Analisis, Diseño y Detallado Estructural en Acero de Naves Industriales Con Las Especificaciones...

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INFORME FINAL DEL PROYECTO DE RESIDENCIA PROFESIONAL Proyecto: “ANÁLISIS, DISEÑO Y DETALLADO ESTRUCTURAL EN ACERO DE NAVES INDUSTRIALES CON LAS ESPECIFICACIONES A.I.S.C. VIGENTES”. Especialidad: INGENIERIA CIVIL Alumno: JOSE EDUARDO MOTA CARRILLO Número de control: 10380733 Asesor interno: ING. JAIME IBARRA HINOJOSA Asesor externo: ING. ANDRES VIRGILIO RODRIGUEZ GARCIA TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO Instituto Tecnológico

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memoria de residencias profesionales, que dicta la metodología necesaria en conjunto con el software de diseño asistido por computadora AutoCAD y STAAD.Pro V8i, la manera para un correcto análisis y diseño estructural de una edificación tipo nave industrial

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INFORME FINAL DEL PROYECTO DE RESIDENCIA PROFESIONAL

Proyecto:

“ANÁLISIS, DISEÑO Y DETALLADO ESTRUCTURAL EN ACERO DE NAVES INDUSTRIALES CON LAS ESPECIFICACIONES A.I.S.C.

VIGENTES”.

Especialidad:

INGENIERIA CIVIL

Alumno:

JOSE EDUARDO MOTA CARRILLO

Número de control:

10380733

Asesor interno:

ING. JAIME IBARRA HINOJOSA

Asesor externo:

ING. ANDRES VIRGILIO RODRIGUEZ GARCIA

Cd. Victoria, Tamaulipas, Junio de 2015

INDICE

TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO Instituto Tecnológico de

Cd. Victoria

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CONTENIDO

1. INTRODUCCIÓN.................................................................................................. 2

2. JUSTIFICACIÓN.................................................................................................. 3

3. OBJETIVOS GENERALES Y ESPECIFICOS..................................................... 4

3.1 OBJETIVO GENERAL............................................................................ 4

3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS................................................................... 4

4. CARACTERIZACIÓN DEL ÁREA EN QUE PARTICIPÉ.................................... 5

4.1 ENTIDAD……………………………………………………………………... 5

4.2 UBICACION…………………………………………………………………... 6

5. PROBLEMAS A RESOLVER............................................................................... 7

6. ALCANCES Y LIMITACIONES............................................................................ 8

7. FUNDAMENTOS TEÓRICOS.............................................................................. 9

8. PROCEDIMIENTO Y DESCRIPCIÓN DE LAS ACTIVIDADES REALIZADAS. 19

9. RESULTADOS, PLANOS, GRÁFICAS Y PROGRAMAS..................................72

10. COMPETENCIAS DESARROLLADAS.........................................................…73

11. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES....................................................74

12. GLOSARIO.......................................................................................................75

13. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.................................................................82

ANEXOS

1. INTRODUCCIÓN.

1

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El presente proyecto, muestra una metodología aplicada para realizar un análisis y

diseño estructural de una nave industrial con las especificaciones de la A.I.S.C.

(American Institute for Steel Construction).

Se pretende que pueda ser usado como marco de referencia para otros proyectos,

es dirigida principalmente para los estudiantes de ingeniería civil que deseen

incursionar en el ámbito estructural de la edificación, así como para ingenieros que

recién egresan de la Carrera.

Es posible que al realizar este proyecto con el paso del tiempo y con el desarrollo de

nuevas teorías destinadas a la solución de problemas estructurales, se introduzca a

un proceso de obsolescencia de la metodología presente, sin embargo, las teorías

sobre las cuales se basa este proyecto, nos han demostrado que por la sencillez,

tanto de aprendizaje como de realización, son sumamente utilizadas y conocidas por

los ingenieros civiles dedicados al diseño estructural.

Estas condiciones hacen que este trabajo sea realizado bajo bases sólidas, que a

pesar del paso del tiempo servirá al quehacer estructural.

Es interesante hacer notar que actualmente en la mayoría de las escuelas de

ingeniería la manera de enseñar el diseño estructural es con un plumón y un

pintarron, aunque en los programas de estudio en proyecto y en la mayoría de las

oficinas de ingeniería estructural, ya se contempla el uso de las computadoras como

complemento del análisis y diseño.

Debido a estas consideraciones se ha decido utilizar el programa STAAD PRO V8i para el análisis y diseño estructural.

Y el programa de AUTOCAD (herramienta de dibujo) lo utilizaremos para la representación de los planos estructurales, debido a la rapidez y la calidad al presentar los planos.

2. JUSTIFICACIÓN.

2

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Los proyectos de acero estructural son cada día mas frecuentes en las edificaciones

ya que estos presentan muchas ventajas con respecto al concreto, ya sea en su

rapidez de instalación, en elementos con menores dimensiones como también su

composición permite tener estudios con un mayor control del comportamiento que

presenta ante la aplicación de cargas, así como su funcionalidad y predicción de

fallas que pudiera presentar en servicio.

El empleo del acero estructural en edificios tipo naves industriales son casos de

cómo es eficiente emplear este material ya que debido a los requerimientos

económicos requeridos por el cliente, en este caso en particular, se debe tener un

edificio capaz de comportarse de manera adecuada ante las diferentes cargas y

factores ambientales, así como el de llegar a un peso optimo (aceptable) el cual no

rebase el de otros edificios calculados que presentan similitudes en su arquitectura y

tamaños. Y si fuese posible el de tener un peso aun menor de lo que se proyecta,

haciendo uso de propuestas diferentes a las iniciales en la estructuración de los

marcos de las naves industriales entregados en los proyectos arquitectónicos.

3. OBJETIVOS GENERALES Y ESPECIFICOS

3

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3.1 Objetivo general

Realizar el análisis y el diseño estructural de una nave industrial

mediante la aplicación de las normas para el diseño de estructuras de

acero de acuerdo con las especificaciones ANSI/AISC 360-10 método ASD (allowable stress Design), empleando software de

cálculo de estructuras (STAAD.Pro V8i) para llevar a cabo con

eficiencia en tiempo la realización del proyecto.

3.2 Objetivos Específicos

A partir de los modelos arquitectónicos asegurar una correcta

modelación de la estructura en cuestión.

Llevar a cabo un análisis y diseño estructural integro apegado a las

especificaciones y normas del código de diseño en cuestión

Realizar planos estructurales en base a los criterios arquitectónicos de

dibujo.

Entregar en tiempo y forma de los planos estructurales del proyecto en

cuestión.

4. CARACTERIZACIÓN DEL ÁREA EN QUE PARTICIPE.

4.1 Entidad

4

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AVR proyectos de ingeniería y desarrollos tecnológicos

Es un estudio de Ingeniería estructural con diez años de experiencia en el medio de

la ingeniería de proyectos, siendo la especialidad edificios de tipo industrial y centros

comerciales en el sector privado. Recientemente también ha incursionado en el

desarrollo de software para la ingeniería estructural.

El proyecto que se presenta en este informe, fue desarrollado en las oficinas de la

empresa, la cual consta de un equipo de ingeniería de detalle, el cual tiene como

funciones especificas, el análisis, diseño y desarrollo de proyectos de ingeniería que

requieren del servicio de un estudio estructural, como también de revisiones

generales de proyectos ya elaborados que necesiten una segunda opinión (revisión

estructural), asesoría técnica y corresponsabilidad en seguridad estructural, en la

zona centro del país.

Este departamento también participa en el desarrollo de aplicaciones y programas

informáticos de ingeniería, orientadas a la ingeniería de estructuras

Para llevar a cabo tales tareas, el departamento cuenta con el siguiente personal:

Gerente general, cinco ingenieros calculistas, 1 Practicante auxiliar y 1 dibujante.

4.2 Ubicación

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La empresa se encuentra al sur de la ciudad de Querétaro, Querétaro, cerca de la

avenida Louis Pasteur sur, en la calle Galaxia N°333 Col. Universo 2000 con

referencia a 500m al norte del libramiento Sur-Poniente.

5. PROBLEMAS A RESOLVER.

a) Correcta interpretación de planos arquitectónicos y plantas de niveles, para la

estructuración de la nave industrial y sus contenciones.

6

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b) Estructuración de la nave con respecto a su altura libre, desde el nivel de piso

terminado hasta el nivel sobre estructura en marcos, que se requiere para los

diferentes usos que se le vaya a dar al edificio.

c) Correcto modelado de la estructura en el entorno CAD y su importación al

software de análisis en cuestión (Staad Pro V8i).

d) Encontrar el peso óptimo por metro cuadrado de la nave industrial, que no

sobrepase al de otras naves con similitud de condiciones.

e) Dibujo y detallado estructural, que encuentre los requerimientos

arquitectónicos que satisfagan una buena interpretación por parte de los

contratistas.

6. ALCANCES Y LIMITACIONES.

Al finalizar el proyecto de residencias, se cumplieron los objetivos marcados en

capítulos anteriores, se llevo acabo un análisis, diseño y detallado estructural

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integro, en tiempo, en forma y con los lineamientos de las especificaciones y códigos

de diseño utilizados; tratando siempre de obtener una estructura ligera y

mecánicamente optima.

Algunos procedimientos de análisis de cargas (sísmicas y por viento), y de diseño de

conexiones, placas base, análisis y diseño de muros de contención de gran altura

estuvieron fuera del alcance del proyecto, siendo estos analizados y estructurados

por el gerente general de la empresa.

7. FUNDAMENTO TEÓRICO.

7.1 El proceso del diseño estructural

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El diseño es un proceso creativo mediante el cual se definen las características de

un sistema de manera que cumpla en forma óptima con sus objetivos. El objetivo de

un sistema estructural es resistir las fuerzas a las que va a estar sometido, sin

colapso o mal comportamiento. Las soluciones estructurales están sujetas a las

restricciones que surgen de la interacción con otros aspectos del proyecto y a las

limitaciones generales de costo y tiempo de ejecución.

Cualquier intento de clasificación o subdivisión del proceso de diseño resulta hasta cierto punto arbitrario. Sin embargo, es útil para entender su esencia, considerar tres aspectos fundamentales: la estructuración; en análisis y el

diseño.

Estructuración. En esta parte del proceso se determinan los materiales de los que

va a estar constituida la estructura, la forma global de ésta, el arreglo de sus

elementos constitutivos y sus dimensiones y características más esenciales, es está

la parte fundamental del proceso. De la correcta elección del sistema o esquema

estructural depende más que de ningún otro aspecto la bondad de los resultados. En

esta etapa es donde desempeñaran un papel preponderante la creatividad y el

criterio.

Análisis. Se incluyen bajo esta denominación las actividades que llevan a la

determinación de la respuesta de la estructura ante las diferentes acciones

exteriores que puedan afectarla, es decir se trata de determinar los efectos de las

cargas que pueden afectar a la estructura durante su vida útil. Para esta

determinación se requiere lo siguiente.

a) Modelar la estructura, o sea idealizar la estructura real por medio de un modelo

teórico factible de ser analizado con los procedimientos de cálculo disponibles. Un

ejemplo es la idealización de un edificio de columnas, vigas y losas de concreto por

medio de un sistema de marcos planos formados por barras de propiedades

equivalentes.

b) Determinar las acciones de diseño. En muchas situaciones las cargas y los otros

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agentes que introducen esfuerzos en la estructura están definidos por los códigos y

es obligación del proyectista sujetarse a ellos.

c) Determinar los efectos de las acciones de diseño en el modelo de la estructura

elegida. En esta etapa, que constituye el análisis propiamente dicho, se determinan

las fuerzas internas (momentos flexionantes y de torsión, fuerzas axiales y

cortantes), así como las flechas y deformaciones de la estructura. Los métodos de

análisis suponen en general un comportamiento elástico lineal.

