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Rev. A
Fecha: 16/04/12
Preparado por: E. Burgos
Revisado por: G. Montaño
Aprobado por: IAG S.A.
DOCUMENTO BASE DE INGENIERÍA Código: R-116
MEMORIA DE CÁLCULO DE GALPÓN DE ISLA DE CARGA
Página: 1 de 39
Revisión: 0
Tipo de documento: Registro
NOMBRE DEL PROYECTO:
INGENIERÍA BÁSICA Y DE DETALLE ISLA DE DESPACHO DE ALCOHOL
Nº PROYECTO: DOCUMENTO Nº: ÁREA:
PSTSC-PR-158-12 PST-15812-SCZ-PL-DC-MC-001 INGENIO GUABIRÁ
INDICE DE REVISIONES
REV. DESCRIPCIÓN
A REVISIÓN Y APROBACIÓN DEL CLIENTE
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PROYECTO: INGENIERÍA BÁSICA Y DE DETALLE ISLA DE DESPACHO DE ALCOHOL
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TITULO:MEMORIA DE CÁLCULO DE GALPÓN DE ISLA DE CARGA
TABLA DE CONTENIDO
1. OBJETIVO................................................................................................................................................... 3
2. INTRODUCCIÓN......................................................................................................................................... 3
3. DOCUMENTOS DE REFERENCIA.............................................................................................................3
4. DIMENSIONAMIENTO Y DISEÑO DE LA ESTRUCTURA METÁLICA.....................................................3
4.1. MATERIALES Y RESISTENCIAS...............................................................................................................3
4.2. DESCRIPCIÓN DEL MODELO ESTRUCTURAL.......................................................................................3
4.3. METODOLOGÍA DE CÁLCULO.................................................................................................................3
4.4. METODOLOGÍA DE CÁLCULO.................................................................................................................4
4.5. MODELO DE ESTRUCTURA PROPUESTO..............................................................................................7
5. CÁLCULO DE LAS FUNDACIONES – ZAPATAS COMBINADAS.........................................................12
6. CÁLCULO DEL EMPALME DE LA BASE DE LA COLUMNA.................................................................18
7. CÁLCULO DE EMPALMES...................................................................................................................... 23
7.1. EMPALME 1.............................................................................................................................................. 23
7.2. EMPALME 2.............................................................................................................................................. 25
7.3. EMPALME 3.............................................................................................................................................. 29
7.4. EMPALME 4.............................................................................................................................................. 31
7.5. EMPALME 5.............................................................................................................................................. 33
7.6. EMPALME 6.............................................................................................................................................. 35
7.7. EMPALME CORREAS.............................................................................................................................. 37
8. CONCLUSIONES...................................................................................................................................... 39
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1. OBJETIVO
El presente documento tiene por objeto el diseño de una estructura metálica que incluye la cubierta y corredores aéreos para la Isla de despacho de Alcohol en las instalaciones del Ingenio Azucarero Guabirá.
2. INTRODUCCIÓN
Debido al incremento de los volúmenes de producción y mejora de las instalaciones IAG S.A., requiere el diseño de una nueva isla de carga para despacho de alcohol por vía férrea y a través de camiones cisterna.
De acuerdo a requerimiento del cliente se requiere un sistema con la capacidad de carga de cuatro diferentes productos de alcohol etílico, de los cuales tres pueden ser mezclados y uno totalmente independiente, el sistema a ser diseñado debe ser de transferencia de custodia. Este documento incluye los diseños civiles.
Por lo tanto PST realizará un diseño integral de la isla de carga en cumplimiento de los estándares internacionales para este tipo de instalaciones en las diferentes disciplinas solicitadas por el cliente.
3. DOCUMENTOS DE REFERENCIA
ASTM A-36: Standard Specification for Carbon Structural Steel
AISC American Institute of Steel Construction “Manual of Steel Construction LRFD (Load and Resistance Factor Design)" (Norma para elementos laminados en caliente)
ANSI American National Standards Institute LRFD (Load and Resistance Factor Design)" (Norma para elementos laminados en frio: Correas)
CBH-87: Código Boliviano del Hormigón
4. DIMENSIONAMIENTO Y DISEÑO DE LA ESTRUCTURA METÁLICA
4.1. Materiales y Resistencias
Resistencia Característica del Hormigón f’c=210 kg/cm2
Acero de refuerzo f’y=4200 kg/cm2
Perfiles de acero (A36) f’y=4200 kg/cm2
Pernos y chapas de acero (A36) f’y=4200 kg/cm2
4.2. Descripción del Modelo Estructural
La estructura está definida como un sistema aporticado tridimensional, simplificada en un sistema de pórticos transversales construidos con perfiles metálicos, unidos con correas y con una cubierta metálica trapezoidal. Asimismo los corredores aéreos estarán formados también por perfiles metálicos y rejillas grating, conectadsas mediante escaleras ensambladas con perfiles de acero al carbono. Se define una fundación superficial o directa para los apoyos de la estructura que consisten en zapatas combinadas de hormigón armado.
4.3. Metodología de Cálculo
Para el cálculo de los elementos de la estructura se procedió de la siguiente manera:
Concepción estructural
Establecimiento de las cargas o acciones
Elección de los materiales
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Cálculo de esfuerzos solicitantes (SAP2000)
Dimensionamiento de las secciones y piezas
4.4. Metodología de Cálculo
Carga muerta:
El peso propio de los diferentes perfiles metálicos se obtuvieron directamente a partir del programa SAP 2000.
