DISEO DE TECHO A DOS AGUAS

UNIVERSIDAD CATLICA DE SANTA MARIAFACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERIAS FSICAS Y FORMALESPROGRAMA PROFESIONAL DE INGENIERA MECNICA ELCTRICA Y MECATRNICA

CURSO:

DISEO DE ESTRUCTURAS Y CIMENTACION

TEMAS:TECHO DE GRIFO 6.150 m x 4 mPRESENTADO POR:JIMMY MONTESINOS RODRIGUEZ

DOCENTE:

ING. JORGE CASTROSEMESTRE XAREQUIPA- PER

2009DISEO DE TECHO DE GRIFO 6*4 m2OBJETIVOS:

La presente tiene como objetivo, presentar los clculos justifica torios para el diseo y fabricacin de las vigas principales y elementos de importancia que conforman DISEO DE TECHO DE GRIFO 6.150 * 4 m^2

Criterio de calculo

1. La estructura ser de acero perfiles L para los tijerales principales

2. El arreglo analizado se puede ver en el esquema adjunto, donde se han indicado los diferentes componentes

3. La fuerza total del viento se ha distribuido en todos los nodos y a una cierta altura, estos se encuentran principalmente en las vigas, se distribuyeron en la parte superior de los mismos por considerar el momento mas critico.

4. El efecto del sismo no se tomo como consideracin.

5. El caso estudiado se consideran las cargas muertas cargas vivas y de viento

Velocidad del viento: 26 Km./h

6. El mtodo considerado en el programa es el AISC-LRFD 93 mtodo que presenta criterio de clculo ms realista y su uso resulta comnmente en estructuras ms econmicas. CAPITULO I: MARCO TEORICO

El diseo estructural de acero requiere la determinacin de las proporciones globales de la estructura soportante as como la seleccin de las secciones transversales de los miembros individuales.

La primera prioridad del ingeniero cuando va a disear una estructura es la seguridad, otras consideraciones importantes son el comportamiento de la estructura respecto a los esfuerzos que va a soportar, la esttica y desde luego la economa.Una estructura econmica requiere un uso eficiente de los materiales y de la mano de obra. Un buen diseo requiere la evaluacin de varias estructuras posibles, es decir de diferentes arreglos de los miembros y sus conexiones

1.1 CARGAS DE DISEO:

A. Cargas Muertas.

Son cargas de magnitud constante que permanecen en un mismo lugar; constan del peso propio de la estructura y de otras cargas que estn permanentemente unidas a ella.

Para disear una estructura es necesario estimar los procesos o cargas muertas de las diversas partes para considerarlas en el diseo. Los pesos obtenidos en el diseo se comparan con los pesos estimados. Si se encuentran grandes discrepancias, se repite el anlisis estimando mejor los pesos.

B. Cargas Vivas

Son cargas que pueden cambiar en magnitud y en posicin. Las cargas vivas que se mueven con su propia fuente de energa, como camiones, personas y gras se denominan mviles, mientras que las cargas que pueden ser movidas, como muebles, materiales de un almacn y la nieve se llaman movibles.

1.2. MATERIALES DE LAS CUBIERTAS:

El material de la cubierta debe poseer las siguientes caractersticas:

Impermeabilidad.

Larga duracin.

Aislamiento trmico.

Peso reducido.

Actualmente los materiales ms comercializados son:

a) Planchas onduladas de fibro-cemento (Uralita).

La separacin entre correas oscila alrededor de 1.2 mts.

b) Planchas de acero galvanizado.

Tienen una seccin transversal con varios tipos de onda; trapezoidal, acanalada, ondulada, etc.

La separacin entre correas es funcin del espesor de la chapa y la altura de la ondulacin y oscila entre 1.5 y 3 mts.

c) Planchas de aluminio. Son las mas duraderas, resistentes y ligeras; con gran variedad de secciones de onda y gran largo comercial.

La separacin entre correas oscila entre 1 y 3 mts, siendo lo normal 1.5 mts.

d) Placas traslcidas. Se usan para iluminar la nave; tienen largo comercial grande y la separacin entre correas oscila sobre 1.15 mts.e) TECNOTECHO TR-4:

Caracterstica :

Est compuesto por cuatro trapecios, tambin denominados nervios, debido a las exigencias del mercado este panel ha sido desarrollado para cumplir con los diseos mas exigentes de techo o cobertura y de cerramiento lateral. Debido a su configuracin geomtrica transversal, transmite mayor rigidez y resistencia estructural.