Diseño. En esta etapa se define en detalle la estructura y se revisa si cumple con

los requisitos de seguridad adoptados. Además, se elaboran los planos y

especificaciones de construcción de la estructura. Nuevamente, estas actividades

están con frecuencia muy ligadas a la aplicación de uno o más códigos que rigen el

diseño de la estructura en cuestión.

7.2 Materiales.

El acero es una aleación que está compuesta principalmente de hierro (más del

98%). Contiene también pequeñas cantidades de carbono, silicio, manganeso,

azufre, fósforo y otros elementos. El carbono es el elemento que tiene la mayor

influencia en las propiedades del acero. La dureza y la resistencia aumentan con el

porcentaje de carbono pero desafortunadamente el acero resultante es más frágil y

su soldabilidad se ve afectada. Una menor cantidad de carbono hará más suave y

dúctil al acero, pero también más débil. La adición de cromo, silicio y níquel dan

como resultado aceros con resistencias mucho mayores. Esos aceros son

apreciablemente más costosos y más difíciles de fabricar.

Acero estructural

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El material que se ajuste a una de las siguientes normas podrá ser usado, bajo

ciertas especificaciones:

- Acero estructural con limite de fluencia mínimo de 29.5 kg/mm2 y con espesor

máximo de 12.7 mm, NOM-B-99-1986 (ASTM A529).

- Acero estructural, NOM-b254-1987 (ASTM A36).

- Acero estructural de baja aleación y alta resistencia, NOM-B-282-1987 (ASTM

A242)

- Acero estructural de alta resistencia y baja aleación al manganeso-vanadio, NOM-

B-347-1981 (ASTM A570).

7.3 Diseño económico de miembros de acero

El diseño de un miembro estructural de acero implica mucho más que el cálculo de

las propiedades requeridas para resistir las cargas y la selección del perfil más ligero

que tenga tales propiedades. Aunque a primera vista este procedimiento parece que

presenta los diseños más económicos. Deben considerarse otros factores. Algunos

de estos son los siguientes:

- El proyectista necesita seleccionar las dimensiones en que se fabrican los perfiles

laminados. Vigas, placas y barras de tamaño poco comunes serán difíciles de

conseguir en periodos de mucha actividad constructiva y resultarán costosos en

cualquier época.

- En ciertos casos, pueden ser un error suponer que el perfil más ligero es el más

barato. Una estructura diseñada según el criterio de la “sección más ligera”

consistirá en un gran número de perfiles de formas y tamaños diferentes. Tratar de

conectar y adaptar todos estos perfiles será bastante complicado y el costo del acero

empleado probablemente será muy alto.

- Los costos de montaje y fabricación de vigas de acero estructural son

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aproximadamente los mismos para los miembros ligeros o pesados.

- Es muy conveniente usar la sección el mayor número de veces posible. Tal manera

de proceder reducirá los costos del detallado; fabricación y montaje.

- Los edificios tienen con frecuencia una gran cantidad de tuberías, conductos,

etcétera, por lo que deben escogerse elementos estructurales que sean compatibles

con los requisitos de forma y tamaño impuestos por tales instalaciones

- Los miembros de una estructura de acero, a veces están expuestos al publico,

sobre todo en los caso de los puentes de acero y auditorios. La apariencia puede ser

el factor principal al tener que escoger el tipo de estructura, como en el caso de los

puentes.

7.4 Perfiles

El Instituto Mexicano de la construcción en Acero, A.C (IMCA), pública un manual

por medio del diseño de esfuerzos permisibles, que es tomado como base del

AMERICAN INSTITUTE OF STEEL CONSTRUCTION, INC. (A.I.S.C.), en el cual

contiene la siguiente información.

Disponibilidad de aceros estructurales en perfiles, placas y barras, Disponibilidad de

tipos de tubos de acero, Tablas de dimensiones y propiedades de los perfiles como

son: ángulo de lados iguales (LI), ángulo de lados desiguales (LD) perfil C estándar

(CE), Perfil I estándar (IE), Perfil I rectangular (IR), Perfil T rectangular (TR), Perfil I

soldado (IS), Redondo sólido liso (OS), Tubo circular (OC), Tubo cuadrado o

rectangular (OR), Perfil C formado en frío (CF), Perfil Z formado en frío (ZF), Varilla

corrugado para refuerzo de concreto y Láminas antiderrapantes realzadas.

Los nombres y símbolos de los perfiles que contienen el manual, se muestran a

continuación, así como la designación de los perfiles.

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Fig. 2. Nombres y símbolos de perfiles.

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7.5 Especificaciones y códigos de construcción

El diseño de la mayoría de las estructuras está regido por especificaciones o

normas. Aun si éstas no rigen al diseño, el proyectista quizá las tomará como una

guía. No importa cuántas estructuras haya diseñado, es posible que el proyectista

haya encontrado toda situación posible, por lo mismo a recurrir a las

especificaciones, él recomendará el mejor material con el que se dispone. Las

especificaciones de ingeniería son desarrolladas por varias organizaciones y

contienen las opiniones más valiosas de esas instituciones sobre la buena práctica

de ingeniería.

Las autoridades municipales y estatales, preocupadas por la seguridad pública, han

establecido códigos de control de la construcción de las estructuras bajo su

jurisdicción. Estos códigos, que en realidad son reglamentos, especifican las cargas

de diseño, esfuerzos de diseño, tipos de construcción, calidad de los materiales y

otros factores; varían considerablemente de ciudad en ciudad, hecho que origina

cierta confusión entre arquitectos e ingenieros.

Algunas organizaciones publican prácticas que se recomiendan para uso regional o

nacional; sus especificaciones no son legalmente obligatorias, a menos que estén

contenidas en el código de edificación local entre estas organizaciones se encuentra

el AISC.

7.6 Cargas consideradas

Debe de entenderse como una carga estructural aquella que debe ser incluida en el

cálculo de los elementos de la estructura que la componen (losas, trabes, columnas,

cimientos, etc.).

El reglamento del Distrito Federal, clasifica las cargas estructurales como; cargas

muertas, vivas y accidentales (sismo y viento).

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- Carga muerta. Se considerarán como cargas muertas los pesos de todos los

elementos constructivos, de los acabados y de todos los elementos que ocupan una

posición permanente y tienen un peso que no cambia sustancialmente con el tiempo.

Para la evaluación de las cargas muertas se emplearán las dimensiones

especificadas de los elementos constructivos y los pesos unitarios de los materiales.

Para estos últimos, se utilizarán valores mínimos cuando sea más desfavorable para

la estabilidad de la estructura considerar una carga muerta menor, como en el caso

de volteo, flotación, lastre y succión producida por viento y en otros casos se

emplearán valores máximos.

- Carga viva. Se considerarán cargas vivas las fuerzas que se producen por el uso y

ocupación de las construcciones y que no tienen carácter permanente. Las cargas

especificadas no incluyen el peso de muros divisorios de mampostería o de otros

materiales, ni de muebles, equipos u objetos de peso fuera de lo común, como cajas

fuertes de gran tamaño, archivos importantes, libreros pesados o cortinajes en salas

de espectáculos.

Cuando se prevean tales cargas deberán cuantificarse y tomarse en cuenta en el

diseño en forma independiente de la carga viva especificada.

- Carga accidental. Este tipo de cargas no se deben al funcionamiento normal de la

estructura, pero llega a alcanzar valores muy significativos durante breves periodos

en la vida útil de la construcción. En esta clasificación se tiene el sismo y el viento

principalmente.

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7.7 Filosofías del diseño

Dos filosofías del diseño están en actual uso. El diseño por esfuerzos de trabajo

(referido por AISC como Diseño por esfuerzos permisibles) y el diseño por estados

límite (referido por AISC como el Diseño por Factor de Carga y Resistencia). El

diseño por esfuerzos de trabajo ha sido la principal filosofía usada durante los

pasados 100 años. Durante los pasados 20 años aproximadamente, el diseño

estructural se ha estado moviendo hacia un más racional diseño basado en

probabilidad, referido el procedimiento como el diseño de “estados límite“ Haaijer y

Kennedy presentaron el actual concepto de estados límite y su uso en diseño.

Las estructuras y los miembros estructurales deben de tener una adecuada fuerza,

como una adecuada rigidez y resistencia que permita un correcto funcionamiento

durante la vida de servicio de la estructura. El diseño debe proveer alguna fuerza de

reserva superior que las cargas de servicio que necesita sostener; es decir, la

estructura debe proveer la posibilidad de sobrecarga.

El diseño estructural tiene que proveer una adecuada seguridad no importa que

filosofía de diseño se use. La provisión debe hacerse por sobrecarga y por una

fuerza menor. El estudio del que esta constituido la correcta formulación de la

seguridad estructural ha estado continuando durante los pasados treinta años.

7.8 A.I.S.C. – Diseño por Esfuerzos Permisibles (ASD)

El método tradicional de las especificaciones AISC diseño por esfuerzos permisibles

(también llamado diseño por esfuerzos de trabajo) En el ASD la idea principal son

las condiciones de las cargas de servicio (La unidad de esfuerzos asumen una

estructura elástica) cuando se satisface el requerimiento de seguridad (resistencia

adecuada) por la estructura. El AISC 1989 la especificación para el diseño por

esfuerzos permisibles es referido también como la especificación ASD.

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Para el diseño por esfuerzos permisibles la ecuación puede ser formulada como

sigue:

En está filosofía todas las cargas son asumidas hacia

tener la misma variabilidad promedio. La variabilidad completa de las cargas y las

fuerzas esta puesta sobre el lado de la fuerza de la ecuación. Para examinar la

ecuación los términos de el diseño por esfuerzos permisibles para vigas, el lado

izquierdo puede representar la fuerza de la viga nominal

M n dividido por un factor de seguridad FS.(Igual a γ φ ) y el lado derecho puede

representar las cargas de servicio del

momento M resultando a partir de todos los tipos de carga. Por consiguiente la

ecuación puede corresponder a:

El término Diseño Por Esfuerzos Permisibles implica un elástico

cálculo de esfuerzos. La ecuación anterior puede ser dividida Por I C (El momento

de inercia I dividido por la distancia c desde el eje neutral hacia la fibra del extremo)

para obtener las unidades de esfuerzos. Así si uno asume la resistencia nominal M n

es alcanzada cuando el esfuerzo de la fibra extrema es el esfuerzo cedido Fy(Mn

=Fy I c), la ecuación puede corresponder a:

ó

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En el ASD el Fy FS puede ser el esfuerzo permisible Fb y fb puede ser el esfuerzo

elástico calculado debajo del total de las cargas de servicio. Si la resistencia nominal

M n ha estado basada sobre la realización de un esfuerzo Fcr menor que Fy debido

por dicha fijación, entonces el esfuerzo permisible Fb puede ser Fcr FS . Así, el

criterio de seguridad en el ASD puede ser escrito.