Para el peso de la cubierta se considera una calamina trapezoidal con un peso de 1.18 kg/m2. Por tanto carga de cubierta asumida es:
Peso propio de la cubierta, kg/m2 Q 1.2
Carga viva:
Sobrecarga de la cubierta, kg/m2: q 150
Sobrecarga en corredores kg/m2: qc 300
Carga viento
El cálculo de la carga producida por el viento se realizó analizando dos direcciones, por tanto se obtivuieron valores de carga para el viento lateral y el frontal. La presión de velocidad del viento, qz, fue calculada a partir de la siguiente ecuación: qz=0.613 x Kz x Kzt x Kd x V2 x I
donde:
Kz Coeficiente de la presión de velocidad, de acuerdo a la altura de la estructura:
Para h=5.40 m Kz 1.12
Kzt Factor topográfico del terreno
Para una superficie plana: Kzt 1
Kd Factor de direccionalidad del viento
Para la verificación de la estructura principal Kd 0.85
V Velocidad del viento, km/h: V 120
Velocidad del viento, m/s: V1V
3.633.333
I Factor de ocupación de la estructura
Para un grdo de ocupación elevado: I 1
Entonces:
Presión de velocidad del viento, Pa: qz 0.613Kz Kzt Kd V12 I 648.418
Presión de velocidad del viento, kg/m2: qz1
qz
9.81( )66.098
La carga total producida por el viento está dada por: P=qz(GCp-GCpi)
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GCp Coeficiente de presión externa, cuyos valores correspondientes para un ángulo de cubierta de 12° son los siguientes:
1 2 3 4 5 6
Cp 0.53 0.69 0.48 0.43 0.45 0.45
Las posiciones 1 a la 6 se muestran en el siguiente esquema:
Figura 1: Pocisiones de afectación de la carga producida por el viento
GCpi Coeficiente de presión interna, para estructuras abiertas se tiene un valor de cero.
Para este caso las direcciones de de asignación de las cargas serán:
Peso propio más cubierta Dirección vertical Sobrecarga en cubierta Dirección vertical Carga producida por el viento Perpencidular a la cercha hacia arriba (succión) para el
viento lateral y perpendicular (barlobento entrando y sotabento saliendo) para el viento frontal. En las columnas del lado izquierdo será entrando y en el lado derecho será saliendo.
Nodos 1, 2, 5 y 8:
La 1.25 DCa Q La 1.5 (kg/m)
LLa q La 187.5 (kg/m)
WLLa qz1 0.69( ) La 57.009 (kg/m)
Nodo 3:
Lb 1.125 DCb Q Lb 1.35 (kg/m)
LLb q Lb 168.75 (kg/m)
WLLb qz1 0.69( ) Lb 51.308 (kg/m)
Nodo 4:
Lc 1.0 DCc Q Lc 1.2 (kg/m)
LLc q Lc 150 (kg/m)
WLLc qz1 0.69( ) Lc 45.607 (kg/m)
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Nodos 6 y 7:
Ld 1.50 DCd Q Ld 1.8 (kg/m)
LLd q Ld 225 (kg/m)
WLLd qz1 0.69( ) Ld 68.411 (kg/m)
Considerando una separación entre cerchas, m: Sep 5.0
Nodos 1, 2, 5 y 8:
DCpa DCa Sep 7.5 (kg) DCpa
23.75
LLpa LLa Sep 937.5 (kg) LLpa
2468.75
WLpLa WLLa Sep 285.046 (kg) WLpLa
2142.523
Nodo 3:
DCpb DCb Sep 6.75 (kg) DCpb
23.375
LLpb LLb Sep 843.75 (kg) LLpb
2421.875
WLpLb WLLb Sep 256.541 (kg) WLpLb
2128.271
Nodo 4:
DCpc DCc Sep 6 (kg) DCpc
23
LLpc LLc Sep 750 (kg) LLpc
2375
WLpLc WLLc Sep 228.037 (kg) WLpLc
2114.018
Nodo 6 Y 7:
DCpd DCd Sep 9 (kg) DCpd
24.5
LLpd LLd Sep 1125 (kg) LLpd
2562.5
WLpLd WLLd Sep 342.055 (kg) WLpLd
2171.028
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WL2ext qz1 .45( )Sep
2 74.36
Para la carga producida por el viento frontal, en todos los nodos: L 1.50
Barlovento, kg: WFB qz1 0.53( ) L 52.548
WFS qz1 .48( ) L 47.59 Sotavento, kg:
Para la carga producida en las columnas por el viento lateral se tiene:
Columnas internas lado izquierdo, kg/m: WL1int qz1 .45( ) Sep 148.72
Columnas externas lado izquierdo, kg/m: WL1ext qz1 .45( )Sep
2 74.36
Columnas internas lado derecho, kg/m: WL2int qz1 .45( ) Sep 148.72
Columnas externas lado derecho, kg/m:
4.5. Modelo de Estructura Propuesto
En la siguiente figura se puede observar la numeración de nodos.
Figura 1. Esquema y numeración de nodos
Se ha contemplado el diseño de una cubierta metálica de 18.0m x19.0m x 7.067m, en la figura 2 se puede observar la distribución de la perfilaría, correas y columnas.
Figura 2. Modelo conceptual de la estructura
De la figura 2 a la figura 5 se puede apreciar los momentos de flexión así como los esfuerzos normales y cortantes de la estructura en cada nodo de los perfiles metálicos.
En la figura 6 se puede observar la distribución de los perfiles utilizados para diseño del galpón:
Correas: Canal 150 x 60 x 20 x 3 mm Perfiles de la cubierta W 360 x 39 (353 x 128 x 10,7 x 6,5 mm) Columnas y arriostres: W 250 x 38,5 (262 x 147 x 11,2 x 6,6 mm) Corredores aéreos: W 200 x 15 (201 x 165 x 10,2 6,2 mm) Tiravientos: Barras de acero ø 3/8” (10 mm)
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Figura 3. Momentos Resultantes vista lateral, kg-mm
Figura 4. Momentos Resultantes vista frontal, kg-mm
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Figura 5. Esfuerzos normales vista lateral, kg
Figura 6. Esfuerzos normales vista frontal, kg
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Figura 7. Esfuerzos Cortantes vista lateral, kg
Figura 8. Esfuerzos Cortantes vista frontal, kg
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En la siguiente figura se observan los resultados obtenidos en el dimensionamiento de los diferentes elementos de la estructura metálica.
Figura 9. Distribución de perfiles en la cubierta metálica
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5. CÁLCULO DE LAS FUNDACIONES – ZAPATAS COMBINADAS
Para el diseño de las fundaciones de la estructura, se consideraron los esfuerzos de las columnas más solicitadas de acuerdo al análisis estructural realizado con el software SAP 2000 (columnas centrales).
