DISEÑO DE UNA NAVE INDUSTRIAL
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Ing. Gonzalo López V.
DISEÑO DE UNA NAVE INDUSTRIAL. 1. INTRODUCCIÓN.
Actualmente para diseñar una estructura metálica se debe tomar en cuenta las
características del terreno donde va estar ubicada así como de las condiciones
ambientales de la zona, por ejemplo los sectores aledaños a volcán Tungurahua se
ven afectados por la presencia de ceniza, la cual se debe tomar en cuenta como una
carga más que debe soportar la estructura metálica.
2. OBJETIVOS.
Generales.
• Determinar la resistencia y la rigidez de una estructura metálica, así como
también la distribución y selección de materiales para la construcción y diseño
de la misma.
• Realizar el análisis de los parámetros que están relacionados con el diseño de
una estructura metálica, como por ejemplo las solicitaciones de carga a las que
va estar sometida la estructura.
Específicos.
• Reforzar los conocimientos adquiridos en el desarrollo del diseño de una nave
industrial, además conocer más sobre la construcción y montaje de la misma.
• Adquirir experiencia en la utilización del paquete computacional “SAP2000”
para el análisis de las estructuras y en la aplicación de los resultados obtenidos
en el mismo.
• Determinar los estados de carga de los distintos elementos que conforman la
nave industrial (columnas, vigas, correas, celosías) y comprobar si resisten a
estos estados.
3. DATOS DE LA NAVE INDUSTRIAL.
Área entre ejes = 18,7 m x 30 m = 561 m2.
Área total cubierta = 20,7 m x 32,7 m = 676,89 m2
Luz: L = 18,7 m = 1870 cm.
Claro: C = 6 m = 600 cm.
Altura: h = 5 m = 500 cm.
Número de pórticos = 6.
Material de cubierta: Estilpanel (Galvalumen).
Ubicación: Baños → Exposición: rodeada de casas bajas.
Ing. Gonzalo López V.
Aplicación: Cubierta de uso múltiple.
Tipo de estructura: Parcialmente cerrada.
Tipo de suelo en la sustentación: Intermedio.
Inclinación de la cubierta: 17º.
4. ESQUEMA.
18,7 m
5 m
6 m6 m
6 m6 m
6 m
17º
6 m
6 m
6 m
6 m
Cla
ro
1m
Luz
18,7 m1 m
20,7 m
1 m
30 m
1,7
m
32,7
m
Pórtico 1
Pórtico 2
Pórtico 3
Pórtico 4
Pórtico 5
Pórtico 6
NOTA: En los anexos se muestra los detalles del pórtico.
5. PÓRTICO.
18,7 m
5 m
17º
17º9,35 m
xy
mx
tgxxtg
myCos
yy
Cos
859,2
º17.35,935,9
º17
777,9º17
35,935,9º17
=
=→=
=
=→=
Ing. Gonzalo López V.
6. PREDISEÑO.
DATOS DE LA CUBIERTA:
v Material de la cubierta: Estilpanel AR2000 (e = 0,45 mm.).
v Cumbrero: Caballete fijo para la inclinación de 17º.
v Peso de la cubierta: 4,35 Kg./m2.
v Distancia máxima entre correas: 2,2 m.
CÁLCULO DE CARGAS.
CARGA VIVA (L).
v Carga viva de ocupación en techo (Lr).
Para la instalación de la nave se necesita de 4 personas por lo que el peso
calculado es el siguiente:
Se estima el peso por persona de 80 Kg. entonces:
cmKg
mKgLr
mKgLr
KgPeso
327,073,32
777,9320
32080*4
==
=
==
v Carga de lluvia (R).
Cuando la cubierta es de eternit se tiene que considerar un 28 % de absorción de
humedad, en este caso seleccionamos estilpanel por lo que: R = 0 Kg./cm.
v Carga de granizo (G).
cmKg
cmm
mKgG
mKg
mKgmG
mKgmcmh
hG
GG
GG
6,0100
6*10
101000*01,0
1000 Baños;en )(0,01 1 granizo den acumulació de altura
*
2
23
3
==
==
=→=
=
γ
γ
v Carga de ceniza (C).
cmKg
cmm
mKgC
mKg
mKgmC
mKgmcmh
hC
CC
CC
46,0100
6*65,7
65,71530* 005,0
1530 Baños;en ) (0,005 0,5 ceniza den acumulació de altura
*
2
23
3
==
==
=→=
=
γ
γ
Entonces la carga viva es:
Ing. Gonzalo López V.
cmKg
cmKgCGRLrL 39,1)46,06,0327,0( =++=+++=
Otra opción es la carga viva para ocupación que nos da la norma AISC:
cmKgcm
cmKg
ftlbL 5,3600*0059,012 22 ===
Esta carga está recomendada como mínimo, por lo que se considera demasiado.
