................................... .................................................................................................... .......................................... 29

2.2.4.7

Verificación de pandeo global del cordón superior superior de de la la cercha ...................................... 30

DIMENSIONADO DEL MURO PIÑÓN ............................................................ ...................................................................................................... .......................................... 30 3.1

Dimensionamiento estructural debido a acciones longitudinales ................................................ 30

3.2

DIMENSIONADO DE PORTÓN FRONTAL – MURO 2 ...................................................................... 30

3.2.1

Traviesas ............................................................... ................................................................................................................................ ................................................................. 31

3.2.2

Bastidores ............................................................. .............................................................................................................................. ................................................................. 33

3.3

DIMENSIONADO DE PORTÓN LATERAL – MURO 1........................................................................ 35

3.3.1

Traviesas ............................................................... ................................................................................................................................ ................................................................. 35

3.3.2

Bastidores ............................................................. .............................................................................................................................. ................................................................. 35

3.4

Acciones del Viento sobre el Muro Piñón (Muro 2) ................................................................ ...................................................................... ...... 37

3.4.1

Esquema de áreas – Muro Piñón (Muro 2) ..................................................................... ........................................................................... ...... 38

3.4.2

Diseño de correa de compensación CC1 (muro 2) ................................................................ 38

3.4.2.1 3.4.3 3.4.3.1 3.4.4 3.4.4.1 4


Verificación de la sección ...................................................................... .................................................................................................. ............................ 39 Diseño de Viga del portón frontal VP1................................................................... .................................................................................... ................. 3 9 Verificación de la sección ...................................................................... .................................................................................................. ............................ 41 Diseño de columna intermedia C2 (muro 2) ................................................................... ......................................................................... ...... 41 Verificación de la sección ...................................................................... .................................................................................................. ............................ 42

DIMENSIONADO DE CONTRAVIENTOS ...................................................................... .................................................................................................. ............................ 44 4.1

Viga de Contraviento inferior – Muro 2 ......................................................... ........................................................................................ ............................... 44

4.1.1

Esquema de áreas............................................................. .................................................................................................................. ..................................................... 44

4.1.2

Esfuerzos Incidentes ......................................................... .............................................................................................................. ..................................................... 44

4.1.3

Esquema de acciones .................................................................. ............................................................................................................ .......................................... 45

4.1.4

Dimensionado contraviento inferior .................................................................... ..................................................................................... ................. 46

4.1.4.1

Dimensionado biela B2 ............................................................ ...................................................................................................... .......................................... 46

4.1.4.2

Dimensionado biela B1 ........................................................... ..................................................................................................... .......................................... 46

4.1.4.3

Dimensionamiento Tensores.............................................................. ............................................................................................. ............................... 47

4.1.5 4.2

Cuadro resumen de Contraviento Inferior ........................................................ ............................................................................ .................... 48

Viga de Contraviento superior – Muro 2 ...................................................................... ....................................................................................... ................. 4 8

4.2.1

Esfuerzos Incidentes ......................................................... .............................................................................................................. ..................................................... 48


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4.2.2

Esquema de contraviento...................................................................................................... 49

4.2.3

Dimensionado contraviento Superior ................................................................................... 49

4.2.3.1

Dimensionado biela B2 ..................................................................................................... 49

4.2.3.2


4.2.3.3

Dimensionamiento Tensores............................................................................................. 51

4.2.4 4.3

Cuadro resumen de Contraviento Superior .......................................................................... 51

Dimensionado de montantes – Muro 2 ........................................................................................ 51

4.3.1

Montante M1 ........................................................................................................................ 51

4.3.2

Montante M2 ........................................................................................................................ 52

4.4

Viga de Contraviento inferior – Muro 4 ........................................................................................ 52

4.4.1

Acciones del Viento sobre el Muro Piñón ............................................................................. 52

4.4.2

Esfuerzos Incidentes en el Cordón Inferior ........................................................................... 52

4.4.3

Esquema de contraviento cordón superior ........................................................................... 53

4.4.4

Dimensionado contraviento inferior ..................................................................................... 54

4.4.4.1

Dimensionado biela B2 ...................................................................................................... 54

4.4.4.2


4.4.5 4.5

5


Cuadro resumen de Contraviento Inferior ............................................................................ 56

Viga de Contraviento superior – Muro 4 ....................................................................................... 56

4.5.1

Esfuerzos Incidentes en el Cordón Superior.......................................................................... 56

4.5.2

Esquema de contraviento cordón superior ........................................................................... 56

4.5.3

Dimensionado contraviento .................................................................................................. 57

4.5.4

Cuadro resumen de Contraviento Inferior ............................................................................ 59

4.5.5

Dimensionado de Montantes ................................................................................................ 59

4.5.5.1

Montante M1 .................................................................................................................... 59

4.5.5.2

Montante M2 .................................................................................................................... 59

DISEÑO DE COLUMNAS ......................................................................................................................... 59 5.1

Diseño de columna C1 (muro 2) .................................................................................................... 59

5.1.1

Consideraciones con respecto al Pandeo .............................................................................. 60

5.1.2

Verificación - Viento transversal ........................................................................................... 60

5.1.2.1

Verificación Pandeo del conjunto (2 perfiles), según eje x-x ............................................ 61

5.1.2.2

Verificación Pandeo del conjunto (2 perfiles), según eje y-y ............................................ 61

5.1.2.3

Verificación Pandeo individual para un perfil, según eje x-x............................................. 62

5.1.2.4

Verificación Pandeo individual para un perfil, según eje y-y ............................................ 62

5.1.2.5

Verificación de la tensión .................................................................................................. 63

5.1.3

Verificación - Viento longitudinal .......................................................................................... 63

5.1.3.1

Verificación columnas C1 – Pórtico 1 ................................................................................ 65

5.1.3.2

Verificación columnas C1 – Pórtico 2 ................................................................................ 66

Alumnos: DEBERNADI Diego – CASTRO Ignacio

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5.1.3.3

Dimensionamiento de tensores ........................................................................................ 66

5.1.3.4

Dimensionamiento de bielas ............................................................................................. 66

5.1.4 5.1.4.1

Corte en columna .............................................................................................................. 67 -Corte máximo por Flexión ......................................................................................... 67

5.1.4.1.2

-Corte por Pandeo ....................................................................................................... 68

5.1.4.1.3

Corte máximo .............................................................................................................. 68

Diseño ................................................................................................................................ 68

5.1.4.2.1

Dimensiones ................................................................................................................ 68

5.1.4.2.2

Características geométricas ........................................................................................ 69

5.1.4.2.3

Tensiones tangenciales ............................................................................................... 69

5.1.4.2.4

Esfuerzos característicos ............................................................................................. 70

5.1.4.2.5

Dimensionamiento ...................................................................................................... 70

5.1.5

Detalle - Presilla ..................................................................................................................... 71


5.2.1

5.3

Dimensionamiento presillas Columna C1 .............................................................................. 67

5.1.4.1.1

5.1.4.2

5.2


Verificación de la sección ...................................................................................................... 72

5.2.1.1

-Verificación Pandeo individual de cada perfil, según eje y-y ........................................... 73

5.2.1.2

-Verificación Pandeo del conjunto de C2, según eje y-y ................................................... 73

5.2.1.3

-Verificación Pandeo del conjunto de C2, según eje x-x ................................................... 73

5.2.1.4

- Verificación de tensión. ................................................................................................... 73

5.2.1.5

- Verificación de deformación. .......................................................................................... 73


5.3.1

Verificación de la sección ...................................................................................................... 74

5.3.1.1

-Verificación Pandeo individual de cada perfil, según eje y-y ........................................... 74

5.3.1.2

-Verificación Pandeo del conjunto de C2, según eje y-y ................................................... 74

5.3.1.3

-Verificación Pandeo del conjunto de C2, según eje x-x ................................................... 75

5.3.1.4

- Verificación de tensión. ................................................................................................... 75

5.3.1.5

- Verificación de deformación. .......................................................................................... 75


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1


DIMENSIONADO DE CORREAS

1.1 CORREAS DE TECHO Para el dimensionado de estos elementos sobre los que se sujeta la chapa y que son los encargados de transmitir a su vez los esfuerzos de esta a las cabreadas, se debe realizar primeramente un análisis de las cargas actuantes sobre las correas. En el análisis de carga se deben considerar las cargas permanentes y las sobrecargas actuantes sobre la cubierta. Se considera únicamente el caso de la componente vertical de la presión del viento.

Características de las correas Son elementos lineales, cuya longitud es equivalente a la dimensión horizontal mayor de la nave (50 m), con 10 tramos de 5 m de luz cada uno. La separación horizontal entre correas sobre las cerchas es de 1 m. Los perfiles se colocarán sobre los nudos de la cabreada para evitar el pandeo del cordón superior entre montantes.

1.1.1 Estados de solicitación ESTADO Nº 1 CARGAS PERMANENTES

ESTADO Nº 2 CARGAS DE NIEVE

25,00 kg/m²

96,00 kg/m²

*Cubierta: paneles de chapa incluyendo la aislación térmica= 15 Kg/m2 *Peso Correas= 10 Kg/m2 TOTAL = 25 Kg/m2

ESTADO Nº 3 CARGA DEBIDA AL VIENTO (succión o presión)

g/m ² - 4 4, 71 k

m ² 2, 7 2 kg/

-44,7 1 k g / m²

2,7 2 k g / m²

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

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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 carga de viento en presión (1), con un valor de carga igual a 122,35 Kg/m 2. El ancho total de nuestra nave es de 25 m, por lo que la longitud del cordón inferior de la cercha es de 25 m, y el cordón superior, que está conformado por dos tramos al ser el techo a dos aguas, es igual a

( )      

, siendo esta la longitud de cada tramo, siendo la longitud total de

los dos tramos 25,179 m. Al adoptar 14 tramos en total, la separación entre montantes de la cercha es de aproximadamente 1,79 m, y la separación de las barras del cordón superior entre nudos es aproximadamente igual a 1,7985 m adoptando 1,80 m. Los perfiles se colocarán sobre los nudos de la cabreada y sobre la mediatriz de dichos puntos. La separación entre cada correa de techo será entonces:

    

Es necesario verificar si la chapa admite esa separación entre correas. Esto se puede saber consultando un catáologo de chapas; en nuestro caso consultamos un catálogo de chapa galvanizada acanalada de onda estándar de Capacero y verificamos que esta separación sea admisible. Para una separación de 0,9 m y una chapa de 5 mm de espesor la sobrecarga admisible es de 225 Kg/m 2, como podemos observar este valor es mucho mayor que la sobrecarga que tenemos en nuestro proyecto. Teniendo en cuenta la separación entre correas de 0.90 m , la carga “qt” = 122,35 Kg/m2* 0.90 m =110,115 Kg/m


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1,8

1,8

1,8

1,8

1,79

1,79

1,79

1,79

1,8

1,79

1,8

1,79

1,8

1,8

1,79

1,79

1,8

1,79

1,8

1,79

1,8

1,79

1,8

1,8

1,8

1,79

1,79

1,79

25

1.1.2 Esquema Estructural Para el análisis de las correas se considera a las mismas trabajando bajo un esquema estructural de viga continua, siendo la distancia entre sus apoyos la correspondiente a la separación adoptada para las cerchas, es decir 5,00 m. Las articulaciones existentes en los apoyos intermedios se deben a la materialización de los empalmes de los perfiles. El considerar un esquema de viga continua nos permite lograr un mayor aprovechamiento de la sección de las correas, del que se haría al adoptar un esquema simplemente apoyado.

