calculo de cargas
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TINGLADO CANCHA POLIFUNCIONAL
PERFILES UTILIZADOS:
CORREAS
PERFILES COST 100X50X15x4
PERFILES EXTERIORES
PERFILES COST 100X50X15x4
PERFILES DE ENTRAMADOS
PERFILES aisiC 70x50x4
Dimensiones en cm
CALCULO DE CARGAS.-
Nota: la cargas que se calculan a continuación serán en kg/m, ya que para el
simulador RAM advance, la cargas deben introducirse en metro lineal.
CUBIERTA
Área total
At = [(12.4) + (12.4)] * 24. m = 595.2 m²
Área calamina
1.5 m * 4.2 m = 6.3 m²
Numero de calaminas
Nº calaminas = área total / área calaminas
Nº calaminas = 595 m² / 6.3 m²
Nº calaminas = 94.44 osea 95 calaminas
Peso de la cubierta:
Peso 1 Calamina: 15 kg
Peso total = Nº de calaminas * peso de 1 calamina
Peso total = 15 Kg*95 cal
Peso total = 1425 Kg/24m
=59.4= 60Kg/m
CARGAS MUERTAS.-
Las cargas muertas son cargas de magnitud constante permanecen fijas en
un mismo lugar. Estas son el peso propio de la estructura y otras cargas
permanentemente unidas a ella.
Para diseñar una estructura es necesario estimar los pesos o cargas
muertas de sus componentes.
CD = peso cubierta + peso accesorios (focos, letreros, etc)
Peso accesorios asumo 200 kg por que cuenta con varios pesos en
iluminación, pernos, etc.
CARGAS VIVAS.-
Las cargas vivas son aquellas que pueden cambiar de lugar y magnitud.
SOBRECARGA DE MONTAJE.-
Sobrecarga de montaje + obreros = 400kg/24= 16.66 kg/m
CARGA DE VIENTO.-
La presión de viento tiene las siguientes características:
Velocidad del viento en Cochabamba es v = 80 km/h. (23 m/s).
(Km/h
)
Vel. Pres.
(m/s) (Kg/m2)
80 22 30
Resultado=
30(Kg/
m2)
Carga de viento (CW) = 30kg/m²
Para tener carga solamente Kg :
30 kg/m² x 595.2 m²= 17856 Kg/24m
=744Kg/m
Coeficiente de forma:
Se tomaran los valores del caso b de la norma, es decir presión y succion en el
techo del tinglado.
Para la pendiente superior de la cubierta el angulo de inclinación es de 16°, por lo
que se tomara un valor de coeficiente de forma de 0.8 al lado de presión y 0 al
lado de succion, lo cual indica que no habrá succion al lado opuesto al viento.
CW= 0.8*744Kg/m= 595 Kg/m
Para la pendiente inferior de la cubierta el angulo de inclinación es de 48° por lo
que se tomara un valor de coeficiente de forma de 0.5 al lado de presión y 0.4 al
lado de succion.
CWp=0.5*744Kg/m= 372Kg/m=370 Kg/m
CWs= 0.4*744Kg/m= 297.6 =300Kg/m
FACTORES DE CARGA.-
Cálculos con las formulas del Libro diseño de estructuras de acero método
LRFD, McCormac.
El propósito de los factores de carga es incrementar las cargas para tomar
en cuenta las incertidumbres implicadas al estimar las magnitudes de las cargas
vivas y muertas.
Usando las formulas de combinaciones de carga del manual LRFD pg. 54
Datos:
Ccub: Carga muerta de cubierta = 60 kg/m
Caux: Carga de accesorios Auxiliares = 8.3 kg/m
Cmont: Carga viva o de montaje = 16.66 kg/m
CLL: Carga de lluvia = 0 kg/m
CW: Carga de viento = 744Kg/m
Pu = 1.2*Ccub+1.2*Caux
Pu = 1,2* 60+1,2*8.33
Pu = 1.2*Ccub+ 1.2* Caux+ 1.3*CW
Pu = 1.2*60+1.2*8.3+1.3*744
Pu = 1.2*Ccub + 1.6* Cmont
Pu =1.2*60+1.6*16.66
Utilizando la combinación de carga (Pu) se realizará el análisis estructural.
Para hacer la comprobación de los miembros mas críticos, se deben sacar las
areas de los perfiles aiciC 70x50x4 y el area de los perfiles Cost 100x50x15x4.
