1. 2. OBJETIVO

“”” DISEÑAR UN GALPON CON TODOS LOS PARAMETROS ESTABLECIDOS BAJO NORMAS EXISTENTES SOBRE EL DISEÑO DE GALPONES PARA ASI OBTENER UNA OBRA RESISTENETE DURABLE Y POR SOBRE TODO ECONOMICO”””

2. FUNDAMENTACION TEORICA CARGAS ACTUANTES SOBRE ESTRUCTURAS El diseño de una estructura, comienza con aquellos elementos que están sometidos a las cargas principales que debe tomar la estructura, y procede en secuencia con varios elementos de soporte hasta llegar a la cimentación. Una vez concebida una estructura, el paso previo a su resolución es el establecer bajo que cargas se supone que se va a encontrar sometida a lo largo de su vida. Por lo general el establecimiento de las cargas a considerar viene regulado por Normas, Instrucciones o Reglamentos Oficiales, quedando tan solo en contadas ocasiones la fijación del valor de dichas acciones en manos del proyectista. Sin embargo, debe tenerse siempre presente que estas normas son tan sólo una guía, por lo que la responsabilidad final del diseño reside en el ingeniero industrial. Por lo tanto, para diseñar una estructura, es necesario especificar primero las cargas que actúan sobre ella. Generalmente una estructura está sometida a varios tipos de carga, que por su naturaleza, variación en el espacio o permanencia en el tiempo pueden ser clasificadas en distintos grupos.

CLASES DE CARGAS

CUBIERTAS METÁLICA

Planchas de acero cincado Comúnmente se conocen estas planchas como de hierro o acero

galvanizado. Como material de cubierta, basado en planchas de acero cincado, se especifica

generalmente el nombre comercial de planchas de acero Zinc-alum. Estas planchas son

delgadas láminas de acero, recubiertas en sus dos caras por una aleación protectora de

aluminio y zinc (55% de Al, 43,4% de Zn y 1,6 de Silicio). El aluminio aporta principalmente la

resistencia a la corrosión en el largo plazo y el zinc la protección galvánica, de gran

importancia cuando la humedad puede actuar sobre el acero en bordes cortados, ralladuras

y perforaciones.

En el proceso de fabricación, la cinta de acero se somete a inmersión en la aleación fundida

de Aluminio y Zinc. Esto da como resultado el depósito homogéneo y continuo de la

aleación, sobre la superficie del metal base, que protege el acero del medio ambiente.

Planchas de acero cincado Características generales

Las planchas tienen alta resistencia mecánica.

El recubrimiento de Zinc y Aluminio proporciona resistencia a la corrosión.

La lamina de acero revestida, por lo tanto, es fácil de formar, cortar y perforar mediante el

empleo d herramientas comunes.

La alta adherencia del recubrimiento a la base de acero, permite doblados en 180° sobre sí

mismo, sin desprendimiento de la capa de recubrimiento exterior.

No presenta porosidad y es totalmente impermeable. Las planchas son livianas, variando su

peso desde 2,17Kg/m2, de acuerdo a su espesor.

Tipos de Planchas

Plancha acanalada de onda toledana: se recomienda su empleo en cubiertas y

revestimientos laterales. Se pueden instalar sobre costaneras de acero o madera

seca.

Planchas acanaladas de ondas estándar: se recomienda su uso en cubiertas y

revestimientos laterales, ya que dada su variedad de espesores, permite su

utilización en cubiertas sometidas a sobrecargas y también en estructuras donde se

requieren mayores distancias entre los apoyos de las planchas. Se pueden instalar

sobre costaneras de acero o madera seca.

Ejecucion del Trabajo

Las láminas serán colocadas entre correas y armaduras de "ero o madera, según indicaciones

de los planos y estas especificaciones pero en todo caso siguiendo las instrucciones de los

fabricantes. Colocación

a) Antes de comenzar el trabajo el Contratista deberá verificar las dimensiones

indicadas en el proyecto, en la propia obra; examinar las partes de la obra que en una y otra

forma se relacionen con la instalación de la cubierta.

b) Las láminas de aluminio deben ser almacenadas sobre el extremo, en lugar seco, para

evitar la condensación. No se deben colocar las láminas de aluminio en contacto con

materias que las puedan dañar, tales como barro, concreto sin curar, cemento, cal, etc.

c) Los traslapes de las láminas serán los indicados en los planos y en todo caso los

indicados por el fabricante para la pendiente te la cubierta a ejecutar.

d) La separación máxima de las correas dependerá de los largos y calibres de las

láminas.

e) Los accesorios tales como caballetes, cubre-esquinas, etc., serán suplido por el

mismo fabricante de las láminas.

f) Las láminas se fijarán con los accesorios adecuados suministrados por el mismo

fabricante de las láminas.

g) La colocación se empezará por la hilera interior y en sentido contrario a la dirección

del viento general o de las lluvias.

h) Las distancias entre los elementos de sujeción serán las indicadas por los planos o en

todo caso se seguirán las indicaciones del fabricante.

