1.- DISEÑO DE TIJERAL SECTOR CENTRAL

PROYECTO:"CREACION DEL ESTADIO MUNICIPAL EN LA LOCALIDAD DE CONSTITUCION IV ETAPA - OXAPAMPA - PASCO"

CALCULO DE LA CARGA DE VIENTO

Por ser una estructura de cobertura (Tijeral), esta deberá ser diseñado tambien para ocurrenciasde la carga de viento. Para el cual usaremos las normas referidos en el Reglamento Nacional deConstrucciones del Perú.

Datos de diseño:►Se asumirá una altura de edificación de 8 metros

La velocidad de diseño para la altura de edificación se obtiene de la fórmula:

Vh= 66.65 Km/h

Vh : Velocidad de diseño en la altura hV : Velocidad de diseño hasta 10 m de alturah : Es la altura sobre el terreno en metros

CALCULO DE LA CARGA EXTERIOR DE VIENTO:La carga exterior (presión o succión) se supondrá estática y perpendicular a la superficie sobrela cual se actúa.

Ph : es la presión o succión del viento a una altura h en Kg/m2Vh : velocidad de diseño a la altura h = 66.65 Km/hC : factor de forma adimensional = 0.3 presion Barlovento = -0.7 succión Barlovento = -0.6 succión Sotavento

Ph= 6.66 Kg/m2Ph= -15.55 Kg/m3Ph= -13.33 Kg/m4

La situación mas crítica se da cuando se produce succión en Barlovento, por el cual será elvalor usado para el diseño:

Carga de viento = 15.33 Kg/m2 en succión, tratando de levantar la cobertura

CARGA DE VIENTO (PARA LOS NUDOS 1)

a) Tenemos el área tributaria del nudo :

CALCULO DE LA ESTRUCTURA METALICA DE LA COBERTURA SOBRE LAS TRIBUNAS DE ORIENTE Y OCCIDENTE

VELOCIDAD DE DISEÑO:

►La velocidad del viento para la zona de la edificación será 70 Km/h (minima según RNC)

V h=V (h10

)0 .22

Ph=0 .005CV h2



Ancho = 3.50 m.Largo = 1.12 m.

A1 = Área t = 3.92

b) Carga puntual de viento :

Carga de viento = 15.55

PD1 = Carga de viento x Área tributariaPD1 = 15.55 x 3.92PD1 = 0.06 Tn




A1 = Área t = 4.62




CARGA DE VIENTO (PARA LOS NUDOS 3 al 10)



A2 = Área t = 1.40



PD1 = Carga de viento x Área tributariaPD1 = 15.55 x 1.40

m2

Kg/m2

m2

Kg/m2

m2

Kg/m2



PD1 = 0.02 Tn




A3 = Área t = 7.35




m2

Kg/m2


CALCULO DE LA CARGA DE LLUVIA

CARGA DE LLUVIA (PARA LOS NUDOS 1)



A1 = Área t = 8.51


Carga de lluvia = 3.00


CARGA DE LLUVIA (PARA LOS NUDOS 2 al 10)



A2 = Área t = 1.40


Carga de lluvia = 3


CARGA DE LLUVIA (PARA LOS NUDOS 10)



A3 = Área t = 7.35


Carga de lluvia = 3.00



m2

Kg/m2

m2

Kg/m2

m2

Kg/m2


DISEÑO DEL TIJERAL

3.1 METRADO DE CARGAS DEL TIJERAL

3.1.1 CARGA MUERTA (PARA LOS NUDOS DEL 1)



A1 = Área t = 3.92

b) Peso propio tijeral :

P tijeral = 7.50

PD1 = P tijeral x Área tributariaPD1 = 7.50 x 3.92PD1 = 29.40 Kg.

c) Peso propio viguetas :

P viguetas (correas) = 12.00 Kg/mPD2 = P vigueta x Ancho tributarioPD2 = 12.00 x 3.50PD2 = 42.00 Kg.

d) Peso propio Cobertura : (Cobertura gran onda)

P cobertura = 10.00PD3 = P cobertura x Área tributariaPD3 = 10.00 x 3.92PD3 = 39.20 Kg.

e) En resumen, la carga muerta nodal es :

PD = PD1 + PD2 + PD3PD = 110.60 Kg.