DISEÑO DE LA FUNDACIÓN
Esfuerzos actuantes
Se obtuvieron a partir del programa SAP 2000
a) Columna 1:
Reacción en el apoyo, Ton: N1 11.022
Momento respecto del eje x, Ton*m: Mx1 0.039
Momento respecto del eje y, Ton*m: My1 0.042
b) Columna 2:
Reacción en el apoyo, Ton: N2 3.10
Momento respecto del eje x, Ton*m: Mx2 0.067
Momento respecto del eje y, Ton*m: My2 0.44
Datos materiales
Resistencia característica del H°A°, kg/cm2: fck 210
cd 1.5
Resistencia acero de refuerzo, kg/cm2: fy 4200
s 1.15
Por tanto:
fcd
fck
cd140
fyd
fy
s3652.174
Dimensionamiento geométrico
Tensión admisible del suelo, kg/cm2 adm 0.70
N N1 N2 1000 14122 kg
Mx Mx1 Mx2 1000 100 10600 kg-cm
My My1 My2 1000 100 48200 kg-cm
admN
Area
Area
Area de la base de la zapata, m2: AreaN 0.10Nadm
22191.714 cm2
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Por tanto las dimensiones de la zapata son:
A 100
BArea
A221.917
Dimensiones adoptadas de la zapata
Aadop 100 cm( )
Badop 300 cm( )
a 35 cm( )
b 45 cm( )
h 50 cm( )
rec 7.5 cm( )
d h rec 42.5 cm( )
Wx
Aadop Badop2
61500000
Wy
Badop Aadop2
6500000
cN
Aadop Badop
Mx
Wx
My
Wy 0.574 kg/cm2
Verificación1 "Cumple" c admif
"No cumple" otherwise
Verificación1 "Cumple"
Una vez definidas las dimensiones de la zapata se tiene:
En el lado A de la zapata:
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Columna 1: Columna 2:
N´1 16.90 Ton N´2 4.43 Ton
M´x1 0.23 Ton-m M´x2 0.23 Ton-m
M´y1 1.03 Ton-m M´y2 0.85 Ton-m
N´ N´1 N´2 1000 21330 kg
M´x M´x1 M´x2 1000 100 46000 kg-cm
M´y M´y1 M´y2 1000 100 188000 kg-cm
N´
Aadop Badop
M´x
Wx
M´y
Wy
1.118 kg/cm2
xBadop
2150 R Aadop Badop 33530 kg
´s Aadop 111.767 kg/cm
C RA D RB E
C 50 cm
D 200 cm
E 50 cm
RA1
DR x C( )[ ] 16765 kg
RB1
DR x E( )[ ] 16765 kg
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Esfuerzos cortantes:
V2 ´s C RA 11176.667 V3 ´s E 5588.333
V4 ´s E RB 11176.667 V1 ´s C 5588.333
Distancia al punto donde el esfuerzo cortante es igual a cero:
x1
RA
´s150
Momentos flectores:
MA ´s CC
2 139708.33 MB ´s E
E
2 139708.33
Momento flector máximo:
Mmax ´s x1 RA x1 C 1659735
dA
1.6 Mmax
Badop d2 fcd
0.035005
A dA 1 dA 0.03623
AsA
A Badop d fcd
fyd17.708 cm2( )
Verificación armadura mínima para acero fy=5000 => 0.002
As minA Aadop d 8.5 cm2
Por tanto:
As adopA
max AsA As minA Aadop
0.1771 (cm2/cm)
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Empleando fierro de: A3
4 (in) 1A A 25.4 19.05 (mm)
AsA
1A
10
2
42.85
SepA
AsAAs adopA
16.096 cm( )
Por tanto: USAR 3
4 c/ 15 cm
En el lado B de la zapata:
MadB
Aadop a 2
Aadop
Aadop a
4
59026.771
dB
1.6 MadB
Aadop d2 fcd
0.00373
B dB 1 dB 0.00375
AsB
B Aadop d fcd
fyd0.611 cm2( )
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Verificación armadura mínima para acero fy=5000 => 0.002
As minB Badop d 25.5
Por tanto:
As adopB
max AsB As minB Badop
0.085 (cm2/cm)
Empleando fierro de: B5
8 (in) 1B B 25.4 15.875 (mm)
AsB
1B
10
2
41.979
SepB
AsBAs adopB
23.286 cm( )
Por tanto: USAR 5
8 c/ 15 cm
Por tanto las dimensiones adoptadas para construcción de las zapatas serán de 1.0 x 3.0 x 0.5 m con fierros de 3/4" cada 15 cm en el sentido longitudinal y fierros de 5/8” cada 15 cm en el sentido transversal. Las columnas serán de 0.3 x 0.4 x 0.7 m con 6 fierros de 1/2” y estribos de 3/8" cada 15 cm en la columna.
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6. CÁLCULO DEL EMPALME DE LA BASE DE LA COLUMNA
Se ha considerado que para las columnas de la cubierta se utilizarará un perfil W 250 x 38,5 mm, por lo tanto las variables para las dimensiones de la base son:
L 26.2 cm( )
bf 14.7 cm( )
tf 1.12 cm( )
tw 0.66 cm( )
Tomando en cuenta las dimensiones del perfil, se colocarán los pernos en la parte inferior del mismo, cuyas variables son:
C 3 cm( )
D 0 cm( )
EL
213.1 cm( )
F 3 cm( )
Como se puede observar, no se considera la distancia D ya que los pernos estarán en la parte interior del perfil. Por tanto:
A bf 2 F 20.7
B 2 C D E( ) 32.2
Las dimensiones adoptadas de la plancha metálica son:
Aadop 25 cm( )
Badop 35 cm( )
Para determinar el espesor de la plancha, se ha considerado una carga de vertical y un momento admisible de:
P 16765 (kg)
Mad 139708.33 (kg-cm)
Excentricidad, cm: eMad
P8.333
Propiedades de los materiales:
Resistencia característica del H°A°, kg/cm2: fck 210
Resistencia de la plancha metálica, kg/cm2: fy 2500
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Verificación1 "CASO 2" eBadop
6if
"CASO 3"Badop
6e
Badop
2if
"CASO 4" eBadop
2if
Verificación1 "CASO 3"
CASO 3 B/6 < e <= B/2
N 3Badop
2e
27.5 (cm)
Fp 107.1 (kg/cm2)
Verificación.2= "Cumple" Fp 1.7 fckif
"No cumple" otherwise
Verificación2 "Cumple"
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f42 P
Aadop N48.771 (kg/cm2)
Verificación5 "Cumple" f4 Fpif
"No cumple" otherwise
