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CD-7055

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ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL
FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA
ANÁLISIS DE CAMBIO DE INSTALACIONES DE LA EMPRESA
SECONSTRU, DISTRIBUCIÓN Y DISEÑO DE LA PLANTA QUE
INCLUYE UNA NAVE INDUSTRIAL DE 1500 METROS CUADRADOS
CON PUENTE GRÚA DE CAPACIDAD MÁXIMA 24 TONELADAS
PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO
MECÁNICO
FERNANDO XAVIER GUACHAMÍN CARRERA
[email protected]
OCTAVIO ENRIQUE QUINDE CUENCA
[email protected]
DIRECTOR: ING. MDI. CARLOS OSWALDO BALDEÓN VALENCIA
[email protected]
QUITO, JUNIO 2016
i
DECLARACIÓN
Nosotros, FERNANDO XAVIER GUACHAMÍN CARRERA y OCTAVIO ENRIQUE
QUINDE CUENCA, declaramos que el trabajo aquí descrito es de nuestra autoría; que
no ha sido previamente presentado para ningún grado o calificación profesional; y,
que hemos consultado las referencias bibliográficas que se incluyen en este
documento.
La Escuela Politécnica Nacional, puede hacer uso de los derechos correspondientes
a este trabajo, según lo establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su
Reglamento y por la normatividad institucional vigente.
Fernando Xavier Guachamín
Octavio Enrique Quinde
Carrera
Cuenca
ii
CERTIFICACIÓN
Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por FERNANDO XAVIER
GUACHAMÍN CARRERA y OCTAVIO ENRIQUE QUINDE CUENCA bajo mi
supervisión.
Ing. MDI. Carlos Oswaldo
Baldeón Valencia
DIRECTOR DE PROYECTO
iii
AGRADECIMIENTOS
Agradezco a Dios, por ser mi guía toda mi carrera, mi fortaleza en la debilidad y por
darme una vida con mucho aprendizaje, experiencias y felicidad.
A mis padres por darme el apoyo en todo instante, gracias por los valores que me han
enseñado, y por darme la oportunidad de tener una excelente educación desde la
niñez.
A mis hermanos por ser parte de mi vida, representando la unidad familiar, y haber
sido la compañía ideal a lo largo de mi vida.
A Daniela Alejandra por llenar mis días de alegrías y amor cuando más lo he
necesitado.
Fernando Xavier Guachamín Carrera
A mis padres Octavio y Piedad que me dieron la existencia, gracias por cobijarme
cada instante de mi vida con su infinito amor, han sabido guiarme en cada paso de mi
vida, brindándome su incansable apoyo y soporte, que con su ejemplo de lucha y
fortaleza he aprendido a no rendirme jamás y hacer realidad mis sueños.
A mis hermanos Rubén, Fernando e Isabel, que con su sabiduría han sabido
mostrarme el camino correcto, gracias por su confianza, por estar siempre presentes
en mis momentos de alegrías y tristezas, por ser mí mayor fuente de consejos y
motivación para alcanzar nuevas metas.
A mi grupo de amigos “Galán sin Chance”, su apoyo y ánimos durante toda la etapa
universitaria han sido un pilar importante, gracias por su amistad desinteresada,
estando en los buenos y malos momentos.
Octavio Enrique Quinde Cuenca
iv
DEDICATORIA
A mi madre, Zandra, ejemplo de mujer, luchadora quien está siempre presente para
brindar el apoyo a sus hijos.
Fernando Xavier Guachamín Carrera
El presente proyecto se lo dedico a mis padres Octavio Enrique y Piedad Fabiola, que
gracias a sus sacrificios me dieron lo mejor posible en mi vida.
Octavio Enrique Quinde Cuenca
v
CONTENIDO
DECLARACIÓN ........................................................................................................... i
CERTIFICACIÓN ........................................................................................................ ii
AGRADECIMIENTOS ................................................................................................ iii
DEDICATORIA ........................................................................................................... iv
CONTENIDO ............................................................................................................... v
LISTA DE TABLAS..................................................................................................... ix
LISTA DE FIGURAS .................................................................................................xiii
LISTA DE ANEXOS ................................................................................................. xvi
RESUMEN ...............................................................................................................xvii
PRESENTACIÓN .................................................................................................... xviii
CAPÍTULO I ................................................................................................................ 1
1
MARCO TEÓRICO ............................................................................................... 1
1.1
GENERALIDADES DE LA EMPRESA SECONSTRU.................................... 1
1.1.1
SITUACIÓN ACTUAL .............................................................................. 1
1.1.2
ANTECEDENTES.................................................................................... 2
1.1.3
VISIÓN FUTURA ..................................................................................... 3
1.2
ESTRUCTURAS METÁLICAS, PÓRTICOS Y ARCOS ................................. 4
1.2.1
CARGAS ACTUANTES SOBRE LA ESTRUCTURA ............................... 5
1.2.2
ANÁLISIS ESTRUCTURAL DE PÓRTICOS CON ARCOS ................... 17
1.2.3
TIPOS DE CARGAS ACTUANTES en arcos......................................... 18
1.2.4
DISEÑO DE ELEMENTOS DE UNA ESTRUCTURA METÁLICA ......... 22
1.3
CONEXIONES EN ESTRUCTURAS METÁLICAS ...................................... 31
1.3.1
CONEXIONES EMPERNADAS ............................................................. 31
1.3.2
CONEXIONES SOLDADAS .................................................................. 32
1.4
PUENTE GRÚA ........................................................................................... 34
1.4.1
DEFINICIÓN .......................................................................................... 34
1.4.2
ELEMENTOS CONSTITUYENTES DEL PUENTE GRÚA .................... 34
vi
CAPÍTULO II ............................................................................................................. 37
2
REQUERIMIENTOS DE LA EMPRESA ............................................................. 37
2.1
AUMENTO DE LA CAPACIDAD .................................................................. 37
2.1.1
ESTRUCTURA DE LA PLANTA ............................................................ 37
2.1.2
CAPACIDAD DE PRODUCCIÓN DE LA PLANTA ................................ 37
2.2
INCLUSIÓN DE UNA NUEVA LÍNEA DE PRODUCCIÓN ........................... 38
2.3
REDISTRIBUCIÓN DE LA PLANTA ............................................................ 40
2.4
CONSTRUCCIÓN DE UN GALPÓN ............................................................ 40
2.5
CONSTRUCCIÓN DE PUENTE GRÚA ....................................................... 41
CAPÍTULO III ............................................................................................................ 42
3
PLANTEAMIENTO DE PARÁMETROS DEL DISEÑO ....................................... 42
3.1
DISEÑO DE LA PLANTA ............................................................................. 42
3.1.1
DIAGRAMA DE FLUJO ......................................................................... 42
3.1.2
CHART DE RELACIONES .................................................................... 43
3.1.3
DISTRIBUCIÓN DE LA PLANTA ........................................................... 44
3.2
PARÁMETROS DEL PUENTE GRÚA ......................................................... 47
3.2.1
ALTERNATIVAS DE DISEÑO DEL PUENTE GRÚA ............................ 48
3.2.2
EVALUACIÓN Y SELECCIÓN DE ALTERNATIVAS ............................. 53
CAPÍTULO IV ............................................................................................................ 56
4
CÁLCULO, DISEÑO, PROCESOS DE FABRICACIÓN Y MONTAJE ................ 56
4.1
DISEÑO DEL PUENTE GRÚA ..................................................................... 56
4.1.1
CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DEL PUENTE GRÚA ....................... 56
4.1.2
CARGAS DEL PUENTE GRÚA ............................................................. 58
4.1.3
DISEÑO DE LA VIGA DE CARGA ........................................................ 59
4.1.4
DISEÑO DE VIGAS CARRILERAS ....................................................... 63
4.2
DISEÑO DEL GALPÓN................................................................................ 68
4.2.1
ANÁLISIS ESTRUCTURAL ................................................................... 68
4.2.2
CALCULO DE CARGAS DEL PÓRTICO .............................................. 70
vii
4.2.3
CÁLCULO DE REACCIONES, MOMENTOS DEL PÓRTICO ............... 77
4.2.4
DISEÑO DE CORREAS DEL TECHO ................................................... 92
4.2.5
DISEÑO DE COLUMNAS ...................................................................... 95
4.2.6
DISEÑO DE VIGA DE TRABE............................................................. 101
4.2.7
DISEÑO DE ARCOS DEL TECHO ...................................................... 104
4.2.8
ANÁLISIS DEL GALPÓN DEL ÁREA DE LA PLANTA ........................ 108
4.2.9
ANÁLISIS DEL GALPÓN DEL ÁREA DE PUENTE GRÚA ................. 110
4.2.10 DISEÑO DE CONEXIONES EMPERNADAS ...................................... 112
4.2.11 DISEÑO DE CIMENTACIONES .......................................................... 113
4.2.12 DISEÑO DE LA PLACA BASE ............................................................ 116
4.3
PROCESOS DE FABRICACIÓN Y MONTAJE .......................................... 118
4.3.1
FABRICACIÓN DE ELEMENTOS ....................................................... 118
4.3.2
MONTAJE DE GALPÓN ...................................................................... 118
CAPÍTULO V ........................................................................................................... 125
5
ANÁLISIS DE COSTOS.................................................................................... 125
5.1
COSTO DE ELEMENTOS DEL PUENTE GRÚA ....................................... 125
5.2
COSTOS DE MATERIA PRIMA ................................................................. 125
5.2.1 ELEMENTOS ESTRUCTURALES DEL GALPÓN DEL ÁREA DE LA
PLANTA ............................................................................................................ 126
5.2.2
5.3
ELEMENTOS ESTRUCTURALES DEL GALPÓN DEL PUENTE GRÚA
126
COSTOS DE MANO DE OBRA ................................................................. 127
5.3.1 MANO
DE
OBRA
PARA
MONTAJE
DE
ELEMENTOS
ESTRUCTURALES........................................................................................... 127
5.3.2
MANO DE OBRA PARA CONSTRUCCIONES CIVILES .................... 127
5.3.3
MANO DE OBRA PARA INSTALACIONES ELÉCTRICAS ................. 127
5.4
ANÁLISIS DE COSTOS UNITARIOS......................................................... 128
5.4.1
COSTOS DIRECTOS .......................................................................... 128
5.4.2
COSTOS ADMINISTRATIVOS ............................................................ 128
viii
5.4.3
COSTOS FINANCIEROS .................................................................... 128
5.4.4
UTILIDAD ............................................................................................ 128
5.5
COSTO TOTAL DEL PROYECTO ............................................................. 145
5.6
CRONOGRAMA DE EJECUCIÓN ............................................................. 145
CAPÍTULO VI .......................................................................................................... 148
6
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .................................................... 148
6.1
CONCLUSIONES....................................................................................... 148
6.2
RECOMENDACIONES .............................................................................. 150
BIBLIOGRAFÍA ....................................................................................................... 151
ANEXOS ................................................................................................................. 152
ix
LISTA DE TABLAS
Tabla 1.1 Cargas vivas mínimas para cubiertas en kg/m 2........................................... 5
Tabla 1.2 Coeficiente de exposición Ce ...................................................................... 8
Tabla 1.3 Coeficiente de presión Cq ........................................................................... 9
Tabla 1.4 Presión de estancamiento qs ....................................................................... 9
Tabla 1.5 Factor de importancia Iw ............................................................................ 10
Tabla 1.6 Valor del factor Z ....................................................................................... 12
Tabla 1.7 Tipo de uso, destino e importancia de Estructuras .................................... 12
Tabla 1.8 Coeficiente de suelo S y coeficiente Cm ................................................... 13
Tabla 1.9 Coeficientes de reducción de respuesta estructural R .............................. 14
Tabla 1.10 Irregularidades de planta ......................................................................... 15
Tabla 1.11 Irregularidades de elevación ................................................................... 16
Tabla 1.12 Valores Aproximados de K ...................................................................... 22
Tabla 1.13 Selección para la aplicación de las secciones ......................................... 25
Tabla 2.1 Productos Producidos por SECONSTRU .................................................. 38
Tabla 3.1 Diagrama de flujo ...................................................................................... 42
Tabla 3.2 Nomenclatura del Chart de Relaciones ..................................................... 43
Tabla 3.3 Chart de Relaciones .................................................................................. 43
Tabla 3.4 Código de Colores - Diagramas de Relación de Actividades .................... 44
Tabla 3.5 Ponderación de Criterios ........................................................................... 54
Tabla 3.6 Ponderación Según Criterio de Costos ..................................................... 54
Tabla 3.7 Ponderación Según Criterios de Operación .............................................. 54
Tabla 3.8 Ponderación Según Criterio de Mantenimiento ......................................... 55
Tabla 3.9 Ponderación Según Criterio de Fiabilidad ................................................ 55
Tabla 3.3.10 Resultados de las Ponderaciones para Puente Grúa ........................... 55
Tabla 4.1 Características Técnicas del Puente Grúa ................................................ 57
Tabla 4.2 Elementos del Puente Grúa – Pesos......................................................... 58
Tabla 4.3 Perfiles W Considerados para Viga de Carga ........................................... 60
Tabla 4.4 Valores de para Viga de Carga ................................................................. 61
x
Tabla 4.5 Valores de !", !# para Viga de Carga ....................................................... 61
Tabla 4.6 Valores de $%# para Viga de Carga ........................................................... 62
Tabla 4.7 Valores de para Viga de Carga ................................................................. 63
Tabla 4.9 Valores de $%# para Viga de Carga ........................................................... 67
Tabla 4.8 Valores de para Viga de Carga ................................................................. 65
Tabla 4.10 Valores de &', para Viga Carrilera ......................................................... 67
Tabla 4.11 Datos geométricos del pórtico del área de Planta ................................... 69
Tabla 4.12 Peso de elementos del pórtico ................................................................ 71
Tabla 4.13 Resumen de Cargas................................................................................ 73
Tabla 4.14 Constantes necesarias para diseño sísmico ........................................... 74
Tabla 4.15 Reacciones debido a la carga viva .......................................................... 81
Tabla 4.16 Reacciones debido a la carga de sismo .................................................. 82
Tabla 4.17 Reacciones debido a la carga de viento .................................................. 84
Tabla 4.18 Combinaciones de Cargas Resultantes .................................................. 85
Tabla 4.19 Cargas Generadas en las Columnas del Galpón de la Planta ................ 86
Tabla 4.20 Combinaciones de Carga para Columnas del Galpón de la Planta ......... 86
Tabla 4.21 Cargas sobre pórtico ............................................................................... 88
Tabla 4.22 Diseño sísmico ........................................................................................ 88
Tabla 4.23 Diseño de cargas de viento ..................................................................... 88
Tabla 4.24 Reacciones por cargas muertas .............................................................. 89
Tabla 4.25 Reacciones por cargas vivas ................................................................... 89
Tabla 4.26 Reacciones por cargas de sismo............................................................. 89
Tabla 4.27 Reacciones por cargas de viento ............................................................ 90
Tabla 4.28 Combinaciones da cargas resultantes..................................................... 90
Tabla 4.29 Cargas Generadas en las Columnas....................................................... 91
Tabla 4.30 Combinaciones de Cargas para las Columnas ....................................... 91
Tabla 4.32 Valores de para &', para Correa del Techo ........................................... 93
Tabla 4.31 Cargas Actuantes sobra la Correa del Techo .......................................... 92
Tabla 4.34 Valores de &', para Correas del Techo .................................................. 95
Tabla 4.33 Propiedades del Perfil UPN 140 .............................................................. 94
xi
Tabla 4.36 Valores de &', para Columnas ............................................................. 100
Tabla 4.35 Valores de para Columnas ...................................................................... 99
Tabla 4.38 Valores de &', para Columnas ............................................................. 104
Tabla 4.37 Valores de para Viga de Trabe .............................................................. 102
Tabla 4.40 Valores de &', para Correas del Techo ................................................ 107
Tabla 4.39 Valores de para Arcos del Techo .......................................................... 105
Tabla 4.41 Detalle del Análisis del Galpón del Área de la Planta ............................ 109
Tabla 4.42 Detalle del Análisis del Galpón del Área Puente Grúa .......................... 111
Tabla 4.43 Detalle de Elementos del Galpón del Área de la Planta ........................ 111
Tabla 4.44 Detalle de Elementos del Galpón del Área Puente Grúa ....................... 111
Tabla 5.1 Costo de Elementos del Puente Grúa ..................................................... 125
Tabla 5.2 Costos de Elementos Estructurales - Galpón 1 ....................................... 126
Tabla 5.3 Costos de Elementos Estructurales - Galpón 1 ....................................... 126
Tabla 5.4 Costo de Mano de Obra para Elementos Estructurales .......................... 127
Tabla 5.5 Costo de Mano de Obra para Obra Civil ................................................. 127
Tabla 5.6 Costo de Mano de Obra para Instalaciones Eléctricas ............................ 127
Tabla 5.7 Costo Unitario - DESBROCE Y LIMPIEZA DEL TERRENO ................... 129
Tabla 5.8 Costo Unitario - REPLANTILLO DE CIMENTACIÓN .............................. 130
Tabla 5.9 Costo Unitario - ZAPATA DE CIMENTACIÓN ......................................... 131
Tabla 5.10 Costo Unitario - PLACA BASE .............................................................. 132
Tabla 5.11 Costo Unitario - Columnas HEB 260 ..................................................... 133
Tabla 5.12 Costo Unitario - COLUMNA HEB 280 ................................................... 134
Tabla 5.13 Costo Unitario - VIGA DE TRABE HEB 240 .......................................... 135
Tabla 5.14 Costo Unitario - ARCO DEL TECHO GALPÓN 1 .................................. 136
Tabla 5.15 Costo Unitario - ARCO DEL TECHO GALPÓN 2 .................................. 137
Tabla 5.16 Costo Unitario - VIGAS CARRILERAS .................................................. 138
Tabla 5.17 Costo Unitario - VOLADOS DEL TECHO .............................................. 139
Tabla 5.18 Costo Unitario – CUBIERTA .................................................................. 140
Tabla 5.19 Costo Unitario - PUENTE GRÚA ........................................................... 141
Tabla 5.20 Costo Unitario – CONTRAPISO ............................................................ 142
xii
Tabla 5.21 Costo Unitario - LOSA DE TECHOS ..................................................... 143
Tabla 5.22 Costo Unitario – PAREDES ................................................................... 144
Tabla 5.23 Costo Total del Proyecto ....................................................................... 145
Tabla 5.24 Flujo de Caja del Proyecto .................................................................... 147
xiii
LISTA DE FIGURAS
Figura 1.1 Situación actual de la empresa SECONSTRU ........................................... 1
Figura 1.2 Área de almacenamiento ........................................................................... 2
Figura 1.3 Área de maquinado .................................................................................... 2
Figura 1.4 Terreno disponible...................................................................................... 3
Figura 1.5 Línea de productos futura .......................................................................... 3
Figura 1.6 Ecuador, zonas sísmicas para propósitos de diseño ............................... 11
Figura 1.7 Nomenclatura del pórtico ......................................................................... 17
Figura 1.8 Carga vertical ........................................................................................... 18
Figura 1.9 Carga horizontal ....................................................................................... 19
Figura 1.10 Cargas Iguales Sobre Ménsulas ............................................................ 21
Figura 1.11 Nomograma- desplazamiento permitido (marco rígido) ......................... 23
Figura 1.12 Conexiones empernadas en edificaciones ............................................. 31
Figura 1.13 Fallas en lo pernos ................................................................................. 32
Figura 1.14 Soldadura ............................................................................................... 33
Figura 1.15 Puente Grúa en La Industria .................................................................. 34
Figura 1.16 Diagrama de Puente Grúa ..................................................................... 35
Figura 2.1 Concretera fija .......................................................................................... 38
Figura 2.2 Mezcladora Móvil ..................................................................................... 39
Figura 2.3 Carga del Mini Mixer ................................................................................ 39
Figura 3.1 Diagrama de Relaciones - Áreas de la Planta .......................................... 45
Figura 3.2 Diagrama de Relaciones Optimizada ....................................................... 45
Figura 3.3 Diagrama Simplificado de Relaciones ...................................................... 46
Figura 3.4 Distribución de la Planta........................................................................... 46
Figura 3.5 Puente grúa monorriel .............................................................................. 48
Figura 3.6 Puente grúa Birriel.................................................................................... 49
Figura 3.7 Puente grúa pórtico .................................................................................. 50
Figura 3.8 Puente grúa semi pórtico ......................................................................... 51
Figura 3.9 Puente grúa de pluma giratoria ................................................................ 52
xiv
Figura 4.1 Diagrama de Fuerzas - Viga de Carga ..................................................... 59
Figura 4.2 Diagrama de Cortante - Viga de Carga .................................................... 59
Figura 4.3 Diagrama de Momentos - Viga de Carga ................................................. 59
Figura 4.4 Momentos en los Puntos A,B,C - Viga de Carga ..................................... 62
Figura 4.5 Vigas Carrileras del Puente Grúa ............................................................. 63
Figura 4.6 Fuerza Resultante Considerada para el Diseño de Viga Carrilera ........... 64
Figura 4.7 Diagrama de Momento Flector - Viga Carrilera ........................................ 64
Figura 4.8 Distribución de áreas para el diseño ........................................................ 68
Figura 4.9 Geometría Básica..................................................................................... 69
Figura 4.10 Cubierta de la nave ................................................................................ 70
Figura 4.11 Elementos del pórtico ............................................................................. 71
Figura 4.12 Correas de la nave ................................................................................. 72
Figura 4.13 Diagrama general del pórtico ................................................................. 77
Figura 4.14 División geométrica del pórtico .............................................................. 78
Figura 4.15 Carga vertical muerta ............................................................................. 78
Figura 4.16 Carga vertical viva .................................................................................. 80
Figura 4.17 Carga horizontal de sismo ...................................................................... 81
Figura 4.18 Carga horizontal de viento ..................................................................... 83
Figura 4.19 Geometría Básica................................................................................... 87
Figura 4.20 Correas del Techo .................................................................................. 92
Figura 4.21 Diagrama de Cuerpo libre – Correa del Techo ....................................... 92
Figura 4.22 Diagrama de Momentos - Correa del Techo .......................................... 92
Figura 4.23 Representación de la Viga de Trabe .................................................... 101
Figura 4.24 Arco del Techo ..................................................................................... 104
Figura 4.25 Diseño del Galón del Área de la Planta en SAP2000 ........................... 108
Figura 4.26 Índice de Esfuerzos SAP2000 .............................................................. 109
Figura 4.27 Diseño del Galón del Área de Puente Grúa en SAP2000 .................... 110
Figura 4.28 Momento Flector Máximo ..................................................................... 113
Figura 4.29 Geometría de la paca base .................................................................. 114
Figura 4.30 Placa base y pernos de anclaje ........................................................... 119
xv
Figura 4.31 Izaje de columnas ................................................................................ 120
Figura 4.32 Izaje de Viga Carrilera .......................................................................... 120
Figura 4.33 Izaje Vigas de Trabe ............................................................................ 121
Figura 4.34 Izaje de Viga de Techo ......................................................................... 121
Figura 4.35 Izaje Correa .......................................................................................... 122
Figura 4.36 Izaje de Correas ................................................................................... 122
Figura 4.37 Colocación del Techo ........................................................................... 123
Figura 4.38 Colocación de Rieles............................................................................ 124
Figura 4.39 Izaje del Puente Grúa........................................................................... 124
Figura 5.1 Cronograma ........................................................................................... 146
xvi
LISTA DE ANEXOS
Anexo A CARGA VIVA MÍNIMA UNIFORMEMENTE DISTRIBUIDA, Lo, y CARGAS
VIVAS MÍNIMAS CONCENTRADAS ...................................................................... 153
Anexo B CATÁLOGOS DE MATERIALES Y ESPECIFICACIONES TÉCNICAS.... 156
Anexo C COTIZACIÓN DEL PUENTE GRÚA ......................................................... 162
Anexo D COTIZACIÓN DE MATERIALES ESTRUCTURALES .............................. 165
Anexo E ESPECIFICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO DE SOLDADURA (WPS) .... 168
Anexo F PLANOS DEL PROYECTO ...................................................................... 172
xvii
RESUMEN
En el Capítulo 1 se hace una introducción sobre de la empresa SECONSTRU,
solicitante del proyecto, referenciando la situación actual de la planta, la maquinaria y
herramientas con los que cuenta, además los trabajos con los que cumple la empresa.
En este capítulo también se incluye el marco teórico en base al cual se desarrolla el
proyecto, se desarrollada la teoría sobre estructuras metálicas y el procedimiento de
diseño que se sigue para el cálculo de los elementos constituyentes.
El Capítulo 2 trata los requerimientos de la empresa SECONSTRU para llevar a cabo
el diseño, Aumento de capacidad de la planta, Redistribución de la Planta,
Construcción de Instalaciones y el Montaje de Puente Grúa.
En el Capítulo 3, Parámetros del diseño, se plantean las características con las que
debe cumplir el diseño, las dimensiones que debe tener la planta, las capacidades del
puente grúa y el tipo de funcionamiento que debe cumplir. Se incluye el análisis de la
distribución de la planta para una mejor ubicación de cada departamento de la
empresa con la finalidad de conseguir mejor desempeño de trabajo.
En el Capítulo 4 consta del diseño de la Planta, se realizan los cálculos y el análisis
de los elementos para obtener un diseño optimo que cumpla con los requerimientos
de SECONSTRU. Para finalizar se plantean los procesos de fabricación y montaje con
lo que se llevará a cabo la construcción de la obra.
El análisis de los costos del proyecto se realiza en el Capítulo 5, donde se analiza los
costos de la materia prima, la mano de obra, maquinaria y equipos. Con los datos se
realiza un análisis de costos unitarios por rubros. El costo final del Proyecto se lo
estima con la sumatoria del costo final de os rubros utilizados.
xviii
PRESENTACIÓN
El siguiente proyecto tiene como objetivo principal el diseño estructural de una nave
industrial destinada al uso con fines metalmecánicos, la empresa patrocinadora del
proyecto es SECONSTRU, la misma que se dedica a la fabricación de equipamiento
necesario en la zona de obra civil y construcción, por motivos de reordenamiento
territorial municipal de la ciudad de Ambato, las instalaciones de la empresa se deben
trasladar a una nueva ubicación en las afueras de la ciudad.
El proyecto se lo realiza con la finalidad de reducir al máximo los costos en la
instalación de la nueva planta de la nave industrial, realizando estudios de factibilidad
en los criterios de diseño, selección de materiales, así como también en los procesos
de fabricación y montaje de la planta.
Primeramente, se parte de un estudio de la situación actual de la empresa
SECONSTRU, analizando las líneas existentes de fabricación de equipos, así como
la capacidad de producción de las mismas, para con esto proyectar la inclusión de una
nueva línea productiva y sus respectivos requerimientos.
A continuación, se procede a diseñar una nave industrial, que sea capaz de cubrir
todas las necesidades de diseño de planta, así como también los requerimientos
estructurales, que fueron establecidos anteriormente.
Finalmente se realiza un estudio de fabricación de elementos y su posterior montaje,
lo cual influye directamente en los costos, los cuales con los estudios criticidad se
reducen a su mínimo posible, manteniendo en todo momento los criterios de
aseguramiento y calidad estructural.
1
CAPÍTULO I
1 MARCO TEÓRICO
1.1 GENERALIDADES DE LA EMPRESA SECONSTRU
SECONSTRU es una empresa metalmecánica, cuya actividad principal es la
elaboración, mantenimiento y alquiler de equipos de construcción, la cual requiere del
traslado de las actuales instalaciones cumpliendo así normativas municipales de
ubicación, y además permitirá aumentar líneas de producción dentro de la empresa.
1.1.1 SITUACIÓN ACTUAL
La empresa SECONSTRU actualmente se encuentra ubicada en el sector de Huachi
Chico, en la Panamericana Sur, km 1.4 dentro la zona determinada como urbana de
la ciudad de Ambato, en la figura 1.1 se observa la situación actual de la empresa.
