estructuras metalicas techo

ANLISIS DE ESTRUCTURA METLICA

PUENTE TAPN

APELLIDOS Y NOMBRES

Escudero Haro, Liseth Denessy

Zavaleta Chimbor, Zelene Salom

Acosta Rios, Alcy Gladis

Gutirrez Gonzales, Kevin

Osorio Quintana , Claudia

OBJETIVOS

OBJETIVOS GENERALES

Determinar las resistencias y la rigidez de una estructura metlica, as como tambin la distribucin y seleccin de materiales para la construccin y diseo de la misma.

Realizar el anlisis de los parmetros que estn relacionados con el diseo de una estructura metlica, como por ejemplo las solicitaciones de carga a las que va a estar sometida la estructura.

OBJETIVOS ESPECFICOS

Reforzar los conocimientos adquiridos en el desarrollo del diseo de Techo Parablico, adems conocer ms sobre la construccin y montaje de la misma.

Determinar los estados de carga de los distintos elementos que conforman el Techo Parablico (Columnas, vigas, correas) y comprobar si resisten a estos estados.

Conocer los elementos que forman una estructura de metal armado y diferenciarlos de acuerdo a la funcin que cumplen y adems de identificar las funciones que cumplen en ella.

Aplicar los conocimientos aprendidos en el aula y relacionarlos con la realidad.

ESTRUCTURA METLICA TECHO PARABLICO

INFORMACIN TCNICA

Ubicacin y Localizacin:

El Techo de coliseo del colegio Santa Rosa, proyecto del presente trabajo se Ubica en el Trujillo,

provincia La Libertad. La estructura metlica del colegio santa rosa se construyo en el ao 2004, con u

diseo parablico.

ITEM N DE

PIEZAS(CID)

MATERIALES LONG. OBSERVACION

1 2 Fe corrugado 3/4 29116




4a 38 Fe corrugado 1/2 254

4b 19 Fe corrugado 1/2 536

5 2 PI. 249x350x

6 4 PI. 609x691x

7 1 PI. 500x300x3/8 Placa aguj. Redondo

8 1 PI.500x300x3/8 Placa aguj. chino

8a 1 PI.500x300x Placa aguj. Redondo

9 8 Barra Acero 3/4

10 19 2L. 1X1X1/8 V450ariable

11 2 Fe corrugado 250

12 2 PI.249x170x

CLCULOS

FUERZAS SOBRE UN TECHO:

28.26 m 8 m 14.13 14.13

Ancho: 28.26 m

Largo: 30 m Area Total: 847.8

Fx

W

Fv

a=15.81

1 FUERZA DEL VIENTO .

Para nuestra estructura inclinada la cual forma un ngulo a con la direccin del viento , entonces:

La velocidad de viento a usar ser: Vd=80.km/h

W=carga sobre la superifcie indicada= 1.2(80)sen(15.81)=26.16kg/m2

W=carga por unidad de superficie=26.16(423.9)=11089

Fy=wcos()=11089cos(15.81)=10669.51 Fx=wsen()=11890sen(15.81)=3021.18

Peso del elemento =21.5 kg

Numero de planchas de eternit:

Na=(Ancho total a techar/Longitud til del eternit) = ( =17

N1= (Largo total a techar/Ancho til del eternit) = =34

N total de planchas = 17 x 34= 578 aproximadamente

Peso total del esternit= 12427 kg

2 FUERZA DEL PESO DEL ETERNIT:

3 FUERZA DE LA SOBRECARGA:

Se suele a usar segn nuestras dimensiones de

nuestra estructura una sobrecarga de 10 Kg/m2

por metro cuadrado de rea de planta

aproximadamente:

Psc= = 8478 kg

Se asume un perfil determinado de vigueta y se busca su peso por unidad de longitud:

Perfil asumido: 2L 1 x 1 x 1/8

Peso de la unidad de longitud=3kg/m

Total de viguetas=19 x 5=95 viguetas

Peso total de las viguetqs=19(30 m) x (3kg/m)=1710kg

4 FUERZA DEL PESO DE LAS VIGUETAS:

Fv=10669.51

Fet =12427

Fsc=8478

Fvig=1710

FUERZAS VECTORIALES TOTAL SOBRE EL TECHO:

