diseño en acero - alamacen

8/18/2019 Diseño en Acero - Alamacen

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DISEÑO DE ACERO Y MADERA

1. INTRODUCCIÓN1.1. MOTIVACIÓN

Los motivos que han impulsado el desarrollo de este pro e!to han sidoprin!ipalmente los si"uientes#

• En primer lu"ar$ la apli!a!i%n amplia!i%n de los !ono!imientosadquiridos en rela!i%n !on el !&l!ulo estru!tural '(eor)a deEstru!turas* el desarrollo de pro e!tos 'O+!ina (,!ni!a*-

• El "rado de implanta!i%n alma!,n-• La ne!esidad de optimi.ar las instala!iones "aranti.ando las

espe!i+!a!iones !liente el !umplimiento de la normativa-• Redu!!i%n de !ostos de tiempo en la /a0ri!a!i%n

1.2. OBJETIVOSEl o0 etivo prin!ipal de este pro e!to es esta0le!er una metodolo")ade !&l!ulo de la estru!tura met&li!a 'a!ero*de a!uerdo a la normativa

vi"ente 'E2343$ E23 3*2. ANTECEDENTES

2.1. ESTRUCTURAS INDUSTRIALES

2.1.1. Funcionalidad

6na estru!tura industrial es un 7!on unto de elementos resistentes!apa. de mantener sus /ormas !ualidades a lo lar"o del tiempo$ 0a o laa!!i%n de las !ar"as a"entes e8teriores que ha de estar sometido9-:ara resolver !on a!ierto la esta0ilidad industrial de un edi+!io$ esimpres!indi0le entender el /un!ionamiento de su estru!tura$ !ono!er ladisposi!i%n estru!tural$ las soli!ita!iones que le lle"an el materialutili.ado$ !on el +n de ele"ir los detalles disposi!iones !onstru!tivasm&s ade!uados$ as) !omo resolver los puntos sin"ulares de la misma-Las !onstru!!iones e e!utadas !on estru!turas met&li!as permiten lu!esma ores$ espe!ialmente interesantes para lo!ales !omer!iales$industrias$ donde se requieran edi+!ios sin pilares intermedios$ as) !omopara edi+!ios de "randes alturas$ sin pilares e8!esivamente "ruesos$evitando o!upar espa!ios importantes-

2.1.2. USOS

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Las !er!has se emplean !uando se tiene lu!es li0res "randes !omopuentes$ sitios p?0li!os estadios-Las !er!has paralelas se usan en re!intos amplios en la @i"ura 5De !ordones superiores !urvos se !omportan similar a una estru!tura!ol"ante o un ar!o se emplean en al"unos puentes en la +"ura @i"ura

En te!hos entrepiso se emplean !er!has livianas tal !omo se indi!a enla @i"ura BEl ran"o de lu!es de la !er!ha es 15 a 53 m para !er!has de a!ero

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2.1.3. V n!a"a# incon$ ni n! # d la #!%uc!u%a & !'lica

El empleo del a!ero en las estru!turas industriales tiene una serie deventa as so0re otros materiales que ha!e que las estru!turas met&li!asmonopoli!en la !onstru!!i%n de naves industriales- A !ontinua!i%n se

enumeran al"unas de sus propiedades m&s desta!adas# Las estru!turas met&li!as$ al tomar "randes de/orma!iones$ antes deprodu!irse el /allo de+nitivo 7avisan9-El material es homo",neo la posi0ilidad de /allos humanos es mu!hom&s redu!ida que en estru!turas !onstruidas !on otros materiales- Loque permite reali.ar dise=os m&s a ustados$ por tanto m&se!on%mi!os-2 O!upan po!o espa!io- Los soportes molestan mu po!o$ para e/e!tosde la distri0u!i%n interior$ por lo que se o0tiene 0uena renta0ilidad atoda la super+!ie !onstruida- Los !antos de las vi"as son redu!idos losan!hos a?n son menores- En "eneral las estru!turas met&li!as pesan

po!o tienen elevada resisten!ia-2 Las estru!turas met&li!as no su/ren /en%menos reol%"i!os que$ salvode/orma!iones t,rmi!as$ de0an tenerse en !uenta- Conservaninde+nidamente sus e8!elentes propiedades-La elevada resisten!ia del material ori"ina pro0lemas de es0elte.-

2.1.4. Ubicación

El almacén cuyo diseño estructural es una estructura que va a estar situada en eldepartamento de arequipa, provincia de arequipa, distrito de miraflores.Esta ubicación se ha elegido para guardar los productos de materia prima de la zona

para mayor conservación de estos.