Figura 1.1 Situación actual de la empresa SECONSTRU
Debido al plan de ordenamiento territorial Ambato 2020: “Reforma y codificación de la
ordenanza general del plan de ordenamiento territorial de Ambato”; establecido por el
municipio cantonal emitido en marzo de 2009, cuya aplicación total tiene como fecha
límite hasta el año 2020, las instalaciones de la empresa se deben trasladar a una
zona ubicada a 3.5 km de la actual ubicación, en el sector de Huachi Grande.
2
1.1.2 ANTECEDENTES
En la actualidad opera en un terreno con área de 800 m 2, tiene como líneas de
producción, la fabricación de concreteras de 1 y 2 kg de capacidad, elevadores de
caballete, cajonetas, carretillas, cilindros para probetas de concreto, pisones
mecánicos. El lugar actual de operación, es inadecuando tanto en espacios de trabajo,
almacenamiento, transporte, bodega, así como en medidas de seguridad, en las
figuras 1.2 y 1.3 se puede observar el estado actual de las instalaciones.
Figura 1.2 Área de almacenamiento
Figura 1.3 Área de maquinado
3
1.1.3 VISIÓN FUTURA
El terreno destinado a la nueva ubicación de la empresa, es de forma trapezoidal
tiendo en su ingreso una luz de 18 m y en su parte final de 21 m, de fondo tiene 97 m
en lado mayor y 81 en su lado menor. Dando un área total 1587 m2. (Fig. 1.4)
Figura 1.4 Terreno disponible
Dentro del plan de aumento de capacidad de producción de las líneas de productos
ya existentes, se prevé también la adición de una línea de construcción de Mini-Mixer
de concreto Figura 1.5 Línea de productos futura, para lo cual debido a los elementos
de los que se componen los “Mini Mixer”, se necesita un área específica para el
manejo de grandes pesos, un sistema de elevación y transporte de cargas mayores a
20 toneladas.
Figura 1.5 Línea de productos futura
4
1.2 ESTRUCTURAS METÁLICAS, PÓRTICOS Y ARCOS
Una estructura metálica es cualquier estructura donde la mayoría de las partes que la
forman son materiales metálicos, normalmente acero. Las estructuras metálicas se
utilizan por norma general en el sector industrial porque tienen excelentes
características para la construcción, son muy funcionales y su coste de producción
suele ser más barato que otro tipo de estructuras.
Vigas
Son elementos horizontales que trabajan a flexión en la estructura metálica, las fibras
inferiores están sometidas a tracción y las superiores a compresión.
Viguetas
Son las vigas de menor dimensión que se colocan cerca entre estas con la finalidad
de soportar techos o pisos de las estructuras.
Largueros o Vigas de Trabe
También conocidas como travesaños o carreras son las que soportan cargas
concentradas en puntos aislados a lo largo de la longitud de una estructura.
Columnas
Son pilares los cuales son elementos verticales, todos los pilares reciben esfuerzos
de tipo axial, es decir, a compresión.
Las estructuras metálicas se analizan en pórticos para facilitar el procedimiento, los
Pórticos son el conjunto de elementos estructurales unidos en sus extremos mediante
juntas, el sistema estructural de pórticos permite una gran libertad en los espacios, ya
que las columnas están aisladas en sentido longitudinal. Los pórticos funcionan como
estructuras planas ya que las acciones, reacciones luces y deformaciones se dan en
un mismo plano.
5
El estudio de las estructuras metálicas comprende, el análisis de cargas (sección
1.2.1) y el análisis estructural (sección 1.2.2)
1.2.1 CARGAS ACTUANTES SOBRE LA ESTRUCTURA
Las cargas actuantes sobre la estructura son cargas vivas, cargas muertas, cargas
climáticas y cargas accidentales.
Las cargas vivas vienen definidas por el uso que se le da a la instalación, y actúan
verticalmente sobre el área proyectada el plano horizontal. (Tabla 1.1)
Tabla 1.1 Cargas vivas mínimas para cubiertas en kg/m2
INCLINACIÓN DE LA CUBIERTA
ÁREA TRIBUTARIA DE CARGA (m2)
PARA CUALQUIER ELEMENTO
ESTRUCTURAL
0 a 20
21 a 60
Sobre 60
Plana o con pendiente menor que 1:3.
Arco o bóveda con flecha menor a 1/8 de
luz.
100
80
60
Pendiente de 1:3 a menos de 1:1.
Arco o bóveda con flecha de 1/8 de luz a
menos de 3/8 de luz.
80
70
60
Pendiente de 1:1 y mayor.
Arco o bóveda con flecha de 3/8 de luz o
mayor
60
60
60
Marquesinas, excepto cubiertas con tela.
25
25
25
Invernaderos y edificios agrícolas.
50
50
50
FUENTE: CPE INEN; Código Ecuatoriano de la Construcción; Parte 1; Página 4
Las cargas muertas, vienen definidas por el peso de los elementos que componen la
nave industrial ya sean estos estructurales o no, y que actúan verticalmente sobre la
estructura.
6
Peso de la cubierta
La carga () debido al peso de la cubierta viene dada por:
Donde:
() = " * + * ,-[./]
(Ec. 1.1)
() : Carga de la cubierta (kg)
+: Longitud del arco de la cubierta (m)
": Peso de la cubierta, dado por el fabricante (kg/m 2)
!: Luz del pórtico
La carga uniforme debido al peso de la cubierta viene dada por:
0) =
Peso del pórtico
() ./
-1 3
! 2
(Ec. 1.2)
La carga (4 debido al peso del pórtico viene dada por:
(4 = " * !4- [./]
(Ec. 1.3)
Donde:
() : Carga del pórtico (kg)
!4 : Longitud estimada de los perfiles (m)
": Peso de los perfiles, dados por el fabricante (kg/m)
!: Luz del pórtico
La carga uniforme debido al peso del pórtico viene dada por:
04 =
(4 ./
-1 3
! 2
(Ec. 1.4)
7
Peso de las correas
La carga (5 debido al peso de las correas viene dado por:
(5 = " * !5 [./]
Donde:
(Ec. 1.5)
(5 : Carga de las correas (kg)
!5 : Longitud estimada de los perfiles (m)
": Peso del perfil, dado por el fabricante (kg/m)
!: Luz del pórtico
La carga uniforme debido al peso del pórtico viene dada por:
05 =
Carga de viento
(5 ./
-1 3
! 2
(Ec. 1.6)
La carga de viento viene establecida por la presión generada sobre los elementos de
la estructura, mediante:
6 = 78 * 79 * :; * <> -1
Donde:
.?
3
[email protected]
6: Carga de viento (kN/m2)
78 : Coeficiente de exposición
79 : Coeficiente de presión
:; : Presión de estancamiento del viento (kN/m2)
<> : Factor de importancia
(Ec. 1.7)
8
Coeficiente de exposición, AB
Establecido según la tabla 1.2
Tabla 1.2 Coeficiente de exposición Ce
FUENTE: UBC, Uniform Building Code; 1997; Capítulo 16; División III; Página 2-28
Los tipos de exposición se determinan por:
Exposición B
Áreas urbanas y suburbanas, áreas boscosas u otro terreno con numerosas
obstrucciones, donde la superficie del terreno prevalece en la dirección de barlovento
por una distancia de al menos 1 _61 Km 0 20% de la altura de la edificación, lo que
sea mayor.
Exposición C
Terreno abierto, llanuras y sabanas con obstrucciones dispersas que tienen alturas
promedio menores a 10 m.
Exposición D
Representa el caso más crítico con áreas planas no obstruidas expuestas al flujo de
viento con velocidades de 80 mph (129 Km/h) o más por una distancia de al menos
1.61 Km (Imilla) o más.
9
Coeficiente de exposición, AC
Establecido por la tabla 1.3
Tabla 1.3 Coeficiente de presión Cq
FUENTE: UBC Uniform Building Code; 1997; Capítulo 16; División III; Página 2-29
Presión de estancamiento, CD
Dado por la velocidad del viento; según la tabla 1.4 :; , será:
Tabla 1.4 Presión de estancamiento qs
UBC Uniform Building Code; 1997; Capítulo 16; División III; Página 2-28
Factor de importancia,-EF
De acuerdo a la ocupación de la instalación; según la tabla 1.5, <> será:
10
Tabla 1.5 Factor de importancia Iw
UBC Uniform Building Code; 1997; Capítulo 16; División III; Página 2-30
Carga de granizo
La carga de granizo viene establecida; según la NEC1, por la altura de acumulación,
la carga de granizo viene establecida por:
Donde:
G = H; * I; !
(Ec. 1.8)
H; : Peso específico del granizo 1000kg/m3
I; =Altura de acumulación
Recomendaciones mínimas de carga:
Para cubiertas con pendientes menores a 15%, una carga mínima de 0.5 kN/m 3.
Para cubiertas con pendientes menores a 5%, una carga mínima de 1 kN/m3.
1
NEC; Cargas (No Sísmicas) NEC-SE-CG; pág. 17
11
Carga de sismo
Las fuerzas sísmicas son de acción lateral, debido a la distribución del cortante basal
a lo largo de la estructura del pórtico. El cortante basal de diseño viene dado por:
J=
Donde:
K*<*7
*(
L * MN * MO
J: Cortante basal total de diseño
K: Factor de zona sísmica
<: Coeficiente de importancia de la estructura
7: Cortante basal de diseño
L: Factor de reducción de respuesta estructural
MN : Factor de configuración en planta
MO : Factor de configuración en elevación
Factor de zona sísmica, P
De acuerdo a la ubicación, viene dado por la figura 1.6 y la tabla 1.6
Figura 1.6 Ecuador, zonas sísmicas para propósitos de diseño
Fuente: CPE INEN; Código Ecuatoriano de la Construcción; Parte 1; Página 18
(Ec. 1.9)
12
Tabla 1.6 Valor del factor Z
ZONA SÍSMICA
Valor factor Z
I
II
III
IV
0.15
0.25
0.30
0.40
FUENTE: CPE INEN; Código Ecuatoriano de la Construcción; Parte 1; Página 18
Coeficiente de importancia de la estructura, E
De acuerdo al uso de las instalaciones, viene dado por la tabla 1.7
Tabla 1.7 Tipo de uso, destino e importancia de Estructuras
Categoría
Edificaciones
esenciales y/o
peligrosas
Estructuras de
ocupación
especial
Otras
Estructuras
Tipo de uso, destino e importancia
Hospitales, clínicas, Centros de salud o de emergencia
sanitaria. Instalaciones militares, de policía, bomberos,
defensa civil. Garajes o estacionamientos para vehículos y
aviones que atienden emergencias. Torres de control aéreo.
Estructuras de centros de telecomunicaciones u otros
centros de atención de emergencias. Estructuras que
albergan equipos de generación y distribución eléctrica.
Tanques u otras estructuras utilizadas para depósito de
agua u otras substancias anti-incendio. Estructuras que
albergan depósitos tóxicos, explosivos, químicos u otras
substancias peligrosas.
Museos, iglesias, escuelas y centros de educación o
deportivos que albergan más de trescientas personas.
Todas las estructuras que albergan más de cinco mil
personas. Edificios públicos que requieren operar
continuamente.
Factor I
Todas las estructuras de edificación y otras que no clasifican
dentro de las categorías anteriores
1.0
FUENTE: CPE INEN; Código Ecuatoriano de la Construcción; Parte 1; Página 24
1.5
1.3
13
Cortante basal de diseño, A
Viene dado por:
7=
Donde:
QRST * G U
V
(Ec. 1.10)
7: Cortante basal de diseño
G: Coeficiente de suelo
V: Período fundamental de vibración
Coeficiente de suelo, W
De acuerdo al tipo de suelo de la zona de ubicación de la instalación viene dado por
la tabla 1.8:
Tabla 1.8 Coeficiente de suelo S y coeficiente Cm
Perfil tipo
Descripción
S
Cm
S1
Roca o suelo firme
1.0
2.5
S2
Suelos intermedios
1.2
3.0
S3
Suelos blandos y estrato profundo
1.5
2.8
S4
Condiciones especiales de suelo
2.0*
2.5
FUENTE: CPE INEN; Código Ecuatoriano de la Construcción; Parte 1; Página 24
Período fundamental de vibración, X
Viene dado por:
V = 7Y * IY
Z^
\
(Ec. 1.11)
14
Donde:
V: Periodo fundamental de vibración
7Y : Factor de configuración de material
I_ : Altura total del pórtico
Factor de reducción de respuesta estructural, `
De acuerdo al tipo de sistema estructural, viene establecido por la tabla 1.9
Tabla 1.9 Coeficientes de reducción de respuesta estructural R
Sistema estructural
R
Sistemas de pórticos espaciales sismo-resistentes, de hormigón armado con
vigas descolgadas o de acero laminado en caliente, con muros estructurales
de hormigón armado (sistemas duales).
12
Sistemas de pórticos espaciales sismo-resistentes, de hormigón armado con
vigas descolgadas o de acero laminado en caliente.
10
Sistemas de pórticos espaciales sismo-resistentes, de hormigón armado con
vigas banda y muros estructurales de hormigón armado (sistemas duales).
10
Sistemas de pórticos espaciales sismo-resistentes, de hormigón armado con
vigas descolgadas y diagonales rigidizadoras.*
10
Sistemas de pórticos espaciales sismo-resistentes de hormigón armado con
vigas banda y diagonales rigidizadoras. *
9
Sistemas de pórticos espaciales sismo-resistentes de hormigón armado con
vigas banda.
8
Estructuras de acero con elementos armados de placas o con elementos de
acero conformados en frío. Estructuras de aluminio.
7
Estructuras de madera
7
Estructura de mampostería reforzada o confinada
5
Estructuras con muros portantes de tierra reforzada o confinada
FUENTE: CPE INEN; Código Ecuatoriano de la Construcción; Parte 1; Página 29
3
15
Factor de configuración en planta y elevación, ab c ad
planta de la estructura para el caso de MN (Tabla 1.10), y de los niveles de la estructura
Vienen dados por análisis de las características de regularidad e irregularidad de la
para el caso de MO (Tabla 1.11).
Tabla 1.10 Irregularidades de planta
FUENTE: CPE INEN; Código Ecuatoriano de la Construcción; Parte 1; Página 27
16
Tabla 1.11 Irregularidades de elevación
FUENTE: CPE INEN; Código Ecuatoriano de la Construcción; Parte 1; Página 27
En el caso de no existir irregularidades el valor de estos coeficientes será de 1.
17
1.2.2 ANÁLISIS ESTRUCTURAL DE PÓRTICOS CON ARCOS
Al realizar el análisis de cargas actuantes sobre el pórtico, para el presente caso de
estudio se toma como suposición que los apoyos son articulados. La notación de
dimensiones y cargas se muestra en la figura 1.7
Figura 1.7 Nomenclatura del pórtico
Es necesario determinar las constantes físicas de la estructura parabólica:
e=
Efgh j
* !
EhRi k
l=
m
n
o = p[Q q rsQRT q Sl q [email protected] u]
v=
w[Q q QRTr q rl]
o
(Ec. 1.12)
(Ec. 1.13)
(Ec. 1.14)
(Ec. 1.15)
18
1.2.3 TIPOS DE CARGAS ACTUANTES EN ARCOS
Dentro del análisis de cargas actuantes sobre el pórtico, se tiene dos casos que
estarán presentes a lo largo del estudio: carga vertical uniformemente repartida y
carga horizontal uniformemente repartida.
Carga vertical uniformemente repartida
En la figura 1.8 se observa la distribución de una carga vertical a lo largo de toda la
luz del pórtico, y las reacciones generadas en los apoyos.
Figura 1.8 Carga vertical
Las reacciones en los apoyos vienen dadas por:
ox = vx =
(*!*r
wl
yQ q z
o*n
T
o{ = v{ =
(
S
(Ec. 1.16)
(Ec. 1.17)
19
Los momentos de flexión generados serán:
&| =
(*x
x
}Q ~  ~ o| sn q {u
S
!
(Ec. 1.18)
Las fuerzas cortantes y axiales vienen dadas por:
Para x € @

Para x ˆ @

Q x
?| = o| ‚ƒ„s u q ( y ~ z +†'s u
S !
(Ec. 1.19)
Q x
‡| = ( y ~ z ‚ƒ„s u ~ o| +†'s u
S !
(Ec. 1.20)
x Q
?| = o| ‚ƒ„s u q ( y ~ z +†'s u
! S
(Ec. 1.21)
x Q
‡| = o| +†'s u ~ ( y ~ z ‚ƒ„s u
! S
(Ec. 1.22)
Carga horizontal uniformemente repartida
En la figura 1.9 se observa la distribución de una carga horizontal a lo largo de toda la
altura del pórtico, y las reacciones generadas en los apoyos.
Figura 1.9 Carga horizontal
20
La constante del arco viene dada por:
Q
‰wŠl
. = yQS q
z
T
pS
(Ec. 1.23)
.rl
z
o
(Ec. 1.24)
Las reacciones en los apoyos vienen dadas por:
v| = ( yv q
o| = ~s( ~ v| u
v‹ =
(
sSn q mu
S!
o‹ = ~v‹
(Ec. 1.25)
(Ec. 1.26)
(Ec. 1.27)
Los momentos flectores, las fuerzas cortantes y axiales vienen dadas por:
Para x € @

&| = o‹ x ~
?| = y
Para x ˆ @

({ @
~ o| sn q {u
Sm
({
q o| z ‚ƒ„s u q o‹ +†'s u
m
({
‡| = ~ y
q o| z +†'s u q o‹ ‚ƒ„-s u
m
&| = v‹ s! ~ xu ~ v‹ sn q {u
?| = s( q o| u ‚ƒ„s u ~ o‹ +†'s u
‡| = o‹ %Œ+s u q s( q o| u „Žs u
(Ec. 1.28)
(Ec. 1.29)
(Ec. 1.30)
(Ec. 1.31)
(Ec. 1.32)
(Ec. 1.33)
21
Cargas Verticales Concentradas e iguales aplicadas en las ménsulas.
Figura 1.10 Cargas Iguales Sobre Ménsulas
& = 6
(Ec. 1.34)
[email protected] ~ ‘[email protected] u
=
[email protected]
I’ = I\ =
(Ec. 1.35)
S&
sv q u
n
(Ec. 1.36)
J’ = J\ = 6
(Ec. 1.37)
&@ = &Z = & ~ I\ n
7“',Œ-”Q • 2---c---&‹’ = ~s& ~ &@ u
7“',Œ-”Q = 2---c---&_’ = ~s& ~ &@ u
7“',Œ-”Q = 2---c---&[email protected] = &@
7“',Œ-”Q ˆ 2---c---&‹’ = &@
”’
n
2
n
2
'
q&
n
n
”’
”’
q &sQ ~ u
n
n
(Ec. 1.38)
(Ec. 1.39)
(Ec. 1.40)
(Ec. 1.41)
(Ec. 1.42)
22
1.2.4 DISEÑO DE ELEMENTOS DE UNA ESTRUCTURA METÁLICA
1.2.4.1 DISEÑO DE ELEMENTOS A COMPRESIÓN
Este subcapítulo abarca el diseño de miembros solicitados a compresión axial en el
simetría simple y doble. La resistencia de diseño en compresión, r) 6– , se determina
eje centroidal. Los miembros a los que se refiere este apartado son para secciones de
teniendo en consideración que la resistencia de compresión nominal, 6– , es el menor
valor obtenido de acuerdo con los estados límite de pandeo por flexión.
La resistencia de compresión es r) = tcŠ (LRFD).
Límites de Esbeltez y Longitud Efectiva
El factor de longitud efectiva, K, para calcular la esbeltez de la columna es,
!

#
—
˜
, donde:
=Longitud no arriostrada lateralmente del miembro
=Factor de longitud efectiva.
=Radio de giro
El factor de longitud efectiva, K, debe ser determinado de acuerdo a valores
aproximados determinados en tablas como se muestra en la tabla 1.12 o mediante el
método más común con el uso de nomogramas, estos se muestran en la figura 1.10.
Tabla 1.12 Valores Aproximados de K
FUENTE: AISC, 2005, pág. 16-310
23
Figura 1.11 Nomograma- desplazamiento permitido (marco rígido)
Fuente: AISC, 2005, pág. 16-311
El nomograma para desplazamientos permitidos que se muestra en la figura 1.10, está
basado en la ecuación 1.34, y representa a columnas que tienen desplazamiento
permitido (marco rígido).
œ @
™š ™› }  ~ ‘
s™š q ™› u
œ
} 

~
œ =t
ž/ } 
<
) <)
 Ÿ} 
!)
! )
™=
=
<
¡ <¡
Ÿ} 
Ÿy
! ¡
!¡ z
Ÿ}
(Ec. 1.43)
(Ec. 1.34)
Los subíndices A y B se refieren a las uniones en los extremos de la columna que está
siendo considerada El símbolo Ɖ indica suma de todos los miembros que se
encuentran unidos rígidamente a la unión que está en el plano en el cual el pandeo
de la columna está siendo considerado. Ec es el módulo de elasticidad de la columna,
Ic es el momento de Inercia de la columna y Lc es el largo no arriostrado de la columna.
Eg es el módulo de elasticidad de la Viga, Ig es el momento de Inercia de la viga y Le
es el largo no arriostrado de la viga o de otro miembro que ofrezca restricción Ic e Ig
son respecto de los ejes perpendiculares al plano de pandeo del miembro que está
24
siendo considerado. El nomograma es válido para diferentes materiales cuando se
usa una rigidez efectiva, El, apropiada en los cálculos de G. (AISC, 2005)
Para columnas apoyadas en sus extremos, pero no rígidamente conectadas a una
zapata o fundación G es teóricamente infinito, pero a menos que se diseñe como rótula
perfecta, puede adoptarse el valor 10 para el diseño. Valores más pequeños pueden
usarse SI se les justifica mediante análisis.
Pandeo por Flexión
Este apartado aplica para miembros solicitados en compresión con secciones
compactas y no compactas.
La resistencia de compresión nominal, 6– , debe ser determinado basándose en el
estado límite de pandeo por flexión:
6– = $)˜ o¡
(Ec. 1.45)
Donde:
o¡
$)˜
=Área de la sección transversal
=Tensión de pandeo por flexión.
La Tensión de pandeo por flexión, $)˜ , se determina según los casos:
(a) Cuando
(b) Cuando
—
˜
—
˜
€ wR‰Q¢£ (o $8 ¥ tRww £ )
O
¤
$)˜ =
£¤
¦tRTp £§ ¨ $‹
O
¤
(Ec. 1.46)
ˆ wR‰Q¢£ (o $8 • tRww £ )
O
¤
$)˜ = tRp‰‰R $8
O
¤
(Ec. 1.47)
25
Donde
$8
=Tensión crítica de pandeo elástico determinada de acuerdo a la ecuación 1.39
$8 =
œ@
!
}# 
@
(Ec. 1.48)
1.2.4.2 DISEÑO DE ELEMENTOS A FLEXIÓN
En este apartado se considera únicamente a los miembros de sección H de simetría
doble y canales flectados en torno a su eje mayor, teniendo almas compactas y alas
compactas como define las Sección B4 de la AISC 2005. Las formulas tomadas en
este apartado se han tomado del capítulo F del Manual de la AISC 2005.
Tabla 1.13 Selección para la aplicación de las secciones
Fuente: AISC, 2005, pág. 16-101
26
La resistencia del diseño en flexión ϕbMn debe ser determinada, mediante ϕb = 0.9
(LRFD), y la resistencia de flexión nominal, Mn, debe ser determinada de acuerdo a
las disposiciones detalladas en este capítulo.
Las disposiciones en este capítulo están basadas en la suposición de que los puntos
de apoyo de las vigas están restringidos contra la rotación en torno al eje longitudinal.
7© =
Donde:
QSRT&ª«|
L € ‘Rt
SRT&ª«| q ‘&š q w&› q ‘&¬ ª
(Ec. 1.49)
&ª«| = Valor absoluto del máximo momento en el segmento no arriostrado.
&š
&›
&¬
Lª
= Valor absoluto del momento en el primer cuarto del segmento no arriostrado.
= Valor absoluto del momento en el centro del segmento no arriostrado.
= Valor absoluto del momento en el tercer cuarto del segmento no arriostrado.
= Parámetro de monosimetría de la sección transversal.
Lª = QRt , para miembros con doble simetría
Es permitido tomar 7© = Q en todos los casos. Para voladizos o extremos colgados
donde el extremo libre no está arriostrado.
La resistencia nominal de flexión Mn, debe ser el menor valor obtenido de acuerdo con
los estados límite de fluencia (momento plástico) y pandeo lateral-torsional.
Fluencia
&– = &4 = - $‹ K|
(Ec. 1.50)
Donde
$‹
K|
=Tensión de fluencia mínima especificada del tipo de acero utilizado.
=Módulo de sección plástico en torno al eje x.
27
Pandeo Lateral-Torsional
(a) Cuando !© € !4
El estado límite de Pandeo Lateral-Torsional no aplica
(b) Cuando !© • !4 € !˜
!© ~ !4
&– = 7© ¦&4 ~ ­&4 ~ tc‰$‹ G| ® ¯
°¨ € &4
!˜ ~ !4
(c) Cuando !© ˆ !˜
&– = $)˜ G| € &4
(Ec. 1.51)
(Ec. 1.52)
Donde
!©
=Longitud entre puntos que están o arriostrados contra desplazamientos
laterales de compresión de ala o arriostrados contra giro de la sección.
$)˜ =
²
G|
7© œ @
! @
}# © 
Y;
±Q q tRt‰p
²% !© @
y z
G| n³ #Y;
(Ec. 1.53)
=Módulo de Elasticidad del acero (29000 ksi, 200000 Mpa)
=Constante Torsional, cm4 (cm4)
=Módulo de sección elástico en torno al eje x, cm 3 (mm3)
Las longitudes !4 y !˜ se determinan con las ecuaciones 1.45 y 1.46
!4 = QR‰-#‹ ±
$‹
(Ec. 1.54)
28
tR‰$‹ G| n³ @
²%
´
±
±
!˜ = QRŠT#Y;
Q q Q q R‰ y
z
tR‰$‹ G| n³
²%
#Y; @ =
µ<‹ 7>
G|
% = QRt; para secciones H con simetría doble. % =
n³ = distancia entre centroide de alas.
(Ec. 1.55)
(Ec. 1.56)
¶·
@
¢¬ ; para canales, donde:
¸¤
¹
Si se toma el término raíz cuadrada conservadoramente igual a 1.0. en la ecuación
1.46 reduciéndose a:
!˜ = œ#Y; ±
tR‰$‹
(Ec. 1.57)
Se debe tener presente que esta aproximación puede ser extremadamente
conservadora. Para ecuaciones H con doble simetría y alas rectangulares, entonces:
7> =
<‹ n³
w
(Ec. 1.58)
<‹ n³
SG|
(Ec. 1.59)
Entonces la ecuación 1.47 se reduce a:
#Y; @ =
#Y; puede ser aproximado conservadoramente como el radio de giro del ala en
compresión más un sexto del alma:
#Y; =
º»
Q nž
´QS±Q q R >
 º» ž»
(Ec. 1.60)
29
Vigas Continuas
Las vigas continuas se diseñan de manera similar a la de las vigas simples. La
principal diferencia consiste en que cuando se usan las especificaciones del AISC. si
la sección es compacta y no se trata de una viga voladizo, se puede diseñar la sección
usando uno de los dos modos. 0.9 multiplicado por el mayor momento negativo en el
claro. Momento positivo, basado en el momento máximo positivo del diagrama de
momentos + 0.1 multiplicado por el promedio de los momentos negativos en el claro.
Estos momentos se basan en los momentos debidos a las cargas por formadas por la
gravedad (D + L, D + L + S, etc. sin viento). Cuando la viga esté rígidamente conectada
a una columna, también se puede reducir el valor del momento de diseño de la
columna. en dicho lugar. Este procedimiento se basa en la aceptación del método de
la formación de una articulación plástica y la resultante transferencia de momento de
la zona negativa a la positiva, hasta que se forme finalmente una articulación en dicho
punto. (BOWLES E., 1993, pág. 181)
1.2.4.3 DISEÑO DE ELEMENTOS PARA SOLICITACIONES COMBINADAS
Los elementos que se tratan en esta sección se refieren a miembros con Simetría
doble y simple que se encuentran solicitados a flexión y a compresión.
