DISEÑO ESTRUCTURAL DE COBERTURA - ESTRUCTURA METÁLICA COBERTURA ALMACÉN KR MEMORIA DE DISEÑO 1. GENERALIDADES: En la presente memoria de cálculo se especifica el procedimiento seguido para realizar el diseño de las estructuras metálicas q forman parte de la estructura de la obra: Esquema del Proyecto 2. REFERENCIAS: - Reglamento Nacional de Edificaciones Norma Técnica de Edificación E-020 - Cargas - 2006 - Reglamento Nacional de Edificaciones Norma Técnica de Edificación E-030 - Diseño Sismo Resistente - 2006 - Reglamento Nacional de Edificaciones Norma Técnica de Edificación E-090 - Estructuras Metálicas - 2006 3. CARGAS: Para el análisis de la estructura se tuvo en cuenta las siguientes cargas: A) Cargas a asignar a Tijeral El proyecto contempla el diseño en dos aguas, del almacén Kola Real - Huara, la cual esta compuesta por Tijerales y viguetas a base de perfiles doble ángulo, techada con una cobertura a base a Calaminon tipo T (4 mm de espesor).
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DISEÑO ESTRUCTURAL DE COBERTURA - ESTRUCTURA METÁLICACOBERTURA ALMACÉN KR
MEMORIA DE DISEÑO
1. GENERALIDADES:
En la presente memoria de cálculo se especifica el procedimiento seguido para realizar el diseño de las estructuras metálicas que
forman parte de la estructura de la obra:
Esquema del Proyecto
2. REFERENCIAS:
- Reglamento Nacional de Edificaciones Norma Técnica de Edificación E-020 - Cargas - 2006
- Reglamento Nacional de Edificaciones Norma Técnica de Edificación E-030 - Diseño Sismo Resistente - 2006
- Reglamento Nacional de Edificaciones Norma Técnica de Edificación E-090 - Estructuras Metálicas - 2006
El proyecto contempla el diseño en dos aguas, del almacén Kola Real - Huara, la cual esta compuesta por Tijerales y viguetas a base de perfiles doble ángulo, techada con una cobertura a base a Calaminon tipo T (4 mm de espesor).
3. CARGAS:
Para el análisis de la estructura se tuvo en cuenta las siguientes cargas:
A) Cargas a asignar a Tijeral
3.1. Carga Muerta (D):
La carga propia del tijeral es calculada por el programa SAP 2000
Se consideró el peso propio de los elementos, de acuerdo a los materiales y geometría de los elementos.
La cobertura que estará apoyada sobre el techo se encuentra conformada por CALAMINON TIPO T e=4mm
Ancho Tributario = 5.92 ml
Longitud Superior del Tijeral = 31.54 ml
Peso de Cobertura = 3.76 kg/m2
Número de Vigas = 15.00
Peso de Vigas = 28.50 kg/ml
Pendiente= 9.68%
Número de nudos superiores = 17.00
Cobertura : 26.97 kg/ml Incluyendo los volados
Vigas (15 vigas 2L2-1/2X2-1/2X3/16") 80.16 kg/ml
(15 x 5Kg/ml x AT / Long. Tijeral)
Acabados:
Luminarias= 3.00 kg/m2 17.75 kg/ml
Falso cielo raso= 0.00 kg/m2 0.00 kg/ml
Otros= 2.00 kg/m2 11.83 kg/ml
136.71 kg/ml
Carga muerta por nudo: (31.54* AT /número de nudos) : 253.67 kg
Carga muerta a aplicar al modelo = 260.00 kg
3.2. Carga Viva (L):
Se considera un techo con material ligero de calaminon tipo T, para lo cual la sobre carga según la Norma E-020 es:
Sobrecarga (Techos Livianos): 30.00 kg/m2
Carga viva por nudo: (30 x At x Ltijeral /número de nudos) : 329.26 kg
Carga viva a aplicar al modelo = 330.00 kg
3.3. Carga Viento (W):
Se considera que habrá oficinas sobre la losa en una futura ampliación y así tenemos en la Norma E-020:
Nota: Se observa que la mayor zona esfuerzada tiene un ratio de verificación de esfuerzos de máximo 0.70, por lo tanto la estructura tiene un correcto diseño.