CARGA MUERTA (D).
v Material de las columnas y vigas: CU 125 x 50 x 3.
Peso
(Kg. / 6m)
Area
(cm2)
x
(cm)
I2
(cm4)
W2
(cm3)
r2
(cm)
I3
(cm4)
W3
(cm3)
r3
(cm)
30,42 (5,07) 6,45 1,24 149 23,90 4,81 15,10 4,02 1,53
( ) ( ) .3996,03,0*53,07,49,117,43,055,1231*
31 433 cmtlJ =+++++++== ∑
50
125
33
2
3
50
125
33
2
3
( )( ) 2
2 33,052 cmAc == ( ) 23 75,33,05,12 cmAc ==
Cross-Section [axial] area 6,45 Section modulus about 3 axis 4,02
Torsonial constant 0,3996 Section modulus about 2 axis 23,9
Moment of Inertia about 3 axis 15,1 Plastic modulus about 3 axis 1
Moment of Inertia about 2 axis 149 Plastic modulus about 2 axis 1
Shear area in 2 direction 3 Radius of Gyration about 3 axis 1,53
Shear area in 3 direction 3,75 Radius of Gyration about 2 axis 4,81
Depth [t3] = 5; Width [t2] = 12,5.
v Propiedades para: 2CU 125 x 50 x 3. Separación ( ) cm552/4070 =+= .
2
3 55
12,5
0,3
1,24
27,5
Ing. Gonzalo López V.
( ) 29,1245,62 cmAT == ; ( ) 47992,03996,02 cmJ == ; ( ) 22 632 cmAc == .
( ) 23 75,32 cmAc == ; 4
22 298)149(2)(2 cmII T === .
( )[ ] .88,89252*24,15,2745,61,152*2
55 422
33 cmxAII T =−+=
−+=
cmAIr
T
T 806,49,12
29822 === ; cm
AI
rT
T 305,269,1288,89253
3 ===
333 577,324
5,2788,8925
255
cmIW T === ; 322 68,47
25,6298
25,12
cmIW T ===
A J I3 I2 Ac2 Ac3 W3 W2 r3 r2
12,9 0,7992 8925,88 298 6 7 324,577 47,68 26,305 4,806
Depth [t3] = 55; Width [t2] = 12,5.
v Material de las celosías: L x 40 x 3.
Peso
(Kg. / 6m)
Área
(cm2)
x = y
(cm.)
I2 = I3
(cm4)
W3
(cm3)
r3
(cm.)
10,62 (1,77) 2,25 1,14 3,58 1,24 1,23
( ) ( ) .144,03,0*3,07,37,33,04431*
31 433 cmtlJ =+++++== ∑
( ) 32
2 2,13,04 AccmAc ===
v Propiedades para: 2L 40 x 3. Separación cm9,112*3,05,12 =−= .
( ) 25,425,22 cmAT == ; ( ) 4288,0144,02 cmJ == ; ( ) 32
2 4,22,12 AccmAc ===
433 16,7)58,3(2)(2 cmII T === .
( )[ ] .272,1112*14,12
9,1125,258,32*55 42
222 cmxAII T =
−+=−+=
cmAIr
T
T 995,45,4272,1112
2 === ; cmAI
rT
T 261,15,4
16,733 ===
333 503,2
86,216,7
14,14cm
IW T ==
−= ; 32
2 701,1895,5272,111
29,11
cmIW T ===
A J I3 I2 Ac2 Ac3 W3 W2 r3 r2
4,5 0,288 7,16 111,272 2,4 2,4 2,503 18,701 1,261 4,995
Depth [t3] = 4; Width [t2] = 11,9.
Ing. Gonzalo López V.
ü DISEÑO DE LAS CORREAS.
Las correas deberán ser seleccionadas de acuerdo al menor peso lineal debido al
factor económico. Para la determinación de reacciones y momentos debe
considerarse a la correa como si fuese una viga simplemente apoyada, y la carga
de diseño deberá contemplar todas las cargas en dirección vertical.
l
Wp Wp
1 / 3 l1 / 3 l
q
BA
38max
2 WplqlM +=
v Carga muerta.
235,4mKgPcubiertad == .
v Carga viva.