Verificación5 "Cumple"
fcrit
f4
NN a( ) 39.806
a 5.055 (cm) (Sección crítica)
Mplu3
fcrit a2
2
f4 fcrit 3
a2
584.942 (kg-cm) En la sección crítica
Espesor de la placa metálica, mm, es: tpl3
4 Mplu3
0.90fy10 10.198
Por tanto se adopta una placa de espesor: 12 mm
cm2 CALCULO DE PERNOS:
Datos:
Fuerza axial, kg P 16765 kg
Fuerza de corte, kg: V 784.54 kg
Espesor de la placa, cm: ep 1.2
Area plancha, cm2: Area Aadop ep 30
Resistencia a la fluencia del acero, kg/cm2: Fy 2500
Diámetro perno, cm: perno 1.8
Nropernosadop 4
Resistencia a la tracción del acero, kg/cm2: Fu 4060
Empleando perno de alta resistencia (G2) A307:
Resistencia nominal al corte de los pernos, kg/cm2: fn 1650
Aperno
perno2
42.545
Sistema de Gestión de Calidad ISO 9001:2008
INGENIO AZUCARERO GUABIRÁNº:
PST-15812-SCZ-PL-DC-MC-001REV:
A
PROYECTO: INGENIERÍA BÁSICA Y DE DETALLE ISLA DE DESPACHO DE ALCOHOL
HOJA:21 de 39
TITULO:MEMORIA DE CÁLCULO DE GALPÓN DE ISLA DE CARGA
Resistencia de elementos debido al corte:
a) Fluencia del área total:
Rn1 0.6Fy Area 45000 kg
Verificación6 "Cumple" V Rn1if
"No cumple" otherwise
Verificación6 "Cumple"
b) Ruptura del área líquida efectiva:
cal perno 0.2 0.2 2.2 cm
An Area 2 cal ep 24.72
Rn2 0.6 Fu An 60217.92 kg
Verificación7 "Cumple" V 0.75Rn2if
"No cumple" otherwise
Verificación7 "Cumple"
Resistencia de elementos en compresión:
Pn Fy Area 75000 kg
Verificación8 "Cumple" P 0.90Pnif
"No cumple" otherwise
Verificación8 "Cumple"
Cálculo de la capacidad por perno:
Rperno 0.75 fn Aperno 3149.054
NpernosV
Rperno0.249
Sistema de Gestión de Calidad ISO 9001:2008
INGENIO AZUCARERO GUABIRÁNº:
PST-15812-SCZ-PL-DC-MC-001REV:
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PROYECTO: INGENIERÍA BÁSICA Y DE DETALLE ISLA DE DESPACHO DE ALCOHOL
HOJA:22 de 39
TITULO:MEMORIA DE CÁLCULO DE GALPÓN DE ISLA DE CARGA
Por tanto, la cantidad de pernos adoptado: Nropernosadop 4
Verificación9 "Cumple" Nropernosadop Npernosif
"No cumple" otherwise
Verificación9 "Cumple"
Por tanto, se emplearán 4 pernos de alta resistencia, de marca HILTI, modelo HSL M de 3/4" (18mm). Cargas permisibles en el hormigón al corte:
Rh 3101 kg
Verificación10 "Cumple" V max Nropernosadop Npernos Rhif
"No Cumple" otherwise
Verificación10 "Cumple"
Por tanto se colocarán en la base de la columna placas de acero de 350 x 250 x 12 mm, con cuatro pernos de alta resistencia, de marca HILTI, modelo HSL M de 3/4" x 6" (18 x 156 mm).
Sistema de Gestión de Calidad ISO 9001:2008
INGENIO AZUCARERO GUABIRÁNº:
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PROYECTO: INGENIERÍA BÁSICA Y DE DETALLE ISLA DE DESPACHO DE ALCOHOL
HOJA:23 de 39
TITULO:MEMORIA DE CÁLCULO DE GALPÓN DE ISLA DE CARGA
7. CÁLCULO DE EMPALMES
7.1. Empalme 1 DISEÑO DE EMPALMES:
Datos:
Fuerza axial, kg P 12201 kg
Fuerza de corte, kg: V 6513 kg
Espesor de la placa, cm: ep 1.0
Espesor ala perfil, cm: et 1.07
Ancho de empalme, cm: A 15.0
Area plancha, cm2: Area A min ep et 15
Resistencia a la fluencia del acero, kg/cm2: Fy 2500
Diámetro perno, cm: perno 1.2
Nropernosadop 4
Resistencia a la tracción del acero, kg/cm2: Fu 4060
Empleando perno de alta resistencia (G2) A325:
Resistencia nominal al corte de los pernos, kg/cm2: fnv 3300
Resistencia nominal a la tracción de los pernos, kg/cm2: fnt 6200
Aperno
perno2
41.131 cm2
Resistencia de elementos debido a la tracción:
a) Fluencia del área total:
Rn1 Fy Area 37500 kg
Verificación1 "Cumple" P 0.90Rn1if
"No cumple" otherwise
Verificación1 "Cumple"
b) Ruptura del área líquida efectiva:
cal perno 0.2 0.2 1.6 cm
An Area 2 cal ep 11.8
Rn2 Fu An 47908 kg
Verificación2 "Cumple" P 0.75Rn2if
"No cumple" otherwise
Verificación2 "Cumple"
Sistema de Gestión de Calidad ISO 9001:2008
INGENIO AZUCARERO GUABIRÁNº:
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PROYECTO: INGENIERÍA BÁSICA Y DE DETALLE ISLA DE DESPACHO DE ALCOHOL
HOJA:24 de 39
TITULO:MEMORIA DE CÁLCULO DE GALPÓN DE ISLA DE CARGA
Resistencia de elementos debido al corte:
a) Fluencia del área total:
Rv1 0.6Fy Area 22500 kg
Verificación3 "Cumple" V Rv1if
"No cumple" otherwise
Verificación3 "Cumple"
b) Ruptura del área líquida efectiva:
cal 1.6 cm
An 11.8 cm2
Rv2 0.6 Fu An 28744.8 kg
Verificación4 "Cumple" V 0.75Rv2if
"No cumple" otherwise
Verificación4 "Cumple"
Cálculo de la capacidad por perno:
a) Resistencia al corte:
Rcperno 0.75fnv Aperno 2799.159
NpernoscV
Rcperno2.327
b) Resistencia a la tracción
Rtperno 0.75fnt Aperno 5259.026
NpernostP
Rtperno2.32
Por tanto, la cantidad de pernos adoptado: Nropernosadop 4
Verificación5 "Cumple" Nropernosadop min Npernosc Npernost if
"No cumple" otherwise
Verificación5 "Cumple"
Por tanto, se emplearán 4 pernos de alta resistencia A325 de 1/2" (12mm). Asimismo, la placa de empalme debe ser de 300 x 150 x 10 mm.