Si no existen indicaciones en los planos o especificaciones particulares de la obra las láminas

se colocarán de la siguiente manera.

El traslape en los extremos de las láminas será de 15 cm. en pendiente de más de 2 % y 23

cm. en pendiente entre 11% - 25%.

El traslape lateral será de un canal.

El máximo espacio entre elementos de sujeción (tornillos) a los elementos estructurales

(correas) debe ser de 15 cm., o en cada canal inferior para los extremos de las láminas y de

25

cm. o cada canal inferior para los soportes intermedios.

La sujeción lateral de las láminas se hará con tornillos especia, les autorroscantes, a una

distancia no mayor de 30 cm.

Materiales disímiles

Cuando la superficie del aluminio vaya a quedar en contacto con otros metales que no sean

acero inoxidable, zinc, bronce blanco de pequeña superficie, y otros metales, compatibles

con el aluminio, se evitará el contacto directo de la superficie del aluminio con los otros

materiales con una de las siguientes maneras:

1°) Pintando los otros metales con una base de cromato de zinc u otra base similar,

seguida de una o dos manos do pintura de aluminio para metal y otra pintura protectora

similar, excluyendo las que contienen pigmentos a base de plomo.

2°) Pintando los otros metales con una capa de pintura gruesa de asfalto.

3°) Usando una masilla de calafatear de buena calidad puesta sobre el aluminio y los

otros metales disímiles.

4°) Usando una empacadura o cinta no absorbente entre ambos metales. Los anclajes de

acero deben ser galvanizados, en caliente o cubiertos con zinc antes de su fabricación.

ESTUDIO GEOTÉCNICO Antes de acometer cualquier proyecto u obra de edificación es necesario conocer las características del terreno involucrado. Con este fin se debe realizar un reconocimiento geotécnico del terreno, cuyos objetivos son:

DISEÑO Y CÁLCULO DE LA ESTRUCTURA METÁLICA Y DE LA CIMENTACIÓN DE UNA NAVE INDUSTRIAL

- Definición de la tipología y dimensiones de la obra, de forma que las cargas generadas por cimentaciones, excavaciones y rellenos, o las cargas soportadas por estructuras de contención, no produzcan situaciones de inestabilidad o movimientos excesivos de las propias estructuras o del terreno, que hagan peligrar la obra estructural o funcionalmente. Aunque no es habitual, en ocasiones la naturaleza del terreno puede hacer modificar algunos parámetros de la solución previa del edificio. - Determinación del volumen, localización y tipo de materiales que han de ser excavados, así como la forma y maquinaria adecuada para llevar a cabo dicha excavación. - Definición de los elementos de cimentación, tanto en cuanto a tipo (superficial o profunda) como a dimensiones en planta y profundidad. - Previsión de problemas relacionados con el agua: profundidad de nivel freático, riesgos debidos a filtraciones, arrastres, erosiones internas, sifonamiento, acción de la helada, etc.; influencia del agua en la estabilidad y asiento de las estructuras. En el informe geotécnico se plasmarán los resultados obtenidos en el estudio geotécnico, su interpretación y las conclusiones que se deriban de su análisis, generalmente en forma de recomendaciones para el proyecto y/o construcción de la obra que ha sido objeto de estudio.

3. CARGAS, ANALISIS DE CARGAS Y ESTADO DE CARGAS.

3.1. CARGAS.

3.1.1. CARGAS MUERTAS

CUBIERTA

CIELO FALSO

PESO PROPIO

3.1.2. CARGAS TRANSITORIAS.

CARGA DE NIEVE

CARGA DE VIENTO

CARGA DE MANTENIMIENTO

3.2 ANALISIS DE CARGAS.

Se usara la siguiente cubierta.

AUTOPORTANTE BC 800

Con la chapa autoportante BC 800, se consiguen distancias entre apoyos (dependiendo del aso) de hasta aproximadamente 18m en forma plana, y de hasta 30m en forma abovedada con

desplazamientos horizontales impedidos (caballetes fijos y tensores).

