2.0. Memoria de Calculo Tijeral

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Abril - 2013 Estructura Metálica Techo del Almacén Embotelladora San Miguel del Sur SAC Huaura - Lima Embotelladora San Miguel del Sur S.A.C. 1/20 2 MEMORIA DE CÁLCULO MEMORIA DE DISEÑO 1. GENERALIDADES: En la presente memoria de cálculo se especifica el procedimiento seguido para realizar el diseño de las estructuras metálicas q forman parte de la estructura de la obra: Esquema del Proyecto 2. REFERENCIAS: - Reglamento Nacional de Edificaciones Norma Técnica de Edificación E-020 - Cargas - 2006 - Reglamento Nacional de Edificaciones Norma Técnica de Edificación E-030 - Diseño Sismo Resistente - 2006 - Reglamento Nacional de Edificaciones Norma Técnica de Edificación E-090 - Estructuras Metálicas - 2006 3. CARGAS: Para el análisis de la estructura se tuvo en cuenta las siguientes cargas: A) Cargas a asignar a Tijeral SALA DE PRODUCCIÓN DE LA EMBOTELLADORA SAN MIGUEL DEL SUR S.A.C. PROVINCIA DE HUARA - LIMA (1,147 M2) El proyecto contempla el diseño en dos aguas, del almacén Kola Real - Huara, la cual esta compuesta por Tijerales y viguetas a base de perfiles doble ángulo, techada con una cobertura a base a Calaminon tipo T (4 mm de espesor).

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Estructura Metlica

2 MEMORIA DE CLCULO

SALA DE PRODUCCIN DE LA EMBOTELLADORA SAN MIGUEL DEL SUR S.A.C. PROVINCIA DE HUARA - LIMA (1,147 M2)

MEMORIA DE DISEO1. GENERALIDADES:En la presente memoria de clculo se especifica el procedimiento seguido para realizar el diseo de las estructuras metlicas queforman parte de la estructura de la obra: El proyecto contempla el diseo en dos aguas, del almacn Kola Real - Huara, la cual esta compuesta por Tijerales y viguetas a base de perfiles doble ngulo, techada con una cobertura a base a Calaminon tipo T (4 mm de espesor).

Esquema del Proyecto2. REFERENCIAS:- Reglamento Nacional de Edificaciones Norma Tcnica de Edificacin E-020 - Cargas - 2006- Reglamento Nacional de Edificaciones Norma Tcnica de Edificacin E-030 - Diseo Sismo Resistente - 2006- Reglamento Nacional de Edificaciones Norma Tcnica de Edificacin E-090 - Estructuras Metlicas - 2006

3. CARGAS:Para el anlisis de la estructura se tuvo en cuenta las siguientes cargas:A) Cargas a asignar a Tijeral3.1. Carga Muerta (D):La carga propia del tijeral es calculada por el programa SAP 2000Se consider el peso propio de los elementos, de acuerdo a los materiales y geometra de los elementos.La cobertura que estar apoyada sobre el techo se encuentra conformada por CALAMINON TIPO T e=4mm

Ancho Tributario =5.92 mlLongitud Superior del Tijeral =31.54 mlPeso de Cobertura =3.76 kg/m2Nmero de Vigas =15.00Peso de Vigas =28.50 kg/mlPendiente=9.68%Nmero de nudos superiores =17.00

Cobertura :26.97 kg/mlIncluyendo los voladosVigas (15 vigas 2L2-1/2X2-1/2X3/16")80.16 kg/ml(15 x 5Kg/ml x AT / Long. Tijeral)Acabados:Luminarias=3.00 kg/m217.75 kg/mlFalso cielo raso=0.00 kg/m20.00 kg/mlOtros=2.00 kg/m211.83 kg/ml136.71 kg/ml

Carga muerta por nudo: (31.54* AT /nmero de nudos) :253.67 kgCarga muerta a aplicar al modelo =260.00 kg

3.2. Carga Viva (L):Se considera un techo con material ligero de calaminon tipo T, para lo cual la sobre carga segn la Norma E-020 es:

Sobrecarga (Techos Livianos):30.00 kg/m2

Carga viva por nudo: (30 x At x Ltijeral /nmero de nudos) :329.26 kgCarga viva a aplicar al modelo =330.00 kg

3.3. Carga Viento (W):Se considera que habr oficinas sobre la losa en una futura ampliacin y as tenemos en la Norma E-020:

Velocidad de viento h=10m=75.00 Km/horaVelocidad de viento h=5m=64.39 Km/hora

q (presion de viento Kg/m2) (Presion lateral) =14.06 Kg/m2C=0.5q minimo =25.00 Kg/m2

Carga Repartida viento vertical =2.89 Kg/m2

Carga de Viento por nudo =31.58 kgCarga de viento a aplicar =35.00 kg

B) Cargas a asignar a Viguetas

Nota: Se diseo en funcin a la luz mayor de viguetas

3.4. Carga Muerta (D):La carga propia del tijeral es calculada por el programa SAP 2000Se consider el peso propio de los elementos, de acuerdo a los materiales y geometra de los elementos.La cobertura que estar apoyada sobre el techo se encuentra conformada por CALAMINON TIPO T 4mm

Ancho Tributario =3.88 mlLongitud de correa =6.93 mlPeso de Cobertura =3.76 kg/m2Pendiente=9.68%Nmero de nudos superiores de correa =20.00

Cobertura =14.59 kg/mlAcabados:Luminarias =3.00 kg/m211.64 kg/mlFalso cielo raso0.00 kg/m20.00 kg/mlOtros2.00 kg/m27.76 kg/ml33.99 kg/ml

Carga muerta por nudo: (10.24 * AT /nmero de nudos) :11.78 kgCarga muerta a aplicar al modelo =15.00 kg

3.5. Carga Viva (L):Se considera que habr oficinas sobre la losa en una futura ampliacin y as tenemos en la Norma E-020:

Sobrecarga (Oficinas):30.00 kg/m2

Carga viva por nudo: (30 x AT x Ltijeral /nmero de nudos) :40.33 kgCarga viva a aplicar al modelo =45.00 kg

3.6. Carga Viento (W):Se considera que habr oficinas sobre la losa en una futura ampliacin y as tenemos en la Norma E-020:

Velocidad de viento h=10m=75.00 Km/horaVelocidad de viento h=5m=64.39 Km/hora

q (presion de viento Kg/m2) (Presion lateral) =14.06 Kg/m2C=0.5q minimo =25.00 Kg/m2

Carga Repartida viento vertical =2.89 Kg/m2

Carga de Viento por nudo =5.30 kgCarga mnima de viento a aplicar =6.00 kg4. ANALISIS ESTRUCTURAL:La resistencia requerida de los elementos y sus conexiones fueron determinadas mediante un anlasis elstico - lineal teniendo en cuenta las cargas que actuan sobre la estructura definidas anteriormente y con las combinaciones de carga correspondientes.4.1. Combinaciones de Carga:Se tuvieron en cuenta las combinaciones de carga factorizadas recomendadas por la Norma E-090 (aplicando el mtodo LRFD) para determinar la resistencia requerida de los elementos que conforman la estructura. As tenemos:Diseo:Combinacin 1:1.4 DCombinacin 2:1.2 D + 1.6 LCombinacin 3:1.2 D + 1.6 L + 0.8 WCombinacin 4:1.2 D + 1.3 W + 0.5 LCombinacin 5:1.2 D + 0.5 L Combinacin 6:0.9 D + 1.3 WEnvolvente :Comb1 + Comb2 + Comb3 + Comb4+ Comb5 + Comb6

Servicio:Control de deflexin:Dflx1 :DDflx2 :D + L + W

MODELO ESTRUCTURAL CON CARGAS APLICADAS

SELECCIN DE ELEMENTOS Y NORMATIVIDADPropiedades MecnicasElemento EstructuralDescripcinFyFuNormaObservaciones1.0 Tijeral PrincipalElementos EstructuralesPerfiles doble ngulo250410Astm A36Medidas de acuerdo a PlanosAnclajePlancha de Acero Estructural250410Astm A36Medidas de acuerdo a PlanosSoldadura GeneralE-70XXSoldadura general

2.0 ViguetasElementos EstructuralesPerfiles doble ngulo250410Astm A36Medidas de acuerdo a PlanosAnclajePlancha de Acero Estructural250410Astm A36Medidas de acuerdo a PlanosSoldadura GeneralE-70XXSoldadura general

4.0 CoberturaCobertura Calaminn tipo T/ Espesor e=4mm

1.0 MODELO ESTRUCTURAL:

MODELO ESTRUCTURAL DE TIJERAL

SECCIONES:

MODELO ESTRUCTURAL DE LA VIGUETA

SECCIONES:

ASIGNACIONES DE CARGA:CARGA ADIONAL DE TECHO VENTILACIN =168.58 kgA) MUERTA (D)1.0625Carga muerta a aplicar al modelo =260.00 kgCarga de Los extremos138.13 kgNodos H, I y J444.83 kgResto de nodos276.25 kg

B) VIVA (L)1.0625Carga viva a aplicar al modelo =330.00 kgCarga de Los extremos175.3125Resto de nodos350.625

C) VIENTO (W)1.0625Carga de viento a aplicar =35.00 kgCarga de Los extremos18.59375Resto de nodos37.1875

Diseo:Combinacin 1:1.4 DCombinacin 2:1.2 D + 1.6 LCombinacin 3:1.2 D + 1.6 L + 0.8 WCombinacin 4:1.2 D + 1.3 W + 0.5 LCombinacin 5:1.2 D + 0.5 L Combinacin 6:0.9 D + 1.3 WEnvolvente :Comb1 + Comb2 + Comb3 + Comb4+ Comb5 + Comb6Para el diseo de miembros sometidos a compresin axial se ha realizado las 6 combinaciones, segn el cuadro anterior. Donde se ha determinado que se producen mayores esfuerzos por tanto mayores deplazamientos para el caso de la Combinacion 3.

Combinacin 3:1.2 D + 1.6 L + 0.8 W

RESULTADOS DE ANLISIS ESTRUCTURAL:1. Desplazamientos:Dflx2 :D + L + Wd z =0.01236 m< 0.0365Deflexin Mxima:OK!

2 Verificacin de esfuerzos

Nota: Se observa que la mayor zona esfuerzada tiene un ratio de verificacin de esfuerzos de mximo 0.70, por lo tanto la estructura tiene un correcto diseo.

2.1 Verificacin de la zona ms esforzada

Se observa Carga axial =7.912TnCompresin

Diseo de Elemento Estructural sujeto a compresin axial:

COMPRESON EN BRIDA INFERIOR:

Seccin asumida:2L2-1/2X2-1/2X3/16Doble ngulo, colocados formando un cuadrado

Faxial_mx=7912 kgFy =2531 kg/cm2E =2040000 kg/cm2Solicitaciones de carga:

Pu =-7912 kg/cm2Carga ltima de Compresin, segn la Combinacin 3

Propiedades de la Seccin:K =1A =11.61 cm2Para el doble nguloL x=1.94 mrx =1.96 cmL y=6.00 mry =15.34 cmMtodo LRFD:

Donde:cFactor de resistencia por compresin axialgiFactor de carga correspondiente a la carga PiPnResistencia nominal de compresin axial determinada segn la seccinCombinacion aplicable de cargas factorizadasCombinacion aplicable debido a cargas de servicioVerifiacin de esbeltez:

K*L/rx =98.98< 200 OKK*L/ry =39.11< 200 OK

Funcin de esbeltez:

Eje Xlc =1.110Eje Ylc =0.439Q =1

Eje Xlc* Q^0.5 =1.110

Por lo tanto :Eje XFcr =1510.81 kg/cm2Eje YFcr =2335.15 kg/cm2

Eje Xc Pn =15786.4 kgc Pn > PuOK Usar seccin asumidaEje Yc Pn =24400.0 kgc Pn > PuOK Usar seccin asumida

COMPRESIN EN BRIDA SUPERIOR:

Seccin asumida:2L2-1/2X2-1/2X3/16Doble ngulo, colocados formando un cuadrado

Faxial_mx6012 kgFy =2531 kg/cm2E =2040000 kg/cm2Solicitaciones de carga:

Pu =-6012 kg/cm2Carga ltima de Compresin, segn la Combinacin 3

Propiedades de la Seccin:K =1A =11.61 cm2Para el doble nguloL x=1.94 mrx =1.96 cmL y=12.00 mry =15.34 cm

Verificacin de esbeltez:

K*L/rx =98.98< 200 OKK*L/ry =78.23< 200 OK

Funcin de esbeltez:

Eje Xlc =1.110Eje Ylc =0.878Q =1

Eje Xlc* Q^0.5 =1.110

Por lo tanto :Eje XFcr =1510.81 kg/cm2Eje YFcr =1833.71 kg/cm2

Eje Xc Pn =15786.4 kgc Pn > PuOK Usar seccin asumidaEje Yc Pn =19160.4 kgc Pn > PuOK Usar seccin asumida

COMPRESIN EN MONTANTES:

Montante Eje 2:

Seccin asumida:2L2-1/2X2-1/2X1/4Doble ngulo, colocados formando un cuadrado

Faxial_mx12093 kgFy =2531 kg/cm2E =2040000 kg/cm2Solicitaciones de carga:

Pu =-12093 kg/cm2Carga ltima de Compresin, segn la Combinacin 3Propiedades de la Seccin:K =1A =15.35 cm2Para el doble nguloL x=2.50 mrx =1.94 cmL y=2.50 mry =9.78 cmVerificacin de esbeltez:

K*L/rx =128.87< 200 OKK*L/ry =25.56< 200 OK

Funcin de esbeltez:

Eje Xlc =1.446Eje Ylc =0.287Q =1

Eje Xlc* Q^0.5 =1.446

Por lo tanto :Eje XFcr =1055.47 kg/cm2Eje YFcr =2445.47 kg/cm2

Eje Xc Pn =14581.3 kgc Pn > PuOK Usar seccin asumidaEje Yc Pn =33784.2 kgc Pn > PuOK Usar seccin asumida

Montante Resto:

Seccin asumida:2L2X2X3/16Doble ngulo, colocados formando un cuadrado

Faxial_mx4903 kgFy =2531 kg/cm2E =2040000 kg/cm2Solicitaciones de carga:

Pu =-4903 kg/cm2Carga ltima de Compresin, segn la Combinacin 3Propiedades de la Seccin:K =1A =9.23 cm2Para el doble nguloL x=2.31 mrx =1.56 cmL y=2.31 mry =10.09 cmVerificacin de esbeltez:

K*L/rx =147.89< 200 OKK*L/ry =22.92< 200 OK

Funcin de esbeltez:

Eje Xlc =1.659Eje Ylc =0.257Q =1

Eje Xlc* Q^0.5 =1.659>1.5Eje Ylc* Q^0.5 =0.257

Si ==========>

Por lo tanto :Eje XFcr =806.51 kg/cm2Eje YFcr =2462.00 kg/cm2

Eje Xc Pn =6699.7 kgc Pn > PuOK Usar seccin asumidaEje Yc Pn =20451.9 kgc Pn > PuOK Usar seccin asumida

Diseo de Elemento Estructural sujeto a Traccin axial:

TENSIN EN BRIDA INFERIOR:

Segn las especificaciones dadas en el manual del LRFD Especificaciones 2010, se tiene el siguioente diseo:

Para tensin dada en la seccin bruta:

Seccin asumida:2L2-1/2X2-1/2X3/16Doble ngulo, colocados formando un cuadrado

Faxial_max=5981.5 kgFy =2531 kg/cm2Acero grado 36 (ASTM 36)Fu=4078 kg/cm2E =2040000 kg/cm2

Solicitaciones de carga:Pu =5981 kg/cm2Carga ltima de Tensin, segn la Combinacin 3

Propiedades de la Seccin:A =11.61 cm2Para el doble ngulo

Pn=29386.071Kgt Pn =26447.5 kgc Pn > PuOK Usar seccin asumida

Para tensin dada en la seccin Neta:

Donde: El rea efectiva viene a ser el producto de el rea bruta por el factor de retrazo por cortante U

U, Tabla D 3.1, del manual de diseo de acero, Especificaciones LRFD 2010 U=1 (unincon soldadura)

Pn=47343.258

t Pn =35507.4 kgc Pn > PuOK Usar seccin asumida

No se requiere realizar el anlisis de los miembros en tensin de la brida superior, debido a que la Faxial_max=4025Kg < Faxial_mx=5981Kg dado en la brida inferior para la cual se ha hecho el anlisis validando su conformidad.

TENSIN EN DIAGONALES:

Para tensin dada en la seccin bruta:

Seccin asumida:2L2X2X3/16Doble ngulo, colocados formando un cuadrado

Faxial_max=6393.7 kgFy =2531 kg/cm2Acero grado 36 (ASTM 36)Fu=4078 kg/cm2E =2040000 kg/cm2

Solicitaciones de carga:Pu =6394 kg/cm2Carga ltima de Tensin, segn la Combinacin 3

Propiedades de la Seccin:A =9.23 cm2Para el doble ngulo

Pn=23362.053Kgt Pn =21025.8 kgc Pn > PuOK Usar seccin asumida

Para tensin dada en la seccin Neta:

Donde: El rea efectiva viene a ser el producto de el rea bruta por el factor de retrazo por cortante U