1.1.3 Diagrama adoptado Para obtener los valores y el diagrama de momento necesario para el diseño, se optó por dos opciones, una es mediante un software y la otra analíticamente. Según software RAM ADVANSE, los valores de los momentos “My” y “Mx” y el diagrama de momento es

el siguiente:


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qt = 110,115 kg/m

5

5

5

5

-28866.41 kgcm

5

5

5

Mx

5

5

5

-28866.41 kgcm

+ 21255.55 kgcm

+ 21255.55 kgcm

-3443.82 kgcm

My

-3443.82 kgcm

+ 2533.89 kgcm

+ 2533.89 kgcm

α=6.84º

De HIPÓTESIS 2 obtenemos el valor más desfavorable: Peso Propio + 100% Nieve + 50% Viento Presión

                                                              

Como se puede ver la deferencia entre los obtenidos por software y los obtenidos analíticamente es mínima.


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1.1.4 Verificación de la sección Tanteando, seleccionamos un perfil, al cual se le verifica la tensión y la flecha. Probamos con un Perfil

C 120 x 50 x 15 x 3,2 (SIDERAR)

Wx = 27,99 cm3 Wy = 7,31 cm3 Jx = 167,91 cm4 Jy = 24,76 cm 4 Vale aclarar que los perfiles “C” viene con una longitud comercial de 12 metros.

- Verificación de tensión.

                             – 

- Verificación de flecha.

La flecha inicial o instantánea (∆i) para vo ladizos y vigas simples y continuas se puede calcular usando la

siguiente ecuación elástica dada en el comentario de la sección 9.5.2.4 de 1983. Para las vigas continuas, generalmente la flecha en el centro del tramo se puede usar como una aproximación de la flecha máxima.

Deflexión según RAM ADVANSE: f x = 1,17 cm f y = 1,39 cm f = fy cos 6.84° + fx sen 6.84° = 1,39 cm cos 6.84° + 1,17 cm sen 6.84° = 1,51 cm f adm = L / 200 = 500 cm / 200 = 2,50 cm f < f adm -> VERIFICA – B.C.T. Alumnos: DEBERNADI Diego – CASTRO Ignacio

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1.2 CORREAS DE MURO LATERAL Características Son los elementos que reciben la carga de viento transversal, principalmente, que proviene de la chapa de los muros laterales. Son elementos lineales, horizontales, cuya longitud es equivalente a la separación entre pórticos reticulados transversales (5 m), sin columnas o apoyos intermedios. Su longitud total es equivalente a la dimensión horizontal mayor de la nave (50 m), con 10 tramos de 5 m de luz cada uno. La separación horizontal entre correas sobre las cerchas es de 1 m. Condiciones de apoyo: Se encuentran directamente apoyadas en las columnas reticuladas. Este arreglo se mantiene a lo largo de los 50 m de longitud de la nave.

1.2.1 Estados de solicitación qx = Peso Cerramiento y

e

qy= Presión dinámica del viento

y

h

x

x y 2 3 , R b

x

a

Estado de carga Peso del cerramiento La chapa y la aislación térmica del cerramiento vertical se encuentran apoyadas en las correas. 2

Chapa……………………………………………………………….10 kg /m

Perfil C (correas)….………………..………………………….6 kg/m2 Aislación térmica……………………………………………….1 kg/ m

2

Separación vertical entre traviesas……………………s = 1,0 m Peso del portón Alumnos: DEBERNADI Diego – CASTRO Ignacio

PP =(10+4+1) kg/m2 * 1,00 = 17 Kg/m Página | 10

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Acción del viento transversal Succión máxima = - 44,71 Kg/m2 Presión máxima = + 46,30 Kg/m2 Presión máxima = +46,30 kg/m2 * 1,00 m = 46,30 Kg/m *Peso del cerramiento: La chapa y la aislación térmica del cerramiento vertical se pueden considerar apoyadas en la fundación, y no transmiten cargas verticales a las correas de muros. En nuestro caso no lo consideramos así.

1.2.2 Diagrama adoptado Según software RAM ADVANSE, los valores de los momentos “My” y “Mx” y el diagrama de momento es

el siguiente:

Momentos “Mx” “My” :

Reacciones:

                                          

Rx = 42,50 Kg Ry = 127,33 Kg Vale aclarar que los perfiles “C” viene con una longitud comercial de 12 metros, por lo que podríamos haber considerado la corea como viga continua de dos tramos de 5 metros cada uno, pero al considerarla como viga simplemente apoyada con 5 metros de luz estamos del lado de la seguridad.

1.2.3 Verificación de la sección Tanteando, seleccionamos un perfil, al cual se le verifica la tensión y la flecha. Adoptamos PERFIL C 100 x 50 x 20 x 3.2 ht mm 100

bt mm 50

dt mm 20

t=r mm 3,2

a cm2 7,01

PERFIL 2C - PENTA-KA S.A. (www.pentaka.com) g Jy wy iy Jz Kg/m cm4 cm3 cm cm4 5,7 106,39 21,28 3,9 24,46


wz1 cm3 13,16

wz2 cm3 7,79

iz cm 1,87

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Yg cm 1,86

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                          – 


Deflexión según RAM ADVANSE: f x = 1,69 cm f y = 2,50 cm f adm = L / 200 = 500 cm / 200 = 2,50 cm f < f adm -> VERIFICA – B.C.T. Trabajamos a baja tensión del acero porque la flecha que se produce debido a la luz entre apoyos nos limita el uso de perfiles de menor sección que darían tensiones más cercanas a la de fluencia.

1.3 CORREAS DE MURO PIÑÓN (MURO 2) Son los elementos que reciben la carga de viento longitudinal, principalmente, que proviene de la chapa de los muros piñón frontal y trasero. Existen correas de distintas longitudes: las mayores corresponden a los laterales del portón frontal, y su longitud está formada por 1 tramo de 7,41 m. La separación vertical entre correas laterales es de 1 m. Condiciones de apoyo: Se encuentran simplemente apoyadas en columnas del pórtico y en las columnas intermedias.


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1.3.1 Estados de solicitación qy = Peso Correas y

e qx= Presión dinámica del viento

x

h

x

x y 2 3 , R b

y

a

*Peso del cerramiento: La chapa y la aislación térmica del cerramiento vertical se encuentran apoyadas en la fundación, y no transmiten cargas verticales a las correas de muros. *Acciones resultantes del viento: PRESIÓN MÁXIMA [kg/m2] SUCCIÓN MÁXIMA [kg/m2]

-36,277 +57,884

Como las correas tienen una separación de 1m, la zona de carga que afectara a cada correo tiene 1m de ancho, por lo tanto la carga resulta igual a + 57,884 Kg/m. La carga del viento produce momento “My” en el eje “y”, mientras que el peso propio de las correas producen un momento “Mx” en el eje “x”.

1.3.2 Diagrama adoptado Según software RAM ADVANSE, el diagrama de momento es el siguiente:


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Dimensiones (mm) 140x60x20

C 140 x 60 x 20 x 3,2 (SIDERAR)

Espesor (mm) 3,2

Peso (kg/m) 6,89

Sección (cm2) 8,78

Wx (cm3) 40,03

Jx (cm4) 280,2

Ix (cm) 5,65

Xg (cm) 2,01

Wy (cm3) 11,47

Jy (cm4) 45,73

- Verificación de tensión. Flexión oblicua

                       –  



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Iy (cm) 2,28

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Deflexión según RAM ADVANSE: f x = 3,39 cm f y = 3,63 cm f adm = L / 200 = 714 cm / 200 = 3,705 cm f < f adm -> VERIFICA – B.C.T.

1.4 CORREAS DE MURO PIÑÓN (MURO 4) Son los elementos que reciben la carga de viento longitudinal, principalmente, que proviene de la chapa de los muros piñón trasero. Existen correas de distintas longitudes: las mayores corresponden a los laterales del mro, y su longitud está formada por 1 tramo de 7,14 m, las menores son las del centro del muro con una longitud de 5 ,36 metros. La separación vertical entre correas laterales es de 1 m. Condiciones de apoyo: Se encuentran apoyadas en columnas del pórtico y en las columnas intermedias, formando una viga continua con 4 tramos, 2 de 7,14 m. y 2 de 5,36 m.

1.4.1 Estados de solicitación

*Acciones resultantes del viento: PRESIÓN MÁXIMA [kg/m2] SUCCIÓN MÁXIMA [kg/m2]

-36,277 +57,884

Como las correas tienen una separación de 1m, la zona de carga que afectara a cada correo tiene 1m de ancho, por lo tanto la carga resulta igual a + 57,884 Kg/m. qy = Peso Correas y

e qx= Presión dinámica del viento

h

x

x

x y 2 3 , R b

y


a

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1.4.2 Diagrama adoptado Según software RAM ADVANSE, el diagrama de momento es el siguiente:


C 120 x 50 x 20 x 3,2 (COSTANERA)

Dimensiones

Espesor

Peso

Sección

Wx

Jx

Ix

Xg

Wy

Jy

Iy

(mm)

(mm)

(kg/m)

(cm2)

(cm3)

(cm4)

(cm)

(cm)

(cm3)

(cm4)

(cm)

120x50x20

3,2

6,21

7,91

28,95

173,70

4,69

1,90

7,26

22,52

2,69


                           –  




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2


DIMENSIONADO DE PORTICOS TRANSVERSALES

Definición Son sistemas viga-columnas reticulados planas dispuestos en l a dirección de la menor dimensión horizontal de la nave industrial, que reciben las cargas del techo y de muros laterales. Elementos Están formadas por distintos elementos estructurales: los cordones superior e inferior, las diagonales y los montantes, en el caso de la cercha; y por columnas. La viga está directamente solicitada por las correas de techo y las columnas por las correas de muros laterales. En conjunto, reaccionan ante los momentos flectores externos con los esfuerzos normales principalmente (tracción y compresión) de cada elemento. En excepciones el cordón superior puede tomar momentos flexionantes. Condiciones de apoyo Los cordones de las columnas convergen en un mismo punto (a nivel de fundación). Puede seleccionarse una de las siguientes opciones:  

Apoyos empotrados en bases aisladas, que absorben las rotaciones y los momentos flectores Apoyos dobles en bases aisladas, que admiten las rotaciones de bases. El desplazamiento horizontal se limita a través de una viga de fundación, que actúa como tensor.

