C2-COSTANERAS_2009

CAPITULO IIDISENO DE COSTANERAS

DOC : DEM-002

DISENO DE ESTRUCTURAS METALICAS

PROFESOR : CARLOS RAMIREZREVISION : REV 0

FECHA : MARZO DEL 2009

2.1 VISTA TRIDIMENSIONAL




2.2 COSTANERAS LATERALES




2.3 COSTANERAS DE TECHO




2.4 COSTANERAS DE FRONTONES


PROFESOR : CARLOS RAMIREZ

REVISION : REV 0FECHA : MARZO DEL 2009

2.5 ALGUNOS DETALLES




2.6 TIPO DE PERFILES ( MAS USADOS )

Canal simple

Canal alas

atiesadas

Perfil Z

Nota : En casos especiales de cargas, por ejemplo, cuando existen cargas de nieve pueden resultar costaneras de techo compuestas de perfiles H.




Canal laminada

2.7 COSTANERAS DE TECHO

2.7.1 Cargas en costaneras de techo

Peso propio de la costanera : Qpp ( Kg / m )Peso propio de la cubierta : Qpl ( Kg / m2 )

2.7.1.2 Sobrecarga de techo ( Lr )

De acuerdo a Nch1537 se considera una sobrecarga trasmitida mínima Lr = 1KPa, pudiendo reducirse según norma de la sgte. forma :




2.7.1.1 Cargas permanentes ( CM )




A: Área tributaria sobre costaneras de techo

2.7.1.3 Carga de Viento ( W )

Para la determinación de las cargas de viento es fundamental el cálculo de la Presión Básica del viento ( Pb ).

Para calcular la presión antes mencionada se pueden presentar dos situaciones:

A. No existen estadísticas del viento

La norma Nch 432 establece para este caso usar la Tabla 1 de dicha norma “ Presión Básica para diferentes alturas sobre el suelo “. Esta entrega valores para estructuras situadas en ciudad o campo abierto.

B. Existen estadísticas de la velocidad máxima instantánea

La norma Nch 432 indica usar ecuaciones básicas 6.1) y 6.2) mas Apéndice A3.1.




CASO A : TABLA 1 / NCH 432




CASO B : FORMULA PARA CALCULO DE Pb

En el punto 6.2. de la Nch 432 entrega una formula para establecer la presión para alturas distintas a las que fue medida.

Px = Ph * [ x / h ] ^ [ 2 * a ]

Px : Presión a la altura x

h : altura a la que fue medida la presión Ph.

a : Coeficiente de rugosidad

a : 0.16 en campo abierto o frente al mar y 0.28 en ciudad o sitios similares




La presión Ph puede ser estimada mediante la sgte. expresión, según formula entrega en punto 6.1. de la Nch 432 :

Ph = q = [ u ^ 2 ] / 16

q : Presión básica, [Kg / m2 ]u : velocidad máxima instantánea del viento, [ m / seg ]

Para el diseñó de costaneras de techo debemos considerar la altura HC ( altura a la cumbrera de la estructura ).




2.7.1.4 Carga de Montaje ( M )

Se considera una carga puntual M = 100 ( Kg) aplicada en el centro de la costanera ( según Nch 1537 ).

2.7.2 Espaciamiento entre costaneras de techo

El espaciamiento entre costaneras depende de las recomendaciones del fabricante de la plancha de techo:PV-4 , PV-6 , Plancha Zinc, etc. ).

Para efectos de este curso debe considerarse PV4 o Pv6.




Nota : Para efectos del curso no existe carga de nieve

2.7.3 Modelo estructural de la costanera de techo ( dos corridas de colgadores )

L L/3 L/3 L/3

Eje fuerte X Eje débil y




2.7.4 Cargas Unitarias en costaneras de techo [ Kg / m ]

A. Cargas de peso propio ( CM )

B. Sobrecarga ( Lr )

C. Carga de montaje ( M )




D. Carga de Viento ( W )

Para estructuras cerradas la carga de viento esta dada por ( Ver Nch432 ).



S: espaciamiento entre costaneras.Pb: presión básicaWbar , sot: viento de barlovento y sotavento

2.7.5. Combinaciones de cargas costaneras de techo

C1 : DD + LrC2 : 0.75DD + 0.75Wbar

C3 : 0.75DD + 0.75Wsot

C4 : DD + M

DD : Carga muertaLr : Carga viva de techoWbar : Carga de viento de barloventoWsot : Carga de viento de sotaventoM : Carga de montaje



Nota : Revisar diagramas de momentos que traen manuales de diseñó: AISC y/o ICHA.