Las edificaciones fabricadas con este tipo de coberturas permiten una flexibilidad en l diseo que no se obtiene con materiales convencionales de construccin.

Ventajas:Resistencia: Debido a su perfil estructural con cuatro nervios, posee una rigidez y resistencia flexionarte, lo que permite salvar mayores luces entre apoyos.

Facilidad de instalacin: Gracias a el empleo de herramientas sencillas, accesorios y detalles estandarizados, as como largos continuos que minimizan la ocurrencia de traslapes.

Acabado superior. Fabricados con materiales resistentes a la corrosin y suministrados con colores firmes y durables que contribuyen a la esttica del proyecto.

Menores Costos: Ahorro en la estructura portante, debido al reducido peso de los paneles y al mayor espaciamiento posible entre apoyos.

FIGURA 1

Tecno techo TR-4CARACTERISTICAS

Material : Acero Zincalum ASTM A792, AZ 150.

Espesor : 0.35 mm

Pintura

: Polister en polvo de espesor 50 micras.

Colores

: Verde follaje.

VENTAJAS

Gran resistencia estructural.

Ahorro en estructura portante

Resistencia a la corrosin.

Colores firmes y durables.

Completa lnea de accesorios, sellos y fijaciones.

Fcil y rpido de instalar.

CAPITULO II: INGENIERIA DE DISEO

Condiciones iniciales: Ubicacin: PiuraTemperatura: 21.7 C

Material: PRECOR TR 4Viento: moderado cargado de humedad.

Lluvia: moderada

FIGURA 2

2.1 AREA DEL TERRENO

El rea del terreno ser:

Largo = 6.150 m

Ancho = 4 m

rea = Largo x Ancho = 6.150 x 4 = 24 m2

AREA total =24.6 m22.2. CALCULO DE CARGAS MUERTAS

2.2.1 CARGA POR COBERTURA

De la ficha tcnica de PRECOR para coberturas

DIMENSIONES NOMINALES

PRODUCTO LARGO

(m)ANCHO (m)ESPESOR (mm)PESO

(Kg/m2.)CARGA (Kg./m2)

TR-4310.353.3534

La transmisin de las fuerzas ser de las coberturas a las viguetas y de stas a la armadura.

Peso total de la cobertura:

Nmero de CoberturasLARGO

(m)ANCHO

(m)PESO/Unid.(Kg.)PESO TOTAL

(Kg.)

43112.951.6

43112.951.6

TOTAL 103.2

CANALETA

CARGA POR COBERTURA AREA TOTAL Dimensiones de la cobertura = 3 x 1.10Dimensiones tiles de la cobertura = 3 x 1

rea Total = 3m^2 x 8 coberturas = 24 m2Para el ancho se usa 4 coberturas

Para el largo se usara 2 coberturas

Total de coberturas 4 *2 = 8 coberturas.

Peso total de coberturas en el rea 8 * 12.9 = 103.2 Kg

2.3. CARGA VIVA

Dato extrado del manual LRFD

Sobrecarga por Montaje:

S/C 5 = 30Kg/m2

AREA TOTAL Longitud:

L = 6.150 m

Ancho efetivo:

A = 4.00 m

Peso sobre cada vi gueta:CVM = S/C*L*A

CVM = 30*6.150*4 kgf.CVM = 738 kg/m2

CARGAS DEBIDAS AL VIENTO:

Coeficientes de Presin Externa CiABCDEF

00.9-0.50.7-0.7X-0.7

90-0.790-0.70.9-1-1

Coeficiente de Barlovento

= 0

0102030405060708090

Cpe-1-0.8-0.400.40.50.60.70.80.9

Cpe = -1

= 0 = 90

LADO A0.8-0.5

LADO B-0.5-0.5

LADO C-0.5-0.5

LADO D-0.5-0.5

Largo del Techo = 6.150 m

Velocidad media = 26 Km /hr

Prec. Dinamica = P = 0.005CpV^2

P = 3.38 Kgf/m^2

CpE = -1

Cargas exterior del viento:CpA = 0.9 + 0.3 = 1.12

PA = 3.38 (1.12) = 4.056 Kg/m

0.9 - 0.3 = 1.12

CpB = -0.5 + 0.3 = -0.2

PB = 3.38 (1.12) = -2.7 Kg/m

-0.5 - 0.3 = -0.8

CpC = -0.7 + 0.3 = -0.4

PC = 3.38 (1.12) = -3.38 Kg/m

-0.7 - 0.3 = -1

CpD= -0.7 + 0.3 = -0.4

PD = 3.38 (1.12) = -3.38 Kg/m

-0.7 - 0.3 = -1

CpE = -1 + 0.3 = -0.7

PE = 3.38 (1.3) = -4.394 Kg/m

-1 - 0.3 = -1.3

PE = 4.394 Kg/m x 24.6 m2PE = 108.09 Kg

CARGAS DE DISEO LRFDCargas Muertas (D).-

rea = 6.150 m x 4.45 m = 24.6 m2

Nro de Planchas = 8 planchas TR 4

Espesor = 0.45 mm

Peso de la cubierta = 3.35 Kg/m x 3 m2 x 8 103.2 Kg.PESO DE LAS VIGAS Y ARMADURASTigerales

Viga 6.154(6.150)m x 3.16 Kg/m= 19.43 KgLongitud Horizontal inferior8(3.08)m x 3.16 Kg/m= 77.86 KgLongitud inclinada superior8(0.6)m x 3.16 Kg/m

= 15.168 KgVigas vertical externa8(0.499)m x 3.16 Kg/m= 12.615 KgVigas vertical media8(0.450)m x 3.16 Kg/m= 11.38 KgVigas vertical media8(0.406)m x 3.16 Kg/m= 10.26 KgVigas vertical interna8(1.033)m x 3.16 Kg/m= 26.114 KgVigas diagonal8(0.996)m x 3.16 Kg/m= 25.18 KgVigas diagonal8(0.911)m x 3.16 Kg/m= 23.03 KgVigas diagonal

TOTAL = 221.037 Kg.

Tigeral 4m8(4)m x 3.16 Kg/m

= 101.12 Kg

Horizontales.

4 (0.499)m x 3.16 Kg/m= 12.62 Kg

Verticales interiores

TOTAL = 497.1 Kg

8 x 4 m x 1.86 Kg/m = 59.52 Kg.

Largueros4(0.6) x 3.16

=7.584 Kg

Viga exterior8(1.082) x 3.16=27.353 Kg

Diagonal exterior

8(1.082) x 3.16=27.353 Kg

Diagonal interior

TOTAL= 235.55 Kg.

PESO TOTAL DE VIGAS = 456.587 Kg. (Peso total de la estructura) CARGA POR LLUVIA:

Carga por lluvia fuerte 30mm / hr < x < 60 mm/hr

Carga por lluvia = 24 m2 (60) (0.980)

Lluvia 1411,2 Kgf/hr x hr/60 min Lluvia 24.10 Kg.

CARGAS VIVAS

Carga viva de montaje = 30 Kg/m x 24.6 m2

Carga Viva = 738 Kg2.4 RESUMEN DE CARGAS

Cargas MuertasArea Total

Cobertura108.36 Kg.

Vigas456.587 Kg

Total564.947 Kg.

Cargas Vivas

Carga Viva de Montaje738 Kg

Cargas debido al viento108.09 Kg

Cargas por lluvias24.108 Kg

TOTAL847.98

2.5 HIPTESIS O COMBINACIONES DE CARGA

La resistencia requerida de la estructura y sus elementos debe ser determinada para la adecuada combinacin crtica de cargas factor izadas. El efecto crtico puede ocurrir cuando uno o mas cargas no estn actuando. Para la aplicacin del mtodo LRFD, las siguientes combinaciones deben ser investigadas:ANLISIS DE LA ESTRUCTURA

HIPTESIS H1 = 1.4 DHIPTESISH2 = 1.2*D + 1.6*L + 0.5*(Lr o S o R) HIPTESISH3 = 1.2*D + 1.6*(Lr o S o R)L + (0.5L o 0.8W)

HIPTESISH4 = 1.2*D + 1.3W+ 0.5L + 0.5 (Lr o S o R)HIPTESISH5 = 0.9*D +/- 1.3 WHIPTESIS

1). H1 = 1.4 (870.198)

= 1224.17 Kg. 2). H2 = 1.2 (870.198) + 0.5 (738)

= 1409.29 Kg.

