U.M.R.P.S.F.X.CH. ESTRUCTURAS DE MADERAY METALICAS
CIV-244
PROYECTO DE ESTRUCTURAS DE MADERA Y METÁLICAS DISEÑO DE ESTRUCTURAS DE CUBIERTA INTRODUCCIÓN Ciertamente las estructuras metálicas, han llegado a tener gran importancia en nuestro medio, principalmente en las cubiertas para áreas extensas, ya sean las construidas de acero laminado en caliente, o las conformadas en frío. Esto es debido a las características de este material como: Ductilidad Resistencia Durabilidad Uniformidad Tenacidad Maleabilidad Economía La mayor ventaja del empleo de estructuras de acero es la ductilidad que el material presenta, debido a la capacidad de redistribución de esfuerzos lo que hace que el material se deforme antes de llegar a la falla. En el proyecto presentado a continuación se realizará el diseño de una estructura metálica para vivienda, con el propósito de servir de apoyo a una cubierta para protegerse contra los elementos naturales (lluvia, granizo, viento). Se describe a detalle el análisis análisis de las diferentes cargas actuantes que contemplan los efectos efectos del viento, granizo, sobrecarga de acuerdo al uso de nuestra nuestra cercha. Se utilizará como tipo de conexión conexión soldadura en sus diferentes tipos.
Ing. Edgar Grandon
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DISEÑO DE ESTRUCTURAS DE CUBIERTA 1. OBJETIVOS 1.1 Objetivo General Diseñar una armadura de cubierta de acuerdo a las especificaciones y código de construcción AISI para perfiles conformados en frío, frío, considerando el método LRFD. LRFD.
1.2 Objetivos Específicos Realizar el análisis de cargas que actúan sobre la estructura. Diseñar los los elementos más más cargados cargados de la estructura estructura que se encuentran encuentran sometidos sometidos tanto tanto a tensión como en compresión.
2. ANÁLISIS DE CARGAS 2.1. Carga Muerta Teja colonial con un peso de 15 Kg/
Largueros de 50x25x2 [mm], con un peso de 1,47 kg/m.
Nota: La separación este largueros será de 0,45 m debido a la utilización de la teja colonial. Cielo raso con un peso de 35 Kg/
(Sacado de tablas)
las armaduras se especificara en el proyecto proyecto para el análisis de cada cada Nota: La separación entre las armadura a diseñar.
2.2. Carga Viva La carga viva incluye todas las cargas gravitacionales no permanentes y presenta dos tipos de variación: en el espacio y en el tiempo. Las cargas vivas a considerar en la estructura de cubierta son las siguientes: 2.2.1. Car Car gas por gr aniz ani zo
Carga por granizo q g
Ing. Edgar Grandon
Altura de granizo de 30 30 cm 3
Kg / m 400
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DISEÑO DE ESTRUCTURAS DE CUBIERTA 1. OBJETIVOS 1.1 Objetivo General Diseñar una armadura de cubierta de acuerdo a las especificaciones y código de construcción AISI para perfiles conformados en frío, frío, considerando el método LRFD. LRFD.
1.2 Objetivos Específicos Realizar el análisis de cargas que actúan sobre la estructura. Diseñar los los elementos más más cargados cargados de la estructura estructura que se encuentran encuentran sometidos sometidos tanto tanto a tensión como en compresión.
2. ANÁLISIS DE CARGAS 2.1. Carga Muerta Teja colonial con un peso de 15 Kg/
Largueros de 50x25x2 [mm], con un peso de 1,47 kg/m.
Nota: La separación este largueros será de 0,45 m debido a la utilización de la teja colonial. Cielo raso con un peso de 35 Kg/
(Sacado de tablas)
las armaduras se especificara en el proyecto proyecto para el análisis de cada cada Nota: La separación entre las armadura a diseñar.