La interacción de flexión y compresión en estos miembros, que cumplen con la
relación tRQ € y z € tRŠ, y que solamente están solicitados a flexión en torno a su eje
¸
¸¤¼
¤
geométrico (x y/o y) deben satisfacer las ecuaciones 1.52 y 1.53, donde <‹) es el
momento de inercia en torno al eje y referido al ala en compresión.
30
(a) Cuando N½ ¥ tRS
N
¼
(b) Cuando
N½
N¼
6˜ p &˜| &˜‹
q ¯
q
° € QRt
6) Š &)| &)‹
(Ec. 1.61)
6˜
&˜| &˜‹
q¯
q
° € QRt
S6)
&)| &)‹
(Ec. 1.62)
• tRS
Donde
6˜
6) = r) 6–
&˜
=Resistencia de compresión axial requerida.
=Resistencia de compresión axial disponible.
=Resistencia de flexión requerida.
&) = r– &– =Resistencia de flexión disponible.
x
=Subíndice que indica flexión en torno al eje fuerte.
r)
=Factor de resistencia en compresión
{
r–
=Subíndice que indica flexión en torno al eje débil.
=Factor de resistencia en flexión
31
1.3 CONEXIONES EN ESTRUCTURAS METÁLICAS
Para las estructuras es muy importante el método de conexiones o uniones de los
elementos ya que un factor importante para que la estructura trabaje correctamente.
Para realizar una conexión de elementos que constituyen una estructura metálica, se
tienen las Conexiones Empernadas y Conexiones Soldadas
1.3.1 CONEXIONES EMPERNADAS
Durante muchos años el método aceptado para conectar los miembros de una
estructura fue el remachado. Pero el uso de remaches ha declinado debido al auge
de la soldadura, y más recientemente, por el atornillado con pernos de alta resistencia.
(McCORMAC, 2002, pág. 353).
El montaje de estructuras de acero por medio de tornillos es un proceso muy rápido
que requiere mano de obra menos especializada que con soldadura. Este proceso es
muy utilizado en la industria (Figura 1.12)
Figura 1.12 Conexiones empernadas en edificaciones
FUENTE: INTERNET (Google-Imágenes)
Las principales ventajas de los Tornillos de Alta Resistencia son que la mano de obra
que se necesita para realizar este tipo de uniones no es tan especializada como para
conexiones remachadas o soldadas. En comparación con los remaches, se requiere
menor número de tornillos para proporcionar la misma resistencia. Resulta menos
ruidoso en comparación con el remachado. El equipo que se necesita para realizar las
32
conexiones Empernadas es más barato para realizar conexiones soldadas. No hay
riesgo de fuego ni peligro por el lanzamiento de los remaches calientes.
La resistencia a la fatiga es igual o mayor que la obtenida con juntas soldadas. Los
cambios en las conexiones son muy sencillos por la facilidad para quitar los tornillos.
La posibilidad de falla en una junta traslapada por corte del tornillo en el plano entre
los miembros (cortante simple).se muestra la posibilidad de una falla a tensión de una
de las placas a través del agujero de un tornillo.se muestra la posible falla del tornillo
o de la placa por aplastamiento entre ambos.
Figura 1.13 Fallas en lo pernos
FUENTE: (McCORMAC, 2002, pág. 367)
1.3.2 CONEXIONES SOLDADAS
La soldadura es un proceso de unión de elementos en el que se unen partes metálicas
mediante la fusión de los materiales permitiendo que las partes fluyan y se unan. La
soldadura en Estructuras Metálicas se ha desarrollado de una forma importante en los
últimos años debido a la aparición de procesos semiautomáticos y automáticos.
33
Figura 1.14 Soldadura
La soldadura tiene un área de aplicación mucho mayor que los remaches o los tomillos
ya que permite la conexión en varias posiciones y formas de perfiles estructurales. Al
fusionar las partes hace a las estructuras realmente continuas, es decir que al aplicar
soldadura los elementos se vuelven una sola pieza y las juntas. El uso de la soldadura
permite grandes ahorros en el peso del acero utilizado. Las estructuras soldadas
permiten eliminar un gran porcentaje de las placas de unión y de empalme.
Inspección en la Soldadura
Para asegurarse de una buena soldadura en un trabajo determinado, deben seguirse
tres pasos. Primero se deben establecer buenos procedimientos de soldadura.
Siempre Usar soldadores calificados y, por último.
Emplear inspectores competentes en el taller y en la obra. Al seguir los procedimientos
establecidos por la AWS y el AISC para soldaduras y cuando se utilizan los servicios
de mano de obra calificada que hayan demostrado su habilidad. Para lograr una buena
soldadura existen varios factores tales como la selección apropiada de electrodos,
corriente y voltaje; propiedades del metal base y de aportación; posición de la
soldadura.
34
1.4 PUENTE GRÚA
1.4.1 DEFINICIÓN
El puente grúa según su definición técnica, es una máquina utilizada para el transporte
de cargas de un punto a otro y la elevación de materiales y cargas pesadas que no
pueden ser manipuladas por el ser hombre, en un área de trabajo especifica tanto en
interiores como exteriores de una plana industrial. El desplazamiento de los elementos
se lo hace de manera horizontal o vertical a lo largo y ancho de las áreas de trabajo.
Su principal beneficio es que favorece considerablemente el ahorro en tiempos
productivos, aunque su optimización se hace más evidente cuando para su elección,
montaje y uso se tienen en cuenta diferentes aspectos relacionados con las
necesidades reales de la empresa y el mantenimiento de la máquina.
Figura 1.15 Puente Grúa en La Industria
FUENTE: KONECRANES
1.4.2 ELEMENTOS CONSTITUYENTES DEL PUENTE GRÚA
Los elementos principales que componen el puente grúa se detallan en la siguiente
figura.
35
Figura 1.16 Diagrama de Puente Grúa
FUENTE: AUTOR
Viga De Carga
Es la viga mediante la cual se desplaza el polipasto longitudinalmente, esta viga es la
que soporta todo el peso de la carga izada por el polipasto.
Carro Puente
El carro puente es el mecanismo que permite la movilización del polipasto a lo largo
de la viga principal.
Testero
Conocido también como viga testero, es el elemento que mueve la viga principal a lo
largo del camino de rodadura que se encuentra sobre la viga carrilera.
Riel
Es el camino que seguirá el testero sobre la viga carrilera, este riel encamina el
movimiento de la grúa sobre las vigas Carrileras.
36
Polipasto
Es una máquina constituida por dos o más poleas y una cuerda. cable o cadena que
alternativamente va pasando por diversos engranajes los mismos que van
amplificando la fuerza aplicada a cada una de aquellas con la finalidad de poder
levantar una carga y poder movilizarla.
Gancho
Es el elemento que se engancha a la carga a ser elevada, este elemento está
conectado al polipasto y al carro mediante cables o cadenas.
Viga Carrilera
La viga carrilera es el elemento que soporta todo el peso del puente grúa con todo su
conjunto y a su vez la carga levantada, además la viga carrilera es la que da la guía
de movimiento de los carros longitudinalmente.
37
CAPÍTULO II
2 REQUERIMIENTOS DE LA EMPRESA
2.1 AUMENTO DE LA CAPACIDAD
El análisis de aumento de capacidad tiene como variantes la estructura de la planta
(sección 2.1.1) y la capacidad actual de producción de la planta (sección 2.1.2)
2.1.1 ESTRUCTURA DE LA PLANTA
La infraestructura instalada de la empresa SECONSTRU, se conforma de las
siguientes zonas para la fabricación de todas sus líneas de productos: área
administrativa, área de almacenamiento, área de producción y área de montaje. En el
área administrativa se encuentran ubicadas las oficinas tanto de gerencia, recepción
y secretaría, así como también un espacio destinado al desarrollo de la ingeniería de
los productos. En el área de almacenamiento, se destina un espacio para dar
alojamiento tanto para la materia prima que ingresa, así como también una bodega
para los productos terminados. Es el área de producción se manipula la materia prima
para su transformación en los diferentes productos elaborados en la planta, consta de
talleres de maquinado, soladura, corte. El área de ensamblaje esta destina al armado
de las líneas de productos, fabricados en la planta, esta área esta destina al ensamble
de partes de gran tamaño por lo cual cuenta con mecanismos de elevación y
transporte de carga.
2.1.2 CAPACIDAD DE PRODUCCIÓN DE LA PLANTA
Para la elaboración de los diferentes productos fabricados en las instalaciones de la
planta, se cuenta con un taller de máquinas herramientas, realizando operaciones de
corte, arranque de viruta, soldadura, conformado de piezas entre otras operaciones
de menor impacto.
38
Para esto se cuenta con el siguiente equipamiento: tornos semi automáticos,
limadoras, compresores, cortadoras, sierra eléctrica, baroladora, cizalla, tronzadoras,
taladros de pedestal, equipos de suelda, autógena, MIG. En adición se cuenta con kits
de herramientas de mano, necesarias para la elaboración de las partes componentes
de los productos, tales como, martillos, herramientas de sujeción, destornilladores,
etc. SECONSTRU en la actualidad tiene una capacidad productiva detallada en la
Tabla 2.1 Productos Producidos por SECONSTRU.
Tabla 2.1 Productos Producidos por SECONSTRU
Producto
Unidades / mes
Concreteras 1 kg y 2 kg
12
Elevadores
6
Parihuelas
50
Carretillas
24
Cilindros probeta
40
2.2 INCLUSIÓN DE UNA NUEVA LÍNEA DE PRODUCCIÓN
Las mezcladoras de concreto son un tipo de maquinaria semi automática, utilizada en
el sector de la construcción, con la finalidad de elaborar el hormigón o el concreto
necesario en las construcciones civiles. Existen dos tipos de mezcladores de concreto:
fijas y móviles. Las mezcladoras fijas son de tamaño muy grande, aquí se prepara el
concreto en las propias instalaciones, para luego ser transporto al lugar en se requiere
el concreto.
Figura 2.1 Concretera fija
39
Las mezcladoras móviles, pueden ser transportadas al lugar de la construcción,
dándose la elaboración del concreto en el mismo lugar de la construcción. Requiriendo
del esfuerzo físico de varias personas.
Figura 2.2 Mezcladora Móvil
Un Mini-Mixer de concreto parte del principio de funcionamiento de las mezcladoras
móviles de concreto, con la diferencia, que cuenta con una estructura tipo carrocería
capaz de dar movimiento a toda la mezcladora, pero la principal y mejor distinción es
la existencia de varios tipos de mecanismos que permiten que el proceso de carga de
los componentes y el mezclado se realice de manera mecánica, y bajo el control de
un solo operario.
Figura 2.3 Carga del Mini Mixer
40
2.3 REDISTRIBUCIÓN DE LA PLANTA
En la planta actual de la empresa SECONSTRU, existen problemas en la distribución
de espacios entre los que podemos describir que hay una excesiva acumulación de
materiales en los procesos de producción. Resulta difícil trasladarse de un lugar a otro
por la mala distribución de los espacios. Se producen accidentes laborales menores.
Es problemático el control de las operaciones y del personal. La redistribución de la
planta se refiere a la nueva disposición de todas las instalaciones que tendrá la
empresa en su nueva localización. Con las nuevas instalaciones se organizará de una
mejor manera todas las facilidades de la empresa, es decir, se distribuirá de la forma
más eficiente.
Los objetivos de tener una distribución adecuada de la planta son, disminuir la
congestión, suprimir áreas ocupadas innecesariamente, Disminuir los riesgos,
Disminuir retrasos y tiempo de fabricación, Reducir riesgos para los trabajadores,
Mejorar la supervisión y el control, Administrar mejor la Planta. Para la construcción
de las nuevas instalaciones la empresa cuenta con un terreno como a se mencionó
en el capítulo 1.
2.4 CONSTRUCCIÓN DE UN GALPÓN
La reforma y codificación de la ordenanza general del plan de ordenamiento territorial
de Ambato, en su sección segunda: de los usos principales de los suelos, indica que
los suelos de uso industrial, están destinados a la realización de actividades de
transformación de materias primas en bienes o productos materiales.
Dentro de la codificación de la ordenanza, de acuerdo a las actividades de fabricación
de productos que realiza la empresa SECONSTRU, se la categoriza como un
establecimiento de alto impacto y de peligro (IAI), es decir existe generación de
desechos sólidos, líquidos y gaseosos, generando niveles de contaminación sonora
entre 60 y 70 dB.
41
Con esto las instalaciones de la Empresa SECONSTRU, se trasladan a una parcela
ubicada en el sector de Huachi Grande, en la avenida Atahualpa a 200 m del redondel
intercambiador del Paso lateral, cumpliendo con la normativa vigente.
El traslado de las instalaciones requiere primeramente la construcción de una nave
industrial que acoja al personal, maquinaria y de almacenamiento de productos
existentes.
2.5 CONSTRUCCIÓN DE PUENTE GRÚA
Debido a que el Puente Grúa es una máquina que sirve para el transporte y la
elevación de cargas, es una herramienta indispensable para el trabajo en las nuevas
instalaciones de la empresa SECONSTRU, por lo tanto, es necesario contar con un
puente grúa en la planta.
ELEVACIÓN DE CARGAS
Como parte del proceso de producción es necesario contar con un instrumento que
facilite la elevación de cargas para procesos de embarque en camiones hacia
despacho.
TRANSPORTE DE MATERIALES
En la planta industrial es necesario el transporte de cargas por las diferentes zonas
con la ayuda de grúas para cargas pesadas.
MONTAJE DE CONCRETERAS
La necesidad principal por la que es necesario la inclusión de un puente grúa en la
planta industrial de SECONSTRU es para el montaje de Mixer en camiones,
requeridos para la nueva línea de producción en la que la empresa incursionará. El
puente grúa se requiere principalmente en la nueva línea de producción para utilizarlos
en la construcción y montaje de minimixer (concreteras ensambladas sobre
camiones).
42
CAPÍTULO III
3 PLANTEAMIENTO DE PARÁMETROS DEL DISEÑO
3.1 DISEÑO DE LA PLANTA
La nueva planta de la empresa SECONSTRU consta de áreas correctamente
distribuidas que harán que la producción mejore. Las Zonas con las que debe contar
la planta industrial se describen a continuación.
3.1.1 DIAGRAMA DE FLUJO
El proceso de fabricación de los productos de la empresa SECONSTRU, viene
establecido por un diagrama de flujo que se presenta en la tabla 3.1.
Tabla 3.1 Diagrama de flujo
Operación Transporte Inspección Demora Almacenamiento Retroceso
Recepción del
1
pedido
Reunión de las
2 áreas de diseño y
producción
Coordinar
3
actividades
Compra de la
4
materia prima
Espera hasta la
5 llegada de la
materia prima
Inspección de las
6
materias primas
Almacenamiento de
7
la materia prima
8 Verificar medidas
Almacenamiento del
9
producto terminado
10 Embarque
Trasporte del
11
pedido
12 Entrega al cliente
Tiempo
●
-
-
-
-
2 horas
●
-
-
D
-
6 horas
●
-
-
D
-
2 horas
●
-
-
-
-
12 horas
-
-
-
D
-
48 horas
-
-
◊
D
-
2 horas
-
→
-
D
-
→
◊
D
-
→
-
D
-
-
-
D
-
40 min
-
→
-
D
-
-
●
-
-
-
-
-
2 horas
-
5 min
7 min
43
3.1.2 CHART DE RELACIONES
Para analizar las opciones que se tiene de distribución y localización de las áreas
constituyentes de la empresa se determina el Chart de Relaciones el mismo que sirve
para establecer la conveniencia de la proximidad entre departamentos, con la finalidad
de obtener un modelo gráfico que sirva de guía para obtener una distribución
adecuada de la Planta.
Tabla 3.2 Nomenclatura del Chart de Relaciones
NOMENCLATURA CHART DE
RELACIONES
VALOR
IDENTIFICACIÓN
A
Absolutamente Necesario
E
Especialmente Importante
I
Importante
O
Ordinario
U
No Importante
X
No Deseable
Tabla 3.3 Chart de Relaciones
1
ÁREA DE MONTAJE
2
ALMACENAMIENTO
DE MATERIALES
3
ALMACENAMIENO
DE MAQUINARIA
4
ÁREA DE
PRODUCCIÓN
5
ÁREA DE CONTROL
DE CALIDAD
A
U
A
E
I
A
O
O
E
ÁREA DE PARQUEO
X
X
X
X
X
A
U
8
X
I
ÁREA DE OFICINAS
X
I
U
E
7
U
O
ÁREA DE DESPACHO
U
U
A
6
U
44
3.1.3 DISTRIBUCIÓN DE LA PLANTA
De acuerdo a los análisis del Chart de Relaciones de los diferentes espacios que se
tiene en la planta se ha llegado a tener un modelo de la disposición de la planta, con
estos datos se puede plantear la distribución de la planta de la empresa SECONSTRU.
Las Áreas con las que cuenta la empresa se detallan a continuación:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Área de Montaje
Área de Almacenamiento de Materiales
Área de Almacenamiento de Maquinaria
Área de Producción
Área de Control de Calidad
Área de Despacho
Área de Oficinas
Área de Parqueaderos
Para el análisis de distribución de la planta, se ha determinado una codificación para
cada relación de actividades que tiene un área con otra, en la tabla 3.4 se detalla la
codificación por color que tiene cada valor de relación.
Tabla 3.4 Código de Colores - Diagramas de Relación de Actividades
VALOR
IDENTIFICACIÓN
COLOR
A
Absolutamente Necesario
E
Especialmente Importante
I
Importante
O
Ordinario
U
X
No Importante
No Deseable
Determinado la valoración de relaciones de actividades entre áreas, se puede
representar las relaciones en un gráfico en el que constan las áreas de la empresa
SECONSTRU, conectadas mediante una línea que representa la relación de
actividades que existe entre estas. La figura 3.1 representa las áreas de la empresa,
relacionadas entre sí mediante líneas de colores que representan la valoración
mostrada en la tabla 3.4
45
1
2
8
3
7
4
6
5
|
Figura 3.1 Diagrama de Relaciones - Áreas de la Planta
Para una mejor disposición de las áreas, de tal manera que las interrelaciones se
aprecien de mejor manera se ha modificado las posiciones de las áreas como muestra
la figura 3.2, en la que se puede ver de mejor manera las relaciones.
1
2
4
3
5
7
6
8
Figura 3.2 Diagrama de Relaciones Optimizada
Para la optimización de la representación se eliminarán las relaciones no deseables.
La figura 3.3, muestra las relaciones relevantes entre las áreas de la empresa, y
mediante este análisis y relacionando con la forma del terreno de la planta se
establece que la disposición de las áreas de trabajo se tendrá de la forma en que
indica la figura 3.3
46
1
2
4
3
5
7
6
8
Figura 3.3 Diagrama Simplificado de Relaciones
De acuerdo con el diagrama de relaciones al optimizar las relaciones de cada área de
la planta, el layout de la Planta se encuentra distribuido según se representa en la
figura 3.4, donde se muestra la ubicación de cada área.
Figura 3.4 Distribución de la Planta
47
3.2 PARÁMETROS DEL PUENTE GRÚA
El puente grúa es requerido en el área de carga y ensamblaje. Su actividad comprende
las tareas de elevación de materiales para el ensamblaje de los Minimixer (Nueva
línea de producción de SECONSTRU.
CAPACIDAD DEL PUENTE GRÚA
La capacidad del Puente Grúa necesaria para la nueva línea de producción de los
Minimixer es de 24 toneladas debido a que este es el peso que tiene el camión con la
mezcladora instalada. Este parámetro es principal ya que de esta carga depende el
diseño del puente grúa y este valor de carga será tomado para los diferentes cálculos
necesarios del galpón.
NÚMERO DE PUENTES GRÚA
Por efectos de operaciones y según requerimientos de la empresa es necesario que
la capacidad de 24 toneladas que soportará el puente grúa se distribuya en dos, es
decir que la capacidad combinada sea 24 toneladas, es decir, se construirán 2 puentes
grúa con capacidad de 12 toneladas cada uno.
DIMENSIONES DEL PUENTE GRÚA
El galpón en donde será instalado el puente grúa consta de un área de 1500 [m 2], de
los cuales 500 [m2] están destinados a ser el área en donde opera la sección de
ensamblaje, es decir el área donde se ubicará el puente grúa.
En el gráfico expuesto a continuación se muestra las dimensiones del área en donde
se ubicará el puente grúa.
48
3.2.1 ALTERNATIVAS DE DISEÑO DEL PUENTE GRÚA
3.2.1.1
Puente Grúa Monorriel
La característica principal de este tipo de Puente Grúa es que está constituido por una
sola viga principal (Fig. 3.5), esta configuración de Puente Grúa es bastante empleada
gracias a su funcionamiento eficaz al transportar y elevar cargas, los movimientos que
se pueden realizar con esta grúa son izamiento, desplazamiento longitudinal y
desplazamiento transversal.
Figura 3.5 Puente grúa monorriel
Ventajas
·
Este tipo de grúas soportan pesos mayores a 10 toneladas, y el uso resulta
adecuado para el diseño que se requiere.
·
La funcionalidad de la grúa es idónea para la industria metal mecánica debido
a que la planta necesita los tres tipos de movimientos principales, elevación de
cargas, transporte longitudinal de cargas y transporte transversal de cargas.
·
La operación manual de la grúa Monorriel es sencilla, el mando cuenta con los
movimientos necesarios.
Desventajas
·
Para el montaje se requiere maquinaria pesada lo que elevan costos.
·
Es complicado dar mantenimiento debido a la dificultad de acceder a los
elementos.
49
3.2.1.2
Puente Grúa Birriel
Consta de 2 vigas principales (Fig. 3.6), este tipo de Puentes Grúa son utilizados
cuando la carga que va a ser levantada es alta, son ideales para aplicaciones con
altas exigencias y prestaciones. El carro se poya en las dos vigas principales.
Figura 3.6 Puente grúa Birriel
Ventajas
·
Este tipo de grúas soportan pesos mayores a 10 toneladas, y el uso resulta
adecuado para el diseño que se requiere.
·
La funcionalidad de la grúa es idónea para la industria metal mecánica debido
a que la planta necesita los tres tipos de movimientos principales, es decir,
elevación de cargas, transporte longitudinal de cargas y transporte transversal
de cargas.
·
La operación manual de la grúa Birriel es sencilla, el mando cuenta con los
movimientos necesarios.
Desventajas
·
Altos costos de fabricación y montaje.
·
Mayor peso que deberá soportar la estructura del Galpón.
·
Es complicado dar mantenimiento debido a la dificultad de acceder a los
elementos.
50
3.2.1.3
Puente Grúa Pórtico
Este tipo de Puentes Grúa se utiliza generalmente el lugares en los que no se
requiuere realizar obras civiles o montar estructuras que sirvan de apoyo para el uente
Grúa, los puentes Grúa Tipo Pórtico son una solución mas económica cuando se
requiere de izamiento de cargas (Fig. 3.7).
Figura 3.7 Puente grúa pórtico
Ventajas
·
El mantenimiento resulta más sencillo que el puente grúa tipo Riel, debido a
que es más fácil acceder a los elementos constituyentes del puente grúa tipo
Semi Pórtico.
·
El montaje de este tipo de Puente grúa es más fácil en comparación del montaje
de grúa tipo Riel se requiere maquinaria.
·
Este tipo de grúa es de fácil utilización y se puede trasladar a lo largo de toda
la planta.
Desventajas
·
La capacidad de carga de este puente grúa es baja y no cumple con el
requerimiento de la empresa.
·
Cuando no se esté utilizando la grúa se necesita espacio de almacenamiento
lo cual reduce el área de trabajo efectivo.
51
3.2.1.4
Puente Grúa Semi Pórtico
Es una Grúa fijada a un muro o una viga (Fig. 3.8), que se desplaza a lo largo de un
camino de rodadura que funciona como Viga Carrilera. Se diferencia de las grúas
puente y pórtico en que uno de los rieles de desplazamiento se encuentra elevado y
el otro riel está normalmente apoyado en el suelo.
Figura 3.8 Puente grúa semi pórtico
Ventajas
·
El mantenimiento resulta más sencillo que el puente grúa tipo Riel, debido a
que es más fácil acceder a los elementos constituyentes del puente grúa tipo
Semi Pórtico.
·
El montaje de este tipo de Puente grúa es más fácil en comparación del montaje
de grúa tipo Riel se requiere maquinaria.
·
Las grúas Semipórtico permiten el movimiento de cargas en todo tipo de
industrias y en varias aplicaciones.
Desventajas
·
Para una correcta funcionalidad se requiere que el espacio donde se localiza
la guía del riel este siempre despejada, lo cual quita espacio disponible para
trabajar en la planta.
·
Mayor riesgo de accidentes por estar expuesto la guía del riel de la grúa.
52
3.2.1.5
Puente Grúa Tipo Pluma Giratoria
Las Grúas Tipo pluma giratorias (Fig. 3.9), son grúas para puestos de trabajo, que se
destacan por su flexibilidad debido a que se pueden adaptar individualmente a las
necesidades requeridas de la industria, las Grúas Tipo Pluma Giratoria ofrecen la
posibilidad de fijación en el suelo, en la pared o en vigas ya existentes, y pueden
equiparse con polipastos eléctricos de cadena o cable. La grúa pluma es ideal para el
movimiento de cargas en una zona circular cercanas al puesto de trabajo.
Figura 3.9 Puente grúa de pluma giratoria
Ventajas
·
Permite al usuario tener una máquina automática fácil de manejar.
·
El costo de Instalación de esta grúa es bajo.
Desventajas
·
Altos costos de fabricación y montaje.
·
No es posible transportar cargas a lo largo del taller debido a que este tipo de
grúas es diseñado para puestos de trabajo fijos.
·
La capacidad de carga es menor y no abastece para las necesidades que se
requieren en la empresa.
53
3.2.2 EVALUACIÓN Y SELECCIÓN DE ALTERNATIVAS
La evaluación de las alternativas es una comparación entre las diferentes opciones
que se tiene para implementar el puente grúa, mediante el criterio de valores
ponderados se asignara un valor a criterios de selección para tener una referencia al
momento de seleccionar la mejor alternativa.
3.2.2.1
Criterios de Valoración
Con la finalidad de determinar cuál es la alternativa más conveniente para utilizar en
el diseño de la planta se emplea el método de criterios ponderados.
Los criterios determinantes para la evaluación son: costos de construcción, facilidad
de operación, facilidad mantenimiento, funcionalidad adecuada.
Los costos de construcción se refieren al costo total que se tiene para la
implementación, este criterio busca la solución más económica, es decir la opción que
sea barata. El manejo eficiente del dinero es una parte esencial del proyecto.
La facilidad de operación se refiere a la comodidad con la que los operarios manejan
la maquinaria, también está relacionado con la ergonomía al momento de la
operación.
La facilidad de mantenimiento de la maquinaria, se necesita que existan las facilidades
correctas que den accesibilidad a los elementos constituyentes del Puente Grúa de
una manera sencilla para que el trabajo de mantenimiento se pueda cumplir en
tiempos cortos.
Funcionalidad Adecuada o fiabilidad, se refiere a que la función que desempeñe el
puente grúa sea adecuada, es decir, que se ajuste a las necesidades sin tener que
implementar herramientas extra o acomodar las instalaciones existentes con nuevas.
54
3.2.2.2
Evaluación de Alternativas
Se realiza un análisis de los criterios de valoración, tomando en cuenta el criterio de
mayor importancia hasta el menos relevante, para poder dar así una valoración en
una tabla, para efectos de valoración se toma en cuenta el criterio de mayor
importancia según se indica: Costos > Operación > Mantenimiento > Fiabilidad.
1
0.5
0
Si el criterio de las filas es superior que el de las columnas.
Si el criterio de las filas es equivalente al de las columnas.
Si el criterio de las filas es inferior que el de las columnas.
