Resumen Estructuras Metlicas Proyecto Umss

7/24/2019 Resumen Estructuras Metlicas Proyecto Umss

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DISEO DE CUBIERTA METALICA Y DE MADERA

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INDICE 1. Aspectos generales.- ............................................................................................................... 3

Antecedentes.- ................................................................................................................................ 3

2. Objetivos.- ............................................................................................................................... 4

2.1. Objetivo general.- ............................................................................................................. 4

2.2. Objetivos especficos.- ...................................................................................................... 4

3. Limitaciones.- .......................................................................................................................... 4

4. Normas empleadas.- ............................................................................................................... 4

5. Programas de clculo.- ............................................................................................................ 5

5.1. Introduccin al programa SAP 2000 v15 .......................................................................... 5

5.1.1. SAP 2000 BASIC ............................................................................................................. 6

5.1.2. SAP 2000 PLUS .............................................................................................................. 6

5.1.3. SAP 2000 ADVANCED .................................................................................................... 6

5.2. Modelo analtico.- ............................................................................................................ 6

5.3. Modelo matemtico.- ....................................................................................................... 6

6. Definicin del modelo estructural.- ........................................................................................ 7

7. Propiedades de los materiales.- .............................................................................................. 9 7.1. Acero Estructural.- ............................................................................................................ 9

7.2. Madera estructural.- ........................................................................................................ 9

8. Definicin de la geometra y etiquetado de elementos.- ..................................................... 10

9. Determinacin de las cargas.- ............................................................................................... 11

9.1. Cargas muertas.-............................................................................................................. 11

9.2. Cargas viva.- .................................................................................................................... 11

9.3. Cargas de viento.- ........................................................................................................... 11 9.3.1. Consideraciones para el clculo.- ............................................................................... 11

9.3.1. Presin de velocidad.- ................................................................................................ 12

9.3.2. Determinacin del coeficiente kz. .......................................................................... 12

9.3.3. Clases y factores de importancia.- .......................................................................... 13


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9.3.4. Factor de direccionalidad (kd): ............................................................................... 13

10. Datos de ingresos en el programa SAP2000 vs.15.- ............................................................. 18

11. Datos de salida en el programa SAP2000 vs.15.- .................................................................. 22

11.1. Deformaciones de la estructura en tablas.- ................................................................... 43

12. Diseo de elementos estructurales.- .................................................................................... 43

13. Conclusiones.- ....................................................................................................................... 44

14. Recomendaciones.- ............................................................................................................... 44


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1. Aspectos generales.-

Con la finalidad de satisfacer los requerimientos del Parque Industrial Santivaes del

departamento de Cochabamba, se procedi al diseo de una cubierta metlica y de maderadenominada Galpn para un almacn destinado para la fabricacin de productos de plsticoque servir a la empresa como un desarrollo.

Una aplicacin prctica de los conocimientos adquiridos en la materia de estructurasmetlicas se demuestra en el presente proyecto, realizando verificaciones de traccin,compresin y flexo compresin. Se tomara en cuenta tres tipos de cargas muerta, viva y deviento, cumpliendo con los requerimientos del cdigo de cargas ASCE07-07.

Antecedentes.-

La obra tiene una longitud de 35 m, 10 m de ancho y 2 m de alto que es una estructurametlica conformado de perfiles en C, dobles angulares 2L y perfiles armados como son lasT, esto de acuerdo a las especificaciones requeridas por el proyecto de la misma manera sediseara la estructura para escuadras comerciales de madera.

El presente proyecto trata de la verificacin de los perfiles presentes en una estructurametlica y de madera, la cual se utilizar para la ejecucin del galpn, Para tener una mejoraproximacin a la realidad, se realiz estados de carga para simular el proceso deconstruccin.


