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UNIVERSIDAD SAN SEBASTIÁN
FACULTAD DE INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA
INGENIERÍA CIVIL – ESTRUCTURAS METALCAS
PROYECTO 1
Diseño ga!"#$
Co%&ai'(e
Gonzalo Barrientos Astroza
Felipe
Felipe Salinas Molina
Santiago, 04 de diciembre, 2013
Í#)i*e
Introduccin!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!+E,,o,- Ma,*a)o, #o )e.#i)o/
"oncideraciones!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!3
Bases de calculo !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!4
Ane#o!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!$
"onclusin!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!1 +E,,o,- Ma,*a)o, #o )e.#i)o/
%ecomendaciones!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!1$
2
MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL
INFORMACIONES GENERALES
&ro'ecto(
A/MA"+AMI+*
)"*+S%-""I.+ GA/&*+ 
"omuna(
"*AI5-!
&ropietario(
M-+I"I&A/IA  "*AI5-
1/0 INTRODUCCIN
l presente estudio tiene como 6nalidad realizar el dise7o ' la
8eri6cacin de los elementos resistentes 9ue componen la construccin
de un galpn de almacenamiento, considerando las capacidades del
suelo, cerc:as, riostras, 8igas ' pilares de acero estructural!
2/0 CONSIDERACIONES
l galpn ser; construido de acero estructural, con paneles de
acr'lit &<4 1,4 mm apernados a los pilares, 9ue tendr;n la =uncin de
separar el e#terior ' el interior del galpn ' a la 8ez proteger a este de
las condiciones clim;ticas del e#terior! /as cerc:as a su 8ez, estar;n
apo'adas sobre pilares ' 8igas de acero!
/as cerc:as ser;n estructuradas
en acero estructural
"100#$>#$,4 , con costaneras de acero "12>#>0#?,@, sobre la 9ue ir;
una cubierta de &<@ de 0, mm!
/os pilares ser;n construidos con per6les 200#1>0#44,3 de la
=orma ' dimensiones indicadas en pro'ecciones de planta '
ele8aciones de las estructuras!
3
3/0 BASES DE CÁLCULO
ste tem in=orme tiene como obCeto mostrar un resumen de
los criterios, mDtodos ' materiales empleados, los cuales controlan el
dise7o de las obras ci8iles para este pro'ecto!
Su desarrollo est; basado en las normas c:ilenas emitidas por
el Instituto +acional de +ormalizacin!
3!1!E "riterios de ise7o
3!1!1!
Suelo( e acuerdo a los antecedentes recopilados, se
supone una tensin m;#ima admisible para el suelo de 1,>> gcm2!
3!1!2! Materiales(
Acero "lase A 3@E2$  con una tensin de Huencia mnima =' J 2$00
Kgcm2!
&ara el dise7o de los elementos de acero sometidos a es=uerzos a#iales de
compresin ' He#in se utilizar; el mDtodo de dise7o de elementos en
compresin con =orma /%F ' el mDtodo de dise7o de elementos en He#in
con =orma /%F, respecti8amente, ' para a9uellos sometidos a es=uerzo
a#iales de traccin se utilizara el mDtodo las tensiones admisibles del manual
del instituto c:ileno del acero LI"A!
3!2!
"argas
/as cargas ' sobrecargas se estiman segNn la norma +c: 1>3$ *=!@, +c:!
432, +c:! 433 ' +c:! 434! &ara e=ectos de an;lisis las cargas se consideran
segNn su naturaleza!
E "argas &ermanentes
(
&eso &ropio ' Sobrecarga!
E "argas 8entuales
(
Sismo, <iento ' +ie8e!
3!2!1! "argas &ermanentes
Se consideran en este tem del presente estudio los pesos propios de todos los
elementos estructurales incorporados, de los materiales ' de los accesorios
6Cos!
3!2!1!1! &eso &ropio
4
/as cargas de peso propio consideradas en el dise7o est;n constituidas por el
peso de la estructura ' todo el material unido ' soportado permanentemente
por ella!
&ara e=ectos de c;lculo de los pesos propios de los materiales, se consideran
los siguientes pesos espec6cos(
Acero
$00 Kgm3
+ota ( /os pesos de los dem;s materiales, 9ue en general no son
estructurales ' solo actNan como pesos muertos, estar;n especi6cados por
cat;logos ' deber;n cumplir con los 8alores dados en la +orma respecti8a!
