Entrega_2_Diseño de Costaneras y Columnas de Viento

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PROYECTO DE ESTRUCTURAS DISEÑO DE COSTANERAS Y COLUMNAS DE VIENTO DOC DEM - 002 GRUPO: 6 INTEGRANTES: MATÍAS AMÉSTICA MAXIMILIANO NEIRA FECHA: 29.04.2015 PROFESOR: CARLOS RAMIREZ V.

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  • PROYECTO DE ESTRUCTURAS

    DISEO DE COSTANERAS Y COLUMNAS DE VIENTO

    DOC DEM - 002

    GRUPO: 6 INTEGRANTES: MATAS AMSTICA MAXIMILIANO NEIRA FECHA: 29.04.2015 PROFESOR: CARLOS RAMIREZ V.

  • PROYECTO DE ESTRUCTURAS

    NDICE I. DISEO DE COSTANERAS. ................................................................................................................ 4

    A. DISEO DE COSTANERAS DE TECHO. .......................................................................................... 4

    1. CARGAS BASICAS DE CLCULO. ............................................................................................... 4

    1.1 CARGAS PERMANENTES. ................................................................................................... 4

    1.2 SOBRECARGA DE TECHO. .................................................................................................. 4

    1.3 CARGA DE VIENTO. ............................................................................................................ 5

    1.4 CARGA DE MONTAJE. ........................................................................................................ 5

    3 ESTADOS DE CARGA. ................................................................................................................ 5

    4 COMBINACIONES DE CARGA. ................................................................................................... 5

    5 MOMENTOS FLECTORES. ......................................................................................................... 6

    5.1 MOMENTOS FLECTORES EN EJE X-X. ................................................................................. 6

    5.2 MOMENTOS FLECTORES EN EJE Y-Y. ................................................................................. 7

    6 RESISTENCIA NOMINAL A LA FLEXIN. .................................................................................... 8

    6.1 PROPIEDADES DE LA SECCIN. .......................................................................................... 8

    6.2 CLASIFICACIN DE LA SECCIN. ........................................................................................ 9

    6.3 LONGITUDES LMITES DE PANDEO LATERAL TORSIONAL. ................................................ 9

    6.4 MOMENTOS NOMINALES EJE X-X. .................................................................................. 10

    6.5 MOMENTOS NOMINALES EJE Y-Y. .................................................................................. 10

    7 INTERANCCIN DE ESFUERZOS. ............................................................................................. 10

    8. VERIFICACIN DE DEFORMACIONES. .................................................................................... 11

    B. DISEO DE COSTANERA LATERAL. ............................................................................................ 12

    1 ESTADOS DE CARGA. .............................................................................................................. 12

    2 MOMENTOS FLECTORES. ....................................................................................................... 12

    2.1 MOMENTOS FLECTORES EN EJE X-X. ................................................................................... 12

    3 RESISTENCIA NOMINAL A LA FLEXIN. .................................................................................. 15

    3.1 PROPIEDADES DE LA SECCIN. ........................................................................................ 15

    3.2 CLASIFICACIN DE LA SECCIN. ...................................................................................... 15

    3.3 LONGITUDES LMITES DE PANDEO LATERAL TORSIONAL. .............................................. 16

    3.4 MOMENTOS NOMINALES EJE X-X. .................................................................................. 17

    3.5 MOMENTOS NOMINALES EJE Y-Y. .................................................................................. 17

    4 INTERANCCIN DE ESFUERZOS. ............................................................................................. 17

    5. VERIFICACIN DE DEFORMACIONES. .................................................................................... 18

  • PROYECTO DE ESTRUCTURAS

    B. DISEO DE COSTANERA FRONTN. .......................................................................................... 19

    1 ESTADOS DE CARGA. .............................................................................................................. 19

    2 MOMENTOS FLECTORES. ....................................................................................................... 19

    2.1 MOMENTOS FLECTORES EN EJE X-X. ................................................................................... 19

    3 RESISTENCIA NOMINAL A LA FLEXIN. .................................................................................. 22

    3.1 PROPIEDADES DE LA SECCIN. ........................................................................................ 22

    3.2 CLASIFICACIN DE LA SECCIN. ...................................................................................... 22

    3.3 LONGITUDES LMITES DE PANDEO LATERAL TORSIONAL. .............................................. 23

    3.4 MOMENTOS NOMINALES EJE X-X. .................................................................................. 24

    3.5 MOMENTOS NOMINALES EJE Y-Y. .................................................................................. 24

    4 INTERANCCIN DE ESFUERZOS. ............................................................................................. 24