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2. Objetivos.-

2.1. Objetivo general.-

Disear y verificar la Estructura metlica y de madera

2.2. Objetivos especficos.-

Determinar las solicitaciones carga viva, muerta y viento en la estructura. Disear los perfiles T , 2L, C y los elementos de madera Disear la estructura con uniones empernadas. Disear los componentes de la estructura tanto a tensin como a compresin

producto de las solicitaciones externas para la combinacin de carga ms crtica. Realizar el modelo estructural para el anlisis con el programa SAP2000vs.15.

3. Limitaciones.-

En lo que se refieren al uso de perfiles para nuestra estructura, se hace necesario el uso deperfiles que nos ofrecen el mercado nacional, por lo que se recurri a las especificacionesque nos ofrecen las empresas como Enabolco (empresa nacional de construccin), LasLomas y la Importadora Campero, respectos a los productos que nos ofrecen.

4. Normas empleadas.-

Las Normas empleadas son:

AISC Steel Construction Manual Norma AISC (2010) Specificacion Norma ASCE-07 Manual de Diseo para Maderas del Grupo Andino Norma de vientos ACS


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5. Programas de clculo.-

Bsicamente fueron tres los programas utilizados:

El programa estructural de diseo y clculo SAP 2000 vs.15.

El programa de dibujo Auto-Cad 2014 El programa Excel 2010 para verificacin de diseo mediante planillas electrnicas.

El software SAP2000 es una aplicacin completamente integrada para el modelamiento,anlisis y diseo de estructuras continuando est en tres niveles: Basic (B), Plus (P) y

Advanced (A).

5.1. Introduccin al programa SAP 2000 v15

El SAP2000 es un programa de cmputo desarrollado por la compaaComputers&Structures, Inc de Berkeley que puede ser aplicado al diseo de puentes,pasarelas peatonales, torres de transmisin, estructuras con cables, estructuras industrialesy cualquier otro tipo de estructura.

Desde su entorno grfico de modelamiento en 3D basado en objetos hasta su gran variedadde opciones de anlisis y diseo, todo integrado en una interface sofisticada, intuitiva yverstil, el SAP2000 ha probado ser el programa estructural de propsitos generales ms

integrado, productivo y prctico del mercado actual. Esta interface intuitiva permite crearmodelos estructurales rpidamente sin requerir de un tiempo de aprendizaje largo. Esposible tambin generar modelos complejos utilizando poderosas plantillas definidasinternamente en el programa.

Las tcnicas avanzadas de anlisis permiten anlisis de grandes deformaciones paso apaso, anlisis P-Delta, anlisis por valores y vectores propios y por vectores de Ritz, anlisisde cables, anlisis con miembros sujetos slo a tensin o slo a compresin, anlisis por

pandeo, anlisis repentino, anlisis no lineal rpido para amortiguadores, aisladores basalesy plasticidad en los apoyos y anlisis por construccin incremental. Desde un anlisisesttico simple y pequeo en 2D hasta anlisis dinmico no lineal complejo y extenso en 3D,el SAP2000 es la respuesta a todas las necesidades de anlisis y diseo estructural.


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5.1.1. SAP 2000 BASIC

Ofrece anlisis esttico y anlisis modal espectral para elementos y placas. Tambin diseaelementos de acero y concreto y est limitado a 1000 nodos.

5.1.2. SAP 2000 PLUSOfrece las mismas caractersticas que la versin Basic y tambin anlisis dinmico historial yanlisis de elementos planos, slidos y tipo Asolids. Tambin incluye anlisis de puentes yno tiene lmites en el nmero de nodos.

