ESTRUCTURAS METALICAS MEMORIA RAIMUNDO VEGA CARREÑO

Transcripción

1 ESTRUCTURAS METALICAS MEMORIA RAIMUNDO VEGA CARREÑO

2 ESTRUCTURAS METÁLICAS 1. Geometría. Tenemos una nave industrial de 41 metros de largo por 20 metros de ancho. En este caso hemos optado debido al diseño, por la elección de una celosía con una inclinación en el cordón superior del 3% de la semiluz utilizada, y debido a los cálculos y las dimensiones, a la elección de 9 correas separadas entre sí 6 metros, a excepción de los extremos que estarán a 2.5 metros debido a que los momentos máximos en los extremos son mayores, y así en vez de basarnos únicamente en una de 5 metros reducimos los momentos aplicando dos de 2.5 m.

3 2. Correas. 2.2 Cálculos La separación que vamos a dejar entre las correas va a ser de: L/10 = 20/10 = 2 m El tipo de acero a utilizar es S-275 JR f y = 2800 kg/cm 2 El perfil que vamos a utilizar, es un perfil laminado del tipo IPE. Vamos a realizar los cálculos con un perfil IPE 120, el cual tiene un peso propio de 10.4 kg/m Existen dos tipos de cargas las variables y las constantes. El estado de cargas a considerar en las estructuras lo realizaré basándome en el CTE DB-SE-AE acciones en la edificación y SE seguridad estructural. Del CTE obtengo los coeficientes de ponderación, siendo de 1.35 para las acciones constantes y 1.5 para las sobrecargas. 2.1.Estado de Carga. Como cubierta usaremos unos paneles de sándwich del fabricante IRONLUX, cuya medidas disponibles elegidas son de 1m de ancho por 6 m de largo. Nos hemos decantado por paneles fabricados de policarbonato Thermopanel. El panel a utilizar tiene un peso propio de aproximadamente unos 11.5 kg/m 2 En el caso de las correas situadas en los extremos separadas 2.5 m hemos elegido dos paneles de 5m. En cuanto a las correas el peso propio es de 10.4 kg/m. - Acciones constantes Peso propio correa 10.4 kg/m Peso propio panel sandwich 11.5 kg/m 2 x 2m = 23 kg/m Peso Propio de la cercha 25 kg/m 2 x 2m = 50 Kg/m - Acciones permanentes De uso 40kg/m 2 x 2m = 80 Kg/m Coeficiente de ponderación media (Cpm)

4 Cpm = 1.42 Cálculo de la carga final q * = ( )* 1.42 = kg/m A continuación calculamos el Momento flector para nuestro caso (una viga simplemente apoyada) Vano Exterior M p = (2.3209*250 2 )/ = (kg*cm) Vano interior M p = (2.3209*600 2 )/ 16 = (kg/cm) A continuación comprobamos cuales de los vanos es el mas desfavorable, siendo el del nudo nº 3 V sd = = En este caso se obtiene los siguientes cortantes; V z, ed = x cos 5º = V y,ed = x sen 5º = Para comprobar realizamos lo siguiente; De donde nos sale un IPE-120 1º.Cargas paralelas al alma A vz = x 6.4 x ( x 0.7) x 0.63 = 6.29

5 V pl,y,rd = x A vz = (kg) 2º Cargas perpendiculares al alma. A vy = A - (h w x t w ) A vy = 13.2 (9.3 x 0.44) = V pl,y,rd = x = (kg) Una vez obtenido el cortante de cálculo, para nuestro perfil realizaremos la comprobación con el cortante de servicio. V z,ed = V sd x cos α = x cos 5º = kg V y,ed = V sd x sen α = x sen 5º = kg V z,ed < 0.5 x V plz,rd Realizando los calculos necesarios con la fórmula anterior nos damos cuenta de que el perfil cumple a cortante. A continuación debemos de comprobar los momentos a flexión esviada, donde debe cumplir; -Vanos exteriores.

6 Calculamos el momento de servicio. M sd = (cm*kg) M y,sd = Ms d x cos 5º = cm*kg M z,sd = M sd x sen 5º = cm*kg Seguidamente se muestra el momento de cálculo, para el perfil IPE-120 M rd = 53 x = (cm*kg) M y,rd = x cos 5º = (cm*kg) M z,rd = x sen 5º = (cm*kg) Sustituyendo en la ecuacion anterior: [ 12397, ] = Vanos interiores M sd = (cm*kg) Cumple a flexión esviada M y,sd = x cos 5º = cm*kg M y.ed = x sen 5º = cm *kg Mostramos el momento de cálculo para nuestro perfil IPE-120

7 M Rd = cm*kg M y,rd = cm*kg M z,rd = (cm*kg) Sustituimos: = Agrupación de esfuerzos Barras inferiores e+00 Cumple a flexion esviada e+03 Tracción e e e e e e e e+00 Comprobación de la barra mas desfavorable a tracción: N t,rd N pl,rd = A x f yd A x f yd = 3.95 x (2800/1.05) = SI cumple