2.7.6 Verificación de la sección

La verificación de resistencia por ejes y las correspondientes verificaciones de interacciones biaxiales ( momentos en X e Y ),deben realizarse basados en AISC 2005:

a) Análisis de flexión biaxial en los tramos A-B, B-C y C-D.

b) Interacciones biaxiales para efectos del curso deben cumplir :0.70 < Interacción < 1.0




2.7.7 Verificación de deformaciones

La deformación máxima de la costanera de techo no deberá acceder el valor admisible ( Ver Nch 427 ) :

Y ( adm ) = L / 200 , sobre el eje fuerte de la costanera.




2.7.8 DISENO DE COLGADORES

En general para el uso de colgadores se pueden utilizar como criterios :

L > 5 mts. : Usar dos colgadores en la costanera

L > 10 mts. : Usar tres colgadores en la costanera

Estos se disponen en forma cruzada entre costaneras, de tal forma que pueden ser considerados como arriostramientos de flexión tal como se indico en los puntos anteriores en este documento.

En general se usan diámetros de barras entre 8 y 12 mm..




2.7.8.1 Aspectos Generales

La carga para diseñar los colgadores se obtienen de las reacciones del modelo para el Eje Y-Y de las costaneras de techo


- Carga nominal de tracción



- Resistencia admisible a tracción

- Verificación del colgador

R = n * Ti

Ti : Reacción de apoyo en eje débil de la costanera

n : número de costaneras que resiste el ultimo colgador de techo

En general se usa acero A 42-23 o SAE 1020 para los colgadores[ Fy = 2300(Kg/cm2)].




2.8 COSTANERAS LATERALES Y DE FRONTONES

2.8.1 Cargas en costaneras laterales y de frontones

Peso propio de la costanera : Qpp ( Kg / m )Peso propio de la cubierta : Qpl ( Kg / m2 )

2.8.1.2 Sobrecarga ( LL )

En general no se consideran sobrecargas para el caso de las costaneras de laterales y de frontones.

2.8.1.1 Cargas permanentes ( CM )




2.8.1.3 Carga de Viento ( W )

Al igual que para el caso de las costaneras de techo, para la determinación de las cargas de viento de costaneras laterales y de frontones se requiere el cálculo de la Presión Básica del viento (Pb ).

Para la determinación de Pb referirse al punto 2.7.1.3 de costaneras de techo, pero considerando las sgtes. alturas de cálculo :

Costaneras laterales : HH

Costaneras frontales : HC




2.8.1.4 Carga de Montaje ( M )

Se considera una carga puntual M = 100 ( Kg) aplicada en el centro de la costanera ( según Nch 1537 ).

2.8.2 Espaciamiento entre costaneras de techo

El espaciamiento entre costaneras depende de las recomendaciones del fabricante de la plancha de techo:PV-4 , PV-6 , Plancha Zinc, etc.

Para efectos de este curso debe considerarse PV4 o PV6.




Nota : Para efectos del curso no existe carga de nieve

2.8.2 Modelo estructural de las costaneras de laterales y de frontones

L/3 L/3 L/3

Eje fuerte X Eje débil y

L


PROFESOR : CARLOS RAMIREZREVISION : REV 0FECHA : MARZO DEL 2009

2.8.3 Cargas Unitarias en costaneras de laterales [ Kg / m ]

A. Cargas de peso propio ( CM )

B. Carga de montaje ( M )




C. Carga de Viento ( W )

C.1 Costaneras Laterales

Para estructuras cerradas la carga de viento distribuida esta dada por :

Pb : Presión básica del viento s : Espaciamiento entre costaneras




C.2 Costaneras Frontales

Para estructuras cerradas la carga de viento distribuida esta dada por :

Pb : Presión básica del viento s : Espaciamiento entre costaneras




2.8.4 Combinaciones de carga

C1 : DD C2 : 0.75DD + 0.75Wbar

C3 : 0.75DD + 0.75Wsot

C4 : DD + M

DD : Carga muertaLr : Carga viva de techoWbar : Carga de viento de barloventoWsot : Carga de viento de sotaventoM : Carga de montaje

Nota : Revisar diagramas de momentos que traen manuales de diseñó: AISC y/o ICHA.




2.8.5 Verificación de deformaciones

La deformación máxima de la costanera de techo no deberá acceder el valor admisible ( ver Nch 427 ) :

Y ( adm ) = L / 120 , sobre el eje fuerte de la costanera.

Y max = [ 5 * V * L ^ 4 ] / [ 384 * E * Ix ] < Y ( adm )

V = máximo [ W bar , W sot ]




2.8.6 Verificación de la sección

La verificación de resistencia por ejes y las correspondientes verificaciones de interacciones biaxiales ( momentos en X e Y ),deben realizarse basados en AISC 2005.

a) Análisis de flexión biaxial en los tramos A-B, B-C y C-D.

b) Interacciones biaxiales para efectos del curso deben cumplir :0.70 < Interacción < 1.0


2.8.8 Calculo de colgadores

Referirse el punto 2.7.8 ( costaneras de techo )



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