41288675 Diseno DE Estructuras Metalicas PARA Techos PDF

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DISEÑO DE ESTRUCTURAS METALICAS PARA TECHOS Tijeral

Viga

Área a Techar

Altura de Columna: 8 m.

1. Fuerza del Viento.

De Tabla: Velocidad del Viento y Presión Dinámica, para una altura del techo sobre el terreno > 8m : Presión dinámica, q = 80 kg-f/m2 Valor del Coeficiente C: 10 Altura = < 5 ( Construcciones en general ) 9 Ancho

C = 1.2 Para Estructuras inclinadas: Fv = C * q * Atot * sen  * cos Fv = 1,2 * 80 * 4,9244 * sen(23º58’) * cos(23º58’) Fv = 175,4518 kg-f 2. Fuerza del Peso de las Planchas Corrugadas

Números de nodos:

7

Distancia entre nodos:

1,64 m.

De Tabla de Dimensiones Normalizadas de Planchas corrugadas grises de Fibrocemento (Eternit) para tachado, elegimos: Largo estándar, Lr

:

1,83 m

Ancho estándar, Ar

:

0,92 m

Área estándar, Sr

:

1,68 m2

Peso, P

:

21,5 kg-f

Largo útil, Lmo

:

1,69 m

Ancho útil, Amo

:

0,875 m

Área útil, Smo

:

1,478 m2

Número total de planchas para el ancho total, Na: Na =

Atot 4,9244 = 1,69 = 2,91 Lmo

Para todo el tijeral tendremos:



3 planchas por lado

Na = 6 planchas

Número total de planchas para el largo total, N1: N1 =

60 Ltot = = 68,57 0,875 Amo

N1 = 69 planchas Número total de planchas, Ntot: Ntot = Na * N1 Ntot = 414 planchas Peso total de las planchas, Ppl: Ppl = Ntot * (Peso cada plancha, P) Ppl = 414 * 21,5 Ppl = 8 901 kg-f 3. Fuerza o Peso de Sobrecarga, Psc (40 a 50) kg-f/m2, de área de planta. Área de planta = L * F = 9 * 60 = 540 m 2 Psc = 540 * (40 a 50) Psc = ( 21 600 a 27 000 ) kg-f



69 planchas

4. Fuerza del Peso de las Viguetas, Pvig Longitud total de las viguetas, Lvig: Número de viguetas, Nvig: 8 Lvig = Nvig * Ltot Lvig = 8 * 60 Lvig = 480 m Asumimos perfil: L 2 1/2x2 1/2x2 ½ Peso de la vigueta por unidad de longitud, Wvig: 7.7 lb/pie Pvig = Nvig * Lvig * Wvig Pvig = 4.4003e+004 kg-f 5. Fuerza del Peso del Tijeral, Ptij Longitud total de las barras, Lb: Lb = 33.8627 m Número de Tijerales, Ntij: 15 Asumimos perfil: L 3 x 3 x 1/4 Peso del perfil por unidad de longitud, Wperfil: 4.9 lb/pie Ptij = Ntij * Lb * Wperfil Ptij = 3.7040e+003 kg-f 6. Peso de la grúa, Pgr Pgr = 2 000 kg-f 7. Cálculo de las Estructuras Peso Total Ptot = Fv + Ppl + Psc + Ptij + Pvig + Pgr Ptot = 8.5783e+004 kg-f

Fuerza sobre un tijeral intermedio, 2Ft Ft = Ptot / (Ntij-1) Ft = 6.1274e+003 kg-f 2*Ft = 1.2255e+004 kg-f

Fuerza sobre un nudo extremo, Fn en kg-f Fn = Ptot / (2*(Nn-1)*(Ntij-1)) Fn = 510.6142 kg-f 2*Fn = 1.0212e+003 kg-f = 10.0080 kN

8. Selección de Perfiles Estructurales 8.1. Barra Principal Mayor Tracción:

56.295 kN

(L=1.5m = 59.0551 pulg)

Mayor Compresión:

-61.605 kN

(L=1.6415m = 64.6260 pulg)

a. Análisis a Compresión: Carga: 61.605 kN = 13.8297 kipps ٠ Elegimos el perfil supuesto : L 3 x 3 x ¼ r = 0.592 pulg 59.0551 A = 1.44 pulg2 -

Esbeltez =

64.6260 L = = 132.7022 0.592 r

De Tabla 3: -

a = 11.67 ksi

La carga admisible para barras principales

a =

F A



F = 16.8048 kipps

F = a * A

(Alto)

٠ Elegimos el perfil : L 2 1/2 x 2 1/2 x 3/8 r = 0.487 pulg A = 1.73 pulg2 -

Esbeltez =

64.6260 L = = 132.7022 0.487 r

De Tabla 3: -

a = 8.44 ksi

La carga admisible para barras principales

a =

F A



F = a * A

(Mayor más próximo)

