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UNIVERSIDAD JOSE CARLOS MARIATEGUI
FACULTAD DE INGENIERIAS
CARRERA PROFECIONAL DE ING. CIVIL
DISEO EN ACERO Y MADERA
TRABAJO PRCTICO
1
INDICE
Contenido TITULO I. INTRODUCCIN ............................................................................................... 2
TITULO II. 4
CONTENIDO .............................................................................................................................. 4
CAPITULO. 1. .............................................................................................................................. 5
UBICACIN ................................................................................................................................. 5
CAPITULO. 2. .............................................................................................................................. 7
CARACTERSTICAS ESTRUCTURALES ............................................................................. 7
CAPITULO. 3. ............................................................................................................................ 13
PREDIMENSIONAMIENTO ................................................................................................... 13
CAPITULO. 4. ............................................................................................................................ 15
ESQUEMA GENERAL ............................................................................................................. 15
CAPITULO. 5. ............................................................................................................................ 19
CRITERIO DE CONEXIONES ............................................................................................... 19
TITULO III. 27
CONCLUSIONES ..................................................................................................................... 27
TITULO IV. 29
RECOMENDACIONES ........................................................................................................... 29
GLOSARIO .................................................................................................................................. 32
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DISEO EN ACERO Y MADERA
TRABAJO PRCTICO
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TITULO I. INTRODUCCIN
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DISEO EN ACERO Y MADERA
TRABAJO PRCTICO
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El siguiente trabajo es una muestra de lo aprendido en el curso de Diseo en Metal y
Madera, aplicado especficamente en el anlisis de una cobertura metlica curva, desarrollando
desde los planos de ubicacin y estructuras, empapndonos en las caractersticas estructurales,
tipos de cargas utilizadas, pasando al pre dimensionamiento de los elementos estructurales, el
metrado de carga correspondiente, seguido por el anlisis netamente estructural con el respaldo
de un software de tecnologa avanzada en el cual el diseo de esta estructura metlica fue basado
y comprobado, dndonos una simulacin excelente del comportamiento estructural en la realidad
y las cargas que resisten este tipo de estructuras.
Esto nos ayudara a poder disear en el futuro todo tipo de estructuras ya que el presente
trabajo es tomado y diseado lo ms real posible utilizando herramientas que todo ingeniero en
la actualidad tiene a la mano, y en base a estudios realizados y plasmados en libros, los cuales
tomamos como base en este anlisis y diseo de estructura metlica.
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TITULO II.
CONTENIDO
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CAPITULO. 1.
UBICACIN
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A. LOCALIZACIN
La obra denominada Construccin del Almacn General Chen Chen, se localiza en el distrito
de Moquegua, provincia Mariscal Nieto, regin Moquegua. VER ANEXO Nro. 1
B. UBICACIN
La obra denominada Construccin del Almacn General Chen Chen, se encuentra ubicada:
DEPARTAMENTO : MOQUEGUA
PROVINCIA : Mariscal Nieto
DISTRITO : Moquegua
AA.HH. : Chen Chen
En la Carretera Binacional S/N. VER ANEXO Nro. 2
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CAPITULO. 2.
CARACTERSTICAS
ESTRUCTURALES
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Se trata de una edificacin de 01 nivel destinada al uso de almacn general. Es un sistema
dual conformado por muros estructurales de albailera confinada (muros laterales) con
prticos de concreto armado que dan a la edificacin la rigidez necesaria.
Las vigas son peraltadas en ambos sentidos, guardando relacin con la propuesta
arquitectnica, teniendo un diafragma rgido mediante losas aligeradas unidireccionales.
Caractersticas Estructurales De La Cobertura
La nave central est provista de una cobertura de armado de estructura metlica de
material altamente resistente.
CONSTA DE 6 ARCOS METLICOS.
Los arcos tienen como apoyos a las columnas que son de Concreto Armado.
En la parte central los arcos cuentan con una luz de 42.34 m y una flecha de 8.00 m, los
Apoyos son fijos ubicndose sobre bases de concreto armado que a su vez conforman la
estructura de las zonas laterales.
La separacin entre arcos tienen un promedio de 7.00 m.
