Verificación de Estructura Industrial (Galpón)

8/17/2019 Verificación de Estructura Industrial (Galpón)

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FACULTAD DE CIENCIAS DE INGENIERIA Y CONSTRUCCION

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA CIVILCURSO DISEÑO EN ACERO 2015-2

CURSO DISEÑO EN ACEROInforme e A!"mno# $

EJERCICIO 3

MEMORIA DE CALCULO:“REDISEÑO Y VERIFICACION DE COLUMNAS”

Depto. Ingenier ! Ci"i#.U. C!t$#i%! &e# NorteEdificio Y3- Campus AntofagastaTeléfono: +56 55 2355256


2/25

RED !E"# Y $ER % CAC #& DE E!TR'CT'RA &D'!TR A(!olicitada po) p)ofeso) *o)ge #me)o ic ,a lo

Antofagasta de Diciem.)e de 2/05

A(CA&CE! DE( DE!ARR#((# DE (A 1E1#R A:En la p)esente memo)ia se )edise a)a e)ifica)a si los pe)files seleccionados pa)a lascolumnas de la est)uctu)a sopo)tan las solicitaciones indicadas en el p)o.lema4

%igu)a040:

Est)uctu)a ndust)ial Analisada

Datos ene)ales

% 5/ 78si9 350 ;5 78g= 78g3= 78g


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,a)a condici?n de es.elte@ el alo) con eniente pa)a p)edise a) mas ap)o imado log)a) Bue el pe)fil t)a.a e ?ptimamente a comp)esion de.e se) λ ≈100

Donde:

λ= Lpiri

'!r! e(e ):

λ x= Lp x

r x= 2 · 4

r x≈ 100 →r x≈ 0,08 [m]= 8 [cm ]

'!r!( e(e *:

λ y= Lp y

r y= 0,7 · 4

r y≈ 100 →r y ≈ 0,028 [m]= 2,8 [cm ]

(uego pa)a dise a) tenemos:

r x= 0,45 ·h ≈ 8 [cm]→h = 80,45 = 17,78 [cm]= 7 ' '

r y= 0,26 · h ≈ 2,8 [cm]→ h= 2,80,26

= 10,77 [cm]= 4 ' '

042 ,)edimensionamiento en fle ion pu)a

En &ire%%i$n ):Defo)macion m ima admisi.le po) sismo en edificios indust)iales seg n no)ma cFilena &CF236

iene dada po):

∆ max=0,015 H

R G !iendo R 3 pa)a est)uctu)as isoestaticas

,o) consiguiente nos Bueda:

∆ max=0,015 H

3= 0,005 H

3


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,o) ot)o lado seg n enunciado se admite ∆ max= 0,015 H lo cual significa Bue R 0; teniendo laest)uctu)a un compo)tamiento totalmente elastico f)ente al sismo; po) ende como conlusion dadoBue la no)ma en el A)ticulo 642 indica Bue la defo)maci?n m ima admisi.le puede se) o. iada sise muest)a Bue los elementos est)uctu)ales no est)uctu)ales puede tole)a) una defo)maci?nma o); se dise a)a con:

∆ max= 0,015 H = 0,015 · 4= 0,06 [m]= 60 [mm]

,a)a p)edimensionamiento en fle ion; la )elaci?n iene dada po):

(d L)≥ 10 −6 f m[ Mpa ](∆ L)maxDonde Ldiseño = 2 · L Real po) compo)ta)se como iga simplemente apo ada

Ldiseño = 2 · L Real = 2 · 4 = 8 [m]= 8000 [mm]

Reempla@ando en la )elaci?n de p)edimensionamiento en fle ion nos Bueda:

(d L)≥ 10 −6 f m [ Mpa ](∆ L)max→d = 10 −6 0,6 · 344,8

608000

8000 = 220,672 [mm]≈ 8,69 ' '

En )esumen:d ≈ 22,07 [cm]≈ 8,69 ' ' b≈ 10,77 [cm]≈ 4,24 ' '

r x= 8 [cm]≈ 3,15 ' '

r y= 2,8 [cm]≈ 1,10 ' '

Dado los resultados obtenidos anteriormente se elige un perfl al tanteo de 8’’ el cual se extraera

de (Tabla 1-1- Manual AI ! "00#$% siendo este el mas li&iano ' ue cumpla con los re uisitosminimos% en el cual se &erifcara su de)ormaci*n por +exion