2.1.5. Configuración arquitectónica.

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2.1.6. Simetría

De acuerdo a la disposición arquitectónica, se puede apreciar que el almacén essimétrico en planta con respecto a los ejes longitudinales y también con respecto alosejes transversales.

2.1.7. Rigidez

os elementos que aportan rigidez en toda edificación pueden ser tanto estructuralescomo !no estructurales".En nuestro caso particular, podemos identificar los siguientes elementosestructurales que aportan rigidez seg#n las dos direcciones principales $longitudinaly transversal%

2.1.(. El ac %oLos metales que se emplean en estru!turas met&li!as sonprin!ipalmente el a!ero ordinario$ el a!ero autopatina0le$ el a!eroino8ida0le el aluminio El a!ero es el material estru!tural por e8!elen!iapara "randes alturas$ puesto que resuelve !on ,8ito los planteamientosestru!turales de# soportar el peso !on pilares de dimensiones redu!idas$resistir el empu e ante el vuel!o evitar movimientos de0idos a laa!!i%n del viento-

2.1.(.1. Ca%ac! %)#!ica# & c'nica# d l ac %o

Los valores /undamentales para el dise=o de las pie.as de a!eroson#a* el l)mite el&sti!o- El l)mite el&sti!o es la !ar"a unitaria para laque se ini!ia el es!al%n de !eden!ia$ es de!ir a partir del !ual lasde/orma!iones no son re!upera0les-0* el l)mite de rotura- El l)mite de rotura es la !ar"a unitariam&8ima soportadapor el a!ero en el ensa o de tra!!i%n-Los valores del l)mite el&sti!o de rotura dependen del tipo dea!ero$ pero ha otras !ara!ter)sti!as que son !omunes para todoslos a!eros#

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2.1.(.2. Ca%ac! %)#!ica# ! cnol*+ica# d l ac %o

La solda0ilidad es la aptitud de un a!ero para ser soldadomediante los pro!edimientos ha0ituales sin que apare.!a+sura!i%n en /r)o- Es una !ara!ter)sti!a te!nol%"i!a importante$ de

!ara a la e e!u!i%n de la estru!tura-La resisten!ia al des"arro laminar del a!ero se de+ne !omo laresisten!ia a la apari!i%n de de/e!tos en pie.as soldadassometidas a tensiones de tra!!i%n en dire!!i%n perpendi!ular a susuper+!ie -La aptitud al do0lado es un )ndi!e de la du!tilidad delmaterial se de+ne por la ausen!ia o presen!ia de +suras en elensa o de do0lado-

2.1. . CO!"R#UR$

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Debido a la zona que se necesita cubrir se ha optado por elegir el siguiente tipo decoberturas.

2.1.1, CU%!R"R$S

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2.1.11. C$&$'"#$

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2.2. CAR-AS ACTUANTES SOBRE ESTRUCTURAS

Dise=o de una estru!tura$ !omien.a !on aquellos elementos queest&n sometidos a las !ar"as prin!ipales que de0e tomar laestru!tura$ pro!ede en se!uen!ia !on varios elementos desoporte hasta lle"ar a la !imenta!i%n-6na ve. !on!e0ida una estru!tura$ el paso previo a su resolu!i%nes el esta0le!e r0a o que !ar"as se supone que se va a en!ontrarsometida a lo lar"o de su vida-:or lo "eneral el esta0le!imiento de las !ar"as a !onsiderar vienere"ulado por

ormas$ Instru!!iones o Re"lamentos O+!iales$ quedando tan soloen !ontadas o!asiones la + a!i%n del valor de di!has a!!iones enmanos del pro e!tista- Sin em0ar"o $de0e tenerse siemprepresente que estas normas son tan s%lo una "u)a$ por lo que la

responsa0ilidad +nal del dise=o reside en el in"eniero industrial-2.2.1. CAR-AS ERMANENTES

Las !ar"as permanentes est&n !onstituidas por el peso delos diversos elementos estru!turales por los pesos de los!uerpos que est&n permanentemente unidos a laestru!tura- :ara un edi+!io !ualquiera las !ar"aspermanentes estar&n /ormadas por los pesos de las!olumnas$ vi"as$ losas$ te!ho$ muros + os$ ventanas$plomer)a$ instala!i%n el,!tri!a otros dispositivos diversos-

:ara hallar el peso de los elementos de la estru!tura sepuede re!urrir a !at&lo"os de /a0ri!antes o prontuarios-