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ARCO 1
ARCO 2
ARCO 3
ARCO 4
ARCO 5
ARCO 6
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- Viguetas de celosa:
Las viguetas tienen una longitud de 7.00m y son las que soportan las planchas metlicas que
son la cobertura final.
Tienen una altura de 30cm.
Estas vigas se utilizan cuando necesitamos salvar luces importantes o cuando necesitamos tener
vigas de cantos importantes, puede resultar ms econmico utilizar estructuras reticulares en
celosa que vigas de alma llena.
Una de las caractersticas que tiene este tipo de viga es que impide ser vista pero permite ver y
deja penetrar la luz y el aire, es por esto que se utiliza en almacenes de gran magnitud.
11/2"
11/2"
2Ls 1" X 1" X 1/8"
0.30
300.00mm11/2"
11/2"
2L 1"x1"x1/8"
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- Tensores.
Los tensores se colocaron alternamente para ayudar a disminuir los momentos
producidos por las cargas de la cobertura de las planchas de policarbonato.
ARC - 1'
ARC - 1
ARC - 1
ARC - 1
ARC - 1
ARC - 1'
VM
-1V
M-1
VM
-1V
M-1
VM
-1
VM
-1V
M-1
VM
-1V
M-1
VM
-1
VM
-1V
M-1
VM
-1V
M-1
VM
-1
VM
-1V
M-1
VM
-1V
M-1
VM
-1
VM
-1V
M-1
VM
-1V
M-1
VM
-1
VM
-1V
M-1
VM
-1V
M-1
VM
-1
VM
-1V
M-1
VM
-1V
M-1
VM
-1
VM
-1V
M-1
VM
-1V
M-1
VM
-1
VM
-1V
M-1
VM
-1V
M-1
VM
-1
VM
-1V
M-1
VM
-1V
M-1
VM
-1
VM
-1V
M-1
VM
-1V
M-1
VM
-1
VM
-1V
M-1
VM
-1V
M-1
VM
-1
VM
-1V
M-1
VM
-1V
M-1
VM
-1
VM
-1V
M-1
VM
-1V
M-1
VM
-1
VM
-1V
M-1
VM
-1V
M-1
VM
-1
Ten
sor
1
/2"
Te
ns
or
1
/2"
Ten
so
r 1
/2"
Te
ns
or
1/2
"
VM-1
@ 3.00 m.
VM-1
@ 3.00 m.
VM-1
@ 3.00 m.
VM-1
@ 3.00 m.
50.00
DETALLE DE TENSOR
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75.00
100.00
200.00
- Techado con Planchas Termo Acsticas De Policarbonato.
DETALLE DE ANCLAJE DE ESPARRAGO
ancho util 960mm
ancho total 1005mm
PLANCHA DE POLICARBONATO
Anclado de esparrago
ANCLADO DE ESPARRAGO @.40m
ANCLADO DE ESPARRAGO @.40m
Espesor=4mm
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CAPITULO. 3.
PREDIMENSIONAMIENTO
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El pre dimensionamiento se realizar utilizando algunos criterios que los cdigos de
construccin sugieren, pero si se cuenta con suficiente experiencia se podr proponer de
entrada dimensiones aproximadas.
De la cubierta metlica
La solucin arquitectnica de la estructura auto soportable es de forma curva, cuya
solucin bsica es sobre vigas y columnas de concreto reforzado; a partir de all resulta
complicada la utilizacin de modelos matemticos que puedan aplicarse directamente
para obtener las reacciones del techo sobre los marcos rgidos que la soportaran; sin
embargo, para facilidad de diseo, se utilizar la informacin que el fabricante de techos
proporciona.
Tabla. Soluciones arquitectnicas para cubiertas sobre estructuras de concreto
Dado que la luz de la edificacin es 42.34m, entonces: FLECHA= 8.0m
Respecto a la distancia entre los arcos, debe considerarse que estos se apoyan en las vigas
y estas a su vez en las columnas, entonces dicho espaciamiento es cada 7.00m, y sobre
estos se apoyaran las viguetas.
Vigas
Los criterios que se consideraron segn el cdigo ACI, contempla peraltes mnimos en
vigas para una rigidez adecuada sin grandes deflexiones.
