MEMORIA DE CALCULO

PROYECTO : GALPON METALICO - ESCUELA DE LAS POCILLASPROFESIONAL RESPONSABLE: ALEJANDRO FERNANDEZ JARAMILLO, INGENIERO CIVIL

I.- INTRODUCIÓN

LA PRESENTE MEMORIA DE CALCULO TIENE POR OBJETO ENTREGAR LOS ANTECEDENTES NECESARIOS PARA LLEVAR A CABO EL ANÁLISIS Y DISEÑO DE LAS ESTRUCTURAS DE GALPÓN METÁLICO QUE SE CONSTRUIRÁ EN LA COMUNA DE PELLUHUE COMO CUBIERTA PARA LA MULTICANCHA DE LA ESCUELA DE LAS POCILLAS

LOS ANTECEDENTES QUE SE ENTREGAN CORRESPONDEN AL DISEÑO DE UN GALPÓN METÁLICO BI-ARTICULADO DE 23,5 M. DE ANCHO LIBRE Y 38,5 M. DE LARGO. LA ALTURA DEL HOMBRO ES DE 4,0 M. Y EN LA CUMBRERA LA ALTURA ES DE 6,10 MTS.

II.- HIPOTESIS DE CALCULO

2.1.- MATERIALES

A ACERO ESTRUCTURAL : CALIDAD A 37.24 ES (EQUIVALENTE AL ASTM A36)

B PERNOS DE UNION : PERNOS CORRIENTES CALIDAD A42-23 (A 307)C PERNOS DE ANCLAJE : PERNOS CALIDAD A42-23 (A 307)D SOLDADURA : ELECTRODO E 6011 (RAIZ)

ELECTRODO E 7018 (REMATE)E HORMIGONES : HORMIGÓN SIMPLE GRADO H-20 (R 28 200 KG. /

CAR). DOSIFICACIÓN MÍNIMA 225 KG. CEM/M3F CUBIERTA ZINC ALUM. ACANALADA E- 0,4 MM MÍNIMO

2.2 .- SOLICITACIONES

a) CARGAS VERTICALES 

1

SE CONSIDERA LA ACCIÓN DE LAS SIGUIENTES CARGAS VERTICALES:

i. MARCOS METALICOS

PESO PROPIO (PP) : 30 Kg/M2

SOBRE CARGA (SC): 15 Kg/M2 (NCH 1537 OF 86)

ii. COSTANERAS METALICAS

PESO PROPIO (PP) : 15 Kg/M2

SOBRECARGA (SC) : 15 Kg/M2

MONTAJE (M) : 100 Kg. (CARGA CONCENTRADA EVENTUAL)

b) CARGAS HORIZONTALES 

SE HAN TOMADO EN CONSIDERACIÓN LAS SIGUIENTES CARGAS HORIZONTALES.

i. ACCION DEL VIENTO

UBICACIÓN : CAMPO ABIERTOALTURA MAX. : 6,0 MTS.PRESIÓN BASICA : 90 Kg/M2 (NCH 432 OF. 71)

ii. ACCION SISMO

COEF. SISMICO : C = 0,20 (NCH 433 OF. 72)

2.3.- COMBINACIONES DE CARGA 

EL CÁLCULO SE REALIZARÁ CONSIDERANDO LAS SIGUIENTES COMBINACIONES DE CARGAS.

i. (PP+SC) * 1,0ii. ( PP + SC + VIENTO) * 0,75iii. (PP + SC+ SISMO ) * 0,75

2

2.4.- NORMAS CONSULTADAS

i. NCH - NCH 427 OF 76 : ESPECIFICACIÓN PARA EL CÁLCULO DE ESTRUCTURAS DE ACERO PARA EDIFICIOS.

- NCH 432 OF 71- NCH 433 OF 72- NCH 428 OF 57- NCH 15637 OF 86

ii. OTRAS :

- COLD FORMED STEEL DESINGN MANUAL (AISI - 1983)

III.- ANALISIS Y DISEÑO DE LAS ESTRUCTURAS

3.1.- ANALISIS Y DISEÑO 3 COSTANERAS DE TECHO

3.1.1.- ESTRUCTURACION

tg = 0,25 = 14,04° sen = 0,2425 cos = 0,9701

DISTANCIA ENTRE MARCOS: 5,20 M.