2.2.2. SOBRECAR-AS DE USOEstas !ar"as pueden variar en ma"nitud lo!ali.a!i%n$ son de0idas al peso de todos los o0 etos que pueden"ravitar so0re la estru!tura de0ido al uso de la misma$:or tanto$ estas !ar"as pueden ser !ausadas por el peso delos o0 etos !olo!ados temporalmente so0re unaestru!tura $:ara !al!ular el valor de estas a!!iones se de0en!al!ular las !ar"as de0idas de !ada una de ellas$ si 0ien$ en

!ualquier !aso$ nun!a podr&n ser in/eriores a las indi!adaspor las normas de edi+!a!i%n-

2.2.3. SOBRECAR-A DE VIENTOLas a!!iones que provo!a el viento vienen determinadas!omo /uer.as por unidad de super+!ie$ que dependen de la.ona e%li!a$ de la altura so0re el terreno$ de la situa!i%ntopo"r&+!a 'normal o e8puesta*$ de la !onstru!!i%n 'a0ierta

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o !errada* de la /orma$ posi!i%n orienta!i%n de loselementos !on respe!to al viento-Cuando las estru!turas impiden el u o de viento$ la ener")a!in,ti!a de ,ste se !onvierte en ener")a poten!ial depresi%n$ lo que !ausa la !ar"a de viento-

En el &eglamento 'acional de construcción se trata muy brevementeeste tipo de carga, por lo que se ha tenido que recurrir a otras

bibliograf(as para e)traer conceptos y métodos de obtención de lascargas de viento.El flujo de viento alrededor de los edificios es un procesoe)tremadamente complejo y no puede ser descrito por reglas simples.

a amplia variedad y forma de los mismos, tipo de e)posición alviento, topograf(a local, as( como naturaleza fortuita del vientotienden a complicar el problema. as caracter(sticas de estos flujossólo se pueden determinar a través de observaciones directas entamaño natural o recurriendo a pruebas en t#neles de viento. *inembargo, la conducta puede ser fijada considerando algunassituaciones de flujo t(picas.

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2.3. C/LCULO ESTRUCTURAL

En "eneral$ en todos ellos utili.an hip%tesis simpli+!ativas so0re la"eometr)a dela estru!tura$ as) !omo el estado de !ar"as el estado dede/orma!iones de la misma-Se"?n sean el n?mero la !alidad de las hip%tesis simpli+!ativas de!ada m,todo$ tanto m&s pr%8imos al !omportamiento real de laestru!tura pueden ser los resultados o0tenidos de su apli!a!i%n-

2.3.1. METODO LRFD2.3.2. METODO AISC2.3.3. CONCLUSIÓN0 M TODO A UTILI AR EN ELDESARROLLO DEL RO ECTO

2.4. CLASIFICACIÓN REVIA DE ESTRUCTURAS

2.4.1. MODELI ACIÓN DE ESTRUCTURA

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:ara anali.ar apropiadamente una estru!tura$ de0en ha!erse!iertas ideali.a!iones so0re !%mo est&n soportados !one!tadoslos distintos elementos entre s)- 6na ve. que se ha a determinadoesto se han espe!i+!ado las !ar"as$ las /uer.as en los elementos

sus despla.amientos pueden en!ontrarse 0ien utili.ando lateor)a dela me!&ni!a estru!tural apli!ada dire!tamente so0re laestru!tura ideali.ada$ 0ien mediante un pro"rama in/orm&ti!o- Eneste apartado a0ordaremos al"unas t,!ni!as 0&si!as que nospermitir&n simpli+!ar los tra0a os del m,todo de resolu!i%nele"ido$ a sea este un m,todo anal)ti!o$ 0ien unos num,ri!os-El an&lisis e8a!to de una estru!tura nun!a puede en realidadllevarse a !a0o$ a que siempre tienen que ha!erse estima!ionesde las !ar"as de las resisten!ias de los

2.4.2. Cla#i5caci*n d la# #!%uc!u%a#6na ve. ideali.ada la estru!tura$ el si"uiente paso ser& averi"uarsi ,sta es isost&ti!a o hiperest&ti!a$ pues dependiendo de uno uotro los m,todos de an&lisis a emplear ser&n distintos-