2.1 Verificación de la zona más esforzada
Se observa Carga axial = 7.912 Tn Compresión
Para el diseño de miembros sometidos a compresión axial se ha realizado las 6 combinaciones, según el cuadro anterior. Donde se ha determinado que se producen mayores esfuerzos por tanto mayores deplazamientos para el caso de la Combinacion 3.
𝛿𝑚á𝑥<𝐿/180
Diseño de Elemento Estructural sujeto a compresión axial:
COMPRESÍON EN BRIDA INFERIOR:
Sección asumida: 2L2-1/2X2-1/2X3/16 Doble Ángulo, colocados formando un cuadrado
Faxial_máx= 7912 kg
Fy = 2531 kg/cm2
E = 2040000 kg/cm2
Solicitaciones de carga:
Pu = -7912 kg/cm2 Carga Última de Compresión, según la Combinación 3
Propiedades de la Sección:
K = 1 A = 11.61 cm2 Para el doble Ángulo
L x= 1.94 m rx = 1.96 cm
L y= 5.82 m ry = 15.34 cm
Verifiación de esbeltez:
K*L/rx = 98.98 < 200 OK
K*L/ry = 37.94 < 200 OK
Función de esbeltez:
Eje X 1.110
Eje Y 0.426
Q = 1
Eje X 1.110 <=1.5
Eje Y 0.426 <=1.5
Si ==========>
Si ==========>
Por lo tanto : Eje X Fcr = 1510.81 kg/cm2
Eje Y Fcr = 2346.30 kg/cm2
Eje X Øc Pn = 15786.4 kg Øc Pn > Pu OK Usar sección asumida
Eje Y Øc Pn = 24516.4 kg Øc Pn > Pu OK Usar sección asumida
COMPRESIÓN EN BRIDA SUPERIOR:
Sección asumida: 2L2-1/2X2-1/2X3/16 Doble Ángulo, colocados formando un cuadrado
Faxial_máx 6012 kg
Fy = 2531 kg/cm2
E = 2040000 kg/cm2
Solicitaciones de carga:
Pu = -6012 kg/cm2 Carga Última de Compresión, según la Combinación 3
Propiedades de la Sección:
K = 1 A = 11.61 cm2 Para el doble Ángulo
L x= 1.94 m rx = 1.96 cm
L y= 11.64 m ry = 15.34 cm
lc =
lc =
lc* Q^0.5 =
lc* Q^0.5 =
E
Fy
r
KLc *
*l
FyQFcr cQ **658.02*l5.1* Qcl
2
*877.0c
FyFcr l5.1* Qcl
FcrAgcPn **90.0
Verificación de esbeltez:
K*L/rx = 98.98 < 200 OK
K*L/ry = 75.88 < 200 OK
Función de esbeltez:
Eje X 1.110
Eje Y 0.851
Q = 1
Eje X 1.110 <=1.5
Eje Y 0.851 <=1.5
Si ==========>
Si ==========>
Por lo tanto : Eje X Fcr = 1510.81 kg/cm2
Eje Y Fcr = 1868.97 kg/cm2
Eje X Øc Pn = 15786.4 kg Øc Pn > Pu OK Usar sección asumida
Eje Y Øc Pn = 19528.9 kg Øc Pn > Pu OK Usar sección asumida
COMPRESIÓN EN MONTANTES:
Montante Eje 2:
Sección asumida: 2L2-1/2X2-1/2X1/4 Doble Ángulo, colocados formando un cuadrado
Faxial_máx 12093 kg
Fy = 2531 kg/cm2
E = 2040000 kg/cm2
Solicitaciones de carga:
Pu = -12093 kg/cm2 Carga Última de Compresión, según la Combinación 3
Propiedades de la Sección:
K = 1 A = 15.35 cm2 Para el doble Ángulo
L x= 2.50 m rx = 1.94 cm
L y= 2.50 m ry = 9.78 cm
Verificación de esbeltez:
K*L/rx = 128.87 < 200 OK
K*L/ry = 25.56 < 200 OK