F = 14.6012 kipps b. Análisis a Tracción: Mayor Carga:

F= 56.295 kN = 12.6377 kipps (L=1.5m = 59.0551 pulg)

Para barras principales: L 240

r=

= 0.2461 pulg

Esfuerzo admisible: Para aceros: A=

F



L 240 r

a =

F A

a = 22 ksi

= 0.5744 pulg2

El perfil que satisface r, A : L 1 ½ x 1 ½ x ¼ r=0.292 pulg , A=0.688 pulg2 8.2. Barra Secundaria Mayor Tracción:

18.765 kN

(L=2.463m)

Mayor Compresión:

-15.012 kN

(L=1.3333m = 52.4803 pulg )

a. Análisis a Compresión: Carga: 15.012 kN = 3.3700 kipps ٠ Elegimos el perfil supuesto : L 3 x 3 x ¼ r = 0.592 pulg A = 1.44 pulg2 -

Esbeltez =

52.4803 L = = 88.6492 0.592 r

De Tabla 3: -

a = 14.32 ksi

La carga admisible para barras principales

a =

F A

F = 20.6208 kipps

 (Alto)

٠ Elegimos el perfil : L 2 x 2 x 1/8 r = 0.398 pulg

F = a * A

A = 0.484 pulg2 Esbeltez =

-

52.4803 L = = 131.8601 0.484 r

De Tabla 3:

a = 9.12 ksi

La carga admisible para barras principales

-

a =

F A



F = a * A

(Mayor próximo)

F = 4.4141 kipps b. Análisis a Tracción: Mayor Tracción:

18.765 kN = 4.2126 kipps (L=2.463m = 96.9685 pulg)

Para barras principales: r=

L 300

= 0.3232 pulg.

Esfuerzo admisible: Para aceros: A=

F



L 300 r

a =

F A

a = 22 ksi

= 0.1915 pulg2

El perfil que satisface r, A : L 1 3/4 x 1 3/4 x 1/8 r=0.347 pulg , A=0.422 pulg2

Conclusión: Para barras principales, elegimos el perfil : L 2 1/2 x 2 1/2 x 3/8 Para barras secundarias, elegimos el perfil : L 2 x 2 x 1/8 9. Comparación y Verificación final Barras principales: Peso por unidad de longitud, Wbp:

5.9 lb/pie

Longitud total, Ltbp:

18.84 m

Peso total, Pbp:

15*(165.767) = 2486.5 kg-f

Barras secundarias: Peso por unidad de longitud, Wbs:

1.65 lb/pie

Longitud total, Ltbs:

14.99 m

Peso total, Pbs:

15*(36.885) = 553.2750 kg-f

Peso total de los Tijerales, Ptij1

3039.775 kg-f

Ptot1 = Fv + Ppl + Psc + Ptij1 + Pvig + Pgr Ptot1 = 8.5119e+004 kg-f Ptot  Ptot1  0.05 Ptot

664.225  0.007742 85787

 0.05

VIGAS

De M=0:

R1 =12.5 kN ;

R2 = 12.5 kN 

Mmáx = 30 kN-m = 265.42 klb-pulg Acero Estructural ASTM-A36:

= S=

 = 36 klb/pulg

2

M S M



= 7.3728 pulg3

Entonces, de Tabla, seleccionamos: Perfiles S (Formas estándar americanas) Perfil S:

S6x17.25

Peso/long:

17.25 lb/pie

Longitud barra:

( S=8.77 pulg3 )

4m = 13.1234 pies

Peso total de la viga: 226.3786 lb = 102.8994 kg-f = 1008.4 kN

COLUMNAS Reacción debido al tijeral:

Ra = Rb = 100.5 kN

Peso de la viga: 1008.4 kN Reacción debido a la viga:

R1 =12.5 kN ;

R2 = 12.5 kN 

Mayor reacción en la viga, Rt: 100.5 + 1008.4/2 + 12.5 = 617.2000 kN

Factor de Seguridad, f.s.= 3 E = 200 Gpa Carga Crítica, P= f.s. x Rt = 1851.6 kN P=

EI 2 L2

I=

(1851.6x103 )(82 ) PL2 = = 6.0034e-005 m4 = 60.034e006 mm4 (200 x10 9 )( 2 ) E 2

L 100 r L 8000  = 80 mm 100 100

Entonces, rmín 

Acorde con estos criterios, la selección debe tener un momento de inercia mínimo mayor que: 60.034x106 mm4 y un radio de giro mínimo menor de : 80 mm En perfiles W (Ala ancha): Se puede elegir un perfil: W310 x 107,

con r=77.2mm, I=81.2e006 mm4...