informe 1 estructuras metalicas ii ok.pdf

UNIVERSIDAD DEL BÍO-BÍO

FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPTO. DE INGENIERÍA CIVIL

Entrega N° 1 – Diseño de estructuras metálicas.

PREDISEÑO DE BODEGA

Y OFICINA

Integrantes: Esteban Salas V.

Manuel Quintana S.

Angelo Sandoval M. Profesor: Oscar Gutierrez

Asignatura: Diseño de estructuras metálicas

Fecha: 16 de Abril de 2012

Ingeniería Civil Diseño de estructuras metálicas. _____________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________ 2

ÍNDICE

1.- INTRODUCCION ........................................................................................................ 3

2.- OBJETIVOS ................................................................................................................. 4

3.- DESCRIPCION. ........................................................................................................... 5

4.-ESTRUCTURACION.................................................................................................... 6

4.1.- Marcos. ...................................................................................................................... 6

4.2.- Costanera. .................................................................................................................. 7 4.3.- Espaciamiento. ........................................................................................................... 7

4.4.- Arriostramiento. ......................................................................................................... 7

5.- CALCULO DE CARGAS Y APLICACIÓN. ............................................................... 8

5.1.- Carga de peso propio.................................................................................................. 8 5.2.- Sobrecarga. ................................................................................................................ 8 5.3.- Costanera. .................................................................................................................. 9

5.4.- Carga de viento. ......................................................................................................... 9 5.5.- Calculo sísmico. ....................................................................................................... 13

6.- MODELACION BASICA. ......................................................................................... 16

7.- CONCLUSIONES. ..................................................................................................... 18

8.- BIBLIOGRAFIA. ....................................................................................................... 19


______________________________________________________________________________________________ 3

1.- INTRODUCCION

Se dará a conocer las consideraciones y cálculos generales que se deben

realizar a un proyecto previo a un cálculo detallado, obteniendo así una idea aproximada de la distribución, dimensiones de los elementos estructurales (cerchas, arriostramientos, marcos) y además el cálculo de cargas (viento, sobrecarga y peso propio), las cuales será ingresadas en el programa computacional RAM.


______________________________________________________________________________________________ 4

2.- OBJETIVOS

2.1.- Generales

- Prediseñar (costaneras, Marcos, espaciamientos, Arriostramientos) - Realizar una modelación básica a través del programa RAM.


______________________________________________________________________________________________ 5

3.- DESCRIPCION.

La estructura que diseñaremos en nuestro trabajo es un galpón. La ubicación

geográfica de este galpón es la costa de la VIII región, específicamente en la zona entre Talcahuano y Coronel.

La estructura de acero se compone de dos áreas, una destinada a oficinas y la otra para bodega, ambas conformadas por marcos. La oficina consta de una viga reticulada, y

la bodega de una viga maciza. La estructura de todo el galpón será apernada, compuesta de perfiles de acero

A42-27ES La techumbre de la bodega se compone de una cubierta tipo PV6 de

espesor0,5(mm), mientras que por el lado de la oficina una cubierta tipo Kover Panel de espesor 50(mm).

El largo de la estructura es 60 (m), y sus dimensiones básicas se muestran en el

siguiente esquema:

Imagen 1 - Esquema del galpón bodega-oficina


______________________________________________________________________________________________ 6

4.-ESTRUCTURACION.

4.1.- Marcos.

El marco con que se diseñará la bodega se compone de los siguientes elementos:

2 columnas laminadas HEB 300x300x11x19, cuyo peso lineal es 117 (kg/m), y su longitud requerida es de 7 (m).

2 vigas laminadas IPE 300x150x7,1x10,7, cuyo peso lineal es 49,10 (kg/m), y su longitud requerida es de 12,5 (m), que se unirán en la cumbrera a los 9 m.

El marco con que se diseñará la oficina compone de los siguientes elementos:

1 columnas laminadas HEB 300x300x11x19, cuyo peso lineal es 117 (kg/m), y

su longitud requerida es de 4 (m). 1 viga reticulada que contará en su estructura con perfiles C 150x50x2 para la

cuerda superior e inferior, cuyo peso lineal es 3,82 (kg/m) y de 8,25 (m) de longitud. Los perfiles para diagonales y montantes serán C2L 50x50x2,10 , cuyo peso lineal es 1,52 (kg/m), y sus longitudes serán 0,96(m)y 0,5(m) respectivamente.

