Memoria de Calculo Galpon

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UNIVERSIDAD SAN SEBASTIÁN UNIVERSIDAD SAN SEBASTIÁN

FACULTAD DE INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA FACULTAD DE INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

INGENIERÍA CIVIL – ESTRUCTURAS METALCAS INGENIERÍA CIVIL – ESTRUCTURAS METALCAS

PROYECTO 1 PROYECTO 1

Diseño ga!"#$

Co%&ai'(e

Gonzalo Barrientos Astroza Gonzalo Barrientos Astroza

Fe

Felipe Salinas lipe Salinas MolinaMolina Santiago, 04 de

Santiago, 04 de diciembre, 2013diciembre, 2013

Í#)i*e

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2

Introduccin!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!+E,,o,- Ma,*a)o, #o )e.#i)o/ "oncideraciones!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!3 Bases de calculo !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!4 Ane#o!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!$ "onclusin!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!1+E,,o,- Ma,*a)o, #o )e.#i)o/ %ecomendaciones!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!1$

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3

MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL

INFORMACIONES GENERALES

&ro'ecto( )"*+S%-""I.+ GA/&*+  A/MA"+AMI+*

"omuna( "*AI5-!

&ropietario( M-+I"I&A/IA  "*AI5-

1/0 INTRODUCCIN

l presente estudio tiene como 6nalidad realizar el dise7o ' la 8eri6cacin de los elementos resistentes 9ue componen la construccin de un galpn de almacenamiento, considerando las capacidades del suelo, cerc:as, riostras, 8igas ' pilares de acero estructural!

2/0 CONSIDERACIONES

l galpn ser; construido de acero estructural, con paneles de acr'lit &<4 1,4 mm apernados a los pilares, 9ue tendr;n la =uncin de separar el e#terior ' el interior del galpn ' a la 8ez proteger a este de las condiciones clim;ticas del e#terior! /as cerc:as a su 8ez, estar;n apo'adas sobre pilares ' 8igas de acero!

/as cerc:as ser;n estructuradas en acero estructural "100#$>#$,4 , con costaneras de acero "12>#>0#?,@, sobre la 9ue ir; una cubierta de &<@ de 0, mm!

/os pilares ser;n construidos con per6les 200#1>0#44,3 de la =orma ' dimensiones indicadas en pro'ecciones de planta ' ele8aciones de las estructuras!

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4 3/0 BASES DE CÁLCULO

ste tem in=orme tiene como obCeto mostrar un resumen de los criterios, mDtodos ' materiales empleados, los cuales controlan el dise7o de las obras ci8iles para este pro'ecto!

Su desarrollo est; basado en las normas c:ilenas emitidas por el Instituto +acional de +ormalizacin!

3!1!E "riterios de ise7o

3!1!1! Suelo( e acuerdo a los antecedentes recopilados, se supone una tensin m;#ima admisible para el suelo de 1,>> gcm2! 3!1!2! Materiales(

Acero "lase A 3@E2$  con una tensin de Huencia mnima =' J 2$00 Kgcm2!

&ara el dise7o de los elementos de acero sometidos a es=uerzos a#iales de compresin ' He#in se utilizar; el mDtodo de dise7o de elementos en compresin con =orma /%F ' el mDtodo de dise7o de elementos en He#in con =orma /%F, respecti8amente, ' para a9uellos sometidos a es=uerzo a#iales de traccin se utilizara el mDtodo las tensiones admisibles del manual del instituto c:ileno del acero LI"A!

3!2! "argas

/as cargas ' sobrecargas se estiman segNn la norma +c: 1>3$ *=!@, +c:! 432, +c:! 433 ' +c:! 434! &ara e=ectos de an;lisis las cargas se consideran segNn su naturaleza!

E "argas &ermanentes ( &eso &ropio ' Sobrecarga! E "argas 8entuales ( Sismo, <iento ' +ie8e! 3!2!1! "argas &ermanentes

Se consideran en este tem del presente estudio los pesos propios de todos los elementos estructurales incorporados, de los materiales ' de los accesorios 6Cos!

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>

/as cargas de peso propio consideradas en el dise7o est;n constituidas por el peso de la estructura ' todo el material unido ' soportado permanentemente por ella!