Los esfuerzos permisibles de la especificación ASD son derivadas de la idónea

fuerza lograda si la estructura es sobrecargada. Cuando la sección es dúctil y sujeta

esto no ocurre, la fuerza es mayor que la “primer cedida” esfuerzo , puede existir en

la sección ( Es es el modulo de elasticidad ). Similar al comportamiento inelástico

dúctil puede permitir cargas altas a ser transportadas que las posibles si la

estructura tiende a seguir siendo enteramente elástica. En tales casos los esfuerzos

permisibles son ajustados hacia arriba. Cuando la fuerza es limitada por unión o

alguna otra conducta tal que el esfuerzo no llega el esfuerzo cedido, el esfuerzo

permitido es ajustado hacia abajo.

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8. PROCEDIMIENTO Y DESCRIPCIÓN DE LAS ACTIVIDADES REALIZADAS.

Semana del lunes 26 de enero al sábado 31 de enero del 2015.

Como parte del dibujo de planos, se comenzó con la realización de los dibujos de la

cimentación de un edificio de un proyecto que está en fase de terminación por parte

de la empresa.

Estos planos consisten en hacer el dibujo en planta de zapatas propuestas con fines

de dibujo solamente, por lo que solo se supusieron zapatas con dimensiones

estimadas para poder insertarlo en el plano de cimentación correspondiente a un

edificio que tiene por nombre Edificio 1 del Modulo 4, mas adelante describiré la

nomenclatura utilizada en el proyecto.

Figura 3. Plano de cimentación en planta del Edificio 1, Modulo 4.

Además también se propone las dimensiones para placas base para las columnas

que se emplean en los marcos de este edificio, así como dados de las zapatas para

las respectivas placas bases a emplear.

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De la misma manera se llevan a cabo los dibujos de los detalles de los elementos a

emplear en un plano con su nomenclatura correspondiente.

Figura 4. Dibujo de las zapatas del plano del Edificio 1, Modulo 4.

Figura 5. Plano de detalles de cimentación del Edificio 1, Modulo 4.

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Semana del lunes 02 de febrero al viernes 06 de febrero del 2015.

Como se mencionó en la semana del miércoles 28 de enero al sábado 31 de enero

del 2015. Se continuó con el dibujo estructural de cimentación de un edificio tipo

nave industrial el cual se llama para propósitos de la empresa “CN.ES.M4E1.101-A”

el cual significa:

CN. La abreviatura del proyecto

ES. Refiriéndose a que es un plano estructural

M4E1. Es el nombre del edificio dentro del proyecto, ya que estos se nombraron así

por cuestiones de identificación más rápida dentro del proyecto. El cual significa

“modulo 4, edificio 1”

101. se refiere a la serie del plano, la cual significa que los de serie 100 son de

cimentación. En este caso es un plano estructural de cimentación en planta.

Por último el “-A” es el numero de revisión del plano, para este caso es la primera

revisión, para los subsecuentes se nombraran en orden alfabético.

Pasando al dibujo del plano se diseñaron zapatas cuadradas para la mayoría de

columnas que tiene el edificio, las cuales son perfiles HSS12x12, W16x16, W12x12,

W10x10 y columnas de viento W8x8.

Para las columnas HSS se propusieron zapatas de 1.8x1.8 mts del eje 6 al 9, y de

1.5x1.5 mts del eje 5 al 1, esto se empleo en los ejes B y C.

Para las columnas W16x16 que se encuentran en el eje D se propuso el mismo

criterio pero por cuestiones de espacio, causado por un muro de contención que se

construirá sobre ese eje, se propuso mover las columnas 5 cm mas separadas del

muro para poner la placa base y modificando la geometría de la zapata a

rectangulares pero cubriendo la misma área que las zapatas de las HSS.

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Figura 6. Zapata del las columnas w16x16 del eje D.

En las columnas W12x12 y W10x10 se plantearon zapatas esquineras y

rectangulares respectivamente que cubrieran un área de 1.5x1.5, con la modificación

de la orientación de las que se encuentran entre los ejes 1’ y 1 por cuestiones de

conexión con las vigas.

Por último se emplearon zapatas de 0.7x1.0 mts para las columnas de viento

ubicadas todas sobre el eje D.

Figura 7. Planta de las zapatas en el eje 1’ y 1. A las cuales se les rotó la orientación.

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También durante esta semana se realizo la misma actividad para 2 edificios de otro

modulo el cual consiste en 3 edificios. Se propuso las zapatas, dados y placas bases

de los respectivos perfiles de columnas que se diseñaron con el programa empleado

en la empresa.

La diferencia con estos dos edificios de este modulo 2 con respecto al edificio 1 del

modulo 4 consiste en los desniveles que presentan ambos en sus pisos, y como

tienen colindancia con 1 edificio de ese mismo modulo, respecto a ese edificio

también hay desniveles de piso.

Para llevar a cabo los detalles de los planos de estos edificios se empleo muros de

contención para los desniveles, los cuales fueron propuestos inicialmente por los

arquitectos encargados del proyecto, como “muros de contención de mampostería”.

Como se mencionó en un principio, el objetivo fue de dibujo para que el cliente

apreciara como quedarían los detalles de los edificios.

Semana del lunes 09 de febrero al viernes 13 de enero del 2015.

Después de llevar a cabo la entrega de los planos de dibujo, donde se plasmaron lo

mencionado anteriormente, se procedió a hacer los cálculos de los mismos.

En esta semana se propuso trabajar con otros compañeros para llevar a cabo el

análisis de los muros de contención de mampostería (MCM) de lindero con otros

edificios e interiores de los edificios, que se presentan en los desniveles de sus

pisos.

Se creó una plantilla de cálculo en Excel para analizar los muros colindantes con

desniveles entre piso en promedio de 1.0 mts (+,-) 0.40 mts.

En la hoja de cálculo se incluyen datos como los que se muestran en las figuras que

se presentan, así como también los cálculos empleados en las celdas de la hoja de

cálculo.

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a) b)

c)

Al analizar los muros, hubo principalmente dos inconvenientes, en el orden que se

fue analizando, el primero fue, la estabilidad del muro por momento de volteo y por

deslizamiento, ya que el uso que tendrá dichas naves es para emplearse como

bodegas, por lo cual los clientes emplearan una carga de 4 ton/m2 para los pisos de

dichos edificios.

Ese fue el primer inconveniente, ya que por ser esta una carga muy grande, las

dimensiones de la zapata quedaron de medidas mayores a la que recomiendan

libros especializados en muros de contención, los cuales van en promedio de 0.6 a

0.65 veces la altura total.

En estas condiciones los muros no pasaban por volteo ni por deslizamiento, los

cuales especifican un factor mínimo de 1.5 para ambos.

Figuras 8 a), 8 b) y 8 c). Capturas de la hoja de de cálculo de Excel.

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Esto fue llevado a cabo para una revisión, en la segunda revisión de estos muros se

corrigió la dimensión de la zapata para aumentarla y tras la nueva propuesta de

dimensión, el muro fue estable ante las condiciones mencionadas.

Otro punto importante a destacar fue, el diseño de castillos embebidos en el block

que se empleara en la construcción de los muros de contención. Los cuales se

diseñaron para emplear una varilla cada 40 cms. El diámetro varía según los

cálculos arrojados por la hoja de Excel.

Solo fueron hechos estos cálculos para desniveles en los que se aplicara relleno

detrás de los muros.

Figuras 9 a), 9 b).

a) b)

Semana del lunes 16 de febrero al sábado 21 de febrero del 2015.

Durante esta semana se comenzó complementando la hoja de cálculo de Excel que

se había creado días antes, a los cálculos de le agrego una revisión por cortante en

la parte del muro que se une con la zapata del mismo. Para esto se empleó la

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Page 27: Analisis, Diseño y Detallado Estructural en Acero de Naves Industriales Con Las Especificaciones AISC Vigentes

formula de cortante proporcionada por el reglamento de construcción del distrito

federal, la cual viene especificada en el documento creado

En los edificios asignados no existe relleno a emplear, y aun que no pase por volteo

y deslizamiento en la hoja de cálculo, no habrá inconvenientes ya que estos

construirán sobre terreno de corte.

En esta semana se inicio el análisis de los muros del edificio que se me asigno, y

como se describe en el párrafo anterior, estos no presentan problemas debido a que

se presentan en terreno de corte.

Se continuó con los dibujos de los planos faltantes del actual proyecto “CONIN”, en

el cual se dibujaron los cortes longitudinales de marcos del “M1E3” (Módulo 1,

Edificio 3).

Captura de los planos que se han estado editando durante estas semanas.

Figura 11.

Como se puede observar en la figura 11, existe una lista de planos que se han

estado editando durante este tiempo, los que aparecen son planos que ya se han

llevado a revisión y ajustes, y como también se puede ver existe una carpeta con

fecha 24 de febrero que es la próxima fecha de entrega de revisión de los planos

con los ajustes y correcciones que identificaron los arquitectos.

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Page 28: Analisis, Diseño y Detallado Estructural en Acero de Naves Industriales Con Las Especificaciones AISC Vigentes

En la imagen siguiente se muestra una parte de los documentos recibidos por los

arquitectos con indicaciones y correcciones de los planos enviados, estos son

pertenecientes a los planos modificados por otros dibujantes antes de que se me

asignara corregirlos.

Figura 12. Documento “PDF” con correcciones marcadas en los planos que se enviaron.

Se vio en esta semana una introducción para usar el programa de análisis

estructural “STAAD.Pro V8i” que se empezará a utilizar en los edificios de los

módulos de las naves industriales. Se mostró que después de realizar el modelo

alambrico del edificio en autocad 3D, este se exporta como formato .dfx para que el

otro programa (“STAAD.Pro V8i”) pueda reconocerlo como archivo que se pueda

utilizar en su interface y así comenzar a manipular el dibujo para realizar acciones

como son:

Asignar al dibujo propiedades geométricas, cargas a las que estará sometido,

combinación de cargas, modificar los puntos de unión de los elementos del dibujo,

aplicar condiciones de apoyo, así como su análisis con respecto a un reglamento

seleccionado en el programa para observar resultados y ver si los elementos

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asignados al dibujo son aceptados para poder pasar al siguiente proceso del análisis

del dibujo.

Semana del lunes 23 de febrero al sábado 28 de febrero del 2015.

Se continuó con las correcciones de los planos para la entrega del día 24 de febrero,

se editaron los planos de las siguientes naves.

-“modulo 2, edificio 2”

-“modulo 2 edificio 3”

Y los planos fueron los siguientes:

- Planta de cimentación.

- Detalles de cimentación.

- Planta de pisos.

- Detalles de pisos.

- Estructuración de marcos.

- Planta de cubierta.

Al día siguiente llegaron más correcciones de todos los planos enviados y se

procedió a hacer los cambios en los próximos dos días.

Solo se agregaron o quitaron algunos elementos en los planos, detalles relacionados

a calidad del dibujo.

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Page 30: Analisis, Diseño y Detallado Estructural en Acero de Naves Industriales Con Las Especificaciones AISC Vigentes

Figura 13. Imagen de las carpetas que tendrán correcciones.

Durante esta semana se empezó a recibir información y a generar planos

preliminares del proyecto “NAVES INDUSTRIALES CHAPALA”.

A partir de los planos arquitectónicos y de cortes por fachadas, se generó el plano

de la “estructuración de marcos” de un edificio de nombre “M1” (Módulo 1).

En el cual se observa que se emplearán, según información mostrada en los planos

recibidos, armaduras para sostener la cubierta de esta nave, debido a que esta

presenta claros grandes y se busca tener un peso económico para su construcción.