    5. VERIFICACIN DE DEFORMACIONES. .................................................................................... 25

    II. DISEO DE COLUMNAS DE VIENTO. ............................................................................................. 26

    1. CARGA DE VIENTO. .................................................................................................................... 26

    2. MOMENTO MXIMO. ............................................................................................................... 26

    3. CARGAS PERMANENTES. ........................................................................................................... 26

    4. PREDISEO. ............................................................................................................................... 27

    5. ELECCIN DEL PERFIL. ............................................................................................................... 28

    6. VERIFICACIN DE LA SECCIN A COMPRESIN. ....................................................................... 28

    6.1 CLASIFICACIN DE LA SECCIN. ...................................................................................... 28

    6.2 CARGA POR COMPRESIN. ............................................................................................. 29

    6.3 RESISTENCIA A LA COMPRESIN. .................................................................................... 29

    7. VERIFICACIN DE LA SECCIN FLEXIN. ................................................................................... 30

    7.1 CLASIFICACIN DE LA SECCIN. ...................................................................................... 30

    7.2 LONGITUD DE PANDEO LATERAL TORSIONAL. ................................................................ 30

    7.3 MOMENTOS NOMINALES EN EJES X e Y.......................................................................... 31

    8 INTERANCCIN DE ESFUERZOS. ................................................................................................. 31

    9. VERIFICACIN DE DEFORMACIONES. ........................................................................................ 32

  • PROYECTO DE ESTRUCTURAS

    I. DISEO DE COSTANERAS.

    A. DISEO DE COSTANERAS DE TECHO.

    1. CARGAS BASICAS DE CLCULO.

    1.1 CARGAS PERMANENTES.

    Suponiendo un perfil C 150 x 50 x 5: Peso propio de la costanera: = 9,17 /

    Peso propio de la cubierta: = 4,6 /2

    1.2 SOBRECARGA DE TECHO.

    La carga viva de techo ser determinada segn la norma NCh 1537 (Tabla 4. Cargas de uso uniformemente distribuidas para pisos y techos). En este caso el tipo de edificio ser techos con acceso solo para mantencin.

    Qsc=100 kg/ 2 Se defini un espaciamiento entre costaneras de s = 1,5 m y un largo de 6 m. Reduccin por rea tributaria:

    AT = 6*1,5 = 9 m2 50 m2 (Segn NCh 1537, 8.2 Reduccin de cargas de uso para

    techos accesibles slo para mantencin) R1 = 1 - 0,008*9 = 0,928 Reduccin por pendiente de techo: Pendiente de techo F = 20% < 30% (Segn NCh 1537, 8.2 Reduccin de cargas de uso para techos accesibles slo para mantencin)

    R2 = 1 - 0,0233 * F = 1 0,0233 * 20 = 0,534 R1 * R2 = 0,928 * 0,534 = 0,50

    Si 0,3 < R1 * R2 0,84 = 1 2 = 100*0,928*0,534 = 50 kg/m2

    Lo cual cumple con la NCh 1537, 5.3.2. 30 /2

  • PROYECTO DE ESTRUCTURAS

    1.3 CARGA DE VIENTO.

    Altura de Cumbrera: Hc = 13,2 m. Altura de Hombro: Hh = 12 m. Segn los valores entregados en la norma (Tabla 1.Presin bsica para diferentes alturas sobre el suelo) es necesario interpolar para obtener el valor exacto, con lo cual queda lo siguiente: - Presin bsica para altura de cumbrera: Pb = 113,7 kg/m

    2

    Qv = q*C, con C = coef. de forma (Segn Nch 432 Of.71). Por tanto:

    Barlovento Sotavento () Pb (Kg/m2) Qvbar (Kg/m2) Qvsot (Kg/m2)

    1,2 * sen -0,4 -0,4 11,3 113,7 -18,75 -45,48

    1.4 CARGA DE MONTAJE.

    Segn NCh 1537, se considera carga puntual en el centro de la costanera.

    M = 100 Kg.

