Ejercicio de Diseño Carrizales (1)

EJERCICIO DE DISEÑO ESTRUCTURAL DE UNA ARMADURA TIPO WARREN

Se desea cubrir un techo con armadura metálica de acero Fy = 2530 Kg/cm2 (248 Mpa), cuyos miembros son ángulos dobles de

lados iguales y sus conexiones soldadas. La cubierta será de canalón de 6,30 metros, las armaduras están separadas 5 metros.

Existe una carga en el nudo central de la brida inferior (Proveniente de un teclee) de 3000 Kg (3 Tn) incluido el factor de impacto.

Determinar las cargas de servicio y las cargas factorizadas, dar un esquema final de dichos esfuerzos en todas las barras.

Peso del canalón 25 Kg/m2

Peso de la estructura metálica 15 Kg/m2

Carga viva sobre el techo 30 Kg/m2

Luz = 12 m

Tramo = 5 m

Área de cobertura = 12 x 50 m2 4

2 m2 m 2 m

1

2

3

101112

12 m

10

2 m2 m2 m

4

5

6

7

89

2 m

4

SOLUCIÓN:

CÁLCULO DE LA CARGA MUERTA EN CADA NUDO DEL TECHO:

PD = (Peso del canalón + Peso de la estructura) x (Long. del elemento) x (Long. de separación)

PD = (25 + 15) x (2) x (5) PD = 400 Kg = 0,4 Tn

CÁLCULO DE LA CARGA VIVA EN CADA NUDO DEL TECHO:

PL = (30) x (2) x (5) PL = 300 Kg = 0,3 Tn

CÁLCULO DE LOS ÁNGULOS Y

6

26,3

2

22,8

CÁLCULO DE LAS FUERZAS AXIALES

CARGA MUERTA (D)

Por simetría: FY1 = FZ1 – +

NUDO 1 NUDO 11

4

2 m2 m 2 m

1

2

3

101112

2 m2 m2 m

4

5

6

7

8910

2 m0,4 Tn

0,4 Tn0,4 Tn

0,4 Tn

0,4 Tn

0,4 Tn

0,4 Tn

0,4 Tn

FY1

FX1 = 0

FZ1

1,26 Tn

1,26 Tn

1,26 Tn

1,20 Tn

0,57 Tn

1,20 Tn 0,80 Tn

1,26 Tn

0,40 Tn

0,40 Tn1,26 Tn

0,57 Tn

0,80 Tn

0,40 Tn

1,20 Tn

1,26 Tn

1,20 Tn

1,26 Tn

1,26 Tn

0,40 Tn

0,40S 1-2

S 1-12

0,80

0,4S 11-4

S 11-10

0,40

1,20


CARGA VIVA DEL TECHO (Lr)


NUDO 1 NUDO 11

4

2 m2 m 2 m

1

2

3

101112

2 m2 m2 m

4

5

6

7

8910

2 m0,3 Tn

0,3 Tn0,3 Tn

0,3 Tn

0,3 Tn

0,3 Tn

0,3 Tn

0,3 Tn

FY2

FX2 = 0

FZ2

0,95 Tn

0,95 Tn

0,95 Tn

0,90 Tn

0,42 Tn

0,90 Tn 0,60 Tn

0,95 Tn

0,30 Tn

0,30 Tn0,95 Tn

0,42 Tn

0,60 Tn

0,30 Tn

0,90 Tn

0,95 Tn

0,90 Tn

0,95 Tn

0,95 Tn

0,30 Tn

0,30S 1-2

S 1-12

0,60

0,4S 11-4

S 11-10 0,90

0,30


CARGA DE SERVICIO (L)