En el presente trabajo se adopta el primer criterio, que corresponde a un buen terreno de fundación, como es el caso de San Rafael. Continuidad de elementos Diagonales y montantes de viga y columnas Se articulan en ambos extremos, para que reaccionen únicamente con esfuerzo axial. Válido para las barras de todo el pórtico: columnas y viga. Cordón superior de la viga reticulada Es un elemento continuo, ya que posee cargas puntuales provenientes de las correas de techo que no se ubican en nudos de la estructura reticulada, por lo que deben tener resistencia flexional. Cordón inferior de la viga reticulada Se articula en todos los nudos, trabajando únicamente con esfuerzo axial. Columnas de alma llena del pórtico Se articulan en su extremo superior, en contacto con la viga reticulada del pórtico.


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2.1.1 Estados de solicitación

2.2 DIMENSIONADO DE LA CERCHA 2.2.1 Dimensionado del Cordón Superior Definición

Son barras superiores del pórtico transversal que reciben la carga de las correas de techo.

Características

Elemento lineal, de aproximadamente 12.41 m de longitud, desde el borde del alero hasta la cumbrera. Tiene una inclinación, igual a la de la cubierta, de 6.84°. Está formado por una sección compuesta de 2 perfiles. Se lo modela como un elemento continuo en toda su longitud, sin articulaciones intermedias, pero articulado en sus dos extremos.

Condiciones de apoyo y continuidad

Se encuentran directamente apoyadas en: 

Los cordones exteriores de las columnas del pórtico transversal



Las uniones con las diagonales y los montantes

No pose articulaciones en nudos. Dicho elemento esta solicitado a flexo compresión, y se utiliza para su diseño el reglamento CIRSOC 302-82.


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2.2.1.1 Diagrama de Momento crítico

Como se puede ver sólo existe momento para el cordón superior, esto es debido a que las correas de techo están espaciadas un metro, por lo que actúan sobre dicho cordón como cargas puntuales (carga distribuida en nuestro caso), ya que no coinciden con los nudos del reticulado, lo cual sería una condición ideal para no tener momento flexionante en el cordón superior del reticulado. Los momentos más desfavorables se dan para el estado de solicitación de máxima carga vertical , y los valores son los siguientes: Mmax = + 23.258,13 Kgcm (barra nº 3 y 32) Mmax = - 7.150,22 Kgcm (barra nº 26 y 4)

2.2.1.2 Diagrama de Esfuerzos axiales criticos

El diagrama de la izquierda corresponde a los esfuerzos axiales de compresión para la máxima carga vertical, y el de la derecha los esfuerzos axiales de tracción para la máxima carga arrancadora, siendo ambos los estados más desfavorables. Alumnos: DEBERNADI Diego – CASTRO Ignacio

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Los valores críticos son: Nmax = + 1.714,10 Kg . Tracción máxima, siendo el estado de solicitación más desfavorable la máxima carga arrancadora. (barra nº 24 y 28) Nmax = - 23.387,47 Kg. Compresión máxima, siendo el estado de solicitación más desfavorable la máxima carga vertical. (barra nº 24 y 28) Para la materialización del cordón superior adoptamos 2 perfiles C 160x60x20x3.2

y x

x

y Datos del perfil Dimensiones (mm) 160x60x20

Espesor (mm) 3,2

Peso (kg/m) 7,4

Sección (cm2) 9,42

Wx (cm3) 47,91

Jx (cm4) 383,25

Ix (cm) 6,38

Xg (cm) 1,89

Wy (cm3) 11,63

Jy (cm4) 47,79

Iy (cm) 2,25

                  √   √      

Determinación del coeficiente de pandeo

Siendo:

:

LK = longitud de pandeo. LK = ß * s s la longitud de la barra en el modelo de análisis o longitud teórica; siendo en nuestro caso la distancia entre los nudos correspondientes a la unión con montantes y diagonales (180cm). ß un valor que depende de los vínculos reales y de la forma de distribución de la carga. Si los extremos de las barras tienen impedidos sus desplazamientos en dirección normal al eje de la misma por medio de arriostramientos, rótulas o deslizaderas, en general se considera a dichos extremos como articulados (ß = 1 cuando la barra está cargada en sus extremos con fuerzas de compresión de dirección invariable), o sea el pandeo se debe a las deformaciones producidas entre sus extremos. La esbeltez



de las piezas comprimidas no excederá el valor de 250.

Con el valor de



ingresamos en la Tabla 2, Capítulo 2 del CIROC 302 - 82 y obtenemos el valor de



.

ω = coeficiente de pandeo dependiente del tipo de acero y de la esbeltez "λ" de la barra, a tomarse

de las tablas 1, 2, 3, 4, 5 ó 6 (CIRSOC 302 cap. 2). Para las barras con "λ" < 20, el coeficiente de pandeo es:

 

Vale aclarar que los esfuerzos de tracción no producen pandeo en las barras. Todo lo acontecido corresponde a barras solicitadas a esfuerzos de compresión Alumnos: DEBERNADI Diego – CASTRO Ignacio

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2.2.1.3 Verificación Pandeo individual para un perfil C, según eje y-y El pandeo se produce entre nudos, ya que los montantes impiden el desplazamiento lateral de los perfiles del cordón. Se utiliza el eje principal y-y, según el cual se producen el momento de inercia y el radio de giro mínimos.

                    

              √                 – 



Longitud de la barra entre nudos Coeficiente de barra con 2 articulaciones Longitud de pandeo Momento de inercia de cada perfil



Sección de cada perfil



Radio de giro mínimo



Esbeltez



Coeficiente de pandeo

  

(Tabla 2, Capítulo 2 del CIROC 302 - 82 )

Como no verifica con una separación de 180 cm, colocaremos cordones de soldaduras cada 50 cm(es conveniente no superar los 50 cm de separación), por lo que:

           √                    – 



Longitud Coeficiente de barra Longitud de pandeo Momento de inercia de cada perfil









Esbeltez




  


2.2.1.4 Verificación Pandeo del conjunto (2 perfiles C), según eje x-x

El pandeo también se produce entre nudos, ya que los montantes impiden el desplazamiento vertical de los perfiles del cordón.

                           



Longitud de pandeo, restringida por las correas de techo Coeficiente de barra Longitud de pandeo Momento de inercia de cada perfil Sección de cada perfil Momento de inercia total Sección total



Radio de giro total

     

                  √   


 

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                    – 



Esbeltez



Coeficiente de pandeo:

2.2.1.5 Verificación Pandeo del conjunto (2 perfiles C), según eje y-y

           

   

 



             ( ) [   ]( )      (  )  √     ()               – 


Sección de cada perfil Dist. del baricentro de un perfil respecto del centro del conjunto: Momento de inercia total:





Radio de giro total



Esbeltez



Coef. de pandeo:

2.2.1.6 Verificación de la tensión

Tensión normal mínima (compresión) según x-x :

                                   –                           –  Tensión normal mínima (compresión) según y-y :

2.2.2 Dimensionado del Cordón Inferior Definición

Son las barras inferiores del pórtico transversal.

Características

Elemento lineal, de 25 m de longitud, ubicado entre los cordones interiores de las columnas. Está formado por una sección compuesta de 2 perfiles C.


Se vincula a través de articulaciones a los cordones interiores y las columnas de alma llena centrales.


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2.2.2.1 Diagrama de Esfuerzos axiales críticos

Esfuerzos de Tracción (+) Carga máxima vertical

Esfuerzos de compresión (-) Carga máxima arrancadora

El primer diagrama corresponde a los esfuerzos axiales de tracción para la máxima carga vertical, y el segundo a los esfuerzos axiales de compresión para la máxima carga arrancadora, siendo ambos los estados más desfavorables. Los valores críticos son: Nmax = + 23.111,89 Kg . Tracción máxima, siendo el estado de solicitación más desfavorable la máxima carga vertical. (barra nº 13 y 15) Nmax = - 800,97 Kg. Compresión máxima, siendo el estado de solicitación más desfavorable la máxima carga arrancadora. (barra nº 13 y 15) Pre dimensionado

              

Para la materialización del cordón inferior adoptamos 2 perfiles C 140x60x20x3.2

y

x

x

y Alumnos: DEBERNADI Diego – CASTRO Ignacio

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Datos del perfil Dimensiones (mm) 140x60x20

Espesor (mm) 3,2

Peso (kg/m) 6,89

Sección (cm2) 8,78

Wx (cm3) 40,03

Jx (cm4) 280,2

Ix (cm) 5,65

Xg (cm) 2,01

Wy (cm3) 11,47

Jy (cm4) 45,73

Iy (cm) 2,28

      

2.2.2.2 Verificación Pandeo individual para un perfil C, según eje y-y El pandeo se produce entre nudos, ya que los montantes impiden el desplazamiento lateral de los perfiles del cordón. Se utiliza el eje principal y-y, según el cual se producen el momento de inercia y el radio de giro mínimos.

          

          √                       – 



Longitud de la barra entre nudos Coeficiente de barra con 2 articulaciones Longitud de pandeo Momento de inercia de cada perfil









Esbeltez




  


Verifica con una separación de los cordones de soldaduras cada 179 cm pero es conveniente no superar los 50 cm de separación entre los mismos.

2.2.2.3 Verificación Pandeo del conjunto (2 perfiles C), según eje x-x El pandeo también se produce entre nudos, ya que los montantes impiden el desplazamiento vertical de los perfiles del cordón.

                                       √                – 



Longitud de la barra Coeficiente de barra Longitud de pandeo Momento de inercia de cada perfil Sección de cada perfil Momento de inercia total Sección total



Radio de giro total



Esbeltez




     


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2.2.2.4 Verificación Pandeo del conjunto (2 perfiles C), según eje y-y    

 



              ( ) [   ]( )        (  )  √     ()               – 







Radio de giro total



Esbeltez



Coef. de pandeo:


Tensión normal mínima (compresión) según x-x:

                           –                             –                  –  Tensión normal mínima (compresión) según y-y :

Tensión normal máxima (tracción) según x-x/ y-y :

Vale aclarar que para esfuerzos de tracción no se produce pandeo, por lo que no se tiene en cuenta en la determinación de la tensión máxima de tracción.

2.2.3 Dimensionado de las diagonales Definición

Son las barras diagonales que rigidizan los elementos reticulados para generar la triangulación e indeformabilidad.

Características

Elementos lineales, de longitud variable en función de la ubicación que ocupan dentro de las vigas reticuladas. Se unen a los extremos opuestos de dos montantes consecutivos.