&ara e=ectos de c;lculo de los pesos propios de los materiales, se consideran los siguientes pesos espec6cos(

Acero $00 Kgm3

+ota ( /os pesos de los dem;s materiales, 9ue en general no son

estructurales ' solo actNan como pesos muertos, estar;n especi6cados por cat;logos ' deber;n cumplir con los 8alores dados en la +orma respecti8a!

3!2!1!2! Sobrecarga

/as Sobrecargas se determinan segNn ablas de la +c: 1>3$ *=!@ ' depender; del uso 9ue se le dar; al sector considerado!

ec:umbre ( $,> Kgm2

i! %educcin de las sobrecargas a! &or Orea tributaria

Se puede reducir en =uncin del ;rea tributaria total A 9ue incide sobre el elemento estructural, segNn(

"a J 1 P para A Q 20 m2 3!2!2! "argas 8entuales

3!2!2!1! <iento

l marco =ormado por pilares ' cerc:as deber; estar dise7ado para soportar los es=uerzos originados por el 8iento durante su construccin ' despuDs de terminada! &ara este propsito se considera una presin b;sica del 8iento segNn +c: 432 de 9 J 12> Kgm2!

odo el c;lculo debido a las =uerzas pro8ocadas por el 8iento se :ar; segNn la +orma +c:!432!

3!2!2!2! Sismo

l c;lculo ssmico de las distintas estructuras 9ue el pro'ecto, se :ar; segNn la +orma +c: 433 *=!?@, para lo cual se emplear; el mDtodo

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@

de las =uerzas laterales e9ui8alentes tambiDn conocido como mDtodo est;tico!

l es=uerzo de corte basal se determin segNn( nde(

5o J " # I # &

5o ( s=uerzo de "orte Basal!

" ( "oe6ciente Ssmico, usaremos " JSAog!

Ao ( "oe6ciente de Aceleracin Lzona Ssmica E, Ao J 0,2g!

S ( "oe6ciente segNn tipo de suelo de Fundacin Lipo I< S J 1,2!

I ( "oe6ciente de Importancia, usaremos I J 1,2!

& ( &eso de estrutura, 9ue ser; calculado como la suma del peso de todos los elementos estructurales J 3?34? g

/uego( 5o J 1,2#1,2#0,2#3?34?J11333 g , el cual ser; distribuido e9uitati8amente por la cantidad de marcos 9ue componen la estructura! 10 marcos!

SJ 1133,3 g

3!2!2!2!1! istribucin de "argas

"ada elemento 8a a estar solicitado segNn las cargas 9ue actNan sobre Dl!

i! &eso &ropio L&&

stas se e#presaron en Kgm2, ' se deduCeron multiplicando el 8olumen del elemento por el peso espec6co de este!

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$

sta se distribu'e por ;reas tributarias, segNn el elemento estructural considerado!

iii! <ientoL< SegNn +c:!432!

i8! Sismo LS SegNn +c:!433 *=!?@! 4/0 PARAMETROS DE DISE5O

4!1 "ombinaciones de "arga

4!1!1! &eso propio ' cargas e8entuales &ara las cerc:as ' costaneras

i! 5s J 1,2R1,@SR0, &ara pilares ' 8igas

i! 5sJ1,2R1,@SR0,

ii! 5sJ1,2R1,0R1,0/R0,2S 4!2 "riterios de Falla

Se :an utilizado los siguientes criterios( i! &or e=ormaciones M;#imas! ii! &or ensiones Admisibles!

ANE6OS

I!E <%IFI"A"I*+ "*/-M+AS &%FI/ I+ 2001>012> atos de &er6l 728891:8944;: E 2100000 Kgcm2 a,ea >@40,00 mm2 I9 42$0>20, 00 mm4 I% ?001$>0,0 0 mm4 ,9 $,02 mm ,% 3?,?> mm

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 PESO 44,2$ gEm <9= 4$@, cm3 G $$200 > 41$2@@,@@ @$ mm4 61 313>@,1?4 34 mpa 62 >,?4?12E 0@ 1mpa2 S9 42$,0>2 cm3

<eri6cacin por medio del mDtodo de dise7o elementos en compresin con =orma /%F!