3.1.2.- SOLICITACIONES

a) CARGAS PERMANENTES :

PP COSTANERA CA 100 * 50 * 15 * 2 e1210 mm = 6,0 Kg/m2

PP CUBIERTA = 6,0 Kg/m2

PP COLA DE TECHO = 1,0 Kg/m 2 g = 13,0 Kg/m2

b) SOBRECARGAS (DE TECHO)SC = 15,0 Kg/m2

c) MONTAJEM = 100 Kg (AL CENTRO DE LA LUZ)

3

3.1.3.- ANALISIS Y DIMENSIONAMIENTO

a) ESTADOS DE CARGAS

i. CARGAS PERMANENTES :

Mxmax = 13 * 1,21 * cos * 5,2 2 = 51,58 Kg/m2

8My

máx = 12,39 Kg/m2

Qxmax = 13 * 1,21 * cos * 5 = 38,15 Kg/m2

2Qy

máx = 9,54 Kg/m2

ii. SOBRECARGA DE TECHO :

Mxmax = 15 * 1,21 * cos * 5,2 2 = 59,51 Kg/m2

8My

máx = 14,88 Kg/m2

Qxmax = 15 * 1,21 * cos * 5 = 44,02 Kg/m2

2Qy

máx = 11,00 Kg/m2

iii. VIENTO :

Hmáx = 6,0 mPRESIÓN BÁSICA = 90 Kg/m2

BARLOVENTO : px = (1,2 * 0,2425 - 0,4) * 90 * 1,21 = -11,87 Kg/mSOTAVENTO : px = -0,4 * 90 * 1,21 = -43,56 Kg/m

iv. MONTAJE

Mx = (100 * 0,9701) *5,2 / 4,0 = 126,11 Kg m Qx = 48,51 Kg

4

My = (100 * 0,2425) *5,2 / 4,0 = 31,53 Kg m Qy = 12,13 Kg

b) COMBINACIONES DE CARGAS

B.1.- (PP + SC) * 1,0

Mx = 111,09 Kg m Qx = 82,17 Kg

My = 27,77 Kg m Qy = 20,54 Kg

B.2.- (PP + SC + VIENTO) * 0,67

PP + SC + VTO. BARLOVENTO: Px = (13 + 15) * cos *1,21 - 11,87 = 21,0 Kg/Ml

PP + SC + VTO. SOTAVENTO: Px = (13 + 15) * cos *1,21 - 43,56 = -10,69 Kg/Ml

NINGUNO CONTROLA

B.3.- (PP + SC + MONTAJE) * 0,67

Mx = 2/3 (51,58 + 59,51 + 126,11) = 158,13 Kg m > 111,09 Kg m

My = 2/3 (12,89 + 14,88 + 31,53) = 39,53 Kg m > 27,77 Kg m

POR LO TANTO, CONTROLA LA CONDICIÓN (PP + SC + MONTAJE) * 2/3

Mx = 158,13 Kg m Qx = 87,12 KgRv = √Qx2 + Qy2 = 89,8

KgMy = 39,53 Kg m Qy = 21,78 Kg

Sx min = 15813 Kg cm / 1440 Kg/cm2 = 10,98 cm3

Sy min = 3953 Kg cm / 1440 Kg/cm2 = 2,75 cm3

h min = L/50 h min = 520 cm / 50 = 10,4 cm ≈ 100 min Ok!

USAR 100 * 50 15 * 2 Sx = 13,50 cm3 > 10,98 cm3 Ok!PESO: 3,35 Kg/ml Sy = 4,41 cm3 > 2,75 cm3 Ok!

5

h = 100 mm ≈ h min Ok!

fx = Mx/Sx = 1171 Kg/∂ fx / ff = 0,81

fy = My/Sy = 896,4 Kg/∂ fy / ff = 0,62

Σ = 1,43 NO SIRVE!