2.2. Carga Viva La carga viva incluye todas las cargas gravitacionales no permanentes y presenta dos tipos de variación: en el espacio y en el tiempo. Las cargas vivas a considerar en la estructura de cubierta son las siguientes: 2.2.1. Car Car gas por gr aniz ani zo
Carga por granizo q g
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Altura de granizo de 30 30 cm 3
Kg / m 400
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Nota: La separación entre las armaduras se especificara en el proyecto para el análisis de cada armadura a diseñar. 2.2.2. Cargas por viento
DATOS INFORMATIVOS
Ubicación : Ciudad Sucre - Zona Garcilazo Terreno : Urbano Revestimiento: Teja colonial
Las cargas de viento en muchos casos llegan llegan a ser trascendentales para para las cubiertas con fuertes pendientes es decir estas fuerzas actúan en cualquier dirección y duran desde una fracción de segundo hasta varios minutos; pueden ser desde muy pequeñas e incluso alcanzar una magnitud magnitud destructiva. su determinación depende depende de muchos factores, aunque el viento puede provenir de cualquier dirección y seguir una diversidad de cursos, desde inclinados a horizontales, e incluso verticales ascendentes o descendentes sobre la fachada de un edificio, por lo general se acepta que el viento se debe tratar como un movimiento horizontal de la masa de aire. El análisis se lo realizará de acuerdo al Código ANSI A58.1 Deter Deter mi nación de l a vel vel ocidad del del vi ento:
La velocidad del viento, proporcionado por el Servicio Nacional de Meteorología SENAMHI para para Sucre es 93 Km / h . V
93
Km h
Determi nación de Coe Coeff i ciente de I mport ancia:
Según la Norma el valor de este coeficiente de acuerdo ac uerdo a su importancia y uso, subdivide las estructuras en cuatro categorías:
Categoría I: Edificaciones y estructuras relacionadas cuya falla implica bajo riesgo para la vida humana incluyendo pero no limitado a facilidades rurales, de almacenaje o temporales.
Categoría II: Edificaciones de ocupación normal públicas o privadas (no incluidas en las categorías I, III o IV).
Categoría III: Facilidades de alto riesgo o edificaciones de alta ocupación públicas o privadas.
Categoría IV: Facilidades esenciales.
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Según las características de la estructura a realizar se tomaran por consiguiente la categoría II por tanto la determinación del coeficiente seleccionaremos de acuerdo a la siguiente tabla:
Tabla Nº 1 (Código ANSI)
Categoría de uso I II III IV
Factor de importancia „‟I‟‟
0.87 1.00 1.15 1.15
Determi nación el coefi ciente de exposi xposi ción a l a pre pr esi ón de la l a vel vel ocidad (Kz (K z)
Se calcula q Z en función de K Z con la fórmula: q Z
0.00256 K Z IV
2
q Z 0.00256 K Z 1.00 57.79
2
q Z 8.55 K Z Según la Norma ASCE , ( ASCE-7-98, ASCE-7-98, artículo artículo 6.5.6.1 6.5.6.1) nos define cuatro Categorías de Exposición:
Exposición A. Grandes centros urbanos con al menos 50% de las edificaciones con alturas mayores a 21m.
Exposición B. Áreas urbanas y suburbanas, áreas boscosas, otros terrenos con varias obstrucciones espaciadas cercanamente que tienen el tamaño de viviendas familiares individuales o más grandes.
Exposición C. Terrenos abiertos con obstrucciones dispersas que tienen alturas menores de 9 m.
Exposición D. Áreas planas sin obstrucciones expuestas al flujo del viento desde el océano abierto a una distancia de 1.6 km. Se extiende 460 m tierra adentro.
Según la ubicación del proyecto ubicado en la zona de Garcilazo, tomaremos la Exposición B,con una altura promedio del techo h=6.40m, h=6.40m, en la siguiente tabla, nos da los los valores de K z :
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Coeficientes de la Presión de Velocidad K z Altura z (m) 0 a 4.5 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Tipo de exposición B C 0.363 0.800 0. 380 0.825 0.413 0.869 0.442 0.908 0.469 0.943 0.494 0.976 0.518 0.518 1.006 0.540 0.540 1.033 0.562 0.562 1.059 0.582 0.582 1.084 0.601 0.601 1.107 0.620 0.620 1.129
A 0.118 0.126 0.142 0.158 0.173 0.187 0.200 0.214 0.226 0.239 0.251 0.263
D 1.207 1.233 1.279 1.319 1.355 1.387 1.417 1.444 1.469 1.493 1.515 1.536
= 0.442
D eter eter mi naci ón de l a presi presi ón de vel vel ocidad qz
= 0.442.(8.55)
= 3.78 lb/
Determinación del Factor de Ráfaga “G hh ”
Para determinar el valor de G h recurrimos a la siguiente tabla para una altura del techo desde el nivel del suelo h =6.40m=21pies.