8 Barras superiors e e e e e e e+04 Compresión e e e+03 Comprobación de las barras mas desfavorables a pandeo. Calculamos la longitud a pandeo: En nuestro caso β = 1 por ser barras biarticuladas. L k = β x L = 1 x 200 = 200 cm Calculamos a carga crítica: N cr = kg K = (A x f y )/N cr = 0.65

9 Según la tablas del CTE, el perfil al ser laminado en caliente, la curva de pandeo es de tipo A Α = 0.21 Ø = 0.5 x (1 + α x (λ x k (λ x k) 2 ) = x = 0.87 < 1 N t,rd = X * A * F yd = kg > kg Si cumple las condiciones de pandeo Montantes e e e e e e e e e e e+03 Comprobación de las barras mas desfavorables a pandeo:

10 Calculamos la longitud de pandeo. En este caso β = 1 por ser barras biarticuladas igual que anteriormente. L k = β x L = 1 x 139 = 139 cm Ahora calculamos la carga crítica: N cr = (η/l k ) x E x L = kg k = A x f y / N cr = 0.81 Según las tablas del CTE, el perfil al ser laminado en caliente, la curva de pandeo es de tipo A Α = 0.21 Ø = 0.5 x (1 + α x (λ x k (λ x k) 2 ) = X = N t,rd = X * A * F yd = > Si cumple las condiciones de pandeo Diagonales e e e e e e e e+03

11 e e+04 N t,rd N pl,rd = A * F yd A * F yd = 4.77 x (2800/1.05) = SI CUMPLE Comprobación de las barras mas desfavorables a pandeo: Calculamos la longitud a pandeo: En este caso β = 1 por ser barras biarticuladas. L k =1x = cm Ahora calculamos la carga crítica: N cr = (η/l k ) x E x L = kg k = A x f y / N cr = 1.24 Según las tablas del CTE, el perfil al ser laminado en caliente, la curva de pandeo es de tipo A α = 0.21 Ø = 1.38 X = 0.50 < 1 N t,rd = X * A * F yd = kg > kg Si cumple las condiciones de pandeo. CÁLCULOS EN EL PILAR

12 Para comenzar a realizar este cálculo acudimos al NBE- AE- 95 y posteriormente al CTE DB SE-A para realizaer las comprobaciones. Se determina la longitud de pandeo del pilar que posee una altura de 7 m Las reacciones que sufren las columnas son equivalentes a: ( x 9) + ( x 2) = kg Por lo que cada columna soporta : / 2 = kg La carga de viento que afecta a nuestro pilar es: Q v = 55 x 0.8 x 6 = 264 kg/m x 1.5 = 396 M = (396 x 7 2 ) / 2 = 9702 kg*m A continuación realizamos la elección del perfil siendo necesario el cálculo del módulo elástico. W = * 1.05/2800 = cm 3 Por lo que el perfil seleccionado es un HEB 180. PANDEO EN EL PLANO Z-X Obtenemos el valor de β = 2 por considerarlo en ménsula:

13 L k = β x L = 2 x 700 = 1400 cm Procedemos al cálculo de comprensión crítica por pandeo: N cr = kg Hallamos la esbeltez reducida: 65.3 x 2800 Λ = = Mediante la tabla 6.2 del CTE hallamos la curva de pandeo

14 h/b = 180/180 = 1< 1.2 y:b z:c A continuación obtenemos el valor de imperfección con la tabla siguiente. Curva de pandeo b: α = 0.34 Para el cálculo de coeficiente de reducción por pandeo X necesitamos hallar previamente el valor de Ø Ø = 3.53 X = CUMPLE Ahora calculamos la resistencia última a pandeo N b,rdy = kg PANDEO EN EL PLANO Y-X

15 En este plano consideramos que el pilar está empotrado articulado y obtenemos el valor de β = 0.7 L k = β x L = 0.7 x 700 = 490 cm Procedemos al cálculo de la compresión crítica por pandeo: N cr = 2.12 Mediante la tabla 6.2 del CTE hallamos la curva de pandeo. h/b = 180/180 = 1 < 1.2 y:b z:c A continuación obtenemos el coeficiente de imperfección de la tabla siguiente.

16 Curva de pandeo c:α = 0.49 Para el cálculo del coeficiente de reducción por pandeo X necesitamos hallar previamente el valor de Ø: Ø y = 1.53 X = CUMPLE Ahora calculamos la resistencia última a pandeo N b,rdy = kg La comprobación la realizamos mediante las fórmulas expresadas en el CTE Para toda la pieza

17 Además, solo en piezas no susceptibles de pandeo por torsión Además solo en piezas susceptibles de pandeo por torsión α y = α z = 0.6 A través de la tabla 6.9 calculamos el coeficiente de interacción N crd = K y = M yed = kg

18 ɣ = 0 C m,i = x 0 = 0.6 >0.4 Ahora ya se puede sustituir en la fórmula: -Para toda la pieza < 1 CUMPLE Para piezas no susceptibles de pandeo por torsión <1 CUMPLE Por lo que se ha podido comprobar nuestro perfil cumple con las condiciones establecidas en as normativas, por lo que le perfil para los pilares es un HEB 180