Diseo de Estructuras

Concepcin 2014.

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Universidad Catlica de la Santsima Concepcin

Facultad de Ingeniera

Proyecto Diseo de Estructuras: BASES DE CLCULO

Profesor: Carlos Ramirez.

Grupo: 2

Integrantes: Hugo Espinoza M.

Karen Torres F.

Fecha: 26 de Septiembre de 2014.

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ndice: ndice: ............................................................................................................................ 2

1.-Bases de clculo. ........................................................................................................ 3 1.1) Alcance. ............................................................................................................................ 3 1.2) Descripcin de la estructura. ............................................................................................. 3 1.3) Normas que se aplican al proyecto. ................................................................................... 4 1.4) Materiales. ....................................................................................................................... 4

1.4.1) Acero estructural. ............................................................................................................. 4 1.4.2) Soldadura. ......................................................................................................................... 4 1.4.3) Pernos estructurales y tipo de conexiones. ...................................................................... 4 1.4.4) Pernos de anclaje. ............................................................................................................. 5 1.4.5) Cubierta lateral y de techo. ............................................................................................... 5

1.5) Mtodo de anlisis. ........................................................................................................... 5 1.6) Cargas de diseo. .............................................................................................................. 6

1.6.1) Peso propio o carga muerta (D). ....................................................................................... 6 1.6.2) Sobrecarga de techo (Lr). .................................................................................................. 6 1.6.3) Cargas de viento (W). ........................................................................................................ 6 1.6.4) Sismo (E). ........................................................................................................................... 8 1.6.5) Cargas de izaje (Pi). ......................................................................................................... 10 1.6.6) Cargas de impacto (IV, IL E IT). ........................................................................................ 10

1.7) Deformaciones. ............................................................................................................... 10 1.8) Combinaciones de carga. ................................................................................................ 11

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1.-Bases de clculo.

1.1) Alcance. Los clculos para el diseo de la estructura metlica se basaran segn lo que rige la norma NCH 2369 del diseo ssmico de estructuras e instalaciones industriales, ya sea livianas o pesadas.se aplica, tanto a las estructura propiamente tales, como a los sistemas de ductos y caeras y a los equipos de procesos, mecnico y elctricos y a sus anclajes. Tambin se aplica a las estructuras de bodegas o recintos de vocacin industrial (lo que se realizara en esta ocasin) .

1.2) Descripcin de la estructura. La estructura es de acero tipo ASTM A36 el cual se acostumbra usar para construccin de estructuras industriales.

El proyecto consiste 2 galpones unidos y cerrados, ambos de 8 marcos y una de estos sostendr un monorriel el cual sostendr el puente gra (para el movimiento de materiales industriales). La estructura estar unida con pernos estructurales y adems soldada. Ambos tendrn una pendiente del techo de un 25%.

Dimensiones:

H1 (m) 10 H2 (m) 2 L1 (m) 10 L2 (m) 12 L3 (m) 6

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1.3) Normas que se aplican al proyecto. A continuacin las normas que se usaran en el diseo estructural del proyecto:

-NCh 1537 of 2009, Diseo estructural de edificios, cargas permanentes y sobrecargas de uso.

-NCh 432 of 1971, Efecto de la accin del viento sobre las construcciones.

-NCh 427 of 1977, Especificacin para el clculo de edificios en acero.

-NCh 2369 of 2003, Diseo ssmico de estructuras e instalaciones industriales.

-NCh 3171 of 2010, Combinaciones de carga.

-Cdigo estructural de soldadura, AWS.

-Especificaciones para juntas estructurales usando ASTM A325 o A490 bolts, AISC.

1.4) Materiales.

1.4.1) Acero estructural. Tipo de acero: ASTM A36. Tensin de fluencia Fy= 2530 (kg/cm^2). Tensin de ruptura Fu= 4080 (kg/cm^2).

1.4.2) Soldadura. Para uniones soldadas:

Calidad del electrodo: E70. Tensin de rotura del electrodo: 7000 psi.

1.4.3) Pernos estructurales y tipo de conexiones. El tipo de pernos para conexiones debe cumplir segn la norma NCh 2369 (punto 8.5 conexiones).

Se utilizara pernos de alta resistencia usados en proyectos estructurales que corresponden a:

-ASTM A325.

-ASTM A490.

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1.4.4) Pernos de anclaje. Segn lo solicitado para este proyecto se utilizara acero tipo ASTM A36.

Tensin de fluencia Fy= 2530 (kg/cm^2). Tensin de ruptura Fu= 4080 (kg/cm^2).

