Diseno de Estructuras Metalicas Para Techos

DISEÑO DE ESTRUCTURA METALICA PARA TECHADO DE UN

TALLER DE 9X60 M^2

Tijeral

Viga

Área a Techar

Alt

ura 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:

= < 5 ( Construcciones en general )

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

1. 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 = = = 2,91 3 planchas por lado

Para todo el tijeral tendremos: Na = 6 planchas

Número total de planchas para el largo total, N1:

N1 = = = 68,57 69 planchas

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

2. Fuerza o Peso de Sobrecarga, Psc

(40 a 50) kg-f/m2, de área de planta.

Área de planta = L * F = 9 * 60 = 540 m2

Psc = 540 * (40 a 50)

Psc = ( 21 600 a 27 000 ) kg-f

3. 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

4. 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

5. Peso de la grúa, Pgr

Pgr = 2 000 kg-f

6. 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

7. Selección de Perfiles Estructurales

7.1. 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 = = = 132.7022

De Tabla 3: a = 11.67 ksi

- La carga admisible para barras principales

a = F = a * A

F = 16.8048 kipps (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 = = = 132.7022



a = F = a * A

F = 14.6012 kipps (Mayor más próximo)

b. Análisis a Tracción:

Mayor Carga: F= 56.295 kN = 12.6377 kipps

(L=1.5m = 59.0551 pulg)

Para barras principales:

r = = 0.2461 pulg

Esfuerzo admisible: a =

Para aceros: a = 22 ksi

A = = 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

7.2. 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 = = = 88.6492



a = F = a * A

F = 20.6208 kipps (Alto)

٠ Elegimos el perfil : L 2 x 2 x 1/8

r = 0.398 pulg

A = 0.484 pulg2

- Esbeltez = = = 131.8601



a = F = a * A

F = 4.4141 kipps (Mayor próximo)

b. Análisis a Tracción:

Mayor Tracción: 18.765 kN = 4.2126 kipps

(L=2.463m = 96.9685 pulg)

Para barras principales:

r = = 0.3232 pulg.

Esfuerzo admisible: a =

Para aceros: a = 22 ksi

A = = 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

8. 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

<= 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: = 36 klb/pulg2

=

S = = 7.3728 pulg3

Entonces, de Tabla, seleccionamos:

Perfiles S (Formas estándar americanas)

Perfil S: S6x17.25 ( S=8.77 pulg3 )

Peso/long: 17.25 lb/pie

Longitud barra: 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 =

I = = = 6.0034e-005 m4 = 60.034e006 mm4

Entonces, rmín = 80 mm

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

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