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HOJA:25 de 39
TITULO:MEMORIA DE CÁLCULO DE GALPÓN DE ISLA DE CARGA
7.2. Empalme 2 Entre los elementos W 250 x 38,5:
Datos:
Fuerza axial, kg P 1364 kg
Fuerza de corte, kg: V 750 kg
Espesor de la placa, cm: ep 1.0
Espesor ala perfil, cm: et 1.12
Ancho de empalme, cm: A 15.0
Area plancha, cm2: Area A min ep et 15
Resistencia a la fluencia del acero, kg/cm2: Fy 2500
Diámetro perno, cm: perno 1.2
Nropernosadop 6
Resistencia a la tracción del acero, kg/cm2: Fu 4060
Empleando perno de alta resistencia (G2) A325:
Resistencia nominal al corte de los pernos, kg/cm2: fnv 3300
Resistencia nominal a la tracción de los pernos, kg/cm2: fnt 6200
Aperno
perno2
41.131 cm2
Resistencia de elementos debido a la tracción:
a) Fluencia del área total:
Rn1 Fy Area 37500 kg
Verificación1 "Cumple" P 0.90Rn1if
"No cumple" otherwise
Verificación1 "Cumple"
b) Ruptura del área líquida efectiva:
cal perno 0.2 0.2 1.6 cm
An Area 2 cal ep 11.8
Rn2 Fu An 47908 kg
Verificación2 "Cumple" P 0.75Rn2if
"No cumple" otherwise
Verificación2 "Cumple"
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INGENIO AZUCARERO GUABIRÁNº:
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HOJA:26 de 39
TITULO:MEMORIA DE CÁLCULO DE GALPÓN DE ISLA DE CARGA
Resistencia de elementos debido al corte:
a) Fluencia del área total:
Rv1 0.6Fy Area 22500 kg
Verificación3 "Cumple" V Rv1if
"No cumple" otherwise
Verificación3 "Cumple"
b) Ruptura del área líquida efectiva:
cal 1.6 cm
An 11.8 cm2
Rv2 0.6 Fu An 28744.8 kg
Verificación4 "Cumple" V 0.75Rv2if
"No cumple" otherwise
Verificación4 "Cumple"
Cálculo de la capacidad por perno:
a) Resistencia al corte:
Rcperno 0.75fnv Aperno 2799.159
NpernoscV
Rcperno0.268
b) Resistencia a la tracción
Rtperno 0.75fnt Aperno 5259.026
NpernostP
Rtperno0.259
Por tanto, la cantidad de pernos adoptado: Nropernosadop 6
Verificación5 "Cumple" Nropernosadop min Npernosc Npernost if
"No cumple" otherwise
Verificación5 "Cumple"
Por tanto, se emplearán 6 pernos de alta resistencia A325 de 1/2" (12mm). Asimismo, la placa de empalme debe ser de 350 x 150 x 10 mm
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INGENIO AZUCARERO GUABIRÁNº:
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HOJA:27 de 39
TITULO:MEMORIA DE CÁLCULO DE GALPÓN DE ISLA DE CARGA
Entre los elementos W 250 x 38,5 y W 200 x 15:
Datos:
Fuerza axial, kg P 333 kg
Fuerza de corte, kg: V 2012 kg
Espesor de la placa, cm: ep 1.0
Espesor ala perfil, cm: et 1.12
Ancho de empalme, cm: A 15.0
Area plancha, cm2: Area A min ep et 15
Resistencia a la fluencia del acero, kg/cm2: Fy 2500
Diámetro perno, cm: perno 1.2
Nropernosadop 6
Resistencia a la tracción del acero, kg/cm2: Fu 4060
Empleando perno de alta resistencia (G2) A325:
Resistencia nominal al corte de los pernos, kg/cm2: fnv 3300
Resistencia nominal a la tracción de los pernos, kg/cm2: fnt 6200
Aperno
perno2
41.131 cm2
Resistencia de elementos debido a la tracción:
a) Fluencia del área total:
Rn1 Fy Area 37500 kg
Verificación1 "Cumple" P 0.90Rn1if
"No cumple" otherwise
Verificación1 "Cumple"
b) Ruptura del área líquida efectiva:
cal perno 0.2 0.2 1.6 cm
An Area 2 cal ep 11.8
Rn2 Fu An 47908 kg
Verificación2 "Cumple" P 0.75Rn2if
"No cumple" otherwise
Verificación2 "Cumple"
Sistema de Gestión de Calidad ISO 9001:2008
INGENIO AZUCARERO GUABIRÁNº:
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HOJA:28 de 39
TITULO:MEMORIA DE CÁLCULO DE GALPÓN DE ISLA DE CARGA
Resistencia de elementos debido al corte:
a) Fluencia del área total:
Rv1 0.6Fy Area 22500 kg
Verificación3 "Cumple" V Rv1if
"No cumple" otherwise
Verificación3 "Cumple"
b) Ruptura del área líquida efectiva:
cal 1.6 cm
An 11.8 cm2
Rv2 0.6 Fu An 28744.8 kg
Verificación4 "Cumple" V 0.75Rv2if
"No cumple" otherwise
Verificación4 "Cumple"
Cálculo de la capacidad por perno:
a) Resistencia al corte:
Rcperno 0.75fnv Aperno 2799.159
NpernoscV
Rcperno0.719
b) Resistencia a la tracción
Rtperno 0.75fnt Aperno 5259.026
NpernostP
Rtperno0.063
Por tanto, la cantidad de pernos adoptado: Nropernosadop 6
Verificación5 "Cumple" Nropernosadop min Npernosc Npernost if
"No cumple" otherwise
Verificación5 "Cumple"
Por tanto, se emplearán 6 pernos de alta resistencia A325 de 1/2" (12mm). Asimismo, la placa de empalme debe ser de 350 x 150 x 10 mm
Sistema de Gestión de Calidad ISO 9001:2008
INGENIO AZUCARERO GUABIRÁNº:
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HOJA:29 de 39
