memoria de calculo del techo estructura metalica
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MEMORIA DE CALCULO
DESCRIPCION DEL PROYECTO
El trabajo consiste en el análisis y diseño estructural de la estructura metálica
tipo pórtico empleada para proteger la zona adoquinada en el área de Stacker.
Dicha estructura cubre un área de 272.45 m2 y perímetro de 80.51m.
Un elemento típico (en elevación) se muestra a continuación.
En planta, la disposición es la siguiente:
.90 3.12 3.12 3.53 3.53 3.53 3.53 3.53 3.53 3.53 3.71 3.71 .90
.14
1.03
1.04
1.04
1.07
1.07
1.04
1.0
41
.03
.14
.14 1.021.04
1.041.07
1.071.04
1.041.02.15
.903.713.713.533.533.533.533.533.533.532.912.91.90
Se puede observar que está compuesta por 10 pórticos unidos mediante 10
correas longitudinales.
Los pórticos están separados a 3.71m, 3.53m y 3.12m. Para el análisis se
tomará el más desfavorable (3.71m).
Tanto los elementos verticales (columnas), horizontales (vigas) y correas serán
de tubos estructurales de acero.
NORMAS EMPLEADAS
Para el análisis y diseño se hace uso del Reglamento Nacional de
Edificaciones y del AISC a través de las siguientes normas:
Norma E.020: Cargas
Norma E.090: Estructuras Metálicas
Norma AISC-LRFD-360-05
GEOMETRIA DE LA ESTRUCTURA
Nudo X Y Z Piso Rígido [m] [m] [m] 1 0.00 0.00 0.00 0 2 0.00 3.0013 0.00 0 3 -0.5625 2.9093 0.00 0 4 3.75 3.615 0.00 0 5 7.50 0.00 0.00 0 6 7.50 3.0013 0.00 0 7 8.0628 2.9093 0.00 0 8 -0.4146 2.9335 0.00 0 9 0.6108 3.1013 0.00 0 10 1.65 3.2713 0.00 0 11 2.6867 3.441 0.00 0 12 3.7252 3.6109 0.00 0 13 7.9158 2.9333 0.00 0 14 6.8892 3.1013 0.00 0 15 5.85 3.2713 0.00 0 17 3.7748 3.6109 0.00 0 18 4.8124 3.4411 0.00 0
CARGAS DE DISEÑO
Las correas reparten la carga sobre 10 puntos.
Carga Permanente:
Constituido por el peso de la cobertura de calamina además del peso
propio de los elementos constituyentes del pórtico.
Carga muerta por Cobertura Metálica
Cercha crítica @ 3.71 m.
Plancha de calamina: 2.40 mx0.83 m – 2.54 kgf/m2.
Área tributaria: 3.53 x 8.63 = 30.5 m2
Peso total de la calamina: 30.5 x 2.54 = 77.5 kg
Luego la carga se repartirá puntualmente como sigue:
4PD = 77.5 PD = 19.4 kg (en número de 3)
0.5PD = 9.7 kg (uno a cada lado)
Peso propio de elementos constituyentes
El software utilizado (RAM Elements de Bentley) lo considera en
forma automática
Carga de Viento:
De acuerdo al RNE tenemos que la velocidad de viento está dada por la
fórmula:
0.22( /10)hV V h
Donde:
Vh: Velocidad de diseño en la altura h en Km/h.
V: Velocidad de diseño hasta 10 m de altura en Km/h.
h: Altura sobre el terreno en metros.
La presión exterior ejercida por el viento es, de acuerdo al RNE:
20.005h hP C V
Donde:
Ph: Presión ejercida por el viento a una altura h, en Km/m2.
C: Factor de forma adimensional igual a 0.3.
Vh: Velocidad de diseño a la altura h en Km/h, definida anteriormente.
Con estos datos, tenemos los siguientes resultados:
Vh = V(h/10)^^0.22 = 85(1)^^0.22 = 85 km/hora
Ph = 0.005 C Vh^^2 = 0.005(0.3)(85)^^2 = 10.8 kgf/m2
Luego la fuerza distribuida perpendicular a la cercha será de 10.8 x
30.5 = 329.4 kgf
Luego la carga se repartirá puntualmente como sigue:
4Pv = 329.4 Pv = 82.4 kg (en número de 3)
0.5Pv = 41.2 kg (uno a cada lado)
Como estas fuerzas son perpendiculares al techo (el techo tiene
inclinación de 9 grados) los descomponemos en fuerzas verticales y
horizontales:
Pv en Y = 82.4 * 0.998 = 81.41 kg
Pv en X = 82.4 * 0.156 = 12.41 kg
Sobrecargas:
Carga Viva
Constituido por el peso de las personas y equipos durante las etapas de
montaje y mantenimiento.