Función de esbeltez:
Eje X 1.446
Eje Y 0.287
Q = 1
Eje X 1.446 <=1.5
Eje Y 0.287 <=1.5
Si ==========>
Si ==========>
Por lo tanto : Eje X Fcr = 1055.47 kg/cm2
Eje Y Fcr = 2445.47 kg/cm2
Eje X Øc Pn = 14581.3 kg Øc Pn > Pu OK Usar sección asumida
Eje Y Øc Pn = 33784.2 kg Øc Pn > Pu OK Usar sección asumida
lc =
lc =
lc* Q^0.5 =
lc* Q^0.5 =
lc =
lc =
lc* Q^0.5 =
lc* Q^0.5 =
E
Fy
r
KLc *
*l
FyQFcr cQ **658.02*l5.1* Qcl
2
*877.0c
FyFcr l5.1* Qcl
FcrAgcPn **90.0
E
Fy
r
KLc *
*l
FyQFcr cQ **658.02*l5.1* Qcl
2
*877.0c
FyFcr l5.1* Qcl
FcrAgcPn **90.0
Montante Resto:
Sección asumida: 2L2X2X3/16 Doble Ángulo, colocados formando un cuadrado
Faxial_máx 4903 kg
Fy = 2531 kg/cm2
E = 2040000 kg/cm2
Solicitaciones de carga:
Pu = -4903 kg/cm2 Carga Última de Compresión, según la Combinación 3
Propiedades de la Sección:
K = 1 A = 9.23 cm2 Para el doble Ángulo
L x= 2.31 m rx = 1.56 cm
L y= 2.31 m ry = 10.09 cm
Verificación de esbeltez:
K*L/rx = 147.89 < 200 OK
K*L/ry = 22.92 < 200 OK
Función de esbeltez:
Eje X 1.659
Eje Y 0.257
Q = 1
Eje X 1.659 >1.5
Eje Y 0.257 <=1.5
Si ==========>
Si ==========>
Por lo tanto : Eje X Fcr = 806.51 kg/cm2
Eje Y Fcr = 2462.00 kg/cm2
Eje X Øc Pn = 6699.7 kg Øc Pn > Pu OK Usar sección asumida
Eje Y Øc Pn = 20451.9 kg Øc Pn > Pu OK Usar sección asumida
Diseño de Elemento Estructural sujeto a Tracción axial:
TENSIÓN EN BRIDA INFERIOR:
Según las especificaciones dadas en el manual del LRFD Especificaciones 2010, se tiene el siguioente diseño:
Para tensión dada en la sección bruta:
Sección asumida: 2L2-1/2X2-1/2X3/16 Doble Ángulo, colocados formando un cuadrado
Faxial_max= 5981.5 kg
Fy = 2531 kg/cm2 Acero grado 36 (ASTM 36)
Fu= 4078 kg/cm2
E = 2040000 kg/cm2
Solicitaciones de carga:
Pu = 5981 kg/cm2 Carga Última de Tensión, según la Combinación 3
Propiedades de la Sección:
A = 11.61 cm2 Para el doble Ángulo
Pn= 29386.071 Kg
Øt Pn = 26447.5 kg Øc Pn > Pu OK Usar sección asumida
lc =
lc =
lc* Q^0.5 =
lc* Q^0.5 =
∅𝑡=0.90 (𝐿𝑅𝐹𝐷)𝑃𝑛=𝐴𝑔∗𝐹𝑦∅𝑡𝑃𝑛=0.90∗𝐴𝑔∗𝐹𝑦
E
Fy
r
KLc *
*l
FyQFcr cQ **658.02*l5.1* Qcl
2
*877.0c
FyFcr l5.1* Qcl
FcrAgcPn **90.0
Para tensión dada en la sección Neta:
Donde: El área efectiva viene a ser el producto de el área bruta por el factor de retrazo por cortante U
Øt Pn = 28228.6 kg Øc Pn > Pu OK Usar sección asumida
No se requiere realizar el análisis de los miembros en tensión de la brida superior, debido a que la Faxial_max=4025Kg < Faxial_máx=5981Kg dado en la brida inferior para la cual se ha hecho el análisis validando su conformidad.