Determinada la valoración de los casilleros, se suman de los valores en la columna
“
”, en la columna “PONDERACIÓN” se efectúa la división de la sumatoria parcial
con el sumatorio total. Este procedimiento se encuentra en las tablas 3.5 a la 3.9.
Tabla 3.5 Ponderación de Criterios
COSTOS
OPERACIÓN
MANTENIMIENTO
1
1
1
4.00
0.40
1
1
3.00
0.30
0.5
1.50
0.15
1.50
0.15
10
1
COSTOS
OPERACIÓN
0
MANTENIMIENTO
0
0
FIABILIDAD
0
0
FIABILIDAD
0.5
SUMATORIA
PONDERACIÓN
Tabla 3.6 Ponderación Según Criterio de Costos
COSTOS
MONORRIEL
MONORRIEL
BIRRIEL
PÓRTICO
SEMIPÓRTICO
PLUMA GIRATORIA
∑+1
PONDERACIÓN
1
0.5
0.5
1
4.00
0.25
0
0
0
1.00
0.06
0.5
0
3.00
0.19
0
3.00
0.19
5.00
0.31
16.00
1.00
BIRRIEL
0
PÓRTICO
0.5
1
SEMIPÓRTICO
0.5
1
0.5
PLUMA GIRATORIA
1
1
1
1
SUMATORIA
Tabla 3.7 Ponderación Según Criterios de Operación
OPERACIÓN
MONORRIEL
MONORRIEL
BIRRIEL
PÓRTICO
SEMIPÓRTICO
PLUMA GIRATORIA
0.5
0
0
0
BIRRIEL
PÓRTICO
SEMIPÓRTICO
PLUMA GIRATORIA
∑+1
PONDERACIÓN
0.5
1
1
1
1
0.5
1
1
1
1
4.50
4.50
2.50
2.50
1.00
15.00
0.30
0.30
0.17
0.17
0.07
1.00
0
0
0
0.5
0
0
SUMATORIA
55
Tabla 3.8 Ponderación Según Criterio de Mantenimiento
MANTENIMIENTO
MONORRIEL
BIRRIEL
PÓRTICO
SEMIPÓRTICO
PLUMA GIRATORIA
∑+1
PONDERACIÓN
1
0
0
1
3.00
0.20
0
0
1
2.00
0.13
0.5
1
4.50
0.30
1
4.50
0.30
1.00
0.07
15.00
1.00
MONORRIEL
BIRRIEL
0
PÓRTICO
1
1
SEMIPÓRTICO
1
1
0.5
PLUMA GIRATORIA
0
0
0
0
SUMATORIA
Tabla 3.9 Ponderación Según Criterio de Fiabilidad
FIABILIDAD
MONORRIEL
BIRRIEL
PÓRTICO
SEMIPÓRTICO
PLUMA GIRATORIA
∑+1
PONDERACIÓN
0.5
1
1
1
4.50
0.30
1
1
1
4.50
0.30
0.5
1
2.50
0.17
1
2.50
0.17
1.00
0.07
15.00
1.00
MONORRIEL
BIRRIEL
0.5
PÓRTICO
0
0
SEMIPÓRTICO
0
0
0.5
PLUMA GIRATORIA
0
0
0
0
SUMATORIA
Selección de Alternativas
De acuerdo con los resultados obtenidos de las ponderaciones de los diferentes
criterios tomados en cuenta para la selección de alternativas se ha obtenido datos que
muestran el orden de prioridad de cada opción que se tiene para el uso de la solución.
El orden de prioridad se da teniendo en cuenta el valor mayor, obtenido de las sumas
de os criterios tomados en cuenta para el análisis.
Tabla 3.3.10 Resultados de las Ponderaciones para Puente Grúa
CONCLUSIÓN
COSTOS OPERACIÓN MANTENIMIENTO FIABILIDAD
∑
PRIORIDAD
0.05
0.27
1
0.05
0.18
4
0.05
0.03
0.20
2=3
0.05
0.05
0.03
0.20
2=3
0.02
0.01
0.01
0.17
5
MONORRIEL
0.10
0.09
0.03
BIRRIEL
0.03
0.09
0.02
PÓRTICO
0.08
0.05
SEMIPÓRTICO
0.08
PLUMA GIRATORIA
0.13
El tipo puente grúa con la mayor ponderación para la construcción en el galpón es el
puente grúa tipo Monorriel.
56
CAPÍTULO IV
4 CÁLCULO, DISEÑO, PROCESOS DE FABRICACIÓN Y
MONTAJE
En este capítulo se inicia con el cálculo del puente grúa, con los datos proporcionados
de este cálculo se calcula el pórtico en el que estará apoyado. Para el cálculo de la
estructura metálica, se tiene en cuenta que se hay dos galpones, el primer galpón se
ha denominado como Galpón del Área de la planta, y el segundo galpón se ha
denominado como Galpón del Área de Puente Grúa. Los procesos de Fabricación y
Montaje También se tratan en este apartado, se detalla el procedimiento de Montaje
dividido en las etapas del proceso.
4.1 DISEÑO DEL PUENTE GRÚA
El diseño del puente grúa inicia con el análisis de las características técnicas
desarrollado en la sección 4.1.1, seguidamente en la sección 4.1.2 se realiza los
cálculos de cargas actuantes, el diseño de la viga de carga en la sección 4.1.3 y su
respectiva validación, finalmente en la sección 4.1.4 se realiza el diseño de las vigas
carrileras, necesarias para el traslado del puente grúa.
4.1.1 CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DEL PUENTE GRÚA
Para efectos del cálculo de la estructura del galpón, es necesario analizar las
diferentes cargas que genera la inclusión del puente grúa dentro de la nave industrial.
Para obtener los datos con los que se inician os cálculos se ha consultado con
proveedores de esta maquinaria, cada empresa ha presentado la documentación
requerida y las cotizaciones.
57
La empresa COMREPSA cotiza un puente grúa de 15 toneladas de capacidad por un
monto de $98900. La empresa MECASER cotiza el puente grúa de 12.5 toneladas de
capacidad por un monto de $60000. La empresa FÉNIX cotiza el puente grúa de 20
toneladas de capacidad por un monto de $82359.20. Debido a la diferencia de precios
se decide optar por la opción que presenta MECASER que dispone de un puente grúa
más cercano a la capacidad necesaria para este proyecto, además, es el precio más
bajo de cotización.
El puente grúa utilizado es provisto por la EMPRESA MECASER el cual consta de las
especificaciones detalladas en la tabla 4.1, entregadas por el proveedor.
Tabla 4.1 Características Técnicas del Puente Grúa
FUENTE: Proforma de Puente Grúa MECASER
58
4.1.2 CARGAS DEL PUENTE GRÚA
Cargas de peso propio puente grúa, b¾¿
El peso propio del puente grúa está determinado por todos los elementos que
conforman el mecanismo, es decir, la viga de carga, los carros testeros, motores de
movimientos, polipasto, elementos eléctricos.
Tabla 4.2 Elementos del Puente Grúa – Pesos
ELEMENTOS CONSTITUYENTES DEL PUENTE GRÚA
Peso, P kg
Cantidad
Elemento
2
2
1
1
Carro Testero
Mecanismo de Traslación
Polipasto (Mecanismo)
Elemento Eléctricos / Acoplados
675
800
5817
225
7517
FUENTE: Proforma MECASER
Carga de Operación, AÁ¾
64¡ -À-p-[žŒ']----
En la carga de operación se toma en cuenta el peso de la capacidad de carga del
puente grúa, para el presente caso se toma en cuenta las 12.5 toneladas de
capacidad, y la carga de seguridad recomendada de 30%.
7³4 = 7“"“%Â,“,4¡ q ‘tÃ-7“"“%Â,“,4¡
Carga de Impacto vertical,-AÄ
7³4 = QRST-[žŒ']
Se considera que la carga de impacto vertical que genera el puente grúa es el 10%
de su capacidad.
7Å = QtÃ-7“"“%Â,“,4¡
7Å = QRST-[žŒ']
59
4.1.3 DISEÑO DE LA VIGA DE CARGA
operación, carga de impacto, como se ve en la figura 4.1. : =Peso propio de la viga
Para el análisis de este elemento se toma en cuenta su peso propio, la carga de
(se asume 100
Æ¡
ª
).
Figura 4.1 Diagrama de Fuerzas - Viga de Carga
FUENTE: AUTOR
Ÿ $‹ = t, L’ q [email protected] = 64¡ q 7– q 7Å q :
Los esfuerzos resultantes son:
L’ = [email protected] Ç Qw-[žŒ']
Jª«| = ÈQwÈ--[žŒ']
&ª«| = QQŠ--[žŒ'R 2]
Figura 4.2 Diagrama de Cortante - Viga de Carga
Figura 4.3 Diagrama de Momentos - Viga de Carga
60
Carga Requerida
La carga requerida para el diseño se obtiene mediante la aplicación de las
combinaciones de carga, para el caso de la viga de carga se tiene como combinación
1.2D+1.6L, ( =17.5[žŒ']=QRtS É ª Ê = tR‰ É »Y Ê, (Ë =9.7[žŒ']=tRTp É ª Ê = tR‘Š É »Y Ê
Y³–
ÆÅ4
0Ì = QRS(Ë q QR( = SR‘ 1
0Ì [email protected]
&Ì =
p
žŒ'
3
2
Y³–
ÆÅ4
&Ì = p‘R‘pŠ[žŒ'R 2] = ‰QŠTRwT[.ͺR Â']
Sección de la Viga de Carga
Para seleccionar el tipo de perfil a utilizar como viga de carga se calcula la inercia
&ª«|
--c K| = ‘QS-[Â'Z ]
tR × $‹
requerida, mediante la expresión:!
K| =
Tabla 4.3 Perfiles W Considerados para Viga de Carga
W24x84
PÎ- [ÄÏÐ ]
W21x93
221.00
W18x106
230.00
Perfil W
224.00
FUENTE: Manual AISC Tabla 1-1
Fluencia
&– = &4 = - $‹ K|
(Ec. 1.50)
61
Tabla 4.4 Valores de para Viga de Carga
Perfil W
W24x84
PÎ c [ÄÏÐ ] ÑÒ c [ÓDÄ] ÔÏ c [ÓÕÖR ÄÏ]
224
50
11200
W21x93
221
50
11050
W18x106
230
50
11500
Se compara &Ì con &– y se determina que la relación es &Ì • &– por lo que se
FUENTE: Manual AISC Tabla 1-1
concluye que los perfiles seleccionados si son aptos para el análisis.
Pandeo Lateral-Torsional
!© = Q‰-2 = ŠŠRSw-Â'
!4 = QR‰-#‹ ±
$‹
!˜ = œ#Y; ±
tR‰$‹
#Y; @ =
µ<‹ n³
SG|
(Ec. 1.54)
(Ec. 1.57)
(Ec. 1.59)
Tabla 4.5 Valores de k¾ , kØ para Viga de Carga
Perfil W
k¾ ÄÏ
kØ ÄÏ
W30x99
89.01
75.42
W18x143
114.44
91.25
W14x176
170.39
130.97
Determinados los valores de !© ,-!4 y !˜ . Se determina que el caso a tomar es Cuando
!© ˆ !˜ por lo tanto se utiliza la ecuación:
62
&– = &4 = - $‹ K|
(Ec. 1.50)
El factor 7© , se determina utilizando la ecuación:
7© =
QSRT&ª«|
L € ‘Rt
SRT&ª«| q ‘&š q w&› q ‘&¬ ª
(Ec. 1.49)
Figura 4.4 Momentos en los Puntos A,B,C - Viga de Carga
Con los valores tomados del diagrama de momentos se determina el valor de 7©
7© = QR‘S
Para determinar el valor de la fuerza crítica se utiliza la ecuación 1.44,
$)˜ =
7© œ @
! @
}# © 
Y;
±Q q tRt‰p
²% !© @
y z
G| n³ #Y;
= SŠttt--[.+Â]
(Ec. 1.13)
Tabla 4.6 Valores de ÑÙØ para Viga de Carga
W30x99
ØÚD [ÄÏ]
2.620
Û [ÄÏÜ ]
3.77
WÎ c [ÄÏÐ ]
269
jÁ c [ÄÏ]
29
ÑÙØ c [ÓDÄ]
W18x143
3.170
19.2
282
18.2
30.27
W14x176
4.550
26.5
281
14
58.58
Perfil W
10.18
63
Utilizando la ecuación &– = $)˜ G| se obtienen los datos de &– .
Tabla 4.7 Valores de para Viga de Carga
ÔÏ c [ÓÕÖR ÄÏ] ÝÔÏ c [ÓÕÖR ÄÏ]
ÔÞ
Ôß
2738.98
2465.09
ÝÔÏ ˆ ÔÞ
NO CUMPLE
2.92
W18x143
8536.34
7682.71
CUMPLE
0.94
W14x176
16460.61
14814.55
CUMPLE
0.49
Perfil W
W30x99
Determinados los esfuerzos se selecciona la viga W18x143 para viga de Carga debido
Ô
a que el factor de trabajo ÔÞ, está más próximo a 1, además, el esfuerzo de diseño es
ß
mayor al esfuerzo requerido, por lo que es apto para el uso.
4.1.4 DISEÑO DE VIGAS CARRILERAS
Para el diseño de la viga carrilera se considerará los perfiles IPE ya que este tipo de
perfiles son usados para generalmente para Estructuras Soporte de polipasto en
puentes grúas o tecles Puentes y Rieles.2
Figura 4.5 Vigas Carrileras del Puente Grúa
2
Catálogo de Materiales de NAVACERO 2015, página 13
64
Se considera una posición extrema cuando los dos puentes grúa se encuentren sobre
una misma viga, en este caso se analizará los esfuerzos resultantes en dicha viga,
para el análisis también se toma en cuenta una viga IPE500 que nos sirve para
considerar el peso propio, con estas consideraciones se efectúan los cálculos de
reacciones para posteriormente obtener las cargas críticas y poder seleccionar una
viga carrilera tomando en cuenta una viga continua.
Figura 4.6 Fuerza Resultante Considerada para el Diseño de Viga Carrilera
Figura 4.7 Diagrama de Momento Flector - Viga Carrilera
Jª«| = QtRQp-[žŒ']
&ª«| = ‘R‘S--[žŒ'R 2]
Para este caso, se analiza a la viga como continua, el momento máximo se lo
multiplicará por un factor de 0.9.
65
Carga Requerida
La carga requerida para el diseño se obtiene mediante la aplicación de las
combinaciones de carga, para este caso se tiene como combinación 1.2D+1.6L
(
(Ë
=30[žŒ'] =Q É ª Ê
=tRtŠt‰ É
Y³–
Y³–
Ê
ª
0Ì = QRS(Ë q QR( = QR‘w 1
&Ì =
žŒ'
3
2
0Ì [email protected]
= t‘ttt-[/R %2]
p
Sección Requerida de la Viga Carrilera
Para seleccionar el tipo de perfil a utilizar como viga de carga se calcula la sección
&ª«|
--c K| = Q‘twR‘‰-[%2Z ]
tR × $‹
requerida, mediante la expresión:!
K| =
De acuerdo al análisis de selecciona un perfil IPE 450 de la tabla de propiedades de
perfiles.
Fluencia
&– = &4 = - $‹ K|
(Ec. 1.50)
Ó¿
3 ÔÏ c [Ó¿R Ùà]
Ùàh
Tabla 4.8 Valores de para Viga de Carga
Perfil IPE PÎ c [ÙàÐ ] ÑÒ c 1
IPE 400
1500
3515
5272500
FUENTE: Manual AISC Tabla 1-1
De acuerdo a los valores calculados &Ì • &– por lo que se concluye que el perfil
seleccionado IPE 330 es apto para el análisis.
66
Pandeo Lateral-Torsional
!© = -2 = tt-%2
!4 = QR‰-#‹ ±
$‹
(Ec. 1.54)
!˜ = #Y; ±
tR‰$‹
IPE 330
ØÒ [Ùà]
4.12
#Y; @ =
(Ec. 1.57)
µ<‹ 7>
G|
(Ec. 1.59)
EÒ c [ÙàÜ ] jÁ c [Ùà] WÎ c [ÙàÐ ] ØÚD [Ùà] k¾ c [Ùà]- kØ c [Ùà]
1680
43.54
851
6.56
174.68
593.41
Determinados los valores de !© ,-!4 y !˜ . Se determina que el caso a tomar es Cuando
!© ˆ !˜ por lo tanto se utiliza la ecuación:
&– = $)˜ G| € &4
El factor 7© , se determina utilizando la ecuación:
7© =
QSRT&ª«|
L € ‘Rt
SRT&ª«| q ‘&š q w&› q ‘&¬ ª
(Ec. 1.49)
Con los valores tomados del diagrama de momentos se determina el valor de 7©
7© = ‘RQTŠ-À‘Rt
Se considera 7© = ‘, debido a que la formula indica que deben ser valores menores o
iguales a 3.
67
Para determinar el valor de la fuerza crítica se utiliza la ecuación,
$)˜ =
7© œ @
! @
}# © 
Y;
±Q q tRt‰p
²% !© @
y z
G| n³ #Y;
= SQtttt--[&6“]
(Ec. 1.53)
Tabla 4.9 Valores de ÑÙØ para Viga de Carga
Perfil IPE ÑÙØ c 1
IPE 450
Ó¿
3
Ùàh
7220.32
Utilizando la ecuación &– = $)˜ G| se obtienen los datos de &– .
Tabla 4.10 Valores de ÔÏ , para Viga Carrilera
Perfil W
IPE 450
ÔÏ c [Ó¿R Ùà] ÝÔÏ c [Ó¿R Ùà] ÔÞ c [Ó¿R Ùà]
6144490.90
55300041.81
603000
ÝÔÏ ˆ ÔÞ
CUMPLE
ÔÞ
Ôß
0.11
Determinados los esfuerzos se selecciona la viga IPE 450 para viga carrilera debido
Ô
a que el factor de trabajo ÔÞ, está más próximo a 1, además, el esfuerzo de diseño es
ß
mayor al esfuerzo requerido.
68
4.2 DISEÑO DEL GALPÓN
El diseño del galpón se lo realiza de manera separada, considerando dos secciones
de acuerdo a las actividades a realizarse en ellas, un área de planta y un área de
carga, como se muestra en la figura 4.17.
Figura 4.8 Distribución de áreas para el diseño
4.2.1 ANÁLISIS ESTRUCTURAL
Al momento de realizar el diseño estructural, por motivos de facilidad de cálculos se
realiza las siguientes consideraciones estructurales:
·
Se supone una estructura tipo pórtico parabólico con apoyos articulados.
·
La transmisión de esfuerzos entre los elementos es únicamente de tipo axiales,
siendo constantes en toda la longitud del elemento.
·
Las cargas se suponen concentradas en las juntas, siendo estos puntos la
transmisión de fuerzas.
·
La estructura se supone simétrica, y con sus apoyos nivelados respecto al piso
69
Sección 1: Área de Planta
La primera sección a analizar es la de planta, destinando su espacio con fines taller
de maquinado, almacenamiento, oficinas. La geometría general de la sección se
muestra en la figura 4.18.
Figura 4.9 Geometría Básica
Siendo:
Tabla 4.11 Datos geométricos del pórtico del área de Planta
Parámetro
Nomenclatura
Valor (m)
Luz del pórtico
L
14
Altura de la Columna
h
12
Fleche del arco
f
1.68
Altura total
HT
13.68
Distancia entre pórticos
d
6
Profundidad del galpón
D
48
Longitud del arco
s
14.27
70
4.2.2 CALCULO DE CARGAS DEL PÓRTICO
Se realiza el análisis de las cargas actuantes sobre la nave industrial es decir las
cargas vivas, muertas, de sismo, viento, granizo, para al final con los datos y
suposiciones establecidas obtener combinaciones de carga, necesarias para el diseño
y validación de los parámetros seleccionados.
4.2.2.1 Cargas vivas
Teniendo los siguientes datos:
·
Inclinación de la cubierta (f/L): 1.68/14 = 0.12
·
Área tributaria de carga: L x d = 85.62 m2
De la tabla 1.1 se tiene: Carga viva mínima: 60 kg/m2
4.2.2.2
Cargas Muertas
Peso de la cubierta
Figura 4.10 Cubierta de la nave
Tomando como punto de partida una plancha DIPANEL DP5 GALVALUME, la cual
según datos del catálogo del distribuidor tiene un peso útil de 3.83 kg/m2.
71
La carga total de la cubierta mediante la Ec 1.1, será:
() = ‘Rp‘
./
* 2 * QwRS‰2 = ‘Sp-./
[email protected]
Con esto, la correspondiente carga vertical 0) , distribuida a lo largo de la luz del pórtico
será:
0) =
Peso del pórtico
‘Sp-./
= S‘RwS-./á2
Qw-2
Figura 4.11 Elementos del pórtico
Los pórticos están constituidos por columnas, vigas de trabe y arcos del techo, con
perfiles tipo W, las longitudes totales estimadas de estos elementos dentro de la nave,
y los pesos propios establecidos por los fabricantes, se presentan en la Tabla 28
Tabla 4.12 Peso de elementos del pórtico
ELEMENTO
PESO (kg/m)
LONGITUD (m)
Columna
80
24
Viga de trabe
50
6
Arco del techo
50
14.27
TOTAL
180
72
Con estos datos, se aproxima el peso del pórtico mediante las expresiones:
04 = pt ª -x-Sw2 = SQ‘R‘‘-./
Columna:
04 = Tt
Viga de trabe:
Æ¡
Æ¡
ª
-x-2 = ‘tt-./
04 = Tt ª -x-QwRS‰-2 = ‰Q‘RT-./
Arco del techo:
Æ¡
Obteniendo así un peso total de 1226.83 kg.
Debido a la existencia de elementos de conexión como pernos, soldaduras, apoyos,
al peso total obtenido se le agrega el 15% del mismo.
04 = QSSRp‘-./-x-tRQT = QpwRtS-./
Conexiones:
La carga total del pórtico será de (4 = QwQtRp-./
La carga lineal debido al peso de los elementos se obtiene mediante la expresión:
04 =
Peso de las correas
QwQtRp‘-./
= QttR‰p-./á2
Qw2
Figura 4.12 Correas de la nave
73
En el análisis de las correas, se asume un elemento con un peso propio de 20.62
kg/m, dado por el fabricante. En los pórticos se tienen 14 correas, cada una con una
longitud de 6 m, con lo que la longitud total de correas será de:
Qw-x-2 = pw-2
Por tanto, la carga total de las correas viene dada por:
(5 = -StRS
./
* pw2 = Q‰‘SRtp-./
2
Con esto la carga lineal debido a las correas será:
05 =
Q‰‘SRtp-./
= QS‘R‰S-./á2
Qw-2
Tabla 4.13 Resumen de Cargas
CARGA MUERTA
Cargas
Peso kg/m
Cubierta
23.42
Pórtico
100.78
Correas
123.72
TOTAL
247.92
La carga muerta por unidad de área será 20.66 kg/m2
4.2.2.3 Carga de sismo
Para determinar el valor del cortante basal total (Ec. 1.9) es necesario establecer los
coeficientes necesarios:
Factor de zona sísmica, P!
De acuerdo a la figura 1.6 y la tabla 1.7. El terreno destinado a la construcción de la
nave industrial está ubicado en la ciudad de Ambato provincia de Tungurahua, en
donde se tiene una zona sísmica tipo IV. Por tanto, el valor de factor Z es 0.40.
74
Coeficiente de suelo, W
De acuerdo a datos del Instituto Espacial Ecuatoriano3 el perfil de suelo para la zona
de la nave industrial es del tipo arcilloso-arenoso, que según el código ecuatoriano de
la construcción pertenece a un perfil de suelo S2. Con esto, según la tabla 1.8, los
coeficientes S y Cm son 1.2 y 3.0 respectivamente.
Coeficiente de importancia de la estructura, E
El factor I debido al tipo de uso, según la tabla 1.7, tiene un de 1.0
Factor de reducción de respuesta estructural, `
De acuerdo a la tabla 1.9, el factor de resistencia sísmica R, tiene un valor de 10
Factor de configuración en planta y elevación, ab,
Al no presentar irregularidades según las tablas 1.10 y 1.11, los coeficientes tienen un
valor de 1.
Las constantes necesarias para el diseño sísmico se presentan en la siguiente tabla:
Tabla 4.14 Constantes necesarias para diseño sísmico
Coeficiente/Factor Valor
Z
0.40
I
1
S
1.2
Cm
3
1
âNcO
El periodo fundamental de vibración según la ecuación 1.11 tiene un valor de:
V = tRw
3
YEROVI F.; Generación de geoinformación para la gestión del territorio a nivel nacional, escala 1:25000;
INSTITUTO ESPACIAL ECUATORIANO; 2012; pág. 2.
75
El cortante basal de diseño, según la ecuación 1.10 será. 7 = SRtQ La condición de
diseño indica que el cortante basal C no debe exceder el valor del coeficiente Cm
establecido en la Tabla 34
C= 2.43 ˂ Cm (Cumpliéndose la condición de diseño).
El cortante basal total según la ecuación 1.9, carga para cada pórtico es:
J = ‘‘‰R‘p-./
4.2.2.4 Carga de Granizo
La norma CEP INEN, carece de un análisis de cargas de granizo, por lo cual, se acude
a la norma NEC 2015, en donde por recomendación:
4.2.2.5 Cargas de viento
./
(¡ = QtQRŠ‰ 1 @ 3
2
Según las Tabla 1.2, el coeficiente de exposición Ce4, para una estructura de 13.68m
de altura tiene un valor de 0.95. El coeficiente de presión Cq, generada por el viento,
viene determinado por la tabla 1.3, y tiene yn valor de 1.4: De acuerdo al tipo de
edificación a construir, de la tabla 1.5, el factor de importancia Iw tiene un valor de 1.0
De acuerdo con datos del INAMHI la velocidad promedio del viento para la zona de
Ambato, es de 10 m/s (36 km/h), teniendo picos históricos5 de 20 m/s (72 km/h). De la
tabla 1.4 se establece que la presión de estancamiento es de (0.6 kN/m2). Entonces
la carga de viento según la ecuación 1.7 será:
6 = tR‰tŠ
4
5
.?
= ptRS‰-./á[email protected]
@
2
UBC Uniform Building Code; 1997; Capítulo 16; División III; Página 2-7
Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología; Anuario Meteorológico 2011; página 52
76
4.2.2.6 Carga viva del techo
Producida durante trabajos de mantenimiento de equipos y materiales o por objetos
movibles durante la vida de la estructura. Viene definida según la ASCE 2010 por:
!˜ = !³ * L’ * [email protected]
Donde:
!³ : Carga mínima distribuida sobre el techo
L’ {[email protected] : Factores de reducción
Carga mínima distribuida sobre el techo, kÁ
Definida por el tipo de uso de la instalación, según la tabla del anexo A, para el tipo
de manufactura pesada, se tiene un valor de 3000 lb
Factores de reducción,-`f Ò-`h
R1
R2
1
At ≤ 18.58 m2
1.2 – 0.001 At
18.58m2 ˂ At ˂ 55.74 m2
0.6
At ≥ 55.74 m2
1
F≤ 4
1.2 – 0.05 F
4 ˂ F ˂ 12
0.6
F ≥ 12
De los datos geométricos del pórtico se tiene, R1 =0.6 y R2 =1
De acuerdo con estos datos se tiene que:
!˜ = pQRw-./
77
4.2.3 CÁLCULO DE REACCIONES, MOMENTOS DEL PÓRTICO
Figura 4.13 Diagrama general del pórtico
Partiendo de que, dentro de la estructura, las columnas están sometidas a esfuerzos
de flexo-compresión y que las vigas solamente a esfuerzos de flexión, la inercia de las
columnas resulta ser mayor que la inercia de las vigas, por lo tanto, se asume que:
<’
= QR
<@
Se obtienen las siguientes constantes estructurales según las ecuaciones 1.12, 1.13,
1.14 y 1.15:
r=
<’ n
* = QRp‰
<@ !
l=
m
= tRQw
n
o = p[Q q rsQRT q Sl q [email protected] u] = ‘wRpS
v=
w[Q q QRTr q rl]
= -tRw‰
o
78
Es necesario determinar puntos de análisis sobre la curva del techo, estableciendo en
cada uno de ellos las coordenadas y la tangente.