VISTA FRONTAL

VISTA ISOMETRICA

Dimensiones de la chapa BC 800 – Desarrollo 1200 mm

Diseñaremos con el más crítico.

Carga Cubierta = 23,51 Kg/m2

a = 0.6

qc = (carga cubierta).a

qc = 14.106 Kg/m2 carga distribuida en correas centrales

qc/2 = 7.053 Kg/m2 carga distribuida en correas laterales

3.2.3 CARGA DE NIEVE.

Se carga en las correas

α = 20º pendiente del galpón

a = 0.6 ancho de la área de influencia

C nieve = 50 + 200(45- α)/(45)

Carga de nieve = 161.1111 Kg/ m2

qn = ( Carga Nieve)* a

qn = 96.6667 kg/m Carga distribuida en correas centrales TRAMO 1

qn = 22 kg/m Carga distribuida en correas centrales TRAMO 2

qn/2 = 48.3333 kg/m Carga distribuida en correas laterales LATERAL

3.2.4. CARGA DE VIENTO

Se supondrá que el viento actua perpendicular a la superficie inclinada al techo

Tambien se procederá a cargar las correas laterales

CARGA DISTRIBUIDA EN TODO EL TECHO

Q viento = 0.00483.Cd.V^2

Según SENAMHI en potosí los vientos alcanzan velocidades de 50 km/ hr

Diseñamos para el mas critico asumiendo

Coeficiente Cd

LADO BARLOVENTO O LADO PRESION

SI 0 ≤ α ≤ 20º Cd= 0.7

SI 20 ≤ α ≤ 30º Cd= 0.07 α- 2.1

SI 30 ≤ α ≤ 60º Cd= 0.03 α- 0.9

SI 60 ≤ α ≤ 90º Cd= 0.9

LADO SOTAVENTO O LADO SUCCION

Cd = -0.6

PARA PRESION

SI LA PENDIENTE ES:

SI α ≤ 20º Cd= 0.07 α- 2.1 α1 = 20

SI 30 ≤ α ≤ 60º Cd= 0.03 α- 0.9 α2 = 48

SI α = 90º Cd= 0.9 α3 = 90

Carga distribuida en correas por su área de influencia

Cd -0.7

Cd 0.54

Cd 0.9

q1 -76.0725 Succión

q2 58.6845 Presión

q3 97.8075 Para las columnas

POR SUCCION

Cd = -0.6

q4 -65.205 Para lado succión

a = 3m ancho de área de influencia columna

a = 0.6 m ancho de área de influencia

( )

qv1 = -45.6435 kg/m cargas distribuidas en correa central TRAMO 1

qv2 = 35.2107 kg/m cargas distribuidas en correa central TRAMO 2

qv/2 = -22.8218 kg/m cargas distribuidas en correa central

qv3 = 176.0535 Kg carga puntual en columnas

PRESION

qv1x= -15.6109 Kg/m Carga distribuida en correa central

qv1y= 42.8906 Kg/m Carga distribuida en correa central

Qv2x= 12.0427 Kg/m Carga distribuida en correa central

Qv2y= 33.0872 Kg/m Carga distribuida en correa central

qv1x/2= -7.8054 Kg/m Carga distribuida en correa Lateral

qv1y/2= 21.4453 Kg/m Carga distribuida en correa Lateral

qv3 176.0535 Kg/m Carga distribuida en Columna

qv3/2 88.0267 Kg/m Carga distribuida en Columnas Laterales

Succion

q succion x= -22.3014 Kg/m Carga distribuida en correa central

q succion y= -61.2726 Kg/m Carga distribuida en correa central

q succion x/2= -11.1507 Kg/m Carga distribuida en correa central

q succion y/2= 30.6363 Kg/m Carga distribuida en correa central

3.2.5. CARGA DE MANTENIMIENTO

La carga de mantenimiento actuara en el techo como una carga distribuida en la correa