Ftotal=33284.51 kgg

Ftotal =326409.54N

Fv=10669.51

Fet =12427

Fsc=8478

Fvig=1710


Ftotal=33284.51 kgg

Ftotal =326409.54N

FUERZAS HORIZONTALES TOTAL SOBRE EL TECHO:

Fuerza Horizontal producida por el viento es:

Fx = 3021.18 Fx = 29627.66

Fv=10669.51

Fet =12427

Fsc=8478

Fvig=1710


Ftotal=33284.51 kgg

Ftotal =326409.54N

1

2

RA

29627.66N

326409.54 N

28.26 RB

RB (28.26)-326409.54=0

RB=4701049.78 N (T)

RB+RA-326409.54 N

RA+4701049.78-326409.54=0

RA= -4374640.24 N (c)

-5506.92 (0.42)-4375.83 (0.84)-6422.38 (1.26)+RIY (1.68)=0

14080.80+RIY (1.68)=0

RIY=8381.43 N ( T )

MTODO DE NUDOS

A

B

C

D

E

F

G

H

I

0.5m

RAY RAY

0.42 m

0.42 m

1.69m

5506.92 N 4375.83 N 6422.38 N

Fy = 0

-5506.92 (0.42)-4375.83 (0.84)-6422.38 (1.26)+RIY (1.68)=0

14080.80+RIY (1.68)=0

RIY=8381.43 N ( T ) Riy=8381.43

Fy = 0

-FAB sen67.22 = 0 7923.7 - FAB 0.92 = 0

FCD = 8612.72 N ( T )

Fx = 0

RAC -FAB cos 67.22 = 0

FAB + 8612.72( 0.39) = 0

FAB =- 3358.96 N ( C )

NODO A

67.22

FAC

RAY

FAB

Fy = 0

FBC sen67.22 + FBA cos22.78 = 0

FBC (0.92)+8612.72(0.92)=0

FBC = -8612.72 ( C )

Fx = 0

FED +FBC cos67.22 - FBA sen22.78 = 0

FED + (-8612.72 X 0.39) ( 8612.72 X 0.39) = 0

FED = 6717.92 (T)

NODO B

FBC FBA

FBD

67.22

22.78

FED +FBC cos67.22 - FBA sen22.78 = 0 FED + (-8612.72 X 0.39) ( 8612.72 X 0.39) = 0 FED = 6717.92 (T)

Fy = 0

-FCD sen67.22 - FCB cos22.78 5506.92 = 0 - FCD (0.92)+ 3358.96 5506.93

FCD = -2334.74 ( C )

Fx = 0

FCE - FCA FCD cos67.22 - FCB sen22.78 = 0

FCE + 3358.96 910.55 + 3334.8 = 0 FCE = - 5783.21 (C)

NODO C


FCD FCB

FCE 67.22

22.78

FCA

5506.92

Fy = 0

FDE sen 67.22 + FCD cos22.78 = 0

FDE (0.92) 2147.96 = 0

FDE = 2334.74 N (T)

Fx = 0

FDF + FDG cos67.22 - FDC FDC cos22.78 = 0

FDF + 910.55 617.92 3358.96 = 0

FDF = 9166.33 (T)

NODO D

FDE FDC

FDF

67.22

22.78

FDB

Fy = 0

-4375.86 - FEF sen 67.22 - FED sen76.22 = 0

-4375.86 - FEF (0.92) 2147.96 = 0

- FEF (0.92) 6523.82= 0

FEF = - 7091.11 N ( C )

Fx = 0

FEG -- FEC + FEC cos67.22 - FED cos67.22 = 0

FEG + 5783.21 2765.53 910.55 = 0

FEG = - 2107.13

NODO E


FCD FCB

FCE 67.22

22.78

FCA

5506.92

Fy = 0

FFG sen 67.22 + FFG cos22.78 = 0

FFG sen (0.92) - 6523.82 = 0

FFG = 7091.11 ( T )

Fx = 0

FFH + FFG cos67.22 - FFD FFE sen22.78 = 0 FFH + 2765.53 9166.33 + 2765.53 = 0

FFH = 3635.27 N ( T )

NODO F


FFG FFE

FFH

67.22

22.78

FFD

Fy = 0

FHG sen 67.22 + FHI cos22.78 = 0

-12946.20 + FHI (0.92) = 0

FHI = 14071.96 N ( T )