Para calcular el área transversal
del perfil aisiC:
Area total= 2*(50x4)+(70x4)+2*(8π - 4 π)= 314 mm2
Perfil Cost:
Area total = 2*(50x4)+(70x4)+4*(8π - 4 π)+ 2*(15x4)= 1411 mm2
RESULATADOS DEL ANALISIS
Debido a que en el simulador casi todos los elementos presentan fallas, se hara el
análisis de los miembros que están sometidos a mayor carga y que tienen mayor
deformación con respecto a su longitud.
El simulador toma en cuenta varios parámetros por los cuales tiene un coeficiente
de seguridad muy grande. Si se hace el análisis correcto podremos ver y
comprobar que los elementos que supuestamente están en falla son los
adecuados calculando las resistencias de diseño.
Resultados del Análisis
Reacciones__________________________________________________________________________________________________________________________
Direcciones de fuerzas y momentos positivos
Fuerzas [Ton] Momentos [Ton*m] Nudo FX FY FZ MX MY MZ
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Estado comb2=1.2CM+1.3Cvi+1.2Caux
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------SUM 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000
Esfuerzos en miembros en estaciones fijas__________________________________________________________________________________________________________________________
ESTADO comb2=1.2CM+1.3Cvi+1.2CauxM33 V2 M22 V3 Axial Torsión
[Ton*m] [Ton] [Ton*m] [Ton] [Ton] [Ton*m]
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------MIEMBRO 3300% 0.00 0.02 -0.07 2.05 -20.14 0.0025% 0.00 -0.01 0.54 1.03 -13.77 0.0050% 0.00 0.00 -0.39 -5.10 -13.25 0.0075% 0.00 0.00 -0.41 -6.59 -12.68 0.00100% 0.00 0.00 -0.30 -5.37 -1.31 0.00
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Máximos esfuerzos en miembros__________________________________________________________________________________________________________________________
Estado : comb2=1.2CM+1.3Cvi+1.2CauxAxial Corte V2 Corte V3 Torsión M22 M33[Ton] [Ton] [Ton] [Ton*m] [Ton*m] [Ton*m]
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------MIEMBRO 330Max -1.04 0.02 3.30 0.00 4.02 0.00Min -20.41 -0.01 -7.20 0.00 -3.41 0.00
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Tensiones en miembros__________________________________________________________________________________________________________________________
Ubicación de fibras con máximos esfuerzos a flexión
ESTADO : comb2=1.2CM+1.3Cvi+1.2Caux Flexión
Estación Axial Corte V2 Corte V3 2-Pos 2-Neg 3-Pos3-Neg
[Ton/cm2] [Ton/cm2] [Ton/cm2] [Ton/cm2] [Ton/cm2] [Ton/cm2][Ton/cm2]
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------MIEMBRO 3300% -2.48 0.01 0.87 0.00 0.00 0.95-0.4925% -1.70 0.00 0.44 -0.01 0.01 -7.253.7650% -1.63 0.00 2.16 0.00 0.00 5.17-2.6875% -1.56 0.00 2.79 0.00 0.00 5.46-2.83100% -0.16 0.00 2.27 0.00 0.00 4.04-2.09
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Fuerzas en extremo de miembros__________________________________________________________________________________________________________________________Notas.- Axial: Fuerzas axiales
V2: Fuerza de corte en 2V3: Fuerza de corte en 3Torsión: Momento de torsiónM22: Momentos flectores 2M33: Momentos flectores 3
ESTADO: comb2=1.2CM+1.3Cvi+1.2Caux
Miembro Extremo Axial V2 V3 Torsión M22 M33[Ton] [Ton] [Ton] [Ton*m] [Ton*m]
[Ton*m]
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------330 NJ: 335 -20.13931 0.02034 2.04838 -0.00001 -0.071190.00112330 NK: 328 -1.30986 -0.00006 -5.37401 0.00000 -0.301380.00000
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Fuerzas internas en placas__________________________________________________________________________________________________________________________Notas.- F11 es la fuerza paralela al eje local 1
F33 es la fuerza axial paralela al eje local 3F13 es la fuerza cortante en el plano de la placaM33 es flexión alrededor del eje local 3M11 es flexión alrededor del eje local 1M13 es el momento de alabeoV12 y V23 son las fuerzas cortantes transversales