TITULO:MEMORIA DE CÁLCULO DE GALPÓN DE ISLA DE CARGA
7.3. Empalme 3
Datos:
Fuerza axial, kg P 138 kg
Fuerza de corte, kg: V 137 kg
Espesor de la placa, cm: ep 0.635
Espesor ala perfil, cm: et 0.43
Ancho de empalme, cm: A 10.0
Area plancha, cm2: Area A min ep et 4.3
Resistencia a la fluencia del acero, kg/cm2: Fy 2500
Diámetro perno, cm: perno 1.2
Nropernosadop 2
Resistencia a la tracción del acero, kg/cm2: Fu 4060
Empleando perno de alta resistencia (G2) A325:
Resistencia nominal al corte de los pernos, kg/cm2: fnv 3300
Resistencia nominal a la tracción de los pernos, kg/cm2: fnt 6200
Aperno
perno2
41.131 cm2
Resistencia de elementos debido a la tracción:
a) Fluencia del área total:
Rn1 Fy Area 10750 kg
Verificación1 "Cumple" P 0.90Rn1if
"No cumple" otherwise
Verificación1 "Cumple"
b) Ruptura del área líquida efectiva:
cal perno 0.2 0.2 1.6 cm
An Area 2 cal ep 2.268
Rn2 Fu An 9208.08 kg
Verificación2 "Cumple" P 0.75Rn2if
"No cumple" otherwise
Verificación2 "Cumple"
Sistema de Gestión de Calidad ISO 9001:2008
INGENIO AZUCARERO GUABIRÁNº:
PST-15812-SCZ-PL-DC-MC-001REV:
A
PROYECTO: INGENIERÍA BÁSICA Y DE DETALLE ISLA DE DESPACHO DE ALCOHOL
HOJA:30 de 39
TITULO:MEMORIA DE CÁLCULO DE GALPÓN DE ISLA DE CARGA
Resistencia de elementos debido al corte:
a) Fluencia del área total:
Rv1 0.6Fy Area 6450 kg
Verificación3 "Cumple" V Rv1if
"No cumple" otherwise
Verificación3 "Cumple"
b) Ruptura del área líquida efectiva:
cal 1.6 cm
An 2.268 cm2
Rv2 0.6 Fu An 5524.848 kg
Verificación4 "Cumple" V 0.75Rv2if
"No cumple" otherwise
Verificación4 "Cumple"
Cálculo de la capacidad por perno:
a) Resistencia al corte:
Rcperno 0.75fnv Aperno 2799.159
NpernoscV
Rcperno0.049
b) Resistencia a la tracción
Rtperno 0.75fnt Aperno 5259.026
NpernostP
Rtperno0.026
Por tanto, la cantidad de pernos adoptado: Nropernosadop 2
Verificación5 "Cumple" Nropernosadop min Npernosc Npernost if
"No cumple" otherwise
Verificación5 "Cumple"
Por tanto, se emplearán 2 pernos de alta resistencia A325 de 1/2" (12mm). Asimismo, la placa de empalme debe ser de 150 x 100 x 6.35 mm
Sistema de Gestión de Calidad ISO 9001:2008
INGENIO AZUCARERO GUABIRÁNº:
PST-15812-SCZ-PL-DC-MC-001REV:
A
PROYECTO: INGENIERÍA BÁSICA Y DE DETALLE ISLA DE DESPACHO DE ALCOHOL
HOJA:31 de 39
TITULO:MEMORIA DE CÁLCULO DE GALPÓN DE ISLA DE CARGA
7.4. Empalme 4
Datos:
Fuerza axial, kg P 1659 kg
Fuerza de corte, kg: V 783 kg
Espesor de la placa, cm: ep 1.0
Espesor ala perfil, cm: et 1.12
Ancho de empalme, cm: A 10.0
Area plancha, cm2: Area A min ep et 10
Resistencia a la fluencia del acero, kg/cm2: Fy 2500
Diámetro perno, cm: perno 1.2
Nropernosadop 2
Resistencia a la tracción del acero, kg/cm2: Fu 4060
Empleando perno de alta resistencia (G2) A325:
Resistencia nominal al corte de los pernos, kg/cm2: fnv 3300
Resistencia nominal a la tracción de los pernos, kg/cm2: fnt 6200
Aperno
perno2
41.131 cm2
Resistencia de elementos debido a la tracción:
a) Fluencia del área total:
Rn1 Fy Area 25000 kg
Verificación1 "Cumple" P 0.90Rn1if
"No cumple" otherwise
Verificación1 "Cumple"
b) Ruptura del área líquida efectiva:
cal perno 0.2 0.2 1.6 cm
An Area 2 cal ep 6.8
Rn2 Fu An 27608 kg
Verificación2 "Cumple" P 0.75Rn2if
"No cumple" otherwise
Verificación2 "Cumple"
Sistema de Gestión de Calidad ISO 9001:2008
INGENIO AZUCARERO GUABIRÁNº:
PST-15812-SCZ-PL-DC-MC-001REV:
A
PROYECTO: INGENIERÍA BÁSICA Y DE DETALLE ISLA DE DESPACHO DE ALCOHOL
HOJA:32 de 39
TITULO:MEMORIA DE CÁLCULO DE GALPÓN DE ISLA DE CARGA
Resistencia de elementos debido al corte:
a) Fluencia del área total:
Rv1 0.6Fy Area 15000 kg
Verificación3 "Cumple" V Rv1if
"No cumple" otherwise
Verificación3 "Cumple"
b) Ruptura del área líquida efectiva:
cal 1.6 cm
An 6.8 cm2
Rv2 0.6 Fu An 16564.8 kg
Verificación4 "Cumple" V 0.75Rv2if
"No cumple" otherwise
Verificación4 "Cumple"
Cálculo de la capacidad por perno:
a) Resistencia al corte:
Rcperno 0.75fnv Aperno 2799.159
NpernoscV
Rcperno0.28
b) Resistencia a la tracción
Rtperno 0.75fnt Aperno 5259.026
NpernostP
Rtperno0.315
Por tanto, la cantidad de pernos adoptado: Nropernosadop 2
Verificación5 "Cumple" Nropernosadop min Npernosc Npernost if
"No cumple" otherwise
Verificación5 "Cumple"
Por tanto, se emplearán 2 pernos de alta resistencia A325 de 1/2" (12mm). Asimismo, la placa de empalme debe ser de 250 x 150 x 10 mm
Sistema de Gestión de Calidad ISO 9001:2008
INGENIO AZUCARERO GUABIRÁNº:
PST-15812-SCZ-PL-DC-MC-001REV:
A
PROYECTO: INGENIERÍA BÁSICA Y DE DETALLE ISLA DE DESPACHO DE ALCOHOL