Tabla . Valores de pre dimensionamiento para vigas
Dado que L=7m, entonces: PERALTE= 0.3m
VM1 = 30 X 60
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CAPITULO. 4.
ESQUEMA GENERAL
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CAPITULO. 5.
CRITERIO DE CONEXIONES
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Para el diseador de estructuras de acero es tan importante optimizar los perfiles a
emplear como unirlos adecuadamente para que el conjunto trabaje armoniosamente. No hay
estructura segura si las uniones no funcionan apropiadamente, en especial en zonas donde las
cargas laterales son significativas. En las construcciones de acero se tienen muchos tipos de
conexiones en consideracin a la geometra y cargas. Cada conexin tiene que cumplir una serie
de requisitos para asegurar su ductilidad, rotacin y capacidad de tomar momentos, cortes y
cargas axiales. Por otro lado, para facilidad de construccin, en lo posible, las conexiones deben
ser igualadas para evitar un trabajo excesivo en el sitio de la obra con conexiones distintas unas
de otras.
Tipos de conexiones
Conexiones atornilladas
El montaje de estructuras de acero por medio de tornillos es un proceso que, adems de ser muy
rpido, requiere mano de obra menos especializada que cuando se trabaja con remaches o con
soldadura. Estos factores dan a las juntas atornilladas una ventaja econmica en comparacin con
los otros tipos de conexin. Aunque el costo de adquisicin de un tornillo es mayor que el de un
remache, el costo total de la construccin atornillada es menor que el de la construccin
remachada debido a los menores costos por mano de obra y equipo, y al menor nmero de
tornillos requeridos para resistir las mismas cargas.
Conexiones soldadas
Se llama soldadura a la unin de dos piezas metlicas de igual o parecida composicin, de forma
que la unin quede rgida y estanca. Esto se consigue bien por el efecto de fusin que proporciona
la aportacin de calor, bien por la aportacin de otro metal de enlace o por la combinacin de
ambos efectos.
Existen cerca de cuarenta sistemas de soldar, pero el ms importante para las estructuras
metlicas es el sistema de soldadura por fusin.
Existen diferentes tipos de soldadura por fusin, pero los ms utilizados son dos:
Soldadura autgena
Soldadura por arco elctrico, que es la que se utiliza en estructuras metlicas.
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Soldadura autgena
En la soldadura autgena el calor lo proporciona una llama producida por la combustin de
una mezcla de acetileno y oxgeno, en la proporcin 1:1, que se hace arder a la salida de
una boquilla. La temperatura alcanzada en la llama es de unos 1300 C. El calor producido
funde los extremos a unir, con lo que se obtiene, despus de la solidificacin, un enlace
homogneo.
Aunque este tipo de soldadura todava se utiliza en los talleres mecnicos, no es correcta su
utilizacin en uniones sometidas a esfuerzos, ya que por efecto de la temperatura se
provocan unas tensiones residuales muy elevadas, siendo en general ms lenta y cara que
la soldadura por arco.
Soldadura por arco elctrico
La soldadura por arco se basa en que si a dos conductores en contacto se les somete a una
diferencia de potencial, establecemos entre ambos una corriente.
Si posteriormente se les separa, provocamos una chispa, cuyo efecto es ionizar el gas o el
aire que la rodea, permitiendo as el paso de la corriente, a pesar de no estar los
conductores en contacto.
Con esto lo que hacemos es crear entre ellos un arco elctrico por transformacin de la
energa elctrica en energa luminosa y calorfica. El calor provocado por el arco no slo es
intenso, sino que adems est muy localizado, lo que resulta ideal para la operacin de
soldar. Las temperaturas alcanzadas son del orden de 3500C.
En el circuito elctrico formado por los electrodos y el arco, la intensidad de corriente
depende de la tensin y de la resistencia del circuito. Si los electrodos se acercan o se
separan variar la resistencia y la intensidad y, por lo tanto, la energa se transformar en
calor, con lo que la soldadura no ser uniforme.
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EN EL PROYECTO
Conexiones atornilladas
- Atornillado de arcos en columnas, dado por 6 tornillos 3/4.