NUDO 1

0,3S 1-2

S 1-12

1,50

4

2 m2 m 2 m

1

2

3

101112

2 m2 m2 m

4

5

6

7

8910

2 m0,3 Tn

0,3 Tn0,3 Tn

0,3 Tn

0,3 Tn

0,3 Tn

0,3 Tn

0,3 Tn

FY3

FX3 = 0

FZ3

4,74 Tn

4,74 Tn

4,74 Tn

4,50 Tn

0

4,50 Tn 4,50 Tn

4,74 Tn

0,30 Tn

04,74 Tn

0

4,50 Tn

,0

4,50 Tn

4,74 Tn

4,50 Tn

4,74 Tn

4,74 Tn

0

3,0 Tn 3,0 Tn

CÁLCULO DE LAS CARGAS FACTORIZADAS

COMBINACIÓN: A4 – 1 1,4(D)

Barra 1-2 = Barra 7-6 = 1,4(1,26) = 1,76 Tn

Barra 1-12 = Barra 7-8= 1,4(1,20) = 1,68 Tn

Barra 2-12 = Barra 6-8= 1,4(0,40) = 0,56 Tn

Barra 2-3 = Barra 6-5= 1,4(1,26) = 1,76 Tn

Barra 2-11 = Barra 6-9= 1,4(1,26) = 1,76 Tn

Barra 12-11 = Barra 8-9= 1,4(1,20) = 1,68 Tn

Barra 3-4 = Barra 5-4= 1,4(1,26) = 1,76 Tn

Barra 3-11 = Barra 5-9= 1,4(0,40) = 0,56 Tn

Barra 11-4 = Barra 9-4= 1,4(0,57) = 0,80 Tn

Barra 11-10 = Barra 9-10= 1,4(0,80) = 1,12 Tn

Barra 4-10= 1,4(0) = 0

COMBINACIÓN: A4 – 2 1,2(D) + 1,6(L) + 0,5(Lr o S o R)

Barra 1-2 = Barra 7-6 = 1,2(1,26) + 1,6(4,74) + 0,5(0,95) = 9,57 Tn

Barra 1-12 = Barra 7-8= 1,2(1,20) + 1,6(4,74) + 0,5(0,95) = 9,50 Tn

Barra 2-12 = Barra 6-8= 1,2(0,40) + 1,6(4,74) + 0,5(0,95) = 8.54 Tn

Barra 2-3 = Barra 6-5= 1,2(1,26) + 1,6(4,74) + 0,5(0,95) = 9.57 Tn

Barra 2-11 = Barra 6-9= 1,2(1,26) + 1,6(4,74) + 0,5(0,95) = 9,57 Tn

Barra 12-11 = Barra 8-9= 1,2(1,20) + 1,6(4,74) + 0,5(0,95) = 9,50 Tn

Barra 3-4 = Barra 5-4= 1,2(1,26) + 1,6(4,74) + 0,5(0,95) = 9,57 Tn

Barra 3-11 = Barra 5-9= 1,2(0,40) + 1,6(4,74) + 0,5(0,95) = 8.54 Tn

Barra 11-4 = Barra 9-4= 1,2(0,57) + 1,6(4,74) + 0,5(0,95) = 8.74 Tn

Barra 11-10 = Barra 9-10= 1,2(0,80) + 1,6(4,74) + 0,5(0,95) = 9.02 Tn

Barra 4-10= 1,2(0) + 1,6(4,74) + 0,5(0,95) = 8.06 Tn

COMBINACIÓN: A4 – 3 1,2(D) + 1,6(Lr o S o R) + 0,5(L)