,e)fil H d 7in9 . 7in9 ) 7in9 ) 7in9 7in=9 7in=9H 0 ;0= 5;25 3;=3 3;/= 60; >; >

Ca)acte)isticas del ,e)fil

=


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043 Dete)minaciones de !olicitaciones en las Columnas'e+o 'ropio ,D-D 5/ 8g


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Qo= CI

Si+/o en &ire%%ion )

• ,eso total de est)uctu)a so.)e ni el .asal

!eg n la no)ma &cF236 I54043J se de.e conside)a) la siguiente fo)mula; siendo /;5 po) se) una est)uctu)a de almacenamiento

= ! "o"al+0,5 L"o"al = 1,2 [# ]+0,5 ·24 [# ]= 13,2 [# ]= 13200 [$%]

• Coeficiente mpo)tancia!eg n la no)ma &cF236 I=4342J po) se) de catego)Ka c0 IDa os ecol?gicosJ; I = 1,2

• Coeficiente !ismico!eg n la no)ma &cF236 I54343J; se) :

C =2,75 · &0

%· R (# ' # ¿)(0,05( )0,4

,a)a toda la est)uctu)a se de.e conside)a) los siguientes alo)es ent)egado po) la no)ma

&0= 0,4 % po) encont)a)se en la costa @ona 3 ITa.la 542J

R= 3 est)uctu)a sKsmica isoestatica ITa.a 546J# ' = 0,62 = 1,80 po) encont)a)se en a)ena satu)ada con n ent)e 2/ =/; suelo tipo

Ita.la 543 54=J( = 0,02 ot)as est)uctu)as no asimila.les a la lista ITa.la 545J

,e)iodo de i.)aci?n; iene dado seg n enunciado como:

# x¿= 2 ) √ M /$

Donde:

M = % = 13200

9,81= 1345,56 [$%]

$ c=3 * I x

L3 = 3 · 2040734 ·2576,5

400 3 = 246,46 [$%/cm]= 24646 [$%/m]

6


7/25

$ #o"al = 4 · $ c= 4 · 24646 = 98583 [$%/m]

# x¿= 2 ) √ 1345,56 /98583 = 0,734 [se%]

,o) consiguiente el coeficiente sKsmico nos se)a:

C = 2,75 · 0,4 %%·3 ( 0,620,734 )

1,80

(0,050,02 )0,4

= 0,39

!eg n no)ma &cF236C max = 0,4

C mi = 0,25 &0%

= 0,25 0,4 %%

= 0,1

C max >C >C mi ; po) lo tanto cumple

Calulo Esfue)@o de co)te:

Qox= CI = 0,39 · 1,2 · 13,2 = 6,18 [# ]

El co)te calculado es aBuel Bue co))esponde a la )eacci?n en la .ase p)oducto de la fue)@a sKsmicaine)cial; la cual actua en el cent)o de g)a edad de la masa sKsmica siendo esta la pa)te supe)io) delas columnas po) consiguiente cada columna en la di)ecci?n )eci.e la siguiente fue)@a sKsmica4

* x= Q ox4 =6,18

4= 1,54 [# ]

(uego la defo)maci?n o)iginada po) el sismo en la di)ecci?n es:

∆= 13

L3

* I x= 1

31540 · 400 3

2040734 ·2576,5= 6,248 [cm]6 [cm]→ +oC,mple-

,o) lo tanto se de.e) elegi) un nue o pe)fil Bue tenga el tama o el peso optimo; po) lo cual se)H0/ 26

,e)fil H d 7in9 . 7in9 ) 7in9 ) 7in9 7in=9 7in=9H0/ 26 0/;3 5;>> =;35 0;36 0== 0=;0

Ca)acte)isticas del pe)fil

>


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(uego )ecalculamos el co)te en la .ase pa)a el nue o pe)fil:

$ c=3 * I x

L3 = 3 · 2040734 ·5993,73

400 3 = 573,357 [$%/cm]= 57335,7 [$%/m]

$ #o"al = 4 · $ c= 4 ·57335,7 = 229342,7 [$%/m]

# x¿= 2 ) √ 1345,56 /229342,7 = 0,481 [se%]

,o) consiguiente el coeficiente sKsmico nos se)a:

C = 2,75 · 0,4 %%·3 ( 0,620,481 )

