PROPUESTA DE UN GALPN INDUSTRIAL

REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIN UNIVERSITARIA INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITCNICO SANTIAGO MARINO EXTENSIN BARINAS

INTRODUCCIN

Una estructura industrial es un conjunto de elementos resistentes capaces de mantener sus formas y cualidades a lo largo del tiempo, bajo la accin de las cargas y agentes exteriores a los que son sometido.

Los materiales empleados en su construccin suelen ser metales y/u hormign, pudindose recurrir al empleo de materiales compuestos para determinados elementos estructurales o para aplicaciones especiales.

Las construcciones ejecutadas con estructuras metlicas permiten luces mayores, especialmente interesantes para locales comerciales, industrias, donde se requieran edificios sin pilares intermedios, as como para edificios de grandes alturas, sin pilares excesivamente gruesos, evitando ocupar espacios importantes. Las estructuras es de acero son conformadas mediante uniones soldadas o empernadas.

As mismo el Proyecto como consecuencia del desarrollo llevado a cabo en la asignatura Proyectos de Acero y Madera de la carrera de Ingeniera Civil del IUPSM, el cual en este caso se considera promotor la obra que llevar el ttulo de "Construccin de un galpn para un taller mecnico en la ciudad de San Felipe Estado Yaracuy ". Donde el mismo fue diseado utilizar un software de diseo estructural y considerando las norma ecuatoriana de la construccin.

DISEO DEL GALPON

PROCEDIMIENTO

El procedimiento que se sigue en el diseo estructural consiste en los siguientes pasos: Seleccin del tipo, dimensiones y distribucin de la estructura. Determinacin de las cargas que actan sobre ella. Determinacin de los momentos y fuerzas internas en los componentes estructurales. Seleccin del material y dimensionamiento de los miembros secundarios y conexiones para lograr seguridad y economa Revisin del comportamiento de la estructura en servicio. Revisin final.

DIMENSIONES

Las dimensiones del galpn son de 25 m de ancho 12 m de alto y 30 m de luz, estas dimensiones se han tomado ya que se tiene un espacio de 750 m2 para la construccin del mismo.

VISTA FRONTAL

VISTA LATERAL

VISTA ESQUINERA

VISTA SUPERIOR

CONSIDERACIONES PARA LA COSTRUCCION DEL GALPON

La Carga puntual en los nudos inferiores de la celosa de cubierta = 8.9 /2

La velocidad del viento = 56 mph

Las cargas vivas que excedan 4,8 kN/m2 no pueden ser reducidas, excepto cuando el elemento soporte dos o ms pisos en que se podr reducir hasta en un 20 %.

Se considerara los tres primeros combos de carga de la tabla # Como el diseo est orientado para una posible construccin en la cuidad de Machala, la cimentacin estar diseada para suelos arcillosos.

PERFILES UTILIZADOS EN EL DISEO DEL GALPON

PESO TOTAL DE LA ESTRUCTURA

DETERMINACION DE CARGASCarga viva

Tabla 1. Cargas vivas mnimas para cubiertas en Kg/m1De la tabla se determina que corresponde a una pendiente menor 1:3 por lo que la carga viva es: =60 /2

Carga muertaLa estructura va a ser construida con perfiles IPE 500 para columnas y vigasPara perfil estructural se selecciona un IPE de 500

Para perfil estructural canal tipo u de 50x25x3 mm

Determinacin del peso propio de la estructura: - Peso del perfil IPE 500 = 90.70 [Kg/m]

DISPOSICION DE LOS PERFILES IPE Y COLOCACION DEL TECHOPerfil IPE de 12.65 [m]Q1= 42.20 [Kg/m]Peso del canal U de 100x50x3 mm= 4.48 [Kg/m]100 correas espaciadas a 1.25 m: 100x (12.72/2)=636[Kg]Q2= 636[Kg]/(2*6)[m]=53[Kg/m]Peso de la cubierta metlica: 5.75 [Kg/m2]

12.65x7x5.75=509.16 [Kg]Q3=509.16/(12.65x2+6x2)=13.65[Kg/m] M = Q1+Q2+Q3= 78.85 [Kg/m2]

Carga de vientoSe asume una velocidad del viento promedio de 27 Km / hP=q x G x CpNomenclatura: P= presin del viento sobre una superficie en Kg/m2 q= presin de velocidad en Kg/m2 G= coeficiente de respuesta de rfaga Cp= coeficiente para presin externaAdems se considera la siguiente ecuacin para el clculo de la presin de laVelocidadQ= K* (IV) 2Donde:Kz = coeficiente de exposicin a la velocidad que tiene en cuenta la variacin de la velocidad con la altura y con la aspereza del terrenoI = coeficiente de importancia asociado en el tipo de ocupacin de acuerdo con la siguiente tabla:

Coeficiente de importanciaAsumimos la Exposicin C.- para terreno plano, campo abierto o terreno expuesto con obstrucciones de menos de 10 metros de altura.Para una exposicin de tipo C, se calcula el coeficiente Kz de acuerdo con la siguiente ecuacin

Dnde:z = altura del edificio en pies.El coeficiente de respuesta de rfaga G, se calcula a partir de la siguiente ecuacin:

Dnde:D = 0.07 para exposicin C.n = 1/7 para exposicin C.h = altura del edificio en pies.De las ecuaciones mencionadas, se procede al clculo de las cargas de viento:Coeficiente de importancia de ocupacin, I = 1Coeficiente de exposicin, K:

Coeficiente de presin externa

La presin del viento se cuantifica como sigue:Q= 0.0026* (1*50)2 = 6.5 lb/ft2Coeficiente de presin externa

Cp=-0.9

Carga de SsmicaPara establecer la carga de sismo se considera la siguiente ecuacin:V = Z * I *K *C * S *W

Dnde:V = Fuerza lateral ssmica mnimaZ = Es el coeficiente numrico de situacin geogrfica (tabla 4).K = es el coeficiente numrico de geometra estructural,

Coeficiente numrico de geometra estructural.Reemplazando valores en las ecuaciones se determina la carga de sismo:Z = 0,75 (se calcula para zona 3)K = 1Para efectos de diseo, C = 0,12I = 1 Factor de importancia de ocupacinS = 1 Coeficiente de perfil del suelo Roca, material con una velocidad de onda que sobre pasa los 2500 ft/seg, o depsitos duros y estables de arena, grava, o arcillas duras por encima de roca a una profundidad menor que 200 ft.W= 78.85 Kg/m2 * 750 m2 = 59137.5KgV = 59137.5 * 0,75 * 1 * 0,12 * 1 * 1V = 5322.37 Kg

DISEO DE LA SOLDADURA

La ubicacin y tipo de los empalmes soldados y otras soldaduras requeridas en las barras de refuerzo deben estar indicados en los planos de diseo o en las especificaciones del proyecto. Las normas INEN para barras de refuerzo, excepto INEN 2167:2003, deben ser complementadas para requerir un informe de las propiedades necesarias del material para cumplir con los requisitos de AWS D 1.4.

CARGAS EN LA ESTRUCTURA

ANALISIS DE LA SOLDADURA EN LAS VIGAS IPE 500

=. ( ) =. =. =. = () = ()+. (.) =. = += =[. ( )]. =. = =+ . =. +. =. = = =. . =. Anlisis de la soldadura= = + =

= .. =. Calculo del rea

SE ASUME UN ==(.)()=. =

ANALISIS DE LA SOLDADURA EN LAS CORREAS= = + =

=. =. . =.

Calculo del rea

SE ASUME UN ==(.)() =. =

ANALISIS DE LA SOLDADURA EN LAS RIOSTRAS

RESULTADOS DE LA SOLDADURA

Longitud total de soldaduraRESULTADOS DEL SAP 2000

DISEO DE COLUMNASPara el diseo de las columnas del galpn se ha tomado en consideracin los valores obtenidos en el software SAP 2000, tomando la columna 4-5 como crtica.

CALCULOS PARA LA COLUMNA 4 5

Determinacin del factor k de la columna:

5=1,0 Unin rgida a la cimentacin

NomogramaSegn el nomograma el valor de es aproximadamente 0,53 =0,53Determinacin de :

Del manual de la AISC con el valor de 3,01 se busca un perfil con un valor cercano: Se escoge un perfil del manual de la AISC tipo W, a continuacin se detallan las caractersticas ms importantes del perfil para el diseo de la columna.

W12x96

Con =194.3 en la tabla 3-36 del manual de la AISC, para un acero A-36 se obtiene:

CIMENTACION

Sumatoria de Fuerzas en las cimentaciones: =0 =1+2

1= 2=

DIAMETRO DEL PERNO

En el diseo se consideraran 4 pernos de anclaje=2

Tomando pernos ISO 8.8 que tienen un =64 2 y un =80 2 de varilla corrugada A-42 un =4200 2

Carga aplicada al perno:

Dimetro mnimo del perno:

Por lo tanto no cumple

Por facilidad de compra se toma el siguiente valor:

Por lo tanto se escoge un perno con el siguiente dimetro

Determinacin dela longitud efectiva

Dnde: = =55 = =

Longitud total del perno

Longitud del ala del perno=5%90 =5%90=4,5

DISEO DE LA PLACA BASE

Se va asumir que la placa ser de 90 90

=12.4 >4 Determinacin del espesor de la placa

ANALISIS DE LOS COSTOS DE LA CONSTRUCCION DEL GALPON

Rubros a considerar en la construccin del galn

CONCLUSIONES

Las cargas debidas a las condiciones de sitio como viento y sismo, se consideran para el estado de cargas ms crtico al que va a estar sometido el galpn. Las consideraciones de diseo no necesariamente implican que la estructura siempre va a estar sometida a esas cargas. El programa SAP permite determinar tanto deformaciones como tensiones y esfuerzos en los elementos que conforman el modelo de la estructura as como los diagramas de esfuerzo cortante, momento, que nos facilitan los clculos para cimentacin como de las columnas. En el diseo de estructuras metlicas se tiene muchas opciones de diseo, especialmente en lo que se refiere a cerchas, la habilidad del diseador esta en encontrar la opcin ms econmica y funcional que resista las cargas aplicadas en ella. Para este proyecto se ha considerado una estructura de tipo mixta, es decir, que se puede encontrar conexiones soldadas. La utilizacin de conexiones soldadas es para proporcionar rigidez a la estructura.