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Tabla Nº 8 (Código ANSI) Altura sobre el nivel del suelo
Gh Exposición A
Exposición B
Exposición C
Exposición D
2.60 2.20 2.09 2.01 1.88 1.79 1.73 1.67 1.63 1.59 1.56 1.50 1.46 1.43 1.40 1.37 1.32 1.28 1.25 1.22 1.20 1.18
1.65 1.59 1.54 1.51 1.46 1.42 1.39 1.36 1.34 1.32 1.31 1.28 1.26 1.24 1.23 1.21 1.19 1.16 1.15 1.13 1.12 1.11
1.32 1.29 1.27 1.26 1.23 1.21 1.20 1.19 1.18 1.17 1.16 1.15 1.14 1.13 1.12 1.11 1.10 1.09 1.08 1.07 1.06 1.06
1.15 1.14 1.13 1.12 1.11 1.10 1.09 1.08 1.08 1.07 1.07 1.06 1.05 1.05 1.04 1.04 1.03 1.02 1.02 1.01 1.01 1.00
“Z” (pies)
0-15 20 25 30 40 50 60 70 80 90 100 120 140 160 180 200 250 300 350 400 450 500
ℎ
= 1.58
Determi nación de los coeficientes de presión extern a (Cp) Coeficientes de presión de cubierta “Cp”
Como la pendiente m = 40%
θ 21.80º donde:
Techo barlovento:
Cp= -0.75
Techo a sotavento:
Cp= -0.7
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Barlovento
Angulo (grados) Dirección
h/I
del viento
0.3
0 -0.7
10 a 15 0.2
20
30
40
50
0.2
0.3
0.4
0.5
0.01
cumbrera
todos los
-0.7
-0.9
-0.75
-0.2
0.3
0.5
0.01
1.0
-0.7
-0.9
-0.75
-0.2
0.3
0.5
0.01
-0.7
-0.9
-0.9
-0.9
-0.35
0.2
0.01
1.5
h/B or h/I
Relación
2.5
altura pendiente
0.5
sotavento
-0.7 para
-0.9
Normal a la
60
h/B or h/I 2.5
valores
de h/I y
-0.7
-0.7
-0.8
-0.8
Presiones para las fuerzas externas: Techo a barlovento: P1 = qzGhC p P1 = 3.78*1.58*(-0.75) P1 =-4.48 lb/pie2 (Produce succión) Techo a sotavento: P2 = qzGhC p P2 = 3.78*1.58*(-0.70) P2 = -4.18 lb/pie2 (Produce succión)
Determinación de los efectos de las presión interna Como el edificio es de un solo piso, se determina los efectos de la presión interna, mediante el coeficiente de ráfaga y la presión interna combinadas y considerando que sólo hay aberturas menores en el edificio: GCpi= ± 0.25 La presión interna será: P=qz*GCpi = ± 0.25 (3.78)= ± 0.95 lb/pie 2
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Combinación de los efectos de las fuerzas externas y el efecto interno
Techo a barlovento: P1 = -4.48+0.95= -3.53 lb/pie 2 P2 = -4.48-0.95= -5.43 lb/pie2 = - 0.26 KN/m2 ← Techo a sotavento: P1 = -4.18+0.95 = -3.23 lb/pie2 P2 = -4.18-0.95 = -5.13 lb/pie2 = - 0.25 KN/m2 ←
3. COMBINACIÓN DE CARGA La combinación q usaremos para hallar la carga con la cual se procederá a diseñar es:
Pu= 1.2D+1.6S+0.5W Dónde: D= Carga muerta o permanente S= Carga de nieve o Granizo W=Carga de viento
4. MATERIALES Se utilizara un acero A611 grado C con:
Límite de fluencia F y= 227 MPa.