1,80

(0,050,02 )0,4

= 0,853

C >C max por lo"a "o C = 0,4


Qox= CI = 0,4 ·1,2 ·13,2 = 6,34 [# ]

%ue)@a sKsmica pa)a una columna se) :


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* x=Q ox

4= 6,34

4= 1,58 [# ]

(uego la defo)maci?n o)iginada po) el sismo en la di)ecci?n es:

∆= 13

L3

* I x= 1

31580 · 400 3

2040734 ·5993,73= 2,76 [cm]


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"%(. )= 46

→ . = 33,69 /

# = C = * y

cos (33,69 )=1,899 [# ]

= #se (. )= Cse (. )= * y · "%(. )= 1,58 · "%(33,69 )= 1,053 [# ]

El sismo en Y no gene)a momento de fle ion po) lo tanto M y= 0

Si+/o en &ire%%i$n 0

sismico = ! "o"al+ L"o"al= 1,2 +24 = 25,2 [# ]

!eg n no)ma &cF236/ pa)a acci?n sKsmica e)tical tenemos lo siguiente:

C =2 · &03 · %

= 2 · 0,4 %3 · %

= 0,27


Qo1= CI = 0,27 ·1,2 · 25,2 = 8,16 [# ]

%ue)@a sKsmica pa)a una columna se) :

* 1=Qo14

= 8,164

= 2,04 [# ]

En )esumen Tipo de !arga , (T$ Mx (T-

cm$M' (T-cm$

D 0% 0 0

. / 0 0x 0 / " 0' 1%0# 0 0

"%02 0 0

24 Dimensionamiento de a))iost)amientos

240 Rest)iccion po) es.elte@

0/


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,a)a condici?n de es.elte@ el alo) con eniente pa)a p)edise a) mas ap)o imado log)a) Bue elpe)fil t)a.a e ?ptimamente a comp)esion de.e se) λ ≈100

Donde:

λ= Lpiri

Lp= 0,5 · 7,21 = 3,61 [m]

'!r! e(e ):

λ x= Lp x

r x= 3,61

r x≈ 100 → r x ≈ 3,61 [cm ]= 1,42 [¿]

'!r!( e(e *:

λ y= Lp y

r y= 3,61

r y≈ 100 →r y ≈ 3,61 [m]= 1,42 [¿]

(uego pa)a dise a) tenemos:

r x= 0,31 · h≈ 3,61 [cm]→h =3,610,31

= 11,65 [cm]= 4,58 ' '

r y= 0,31 · h ≈ 3,61 [cm]→ h =3,61

0,31= 11,65 [cm]= 4,58 ' '

Dado los resultados obtenidos anteriormente se elige un perfl al tanteo de #’’ el cual se extraerade (Tabla 1-3- Manual AI ! "00#$% siendo este el mas li&iano ' ue cumpla con los re uisitosminimos4

,e)fil (5 5 5;==

Ca)acte)isticas del ,e)fil

00


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242 Rest)iccion po) altu)a

h= &l",radel perfil≥ a90 para. 2 45 /

a = L1 cos . L1= 7,21 [m]∝ = 33,7 /

02


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h ≥ 7,21∗cos (33,7 )

90= 0,0333 [m]

h= 3,33 [cm ]243 Rest)iccion po) pandeo local

Ra@?n ancFo-espeso):

λ= b" = 5 ' '

515

' ' = 16

Ra@?n (Kmite:

λr = 0,45

√ *

f y= 0,45

√29000

50

= 10,837

λ> λr → Elemento es.elto; Fa p)o.lema de pandeo local4Q= Q s

Elemento es.elto no atiesado

Como 0,45 √ *f y


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De ta.la de Especificaciones A !C 36/-0/

De dise o en comp)esion ; co))esponde al caso IE5J

L

r y= 361

1,56 · 2,54= 91,196 >80

3 · Lr

= 32 +1,25 Lr y

2 200

3 · Lr

= 32 +1,25 · 91,106 = 145,88 2 200 →C,mple

,a)a miem.)os con elementos es.eltos; de secci?n E>4

= 4 cr &%

3 · Lr

= 145,88 Donde Q= Q s= 0,848

,a)a caso .J

3 · Lr

>4,71 √ *Q· f y= 4,71 √ 290000,848 ·50 = 123,179 →C,mple- 4 cr = 0,877 4 e

,a)a ngulos simples; si .