Condiciones de apoyo y

Se encuentran articuladas en ambos extremos (uniones con los cordones y montantes)


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UTN FRSR


continuidad

2.2.3.1 Diagrama de Esfuerzos axiales críticos

Esfuerzos de Tracción (+) y compresión (-) Carga máxima vertical

Los valores críticos son: Nmax = + 13103,49 Kg. Tracción máxima, siendo el estado de solicitación más desfavorable la máxima carga vertical. (barra nº 45 y 59) Nmax = - 2467,33 Kg. Compresión máxima, siendo el estado de solicitación más desfavorable la máxima carga vertical. (barra nº 33 y 47) Pre dimensionado

             

Para la materialización de los diagonales adoptamos un perfil tubo de acero cuadrado 60x60x4

Datos perfil B [mm] 60

t [mm] 4.00

p [m2/m] 0.23

Ag [cm2] 8.55

g [Kg/m] 6.71

Ix=Iy [cm4] 43.52

Sx=Sy [cm3] 14.51

rx=ry [cm] 2.26

Zx=Zy [cm3] 17.66

J [cm4] 68.87

2.2.3.2 Verificación Pandeo individual, según eje y-y ó x-x    

        

Longitud de la barra crítica, entre nudos Coeficiente de barra con 2 articulaciones Longitud de pandeo Radio de giro mínimo


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C [cm3] 24.84

UTN FRSR




Esbeltez mínima




      


Tensión normal mínima (compresión) según x-x/y-y:

                          –  Tensión normal máxima (tracción) según x-x/y-y:

                       –  2.2.4 Dimensionado de los montantes Definición

Son barras que toman esfuerzos normales en dirección perpendicular al eje de la viga.

Características

Elementos lineales, de longitud variable en función de la ubicación que ocupan dentro de la viga reticulada. Se encuentran equidistanciadas cada 1,79 m


Se encuentran articuladas en ambos extremos (uniones con los cordones superior e inferior)

Esfuerzos de Tracción (+) y compresión (-) Carga máxima vertical

Los valores críticos son: Nmax = + 3888,64 Kg. Tracción máxima, siendo el estado de solicitación más desfavorable la máxima carga vertical. (barra nº 46) Nmin = - 6402,41 Kg. Compresión máxima, siendo el estado de solicitación más desfavorable la máxima carga vertical. (barra nº 44 y 58) Alumnos: DEBERNADI Diego – CASTRO Ignacio

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Para la materialización de los diagonales adoptamos un perfil tubo de acero cuadrado 60x60x3

Datos perfil B [mm] 60

t [mm] 3

p [m2/m] 0,32

Ag [cm2] 6,61

g [Kg/m] 5,19

Ix=Iy [cm4] 35,1

Sx=Sy [cm3]

rx=ry [cm] 2,31

2.2.4.1 Verificación Pandeo individual, según eje y-y ó x-x

                



Longitud de la barra crítica, entre nudos Coeficiente de barra con 2 articulaciones Longitud de pandeo Radio de giro mínimo



Esbeltez mínima




  


Tensión normal mínima (compresión) según x-x/y-y:

                         –                  –  Tensión normal máxima (tracción) según x-x/y-y:

2.2.4.3 Cuadro resumen de Cercha Resumen Estructura Cercha Cordón Superior Cordón Inferior Diagonales Montantes

2 C 160x60x20x3,2 2 C 140x60x20x3,2 Tubo de acero cuadrado 60x60x4 Tubo de acero cuadrado 60x60x3

2.2.4.4 Verificación de pandeo global del cordón inferior de la cercha El pandeo según el eje y-y genera desplazamientos horizontales de las barras, pero se encuentran restringidos por los pórticos longitudinales, quedando una distancia entre ambos de 25 m. Alumnos: DEBERNADI Diego – CASTRO Ignacio

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UTN FRSR    

 








           



     [  ]        ()   ()    ( )    –  Radio de giro total Esbeltez

Como no verifica, es necesario disminuir la longitud de pandeo. Una posible solución es la incorporación de bielas entre cordones inferiores de pórticos adyacentes, que dividen a longitud de pandeo en tramos, obteniendo longitudes de pandeo menores. De esta forma se puede restringir el desplazamiento horizontal del cordón inferior.

      ()     



Longitud reducida (entre bielas) Longitud de pandeo



Esbeltez mínima







Tensión normal mínima (compresión) según y-y :

                            –  2.2.4.6 Esquema de vinculación

Vale aclarar que la vinculación entre el cordón inferior de una cercha con el cordón inferior de la cercha del pórtico siguiente se hace de forma alternada, esto significa que se vincula la cercha 1 con la 2, pero no la 2 con la 3, de modo que la 3 está vinculada con la 4, y la 4 con la 5, y así hasta la última cercha. En resumen, el cordón inferior de cada cercha debe estar vinculado con el cordón de la cercha del pórtico anterior o el siguiente, pero no con ambos.


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2.2.4.7 Verificación de pandeo global del cordón superior de la cercha Los cordones superiores de cada cercha están vinculados con la cercha del pórtico siguiente y el anterior mediante las correas de techo, por lo no es necesario calcular el pandeo global, ya que la longitud de pandeo seria la separación entre correas.

3

DIMENSIONADO DEL MURO PIÑÓN

El muro piñón se encuentra directamente solicitado por el viento longitudinal. Para resistir los esfuerzos horizontales, debe contar con una estructura propia que transmita las cargas a las fundaciones y a la viga de contraviento. La estructura está compuesta por las correas y columnas. Las primeras ya se dimensionaron. En la presente sección se dimensionan las columnas.

3.1 Dimensionamiento estructural debido a acciones longitudinales Para evitar el vuelco de la cercha perpendicular a su plano debemos arriostrar a las cerchas mediante bielas y crucetas de techo. Esto se realiza solo entre la primera y segunda cercha. Estos contravientos se colocan en las puntas del edificio, teniendo como función tomar parte de la carga de viento, ya que de otra manera las columnas de las puntas de los pórticos, lo tendrían que resistir completamente en las bases.

2 M

1 M

2 M

0 C

1 C

2 C

2 C

1 C

3.2 DIMENSIONADO DE PORTÓN FRONTAL – MURO 2 El portón frontal se encuentra en uno de los muros piñón, por lo que se encuentra directamente solicitado por el viento longitudinal. Su estructura propia debe transmitir las cargas, a un riel superior y a un riel inferior. En el caso de las cargas gravitatorias, se decide descartar la opción de portón suspendido, por lo que se transmiten al riel inferior. La estructura está compuesta por las traviesas y bastidores. Las primeras son las equivalentes a las correas de los muros, y los segundos son equivalentes a las columnas que las sostienen. El portón tiene 9 m de longitud y 5,5 m de altura, estando conformado por dos hojas de 4.5 m de longitud por 5.5 m de altura.


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3.2.1 Traviesas Definición

Son los elementos que reciben la carga de viento longitudinal, principalmente, que proviene de la chapa del escudo del portón sobre el muro piñón frontal.

Características

Son elementos lineales, horizontales, de 4,5m de longitud, con separación vertical de 1,00 m.


Se encuentran directamente apoyadas sobre 2 bastidores verticales, ambos perimetrales. Se lo modela como una viga simplemente apoyada.

Estado de carga Peso del portón La chapa y la aislación térmica del cerramiento vertical se encuentran apoyadas en las traviesas. 2

Chapa……………………………………………………………….10 kg/m Perfil C (traviesa)…………………..………………………….6 kg/m2 2 Aislación térmica……………………………………………….1 kg/ m Separación vertical entre traviesas……………………s=1, 00 m

Peso del portón

PP =(10+4+1) kg/m2 * 1,00 = 17 Kg/m

Acción del viento longitudinal Presión máxima = + 57.884 Kg/m 2 Presión máxima = +57,884 kg/m2 * 1,00 m = 57,884 Kg/m Combinaciones de carga Cargas verticales/gravitatorias Carga total lineal qy = 17 kg/m Cargas horizontales Carga total lineal qx = 57.884 Kg/m qx = Peso Cerramiento y

e

qy= Presión dinámica del viento

y

x

x

h

y 2 3 , R b

x


a

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My min = -4304 Kgcm Mx min = -14652 Kgcm Verificación de la sección Tanteando, seleccionamos un perfil, al cual se le verifica la tensión y la flecha. Adoptamos PERFIL C 100 x 50 x 20 x 3.2 ht mm 100

bt mm 50

dt mm 20

t=r mm 3,2

a cm2 7,01

PERFIL 2C - PENTA-KA S.A. (www.pentaka.com) g Jy wy iy Jz Kg/m cm4 cm3 cm cm4 5,7 106,39 21,28 3,9 24,46

wz1 cm3 13,16

wz2 cm3 7,79

iz cm 1,87


                        –   


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Yg cm 1,86

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- Verificación de flecha. Deflexión según RAM ADVANSE: f x = 1,52 cm f y = 2,248 cm f adm = L / 200 = 450 cm / 200 = 2,25 cm f < f adm -> VERIFICA – B.C.T.

3.2.2 Bastidores Definición

Son las barras verticales, que cumplen la función de las columnas perimetrales: sostener las correas o traviesas horizontales.

Características

Elemento lineal de 5,50 m de longitud.


Se encuentran apoyados sobre un riel inferior y uno superior, a través de elementos de rodamiento que permiten la apertura del portón. Las cargas verticales se transmiten únicamente al riel inferior. En el caso de las cargas horizontales de viento, las acanaladuras de los rieles generan vínculos que reaccionan ante estas cargas horizontales. Se modela a los bastidores como elementos simplemente apoyados en sus extremos, siendo continuos en todo el tramo.

Estado de carga Peso del portón (carga axial) La chapa y la aislación térmica del cerramiento vertical se encuentran apoyadas en las traviesas. 2

Chapa……………………………………………………………….10 kg/m Perfil C (traviesa)…………………..………………………….6 kg/m2 2 Aislación térmica……………………………………………….1 kg/ m Área del portón …………………A = 5.5 m * 4.5 m = 24.75 m2

Peso del portón

PP =(10+6+1) kg/m2 * 24.75 m2 = 420.75 Kg

Acción del viento longitudinal (carga horizontal) Presión máxima = + 57.884 Kg/m 2 Presión máxima = +57,884 kg/m2 * 2,25 m = 130,23 Kg/m Esquema de cargas, momentos y reacciones.


