Informe Memoria Calculo Claudio

INFORME N°2: “PROPUESTA DE CONSTRUCCION Y OPERACIÓN DE UNA PLANTA DE SECADO DE FRUTOS”

Asignatura: Proyecto de Ingeniería I

Profesor: Sr. Javier Bustos

Fecha: 04 de Noviembre de 2015

Alumnos:

Claudio Brito Bello

Cesar Gómez

José Parra Álvarez

Henry Rojas

Memoria de cálculo de la determinación de las áreas de la planta

A continuación se describe los criterios, métodos y materiales empleados en el dimensionamiento de la planta de secado y bodega de materia prima planea construir en sus dependencias, ubicada en Villa Alemana, V región.

El proyecto contempla la creación de planta secado y galpón de un nivel para almacenar Materias Primas, ambos considerados en estructura metálica. También se contempla la construcción de un patio techado, para carga y descarga de camiones y una oficina. Las fundaciones de esta edificación corresponden a zapatas corridas bajo muros en el galpón de almacenamiento de materias primas y zapatas aislada bajo columnas metálicas unidas mediante vigas de fundación.

El sistema estructural se compone de muros 20 cm, y pórticos metálicos compuesto por columnas IPE 300 e IPE 500 y vigas reticuladas.

La modelación realizada corresponde a una del tipo tridimensional, que permite incorporar los efectos de continuidad, restricciones de desplazamiento, efectos de torsión, etc. Se verifica un análisis sísmico dinámico de acuerdo a la norma Nch 2369 of 03’.

El diseño se realiza empleando los métodos y criterios indicados en los puntos siguientes.

MATERIALES UTILIZADOS

2.1. Acero Estructural

Los perfiles utilizados en el diseño corresponden a perfiles de calidad A 42-27 ES, de acuerdo a las siguientes características:

Tensión de fluencia: 2700 kg/cm2 (A42-27ES) Peso específico: 7850 kg/m3

Módulo de Elasticidad: 2100000 kg/cm2

Coeficiente de Poisson: 0.25

2.2. Suelo de fundación

La tensión admisible considerada en este proyecto, tanto para su condición estática como eventual, son las que se muestran a continuación, a partir de los resultados entregados por la empresa Terrasonda, que fue quienes realizaron la mecánica de suelos:

Tensión admisible estática: 1.2 kg/cm2

Tensión admisible dinámica: 1.6 Kg/cm2

2.3. Pernos y Soldadura

La verificación y diseño de las uniones se realiza considerando soldadura tipo MIG calidad E70-XX (AWS). Las dimensiones del filete vienen dadas según las siguientes tablas:

Tabla Nº1. Espesor del filete según el espesor de las placas a unir.

Espesor de la placa más gruesa Espesor del filete

Tabla Nº2. Espesor del filete mínimo

Espesor de la mayor placa a unir Tamaño mínimo del lado del filete

Las características de la resistencia teórica al corte de la soldadura se rigen según la siguiente tabla:

Espesor del filete Esfuerzo admisible E60-XX (T/cm)

Esfuerzo admisible E70-XX (T/cm)

Se debe considerar el 75% de eficiencia de unión soldada.

Los pernos de unión considerados, en los casos indicados, son del tipo ASTM A325, de acero de medio carbono templado y revenido, con las siguientes características:

Resistencia a la tracción (T/cm2) 2.80

Resistencia al corte (T/cm2) (F,N) 1.05Resistencia al corte (T/cm2) (X) 1.55

F: Unión tipo fricción

N: Unión tipo aplastamiento, con hilo en el plano de corte. X: Unión tipo aplastamiento, sin hilo en el plano de corte.

En el diseño de las uniones se consideran de tipo N (aplastamiento con hilo incluido en el plano de corte).

CARGAS SOLICITANTES

1. Peso propio y cargas muertas

Las cargas de peso propio son las producidas por la aceleración de gravedad sobre los elementos metálicos. Para ello se utiliza el peso específico de los materiales, indicado en 2.1 y 2.2 y la aceleración de gravedad con un valor de 9.8 m/s2. Se emplean softwares que darán la referencia sobre cálculos de manera interna el peso de la estructura.

Además se consideran en este ítem las cargas de peso propio de las cubiertas de techo.

2. Sobrecargas

La sobrecarga de uso para techos corresponde a 100 Kg/m2 según el Capítulo 6 de Nch1537 y ha sido reducida hasta un valor de 31.6 Kg/m2 según el punto 7.2 de la misma normativa.