( ) 22 65,1765,7100mKg
mKgCGRl =++=++=
Por lo tanto:
( )cmKg
mKgm
mKg
mKgldq 48,04,482,2*2265,1735,4 22 ===+=+=
Se considera dos personas paradas a 1/3 de la longitud del la viga (Wp = 60 Kg).
( ) ( ) cmKgM .33600360060
860048,0max
2
=+=
FbW
Mfb ≤=max
fb = Esfuerzo máximo de flexión.
Fb = Esfuerzo permisible a flexión.
QsFyFb **6,0= .
Qs = Factor por pandeo local (Qs = 0,9 → tomamos este valor por perfil ligero).
A36). (Acero fluencia. de Límite2531 2 →=cmKgFy
Ing. Gonzalo López V.
( ) 22 13679,025316,0cmKg
cmKgFb =
=
3
2
323
58,241367
.336001367max cm
cmKg
cmKgWcmKg
WM
==→= .
Con este valor buscamos en las tablas del catálogo de la IPAC, se escoge un
perfil G 125x50x15x3, que pesa 33,24 Kg/6m, con el cual verificamos:
( )
( )
.5,264,26
4,261367
.249333600
.2493.93,2468
54,5
8
333
3
2
22
OKcmcmWWreq
cm
cmKg
cmKgFbMWreq
cmKgmKgmmKg
qlMpeso
T
→≤→≤
=+
==
==
==
Verificamos también: ∆ ≤ [∆]máx; [∆]máx = l / 360 = 600 / 360 = 1,667cm.
Utilizando SAP2000 se tiene: ∆ = 0,61 cm.
Se cumplen las especificaciones entonces el perfil seleccionado es satisfactorio.
v Material de las correas: G 125x50x15x3.
Peso
(Kg. / 6m)
Area
(cm2)
x
(cm)
I3
(cm4)
W3
(cm3)
r3
(cm)
I2
(cm4)
W2
(cm3)
r2
(cm)
33,24 (5,54) 7,06 1,55 165 26,5 4,84 22,2 6,43 1,77
Se deja 15 cm. en el cumbrero para la primera correa.
22 82,489,67684,3260
84,3260624,33*7,32*2*9
9. voladodel correa 1 esquina la de correa 17418,65,1
15,0777,9#
mKg
mKgPeso
KgPeso
correasde
==
==
=++≈=−
=
ü Peso de los 6 pórticos.
Tomamos: 28mKgPeso = entonces .12,541589,676*8 2
2 KgmmKgPeso ==
ü Tirantillos.
Varilla lisa → φ = 12 mm → Peso = 0,888 Kg. / m.
Ing. Gonzalo López V.
2
2
128,0
89,67682,86
.82,86888,0*2)777,9(5
mKgPeso
mKgPeso
KgPeso
=
=
==
ü Contravientos.
Varilla corrugada → φ = 14 mm → Peso = 1,208 Kg. / m.
[ ]
.339,0
89,6764,229
.4,2295*2*2*47,1147,11777,96
2
2
21
22
mKgPeso
mKgPeso
KgPesoml
=
=
===+=
ü Peso del acero estructural.
295,13
soldadura.por 05,1*)339,0128,0882,4(.cos
mKgPAE
PAEntosPcontravieosPtirantillPpórtiPcorreasPAE
=
→+++=+++=
ü Peso de las lámparas.
Ponemos 5 lámparas por cada pórtico. Peso de una lámpara = 12 Kg.
22 532,089,676
36036030*12
306*5#
mKg
mKgPeso
KgPesolámparasde
==
====
ü Carga total.
cmKgD
cmm
mKgD
mKgD
PlámparasPAEPcubiertaD
13,1
1006*812,18
)532,095,1333,4(
2
2
=
=
++=
++=
También determinamos la carga muerta para el diseño en la cual se resta el peso
de los pórticos que es 28mKg .
Entonces se tiene: 262,0mKgDf =
Ing. Gonzalo López V.
CARGA DE SISMO (E).
pg.18.acerodepórticos09,0 )(
pg.15.25,1pg.16.43,1
sísmica). zona de(Factor pg.10140,0
muerta. carga*****
43
→→==
→≤=
→→=→→=
→=
CthnCtT
CmT
SC
TablaITablaZ
WepR
CIZV
S
φφ
15. pg.3osinterrmediSuelossuelo) de eCoeficient(2,1
sismo) del Espectro(3422,0
)86,7(09,0
86,7nave. la de totalaltura859,25
43
→→→
==
==
=→+=
TablaSCmTT
mhnhn
3
687,3422,0
)2,1(25,1 2,1
=>
==
CentoncesCmCComo
C
[ ]KgDV
DV
223,01*1*7
3*3,1*4,0
=
=
CARGAS DE VIENTO.