PD = 0.11 Ton.

3.1.2 CARGA VIVA (PARA LOS NUDOS 1)

a) Tenemos el área tributaria del Tijeral :

A1 = Área t = 3.92


m2

Kg/m2

Kg/m2

m2

Valor asumido.

Este es un valor que se obtiene del catálogo.Varía según el tipo de cobertura a usar.

Este valor depende de la separación entre tijerales.

Este valor depende de la separación entre los nudos superiores del tijeral, (el nudo 1 al 7 poseen este valor).

Valor asumido.

Este valor es recomendado por el Reglamento Nacional de Edificaciones para coberturas livianas

G15

Este valor depende de la separación entre tijerales.

G16

Este valor depende de la separación entre los nudos superiores del tijeral, (el nudo 1 al 7 poseen este valor).

G21

Valor asumido.

G29

Valor asumido.

G36

Este es un valor que se obtiene del catálogo. Varía según el tipo de cobertura a usar.



b) Según el Reglamento Nacional de Edificaciones :

S / C = 30.00

c) Entonces tenemos :

PL = S/C x Área tributariaPL = 30.00 x 3.92PL = 117.60 Kg.

d) En resumen, la carga viva nodal es :

PL = 0.12 Ton.

Kg/m2


Este valor fue hallado según la metodología del Libro de Luis Zapata Baglieto

G56



3.1.3 CARGA MUERTA (PARA LOS NUDOS 2)



A2 = Área t = 4.62


P tijeral = 12



P vigueta = 12.00 Kg/m

PD2 = P vigueta x Ancho tributarioPD2 = 12.00 x 3.50PD2 = 42.00 Kg.


P cobertura = 10.00 Kg/m2

PD3 = P cobertura x Área tributariaPD3 = 10.00 x 4.62PD3 = 46.20 Kg.


PD = PD1 + PD2 + PD3PD = 143.64 Kg.

PD = 0.14 Ton.



A2 = Área t = 4.62


S / C = 30


m2

Kg/m2

m2

Kg/m2


G33







PL = 0.14 Ton.



3.1.3 CARGA MUERTA (PARA LOS NUDOS 3 al 10)



A2 = Área t = 1.40


P tijeral = 12






P cobertura = 10.00 Kg/m2



PD = PD1 + PD2 + PD3PD = 72.80 Kg.

PD = 0.07 Ton.

3.1.4 CARGA VIVA (PARA LOS NUDOS 3 al 10)


A2 = Área t = 1.4


S / C = 30


m2

Kg/m2

m2

Kg/m2


G33







PL = 0.04 Ton.



3.1.5 CARGA MUERTA (PARA LOS NUDOS 11)



A3 = Área t = 7.35


P tijeral = 8.50






P cobertura = 4.94



PD = PD1 + PD2 + PD3PD = 140.79 Kg.

PD = 0.14 Ton.



A3 = Área t = 7.35


S / C = 30.00


m2

Kg/m2

Kg/m2

m2

Kg/m2






PL = 0.22 Ton.



COMBINACIONES DE CARGA METODO LRFD

CARGAS ULTIMAS PARA LOS NUDOS 1Ingreso de datos:

Carga muerta (D)= 0.11 TnCarga viva (L)= 0.12 Tn

Carga de viento (w)= 0.06 Tn

Calculo:1.4(D) = 0.15 Tn

1.2(D) + 1.6(L) = 0.32 Tn1.2(D) + 0.5(L) = 0.19 Tn

1.2(D) + 0.8(W) = 0.18 Tn1.2(D) + 1.3(W) + 0.5(L) = 0.27 Tn

0.9(D) + 1.3(W)= 0.18 Tn0.9(D) - 1.3(W)= 0.02 Tn





1.2(D) + 1.6(L) = 0.39 Tn1.2(D) + 0.5(L) = 0.24 Tn

1.2(D) + 0.8(W) = 0.23 Tn1.2(D) + 1.3(W) + 0.5(L) = 0.33 Tn

0.9(D) + 1.3(W)= 0.22 Tn0.9(D) - 1.3(W)= 0.03 Tn

CARGAS ULTIMAS PARA LOS NUDOS 3 al 10Ingreso de datos:







1.2(D) + 1.6(L) = 0.15 Tn1.2(D) + 0.5(L) = 0.10 Tn

1.2(D) + 0.8(W) = 0.10 Tn1.2(D) + 1.3(W) + 0.5(L) = 0.13 Tn

0.9(D) + 1.3(W)= 0.09 Tn0.9(D) - 1.3(W)= 0.03 Tn





1.2(D) + 1.6(L) = 0.52 Tn1.2(D) + 0.5(L) = 0.28 Tn

1.2(D) + 0.8(W) = 0.26 Tn1.2(D) + 1.3(W) + 0.5(L) = 0.43 Tn

0.9(D) + 1.3(W)= 0.27 Tn0.9(D) - 1.3(W)= -0.02 Tn


4.3 CUADRO DE LOS ESFUERZOS FINALES

por nudos Tipo de Longitud

Elem. Elemento (m) (Ton)

1 a 2 B.S. 2.22 6.95

2 a 3 B.S. 0.40 8.13

3 a 4 B.S. 0.40 9.43

4 a 5 B.S. 0.40 10.86

5 a 6 B.S. 0.40 12.29

6 a 7 B.S. 0.40 13.74

7 a 8 B.S. 0.40 15.21

8 a 9 B.S. 0.40 16.70

9 a 10 B.S. 0.40 18.00

10 a 11 B.S. 0.40 20.24

11 a 12 B.S. 0.40 21.48

12 a 13 B.S. 0.51 21.65

13 a 14 B.S. 0.51 20.76

14 a 15 B.S. 0.51 18.98

15 a 16 B.S. 0.40 17.77

1 a 17 B.I. 0.40 -6.95

17 a 18 B.I. 0.40 -6.95

18 a 19 B.I. 0.40 -8.24

19 a 20 B.I. 0.40 -9.60

21 a 21 B.I. 0.40 -11.02

21 a 22 B.I. 0.40 -12.47

22 a 23 B.I. 0.40 -13.98

23 a 24 B.I. 0.40 -15.45

24 a 25 B.I. 0.40 -16.96

25 a 26 B.I. 0.40 -18.59

26 a 27 B.I. 0.40 -20.54

27 a 28 B.I. 0.40 -22.05

28 a 29 B.I. 0.43 -22.34

29 a 30 B.I. 0.43 -21.66

30 a 31 B.I. 0.40 -20.78

2 a 18 DI. 0.42 -1.36

3 a 19 DI. 0.42 -1.46

4 a 20 DI. 0.43 -1.54

5 a 21 DI. 0.44 -1.60


Esfuerzos axiales obtenidos por la Emvolvente SAP2000

U = 1.4 D

G10

U = 1.4 D



6 a 22 DI. 0.45 -1.66

7 a 23 DI. 0.45 -1.71

8 a 24 DI. 0.46 -1.76

9 a 25 DI. 0.47 -1.57

10 a 26 DI. 0.53 -2.59

11 a 27 DI. 0.55 -2.77

12 a 28 DI. 0.57 -2.05

13 a 29 DI. 0.58 -1.25

14 a 30 DI. 0.59 -0.23

15 a 31 DI. 0.53 0.00

2 a 17 MONT. 0.10 0.00

3 a 18 MONT. 0.12 0.33

4 a 19 MONT. 0.14 0.41

5 a 20 MONT. 0.16 0.49

6 a 21 MONT. 0.18 0.67

7 a 22 MONT. 0.19 0.65

8 a 23 MONT. 0.21 0.73

9 a 24 MONT. 0.23 0.85

10 a 25 MONT. 0.25 -1.73

11 a 26 MONT. 0.25 -4.46

12 a 27 MONT. 0.28 -4.76

13 a 28 MONT. 0.31 -5.24

14 a 29 MONT. 0.35 -5.62

15 a 30 MONT. 0.39 -2.82

VALOR MIN VALOR MAX

BRIDA SUPERIOR 6.95 21.650

BRIDA INFERIOR -22.34 -6.950

DIAGONALES -2.77 0.000

MONTANTES -5.62 0.850

Nota : Los valores positivos se refieren a Tensión y los negativos a Compresión.