Límite de rotura F u= 331 MPa.
Módulo de elasticidad E= 200 GPa.
Se usaran electrodos E60 con:
Fxx= 413 MPa.
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Cubierta N° 2 Universitaria: Ávalos Flores Nelva. ANÁLISIS DE CARGAS SOBRE LA ESTRUCTURA
Cargas:
Largueros C 50x25x2[mm] = 1.47 kg/m
Teja colonial
= 15 kg/m2
Granizo
= 400 kg/m3
Barlovento
= -0.26KN/m2
Sotavento
= -0.25KN/m2
Cielo raso
= 35 kg/m2
Separación entre armaduras = 1.56 m Separación de largueros
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= 0.45 m
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Análisis de cargas sobre la estructura
Cargas muert as:
Peso largueros sobre una armadura = 5.66kg/m
Carga sobre el nudo “K”:
Área tributaria = 2.23m 2 P1 = 5.66kg/m*1.43m P1 = 8.09kg (largueros) P2 = 15kg/m2*2.23m2 P2 = 33.45kg (tejas)
Carga sobre el nudo “L”:
Área tributaria = 1.41m 2 P1 = 5.66kg/m*0.905m P1 = 5.12kg (largueros) P2 = 15kg/m2*1.41m2 P2 = 21.15kg (tejas)
Carga sobre el nudo “A”:
Área tributaria = 0.30m 2 P1 = 5.66kg/m*0.296m2 P1 = 1.67kg (largueros) P2 = 15kg/m2*0.30m2 P2 = 4.5kg (tejas) Ing. Edgar Grandon
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P3 = 35kg/m2*0.175m*1.56m P3 = 9.55kg (cielo razo)
Carga sobre el nudo “B”:
P3 = 35kg/m2*0.84m*1.56m P3 = 45.86kg (cielo raso)
Carga sobre el nudo “C”:
P3 = 35kg/m2*1.33m*1.56m P3 = 72.62kg (cielo raso)
Carga grani zo:
Carga sobre el nudo “K”:
Área tributaria = 2.23m2 PD = 400kg/m3*0.30m*2.23m2 PD = 267.6 kg
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Carga sobre el nudo “L”:
Área tributaria = 1.41m2 PD = 400kg/m3*0.30m*1.41m2 PD = 169.2 kg
Carga sobre el nudo “A”:
Área tributaria = 0.30m2 PD = 400kg/m3*0.30m*0.30m2 PD = 36 kg
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COMBINACIONES DE CARGAS
B-C
-39,3
N Pu (Granizo)(Kg) S 1.2D+1.6S -90 -191,16
C-D
331,712
778,066
1642,96
D-E
331,712
778,191
1643,16
E-F
-39,3
-88,8
-189,24
F-G
-39,3
-88,8
-189,24
B-L
-213,23
-606,632
-1226,4872
C-K
33,566
-91,375
-105,9208
D-J
156,488
196,847
502,7408
E-I
33,566
-91,262
-105,74
F-H
-213,23
-606,088
-1225,6168
A-L
42,327
96,933
205,8852
6L-K
-357,08
-837,569
-1768,6064
K-J
-267,471
-627,316
-1324,6708
J-I
-267,471
-627,316
-1324,6708
I-H
-357,08
-837,704
-1768,8224
H-G
42,327
95,641
203,818
L-C
373,062
872,862
1844,2536
K-D
-93,208
-218,699
-461,768
D-I
-93,208
-218,839
-461,992
E-H
373,062
871,783
1842,5272
Elemento
N (Muerta)(Kg) D
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Pu= 1844.2536 kg = 18.092 KN (tensión) Pu= -1768.8224 kg = -17.352 KN (compresión)
SOLDADURA DE RANURA EN UNIONES A TOPE DISEÑO A TENSIÓN Datos.Di mensiones del canal
L (cm)=
5
h (cm)=
2,5
e (cm)=
0,2
A(cm2)=
1,87
x=
0,718
Car acter ísticas del Can al
Fy (KN/cm2)=
22,7
Fu (KN/cm2)=
33,1
Car acter ísticas de la soldadura
Fxx(KN/cm2)=
41,3
Diseño por fluencia:
⁄
Diseño por rotura:
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⁄
Tracción:
Corte en la superficie efectiva:
DISEÑO A COMPRESIÓN
Ensayar: Perf il C 80x40x2 [mm]
Pandeo F lexional
De tablas:
A= 3.07 cm2 L=143 cm
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b = 40 mm