Figura 4.14 División geométrica del pórtico
4.2.3.1 Carga vertical muerta uniformemente repartida
Figura 4.15 Carga vertical muerta
79
Donde:
(ã = ‘w‰tRp-./m
Las reacciones generadas en los apoyos de la estructura se determinan mediante las
ecuaciones 1.16 y 1.17:
ox = vx = SwQRw‘-./m
o{ = v{ = Q‰‘TRw‘-./m
Con estas reacciones de los apoyos se obtiene los valores de los momentos Mx,
fuerzas axiales Nx y fuerzas cortantes Qx en los puntos determinados de la curva de
la cubierta.
Mediante la ecuación 1.18 se obtiene los momentos flectores:
Las fuerzas cortantes y axiales vienen dadas por las ecuaciones 1.19, 1.20, 1.21 y
1.22
Los valores obtenidos en los diferentes puntos de la curva de la cubierta son
presentados en la siguiente tabla:
x (m)
0
0,14
1,4
2,8
4,2
5,6
7
8,4
9,8
11,2
12,6
14
y (m)
0,00
0,07
0,60
1,08
1,41
1,61
1,68
1,61
1,41
1,08
0,60
0,00
φ deg
25,64
25,19
21,01
16,07
10,87
5,48
0,00
5,48
10,87
16,07
21,01
25,64
Mx (kgf*m)
-2897,1
-2672,6
-856,5
730,7
1864,4
2544,6
2771,3
2544,6
1864,4
730,7
-856,5
-2897,1
Nx (kgf)
1055,5
342,2
1022,8
-591,4
-719,2
-80,6
241,4
-80,6
-719,2
-591,4
1022,8
1055,5
Qx (kgf)
1398,6
1683,3
-969,4
-890,4
151,5
415,0
0,0
-415,0
-151,5
890,4
969,4
-1398,6
80
4.2.3.2 Carga vertical viva uniformemente repartida
Figura 4.16 Carga vertical viva
(ä = TQ‘‰RSt-./m
Las reacciones generadas en los apoyos de la estructura se determinan mediante las
ecuaciones 1.16 y 1.17:
ox = vx = ‘T‰R‘‘-./m
o{ = v{ = T‰t-./m
Con estas reacciones de los apoyos se obtiene los valores de los momentos Mx,
fuerzas axiales Nx y fuerzas cortantes Qx en los puntos determinados de la curva de
la cubierta.
Mediante la ecuación 1.18 se obtiene los momentos flectores:
Las fuerzas cortantes y axiales vienen dadas por las ecuaciones 1.19, 1.20, 1.21 y
1.22
81
Los valores obtenidos en los diferentes puntos de la curva de la cubierta son
presentados en la siguiente tabla:
Tabla 4.15 Reacciones debido a la carga viva
x (m)
y (m)
φ deg
Mx (kgf*m)
Nx (kgf)
Qx (kgf)
0,00
0,14
1,40
2,80
4,20
5,60
7,00
8,40
9,80
11,20
12,60
14,00
0,00
0,07
0,60
1,08
1,41
1,61
1,68
1,61
1,41
1,08
0,60
0,00
25,64
25,19
21,01
16,07
10,87
5,48
0,00
5,48
10,87
16,07
21,01
25,64
-4287,99
-3955,75
-1267,67
1081,47
2759,43
3766,20
4101,79
3766,20
2759,43
1081,47
-1267,67
-4287,99
1562,20
506,52
1513,80
-875,28
-1064,44
-119,32
357,33
-937,88
206,88
-1909,29
206,03
973,88
2070,00
2491,50
-1434,79
-1317,86
224,27
614,30
0,00
2417,80
2534,03
-839,54
-1568,57
-484,64
4.2.3.3 Carga de sismo uniformemente repartida
Figura 4.17 Carga horizontal de sismo
(U = ‘‘‰R‘p-./m
82
La constante de la estructura según la Ec. 1.23 es:
.=
‰wŠ-x-RtRQw
Q
yQS q
z = SR
pS
T
Las reacciones generadas en los apoyos de la estructura se determinan mediante las
ecuaciones 1.24, 1.25, 1.26 y 1.27:
v| = QwRQT./m
o| = ~Q‰‘RS‘-./m
v‹ = ‘tŠRwS-./m
o‹ = ~‘tŠRwS-./m
Con estas reacciones de los apoyos se obtiene los valores de los momentos Mx,
fuerzas axiales Nx y fuerzas cortantes Qx en los puntos determinados de la curva de
la cubierta. Mediante las ecuaciones 1.28 y 1.31 se obtienen los momentos flectores:
Las fuerzas cortantes y axiales vienen dadas por las ecuaciones 1.29, 1.30, 1.32 y
1.33. Los valores obtenidos en los diferentes puntos de la curva de la cubierta son
presentados en la tabla 4.17.
Tabla 4.16 Reacciones debido a la carga de sismo
x (m)
0
0,14
1,4
2,8
4,2
5,6
7
8,4
9,8
11,2
12,6
14
y (m)
0,00
0,07
0,60
1,08
1,41
1,61
1,68
1,61
1,41
1,08
0,60
φ deg Mx (kgf*m)
25,64 2078,74
25,19 2046,50
21,01 1713,58
16,07 1282,52
10,87
823,65
5,48
364,16
0,00
-79,61
5,48
2362,14
10,87 2307,90
16,07 1829,66
21,01 1319,25
0,00 25,64
830,90
Nx (kgf)
-301,92
-191,31
-162,02
270,29
328,80
101,67
-172,43
293,99
182,28
166,88
-262,27
Qx (kgf)
-186,01
-299,36
214,36
304,74
148,49
-107,64
-309,42
-190,42
-299,11
307,96
232,17
-327,73 -123,62
83
4.2.3.4 Carga de viento horizontal uniformemente repartida
Figura 4.18 Carga horizontal de viento
(å = QtŠpRQ-./m
La constante de la estructura según la Ec. 1.23 es:
.=
‰wŠ-x-RtRQw
Q
yQS q
z = SR
pS
T
Las reacciones generadas en los apoyos de la estructura se determinan mediante las
ecuaciones 1.24, 1.25, 1.26 y 1.27:
v| = T‘wRSp-./m
o| = ~T‘Rp‘-./m
v‹ = Qtt‰RQS./m
o‹ = ~Qtt‰RQS-./m
Con estas reacciones de los apoyos se obtiene los valores de los momentos Mx,
fuerzas axiales Nx y fuerzas cortantes Qx en los puntos determinados de la curva de
la cubierta.
84
Tabla 4.17 Reacciones debido a la carga de viento
x (m)
0,00
0,14
1,40
2,80
4,20
5,60
7,00
8,40
9,80
11,20
12,60
14,00
y (m)
0,00
0,07
0,60
1,08
1,41
1,61
1,68
1,61
1,41
1,08
0,60
0,00
φ deg Mx (kgf*m)
25,64 6765,90
25,19 6660,97
21,01 5577,39
16,07 4174,38
10,87 2680,82
5,48
1185,28
0,00
-259,11
5,48
7688,31
10,87 7511,77
16,07 5955,21
21,01 4293,92
25,64 2704,44
Nx (kgf)
-982,68
-579,36
-745,60
223,18
953,57
1063,95
534,28
956,87
593,27
543,18
-853,63
-1066,70
Qx (kgf)
-605,42
-974,36
697,69
991,86
483,30
-350,34
-1007,12
-619,80
-973,54
1002,35
755,68
-402,36
4.2.3.5 Combinaciones de cargas
Para completar el análisis de cargas se utilizan las combinaciones de cargas que se
presentan a continuación según la norma ASCE 20106.
Símbolos y Notación
D = Carga Muerta
E = Carga de Sismo
L = Carga Viva
Lt = Carga viva de la Cubierta
S = Carga de Granizo
W = Carga de Viento
Cuando sea apropiado, se deberá investigar cada estado límite de resistencia. Los
efectos más desfavorables, tanto de viento como de sismo, no necesitan ser
considerados simultáneamente. Las estructuras, componentes y cimentaciones,
6
ASCE; Minimum Desing Loads for Buildings and Other Structures; 2010, pág. 7
85
deberán ser diseñadas de tal manera que la resistencia de diseño iguale o exceda los
efectos de las cargas incrementadas, de acuerdo a las siguientes combinaciones:
1) 1.4 D
2) 1.2 D + 1.6 L + 0.5 max (Lt; S; R)
3) 1.2 D + 1.6 max (L; S; R) + max (L; 0.5 W)
4) 1.2 D + 1.0 W + L + 0.5 max (Lt; S)
5) 1.2 D + 1.0 E + L + 0.2 S
6) 0.9 D + 1.0 W
7) 0.9 D + 1.0 E
Aplicando las combinaciones de cargas descritas, anteriormente se tiene los
siguientes resultados:
Tabla 4.18 Combinaciones de Cargas Resultantes
C1
-4055,95
-3741,69
-1199,07
1022,95
2610,11
3562,40
3879,83
3562,40
2610,11
1022,95
-1199,07
-4055,95
C2
-13981,03
-12897,77
-4133,24
3526,15
8997,14
12279,74
13373,94
12279,74
8997,14
3526,15
-4133,24
-13981,03
C3
-19424,41
-17919,40
-5742,48
4899,02
12500,10
17060,74
18580,96
17060,74
12500,10
4899,02
-5742,48
-19424,41
C4
-4642,33
-3863,35
2204,75
7051,64
10022,31
11205,30
10653,75
17708,33
14853,26
8832,48
921,28
-8703,80
C5
-7143,27
-6460,98
-1012,74
3608,40
6758,24
8463,98
8741,95
10461,96
8242,49
4155,54
-1407,07
-8391,10
C6
4158,51
4255,60
4806,56
4831,99
4358,75
3475,40
2235,07
9978,42
9189,69
6612,82
3523,09
97,04
C7
-528,66
-358,88
942,75
1940,14
2501,57
2654,28
2414,57
4652,25
3985,82
2487,27
548,42
-1776,49
86
4.2.3.1 Cargas en las Columnas Del Galpón del Área de Carga
Tabla 4.19 Cargas Generadas en las Columnas del Galpón de la Planta
CARGAS GENERADAS EN LAS COLUMNAS
H (m) M (kg.m) M (kg.m) M (kg.m) M (kg.m) M (kg.m) M (kg.m)
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
3
-724.28
-1072.00
519.68
1691.48
-724.28
-1072.00
6
-1448.55
-2143.99
1039.37
3382.95
-1448.55
-2143.99
9
-2172.83
-3215.99
1559.05
5074.43
-2172.83
-3215.99
12
-2897.11
-4287.99
2078.74
6765.90
-2897.11
-4287.99
Tabla 4.20 Combinaciones de Carga para Columnas del Galpón de la Planta
COMBINACIONES DE CARGA EN LAS COLUMNAS
H (m)
C1
C2
C3
C4
C5
C6
C7
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
3
-1013.99
-3495.26
-4856.10
-291.45
-1785.82 1039.63 -132.16
6
-2027.98
-6990.51
-9712.21
-582.90
-3571.63 2079.25 -264.33
9
-3041.96 -10485.77 -14568.31
-874.35
-5357.45 3118.88 -396.49
12
-4055.95 -13981.03 -19424.41 -4642.33 -7143.27 4158.51 -528.66
87
Sección 2: Área de carga
º
Figura 4.19 Geometría Básica
Siendo:
Parámetro
Nomenclatura
Valor (m)
Luz del portico
L
18
Altura de la Columna
h
11.19
Fleche del Arco
f
1.99
Altura total
HT
13.18
Distancia entre porticos
d
6
Profundiad del Galpón
D
30
Longitud del Arco
s
18.58
Aplicando los mismos criterios de diseño utilizados en la sección 1 del área de planta,
los resultados obtenidos para la variación de datos de la sección de carga se resumen
en las siguientes tablas:
88
Tabla 4.21 Cargas sobre pórtico
TIPO DE CARGA
VALOR
Carga viva
60 kg/m2
Carga de la cubierta 22.98 kg/m
Carga de correas
123.7 kg/m
Carga de pórticos
212.1 kg/m
Carga muerta total
51.77 kg/m
Tabla 4.22 Diseño sísmico
Coeficientes de sismo
Valor
Factor zona sísmica
Z
0,40
Coeficiente importancia
I
1
Coeficiente de suelo (S2)
S
1,2
Coeficiente
Cm
3
Factor reducción de respuesta R
10
Factor de configuración
φP,E
1
Factor acero
Ct
0,09
Altura máxima
hn
13,184
Periodo de vibración
T
0,62
Cortante basal de diseño
C
2,50
Cortante basal kg/m2
V
3.2
Cortante basal / pórtico kg
V
645.51
Tabla 4.23 Diseño de cargas de viento
Coeficientes diseño viento
Coeficiente de exposición (Expo B)
Coeficiente de presión (método 2)
Factor de importancia
Presión de estancamiento; velocidad viento 20 km/h
Presión de estancamiento kN/m2
Carga de viento kN/m2
Carga de viento kg/m2
Carga de viento lineal
Valor
Ce
0,95
Cp
1,4
Iw
1,0
qs
12,6
qs
0,6
P
0,8
P
80.27
kg/m 1057.97
89
Tabla 4.24 Reacciones por cargas muertas
x (m)
y (m)
φ deg
Mx (kgf*m)
Nx (kgf)
Qx (kgf)
0
0,18
0,00
0,08
23,86
23,43
-7313,2
-6789,3
-2900,8
-3222,7
1561,6
234,3
1,8
3,6
0,72
1,27
19,48
14,86
-2550,5
1153,8
2055,2
1020,4
1695,9
-1771,8
5,4
7,2
1,67
1,91
10,03
5,05
3799,7
5387,3
-1273,1
-389,2
-688,8
832,3
9
10,8
1,99
1,91
0,00
5,05
5916,5
5387,3
653,6
-389,2
0,0
-832,3
12,6
14,4
1,67
1,27
10,03
14,86
3799,7
1153,8
-1273,1
1020,4
688,8
1771,8
16,2
18
0,72
0,00
19,48
23,86
-2550,5
-7313,2
2055,2
-2900,8
-1695,9
-1561,6
Tabla 4.25 Reacciones por cargas vivas
x (m)
y (m) φ deg
Mx (kgf*m)
Nx (kgf)
Qx (kgf)
0,00
0,18
1,80
3,60
5,40
0,00
0,08
0,72
1,27
1,67
23,86
23,43
19,48
14,86
10,03
-7338,25
-6812,56
-2559,26
1157,74
3812,73
-2910,73
-3233,68
2062,23
1023,94
-1277,50
1566,94
235,06
1701,69
-1777,85
-691,13
7,20
1,91
5,05
5405,73
-390,58
835,11
9,00
10,80
12,60
1,99
1,91
1,67
0,00
5,05
10,03
5936,73
5405,73
3812,73
655,79
3290,97
3062,22
0,00
311,69
-1065,26
14,40
1,27
14,86
1157,74
-1004,83
2477,67
16,20
0,72
19,48
-2559,26
-1891,63
-794,32
18,00
0,00
23,86
-7338,25
199,81
-1438,66
Tabla 4.26 Reacciones por cargas de sismo
x (m)
0
0,18
1,8
3,6
5,4
7,2
9
10,8
12,6
14,4
16,2
y (m)
0,00
0,08
0,72
1,27
1,67
1,91
1,99
1,91
1,67
1,27
0,72
φ deg
23,86
23,43
19,48
14,86
10,03
5,05
0,00
5,05
10,03
14,86
19,48
Mx (kgf*m)
3742,09
3688,78
3111,87
2331,82
1488,25
642,83
-167,46
4384,36
4281,19
3374,95
2415,06
Nx (kgf)
321,26
476,93
-527,73
-107,03
522,88
299,98
-333,03
-328,02
-473,89
509,33
121,87
Qx (kgf)
-446,73
-249,07
-291,92
230,06
477,49
122,23
-436,97
-424,42
-251,30
-168,23
522,37
18
0,00
23,86
1504,69
-504,67
181,74
90
Tabla 4.27 Reacciones por cargas de viento
x (m)
0,00
0,18
1,80
3,60
5,40
7,20
9,00
10,80
12,60
14,40
16,20
18,00
y (m)
0,00
0,08
0,72
1,27
1,67
1,91
1,99
1,91
1,67
1,27
0,72
0,00
φ deg Mx (kgf*m)
23,86 6133,19
23,43 6045,82
19,48 5100,28
14,86 3821,80
10,03 2439,21
5,05
1053,58
0,00
-274,46
5,05
7185,87
10,03 7016,78
14,86 5531,46
19,48 3958,22
23,86 2466,16
Nx (kgf)
526,53
776,22
-558,54
-622,40
128,33
831,50
509,87
-537,61
-776,70
834,79
199,74
-827,14
Qx (kgf)
-732,19
-408,23
-478,45
377,06
782,60
200,33
-716,19
-695,61
-411,87
-275,73
856,15
297,87
Tabla 4.28 Combinaciones da cargas resultantes
C1
-10238,53
-9505,08
-3570,75
1615,30
5319,63
7542,22
8283,09
7542,22
5319,63
1615,30
-3570,75
-10238,53
C2
-20874,68
-19379,29
-7280,17
3293,34
10845,85
15377,35
16887,85
15377,35
10845,85
3293,34
-7280,17
-20874,68
C3
-17258,43
-16022,09
-6018,98
2722,81
8966,95
12713,43
13962,26
12713,43
8966,95
2722,81
-6018,98
-17258,43
C4
-10338,54
-9245,93
-644,33
6420,49
10997,42
13187,49
13051,36
19319,78
15574,98
8130,16
-1786,39
-14005,57
C5
-12515,09
-11403,79
-2557,92
4896,67
9934,98
12618,69
12984,78
16360,23
12727,93
5939,80
-3254,73
-14752,48
C6
-448,73
-64,59
2804,80
4860,21
5858,97
5902,15
5050,38
12034,44
10436,54
6569,87
1662,74
-4115,76
C7
-2839,83
-2421,63
816,39
3370,23
4908,01
5491,40
5157,39
9232,94
7700,96
4413,36
119,58
-5077,22
91
4.2.3.2 Cargas en las Columnas Del Galpón del Área de Carga
Tabla 4.29 Cargas Generadas en las Columnas
CARGAS GENERADAS EN LAS COLUMNAS
Altura de la
Columna
Carga
muerta
Carga
viva
Carga viva
GRÚA
Carga
sismo
Carga
viento
Carga
techo
Carga
granizo
H (m)
M (kg.m)
M (kg.m)
M (kg.m)
M (kg.m)
M (kg.m)
M (kg.m)
M (kg.m)
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
3
-1828.31
-1834.56
-2455.48
935.52
1533.30
-231.15
-178.79
6
-3656.62
-3669.13
-4910.96
1871.04
3066.59
-462.30
-357.59
9
-5484.93
-4586.41
-7366.43
2806.56
4599.89
-693.45
-536.38
10
-6094.37
-6115.21
-8184.93
3118.40
5110.99
-770.50
-595.98
10
-6094.37
-6115.21
3815.07
3118.40
5110.99
-770.50
-595.98
12
0.00
-7338.25
2178.09
3742.09
6133.19
-924.60
-715.18
Tabla 4.30 Combinaciones de Cargas para las Columnas
Altura de la Columna
H (m)
COMBINACIONES DE CARGA EN LAS COLUMNAS
C1
C2
C3
C4
C5
C6
C7
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
3
-2559.63
-9147.44
-6770.08
-2846.14
-5584.25
-112.18
-709.96
6
-5119.27
-18294.87
-13540.17
-5692.28
-11168.50
-224.36
-1419.91
9
-7678.90
-25974.66
-19392.97
-7621.14
-15835.47
-336.54
-2129.87
10
-8532.11
-30491.45
-22566.95
-9487.14
-18614.17
-373.94
-2366.52
10
-8532.11
-11291.45
-10566.95
2512.86
-6614.17
-373.94
-2366.52
12
-10238.53
-17389.74
-15080.34
615.43
-10337.00
-448.73
-2839.83
92
4.2.4 DISEÑO DE CORREAS DEL TECHO
Se considera una correa tipo C para el techo, como muestra la Figura 4.20 Correas
del Techo, este elemento se considera para el análisis un peso propio de St É ª Ê, para
Æ¡
realizar los cálculos se toma los datos técnicos del catálogo del proveedor que se
encuentran en el ANEXO B
.
Figura 4.20 Correas del Techo
Análisis estático de la Correa
Tabla 4.31 Cargas Actuantes sobra la Correa del Techo
CARGA
Muerta
Viva
Techo
Granizo
TOTAL
w, É Ê
Ó¿
à
20.00
60.00
4.00
101.97
185.97
Figura 4.21 Diagrama de Cuerpo libre – Correa del Techo
Figura 4.22 Diagrama de Momentos - Correa del Techo
93
Carga Requerida
La carga requerida para la correa se determina del análisis estático del elemento.
./
0Ì = QpTRŠ‰- 1 3
2
&Ì =
0Ì [email protected]
p
&Ì = p‘pRT-[/R %2]
Sección de las Correas del Techo
K| =
&ª«|
-tR × $‹
K| = ‰SR‘S-[%2Z ]
Del análisis realizado de la Correa, se considera para el análisis un perfil UPN que
cumple con la sección requerida, el dato se toma de la tabla del ANEXO B UPN 140.
Esta correa se toma para los dos galpones, por lo que se realiza un solo análisis que
es válido para ambos galpones.
Fluencia
&– = &4 = - $‹ K|
(Ec. 1.50)
Tabla 4.32 Valores de para ÔÏ , para Correa del Techo
Perfil IPE PÎ c [ÙàÐ ] ÑÒ c 1
UPN 140
86.4
Ó¿
3 ÔÏ c [Ó¿R Ùà]
Ùàh
3515
303696
FUENTE: Catálogo de Materiales DIPAC
De acuerdo a los valores calculados &Ì • &– por lo que se concluye que el perfil
seleccionado UPN 140, es apto para el análisis.
94
Pandeo Lateral-Torsional
!4 = QR‰-#‹ ±
$‹
(Ec. 1.54)
!˜ = #Y; ±
tR‰$‹
#Y; @ =
Øæ
µ<‹ 7>
G|
(Ec. 1.56)
Tabla 4.33 Propiedades del Perfil UPN 140
EÒÈ c [ÙàÜ ] jÁ c [Ùà]
[Ùà]
UPN 140
(Ec. 1.57)
6.02
62.7
140
WÎ c [ÙàÐ ]
51.4
ØÚD [Ùà]
4.62
FUENTE: Catálogo de Materiales DIPAC
UPN 140
kÖ c [Ùà]
600
k¾ c [Ùà]255.24
kØ c [Ùà]
417.92
Determinados los valores de !© ,-!4 y !˜ . Se determina que el caso a tomar es
Cuando !© ˆ !˜
$)˜ =
7© œ @
! @
}# © 
Y;
&– = $)˜ G| € &4
±Q q tRt‰p
²% !© @
y z
G| n³ #Y;
El factor 7© , se determina utilizando la ecuación 1.40
(Ec. 1.53)
95
7© =
QSRT&ª«|
L € ‘Rt
SRT&ª«| q ‘&š q w&› q ‘&¬ ª
(Ec. 1.49)
Con los valores del diagrama de momentos (figura 4.22) se determina el valor de 7©
7© = QR‘Q
Perfil UPN
UPN 140
Ûc [ÙàÜ ]
6.02
ÑÙØ c 1
Ó¿
3
Ùàh
2288.36
&– = $)˜ G|
&– = QQ‰SQRpw-[./R 2]-
Tabla 4.34 Valores de ÔÏ , para Correas del Techo
Perfil UPN ÔÏ c [Ó¿R Ùà] ÝÔÏ c [Ó¿R Ùà] ÔÞ c [Ó¿R Ùà]
UPN 140
117621.84
105859.66
83686.5
ÝÔÏ ˆ ÔÞ
CUMPLE
ÔÞ
Ôß
0.79
debido a que ç&– ˆ &Ì .
Determinados los esfuerzos se concluye que el perfil UPN 140 es válido para el uso
4.2.5 DISEÑO DE COLUMNAS
Carga requerida
Debido a que se tiene dos galpones, la carga requerida se obtiene por separado de
cada uno de los galpones, para el galpón 1 (Área de la Planta) la carga más alta se
96
obtiene de la combinación 3 (1.2 D + 1.6 S + L), mientras que para el galpón 2 (Área
del puente Grúa) se obtiene de la combinación 2 (1.2 D + 1.6 L +0.5 S).
GALPÓN
Galpón 1
Galpón 2
Selección de la Columna
K| =
GALPÓN
ÔàèÎ c [Ó¿R Ùà] ÑÒ c 1
ÔÞ c [Ó¿R à]
1942441
2087468
&ª«|
tR × $‹
Ó¿
3 PÎ-ØBCÞBØÄßÁ c éÙàÐ ê bBØëÄÕ-ìdí PÎ c éÙàÐ ê
Ùàh
Galpón 1
1942441
3515
837.29
HEB 240
938
Galpón 2
3049145
3515
1314.34
HEB 280
1380
ANÁLISIS A COMPRESIÓN DE LAS COLUMNAS
Factor de Ajuste de la longitud efectiva
Debido a que la base de las columnas es un apoyo rígido se considera que G 1 = 1.0.
En el punto 2 es la conexión de la columna y a viga de trabe, por lo tanto G 2 se
determina usando la fórmula.Para el galpón 1, ™@ =
Para el galpón 2, ™@ =
î ï
Ÿ ¼¼
ð¼
î ï
Ÿ ññ
ðñ
î ï
Ÿ ¼¼
ð¼
î ï
Ÿ ññ
ðñ
= TR‘
== ‰R‘
97
Por lo tanto, usando el nomograma se determina que el factor de corrección K=1.84
para las columnas del galpón del área de la planta y K=1.75 para el galpón del área
de puente grúa.
Relación de Esbeltez
La relación ò =
—
˜
, debe estar dentro de un rango para analizar la columna, por lo que
se hace el análisis.
Columna
ó
HEB 240
1.85
HEB 280
1.75
Determinados los valores de
$)˜ , se utiliza la ecuación:
—
˜
kc [Ùà] Øc [Ùà]
ô
1200
10.3
215.53
1120
12.1
161.98
, se tiene que
$)˜ = tRp‰‰R $8
—
˜
ˆ wR‰Q¢
O
£¤
, entonces para de terminar
(Ec. 1.47)
98
$8 =
œ@
!

#
}
@
(Ec. 1.48)
Ó¿
3
Ùàh
Columna
ô
HEB 240
215.53
Ó¿
ÑB c 1 h 3
Ùà
11413.83
3089.91
HEB 280
161.98
12793.98
3133.18
ÑÙØ c 1
Entonces la resistencia de comprensión se obtiene de la ecuación:
6– = $)˜ o¡
HEB 240
õ¿ c [Ùàh ]
106.0
327530.46
HEB 280
131.4
411699.85
Columna
Columna
HEB 240
HEB 280
(Ec. 1.45)
bÏ c [Ó¿]
bÏ c [Ó¿R Ùà] ÝbÏ c [Ó¿R Ùà] bÞ c [Ó¿R Ùà]
bÞ
bß
327530.46
294777.41
70767.1
ÝbÏ ˆ bÞ
CUMPLE
0.24
411699.85
370529..86
82799.8
CUMPLE
0.22
ANÁLISIS A FLEXIÓN DE LAS COLUMNAS
Fluencia
&– = &4 = - $‹ K|
(Ec. 1.50)
99
Ó¿
3 ÔÏ c [Ó¿R Ùà]
Ùàh
Tabla 4.35 Valores de para Columnas
Perfil HEB PÎ c [ÙàÐ ] ÑÒ c 1
HEB 240
938
3515
3297070
HEB 280
1380
3515
3177560
FUENTE: Catálogo DIPAC
De acuerdo a los valores calculados &Ì • &– por lo que se concluye que el perfil
seleccionado IPE 330 es apto para el análisis.