Velocidad máxima = 80 Km. / h = 22,2 m /s → INAMHI (En el CD carpeta
Wind, tabla de velocidad media.
( )
16KTablaIVCategoría1ft. 15 - 0500Tabla16G 62,0
Tabla16F.00615,06,12
***00256,0
*****
22
22
→→=→=→→=
→==
=
=→=
IwcmhCe
cmKg
ftlbqs
ftlbVKztKzCq
CqIwqsCePIwqsCqCeP
.elevación)en ión configurac de te(Coeficien 20 pg.1planta).en ión configurac de te(Coeficien 19 pg.1
l).estructura respuesta dereducción de te(Coeficien 21. pg.77
→=→=
→→=
ep
TablaR
φφ
Ing. Gonzalo López V.
( )( )( )CqP 100615,062,0=
= −
2310*813,3
cmKgCqP
v Pared a Barlovento.
cmKgP
cmcmKg*,),(*,P
Cq
-
83,1
600*100504380108133
).barloventoall(Windwar w 16H Tabla inward 8,0
233
=
==
=→=
−
v Pared a Sotavento.
cmKgcm
cmKg*,),(*,P
Cq
- 144,1600*109065150108133
).barloventoall(Leedwar w 16H Tabla outward 5,0
233 −==−=
=→−=
−
v Cubierta a Barlovento.
( )( )( )
=
=
=→=+=
→→=°
−2
310*428,4
100615,072,0
.72,095,6422
500
16H. Tabla %7,26 Pendiente3057,017
cmKgCqP
CqP
Cecmxcmh
tg
( )
( )
cmKgP
cmcmKg*,P
cmKgP
cmcmKg*,P
CqCq
797,02
600*10328413,010*428,42
391,21
600*10985239,010*428,41
16H Tabla inward 0,3216H Tabla outward 9,01
233
233
=
==
−=
=−=
→=→−=
−−
−−
Se divide en dos estados de carga.
v Cubierta a Sotavento.
( )
cmKgP
cmcmKg*,P
Cq
86,1
600*10099637,010*428,4
roof).flat or roof(Leedwar 16H Tabla outward 7,0
233
−=
=−=
→−=
−−
Ing. Gonzalo López V.
COMBINACIONES DE CARGA.
1. D + L.
2. D + W1.
3. D + L + W1
4. D + W2.
5. D + L + W2.
6. D + E.
7. D + L + E.
7. DISEÑO.
7.1 CARGA DE DISEÑO.
Según el prediseño en SAP2000 se determinaron los siguientes momentos:
M - máximo M - mínimo Momento Kgf-cm Kgf-cm Kgf-cm
PIE 745089,07 -495146,68 745089,07 CODO 593439,69 -597661,3 597661,3
CUMBRERO 214103,96 -24152,21 214103,96
7.2 DISEÑO DE LA COLUMNA.
7.2.1 PIE DE LA COLUMNA.
Para la separación de los perfiles en la base de la columna se toma una distancia de
40 cm para colocar una placa base no muy grande.
7.2.2 PARTE SUPERIOR DE LA COLUMNA.
( )( ) 213679,025316,0**6,0cmKgQsFyFb ===
Entonces: bb FW
Mf ≤= max
Entonces se tiene que el modulo de sección requerido es:
[ ] 3
2
21,4371367
. 597661,3 cm
cmKg
cmKgF
MW
b
pie ===
Entonces con 2 canales CU 125x50x3 se determina la separación óptima de los
perfiles:
( )( ) ( )( ) 322
33 21,43724,145,610,1522 cmc
cc
xcAIc
IW T =−+
=−+
==
Ing. Gonzalo López V.
Con estas características calculamos la separación necesaria entre perfiles:
025,026,23445,6 2 =+− cc
De donde se obtienen los siguientes valores de separación:
c1 = 0,107 cm.
c2 = 36,27 cm.
Por lo tanto: d = 2c = 72,54 cm.
Según lo anterior se toma una separación de 100 cm en el codo de la estructura.
