Taller diseo estructuras metlicas

MEMORIA DE CLCULO ESTRUCTURAL uniones

Autor:Branco Fuentealba P.

Revisor:Oscar Gutirrez A.

Concepcin, 3 Julio 2013

NDICE.

1. Generalidades.2

2. Consideraciones de diseo..2

2.1. Caractersticas de los materiales..2

2.2. Hiptesis de carga..2

2.3. Combinaciones de carga...4

3. Diseo de uniones......4

3.1. Unin de hombro.....4

3.2. Unin de cumbrera ........5

3.3. Silla de anclaje.. .....6

4. Resultado anlisis de resultado 7

5. Bibliografa.10

6. Anexo..11

1. GENERALIDADES La presente memoria de clculo, describe los criterios, mtodos y materiales empleados en el dimensionamiento de las tres uniones tpicas de un galpn sin puente gra.

2. CONSIDERACIONES DE DISEO

Para el diseo de la estructura se considera la aplicacin de la normativa nacional vigente, NCh 2369. Of2003; NCh 1537. Of 2009; NCh 3171. Of 2010; NCh 432. Of71.

2.1. Caractersticas de los materiales

Los materiales empleados en el diseo de la estructura deben cumplir con las caractersticas indicadas a continuacin;

Acero estructural: Para perfiles plegados, placas de unin y placas base, se utilizar acero estructural calidad A4227ES, con una tensin de fluencia mnima de 2700 kg/cm2 y un mdulo de elasticidad E = 2.1x106 kg/cm2.

Para las uniones apernadas se utilizaran pernos calidad A325 F1852

Soldadura E70 con una resistencia del electrodo Fxx = 4920 kg/cm

2.2. Hiptesis de carga.

Las cargas consideradas en el diseo de los elementos estructurales son las que a continuacin se indican;

a) Densidad

Taller diseo estructuras metlicas Galpn metlico

Pgina 1

Acero

7850kg/m3

b) Cargas permanentes.

Cubierta Kover L804 en 3mm

10.2 kg/m2

c)

d) Sobrecarga de uso Techo

49 kg/m2

e) Sismo

Se realiza anlisis esttico de acuerdo a lo indicado en NCh.2369.Of2003.

Los parmetros utilizados en el clculo del coeficiente ssmico son los siguientes.

f) Viento Se realiza un anlisis de resistencia al viento para la estructura de acuerdo a lo indicado en la Nch 432 of71, con una presin bsica indicada en la Tabla 1de dicha norma, la cual se ve afecta a factores de forma segn la estructura.

2.3. Combinaciones de carga

Las distintas cargas consideradas se combinan de acuerdo a lo sealado en la normativa nacional vigente, de forma de considerar combinaciones de carga ms desfavorables. Las distintas combinaciones se indican a continuacin;

Cargas admisibles:

CD1 PpCD2 Pp+ScCD3 Pp+WCD4 Pp+ECD5 Pp+0.75W+0.75ScCD6Pp+0.75E+0.75Sc

En donde Pp corresponde a las cagas debido al peso propio de los materiales y cargas permanentes, Sc corresponde a las carga de sobrecarga, W corresponde a los esfuerzos de viento y E representa los esfuerzos ssmicos de diseo. Es importante destacar que los esfuerzos ssmicos y viento fueron aplicados de manera independiente en dos direcciones.

3. Diseo uniones

Los diseos de las uniones se disean para los esfuerzos solicitantes

3.1. Unin de hombre nave principal

La unin de hombro se disea en base a unin por aplastamiento, la placa 1 se disea con un espesor de 12 mm tanto la placa superior como inferior con 6 pernos de 7/8, estas se sueldan por todo su contorno a la columna, el espesor de filete de la placa inferior es de 10mm, en la placa superior el espesor del filete depende del elemento a que se est soldando cuando la placa se suelda al alma el espesor es de 5mm y cuando se suelda al ala es de 10mm.

La placa 2 se disea con un espesor de 5 mm con 3 pernos de 5/8 soldada a la columna por un solo lado de la placa con un espesor de filete de 5mm

Para el procedimiento de diseo ver anexo

3.2. Unin cumbrera nade principal

La unin de cumbrera se realizara con 4 pernos de 3/8 con una placa de 19mm de espesor donde la viga se suelda en todo su contorno, y en la parte inferior se consideran 3 placas atiesadoras de 5mm tal como se indica en la figura.