5.1.3. SAP 2000 ADVANCED

Expande las opciones del plus con anlisis dinmico historial no lineal (amortiguadores odisipadores, aisladores de base) y ofrece adems anlisis Pushover 3-D esttico no lineal

5.2. Modelo analtico.-

El programa SAP 2000 utiliza como mtodo de anlisis a los elementos finitos

Entre algunas de las caractersticas estn las siguientes:

Propiedades de enlace no lineal ahora pueden asignados como resortes distribuidosen objetos lnea, rea y slidos

Asignacin de propiedades nula a objetos lnea, rea y slidos estn permitidos en

este programa estructural Muestra en pantalla de modelos de anlisis (nivel de elemento) incorporado,

incluyendo cargas y asignaciones

5.3. Modelo matemtico.-

El programa SAP 2000 utiliza como mtodo de anlisis a los elementos finitos

Este programa Estructural, tiene la opcin SHELL que nos facilita el cargado de losas y ladeterminacin de los esfuerzos en la misma.

El programa Estructural considera el peso propio de tomando en cuenta las longitudes,secciones y el material asignado.

Lo ms avanzado en tecnologa de punta de anlisis numricos con la introduccin delmodel- alive en SAPFIRE (motor de anlisis de CSI). Esta opcin proporciona instantneo


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re- anlisis y actualizacin de resultados en la pantalla que sigue por cada cambio que elusuario haga en el modelo.

6. Definicin del modelo estructural.-

DIMENSIONES DE LA ESTRUCTURA


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VISTA EN 3D


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7. Propiedades de los materiales.-

De una forma general los materiales empleados en la obra, ya sea estructurales, de montajeson los siguientes:

Acero estructural.Madera estructuralPernos.

7.1. Acero Estructural.-

Las propiedades del acero estructural son las siguientes:

Propiedades Acero Valores

Peso Especfico 7850KG/m3 Mdulo deelasticidad E= 29000 Ksi

Coeficiente dePoissn U= 0.3

Lmite de Fluencia Fy = 36 KsiEsfuerzo de Rotura Fu = 58 Ksi

7.2. Madera estructural.-


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8. Definicin de la geometra y etiquetado de elementos.-


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9. Determinacin de las cargas.-

9.1. Cargas muertas.-La carga muerta fue considerada como de los acabados que podra tener la losa como es elcontra piso, los artefactos complementarios letreros o carteles y la iluminacin,considerando una carga de 20 kg/m2.

9.2. Cargas viva.-De acuerdo a las consideraciones para estas estructuras se tom un valor de 15 kg/m2,propuesta por la Norma Mnimum Design Loads forBuildings and OtherStructures

9.3. Cargas de viento.-El clculo de las cargas de viento fue realizado con el Mtodo Racional (Analtico)

propuesta por la Norma Mnimum Design Loads forBuildings and OtherStructures (ASCE07-7).

9.3.1. Consideraciones para el clculo.-

METODO 2 - PRO CEDIMIENTO

ANALITICO

DESCRIPCION DE LA ZONAUBICACIN COCHABAMBA

TOPOGRAFIA HOMOGENEATERRENO PLANO

VELOCIDADDEL VIENT0 120 Kmph.

ESTRUCTURA PARCIALMENTE

CERRADA


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ESTRUCTURA.-

PARCIALMENTE CERRADA:

a) El area total de aberturas en un muro que recibe presion positiva externaexcede la suma e las areas de aberturas en el balance de la anvoltura de la

edificacion (muros y techo) por ms de 10%Ao > 1.10Aoib) El area total de aberturas en un muro que recibe presion externa positivaexcede 0.37 m2 (4 pies2) o 1 % del rea de dicho muro, el que sea menor, elporcentaje de aberturas en el balace de la envoltura de la edificacin no exceda20%.

Ao > 0.37 m2 o > 0.01 Ag (el que sea menor)

Aoi/Agi 0.20

9.3.1. Presin de velocidad.-PROCEDIMIENTO DE CAL CULO:

1.- Velocidad bsica del viento

V= 120 Kmph

Velocidad Aproximada Para El DepartamentoDe Cochabamba

9.3.2. Determinacin del coeficiente kz.

2.- Presin de la velocidad del vientoLa presin de la velocidad del viento, evaluada a la altura Z ser calculada mediante la siguienteecuacin:

Kd : Factor de direccionalidad del viento, de la tabla 6-4Kz : Coeficiente de exposicin de presin de la velocidad del viento, de la tabla 6-3

Kzt : Factor topogrfico

I : Factor de importancia, determinado de la tabla 6-1

V : Velocidad bsica del viento, obtenida del mapa de zonificacin de cada pas

= .