3!2!1!2! Sobrecarga
/as Sobrecargas se determinan segNn ablas de la +c: 1>3$
*=!@ ' depender; del uso 9ue se le dar; al sector considerado!
ec:umbre
i!
(
$,>
Kgm2
%educcin de las sobrecargas a! &or Orea tributaria
Se puede reducir en =uncin del ;rea tributaria total A 9ue
incide sobre el elemento estructural, segNn(
"a J 1
P
para A Q 20 m2
3!2!2! "argas 8entuales
3!2!2!1! <iento
l marco =ormado por pilares ' cerc:as deber; estar dise7ado
para soportar los es=uerzos originados por el 8iento durante su
construccin ' despuDs de terminada! &ara este propsito se considera
una presin b;sica del 8iento segNn +c: 432 de 9 J 12> Kgm2!
odo el c;lculo debido a las =uerzas pro8ocadas por el 8iento se
:ar; segNn la +orma +c:!432!
3!2!2!2! Sismo
l c;lculo ssmico de las distintas estructuras 9ue el pro'ecto, se
:ar; segNn la +orma +c: 433 *=!?@, para lo cual se emplear; el mDtodo
>
de las =uerzas laterales e9ui8alentes tambiDn conocido como mDtodo
est;tico!
l es=uerzo de corte basal se determin segNn(
nde(
5o J " # I # &
5o
(
s=uerzo de "orte Basal!
"
(
"oe6ciente Ssmico, usaremos " JSAog!
Ao
(
"oe6ciente de Aceleracin Lzona Ssmica E, Ao J
S
(
I< S J 1,2!
"oe6ciente segNn tipo de suelo de Fundacin Lipo
0,2g!
I
(
"oe6ciente de Importancia, usaremos I J 1,2!
&
(
&eso de estrutura, 9ue ser; calculado como la
suma del peso de todos los elementos
estructurales J 3?34?
g
/uego(
5o J 1,2#1,2#0,2#3?34?J11333 g , el cual
ser; distribuido e9uitati8amente por la cantidad de marcos 9ue
componen la estructura! 10 marcos!
SJ 1133,3 g
3!2!2!2!1!
istribucin de "argas
"ada elemento 8a a estar solicitado segNn las cargas 9ue actNan
sobre Dl!
i! &eso &ropio L&&
stas se e#presaron en Kgm2, ' se deduCeron multiplicando el
8olumen del elemento por el peso espec6co de este!
ii! Sobrecarga LS"
@
sta se distribu'e por ;reas tributarias, segNn el elemento
estructural considerado!
iii! <ientoL< SegNn +c:!432!
i8! Sismo LS SegNn +c:!433 *=!?@!
4/0 PARAMETROS DE DISE5O
4!1 "ombinaciones de "arga
4!1!1! &eso propio ' cargas e8entuales
&ara las cerc:as ' costaneras
i! 5s J 1,2R1,@SR0,
&ara pilares ' 8igas
i! 5sJ1,2R1,@SR0,
ii! 5sJ1,2R1,0R1,0/R0,2S
4!2 "riterios de Falla
Se :an utilizado los siguientes criterios(
i! &or e=ormaciones M;#imas!
ii! &or ensiones Admisibles!
ANE6OS
I!E <%IFI"A"I*+ "*/-M+AS &%FI/ I+ 2001>012>
atos de &er6l
728891:8944;:
E
a,ea
I9
I%
,9
,%
2100000
>@40,00
42$0>20,
00
?001$>0,0
0
$,02
3?,?>
Kgcm2
mm2
mm4
mm4
mm
mm
$
PESO
<9=
G
44,2$
4$@,
$$200
41$2@@,@@
@$
313>@,1?4
34
>,?4?12E
0@
42$,0>2
>
61
62
S9
gEm
cm3
mm4
mpa
1mpa2
cm3
<eri6cacin por medio del mDtodo de dise7o elementos en
compresin con =orma /%F!