7.2.3 CUMBRERO.
El modulo de sección requerido es:
[ ] 3
2
62,1561367
. 214103,96 cm
cmKg
cmKgF
MW
b
pie ===
Entonces con 2 canales CU 125x50x3 se determina la separación óptima de los
perfiles:
( )( ) ( )( ) 322
33 62,15624,145,610,1522 cmc
cc
xcAIc
IW T =−+
=−+
==
Con estas características calculamos la separación necesaria entre perfiles:
025,0231,9445,6 2 =+− cc
De donde se obtienen los siguientes valores de separación:
c1 = 0,27 cm.
c2 = 14,35 cm.
Por lo tanto: d = 2c = 28,7 cm.
Según lo anterior se toma una separación de 35 cm en el codo de la estructura.
7.3 DISEÑO DE LA VIGA.
Momento máximo en el codo = 597661,3 Kg.cm.
Momento en el cumbrero = 214103,96 Kg.cm.
La
Lv X cambio
Xns
M2
M3
Ing. Gonzalo López V.
distancia de cambio se obtiene con la ecuación de la parábola. 2axy =
cmKga
MMyxya cumbrerocodo
0,8497,977
811765,26
;
2
2
==
+==
( )
cmxayx
xy
cambio
cambio
710,19849,0
214103,962
849,0 2
=
==
=
7.4 DISEÑO DE LA PLACA BASE.
Para el diseño de la placa base (usada para soportar cada una de las columnas),
debe tomarse en consideración la que se encuentre sometida a la mayor fuerza de
compresión (fuerza en la dirección Z) y al mayor momento (Mx o My); es así que de los
datos extraídos de SAP2000, el nodo que cumple con dichas características los valores
de:
Fz = 2008,61 Kgf.
Mx = 745089,1 Kgf-cm.
Ahora, usando la siguiente ecuación [5]:
2' 635,0
BCM
BCFfFp c ±=≥
Donde:
Fp es la presión unitaria permisible de contacto de la cimentación, en Kgf/cm2.
'cf es el esfuerzo permisible de la cimentación, en Kgf/cm2.
F es la fuerza axial aplicada, en Kgf.
M es el momento máximo aplicado, en Kgf-m.
B es el ancho de la placa, en cm.
C es el largo de la placa, en cm.
Los valores de B y C se muestran en la siguiente figura.
Ing. Gonzalo López V.
Ahora, como la resistencia permisible para la cimentación (concreto) es de 210
Kgf/cm2, se tiene que:
( ) 22' 5,73/21035,035,0 cmKgfcmKgffF cp ===
C
B
t
Figura. Medidas de la placa base.
Para el cálculo se reemplaza Fp por q (presión real de contacto); además, como
las columnas están formadas por dos perfiles separados cierta distancia, se supone una
placa base rectangular, así la ecuación queda:
2
6BC
MBCFq ±=
Por lo que, reemplazando valores se tiene:
( )2
1,745089661,20085,73BCBC
±=
Después de varias iteraciones y tomando B = 25 cm., se obtiene C = 50 cm. Se
considera 5 cm. más estas dimensiones debido a que se tiene espacio suficiente para
alojar los pernos, tuercas y arandelas que se usarán para el anclaje, así como, las
medidas de las herramientas con que se ajustarán.
Con B y C los valores de q, son:
( )( )( )( )( )
92,6914,735025
1,7450896502561,2008
2 −=∧=⇒±= qqq
Ing. Gonzalo López V.
Ahora, el espesor de la placa se calcula con la siguiente ecuación:
bFMt 6
=
Donde:
t es el espesor de la placa, en cm.
M es el momento real aplicado en la placa, en Kgf–cm.
Fb es el valor permisible del material de la placa, en Kgf/cm2.
El valor de M en la ecuación anterior se calcula con la presión de contacto (q), los
nuevos valores de B y C y la figura, así:
xq 86,214,73 −=
286,214,73
2xxV −=
686,2
214,73 32 xxM −=
En ésta ecuación, x corresponde a n de la figura, resultando entonces ser:
295,0 dCm −
=
( ) cmm 62
4095,050=
−=
x xx x
69,92 Kgf /cm2
73,14 Kgf /cm2
2,86
1
50 cm
25 c
m
15 c
m
50 cm
Figura. Datos que se incluyen para el cálculo de M.
Ing. Gonzalo López V.
Reemplazando el valor de x (m = 6 cm.) en la ecuación, se tiene:
cmKgfM −= 56,1213
Para un acero A36, Fy = 2531 Kgf/cm2, por lo que, Fb = 0,75·Fy = 1898,3 Kgf/cm2,
y reemplazando los valores en la ecuación, se tiene:
( )3,189856,12136
=t
cmt 96,1=
Como es un espesor considerable, se toma B = 30 cm. y C = 57 cm. con lo que se
tiene t = 1,49 cm. Se utilizarán ángulos como atiesadotes por lo que se tomará un
espesor de 1 cm.
