MATERIALES DE APOYO DE DISEÑO DE ACERO, Apuntes de Diseño de Máquinas

¡Descarga MATERIALES DE APOYO DE DISEÑO DE ACERO y más Apuntes en PDF de Diseño de Máquinas solo en Docsity! 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: PREDIMENSIONAMIENTO PARA SU VERIFICACION ELEMENTO LONGITUD # DE VECES A 1.30 2 2.6 B 1.30 2 2.6 C 1.30 2 2.6 D 1.60 2 3.2 E 1.31 2 2.62 F 0.77 2 1.54 G 1.76 2 3.52 H 1.76 2 3.52 I 1.70 1 1.7 23.9 2. REFERENCIAS: - Reglamento Nacional de Edificaciones Norma Técnica de Edificación E-020 - Cargas - 2014 - Reglamento Nacional de Edificaciones Norma Técnica de Edificación E-030 - Diseño Sismo Resistente - 2014 - Reglamento Nacional de Edificaciones Norma Técnica de Edificación E-090 - Estructuras Metálicas - 2016 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): 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 = 6.00 ml Longitud Superior del Tijeral = 7.00 ml Peso de Cobertura = 3.76 kg/m2 Número de Vigas = 4.00 Peso de Vigas = 28.50 kg/ml Pendiente= 45.00% Número de nudos superiores = 2.00 Esquema del Proyecto DISEÑO ESTRUCTURAL DE COBERTURA - ESTRUCTURA METÁLICA MEMORIA DE DISEÑO El proyecto contempla el diseño en dos aguas, de una vivienda para uso de deposito y demas, la cual esta compuesta por Tijerales y viguetas a base de tubos de acero, techada con una cobertura a base a Calaminon tipo T (4 mm de espesor). LONGITUD TOTAL = Cobertura : 27.36 kg/ml Incluyendo los volados Vigas (15 vigas 2L2-1/2X2-1/2X3/16") 97.71 kg/ml (15 x 5Kg/ml x AT / Long. Tijeral) 125.07 kg/ml Carga muerta por nudo: (31.54* AT /número de nudos) : 437.76 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) : 630.00 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: Velocidad de viento h=10m = 75.00 Km/hora Velocidad de viento h=5m = 64.39 Km/hora q (presion de viento Kg/m2) (Presion lateral) = 14.06 Kg/m2 C=0.5 q minimo = 25.00 Kg/m2 Carga Repartida viento vertical = 2.89 Kg/m2 Carga de Viento por nudo = 60.42 kg Carga de viento a aplicar = 35.00 kg 4. ANALISIS ESTRUCTURAL: La resistencia requerida de los elementos y sus conexiones fueron determinadas mediante un análasis elástico - lineal teniendo en cuenta las cargas que actuan sobre la estructura definidas anteriormente y con las combinaciones de carga correspondientes. 4.1. Combinaciones de Carga: Se tuvieron en cuenta las combinaciones de carga factorizadas recomendadas por la Norma E-090 (aplicando el método LRFD) para determinar la resistencia requerida de los elementos que conforman la estructura. Así tenemos: Diseño: Combinación 1: 1.2 D + 1.6 L Combinación 2: 1.2 D + 1.6 L + 0.8 W Envolvente : Comb1 + Comb2 Servicio: Control de deflexión: Dflx1 : D Dflx2 : D + L + W MODELO ESTRUCTURAL CON CARGAS APLICADAS SELECCIÓN DE ELEMENTOS Y NORMATIVIDAD Propiedades Mecánicas Elemento Estructural Descripción Fy Fu Norma Observaciones 1.0 Tijeral Principal Elementos Estructurales Perfiles doble ángulo 250 410 Astm A36 Medidas de acuerdo a Planos Anclaje Plancha de Acero Estructural 250 410 Astm A36 Medidas de acuerdo a Planos Soldadura General E-70XX Soldadura general 2.0 Viguetas Elementos Estructurales Perfiles doble ángulo 250 410 Astm A36 Medidas de acuerdo a Planos Anclaje Plancha de Acero Estructural 250 410 Astm A36 Medidas de acuerdo a Planos Q = 1 Eje X lc* Q^0.5 = 1.110 <=1.5 Eje Y lc* Q^0.5 = 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: 1RECT2-1/2X2-1/2X3/16Doble 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 Verificación de esbeltez: K*L/rx = 98.98 < 200 OK K*L/ry = 75.88 < 200 OK Función de esbeltez: Eje X lc = 1.110 Eje Y lc = 0.851 Q = 1 Eje X lc* Q^0.5 = 1.110 <=1.5 Eje Y lc* Q^0.5 = 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: 1RECT2-1/2X2-1/2X1/4Doble Ángulo, colocados formando un cuadrado Faxial_máx 12093 kg   FyQFcr cQ **658.0 2*l5.1* Qcl   2 *877.0 cFyFcr l5.1* Qcl FcrAgcPn **90.0 E Fy r KLc **l    FyQFcr cQ **658.0 2*l5.1* Qcl   2 *877.0 cFyFcr l5.1* Qcl FcrAgcPn **90.0 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 lc = 1.446 Eje Y lc = 0.287 Q = 1 Eje X lc* Q^0.5 = 1.446 <=1.5 Eje Y lc* Q^0.5 = 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 Montante Resto: Sección asumida: 1L2X2X3/16 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 lc = 1.659 Eje Y lc = 0.257 Q = 1 Eje X lc* Q^0.5 = 1.659 >1.5 Eje Y lc* Q^0.5 = 0.257 <=1.5 Si ==========> E Fy r KLc **l    FyQFcr cQ **658.0 2*l5.1* Qcl   2 *877.0 cFyFcr l5.1* Qcl FcrAgcPn **90.0 E Fy r KLc **l    FyQFcr cQ **658.0 2*l5.1* Qcl 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: 1RECT2-1/2X2-1/2X3/16Doble 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 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 U, Tabla D 3.1, del manual de diseño de acero, Especificaciones LRFD 2010 U=1 (unióncon soldadura) Pn= 47343.258 Øt Pn = 35507.4 kg Øc Pn > Pu OK Usar sección asumida TENSIÓN EN DIAGONALES: Para tensión dada en la sección bruta: ∅ = 0.90 ( )= ∗ ∅ = 0.90 ∗ ∗ = ∗ ∅ = 0.75 ( ) ∅ = 0.75 ∗ ∗ = ∗   FyQFcr cQ **658.0 *l5.1* Qcl   2 *877.0 cFyFcr l5.1* Qcl FcrAgcPn **90.0 ∅ = 0.90 ( )= ∗ ∅ 0 90