Esta sobrecarga se considera sobre la estructura como fuerzas distribuidas en las vigas de madera laminada que conforman la estructura de techo.

3. Cargas de Viento

Se ha considerado en este caso una velocidad del viento de 120 km/h, de acuerdo a lo señalado en el Capítulo 6 de Nch432. Estas velocidades generan presiones sobre los elementos, las que deben ser modificadas según los factores de forma dados por las características de la estructura según Nch 432 capítulo 9.

3.4. Combinaciones de carga:

Se utiliza el análisis de tensiones admisibles, por lo que se utilizan las siguientes combinaciones de carga:

Para tensiones, cálculo de elementos metálicos, deformaciones:

1) 1,0 pp

2) 1,0 pp + 1,0 sc

3) 1,0 pp 1,0 vx

4) 1,0 pp 1,0 vz

5) 1,0 pp 1,0 sx

6) 1,0 pp 1,0 sz

7) 1,0 pp + 0,75 sc

8) 1,0 pp + 0,75 sc 0,75 vx

9) 1,0 pp + 0,75 sc 0,75 vz

10) 1,0 pp + 0,75 sc 0,75 sx

11) 1,0 pp + 0,75 sc 0,75 sz

12) 0,6 pp 1,0 vx

13) 0,6 pp 1,0 vz

14) 0,6 pp 1,0 sx

15) 0,6 pp 1,0 sz

Para el diseño de hormigón armado:

16) 1.4 pp

17) 1.2 pp + 1.6 sc

18) 1.2 pp + 1.0 sc ± 1.4 sx

19) 1.2 pp + 1.0 sc ± 1.4 sy

20) 0.9 pp ± 1.4 sx

21) 0.9 pp ±1.4 sy

Dónde:

pp = peso propio

sc = sobrecarga de uso vx = viento en dirección x

vz = viento en dirección z sx = sismo en dirección x

sy = sismo en dirección y

METODO DE CÁLCULO

Análisis matricial tridimensional de estructuras, considerando modelaciones de los distintos ejes que componen la estructura resistente, que toman en cuenta las condiciones de apoyo existentes, la forma de los elementos (pilares, columnas, muros y vigas), con su área e inercia asociados, trechos rígidos, además de las fuerzas correspondientes a los diferentes estados de carga considerados.

En el análisis se empleó las simulaciones de software, los cuales permiten modelar el comportamiento de la estructura bajo la acción de las diferentes combinaciones de carga. Este software se basan en la utilización de elementos del tipo barra y elementos finitos de seis grados de libertad por nodo, a nivel elemental permite definir secciones y materiales diferentes para cada barra. El programa trabaja asumiendo que en los elementos componentes de la estructura, se cumplen las siguientes hipótesis:

● Una relación entre desplazamientos y deformaciones de primer orden.

● Una relación entre tensiones y deformaciones del tipo elástica lineal e isotrópica.

Las cargas solicitantes (peso propio y sobrecarga) descargan en las barras o en los nudos según corresponda, y se calculan por áreas tributarias.

Con los esfuerzos de cada uno de los estados de carga se realizan las combinaciones de carga arriba indicadas. Con la combinación de carga máxima se determina el diseño de los elementos, verificando que el resto de las combinaciones esté bajo la combinación máxima seleccionada.

RESULTADOS DE LA MODELACIÓN

1. Análisis de Tensiones

Se verifica que los elementos estructurales presentan interacción de tensiones que no sobrepasan los rangos admisibles considerando la geometría real de la estructura y las cargas arriba indicadas.

Las tensiones máximas se dan en combinaciones de carga controladas por la acción del viento y sobrecarga.

2. Análisis de Deformaciones

Las deformaciones de la estructura deben ser inferiores a los rangos dados por las normas Nch427 y Nch2369, para deformaciones por cargas de servicio y sísmicas, respectivamente.

2.1. Deformaciones por Cargas de Servicio

Las deformaciones admisibles por cargas de servicio se encuentran en Nch427 tabla 45, donde se detallan diferentes valores admisibles según el tipo de elemento analizado.

De este modo, se verifica que las deformaciones por cargas de servicio se encuentran por debajo de los rangos admisibles por la norma.

La estructura proyectada (metálica), se comporta de manera adecuada frente a las solicitaciones analizadas.

