PROYECTO DISEO DE CUBIERTA

Presentado por: MILLER LOPEZ VILLAMARIN JUAN CAMILO CRUZ

Presentado a: Ing. JULIAN PUERTO

UNIVERSIDAD FRANCISCO JOSE DE CALDAS FACULTAD TECNOLOGICA INGENIERIA CIVIL DISEO DE ESTRUCTURAS METALICAS BOGOTA 2012-02-10

TABLA DE CONTENIDO

INTRODUCCION 1. Diseo de una cubierta 1.1. Anlisis de carga de viento 1.1.1.Mtodo de anlisis de carga de viento 1.2. Diseo de correa 1.2.1.Clculos correa 1.3. Diseo cercha 1.3.1.Clculos elementos cercha 1.3.2.Calculo secciones cercha 1.4. Cantidades de obra 1.5. Cantidades de pintura 2. Plan de montaje 3. ANEXOS BIBLIOGRAFIA

INTRODUCCIN

El diseo de una estructura debe estar pensado parcialmente y sobre bases generales. Para iniciar el anlisis como estructura modelada como plana o espacial, si es rgida o articula, para el caso de este dselo articulada, verificar el tipo de perfila a utilizar, Angulo, Perlin en cajo, o tubera. Todas estas especificaciones estn comprometidas con los siguientes parmetros que han de cumplir para cualquier tipo de estructura: Economa (precio metro cuadrado, precio metro lineal) Operatividad Facilidad de montaje Facilidad de fabricacin Tiempo de ejecucin Buen comportamiento estructural

En base a estos parmetros y dependiendo el tipo de proyecto se puede llegar a la optimizacin del proyecto. En una cubierta se debe garantizar estabilidad frente las condiciones de carga de viento, que son las ms crticas a la hora de su diseo, estas son basadas en la zona de la regin, las condiciones topogrficas y en si la forma de la estructura de soporte de la cubierta. Conocimiento del proyecto: se desea realizar una cubierta metlica ubicada en el Municipio de Tenjo, Cundinamarca, Colombia, la cual procede con las siguientes dimensiones: Luz: 45 metros Pendiente: 17% Tipo cubierta: a dos aguas Escogencia de la solucin estructural: Dada la luz de la estructura, facilidad de fabricacin y montaje, se concibi la cubierta como una estructura en armadura en tubo estructural, la cual tiene correas en su sentido longitudinal en perfil de lamina delgada (Perlin tipo C). Anlisis cubierta: Para un ordenado y buen anlisis se debe desarrollar los siguientes pasos: Idealizacin: el diseo de una estructura metlica debe partir del pre dimensionamiento de los elementos que comprenden la estructura, como tipo de apoyos, configuracin de la armadura, uniones.

Evaluacin de cargas: tener en cuenta las condiciones de cargas que actan sobre la cubierta y la armadura, como cargas viva, muertas, de viento, peso propio. Aplicacin de cargas: el aplicar las cargas se debe cumplir con principios de transmisibilidad de fuerzas desde las que cargan a la correa, como carga distribuida que reparte a sus apoyos como reacciones, estas como cargas puntuales sobre los nodos de la armadura y por ltimo el anlisis interno de la estructura armadura. Combinacin de cargas: la configuracin de cargas por anlisis de viento permite el clculo de la carga de diseo a la que estar sometida la estructura.

1. DISEO DE CUBIERTA 1.1. ANALISIS DE CARGA DE VIENTO Para el diseo previo de la cercha hay que calcular la correspondiente correa, para el caso de este proyecto la cercha es elaborada en tubera con lo cual se disea una correa en un perfil laminado en frio (Perlin), para este clculo se debe hacer el anlisis por cargas de viento, el cual esta especificado en la norma sismo resistente 2010 (NSR-10), en el capitulo B, numeral B.6.1.1, la cual propone tres (3) mtodos de anlisis de viento, que son los siguientes:

Mtodo 1 Procedimiento Simplificado, para edificios que cumplan los requisitos especificados en la seccin B.6.4 Mtodo 2 Procedimiento Analtico, para edificios que cumplan los requisitos especificados en la seccin B.6.5. Mtodo 3 Procedimiento de Tnel de Viento como se especifica en la seccin B.6.6. Para condiciones de este proyecto se analizara el mtodo analtico, el cual comprende los factores de velocidad del viento, factor topogrfico, la presin ejercida por la velocidad, la ubicacin de la estructura, la pendiente de la cubierta, al cual nos referiremos como el factor elico segn la zonificacin de amenazas elicas de Colombia. (Ver ANEXO 1.) Dadas las condiciones de carga efectuadas por el Viento, se procede a calcular el valor de carga que va soportar la cubierta, luego la carga ser repartida de forma geomtrica para la correa, es decir, encontrar el valor correspondiente que soporta la correa en su longitud como una carga distribuida, este valor es hallado mediante unas combinaciones de carga que estn explicitas en el numeral B2.4.2, DE LA NSR-10. Explicadas como: 1.4(D+F) 1.2(D+F+T)+1.6(L+H)+0.5(Lr O G o Le) 1.2D+1.6(Lr O G o Le)+(L o 0.8W) 1.2D+1.6W+1.0L+0.5(Lr O G o Le) 1.2D+1.0E+1.0L 0.9D+1.6W+1.6H 0.9D+1.0E+1.6H

Correspondiente a estas ecuaciones se determina las combinaciones de carga posibles para la cubierta tomando como carga de diseo la mayor de estas, ms adelante se proceder el clculo, teniendo en cuenta esto se procede a calcular el Perlin que cumple con la solicitacin de carga . Consideraciones especiales de diseo: Cargas vivas mnimas en cubiertas

Tipo cubierta: cubierta inclinada con pendiente de 15 o menos en estructura metlica. Carga uniforme (50 kgf/m). Segn numeral B.4.2.1 NSR-10, tabla B.4.2.1-2. Carga de granizo: cubierta con inclinacin menor a 15. Carga uniforme (100 kgf/m). segn numeral B.4.8.3.2 NSR-10.

