trabajo final cap 2

CAPITULO 2

DISEO DE UNA NAVE INDUSTRIAL CON UN PUENTE GRA

2.1.- CONSIDERACIONES PARA EL DISEO

Es recomendable que como primera etapa del proceso se determinen los

criterios de diseo para la estructura, recogiendo las necesidades de cada

especialidad. Es decir, donde se ubicar, las condiciones climticas,

condiciones de uso y aspecto, cargas propias de instalaciones, y

otras necesarias a considerar en el diseo de la estructura:

Ambientales: locacin, temperatura, humedad, vientos, lluvia, nieve, suelos,

sismologa.

Operacionales: dimensiones, pendientes, alturas de almacenaje, cargas

particulares, planimetra de losas, etc.

Arquitectura: cerramientos, pisos, etc.

Acsticos y trmicos: aislamientos para cumplir con ECA y temperaturas de

confort.

Instalaciones

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Sanitarias: agua, desage, sistemas contra incendios, etc. Elctricas: luminarias, bandejas, SSEE, etc. Mecnicas: puente gra, equipos HVAC, montacargas, etc. Otros: alarma, detectores, megafona, etc.

Tambin definir el tipo de nave y tipo de puente gra que necesita el cliente y

que cumpla las necesidades de servicio.

Tener bien claro las dimensiones exactas de la nave donde ser instalado el

puente gra para definir la longitud de la viga principal,

Considerar los elementos principales de seguridad en el diseo de puentes

gra; para las operaciones de mantenimiento barandillas, escaleras de acceso

y pasarelas adecuadas.

2.2.-ELEMENTOS DE ENTRADA PARA EL DISEO

Esta nave ser instalada en un parque industrial de Lima.

Dimensiones de la nave con puente gra:

luz: 20,0 m

longitud: 66,0 m

altura de techo ms bajo: 11,5 m

inclinacin de techo: 11,3

separacin entre columnas: 6,0 m

capacidad de puente gra: 10,0 TM

altura de izaje: 9,5 m

Material de las estructuras: acero estructural ASTM A-36

Esfuerzo a la fluencia. Fy = 36 Ksi =25,3 Kg/mm2;

Esfuerzo a la traccin: Fu = 58 Ksi = 40,76 Kg/mm2;

Modulo de elasticidad: E = 29000 Ksi = 21000 Kg/mm2;

Poissons ratio: 0,3.

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Normas a emplearse para el diseo:

E.020 Cargas

E.030 Diseo sismo resistente

E.090 Estructuras metlicas

Como apoyo, la norma de Diseo Ssmico de Estructuras e Instalaciones

Industriales NCh2369of.2003.

Conjuntamente con el Euro Cdigo EC3.

Manual AISC

Cargas a considerar:

Carga viva (L): carga nominal del puente gra (10 TM), carga del carro y

polipasto (1,0 TM); tambin se considera un peso de 30 Kg/m2 sobre el techo

(considerando techo liviano).

Carga muerta (D): Peso propio de las estructuras, correas de techo (6,5 TM) y

cerramientos de techo (4 Kg/m2).

Carga de viento (W): Para este diseo no se consider la fuerza de viento, no

existiendo en la ciudad de lima vientos considerables, siendo preponderante

el anlisis ssmico.

Carga ssmica (Q): El diseo ssmico se har mediante un anlisis dinmico

por combinacin modal espectral, de acuerdo a las condiciones del sitio,

donde se considerar una masa de 50% de la carga viva.

Cargas de impacto ocasionados por el puente gra: adicionar 10% a la carga

nominal.

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Fuerza horizontal en puente gra: en direccin al eje y considerar 20% de la

carga nominal y del peso del polipasto ( 2,2 TM).

Fuerza longitudinal en puente gra: mnimo 10% de la carga nominal y el

peso del polipasto (1,1 TM).

Combinacin de cargas segn el mtodo LRFD:

C1: 1,4D C2: 1,2D + 1,6L C3:1,2D + (0,5L 0,8W) C4:1,2D + 1,3W C5: 1,2D +/- 1E + 0,5L C6: 0,9D +/- (1,3W 1,0E)

Parmetros de sitio:

Lima est situado en la zona 3 (Z=0,4). Tipo de suelo S2 (S=1,2; Tp=0,6) Factor de amplificacin ssmica: C=2,5(Tp/T); C

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Determinacin del espectro de aceleracin en las direcciones x e y.