5.1 DISEÑO DE LA BRIDA SUPERIOR

5.1.1 POR TENSIÓN

a) Los datos del elemento son:

La carga máxima es :Pu = 21.65 Ton.Pu = 21650 Kg.

La longitud del elemento es:L = 51 cm.L = 20.07 pulg.

Cantidad de arriostres:n = 0

La longitud de pandeo final del elemento es:L / ( n + 1 ) = 20.07 / 1

L = 20.07 pulg.

Asumiendo una esbeltez de :L / r = 300 r = L / 300L / r = 20.07 / 300

r = 0.067 pulg.

b) Obteniendo un área mínima :

Tenemos la siguiente ecuación :Pu =

Despejando :Ag =f = 0.90

Fy = 36 KSI = 2530

Reemplazando :

Ag = 21650.00 / ( 0.90 x 2530 )

Ag = 9.508

Ag = 1.474

r = 0.067 pulg.

Con estos datos recurrimos a las tablas.

CALCULO DE LA ESTRUCTURA METALICA DE LA COBERTURA SOBRE LAS TRIBUNAS DE ORIENTE Y

OCCIDENTE

f x Fy x Ag

Pu / ( f x Fy )

Kg/cm2

cm2

pulg2



OCCIDENTE

c) Ensayamos con el siguiente perfil :

DOBLE ANGULO 2"x2"x1/4"

Los datos del siguiente perfil son obtenidos de la tabla AISC LRFD :

Ag = 1.880rx = 0.609 pulg.ry = pulg.

d) Verificando el perfil :

La longitud de pandeo es la siguiente :L = 20.07 pulg.

Usamos el menor radio de giro, el cual es :r = 0.609 cm.

Las relación de esbeltez es la siguiente :

L / r = 33 < 300 OK!

e) Verificación de las conexiones :

Fluencia en la sección bruta :

Pu =

Ag = 1.880

Ag = 12.129f = 0.90

Pu = 0.90 x 12.129 x 2530

Pu = 27617.75 Kg.

OK ! 27617.8 > 21650.0

Fractura en la sección efectiva :

Ae =m = 1 Debido al tamaño del perfil se utilizará conexión soldada

Ae = 1.880

Pu =

pulg2

ft x Ag x Fy

pulg2

cm2

m * Ag

pulg2

ft x Ae x Fu



OCCIDENTE

= 0.75

Ae = 12.129

Fu = 58 KSI = 4276

Reemplazando los valores :

Pu = 0.75 x 12.129 x 4276

Pu = 38897.73 Kg.

OK ! 38897.7 > 21650.0

f) La sección final que usaremos es:


ft

cm2

Kg/cm2


5.2 DISEÑO DE LA BRIDA INFERIOR

5.2.1 POR COMPRESIÓN



La longitud del elemento es:L = 43.00 cm.L = 16.93 pulg.



L = 16.93 pulg.


Asumiendo una esbeltez de :K L / r = 100 K = 1 (Articulado)

r = L / 100r = 0.169 pulg.

Hallamos el Coeficiente de Esbeltez :

=

Fy = 36 KSI = 2530E = 29000

Reemplazando los valores de "L / r", "Fy" y "E" se tiene :

= 1.12 → El Pandeo es Inelástico ( < 1.5 )

La fórmula para el Pandeo Inelástico es :Fcr = ( 0.658 ^ hc ^ 2 ) Fy

Fcr = 1496.59

Ahora tenemos la fórmula de la carga última :Pu =


OCCIDENTE

lc ( L / r p ) ( raiz ( Fy / E ))

Kg/cm2

lc

Reemplazando los valores de "lc" y "Fy" se tiene :

Kg/cm2

f x Fcr x Ag



OCCIDENTE

Despejando "Ag" :Ag =f = 0.85

Ag = 22340.00 / ( 0.85 x 1496.59 )

Ag = 17.561

Ag = 2.722r = 0.169 pulg.