    3 ESTADOS DE CARGA.

    PP = + = 9,17 + 4,6 * 1,5 = 16,07 kg/m

    SC = = 50 * 1,5 = 75 kg/m M = 100 kg Vbar = (1,2 * sen -0,4) * Pb * s = -18,75 * 1,5 = -28,12 kg/m Vsot = -0,4 * Pb * s = -45,48 * 1,5 = -68,22 kg/m

    4 COMBINACIONES DE CARGA.

    C1 = PP + SC C2 = PP + Vbar C3 = PP + Vsot C4 = PP + M

  • PROYECTO DE ESTRUCTURAS

    5 MOMENTOS FLECTORES.

    5.1 MOMENTOS FLECTORES EN EJE X-X.

    C1: Accin de Peso Propio y Sobrecarga = PP + SC

    1 =( + ) 2

    9 =

    (16,07 + 75) 62

    9 cos(11,3) = 357,22

    1 =( + ) 2

    8 =

    (16,07 + 75) 62

    8 cos(11,3) = 401,87

    C2: Accin del Viento Barlovento = PP + Vbar

    2 = 2

    9 +

    2

    9 =

    16,07 62

    9 cos(11,3)

    28,12 62

    9= 49,45

    2 = 2

    8 +

    2

    8 =

    16,07 62

    8 cos(11,3)

    28,12 62

    8= 55,62

    C3: Accin del Viento Sotavento = PP + Vsot

    3 = 2

    9 +

    2

    9 =

    16,07 62

    9 cos(11,3)

    68,22 62

    9= 209,85

    3 = 2

    8 +

    2

    8 =

    16,07 62

    8 cos(11,3)

    68,22 62

    8= 236,08

    C4: Accin de la Carga de Montaje = PP + M

    4 = ( 2

    9+

    6) = (

    16,07 62

    9+

    100 6

    6) cos(11,3) = 161,10

  • PROYECTO DE ESTRUCTURAS

    4 = ( 2

    8+

    4) = (

    16,07 62

    8+

    100 6

    4) cos(11,3) = 218,01

    Luego, el momento de diseo corresponde al mximo valor obtenido en cada tramo, para las combinaciones anteriores: = 357,22 = 401,87

    5.2 MOMENTOS FLECTORES EN EJE Y-Y.

    C1: Accin de Peso Propio y Sobrecarga = PP + SC

    1 = 0.1 ( + ) (

    3)

    2

    = 0.1 (16,07 + 75) (6

    3)

    2

    (11,3)

    1 = 7,13

    1 = 0.025 ( + ) (

    3)

    2

    = 0.025 (16,07 + 75) (6

    3)

    2

    (11,3)

    1 = 1,78

    C2 y C3: Accin del Viento = PP

    2 = 0.1 () (

    3)

    2

    = 0.1 (16,07) (6

    3)

    2

    (11,3) = 1,26

    2 = 0.025 () (

    3)

    2

    = 0.025 (16,07) (6

    3)

    2

    (11,3) = 0,31

    C4: Accin de la Carga de Montaje = PP + M

    4 = 0.1 () (

    3)

    2

    + 0.075 (

    3)

    4 = 0.1 (16,07) (6

    3)

    2

    (11,3) + 0.075 100 (11,3) (6

    3)

  • PROYECTO DE ESTRUCTURAS

    4 = 4,20

    4 = 0.025 () (

    3)

    2

    + 0.175 (

    3)

    4 = 0.025 (16,07) (6

    3)

    2

    (11,3) + 0.175 100 (11,3) (6

    3)

    4 = 7,17

    El anlisis debe realizarse para la misma condicin de carga en ambos ejes. Por lo tanto, al igual que para el eje x, los momentos de diseo para el eje y corresponden a la combinacin C1: = 7,14 = 1,78

    6 RESISTENCIA NOMINAL A LA FLEXIN.

    6.1 PROPIEDADES DE LA SECCIN.

    Perfil C 150 x 50 x 5

    Peso [Kg/m] 9,17

    H [cm] 15

    B [cm] 5

    e [cm] 0,5

    t [cm] 0,5

    A [cm2] 11,7

    Ixx [cm4] 359

    Sx [cm3] 47,9

    Zx [cm3] 57,6

    ix [cm] 5,55

    Iyy [cm4] 24,8

    Sy [cm3] 6,55

    Zy [cm3] 11,8

    iy [cm] 1,46

    r [cm] 1,97

    J [cm4] 0,97

    Cw [cm6] 944

  • PROYECTO DE ESTRUCTURAS

    6.2 CLASIFICACIN DE LA SECCIN.

    Elementos no atiesados:

    =

    = 10

    = 0,38

    = 10,95

    } <

    Elemento atiesados

    = 22

    = 20,12

    = 3,76

    = 108,33

    } <

    Por tanto se tiene una seccin compacta.