"argas de ise7o

&u 1>?3? g <eri6cacin de ala ' alma

Ala 4,$ Q 11, +o esta a=ecto a_pandeo

Alma 33,@ Q 3>,> +o esta a=ecto a_pandeo

+o es necesario calcular =actores de minoracin Ce  LdDbil T'J2,$1 T' √ Q J 2,$1 T' √ Q>1,5 Fcr J 0,877 Fy λ2 J 31@,4> gcm2 &cr J Fcr # An J 31@,4> gcm2 # >@,4 cm2 J 1$4g

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? F- J Pu_ϕ_pn J _0,915939_x₁₇₈₄₈ # 100 J ?? U

E !e,. ,esis?e a)e*(a)a@e#?e as soi*i?a*io#es/ II!E <%IFI"A"I*+ <IGA &%FI/ I+ 200100>>

7288618861:;3 E 2100000 Kgcm2 A,ea 1?>0,00 mm2 I9 123@@2>0, 00 mm4 I% 3>312,>0 mm4 R9 $?,@3 mm R% 20,$0 mm PESO 1>,31 Kgm <9 142,@3 cm3 G $$200 > 1@4>,333 33 mm4 61 12@4>,34@ 4 mpa 62 0,0003>?3 43 1mpa2 S9 123,@@2> cm3

<eri6cacin por medio del mDtodo de dise7o elementos en He#in simple!

MuJ >$ gEm &andeo global por He#in

Mn ???1 V >$ gEm /a seccin resiste a He#in

i &andeo local del ala

Tb 141,

Tp 4?,>

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10 &or lo tanto Tp W Tb W Tr

Momento M;#imo >$ gEm

Momento en a 21 gEm Momento en b $,$> gEm Momento en c 2?$ gEm "bJ 2,2$ Mn J ???1 gEm XMn  Mu

"umple con el <olcamiento ii &andeo local del ala

T= @

Tp 10,$

T= W Tp

Mn J ???1 gEm XMn  Mu

"umple con el pandeo local del ala iii &andeo lateral del alma

TY 3>,2

Tp 103,3

TY W Tp

Mn J ???1 gEm XMn  Mu

"umple con el pandeo lateral del alma i %esistencia al corte

<u J 211 g

h tw

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11

h

tw<260

<nJ 0,@ # F' # AY J 13??2 g "umple la resistencia al corte

+o e#iste per6l  m;s pe9ue7o en el manual I"A por lo tanto no se puede optimizar m;s el elemento estructural!

E !e,. ,esis?e a)e*(a)a@e#?e as soi*i?a*io#es/ III!E <%IFI"A"I*+ MIMB%*S "%"A &%FI/ " 100$>>>

C1886:6;1 E 2100000 Kgcm 2 a,ea 11>$,0 mm2 I9 1?$?, ?@ mm4 I% @$11?@,4 ? mm4 ,9 40,41 mm ,% 24,0 mm PESO ?,0 gEm <9= E cm3 G $$200 > ?@42,330 2$2 mm4 61 243?3,0? @> mpa 62 1,@?2?4E 0> 1mpa 2

<eri6cacin por medio del mDtodo de dise7o de tensiones admisibles &u 1@0 g

Z 0,?

%' 24,1

&n J 11,@ cm2 # 2$00 gcm2 J 31320 g

<eri6cacin por medio del mDtodo de dise7o elementos en compresin con =orma /%F!

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12 "argas de ise7o

&u 12$4@ g

<eri6cacin de ala ' alma

Ala 12,>  11, sta a=ecto a_pandeo

Alma 33,@ Q 3>,> +o esta a=ecto a_pandeo

5J0,?$3 Ce [ LdDbil T'J1,2@ T' √ Q J 1,24 T' √ Q>1,5 Fcr J Q x0,658Q x λ 2 x Fy=_1437,29_kg/_cm₂ &cr J Fcr # An J 143$,2? gcm2 # 11,@ cm2 J 1@@$3g F- J Pu_ϕ_pn J _0,912746_x₁₆₆₇₃ # 100 J > U

l per6l resiste adecuadamente las solicitaciones de compresin!

E !e,. ,esis?e a)e*(a)a@e#?e os es(e,os )e *o@!,esi"# % ?,a**i"#/

I<!E <%IFI"A"I*+ "*SA+%AS &%FI/ "12>>0@@ C12:9:89;: E 2100000 Kgcm2 A,ea 121@,1? mm2 I9 2@0@>1,@ 1 mm4 I% 2@?41>,> mm4

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13 R9 4@,30 mm R% 14, mm PESO ?,>> Kgm <9 >1,04 cm3 G $$200 > 14>?4,33@ 0> mm4 61 2$1,4 0? mpa 62 1,413$E 0> 1mpa2 S9 41,$0?@2> $3 cm3

<eri6cacin por medio del mDtodo de dise7o elementos en He#in simple!

