Memoria

Estructuras Metalicas

Alumno : Mihai Flavius Profesor: Jose Carlos Nelson

Marzo 2012

A) DESCRIPCIN ESTRUCTURA

1. PARCELA:

Disponemos de una parcela de 1104 m2, cuyas dimensiones son:

- L = 48 m

- A = 23 m

Estas sern las medidas de nuestra nave, pues los

retranqueos ya han sido descontados.

2. SEPARACIN DE PRTICOS:

Se usar una separacin de prticos de 6 metros en los vanos exteriores y 6

metros en los vanos interiores hasta cubrir los 48 metros de longitud de la parcela:

Visto sobre el plano quedara la siguiente

distribucin:

3. PRTICO PRINCIPAL:

Se usar un prtico a dos aguas, con una celosa en la cubierta. Se usar una pendiente de cubierta de 5%, para evitar estancamientos de agua pluvial. Las medidas son:

- Altura pilares = 6 m.

- Altura celosa = 1 m.

- Altura cumbrera = 7.575 m.

- Luz = 23 m.

3.1. Celosa:

B) CLCULO DE CORREAS

1. DATOS DE PARTIDA: - El acero usado es un S-275JR.

- El tipo de perfil a utilizar ser un perfil laminado de la gama IPE 100.

2. ESTADO DE CARGAS:

- ACCIONES PERMANENTES (G): Peso Propio Panel Sndwich** 12.5 kg/m2 Peso Propio Correas (IPE100)* 3.08 kg/m2 ------------- 15.58 kg/m2

- ACCIONES VARIABLES (Q) [Segn NBE-AE-88]:

Sobrecarga de uso******* 40 kg/m2

Se descarta la accin de la carga de viento debido a que de cara a las correas esta acta a succin.

Para calcular la carga que acta sobre las correas, tenemos que tener en cuenta los

coeficientes parciales de seguridad () para las acciones que nos impone el CTE-DB-SE,

en el apartado 4.2.4, tabla 4.1:

G*** 1.35 Q*** 1.50

Calcularemos el coeficiente de ponderacin media (CPM) que resulta de hacer

el coeficiente entre las cargas ponderadas y las cargas sin ponderar:

Por tanto, el valor de la carga ponderada que acta sobre las correas ser:

Donde S ser la separacin entre correas:

Calculamos el nmero de correas que vamos a colocar en la superficie.

Tenemos una cubierta de 6% de pendiente, por tanto:

R=. + . = 11.514 m

Como tenemos una superficie de 11.5207 metros, usaremos 5 correas, con una

separacin entre ellas de aproximadamente:

.

. m

Tenemos entonces una carga de:

= ( 55.58x2.88 )x 1.458= 233.382 Kg/m

3. Clculo de momento:

A continuacin calcularemos el mayor momento que se da en las correas por el

mtodo de rtulas plsticas:

- separacin de prticos de 6 metros

- 48 metros de longitud de la parcela:

Momento en vanos exteriores:

=

.

=.

.= 720.809 kgm

Momento en vanos interiores:

=

16

=.

= 525.109 kgm

Por tanto, el caso ms desfavorable se da en los vanos exteriores con un momento de 720.809 (kgm).

4. Clculo de cortante:

A continuacin calcularemos el mayor cortante que se da en las correas por el

mtodo de rtulas plsticas:

Cortante en vanos exteriores:

!"=##.#$%

'"."(

= 580.011 kg

!=##.#$%

+

'"."(

= 820.280 kg

Cortante en vanos interiores:

! = !=##.#$%

= 700.146 kg

Por tanto, el cortante ms desfavorable se da en los vanos exteriores, en el punto 1, con un valor de 700.146 (kg).

5. Cumplimento del CTE-DB-SE-A:

Msd = 720.809 (kgm) = 72080.9 (kgcm)

Vsd = 820.280 (kg)

Por una pendiente de 5%, o lo que es lo mismo 2.862, obtenemos los

siguientes valores de momento y de cortante en los diferentes planos:

Apartado 4.2: Aceros en chapas y perfiles:

Vamos a utilizar en nuestros perfiles ACERO S275JR, cuya tensin de lmite elstico

(tabla 4.1) es 275 N/mm2.

- Apartado 6.2.4: Resistencia de las secciones a corte:

El esfuerzo cortante de clculo (Vsd) deber ser menor que la resistencia de las

secciones a cortante, que, en ausencia de torsin, ser igual a la resistencia plstica:

El valor de la resistencia de clculo (fyd) se obtiene aplicando los apartados

2.3.3 y 4.5 del CTE. Del apartado 2.3.3 obtenemos el valor del coeficiente parcial de seguridad relativo a la plastificacin del material:

Del apartado 4.5 obtenemos el valor de la resistencia de clculo (fyd) de la

frmula 4.2:

El trmino relativo al rea a cortante (Av) tiene el valor:

a) En cargas paralelas al alma:

b) En cargas perpendiculares al alma:

Por tanto:

Apartado 6.2.8: Interaccin de esfuerzos en secciones: Punto 2: Si el cortante de clculo (Vsd) es mayor que la mitad de la resistencia

de la seccin a cortante, se comprobar el momento flector de clculo frente al resistente obtenido segn:

Pero en nuestro caso:

Realizamos la comprobacin:

El perfil cumple a cortante y el momento plstico no sufrir minoracin.