Vea gráficamente los ejes locales de placas
CALCULO DE RESISTENCIA DE DISEÑO
KL/r 50Fy 36 KSIAREA PERFIL Cost 100x50x15x4
1,8 plg2
carga de compresion 44,1 Klbλc 0,56Fcr 31,57Pu 75,13
KlbΦc 0,85
Resultados del Análisis
Reacciones__________________________________________________________________________________________________________________________
Direcciones de fuerzas y momentos positivos
Fuerzas [Ton] Momentos [Ton*m] Nudo FX FY FZ MX MY MZ
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Estado comb2=1.2CM+1.3Cvi+1.2Caux
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------SUM 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000
Esfuerzos en miembros en estaciones fijas
__________________________________________________________________________________________________________________________
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
ESTADO comb2=1.2CM+1.3Cvi+1.2CauxM33 V2 M22 V3 Axial Torsión
[Ton*m] [Ton] [Ton*m] [Ton] [Ton] [Ton*m]
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------MIEMBRO 10% 0.00 0.00 1.05 -0.72 5.67 0.0025% -0.01 0.00 0.41 -0.71 5.68 0.0050% -0.01 0.00 -0.22 -0.70 5.69 0.0075% -0.01 0.00 -0.84 -0.69 5.70 0.00100% -0.02 0.00 0.11 1.07 12.43 0.00
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Máximos esfuerzos en miembros__________________________________________________________________________________________________________________________
Estado : comb2=1.2CM+1.3Cvi+1.2CauxAxial Corte V2 Corte V3 Torsión M22 M33[Ton] [Ton] [Ton] [Ton*m] [Ton*m] [Ton*m]
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------MIEMBRO 1Max 12.43 0.00 1.07 0.00 1.05 0.00Min 5.67 0.00 -0.72 0.00 -1.05 -0.02
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Deflexiones locales en miembros__________________________________________________________________________________________________________________________
Definiciones utilizadas
Estado : comb2=1.2CM+1.3Cvi+1.2Caux
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Estación Eje 1 Eje 2 Eje 3 Rotación11 Defl. (2) Defl. (3)
[cm] [cm] [cm] [Rad] [cm] [cm]
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------MIEMBRO 10% -0.925 0.166 1.187 0.00222 - -25% -0.895 0.253 -6.534 0.00335 0.03833 (L/9333) 0.62946 (L/568)50% -0.864 0.323 -20.869 0.00448 0.05995 (L/5966) -5.35423 (L/67)75% -0.833 0.363 -31.757 0.00561 0.05161 (L/6931) -7.89205 (L/45)100% -0.779 0.359 -32.216 0.00585 - -
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Fuerzas en extremo de miembros__________________________________________________________________________________________________________________________Notas.- Axial: Fuerzas axiales
V2: Fuerza de corte en 2
V3: Fuerza de corte en 3Torsión: Momento de torsiónM22: Momentos flectores 2M33: Momentos flectores 3
ESTADO: comb2=1.2CM+1.3Cvi+1.2Caux
Miembro Extremo Axial V2 V3 Torsión M22 M33[Ton] [Ton] [Ton] [Ton*m] [Ton*m]
[Ton*m]
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------1 NJ: 1 5.66957 0.00459 -0.71956 0.00005 1.05329 -
0.001071 NK: 2 12.42516 0.00038 1.06977 -0.00001 0.10960 -
0.01584
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Fuerzas internas en placas__________________________________________________________________________________________________________________________Notas.- F11 es la fuerza paralela al eje local 1
F33 es la fuerza axial paralela al eje local 3F13 es la fuerza cortante en el plano de la placaM33 es flexión alrededor del eje local 3M11 es flexión alrededor del eje local 1M13 es el momento de alabeoV12 y V23 son las fuerzas cortantes transversalesVea gráficamente los ejes locales de placas
CALCULO DE RESISTENCIA DE DISEÑO
KL/r 50Fy 36 KSIAREA PERFIL Cost 100x50x15x4
2.8 plg2
carga de compresion 27,55 Klbλc 0,56Fcr 31,57Pu 75,13 KlbΦc 0,85
Resultados del Análisis
Reacciones__________________________________________________________________________________________________________________________
Direcciones de fuerzas y momentos positivos