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Mx min = -49245 Kgcm RP = 358,15 Kg N = 420,75 Kg Verificación de la sección Tanteando, seleccionamos un perfil, al cual se le verifica la tensión y la flecha. Probamos con un Tubo de acero Sección Rectangular 80x120x4 B [mm] 80

H [mm] 120

t [mm] 4

p [m2/m] 0,386

Ag [cm2] 14.948

g [Kg/m] 11.734

Jx [cm4] 297.381

Wx [cm3] 49.064

ix [cm] 4.438

Jy [cm4] 157.169

Wy [cm3] 39.292

iy [cm] 3.243

-Verificación Pandeo, según eje y-y

                              



Longitud de la barra Coeficiente de barra con 2 articulaciones Longitud de pandeo Radio de giro mínimo (conjunto)



Esbeltez mínima




  

-Verificación Pandeo, según eje x-x



Longitud de la barra Coeficiente de barra con 2 articulaciones Longitud de pandeo Radio de giro mínimo



Esbeltez mínima




  


                                                


Deflexión según RAM ADVANSE: f x = 2,62 cm f adm = L / 200 = 550 cm / 200 = 2,75 cm f < f adm -> VERIFICA – B.C.T. Alumnos: DEBERNADI Diego – CASTRO Ignacio

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3.3 DIMENSIONADO DE PORTÓN LATERAL – MURO 1 El portón lateral se encuentra en uno de los muros laterales, por lo que se encuentra directamente solicitado por el viento transversal. Su estructura propia debe transmitir las cargas, a un riel superior y a un riel inferior. En el caso de las cargas gravitatorias, se decide descartar la opción de portón suspendido, por lo que se transmiten al riel inferior. La estructura está compuesta por las traviesas y bastidores. Las primeras son las equivalentes a las correas de los muros, y los segundos son equivalentes a las columnas que las sostienen. El portón tiene 5 m de longitud y 5,5 m de altura, estando conformado por una hoja.

3.3.1 Traviesas Características

Son elementos lineales, horizontales, de 5 m de longitud, con separación vertical de 1,00 m.


Se encuentran directamente apoyadas sobre 2 bastidores verticales, ambos perimetrales. Se lo modela como una viga simplemente apoyada.

La sección ya fue determinada en el punto “ 6.2)-DIMENSIONADO DE LAS CORREAS DE MURO LATERAL” ,

asique se utilizara la misma ya que las condiciones de luz entre apoyos y acciones son las mismas. En ese caso se había adoptado un PERFIL C 100 x 50 x 20 x 3.2 Esquema de cargas, momentos y reacciones.

3.3.2 Bastidores Definición

Son las barras verticales, que cumplen la función de las columnas perimetrales: sostener las correas o traviesas horizontales.

Características

Elemento lineal de 5,50 m de longitud.


Se encuentran apoyados sobre un riel inferior y uno superior, a través de elementos de rodamiento que permiten la apertura del portón. Las cargas verticales se transmiten únicamente al riel inferior. En el caso de las cargas horizontales de viento, las acanaladuras de los rieles generan vínculos que reaccionan ante estas cargas horizontales. Se modela a los bastidores como elementos simplemente apoyados en sus extremos, siendo continuos en todo el tramo.

Estado de carga Peso del portón (carga axial)


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La chapa y la aislación térmica del cerramiento vertical se encuentran apoyadas en las traviesas. 2

Chapa………………………………………………………………. Chapa……………………………………………………………….10 10 kg/m Perfil C (traviesa)…………………..………………………….6 kg/m2 2 Aislación térmica……………………………………………….1 kg/ m Área del portón …………………A = 5.5 m * 5 m = 27.5 m2

PP =(10+6+1) kg/m2 * 27.5 m2 = 467,5 Kg

Peso del portón

Acción del viento longitudinal (carga horizontal) Presión máxima = + 46,3 Kg/m 2 Presión máxima = +46,3 kg/m2 * 2,5 m = 115,75 Kg/m Esquema de cargas, momentos y reacciones.

Mx min = -43768 Kgcm RP = 358,15 Kg N = 467.5 Kg Verificación de la sección Tanteando, seleccionamos un perfil, al cual se le verifica la tensión y la flecha. Probamos con un Tubo de acero Sección Rectangular 80x120x4 B [mm] 80

H [mm] 120

t [mm] 4

p [m2/m] 0,386

Ag [cm2] 14.948


g [Kg/m] 11.734

Jx [cm4] 297.381

Wx [cm3] 49.064

ix [cm] [cm ] 4.438

Jy [cm4] 157.169

Wy [cm3] 39.292

iy [cm] 3.243

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UTN FRSR


-Verificación Pandeo, según eje y-y

                                             






Esbeltez mínima




  

-Verificación Pandeo, según eje x-x






Esbeltez mínima




  


                                                    


Deflexión según RAM ADVANSE: f x = 2,33 cm f adm adm = L / 200 = 550 cm / 200 = 2,75 cm f < f adm adm -> VERIFICA – B.C.T.

3.4 Acciones del Viento sobre el Muro Piñón (Muro 2) El portón frontal se encuentra en uno de los muros piñón, por lo que también se encuentra directamente solicitado por el viento longitudinal. Al igual que aquél, su estructura propia debe transmitir las cargas, pero en este caso lo hace a un riel superior y a un riel inferior. En el caso de las cargas gravitatorias, se decide descartar la opción de portón suspendido, por lo que se transmiten al riel inferior. La estructura está compuesta por las traviesas y bastidores. Las primeras son las equivalentes a las correas de los muros, y los segundos son equivalentes a las columnas que las sostienen. Se analizan las áreas de influencia en las que el viento incide sobre el muro piñón, ejerciendo en el caso más 2 desfavorable una presión de “Pv = 57,88 kg/m ”, correspondiente a un viento longitudinal incidente sobre dicha pared (Muro 2). En el caso del portón se considera que el viento ejercido sobre la mitad superior del mismo, es transmitido por este a los elementos estructurales, mientras que la ejercida en la mitad inferior es conferido directamente al suelo. Las áreas de influencia se observan en el esquema del muro piñón que se presenta a continuación:

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3.4.1 Esquema de áreas – Muro Piñón (Muro 2)

Teniendo en cuenta que la presión que ejerce el viento sobre el muro es + 57,884 Kg/m 2, las cargas a tomar por cada columna serán: Denominación elemento

Longitud

Área

Presión VL

Carga Total

Carga lineal

Reacciones

[m]

Desig. [m2]

[Kg/m2]

[Kg]

[Kg/m]

Desig.

[Kg]

RC1

926,14

RCC1

387,82

Columna C1

8,00

AC1

32,00

57,88

1852,29

231,54

Columna C2

8,00

AC2

36,55

57,88

2115,66

264,46

Correa de compensación CC1

2,50

ACC1

13,40

57,88

775,65

310,26

Portón

9,00

AP

24,75

57,88

1432,63

2*RP

716,31

Portón(C/Hoja)

4,50

AP/2

12,38

57,88

716,31

RP

358,16

Hay que remarcar que la columna C2 tiene la particularidad de tener una carga puntual generada a partir de la viga Vp1, a través de su reacción R VP. A continuación veremos el esquema y daremos detalle de dicha viga Vp1 y la columna C2.

3.4.2 Diseño de correa de compensación CC1 (muro 2) Dicha correa es aquella que se encuentra por encima del portón del muro 2, la cual cumple con la función de servir de apoyo a las correas horizontales que reciben la carga del viento cuando este incide sobre el revestimiento exterior del muro, reduciendo asi la luz de las mismas.

CORREA DE COMPENSACIÓN CC1 Rx = 387,82 Kg Correa H.

m 0 5 , 2

Correa H.

m / g K 6 2 , 0 1 3 = q

m g K = x 0 a 4 2 m 4 2 M

Rx = 387,82 Kg Alumnos: DEBERNARDI DEBERNARDI Diego – CASTRO Ignacio

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Los valores críticos para el estado “Viento longitudinal sobre muro 2” son: Mxmax = 24240 Kgcm. Vxmin = Rcc1 x= 387,82 Kg. Deflexión en “x” = 1,07 cm (para la sección elegida)

3.4.2.1 Verificación de la sección Tanteando, seleccionamos un perfil, al cual se le verifica la tensión y la flecha. Probamos con un perfil

B [mm] 60

H [mm] 80

tubo de acero rectangular 60 x 80 x 3.2

t [mm] 3.20

p [m2/m] 0.269

Tubo de acero Sección Rectangular Ag g Jx Wx [cm2] [Kg/m] [cm4] [cm3] 8.287 6.505 73.776 18.444

ix [cm] 2.984

Jy [cm4] 47.237

Wy [cm3] 15.746

iy [cm] 2.388


                  –  


Deflexión según RAM ADVANSE: f x = 1,07 cm f adm = L / 200 = 250 cm / 200 = 1,25 f < f adm -> VERIFICA – B.C.T.

3.4.3 Diseño de Viga del portón frontal VP1 La viga Vp1 es la viga por encima del portón frontal del muro 2. Dicha viga en el sentido del eje x-x, recibe las cargas del portón Rp, q no son más que la reacción de los bastidores del portón, además hay que agregarle la carga del viento que las correas horizontales del muro le transmiten a la correa de compensación y esta a su vez transmite la carga a la viga V P1. La transferencia de carga sería la siguiente; el viento longitudinal ejerce una presión sobre el portón, el cual a través de las traviesas le transmite la carga a los bastidores, que a su vez apoyan en la viga Vp1 en la parte superior (riel superior) y en el suelo en la parte inferior (riel inferior). En el sentido del eje y-y, hay que agregar además del peso propio de la viga V P1,la carga del peso propio de la correa de compensación CC1 y de las correas horizontales del muro que se arriostran en CC1. Debido a que el portón está compuesto de dos hojas, es que la repartición de cargas sobre la viga Vp1 es la que muestra el siguiente esquema:

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Siendo: PPCC1 + PPCORREASH = (2,5 m * 6,71 Kg/m) + (5,36 m * 2 * 6,89 Kg/m) = 90,63 Kg 2 * RP + RCC1. = 2* 358,16 Kg + 387,82 Kg = 1104,14 Kg Los diagramas de esfuerzos correspondientes, obtenidos en RAM ADVANSE 9.5v, son los siguientes:

Los valores críticos para el estado “Viento longitudinal sobre muro 2” son: Mxmax = 325977,46 Kgcm. Vxmin = RVP1 x= - 910,23 Kg. Deflexión en “x” = 4,86 cm (para la sección elegida ) Ahora también debemos tener en cuenta los esfuerzos generados a partir del peso propio de la viga:


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Siendo: Peso Propio Viga VP1= 35,80 Kg/m PPCC1 + PPCORREASH = (2,5 m * 6,71 Kg/m) + (5,36 m * 2 * 6,89 Kg/m) = 90,63 Kg Los valores críticos son: Mymax = 75596,27 Kgcm. Vymin = RVP1 y= - 237,02 Kg Deflexión en “y” = 1,62 cm (para la sección elegida)

3.4.3.1 Verificación de la sección Tanteando, seleccionamos un perfil, al cual se le verifica la tensión y la flecha. Adoptamos PERFIL 2C 220 x 100 x 30 x 4.75 ht mm 220

bt mm 100

dt mm 30

t=r mm 4,75

hi mm 21,05

PERFIL 2C - PENTA-KA S.A. (www.pentaka.com) a g Jy wy iy cm2 kg/m cm4 cm3 cm 42,82 35,8 3225,35 293,21 8,68

Jz cm4 2481,7

wz cm3 248,17

iz cm 7,61

Yg cm 10


                         –   



3.4.4 Diseño de columna intermedia C2 (muro 2) Teniendo en cuenta que la máxima presión del viento longitudinal sobre el MURO 2(muro piñón 2) es +57,884 Kg/m2, se determinó en el punto anterior, según su área de influencia, la carga a tomar por dicha columna, la cual es +264,46 Kg/m, que corresponde sólo a la presión del viento longitudinal; además hay Alumnos: DEBERNARDI Diego – CASTRO Ignacio