MuJ 10?3,@ gEm i! Momento nominal

Mn 13$ V 10?3,@ gEm /a seccin resiste a He#in ii! <olcamiento

/a cubierta se encuentra arriostrando toda la costanera, por lo 9ue no est; a=ectada al 8olcamiento!

Mn J 13$ gEm

"umple con el <olcamiento iii! &andeo local del ala

T= 4,@

Tp 10,$

T= W Tp

Mn J F' # \J 13$ gEm XMn  Mu

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14 "umple con el pandeo local del ala

i8! &andeo lateral del alma

TY 1,

Tp 103,3

TY W Tp

Mn J 13$ gEm XMn  Mu

"umple con el pandeo lateral del alma ii %esistencia al corte

<u J $3@ g h tw 1, h tw<260 <nJ 0,@ # F' # AY J 130@ g <uW]<n

"umple la resistencia al corte

E !e,. ,esis?e a)e*(a)a@e#?e as soi*i?a*io#es/

<!E <%IFI"A"I.+ %I*S%AS &%FI/ / >0>0> L:86:86:

A 40 mm2

!eso 3,$$ gm

F% 2$00 Kgcm2

,% 1>,1 mm

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1> &u 10@2> g X 0,? r' 1>,1 &n J 4, cm2 # 2$00 gcm2 J 12?@0 g F!-J ϕ Pn ¿ Pu ¿ # 100 J ?1U

<I!E IS^*  F-+A"I*+S

σJ1,>>_Kgcm2`

Fma#J 1??$,?4KgE= ≈ 1?000KgE=

"arga m;#ima al suelo 19000 Kg−_f A <1,55

[

Kg−_f cm2

]

12258cm 2 <_A ₁₂₂₅₈_cm2<_b2 110,71_cm<_b ∴1,11m=_b

"arga m;#ima lateral

2657 Kg−f h∗111_cm <1,55

[

Kg−f cm2

]

23,93(kg−f )/cm❑<h∗1,55

[

Kg−f cm2

]

15,44cm<h ∴16cm=h

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1@ <istas de las ele8aciones

Ce [E\

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1$

Ce [E altura \J12

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1 CONCLUSIONES

&ara la edi6cacin de un galpn tener en cuenta el siguiente procedimiento! &rimero es necesario realizar la cimentacin, luego escoger el tipo de material 9ue se utilizar; para la estructura, la cubierta ' las paredes de Dste, tomando en consideracin la utilidad 9ue se le dar;, ' 6nalmente se e8alNan a9uellos re9uerimientos para el meCor e9uipamiento del galpn!

el dise7o estructural de los elementos es posible concluir 9ue es necesario realizar un considerable nNmero de iteraciones de c;lculo antes de obtener las dimensiones de los per6les para los distintos elementos del galpn, como cerc:as, costaneras ' columnas, 9ue cumpla con todas las normas ' re9uisitos establecidas ' 9ue a la 8ez sea lo m;s ptimo, li8iano ' econmico posible! Adem;s es necesario destacar 9ue 9ueda abierta la posibilidad de repetir los c;lculos tantas 8eces como sea necesario para apro#imarse a los es=uerzos admisibles de los materiales con el obCeti8o 9ue buscar una meCora constante!

l arriostrar una 8iga o columna en tramos m;s cortos puede producir disminucin de la seccin el cual disminuira costos, pero al arriostrar demasiado el peso de la estructura aumentara por estos al e#istir en e#ceso!

Se 8ieron aplicados ' =ueron necesarios para la modelacin del galpn todos los conocimientos ad9uiridos durante el curso ' cursos anteriores! RECOMENDACIONES

Siempre consultar a las normas c:ilenas para cumplir con los re9uerimientos de estas!

mpezar el dise7o desde arriba :acia abaCo!

Siempre tomar en cuenta el lugar donde se realiza el pro'ecto de construccin, para poder obtener las distintas cargas ' las caractersticas 9ue posee el ambiente ' suelo!

Siempre es necesario probar las distintas combinaciones para 8er si cu;l de ellas es la 9ue controla nuestro dise7o!