t = 2 mm
E =200000Mpa
F y= 227Mpa
F u=331Mpa
r x=3.17cm
r y=1.26cm
k x=0.9
k y=1
k t=1
k(alma)=4
k(ala)=0.43
Consider ando pandeo flexo torsional :
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* +
* +
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Al compar ar l os valor es veremos que el pan deo es flexo torsional asíque:
() Cal cul o del área efecti va:
-
Al a del Canal:
√ √ = 3.53 cm
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-
Del Alma:
√ √ = 7.2 cm
Resistencia nomin al de la columna:
USAR: Perf il C 80x40x2 [mm]
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Cubierta N°4 Universitaria: Avila Iglesias Martha. ANÁLISIS DE CARGAS SOBRE LA ESTRUCTURAL
Cargas:
Largueros C 50x25x2[mm] = 1.47 kg/m
Teja colonial
= 15 kg/m 2
Granizo
= 400kg/m3
Barlovento
= -0.26KN/m
Sotavento
= -0.25KN/m 2
Cielo razo
= 35k/m2
Separación entre armaduras
= 3 m.
Separación de largueros
= 0.45 m.
Altura de granizo
= 30 cm.
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Análisis de cargas sobre la estructural Cargas muert as:
Peso largueros sobre una armadura = 10.66kg/m
Calculo de áreas tributaria Para Nudo I
Para Nudo H,G Para Nudo F
Para Nudo A Para Nudo E
Para Nudo C,D Para Nudo B
Para Nudo A
CARGA SOBRE LOS NUDOS
Carga sobre nudo I PI = 10.66kg/m*0.805m=8.58kg|
Carga sobre nudo H,G PH,G = 10.66kg/m*1.61m=17.16kg|
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Carga sobre nudo F PF = 10.66kg/m*1.075m=11.46kg|
Carga sobre nudo A PA = 10.66kg/m*0.27m=2.88kg|
CARGA DE TEJA
Carga sobre nudo I PI = 15kg/
*4.83
=72.45kg
Carga sobre nudo F PF = 15kg/
=36.15kg|
Carga sobre nudo H,G PH.G = 15kg/
*2.41
*3.22
=48.3kg
Carga sobre nudo A PA = 15kg/
*0.81
=12.15kg
CARGA DE CIELO RAZO
Carga sobre nudo E
PE = 35kg/
*4.5
=157.5kg
Carga sobre nudo B PB =35kg/
=78.75kg|
Carga sobre nudo C,D PC,D =35kg/
*2.25
*3
=105kg
Carga sobre nudo A PA =35kg/
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*0.75
=26.25kg
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CARGA MUERTA
CARGA DE GRANIZO Peso de granizo= 400kg/
*0.30m*3m
Peso de granizo sobre una estructura= 360kg/m
Carga sobre nudo I PI = 360kg/m*0.805m=289.9kg
Carga sobre nudo H,G PH,G = 360kg/m*1.61m=579.6kg
Carga sobre nudo F PF = 360 kg/m*1.075m=387kg
Carga sobre nudo A PA = 360kg/m*0.27m=97.2kg
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CARGA DE GRANIZO
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COMBINACIÓN DE CARGA
Elemento
N(Muerta)(Kg) N(Granizo)(Kg)
Pu(Kg)
D
S
1.2D+1.6S
AB
-103,200
-243,000
-512,640
BC
-103,200
-243,000
-512,640
CD
446,131
1046,250
2209,357
DE
259,846
609,429
1286,902
AF
111,150
261,719
552,130
FG
-480,498
-1126,846
-2379,551
GH
-279,863
-656,375
-1386,036
HI
0,000
0,000
0,000
FB
-352,737
-1074,600
-2142,644
FC
554,193
1300,660
2746,088
CG
84,256
-171,900
-173,933
DE
-211,123
-495,064
-1045,450
DH
256,852
232,971
680,976
HE
-355,440
-833,629
-1760,334
EI
-44,730
-289,800
-517,356
La barra en tensión más esforzada es la FC con una fuerza de 2746.088 Kg que equivalen a 26.94 KN, con la cual se comenzara a diseñar.