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que agregar la carga puntal de la reacción de la viga Vp1 que es igual a 910,23 Kg. A continuación vemos el esquema de cargas, reacciones y momentos:

Determinación de las Reacciones ∑MB=(-910 Kg * 2.5 m)+(-264.46 Kg/m * 8 m * 4 m)+R C2(A)*8m = 0

RC2(A)= [(910 Kg * 2.5 m)+(264.46 Kg/m * 8 m*4 m)]/ 8m = 1342,215 Kg RC2(A)+ RC2(B) = 910 Kg + (264.46 Kg/m * 8 m) = 3025,68 Kg RC2(B) = 3025,68 Kg - RC2(A) = 3025,68 Kg – 1342,215 Kg = 1683,465 Kg

3.4.4.1 Verificación de la sección Tanteando, seleccionamos un perfil, al cual se le verifica la tensión y la flecha.

              Adoptamos PERFIL 2C 240 x 100 x 30 x 3.2 ht mm 240

bt mm 100

dt mm 30

t=r mm 3,2

hi mm 23,36

PERFIL 2C - PENTA-KA S.A. (www.pentaka.com) a g Jy wy iy cm2 kg/m cm4 cm3 cm 30,65 25,12 2767,23 230,6 9,5


Jz cm4 1848,04

wz cm3 184,8

iz cm 7,76

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Yg cm 10

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Además podríamos tener en cuenta la carga axial en la columna, generada a partir del peso propio de la misma, como así también el peso propio de la viga V P1 , la que a su vez está cargada por el peso propio de la correa de compensación y las correas horizontales que porta la misma, también deberíamos agregar a la columna C2 el peso propio de las correas horizontales que se apoyan en la misma.

Longitud de correas horizontales: 44,43 m Peso de correas horizontales (Perfil C 140x60x20x3,2) : 6,89 Kg/m



Peso propio de las correas horizontales que cargan a la col. C2: 6,89 Kg/m* 44,43 m 306,2 Kg Peso propio de la correa de compensación CC1 = 2,50 m * 6,71 Kg/m Peso propio de la viga V P1 = 10,71 m * 35,8 Kg/m



383,41 Kg



16,8 Kg

Peso total que carga la columna C2 en forma axial = 706 ,41 Kg -Verificación Pandeo individual de cada perfil, según eje y-y

                                              



Longitud de del perfil entre cordones de soldadura Coeficiente de barra con 2 articulaciones Longitud de pandeo Radio de giro mínimo (individual)



Esbeltez mínima




  

-Verificación Pandeo del conjunto de C2, según eje y-y






Esbeltez mínima




  

-Verificación Pandeo del conjunto de C2, según eje x-x






Esbeltez mínima




  


                                                 

- Verificación de deformación.

Deflexión según RAM ADVANSE: f x = 3,81 cm f adm = L / 200 = 800 cm / 200 = 4 cm Alumnos: DEBERNARDI Diego – CASTRO Ignacio

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f < f adm -> VERIFICA – B.C.T.

4

DIMENSIONADO DE CONTRAVIENTOS

4.1 Viga de Contraviento inferior – Muro 2 4.1.1 Esquema de áreas

4.1.2 Esfuerzos Incidentes Punto 1: El esfuerzo “Fp1” actuante en este punto, es igual a la suma de las resultantes de la presión del viento (RCC1) sobre el área “ ACC1” y la mitad de la resultante “R” incidente en “AM1”, que se denomina “RM1”, representadas en la figura.

Fp1= RCC1+ RM1 Donde: RCC1 = 387,82kg RM1 = q x l/2 =

(ESQUEMA 1)

q = Pv x b = 57,88 kg/m 2 x 5,36 m = 310,26 kg/m RM1 = q x l/2 = 310,26 kg/m x 2,50 m / 2 => RM1= 387,82 kg Se tiene entonces: Fp1= 387,82 kg + 387,82 kg => Fp1= 775,64 kg Punto 2: El esfuerzo “Fp2” actuante en este punto, es igual a la suma de la reacción de la coluna C2 (RC2) y la mitad de la resultante “R” incidente en “AM2”, que se denomina reacción del montante M2 “RM2”, representada en la figura. Fp2= RC2+ RM2 RC2 = 1683,465 Kg RM2 = q x l/2 =

(ESQUEMA 2)


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q = Pv x b = 57,88 kg/m 2 x 6,25 m = 361,77 kg/m RM2 = q x l/2 = 361,77 kg/m x 1,85 m / 2 => RM2 = 334,64 kg Se tiene entonces: Fp2= 1683,465 Kg + 334,64 kg => Fp2= 2018,105 kg ESQUEMA 1

ESQUEMA 2

q=Wz . s = 57,88 kg/m2 x 5,36 kg/m

q=Wz . s = 57,88 kg/m2 x 6,25 kg/m

q=310,25 kg/m

q=361,77 kg/m

1'

2' R2

R2

1,85

2,50

R2 R2

2

1

4.1.3 Esquema de acciones


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4.1.4 Dimensionado contraviento inferior 4.1.4.1 Dimensionado biela B2

Para dimensionar las bielas comprimidas lo hacemos con el valor del momento debido al peso propio, y el valor del esfuerzo axial máximo, en nuestro caso: N(-) = -2405,92 Kg.

             

Adoptamos Tubo de acero Sección Rectangular 60 x 100 x 4.00 B [mm] 60

H [mm] 100

t [mm] 4.00

p [m2/m] 0.306


ix [cm] 3.603

Jy [cm4] 68.607

Wy [cm3] 22.869

-Verificación Pandeo según “X”

     

                                         

-Verificación Pandeo según “Y”

         

                                  

4.1.4.2 Dimensionado biela B1 N(-) = -775,64 Kg.


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iy [cm] 2.417

UTN FRSR


            


H [mm] 80

t [mm] 2,5

p [m2/m] 0,271


ix [cm] 3.020

Jy [cm4] 38.587

Wy [cm3] 12.862


     

                                        


         

                                    

4.1.4.3 Dimensionamiento Tensores

- Tensor T1 Adoptamos una barra redonda d=3/4”=19,05 mm (ACINDAR)

- Tensor T2

                  

Adoptamos una barra redonda d=5/16”= 7,94 mm (ACINDAR)


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iy [cm] 2.420

UTN FRSR


          

4.1.5 Cuadro resumen de Contraviento Inferior Biela B1 Biela B2 Tensor T1 Tensor T2

Tubo de acero Sección Rectangular 60 x 80 x 2.5 Tubo de acero Sección Rectangular 60 x 100 x 4.00 barra redonda d=3/4”= 19,05 mm barra redonda d=5/16”= 7,94 mm

4.2 Viga de Contraviento superior – Muro 2 4.2.1 Esfuerzos Incidentes Punto 1’: El esfuerzo (Fp1’) actuante en este punto, es igual a la mitad de la resultante “R” incidente en “AM1”, que se denomina “R M1”, representada en la figura.

Fp1’ = RM1 => Fp1’= 387,22 kg Punto 2’: El esfuerzo “Fp2’” actuante en este punto, es igual a la mitad de la resultante “R” incidente en “AM2”, que se denomina “R M2”, representada en la figura.

Fp2’ = RM2 => Fp2’= 334,64 kg


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UTN FRSR


4.2.2 Esquema de contraviento

4.2.3 Dimensionado contraviento Superior 4.2.3.1 Dimensionado biela B2

Para dimensionar las bielas comprimidas lo hacemos con el valor del momento debido al peso propio, y el valor del esfuerzo axial máximo, en nuestro caso: N(-) = -528 Kg.

             


H [mm] 70

t [mm] 2.50

p [m2/m] 0.231


ix [cm] 2.607

Jy [cm4] 22.572

Wy [cm3] 9.029


     

        


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iy [cm] 2.010

UTN FRSR


                                                                          


4.2.3.2 Dimensionado biela B1 N(-) = -387 Kg.

             

Adoptamos Tubo de acero Sección Rectangular 50 x 70 x 2.5 Los esfuerzos son menores pero no se puede tener una esbeltez mayor a 250, por lo que utilizamos la misma sección que la biela B1. -Verificación Pandeo según “X”

      

                                                                                 



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UTN FRSR


4.2.3.3 Dimensionamiento Tensores

- Tensor T1 Adoptamos una barra redonda d=3/8”=9,53 mm (ACINDAR)

- Tensor T2

           

Adoptamos una barra redonda d=1/4”=6,35 mm (ACINDAR)

           

4.2.4 Cuadro resumen de Contraviento Superior Biela B1 Biela B2 Tensor T1 Tensor T2

Tubo de acero Sección Rectangular 50 x 70 x 2.5 Tubo de acero Sección Rectangular 50 x 70 x 2.5 barra redonda d= 3/8” =9,53 mm barra redonda d= 1/4” =6,35 mm

4.3 Dimensionado de montantes – Muro 2 Con los valores obtenidos anteriormente podemos dimensionar los distintos montantes, de lo que resulta;

4.3.1 Montante M1 R = 387,22 kg

                    Alumnos: DEBERNARDI Diego – CASTRO Ignacio

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UTN FRSR


Adoptamos un tubo estructural cuadrado de 60 x 60 x 4,00 Wx = 14,51 cm3

                       4.3.2 Montante M2 R = 334,64 kg

                   


                       4.4 Viga de Contraviento inferior – Muro 4

4.4.1 Acciones del Viento sobre el Muro Piñón Se analizan las áreas de influencia en las que el viento incide sobre el muro piñón, ejerciendo en el caso más desfavorable una presión de “Pv = 57,88 kg/m2”, correspondiente a un viento longitudinal incidente sobre dicha pared (Muro 4). Las áreas de influencia se observan en el esquema del muro piñón que se presenta a continuación: 1' 2'

A2 1

0,64 0,64

B2 1,21

2

A1

B1

C1

8

Portón

5,36

6,25

3,57

25

4.4.2 Esfuerzos Incidentes en el Cordón Inferior Punto 1: El esfuerzo “Fp1” actuante en este punto, es igual a la suma de las resultantes de la presión del viento (RP1) sobre el área “A1” y la mitad de la resultante “R” incidente en “A2”, que se denomina “R M1”, representadas en la figura. Fp1= RP1+ RM1


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Donde: RP1 = (A1 x Pv)/2 = ((5,36 x 8,00) m2 x 57,88 kg/m2 )/2 => RP1= 1240,95 kg RM1 = q x l/2 =