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4 e= ) 2 *

( 3Lr )2 =

) 2∗29000145,88 2

= 13,45 [$si]

4 cr

= 0,877 · 13,45 = 11,8 [$si]

&%= 3,07 [¿2 ]

= 4 cr &%= 11,8 · 3,07 = 36,226 [$lb ]

(a )esistencia de dise o en comp)esi?n utili@ando el método A!D es:

5 c

= 36,2261,67

= 21,69 [$si ]

34 $e)ficacion po) el método A!D

Estados de ca)gas pa)a el método de tensiones admisi.les A!D

olicitaciones m5s des)a&orables 6otraslacionales

olicitaciones m5s des)a&orables con Traslaci*n .ateral

!omponentes notraslacionales ,nt

Mntx Mnt'

!omponentestraslacionales ,lt

Mltx Mlt'

1$ D70%#.7 '7 /% 0 0 0 0 0

"$ D70%#.7 #% 2 0 0 x 0/

" 0$ D- '- -"%3 0 0 0 0 0

2$ D- -1%32 0 0 - x 0

-/

" 0

#$ D7 0% 0 0 x 0/

" 0

/$ D- "% 2 0 0 x 0/

" 03$ D7 '- -0%/83 0 0 0 0 08$ D7 '7 % 0 0 0 0 0

$

D70%3#.70%3# '70%3# 3%11 0 0 0 0 010$ D70%3#.70%3# '-0%3# 2%0# 0 0 0 0 0

11$ D70%3#.70%3# /% 0 0 0%3# x 023

2 0

1"$ D70%3#.-0%3# %"3 0 0 0%3# x 023

2 0

05


16/25

Dadas las com.inaciones de ca)ga:• ,a)a com.inaciones de ca)ga 3; = ; Bue o)iginan ca)ga a ial de t)acci?n no se )eBuie)e

calcula) M0 M2• Como los 1nt son nulos pa)a todas las com.inaciones de ca)ga; no se )eBuie)e calcula M0• &o se )eBuie)e calcula) M2 pa)a las com.inaciones 0; 3; >; ; a Bue ,lt; 1lt 1lt son

nulos4

340 Calculo de M2 po) A !C 2/0/

6 2 = 1

1 −. · e "repiso e e "repiso

≥ 1

Coside)ando método A!D; se tiene . =1,6

ee "repiso = R M · H · L

∆ H

∆= L3

3 *I

∆

=3 * I x

L3 = $

∆

= 3 ·2040734 · 5993,73400 3

= 573,36 = $

Como$ = 2 3 → ∆

= 2 ·573,36

H ∆ H

= 1146,71

R M = 1− 0,15 ( mf e "repiso )Conside)ando Bue mf = e "repiso ; la )elaci?n Bueda)a lo siguiente:

06


17/25

mf e "repiso

= 1

R M = 1− 0,15 (1 )= 0,85

,o) lo tanto e e "repiso es:

e e "repiso = 0,85 ·1146,71 · 400 = 389,88 [# ]

C!#%1#o &e 2 p!r!:

• Com.inaci?n de ca)gas 2

e "repiso = 4 · 5,34 = 21,36 [# ]

6 2= 1

1 − 1,6 · 21,36389,88

≥ 1

6 2= 1,096 ≥ 1 →C,mple

• Com.inacion de ca)gas 5

e "repiso = 4 · 0,3 = 1,2 [# ]

62= 1

1 − 1,6 · 1,2389,88

≥ 1

6 2= 1,004 ≥ 1 →C,mple


e "repiso = 4 · 2,34 = 9,36 [# ]

6 2= 1

1 − 1,6 · 9,36389,88

≥ 1

6 2= 1,040 ≥ 1 →C,mple


0>


18/25

e "repiso = 4 · 6,33 = 25,32 [# ]

6 2= 1

1 − 1,6 · 25,32389,88

≥ 1

6 2= 1,116 ≥ 1 →C,mple


e "repiso = 4 · 3,27 = 13,08 [# ]