Para escoger el perfil de los cordones superior e inferior de la viga reticulada de la oficina se pide cumplir con:

La altura de la viga reticulada debe estar entre:

Despejando I tenemos:

Escogiendo el perfil C 150x50x2 cuya área es tenemos:

Por lo tanto el perfil escogido para la cuerda inferior y superior es el verificado.


______________________________________________________________________________________________ 7

Imagen 2 – espaciamiento y largo montantes.

4.2.- Costanera.

En lo que respecta a las costaneras se usará:

Perfil tipo canal Ca 200x50x15x2(mm), de acero, con calidad A42-27ES, las cuales tienen un largo normal de 6(m), un peso de 4,97 (kg/m).

4.3.- Espaciamiento.

Los marcos estarán espaciados cada 7,5 (m) a lo largo de los 60 (m) que presenta

el galpón en su totalidad, por lo cual concluimos que el galpón contará con un total de 9 marcos, tanto para el sector de oficina como bodega.

En el techo de la bodega, habrán 8 costaneras, con un espaciamiento de 1,8(m); mientras que en el techo de la oficina, habrán 6 costaneras, con un espaciamiento de 1,65(m).

4.4.- Arriostramiento.

Para los arriostramientos verticales se utilizará perfil rectangular de 100x50x2,

cuyo peso lineal es 4,5 (kg/m)

Para los arriostramientos horizontales se utilizará cables φ 18.


______________________________________________________________________________________________ 8

5.- CALCULO DE CARGAS Y APLICACIÓN.

5.1.- Carga de peso propio.

Para realizar el cálculo de la carga de peso propio es necesario tener claro qué

tipo de cubierta se utilizara tanto para la bodega como para la oficina.

Cubierta bodega: PV6 de 0,5[mm] Cubierta oficina: Kover Panel 50[mm]

Por lo tanto a través de www.instapanel.cl (catalogo_instapanel) se obtienen los pesos que poseen las cubiertas mencionadas anteriormente.

Cubierta bodega: 5,03[kg/m2]

Cubierta oficina: 9[kg/m2] Para obtener la carga lineal es necesario multiplicar el peso por la distancia que existe entre los marcos (7,5[m]).

Cubierta bodega: 5,03[kg/m2]*7,5[m]=37,73[kg/m] Cubierta oficina: 9[kg/m2]*7,5[m]=67,5[kg/m]

5.2.- Sobrecarga.

Para realizar el cálculo de la sobrecarga es necesario utilizar la NCH 1537, es

necesario utilizar una sobrecarga de 100[kg/m2] pero a esta se le debe realizar una reducción la cual se encuentra en la tabla 3 (cargas de uso reducidas uniformemente distribuidas para techos), a la cual se entra con el área tributaria y la pendiente que posee el techo este análisis se realiza tanto para la bodega como para la oficina.

Primero se obtienen las pendientes de ambas techumbres a través de las

dimensiones que posee esta misma.

Pendiente techo oficina: 25% Pendiente techo bodega: 16%

En segundo lugar se obtienen las áreas tributarias de ambas techumbres, las

cuales se calculan de la siguiente forma largo de la viga por el espaciamiento entre marcos.

Área tributaria oficina: 8,246[m]*7,5[m]=61,84[m2]

Área tributaria bodega: 12,658[m]*7,5[m]=94,94[m2]

Por lo tanto ya con estos valores se ingresa a la tabla 3 y se obtienen las cargas de uso reducidas las cuales son para:

Oficina: 0,3[kpa]=30,61[kg/cm2]

Bodega: 0,39[kpa]=39,79[kg/cm2]


______________________________________________________________________________________________ 9

Ahora se debe distribuir a través de su área tributaria para ello es necesario multiplicar las cargas de uso reducidas por el espaciamiento entre marcos.

Oficina: 30,61[kg/cm2]*7,5=229,575[kg/m]

Bodega: 39,79[kg/cm2]*7,5=298,425[kg/m]

5.3.- Costanera.