PL DE 3/8: PIN SOLDADO DE 1 1/8 ACERO GRADO 60
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- Atornillado en tijerales
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Atornillado en tensores
Conexiones soldadas
Se trata de uniones soldadas tipo arco, que cuentan con las especificaciones siguientes.
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- Soldadura en tijerales
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- Soldadura en el arco
- Soldadura en vigas y viguetas
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TITULO III.
CONCLUSIONES
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- El proyecto cumple con los parmetros de diseo estipulados en la
norma E090 ESTRUCTURAS METALICAS.
- La ayuda de un programa asistido por computadora como lo es (SAP
V15), es indispensable para que un anlisis estructural tome en cuenta
todas las combinaciones de carga mayorada, debido a que la variedad
de los resultados en los esfuerzos es directamente proporcional al
nmero de elementos con las combinaciones de carga, esto da como
resultado el ahorro de tiempo en el diseo estructural.
- Se concluye en que los parmetros usados por los proyectistas,
usndose CM=15 kg/cm2, son criterios validos, pues en el CAPITULO 7,
se hace hincapi en la similitud de los valores hallados mediante el
metrado de cargas final y el propuesto por los diseadores.
- El anlisis estructural realizado es aproximado al hecho por programas
computarizados, aplicndose conocimientos de cursos de anlisis
estructural, e idealizacin de estructuras, este nos garantiza
medianamente la comprobacin aproximada al clculo hecho por los
proyectistas.
- Se concluye tambin que la rigidez que aportan los tensores, es un
tema de estudio importante en cuanto al diseo en acero, pero se hizo
una aproximacin y se uso el criterio para saber que contrarrestan el
momento en sus respectivos tramos.
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TITULO IV.
RECOMENDACIONES
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- Se hace hincapi entonces que debe considerarse en la memoria de
clculo y especificaciones tcnicas, que estos deben ser ms
detallados y correlativos entre s, y as facilitar la comprensin y la
misma ejecucin.
- Los planos diversos deben contar con detalles especificados al
milmetro, que se asemejen ms a la situacin real y recomendar
tambin la utilizacin de programas de modelamiento de estructuras
en 3D.
- El diseo debe regirse de acuerdo a la norma E090.
- Para la formulacin de un proyecto el ingeniero responsable debe
solicitar las especificaciones tcnicas a las empresas fabricantes de
cada uno de los componentes que se emplearan para el diseo y
ejecucin, asegurndose que estos materiales estn aptos para el uso
y cuenten con su Certificado de Calidad respectivo.
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GLOSARIO
ACI Instituto Americano del Concreto.
Carga crtica Carga a la que se producen fallos en la estructura.
Carga muerta Es la carga que permanece esttica a travs del tiempo, independientemente de la
utilizacin de la estructura.
Carga viva Es la carga que puede moverse a travs del tiempo, se estima que podr trasladarse en
el futuro de un lugar a otro, debe tomarse siempre en cuenta para que no ocasione cambios
estructurales.
Carga ltima Es la suma de la carga viva con la carga muerta afectadas ambas por su respectivo
factor de seguridad.
Esfuerzo-deformacin Es la curva que describe la relacin entre el esfuerzo y la deformacin de
un material, en zona elstica e inelstica.
Estribo Refuerzo empleado para resistir esfuerzos cortantes y de torsin en un elemento
estructural.
Modulo de elasticidad Es una medida inherente de un material, o razn constante del esfuerzo a la
deformacin, antes del lmite de proporcionalidad.
Momento Producto de la intensidad de una fuerza por su distancia perpendicular desde la lnea de
accin de la fuerza al eje de rotacin.
Peralte Es la distancia medida desde la fibra extrema en compresin hasta el centroide del refuerzo
sujeto a tensin.
Proyecto Conjunto de planos, especificaciones, disposiciones especiales o cualquier otro
documento que se emita antes o durante la ejecucin del proyecto.
Refuerzo Material que consiste en acero estructural y se utiliza para aumentar el soporte estructural
de los elementos de concreto reforzado.
Relacin de esbeltez Es la relacin de su altura (h) a su menor dimensin; en columnas reforzadas
la relacin mnima es igual a tres.
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