UTILIZAR COLGADORES DE TECHO A L/2

(13 * 0,2425) * 1,21 = 3,82 Kg/ml(15 * 0,2425) * 1,21 = 4,40 Kg/ml

i. EN EL CENTRO COSTANERA :

Mx = 158,13 Kg m

My = (-3/32 * 24,3 * 2,6 - 2/16 * (8,24) * 2,62) * 2/3 = 8,59 Kg m

ii. EN EL TRAMO :

Mx = 8/9 * 158,13 Kg m = 140,56 Kg m

My = (13/64 * 24,3 * 2,6 + 49/512 * (8,24) * 2,62) * 2/3 = 12,11 Kg m

Ry = (24,3 + 10/8 * 8,24 * 2,6) * 2/3 = 34,05 Kg

TANTEO PARA 100 * 50 * 15 * 2:

ta = 2,32 cm Lc = 55,7 * 2,32 * √1,75 = 170,9 cm ESTA AFECTO A PAND. LOCAL

tt = 0,20 cm Lc = 571 * 0,20 * 1,75 = 199,85 cm LaLm/ia = 1/√1,75 * 520/2/2,32 = 84,72 cm

0,425 * Ce = 0,425 * 131,4 = 55,80,425Ce < LaLm/ia > 0,950Ce

0,950 * Ce = 0.950 * 131,4 = 124,8

CENTRO TRAMO

FxA = 1377 K/∂ : fx = 1171 K/∂ fx/Fx = 0,85 fx = 1041 K/∂ : fx/Fx = 0,756

FyA = 1440 K/∂ : fy = 195 K/∂ fy/Fy = 0,13 fy = 274,6 K/∂ : fy/Fy = 0,191

6

0,98 < 1,0 Ok 0,947 < 1,0 Ok

POR LO TANTO, USAR COSTANERAS 100 *50 15 2 e 1200 mm

COLGADORES A L/2

DISEÑO COLGADOR:

Ф = 34,05 Kg * 8 * 4 = 0,50 cm < 0,6 cm. USAR Ф 6 mm Ok 1400 m

3.2.- ANALISIS Y DISEÑO MARCO TIPO

3.2.1- ANALISIS TRANSVERSAL

3.2.1.1.- ESTADOS DE CARGAS

7

√

RESUMEN DE ESFUERZOS SEGÚN ESTADO DE CARGA

SOLICITACIÓN V1 V7 H1 H2 M2 M4 M6 OBS1. PESO PROPIO + 1.277 + 1.277 + 763 - 763 -3,05 *105 +1,03 *105 -3,05 *105

2. SOBRECARGA + 643 + 643 + 375 - 375 -0,52 *105 +0,57 *105 -0,52 *105

3.VIENTO - 1.183 - 1.031 - 2.075 - 376 +5,31 *105 +1,02 *105 ≈ 0 + X

4. SISMO - 180 + 180 - 385 - 385 +1,54 *105 ≈ 0 -1,54 *105 + X

COMBINACIÓN DE ESTADOS DE CARGAS

COMBINACIÓN DE CARGAS

V1 V7 H1 H2 M2 M4 M6 OBS

1. PP + 1.277 + 1.277 + 763 - 763 -3,05 *105 +1,03 *105 -3,05 *105

2. PP + SC + 1.920 + 1.920 + 1.138 - 1.138 -3,57 *105 +1,60 *105 -3,57 *105 CONTROLA

3.(PP+SC+SISMO) * 0,75

+ 1.305 + 1.575 + 565 - 1.142 -1,52 *105 +1,20 *105 -3,83 *105

4.PP+SC+VIENTO) * 0,75

+ 553 + 667 - 703 - 1.136 +1,31 *105 +1,97 *105 -2,68 *105

3.2.1.2 VERIFICACIÓN ESTRUCTURAL

MBASE = 0Mmax = 3,57 * 105 Kg cmRmax = V1 = 1920 KgCORTE BASAL = H1 = 1138 KgWvec = 3,57 * 105 Kg cm / 1440 Kg cm2 = 248 cm3

hvar .[ ]2 [ ] 100 * 50 * 3

SECCIÓN ALTURA VARIABLE DE 30 cm (BASE) A 90 cm (HOMBRO)