"argas de ise7o
&u
1>?3?
g
<eri6cacin de ala ' alma
Ala
4,$
Q
11,
+o esta a=ecto a
pandeo
Alma
33,@
Q
3>,>
+o esta a=ecto a
pandeo
+o es necesario calcular =actores de minoracin
Ce  LdDbil
T'J2,$1
T' √ Q J 2,$1
T' √ Q> 1,5
0,877 Fy
Fcr J
λ
2
J 31@,4> gcm2
&cr J Fcr # An J 31@,4> gcm2 # >@,4 cm2 J 1$4g

F- J
Pu
ϕpn
15939
J
0,9 x 17848
# 100 J ?? U
E !e,. ,esis?e a)e*(a)a@e#?e as soi*i?a*io#es/
II!E <%IFI"A"I*+ <IGA &%FI/ I+ 200100>>
7288618861:;3
E
2100000 Kgcm2
A,ea
1?>0,00 mm2
I9
123@@2>0, mm4
00
I%
3>312,>0 mm4
R9
$?,@3 mm
R%
20,$0 mm
PESO
1>,31 Kgm
<9
142,@3 cm3
G
$$200
>
1@4>,333 mm4
33
61
12@4>,34@ mpa
4
62
0,0003>?3 1mpa2
43
S9
123,@@2> cm3
<eri6cacin por medio del mDtodo de dise7o elementos en He#in
simple!
MuJ >$ gEm
&andeo global por He#in
Mn
i
Tb
Tp
Tr
???1
V
>$ gEm
&andeo local del ala
141,
4?,>
22?,$
?
/a seccin resiste a He#in
&or lo tanto Tp W Tb W Tr
Momento M;#imo
Momento en a
Momento en b
Momento en c
>$ gEm
21 gEm
$,$> gEm
2?$ gEm
"bJ 2,2$
Mn J ???1 gEm
XMn  Mu
"umple con el <olcamiento
ii
&andeo local del ala
T=
@
Tp
10,$
T= W Tp
Mn J ???1 gEm
XMn  Mu
"umple con el pandeo local del ala
iii
&andeo lateral del alma
TY
Tp
TY W Tp
3>,2
103,3
Mn J ???1 gEm
XMn  Mu
"umple con el pandeo lateral del alma
i
%esistencia al corte
<u J 211 g
h
tw
3>,2
10
h
< 260
tw
<nJ 0,@ # F' # AY J 13??2 g
"umple la resistencia al corte
+o e#iste per6l  m;s pe9ue7o en el manual I"A por lo tanto no se puede
optimizar m;s el elemento estructural!
E !e,. ,esis?e a)e*(a)a@e#?e as soi*i?a*io#es/
III!E <%IFI"A"I*+ MIMB%*S "%"A &%FI/ " 100$>>>
C1886:6;1
Kgcm
E
2100000
2
a,ea
11>$,0
mm2
1?$?,
I9
?@
mm4
@$11?@,4
I%
?
mm4
,9
40,41
mm
,%
24,0
mm
PESO
?,0
gEm
<9=
E
cm3
G
$$200
?@42,330
>
2$2
mm4
243?3,0?
61
@>
mpa
1,@?2?4E 1mpa
62
0>
2
<eri6cacin por medio del mDtodo de dise7o de tensiones admisibles
&u
Z
%'
1@0 g
0,?
24,1
&n J 11,@ cm2 # 2$00 gcm2 J 31320 g
<eri6cacin por medio del mDtodo de dise7o elementos en
compresin con =orma /%F!
11
"argas de ise7o
&u
12$4@
g
<eri6cacin de ala ' alma
Ala
12,>

11,
sta a=ecto a
pandeo
Alma
33,@
Q
3>,>
+o esta a=ecto a
pandeo
5J0,?$3
Ce [ LdDbil
T'J1,2@
T' √ Q J 1,24
T' √ Q> 1,5
Fcr J
Q x 0,658
Qxλ
2
x Fy =1437,29 kg / cm 2
&cr J Fcr # An J 143$,2? gcm2 # 11,@ cm2 J 1@@$3g
F- J
Pu
ϕpn
J
12746
0,9 x 16673
# 100 J > U
l per6l resiste adecuadamente las solicitaciones de compresin!
E !e,. ,esis?e a)e*(a)a@e#?e os es(e,os )e *o@!,esi"# %
?,a**i"#/
I<!E <%IFI"A"I*+ "*SA+%AS &%FI/ "12>>0@@
E
A,ea
I9
I%
C12:9:89;:
2100000 Kgcm2
121@,1? mm2
2@0@>1,@ mm4
1
2@?41>,> mm4
12
R9
R%
PESO
<9
G
>
4@,30
14,
?,>>
>1,04
$$200
14>?4,33@
0>
2$1,4
0?
1,413$E
0>
41,$0?@2>
$3
61
62
S9
mm
mm
Kgm
cm3
mm4
mpa
1mpa2
cm3
<eri6cacin por medio del mDtodo de dise7o elementos en He#in
simple!