(ESQUEMA 1)

q = Pv x b = 57,88 kg/m 2 x 5,36 m = 310,26 kg/m RM1 = q x l/2 = 310,26 kg/m x 2,50 m / 2 => RM1= 387,82 kg Se tiene entonces: Fp1=1240,95 kg + 387,82 kg => Fp1= 1628,75 kg Punto 2: El esfuerzo “Fp2” actuante en este punto, es igual a la suma de las resultantes de la presión del viento (RC2) sobre el área “B1” y la mitad de la resultante “R” incidente en “B2”, que se denomina “R M2”, representadas en la figura. Fp2= RC2+ RM2 RC2 = (B1 x Pv)/2 = ((6,25 m x 8 m) x 57,88 kg/m2 )/2 => RC2= 1447 kg RM2 = q x l/2 =

(ESQUEMA 2)

q = Pv x b = 57,88 kg/m 2 x 6,25 m = 361,77 kg/m RM2 = q x l/2 = 361,77 kg/m x 1,85 m / 2 => RM2 = 334,64 kg Se tiene entonces: Fp2= 1447 kg + 334,64 kg => Fp2= 1781,62 kg ESQUEMA 1

ESQUEMA 2

q=Wz . s = 57,88 kg/m2 x 5,36 kg/m

q=Wz . s = 57,88 kg/m2 x 6,25 kg/m

q=310,25 kg/m

q=361,77 kg/m

1'

2' R2

R2

1,85

2,50

R2 2

R2 1

4.4.3 Esquema de contraviento cordón superior VISTA EN PLANTA

7,14

5,36

5,36

7,14

CERCHA 2

2

1

2 T A

1 T L IE

L IE

B

2

T 2 A B

A

T 1 L IE B

CERCHA 1 FP2 = RM2 + RC2 = 1781,62 kg

FP1 = RM1 + RP = 1628,75 kg

Ry = 2596 kg


FP2 = RM2 + RC2 = 1781,62 kg Ry = 2596 kg

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UTN FRSR


4.4.4 Dimensionado contraviento inferior 4.4.4.1 Dimensionado biela B2 DIAGRAMA DE ESFUERZOS AXIALES BIELAS

2 1

2

A

A

A

EI

EI

EI

L

L B

L B

N = -2560 kg

N = -1590 kg

B

N = -2560 kg


             


H [mm] 100

t [mm] 4.75

p [m2/m] 0.304


ix [cm] 3.561

Jy [cm4] 77.861

Wy [cm3] 25.954


     

                                          


         

                                

4.4.4.2 Dimensionado biela B1 N(-) = -1590 Kg.


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iy [cm] 2.383

UTN FRSR


             


H [mm] 80

t [mm] 3,20

p [m2/m] 0,269


ix [cm] 2.984

Jy [cm4] 47.237

Wy [cm3] 15.746


     

                                      


         

                                  

Dimensionamiento Tensores T1 Y T2

DIAGRAMA DE ESFUERZOS AXIALES TENSORES

N = + 4480 kg

2 T

1 T

N = + 4480 kg

T 2

N = + 1113 kg

T 1

N = + 1113 kg

- Tensor T1 Adoptamos una barra redonda d = 3/4” = 19,05 mm (ACINDAR)

- Tensor T2

             

Adoptamos una barra redonda d = 3/8” = 9,53 mm (ACINDAR)

            


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iy [cm] 2.388

UTN FRSR


4.4.5 Cuadro resumen de Contraviento Inferior Biela B1 Bielas B2 Tensores T1 Tensores T2

Tubo de acero Sección Rectangular 60 x 100 x 4,75 Tubo de acero Sección Rectangular 60 x 80 x 3,20 Barra redonda d = 3/4” = 19,05 mm Barra redonda d = 3/8” = 9,53 mm

4.5 Viga de Contraviento superior – Muro 4

4.5.1 Esfuerzos Incidentes en el Cordón Superior Punto 1’: El esfuerzo (Fp1’) actuante en este punto, es igual a la mitad de la resultante “R” incidente en “A2”, que se denomina “R 2”, representada en la figura.

Fp1’ = R2 => Fp1’= 387,22 kg Punto 2’: El esfuerzo “Fp2’” actuante en este punto, es igual a la mitad de la resultante “R” incidente en “B2”, que se denomina “R 2”, representada en la figura.

Fp2’ = R2 => Fp2’= 334,64 kg

4.5.2 Esquema de contraviento cordón superior VISTA EN PLANTA

7,14

5,36

5,36

7,14

CERCHA 2

1 T

2 A L E I B

1 A L E I B

2 T

T 2

2 A L E I B

T 1

CERCHA 1

Ry = 528,25 kg

FP2 = RM2 + RC2 = 334,64 kg


FP1 = RM1 + RP = 387,22 kg

FP2 = RM2 + RC2 = 334,64 kg

Ry = 528,25 kg

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UTN FRSR


4.5.3 Dimensionado contraviento Dimensionado bielas B2 DIAGRAMA DE ESFUERZOS AXIALES BIELAS

2

1

2

A

A

A

EI

EI

EI

L

L B

L B

N = - 520 kg

N = -380 kg

B

N = - 520 kg


             


H [mm] 80

t [mm] 2.50

p [m2/m] 0.271


ix [cm] 3.020

Jy [cm4] 38.587

Wy [cm3] 12.862


     

                                        


         

                                

Dimensionado biela B1 N(-) = -380 Kg.

              Alumnos: DEBERNARDI Diego – CASTRO Ignacio

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iy [cm] 2.420

UTN FRSR



H [mm] 70

t [mm] 2,50

p [m2/m] 0,231

Tubo de acero Sección Rectangular Ag g Jx Wx [cm2] [Kg/m] [cm4] [cm3] 5,589 4,387 37,988 10,854

ix [cm] 2,607

Jy [cm4] 22,572

Wy [cm3] 9,029


     

                                        


         

                                  

Dimensionamiento Tensores T1 Y T2 DIAGRAMA DE ESFUERZOS AXIALES TENSORES

N = + 910 kg

T

2 T

1

N = + 910 kg

T 2

N = + 270 kg

T 1

N = + 270 kg

- Tensor T1 Adoptamos una barra redonda d = 3/8” = 9,53 mm (ACINDAR)

- Tensor T2

             

Adoptamos una barra redonda d = 1/4” = 6,35 mm (ACINDAR)

           


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iy [cm] 2,010

UTN FRSR


4.5.4 Cuadro resumen de Contraviento Inferior Biela B1 Bielas B2 Tensores T1 Tensores T2

Tubo de acero Sección Rectangular 60 x 80 x 2,50 Tubo de acero Sección Rectangular 50 x 70 x 2,50 Barra redonda d = 3/8” = 9,53 mm Barra redonda d = 1/4” = 6,35 mm

4.5.5 Dimensionado de Montantes Con los valores obtenidos anteriormente podemos dimensionar los distintos montantes, de lo que resulta;

4.5.5.1 Montante M1 R = 387,22 kg

                   


                        

4.5.5.2 Montante M2 R = 334,64 kg

                   


                       5

DISEÑO DE COLUMNAS

La carga “qc” actuante en las columnas, es igual a la presión ejercida por el viento longitudinal “Pv” en la

franja de influencia de la misma, más las reacciones del contraviento en el caso de las columnas del pórtico (C1).

5.1 Diseño de columna C1 (muro 2) Dicha columna es la perteneciente al pórtico del muro frontal.


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UTN FRSR


5.1.1 Consideraciones con respecto al Pandeo

Para el caso de la C1, la cual tiene una longitud de 8 metros: Lkx = 2 * 800 cm = 1600 cm, para el caso e pandeo global según el eje x-x Lky = 0.75 * 800 cm = 600 cm, para el caso e pandeo global según el eje y-y

5.1.2 Verificación - Viento transversal Para el caso de viento transversal, los máximos esfuerzos generados en las columnas C1 de los pórticos, son para el caso de la “Máxima carga Volcadora” el Momento máximo, y el máximo esfuerzo axial de compresión para el caso de “Máxima carga vertical” . Los diagramas de esfuerzos correspondientes, obtenidos en RAM ADVANSE 9.5v, son los siguientes:

Los valores críticos para el estado “ Max. Carga Volcadora” son: Mmin = - 740440 Kgcm. Nmin = - 407,43 Kg.

Los valores críticos para el estado “ Max. Carga Vertical” son: Mmin = + 13752 Kgcm. Nmin = - 8331,22 Kg. Para un primer tanteo, adoptamos 2 UPN 160x65, con una separación entre alas de 10 cm.


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UTN FRSR


Dimensiones Denom. U.P.N. 160

Sección

Peso

Valores estáticos

h

b

s

t

Yg

F

G

Jx

Jy

Wx

Wy

ix

iy = il

mm

mm

mm

mm

cm

cm2

kg/m

cm4

cm4

cm3

cm3

cm

cm

160

65

7,5

10,5

1,84

24,0

18,8

925

85,3

115,6

18,3

6,21

1,89

5.1.2.1 Verificación Pandeo del conjunto (2 perfiles), según eje x-x El pandeo se produce entre los extremos de la columna.

          

                       √                – 



Longitud de la barra Coeficiente de barra Longitud de pandeo Momento de inercia de cada perfil Sección de cada perfil Momento de inercia total Sección total



Radio de giro total



Esbeltez




     

5.1.2.2 Verificación Pandeo del conjunto (2 perfiles), según eje y-y

                          

      

   





 

                ( ) [   ]      




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(  )  √ ()    ()               – 



Radio de giro total



Esbeltez



Coef. de pandeo:

5.1.2.3 Verificación Pandeo individual para un perfil, según eje x-x



Se igualan las esbelteces para que no predomine el pandeo individual por encima del pandeo del conjunto.

       

O sea que se podría permitir una separación entre presillas de 599,94 cm. Igualmente verificamos para la distancia adoptada (8 m/10 tramos = 80 cm = s) El pandeo se produce entre las presillas, cuya separación se estima en 80 cm.

             √                



Longitud entre presillas Coeficiente de pandeo Longitud de pandeo Momento de inercia de cada perfil Sección de cada perfil






Esbeltez




   


5.1.2.4 Verificación Pandeo individual para un perfil, según eje y-y 

Se igualan las esbelteces para que no predomine el pandeo individual por encima del pandeo del conjunto.

 ()         

O sea que se podría permitir una separación entre presillas de 306,65 cm. Igualmente verificamos para la distancia adoptada (80cm) El pandeo se produce entre las presillas, cuya separación se estima en 80 cm.  

Longitud entre presillas Coeficiente de pandeo

  


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        √                     – 



Longitud de pandeo Momento de inercia de cada perfil









Esbeltez







5.1.2.5 Verificación de la tensión Estado “Max. Carga Volcadora”:

Tensión normal mínima según y-y:

                                 –                             –  Tensión normal mínima según x-x :

Estado “Max. Carga Vertical”: Tensión normal mínima según y-y:

                                 –                          –   Tensión normal mínima según x-x :


Deflexión según RAM ADVANSE: f x = 0,11 cm f adm = L / 200 = 800 cm / 200 = 4 cm f < f adm -> VERIFICA – B.C.T.

