Memoria. Estructuras Metalicas

Transcripción

1 Memoria Estructuras Metalicas Alumno : Mihai Flavius Profesor: Jose Carlos Nelson Marzo 2012

2 A) DESCRIPCIÓN ESTRUCTURA 1. PARCELA: Disponemos de una parcela de 1104 m2, cuyas dimensiones son: - L = 48 m - A = 23 m Estas serán las medidas de nuestra nave, pues los retranqueos ya han sido descontados. 2. SEPARACIÓN DE PÓRTICOS: Se usará una separación de pórticos de 6 metros en los vanos exteriores y 6 metros en los vanos interiores hasta cubrir los 48 metros de longitud de la parcela:

3 Visto sobre el plano quedaría la siguiente distribución: 3. PÓRTICO PRINCIPAL: Se usará un pórtico a dos aguas, con una celosía en la cubierta. Se usará una pendiente de cubierta de 5%, para evitar estancamientos de agua pluvial. Las medidas son: - Altura pilares = 6 m. - Altura celosía = 1 m. - Altura cumbrera = m. - Luz = 23 m.

4 3.1. Celosía: B) CÁLCULO DE CORREAS 1. DATOS DE PARTIDA: - El acero usado es un S-275JR. - El tipo de perfil a utilizar será un perfil laminado de la gama IPE ESTADO DE CARGAS: - ACCIONES PERMANENTES (G): Peso Propio Panel Sándwich Peso Propio Correas (IPE100) 12.5 kg/m kg/m kg/m2 - ACCIONES VARIABLES (Q) [Según NBE-AE-88]: Sobrecarga de uso 40 kg/m2 Se descarta la acción de la carga de viento debido a que de cara a las correas esta actúa a succión. Para calcular la carga que actúa sobre las correas, tenemos que tener en cuenta los coeficientes parciales de seguridad (γ) para las acciones que nos impone el CTE-DB-SE, en el apartado 4.2.4, tabla 4.1:

5 G 1.35 Q 1.50 Calcularemos el coeficiente de ponderación 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 actúa sobre las correas será: Donde S será la separación entre correas: Calculamos el número de correas que vamos a colocar en la superficie. Tenemos una cubierta de 6% de pendiente, por tanto: R=. +. = m Como tenemos una superficie de metros, usaremos 5 correas, con una separación entre ellas de aproximadamente:.. m

6 Tenemos entonces una carga de: = ( 55.58x2.88 )x 1.458= Kg/m 3. Cálculo de momento: A continuación calcularemos el mayor momento que se da en las correas por el método de rótulas plásticas: - separación de pórticos de 6 metros - 48 metros de longitud de la parcela:

7 Momento en vanos exteriores: =. =. = kgm. Momento en vanos interiores: = 16 =. = kgm Por tanto, el caso más desfavorable se da en los vanos exteriores con un momento de (kgm). 4. Cálculo de cortante: A continuación calcularemos el mayor cortante que se da en las correas por el método de rótulas plásticas:

8 Cortante en vanos exteriores: =. =.. = kg +. = kg Cortante en vanos interiores: = =. = kg Por tanto, el cortante más desfavorable se da en los vanos exteriores, en el punto 1, con un valor de (kg). 5. Cumplimento del CTE-DB-SE-A: Msd = (kg m) = (kg cm) Vsd = (kg)

9 Por una pendiente de 5%, o lo que es lo mismo 2.862º, 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 tensión de límite elástico (tabla 4.1) es 275 N/mm2. - Apartado 6.2.4: Resistencia de las secciones a corte: El esfuerzo cortante de cálculo (Vsd) deberá ser menor que la resistencia de las secciones a cortante, que, en ausencia de torsión, será igual a la resistencia plástica:

10 El valor de la resistencia de cálculo (fyd) se obtiene aplicando los apartados y 4.5 del CTE. Del apartado obtenemos el valor del coeficiente parcial de seguridad relativo a la plastificación del material: Del apartado 4.5 obtenemos el valor de la resistencia de cálculo (fyd) de la fórmula 4.2: El término relativo al área a cortante (Av) tiene el valor: a) En cargas paralelas al alma: b) En cargas perpendiculares al alma:

11 Por tanto: Apartado 6.2.8: Interacción de esfuerzos en secciones: Punto 2: Si el cortante de cálculo (Vsd) es mayor que la mitad de la resistencia de la sección a cortante, se comprobará el momento flector de cálculo frente al resistente obtenido según: Pero en nuestro caso: Realizamos la comprobación: El perfil cumple a cortante y el momento plástico no sufrirá minoración. El valor del momento plástico de cálculo sabemos que es: M, = (kg x cm) y Ed M, = (kg x cm) z Ed Con estos datos, nos vamos a la fórmula 6.7 y obtenemos el valor del módulo resistente plástico necesario, correspondiente a la fibra con mayor tensión:

12 = W Pl, y x Pl y W, = = = W Pl, z x Pl z Realizamos la comprobación: W, = = El perfil tiene el modulo resistente necesario. Apartado 6.2.8: Interacción de esfuerzos en secciones: Punto 1: Como las correas no actúan en un plano recto sino que la cubierta posee una cierta inclinación, tenemos que comprobar si las secciones soportan los momentos a flexión esviada. Aplicamos la fórmula 6.11: Debido a que las correas no soportan esfuerzo axial, el primer término será nulo, quedando la siguiente fórmula: x = x El perfil cumple a flexión esviada.

13 C) CÁLCULO DE LA CELOSIA 1. DATOS DE PARTIDA: - El acero usado es un S-275JR. - El tipo de perfil a utilizar serán perfiles tubulares laminados en caliente de sección cuadrada y clase 1. Las características de los mismos serán las siguientes: 2. ESTADO DE CARGAS: - ACCIONES PERMANENTES (G): Peso Propio Panel Sándwich. Peso Propio Correas (PERFIL IPE 100).. Peso Propio Celosía kg/m kg/m kg/m kg/m2 -ACCIONES VARIABLES (Q) [Según NB-AE-88]: Sobrecarga de uso kg/m2

14 3. ESFUERZOS AXIALES: 3.1. Hipótesis 1. Carga vertical: Se calcula el coeficiente de ponderación 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 actúan sobre la celosía serán: Donde H es el ancho de la parcela y L la longitud que soporta cada celosía (separación entre pórticos): = ( )x 23 x 6x 1.458= Kg Como tenemos 8 nudos en la celosía: La carga en los nudos centrales: = kg= t Y en los extremos: =739.6 kg= t

15 Se usará un software de elementos finitos para determinar los esfuerzos axiales en cada una de las barras de la celosía. A continuación se muestra el diagrama obtenido y una tabla con los esfuerzos en cada una de las barras:

16 línea puni pun F axil E+00 CORDÓN INFERIOR E E E E E E E E+01 DIAGONALES E E E E E E E E+00 MONTANTES E E E E E E E E E+01 CORDÓN SUPERIOR E E E E E E E+01 En rojo se señalan los axiales más desfavorables a tracción y en azul los más desfavorables a compresión.

17 4. Cumplimento del CTE-DB-SE-A: Apartado 6.2.3: Resistencia de las secciones a tracción: Como resistencia de las secciones a tracción, Nt,Rd, puede emplearse la plástica de la sección bruta sin superar la última de la sección neta: Donde A es el área de la sección transversal y fyd es la resistencia de cálculo del acero (calculada en el cálculo de correas). - Cordón inferior: N Pl, Rd = 8.41(cm2) x (2800/1,05)(kg/cm2) = kg N t, Rd = E+01=22283 kg kg El cordón inferior cumple a tracción. Montantes: =2.92(cm2) x (2800/1,05)(kg/cm2)= kg N Pl, Rd N t, Rd =6.8156E-01= kg Los montantes cumplen a tracción Diagonales: =4.77(cm2) x (2800/1,05)(kg/cm2)= kg N Pl, Rd N t, Rd =2.1625E+01= kg No cumple Tenemos de cambiar la seccion por los diagonals?

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