Y de acuerdo a los planos, se empleará el mismo tipo de arquitectura y estética que

el proyecto anterior (CONIN).

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Page 31: Analisis, Diseño y Detallado Estructural en Acero de Naves Industriales Con Las Especificaciones AISC Vigentes

Figura 14. Dibujo de estructuración de un marco longitudinal del “CH.ES.M1-302-A”

Semana del lunes 02 de marzo al viernes 06 de marzo del 2015.

En esta semana comenzó con la continuación de los planos del proyecto de

CHAPALA, se prosiguió realizando el plano de la estructuración de los marcos que

corresponden al Edificio 1 del módulo 1, pero debido a otra reasignación de

actividades relacionadas con el proyecto de CONIN, se dio revisión a un conjunto de

planos que habían estado realizando otros compañeros, para lo cual se me dieron a

revisar el Edificio 2 del Modulo 3 del proyecto, el cual al revisarlo se observó que

había unos planos que no concordaban con sus medidas y se realizaron los ajustes

correspondientes para una entrega de planos que se programó para el día 06 de

marzo del 2015.

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Page 32: Analisis, Diseño y Detallado Estructural en Acero de Naves Industriales Con Las Especificaciones AISC Vigentes

Dentro de los planos que se tuvieron que corregir están:

- Planta de cimentación.

- Planta de cubierta.

- Estructuración de marcos.

- Estructuración de fachadas.

- Cortes por fachadas.

Antes de finalizar la semana se comenzó con otra plática sobre el software que se

emplea para el análisis de las naves. “STAAD.Pro V8i”

Se nos dio una introducción a los comandos mas útiles del programa así como su

interface y manera en la que se interactúa el programa para poder comenzar a

modelar el edificio (Modulo 2), esto a través de un “modelo alámbrico” previamente

creado en AutoCAD.

Modelo alámbrico del modulo 2.

Este modelo alámbrico consta solo de líneas principales que corresponde a los ejes

centrales de los elementos de acero que se emplearan en toda la nave.

Para llevar a cabo el modelo alámbrico de la nave. Se realiza lo siguiente.

1.- Primeramente se reciben los planos arquitectónicos, en archivos de AutoCAD

(formato “.dwg”), las naves en los cuales se muestra la información base para crear

el dibujo. Como son las dimensiones en planta, niveles de piso, suposición de la

posición de columnas, también se reciben los planos de cortes por fachada de los

mismos con el fin de conocer primeramente la altura requerida para las naves, así

como el tipo de material a emplear en sus fachadas ya que en base a eso se

proponen otros elementos no tantos estructurales pero si necesarios para la

colocación del material de las fachadas.

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Page 33: Analisis, Diseño y Detallado Estructural en Acero de Naves Industriales Con Las Especificaciones AISC Vigentes

Figura 15. planta arquitectónica con niveles.

Figura 16. plano de corte de fachada.

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Page 34: Analisis, Diseño y Detallado Estructural en Acero de Naves Industriales Con Las Especificaciones AISC Vigentes

Figura 17. plano de fachada posterior.

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Page 35: Analisis, Diseño y Detallado Estructural en Acero de Naves Industriales Con Las Especificaciones AISC Vigentes

Figura 18. plano de fachada lateral.

2.- Después de tener los planos anteriores, se abre el archivo del dibujo

arquitectónico en planta y se cambia la vista de dibujo de “AutoCAD”, a una vista en

isométrico para dibujar en tres dimensiones, de esta manera el dibujo nos servirá de

base para desplantar las líneas base del modelo alámbrico.

3.- Nos colocamos sobre la marca de una columna que este en el plano, damos clic

en el comando de línea y trazamos una línea perpendicular al plano de la columna,

tecleamos la altura de la columna y así sucesivamente se van erigiendo las

columnas que están marcadas en la planta arquitectónica, en caso de que alguna

propuesta de columna, no parezca lógica o razonable, se propone una columna en

otro lugar.

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Page 36: Analisis, Diseño y Detallado Estructural en Acero de Naves Industriales Con Las Especificaciones AISC Vigentes

Figura 19. Dibujo en tres dimensiones de la nave basado en los planos arquitectónicos.

4.- Después de tener todas las columnas prácticamente el resto del modelo

alámbrico es más sencillo, solo se tiene que ser cuidadoso a la hora de proyectar los

otros elementos en fachadas, ya que al ser más elementos, estos no se interceptan

correctamente con otros miembros y prácticamente quedan “volando” en el dibujo.

5.- Una vez concluido el dibujo con sus detalles requeridos, está listo para ser

exportado al “STAAD.Pro V8i” para llevar a cabo el modelado y análisis de la

estructura.

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Page 37: Analisis, Diseño y Detallado Estructural en Acero de Naves Industriales Con Las Especificaciones AISC Vigentes

Figura 20. Guardado del dibujo alámbrico en tres dimensiones en formato “.dfx”.

Semana del lunes 09 de marzo al sábado 14 de marzo del 2015.

Análisis del modelo alámbrico en “STAAD.Pro V8i”.

Se continuó con el análisis del modelo alámbrico de Módulo 2 en el programa de

“STAAD.Pro V8i”.

Se procedió a analizar el edificio de dos maneras.

Una aplicando las cargas que actúan en el edificio directamente en los marcos.

La otra fue aplicar las cargas directamente a los elementos que se apoyan en los

marcos, estos son los postes que se colocan en los lados del edificio para formar las

fachadas en los muros de la nave.

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Page 38: Analisis, Diseño y Detallado Estructural en Acero de Naves Industriales Con Las Especificaciones AISC Vigentes

Como se mencionó anteriormente en esta semana se analizó el modelo solo

aplicando las cargas a los marcos para esto después de exportar el modelo se

realizó lo siguiente.

Ya en la interfaz de “STAAD.Pro V8i” se procede a “importar el modelo alámbrico”.

- Primero damos doble clic al icono de “STAAD.Pro V8i” en el escritorio que es

donde se crea un acceso directo una vez que está instalado el programa.

- Se abrirá una pantalla mostrando los siguiente, aquí lo que haremos será dar clic

en “new proyect” nos mandara una pequeña pantalla que nos dice que tipo de

elementos dibujar y qué tipo de espacio se utilizará.

Fig. 21. a) Pantalla de inicio de “STAAD.Pro V8i”

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Page 39: Analisis, Diseño y Detallado Estructural en Acero de Naves Industriales Con Las Especificaciones AISC Vigentes

Fig. 22 b) Configuración de las preferencias y unidades a emplear.

- Una vez configurado el nuevo proyecto damos clic en la pestaña de file, y la

siguiente secuencia, file, import as, nos abre una ventana pequeña donde nos dice

que si queremos cambiar los ejes para trabajar con los ejes de “STAAD.Pro V8i”. Ya

que el programa trabaja con los ejes diferentes a como se emplea en “AutoCAD”.

Para el ancho y largo de un dibujo, el programa utiliza las coordenadas “X y Z” por lo

que el eje “Y” lo utiliza para definir la altura, en “AutoCAD” al contrario se utiliza los

ejes “X y "Y” para largo y ancho y el eje “Z” para definir la altura, esto en los casos

por defecto de AutoCAD.

Ya en la ventana que nos abrió “STAAD.Pro V8i” damos clic en “change up” y nos

aparecerá el dibujo como lo tenemos en AutoCAD, si se realizo correctamente el

dibujo se verá tal y como se guardo en “AutoCAD”, caso contrario será que

aparecerán líneas de mas que distorsionaren el modelo y se tendrán que eliminar

manualmente desde el programa, si es que no es muy difícil o no interfiere mucho

con el modelo.

Una vez con el modelo en pantalla, se puede seguir el orden que se guste para

seguir con el análisis.

Entonces lo primero que haremos es definir los casos de cargas que se aplicaran a

la estructura, todo esto basándose en el reglamento de construcción del Distrito

Federal.

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Page 40: Analisis, Diseño y Detallado Estructural en Acero de Naves Industriales Con Las Especificaciones AISC Vigentes

Damos clic en “load page”, que es donde introduciremos los casos de cargas para el

edificio

Fig. 23. Modelo alámbrico importado de AutoCAD en formato dxf.

Se nos abrirá en el lado derecho de la pantalla un recuadro donde introduciremos los

casos.

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Page 41: Analisis, Diseño y Detallado Estructural en Acero de Naves Industriales Con Las Especificaciones AISC Vigentes

Fig. 24. Modelo con ventana de definición de cargas.

En ese recuadro seleccionaremos la opción que dice “load cases details”

Una vez seleccionada damos clic abajo en el botón “Add” y nos abrirá una ventana

para introducir datos.

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Page 42: Analisis, Diseño y Detallado Estructural en Acero de Naves Industriales Con Las Especificaciones AISC Vigentes

Fig. 25. Ventana para definir un caso de carga.

En ese recuadro cambiaremos solo el titulo para poder ordenar los casos, en la

empresa se maneja dejar el titulo por defecto, agregar el tipo de caso que se

aplicará al edificio, en este caso será por carga muerta, peso propio, carga viva,

carga viva reducida, sismo en el eje x, sismo en el eje z, viento en el eje x, viento en

el eje z. y damos clic en “Add” y se creara el caso de carga. Una vez terminado se

verá el recuadro de la siguiente manera.

Se puede apreciar que debajo de los casos de carga vienen puesta las

combinaciones de carga a emplear, estos casos son los que maneja la empresa

para analizar el edificio, como se verá adelante estos se generan o se crean a partir

del código que se copia de otro archivo base que tiene la empresa, y se pega en el

código del archivo que se está manejando.

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Page 43: Analisis, Diseño y Detallado Estructural en Acero de Naves Industriales Con Las Especificaciones AISC Vigentes

Fig. 26. Combinaciones de carga definidas.

Después de haber creado los casos de carga nos iremos a aplicar las cargas a la

estructura y agregarlas dentro de los casos como sigue.

Damos clic en el nombre del caso (Carga muerta) y luego en el botón “Add” se abrirá

la ventana siguiente:

Dado que cargaremos los miembros del marco se seleccionará la opción de

“member load”.

Y después “uniform Force”

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Page 44: Analisis, Diseño y Detallado Estructural en Acero de Naves Industriales Con Las Especificaciones AISC Vigentes

Fig. 27. Introducción de valores de las cargas.

Aquí rellenaremos solo donde dice W1 con la carga que deseemos; dado los

tiempos que se tenía para este proyecto, se tomo una carga resumida a aplicar a los

miembros, por parte del encargado del proyecto se supuso que la carga seria de 18

kg/m2, estos los multiplicamos por un ancho tributario del miembro que en los

cabeceros seria la separación de los marcos entre dos, ya que es solo eso lo que

carga el marco. Y para los intermedios seria de la misma manera que los cabeceros,

dado que por la geometría de la nave que presenta escalonamientos es lo que le

tocaba a cada marco.

Después de introducir la carga ((18 x 7.5)/1000), seleccionamos el sentido en el que

actuará. En la parte que dice “Direction” damos clic en la dirección que queramos.

Para este caso como es carga muerta, se seleccionará la dirección “GY” que

significa global en el eje y.

Dado que el programa trabaja con coordenadas locales y globales, se toma el global

por ser a todos los miembros iguales.

Damos clic en “Add” y se creara una sub opción dentro del caso de carga muerta.

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Page 45: Analisis, Diseño y Detallado Estructural en Acero de Naves Industriales Con Las Especificaciones AISC Vigentes

Fig. 28. Visualización grafica de las cargas que se van aplicando. El color azul indica la carga seleccionada y el verde las

cargas que existen en total para esa definición de carga.