De acuerdo al punto 5.2, se tiene: utilizara la siguiente costanera

Ca200*50*15*2 para ambas techumbres (bodega y oficina).

Carga de la costanera oficina:

Carga de la costanera bodega:

Como se sabe las cargas a una cercha llegan de forma puntual por lo tanto para ello es necesario multiplicar la carga de la cubierta, sobrecarga y la carga de la

costanera solamente de la oficina por el espaciamiento existente entre costaneras.

Fcubierta=37,725[kg/m2]*1,65[m]=62,24[kg] Fsobrecarga=229,575[kg/m2]*1,65[m]=378,798[kg]

Fcostanera=27,1[kg/m2]*1,65[m]=44,715[kg]

5.4.- Carga de viento.

Para realizar el cálculo de las cargas de viento es necesario utilizar la NCH 423 de donde se obtiene la presión básica para distintas alturas (tabla 1 – Presión básica para diferentes alturas sobre el suelo), en el caso que alguna altura no se encuentra en la tabla mencionada anteriormente se debe interpolar para determinar el valor exacto. Las presiones básicas se mostraran en la imagen 2 por tramo, en donde se tienen los siguientes tramos OA, AB, BC, CD, DE Y EF.


______________________________________________________________________________________________ 10

Imagen 2 - Alturas por tramo del galpón y oficina.

El supuesto para realizar todo este proceso de obtención de presiones básicas se realizara a la mitad de la altura del tramo, ya que, de esta forma se busca no sobredimensionar la estructura.

Tramo OA H (altura)=2[m]

H [m] Presión [kg/m2]

0 55

2 x

15 75

Interpolación:

Por lo tanto la presión básica para 2 metros de altura es 57,66[kg/m2].

Tramo AB

H (altura)=5[m]


0 55

5 x

15 75

Interpolación:



______________________________________________________________________________________________ 11

Tramo BC H (altura)=6,5[m]


0 55

6,5 x

15 75

Interpolación:

Por lo tanto la presión básica para 6,5 metros de altura es 63,66[kg/m2].

Tramo CD y DE

H (altura)=8[m]


0 55

8 x

15 75

Interpolación:


Tramo EF

H (altura)=3,5[m]


0 55

3,5 x

15 75

Interpolación:

Por lo tanto la presión básica para 3,5 metros de altura es 59,66[kg/m2].


______________________________________________________________________________________________ 12

Finalmente se calcula la carga de viento que es lineal a través de la siguiente ecuación teniendo en cuenta que el coeficiente de empuje depende de la forma en que actúa el viento de acuerdo a la NCH 423:

Imagen 3 - coeficiente de empuje (NCH 423). Tramo OA

Tramo AB

Tramo BC

Tramo CD


______________________________________________________________________________________________ 13

Tramo DE

Tramo EF

Ahora se mostrara un dibujo en el cual se presentara la disposición de las cargas.

Imagen 4 - Cargas de viento dispuestas en la estructura.

5.5.- Calculo sísmico.

Para el cálculo sísmico se utiliza la norma NCH 2369, a través de la cual se

obtienen distintos parámetros que servirán para obtener la carga basal a la que es sometida la estructura en el caso de ocurrir un sismo. Es de importancia tener claro que la zona sísmica donde se encuentra dispuesta la estructura es la III y además de ello el suelo es del tipo II.

C = coeficiente sísmico I = coeficiente de importancia P = Peso total del edificio


______________________________________________________________________________________________ 14

El coeficiente sísmico posee los siguientes parámetros:

Ao = Aceleración efectiva máxima, depende de la zona sísmica (III) lo que entrega un valor de 0.4g T´,n = parámetros relativos al suelo de fundación (suelo tipo II), T´=0,35[s] y n=1.35.

T = periodo fundamental de la estructura, para determinar este valor es necesario utilizar la siguiente fórmula:

h = altura en metros. Ct = 0.0853 Para pórticos de acero resistente a momento Ct = 0.0731 Para pórticos de hormigón armado resistente a momentos y estructuras arriostradas excéntricamente. Ct = 0.0488 para todas las demás edificaciones.