1.1.1.METODO DE ANALISIS DE CARGA DE VIENTO

Tipo de cubierta

(2) Aguas

Categoria de exposicin B C D Aplica cuando la rugosidad del terreno B, prevalece por una distancia de al Exposicin B: menos 800 m o 20 veces la altura del edificio. Exposicin B: Factor de ajuste por altura y exposicin b. Efectos Topogrficos Factor topogrfico Kzt 1,0 l 1,22

c. Presiones de viento de diseo

Descripcin de la zona

Proyeccin Horizontal A B C D Zona final del muro Zona final de la cubierta Zona inferior del muro Zona interior de la cubierta E F G H

Proyeccin Vertical Zona final de cubierta a barlovento Zona final de cubierta a sotavento Zona interior de cubierta a barlovento Zona interior de cubierta a sotavento

TRANSVERSALZona A B C D E F G H Proyeccin Caso de carga 1 0,223 0,149 0,180 0,117 0,021 -0,138 0,000 0,000 2 0,223 0,149 0,180 0,117 0,085 -0,064 0,074 -0,053 A B C D E F G H Zona

LONGITUDINALProyeccin Caso de carga 1 0,202 0,000 0,127 0,000 -0,244 -0,138 -0,170 -0,106 2 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000

Horizontal

Horizontal

Vertical

Vertical

1.2. DISEO DE CORREA El diseo de la correa se hace bajo un proceso iterativo el cual brinde la mejor condicin de carga, el menor peso sobre la estructura cercha, para esto ha de tenerse sus propiedades geomtricas. Para el diseo detallado se refiere el clculo de una correa bajo la norma AISI, capitulo C, bajo el modo de Resistencia para flexin simple, esto anlisis es dado porque la correa se analiza como una viga simplemente apoyada, para efectos de diseo; citando el cdigo, la resistencia a flexin de una barra es distinta segn est lateralmente arriostrada en forma continua en toda su longitud o no lo est. Si la parte comprimida de la barra est lateralmente arriostrada en toda su longitud, su Resistencia Nominal a flexin se determina por la Seccin C.3.1.1. Si la barra no tiene un arriostramiento lateral continuo el estado lmite determinante puede ser el pandeo lateraltorsional. La Resistencia Nominal para este estado lmite se determina en la Seccin C.3.1.2. Los perfiles C o Z con el ala traccionada fijamente unida a un tablero o revestimiento y con el ala comprimida sin arriostramiento lateral, tienen una capacidad a flexin menor que la de miembros arriostrados lateralmente en forma continua, pero mayor que la de miembros no arriostrados. (Seccin C.3.1.3. del Reglamento). Si la vinculacin del ala superior de perfiles C o Z a una cubierta de elementos de chapa plegada se realiza con un sistema de unin que no sean tornillos autoperforantes o autoroscantes ubicados en el valle del plegado no se puede garantizar en principio el arriostramiento lateral. Tampoco si el arriostramiento del sistema de cubierta no asegura el traslado a los planos verticales de arriostramiento de las fuerzas originadas por el impedimento del desplazamiento lateral y el giro. Por ello para cualquier otro sistema de fijacin que no sea el antedicho o para sistemas de arriostramiento que no cumplan lo especificado en la Seccin D.3.2.1, se exige en la Seccin C.3.1.4. La comprobacin mediante ensayos de la efectividad del arriostramiento. La Resistencia Nominal a flexin ser el menor de los valores determinados de acuerdo a las condiciones aplicables.

1.2.1. CLCULOS CORREA

PERFIL

C-305X80X1,5 PROPIEDADES GEOMETRICAS DEL PERFIL

A (mm) B (mm) C (mm) e (mm) peso (kg/m) area (mm) Cw (mm) J (mm) Ixx (mm) Iyy (mm) Sxx (mm) Syy (mm) rxx (mm) ryy (mm) Fy (kgf/mm) v (m poisson) E (kg/mm) G (kg/mm)

305 80 17 1,5 5,69 724,69 976886412 544 9581612 522224 62830 8320 114,99 26,84

LUZ (mm)

5620

x (mm)

17,23

Xo (mm) -30,29

ro (mm) 127,33

35,15 0,29 210000 81395,35

344,6809

Cb

1

ECUACION C3,1,2,1-8, (AISI): cy (MPa) ro 47,27 121,90

ESFUERZO C3,1,2,1-9 (AISI): cy (MPa) Fe (Mpa) 10,06 30,67

SE COMPARA EL ESFUERZO CON LOS LIMITES DEL AISI (C3.1.2.1) 2,78xFy 0,56xFy 97,717 193,021304 comprobacin de Fe