Memoria
Estructuras Metalicas
Alumno : Mihai Flavius Profesor: Jose Carlos Nelson
Marzo 2012
A) DESCRIPCIN ESTRUCTURA
1. PARCELA:
Disponemos de una parcela de 1104 m2, cuyas dimensiones son:
- L = 48 m
- A = 23 m
Estas sern las medidas de nuestra nave, pues los
retranqueos ya han sido descontados.
2. SEPARACIN DE PRTICOS:
Se usar una separacin de prticos de 6 metros en los vanos exteriores y 6
metros en los vanos interiores hasta cubrir los 48 metros de longitud de la parcela:
Visto sobre el plano quedara la siguiente
distribucin:
3. PRTICO PRINCIPAL:
Se usar un prtico a dos aguas, con una celosa en la cubierta. Se usar una pendiente de cubierta de 5%, para evitar estancamientos de agua pluvial. Las medidas son:
- Altura pilares = 6 m.
- Altura celosa = 1 m.
- Altura cumbrera = 7.575 m.
- Luz = 23 m.
3.1. Celosa:
B) CLCULO DE CORREAS
1. DATOS DE PARTIDA: - El acero usado es un S-275JR.
- El tipo de perfil a utilizar ser un perfil laminado de la gama IPE 100.
2. ESTADO DE CARGAS:
- ACCIONES PERMANENTES (G): Peso Propio Panel Sndwich** 12.5 kg/m2 Peso Propio Correas (IPE100)* 3.08 kg/m2 ------------- 15.58 kg/m2
- ACCIONES VARIABLES (Q) [Segn NBE-AE-88]:
Sobrecarga de uso******* 40 kg/m2
Se descarta la accin de la carga de viento debido a que de cara a las correas esta acta a succin.
Para calcular la carga que acta sobre las correas, tenemos que tener en cuenta los
coeficientes parciales de seguridad () para las acciones que nos impone el CTE-DB-SE,
en el apartado 4.2.4, tabla 4.1:
G*** 1.35 Q*** 1.50
Calcularemos el coeficiente de ponderacin media (CPM) que resulta de hacer
el coeficiente entre las cargas ponderadas y las cargas sin ponderar:
Por tanto, el valor de la carga ponderada que acta sobre las correas ser:
Donde S ser la separacin entre correas:
Calculamos el nmero de correas que vamos a colocar en la superficie.
Tenemos una cubierta de 6% de pendiente, por tanto:
R=. + . = 11.514 m
Como tenemos una superficie de 11.5207 metros, usaremos 5 correas, con una
separacin entre ellas de aproximadamente:
.
. m
Tenemos entonces una carga de:
= ( 55.58x2.88 )x 1.458= 233.382 Kg/m
3. Clculo de momento:
A continuacin calcularemos el mayor momento que se da en las correas por el
mtodo de rtulas plsticas:
- separacin de prticos de 6 metros
- 48 metros de longitud de la parcela:
Momento en vanos exteriores:
=
.
=.
.= 720.809 kgm
Momento en vanos interiores:
=
16
=.
= 525.109 kgm
Por tanto, el caso ms desfavorable se da en los vanos exteriores con un momento de 720.809 (kgm).
4. Clculo de cortante:
A continuacin calcularemos el mayor cortante que se da en las correas por el
mtodo de rtulas plsticas:
Cortante en vanos exteriores:
!"=##.#$%
'"."(
= 580.011 kg
!=##.#$%
+
'"."(
= 820.280 kg
Cortante en vanos interiores:
! = !=##.#$%
= 700.146 kg
Por tanto, el cortante ms desfavorable se da en los vanos exteriores, en el punto 1, con un valor de 700.146 (kg).
5. Cumplimento del CTE-DB-SE-A:
Msd = 720.809 (kgm) = 72080.9 (kgcm)
Vsd = 820.280 (kg)
Por una pendiente de 5%, o lo que es lo mismo 2.862, obtenemos los
siguientes valores de momento y de cortante en los diferentes planos:
Apartado 4.2: Aceros en chapas y perfiles:
Vamos a utilizar en nuestros perfiles ACERO S275JR, cuya tensin de lmite elstico
(tabla 4.1) es 275 N/mm2.
- Apartado 6.2.4: Resistencia de las secciones a corte:
El esfuerzo cortante de clculo (Vsd) deber ser menor que la resistencia de las
secciones a cortante, que, en ausencia de torsin, ser igual a la resistencia plstica:
El valor de la resistencia de clculo (fyd) se obtiene aplicando los apartados
2.3.3 y 4.5 del CTE. Del apartado 2.3.3 obtenemos el valor del coeficiente parcial de seguridad relativo a la plastificacin del material:
Del apartado 4.5 obtenemos el valor de la resistencia de clculo (fyd) de la
frmula 4.2:
El trmino relativo al rea a cortante (Av) tiene el valor:
a) En cargas paralelas al alma:
b) En cargas perpendiculares al alma:
Por tanto:
Apartado 6.2.8: Interaccin de esfuerzos en secciones: Punto 2: Si el cortante de clculo (Vsd) es mayor que la mitad de la resistencia
de la seccin a cortante, se comprobar el momento flector de clculo frente al resistente obtenido segn:
Pero en nuestro caso:
Realizamos la comprobacin:
El perfil cumple a cortante y el momento plstico no sufrir minoracin.