<eri6cacin por medio del mDtodo de dise7o elementos en He#in
simple!
MuJ 10?3,@ gEm
i!
Mn
ii!
Momento nominal
13$
V
<olcamiento
10?3,@ gEm /a seccin resiste a He#in
/a cubierta se encuentra arriostrando toda la costanera, por lo 9ue no est;
a=ectada al 8olcamiento!
Mn J 13$ gEm
"umple con el <olcamiento
iii!
&andeo local del ala
T=
4,@
Tp
10,$
T= W Tp
Mn J F' # \J 13$ gEm
XMn  Mu
13
"umple con el pandeo local del ala
i8!
&andeo lateral del alma
TY
Tp
TY W Tp
1,
103,3
Mn J 13$ gEm
XMn  Mu
"umple con el pandeo lateral del alma
ii
%esistencia al corte
<u J $3@ g
h
tw
1,
h
< 260
tw
<nJ 0,@ # F' # AY J 130@ g
<uW]<n
"umple la resistencia al corte
E !e,. ,esis?e a)e*(a)a@e#?e as soi*i?a*io#es/
<!E <%IFI"A"I.+ %I*S%AS &%FI/ / >0>0>
A
!eso
F%
,%
L:86:86:
40
3,$$
2$00
1>,1
mm2
gm
Kgcm2
mm
<eri6cacin por medio del mDtodo de dise7o a tensin admisible!
14
&u
X
r'
10@2> g
0,?
1>,1
&n J 4, cm2 # 2$00 gcm2 J 12?@0 g
ϕ Pn
F!-J
¿
# 100 J ?1U
Pu
¿
<I!E IS^*  F-+A"I*+S
σ
J1,>>_Kgcm2`
Fma#J 1??$,?4KgE= ≈ 1?000KgE=
"arga m;#ima al suelo
19000 Kg− f
A
<1,55
[
Kg −f
cm
2
]
2
2
12258 cm < A
12258 cm < b
110,71 cm < b
2
∴ 1,11 m= b
"arga m;#ima lateral
2657 Kg −f
h∗111 cm
∴ 16 cm
< 1,55
[
Kg −f
cm
2
]
❑
23,93 ( kg − f )/ cm
=h
1>
< h∗1,55
[
Kg − f
2
cm
]
15,44 cm < h
<istas de las ele8aciones
Ce [E\
Ce \E
1@
Ce [E altura \J12
<isin 3 galpn
1$
CONCLUSIONES
&ara la edi6cacin de un galpn tener en cuenta el siguiente
procedimiento! &rimero es necesario realizar la cimentacin, luego
escoger el tipo de material 9ue se utilizar; para la estructura, la cubierta
' las paredes de Dste, tomando en consideracin la utilidad 9ue se le
dar;, ' 6nalmente se e8alNan a9uellos re9uerimientos para el meCor
e9uipamiento del galpn!
el dise7o estructural de los elementos es posible concluir 9ue es
necesario realizar un considerable nNmero de iteraciones de c;lculo
antes de obtener las dimensiones de los per6les para los distintos
elementos del galpn, como cerc:as, costaneras ' columnas, 9ue
cumpla con todas las normas ' re9uisitos establecidas ' 9ue a la 8ez sea
lo m;s ptimo, li8iano ' econmico posible! Adem;s es necesario
destacar 9ue 9ueda abierta la posibilidad de repetir los c;lculos tantas
8eces como sea necesario para apro#imarse a los es=uerzos admisibles
de los materiales con el obCeti8o 9ue buscar una meCora constante!
l arriostrar una 8iga o columna en tramos m;s cortos puede producir
disminucin de la seccin el cual disminuira costos, pero al arriostrar
demasiado el peso de la estructura aumentara por estos al e#istir en
e#ceso!
Se 8ieron aplicados ' =ueron necesarios para la modelacin del galpn
todos los conocimientos ad9uiridos durante el curso ' cursos anteriores!
RECOMENDACIONES
Siempre consultar a las normas c:ilenas para cumplir con los
re9uerimientos de estas!
mpezar el dise7o desde arriba :acia abaCo!
Siempre tomar en cuenta el lugar donde se realiza el pro'ecto de
construccin, para poder obtener las distintas cargas ' las
caractersticas 9ue posee el ambiente ' suelo!
Siempre es necesario probar las distintas combinaciones para 8er si cu;l
de ellas es la 9ue controla nuestro dise7o!
1