6 2= 1

1 − 1,6 · 13,08389,88

≥ 1

6 2= 1,057 ≥ 1 →C,mple

En )esumen; ,); 1) ; 1) en una columna pa)a los estados de ca)gas conside)ados son:

stadosde!argas

,arametros olicitaciones re ueridas

91 9" ,r Mrx Mr'1 /% 0 0" 1%0 / #% 20 / "%/3" 0

-"%3 0 0

2 -1%320 0 0# 1%002 0% 00 / 2%#"8 0/ 1%02 "% 20 /#3%"8 03 -0%/83 0 08 % 0 0

3%1"0 0 010 2%0/0 0 011 1%11/ /% 0 #"8% 82 01" 1%0#3 %"30 #01%018 0

342 Calculos de coeficientes pa)a e)ficacion de las columnas's ndo las ta.las I6-0J del manual se tiene lo siguiente:

• Coeficiente pa)a comp)esi?n

L px= 2 · 400 = 800 [cm]= 26,25 [f" ]

0


19/25

L py= 0,7 · 400 = 280 [cm ]= 9,19 [f" ]→Co'"rola

L py(efec"i7a)= L px

(r xr y)

= 26,253,20

[cm]= 8,20 [f" ]

,a)a:

L p= 9 → p = 6,96 · 10 −3 [$ips− 1]

m= 10 − 9(7,76 − 6,96 )· 10 −3

= 1250

L p= 10 → p = 7,76 ·10 −3 [$ips −1 ]

nte)polando:

( y− 9 )= m( x− 6,96 · 10 − 3)

( y− 9 )= 1250 ( x− 6,96 · 10 −3 )

(9,19 − 9 )1250

+6,96 · 10 − 3= x

x= 7,11 ·10 − 3

L p= 9,19 → p = 7,11 · 10 −3 [$ips −1 ]

• Coeficiente pa)a fle ion con )especto a e e

Lbx= 400 [cm ]= 13,12 [f" ]

L p= 13 → b x = 16,4 ·10 −3 [$ips − f" −1 ]

m= 14 − 13(17,3 − 16,4 )· 10 −3

= 1111.11

L p= 14 → b x= 17,3 ·10 −3 [$ips − f" −1 ]

0


20/25

nte)polando:(13,12 − 13 )

1111,11+16,4 ·10 −3 = x

x= 16,51 · 10 −3

L p= 13,12 →b x= 16,51 ·10 −3 [$ips − f" −1 ]

• Coeficiente pa)a fle ion con )especto al e e

E e no esta en olcamiento; po) lo tanto:

b y= 47,5 ·10 −3[$ips − f" −1 ]

Coeficiente po) t)acci?n

,o) fluencia " y= 4,39 · 10− 3 [$ip−1 ]

,o) f)actu)a " r= 5,39 ·10− 3 [$ip−1 ]

343 $e)ificcion de las columnas pa)a los distintos estados de ca)gas

• Estado de ca)ga 0

%le ion compuesta con comp)esi?n:

p· r = 7,11 ·10 −3 · (6,393 · 2,2 )= 0,1


21/25

%le ion compuesta po) comp)esi?n:

p· r = 7,11 ·10 −3 · (5,34 ·2,2 )= 0,084


22/25

12

" y ·r+(b x · M rx +b y · M ry)2 1,0 → 8i co'"rola fl,e'cia

12

4,39 ·10 −3 · (1,74 ·2,2 )+0 = 0,008

0,008 2 1,0 →C,mple-

12

" r ·r+(b x · M rx +b y · M ry )2 1,0 → 8ico'"rola frac",ra

12

5,39 · 10 − 3 · (1,74 · 2,2 )+0= 0,01

0,01 2 1,0 →C,mple-



p· r = 7,11 ·10 −3 · (0,3 · 2,2 )= 0,004


23/25

12

p ·r+ 9

8 (b x · M rx +b y · M ry )2 1,0

12

0,036 + 98 (16,51 · 10 −3 ·657,28 · 113,83 +0)2 1,0

0,9 2 1,0 →C,mple-

• Estado de ca)ga >

%le ion compuesta po) t)accion:

p· r = 7,11 ·10 −3 · (0,687 · 2,2 )= 0,011


24/25

12

0,053 +0 2 1,0

0,027 2 1,0 →C,mple-

• Estado de ca)ga


p· r = 7,11 ·10 −3 · (7,12 · 2,2 )= 0,111


25/25

12

0,099 + 98 (16,51 · 10 − 3 · 528,984 · 113,83 +0)2 1,0

0,76 2 1,0 →C,mple-



p· r = 7,11 ·10 −3 · (3,27 · 2,2 )= 0,051

Verificación de Estructura Industrial (Galpón)

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