El valor del momento plstico de clculo sabemos que es:

EdyM , = 71990.9(kg x cm)

EdzM , = 3599.0(kg x cm)

Con estos datos, nos vamos a la frmula 6.7 y obtenemos el valor del mdulo

resistente plstico necesario, correspondiente a la fibra con mayor tensin:

71990.9= yPlW , x 2666.6 yPlW , =2666.6

71990.9= 26.997 *+

3599.0= zPlW , x 2666.6 zPlW , =2666.6

3599.0= 1.349 *+

Realizamos la comprobacin:

El perfil tiene el modulo resistente necesario.

Apartado 6.2.8: Interaccin de esfuerzos en secciones:

Punto 1: Como las correas no actan en un plano recto sino que la cubierta

posee una cierta inclinacin, tenemos que comprobar si las secciones soportan los momentos a flexin esviada. Aplicamos la frmula 6.11:

Debido a que las correas no soportan esfuerzo axial, el primer trmino ser nulo,

quedando la siguiente frmula:

2.91.05

2800

3599

4.391.05

2800

71990.9

xx

+=0.83 1

El perfil cumple a flexin esviada.

C) CLCULO DE LA CELOSIA

1. DATOS DE PARTIDA:

- El acero usado es un S-275JR.

- El tipo de perfil a utilizar sern perfiles tubulares laminados en caliente de seccin cuadrada y clase 1. Las caractersticas de los mismos sern las siguientes:

2. ESTADO DE CARGAS: - ACCIONES PERMANENTES (G): Peso Propio Panel Sndwich*******.* 12.5 kg/m2 Peso Propio Correas (PERFIL IPE 100)***.. 3.08 kg/m2 Peso Propio Celosa***********.* 3.48 kg/m2 ------------- 19.06 kg/m2

-ACCIONES VARIABLES (Q) [Segn NB-AE-88]: Sobrecarga de uso*******.*****.. 40 kg/m2

3. ESFUERZOS AXIALES:

3.1. Hiptesis 1. Carga vertical:

Se calcula el coeficiente de ponderacin media (CPM) que resulta de hacer el coeficiente entre las cargas ponderadas y las cargas sin ponderar:

Por tanto, el valor de las cargas ponderadas que actan sobre la celosa sern:

Donde H es el ancho de la parcela y L la longitud que soporta cada celosa (separacin entre prticos):

= ( 19.06+40 )x 23 x 6x 1.458= 11834.20 Kg

Como tenemos 8 nudos en la celosa:

La carga en los nudos centrales:

8

11834.2=1479.27 kg=1.47927 t

Y en los extremos:

2

1479.27=739.6 kg= 0.7396 t

Se usar un software de elementos finitos para determinar los esfuerzos

axiales en cada una de las barras de la celosa.

A continuacin se muestra el diagrama obtenido y una tabla con los esfuerzos

en cada una de las barras:

lnea punI pun F axil 1 1 2 0.0000E+00 CORDN INFERIOR

2 2 3 1.3013E+01 3 3 4 1.9816E+01 4 4 5 2.2283E+01 5 5 11 2.2283E+01 6 11 12 1.9816E+01 7 12 13 1.3013E+01 8 13 14 0.0000E+00 9 6 7 -1.3029E+01 DIAGONALES

10 7 8 -1.9840E+01 11 8 9 -2.2310E+01 12 9 10 -2.1625E+01 13 10 15 -2.1625E+01 14 15 16 -2.2310E+01 15 16 17 -1.9840E+01 16 17 18 -1.3029E+01 17 1 6 -5.9155E+00 MONTANTES

18 2 7 -4.5261E+00 19 3 8 -2.7064E+00 20 4 9 -1.1048E+00 21 5 10 6.8156E-01 22 11 15 -1.1048E+00 23 12 16 -2.7064E+00 24 13 17 -4.5261E+00 25 14 18 -5.9155E+00 26 2 6 1.3777E+01 CORDN SUPERIOR

27 3 7 7.3217E+00 28 4 8 2.7030E+00 29 5 9 -7.6469E-01 30 5 15 -7.6469E-01 31 11 16 2.7030E+00 32 12 17 7.3217E+00 33 13 18 1.3777E+01

En rojo se sealan los axiales ms desfavorables a traccin y en azul los ms

desfavorables a compresin.

4. Cumplimento del CTE-DB-SE-A:

Apartado 6.2.3: Resistencia de las secciones a traccin: Como resistencia de las secciones a traccin, Nt,Rd, puede emplearse la plstica de la

seccin bruta sin superar la ltima de la seccin neta:

Donde A es el rea de la seccin transversal y fyd es la resistencia de clculo del acero (calculada en el clculo de correas). - Cordn inferior:

RdPlN , = 8.41(cm2) x (2800/1,05)(kg/cm2) = 22426.106 kg

RdtN , = 2.2283E+01=22283 kg 22426.106 kg

El cordn inferior cumple a traccin.

Montantes:

RdPlN , =2.92(cm2) x (2800/1,05)(kg/cm2)= 7786.47 kg

RdtN , =6.8156E-01=681.56 7786.47 kg

Los montantes cumplen a traccin

Diagonales:

RdPlN , =4.77(cm2) x (2800/1,05)(kg/cm2)= 12720 kg

RdtN , =2.1625E+01=21625 12720kg

No cumple Tenemos de cambiar la seccion por los diagonals ?