5.1.3 Verificación - Viento longitudinal Las acciones que cargamos sobre esta estructura, son las reacciones correspondientes a los contravientos y la carga uniforme que genera la presión sobre el muro piñón. Alumnos: DEBERNARDI Diego – CASTRO Ignacio

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Teniendo en cuenta que la máxima presión del viento longitudinal sobre el MURO 2(muro piñón 2) es +57,884 Kg/m2, y la franja de influencia de la columna C1 es 3,57 m, la carga lineal actuante es: qC1= +57,884 Kg/m2 * 3,57 m = 206,64 Kg/m Además hay que agregarla la carga proveniente de la reacción del contraviento del cordón superior “Ry cs”

e inferior “Ryci”.

Modelando la estructura en RAM ADVANSE 9.5v , el resultado de los diferentes esfuerzos a los cuales está sometida la columna son: ESTADO DE CARGA: VT

DIAGRAMA DE MOMENTO

RyCs = 528,25 Kg

. m

RyCi = 2405,92 Kg

1

m c

m/

g )

g k )

)

6, O

O T

T

1

6

T

4

R O P( C

R

= P( 1 C

1

O P(

M 1 C

C

M = -187364 kgcm


T

8 O

P( 1

CI

R

8

O

q

8

m

R

=

O

2

CI

IC

2

6

1

.

IC

0

)

O 2

4

k 1

M = -20202 kgcm

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5.1.3.1 Verificación columnas C1 – Pórtico 1 A continuación procedemos a verificar la tensión de la columna C1 ya calculada en el punto anterior, pero para el estado de solicitación correspondiente a viento longitudinal. Los valores críticos son: M(-) = - 187364 Kgcm. N(+) = +131,57 Kg. -Verificación Tensión normal mínima según x-x :

                               – 


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5.1.3.2 Verificación columnas C1 – Pórtico 2 Los valores críticos son: M(-) = - 20202 Kgcm. N(+) = -5837,69 Kg. - Verificación Tensión normal mínima según x-x :

                                  – 



5.1.3.3 Dimensionamiento de tensores Tensor Inferior T2

N= +6728,92 Kg

                 

Tensor Superior T1

N= +670,89 kg

                 

5.1.3.4 Dimensionamiento de bielas -Biela B1 N= -3591,58 Kg

M = 2798 Kgcm (debido al peso propio) Adoptamos tubo de acero cuadrado 80x80x4 B [mm] 80

t [mm] 4

Ag [cm2] 11,75

g [Kg/m] 9,22

Jx=Jy [cm4] 110,96

Wx=Wy [cm3] 27,74

rx=ry [cm] 3,07


  


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-Biela B2


                                      

N= -657,86 Kg M = 1780 Kgcm (debido al peso propio) Adoptamos tubo de acero cuadrado 60x60x3.2 B [mm] 60

t [mm] 3.2

Ag [cm2] 7,01

g [Kg/m] 5,5

Jx=Jy [cm4] 36,91

Wx=Wy [cm3] 12,3

rx=ry [cm] 2,3


  

                                     

5.1.4 Dimensionamiento presillas Columna C1

Un criterio para elegir la separación entre las presillas es que el pandeo individual de los perfiles no sea predominante sobre el pandeo global de la columna. Es por este motivo que en el punto anterior se igualaron las esbelteces. Si el esfuerzo de corte es variable se puede optar por una distribución variable de presillas o escalonada, pudiendo resolverse con separaciones y/o dimensiones variables. En nuestro caso, vamos a adoptar por presillas de iguales dimensiones, separadas por una distancia uniforme.

5.1.4.1 Corte en columna Vamos a ver cuál de las hipótesis es la que genera mayor esfuerzo de corte en las columnas, teniendo en cuenta que tenemos un esfuerzo de corte debido a la flexión y otro debido al pandeo. Por esto sumamos los esfuerzos de corte debido a flexión y debido a pandeo de cada hipótesis y adoptamos el mayor. Para nuestro caso resulto que el esfuerzo de corte mayor se obtiene para el estado de solicitación de “Max. Carga volcadora”. -Estado de solicitación de “Max. Carga volcadora”

5.1.4.1.1 -Corte máximo por Flexión Qmax.(flexión)= 1748,62


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5.1.4.1.2 -Corte por Pandeo -Estado de solicitación de “Max. Carga volcadora”

N(-)máx= -407,43 Kg

                   5.1.4.1.3 Corte máximo 5.1.4.2 Diseño

    

5.1.4.2.1 Dimensiones Columna


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        ⁄     

Ancho de perfil Separación horizontal Ancho total Presilla

Longitud Altura Espesor de cada una Separación vertical

5.1.4.2.2 Características geométricas

e/2 e/2 (sk)x

                                              

Separación vertical entre presillas Espesor total Área transversal Área transversal de la mitad

Momento estático de la mitad

Momento de inercia individual Momento de inercia total

5.1.4.2.3 Tensiones tangenciales

Esfuerzo de corte máximo en columna


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        * +                                                                    

Espesor total de las 2 presillas Longitud de cada presilla

Tensión tangencial por Colignon:

5.1.4.2.4 Esfuerzos característicos

Longitud de cada presilla Esfuerzo de corte máximo en columna Separación vertical entre presillas Esfuerzo de corte: resultante de tensiones tangenciales

Ancho de perfil UPN Brazo de palanca

Momento flector

5.1.4.2.5 Dimensionamiento Por flexión Momento flector Tensión admisible Espesor total Tensión normal Módulo elástico Altura necesaria

                       √      √          


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5.1.5 Detalle - Presilla Altura real Longitud Espesor de cada una Separación vertical

      ⁄

5.2 Diseño de columna C2 (muro 4) Dicha columna es la intermedia perteneciente muro trasero, muro 4. Se analizan las áreas de influencia en las que el viento incide sobre el muro piñón, ejerciendo en el caso más 2

desfavorable una presión de “Pv = 57,88 kg/m ”, correspondiente a un viento longitudinal incidente sobre

dicha pared (Muro 4). Las áreas de influencia se observan en el esquema del muro piñón que se presenta a continuación: 1' 2'

A2 1

0,64 0,64

B2 1,21

2

A1

B1

C1

8

Portón

5,36

6,25

3,57

25

La columna C2, tiene una franja de influencia de 6,25 m, por lo que la carga lineal actuante en la misma será, Q C2 = 6,25 m * 57,884 Kg/m 2 = 361,775 Kg/m. Para dicha carga el momento máximo será:

                 


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5.2.1 Verificación de la sección Tanteando, seleccionamos un perfil, al cual se le verifica la tensión y la flecha.

                

Adoptamos PERFIL 2C 240 x 80 x 30 x 3.2 ht mm 240

bt mm 80

dt mm 30

t=r mm 3,2

hi mm 23,36

PERFIL 2C - PENTA-KA S.A. (www.pentaka.com) a g Jy wy iy cm2 kg/m cm4 cm3 cm 28,09 23,10 2408,36 200,70 9.26

Jz cm4 1120,67

wz cm3 140,08

iz cm 6,32

Yg cm 8,00

Además podríamos tener en cuenta la carga axial en la columna, generada a partir del peso propio de la misma, como así también el peso propio de las correas horizontales que se apoyan en la misma.

Longitud de correas horizontales: 8 * 6,25 m = 50 m Peso de correas horizontales (Perfil C 120 x 50 x 20 x 3,2) : 6,21 Kg/m



Peso propio de las correas horizontales que cargan a la col. C2: 6,21 Kg/m* 50 m 310,5 Kg Peso propio de la columna C2 : PP C2 = 8 m * 23,10 Kg/m = 184,80 Kg Alumnos: DEBERNARDI Diego – CASTRO Ignacio

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Peso total que carga la columna C2 en forma axial = 495 ,30 Kg

5.2.1.1 -Verificación Pandeo individual de cada perfil, según eje y-y

                                               



Longitud de del perfil entre cordones de soldadura Coeficiente de barra con 2 articulaciones Longitud de pandeo Radio de giro mínimo (individual )



Esbeltez mínima




  

5.2.1.2 -Verificación Pandeo del conjunto de C2, según eje y-y






Esbeltez mínima




  

5.2.1.3 -Verificación Pandeo del conjunto de C2, según eje x-x






Esbeltez mínima




  

5.2.1.4 - Verificación de tensión.

                                                

5.2.1.5 - Verificación de deformación. Deflexión según RAM ADVANSE: f x = 3,84 cm f adm = L / 200 = 800 cm / 200 = 4 cm f < f adm -> VERIFICA – B.C.T.

5.3 Diseño de columna C3 (muro 4) Dicha columna es la intermedia perteneciente muro trasero, muro 4. Se analizan las áreas de influencia en las que el viento incide sobre el muro piñón, ejerciendo en el caso más 2

desfavorable una presión de “Pv = 57,88 kg/m ”, correspondiente a un viento longitudinal incidente sobre

dicha pared (Muro 4).

La columna C2, tiene una franja de influencia de 5,36 m, por lo que la carga lineal actuante en la misma será, Q C2 = 5,36 m * 57,884 Kg/m 2 = 310,26 Kg/m. Alumnos: DEBERNARDI Diego – CASTRO Ignacio

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UTN FRSR


Para dicha carga el momento máximo será:

                 

5.3.1 Verificación de la sección Tanteando, seleccionamos un perfil, al cual se le verifica la tensión y la flecha.

             

Adoptamos PERFIL 2C 240 x 80 x 30 x 3.2 ht mm 240

bt mm 80

dt mm 30

t=r mm 3,2

hi mm 23,36

PERFIL 2C - PENTA-KA S.A. (www.pentaka.com) a g Jy wy iy cm2 kg/m cm4 cm3 cm 28,09 23,10 2408,36 200,70 9.26

Jz cm4 1120,67

wz cm3 140,08

iz cm 6,32

Yg cm 8,00

Además podríamos tener en cuenta la carga axial en la columna, generada a partir del peso propio de la misma, como así también el peso propio de las correas horizontales que se apoyan en la misma.

Longitud de correas horizontales: 8 * 5,36 m = 42,88 m Peso de correas horizontales (Perfil C 120 x 50 x 20 x 3,2) : 6,21 Kg/m



Peso propio de las correas horizontales que cargan a la col. C2: 6,21 Kg/m* 42,88 m 266,29 Kg Peso propio de la columna C2 : PP C2 = 8 m * 23,10 Kg/m = 184,80 Kg Peso total que carga la columna C2 en forma axial = 451 ,08 Kg

5.3.1.1 -Verificación Pandeo individual de cada perfil, según eje y-y

                    



Longitud de del perfil entre cordones de soldadura Coeficiente de barra con 2 articulaciones Longitud de pandeo Radio de giro mínimo (individual )



Esbeltez mínima




  

5.3.1.2 -Verificación Pandeo del conjunto de C2, según eje y-y   

Longitud de la barra Coeficiente de barra con 2 articulaciones Longitud de pandeo


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Trabajo de estructuras metálicas - Calculo de la nave

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