NODO H

FHI FHG

FHF 67.22

22.78

MTODO DE SECCIONES

SE USA PARA DETERMINAR LAS CARGAS QUE ACTUAN

DENTRO DE UN CUERPO . ESTE METODO SE BASA EN EL

PRINCIPIO DE QUE SI UN CUERPO ESTA EN EQUILIBRIO ,

ENTONCES CUALQUIER PARTE DEL CUERPO ESTA TAMBEIN

EN EQUILIBRIO

MTODO DE SECCIONES

2L.1X1X1/8

A

B

C

D

E

F

G

H

I

0.5m

RAY RAY

0.42 m

0.42 m

1.69m

5506.92 N 4375.83 N 6422.38 N

0.21

67.22

MA :

-5506.92(0.42) 4375.83 (0.84) 6422.38 ( 1.26) + RIY(1.68)= 0

RIY = 8381.43 N ( T )

Fy :

- 6422.38 4375.83 5506.92 + RIY + RAY= 0

RAY = 7923.7 N (T)

HALLAR : CE, CD, BD

MD = 0

-RAY(0.63) +5506.92(0.21) FCE(0.5)= 0

-4991.93 + 1156.45 FCE(0.5)= 0

FCE= - 7670.96 N ( C )

ME = 0

-RAY(0.84) +5506.92(0.42) + FBD(0.5)= 0

-6655.91 + 2312.91 FBD(0.5)= 0

FBD= - 8686 N ( T )

HALLAR : CE, BD

HALLAR F: CD

Fy : 0

- 5506.92 + 7923.7 FCD cos 22.78 = 0

FCD = 2626.93 N (T)

14.13

10.3

DIAGRAMA DE FUERZA

CORTANTE Y DE MOMENTO

REACCIONES DE LOS

SOPORTES : ya han sido

calculadas como se muestra

en el diagrama FUNCIONES DE FUERZA CORTANTE Y

MOMENTO :

La carga distribuida que acta sobre

este segmento tiene una intensidad de

(2/3) X en su extremo y es reemplazada

por la fuerza resultante despus que el

segmento es aislado como un diagrama

de cuerpo libre .

La magnitud de la fuerza resultante es igual a

(x)(2/3 x)= 1/3 x^2

Esta fuerza acta a travs del centroide del rea de

carga distribuida ,a una distancia 1/3 x desde el

extremo derecho . 1/3 x^2

4374640.24 N

4374.6 KN

X X/3

V

M

2/3 x KN /m

Ecuaciones de equilibrio

Fy : 0

4374.6- 1/3 X^2 -V =0

V= (7374.6 X^3/3)KN.m

M = 0

M + 1/3 X^2 (X/3) 4374.6 (X) = 0

M= (4374.6X X^3/9) KN.m

Diagramas de fuerza cortante y de

momento

V=4374.6 x^2 /3 = 0

X= 66.1m

Mmx= ( 4374.6 (66.1))- (66.1)^3 /4374.6)) KN.m

ESTRUCTURA METLICA PUENTE TABN

UBICACIN Y CLIMA La Provincia de Casma es una de las veinte provincias que conforman el departamento de Ancash, Per. Se encuentra ubicada en la zona costa, en el kilmetro 370 de la Panamericana Norte a poco ms de 5 horas de la capital, Lima. La Capital de esta provincia es la ciudad de Casma.

Su clima es clido, seco, suave, su temperatura vara entre los 13 C como mnima y los 31 C como mxima, Casma tiene la caracterstica de presentar una temperatura clida durante el verano y suave, abrigado durante el invierno, lo que hace que solo estas dos estaciones se noten durante todo el ao, por esto se le conoce a Casma como LA CIUDAD DEL ETERNO SOL.

CARACTERSTICAS

Nombre Puente Tabn

Tipo Warren Pony

Luz 60 m

Vas 1 va

Ancho total 5.5 m

Ancho rodadura 4 m

Sobrecarga HS20-44

Tipo acero ASTM A-709

Glibo 6 m

Rodadura losa de concreto

Veredas 2 de 0.75 m

Desages 24 tubos de drenaje

Peso neto 71 ton

Cimentacin zapatas de concreto

Estribos 2, concreto fc= 20 Mpa

Apoyos 4 neopreno, Dureza 60

Ubicacin sobre el Ro Casma, Tabn Prov.