El valor del momento plstico de clculo sabemos que es:
EdyM , = 71990.9(kg x cm)
EdzM , = 3599.0(kg x cm)
Con estos datos, nos vamos a la frmula 6.7 y obtenemos el valor del mdulo
resistente plstico necesario, correspondiente a la fibra con mayor tensin:
71990.9= yPlW , x 2666.6 yPlW , =2666.6
71990.9= 26.997 *+
3599.0= zPlW , x 2666.6 zPlW , =2666.6
3599.0= 1.349 *+
Realizamos la comprobacin:
El perfil tiene el modulo resistente necesario.
Apartado 6.2.8: Interaccin de esfuerzos en secciones:
Punto 1: Como las correas no actan en un plano recto sino que la cubierta
posee una cierta inclinacin, tenemos que comprobar si las secciones soportan los momentos a flexin esviada. Aplicamos la frmula 6.11:
Debido a que las correas no soportan esfuerzo axial, el primer trmino ser nulo,
quedando la siguiente frmula:
2.91.05
2800
3599
4.391.05
2800
71990.9
xx
+=0.83 1
El perfil cumple a flexin esviada.
C) CLCULO DE LA CELOSIA
1. DATOS DE PARTIDA:
- El acero usado es un S-275JR.
- El tipo de perfil a utilizar sern perfiles tubulares laminados en caliente de seccin cuadrada y clase 1. Las caractersticas de los mismos sern las siguientes:
2. ESTADO DE CARGAS: - ACCIONES PERMANENTES (G): Peso Propio Panel Sndwich*******.* 12.5 kg/m2 Peso Propio Correas (PERFIL IPE 100)***.. 3.08 kg/m2 Peso Propio Celosa***********.* 3.48 kg/m2 ------------- 19.06 kg/m2
-ACCIONES VARIABLES (Q) [Segn NB-AE-88]: Sobrecarga de uso*******.*****.. 40 kg/m2
3. ESFUERZOS AXIALES:
3.1. Hiptesis 1. Carga vertical:
Se calcula el coeficiente de ponderacin media (CPM) que resulta de hacer el coeficiente entre las cargas ponderadas y las cargas sin ponderar:
Por tanto, el valor de las cargas ponderadas que actan sobre la celosa sern:
Donde H es el ancho de la parcela y L la longitud que soporta cada celosa (separacin entre prticos):
= ( 19.06+40 )x 23 x 6x 1.458= 11834.20 Kg
Como tenemos 8 nudos en la celosa:
La carga en los nudos centrales:
8
11834.2=1479.27 kg=1.47927 t
Y en los extremos:
2
1479.27=739.6 kg= 0.7396 t
Se usar un software de elementos finitos para determinar los esfuerzos
axiales en cada una de las barras de la celosa.
A continuacin se muestra el diagrama obtenido y una tabla con los esfuerzos
en cada una de las barras:
lnea punI pun F axil 1 1 2 0.0000E+00 CORDN INFERIOR
2 2 3 1.3013E+01 3 3 4 1.9816E+01 4 4 5 2.2283E+01 5 5 11 2.2283E+01 6 11 12 1.9816E+01 7 12 13 1.3013E+01 8 13 14 0.0000E+00 9 6 7 -1.3029E+01 DIAGONALES
10 7 8 -1.9840E+01 11 8 9 -2.2310E+01 12 9 10 -2.1625E+01 13 10 15 -2.1625E+01 14 15 16 -2.2310E+01 15 16 17 -1.9840E+01 16 17 18 -1.3029E+01 17 1 6 -5.9155E+00 MONTANTES
18 2 7 -4.5261E+00 19 3 8 -2.7064E+00 20 4 9 -1.1048E+00 21 5 10 6.8156E-01 22 11 15 -1.1048E+00 23 12 16 -2.7064E+00 24 13 17 -4.5261E+00 25 14 18 -5.9155E+00 26 2 6 1.3777E+01 CORDN SUPERIOR
27 3 7 7.3217E+00 28 4 8 2.7030E+00 29 5 9 -7.6469E-01 30 5 15 -7.6469E-01 31 11 16 2.7030E+00 32 12 17 7.3217E+00 33 13 18 1.3777E+01
En rojo se sealan los axiales ms desfavorables a traccin y en azul los ms
desfavorables a compresin.
4. Cumplimento del CTE-DB-SE-A:
Apartado 6.2.3: Resistencia de las secciones a traccin: Como resistencia de las secciones a traccin, Nt,Rd, puede emplearse la plstica de la
seccin bruta sin superar la ltima de la seccin neta:
Donde A es el rea de la seccin transversal y fyd es la resistencia de clculo del acero (calculada en el clculo de correas). - Cordn inferior:
RdPlN , = 8.41(cm2) x (2800/1,05)(kg/cm2) = 22426.106 kg
RdtN , = 2.2283E+01=22283 kg 22426.106 kg
El cordn inferior cumple a traccin.
Montantes:
RdPlN , =2.92(cm2) x (2800/1,05)(kg/cm2)= 7786.47 kg
RdtN , =6.8156E-01=681.56 7786.47 kg
Los montantes cumplen a traccin
Diagonales:
RdPlN , =4.77(cm2) x (2800/1,05)(kg/cm2)= 12720 kg
RdtN , =2.1625E+01=21625 12720kg
No cumple Tenemos de cambiar la seccion por los diagonals ?
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