HOJA:33 de 39
TITULO:MEMORIA DE CÁLCULO DE GALPÓN DE ISLA DE CARGA
7.5. Empalme 5
Datos:
Fuerza axial, kg P 276 kg
Fuerza de corte, kg: V 847 kg
Espesor de la placa, cm: ep 0.635
Espesor ala perfil, cm: et 0.43
Ancho de empalme, cm: A 10.0
Area plancha, cm2: Area A min ep et 4.3
Resistencia a la fluencia del acero, kg/cm2: Fy 2500
Diámetro perno, cm: perno 1.2
Nropernosadop 2
Resistencia a la tracción del acero, kg/cm2: Fu 4060
Empleando perno de alta resistencia (G2) A325:
Resistencia nominal al corte de los pernos, kg/cm2: fnv 3300
Resistencia nominal a la tracción de los pernos, kg/cm2: fnt 6200
Aperno
perno2
41.131 cm2
Resistencia de elementos debido a la tracción:
a) Fluencia del área total:
Rn1 Fy Area 10750 kg
Verificación1 "Cumple" P 0.90Rn1if
"No cumple" otherwise
Verificación1 "Cumple"
b) Ruptura del área líquida efectiva:
cal perno 0.2 0.2 1.6 cm
An Area 2 cal ep 2.268
Rn2 Fu An 9208.08 kg
Verificación2 "Cumple" P 0.75Rn2if
"No cumple" otherwise
Verificación2 "Cumple"
Sistema de Gestión de Calidad ISO 9001:2008
INGENIO AZUCARERO GUABIRÁNº:
PST-15812-SCZ-PL-DC-MC-001REV:
A
PROYECTO: INGENIERÍA BÁSICA Y DE DETALLE ISLA DE DESPACHO DE ALCOHOL
HOJA:34 de 39
TITULO:MEMORIA DE CÁLCULO DE GALPÓN DE ISLA DE CARGA
Resistencia de elementos debido al corte:
a) Fluencia del área total:
Rv1 0.6Fy Area 6450 kg
Verificación3 "Cumple" V Rv1if
"No cumple" otherwise
Verificación3 "Cumple"
b) Ruptura del área líquida efectiva:
cal 1.6 cm
An 2.268 cm2
Rv2 0.6 Fu An 5524.848 kg
Verificación4 "Cumple" V 0.75Rv2if
"No cumple" otherwise
Verificación4 "Cumple"
Cálculo de la capacidad por perno:
a) Resistencia al corte:
Rcperno 0.75fnv Aperno 2799.159
NpernoscV
Rcperno0.303
b) Resistencia a la tracción
Rtperno 0.75fnt Aperno 5259.026
NpernostP
Rtperno0.052
Por tanto, la cantidad de pernos adoptado: Nropernosadop 2
Verificación5 "Cumple" Nropernosadop min Npernosc Npernost if
"No cumple" otherwise
Verificación5 "Cumple"
Por tanto, se emplearán 2 pernos de alta resistencia A325 de 1/2" (12mm). Asimismo, la placa de empalme debe ser de 200 x 100 x 6.35 mm
Sistema de Gestión de Calidad ISO 9001:2008
INGENIO AZUCARERO GUABIRÁNº:
PST-15812-SCZ-PL-DC-MC-001REV:
A
PROYECTO: INGENIERÍA BÁSICA Y DE DETALLE ISLA DE DESPACHO DE ALCOHOL
HOJA:35 de 39
TITULO:MEMORIA DE CÁLCULO DE GALPÓN DE ISLA DE CARGA
7.6. Empalme 6
Datos:
Fuerza axial, kg P 864 kg
Fuerza de corte, kg: V 276 kg
Espesor de la placa, cm: ep 0.635
Espesor ala perfil, cm: et 0.52
Ancho de empalme, cm: A 10.0
Area plancha, cm2: Area A min ep et 5.2
Resistencia a la fluencia del acero, kg/cm2: Fy 2500
Diámetro perno, cm: perno 1.2
Nropernosadop 2
Resistencia a la tracción del acero, kg/cm2: Fu 4060
Empleando perno de alta resistencia (G2) A325:
Resistencia nominal al corte de los pernos, kg/cm2: fnv 3300
Resistencia nominal a la tracción de los pernos, kg/cm2: fnt 6200
Aperno
perno2
41.131 cm2
Resistencia de elementos debido a la tracción:
a) Fluencia del área total:
Rn1 Fy Area 13000 kg
Verificación1 "Cumple" P 0.90Rn1if
"No cumple" otherwise
Verificación1 "Cumple"
b) Ruptura del área líquida efectiva:
cal perno 0.2 0.2 1.6 cm
An Area 2 cal ep 3.168
Rn2 Fu An 12862.08 kg
Verificación2 "Cumple" P 0.75Rn2if
"No cumple" otherwise
Verificación2 "Cumple"
Sistema de Gestión de Calidad ISO 9001:2008
INGENIO AZUCARERO GUABIRÁNº:
PST-15812-SCZ-PL-DC-MC-001REV:
A
PROYECTO: INGENIERÍA BÁSICA Y DE DETALLE ISLA DE DESPACHO DE ALCOHOL
HOJA:36 de 39
TITULO:MEMORIA DE CÁLCULO DE GALPÓN DE ISLA DE CARGA
Resistencia de elementos debido al corte:
a) Fluencia del área total:
Rv1 0.6Fy Area 7800 kg
Verificación3 "Cumple" V Rv1if
"No cumple" otherwise
Verificación3 "Cumple"
b) Ruptura del área líquida efectiva:
cal 1.6 cm
An 3.168 cm2
Rv2 0.6 Fu An 7717.248 kg
Verificación4 "Cumple" V 0.75Rv2if
"No cumple" otherwise
Verificación4 "Cumple"
Cálculo de la capacidad por perno:
a) Resistencia al corte:
Rcperno 0.75fnv Aperno 2799.159
NpernoscV
Rcperno0.099
b) Resistencia a la tracción
Rtperno 0.75fnt Aperno 5259.026
NpernostP
Rtperno0.164
Por tanto, la cantidad de pernos adoptado: Nropernosadop 2
Verificación5 "Cumple" Nropernosadop min Npernosc Npernost if
"No cumple" otherwise
Verificación5 "Cumple"
Por tanto, se emplearán 2 pernos de alta resistencia A325 de 1/2" (12mm). Asimismo, la placas de empalme deben ser de 250 x 100 x 6.35 mm y de 150 x 100 x 6.35 mm
Sistema de Gestión de Calidad ISO 9001:2008
INGENIO AZUCARERO GUABIRÁNº:
PST-15812-SCZ-PL-DC-MC-001REV:
A
PROYECTO: INGENIERÍA BÁSICA Y DE DETALLE ISLA DE DESPACHO DE ALCOHOL
HOJA:37 de 39
TITULO:MEMORIA DE CÁLCULO DE GALPÓN DE ISLA DE CARGA
7.7. Empalme correas
Datos:
Fuerza axial, kg P 149 kg
Fuerza de corte, kg: V 47.83 kg
Espesor de la placa, cm: ep 0.3
Espesor ala perfil, cm: et 1.07
Ancho de empalme, cm: A 10.0
Area plancha, cm2: Area A min ep et 3
Resistencia a la fluencia del acero, kg/cm2: Fy 2500
Diámetro perno, cm: perno 1.2
Nropernosadop 1
Resistencia a la tracción del acero, kg/cm2: Fu 4060
Empleando perno de alta resistencia (G2) A325:
Resistencia nominal al corte de los pernos, kg/cm2: fnv 3300
Resistencia nominal a la tracción de los pernos, kg/cm2: fnt 6200
Aperno
perno2
41.131 cm2
Resistencia de elementos debido a la tracción:
a) Fluencia del área total:
Rn1 Fy Area 7500 kg
Verificación1 "Cumple" P 0.90Rn1if
"No cumple" otherwise
Verificación1 "Cumple"
b) Ruptura del área líquida efectiva:
cal perno 0.2 0.2 1.6 cm
An Area 2 cal ep 2.04
Rn2 Fu An 8282.4 kg
Verificación2 "Cumple" P 0.75Rn2if
"No cumple" otherwise
Verificación2 "Cumple"
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HOJA:38 de 39
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Resistencia de elementos debido al corte:
a) Fluencia del área total:
Rv1 0.6Fy Area 4500 kg
Verificación3 "Cumple" V Rv1if
"No cumple" otherwise
Verificación3 "Cumple"
b) Ruptura del área líquida efectiva:
cal 1.6 cm
An 2.04 cm2
Rv2 0.6 Fu An 4969.44 kg
Verificación4 "Cumple" V 0.75Rv2if
"No cumple" otherwise
Verificación4 "Cumple"
Cálculo de la capacidad por perno:
a) Resistencia al corte:
Rcperno 0.75fnv Aperno 2799.159
NpernoscV
Rcperno0.017
b) Resistencia a la tracción
Rtperno 0.75fnt Aperno 5259.026
NpernostP
Rtperno0.028
Por tanto, la cantidad de pernos adoptado: Nropernosadop 1
Verificación5 "Cumple" Nropernosadop min Npernosc Npernost if
"No cumple" otherwise
Verificación5 "Cumple"
Por tanto, se empleará 1 perno de alta resistencia A325 de 1/2" (12mm). Las correas se empernan directamente sobre el ala del perfil W 360 x 39.
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HOJA:39 de 39
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8. CONCLUSIONES
El diseño de las cubiertas metálicas cumplen con los requerimientos para el servicio. La cubierta metálica correspondiente a la Isla de despacho de Alcohol en las instalaciones del Ingenio Azucarero Guabirá será de 18.0m x 19.0m x 7.067 m y contará con corredores aéreos construidos también de perfiles de acero y rejilla metálica o grating.
Como se puede observar en los planos respectivos, la estructura está formada por perfiles de sección W de diferentes dimensiones, siendo las vigas de la cubierta de sección W 360 x 39 (353 x 128 x 10,7 x 6,5 mm), las columnas de W 250 x 38,5 (262 x 147 x 11,2 x 6,6 mm), los perfiles que sostienen los corredores aéreos serán W 200 x 15 (201 x 165 x 10,2 x 6,2 mm); mientras que las correas consisten en secciones canal de 150 x 60 x 20 x 3 mm.
Para las fundaciones de H°A° que soportarán la estructura metálica, se utilizarán zapatas combinadas: diez zapatas de 1.0m x 3.0m x 0.50m con fierros 3/4" cada 15 cm en el sentido longitudinal y fierros de 5/8" cada15 cm en el sentido transversal. Las columnas serán de 0.3 x 0.4 x 0.7 m con 6 fierros de 1/2” y estribos de 3/8" cada 15 cm en la columna.
Para las placas de unión de las columnas de la estructura metálica con las fundaciones de hormigón, se utilizarán planchas de 350mm x 250mm x 12mm de Material ASTM A36 y cuatro pernos tipo HILTI de 3/4" x 6" de longitud en cada plancha en ambas estructuras metálicas.
Para los empalmes de los diferentes elementos de la estructura, se emplearán pernos de alta resistencia A 325M de 1/2" x 2" (12 x 50 mm). La disposición de los empalmes se muestra en los planos de detalle, sin embargo para cada empalme se emplea una placa de acero soldada en el perfil metálico de las siguientes dimensiones:
Empalme 1 PL 300 x 150 x 10.0 mm Empalme 2 2 PL 350 x 150 x 10.0 mm Empalme 3 PL 150 x 100 x 6.35 mm Empalme 4 PL 250 x 150 x 10.0 mm Empalme 5 PL 200 x 100 x 6.35 mm Empalme 6 PL 150 x 100 x 6.35 mm y PL 250 x 100 x 6.35 mm
Debido a que el alcance del proyecto no contempló realizar un análisis de suelo en la zona, se asume un valor de resistencia del suelo de 0.7 kg/cm2 considerando un valor conservador para el diseño de las fundaciones. Se recomienda verificar este valor en campo.
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