Iyy = 21.709 cm4

Wy = 21.709 cm4 / 45 cm = 482 cm3 > 248 cm3 Ok

8

fm = 3,57 * 105 Kg cm / 482 cm3 = 741 K/∂

Iyy = 2.140 cm4

Wy = 2.140 cm4 / 15 cm = 142,6 cm3

Ixx = 177 cm4 (88,5 cm4)Wy = 177 cm4 / 5 cm = 35,4 cm3

Vmin yy = 13,70 cm Vmin xx= 3,91 cm

A.- VERIFICACION COMO COLUMNA, SEGUN EJE X - X

Lf = 1,6 * L = 1,6 * 4,0 = 6,40 m = 640 cm

λ = CLf / vmin yy C = 0,18 + 0,32v + 0,50√v donde v = Iy infIy sup

V = 2140 = 0,314 21709

C = 0,18 + 0,32 * 0,314 + 0,50 * √0,314 = 0,56λ = 0,56 * 640 = 26 Fc = 1350 Kg/∂

13,70

Fc = P/A = 1920 / (5,70 * 2) = 168,4 Kg/∂

B.- VERIFICACION FATIGA

Fc + fm ≤ 1,0 168,4 + 741 = 0,64 < 1,0 OkFc Fm 1350 1440,0

C.- VERIFICACION NUDO 4 (CUMBRERA)

ESFUERZOS: M4 = 1,6 * 105 Kg cm Wvec = 1,6 * 10 5 Kg cm = 111,1 cm3

1440 Kg/cm2

9

√√

Iyy = 2 [14,10 + 5,70 * (60/2 - 1,9)2] = 9359 cm4

Wy = Iyy/y = 9359/30 = 311,9 cm3 > 111,1 cm3 ....Ok

3.2.2.- ANALISIS TRANSVERSAL

3.2.2.1.- ANALISIS ACCION VIENTO

3.2.2.2.- ANALISIS DE SISMOPtotal = 30 * (17,10 * 32) + 15 (17,10 * 32) = 24624 KgPsis = 24624 Kg

H sismo = Psis * 20,2H sismo = 4925 KgH1 = H sismo / 7 = 1231 Kg

POR LO TANTO, ANALIZAREMOS LA ACCIÓN DEL VIENTO POR 0,75 Y SE ANALIZARÁ EL MARCO SIGUIENTE:

10

ÁREA DE ACCESO = 1674 Kg / 1400 Kg/cm2 = 1,20 cm2 < 4Ф16 Ok

POR LO TANTO, EN EL SENTIDO LONGITUDINAL LA ESTRUCTURA LLEVARÁ TENSORES DE FIERRO REDONDO ø 16 MM ENTRE MARCOS, SEGÚN SE INDICA EN LA ELEVACIÓN ESQUEMATIZADA ANTERIORMENTE Y EN LOS PLANOS.

IV.- ANALISIS Y DISEÑO DE FUNDACIONES

N = 1920 KgQ = 1138 Kg

PESO FUNDACIÓN : Pf = 2200 Kg

A NIVEL DE SELLO DE FUNDACIONESNf = N + Pf = 4120 Kg

TENSIÓN DE TRABAJO DEL SUELOESTÁTICA: ΤSIT = Nf = 0,41 K/∂ < 1 Ok

100 * 100

V.- CALCULO PERNOS DE ANCLAJE

PERNO ANCLAJE CALIDAD A 42-23 ACERO CORRIENTE

APERNO = Q/FV ; Q = 1138 Kg

A 42-43 PERNO CORRIENTE CIZANE SIMPLE

Fv = 700 Kg/cm2

A PERNO = 1138 Kg = 1,63 cm2

700 Kg/cm2

USAR 2 Ф 16 mm (5/8") COMO MINIMO

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