Diseño de una nave industrial

Cálculo y diseño de una nave industrial
Datos:
L: 18.50 Luz (m)
H: 9.00 Altura (m)
Hr: 7.20 Altura del Riel (m)
e: 11.80 Separación entre columnas (m)
n: 9 Números de paños
d=L/4: Ancho de malla en Viga Principal (m)
V: Velocidad del viento (km/Hr)
α: 20° Angulo de inclinación del techo
Fy: 36 KSI Tipo de acero.
A:n X e: 9 X 11.80m: 106.2 m Longitud total de la nave.

ELECCION DELA ESTRUCTURA
Elementos Simples: Correas de techo y laterales.
Cerchas
Estructura Principal: Viga principal y Columnas laterales.
Elemento auxiliares: Ménsula y viga carril.
CORREA DE TECHO (CALCULO):
Cargas que actúan sobre las correas:
Carga permanente: Peso propio de las correas y de la plancha de Fibro cemento.
Plancha de Fibro cemento: 1.22m x 0.95m x 8 mm (soporta cargade operario y viento)
Gpl: 22 kg/m2 Peso de la plancha

Se trabajara con las dimensiones útiles de la plancha, por motivos de diseño para este caso se traslapan longitudinalmente las planchas siendo sujetadas con grapas, la dist. Traslapada será: 14 cm y transversalmente 8 cm.
Siendo la medida efectiva de la plancha: 1.08m X 0.87m X 8mm
Determinación de número de correas de techo:Distancia max. Entre las correas de techo: 1.08m: 1.22m – 0.14m (traslape)
Calculamos la distancia del faldón: eᶦ (m)

Para este cálculo debemos tener en cuenta dos distancias:
La distancia del vértice de la cercha al eje de la primera correa de techo (0.4 cm)

ᵟ: longitud del canalón. 0.60m ≤ᵟ≤ 0.90m
hc: altura del canalón. 0.3cm ≤ hc ≤ 0.4cm
Sección del techo: 18.5 m( L ) x 11.8m(eᶦ)=218.3 m2

Longitud del canalón:
Para nuestro caso tomaremos como longitud estándar:
ᵟ=75 cm
Numero de correas de techo:
nct=12.557-0.04-0.751.08+1=11.895≅12 correas
Distancia real entre correas de techo: dct ≤ 1.08= dct.max
dct=12.557-0.04-0.7512-1=1.0697m

Determinando cargas:
Cargas permanente: Gp
Gp: Peso propio del techo (GTch) + Peso propio de la correa (Gc)
GTch= Gpl x dct= 22kg/ m2 X 1.0697 m= 23.534 kg/m
Gc=Por perfil seleccionamos=12kg /m
Gp=12+23.534=35.534 kg/m
Cargas accidental:
Operario de limpieza: 100 kg
Acción del viento:
Consideraciones: Velocidad max. = 125 km/hr


Dirección del viento horizontal

Presión Estática
W= Presión Dinámica (q) X C; Para nuestro caso es:

C= -0.4 siα < 0°
C= 0 si 0° ≤ α < 20°
C= 1.2sen (α) -0.4 cuando α > 20°

Presión dinámica:
q=0.0048xV2
V= 125 km/hora, q=0.0048x1252
q=75kgm2
Consideraciones para el cálculo de la presión estática:
Dirección del viento:

Barlovento:
Angulo de inclinación: 20°, por lo tanto C= 0; Wbarlovento=75kgm2x0=0
Sotavento:
Angulode impacto: 90°, por lo tanto C= -0.4; Wsotavento=75kgm2x-0.4=-30 kg/m2
Por lo tanto las cargas serán:
Wvb=1.25xWbxdct=0
Wvs=1.25xWsxdct=1.25x-30x1.0697=40.11375kgm
En resumen tenemos las siguientes fuerzas actuantes:

Gp=12+23.534=35.534kg/m
Goperario=100kg
Wvb=1.25xWbxdct=0Wvs0=1.25xWsxdct=1.25x-30x1.0697=-40.11375kgm

Descomposición de las cargas:
Peso propio:
Gpx= Gp xcos 20°) =35.534 kg/m x cos (20°) =33.391 kg/m
Gpy= Gp x cos (20°) =35.534 kg/m x sen (20°) = 12.153 kg/m
Operario:
Gopx= Gop x cos (20°) = 100 kg x cos (20°) = 93.97 kg
Gopy= Gop x sen (20°) = 100 kg x sen (20°) = 34.20 kg
Carga del viento:
Para Viento Barlovento: Wvb= 0; Wvbx=WvbY=0
Para viento Sotavento:Wvs=Wvsx=-40.11375 kgm
Wvsy=0
Esfuerzos del perfil:
fb=MxSx+MySy≤Fb

Fb=0.6x36Ksi=22ksi
Calculo de las correas de perfil laminado:

Una vez descompuestas las fuerzas en las cordenas X & Y, calculamos los esfuerzos internos:
Desde el punto de vista estructural, podemos considerar tipos de viga:
Viga simplemente apoyada (Consideraremos para las cargas actuantes en el eje X)
Mmax=qxL28...