U, Tabla D 3.1, del manual de diseo de acero, Especificaciones LRFD 2010 U=1 (unincon soldadura)

Pn=37638.094

t Pn =28228.6 kgc Pn > PuOK Usar seccin asumida

1.0 VIGUETA

ASIGNACIONES DE CARGA:

CARGA MUERTA (WD):1.053Carga actuante sobre el modelo15.00 kgCarga de Los extremos15.79 kgNudos Extremos7.89 kg

CARGA VIVA (WL):1.053Carga actuante sobre el modelo45.00 kgCarga de Los extremos47.37 kgNudos Extremos23.68 kg

CARGA VIENTO (Ww):1.053Carga actuante sobre el modelo6.00 kgCarga de Los extremos6.32 kgNudos Extremos3.16 kg

Diseo:Combinacin 1:1.4 DCombinacin 2:1.2 D + 1.6 LCombinacin 3:1.2 D + 1.6 L + 0.8 WCombinacin 4:1.2 D + 1.3 W + 0.5 LCombinacin 5:1.2 D + 0.5 L Combinacin 6:0.9 D + 1.3 WEnvolvente :Comb1 + Comb2 + Comb3 + Comb4+ Comb5 + Comb6

Para el diseo de miembros sometidos a compresin axial se ha realizado las 6 combinaciones, segn el cuadro anterior. Donde se ha determinado que se producen mayores esfuerzos por tanto mayores deplazamientos para el caso de la Combinacion 3.

Combinacin 3:1.2 D + 1.6 L + 0.8 W

RESULTADOS DE ANLISIS ESTRUCTURAL

Nota: Se observa que ningn elemento est en estado crtico

Deflexin Mxima:Dflx2 :D + L + W

0.00875< 0.0365OK!

Diseo de Elemento Estructural sujeto a compresin axial:

COMPRESON EN BRIDA SUPERIOR:

Seccin asumida:2L1X1X3/16Doble ngulo, colocados formando un cuadrado

Faxial_mx7164 kgFy =2531 kg/cm2E =2040000 kg/cm2Solicitaciones de carga:

Pu =-7164 kg/cm2Carga ltima de Compresin, segn la Combinacin 3Propiedades de la Seccin:K =1A =9.23 cm2Para el doble nguloL x=0.35 mrx =1.56 cmL y=6.58 mry =17.69 cmVerificacin de esbeltez:

K*L/rx =22.38< 200 OKK*L/ry =37.17< 200 OKFuncin de esbeltez:

Eje Xlc =0.251Eje Ylc =0.417Q =1

Eje Xlc* Q^0.5 =0.251

Por lo tanto :Eje XFcr =2465.21 kg/cm2Eje YFcr =2353.47 kg/cm2

Eje Xc Pn =20478.5 kgc Pn > PuOK Usar seccin asumidaEje Yc Pn =19550.3 kgc Pn > PuOK Usar seccin asumida

TRACCIN EN BRIDA INFERIOR:

Para tensin dada en la seccin bruta:

Seccin asumida:Acero Liso 5/8"Acero circular Liso

Faxial_max=7158.7 kgFy =2531 kg/cm2Acero grado 36 (ASTM 36)Fu=4078 kg/cm2E =2040000 kg/cm2

Solicitaciones de carga:Pu =7159 kg/cm2Carga ltima de Tensin, segn la Combinacin 3

Propiedades de la Seccin:A =1.97 cm2

Pn=4986.267Kgt Pn =4487.6 kgc Pn < PuOK Usar seccin asumida

Para tensin dada en la seccin Neta:

Donde: El rea efectiva viene a ser el producto de el rea bruta por el factor de retrazo por cortante U

U, Tabla D 3.1, del manual de diseo de acero, Especificaciones LRFD 2010 U=1 (unincon soldadura)

Pn=8033.266

t Pn =7229.9 kgc Pn > PuOK Usar seccin asumida

No se requiere realizar el anlisis de los miembros en tensin de las diagonales, debido a que para acero de 3/8", el t Pn>Pu (Pu: carga ltima calculada)

Conclusiones:

- Se observa que el tijeral y viguetases son lo suficientemente rgidos y que soportan ampliamente la deflexin mxima admisible (L/180), segn lo recomendado en el manual de AISC Steel Construction Ed. 13th.

Abril - 2013&A Techo del AlmacnEmbotelladora San Miguel del Sur SACHuaura - Lima&G

Embotelladora San Miguel del Sur S.A.C.&P/&N

Norma

Metrado de Vigueta