0,8 b nn
b
0,95
dm
m
Figura. Significado gráfico del valor de n y m.
7.4.1 Diseño de los pernos.
El SAP2000, nos entrega las reacciones en los empotramientos en los cuales se
encuentran las placas, de los cuales se toma el que contiene las reacciones más críticas,
por lo que las fuerzas y momentos aplicados en la placa son:
Fx = -2828,77 Kgf. Fz = 2008,61 Kgf. My = 7450,89 Kgf.–m
El momento máximo está aplicado en la dirección y. El incremento de este
momento se ve compensado por la disminución del radio de giro.
Ing. Gonzalo López V.
Fx
FzFy
My
Mz
Mx
yz
x
Figura. Fuerzas y momentos aplicados en la placa base.
Fz = 2008,61 Kgf
M R = 7450,89 Kgf-m
Fz P
40530
285
DB
A C
Figura. Placa base soportada por 4 pernos.
Usando la figura, se determinan las fuerzas de tracción en cada uno de los pernos
(FA, FB, FC y FD), por medio de la sumatoria de momentos alrededor del punto P,
entonces:
0=∑ PM : FzFFFFM DCBAR 2854040530530 ++++=
En la figura se puede observar que: FA = FB y FC = FD. Además, que:
AAC FFF574
57040
==
Ing. Gonzalo López V.
Reemplazando en la ecuación, se tiene:
FzFFFFM AAAAR 28557440
57440530530 +
+
++=
( )KgfmmFmmmmKgf A 61,2008285·61,10657450891 +=−
BA FKgfF == 93,6454
DC FKgfF == 98,452
De acuerdo a éstos resultados se determina que los pernos sometidos a mayor
tracción son: A y B.
D
BA
C
Fy
Fx
Fy4
Fy4
Fy4
Fy4
Fx4
Fx4
Fx4
Fx4
MzF
F
F
F357,25
357,25 357,25
357,25
150
285
C.G.
Figura. Equilibrio de las fuerzas y el momento en el plano de corte.
Fx4
Fy4
FR
A A
FR
FFV
α
β
Figura. Diagrama de la fuerza de corte resultante para el perno A.
Ing. Gonzalo López V.
Usando la figura, se determinan las fuerzas resultantes de corte. Como se puede
notar el perno más cargado es el perno A, para el que se determina la fuerza cortante,
FV, como se muestra en la figura, entonces:
461,2008
4==
FxFV Kgf19,707=
La fuerza de tracción y cortante más crítica resulta estar, entonces, sobre los
pernos A y B, por lo que, los esfuerzos, axial y cortante, son:
t
A
AF
=σ
Donde:
σ es el esfuerzo a la tensión (axial), en Kgf/mm2.
At es el área de esfuerzo a la tensión del perno, en mm2.
tA93,6454
=σ , y,
t
V
AF
=τ
Donde:
τ es el esfuerzo cortante, en Kgf/mm2.
tA19,707
=τ
El esfuerzo equivalente (σe) es, entonces:
22 3τσσ +=e
2219,707393,6454
+
=
tt AA tA12,6570
=
Igualando este resultado con el esfuerzo de prueba, se obtiene:
Ing. Gonzalo López V.
te
p
AnS 12,6570
== σ
Donde:
Sp es el esfuerzo de prueba del perno, MPa.
n es el factor de seguridad, adimensional.
Para este diseño usamos un grado SAE 8, por lo que, Sp = 120 Kpsi = 84,37 Kgf/mm2, y,
un factor de seguridad de 2,5; entonces de la ecuación se tiene:
( )37,84
12,65705,2=tA 268,194 mm=
( )ππ
68,19444== tAd mmd 7,15=
Con esta área se observa que la rosca necesaria es: M16 (de paso vasto).
7.6. MODELACIÓN DE LA ESTRUCTURA.
La estructura de la cubierta en SAP2000 tiene la siguiente configuración geométrica:
Ing. Gonzalo López V.
7.7. VERIFICACIÓN DEL DISEÑO DE LA ESTRUCTURA.
Las razones de esfuerzos en los elementos que conforman la estructura se muestran en
escala de colores en el siguiente gráfico, como se puede ver el mayor valor que se tiene
es de 0,8 (color amarillo) garantizando así un margen de seguridad de 20 %.