    6.3 LONGITUDES LMITES DE PANDEO LATERAL TORSIONAL.

    Lb: Longitud entre arriostramientos

    =

    +1=

    6

    2+1= 200 , con N: nmero de colgadores por costanera.

    a) Longitud crtica de pandeo:

    = 1,76

    = 74,03

    b) Longitud lmite de pandeo inelstico:

    = 1,95

    0,7

    0 1 + 1 + 6,76 (

    0,7

    0

    )

    2

    Donde:

    2 =

    = 1,79

  • PROYECTO DE ESTRUCTURAS

    =02

    0 = = 14,5

    = 1,18

    Por lo tanto tenemos que:

    = 214,25

    Se tiene < < para los 2 tramos.

    Entonces:

    = [ ( 0,7 ) (

    )]

    6.4 MOMENTOS NOMINALES EJE X-X.

    FLUENCIA (MOMENTO PLSTICO): = =

    = 2530 57,6 = 145.728 = 1.457,28 kg * m

    PANDEO LATERAL TORSIONAL (Cb=1) = 910,18

    6.5 MOMENTOS NOMINALES EJE Y-Y.

    FLUENCIA (MOMENTO PLSTICO): = = 1.6 = 2530 11,8 = 29.854 > 26.514 = 265,14

    7 INTERANCCIN DE ESFUERZOS.

    +

    1

  • PROYECTO DE ESTRUCTURAS

    Tramo central: = 545,02

    = 401,87

    +

    = 0,75 < 1 Cumple

    = 158,77

    = 1,78 Tramo extremos: = 545,02

    = 357,22

    +

    = 0,70 < 1 Cumple

    = 158,77

    = 7,14

    8. VERIFICACIN DE DEFORMACIONES.

    <

    =

    200=

    600

    200= 3

    Se verifica para la condicin de carga C1= PP+SC

    = 5 4

    384 = 2 < 3

    Por lo tanto se cumple la condicin.

  • PROYECTO DE ESTRUCTURAS

    B. DISEO DE COSTANERA LATERAL. Para el diseo de la costanera lateral no se considera la sobrecarga y la altura a la cual se aplica el viento es la altura al hombro. Por tanto el nico estado de carga diferente al caso anterior ser:

    - Presin bsica para altura de hombro Pb = 110,8 kg/m2 (h = 12 m)

    Barlovento Sotavento () P (Kg/m2) Qvbar (Kg/m2) Qvsot (Kg/m2)

    0,8 -0,4 11,3 110,8 88,64 -44,32

    1 ESTADOS DE CARGA.

    PP = + = 12 + 4,6 * 1,5 = 18,9 kg/m

    SC = = 50 * 1,5 = 75 kg/m M = 100 kg Vbar = 0,8 * Pb * s = 88,64 * 1,5 = 132,96 kg/m Vsot = -0,4 * Pb * s = -44,32 * 1,5 = -66,48 kg/m

    2 MOMENTOS FLECTORES.

    2.1 MOMENTOS FLECTORES EN EJE X-X.

    C1: Accin de Peso Propio = PP

    1 =() 2

    9=

    (18,9) 62

    9= 75,60

    1 =() 2

    8=

    (18,9) 62

    8= 85,05

    C2: Accin del Viento Barlovento = PP + Vbar

    2 = 2

    9 +

    2

    9 =

    18,9 62

    9+

    132,96 62

    9= 607,44

  • PROYECTO DE ESTRUCTURAS

    2 = 2

    8+

    2

    8 =

    18,9 62

    8+

    132,96 62

    8= 683,37

    C3: Accin del Viento Sotavento = PP + Vsot

    3 = 2

    9 +

    2

    9 =

    18,9 62

    9

    66,48 62

    9= 190,32

    3 = 2

    8+

    2

    8 =

    18,9 62

    8

    66,48 62

    8= 214,11

    C4: Accin de la Carga de Montaje = PP + M

    4 = ( 2

    9+

    6) = (

    18,9 62

    9+

    100 6

    6) = 175,60

    4 = ( 2

    8+

    4) = (

    18,9 62

    8+

    100 6

    4) = 235,05

    Luego, el momento de diseo corresponde al mximo valor obtenido en cada tramo, para las combinaciones anteriores: = 607,44 = 683,37 2.2 MOMENTOS FLECTORES EN EJE Y-Y.