Fuerzas [Ton] Momentos [Ton*m] Nudo FX FY FZ MX MY MZ
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Estado comb2=1.2CM+1.3Cvi+1.2Caux
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------SUM 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000
Esfuerzos en miembros en estaciones fijas__________________________________________________________________________________________________________________________
ESTADO comb2=1.2CM+1.3Cvi+1.2CauxM33 V2 M22 V3 Axial Torsión
[Ton*m] [Ton] [Ton*m] [Ton] [Ton] [Ton*m]
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------MIEMBRO 4110% 0.00 0.00 0.16 -0.77 -0.12 0.0025% 0.00 0.00 0.00 -0.77 -0.12 0.0050% 0.00 0.00 -0.17 -0.77 -0.12 0.0075% 0.00 0.00 -0.34 -0.77 -0.12 0.00100% 0.00 0.00 -0.50 -0.77 -0.11 0.00
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Máximos esfuerzos en miembros__________________________________________________________________________________________________________________________
Estado : comb2=1.2CM+1.3Cvi+1.2CauxAxial Corte V2 Corte V3 Torsión M22 M33[Ton] [Ton] [Ton] [Ton*m] [Ton*m] [Ton*m]
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------MIEMBRO 411Max -0.11 0.00 -0.77 0.00 0.16 0.00Min -0.12 0.00 -0.77 0.00 -0.50 0.00
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Deflexiones locales en miembros__________________________________________________________________________________________________________________________
Definiciones utilizadas
Estado : comb2=1.2CM+1.3Cvi+1.2Caux
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Estación Eje 1 Eje 2 Eje 3 Rotación11 Defl. (2) Defl. (3)
[cm] [cm] [cm] [Rad] [cm] [cm]
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------MIEMBRO 4110% -19.123 0.000 -4.691 0.00000 - -25% -19.123 0.000 -9.674 0.00000 - -0.46706 (L/186)50% -19.124 0.000 -14.647 0.00000 - -0.92407 (L/94)75% -19.124 0.000 -19.158 0.00000 - -0.91904 (L/94)100% -19.124 0.000 -22.755 0.00000 - -
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Tensiones en miembros__________________________________________________________________________________________________________________________
Ubicación de fibras con máximos esfuerzos a flexión
ESTADO : comb2=1.2CM+1.3Cvi+1.2Caux Flexión
Estación Axial Corte V2 Corte V3 2-Pos 2-Neg 3-Pos3-Neg
[Ton/cm2] [Ton/cm2] [Ton/cm2] [Ton/cm2] [Ton/cm2] [Ton/cm2][Ton/cm2]
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------MIEMBRO 4110% -0.02 0.00 0.45 0.00 0.00 -5.232.4225% -0.02 0.00 0.45 0.00 0.00 0.12-0.0650% -0.02 0.00 0.45 0.00 0.00 5.47-2.5375% -0.02 0.00 0.45 0.00 0.00 10.83-5.01100% -0.02 0.00 0.45 0.00 0.00 16.18-7.48
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Fuerzas en extremo de miembros__________________________________________________________________________________________________________________________Notas.- Axial: Fuerzas axiales
V2: Fuerza de corte en 2V3: Fuerza de corte en 3Torsión: Momento de torsiónM22: Momentos flectores 2M33: Momentos flectores 3
ESTADO: comb2=1.2CM+1.3Cvi+1.2Caux
Miembro Extremo Axial V2 V3 Torsión M22 M33
[Ton] [Ton] [Ton] [Ton*m] [Ton*m][Ton*m]
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------411 NJ: 447 -0.12378 0.00000 -0.76589 0.00000 0.162490.00000411 NK: 434 -0.11447 0.00000 -0.76591 0.00000 -0.502270.00000
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Fuerzas internas en placas__________________________________________________________________________________________________________________________Notas.- F11 es la fuerza paralela al eje local 1
F33 es la fuerza axial paralela al eje local 3F13 es la fuerza cortante en el plano de la placaM33 es flexión alrededor del eje local 3M11 es flexión alrededor del eje local 1M13 es el momento de alabeoV12 y V23 son las fuerzas cortantes transversalesVea gráficamente los ejes locales de placas
CALCULO DE RESISTENCIA DE DISEÑO
KL/r 50
Fy 36
AREA PERFIL aisiC
70x50x4
0,5 plg2
carga de compresion 0,271 Klb
λc 0,56
Fcr 31,57
Pu 13,41 Klb