Se di!e que una estru!tura es isostática $ !uando puedendeterminarse todas las soli!ita!iones que apare!en en la misma apartir de las e!ua!iones de la est&ti!a- Ca0e distin"uir entre que losea e8teriormente$ en !u o !aso se podr&n o0tener las rea!!ionesen los apo os que lo sea internamente$ se podr&n o0tener loses/uer.os que apare!en en las 0arras o que lo sea "lo0almente$

en tal !aso se podr&n o0tener tanto las rea!!iones en apo os!omo es/uer.os en 0arras-

Se di!e que una estru!tura es hiperestática $ si e8isten m&s/uer.as des!ono!idas que e!ua!iones de equili0rio apli!a0les- En!aso de estru!turas hiperest&ti!as$ se puede ha!er una nueva!lasi+!a!i%n$ distin"ui,ndose entre estru!turas trasla!ionales ointrasla!ionales$ siendo los m,todos de resolu!i%n en !ada !asodistintos-Se di!e que una estru!tura es traslacional $ !uando sus nudossu/ren despla.amientos al ser !ar"ada-Se di!e que una estru!tura es intraslacional $ !uando sus nudos

no su/ren despla.amientos al ser !ar"ada-:ara esta distin!i%n ser& ne!esario !onsiderar ini!ialmente que las0arras son ine8tensi0les$ es de!ir$ que no se a!ortan ni se alar"an$as) !omo tener en !uenta el sistema de !ar"as a!tuante$ puesdependiendo de ,ste$ una estru!tura puede ser trasla!ional ointrasla!ional-En !ualquier !aso$ ha que tener siempre presente que lase!ua!iones de equili0rio siempre ser&n apli!a0les de0er&n!umplirse- La di/eren!ia estri0a en que mientras que en las

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estru!turas isost&ti!as la simple apli!a!i%n de ,stas a los distintoselementos de la estru!tura puede ser su+!iente para resolverla$en las hiperest&ti!as ser& ne!esario 0us!ar !ondi!iones e!ua!iones adi!ionales-

2.4.3. M6!odo# #i&7li5ca!i$o#

2.4.3.1. Si& !%)a 8 an!i& !%)aCuando una estru!tura presenta al"una de estas !ara!ter)sti!as$ laresolu!i%n del pro0lema se simpli+!a notoriamente$ al tenerse queanali.ar tan solo la mitad de la misma$ !on la ?ni!a pre!au!i%n deimponer !iertas !ondi!iones en el e e de simetr)a F antimetr)a-:ara que una estru!tura sea simétrica esta de0e serlo tanto de/orma !omo de !ar"as- En estos !asos$ tendremos que los puntosde la estru!tura pertene!ientes al e e de simetr)a tan solo puedendespla.arse en la dire!!i%n de di!ho e e$ quedando eldespla.amiento en !ualquier otra dire!!i%n restrin"ido as) !omo el"iro- Esto se tradu!e en que en las se!!iones pertene!ientes al e ede simetr)a tan s%lo puedan apare!er es/uer.os a8iles momentos

e!tores$ pero no !ortantes-

:or lo tanto$ en !aso de tener una estru!tura sim,tri!a$ su solu!i%nse limitar& a la de una mitad de la misma$ a la !ual impondremosen las se!!iones del e e de simetr)a las !ondi!iones anteriores$para lo !ual !onsideramos apli!adas so0re di!has se!!iones unoses/uer.os M i$ i$ momento a8il respe!tivamente$ !u o valor seo0tendr& restrin"iendo para tales se!!iones los "iros despla.amientos en dire!!i%n de los a8iles6na estru!tura ser& antimétrica !uando presente simetr)a de/orma antimetr)a de !ar"a- En estos !asos$ tendremos que lospuntos de la estru!tura pertene!ientes al e e de antimetr)a nopueden despla.arse en la dire!!i%n del e e de antimetr)a$ estandopermitidos el "iro el despla.amiento en la dire!!i%nperpendi!ular a di!ho e e- Esto se tradu!e en que en las se!!ionespertene!ientes al e e de antimetr)a tan solo pueden apare!eres/uer.os !ortantes$ siendo nulos los a8iles e!tores-:or lo tanto$ en !aso de tener una estru!tura antim,tri!a$ susolu!i%n se limitar& a la de la mitad de la misma$ a la !ualimpondremos en las se!!iones del e e de antimetr)a las!ondi!iones anteriores$ para lo !ual !onsideraremos apli!adasso0re di!has se!!iones unos es/uer.os G i$ !ortante$ !u o valor seo0tendr& restrin"iendo para tales se!!iones los despla.amientosen dire!!i%n de los !ortantes-Aunque en prin!ipio pueda pare!er que estas simpli+!a!ionestienen po!a apli!a!i%n$ por la di+!ultad de en!ontrarse situa!ionesreales en que la !ar"a sea sim,tri!a o antim,tri!a$ lo !ierto es queen realidad lo ?ni!o que realmente se requiere para poder apli!aresto es que la estru!tura presente simetr)a de /orma$ pues todoestado de !ar"a puede des!omponerse en uno sim,tri!o otroantim,tri!o- En esta situa!i%n en!ontraremos que este m,todo es