En el recuadro de la derecha se muestra el valor en ton/m que se aplicará al

miembro.

Una vez seleccionada la carga, nos pasamos al modelo y seleccionamos lo

miembros a aplicar esa carga. En este caso será todas las vigas.

Ya seleccionadas damos clic en la parte de abajo del recuadro en la opción que dice

“Assing to selected entities” y se le aplicara la carga a esos miembros y se verá en

color azul la carga sobre el elemento.

Una vez hecho esto, el proceso es idéntico para los otros miembros de la estructura.

Se repite el procedimiento para cargar los otros elementos con los diferentes casos

de cargas.

Una vez terminado la asignación de cargas, nos iremos al código del modelo que se

mencionó anteriormente.

Damos clic en este icono y se abrirá lo siguiente.

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Page 46: Analisis, Diseño y Detallado Estructural en Acero de Naves Industriales Con Las Especificaciones AISC Vigentes

Fig. 29. Editor de código del programa.

En esta pantalla se nos muestra en código, todo lo que se ha agregado al programa,

como son, los miembros, sus nodos, sus incidencias con otros elementos,

propiedades y demás entradas que se le harán al programa

Se busca en el código la parte donde vengan las definiciones de los casos de carga

que se han introducido anteriormente y debajo de este pegamos un código de

combinación de cargas que se toma de otro modelo base que utiliza la empresa para

estos casos como se muestra.

Fig. 30. Se muestra las combinaciones de carga empleadas en la empresa de color verde, y en color rojo la manera que se

debe escribir para que el programa las ejecute.

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Page 47: Analisis, Diseño y Detallado Estructural en Acero de Naves Industriales Con Las Especificaciones AISC Vigentes

Una vez hecho esto, damos clic en el icono de guardar y cerramos el editor del

código, para comprobar que se ha hecho correctamente, volvemos a abrir la opción

de “load page” y después de abierto el menú de “load cases details” aparecerán las

combinaciones de carga que se pegaron en el editor.

Concluido las cargas, asignaremos los perfiles o propiedades a los elementos. Para

esto haremos los siguiente buscaremos el icono de “Property page” y nos abrirá un

recuadro.

Fig. 31. Cuadro de propiedades de toda la estructura, en color azul es la numeración que maneja el programa de cada perfil

asignado.

En ese cargaremos los perfiles a utilizar en la nave. Lo primero que se hará será dar

clic en el botón de “Section Database”.

Ahí nos mostrará otra ventana con lo siguiente.

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Page 48: Analisis, Diseño y Detallado Estructural en Acero de Naves Industriales Con Las Especificaciones AISC Vigentes

Fig. 32. Tabla con el contenido de los perfiles que maneja en su base de datos “STAAD Pro V8i”

Por defecto nos aparece así la ventana. En ella están los perfiles del acero que

existen y de los distintos países que maneja el programa. Seleccionamos el perfil o

los perfiles requeridos en este caso nos basamos en los perfiles empleados en el

proyecto anterior para proponerlos, los cuales serán de mayores dimensiones dado

que la nave es mucho mayor a las del proyecto pasado.

Una vez seleccionado un perfil, resaltará el botón de “Add” y se incluirá en el

recuadro anterior.

Seguimos seleccionando los perfiles que necesitemos y damos clic en “Add” hasta

que hayamos acabado y damos clic en “close”

Hay que verificar en este caso que el material sea “STEEL”, ya que el programa

también maneja concreto y madera, aluminio, etc.

Una vez concluido los perfiles, vamos a asignar las propiedades a los elementos.

Para ello seguimos con la ventana de las propiedades abierta y resaltamos los

miembros, damos clic en la opción de “Assig to selected beams” para poner las

propiedades a estos elementos y listo, se les asignará una letra y un numero

indicando que están con la propiedad que propusimos.

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Page 49: Analisis, Diseño y Detallado Estructural en Acero de Naves Industriales Con Las Especificaciones AISC Vigentes

El procedimiento se repite para todos los miembros que necesitemos hasta llenar

todos los miembros con sus propiedades.

Ya hecho todo lo anterior queda realizar el análisis de la estructura checándola con

el código A.I.S.C.

Para checar los elementos con el código tendremos que meternos de nuevo al editor

de código del programa y copiar el texto de otro ejemplo, ya que por cuestiones de

tiempo no se pudo explicar detalladamente como proponerlo uno mismo. Entonces

abrimos otro ejemplo base y copiamos el texto que se muestra a continuación.

Fig. 33. Editor de código del “STAAD.Pro V8i”

Que es prácticamente realizar el análisis de la combinación de los casos de carga

anteriormente copiados y pegados. Damos clic en guardar y cerramos el editor.

Por último faltaría agregar las condiciones de restricciones de los elementos

(columnas) en la base para poder llevar a cabo el análisis. Para esto damos clic en

el botón superior “”Support page” y nos abre le siguiente recuadro.

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Fig. 34. Cuadro de definición de tipo soporte en la base de la estructura.

Aquí damos clic en el botón “Create” y se no abre otra ventana con lo siguiente.

Fig. 35. Selección de tipo de apoyo a agregar.

Seleccionamos en las pestañas de ese recuadro el tipo de restricción a poner.

En este caso solo se manejaron dos. El apoyo fijo y el empotrado.

Seleccionamos en las pestañas y damos clic en el botón “Add” y se agregan al

recuadro anterior, ya teniendo los dos soportes, solo nos queda seleccionar los

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Page 51: Analisis, Diseño y Detallado Estructural en Acero de Naves Industriales Con Las Especificaciones AISC Vigentes

nodos donde irán cada tipo de soporte y damos clic en “Assign to selected nodes” y

listo.

Se tomó por consideración que las columnas de marcos de la nave tendrían un

apoyo empotrado, mientras que los postes de viento y postes para la fachada

llevarían un apoyo de tipo fijo.

Semana del lunes 16 de marzo al sábado 20 de marzo del 2015.

Después de llevar a cabo todo lo anterior, se procede a realizar el análisis y diseño

de los elementos de la nave. Para esto se escogieron unos perfiles previos basados

en el proyecto anterior llamado “CONIN”, pero dado que las dimensiones de las

nuevas naves son mayores que el proyecto anterior, fue conveniente proponer

desde un principio perfiles más robustos.

Terminado lo anterior nos vamos a la pestaña “Analyze” y después “Run Anayisis”

En ese momento el programa te pide que se guarde el trabajo, aceptamos y

empieza a ejecutar un análisis del modelo en pantalla, dependiendo del tamaño del

edificio el programa se tomara el tiempo en realizar su análisis.

Fig. 36. Ejecución en curso del análisis del modelo.

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Page 52: Analisis, Diseño y Detallado Estructural en Acero de Naves Industriales Con Las Especificaciones AISC Vigentes

Una vez concluido nos pasara a una opción llamada “Postprocessing”, en ese

apartado nos muestra los resultados del análisis; primero nos mostrara la siguiente

pantalla, damos clic en la opción anterior para que después nos muestre otras

opciones referentes al tipo de resultados a mostrar.

Fig. 37. Finalizado del análisis del programa

Solo se seleccionaran las combinaciones de carga que se requieren, así como los

resultados a una escala apropiada para visualizar los diagramas de los elementos

sin dificultad.

Fig. 38. Selección resultados de los diferentes tipos de carga empleados.

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Page 53: Analisis, Diseño y Detallado Estructural en Acero de Naves Industriales Con Las Especificaciones AISC Vigentes

Fig. 39. Configuración de resultados.

Fig. 40. Opciones de resultados.

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Page 54: Analisis, Diseño y Detallado Estructural en Acero de Naves Industriales Con Las Especificaciones AISC Vigentes

Después se nos aparece el modelo en el pos procesado, es entonces que se realiza

el análisis minucioso del edificio, checando el tipo de fallas que presenta el edificio

con los elementos y cargas propuestas previamente.

La primera opción que muestra el programa son los nodos del modelo y en este se

muestra las desplazamientos que se generan en cada uno para cada combinación

de cargas antes seleccionadas.

Fig. 41. Post-proceso del análisis.

Así se muestra el modelo después de pasar a la pantalla del post-proceso. Se

ilumina el edificio de color verde y se marca la pestaña “Postprocessing” como se

muestra en la imagen de arriba. De igual manera en las pestañas laterales se

muestra que está en el apartado de los nodos y a la vez en los desplazamientos del

edificio. En la parte derecha de la pantalla se muestran los resultados numéricos de

los desplazamientos en el apartado del cuadro superior, para cada combinación de

carga seleccionada antes.

Y en el apartado inferior se muestran desplazamientos relativos y máximos relativos.

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Page 55: Analisis, Diseño y Detallado Estructural en Acero de Naves Industriales Con Las Especificaciones AISC Vigentes

Para evitar las fallas típicas en los edificios se checa cada nodo en sus distintas

direcciones para verificar que estos no se desplacen más de lo que se permite

según el “RCDF” y para evitar deformaciones muy visibles en la fachada de la nave.

Las otras sub pestañas dentro de la pestaña “node” se verá más adelante.

Accedemos después en la pestaña lateral a la opción “Beam” y en esta pestaña se

muestra la sub pestaña “Forces” en esta se muestran los diagramas de momentos

que se forman con las fuerzas aplicadas y se muestra también dos recuadros en la

parte derecha de la pantalla. Son resultados numéricos de los diagramas mostrados

en el dibujo en color rojo.

Fig. 42. Resultados sobre los elementos de la estructura. (Las fuerzas en este caso)

Nos pasamos directamente a la sub pestaña “Until Check” y en este apartado se

muestran las relaciones de esfuerzo actuante entre el esfuerzo admisible que existe

en los miembros de la nave.

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Page 56: Analisis, Diseño y Detallado Estructural en Acero de Naves Industriales Con Las Especificaciones AISC Vigentes

Fig. 43. Resultado de las relaciones de esfuerzo de los elementos de la estructura.

En el cuadro de la derecha de la imagen muestra el perfil, su relación actual, la

relación permisible y la clausula del A.I.S.C. donde nos dice el tipo de falla que

presenta el miembro.

En la imagen del dibujo se muestra en tres tipos de colores, lo cual indica que el

color verde, significa que la relación de esfuerzos del miembro es menor a 1, por lo

tanto el miembro no fallara.

El color verde indica que la relación de esfuerzos es mayor a 1, pero por poco y hay

que poner atención a esos miembros.

Y el color rojo indica que la relación de esfuerzos esta mucho mayor a 1.5 o más y

estos miembros hay que cambiarlos porque debido a la relación el miembro

colapsará. Estos son los que se tienen que cambiar inmediatamente.

Aunado a los resultados mostrados en la relación de esfuerzos, hay que checar los

desplazamientos de los miembros para que no se rebase los desplazamientos

permisibles en el edificio.

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Page 57: Analisis, Diseño y Detallado Estructural en Acero de Naves Industriales Con Las Especificaciones AISC Vigentes

Una vez visto los resultados, se procede a optimizar la nave, por lo que se repite le

procedimiento anterior a partir de cambiar los perfiles propuestos anteriormente.

Una vez llegado a un punto equilibrado entre que las relaciones de esfuerzos

queden cerca de 1 y que los desplazamientos no rebasen los permisibles el modelo

está prácticamente listo para proyectarse en planos estructurales.

En base del modelo del “STAAD.Pro V8i” se dibujarán los siguientes planos.