DIRECCIN X DIRECCIN Y

C=2,5(Tp/T); C

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2.3.- ELEMENTOS DE SALIDA DEL DISEO

En la tabla 2.3 A, se muestran todos los puntos del nivel Z = 9,5 m; nivel donde

se encuentra instalado el puente gra; Obteniendo valores menores a 0,004 que

es lo mnimo permisible segn el Euro cdigo, que es la norma como

referencia adoptada.

TABLE: Desplazamiento de puntos en la direccin "X" e "Y"

Joint OutputCase StepType X Y DRIFTx DRIFTy

Text Text Text Mm mm h/H h/H

3 QUAKEx;QUAKEy Max 0.946 0.401374 0.0007 0.0002
































Tabla 2.3 A

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En la tabla 2.3 B, se muestran los elementos estructurales definidos por el

sap2000; los cuales sern calculados para su verificacin por el mtodo LRFD

segn el manual del AISC.

TABLE: Material List 2 - By Section Property

Section Object Type NumPieces TotalLengt

h

TotalWeigh

t

Text Text Unitless M TM

W10X19 Vigas amarre de columnas 68 384.0 10.9283

WT4X9 Arriostre tipo X en techo y paredes

192 1407.4 18.7437

W16X36 Columnas parte frontal 24 77.0 4.1331

W16X45 Columnas parte lateral y techo

96 520.8 35.0726

W16X77 Viga carrilera 22 132.0 15.1066

Puente Viga principal del puente 1 20.0 5.3595 C150x50x15x2,5 Correas techo 198 1188 6.534

Tabla 2.3 B

De la tabla 2.3 B podemos obtener el metrado como peso total de los elementos

estructurales de la nave y el peso de acero por m2 construido, siendo estos 96 TM y

70 Kg/m2 respectivamente, que estos pueden ser considerados como referencia para

una proforma de construccin.

2.3.1.- Calculo de los elementos estructurales importantes que conforman la

nave industrial.

Para la determinacin de los elementos estructurales se consideraron los esfuerzos

mximos en las diferentes situaciones del puente gra, considerando para el clculo

los valores y situaciones ms crticos; estos valores fueron obtenidos del anlisis

estructural con el sap2000.

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a) Calculo de las columnas laterales (ejes A y E).

Verificando la columna W16x45 Lb/pie

LRFD Especificaciones

ftKipMftKipM

kipsP

uy

ux

u

=

=

=

.2,2.2,100

.14,67

8,11257,1

)12)(76,14(0,1

1,10265,6

)12)(73,37(5,1

==

==

y

yy

x

xx

r

LKr

LK

Trabajamos con el mayor 112,8

KipsAFPKsiF

gcrcnc

crc

.79,216)3,13(3,16.3,16

===

=

Calculo de la longitud efectiva

.4,13

57,165,6

)73,37(5,1 ft

r

r

LKKL

y

x

xx=

=

=

Trabajando con ..40,13 ftLb =

ftkipMMftkipMM

nycy

nxcx

===

==

.5,137)191(5036

5036

.224

aHecuacinusarP

PKips

KipsP

P

nc

u

nc

u

1.1:.2,0

309,0.79,216

.14,67

>

==

OK

MM

MM

PP

cy

ry

cx

rx

c

r

...172,05,137

2,2224

2,10098

79,21614,67

0,198

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b) Calculo de las columnas frontales (ejes 1 y 12)

Verificando la columna W16x36 Lb/pie

LRFD Especificaciones

ftKipMftKipM

kipsP

uy

ux

u

=

=

=

.0,0.73,9

.82,10

6,11652,1

)12)(76,14(0,1

5,12251,6

)12)(3,44(5,1

==

==

y

yy

x

xx

r

LKr

LK

Trabajamos con el mayor 122,5

KipsAFPKsiF

gcrcnc

crc

.53,159)6,10(05,15.05,15

===

=

Calculo de la longitud efectiva

.5,15

52,151,6

)3,44(5,1 ft

r

r

LKKL

y

x

xx=

=

=

Trabajando con ..5,15 ftLb =

ftkipMMftkipMM

nycy

nxcx

===

==

.5,106)148(5036

5036

.144

bHecuacinusarP

PKips

KipsP

P

nc

u

nc

u

1.1:.2,0

07,0.53,159

.82,10

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