Pandeo Lateral-Torsional
!4 = QR‰-#‹ ±
$‹
(Ec. 1.54)
!˜ = #Y; ±
tR‰$‹
#Y; @ =
µ<‹ 7>
G|
(Ec. 1.57)
(Ec. 1.56)
HEB 240
Øæ [Ùà]
6.06
EÒ c [ÙàÜ ]
3923
jÁ c [Ùà]
22.3
WÎ c [ÙàÐ ]
527
ØÚD [Ùà]
HEB 280
7.09
6595
26.2
767
10.61
HEB 240
kÖ c [Ùà]1200
k¾ c [Ùà]256.94
kØ c [Ùà]
HEB 280
1119
300.62
959.77
9.11
260.59
Determinados los valores de !© ,-!4 y !˜ . Se determina que el caso a tomar es, Cuando
!© ˆ !˜
100
$)˜ =
&– = $)˜ G| € &4
7© œ @
! @
}# © 
Y;
±Q q tRt‰p
(Ec. 1.52)
²% !© @
y z
G| n³ #Y;
(Ec. 1.53)
El factor 7© , se determina utilizando la ecuación 1.4
7© =
valor de 7©
QSRT&ª«|
L € ‘Rt
SRT&ª«| q ‘&š q w&› q ‘&¬ ª
(Ec. 1.49)
Con los valores tomados de la tabla de momentos de la estructura se determina el
Galpón 1
ÔàèÎ
19424.41
Ôõ
4856.1
Ôí
9712.21
ÔA
14568.31
1.67
Galpón 2
30491.45
9147.44
18294.87
25974.66
1.50
Galpón 1
HEB 240
1.67
Ûc [ÙàÜ ]
Galpón 2
HEB 280
1.50
153
Perfil HEB
AÖ
110
ÑÙØ c 1
AÖ
Ó¿
3
Ùàh
7163.86
7487.92
&– = $)˜ G| € &4
(Ec. 1.52)
Tabla 4.36 Valores de ÔÏ , para Columnas
Perfil HEB
HEB 240
HEB 280
ÔÏ c [Ó¿R Ùà] ÝÔÏ c [Ó¿R Ùà] ÔÞ c [Ó¿R Ùà]
ÔÞ
Ôß
3775353.74
3397818.36
1942441
ÝÔÏ ˆ ÔÞ
CUMPLE
0.57
5743236.48
5168912.83
3049145
CUMPLE
0.59
101
ANÁLISIS DE FLEXIÓN Y COMPRESIÓN DE COLUMNAS
El análisis de flexión más compresión determina que se cumple con el caso 1 en el
que se cumple que N½ ¥ tRS, por lo que se usa la ecuación:
N
¼
6˜ p &˜| &˜‹
q ¯
q
° € QRt
6) Š &)| &)‹
(Ec. 1.62)
Debido a que el análisis se ha efectuado en relación a “X”, la ecuación de flexo
compresión se expresa de la siguiente forma:
6Ì p &Ì
q y z € QRt
6– Š &–
bÞ c [Ó¿R Ùà]
bÏ c [Ó¿R Ùà]
6Ì p &Ì
q y z € QRt
6– Š &–
3775353.74
70767.1
327530.46
0.67
5743236.48
82799.8
411699.85
0.63
Perfil HEB
ÔÞ c [Ó¿R Ùà]
ÔÏ c [Ó¿R Ùà]
HEB 240
1942441
HEB 280
3049145
Determinados los esfuerzos se comprueba que los perfiles HEB 240, Y EB 280 son
apto para la construcción, debido a que el factor de trabajo
ÔÞ
Ôß
, está más próximo a 1,
además, el esfuerzo de diseño es mayor al requerido, por lo que es apto para el uso.
4.2.6 DISEÑO DE VIGA DE TRABE
Figura 4.23 Representación de la Viga de Trabe
102
Se considera en el análisis como viga de Trabe el perfil HEB 240
Sección de la Viga de Trabe
Fluencia
&– = &4 = - $‹ K|
(Ec. 1.50)
Ó¿
3 ÔÏ c [Ó¿R Ùà] ÔÏ c [ÚÁÏR à]
Ùàh
Tabla 4.37 Valores de para Viga de Trabe
Galpón 1
Galpón 2
Perfil HEB PÎ c [ÙàÐ ] ÑÒ c 1
HEB 240
938
3515
3297070
938
HEB 240
938
3515
3297070
938
De acuerdo a los valores calculados &Ì • &– por lo que se concluye que el perfil
FUENTE: Catálogo DIPAC
seleccionado HEB 240 es apto para el análisis.
Pandeo Lateral-Torsional
!© = -2 = tt-%2
!4 = QR‰-#‹ ±
$‹
!˜ = #Y; ±
tR‰$‹
#Y; @ =
µ<‹ 7>
G|
(Ec. 1.54)
(Ec. 1.57)
(Ec. 1.56)
103
Øæ [Ùà]
HEB 240
EÒ c [ÙàÜ ]
6.06
jÁ c [Ùà]
3923
HEB 240
22.3
kÖ c [Ùà]
600
ØÚD [Ùà]
WÎ c [ÙàÐ ]
527
9.11
k¾ c [Ùà]- kØ c [Ùà]
256.94
260.59
Determinados los valores de !© ,-!4 y !˜ . Se determina que el caso a tomar es
Cuando !© ˆ !˜
$)˜ =
7© œ @
! @
} ©
#Y;
&– = $)˜ G| € &4
²% !© @
±Q q tRt‰p
y z
G| n³ #Y;
(Ec. 1.53)
El factor 7© , se determina utilizando la ecuación 1.40
7© =
QSRT&ª«|
L € ‘Rt
SRT&ª«| q ‘&š q w&› q ‘&¬ ª
(Ec. 1.49)
Con los valores del análisis estático de la viga de trabe se determina el valor de 7©
Galpón 1
ÔàèÎ
19424.41
Ôõ
4856.1
Ôí
9712.21
ÔA
14568.31
1.67
Galpón 2
30491.45
9147.44
18294.87
25974.66
1.50
Galpón 1
HEB 240
1.67
Ûc [ÙàÜ ]
Galpón 2
HEB 280
1.50
153
Perfil HEB
AÖ
110
ÑÙØ c 1
AÖ
Ó¿
3
Ùàh
7163.86
7487.92
104
&– = $)˜ G|
(Ec. 1.52)
Tabla 4.38 Valores de ÔÏ , para Columnas
Perfil HEB
HEB 240
HEB 280
ÔÏ c [Ó¿R Ùà] ÝÔÏ c [Ó¿R Ùà] ÔÞ c [Ó¿R Ùà]
ÔÞ
Ôß
3775353.74
3397818.36
1942441
ÝÔÏ ˆ ÔÞ
CUMPLE
0.57
5743236.48
5168912.83
3049145
CUMPLE
0.59
De acuerdo a los datos obtenidos se determina que ÝÔÏ ˆ ÔÞ , que significa que el
esfuerzo calculado es mayor al requerido, por lo que se concluye que las vigas son
aptas para el uso.
4.2.7
DISEÑO DE ARCOS DEL TECHO
Figura 4.24 Arco del Techo
CARGA REQUERIDA
La carga máxima a la que están sometidos los arcos del techo se toma de la tabla de
Momentos con las combinaciones de Carga (tabla 4.18 y tabla 4.28). Para la selección
de los perfiles del arco del techo se toman los valores máximos de momentos que se
generan, los valores se toman de los perfiles IPE en el Anexo B. Con los valores
máximos de carga se hace el análisis de sección de la viga requerida.
105
Sección de las Arcos del Techo
K| =
GALPÓN
ÔàèÎ c [Ó¿R Ùà]
Galpón 1
1942441
Galpón 2
2087468
Ó¿
ÑÒ c 1 h 3
Ùà
&ª«|
tR × $‹
PÎ-ØBCÞBØÄßÁ c [ÙàÐ ]
bBØëÄÕ-ìdí
PÎ c [ÙàÐ ]
3515
837.29
IPE 360
904
3515
899.81
IPE 360
904
Del análisis de la se determina que el perfil a utilizar en ambos galpones será el perfil
IPE 360, cuyas propiedades se encuentran en el Anexo B.
Fluencia
&– = &4 = - $‹ K|
(Ec. 1.50)
Tabla 4.39 Valores de para Arcos del Techo
Perfil IPE PÎ c [ÙàÐ ] ÑÒ c 1
IPE 360
904
Ó¿
3 ÔÏ c [Ó¿R Ùà]
Ùàh
3515
3177560
FUENTE: Catalogo DIPAC
De acuerdo a los valores calculados &Ì • &– por lo que se concluye que el perfil
seleccionado IPE 360 es apto para el análisis.
Pandeo Lateral-Torsional
!4 = QR‰-#‹ ±
$‹
(Ec. 1.54)
106
!˜ = #Y; ±
tR‰$‹
#Y; @ =
Perfil IPE
IPE 360
ØÒ [Ùà]
µ<‹ 7>
G|
(Ec. 1.56)
EÒ c [ÙàÜ ]
3.79
(Ec. 1.57)
jÁ c [Ùà]
1040
34.73
WÎ c [ÙàÐ ]
510
ØÚD [Ùà]
5.95
Galpón 1
IPE 360
kÖ c [Ùà]
1427
k¾ c [Ùà]160.69
kØ c [Ùà]
Galpón 2
IPE 360
1858
160.69
538.23
Perfil IPE
538.23
Determinados los valores de !© ,-!4 y !˜ . Se determina que el caso a tomar es
Cuando !© ˆ !˜
$)˜ =
&– = $)˜ G| € &4
7© œ @
! @
}# © 
Y;
±Q q tRt‰p
(Ec. 1.52)
²% !© @
y z
G| n³ #Y;
(Ec. 1.53)
El factor 7© , se determina utilizando la ecuación 1.40
7© =
QSRT&ª«|
L € ‘Rt
SRT&ª«| q ‘&š q w&› q ‘&¬ ª
(Ec. 1.49)
Con los valores tomados del diagrama de momentos se determina el valor de 7©
Galpón 1
ÔàèÎ
19424.41
Ôõ
5742.48
Ôí
18580.96
ÔA
AÖ
4899.02
1.57
Galpón 2
20874.68
7280.17
16887.85
3293.34
1.72
107
Perfil HEB
AÖ
Galpón 1
IPE 360
1.57
Galpón 2
IPE 360
1.72
Ûc [ÙàÜ ] ÑÙØ c 1
&– = $)˜ G|
Ó¿
3
Ùàh
37.3
3394.34
37.3
1451.99
Tabla 4.40 Valores de ÔÏ , para Correas del Techo
Perfil IPE
Galpón 1
IPE 360
Galpón 2
IPE 360
905948.45
815353.61
1942441
CUMPLE
ÔÞ
Ôß
740518.96
666467.06
2087468
CUMPLE
0.58
ÔÏ c [Ó¿R Ùà] ÝÔÏ c [Ó¿R Ùà] ÔÞ c [Ó¿R Ùà] ÝÔÏ ˆ ÔÞ
0.8
De acuerdo a los datos obtenidos se determina que ÝÔÏ ˆ ÔÞ , que significa que el
esfuerzo calculado es mayor al requerido, por lo que se concluye que las vigas son
aptas para el uso.
108
4.2.8 ANÁLISIS DEL GALPÓN DEL ÁREA DE LA PLANTA
Mediante el uso del software de simulación SAP2000 se realiza un modelado del
galpón 1, ingresando los datos de los perfiles seleccionados (secciones 4.2.4 – 4.2.7),
y se asignan las cargas calculadas, con estos datos se hace el análisis.
ELEMENTO
CORREAS TECHO
VIGA DE TRABE
COLUMNA
ARCO TECHO
MATERIAL
UPN 140
HEB 240
HEB 260
IPE 360
4.2.8.1 Análisis en SAP2000
En la figura 4.25 se aprecia el resultado de la simulación, el software SAP2000
presenta un código de colores, el cual significa que mientras más esforzado se
encuentre un elemento tiende a aparecer de color rojo, así como también cuando el
material es sobre dimensionado el color del elemento se tornará gris.
Figura 4.25 Diseño del Galón del Área de la Planta en SAP2000
FUENTE: SAP2000 - AUTOR
109
Como se observa en la figura 4.25, todos los elementos del galpón presentan una
coloración entre verde y amarillo o cual significa que los elementos se encuentran en
un rango aceptable de esfuerzo.
Como en el diseño de los elementos se ha calculado un índice de esfuerzo de cada
uno de estos, que es un valor menor a uno para que el cálculo sea aceptable, el
software SAP2000 también presenta sus índices de esfuerzo como indica la figura
4.26, lo que indica el nivel de esfuerzo al que están sometidos los elementos.
Figura 4.26 Índice de Esfuerzos SAP2000
Tabla 4.41 Detalle del Análisis del Galpón del Área de la Planta
ELEMENTO
CORREAS TECHO
VIGA DE TRABE
COLUMNA
ARCO TECHO
MATERIAL
UPN 140
HEB 240
HEB 260
IPE 360
ESFUERZO
0.1-0.5
0.1-0.5
0.5-0.9
0.7-07
ANÁLISIS
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
FUENTE: SAP2000 – AUTOR
La tabla 4.38, muestra un resumen del análisis realizado, en la tala se indica que los
valores de esfuerzo de los elementos son menores a 1, por lo que se concluye que la
selección de perfiles cumple con el esfuerzo permitido, por lo que son aptos para este
diseño.
110
4.2.9 ANÁLISIS DEL GALPÓN DEL ÁREA DE PUENTE GRÚA
Mediante el uso del software de simulación SAP2000 se realiza un modelado del
galpón 1, ingresando los datos de los perfiles seleccionados (secciones 4.2.4 – 4.2.7),
y se asignan las cargas calculadas, con estos datos se hace el análisis.
ELEMENTO
TIPO
CORREAS TECHO
VIGA DE TRABE
COLUMNA
ARCO TECHO
VIGA CARRILERA
MATERIAL
TIPO
UPN 140
HEB 240
HEB 280
IPE 360
IPE 450
4.2.9.1 Análisis en SAP2000
En la figura 4.27 se aprecia el resultado de la simulación, el software SAP2000
presenta un código de colores, el cual significa que mientras más esforzado se
encuentre un elemento tiende a aparecer de color rojo, así como también cuando el
material es sobre dimensionado el color del elemento se tornará gris.
Figura 4.27 Diseño del Galón del Área de Puente Grúa en SAP2000
FUENTE: SAP2000 - AUTOR
111
Tabla 4.42 Detalle del Análisis del Galpón del Área Puente Grúa
ELEMENTO
CORREAS TECHO
VIGA DE TRABE
COLUMNA
ARCO TECHO
VIGA CARRILERA
MATERIAL
UPN 140
HEB 240
HEB 280
IPE 360
IPE 450
ESFUERZO
0.1-0.5
0.1-0.5
0.5-0.9
0.7-07
0.1-0.5
ANÁLISIS
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
FUENTE: SAP2000 – AUTOR
Como se observa en la figura 4.25, todos los elementos del galpón presentan una
coloración entre verde y amarillo o cual significa que los elementos se encuentran en
un rango aceptable de esfuerzo.
RESUMEN DE ELEMENTOS
Tabla 4.43 Detalle de Elementos del Galpón del Área de la Planta
ELEMENTO
TIPO
CORREAS TECHO
VIGA DE TRABE
COLUMNA
ARCO TECHO
MATERIAL
TIPO
UPN 140
HEB 240
HEB 260
IPE 360
CANTIDAD LONGITUD TOTAL PESO TOTAL
u
m
ton
88
528.00
10.89
8
96.00
7.99
18
216.00
20.01
9
128.38
7.33
Peso total
46.22
FUENTE: SAP2000 - AUTOR
Tabla 4.44 Detalle de Elementos del Galpón del Área Puente Grúa
ELEMENTO
TIPO
CORREAS TECHO
VIGA DE TRABE
COLUMNA
ARCO TECHO
VIGA CARRILERA
MATERIAL CANTIDAD
TIPO
u
UPN 140
75
HEB 240
10
HEB 280
12
IPE 360
6
IPE 450
2
LONGITUD TOTAL
m
450.00
60.00
134.23
111.51
60.00
Peso Total
FUENTE: SAP2000 – AUTOR
PESO TOTAL
ton
9.28
4.99
13.80
6.36
5.46
39.89
112
4.2.10 DISEÑO DE CONEXIONES EMPERNADAS
Una parte fundamental para la construcción del galpón son las conexiones, mediante
las conexiones bien llevadas a cabo se sustenta el diseño de los elementos ya que la
transmisión de fuerzas se produce por las uniones.
Determinación de Fuerzas
Para el diseño de conexiones se toma en cuenta las fuerzas críticas aplicadas en las
uniones de las columnas en el punto más alto, esta fuerza se toma del análisis del
galpón en SAP2000, análisis mediante el cual se puede determinar la fuerza crítica
para diseñar la conexión en base a dicha fuerza.
$)˜öYÅ)« = ŠR‘t-[žŒ']
Para las conexiones se utilizará 8 pernos de 3/4 in de diámetro.
o;8))Å÷– =
o;8))Å÷–
Área Total con 8 pernos
â@ × œ
w
@
‘
}w [Â'] × œ
=
w
o;8))Å÷– = QR‰‰[Â'@ ] = tRttQQw[[email protected] ]
oY³Y«ø = - o;8))Å÷– × ù"†#'Œ+
oY³Y«ø = -tRttQQw[[email protected] ] × p
oY³Y«ø = tRttŠQS-[[email protected] ]
Esfuerzo Permisible de los pernos
De acuerdo a las normas los pernos A325 tienen un esfuerzo permisible
ú48˜ªÅ;Å©ø8 = pwwt- 1
./
žŒ'
3 = pwwtt- 1 @ 3
@
%2
2
113
Esfuerzo Real para las conexiones
ú˜8«ø = -
ú˜8«ø = -
$
oY³Y«ø
ŠR‘t-[žŒ']
tRttŠQS-[[email protected] ]
žŒ'
ú˜8«ø = QtQŠRTT- 1 @ 3
2
De acuerdo a los resultados se puede afirmar que ú˜8«ø - • ú48˜ªÅ;Å©ø8 , por lo que se
concluye que las conexiones aplicadas están dentro de los parámetros aceptables.
4.2.11 DISEÑO DE CIMENTACIONES
El diseño de las cimentaciones se basa en el análisis de cargas críticas, siendo el
parámetro de interés el momento flector máximo generado en la combinación crítica
COMB 3, teniendo un valor de 21707.48 kgf*m.
Figura 4.28 Momento Flector Máximo
Este momento flector es generado en el elemento 30 sobre el punto del arrostramiento
de la cimentación.
Consideraciones geométricas de la placa base
Tomando en cuenta las sugerencias geométricas del diseño de la placa base, se
propone una placa de dimensiones 500 x 500 mm, y la utilización de 8 pernos de
anclaje de 1 pulgada de diámetro.
114
Figura 4.29 Geometría de la paca base
A partir de los valores establecidos, diseño propuesto debe cumplir las siguientes
condiciones:
Parámetros
Valor sugerido
â)) = sQ q Qápuû
â4 = 1“= 25.4 mm
Valor propuesto
â)) = Šápû = -SpRTp-22
+ ¥ S-â4
/ ¥ SRSTû- = -T‰RQT-22
â)) = SpRTp-22
+ ¥ SRSTû- = -T‰RQT-22
/- = -Qwt-22
â4 = 1 “
,) ¥ QRT-â4
/ ¥ S-â4
,) ¥ QRŠû = wSRŠ‘-22
â4 = 1“= 25.4 mm
,) = t-22
+- = -Qwt-22
CÁLCULO DE CARGAS SOBRE EL PERNO DE ANCLAJE
La carga a analizar en el diseño del perno de anclaje es la carga axial actuante
sobre el mismo.
&‹
-x-,ü
SQR‰Q-VŒ' * 2
6=
= ŠRTS-VŒ'
-x-tR‘pt-2
6=
115
DIÁMETRO MÍNIMO DE LOS PERNOS DE ANCLAJE
resistencia G‹ = T‰tt-./á%[email protected] , según esto el esfuerzo permisible del perno será:
Se escoge un perno estructural ASTM A325 de diámetro de 1 pulgada, con una
$Y = tR-x-G‹
$Y = tR-x-T‰tt-./á%[email protected]
$Y = ‘wSt-./á%[email protected]
$Y = wpR‘-.+Â
El esfuerzo real sobre el perno de anclaje viene dado por:
mY =
mY =
Con esto se cumple que:
6
œ * â4 @
w
ŠRTS-.ͺ
= QSRQS-.+Â
œ * Q-Â'@
w
mY • $Y
Verificando así que el diámetro mínimo del perno de anclaje es de 1 pulgada.
LONGITUD EFECTIVA DEL PERNO
La longitud efectiva del perno viene dada por la relación:
!8 =
w6
mý) * â4 * [tRtT q -œm˜ ]
Dónde:
P: es la carga axial sobre el perno, tiene un valor de 9.52 Ton
mý) þ es la resistencia última del hormigón y tiene un valor de 210 kg/cm 2.
m˜ þ es el factor de adherencia del hormigón, teniendo un valor de 0.056.
116
!8 =
SQt
w-x-ŠTSt-./
./
* SRTw%2 * [tRtT q -œ * tRtT]
%[email protected]
= ‘ŠRw-%2
La longitud correspondiente al ala del perno será el 5% de la longitud efectiva:
“ = tRtT * !
“ = tRtT-x-‘ŠRw-%2
“ = QRŠ‰-%2
4.2.12 DISEÑO DE LA PLACA BASE
Tomando como base la propuesta de diseño, se tienes las siguientes dimensiones:
B= 500 mm
C= 500 mm
h= 260 mm
n= 120 mm
ESPESOR DE LA PLACA BASE
Para el análisis de la placa se asume un ancho unitario, es decir la dimensión C=1,
simplificando de esta manera el cálculo.
ž=±
QRST * mý) * '@
G‹
Por tanto:
ž=´
./
-x-sQS%[email protected]
%[email protected]
= ‘Rp-%2
./
ST‘QRtŠ- @
%2
QRST-x-SQt
117
LONGITUD DEL PERNO DE ANCLAJE
La longitud del perno del anclaje bien dado por la suma de la longitud efectiva la
longitud de la rosca y el espesor de la placa base.
!_ = - !8 q !˜ q ž
La longitud de la rosca viene establecida por recomendaciones de diseñadores y
fabricantes, con un valor de 5 centímetros.
Por tanto:
!_ = -‘ŠRw-%2 q T%2 q ‘Rp-%2 = -wpR‘S-%2- Ç Tt-%2
ÁREA DE LA ZAPATA
En el diseño de la zapata de la cimentación se considera la máxima carga axial
actuante sobre la columna crítica, siendo esta carga de un de 11170.52 kg. El área
necesaria para soportar la presión generada por la carga viene determinada por la
expresión:
?
o¥±
$ý;
Donde:
N: Es la fuerza axial resultante de la presión generada por la cimentación.
$ý; : es el esfuerzo permisible del tipo de suelo, tiene un valor de 1.02 kg/cm 2.
o¥´
QQQ‰tRTS-./
./
QRtS- @
%2
o ¥ QtwRT-%[email protected] , Siendo esta el área mínima de la cimentación.
118
4.3 PROCESOS DE FABRICACIÓN Y MONTAJE
4.3.1 FABRICACIÓN DE ELEMENTOS
Los elementos de la estructura de la nave industrial, son fabricados in situ, realizando
procesos que presenten las mayores ventajas tanto en términos técnicos y
económicos. Partiendo del diseño estructural, en donde se determinan la geometría
general, dimensiones, tolerancias.
4.3.2 MONTAJE DE GALPÓN
Los elementos constituyentes de la estructura de la nave industrial son enteramente
pre fabricados, es decir en el sitio de la obra se realiza solamente procesos de
ordenamiento. Dentro del proceso de montaje es imprescindible realizar controles
permanentes sobre el avance del mismo, tanto en geometría, así como en control de
calidad del armado, soldadura, etc.
Para la correcta realización del proceso de montaje, es necesario establecer como
punto de partida una planificación de actividades, avance de obra y utilización de
recursos tanto materiales como económicos, con el objetivo principal de tener flujos
de materia prima sin interrupciones optimizando tiempos de construcción.
4.3.2.1 Construcción de Cimentaciones
El proceso inicia con la colocación de una capa protectora y de nivelación de la
superficie del suelo, llamada replantillo, que se componen enteramente de concreto,
con esto se da a la zapata una protección contra los movimientos de la corteza
terrestre, así como también contra efectos de erosión y sedimentación. Generalmente
esta capa de hormigón sólido tiene un espesor de 5 centímetros, a lo largo de toda la
cimentación.
El proceso continúa con el armado del esqueleto, conformado por varillas corrugadas
y un conjunto entrearmado, se debe tener en cuenta la distancia de la rosca del perno
119
de anclaje es decir 5 centímetros, a este esqueleto se lo rellena con el hormigón
estructural, construyendo así la cimentación.
Una vez secado el hormigón de las cimentaciones, se procede a colocar las placas
base, necesarias para el asentamiento de las columnas, las placas base deben ser
colocadas todas al mismo nivel sobre suelo, para luego asegurarlas mediante el uso
de pernos.
Figura 4.30 Placa base y pernos de anclaje
4.3.2.2
Izaje de Columnas
Para el Izaje de las columnas tipo HEB 260 se utiliza una grúa, con la cual se sueldan
uno ganchos a los perfiles. Una vez ubicadas las columnas en la correcta posición se
realiza unos puntos de soldadura en el centro del perfil respecto a la placa base, esto
para evitar deformaciones generadas por las altas temperaturas de la soldadura,
opcionalmente se puede soldar ménsulas base entre las columnas y las placas bases
con el fin de restringir el movimiento de las columnas.
120
Una vez fijadas las columnas, con los cordones de soldadura y la utilización de
rigidizadores, se procede a colocar las placas de asiento y las ménsulas, para la
posterior colocación de las vigas carrileras.
Figura 4.31 Izaje de columnas
4.3.2.3 Izaje de vigas carrileras
Una vez colocada las columnas, las ménsulas de apoyo y placas de asiento, se
procede a colocar las vigas carrileras. Para el izaje de las vigas carrileras se utiliza la
grúa, una vez colocadas en la posición indicada en los planos constructivos, se
procede a dar puntos de suelda, evitando así la deformación de la geometría por las
altas temperaturas.
Figura 4.32 Izaje de Viga Carrilera
121
4.3.2.4 Izaje de las vigas de trabe
El procedimiento a realizar es el mismo del utilizado para el izaje de las vigas
carrileras, una vez coladas y fijadas de manera correcta con puntos de soldadura, se
asegura dando el remate de la soldadura por el perímetro. Una vez culminado el
proceso se colocan las placas de soporte necesarias para fijar las vigas que
conformarán el techo de la cubierta.
Figura 4.33 Izaje Vigas de Trabe
4.3.2.5 Izaje de las vigas del techo
Las vigas del techo prefabricadas, son preparadas en el suelo, realizando el corte
biselado del perfil en sus extremos y soldando las placas de unión, de acuerdo a los
planos constructivos. Una vez preparadas las vigas se realiza el izaje con la ayuda de
la grúa, al ser colocadas se da puntos de soldadura para la verificación de la posición,
finalmente se asegura rematando el cordón de soldadura. Durante el proceso es
necesario mantener la viga sujeta a la grúa hasta que la soldadura se enfríe a
temperatura ambiente evitando así deformaciones en la geometría de la estructura.
Figura 4.34 Izaje de Viga de Techo
122
4.3.2.6 Colocación de las correas
Continuando el aseguramiento estructural de la nave industrial, la manera más sencilla
de restringir el movimiento de las vigas del techo es mediante la colocación de las
correas pertenecientes al punto más alto de la curvatura del perfil, esto se lo realiza
de igual forma que los procedimientos anteriores, prefijando con puntos de soldadura
y fijando al rematar el cordón de soldadura en el perímetro.
