proyecto metalicas

INTRODUCCIÓN

En el siguiente informe de proyecto basado en el diseño de una cubierta metálica ubicada en la ciudad de Armenia, se dan a conocer los diferentes cálculos y resultados obtenidos mediante la aplicación de los conceptos generales vistos en el curso, para el diseño y chequeo en este tipo de estructuras; partiendo con el análisis de cargas presentes sobre la cubierta, el diseño y conformación de las cerchas metálicas, el diseño de las correas y tirantes, entre otros elementos.

De la misma forma, todo el procedimiento para este diseño ha sido previamente analizado y plasmado en este documento, cumpliendo adecuadamente con los parámetros establecidos según la Norma Sismo Resistente 10 (NSR-10).

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GEOMETRIA DE LA CUBIERTA

Especificaciones de la Cubierta

Longitud Total de Cubierta 25 mLongitud Media de Cubierta 12,5 mPendiente 20 %

Grados (º)

25000mm/2- 400 mm = 12100 mm

L y’

11.30 12100 mm

H Total= 2417 mm + 400 mm = 2817 mm.

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Especificaciones de la teja m

Tamaño teja N.6 Asbesto 1,83Traslapo 0,14Tamaño teja - Traslapo

Para la mitad de la cercha

Espacios entre nodos

Espacios de 1,69 m 7Espacios de 0,509 m 1

ANALISIS DE CARGAS

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Carga Muerta: .

CARGA MUERTA KN/m2

Peso Propio 0,11Teja Asbesto Cemento 0,2Instalaciones Eléctricas 0,07Total 0,38

Carga Viva:

CARGA VIVA % KN/m2

Pendiente < =15 0,5Total <= 15 0,5

ANALISIS DE VIENTO

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Vel. Viento Básica: Fig. B.6.4.1 Armenia Vel. Viento = 22 m/s (80 km/h)

Factor Importancia I (A.2.5) Grupo ITabla B.6.5-1 Región no propensa a Huracanes

I= 0,87

Categoría de Exposición : (B.6.6.5) Rugosidad del Terreno = B

Exposición B

Coeficiente Ajuste por altura y exposición λ :

(Fig. B.6.4-2) h= 9 m (columna) h= 2,81 m (cercha) h= 11,81 m = Exposición B

(Fig. B.6.4-2) 10,5 – 1,05

11,81 - x λ = 1,08 12 - 1,09

Factor Topográfico (Kzt) :

(B.6.5.7.2) Kzt= 1,0

Ps 10:

Presiones Horizontales Presiones Verticales

Velocidad Básica de

Viento (80 Km/h)

Angulo de Inclinación

Carga A B C D E F G H

10 10,21 -0,09 0,14 -0,05 -O,23 -0,14 -0,16 -0,11

11,31 10,22 -0,087 0,15 -0,047 -0,23 -0,143 -0,16 -0,11

15 10,24 -0,08 0,16 -0,04 -0,23 -0,15 -0,16 -0,11

Presión de Viento:

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λ= 1,08Kzt= 1,0 I= 0,87

Ps= λ * Kzt * I * Ps10

Ps(A) = 0,2067 Kn/m2

Ps(B = -0,0817 Kn/m2

Ps(C) = 0,1409 Kn/m2

Ps(D) = -0,0442 Kn/m2

Ps(E) = -0,2161 Kn/m2

Ps(F) = -0,1344 Kn/m2

Ps(G) = -0,1503 Kn/m2

Ps(H) = -0,1034 Kn/m2

Se trabaja con presión minima = -0.40 Kn/m 2

ANALISIS DE CARGA

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CÁLCULOS TIPO DEL ANÁLISIS DE CARGA TOTAL:

Carga Muerta:

CM= CM* Longitud sección*distancia entre columnas

N.1 = N.17 = 0,38*(0,509/2)*6,5= 0,63 KNN.2 = N.18 = 0,38*(0,509/2+1,690/2)*6,5= 2,72 KNN.3 a N.17 = 0,38*(1,690)*6,5= 4,17 KN

Carga Viva:

CV= CV* Longitud sección*distancia entre columnas

N.1 = N.17 = 0,5*(0,509/2)*6,5= 0,83 KNN.2 = N.18 = 0,5*(0,509/2+1,690/2)*6,5= 3,57 KNN.3 a N.17 = 0,5*(1,690)*6,5= 5,49 KN

Carga Viento 1:

CW1= CW* Longitud sección*distancia entre columnas

N.1 = N.17 = -0,14*(0,509/2)*6,5= -0,66 KNN.2 = N.18 = -0,14*(0,509/2+1,690/2)*6,5= -2,86 KNN.3 a N.17 = -0,14*(1,690)*6,5= -4,39 KN

Carga Viento 2:

CW2= CW* Longitud sección*distancia entre columnas

N.1 = N.17 = -0,14*(0,509/2)*6,5= -0,66 KNN.2 = N.18 = -0,14*(0,509/2+1,690/2)*6,5= -2,86 KNN.3 a N.17 = -0,14*(1,690)*6,5= -4,39 KN

Carga Viento 3:

CW3= CW1 / 2N.1 = N.17 = -0,66/2 = -0,33 KNN.2 = N.18 = -2,86/2= -1,43 KNN.3 a N.17 = -4,39/2= -2,2 KN

Carga Viento 4:

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CW4= CW2 / 2N.1 = N.17 = -0,66/2 = -0,33 KNN.2 = N.18 = -2,86/2= -1,43 KNN.3 a N.17 = -4,39/2= -2,2 KN

Tabla de resultados:

ANALISIS DE CARGA TOTAL

Nodo CM CV C. Intermedia (KN) C. Borde (KN)

(KN) (KN) CW1 CW2 CW3 CW4

1 0,63 0,83 -0,66 -0,66 -0,33 -0,33

2 2,72 3,57 -2,86 -2,86 -1,43 -1,43

3 4,17 5,49 -4,39 -4,39 -2,2 -2,2

4 4,17 5,49 -4,39 -4,39 -2,2 -2,2

5 4,17 5,49 -4,39 -4,39 -2,2 -2,2

6 4,17 5,49 -4,39 -4,39 -2,2 -2,2

7 4,17 5,49 -4,39 -4,39 -2,2 -2,2

8 4,17 5,49 -4,39 -4,39 -2,2 -2,2

9 4,17 5,49 -4,39 -4,39 -2,2 -2,2

10 4,17 5,49 -4,39 -4,39 -2,2 -2,2

11 4,17 5,49 -4,39 -4,39 -2,2 -2,2

12 4,17 5,49 -4,39 -4,39 -2,2 -2,2

13 4,17 5,49 -4,39 -4,39 -2,2 -2,2

14 4,17 5,49 -4,39 -4,39 -2,2 -2,2

15 4,17 5,49 -4,39 -4,39 -2,2 -2,2

16 2,72 3,57 -2,86 -2,86 -1,43 -1,43

17 0,63 0,83 -0,66 -0,66 -0,33 -0,33

COMBINACIONES DE CARGA

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Combinaciones de Carga (B.2.4.2)

1,4 (D+F)

1,2 (D+F+T) + 1,6 (L+H) + 0,5 (Lr ó G ó Le)

1,2 D + 1,6 (Lr ó G ó Le) + (L ó 0,8w)

1,2 D + 1,6 W + 1,0 L + 0,5 (Lr ó G ó Le)

1,2 D + 1,0 E + 1,0 L

0,9 D + 1,6 W + 1,6 M

0,9 D + 1,0 E + 1,6 M

Solución Combinaciones de Carga:

D (carga muerta) = 0,38 kn/m2

Lr (carga viva) = 0,5 kn/m2

W (carga viento) = -0,4 kn/m2

1,4 D

1,2 D + 0,5 Lr

1,2 D + 1,6 Lr + 0,8 w

1,2 D + 1,6 Lr (Compresión)

1,2 D + 1,6 w + 0,5 Lr

0,9 D + 1,6 w (Subcción)

COMBINACIONES CRITICAS:

9

1.

2.

Primera Combinación - Compresión:

Segunda Combinación - Subcción:

DISEÑO DE CORREAS- ANALISIS GRAVITACIONAL

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DISEÑO CUERDA INFERIOR:

Fluencia:

Fractura:

11

Usar = 5/8’’

CHEQUEO:

Pn = *Fy*AePn = 0,75*400*103*0,75*(2/1002)Pn= 45 Kn 45 kn > 33,30 OK

DISEÑO CUERDA SUPERIOR:

6,5m / 4 = 1,63 m debe estar entre (1,5 - 2) m; ok!