- Estructuración de marcos (CH.ES.M2-302)

- Planta de cimentación (CH.ES.M2-101)

- Estructuración de fachadas (CH.ES.M2-401)

Semana del lunes 23 de marzo al sábado 27 de marzo del 2015.

-Después de tener el análisis completo de la nave en el programa, se procedió a

realizar los dibujos mencionados.

Para proyectar los dibujos en la planta de cimentación se emplea una hoja de

cálculo de Excel de la empresa que con ayuda de las reacciones proporcionadas por

el programa se diseñan las zapatas.

Se realiza lo siguiente para el diseño de las cimentaciones.

Estando sobre el “STAAD.Pro V8i” nos vamos a la pestaña de post procesado y

damos clic en la sub pestaña “Reactions” de ahí seleccionamos solo los nodos

donde van las restricciones de movimiento, es decir, las columnas de los marcos.

Una vez localizado esos nodos, copiamos el cuadro de resultados de la derecha y

los pegamos en una hoja de Excel con pegado especial para que nos pegue los

resultados en números

Después conviene acomodarlos por orden que tiene la hoja de cálculo de diseño de

zapatas aisladas.

La cual es la que por defecto nos da el “STAAD.Pro V8i”.

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Page 58: Analisis, Diseño y Detallado Estructural en Acero de Naves Industriales Con Las Especificaciones AISC Vigentes

Una vez con los datos numéricos los pegamos otra vez en la platilla definitiva de

diseño de cimentaciones.

En esta hace una conversión automática de los resultados que se presentan en

“STAAD.Pro V8i”, en néwtones, para tenerlos en toneladas y metros que es con lo

que trabaja la hoja de Excel

Una vez pegada en esta parte y ya identificados los nodos y sus datos que

corresponden a cada reacción lo que se hace es ir a la primera pestaña del libro de

Excel para diseñar la primera zapata.

Fig. 44. Hoja de cálculo con los resultados de los nodos donde propondrá la zapata.

En esta hoja lo primero que se coloca es el nombre del proyecto, después el nombre

de la persona que manipulará la hoja y al final la fecha que se realiza el diseño.

Inmediatamente lo que sigue es donde dice “Datos de entrada”

La combinación de diseño para las zapatas es por carga y viento, o sea a flexo

compresión.

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Page 59: Analisis, Diseño y Detallado Estructural en Acero de Naves Industriales Con Las Especificaciones AISC Vigentes

En el nudo de la corrida se escriben todos los nudos para los que diseñará dicha

zapata.

Para saber que datos se tomaran en cuenta en los nudos, estos serán los que

presenten los valores más altos de carga vertical en eje Y, y el mayor momento

entre los ejes X y Z, y los datos mayores se colocan en las celdas siguientes.

En las celdas siguientes dentro de “Materiales” se escriben valores típicos del

material a emplearse y demás datos.

En “cargas adicionales” son casos especiales, por lo tanto, no se requiere escribir

nada.

Y la “Capacidad de carga del suelo” está sujeta al estudio de mecánica de suelos.

Fig. 45. Hoja de cálculo del diseño de la zapata.

En el tipo de zapata se emplearán zapatas centrales para todas las columnas, es por

eso que algunas profundidades de desplante variaran unas con otras.

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Page 60: Analisis, Diseño y Detallado Estructural en Acero de Naves Industriales Con Las Especificaciones AISC Vigentes

Lo que sigue es jugar con los datos de las dimensiones de la zapata y sus dados de

manera equilibrada para que las revisiones por capacidad de carga, el diseño por

flexión y diseño por cortante sean menores al permisible.

Fig. 46. Hoja de cálculo para diseño de zapatas aisladas.

Después de tener los datos anteriores, solo selección el diámetro de la varilla a

emplear en la zapata y más abajo el diámetro de varilla para el dado a emplear.

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Page 61: Analisis, Diseño y Detallado Estructural en Acero de Naves Industriales Con Las Especificaciones AISC Vigentes

Fig. 47. Hoja de cálculo para el diseño de zapatas aisladas.

Fig. 48. Hoja de cálculo para el diseño de zapatas aisladas.

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Page 62: Analisis, Diseño y Detallado Estructural en Acero de Naves Industriales Con Las Especificaciones AISC Vigentes

Fig. 49. Fin de la hoja de cálculo del diseño de la zapata.

Una vez obtenido las zapatas para los nodos, se procede a realizar los planos de

cimentación en planta y sus detalles, en donde se pondrá la tabla con las

dimensiones de dados y zapatas.

-Detalles de cimentación (CH.ES.M2-102)

Una vez concluidos los planos anteriores se procede a checar que estos contengan

los datos que se han puesto en una hoja de Excel. (Checklist). Para cada plano

específicamente.

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Page 63: Analisis, Diseño y Detallado Estructural en Acero de Naves Industriales Con Las Especificaciones AISC Vigentes

Fig. 50. Checklist para cada unos de los planos, para verificar que los planos contengan lo necesario.

En cuanto a los planos de detalles de conexiones en marcos, conexiones en

fachadas y conexiones en cubierta, estos quedaron a cargo de un ingeniero

especializado.

Para el plano de pisos se busca que las losas tengan un tamaño máximo de 26

veces el espesor del piso, y que la relación entre su ancho y largo no se rebase

1.15.

Encontrada ya las dimensiones de las losas solo se pasa a dibujar en un plano con

las acotaciones necesarias.

En cuanto al plano de cubierta, se tiene que basar en el plano de estructuración de

marcos, ya que en estos se muestra la separación de los Joist que se pondrán sobre

la cubierta y las columnas.

Ya que se terminaron de colocar los Joist, se agregaron los Contraflambeos y

Contraventeos sobre la cubierta. Además de agregar una tabla con los perfiles que

existen en el plano.

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Page 64: Analisis, Diseño y Detallado Estructural en Acero de Naves Industriales Con Las Especificaciones AISC Vigentes

Semana del lunes 30 de marzo al viernes 03 de abril del 2015.

Cuantificación de elementos de la nave industrial.

En esta semana se comenzó a realizar una cuantificación del peso total de la nave

ya que el proyecto pide que estos pesen aproximadamente menos de 26.700 kg/m2

en promedio entre todas las naves.

Entonces se cuantificó lo que se había plasmado en los planos, además de hacer un

segundo conteo con la cuantificación que realiza el “STAAD.Pro V8i”, estos tendrían

que dar aproximadamente datos parecidos, con poca variación.

En la hoja de cálculo se separó en las siguientes partes la cuantificación.

El primer apartado se cuantifico la estructura que soporta los materiales de la

fachada.

Fig. 51. Cuantificación de la nave.

Más abajo se cuantifico la estructura secundaria que consiste en la cubierta y muros

donde solo va lámina.

Y para la parte de los marcos, se agrupó como estructura principal, que son las

columnas y vigas.

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Page 65: Analisis, Diseño y Detallado Estructural en Acero de Naves Industriales Con Las Especificaciones AISC Vigentes

En esta parte, se tomaron valores del programa y lo que está reflejado en planos, y

como se puede observar en la imagen siguiente. Los valores son parecidos, pero

aun así, se pasan del peso que se busca por lo tanto, se procede a realizar un ajuste

en los elementos para así poder reducir el peso total del edifico.

Fig. 52. Cuantificación de la estructura principal.

También se realizó en esta semana una modificación al modelo, para agregar una

estructura o una restructuración de la fachada ya que existen unos elementos que

no se había proyectado en el modelo porque no existía en los planos anteriores.

Estos son un ventanal que queda en voladizo y otra estructura para poner anuncios

que le llaman deck. Entonces hay que agregarlos al modelo, definir los perfiles y

analizar el comportamiento, así mismo todo esto influenciará en peso y

comportamiento de los marcos.

Entonces comenzamos a editar el modelo agregando en la parte del ventanal los

detalles necesarios para observar el comportamiento de la estructura ya definido lo

anterior como los pasos anteriores se observa que la deflexión en la parte central del

ventanal se cuelga aproximadamente 2 centimetros. por lo que tendrá que ponerle

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Page 66: Analisis, Diseño y Detallado Estructural en Acero de Naves Industriales Con Las Especificaciones AISC Vigentes

más soportes para evitar que esta tenga deflexiones más de lo permitido ya que ahí

habrá un vidrio para dar la apariencia que los arquitectos buscan.

Fig. 53. Detalle de modelado del ventanal.

Fig.

54. Render del detalle del ventanal.

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Page 67: Analisis, Diseño y Detallado Estructural en Acero de Naves Industriales Con Las Especificaciones AISC Vigentes

Como se puede observar en la imagen, se agregaron unos elementos horizontales

para formar un tipo de armadura para reducir los desplazamientos en esos

elementos y los transmita directamente a los postes que lo soportan y estos a la vez

al puntal.

De igual manera se procedió a realizar el modelado del detalle del deck como se

muestra en la imagen y también se propuso ponerle otros elementos horizontales

simulando una pequeña armadura para reducir los desplazamientos en la parte que

queda en voladizo.

Fig. 55. Modelado detalle del deck de madera.

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Page 68: Analisis, Diseño y Detallado Estructural en Acero de Naves Industriales Con Las Especificaciones AISC Vigentes

Fig. 56. Render del deck de madera.

También a estos detalles se les aplico la carga de viento y sismo apropiada para su

análisis. Una vez que los resultados son permisibles de desplazamiento, se proyecta

en los planos de la fachada para dar por definitivo que estos elementos se

emplearan para el detalle.

Semana del lunes 06 de abril al viernes 10 de abril del 2015.

La actividad de esta semana fue la de realizar un modelo reducido de la nave con la

que se está trabajando, a fin de tener una propuesta alterna para tener un peso

menor de las naves industriales que se están trabajando, por lo tanto se procedió a

tomar solo dos marcos de la nave los cuales fueron un marco intermedio y un marco

cabecero.

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Page 69: Analisis, Diseño y Detallado Estructural en Acero de Naves Industriales Con Las Especificaciones AISC Vigentes

Fig. 57 Render del modelo reducido con propiedades geométricas asignadas.

Una vez que se tienen los dos marcos se procede a incluirles los elementos que

serán la propuesta alterna de estructuración de los marcos, esta consta de incluir

una viga entre los dos marcos tomados y así de esta manera se cambiaron las

armaduras (Joist 30k7) por montenes perfil “C” y de esta manera el peso se reduce

ya que el peso de estos perfiles son mucho menores al peso de las armaduras

consideradas primeramente y también se observó que la viga propuesta tiene un

comportamiento similar a las vigas de los marcos principales, además de ponerse

también un puntal que se conectará de marco a marco en las columnas, al hacer

esto se observa que el peso si se reduce, pero no es tan significativo debido a que el

peso del puntal al ser de un perfil tipo HSS es muy pesado, entonces la diferencia

del peso es poca por lo que esta propuesta no es optima.

También se probó un modelo incluyendo dos vigas para así poner montenes tipo “C”

pero de menor peso, y al igual que el anterior bajó aun mas de peso y parecía la

solución de alternativa definitiva, pero se procedió a diseñar las armaduras por parte

de otro compañero con el fin de dejarlas como en un principio se tenía propuesto

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Page 70: Analisis, Diseño y Detallado Estructural en Acero de Naves Industriales Con Las Especificaciones AISC Vigentes

solo que no sería un Joist de catálogo, estas se mandaran a hacer, ya que el peso

de las armaduras diseñadas dieron un peso de 14 kg/m aproximadamente

comparado con el peso de los de catalogo de 18 kg/m. Al colocar estas en la

cuantificación el peso de la nave se redujo considerablemente hasta llegar casi a los

25 o 26 kg/m2 peso aproximado que requieren los clientes para la construcción de

las naves.

