DISEO DE ESTRUCTURAS METALICAS PARA TECHOS

PREFERENCIA EN LAS MARCAS DE CERMICA

ESPECIALIDAD: INGENERIA CIVILCURSO:ESTATICACICLO: IIIDOCENTE:ANHELI INTEGRANTES: JORGE LUIS GALVEZ HARO NAHUM

TRUJILLO 2015

DISEO DE ESTRUCTURAS METALICAS PARA TECHOS

Una estructura para techos est formada por dos componentes principales : los tijerales o armadura y las viguetasLas planchas de techado se apoyan generalmente en forma directa sobre las viguetas , las cuales estn apoyadas sobre los tijeralesPara el calculo de las armadura se debern asumir las siguientes hiptesis de calculo:Los nudos de la estructura constituyen articulaciones sin rozamiento Todas las cargas se consideran aplicadas en elos nudos y estn contenidas en el plano de la estructuraTodas las barras son rectasSe considera el esquema inicial de la estructura y cargas a psear de las deformaciones elsticas de barras y apotos por ser pequeas

LAS CARGAS QUE SE CONSIDERAN SON LAS SIGUIENTES Fuerza ejercida por el viento Peso de las planchas de techad Peso de las viguetas Peso propio del tijeral Sobrecarga adicional tomada en cuenta como margen de seguridadCARACTERSTICAS DEL TERRENO El terreno tiene un rea de 9*60 m2 la altura de las columna se consideran de 8 m

Calculo de las fuerzas sobre el techo Lo que necesitamos es calcular la fuerza total sobre los tijerales de un techoPara ello se necesita la fuerza total que existe sobre el techoTenemos : Ptotal=PV + P PL + psc + pvig+ p tij

Ptotal= fuerza totalPV = fuerza del vient P PL = fuerza del peso de las planchas corrugadaspsc=fuerza de sobre cargapvig= fuerza de peso de las vigueta p tij = fuerza del peso de los tijerales

GENERALIDADES:En la presente memoria de clculo se especifica el procedimiento seguido para realizar el diseo de las estructuras metlicas que forman parte de la estructura de la obra .Tijeral

Viga

rea a Techar

Altura de Columna: 8 m.

[Escriba texto]Pgina 2

1. Fuerza del Viento.

De Tabla: Velocidad del para una altura del techo sobre el terreno > 8m :Presin dinmica, q = 80 kg-f/m2 Valor del Coeficiente C:Para toda construccin en general el

C = 1.2Para Estructuras inclinadas:Fv = C * q * Atot * sen Fv = 1,2 * 80 * 4,9244 * sen(2358) * cos(2358)Fv = 175,4518 kg-f

2. Fuerza del Peso de las Planchas Corrugadas

Nmeros de nodos:7Distancia entre nodos:1,64 m.De Tabla de Dimensiones Normalizadas de Planchascorrugadas grises de Fibrocemento (Eternit) para tachado, elegimos:Largo estndar, Lr:1,83 m Ancho estndar, Ar:0,92 m rea estndar, Sr:1,68 m2 Peso, P:21,5 kg-f Largo til, Lmo:1,69 m Ancho til, Amo:0,875 m rea til, Smo:1,478 m2Nmero total de planchas para el ancho total, Na:

Na =

Atot Lmo

4,9244=1,69

= 2,913 planchas por lado

Para todo el tijeral tendremos:Na = 6 planchasNmero total de planchas para el largo total, N1:

N1 =

Ltot Amo

60= 0,875

= 68,5769 planchas

N1 = 69 planchasNmero total de planchas, Ntot:Ntot = Na * N1Ntot = 414 planchasPeso total de las planchas, Ppl:Ppl = Ntot * (Peso cada plancha, P) Ppl = 414 * 21,5Ppl = 8 901 kg-f

3. Fuerza o Peso de Sobrecarga, Psc(40 a 50) kg-f/m2, de rea de planta. rea de planta = L * F = 9 * 60 = 540 m2 Psc = 540 * (40 a 50)Psc = ( 21 600 a 27 000 ) kg-f

4. Fuerza del Peso de las Viguetas, Pvig

Longitud total de las viguetas, Lvig:Nmero de viguetas, Nvig: 8Lvig = Nvig * Ltot Lvig = 8 * 60 Lvig = 480 m

Asumimos perfil: L 2 1/2x2 1/2x2 Peso de la vigueta por unidad de longitud, Wvig: 7.7 lb/pie Pvig = Nvig * Lvig * WvigPvig = 4.4003e+004 kg-f

5. Fuerza del Peso del Tijeral, Ptij

Longitud total de las barras, Lb:Lb = 33.8627 m

Nmero de Tijerales, Ntij: 15

Asumimos perfil: L 3 x 3 x 1/4Peso del perfil por unidad de longitud, Wperfil: 4.9 lb/pie Ptij = Ntij * Lb * WperfilPtij =3.7040e+003 kg-f

6. Peso de la gra, PgrPgr = 2 000 kg-f

7. Clculo de las EstructurasPeso TotalPtot = Fv + Ppl + Psc + Ptij + Pvig + PgrPtot = 8.5783e+004 kg-f

Fuerza sobre un tijeral intermedio, 2Ft Ft = Ptot / (Ntij-1)Ft = 6.1274e+003 kg-f2*Ft =1.2255e+004 kg-f