    C1: Accin de Peso Propio = PP

    1 = 0.1 () (

    3)

    2

    = 0.1 (18,9) (6

    3)

    2

    1 = 7,56

    1 = 0.025 () (

    3)

    2

    = 0.025 (18,9) (6

    3)

    2

    1 = 1,89

  • PROYECTO DE ESTRUCTURAS

    C2 y C3: Accin del Viento = PP

    2 = 0.1 () (

    3)

    2

    = 0.1 (18,9) (6

    3)

    2

    = 7,56

    2 = 0.025 () (

    3)

    2

    = 0.025 (18,9) (6

    3)

    2

    = 1,89

    C4: Accin de la Carga de Montaje = PP + M

    4 = 0.1 () (

    3)

    2

    + 0.075 (

    3)

    4 = 0.1 (18,9) (6

    3)

    2

    + 0.075 100 (6

    3)

    4 = 22,56

    4 = 0.025 () (

    3)

    2

    + 0.175 (

    3)

    4 = 0.025 (18,9) (6

    3)

    2

    + 0.175 100 (6

    3)

    4 = 36,89 El anlisis debe realizarse para la misma condicin de carga en ambos ejes. Por lo tanto, al igual que para el eje x, los momentos de diseo para el eje y corresponden a la combinacin C2: = 7,56 = 1,89

  • PROYECTO DE ESTRUCTURAS

    3 RESISTENCIA NOMINAL A LA FLEXIN.

    3.1 PROPIEDADES DE LA SECCIN.

    Perfil C 175 x 50 x 6

    Peso [Kg/m] 12

    H [cm] 17,5

    B [cm] 5

    e [cm] 0,6

    t [cm] 0,5

    A [cm2] 15,3

    Ixx [cm4] 610

    Sx [cm3] 69,7

    Zx [cm3] 85,2

    ix [cm] 6,31

    Iyy [cm4] 30,0

    Sy [cm3] 7,82

    Zy [cm3] 14,3

    iy [cm] 1,40

    r [cm] 1,94

    J [cm4] 1,84

    Cw [cm6] 1570

    3.2 CLASIFICACIN DE LA SECCIN.

    Elementos no atiesados:

    =

    = 8,33

    = 0,38

    = 10,95

    } <

    Elemento atiesados

    = 22

    = 24,84

    = 3,76

    = 108,33

    } <

    Por tanto se tiene una seccin compacta.

  • PROYECTO DE ESTRUCTURAS

    3.3 LONGITUDES LMITES DE PANDEO LATERAL TORSIONAL.

    Lb: Longitud entre arriostramientos

    =

    +1=

    6

    2+1= 200 , con N: nmero de colgadores por costanera.

    a) Longitud crtica de pandeo:

    = 1,76

    = 70,99

    b) Longitud lmite de pandeo inelstico:

    = 1,95

    0,7

    0 1 + 1 + 6,76 (

    0,7

    0

    )

    2

    Donde:

    2 =

    = 1,76

    =02

    0 = = 16,9

    = 1,17

    Por lo tanto tenemos que:

    = 220,53

    Se tiene < < para los 2 tramos.

    Entonces:

    = [ ( 0,7 ) (

    )]

  • PROYECTO DE ESTRUCTURAS

    3.4 MOMENTOS NOMINALES EJE X-X.

    FLUENCIA (MOMENTO PLSTICO): = = = 2530 85,2 = 215.556 = 2.155,56 kg * m

    PANDEO LATERAL TORSIONAL (Cb=1) = 1.360,83

    3.5 MOMENTOS NOMINALES EJE Y-Y.

    FLUENCIA (MOMENTO PLSTICO): = = 1.6

    = 2530 14,3 = 36.179 > 31.655 = 361,55

    4 INTERANCCIN DE ESFUERZOS.

    +

    1

    Tramo central: = 814,87

    = 683,37

    +

    = 0,85 < 1 Cumple

    = 189, 55 = 1,89

  • PROYECTO DE ESTRUCTURAS

    Tramo extremos: = 814,87

    = 607,44

    +

    = 0,79 < 1 Cumple

    = 189, 55

    = 7,56

    5. VERIFICACIN DE DEFORMACIONES.

    <

    =

    200=

    600

    200= 3

    = 5 4

    384 = 2 < 3

    Por lo tanto se cumple la condicin.