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ampliamente apli!a0le$ por lo ha0itual de emplearse estru!turas!on simetr)a de /orma en la !onstru!!i%n$ por tanto puedenali"erarse los !&l!ulos a reali.ar-

2.4.3.2. %inci7io d #u7 %7o#ici*n

El prin!ipio de superposi!i%n !onstitu e la 0ase de "ran parte dela teor)a del an&lisis estru!tural- :uede enun!iarse !omo si"ue# Eldespla.amiento o es/uer.o total en un punto de una estru!turasometida a varias !ar"as se puede determinar sumando losdespla.amientos o es/uer.os que o!asiona !ada una de las !ar"asque a!t?an por separado- :ara que esto sea v&lido$ es ne!esarioque e8ista una rela!i%n lineal entre las !ar"as$ es/uer.os despla.amientos-Dos requisitos de0en imponerse para que el prin!ipio desuperposi!i%n sea apli!a0le#El material estru!tural de0e !omportarse de manera el&sti!alineal$ a +n de que sea v&lida la le de Hoo e el despla.amientosea propor!ional a la !ar"a-La "eometr)a de la estru!tura no de0e su/rir !am0ios importantes!uando se apli!an las !ar"as- Si los despla.amientos son "randes$enton!es !am0ian !onsidera0lemente la posi!i%n orienta!i%n delas !ar"as- %tese que en la pr&!ti!a estos requisitos ser&nrespetados por mero !umplimiento de la norma- :or un lado$ todaestru!tura industrial se dise=a para que todos sus elementostra0a en en r,"imen el&sti!o- :or otra parte$ por !onsidera!iones/un!ionales$ de !on/ort est,ti!as$ las de/orma!iones produ!idas

se en!uentran limitadas-

2.4.3.3. TEOREMA DE RECI ROCIDAD

El teorema de re!ipro!idad esta0le!e que si tenemos unaestru!tura !ualquiera sometida a dos estados de !ar"a distintos$ I

II$ enton!es el produ!to de las !ar"as del estado I por losdespla.amientos produ!idos en los puntos en que se en!uentran,stas apli!adas !uando se !onsidera a!tuando el estado IIaisladamente$ es i"ual al produ!to de las !ar"as del estado II porlos despla.amientos de los puntos en que est&n apli!adas

suponiendo que a!t?a al estado I de /orma aislado-

4. CALCULO ESTRUCTURAL4.1. Accion # con#id %ada#

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Car"a muertaCar"a vivaCar"a de viento

4.2. ACCIONES NO CONSIDERADASCa%+a d ni $Si#&oLlu$ia9 o%:u ;

4.4 FACTORES4.4.1FACTORES DE CAR-AEl prop%sito de los /a!tores es in!rementar su ma"nitud paratomar en !uenta las in!ertidum0res para estimar su valorLas espe!i+!a!iones usuales de !ar"a del LR@D presentan /a!toresde !ar"a !om0ina!iones de !ar"a que /ueron sele!!ionados parausarseLas !ar"as m)nimas de dise=o est&n en (E2E23J3 'CARKAS*

COMBINACIONES UTILI ADAS

+. D+.- D +./ 0.1 $ * ó r ó & %+.- D +./ $ r ó * ó & % $ 0.2 3 ó 0.1 %+.- D +.4 3 0.1 0.1 $ r ó * ó & %+.- D +.1 E $ 0.1 ó 0.- * % 0.5 D 6 $ +.4 3 ó +.1 E %

D7 8arga muertar 7 carga viva sobre el techo $40 9g:m - seg#n &'8%.7 8arga viva de piso.

* 7 8arga de nieve.& 7 carga inicial de lluvia en techos planos cuando falla el desag;e.37 8arga de viento.E7 8arga de sismo.

4.4.2FACTORES DE RESISTENCIA

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a%a #!i&a% con 7% ci#i*n la % #i#! ncia ul!i&a d una#!%uc!u%a # n c #a%io !o&a% n cu n!a la# inc %!idu&

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