R = Factor de modificación de la respuesta, se considera que es una nave liviana de satisface las condiciones del punto 11.2.1 de la NCH 2369. Por lo tanto el valor de R es igual a 4. ξ = razón de amortiguamiento, la estructura posee marcos de acero con uniones en terreno apernadas con o sin arriostramiento. Por lo tanto ξ = 0.03

Por lo tanto el valor del coeficiente sísmico al evaluarlo en la formula que se encuentra en el punto 5.3.3 de la NCH es:

Pero se debe tener en cuenta que existe un coeficiente sísmico mínimo y máximo los cuales son respetivamente 0,1 y 0.27. Lo que indica que el valor a utilizar será el calculado es decir 0.248

El Factor de importancia: depende de la categoría del edificio, en este caso este posee una categoría 2 por lo tanto la importancia posee un valor de 1.


______________________________________________________________________________________________ 15

El Peso sísmico: Para realizar el cálculo del peso sísmico es necesario sumar cada una de las cargas de peso propio que posee el galpón y la oficina. Cabe destacar que las sobrecargas de uso de acuerdo al punto 5.1.3 de la NCH 5.1.3 son iguales a cero.

Peso sísmico = 2443,45 [kg]

El cálculo de la carga basal es 605,99.

Esta carga basal es dividida por 8 permitiendo poder distribuirlo en puntos específicos de la estructura como se muestra en la siguiente imagen las cuales serán ingresadas luego en el programa RAM Advance (F sísmica = 75,74[kg]).

Imagen 5 - Cargas sísmicas dispuestas en la estructura.

Elemetos Peso (Kg)

Costaneras oficina 223,575

Costaneras bodega 298,161

Cubierta oficina 556,875

Cubierta bodega 477,221

Cordon superio e inferior 63,030

Diagonales 14,590

Montantes 6,840

Columna oficina 89,600

Columna bodega 313,600

Viga bodega 400,056

TOTAL 2.443,548

Pesos propios sobre el marco


______________________________________________________________________________________________ 16

6.- MODELACION BASICA.

Imagen 6 – Modelación en RAM vista 1.


______________________________________________________________________________________________ 17

Imagen 7 – Modelación en RAM vista 2.


______________________________________________________________________________________________ 18

7.- CONCLUSIONES.

En esta primera entrega del proyecto, hemos dado a conocer las características

principales, tanto en dimensiones, estructuraciones y tipos de perfiles de cada uno de los elementos estructurales del galpón, de los cuales, hemos obtenido los pesos que cada uno tiene, además de las solicitaciones en cuanto a la acción del viento y los sismos, según lo estipulado en las normas NCh432-1971 y NCh2369-2003 respectivamente, modelando básicamente el galpón en el programa RAM.


______________________________________________________________________________________________ 19

8.- BIBLIOGRAFIA.

Instituto nacional de normalización (Chile). Diseño estructural: Cargas

permanentes y cargas de uso. Nch 1537. Santiago, Chile. 2009. 38p.

CINTAC. Catalogo instapanel. [en línea] <http://www.cintac.cl/pdf/PV-4.pdf> [consulta: 2 de abril de 2011]

CINTAC. Manual de diseño canales y costaneras grandes dimensiones. [en

línea]<http://www.cintac.cl/novedades/wpcontent/uploads/2010/03/Cintac_Tubos_y_Perfiles_Manual_de_Diseno.pdf> [consulta: 3 de abril de 2011]

Instituto nacional de normalización (Chile). Diseño estructural: Diseño sísmico de estructuras e instalaciones industriales. Nch 2369. Santiago, Chile. 2003. 120p.

Instituto nacional de normalización (Chile). Diseño estructural: Calculo de la acción del viento sobre las construcciones. Nch 432. Santiago, Chile. 2003. 38p.

Instituto nacional de normalización (Chile). Diseño estructural: Diseño estructural – cargas permanentes y cargas de uso. Nch 1537. Santiago, Chile. 2009. 30p.

http://www.cintac.cl/pdf/PV-4.pdf

http://www.cintac.cl/novedades/wpcontent/uploads/2010/03/Cintac_Tubos_y_Perfiles_Manual_de_Diseno.pdf

http://www.cintac.cl/novedades/wpcontent/uploads/2010/03/Cintac_Tubos_y_Perfiles_Manual_de_Diseno.pdf

informe 1 estructuras metalicas ii ok.pdf

Documents