Barra 1-2 = Barra 7-6 = 1,2(1,26) + 1,6(0,95) + 0,5(4,74) = 5,40 Tn

Barra 1-12 = Barra 7-8= 1,2(1,20) + 1,6(0,90) + 0,5(4,50) = 5,33 Tn

Barra 2-12 = Barra 6-8= 1,2(0,40) + 1,6(0,30) + 0,5(0) = 4.37 Tn

Barra 2-3 = Barra 6-5= 1,2(1,26) + 1,6(0,95) + 0,5(4,74) = 5,40 Tn

Barra 2-11 = Barra 6-9= 1,2(1,26) + 1,6(0,95) + 0,5(4,74) = 5,40 Tn

Barra 12-11 = Barra 8-9= 1,2(1,20) + 1,6(0,90) + 0,5(4,50) = 5,33 Tn

Barra 3-4 = Barra 5-4= 1,2(1,26) + 1,6(0,95) + 0,5(4,74) = 5,40 Tn

Barra 3-11 = Barra 5-9= 1,2(0,40) + 1,6(0,30) + 0,5(0) = 4.37 Tn

Barra 11-4 = Barra 9-4= 1,2(0,57) + 1,6(0,42) + 0,5(0) = 4.57 Tn

Barra 11-10 = Barra 9-10= 1,2(0,80) + 1,6(0,60) + 0,5(4,50) = 4.85 Tn

Barra 4-10= 1,2(0) + 1,6(0) + 0,5(3,00) = 3.89 Tn

COMBINACIÓN: A4 – 4 1,2(D) + 0.5(Lr o S o R) + 0,5(L)

Barra 1-2 = Barra 7-6 = 1,2(1,26) + 0.5(0,95) + 0,5(4,74) = 4.36 Tn

Barra 1-12 = Barra 7-8= 1,2(1,20) + 0.5(0,90) + 0,5(4,50) = 4.29 Tn

Barra 2-12 = Barra 6-8= 1,2(0,40) + 0.5(0,30) + 0,5(0) = 3.33 Tn

Barra 2-3 = Barra 6-5= 1,2(1,26) + 0.5(0,95) + 0,5(4,74) = 4.36 Tn

Barra 2-11 = Barra 6-9= 1,2(1,26) + 0.5(0,95) + 0,5(4,74) = 4.36 Tn

Barra 12-11 = Barra 8-9= 1,2(1,20) + 0.5(0,90) + 0,5(4,50) = 4.29 Tn

Barra 3-4 = Barra 5-4= 1,2(1,26) + 0.5(0,95) + 0,5(4,74) = 4.36 Tn

Barra 3-11 = Barra 5-9= 1,2(0,40) + 0.5(0,30) + 0,5(0) = 3.33 Tn

Barra 11-4 = Barra 9-4= 1,2(0,57) + 0.5(0,42) + 0,5(0) = 3.53 Tn

Barra 11-10 = Barra 9-10= 1,2(0,80) + 0.5(0,60) + 0,5(4,50) = 3.81 Tn

Barra 4-10= 1,2(0) + 0.5(0) + 0,5(3,00) = 2.85 Tn

ESTRUCTURA CON FUERZAS FACTORIZADAS

9,57 Tn

9,57 Tn

9,57 Tn

9,09 Tn

1,36 Tn

9,09 Tn 8,46 Tn

9,57 Tn

0,96 Tn

0,96 Tn

4

2 m2 m 2 m

1

2

3

101112

12 m

10

2 m2 m2 m

5

6

7

89

2 m

9,57 Tn

1,36 Tn

8,46 Tn

0,96 Tn

9,09 Tn

9,57 Tn

9,09 Tn

9,57 Tn

9,57 Tn0,300,96 Tn 0,96 Tn

4,80 Tn

4

DISEÑO A TRACCIÓN

(Fy = 2530 Kg/cm2, Fu = 4080 Kg/cm2)

DIAGONAL 11-4 y 9-4

Puactuante = 1,36 Tn = 1360 Kg

ESCOGEMOS: 2Ls 1-1/4’’x1-1/4’’x3/16’’

Ag = 5,594 cm2

Rx = 0,958 cm

Ry = 2,406 cm

VERIFICACIÓN POR ESBELTEZ:

FLUENCIA EN EL ÁREA BRUTA:

2 m

L = 2,83 m

2 m

FRACTURA EN EL ÁREA EFECTIVA: (Para la transmisión de cargas se usara

soldadura).