Figura 4.35 Izaje Correa
Posteriormente se realiza la colocación de las correas restantes, es importante indicar
que al tratarse de elementos livianos se puede optar por la utilización de un castillo
estructural en lugar de la grúa, reduciendo costos de alquiler. De igual manera la unión
de los perfiles se los realiza con puntos de soldadura y la fijación final con el remate
del cordón.
Figura 4.36 Izaje de Correas
123
4.3.2.7 Pintura
Se realiza un proceso de pintura exterior cuando la estructura de la nave esté armada
en su totalidad, faltando por colocar solamente el conjunto puente grúa y el techo
metálico. El criterio de selección de pintura y su método de aplicación queda bajo
consideración del diseñador.
4.3.2.8 Colocación del techo metálico
El techo metálico de la nave industrial es del tipo xxxx de la empresa xxxx, el
procedimiento consiste en la unión del forro metálico a las correas mediante la
utilización de pernos auto perforantes. Este procedimiento es realizado por la empresa
proveedora del techo.
Figura 4.37 Colocación del Techo
4.3.2.9 Izaje de Puente Grúa
Se inicia por la colocación de los rieles de desplazamiento de los carros testeros, las
cuales son soldadas en la parte superior de la viga carrilera, centradas respecto a su
alma, la principal condición que se debe tener en cuenta es el paralelismo entre los
rieles de desplazamiento, pues una condición imprescindible para el funcionamiento
del puente grúa. La comprobación de esta condición se la puede realizar mediante la
utilización de cables de acero, incluso para mayor precisión se utiliza un teodolito.
124
Figura 4.38 Colocación de Rieles
El siguiente paso es el armado en el suelo, del conjunto del puente grúa, es decir, el
acople de los carros testeros, la viga de carga y el polipasto.
Ensamblado el conjunto, se eleva todo el conjunto, asegurándose del acople de las
ruedas de los carros testeros con los rieles, teniendo en cuenta siempre la condición
de paralelismo.
Figura 4.39 Izaje del Puente Grúa
Por último, se agregan topes de seguridad, con el objetivo de limitar el desplazamiento
del carro testero sobre el riel, así como también del polipasto sobre la viga de carga.
125
CAPÍTULO V
Para obtener el valor del proyecto se analiza primeramente los costos de la materia
prima con la que se realiza la construcción de la obra, con los datos establecidos
posteriormente se realiza un análisis mediante el cual se estima el costo unitario por
rubros los cuales son los elementos necesarios para estimar con las cantidades finales
de cada rubro el costo final del proyecto.
5 ANÁLISIS DE COSTOS
5.1 COSTO DE ELEMENTOS DEL PUENTE GRÚA
Los elementos de los que está constituido el Puente grúa se obtiene del Proveedor
MECASER, que es una empresa especializada en construcción y montaje de Puentes
Grúa, en la cotización que presenta la empresa se detalla los elementos
constituyentes con las características de os mismos según se ha solicitado según el
diseño. A continuación, se presenta la tabla con los rubros mencionados.
Tabla 5.1 Costo de Elementos del Puente Grúa
ELEMENTO
UNIDAD
CANTIDAD
VALOR UNITARIO
VALOR
Componentes de Grúa, Polipasto,
Carros Testeros, Mecanismos
Ud.
1
$ 41,003.82
$ 41,003.82
VIGA DE CARGA
Viga Principal tipo W
Ud.
1
$ 11,078.85
$ 11,078.85
COMPONENTES
ELÉCTRICOS
Línea de Alimentación Eléctrica
encapsulada para puente Grúa
m
28
$
$ 2,268.00
GRÚA
DESCRIPCIÓN
81.00
FUENTE: Cotización del Puente Grúa MECASER
En el Anexo B se encuentra detallado de las características de los elementos
mostrados en la Tabla 5.1.
5.2 COSTOS DE MATERIA PRIMA
La materia prima se refiere a los elementos estructurales y elementos de obra civil con
los cuales se realizará la construcción de la obra.
126
5.2.1 ELEMENTOS ESTRUCTURALES DEL GALPÓN DEL ÁREA DE LA PLANTA
El proveedor de los materiales estructurales es la casa comercial DIPAC, los costos
se han planteado según las cotizaciones presentadas por la empresa.
Tabla 5.2 Costos de Elementos Estructurales - Galpón 1
ELEMENTO
MATERIAL
CANTIDAD
LONGITUD
PESO
PESO TOTAL
VALOR
UNITARIO
VALOR
TIPO
TIPO
u
m
kg
kg
$/kg
$
TECHO
DIPANEL DP5
90
3.83
344.7
$
10.89
$ 3,753.00
CORREAS TECHO
C250X100X6
175
1050.00
20.66
21693
$
0.60
$ 13,015.80
VIGA DE TRABE
HEB 240
2
60.00
83.20
4992
$
1.17
$ 5,840.64
COLUMNA
HEB 260
18
201.42
93.00
18732.06
$
1.17
$ 21,916.51
ARCO TECHO
IPE 360
9
167.40
57.10
9558.54
$
1.17
$ 11,183.49
FUENTE: Cotización DIPAC
El detalle de características de los materiales que presenta el proveedor DIPAC se
encuentran detallados en el Anexo C. Adjunto se encuentra la proforma presentada
por la empresa mediante la cual se ha estimado los costos de la materia prima.
5.2.2 ELEMENTOS ESTRUCTURALES DEL GALPÓN DEL PUENTE GRÚA
Tabla 5.3 Costos de Elementos Estructurales - Galpón 1
ELEMENTO
TECHO
CORREAS
TECHO
VIGA DE
TRABE
COLUMNA
ARCO
TECHO
VIGA
CARRILERA
MATERIAL
UNIDAD CANTIDAD
CANTIDAD
TOTAL
PESO
Kg/Ud.
PESO TOTAL
kg
VALOR
UNITARIO
$/kg
VALOR
DIPANEL DP5 12.8 m2
60
720
3.83
2757.6
$0.85
$ 2,343.96
C250X100X6
6m
123
738.00
20.66
15247.08
$0.60
$ 9,148.25
HEB 240
12 m
8
96.00
83.20
7987.2
$1.17
$ 9,345.02
HEB 280
12 m
12
144.00
103.00
14832
$1.17
$ 17,353.44
IPE 360
18.58 m
6
111.48
57.10
6365.508
$1.17
$ 7,447.64
IPE 500
30 m
2
60.00
90.70
5442
$1.17
$ 6,367.14
FUENTE: Cotización DIPAC
Los materiales detallados en la tabla 5.2 y la tabla 5.3 son de la misma casa comercial,
únicamente se presentan por separado debido a que la obra consta de dos galpones.
127
5.3 COSTOS DE MANO DE OBRA
La mano de Obra se refiere al personal especializado para cada tipo de trabajo a
realizarse para la construcción de la planta de producción de la empresa
SECONSTRU.
5.3.1 MANO DE OBRA PARA MONTAJE DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES
Tabla 5.4 Costo de Mano de Obra para Elementos Estructurales
PERSONAL
VALOR POR HORA
Montador de estructura metálica.
$3.80
Ayudante de Montador de estructura metálica.
$2.40
Cerrajero.
$3.73
Ayudante cerrajero.
$2.33
FUENTE: www.ecuador.generadordeprecios.info
5.3.2 MANO DE OBRA PARA CONSTRUCCIONES CIVILES
Tabla 5.5 Costo de Mano de Obra para Obra Civil
PERSONAL
Maestro Mayor
Ayudante de Maestro Estructurista
Albañil de obra civil.
Ayudante de albañil de obra civil.
Carpintero.
Ayudante carpintero.
Plomero.
Ayudante plomero.
VALOR POR
HORA
$ 3.85
$ 2.43
$ 2.27
$ 2.23
$3.74
$2.34
$ 3.79
$2.31
FUENTE: www.ecuador.generadordeprecios.info
5.3.3 MANO DE OBRA PARA INSTALACIONES ELÉCTRICAS
Tabla 5.6 Costo de Mano de Obra para Instalaciones Eléctricas
PERSONAL
Electricista.
Ayudante electricista.
VALOR POR HORA
$3.79
$2.31
FUENTE: www.ecuador.generadordeprecios.info
128
5.4 ANÁLISIS DE COSTOS UNITARIOS
El costo unitario se refiere a valores de rubros de elementos necesarios para la
construcción de la Planta de Producción de la empresa SECONSTRU, dentro del
costo unitario se toma en cuenta Materia Prima utilizada por cada Unidad del Rubro a
estimar. Maquinaria y Herramienta necesaria para la ejecución de los trabajos. Mano
de Obra requerida para determinado trabajo. El análisis de costos unitarios hacer
referencia a tres valores principales, Costos Directos, Costos de Medios Auxiliares,
Utilidad.
5.4.1 COSTOS DIRECTOS
Los costos directos hacen referencia a la materia prima, los materiales directos, la
maquinaria y la mano de obra que se necesita para para producir una cantidad de
producto terminado.
5.4.2 COSTOS ADMINISTRATIVOS
Estos costos corresponden a valores como pago de agua potable, luz eléctrica,
imprevistos que son de una cuantificación complicada. Para este valor se asume como
un porcentaje del 5% de los Costos Directos.
5.4.3 COSTOS FINANCIEROS
Se refiere a costos menores en lo que incluye todos los tramites tributarios que se
efectúan para legalizaciones y gastos de personal que realizan las transacciones.
5.4.4 UTILIDAD
La Utilidad es el monto que se obtiene como ganancia por parte de quien ejecuta la
obra, para este caso, el autor del diseño.
Las tablas 5.7 hasta la tabla 5.22, muestran los valores de cada rubro, e incluyen los
Costos Directos, Costos Administrativos, Costos Financieros y la Utilidad.
129
Tabla 5.7 Costo Unitario - DESBROCE Y LIMPIEZA DEL TERRENO
PROYECTO
CONSTRUCCIÓN DE LA PLANTA DE PRODUCCIÓN PARA LA EMPRESA
SECONSTRU
RUBRO
DESBROCE Y LIMPIEZA DEL
TERRENO
UNIDAD
m2
RENDIMIENTO
(UNIDAD/HORA)
R
94
HORA/UNIDAD
K
0.0106
EQUIPO
DESCRIPCIÓN
Pala cargadora
A
B
COSTO
HORA
C=A*B
1
$33.02
$ 33.02
$ 0.35
70%
PARCIAL M
$ 0.35
70%
%
CANTIDAD
TARIFA
COSTO
UNITARIO
D=C*K
%
MANO DE OBRA
CANTIDAD
TARIFA
COSTO
HORA
COSTO
UNITARIO
A
B
C=A*B
D=C*K
2
$2.23
$ 4.46
$ 0.05
9%
PARCIAL N
$ 0.05
9%
%
DESCRIPCIÓN
Ayudante de Albañil
MATERIALES
UNIDAD
TARIFA
COSTO
HORA
COSTO
UNITARIO
A
B
C=A*B
D=C*K
0
$ -
$ PARCIAL O
$ $ -
COSTO
HORA
C=A*B
COSTO
UNITARIO
D=C*K
DESCRIPCIÓN
0%
0%
TRANSPORTE
DESCRIPCIÓN
UNIDAD
TARIFA
A
B
0
$ -
%
$ -
$ -
0%
PARCIAL P
$ -
0%
TOTAL COSTOS INDIRECTOS
X=M+N+O+P
$ 0.40
79%
COSTOS ADMINISTRATIVOS
5%
$ 0.02
4%
COSTOS FINANCIEROS
1%
$ 0.00
1%
UTILIDAD
20%
$ 0.08
16%
$ 0.50
100%
COSTO TOTAL DEL RUBRO
130
Tabla 5.8 Costo Unitario - REPLANTILLO DE CIMENTACIÓN
PROYECTO
CONSTRUCCIÓN DE LA PLANTA DE PRODUCCIÓN PARA LA EMPRESA
SECONSTRU
RUBRO
REPLANTILLO DE
CIMENTACIÓN
UNIDAD
m3
RENDIMIENTO
(UNIDAD/HORA)
R
0.13
HORA/UNIDAD
K
7.69
EQUIPOS
DESCRIPCIÓN
Concretera
CANTIDAD
TARIFA
COSTO HORA
A
1
B
1.38
C=A*B
$ 1.38
PARCIAL M
COSTO
UNITARIO
D=C*K
$ 10.62
$10.62
%
7%
7%
MANO DE OBRA
DESCRIPCIÓN
Maestro Mayor
Albañil
Ayudante de Albañil
COSTO
UNITARIO
D=C*K
$ 2.00
$ 3.00
$ 34.31
$ 39.31
1%
2%
23%
26%
CONSUMO
%
C=A*B
$ 0.37
$ 4.00
$ 8.28
$ 41.85
$ 54.50
0%
3%
6%
28%
34%
COSTO
%
C=A*B
$ 14.00
$ 14.00
9%
9%
X=M+N+O+P
$ 118.42
79%
5%
$ 5.92
4%
COSTOS FINANCIEROS
1%
$ 1.18
1%
UTILIDAD
20%
$ 23.68
16%
$ 149.21
100%
CANTIDAD
TARIFA
COSTO HORA
A
1
1
2
B
$ 3.85
$ 2.43
$ 2.23
C=A*B
$ 3.85
$ 2.43
$ 4.46
PARCIAL N
%
MATERIALES
DESCRIPCIÓN
Agua
Arena Cribada
Agregado grueso
Cemento en sacos
UNIDAD
TARIFA
A
0.234
0.553
0.738
279
m³
m³
m³
kg
UNIDAD
COSTO
B
$ 1.56
$ 7.24
$ 11.22
$ 0.15
PARCIAL O
TRANSPORTE
DESCRIPCIÓN
Volqueta
UNIDAD
TARIFA
A
1
m³
TOTAL COSTOS
INDIRECTOS
COSTOS
ADMINISTRATIVOS
UNIDAD
COSTO
B
$ 14.00
PARCIAL P
COSTO TOTAL DEL RUBRO
131
Tabla 5.9 Costo Unitario - ZAPATA DE CIMENTACIÓN
PROYECTO
CONSTRUCCIÓN DE LA PLANTA DE PRODUCCIÓN PARA LA EMPRESA SECONSTRU
RUBRO
ZAPATA DE CIMENTACIÓN
UNIDAD
m3
RENDIMIENTO
(UNIDAD/HORA)
R
0.22
HORA/UNIDAD
K
4.54
EQUIPOS
DESCRIPCIÓN
Concretera
CANTIDAD
A
1
TARIFA
B
1.38
COSTO HORA
C=A*B
$ 1.38
PARCIAL M
COSTO UNITARIO
D=C*K
$ 6.27
$ 6.27
%
5%
5%
%
MANO DE OBRA
DESCRIPCIÓN
Maestro Mayor
Albañil
Ayudante Albañil
CANTIDAD
TARIFA
COSTO HORA
COSTO UNITARIO
A
B
C=A*B
D=C*K
1
1
2
$ 3.85
$ 2.43
$ 2.23
$ 3.85
$ 2.43
$ 4.46
PARCIAL N
$ 2.00
$ 3.00
$ 20.27
$ 25.27
2%
2%
16%
20%
UNIDAD COSTO
B
$ 1.56
$ 7.24
$ 10.38
$ 0.15
$ 23.58
PARCIAL O
CONSUMO
C=A*B
$ 0.23
$ 2.66
$ 3.82
$ 40.50
$ 9.43
$ 56.65
%
0%
2%
3%
31%
7%
42%
TARIFA
UNIDAD COSTO
COSTO
%
A
B
C=A*B
1
$ 14.00
$ 14.00
11%
PARCIAL P
$ 14.00
11%
TOTAL COSTOS INDIRECTOS
X=M+N+O+P
$ 02.19
79%
COSTOS ADMINISTRATIVOS
5%
$ 5.11
4%
COSTOS FINANCIEROS
1%
$ 1.02
1%
UTILIDAD
20%
$ 20.44
16%
$ 128.76
100%
MATERIALES
DESCRIPCIÓN
UNIDAD
Agua
Arena Cribada
Agregado grueso homogeneizado
Cemento en sacos
Piedra bola
m³
m³
m³
kg
m³
TARIFA
A
$ 0.148
$ 0.368
$ 0.368
$ 270
$ 0.4
TRANSPORTE
DESCRIPCIÓN
Volqueta
UNIDAD
m³
COSTO TOTAL DEL RUBRO
132
Tabla 5.10 Costo Unitario - PLACA BASE
PROYECTO
CONSTRUCCIÓN DE LA PLANTA DE PRODUCCIÓN PARA LA EMPRESA
SECONSTRU
RUBRO
PLACA BASE
UNIDAD
U
RENDIMIENTO (UNIDAD/HORA)
R
2
HORA/UNIDAD
K
0.5
DESCRIPCIÓN
CANTIDA
D
A
EQUIPOS
Equipo y Elementos Auxiliares para
soldadura
1
TARIFA
COSTO HORA
COSTO UNITARIO
%
B
C=A*B
D=C*K
3
$3.00
$1.50
1%
PARCIAL M
$ 1.50
1%
%
MANO DE OBRA
CANTIDA
D
TARIFA
COSTO HORA
COSTO UNITARIO
A
B
C=A*B
D=C*K
Montador de estructura metálica.
1
$3.85
$3.85
$1.93
1%
Ayudante de Montador de
estructura metálica.
1
$2.43
$2.43
$1.22
1%
PARCIAL N
$3.14
2%
UNIDAD COSTO
B
CONSUMO
C=A*B
%
DESCRIPCIÓN
DESCRIPCIÓN
Platina de acero laminado A 572
Barrillas Acero corrugadas,
(fy=4200 kg/cm²)
Juego de arandelas, tuerca y
contratuerca.
Mortero autonivelante
Imprimación de secado rápido.
UNIDAD
MATERIALES
TARIFA
A
kg
$50.00
$1.40
$ 70.00
40%
kg
$15.5
$1 .20
$ 18.60
11%
Ud.
$8.00
$1.90
$ 15.20
9%
kg
$15.00
$ 0.90
$13.50
8%
l
$2.5.00
$ 6.30
$15.75
9%
PARCIAL O
$133.05
26%
COSTO
%
TRANSPORTE
TARIFA
UNIDAD COSTO
DESCRIPCIÓN
UNIDAD
A
B
C=A*B
0
PARCIAL P
TOTAL COSTOS INDIRECTOS
X=M+N+O+P
$ 137.69
0%
0%
79%
COSTOS ADMINISTRATIVOS
5%
$
6.88
4%
COSTOS FINANCIEROS
1%
$
1.38
1%
UTILIDAD
20%
$
27.54
16%
COSTO TOTAL DEL RUBRO
$ 173.49
100%
133
Tabla 5.11 Costo Unitario - Columnas HEB 260
PROYECTO
CONSTRUCCIÓN DE LA PLANTA DE PRODUCCIÓN PARA LA EMPRESA SECONSTRU
RUBRO
COLUMNA HEB 260
UNIDAD
U
RENDIMIENTO
(UNIDAD/HORA)
R
0.5
HORA/UNIDAD
K
2
EQUIPOS
DESCRIPCIÓN
Equipo y Elementos Auxiliares para
soldadura
CANTIDAD
A
TARIFA
B
COSTO HORA
C=A*B
COSTO UNITARIO
D=C*K
%
1
$3
$ 3.00
$ 6.00
0%
PARCIAL M
$ 6.00
0%
%
MANO DE OBRA
DESCRIPCIÓN
Montador de estructura metálica.
Ayudante de Montador de estructura
metálica.
CANTIDAD
TARIFA
COSTO HORA
COSTO UNITARIO
A
B
C=A*B
D=C*K
1
$ 3.85
$ 3.85
$ 7.70
1%
1
$ 2.43
$ 2.43
$ 4.86
0%
PARCIAL N
$ 12.56
1%
MATERIALES
UNIDAD
TARIFA
A
UNIDAD COSTO
B
CONSUMO
C=A*B
%
Acero laminado A 572 Grado 50
kg
$ 998
$ 1.10
$ 1,097.80
76%
Pletina de acero laminado A36
Juego de arandelas, tuerca y
contratuerca
kg
$ 5.5
$ 1.40
$ 7.70
1%
Ud.
$
$ 1.90
$ 15.20
1%
PARCIAL O
$ 1,120.70
1%
COSTO
C=A*B
$ 1,139.26
$
56.96
$
11.39
$ 227.85
$ 1,435.47
%
DESCRIPCIÓN
8
TRANSPORTE
DESCRIPCIÓN
UNIDAD COSTO
B
PARCIAL P
TOTAL COSTOS INDIRECTOS
X=M+N+O+P
COSTOS ADMINISTRATIVOS
5%
COSTOS FINANCIEROS
1%
UTILIDAD
20%
COSTO TOTAL DEL RUBRO
UNIDAD
TARIFA
A
0
0%
0%
79%
4%
1%
16%
100%
134
Tabla 5.12 Costo Unitario - COLUMNA HEB 280
PROYECTO
CONSTRUCCIÓN DE LA PLANTA DE PRODUCCIÓN PARA LA EMPRESA SECONSTRU
RUBRO
COLUMNA HEB 260
UNIDAD
U
RENDIMIENTO
(UNIDAD/HORA)
R
0.5
HORA/UNIDAD
K
2
EQUIPOS
DESCRIPCIÓN
Equipo y Elementos Auxiliares para soldadura
CANTIDAD
A
1
TARIFA
B
3
COSTO HORA
C=A*B
$ 3.00
PARCIAL M
COSTO UNITARIO
D=C*K
$ 6.00
$ 6.00
%
COSTO HORA
C=A*B
$ 3.85
$ 2.43
PARCIAL N
COSTO UNITARIO
D=C*K
$ 7.70
$ 4.86
$ 12.56
UNIDAD COSTO
B
CONSUMO
C=A*B
%
$ 1,268.96
77%
$
7.70
$
15.20
$ 1,291.86
0%
1%
1%
COSTO
C=A*B
$ 1,310.42
$ 65.52
$ 13.10
$ 262.08
$ 1,651.13
%
0%
0%
MANO DE OBRA
DESCRIPCIÓN
Montador de estructura metálica.
Ayudante de Montador de estructura metálica.
CANTIDAD
A
1
1
TARIFA
B
$ 3.85
$ 2.43
%
0%
0%
1%
MATERIALES
UNIDAD
TARIFA
A
Acero laminado A 572 Grado 50.
kg
$ 1153.6
Pletina de acero laminado A 572
Juego de arandelas, tuerca y contratuerca
kg
Ud.
$
$
DESCRIPCIÓN
5.5
8
$
1.10
$ 1.40
$ 1.90
PARCIAL O
TRANSPORTE
DESCRIPCIÓN
UNIDAD COSTO
B
PARCIAL P
TOTAL COSTOS INDIRECTOS
X=M+N+O+P
COSTOS ADMINISTRATIVOS
5%
COSTOS FINANCIEROS
1%
UTILIDAD
20%
COSTO TOTAL DEL RUBRO
UNIDAD
TARIFA
A
0
0%
0%
79%
4%
1%
16%
100%
135
Tabla 5.13 Costo Unitario - VIGA DE TRABE HEB 240
PROYECTO
CONSTRUCCIÓN DE LA PLANTA DE PRODUCCIÓN PARA LA EMPRESA SECONSTRU
RUBRO
COLUMNA HEB 260
UNIDAD
m.
RENDIMIENTO
(UNIDAD/HORA)
R
20
HORA/UNIDAD
K
0.050
EQUIPOS
DESCRIPCIÓN
Equipo y Elementos Auxiliares para
soldadura
CANTIDAD
A
TARIFA
B
COSTO HORA
C=A*B
COSTO UNITARIO
D=C*K
%
1
$ 3
$ 3.00
$
0.15
0%
PARCIAL M
$
0.15
0%
MANO DE OBRA
DESCRIPCIÓN
Montador de estructura metálica.
Ayudante de Montador de estructura
metálica.
CANTIDAD
A
1
TARIFA
B
$ 3.85
COSTO HORA
C=A*B
$ 3.85
COSTO UNITARIO
D=C*K
$ 0.19
0%
1
$ 2.43
$ 2.43
$ 0.12
0%
$
0%
PARCIAL N
0.31
%
MATERIALES
DESCRIPCIÓN
UNIDAD
A
UNIDAD
COSTO
B
TARIFA
CONSUMO
%
C=A*B
Acero laminado A 572 Grado 50
kg
$ 83.2
$ 1.10
$
91.52
61%
Placa de acero laminado A 572 Grado 50
kg
$ 5.5
$ 1.40
$
7.70
5%
Juego de arandelas, tuerca, contratuerca
Ud.
$
$ 2.50
$
20.00
13%
$ 119.22
13%
COSTO
%
C=A*B
-
0%
0%
$ 119.68
79%
4%
8
PARCIAL O
TRANSPORTE
DESCRIPCIÓN
UNIDAD
TARIFA
A
0
UNIDAD
COSTO
B
PARCIAL P
TOTAL COSTOS INDIRECTOS
X=M+N+O+P
COSTOS ADMINISTRATIVOS
5%
$
COSTOS FINANCIEROS
1%
$
1.20
1%
UTILIDAD
20%
$
23.94
16%
$ 150.80
100%
COSTO TOTAL DEL RUBRO
5.98
136
Tabla 5.14 Costo Unitario - ARCO DEL TECHO GALPÓN 1
PROYECTO
CONSTRUCCIÓN DE LA PLANTA DE PRODUCCIÓN PARA LA EMPRESA SECONSTRU
RUBRO
ARCO DEL TECHO - GALPÓN 1
UNIDAD
RENDIMIENTO
(UNIDAD/HORA)
kg
HORA/UNIDAD
R
0.2
K
5.000
EQUIPOS
CANTIDAD
TARIFA
COSTO HORA
COSTO UNITARIO
A
B
C=A*B
D=C*K
Equipo de oxicorte.
1
$6.05
$ 6.05
$ 30.25
2%
Equipo y elementos auxiliares para soldadura
Alquiler diario de cesta elevadora de brazo
articulado.
1
$2.54
$ 2.54
$ 12.70
1%
1
$98.99
$ 98.99
$ 494.95
25%
Grúa de brazo telescópico
1
$40.22
$ 40.22
$ 201.10
10%
PARCIAL M
$ 201.10
10%
COSTO HORA
C=A*B
COSTO UNITARIO
D=C*K
%
$ 3.85
$ 19.25
1%
DESCRIPCIÓN
DESCRIPCIÓN
MANO DE OBRA
CANTIDAD
TARIFA
A
B
Montador de estructura metálica.
1
$3.85
Ayudante de Montador de estructura metálica.
1
$2.43
DESCRIPCIÓN
Acero laminado A 572. IPE 360.
$ 2.43
$ 12.15
1%
PARCIAL N
$31.40
2%
UNIDAD COSTO
B
CONSUMO
C=A*B
%
$ 833.66
$1.49
$1,242.15
63%
MATERIALES
TARIFA
UNIDAD
A
kg
%
Placa de acero laminado A 36
kg
$14
$1.10
$ 15.40
1%
Placa de acero laminado A 578
kg
$16
$1.10
$ 17.60
1%
Juego de Pernos y Arandelas,
Ud.