1.4.5) Cubierta lateral y de techo. La cubierta lateral y de techo para cerrar los galpones ser PV6.

El panel trapezoidal utilizado en el proyecto est constituido por una lmina de espesor prximamente a calcular de acero ZINC-ALUM.

Para elegir el espesor se regir por el manual tcnico PV6 Y PV4.

1.5) Mtodo de anlisis. Se diseara por el mtodo de las tensiones admisibles (ASD) para estructuras metlicas el cual relaciona la resistencia requerida con la resistencia nominal, aplicando un factor de seguridad.

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1.6) Cargas de diseo.

1.6.1) Peso propio o carga muerta (D). - El peso propio de la estructura (Costanera, PV6, marcos y otros) est considerado en los clculos a travs del software Ram Advanse.

- Peso del carro 70(Kg).

- Peso vigas puentes + Vigas testeras 7800 (Kg).

1.6.2) Sobrecarga de techo (Lr). La carga viva de techo ser determinada segn Nch 1537 2009, punto 5.2. Tabla 4.

Techos, con acceso solo para mantencin:

- Carga de uso Lo = 1 (KPa) =102 (kg/m^2).

Sobrecarga Lr = Lo

En prximos informes se calculara la reduccin de la carga segn punto 8.2 de la misma norma.

1.6.3) Cargas de viento (W). La carga de viento sobre la estructura es calculada de acuerdo a Nch 432:

Las presiones bsicas se obtendrn de Tabla 1 de NCh 432 para estructura situada frente al mar.

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Para el clculo de las presiones bsicas de hombro y cumbrera es necesario interpolar entre las alturas del proyecto.

HHOMBRO = H1 + H2 = 12 (m).

Calculo altura de hombro a cumbre:

- = !"!!"" = 1,25 () (marco 1). - = !"!!"" = 1,5 () (marco 2).

HCUMBRE 1=13,25(m).

HCUMBRE 2 =13,5(m).

Luego de interpolar obtenemos las presiones bsicas del viento:

q HOMBRO = 110,8 (kg/m2).

q CUMBRE 1 =113,8 (kg/m2).

q CUMBRE 2 = 114,4 (kg/m2).

Coeficientes de forma:

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o Coeficiente de forma Barlovento:

Hombro= 0,8* q HOMBRO= 88,64 (kg/m2).

= 14,03.

Cumbre 1 = ( 1.2* sen 0,4 )* q CUMBRE 1= -12,41(kg/m2).

Cumbre 2 = ( 1.2* sen 0,4 )* q CUMBRE 2=-12,47 (kg/m2).

o Coeficiente de forma Sotavento:

Hombro= -0,4 * q HOMBRO=-44,32 (kg/m2).

Cumbre 1 =-0,4* q CUMBRE 1= -45,52(kg/m2).

Cumbre 2 =-0,4* q CUMBRE 2=-45,76 (kg/m2)

1.6.4) Sismo (E). La influencia de la accin del sismo sobre la estructura de acuerdo a Estructuras Industriales

Nch 2369.

Tipo de anlisis: En el punto 5.2. Se aplicara 5.2.2 Mtodos lineales , se elige el procedimiento a) Anlisis esttico o de fuerzas equivalentes, solamente para estructuras de hasta 20(m) de altura, siempre que su respuesta ssmica se pueda asimilar a la de un sistema de un grado de libertad.

Tipo de estructura: Nave estructural y se clasifica en la categora C2 segn la norma NCh 2369 punto4.3.

Zona ssmica: II, Valor de aceleracin efectiva mxima A0=0,3*g (tabla 5.2 NCh 2369). Factor de importancia: Para C2 el coeficiente de importancia es:

I=1. Amortiguamiento: segn normar NCh 2369, tabla5.5 la razn de amortiguamiento para

manto de acero apernado o remachado es de: =0,03

Factor de modificacin de la respuesta (R): segn norma NCh 2369, tabla 5.6 de valores mximo de factor de modificacin de la respuesta r, la estructura corresponde a 3.4) Edificios industriales de un piso, con o sin puente de gra, y con arriostramiento continuo de techo. R=5

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Coeficiente ssmico horizontal mnimo: segn norma NCh 2369 seccin 5.3.3.2 en ningn caso el valor de C ser menor que: Cmin=0,25*Ao/g

Coeficiente ssmico horizontal mximo: segn norma NCH 2369 Tabla 5.7 valores mximos del coeficiente ssmico.

Cmax=0,23*0,75=0,1725.