Ing. Edgar Grandon
U.M.R.P.S.F.X.CH. ESTRUCTURAS DE MADERAY METALICAS
DISEÑO A TENSIÓN SELECCIÓN DEL PERFIL Diseñ o por F luencia
Ensayar Perf il C 50x25x2 [mm] con Ag=1.87 Comprobación por Rotur a
Comprobación por Ri gidez
USAR: Perf il C 50x25x2 [mm] con Ag=1.87
Ing. Edgar Grandon
CIV-244
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SOLDADURA Al usar un perf il C 50x25x2 [mm] r ecurr ir emos a una soldadura a tope:
Calculo de la l ongitud del perf il :
r= R+ r= 2+
r= 3mm
[] []
L=
+2*
[][]
L=
+2*
L =
Tr acción o compr esión nor mal a la superf icie o paral elo al eje de soldadur a:()
Ing. Edgar Grandon
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√ √ √
Cort e en l a superf icie ef ectiva:
a)
b)
USAR: Perf il C50x25x2 [m m] con Ar ea=1.87
Ing. Edgar Grandon
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CIV-244
DISEÑO A COMPRESIÓN La barra en compresión más esforzada es la FG con una fuerza de 2379.551 Kg que equivalen a 23.34 KN. Di señ ar con Perf il C50x25x2 [ mm]
Barra FG
Datos A=1.87 cm²
E=200000 MPa
=1.94 cm
β=0.644
Ca=Cw=4.64
1000J=24.9
=0.0249
Considerando Pandeo f lexional:
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Considerando Pandean f lexo tor sional :
* + * + Ing. Edgar Grandon
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Al compar ar l os valor es veremos que el pan deo es flexo torsional asíque:
() Cal cul o del área efecti va: Para Alma K=4
√ √ = 4.2 cm
Ing. Edgar Grandon
totalmente efectivo
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CIV-244
Para Al a K=0.43
√ √ = 2.1 cm
Área Ef ectiva:
totalmente efectivo
Resistencia nomin al de la columna:
USAR: Perf il C 50* 25* 2 [mm]
Conclusión: se utilizó un perfil canal C 50*25*2 ya que la estructura que se analizó corresponde a una vivienda familiar y cumple con todas las condiciones necesarias.
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Cubierta N° 1 Universitario: Bautista Palacios José ANÁLISIS DE CARGAS SOBRE LA ESTRUCTURA
Cargas:
Largueros
50x25x2[mm] = 1.47 kg/m
Teja colonial
= 15 kg/m2
Granizo
= 400kg/m3 120 kg/m2
Cielo raso
= 35k/m2
=
Separación entre armaduras
= 2 m.
Separación de largueros
= 0.45 m.
Análisis de cargas sobre la estructura
o
o
o
Cargas muert as:
Peso de la teja = 15kg/m2*2m*1,21m = 36,3 Kg = 15kg/m2*2m*0,74m = 22,2 Kg = 15kg/m2*2m*0,135m = 4,05Kg
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o
Peso del cielo falso = 35kg/m 2*2m*1,125m = 78,75 Kg = 35kg/m2*2m*0,69m = 48,30 Kg = 35kg/m2*2m*0,125m = 8,75 Kg
Carga muerta: Arriba
P1= 45,56 kg P1 = 27.86 kg P2 = 5,083 kg
Granizo = 120 kg/m*2m*1,21m = 290,40 kg. = 120 kg/m*2m*0,74m = 177,60 kg. = 120 kg/m*2m*0,135m = 32,40 kg.