Casma, Ancash

Cliente Sub Regin Pacfico

Soporta Camiones hasta 32 ton

INFORMACIN TCNICA

PUENTES

Toda estructura construida sobre una obstruccin o depresin que sea til para el paso de vehculos automotores (u otras cargas mviles) y cuya luz medida a lo largo del centro de la va sea igual o mayor de 6 metros entre la parte interna de sus bastiones o arcos.

Partes

Los puentes constan fundamentalmente de dos partes: la superestructura y la infraestructura.

Superestructura: Es la parte del puente donde acta la carga mvil, y est constituida por

Tablero

Vigas longitudinales y transversales

Aceras y pasamanos

Capa de rodadura

Otras instalaciones

Infraestructura o subestructura: es la parte del puente que se encarga de transmitir las soluciones al suelo de cimentacin, y est constituida por:

Estribos

Pilas

CARGA

CAMIN ESTNDAR (H - HS)

La carga viva vehicular de puentes, se muestra en trminos de carriles de diseo y de carga, en el caso de los carriles de carga, la AASHTO especifica las sobrecargas como camiones normalizados o sobrecargas equivalentes; stos se representan por un camin estndar como remolque o se lo puede reproducir como una carga uniforme en combinacin con una carga puntual .La clasificacin de las cargas del camin estndar est compuesta por cargas tipo H que corresponden a camiones de dos ejes, y las HS que indican dos ejes tractores con semi remolque de un solo eje, y tienen la siguiente denominacin

Camin estndar de 2 ejes: Camin estndar de 3 ejes:

HS20-44: Peso total = 40.000 lb HS20-44: Peso total = 72.000 lb =36TN

HS15-44: Peso total = 30.000 lb HS15-44: Peso total = 54.000 lb

HS20-44(72.000lb)

CLCULOS TIPOS DE CARGAS

W RELLENO

Espesor = 0.15 m

Volumen relleno

Piedra sin rodadura 50 %

Gravilla 20 %

Arena fina 30 %

Por lo tanto:

V = Largo x ancho x espesor

V = 60 m x 5.5 m x 0.15 m

V = 49.5 m3

Volumen piedra = (49.5) (0.5) = 24.75 m3

Volumen gravilla = (49.5) (0.2) = 9.9 m3

Volumen arena fina = (49.5) (0.3) = 14.85 m3

Datos:

= m / v piedra = 2 400 kg/ m3 gravilla = 2 500 kg/ m3 arena fina = 1 500 kg/ m3

M piedra = 2 400 x 24.75 = 59 400 kg ------- W piedra = 594 kN

M gravilla = 2 500 x 9.9 = 24 750 kg ------- W gravilla = 247.5 kN

M arena fina = 1 500 x 14.85 = 22 275 kg -------- W arena fina = 222.75 kN

W relleno = 1 064.25 kN

W ASFALTO

Espesor = 5 cm = 0.05 m gravedad = 10 m/s2

V asfalto = 60 m x 5.5 m x 0.05 = 16.5 m3

asfalto = 1 500 kg/ m3

m asfalto = 24750 kg W asfalto = 247.5 kN

W ARMADURA

Peso neto: 71 TN

Gravedad: 10

Warm = (71 000) (10)

Warm = 710 000 N

Warm = 710 kN

W SOBRECARGA (camin de 3 ejes)

Factor de seguridad: valor permitido entre 1.5 a 2

Elegimos: 1.9m

Masa del vehculo : 72000lb

Convirtiendo a kN 72000 lb, 1TN = 2204.5855 lb

32.6592 TN

Convirtiendo T a kN 326.5920KN

W sobrecarga = (masa del vehculo) x (factor de seguridad)

W sobrecarga = 326.5920KN x 1.9

W sobrecarga = 620.5248 KN

W TOTAL

W Total = W relleno + W asfalto + W armadura + W sobrecarga

W Total = 1 064.25 KN + 247.5 KN + 710 KN +620.5248 KN

W Total = 2642.2748KN

BARANDA

W Total = 1321.1374

2

RIBUCIN DE LAS CARGAS EN EL PUENTE

FACTOR DE SEGURIDAD

Factor de seguridad =

En nuestro factor de seguridad nos resulta 1.9 ya que la carga permitida es de 32 KTN para nuestro puente. Escogimos este valor porque en la sierra, que es donde se encuentra nuestro puente, no se cuenta con un sistema que permita pesar las cargas que llevan los camiones. Por esta razn, para asegurar que no haya ruptura en el puente.