(2 varillas)

Fuerza en una varilla = 8,56 KN

Fluencia:

12

Fractura:

Usar = 3/8’’

CHEQUEO:

Analizando con un ángulo: L 1” x 1” x 1/8” Ag= 1,48 cm2

< < Qs = 1,0 (miembro no esbelto)

Como: > , entonces

13

Pn = *Fcr*AgPn = 0,9*60,61103*(2,16/1002)

Pn= 11,78 Kn > 8,56 Kn OK

El diseño final de las correas para compresión se encuentra conformado de la siguiente manera:

DISEÑO DE CORREAS- ANALISIS SUBCCIÓN

DISEÑO CUERDA INFERIOR:

14

Fluencia:

Fractura:

Usar = 3/8’’

CHEQUEO:

Analizando con un ángulo: L 1” x 1” x 1/8” Ag= 1,48 cm2

15


Como: > , entonces

Pn = *Fcr*AgPn = 0,9*60,61103*(2,16/1002)

Pn= 11,78 Kn > 7,85Kn OK

DISEÑO CUERDA SUPERIOR:

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(2 varillas)

Fuerza en una varilla = 2,015 KN

Fluencia:

Fractura:

Usar = 3/16’’

CHEQUEO:

Pn = *Fy*AePn = 0,75*400*103*0,75*(0,178/1002)Pn= 4,005 Kn 4,005 kn > 2,015kn OK

El diseño final de las correas para Subcción se encuentra conformado de la siguiente manera:

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DISEÑO DE TIRANTES

El máximo Wux calculado es de: 0,42KN, a partir de la combinación de cargas 1,2D + 1,6Lr

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Fluencia:

Fractura:

Usar = 1/4’’

DISEÑO DE CORDÓN INFERIOR

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(Tensión)

Fluencia:

Fractura:

Usamos el Perfil: 2L 2 1/2 ” x 2 1/2 ” x 1/4” Ag= 7,67 cm2

CHEQUEO:


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Como: < , entonces Pandeo Inelástico

Fcr (164,16 Mpa) < Fy (248 Mpa) OK

Pn = *Fcr*AgPn = 0,75*164,16*103*(7,67/1002)

Pn= 94, 43Kn94,53 kn < 309,122 Kn (Debido a que el Elemento esta diseñado para trabajar bajo

esfuerzos de Tensión) SOLDADURA CORDON INFERIOR:

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Tamaño mínimo de soldadura: 1/8’’ Tamaño máximo de soldadura: 3/16’’

Ensayar: = 3/16’’

De cordón de Soladura

Usar: = 3/16’’

DISEÑO DE CORDÓN SUPERIOR

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(Compresión)

Fluencia:

Fractura:

Usamos el Perfil: 2L 3” x 3” x 5/16” Ag= 11,48 cm2

CHEQUEO:


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Pn = *Fcr*AgPn = 0,85*198,79*103*(11,48/1002)*2Pn= 387,96Kn

387,96 kn > 315,832 Kn OK

SOLDADURA CORDON SUPERIOR:

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Usar: = 3/16’’

DISEÑO DE MONTANTES

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DISEÑO MONTANTE MÁS LARGO:

(Compresión)


CHEQUEO:


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Fcr (164,16 Mpa) < Fy (248 Mpa) OK

Pn = *Fcr*AgPn = 0,75*164,16*103*(7,67/1002)Pn= 94, 43Kn

94,43kn > 41,454 KN OK

DISEÑO MONTANTE MÁS CARGADO:

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(Compresión)


CHEQUEO:

Utilizamos el mismo perfil anterior, por lo tanto sobra hacer el chequeo a compresión, ya que con este mismo perfil tal como se hizo con el montante mas largo, este perfil tiene un Pn= 94, 43Kn.

Lo cual 94,43kn > 59,247 KN OK

Se utiliza el mismo perfil, para comodidades al momento de mandarlos a hacer, y no utilizar diferentes perfiles.

SOLDADURA PARA LOS MONTANTES:

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El diseño de soldadura de los montantes se diseño con el más cargado.

Perfil: 2L 2 1/2 ” x 2 1/2 ” x 1/4”




Usar: = 3/16’’ DISEÑO DE DIAGONAL MÁS CARGADA

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(Tensión)

Fluencia:

Fractura:

Usamos el Perfil para mayor seguridad al chequeo: 2L 3” x 3” x 5/16” Ag= 11,48 cm2

CHEQUEO:

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Pn = *Fcr*AgPn = 0,85*198,79*103*(11,48/1002)*2Pn= 387,96Kn

387,96 kn > 114,094 Kn OK

SOLDADURA DE LA DIAGONAL:

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Usar: = 3/16’’

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