Para el procedimiento de diseo ver anexo

3.3. Silla de anclaje

La silla de anclaje se realzara con 4 pernos de 1 con una longitud de anclaje sobre el hormign de 70 cm y un gancho se 17 cm con una placa de 16 mm, la longitud de inspeccin visible es de 250 mm.

Para el procedimiento de diseo ver anexo.

4. RESULTADO ANLISIS REALIZADO

En las siguientes tablas se indican las eficiencias de cada unin para las distintas combinaciones de carga en las cual se verifican que la capacidad de estas no es sobrepasada en ningn caso Unin de hombro

Unin de cumbrera

Silla de anclaje

La verificacin de la placa de corte no se realiz ya que para combinacin de diseo ( Pp+Sc ) es corte mximo se encuentra en esta.

BIBLIOGRAFA

Norma Chilena NCh 3171. Diseo estructural. Disposiciones generales y combinaciones de cargas.

Norma Chilena NCh 432 Of71. Efecto del viento sobre las construcciones.

Manual de Diseo en Acero, ICHA 2008

- Cdigo de Diseo AISI, 1996.

Norma Chilena NCh 2369 Of2003. Diseo ssmico de estructuras e instalaciones industriales

Manual CINTAC de perfiles Tubest.

Anexo unin de hombro, cumbrera y silla de anclaje

1) Unin de hombro

Diseo para combinacin gobernante

Placa 1

Placa 2

2) Unin de cumbrera

Diseo para combinacin gobernante

Placa dimensiones

3) Silla de anclaje

Diseo para combinacin gobernante

Placa de corte

zona sismica 3Parametros tipo de suelo

Tipo de sueloIIIA

0

=3,92

Grado de importancia (I) Tabla 4.3C2---->>T' =0,62

Factor de reduccion ( R ) Tabla 5.63n =1,8

razon de amortiguamiento Tabla 5.50,03I =1

Peso sismico (Ton) 6,34542

Perido de la estructura :