  • PROYECTO DE ESTRUCTURAS

    B. DISEO DE COSTANERA FRONTN. Para el diseo de la costanera lateral no se considera la sobrecarga y la altura a la cual se aplica el viento es la altura de cumbrera. Adems el espaciamiento entre costaneras ser de S=1,32m

    - Presin bsica para altura de cumbrera: Pb = 113,7 kg/m2 (Hc = 13,2 m)

    Barlovento Sotavento () P (Kg/m2) Qvbar (Kg/m2) Qvsot (Kg/m2)

    0,8 -0,4 11,3 113,7 90,96 -45,48

    1 ESTADOS DE CARGA.

    PP = + = 12 + 4,6 * 1,32 = 18,07 kg/m M = 100 kg Vbar = 0,8 * Pb * s = 90,96 * 1,32 = 120,07 kg/m Vsot = -0,4 * Pb * s = -45,48 * 1,32 = -60,03 kg/m

    2 MOMENTOS FLECTORES.

    2.1 MOMENTOS FLECTORES EN EJE X-X.

    C1: Accin de Peso Propio = PP

    1 =() 2

    9=

    (18,07) 62

    9= 72,29

    1 =() 2

    8=

    (18,07) 62

    8= 81,32

    C2: Accin del Viento Barlovento = PP + Vbar

    2 = 2

    9 +

    2

    9 =

    18,07 62

    9+

    120,07 62

    9= 552,56

    2 = 2

    8+

    2

    8 =

    18,07 62

    8+

    120,07 62

    8= 621,63

  • PROYECTO DE ESTRUCTURAS

    C3: Accin del Viento Sotavento = PP + Vsot

    3 = 2

    9 +

    2

    9 =

    18,07 62

    9

    60,03 62

    9= 167,85

    3 = 2

    8+

    2

    8 =

    18,07 62

    8

    60,03 62

    8= 188,83

    C4: Accin de la Carga de Montaje = PP + M

    4 = ( 2

    9+

    6) = (

    18,07 62

    9+

    100 6

    6) = 172,29

    4 = ( 2

    8+

    4) = (

    18,07 62

    8+

    100 6

    4) = 231,32

    Luego, el momento de diseo corresponde al mximo valor obtenido en cada tramo, para las combinaciones anteriores: = 552,56 = 621,63 2.2 MOMENTOS FLECTORES EN EJE Y-Y.

    C1: Accin de Peso Propio = PP

    1 = 0.1 () (

    3)

    2

    = 0.1 (18,07) (6

    3)

    2

    1 = 7,23

    1 = 0.025 () (

    3)

    2

    = 0.025 (18,07) (6

    3)

    2

    1 = 1,81

  • PROYECTO DE ESTRUCTURAS

    C2 y C3: Accin del Viento = PP

    2 = 0.1 () (

    3)

    2

    = 0.1 (18,07) (6

    3)

    2

    = 7,23

    2 = 0.025 () (

    3)

    2

    = 0.025 (18,07) (6

    3)

    2

    = 1,81

    C4: Accin de la Carga de Montaje = PP + M

    4 = 0.1 () (

    3)

    2

    + 0.075 (

    3)

    4 = 0.1 (18,07) (6

    3)

    2

    + 0.075 100 (6

    3)

    4 = 22,23

    4 = 0.025 () (

    3)

    2

    + 0.175 (

    3)

    4 = 0.025 (18,07) (6

    3)

    2

    + 0.175 100 (6

    3)

    4 = 36,81 El anlisis debe realizarse para la misma condicin de carga en ambos ejes. Por lo tanto, al igual que para el eje x, los momentos de diseo para el eje y corresponden a la combinacin C2: = 7,23 = 1,81

  • PROYECTO DE ESTRUCTURAS

    3 RESISTENCIA NOMINAL A LA FLEXIN.

    3.1 PROPIEDADES DE LA SECCIN.

    Perfil C 175 x 50 x 6

    Peso [Kg/m] 12

    H [cm] 17,5

    B [cm] 5

    e [cm] 0,6

    t [cm] 0,5

    A [cm2] 15,3

    Ixx [cm4] 610

    Sx [cm3] 69,7

    Zx [cm3] 85,2

    ix [cm] 6,31

    Iyy [cm4] 30,0

    Sy [cm3] 7,82

    Zy [cm3] 14,3

    iy [cm] 1,40

    r [cm] 1,94

    J [cm4] 1,84

    Cw [cm6] 1570

    3.2 CLASIFICACIN DE LA SECCIN.

    Elementos no atiesados:

    =

    = 8,33

    = 0,38

    = 10,95

    } <

    Elemento atiesados

    = 22

    = 24,84

    = 3,76

    = 108,33

    } <

    Por tanto se tiene una seccin compacta.