En nuestro caso:
Considerando una carga viva de 30 kgf / m2 (techos livianos
cualquiera sea su inclinación), tendremos que:
4PL = (30 x 30.5) = 915 kgf PL = 228.75 kgf
0.5PL = 114.38 kgf
MATERIALES
Los perfiles de acero serán de acero estructural según la Norma ASTM A-
36: fy = 2,500 kgf / cm2.
CALCULO DE LAS FUERZAS ACTUANTES EN LA ESTRUCTURA
Para el cálculo estructural se utilizó las siguientes combinaciones de cargas:
Condiciones de carga Estado Descripción Comb. DS1 1.4CM Si DS2 1.2CM+1.6CV Si DS3 1.2CM+0.8CW Si DS4 1.2CM+1.6CW Si DS5 1.2CM+CV+1.6CW Si DS6 0.9CM+1.6CW Si
El resumen del diseño por resistencia para todos los estados de carga es el
siguiente:
Estados de carga considerados : DS1=1.4CM DS2=1.2CM+1.6CV DS3=1.2CM+0.8CW DS4=1.2CM+1.6CW DS5=1.2CM+CV+1.6CW DS6=0.9CM+1.6CW Descripción Sección Miembro Ec. ctrl Ratio Estatus Referencia COL1 STube 5x3x3_16 1 DS1 en 100.00% 0.10 Bien (H1-1b) DS2 en 100.00% 0.80 Bien (H1-1b) DS3 en 100.00% 0.14 Bien (H1-1b) DS4 en 100.00% 0.20 Bien (H1-1b) DS5 en 100.00% 0.65 Bien (H1-1b) DS6 en 100.00% 0.18 Bien (H1-1b) 4 DS1 en 100.00% 0.10 Bien (H1-1b) DS2 en 100.00% 0.80 Bien (H1-1b) DS3 en 100.00% 0.15 Bien (H1-1b) DS4 en 100.00% 0.21 Bien (H1-1b) DS5 en 100.00% 0.66 Bien (H1-1b) DS6 en 100.00% 0.19 Bien (H1-1b) VIG1 2 DS1 en 100.00% 0.01 Bien (H1-1b) DS2 en 100.00% 0.05 Bien (H1-1b) DS3 en 100.00% 0.01 Bien (H1-1b) DS4 en 100.00% 0.02 Bien (H1-1b) DS5 en 100.00% 0.05 Bien (H1-1b) DS6 en 100.00% 0.02 Bien (H1-1b) 3 DS1 en 0.00% 0.10 Bien (H1-1b) DS2 en 0.00% 0.84 Bien (H1-1b) DS3 en 0.00% 0.15 Bien (H1-1b) DS4 en 0.00% 0.22 Bien (H1-1b) DS5 en 0.00% 0.69 Bien (H1-1b) DS6 en 0.00% 0.20 Bien (H1-1b) 5 DS1 en 100.00% 0.01 Bien (H1-1b) DS2 en 100.00% 0.05 Bien (H1-1b) DS3 en 100.00% 0.00 Bien (H1-1b) DS4 en 100.00% 0.00 Bien (H1-1b) DS5 en 100.00% 0.03 Bien (H1-1b) DS6 en 100.00% 0.00 Bien (H1-1b) 6 DS1 en 0.00% 0.10 Bien (H1-1b)
DS2 en 0.00% 0.84 Bien (H1-1b) DS3 en 0.00% 0.15 Bien (H1-1b) DS4 en 0.00% 0.22 Bien (H1-1b) DS5 en 0.00% 0.69 Bien (H1-1b) DS6 en 0.00% 0.20 Bien (H1-1b)
Los máximos desplazamientos se producen en:
Nodo 12 Dy = -1.79 cm con la combinación DS2=1.2CM+1.6CV
Nodo 7 Dy = 0.572 cm con la combinación DS5=1.2CM+CV+1.6CW
CONCLUSIONES
Del análisis de la estructura se concluye lo siguiente:
Los elementos estructurales (columnas y vigas) serán tipo tubo estructural:
5” x 3” x 5/16”
Las correas serán tipo tubo estructural: 2” x 2” x 3/16”