ANEXOS

ANEXO 1: MODELACIÓN GENERAL

La estructura correspondiente a la planta de secado y de bodega de materias primas, se muestran en la imagen N°1 a continuación:

Figura Nº1: Modelación estructura planta de secado y de bodega de materias primas

ANEXO 2: RESULTADO DE LA MODELACIÓN

A.2.1 APLICACIÓN DE CARGAS

Figura Nº2: Cargas debido a Peso propio de techumbre

Figura Nº3: Cargas debido a Sobrecarga de uso para techo

Figura Nº4: Cargas debido a viento en dirección X

A.2.2 INTERACCIÓN DE ELEMENTOS

La interacción de los elementos que conforman la estructura metálica generado por la combinación más desfavorable de carga se detalla a continuación:

A.2.3 DISEÑO DE ELEMENTOS

RAM Advanse

Archivo : C:\Users\Samsung\Desktop\Oficina 04-06-12\1111 - Galpón Tapel Willamette\Modelo\Sustancias Peligrosas3.AVW Unidades : Kg-M

Fecha : 6/7/2012 2:19:56 PM

Diseño de Acero

Diseño por descripciones para carga gobernante

Norma de diseño A S D

C O D E C H E C K

RELACIONES MAXIMAS DE ESFUERZO POR DESCRIPCION REL.F = Relación de esfuerzos para flexión

REL.V = Relación de esfuerzos para corte

ESTAC.F = Estación a la cual ocurre Rel.f

ESTAC.V = Estación a la cual ocurre Rel.v

NOTA.- Las descripciones de elementos no metálicos no son impresas

Importante.- Se obtendrán los máximos solo entre los elementos seleccionados gráficamente.

RELACION MAXIMA PARA DESCRIPCION : CI

OCURRE EN MIEMBRO : 935

SECCION : C 150x50x3

OCURRE EN ESTADO : c6=pp+.75sc-.75vx

ESTATUS DE DISEÑO : BIEN

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

REL.F Eqn ESTAC.F[M] Axial[Kg] M33[Kg*M] M22[Kg*M]

1.00 C5.2.1-2 0.00 -5980.12 1.21 24.94

REL.V Eqn ESTAC.V[M] V2[Kg] V3[Kg] Tor[Kg*M]