CARGA MUERTA
Ing. Edgar Grandon
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CARGA VIVA
El cálculo estático de las tenciones que soportan las barras se muestran en la tabla 1.1. Elemento AB BC CD DE EF FG AH HI IJ JK KL LG BH HC CI ID DJ DK KE EL LF
Ing. Edgar Grandon
Carga Muerta (Kg) -34,58 -34,58 375,12 375,12 -34,58 -34,58 37,25 -404,01 -297,52 -297,52 -404,01 37,25 -228,16 411,32 42,33 -110,06 175,43 -110,06 42,33 411,32 -228,16
Carga Viva (Kg) -81 -81 876,27 876,27 -81 -81 87,24 -943,78 -695,01 -695,01 -943,78 87,24 -645,60 961,05 -85,09 -257,1 225,84 -257,1 -85,09 961,05 -645,60
1.26+1.6 L -171,10 -171,10 1852,18 1852,18 -171,10 -171,10 184,28 -1994,86 -1469,04 -1469,04 -1994,86 184,28 -1306,75 2031,26 -85,35 -543,43 571,86 -543,43 -85,35 2031,26 -1306,75
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La barra en compresión más esforzada es la HI con una fuerza de -1994.86 Kg que equivalen a 19.57 KN, mientras que la barra en tensión más esforzada es la BH con una fuerza de 2031.26 Kg que equivalen a 19.93 KN, con la cual se comenzara a diseñar.
DISEÑO DE FLEXIÓN
Datos:
Por F luencia
̅
Ensayar Perfil
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Comprobación por Rotur a
Comprobación por Ri gidez
USAR: Perf il C 50x25x2 [mm] con Ag=1.87
DISEÑO DE LA CONEXIÓN DE SOLDADURA A TOPE
a) Tracción o compresión normal a la superficie efectiva o paralela al eje de la soldadura.
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Calculo de la l ongitud del perf il :
b) Corte en la superf ici e efectiva:
√ √ DISEÑO A COMPRESIÓN
Datos:
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Cw=4.64
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PANDEO FLEXIONAL
PANDEO FLEXO TORSIONAL
* + * + Ing. Edgar Grandon
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() CALCULO DEL AREA EFECTIVA
Para el alma K=4
√ √ √ √ √ √ Para el ala K=0,43
El perfil aguanta la flexotorsional
USAR: Perfil C 50x25x2 (mm)
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Cubierta N° 3 Universitaria: Castro Zamora Rosario Elena ANÁLISIS DE CARGAS SOBRE LA ESTRUCTURA
Ing. Edgar Grandon
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U.M.R.P.S.F.X.CH. ESTRUCTURAS DE MADERAY METALICAS
Cargas:
Largueros C 50x25x2[mm] = 1.47 kg/m
Teja colonial
= 15 kg/m2
Granizo
= 400kg/m3
Barlovento
= -0.26KN/m2
Sotavento
= -0.25KN/m2
Cielo raso
= 35k/m2
Separación entre armaduras
= 2 m.
Separación de largueros
= 0.45 m.
Altura de granizo
= 30 cm.
Análisis de cargas sobre la estructura
o
o
Cargas muert as:
Peso lar gueros sobre una ar madur a = 7.52kg/m
o
Peso de la teja= 15kg/m2*2m Peso de la teja sobre un a armadur a= 30kg/m
o
Peso del cielo raso = 35kg/m2*2m Peso del cielo r aso sobre una ar madur a = 70kg/m
Carga sobre el nudo “A”:
m P = 2.03kg (largueros) P = 30kg/m* m P1 = 7.52kg/m* 1 2
P2 = 8.10kg (tejas)
P3 = 70kg/m* m P3 = 17.5kg (cielo raso)
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Carga sobre el nudo “B”:
P1 = 7.52kg/m*
m
P1 = 9.13kg (largueros) P2 = 30kg/m*
m
P2 = 36.45kg (tejas)
Carga sobre el nudo “C”:
P1 = 7.52kg/m*
m
P1 = 14.21kg (largueros) P2 = 30kg/m*
m
P2 = 56.70kg (tejas)
Carga sobre el nudo “D”:
P1 = 7.52kg/m*
m
P1 = 7.10 kg (largueros) P2 = 30kg/m*
m
P2 = 28.35kg (tejas)
Carga sobre el nudo “E”:
P3 = 70kg/m*
m
P3 = 78.75kg (cielo raso)
Carga sobre el nudo “F”:
P3 = 70kg/m*
m
P3 = 122.5 kg (cielo raso)
Carga sobre el nudo “G”:
P3 = 70kg/m*
m
P3 = 61.25kg (cielo raso)
Ing. Edgar Grandon
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El cálculo estático de las tenciones que soportan las barras se muestran en la tabla 1.1.