Fuerza sobre un nudo extremo, Fn en kg-f Fn = Ptot / (2*(Nn-1)*(Ntij-1))Fn = 510.6142 kg-f2*Fn = 1.0212e+003 kg-f = 10.0080 kN

8. Seleccin de Perfiles Estructurales8.1. Barra PrincipalMayor Traccin:56.295 kN(L=1.5m = 59.0551 pulg) Mayor Compresin:-61.605 kN(L=1.6415m = 64.6260 pulg)a. Anlisis a Compresin:Carga: 61.605 kN = 13.8297 kipps Elegimos el perfil supuesto : L 3 x 3 x r = 0.592 pulg 59.0551A = 1.44 pulg2

L- Esbeltez ==r

64.62600.592

= 132.7022

De Tabla 3: a = 11.67 ksi- La carga admisible para barras principalesF

a = A

F =

F = 16.8048 kipps(Alto) Elegimos el perfil : L 2 1/2 x 2 1/2 x 3/8 r = 0.487 pulgA = 1.73 pulg2

L- Esbeltez =r

64.6260=0.487

= 132.7022

De Tabla 3: - La carga admisible para barras principales

a = FA

F =

F = 14.6012 kipps(Mayor ms prximo)

b. Anlisis a Traccin:Mayor Carga:F= 56.295 kN = 12.6377 kipps(L=1.5m = 59.0551 pulg)

Para barras principales:

L

L 240r

r =240

= 0.2461 pulg

F

Esfuerzo admisible: Para aceros:

FA =

= 0.5744 pulg2

El perfil que satisface r, A : L 1 x 1 x r=0.292 pulg ,A=0.688 pulg2

8.2.Barra Secundaria

Mayor Traccin:18.765 kN(L=2.463m)

Mayor Compresin:-15.012 kN(L=1.3333m = 52.4803 pulg )

a. Anlisis a Compresin:Carga: 15.012 kN = 3.3700 kipps Elegimos el perfil supuesto : L 3 x 3 x r = 0.592 pulgA = 1.44 pulg2

L- Esbeltez =r

52.4803=0.592

= 88.6492

De Tabla 3: - La carga admisible para barras principalesF

a = A

F =

F = 20.6208 kipps(Alto) Elegimos el perfil : L 2 x 2 x 1/8 r = 0.398 pulgA = 0.484 pulg2

L- Esbeltez ==r

52.48030.484

= 131.8601

De Tabla 3: - La carga admisible para barras principalesF

a = A

F =

F = 4.4141 kipps(Mayor prximo)

b. Anlisis a Traccin:Mayor Traccin:18.765 kN = 4.2126 kipps (L=2.463m = 96.9685 pulg)

Para barras principales:

L

L 300r

r =300

= 0.3232 pulg.

F

Esfuerzo admisible: a = APara aceros:

FA =

= 0.1915 pulg2

El perfil que satisface r, A : L 1 3/4 x 1 3/4 x 1/8r=0.347 pulg , A=0.422 pulg2

Conclusin:Para barras principales, elegimos el perfil : L 2 1/2 x 2 1/2 x 3/8Para barras secundarias, elegimos el perfil : L 2 x 2 x 1/8

9. Comparacin y Verificacin finalBarras principales:Peso por unidad de longitud, Wbp:5.9 lb/pie Longitud total, Ltbp:18.84 mPeso total, Pbp:15*(165.767) = 2486.5 kg-f Barras secundarias:Peso por unidad de longitud, Wbs:1.65 lb/pie Longitud total, Ltbs:14.99 mPeso total, Pbs:15*(36.885) = 553.2750 kg-f Peso total de los Tijerales, Ptij13039.775 kg-fPtot1 = Fv + Ppl + Psc + Ptij1 + Pvig + PgrPtot1 = 8.5119e+004 kg-fPtot Ptot 1

Ptot

0.05

664 .22585787

0.007742

0.05

VIGAS

De M=0:R1 =12.5 kN ;R2 = 12.5 kN Mmx = 30 kN-m = 265.42 klb-pulgAcero Estructural ASTM-A36:= 36 klb/pulg2

= MS

M3

S =

= 7.3728 pulg

Entonces, de Tabla, seleccionamos:Perfiles S (Formas estndar americanas)Perfil S:S6x17.25( S=8.77 pulg3 ) Peso/long:17.25 lb/pieLongitud barra:4m = 13.1234 piesPeso total de la viga: 226.3786 lb = 102.8994 kg-f = 1008.4 kN

COLUMNAS

Reaccin debido al tijeral:Ra = Rb = 100.5 kN Peso de la viga: 1008.4 kNReaccin debido a la viga:R1 =12.5 kN ;R2 = 12.5 kN Mayor reaccin en la viga, Rt: 100.5 + 1008.4/2 + 12.5 = 617.2000 kN

Factor de Seguridad, f.s.= 3 E = 200 GpaCarga Crtica, P= f.s. x Rt = 1851.6 kNEI 2

P =L2PL2

(1851 .6x10 3 )(82 )44

I ==E 2

(200 x10 9

)( 2 )

= 6.0034e-005 m

= 60.034e006 mm

L 100r

Entonces, rmn

L100

8000100

= 80 mm

Acorde con estos criterios, la seleccin debe tener un momento de inercia mnimo mayor que: 60.034x106 mm4 y un radio de giro mnimo menor de : 80 mmEn perfiles W (Ala ancha):Se puede elegir un perfil: W310 x 107,con r=77.2mm, I=81.2e006 mm4