Coeficiente ssmico vertical: Segn norma NCh 2369 seccion 5.1.1 Direccion de la solicitacin ssmica. El efecto de las aceleraciones ssmicas verticales se debe considerar en los casos siguientes: c) Fundaciones y elementos de anclajes y apoyos de estructuras y equipos. d) Cualquier otra estructura o elemento en que la variacin de la accin ssmica vertical afecte en forma significativa su dimensionamiento, como por ejemplo ,las estructuras o elementos en voladizos. Para estos casos el coeficiente ssmico vertical: Seccin 5.5.1 b). Cv=2*Ao/3*g.

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1.6.5) Cargas de izaje (Pi). Carga de izaje Pi = 12000 (Kg).

1.6.6) Cargas de impacto (IV, IL E IT). Carga de impacto vertical: la carga de impacto vertical corresponde a la carga de gra, la

carga mxima de rueda producida por el peso de puente y el peso del boggie mas la carga de levante, con el boggie posicionado en el riel en la ubicacin donde el efecto de la carga resultante sea mxima (en los extremos ) . Esta carga ms desfavorable de rueda de gra se incrementa para poder determinar la fuerza inducida por impacto vertical, para este caso ocuparemos un puente gra operado por control colgante (energizadas). El incremento ser del 10%.

Carga de impacto longitudinal: La fuerza longitudinal sobre vigas portarriel excepto para puentes gra de operacin manual debe ser calculada como el 10% de la carga mxima por rueda de la gra. Esta fuerza se debe suponer actuando horizontalmente en la parte superior de la viga.

Carga de impacto transversal: La fuerza transversal sobre vigas portarriel (carrileras),

debe ser calculada como un 20% de la suma de los pesos de la gra y su capacidad de levante. Esta fuerza se debe suponer actuando en la parte superior de los rieles, en direccin normal a ellos y debe ser distribuida entre vigas portarriel, considerando la rigidez lateral de stas y la estructura que las soportan.

1.7) Deformaciones. Segn norma ICHA Edicin 2001 las deformaciones admisibles.

Verticales:

Elemento Def/Luz Nota Planchas onduladas de techo 1/120 Carga total costaneras 1/200 Vigas portagruas de acero 1/1000 Efecto de la sobrecarga

Horizontales

Elementos Def/Luz Planchas onduladas de muro 1/100 Costaneras de muro 1/100 Vigas portagruas 1/500 Columnas de viento 1/200

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Deformacin mxima: Segn norma NCh 2369 punto 6.3 deformaciones ssmicas mximas, (en prximas trabajos se calculara el punto 6.1 del clculo de deformaciones donde se ocupa las solicitaciones ssmicas reducidas por el factor R).

Las deformaciones calculadas con la expresin 6.1 no debe exceder el valor siguiente:

d) Otras estructuras.

dmax =0,015*h .

h: altura del piso o entreds puntos ubicados sobre una misma vertical.

En el punto 6.4 de la norma el efecto P-Delta se debe considerar cuando las deformaciones ssmicas excedan el valor:

d=0,015*h.

1.8) Combinaciones de carga. Segn Nch 3171 (Metodo ASD) Las combinaciones de cargas sern:

1.- D 2.- D + L 3.- D + ( Lr o R ) 4.- D + 0.75L + 0.75( Lr o R ) 5a.- D + W 5b.- D + E 6a.- D + 0.75W + 075L + 0.75 ( Lr o R )

En 3 y 4 no se incluye S ya que no hay cargas de nieve.

Para las combinaciones entregadas por la norma NCH 3171 no se permite aumentar en un 33% las tensiones admisibles.

Segn AISC DG 07-ASD Las combinaciones de carga para estructuras industriales con puente grua sern:

1- D + L + ( Lr o R ) + Cv + Civ + Cit + Cil 2- D + L + ( Lr o R ) + Cv + Civ + W 3- D + L + ( Lr o R ) + Cv + Civ + Cit + 0.5W 4- D + L + ( Lr o R ) + Cd + E

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No se incluye S ya que no hay cargas de nieve.

Las combinaciones de cargas de viento o sismo, se permiten aumentar en un 33% las tensiones admisibles para la verificacin de elementos.

Segn norma NCh 2369-ASD las combinaciones de cargas para estructuras industriales sern:

1.- D + a*Lc + La + Lo + Eh + Ev 2.- D + La + Eh + Ev

a : factor que toma en cuenta la probabilidad de ocurrencia simultanea de Lc y E. Para este caso a:1. Las combinaciones de cargas de viento o sismo, se permiten aumentar en un 33% las tensiones admisibles para la verificacin de elementos.