Carga de mantenimeinto 150 Kg/ m2

a = 0.6

qm = caga de mantenimiento *a

qm = 90 kg/m

qm/2 = 45 kg /m

Resumen de Cargas para el calculo estructural

SIGLA VALOR UNIDAD DETALLE

qc 14.106 Kg/m Carga cubierta distribuida en correas centrales

qc/2 7.053 Kg/m Carga cubierta distribuida en correas laterales

qn 96.67 Kg/m Carga nieve distribuida en correas centrales TRAMO 1

qn 22 Kg/m Carga nieve distribuida en correas centrales TRAMO 2

qn/2 48.333 Kg/m Carga nieve distribuida en correas laterales LATERAL

qm 90 Kg/m Carga mantenimiento distribuida en correas centrales

qm/2 45 Kg/m Carga mantenimiento distribuida en correas laterales

PRESION

qv1x= -15.6109 Kg/m Carga distribuida en correa central

qv1y= -42.8906 Kg/m Carga distribuida en correa central

Qv2x= 12.0427 Kg/m Carga distribuida en correa central

Qv2y= 33.0872 Kg/m Carga distribuida en correa central

qv1x/2= -7.8054 Kg/m Carga distribuida en correa Lateral

qv1y/2= 21.4453 Kg/m Carga distribuida en correa Lateral

qv3 176.0535 Kg/m Carga distribuida en Columna

qv3/2 88.0267 Kg/m Carga distribuida en Columnas Laterales

Succion

q succion x= -22.3014 Kg/m Carga distribuida en correa central

q succion y= -61.2726 Kg/m Carga distribuida en correa central

q succion x/2= -11.1507 Kg/m Carga distribuida en correa central

q succion y/2= 30.6363 Kg/m Carga distribuida en correa central

3.3 ESTADOS DE CARGA

CARGA CUBIERTA = 23,51 Kg/m2

CARGA CIELO FALSO = 20 Kg/m2

CARGA NIEVE = 72.22 Kg/ m2

CARGA VIENTO = 48.6864 Kg/ m2 sección perpendicular al techo

CARGA VIENTO = 37.2959 Kg/ m2 Carga gravitacional

CARGA MANTENIMIENTO = 100 Kg/ m2

D = 43.51 Kg/m

S = 72.22 Kg/m

W = 37. 29 Kg/m

Lr = 100 Kg/m

El estado de carga Nº 3 es el mayor

LA COMBINACION MAXIMA SERA

U= 242,044 Kg/m

5 DISEÑO MANUAL

ELEMENTOS A TRACCION

DATOS:

FY = 50 Ksi

Fu = 70 Ksi

Pus = 42.15 Ksi

L = 23.22047 in

Φt =0.9

CALCULO DEL AREA MINIMA Ag min

ELEGIMOS EL PERFIL

Perfil Escogido

Ag bruta = 1.0307 in2

I = 10.1262in4

R =1.2000in

A) PRUEBA POR FLUENCIA

Pu r = Φ*Ag*Fy

Pu r = 0.9*1.0307*50

Pu r = 46.38 Ksi Pu resistente ≥ Pu solicitante ok cumple

B) PRUEBA POR FRACTURA

Φs =0.75 para soldadura

Φ Pu r = Φ*Ae*Fu

Ae = U*An

U = 0.9

Ae =0.773025

Pu r = 48.7000 Ksi Pu resistente ≥ Pu solicitante ok cumple

C) VERIFICACION DE ESBELTEZ

ok cumple

ELEMENTO A COMPRESION

Fy =50 Ksi

Fu =70Ksi

Pus =33.76 Klb

L =23.62 in

Φc =0.85

Fcr =41.6667 Klb/in2

El area asumida sera

PERFIL ESCOGIDO

Perfil Escogido

Ag bruta = 1.0307 in2

I = 10.1262in4

R =1.2000in

PRUEBA A COMPRESION

Λc= 0.3295765

Fcr= 47.77 Ksi

Carga resistente

Pu= Φ*Ag* Fcr

Pur= 38.0363 ok cumple

6. DISEÑO CON EL USO DE

PROGRAMA ESTRUCTURAL

SAP 2000

7. ANALISIS COMPARATIVO MANUAL Y POR COMPUTADORA

Tan to de manera manual o por pc los resultados obtenidos son casi similares en

cuanto a sus resultados

El software nos ayuda de gran manera a resolver problemas de esta naturaleza ,

debido a que manulamente se tardaría mucho tiempo en resolver este tipo de

estructura

8. CONCLUSIONES

Se pudo obtener las secciones optimas para la estructura mediante uso de programa Sap

2000

Se comprobó que tanto manual como por computadora puede obtenerse similares

resultados

La sercha se diseño con perfiles W-S teniendo como perfiles mas grandes en las bases de la

estructura o en las columnas

9. RECOMENDACIONES

Realizar el modelado en autocad de manera precisa y sin errores ya que este conyeva

problemas en el uso de un programa asistido

Tener mucho cuidado en el cargado de cargas distribuidas en las cerchas y en las corrreas

ya que su mal realizado puede llegar al resultado de obtener secciones no convenientes