Por lo que se dio como alternativa el emplear armaduras que se mandaran a fabricar

para poder ahorrar peso de en las naves.

Fig. 58. Renderizado del modelo total empleado la propuesta de diseño alterno, en el cual se observa que se colocaron vigas

entre marcos y estas no están sujetas a columnas en toda su longitud, solo apoyadas sobre los puntales de las fachadas

posterior y principal, también comparado con el modelo original, en las vigas de los marcos se le quitó el aperaltamiento

(cartelas), ya que no son requeridas debido a que hay un mejor comportamiento mecánico al incluir una viga intermedia de mas

como la propuesta; por ultimo y de igual manera se observa que se incluyó unos elementos que conectan las columnas de

marco a marco, estos son los puntales HSS propuestos para que soportaran a las vigas descritas anteriormente.

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Page 71: Analisis, Diseño y Detallado Estructural en Acero de Naves Industriales Con Las Especificaciones AISC Vigentes

Fig. 59. Otro modelo alterno propuesto en el que el único cambio que se realizó fue el de sustituir el puntal que va de columna

a columna en los marcos por un perfil tipo W 24x41, ya que al emplear esta opción se reduce considerablemente el peso, solo

que el comportamiento no era adecuado debido a que los esfuerzos en el elemento no eran permisibles, por lo que esta opción

se descartó.

Semanas del lunes 13 de abril al viernes 24 de abril del 2015.

En estos días se realizó otro chequeo general de los planos a entregar del modulo 2

de el proyecto “CHAPALA” por lo que se enfatizó en detalles que tuvieran que ver

con elementos que no se sobre encimaran unos con otros y a fin de que en obra no

tengan problemas de construcción, esto debido a que se recibió información a cerca

de muros de contención en las naves debidos a los grandes desniveles que presenta

el proyecto, dentro de esto procedió a realizar el análisis de estos muros y la

alternativa de cómo solucionar el problema que fueran a presentar en lo real.

Se observó que en el modulo 2 existen muros de contención que fueron proyectados

para contener un desnivel de 1.75 metros, por lo que esto representa una

interferencia con las zapatas de las columnas proyectadas, ya que estas están

desplantadas a una profundidad no mayor de 1 metro, entonces estas influirá en el

diseño del muro de contención.

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Page 72: Analisis, Diseño y Detallado Estructural en Acero de Naves Industriales Con Las Especificaciones AISC Vigentes

La primera alternativa a modo de dibujo fue la de proyectar la zapata de la columna

más abajo del nivel de la zapata del muro de contención, pero debido a que la

zapata del muro tiene que estar forzosamente debajo del piso para que pueda ser

estable, lo que se propuso fue la de combinar el dado de la columna con el muro de

contención y diseñar la zapata para ambas condiciones en las que trabajará la

zapata.

Para ello se modificó una plantilla de Excel y realizar en este los cálculos de

estabilidad del muro de contención.

Una vez calculado los muros se dispuso a proyectarlos en los planos de

cimentación, generando estos una revisión más en los planos, por lo que después

de estos se emitieron los planos con revisión 0, los cuales van directo a

construcción.

Semana del lunes 27 de abril al miércoles 29 de abril del 2015.

Se comenzó con la elaboración del documento final de residencia y a checar la

redacción de las actividades realizadas durante las semanas. De igual manera a

ordenar los datos para la entrega del reporte final, la información generada durante

este periodo se anexara en sus respectivos apartados como parte de la evidencia de

las actividades realizadas.

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Page 73: Analisis, Diseño y Detallado Estructural en Acero de Naves Industriales Con Las Especificaciones AISC Vigentes

9. RESULTADOS, PLANOS, GRÁFICAS Y PROGRAMAS.

Ver planos anexos, al final del documento.

Lista de planos:

CH.ES.M2-101-1 (Planta de cimentación)

CH.ES.M2-102-1 (Detalles de cimentación)

CH.ES.M2-102a-1 (Detalles de cimentación)

CH.ES.M2-201-1 (Planta de pisos)

CH.ES.M2-301-1 (Planta de cubierta)

CH.ES.M2-302-1 (Estructuración de Marcos)

CH.ES.M2-302a-1 (Estructuración de Marcos)

CH.ES.M2-401-1 (Estructuración de Fachadas)

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Page 74: Analisis, Diseño y Detallado Estructural en Acero de Naves Industriales Con Las Especificaciones AISC Vigentes

10. COMPETENCIAS DESARROLLADAS.

Resolver sistemas estructurales estáticamente indeterminados en el

espacio, aplicando metodos de primer orden aplicando software

profesional existente en el mercado.

Diseñar y revisar elementos estructurales de acero, sujetos a diferentes

tipos de solicitaciones, de acuerdo a la normatividad A.I.S.C. vigente.

Aplicar criterios de análisis de costos, para la integración

cuantificaciones.

Dibujar e interpretar planos constructivos de obras de ingeniería civil,

identificar la forma y la función de los elementos que las integran,

manejar técnicas de representación gráfica con software de dibujo por

computadora, apegado a la normatividad vigente.

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Page 75: Analisis, Diseño y Detallado Estructural en Acero de Naves Industriales Con Las Especificaciones AISC Vigentes

11. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.

El haber realizado la residencia profesional en la empresa AVR Ingeniería de

proyectos industriales, me ha sido de gran aporte a mi experiencia profesional,

debido a gran manera a que he reforzado conocimientos básicos adquiridos durante

mi formación estudiantil en diferentes áreas de la ingeniería civil, como son costos y

presupuestos, diseño de elementos de acero, mecánica de suelos y principalmente

en la aplicación de software en la ingeniería civil, para así proveer un servicio

eficiente en tiempo en el análisis estructural de cierta edificación.

Dentro de las actividades principales que se me asignaron fue la de modelar desde

el principio la estructura principal de una nave industrial, donde observé que gracias

a la nueva tecnología presentada al menos en México, se llevan a cabo la

realización de proyectos con un reducción de tiempo gracias a la automatización que

proporciona el software estructural.

Este documento como se explico en los alcances y limitaciones, y por cuestiones de

la gran amplitud del tema de la aplicación del software estructural (STAAD.Pro V8i),

se decidió que solo se manejaría la metodología empleada para desarrollar el

análisis, diseño y dibujo de un edificio tipo nave industrial.

Después de obtener los resultados mostrados en los planos generados, se envían

hacia los clientes para que estos decidan el siguiente paso de la construcción de los

planos.

Será responsabilidad de los clientes el validar los planos generados con las

instancias adecuadas dar supervisión a la información plasmada en planos emitidos.

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Page 76: Analisis, Diseño y Detallado Estructural en Acero de Naves Industriales Con Las Especificaciones AISC Vigentes

12. GLOSARIO.

Acero resistente a la intemperización. Acero estructural de alta resistencia y baja

aleación sin pintura protectora, que, con ciertas precauciones, puede quedar

expuesto a la intemperie (no marino) sin sufrir daño.

Análisis de primer orden. Diseño estructural que hace caso omiso de los efectos

de segundo orden y establece las condiciones de equilibrio considerando la forma no

deformada de la estructura.

Análisis elástico. Análisis estructural basado en el supuesto de que la estructura

regresa a su geometría original cuando se le quita la carga.

Análisis estructural. Es el cálculo de los efectos de carga sobre miembros y

conexiones, basado en los principios de la mecánica estructural.

Análisis inelástico. Cálculos estructurales, incluyendo el análisis plástico, que

consideran el comportamiento inelástico.

Análisis plástico. Método de diseño estructural basado en la suposición de un

comportamiento plástico-rígido; es decir, que el equilibrio se logra en toda la

estructura con esfuerzos no mayores que al esfuerzo de fluencia.

Ancho efectivo. Ancho reducido de una placa o losa de concreto con distribución de

esfuerzos supuestamente uniforme, que produciría el mismo efecto que la placa o

losa con distribución no uniforme de esfuerzos que sustituye el comportamiento de

un miembro estructural.

Aplastamiento. En una conexión atornillada, el estado límite de la fuerza cortante

transmitida por el sujetador mecánico a los elementos de la conexión. Estado limite

que ocurre al fluir localmente por compresión un elemento apoyado sobre otro o

sobre una superficie.

Aplastamiento local del alma. Estado límite de falla local del alma de un perfil, en

la inmediata cercanía a una carga o reacción concentrada.

Arriostramiento lateral. Elementos diagonales, muros de cortante, conectores u

otros elementos diseñados para inhibir el pandeo lateral o el pandeo lateral torsional

en miembros estructurales.

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Page 77: Analisis, Diseño y Detallado Estructural en Acero de Naves Industriales Con Las Especificaciones AISC Vigentes

Arriostramiento nodal. Elemento estructural que no permite movimiento lateral ni

torcedura de un miembro, independientemente de otros arriostramientos adicionales.

Arriostramiento o contraviento. Miembro o sistema que limita el desplazamiento

lateral de otro miembro en el punto donde esta aplicado.

Arriostramiento relativo. Miembro estructural que limita el desplazamiento entre

dos puntos arriostrados adyacentes a lo largo de una viga o columna, o que limita el

desplazamiento lateral relativo entre dos pisos de un edificio.

Aseguramiento de calidad. Sistema de control en las actividades en taller y en sitio

para hacer constar al dueño y a la autoridad correspondiente que se está

cumpliendo con los requisitos de calidad de la estructura y su montaje. Puede ser

implementado por cualquiera de las partes interesadas mediante los debidos

resultados del control de calidad.

Base de columna. Conjunto de elementos estructurales que se utilizan para

transmitir fuerzas entre la superestructura y los cimientos.

Carga. Las fuerzas u otros efectos producidos por el peso de los materiales de

construcción, peso de los ocupantes y los requeridos por el uso, los efectos

ambientales, desplazamientos diferenciales o la restricción de los cabios

dimensionales. Efecto de la gravedad, de la operación de máquinas o actividades

humanas, vientos, sismos, desplazamientos diferenciales o la restricciones los

cambios dimensionales.

Carga concentrada simple. Fuerza de tensión o compresión aplicada

perpendicularmente al eje longitudinal de un miembro.

Carga de diseño. Carga aplicable en el diseño obtenida mediante la aplicación de

las combinaciones de cargas correspondientes al método de diseño empleado,

Diseño por Factores de Carga y Resistencia DFCR (LRDF por sus siglas en inglés) o

Diseño por Resistencia Permisible DRP (ASD por sus siglas en ingles).

Carga de servicio. Carga que determina el estudio límite de servicio.

Carga estática. Estructura no sujeta a esfuerzos importantes de fatiga. La gravedad,

viento y sismos son consideradas cargas estáticas.

Carga estipulada. Magnitud de las cargas requeridas por las normas de

construcción.

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Page 78: Analisis, Diseño y Detallado Estructural en Acero de Naves Industriales Con Las Especificaciones AISC Vigentes

Carga ficticia. Carga hipotética o virtual que se aplica durante el análisis estructural

para tomar en cuenta los efectos desestabilizantes que no son considerados en el

diseño. Las cargas ficticias generan desplazamientos equivalentes a las máximas

imperfecciones toleradas en la estructura en el montaje.

Carga incrementada. Producto del factor de carga y la carga nominal.