  • PROYECTO DE ESTRUCTURAS

    3.3 LONGITUDES LMITES DE PANDEO LATERAL TORSIONAL.

    Lb: Longitud entre arriostramientos

    =

    +1=

    6

    2+1= 200 , con N: nmero de colgadores por costanera.

    a) Longitud crtica de pandeo:

    = 1,76

    = 70,99

    b) Longitud lmite de pandeo inelstico:

    = 1,95

    0,7

    0 1 + 1 + 6,76 (

    0,7

    0

    )

    2

    Donde:

    2 =

    = 1,76

    =02

    0 = = 16,9

    = 1,17

    Por lo tanto tenemos que:

    = 220,53

    Se tiene < < para los 2 tramos.

    Entonces:

    = [ ( 0,7 ) (

    )]

  • PROYECTO DE ESTRUCTURAS

    3.4 MOMENTOS NOMINALES EJE X-X.

    FLUENCIA (MOMENTO PLSTICO): = = = 2530 85,2 = 215.556 = 2.155,56 kg * m

    PANDEO LATERAL TORSIONAL (Cb=1) = 1.360,83

    3.5 MOMENTOS NOMINALES EJE Y-Y.

    FLUENCIA (MOMENTO PLSTICO): = = 1.6

    = 2530 14,3 = 36.179 > 31.655 = 361,55

    4 INTERANCCIN DE ESFUERZOS.

    +

    1

    Tramo central: = 814,87

    = 621,63

    +

    = 0,77 < 1 Cumple

    = 189, 55

    = 1,81

  • PROYECTO DE ESTRUCTURAS

    Tramo extremos: = 814,87

    = 552,56

    +

    = 0,72 < 1 Cumple

    = 189, 55

    = 7,23

    5. VERIFICACIN DE DEFORMACIONES.

    <

    =

    200=

    600

    200= 3

    = 5 4

    384 = 1,82 < 3

    Por lo tanto se cumple la condicin.

  • PROYECTO DE ESTRUCTURAS

    II. DISEO DE COLUMNAS DE VIENTO. Suponiendo un perfil C 150 x 50 x 5: Peso propio de la costanera: = 12 /

    Peso propio de la cubierta: = 4,6 /2

    1. CARGA DE VIENTO.

    - Presin bsica para altura de cumbrera: Pb = 113,7 kg/m2 (Hc = 13,2 m)

    C= 0,8 - Caso ms desfavorable. = 90,96 kg/m2

    2. MOMENTO MXIMO. Carga distribuida por accin del viento en barlovento: = 0,8 Pb b = 0,8 113,7 6 = 545,76 / Momento mximo en el centro de la columna de viento:

    =

    2

    8=

    545,76 13,22

    8= 11.887

    3. CARGAS PERMANENTES. Peso de las costaneras:

    Carga = + = 4,6 1,32 + 12 = 18,1 / Reaccin RA:

  • PROYECTO DE ESTRUCTURAS

    = 0,4

    3= 0,4 18,1

    6

    3= 14,46

    Reaccin total: n costaneras = 10 (en 13,2) () = 2 = 2 10 14,66 = 289,15

    4. PREDISEO. Segn norma se analizan todos los casos necesarios para que cumpla el diseo (deformaciones en eje x-x, esbeltez y flexin).

    Criterio de deformaciones eje x-x.