3). H3 = 1.2 (870.198) + 1.6 (738) + 0.8 (108.09)

= 2285.65 Kg.

4). H4 = 1.2 (870.198) + 1.3 (108.09) + 0.5 (738)

= 1546.38 Kg. Carga total = 2285.65 kg x 1/24m2

Carga total = 95.19 Kg /m2

2.6 ANALISIS DE RESULTADOS

Para un rea tributaria de 12 m2

Carga = 95.19 Kg/m2 x 12 m2 = 1142.325 Kg.

= 11191. 6 N

= 1.1 KN

2.7 ANALISIS DE RESULTADOS

DISEO DE LOS ELEMENTOS

2.7.1 DISEO A TRACCION BRIDA INFERIOR

El miembro ms esforzado de la estructura principal es el miembro nmero 23 con una carga axial de: 17.89 KN = 4.022 Klbs.

Resistencia para un A 36

Fy = 36 Ksi

Fu = 58 Ksi

Suponiendo un U=0.85

Buscamos en el catlogo de Aceros Arequipa una seccin que cumpla lo anterior

DISEO A TRACCION

L30x30x3

Si cumple2.7.2 DISEO A COMPRESION BRIDA SUPERIOR 2L25x25x4.5

El miembro ms esforzado de la estructura principal es el miembro nmero 5 con una carga axial de:

Funcin de esbeltez

si

si

No cumple

Por lo tanto tendremos que redisear con un ngulo de mayor seccin

Perfil L30x30x5

Funcin de esbeltez

si

si

Si cumple

CALCULO DE LARGUEROS:

Hallamos la carga distribuida (W):

Hallamos los momentos mximo (M):

Clculo por Flexin

Momento mximo:

Por software: 4316.13 lbf - pie

( de tablas 1-51)

2.7.5 DISEO DE LA SOLDADURA Y CARTELA

El diseo se realizar para que resista la carga mxima que es de:

El metal base en esta conexin es de A36, por lo que se usarn electrodos E70XX cuyo esfuerzo de diseo es de (0.75 x 0.6 x 70) = 31.5Ksi, y un tamao mnimo de 3/16La capacidad por pulgada es:

La capacidad del metal es:

Longitud mnima< Longitud requerida

DISEO DE LA CARTELA

Longitud mnima de la cartela:Lc=4pulg

Debido a que el espesor calculado es menor y por su dificultad para soldar se tomar un espesor de 3/16 como cartela

2.6.7 DISEO DE LAS CIMENTACIONESLas cimentaciones sern de concreto armado y sern diseadas de acuerdo al Reglamento Nacional de Edificaciones.

Previamente se tiene que hacer un anlisis de suelo para poder calcular la capacidad portante de la cimentacin.

CAPITULO III:

DETALLES DE INSTALACION PARA COBERTURAS TR-4INSTALACION1. Sistema de paneles metlicos precor.

a. Las coberturas y resbestimientos metlicos PRECOR estn fabricados a partir de lminas de acero laminado plano. Mediante un proceso de perfilado, denominado ROLLFORMING, se obtiene la geometra caracterstica de cada panel. Se usara una plancha zincalum pre-pintado.

2. TECNOTECHO TR-4

Est compuesto por cuatro trapecios, tambin denominados nervios y debido a las exigencias del mercado este panel ha sido desarrollado para cumplir con los diseos ms exigentes de coberturas y cerramientos laterales. Debido a su configuracin geomtrica transversal, transmiten mayor rigidez y resistencia estructural.

3. TECNOTECHO TR-4 CURVO

Es un panel preformado con radios de de curvatura de acuerdo a los requerimientos del proyecto, lo que le otorga un alto valor esttico y un excelente comportamiento estructural para cubrir pequeas y grandes luces, adems de ser utilizado como elemento de remate entre cubierta y revestimiento de fachada.