Con estos datos recurrimos a las tablas.c) Ensayando con el siguiente perfil :



Ag = 1.880rx = 0.609 pulg.ry = 0.000 pulg.

e) Verificamos el perfil :

La longitud de pandeo es la siguiente :

L = 16.93 pulg.

Usamos el menor radio de giro, el cual es :

r = 0.609 pulg.

La relación de esbeltez es la siguiente :

L / r = 28 < 200 OK!


=

Fy = 36 KSI = 2530

E = 29000


Pu / ( f x Fcr )

Reemplazando "Pu", "f" y Fcr":

cm2

pulg2

pulg2

lc ( L / r p ) ( raiz ( Fy / E ))

Kg/cm2

lc



OCCIDENTE

La fórmula para el Pandeo Inelástico es :

Fcr = ( 0.658 ^ hc ^ 2 ) Fy

Fcr = 2430.26

f = 0.85

Ag = 12.129

Pu =

Pu = 25055.15 Kg.

OK ! 25055.15 > 22340.00


Ángulos dobles de acero de :


Kg/cm2

cm2

f x Fcr x Ag


5.3 DISEÑO DE LA DIAGONAL







L = 9.99 pulg.



r = L / 100r = 0.100 pulg.


=

Fy = 36 KSI = 2530E = 29000




Fcr = 1496.59

Ahora tenemos la fórmula de la carga última :Pu =


OCCIDENTE

lc ( L / r p ) ( raiz ( Fy / E ))

Kg/cm2

lc


Kg/cm2

f x Fcr x Ag



OCCIDENTE


Ag = 2770.00 / ( 0.85 x 1496.59 )

Ag = 2.177

Ag = 0.338r = 0.100 pulg.




Ag = 0.470rx = 0.305 pulg.ry = 0.420 pulg.



L = 9.99 pulg.


r = 0.305 pulg.


L / r = 33 < 200 OK!


=

Fy = 36 KSI = 2530

E = 29000


Pu / ( f x Fcr )


cm2

pulg2

pulg2

lc ( L / r p ) ( raiz ( Fy / E ))

Kg/cm2

lc



OCCIDENTE


Fcr = ( 0.658 ^ hc ^ 2 ) Fy

Fcr = 2389.11

f = 0.85

Ag = 3.032

Pu =

Pu = 6157.73 Kg.

OK ! 6157.73 > 2770.00




Kg/cm2

cm2

f x Fcr x Ag


5.4 DISEÑO DE LA MONTANTE

5.4.1 POR TENSIÓN






L = 11.81 pulg.

Asumiendo una esbeltez de :L / r = 300 r = L / 300

r = 11.81 / 300r = 0.039 pulg.


Tenemos la siguiente ecuación :Pu =

Despejando :Ag =f = 0.90

Fy = 36 KSI = 2530

Reemplazando :

Ag = 850.00 / ( 0.90 x 2530 )

Ag = 0.373

Ag = 0.058r = 0.039 pulg.

Con estos datos recurrimos a las tablas.

c) Ensayamos con el siguiente perfil :


OCCIDENTE

f x Fy x Ag

Pu / ( f x Fy )

Kg/cm2

cm2

pulg2



OCCIDENTE



Ag = 0.470rx = 0.305 pulg.ry = 0.420 pulg.

d) Verificando el perfil :

La longitud de pandeo es la siguiente :L = 11.81 pulg.

Usamos el menor radio de giro, el cual es :r = 0.305 cm.

Las relación de esbeltez es la siguiente :

L / r = 39 < 300 OK!

e) Verificación de las conexiones :

Fluencia en la sección bruta :

Pu =

Ag = 0.470

Ag = 3.032f = 0.90

Pu = 0.90 x 3.032 x 2530

Pu = 6904.44 Kg.