Tx =0,32765867

Ty =0,32765867

Coeficiente sismico

Cx1,41761069coef. a utilizar

Cy1,41761069---->>Cx =0,34

C

min

0,1Cy =0,34

C

max

0,34

C

max utilizar

0,34

Capacidad :Mn = 23,54

Vu = 6,68

combinacion VuMuVuMu

Pp1,726,320,260,27

Pp+Sc6,1922,480,930,95

Pp+Wx1,658,330,250,35

Pp-Wx1,783,610,270,15

Pp+Wz1,294,360,190,19

Pp-Wz2,087,310,310,31

Pp+Ex1,544,170,230,18

Pp-Ex1,898,480,280,36

Pp+Ez1,726,310,260,27

Pp-Ez1,726,330,260,27

Pp+0,75Sc+0,75Wx2,547,440,380,32

Pp+0,75Sc-0,75Wx2,4510,990,370,47

Pp+0,75Sc+0,75Wz2,8110,430,420,44

Pp+0,75Sc-0,75Wz2,238,210,330,35

Pp+0,75Sc+0,75Ex4,9416,820,740,71

Pp+0,75Sc-0,75Ex5,220,050,780,85

Pp+0,75Sc+0,75Ez5,0718,430,760,78

Pp+0,75Sc-0,75Ez5,0718,440,760,78

Eficiencia solicitacion

Capacidad :Mn = 13,401

Vu = 9,62

combinacion VuMuVuMu

Pp0,033,820,0030,29

Pp+Sc0,2513,260,0260,99

Pp+Wx0,293,380,0300,25

Pp-Wx0,553,80,0570,28

Pp+Wz0,271,780,0280,13

Pp-Wz0,263,630,0270,27

Pp+Ex0,213,870,0220,29

Pp-Ex0,143,760,0150,28

Pp+Ez0,033,810,0030,28

Pp-Ez0,033,820,0030,29

Pp+0,75Sc+0,75Wx0,395,50,0410,41

Pp+0,75Sc-0,75Wx0,245,190,0250,39

Pp+0,75Sc+0,75Wz0,036,70,0030,50

Pp+0,75Sc-0,75Wz0,025,320,0020,40

Pp+0,75Sc+0,75Ex0,3310,940,0340,82

Pp+0,75Sc-0,75Ex0,0710,870,0070,81

Pp+0,75Sc+0,75Ez0,210,890,0210,81

Pp+0,75Sc-0,75Ez0,210,910,0210,81

solicitacion Eficiencia

capacidad : perno =32,00

anclaje = 20,02

placa = 21

combinacion NMuT1pernosanclaje placa

Pp2,593,851,8840,10,10,1

Pp+Sc7,2913,339,4590,30,50,5

Pp+Wx-1,036,7513,050,40,70,6

Pp-Wx3,214,3318,280,60,90,9

Pp+Wz0,130,340,3390,00,00,0

Pp-Wz-1,461,515,0720,20,30,2

Pp+Ex2,819,1110,270,30,50,5

Pp-Ex2,371,41-1,8-0,1-0,1-0,1

Pp+Ez2,593,841,8680,10,10,1

Pp-Ez2,593,851,8840,10,10,1

Pp+0,75Sc+0,75Wx3,413,1415,950,50,80,8

Pp+0,75Sc-0,75Wx3,464,341,1780,00,10,1

Pp+0,75Sc+0,75Wz4,278,336,4110,20,30,3

Pp+0,75Sc-0,75Wz3,076,946,1940,20,30,3

Pp+0,75Sc+0,75Ex6,2814,913,840,40,70,7

Pp+0,75Sc-0,75Ex5,957,011,2710,00,10,1

Pp+0,75Sc+0,75Ez6,1110,957,5580,20,40,4

Pp+0,75Sc-0,75Ez6,1210,967,5570,20,40,4

solicitacion Eficiencia

Material

fy = 2700kg/cm2

fu = 4200kg/cm2

Fxx (E70) = 4920kg/cm2

geometria viga

d600mm

bf200mm

tw5mm

tf10mm

combinacion M(T-m)V(T)

Pp+Sc21,85,93

placa 1

A60mm

B80mm

C80mm

D80mm

E80mm

numero de perno al corte

solicitacion T=M/d36,33Ton

perno5/83/47/81

capacidad perno (ASD)3,344,816,548,17

N pernos =T/capacidad12866

usar6de7/8

Pn total traccion 39,24Ton

Mn = Pn*d23,54Ton-m

verificacion placa

Espesor placa 1,2cmobs: iterar con el espesor del ala del perfil

capacidad area bruta

Area bruta (Ag) = bf*e24cm2

Pn/ = Ag*fy/1,67 = 38,8TonOK

capacidad Area neta

obs: verificacion cadeneta c1 mas desfaborable

D' = diametro perno +1/16"2,381

N= Npernos seccion trasnversal 2

An = e(bf-N*D') T

Rn / total = 70,97TonOK

placa inferior

Rn ala

D'' = 1cm

Rn/ = 1044kg/cm

Rn/ total =bf*Rn ala = 20,87TonNO CUMPLE

soldar todo el contorno = 2*Rn= 41,75Ton OK

Placa 2

a80mm

b60mm

c60mm

d80mm

f80mm

g60mm

numero de perno

solicitacion V =5,93Ton

perno5/83/47/81

capacidad perno (ASD)3,344,816,548,17

N pernos =T/capacidad2222

usar3de5/8

verificacion placa

Espesor placa 0,5cmobs: iterar con el espesor del almadel perfil

capacidad area bruta

Area bruta (Ag) = (a+b)*e7cm2

Pn/ = Ag*fy/1,67 = 11,3TonOK

capacidad Area neta

D' = diametro perno +1/16"1,75

N= Npernos seccion trasnversal 1

An = e(a+b-N*D') T14,6TonOK

Material

fy = 2700kg/cm2

fu = 4200kg/cm2

Fxx (E70) = 4920kg/cm2

geometria viga

d600mm

bf200mm

tw5mm

tf10mm

combinacion M(T-m)V(T)

Pp+Sc13,320,29

d'602mm

a70mm

b50mm

c40mm

f100mm

g100mm

numero de pernos a traccion

solicitacion T =M/(d'+2a)17,95Ton

perno5/83/47/81

capacidad perno (ASD)6,279,0312,316

N pernos =T/capacidad4222

usar2de3/4

Pn total traccion = 18,06Ton

Mn = Pn*(d'+2a) = 13,4Ton--m

numero de perno a corte

solicitacion V = 0,29Ton

perno5/83/47/81

capacidad perno (ASD)3,344,816,548,17

N pernos =V/capacidad2222

usar2de3/4

Vn total a corte = 9,62Ton

determinacon espesor placa

modelacion como viga

P = T/2 = 8,976Ton

M max = PL/8 = 11,22Ton-cm

e = 1,861cm

max = Mmax/W