Nota: Se observa que ningún elemento está en estado crítico
Deflexión Máxima: Dflx2 : D + L + W
0.00875 < 0.0365OK!
Diseño de Elemento Estructural sujeto a compresión axial:
COMPRESÍON EN BRIDA SUPERIOR:
Sección asumida: 2L2X2X3/16 Doble Ángulo, colocados formando un cuadrado
Faxial_máx 7164 kg
Fy = 2531 kg/cm2
E = 2040000 kg/cm2
Solicitaciones de carga:
Pu = -7164 kg/cm2 Carga Última de Compresión, según la Combinación 3
Propiedades de la Sección:
K = 1 A = 9.23 cm2 Para el doble Ángulo
L x= 0.35 m rx = 1.56 cm
L y= 6.58 m ry = 17.69 cm
Verificación de esbeltez:
K*L/rx = 22.38 < 200 OK
K*L/ry = 37.17 < 200 OK
Función de esbeltez:
Eje X 0.251
Eje Y 0.417
Q = 1
Para el diseño de miembros sometidos a compresión axial se ha realizado las 6 combinaciones, según el cuadro anterior. Donde se ha determinado que se producen mayores esfuerzos por tanto mayores deplazamientos para el caso de la Combinacion 3.
lc =
lc =
𝛿𝑚á𝑥<𝐿/180
E
Fy
r
KLc *
*l
Eje X 0.251 <=1.5
Eje Y 0.417 <=1.5
Si ==========>
Si ==========>
Por lo tanto : Eje X Fcr = 2465.21 kg/cm2
Eje Y Fcr = 2353.47 kg/cm2
Eje X Øc Pn = 20478.5 kg Øc Pn > Pu OK Usar sección asumida
Eje Y Øc Pn = 19550.3 kg Øc Pn > Pu OK Usar sección asumida
TRACCIÓN EN BRIDA INFERIOR:
Para tensión dada en la sección bruta:
Sección asumida: 2L2X2X3/16 Doble Ángulo, colocados formando un cuadrado
Faxial_max= 7158.7 kg
Fy = 2531 kg/cm2 Acero grado 36 (ASTM 36)
Fu= 4078 kg/cm2
E = 2040000 kg/cm2
Solicitaciones de carga:
Pu = 7159 kg/cm2 Carga Última de Tensión, según la Combinación 3
Propiedades de la Sección:
A = 9.23 cm2 Para el doble Ángulo
Pn= 23362.053 Kg
Øt Pn = 21025.8 kg Øc Pn > Pu OK Usar sección asumida
Para tensión dada en la sección Neta:
Donde: El área efectiva viene a ser el producto de el área bruta por el factor de retrazo por cortante U
Øt Pn = 28228.6 kg Øc Pn > Pu OK Usar sección asumida
Conclusiones:
lc* Q^0.5 =
lc* Q^0.5 =
No se requiere realizar el análisis de los miembros en tensión de las diagonales, debido a que la Faxial_max=1430.5Kg < Faxial_máx=7159Kg dado en la brida inferior para la cual se ha hecho el análisis validando su conformidad.
- Se observa que el tijeral y viguetases son lo suficientemente rígidos y que soportan ampliamente la deflexión máxima admisible (L/180), según lo recomendado en el manual de AISC Steel Construction Ed. 13th.