0.14 C3.3.1-1 0.00 0.49 -81.54 -0.01

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

RELACION MAXIMA PARA DESCRIPCION : CI2



OCURRE EN ESTADO : c1=pp+sc


-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


0.14 C5.2.1-1 0.00 -1095.57 0.00 1.12


0.00 C3.3.1-1 0.00 0.01 -3.58 0.01

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------




OCURRE EN ESTADO : c10=.6pp-vx


-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


0.20 C5.2.1-1 0.00 -1265.61 0.00 1.10


0.00 C3.3.1-1 0.00 0.00 -3.11 0.00

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------




OCURRE EN ESTADO : c5=pp+.75sc+.75vx


-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


0.01 C5.2.1-2 1.04 35.20 0.00 0.60


0.00 C3.3.1-1 1.04 0.00 3.12 0.00

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

RELACION MAXIMA PARA DESCRIPCION : COL1


SECCION : IPE 300



-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


0.42 H1-3 0.00 -2219.63 -2993.88 0.00


0.08 F4 0.00 -1771.47 -0.84 0.00

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

RELACION MAXIMA PARA DESCRIPCION : COL2


SECCION : Tubo d=8 in Sch 40



-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


0.16 H1-3 0.00 -880.96 721.97 0.00


0.02 F4 0.00 460.50 0.02 0.00

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

RELACION MAXIMA PARA DESCRIPCION : CS





-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


0.72 C5.2.1-1 0.86 -3220.78 -2.69 -22.15


0.12 C3.3.1-1 0.86 0.32 -148.91 0.00

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

RELACION MAXIMA PARA DESCRIPCION : CS2





-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


0.11 C5.2.1-2 0.00 993.89 0.00 -1.31


0.00 C3.3.1-1 0.00 0.01 3.93 0.01

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------






-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


0.69 C5.2.1-2 1.37 -108.02 0.00 -45.26


0.48 C3.3.1-1 1.37 0.00 -188.82 0.00

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------






-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


0.01 C5.2.1-2 0.00 -36.94 0.00 -0.48


0.00 C3.3.1-1 0.00 0.00 2.92 0.00

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

RELACION MAXIMA PARA DESCRIPCION : Diag3


SECCION : 2L 30x30x3 - c150 A OCURRE EN ESTADO : c1=pp+sc


-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


0.09 C5.2.1-1 0.37 -288.15 0.14 0.00


0.00 C3.3.1-1 0.37 0.00 0.00 0.00

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

RELACION MAXIMA PARA DESCRIPCION : Diagonal1


SECCION : 2l 50x50x3 C= 150



-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


0.52 H1-1 0.80 -2473.33 0.60 0.00


0.00 F4 1.60 1.49 0.00 0.00

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------



SECCION : IC 150x100x3



-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


0.06 C5.2.1-2 0.75 1145.80 0.00 -2.12


0.00 C3.3.1-1 0.75 0.00 0.00 0.00

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------



SECCION : 2L 30x30x3 C= 150



-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


0.32 H1-1 0.44 -1067.96 0.20 0.00


0.00 F4 0.00 -0.92 0.00 0.00

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------



SECCION : 2L 30x30x3 C= 150



-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


0.02 H1-3 0.36 -45.10 0.13 0.00


0.00 F4 0.72 0.70 0.00 0.00

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

RELACION MAXIMA PARA DESCRIPCION : Montante1


SECCION : IC 150x100x3

OCURRE EN ESTADO : c1=pp+sc


-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


0.15 C5.2.1-2 0.78 -231.60 -103.99 -3.45


0.01 C3.3.1-1 0.78 28.63 -8.58 0.00

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------



SECCION : 2l 50x50x3 C= 150



-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


0.12 H1-3 0.84 -295.06 -1.44 25.29


0.01 F4 0.84 3.41 29.99 0.00

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------



SECCION : 2L 30x30x3 - c150 A OCURRE EN ESTADO : c6=pp+.75sc-.75vx ESTATUS DE DISEÑO : BIEN

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


0.00 C5.2.1-1 0.50 -8.35 0.00 0.00


0.00 C3.3.1-1 0.00 0.00 0.00 0.00

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

RELACION MAXIMA PARA DESCRIPCION : VIGA1


SECCION : ICA 150x100x15x3

OCURRE EN ESTADO : vx=Viento en x


-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


0.32 C5.2.1-1 0.00 -801.52 -10.39 0.91


0.00 C3.3.1-1 0.00 -1.97 -0.48 0.00

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

h1 = 0.700 (m) Armadurah2 = 0.900 (m) Zapats f 16@18

b (z) = 0.700 (m)

Combinaciones de Carga

Fx max kgf/cm2

Porcentaje

%

Fz max kgf/cm2

Porcentaje

%FSvx FSvz FSdx FSdz

pp+sc pp+vx

pp

pp+.75sc+.75vx pp+.75sc-.75vx

A.2.4 DISEÑO DE FUNDACIONES Resumen de Dimensiones

Fundación F2

D I M E N S I O N E S V

M

l x b

L x B

Fx, Fz : Tensiones Máximas en el Suelo en las direcciones X, Y

Detalle de cálculo F2

DIM E NS IONE S ES FUE RZOS

h1 = 0.700 (m) h2 = 0.900 (m) h3 = 0.560 (m)

B (z) = 1.700 (m) L (x) = 2.800 (m) b (z) = 0.700 (m) l (x) = 0.900 (m)

PES O F UND A C I O N

Wzap. = 8.330 (Tf) Wped. = 2.300 (Tf) Wterr. = 6.691 (Tf)

W TOTAL = 17.320 (Tf) 4.2518 (m³)

ES F U E R Z O S R E F E R I D O S A L SE LL O D E F UND A C I O N

0

V

M

H

l x b

h3

h2

1

L x B

% compr. = 80.9 % F = 1.08 (Kgf/cm²)

FA CTOR DE SE GURIDA D A L V OLCA M IE NTO " FS v"

MOMENTO VOLCANTE "Mv"

Mv = 0.8390568 Tf·m

MOMENTO RESISTENTE

"Mr" Mr =

29.182566

FSv = 34.78

F A C T O R D E SE G UR I D A D A L D ES L I Z A M I E N T O " F S d "

FUERZAS DESLIZANTES "Fs"

Fd = 2.9158

FUERZAS RESISTENTES

"Fr" Fr = 8.34FSd = 2.86

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