    =

    200

    La deformacin mxima est dada por:

    = 5 4

    384

    Igualando:

    200=

    5 4

    384 =

    5 3 200

    384 =

    5 5,46 13203 200

    384 2.1106 1320= 11,79 3

    Criterio de esbeltez: Se obtiene el radio de giro mnimo, como se indica (k=1):

    < 200 =

    1 13,2 100

    200= 6,6

    Criterio por flexin: Se obtiene el modulo plstico mnimo: <

    >

    > 784,61 3

  • PROYECTO DE ESTRUCTURAS

    5. ELECCIN DEL PERFIL. Perfil: W 264 x 101

    Peso [Kg/m] 101

    H [cm] 26,42

    B [cm] 25,73

    e [cm] 1,956

    t [cm] 1,194

    A [cm2] 129

    Ixx [cm4] 16400

    Sx [cm3] 1240,0

    Zx [cm3] 1400

    ix [cm] 11,3

    Iyy [cm4] 5560,0

    Sy [cm3] 432,00

    Zy [cm3] 656,0

    iy [cm] 6,57

    r [cm] 7,07

    J [cm4] 188,00

    Cw [cm6] 831000

    6. VERIFICACIN DE LA SECCIN A COMPRESIN.

    6.1 CLASIFICACIN DE LA SECCIN.

    Elementos no atiesados:

    = 0,35 4

    0,76 = 0,92

    =

    2 = 6,58

    = 0,64

    = 17,7

    Por lo tanto: <

  • PROYECTO DE ESTRUCTURAS

    Elemento atiesados

    = 2

    = 18,85

    = 1,49

    = 42,93

    } <

    Por tanto se tiene una seccin compacta. = = 1 = = 1

    6.2 CARGA POR COMPRESIN.

    La carga total de compresin de la columna est dada por:

    = () + = 289,15 + 101 13,2 = 1.622

    6.3 RESISTENCIA A LA COMPRESIN.

    Tensin elstica critica:

    = 2

    (

    )2

    = {

    ,

    } ; = = 1; = = 1320

    = 200,9

    Luego:

    = 2

    (

    )2 = 513,45 /2

    Comparando:

    = 513,45

    2> 4.71

    = 135,7 /2

    Entonces:

    = 0,877 = 450,3 /2

    Finalmente, la carga nominal por compresin est dada por: = = 450,3 129 = 58.089

  • PROYECTO DE ESTRUCTURAS

    Se verifica:

    =58.089

    1,67= 34.784 = 1.622

    Por tanto se cumple la condicin.

    7. VERIFICACIN DE LA SECCIN FLEXIN.

    7.1 CLASIFICACIN DE LA SECCIN.

    Elementos no atiesados:

    =

    2 = 6,58

    = 0,95

    = 31,40

    = 0,38

    = 10,95

    Por lo tanto: < <

    Elemento atiesados

    = 2

    = 18,85

    = 3,76

    = 108,33

    } <

    De lo anterior, se concluye que la seccin es de alma compacta y alas compactas. De

    acuerdo a AISC la seccin se clasifica como F2 desde el punto de vista de flexin.

    7.2 LONGITUD DE PANDEO LATERAL TORSIONAL.

    = 1.320 :

    - Longitud critica de pandeo

    = 1,76

    = 333,14

  • PROYECTO DE ESTRUCTURAS

    - Longitud lmite de pandeo inelstico

    = 1,95

    0,7

    0 1 + 1 + 6,76 (

    0,7

    0

    )

    2

    Donde:

    2 =

    = 7,40

    = 1

    0 = = 24,46

    Por lo tanto tenemos que:

    = 1.614,74

    Se tiene < < .

    Entonces:

    = [ ( 0,7 ) (

    )]

    7.3 MOMENTOS NOMINALES EN EJES X e Y.

    = = 2.530 1400 = 3.542.000 =35.420 kg*m

    = 25.055

    8 INTERANCCIN DE ESFUERZOS. Interaccin de Flexo-compresin:

    +

    2 1

    = 1,67 Combinacin de esfuerzos. PP + Vbar = 15.004

    = 11.887

    +

    2

    = 0,82 < 1 Cumple

    = 34.784

  • PROYECTO DE ESTRUCTURAS

    = 1.622

    Por lo tanto, la seccin escogida cumple el criterio de tensiones.

    9. VERIFICACIN DE DEFORMACIONES. En la tabla 46 de NCh 427, se recomienda que la deformacin para columnas de viento no sobrepase el valor:

    =

    200=

    1.320

    200= 6,60

    La fecha mxima est dada para la combinacin: Vbar:

    = 5

    4

    384 = 6,26 < 6,60

    Por lo tanto se cumple la condicin: < y la seccin elegida es adecuada para el diseo.