Carga grani zo: o
Peso de granizo= 400kg/m3*0.30m*2m
o
Peso de grani zo sobre una estr uctura= 240kg/m
Carga sobre el nudo “A”:
PA = 240kg/m* PA = 64.80 kg
Carga sobre el nudo “B”:
PB = 240kg/m* PB = 291.6 kg
m
m
Carga sobre el nudo “C”:
PC = 240kg/m*1.89m PC = 453.6 kg
Carga sobre el nudo “D”:
PD = 240kg/m* PD = 226.8 kg
Ing. Edgar Grandon
m
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CIV-244
El cálculo estático de las tenciones que soportan las barras se muestran en la tabla 1.1.
Carga viento: o o
= -0.26KN/m2 = -0.25KN/m2
Barlovento Sotavento
Como en el cálculo del viento ambos valores producen succión no se los tomare en cuenta a la hora de realizar el cargado.
COMBINACIÓN DE CARGA Elemento AB BC CD AE EF FG EB FC GD BF CG Ing. Edgar Grandon
N N (Granizo)(Kg) (Muerta)(Kg) D S 74,396 174,479 -194,256 -455,585 0,000 0,000 -69,075 -162,000 -69,075 -162,000 -180,363 423,000 -173,862 -592,457 93,993 -66,857 -35,460 -226,800 251,061 588,808 -202,817 -475,662 TABLA 1.1
Pu 1.2D+1.6S 368,44 -962,04 0,00 -342,09 -342,09 460,36 -1156,57 5,82 -405,43 1243,37 -1004,44
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La barra en compresión más esforzada es la EB con una fuerza de 1156,57 Kg que equivalen a 11.33 KN, mientras que la barra en tensión más esforzada es la BF con una fuerza de 1243,37 Kg que equivalen a 12.18 KN, con la cual se comenzara a diseñar.
DISEÑO A TENSIÓN SELECCIÓN DEL PERFIL Diseñ o por F luencia
Ensayar Perfil C 50x25x2 [mm] con Ag=1.87 Comprobación por Rotur a
Comprobación por Ri gidez
Ing. Edgar Grandon
U.M.R.P.S.F.X.CH. ESTRUCTURAS DE MADERAY METALICAS
USAR: Perfil C 50x25x2 [mm] con Ag=1.87
SOLDADURA
Al usar un perfil C 50x25x2 [mm] recurriremos a una soldadura a tope: Calculo de la longitu d del perf il :
r= R+ r= 2+
r= 3mm
[ ] [ ] [][]
L =
+2*
L=
+2*
L=
Tr acción o compresión nor mal a la superfi cie o paralelo al eje de soldadur a:
Corte en la superficie efectiva:
a)
Ing. Edgar Grandon
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√ √ √ b)
USAR: Perf il C 50x25x2 [mm] con Ag=1.05
DISEÑO A COMPRESIÓN
La barra en compresión más esforzada es la EB con una fuerza de 1156,57 Kg que equivalen a 11.33 KN. Ensayar: Perfil L 20x20x2 [mm] De tabla: 2
A= 1.87 cm
L=20 cm E= 200 GPa
F y= 227 MPa
F u=331 MPa
r x= 1.94 cm
r y=0.778 cm K x= 0.9
K y= 1
K T= 1
K (alma)= 4
K (ala)=0.43
X o=-1.56
1000J= 24.9 cm4 C W= 4.64 cm
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Considerando pandeo flexional:
Considerando pandeo flexo torsional:
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* + * + ()
Al comparar los valores veremos que el pandeo es flexo torsional así que:
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Calculo del área efectiva: Del Alma:
√ √ √ √ = 4.2 cm
= 2.1cm +
Ing. Edgar Grandon
*0.2
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