Carga lateral. Cargas como las producidas por viento o sismo.

Carga permanente. Carga cuya variación con el tiempo es despreciable. Todas las

demás cargas son variables.

Carga punzonante. Componente de la fuerza transmitida perpendicularmente a la

cuerda por un montante o diagonal en armaduras con perfil tubular, estructural

rectangular OR o circular OC.

Columna. Miembro estructural montado en posición vertical, que resiste

principalmente cargas verticales axiales de compresión y momento de flexión.

Columna en flexo compresión. Miembro estructural que resiste fuerza axial y

momento de flexión.

Columna inclinada o puntal. Elemento diseñado solamente para resistir cargas

gravitacionales, que se inclina por no tener conexiones que le permitan resistir

cargas laterales.

Combinación de cargas de servicio. Forma de hacer simultaneas las cargas que

determinan el estado límite de servicio.

Combinaciones de carga DRP. Procedimiento para establecer la simultaneidad de

cargas de diversas índoles, propias del Diseño por Resistencia Permisible,

estipuladas en las normas de construcción.

Combinaciones de cargas DFCR. Conjunto de formas de hacer simultaneas cargas

de diversas índoles, propias del método de Diseño por Factores de Carga y

Resistencia, estipuladas en las normas de construcción.

Componente estructural. Se refiere a un miembro, sujetadores, elemento de

conexión o conjunto de elementos.

Conexión. Todos los elementos que forman parte de la unión entre miembros

estructurales que transmiten las fuerzas entre ellos.

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Page 79: Analisis, Diseño y Detallado Estructural en Acero de Naves Industriales Con Las Especificaciones AISC Vigentes

Conexión a momento o rígida. Unión entre miembros, realizada de manera que la

transmisión de momentos por flexión es transmitida entre ellos.

Conexión a momento parcialmente restringida o semirrígida. Unión capaz de

transmitir momento de flexión, en la que el cambio en el ángulo de los componentes

es apreciable.

Conexión critica al deslizamiento. Es la conexión atornillada en la que la presión

entre sus superficies de contacto producido por los tornillos desarrolla la fricción

suficiente para evitar movimiento relativo entre sus partes.

Conexión rígida. Unión capaz de restringir movimiento de manera que no permite

ninguna rotación apreciable entre los miembros conectados.

Conexión simple. Unión entre miembros con capacidad de trasmisión de momento

despreciable.

Control de calidad. Sistema de control de las actividades en un taller y en el sitio,

implementado por el fabricante y montador de la estructura, para hacer cumplir los

requisitos de calidad.

Cuerda. Miembros principales de armaduras que no se interrumpen en las

conexiones con los montantes y diagonales.

Curvatura doble. La forma deformada que tiene una viga que contiene dos o más

puntos de inflexión dentro de su claro.

Curvatura inversa. Ver curvatura doble.

Curvatura simple. Configuración deformada que toma una viga cuando no se tiene

punto de inflexión en su claro.

Dimensión teórica. Medida nominal o designada en las tablas de dimensiones de

perfiles estructurales.

Diseño por Factores de Carga y Resistencia, DFCR. Método para determinar el

tamaño de los componentes estructurales de manera que la resistencia de diseño

iguala o excede la resistencia requerida o esfuerzo requerido del elemento,

considerando los efectos de las consideraciones de carga DFCR.

Diseño por Resistencia Permisible, DRP. Metodología para determinar el tamaño

de los componentes estructurales, en el cual la resistencia permisible o esfuerzo

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Page 80: Analisis, Diseño y Detallado Estructural en Acero de Naves Industriales Con Las Especificaciones AISC Vigentes

permisible es igual o mayor que la resistencia requerida o esfuerzo requerido del

elemento, considerando los efectos de las combinaciones de cargas DRP.

Efectos de carga. Las fuerzas, esfuerzos y deformaciones producidos en un

componente estructural por la aplicación de una carga.

Efectos de longitud. Fenómeno que obliga a considerar la reducción de la

capacidad de carga de un elemento por razón de su longitud sin apoyo lateral.

Eje de mayor inercia. Es el eje centroidal de una sección sobre el que se obtienen

las propiedades de sección de mayor magnitud.

Eje de menor inercia. Es el eje centroidal de una sección transversal sobre el que

se obtienen las propiedades de sección de menor magnitud.

Ejes geométricos. Líneas de referencia paralelas a las paredes de un perfil tubular,

las alas o alma de un perfil estructural o lados de perfil angular.

Esfuerzo. Fuerza dividida por unidad de área producida por fuerza axial, momento,

cortante o torsión.

Esfuerzo disponible. Esfuerzo de diseño o permisible, según el caso.

Esfuerzo permisible. Resistencia permisible dividida entre una propiedad de la

sección, como el módulo de sección o el área de la sección transversal.

Especificaciones. Son los documentos escritos en que se establecen los requisitos

de los materiales, las normas, y la calidad de hechura.

Espesor de diseño. Espesor o grueso teórico de la pared de un perfil tubular

estructural rectangular OR o circular OC usado para calculas las propiedades de una

sección.

Estabilidad. Es la condición que se logra cuando al aplicar cargas a un componente

estructural, marco o estructura, un cambio pequeño de la cara o la geometría no

produce deformaciones importantes.

Estado limite. Condición en la que un elemento o estructura deja de cumplir con la

función para la que se diseñó llamado estado límite de servicio, o que llegó al punto

de no tener la capacidad de soportar la carga requerida llamado estado límite de

resistencia.

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Page 81: Analisis, Diseño y Detallado Estructural en Acero de Naves Industriales Con Las Especificaciones AISC Vigentes

Estado límite de resistencia. Es la condición límite en la que se alcanza la máxima

resistencia de la estructura o de alguno de sus componentes y por consiguiente, se

pierde la condición de seguridad de una estructura.

Estado límite de servicio. Condición en la que un elemento o estructura deja de

cumplir, en condiciones normales de uso, los requisitos de apariencia,

mantenimiento, durabilidad, comodidad, tranquilidad de los usuarios o el correcto

funcionamiento de la maquinaria que soporta.

Extremo libre. El extremo de un miembro cuyo giro no queda restringido por

atiesadores o elementos de una conexión.

Factor de carga. Coeficiente aplicado a la carga nominal para tomar en cuenta la

incertidumbre de su verdadera magnitud al realizar el análisis que transforma la

carga en efecto de carga. También sirve para considerar la probabilidad de que

pueda ocurrir más de una carga máxima simultáneamente.

Factor de comportamiento sísmico. Factor por el que se reduce la fuerza sísmica

elástica para obtener la fuerza sísmica inelástica.

Factor de longitud efectiva, K. Relación entre la longitud efectiva y la longitud sin

arriostrar de un elemento.

Factor de resistencia. Multiplicador que incrementa la resistencia nominal, para

tomar en cuenta las inevitables desviaciones de la resistencia nominal de su

verdadera magnitud y del mecanismo y consecuencias de la falla.

Factor de seguridad. Multiplicador que reduce la resistencia nominal para tomar en

cuenta la variación de la resistencia real de la resistencia nominal, las cargas reales

de las nominales, las incertidumbres del cálculo de los efectos de las cargas y los

modos de falla y sus consecuencias.

Fuerza. Efecto de la aplicación de una carga.

Fuerzas concentradas dobles. Par de fuerzas aplicadas en un lado de una viga

que le producen momentos de flexión.

Inestabilidad. Estado limite que se obtiene al aplicar una carga a un componente,

marco o sistema estructural en el que una pequeña alteración en las cargas o

geometría produce grandes deformaciones.

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Page 82: Analisis, Diseño y Detallado Estructural en Acero de Naves Industriales Con Las Especificaciones AISC Vigentes

Ingeniero responsable. Es el profesional autorizado para revisar y aprobar los

planos y las especificaciones.

Marco arriostrado o contraventeado. Sistema de armadura vertical que resiste las

fuerzas laterales y proporciona estabilidad al sistema estructural.

Marco rígido. Conjunto de miembros capaces de resistir cargas laterales y

estabilizar un sistema estructural, principalmente por la capacidad de sus

componentes y conexiones de soportar fuerzas de flexión y fuerzas cortantes.

Miembro. Miembro, sección transversal, sección o perfil armado que se forma al unir

entre sí con soldaduras o tornillos dos o más elementos estructurales, de manera

que trabajen en conjunto.

Miembro estructural formado en frio. Perfiles diferentes al perfil tubular estructural

rectangular OR o circular OC que se manufacturan por diversos procesos sin uso de

calor, usando lamina o placa, en hojas o en rollos, cuyas especificaciones y normas

no se incluyen en este manual, sino en las especificaciones y normas del Instituto

Americano del Hierro y el Acero (AISI por sus siglas en ingles).

Miembro principal. Se trata de a cuerda, columna o miembro al que se conectan

montantes o diagonales u otros elementos secundarios en conexiones con PTE.

Momento de fluencia. En un miembro sujeto a flexión, es el momento que produce

el esfuerzo de fluencia en la fibra más alejada del eje neutro en una sección

transversal.

Momento plástico. Es el momento resistente teórico en una sección transversal que

ya cedió.

Montante o diagonal. Se refiere a los elementos que conectan las dos cuerdas en

armaduras fabricadas con perfil tubular estructural rectangular OR o circular OC.

Norma de construcción aplicable. Reglamento o norma de construcción aplicable l

diseño.

81

Page 83: Analisis, Diseño y Detallado Estructural en Acero de Naves Industriales Con Las Especificaciones AISC Vigentes

13. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.

1. Aguirre, Carlos. (2010). Especificación ANSI/AISC 360-10 para

Construcciones de Acero traducción al español. Santiago de Chile: Asociación

Latinoamericana del Acero.

2. Instituto Mexicano de la Construcción en Acero, A.C. (2002). Manual de

Construcción en Acero. Distrito Federal, México: LIMUSA.

3. Meli Piralla, DISEÑO ESTRUCTURAL, 2a Edición, Limusa Noriega Editores,

(México D. F. 2004)

4. Arnal Simón Luis, Betancourt Suárez Max, REGLAMENTO DE

CONSTRUCCIONES PARA EL DISTRITO FEDERAL, 5a Edición, Titulo

sexto, Trillas, (México D. F. 2005)

5. MANUAL DE CONSTRUCCIÓN EN ACERO, Diseño por esfuerzos

permisibles, 4a Edición, Limusa, (México. D. F, 2005) .

6. Charles G. Salmon, John E. Johson, STEEL STRUCTURES DESIGN AND

BEHAVIOR Emphasizing allowable Stress Desing 4a Edition, Harper-Collins

College Publishers.

82

Page 84: Analisis, Diseño y Detallado Estructural en Acero de Naves Industriales Con Las Especificaciones AISC Vigentes

7. Jack C. McCormac, DISEÑO DE ESTRUCTURAS METALICAS ASD, 4a

Edición, Alfaomega, (México D. F, Julio del 2005)13. A. Gregorio Aranda O,

8. CÁLCULO Y DISEÑO DE EDIFICIOS CON MARCOS RÍGIDOS, Claves

latinoamericanas, México D. F, 1 de mayo del 1995.

9. Gasca Salazar Enrique, ANÁLISIS, DISEÑO Y PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO DE UN EDIFICIO DE OFICINAS Y NAVE INDUSTRIAL UTILIZANDO ESTRUCTURAS METÁLICAS, año 2000, UNAM, Escuela

Nacional De Estudios Superiores Aragón.

83

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ANEXOS.

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