Ax

Ay By

Calcular el pasador y el rodillo

MA :

-93,5687(4,285715) - 157 (12,857145) 210 ( 21,428575) 400 (30) 210 (38,28572) 157 (46,85715) - 93,5687 (55,42858) + OY (60)

OY =

OY = 658, 3756 kN

Oy

SECCIONES

93.5687KN 157KN 210KN 400KN 210KN 157KN 93.5687KN

FX :

AX= 0

FX :

AY - 93, 5687-157-210-400- 210-157 - 93, 5687+ 658, 3756= 0

AY= 662.7618 KN

Oy

SECCIONES

93.5687KN 157KN 210KN 400KN 210KN 157KN 93.5687KN

662,7618 kN

A

B D F

93,5687 kN 157 kN

C E

Seccin 1:

Hallar DF FE EG

MF :

-662,7618 (21,428575) + 93,5687 (17,14286) + 157 (8,57143) + FEG (6)

FEG =

FEG = 1875,3819 kN (T)

ME :

-662,7618 (17,14286) + 93,5687 (12,857145) + 157

(4,285715) + FDF (6)

FDF =

FDF = 1580,9582 kN (C )

FY :

FY = 662,7618 - 93,5687 157 FEF ()

FEF =

FEF = 506,5441 kN (C )

Seccin 2:

MH :

MH = -662,7618 (30) + 93,5687 (25,71429) + 157 (17,14286) + 210 (8,57143) + FGI (6)

FGI =

FGI = 2164,2287 kN (T)

MG :

MG = -662,7618 (25,71429) + 93,5687 (21,428575) + 12,857145 + 210 (4,285715) + FHF (6)

FHF =

FHF = 2019,8056 kN (C )

Hallar FH HG GI

FY : FY = 662,7618 93,5687 157 - 210 FHG ( ) FHG =

FHG = 248,4751 kN (C )

662,7618kN 93,5687KN 157KN 210KN

93,5687 k N 658,3756k N

O

Seccin 3: Hallar LN HN KM

ML :

ML = 658,3756 (12,857145) 93,5687 (8,57143) FKM (6)

FKM (6) + 7662,812991 = 0

FKM =

FKM = 127,1355 kN (T)

FH : FH = 658,3756 (8,57143) 93,5687 (4,285715) FLN (6)

FLN =

FLN = 873,7019 kN (C )

FY : 658,3756 93,5687 FHN ()

FHN =

FHN = 694,0912 kN (C )

NODOS Reacciones:

Fx = 0 AX = 0

Fy = 0 Por simetra

Ry = Oy = Q = (93.5687+157+210+400+210+157+93.5687)

2 2

Ry = Oy = 660.5687 KN

Fx = 0

660.5687 - FAB sen 54.46 = 0

FAB = 811.80 ( C )

FAC - FAB cos 54.46 = 0

FAC = 471.88 ( T )

= 54.46

6

FAC

Fy = 0

660.5687

FAB Nodo A

Nodo P

[Fx = 0]

FAC = 0 FPC = 471.88 (T)

[Fy = 0]

FBP 93.5687 = 0 FBP = 93.5687 KN (T)

FBP

FPC

93.5687 KN

FAC

Nudo B [Fy = 0]

-

FBC. Sen FBP + FAB. Sen = 0

FBC = 696.81 (T)

[Fx = 0]

FBD - FBC cos + FAB . cos = 0

FBD = 375.26 KN (C)

FBD

FBP

FBC FAB

Nodo C

Fy = 0 Fx = 0

FBC sen - FCD sen = 0 FCQ - FPC FCD cos - FBC cos =0

FCD = 696.81 KN ( C ) FCQ = 1281.95 KN ( T )

FBC FCD

FPC

Nodo Q

Fy = 0 Fx = 0

FEQ - FCQ =0 FDQ - 157 =0

FEQ = 1281.95 KN ( T ) FDQ = 157 KN ( T )

FEQ

FDQ

FCQ

157KN

Nodo D

Fy = 0 Fx = 0

FCD sen FDQ FDEsen =0 FDF = 764.76 KN ( C )

FDE = 503.87kn (T )

FDF FBD

FCD

FDQ

Nodo E

Fy = 0 Fx = 0

FDEsen FEF sen =0 -FEQ FDE cos FEF cos + FER =0

FEF = 503.87 KN ( C ) FER = 1867.72 KN ( T )

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