USAR: 2Ls 1-1/4’’x1-1/4’’x3/16’’

MONTANTE CENTRAL 10-4


ESCOGEMOS: 2Ls 1’’x1’’x1/8’’

Ag = 3,026 cm2

Rx = 0,772 cm

Ry = 1,948 cm




soldadura).

L = 2 m

USAR: 2Ls 1’’x1’’x1/8’’

BRIDA INFERIOR (Tenemos dos valores para la brida inferior que son 9,09 Tn

y 8,46 Tn, consideraremos el mayor valor).


ESCOGEMOS: 2Ls 1-1/4’’x1-1/4’’x3/16’’

Ag = 5,594 cm2

Rx = 0,958 cm

Ry = 2,406 cm




soldadura).

L = 2 m

USAR: 2Ls 1-1/4’’x1-1/4’’x3/16’’

DISEÑO A COMPRESIÓN

MONTANTE 12-2 y 8-6


ESCOGEMOS EL MENOR PERFIL DE LOS ELEMENTOS DISEÑADOS

A TRACCIÓN: 2Ls 1’’x1’’x1/8’’

Ag = 3,026 cm2

Rx = 0,772 cm

Ry = 1,948 cm


POR CARGA O RESISTENCIA DE DISEÑO A COMPRESIÓN:

USAR: 2Ls 1’’x1’’x1/8’’

MONTANTE 11-3 y 9-5


2 m

6 m

2 m

L = 0,67 m

4 m

6 m

2 mL = 1,33 m

ESCOGEMOS EL MENOR PERFIL DE LOS ELEMENTOS DISEÑADOS

A TRACCIÓN: 2Ls 1’’x1’’x1/8’’

Ag = 3,026 cm2

Rx = 0,772 cm

Ry = 1,948 cm



USAR: 2Ls 1’’x1’’x1/8’’

BRIDA SUPERIOR 1-2, 2-3, 3-4 y 7-6, 6-5, 5-4


2 m

0,67 m

L = 2,11 m

ESCOGEMOS EL MAYOR PERFIL DE LOS ELEMENTOS DISEÑADOS

A TRACCIÓN: 2Ls 1-1/4’’x1-1/4’’x3/16’’

Ag = 5,594 cm2

Rx = 0,958 cm

Ry =2,406 cm


ESCOGEREMOS UN NUEVO PERFIL: 2Ls 2-1/2’’x2-1/2’’x3/16’’

Ag = 11,613cm2

Rx = 1,976 cm

Ry = 4,995 cm



USAR: 2Ls 2-1/2’’x2-1/2’’x3/16’’

DIAGONAL 11-2 y 9-6 (Se diseña con el perfil de la brida superior por ser simétrico)

USAR: 2Ls 2-1/2’’x2-1/2’’x3/16’’

DIBUJO ISOMÉTRICO

DETALLES DE

UNIONES CON

SOLDADURA

2Ls 2-1/2”x2-1/2”x3/16”

2Ls 1-1/4’’x1-1/4’’x3/16’’

2Ls 2-1/2”x2-1/2”x3/16”2Ls 2-1/2”x2-1/2”x3/16”

2Ls 1’’x1’’x1/8’’

2Ls 2-1/2”x2-1/2”x3/16”

2Ls 2-1/2”x2-1/2”x3/16”

2Ls 1-1/4’’x1-1/4’’x3/16’’

2Ls 1’’x1’’x1/8’’

2Ls 1’’x1’’x1/8’’

2Ls 1-1/4’’x1-1/4’’x3/16’’

2Ls 1-1/4’’x1-1/4’’x3/16’’

2Ls 1-1/4’’x1-1/4’’x3/16’’

2Ls 1’’x1’’x1/8’’

2Ls 2-1/2”x2-1/2”x3/16”

2Ls 1-1/4’’x1-1/4’’x3/16’’

2Ls 1’’x1’’x1/8’’

ANEXO

TABLA PARA MIEMBROS A COMPRESIÓN

Documents

Ejercicio de Diseño Carrizales (1)