OK ! 6904.4 > 850.0

Fractura en la sección efectiva :

Ae =m = 1 Debido al tamaño del perfil se utilizará conexión soldada

Ae = 0.470

Pu =

= 0.75

pulg2

ft x Ag x Fy

pulg2

cm2

m * Ag

pulg2

ft x Ae x Fu

ft



OCCIDENTE

Ae = 3.032

Fu = 58 KSI = 4276

Reemplazando los valores :

Pu = 0.75 x 3.032 x 4276

Pu = 9724.43 Kg.

OK ! 9724.4 > 850.0




cm2

Kg/cm2


5.4 DISEÑO DE LA MONTANTE






La longitud de pandeo final del elemento es:

L / ( n + 1 ) = 14.96 / 1L = 14.96 pulg.



r = L / 100r = 0.150 pulg.


=

Fy = 36 KSI = 2530E = 29000




Fcr = 1496.59

Ahora tenemos la fórmula de la carga última :


OCCIDENTE

lc ( L / r p ) ( raiz ( Fy / E ))

Kg/cm2

lc


Kg/cm2



OCCIDENTE

Pu =


Ag = 5620.00 / ( 0.85 x 1496.59 )

Ag = 4.418

Ag = 0.685r = 0.150 pulg.


DOBLE ANGULO 1 1/2"x1 1/2"x1/8"


Ag = 0.720rx = 0.465 pulg.ry = 0.630 pulg.



L = 14.96 pulg.


r = 0.465 pulg.


L / r = 32 < 200 OK!


=

Fy = 36 KSI = 2530

E = 29000

f x Fcr x Ag

Pu / ( f x Fcr )


cm2

pulg2

pulg2

lc ( L / r p ) ( raiz ( Fy / E ))

Kg/cm2



OCCIDENTE



Fcr = ( 0.658 ^ hc ^ 2 ) Fy

Fcr = 2396.42

f = 0.85

Ag = 4.645

Pu =

Pu = 9461.97 Kg.

OK ! 9461.97 > 5620.00




lc

Kg/cm2

cm2

f x Fcr x Ag


5.5 RESUMEN DE LOS PERFILES OBTENIDOS

5.5.1 BRIDA INFERIOR

a) Por compresión :DOBLE ANGULO 2"x2"x1/4"

Usaremos finalmente:


5.5.2 BRIDA SUPERIOR

a) Por tensión :DOBLE ANGULO 2"x2"x1/4"



5.5.3 DIAGONALES

a) Por compresión :




5.5.4 MONTANTES

a) Por compresión :DOBLE ANGULO 1 1/2"x1 1/2"x1/8"

b) Por tensión :DOBLE ANGULO 1"x1"x1/8"




OCCIDENTE

PROPIEDADES GEOMETRICAS DE PERFILES NO CONOCIDOS1x1 x1/8GEOMETRIA:

a : 0.875b : 1 c : 0.88d : 1 t : 1/8 yp : 0.30A ; 0.47Ixx : 0.04rx : 0.3045Iyy : 0.08ry : 0.42S :

1 1/2 x1 1/2 x1/8GEOMETRIA:

a : 1.375b : 1 1/2c : 1.38d : 1 1/2t : 1/8 yp : 0.42A ; 0.72Ixx : 0.16rx : 0.4652Iyy : 0.28ry : 0.63S :

2x2x1/8GEOMETRIA:

a : 1.875b : 2

yp

dc

b

t

a

c : 1.88d : 2 t : 1/8 yp : 0.55A ; 0.97Ixx : 0.38rx : 0.63Iyy : 0.67ry : 0.83S :

2x2x5/16GEOMETRIA:

a : 1.6875b : 2 c : 1.69d : 2 t : 5/16yp : 0.61A ; 2.30Ixx : 0.83rx : 0.60Iyy : 1.70ry : 0.86S :

0.021640691.23992014

1.- DISEÑO DE TIJERAL SECTOR CENTRAL

Documents

Transcript of 1.- DISEÑO DE TIJERAL SECTOR CENTRAL