TRANSPORTE Y DESCARGA EN OBRA

Al seleccionar el transporte se verificara que la superficie esa lisa y libre de elementos salientes o cortantes, para evitar posibles alabeos y deflexiones que se puedan generar en los paneles. Es conveniente apoyar los paquetes sobre listones de madera distanciados a 1.5 mts. Entere siSe deber inspeccionar la carga enviada siguiendo las recomendaciones siguientes:

Inspeccionar globalmente la carga. Si est intacta, una inspeccin ordinaria durante la descarga bastar normalmente para asegurarse de que los paneles se han recibido sin daos.

Si la carga muestra indicios de haber sido maltratada, inspeccionar cuidadosamente cada panel para observar si existen daos.

No adicionar otro tipo de carga sobre los paquetes de paneles metlicos PRECOR

4. ALMACENAMIENTO EN OBRA

La zona de almacenaje de los paneles PRECOR, debe ser sobre una superficie nivelada, plana y a la vez libre de humedad.

El almacenamiento debe tener una altura mxima de 1.2 mts. Y un apoyo cada 1.5 mts de distancia.

II. MONTAJE INSTALACION

2.1. PREVIO AL MONTAJE.

Debe verificarse la pendiente del techo, el cual siempre debe tener una pendiente mayor al 5%.

2.2. ELEMENTOS DE FIJACION

2.2.1. FIJACION

Deber observarse la compatibilidad entre materiales.

El acero inoxidable, plomo, cobre y sus aleaciones nunca deben ser utilizados para fijar el material de acero pre pintado. Lo ideal es utilizar fijaciones de acero galvanizado y darles una mano de pintura epdica o resina de uretano luego de ser instalados, en la brevedad posible.

El uso de arandela de neopreno es imprescindible, pero nunca neoprene que contenga material de relleno negro de carbono.

2.2.2. TORNILLO # 10x3/4 Y ARANDELA CON NEOPRENE

Para fijacin sobre correas y nervios montantes del panel TR- 4 y TR/4 curvo.

2.3. MONTAJE INTALACION DEL PANEL TR-4

Las fijaciones se colocaran en cada correa y sobre los nervios montantes con tornillos #10x3/4 y arandelas con neoprene y se deber tomar las siguientes consideraciones

En los extremos y traslape, sobre correas, se deber colocar 4 tornillos #10x por lado

En las fijaciones intermedias se deber colocar 3 tornillos #10x por lado.

Las fijaciones sobre los nervios montantes se debern colocar mximo cada 750 mm

2.3.1 FIJACION DEL PANEL TR-4

En caso de zonas muy lluviosas se recomienda el uso de cinta butil en los traslapes longitudinales y transversales.

PAGE 23

_1322459823.unknown

_1322459840.unknown

_1322459848.unknown

_1322459856.unknown

_1322459860.unknown

_1322459864.unknown

_1322459868.unknown

_1322459870.unknown

_1322459871.unknown

_1322459872.unknown

_1322459869.unknown

_1322459866.unknown

_1322459867.unknown

_1322459865.unknown

_1322459862.unknown

_1322459863.unknown

_1322459861.unknown

_1322459858.unknown

_1322459859.unknown

_1322459857.unknown

_1322459852.unknown

_1322459854.unknown

_1322459855.unknown

_1322459853.unknown

_1322459850.unknown

_1322459851.unknown

_1322459849.unknown

_1322459844.unknown

_1322459846.unknown

_1322459847.unknown

_1322459845.unknown

_1322459842.unknown

_1322459843.unknown

_1322459841.unknown

_1322459832.unknown

_1322459836.unknown

_1322459838.unknown

_1322459839.unknown

_1322459837.unknown

_1322459834.unknown

_1322459835.unknown

_1322459833.unknown

_1322459827.unknown

_1322459829.unknown

_1322459831.unknown

_1322459828.unknown

_1322459825.unknown

_1322459826.unknown

_1322459824.unknown

_1322459815.unknown

_1322459819.unknown

_1322459821.unknown

_1322459822.unknown

_1322459820.unknown

_1322459817.unknown

_1322459818.unknown

_1322459816.unknown

_1322459811.unknown

_1322459813.unknown

_1322459814.unknown

_1322459812.unknown

_1322459809.unknown

_1322459810.unknown

_1322459808.unknown