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9.3.3. Clases y factores de importancia.-Un factor de importancia, I, para la edificacin u otra estructura sern determinados a partirde la Tabla 6-1 basado en las categoras de la edificacin y estructura catalogadas en laTabla 7-1.

Las edificaciones estn clasificadas en cuatro categoras de importancia:

Categora I Edificaciones y estructuras relacionadas cuyo fallo implica bajo riesgopara la vida humana incluyendo pero no limitado a facilidades rurales, de almacenaje otemporales.

Categora II Edificaciones de ocupacin normal pblicas o privadas (vivienda, oficinas,

comercio, etc.). Adicionalmente, sta incluye facilidades riesgosas no clasificadas comoCategora III si se asegura que cualquier dao o derrame txico puede ser controladoinmediatamente.

Categora III Facilidades riesgosas o edificaciones de alta ocupacin pblicas oprivadas.

Categora IV Facilidades esenciales tales como hospitales, estaciones de bomberos ypolica y albergues designados para huracanes.

9.3.4. Factor de direccionalidad (kd): Adoptamos el factor referente a torres de armaduras (triangulares, cuadradas,rectangulares).

Kd = 0,85


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9.3.5 Factor topogrfico (Kzt)

Kzt = 1 (Se ha considerado un terrenoplano)

Para determinar los diferentes valores de presin de velocidad para las distintasalturas se considera la siguiente formula:

Para 15 pies Z Zg

= . ( )/


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Para Z < 15pies

: Constante de exposicin del terrenoZg : Constante de exposicin del terreno

Z :Diferentes alturas de anlisis en laestructura

O tambin la tabla siguiente:

= . ( )

/


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9.3.6 Factor de efecto derfaga(G):

G= 0,85 (Para estructurasrgidas)

9.3.7.- Coeficiente de presinexterna:

Muro Barlovento:L/B = para todos Cp = 0,8

Muro Sotavento:L/B = 10/35 0,28 Cp = -0,5

Muro lateral:L/B = para todos Cp = -0,7

Techo Barlovento:h/L = 12/35 = 0.34

Cp =-0,7

= 20 -0,2

Techo Sotavento:h/L = 12/35 = 0.34

Cp = -0,6 = 20

9.3.8 Carga de viento de dise

GCpi : Coeficiente de presin interna = N/m2) (Lb/pie2)


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Panilla de Calculo Cargas de Viento


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10. Datos de ingresos en el programa SAP2000 vs.15.-

Definicin de acero estructural.

PERFIL "T":


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Geometra de los perfiles angulares dobles y ts estructurales.-DOBLE ANGULAR:


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RESULTADOS


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11. Datos de salida en el programa SAP2000 vs.15.-

ACERO

DIAGRAMA DE MOMENTOS


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ACERO

DIAGRAMA DE CORTANTES


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ELEMENTO 1


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ELEMENTO 2


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ELEMENTO 3


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ELEMENTO 4


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ELEMENTO 5


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MADERAS


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MADERAS

DIAGRAMA DE MOMENTOS


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DIAGRAMA DE CORTANTES

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ELEMENTO 2


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ELEMENTO 3


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ELEMENTO 4


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ELEMENTO 5


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11.1. Deformaciones de la estructura en tablas.-

12. Diseo de elementos estructurales.-


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13. Conclusiones.-En el diseo de esta estructura metlica (galpn industrial), se concluy lo siguiente:

El diseo est sobredimensionada, debido a que se especul cumplir con la mximadeformacin7 =< 4cm. , y a la traccin, compresin, esbeltez y adems garantizara que laestructura

14. Recomendaciones.-

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