$ 32
$1.43
$ 45.76
2%
Imprimación de secado rápido..
l
$ 0.312
DESCRIPCIÓN
TRANSPORTE
TARIFA
UNIDAD
A
0
$6.31
$ 1.97
0%
PARCIAL O
$ 1,322.88
0%
UNIDAD COSTO
B
COSTO
C=A*B
%
-
-
0%
PARCIAL P
-
0%
X=M+N+O+P
$ 1,555.38
79%
5%
$ 77.77
4%
COSTOS FINANCIEROS
1%
$ 15.55
1%
UTILIDAD
20%
$ 311.08
16%
$ 1,959.78
100%
TOTAL COSTOS
INDIRECTOS
COSTOS
ADMINISTRATIVOS
COSTO TOTAL DEL RUBRO
137
Tabla 5.15 Costo Unitario - ARCO DEL TECHO GALPÓN 2
PROYECTO
CONSTRUCCIÓN DE LA PLANTA DE PRODUCCIÓN PARA LA EMPRESA SECONSTRU
RUBRO
ARCO DEL TECHO - GALPÓN 2
UNIDAD
kg
RENDIMIENTO
(UNIDAD/HORA)
R
0.5
HORA/UNIDAD
K
2.000
EQUIPOS
DESCRIPCIÓN
Equipo de oxicorte
Equipo y elementos auxiliares para
soldadura
Alquiler diario de cesta elevadora de
brazo
Grúa de brazo telescópico
TARIFA
COSTO HORA
A
B
C=A*B
COSTO
UNITARIO
D=C*K
1
$6.05
$ 6.05
$ 12.10
1%
1
$2.54
$ 2.54
$ 5.08
0%
CANTIDAD
%
1
$98.99
$ 98.99
$ 197.98
9%
1
$40.22
$ 40.22
PARCIAL M
$ 80.44
$ 80.44
4%
4%
MANO DE OBRA
CANTIDAD
TARIFA
COSTO HORA
A
B
C=A*B
COSTO
UNITARIO
D=C*K
Montador de estructura metálica.
1
$3.85
$3.85
$ 7.70
0%
Ayudante de Montador de estructura
metálica.
1
$ 2.43
$ 2.43
$ 4.86
0%
DESCRIPCIÓN
PARCIAL N
$
12.56
%
1%
MATERIALES
DESCRIPCIÓN
UNIDAD
A
UNIDAD
COSTO
B
TARIFA
CONSUMO
%
C=A*B
Acero laminado A 572 IPE 360.
kg
1,079.19
$1.49
$ 1,607.99
72%
Placa de acero laminado A 36,
kg
14
$1.10
$15.40
1%
Placa de acero laminado A 36,
kg
16
$1.10
$17.60
1%
Juego de Pernos y Arandelas,
Ud.
32
$1.43
$ 45.76
2%
Imprimación de secado rápido.
l
0.312
$6.31
$ 1.97
0%
PARCIAL O
$ 1,688.72
0%
COSTO
%
C=A*B
$1,781.72
$ 89.09
$ 17.82
$ 356.34
$ 2,244.97
0%
0%
79%
4%
1%
16%
100%
TRANSPORTE
DESCRIPCIÓN
UNIDAD
COSTO
A
B
0
PARCIAL P
TOTAL COSTOS INDIRECTOS
X=M+N+O+P
COSTOS ADMINISTRATIVOS
5%
COSTOS FINANCIEROS
1%
UTILIDAD
20%
COSTO TOTAL DEL RUBRO
UNIDAD
TARIFA
138
Tabla 5.16 Costo Unitario - VIGAS CARRILERAS
PROYECTO
CONSTRUCCIÓN DE LA PLANTA DE PRODUCCIÓN PARA LA EMPRESA
SECONSTRU
RUBRO
VIGAS CARRILERAS
UNIDAD
m
RENDIMIENTO
(UNIDAD/HORA)
R
HORA/UNIDAD
K
8
0.125
EQUIPOS
DESCRIPCIÓN
Equipo de oxicorte
Equipo y elementos auxiliares
para soldadura
Alquiler diario de cesta
elevadora de brazo articulado
Grúa de brazo telescópico
CANTIDAD
TARIFA
COSTO HORA
COSTO
UNITARIO
C=A*B
D=C*K
%
A
B
1
$6.05
$
6.05
$0.76
0.33%
1
$2.54
$ 2.54
$ 0.32
0.14%
1
$98.99
$ 98.99
$ 12.37
5.44%
1
$40.22
$ 40.22
PARCIAL M
$ 5.03
$ 18.48
2.21%
2.21%
MANO DE OBRA
DESCRIPCIÓN
Montador de estructura
metálica.
Ayudante de Montador de
estructura metálica.
CANTIDAD
TARIFA
COSTO HORA
A
B
C=A*B
COSTO
UNITARIO
D=C*K
1
$ 3.85
$ 3.85
$ 0.48
0.21%
1
$ 2.43
DESCRIPCIÓN
UNIDAD
Acero laminado A 572 IPE 500
Placa de acero laminado A 36,
Placa de acero laminado A 36,
Juego de Pernos y Arandelas
Imprimación de secado rápido.
kg
kg
kg
Ud.
l
MATERIALES
TARIFA
A
90.70
5
2
20.6
6
$ 2.43
$ 0.30
0.13%
PARCIAL N
$0.79
0.34%
UNIDAD COSTO
B
$1.30
$1.10
$1.30
$1.30
$1.43
CONSUMO
C=A*B
$ 117.91
$5.50
$ 2.60
$26.78
$ 8.58
$
161.37
%
52%
2%
1%
12%
4%
COSTO
%
PARCIAL O
TRANSPORTE
TARIFA
UNIDAD COSTO
DESCRIPCIÓN
UNIDAD
%
4%
A
B
C=A*B
0
PARCIAL P
-
0%
0%
X=M+N+O+P
$180.63
79%
5%
$9.03
4%
COSTOS FINANCIEROS
1%
$ 1.81
1%
UTILIDAD
20%
$ 36.13
16%
$227.59
100%
TOTAL COSTOS
INDIRECTOS
COSTOS
ADMINISTRATIVOS
COSTO TOTAL DEL RUBRO
139
Tabla 5.17 Costo Unitario - VOLADOS DEL TECHO
PROYECTO
CONSTRUCCIÓN DE LA PLANTA DE PRODUCCIÓN PARA LA EMPRESA
SECONSTRU
RUBRO
VOLADOS DEL TECHO
UNIDAD
kg
RENDIMIENTO
(UNIDAD/HORA)
R
90.7
HORA/UNIDAD
K
0.011
EQUIPOS
DESCRIPCIÓN
Equipo de oxicorte.
Equipo y elementos auxiliares para
soldadura
Alquiler diario de cesta elevadora de
brazo articulado
Grúa de brazo telescópico
B
$ 6.05
COSTO
HORA
C=A*B
$6.05
COSTO
UNITARIO
D=C*K
$ 0.07
0.04%
$ 2.54
$2.54
$ 0.03
0.02%
1
$98.99
$ 98.99
$ 1.09
0.60%
1
$ 40.22
$40.22
PARCIAL M
$ 0.44
$ 1.63
0.24%
0.24%
COSTO
HORA
C=A*B
$ 3.85
COSTO
UNITARIO
D=C*K
$ 0.04
0.02%
$ 4.86
$ 0.05
0.03%
PARCIAL N
$ 0.10
0.05%
CONSUMO
%
CANTIDAD
TARIFA
A
1
1
%
MANO DE OBRA
DESCRIPCIÓN
Montador de estructura metálica.
Ayudante de Montador de estructura
metálica.
CANTIDAD
TARIFA
A
1
B
$ 3.85
2
$ 2.43
%
MATERIALES
DESCRIPCIÓN
UNIDAD
A
UNIDAD
COSTO
B
TARIFA
C=A*B
Acero laminado A 572. IPE 330
kg
57.10
$1.49
$ 85.08
47%
Placa de acero laminado A 36
kg
9
$1.10
$ 9.90
5%
Juego de Pernos y Arandelas
Ud.
32
$1.43
$ 45.76
25%
l
0.312
$6.31
PARCIAL O
$ 1.97
$ 142.71
1%
78%
COSTO
%
C=A*B
$ 144.43
$ 7.22
$ 1.44
$ 28.89
$ 181.99
0%
0%
79%
4%
1%
16%
100%
Pintura Anticorrosiva
TRANSPORTE
DESCRIPCIÓN
UNIDAD
COSTO
A
B
0
PARCIAL P
TOTAL COSTOS INDIRECTOS X=M+N+O+P
COSTOS ADMINISTRATIVOS
5%
COSTOS FINANCIEROS
1%
UTILIDAD
20%
COSTO TOTAL DEL RUBRO
UNIDAD
TARIFA
140
Tabla 5.18 Costo Unitario – CUBIERTA
CONSTRUCCIÓN DE LA PLANTA DE PRODUCCIÓN PARA LA EMPRESA
SECONSTRU
PROYECTO
RUBRO
TECHO Y CUBIERTA
UNIDAD
kg
RENDIMIENTO
(UNIDAD/HORA)
R
63
HORA/UNIDAD
K
0.016
EQUIPOS
CANTIDAD
DESCRIPCIÓN
TARIFA
COSTO
HORA
COSTO
UNITARIO
%
A
B
C=A*B
D=C*K
Equipo de oxicorte.
Equipo y elementos auxiliares para
soldadura
1
$6.05
$ 6.05
$
1
$ 2.54
$ 2.54
$ 0.04
2.26%
Grúa de brazo telescópico.
1
$ 40.22
$ 40.22
$ 0.64
35.84%
$ 0.77
35.84%
PARCIAL M
0.10
5.39%
MANO DE OBRA
A
B
COSTO
HORA
C=A*B
Montador de estructura metálica.
1
$ 3.85
$ 3.85
$ 0.06
3.43%
Ayudante de Montador de estructura
metálica.
2
$ 2.43
$ 4.86
$ 0.08
4.33%
$ 0.14
7.76%
CONSUMO
%
CANTIDAD
DESCRIPCIÓN
TARIFA
PARCIAL N
MATERIALES
COSTO
UNITARIO
D=C*K
%
DESCRIPCIÓN
UNIDAD
A
UNIDAD
COSTO
B
Equipo de oxicorte.
h
0.01
$ 6.05
$ 0.06
3%
Equipo y elementos auxiliares para
soldadura
h
0.015
$ 2.54
$ 0.04
2%
Grúa de brazo telescópico
h
0.01
$40.22
$ 0.40
23%
$ 0.50
28%
COSTO
%
TARIFA
PARCIAL O
C=A*B
TRANSPORTE
DESCRIPCIÓN
A
UNIDAD
COSTO
B
0
-
TARIFA
UNIDAD
PARCIAL P
C=A*B
-
0%
-
0%
TOTAL COSTOS INDIRECTOS
X=M+N+O+P
$1.41
79%
COSTOS ADMINISTRATIVOS
5%
$ 0.07
4%
COSTOS FINANCIEROS
1%
$ 0.01
1%
UTILIDAD
20%
$ 0.28
16%
$ 1.78
100%
COSTO TOTAL DEL RUBRO
141
Tabla 5.19 Costo Unitario - PUENTE GRÚA
CONSTRUCCIÓN DE LA PLANTA DE PRODUCCIÓN PARA LA EMPRESA
SECONSTRU
PROYECTO
RUBRO
PUENTE GRÚA
UNIDAD
Ud
RENDIMIENTO
(UNIDAD/HORA)
R
1
HORA/UNIDAD
K
1.000
EQUIPOS
CANTIDAD
DESCRIPCIÓN
TARIFA
A
1
Grúa con brazo telescópico
COSTO HORA
B
C=A*B
$400.00
$400.00
PARCIAL M
COSTO
UNITARIO
D=C*K
$ 400.00
$ 400.00
%
0.59%
0.59%
MANO DE OBRA
DESCRIPCIÓN
Especialista en Montaje de
Puente Grúa
Asistente Especialista en
Montaje
CANTIDAD
TARIFA
COSTO HORA
A
B
C=A*B
COSTO
UNITARIO
D=C*K
1
$ 5.00
$ 5.00
$ 5.00
0.01%
2
$ 4.00
$ 8.00
$ 8.00
0.01%
$
13.00
0.02%
CONSUMO
%
PARCIAL N
%
MATERIALES
DESCRIPCIÓN
UNIDAD
A
UNIDAD
COSTO
B
TARIFA
C=A*B
Viga principal de carga tipo W
Ud
$1.00
$10,557.19
$ 10,557.19
15%
Línea de Alimentación Eléctrica
encapsulada para puente Grúa
m
$28.00
$81.00
$2,268.00
3%
Componentes de Grúa
Ud
$1.00
$41,003.82
$ 41,003.82
60%
$ 53,829.01
79%
TARIFA
COSTO
%
A
0
C=A*B
-
0%
0%
PARCIAL O
TRANSPORTE
DESCRIPCIÓN
UNIDAD
UNIDAD
COSTO
B
PARCIAL P
TOTAL COSTOS INDIRECTOS
X=M+N+O+P
$ 54,242.01
79%
COSTOS ADMINISTRATIVOS
5%
$ 2,712.10
4%
COSTOS FINANCIEROS
1%
$ 542.42
1%
UTILIDAD
20%
$ 10,848.40
16%
$ 68,344.93
100%
COSTO TOTAL DEL RUBRO
142
Tabla 5.20 Costo Unitario – CONTRAPISO
PROYECTO
CONSTRUCCIÓN DE LA PLANTA DE PRODUCCIÓN PARA LA EMPRESA SECONSTRU
RUBRO
CONTRAPISO
UNIDAD
m2
RENDIMIENTO
(UNIDAD/HORA)
R
46
HORA/UNIDAD
K
0.022
EQUIPOS
DESCRIPCIÓN
Grúa con brazo telescópico
CANTIDAD
TARIFA
COSTO HORA
A
B
C=A*B
COSTO
UNITARIO
D=C*K
1
$ 400.00
$ 400.00
$ 8.70
30.29%
PARCIAL M
$ 8.70
30.29%
%
MANO DE OBRA
C=A*B
$ 5.00
COSTO
UNITARIO
D=C*K
$ 0.11
0.38%
$ 8.00
$ 0.17
0.61%
PARCIAL N
$ 0.28
0.98%
UNIDAD COSTO
B
CONSUMO
C=A*B
%
CANTIDAD
TARIFA
COSTO HORA
Albañil
A
1
B
$ 5.00
Ayudante de Albañil
2
$ 4.00
DESCRIPCIÓN
DESCRIPCIÓN
UNIDAD
MATERIALES
TARIFA
A
%
Malla electrosoldada
m²
1
$1.20
$ 1.20
4%
Agua.
m³
0.038
$1.53
$ 0.06
0%
Arena cribada.
m³
0.086
$7.11
$ 0.61
2%
Agregado grueso homogeneizado
m³
0.086
$11.85
$ 1.02
4%
Cemento en sacos.
Aditivo plastificante para
hormigón.
Panel rígido de poliestireno
expandido,
kg
$67.00
$0.15
$ 10.05
35%
l
$0.34
$2.29
$ 0.77
3%
m²
$0.05
$1.92
$ 0.10
0%
$ 13.81
38%
COSTO
C=A*B
$ 22.78
$ 1.14
$ 0.23
$ 4.56
$ 28.71
%
DESCRIPCIÓN
PARCIAL O
TRANSPORTE
TARIFA
UNIDAD COSTO
UNIDAD
A
B
0
PARCIAL P
TOTAL COSTOS INDIRECTOS
X=M+N+O+P
COSTOS ADMINISTRATIVOS
5%
COSTOS FINANCIEROS
1%
UTILIDAD
20%
COSTO TOTAL DEL RUBRO
0%
0%
79%
4%
1%
16%
100%
143
Tabla 5.21 Costo Unitario - LOSA DE TECHOS
PROYECTO
RUBRO
CONSTRUCCIÓN DE LA PLANTA DE PRODUCCIÓN PARA LA EMPRESA SECONSTRU
LOSA DE TECHOS
m2
UNIDAD
RENDIMIENTO (UNIDAD/HORA)
R
4
HORA/UNIDAD
K
0.250
EQUIPOS
DESCRIPCIÓN
Concretera.
Equipo de oxicorte
Equipo y elementos auxiliares para
soldadura.
C=A*B
$ 1.38
$ 6.05
COSTO
UNITARIO
D=C*K
$ 0.35
$ 1.51
0.74%
3.26%
$ 2.54
$ 0.64
1.37%
PARCIAL M
$ 2.49
5.37%
CANTIDAD
TARIFA
COSTO HORA
A
1
1
B
$1.38
$6.05
1
$2.54
%
MANO DE OBRA
DESCRIPCIÓN
Montador de estructura metálica.
Ayudante montador de estructura
metálica.
Maestro mayor.
Ayudante de Albañil
C=A*B
$3.85
COSTO
UNITARIO
D=C*K
$0.96
2.07%
$2.43
$2.43
$ 1.22
2.62%
$3.85
$2.23
$3.85
$4.46
PARCIAL N
$ 0.96
$ 1.12
$ 4.26
2.07%
2.40%
3.71%
%
CANTIDAD
TARIFA
COSTO HORA
A
1
B
$3.85
2
1
2
MATERIALES
TARIFA
%
UNIDAD COSTO
CONSUMO
A
B
C=A*B
m²
0.1
25.99
$ 2.60
Bovedilla de hormigón (60x20x17) cm.
Acero laminado A 36, para
aplicaciones estructurales.
Barrillas de Acero corrugadas. Grado
60 (fy=4200 kg/cm²).
Malla electrosoldada
Agua.
Ud.
7.5
0.56
$ 4.20
9%
kg
13
1.03
$ 13.39
29%
kg
1.8
1.24
$ 2.23
5%
m²
m³
1.1
0.02
1.22
1.56
$ 1.34
$ 0.03
3%
0%
Arena cribada.
Agregado grueso homogeneizado.
m³
m³
0.04
0.04
7.24
12.07
$ 0.29
$ 0.48
1%
1%
Cemento en sacos.
kg
34.24
0.15
$ 5.14
11%
Aditivo plastificante para el hormigón.
l
0.17
DESCRIPCIÓN
UNIDAD
Sistema de encofrado de madera.
6%
2.33
$ 0.40
1%
PARCIAL O
$ 30.10
12%
UNIDAD COSTO
B
-
COSTO
C=A*B
-
%
PARCIAL P
-
0%
X=M+N+O+P
$ 36.85
79%
5%
$ 1.84
4%
1%
$ 0.37
1%
TRANSPORTE
DESCRIPCIÓN
UNIDAD
TARIFA
A
0
TOTAL COSTOS
INDIRECTOS
COSTOS
ADMINISTRATIVOS
COSTOS
FINANCIEROS
UTILIDAD
20%
COSTO TOTAL DEL RUBRO
0%
$ 7.37
16%
$ 46.43
100%
144
Tabla 5.22 Costo Unitario – PAREDES
PROYECTO
CONSTRUCCIÓN DE LA PLANTA DE PRODUCCIÓN PARA LA EMPRESA SECONSTRU
RUBRO
PAREDES
UNIDAD
m2
RENDIMIENTO
(UNIDAD/HORA)
R
6
HORA/UNIDAD
K
0.167
EQUIPOS
CANTIDAD
TARIFA
COSTO HORA
A
B
C=A*B
COSTO
UNITARIO
D=C*K
Herramientas Menores de
Obra Civil
1
1.5
1.5
$ 0.25
0.94%
Concretera.
1
1.37
1.37
$ 0.23
0.86%
PARCIAL M
$ 0.48
1.80%
DESCRIPCIÓN
%
MANO DE OBRA
TARIFA
CANTIDAD
DESCRIPCIÓN
A
B
Albañil
1
$ 3.67
Ayudante de albañil
1
$ 2.23
Fierrero
1
Ayudante fierrero
2
COSTO HORA
C=A*B
$
3.67
COSTO
UNITARIO
D=C*K
%
$ 0.61
2.30%
$ 2.23
$ 0.37
1.40%
$ 3.85
$ 3.85
$ 0.64
2.41%
$ 2.43
$ 4.86
$ 0.81
3.05%
PARCIAL N
$ 2.44
9.16%
TARIFA
UNIDAD COSTO
CONSUMO
%
A
B
C=A*B
MATERIALES
DESCRIPCIÓN
UNIDAD
Bloque de hormigón (40x20x15)cm.
Ud.
13.125
$0.76
$ 9.98
38%
Barrillas de Acero. (fy=4200 kg/cm²)
kg
0.2
$1.24
$
0.25
1%
Juntas de acero galvanizado
m
2.45
$2.55
$ 6.25
24%
Cemento en sacos.
kg
7.607
$0.15
$
1.14
4%
Agua.
m³
$0.01
$1.56
$
0.01
0%
Arena cribada.
m³
$0.01
$7.24
$
0.06
0%
Agregado grueso homogeneizado
m³
$0.01
$12.07
$ 0.13
0%
t
$0.02
$21.78
$ 0.37
1%
PARCIAL O
$ 18.18
68%
TARIFA
UNIDAD COSTO
COSTO
%
A
B
C=A*B
0
--
-
0%
PARCIAL P
--
0%
$ 21.10
79%
Arena
TRANSPORTE
DESCRIPCIÓN
UNIDAD
TOTAL COSTOS INDIRECTOS
X=M+N+O+P
COSTOS ADMINISTRATIVOS
5%
$ 1.05
4%
COSTOS FINANCIEROS
1%
$ 0.21
1%
UTILIDAD
20%
$ 4.22
16%
$ 26.58
100%
COSTO TOTAL DEL RUBRO
145
5.5 COSTO TOTAL DEL PROYECTO
Para estimar el costo total del proyecto se toma en cuenta cada rubro y se lo multiplica
por la cantidad de cada uno de estos, para obtener los costos finales, para sumarlos
y tener el valor final.
Tabla 5.23 Costo Total del Proyecto
PROYECTO
CONSTRUCCIÓN DE LA PLANTA DE PRODUCCIÓN PARA LA EMPRESA SECONSTRU
PRESUPUESTO
ÍTEM
Elemento / Descripción
Unidad
Cantidad
Costo Unitario
Costo Final
1
DESBROCE Y LIMPIEZA DEL TERRENO
m2
1500
$
0.50
$
753.59
2
REPLANTILLO DE CIMENTACIÓN
m3
2
$
149.21
$
298.42
3
ZAPATA DE CIMENTACIÓN
m3
7
$
128.76
$
901.34
4
PLACA BASE
Ud.
30
$
173.49
$
5,204.68
5
COLUMNA HEB 260
Ud.
18
$
1,435.47
$
25,838.42
6
COLUMNA HEB 280
Ud.
12
$
1,651.13
$
19,813.55
7
VIGA DE TRABE HEB 240
m.
156
$
150.80
$
23,525.09
8
ARCO DEL TECHO - GALPÓN 1
Ud.
5
$
1,959.78
$
9,798.91
9
ARCO DEL TECHO - GALPÓN 2
Ud.
9
$
2,244.97
$
20,204.73
10
VOLADOS DEL TECHO
Ud.
8
$
181.99
$
1,455.89
11
CUBIERTA
m2
1500
$
1.78
$
2,672.11
12
CONTRAPISO
m2
1500
$
28.71
$
43,063.07
13
LOSA DE TECHOS
m2
100
$
46.43
$
4,642.62
14
PAREDES
m2
100
$
26.58
$
2,658.39
15
VIGAS CARRILERAS PARA PUENTE GRÚA
m.
60
$
227.59
$
13,655.63
16
PUENTE GRÚA
Ud.
2
$
68,344.93
$
136,689.87
17
INSTALACIONES GENERALES ELÉCTRICAS
Ud.
1
$
3,000.00
$
3,000.00
18
ILUMINACIÓN
Ud.
40
$
64.81
$
2,592.40
19
VENTANAS
Ud.
10
$
133.40
$
1,334.00
20
PUERTAS DE MADERA
Ud.
8
$
102.22
$
817.76
21
PUERTAS METÁLICAS
Ud.
6
$
118.61
$
711.66
22
PUESTA A TIERRA
Ud.
1
$
1,025.77
$
1,025.77
23
ACOMETIDA DE AGUA
m.
10
$
137.54
$
1,375.40
24
INSTALACIÓN DE AGUA POTABLE
m.
100
$
12.69
$
1,269.00
25
INSTALACIÓN DE AGUA Y EVACUACIONES
m.
50
$
11.48
$
574.00
$
323,876.28
COSTO TOTAL DEL PROYECTO
5.6 CRONOGRAMA DE EJECUCIÓN
Es un diagrama que representa gráficamente el tiempo necesario para llevar a cabo
las tareas propuestas para la ejecución del proyecto. (figura 5.1)
146
Figura 5.1 Cronograma
ÍTEM
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
Elemento / Descripción
Unidad Cantidad
DESBROCE Y LIMPIEZA DEL TERRENO
m2
1500
REPLANTILLO DE CIMENTACIÓN
m3
2
ZAPATA DE CIMENTACIÓN
m3
7
PLACA BASE
Ud.
30
COLUMNA HEB 260
Ud.
18
COLUMNA HEB 280
Ud.
12
VIGA DE TRABE HEB 240
m.
156
ARCO DEL TECHO - GALPÓN 1
Ud.
5
ARCO DEL TECHO - GALPÓN 2
Ud.
9
VOLADOS DEL TECHO
Ud.
8
CUBIERTA
m2
1500
CONTRAPISO
m2
1500
LOSA DE TECHOS
m2
100
PAREDES
m2
100
VIGAS CARRILERAS PARA PUENTE GRÚA
m.
60
PUENTE GRÚA
Ud.
2
INSTALACIONES GENERALES ELÉCTRICAS
Ud.
1
ILUMINACIÓN
Ud.
40
VENTANAS
Ud.
10
PUERTAS DE MADERA
Ud.
8
PUERTAS METÁLICAS
Ud.
6
PUESTA A TIERRA
Ud.
1
ACOMETIDA DE AGUA
m.
10
INSTALACIÓN DE AGUA POTABLE
m.
100
INSTALACIÓN DE AGUA Y EVACUACIONES
m.
50
Costo Unitario
Costo Final
SEMANA 1 SEMANA 2 SEMANA 3
$
0.50 $
753.59
$753.59
$
149.21 $
298.42
$298.42
$
128.76 $
901.34
$253.50
$647.84
$
173.49 $
5,204.68
$5,204.68
$
1,435.47 $
25,838.42
$717.73 $25,120.69
$
1,651.13 $
19,813.55
$825.56 $18,987.99
$
150.80 $
23,525.09
$14,703.18
$
1,959.78 $
9,798.91
$408.29
$9,390.62
$
2,244.97 $
20,204.73
$1,262.80 $18,941.93
$
181.99 $
1,455.89
$1,031.26
$
1.78 $
2,672.11
$
28.71 $
43,063.07
$
46.43 $
4,642.62
$
26.58 $
2,658.39
$
227.59 $
13,655.63
$8,534.77
$
68,344.93 $
136,689.87
$
3,000.00 $
3,000.00
$
64.81 $
2,592.40
$
133.40 $
1,334.00
$
102.22 $
817.76
$
118.61 $
711.66
$
1,025.77 $
1,025.77
$
137.54 $
1,375.40
$974.24
$401.16
$
12.69 $
1,269.00
$
11.48 $
574.00
COSTO TOTAL
$
323,876.28
INVERSIÓN SEMANAL
$1,305.51 $10,041.14 $97,111.60
AVANCE PARCIAL EN %
0.40%
3.10%
29.98%
INVERSIÓN ACUMULADA
$1,305.51 $11,346.65 $108,458.25
AVANCE ACUMULADO %
0.40%
3.50%
33.49%
Tabla 5.24 Flujo de Caja del Proyecto
$358.75
$30,951.58
$2,466.39
SEMANA 5
$356.91
$400.31
$843.75
$2,025.31
$2,176.23
$2,658.39
SEMANA 6
$912.09
$2,156.25
$567.09
$1,334.00
$817.76
$311.35
SEMANA 7
$167,081.89 $33,776.72
$8,460.90
$6,098.54
51.59%
10.43%
2.61%
1.88%
$275,540.14 $309,316.86 $317,777.76 $323,876.30
85.08%
95.50%
98.12%
100.00%
$215.25
$1,025.77
$5,120.86
$136,689.87
$424.63
$2,672.11
$12,111.49
$8,821.91
SEMANA 4
147
148
CAPÍTULO VI
6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
6.1 CONCLUSIONES
El diseño estructural y la distribución de planta propuestos, para las nuevas
instalaciones de la empresa SECONSTRU, cumplen con el objetivo general de
analizar las factores internos y externos a la empresa, y solucionar las problemáticas
presentadas debido al traslado de las instalaciones; así también se cubre los
requerimientos futuros debido al aumento de capacidad productiva de la empresa.
El diseño de la nave industrial en dos secciones de base regular, da solución al
problema de la irregularidad del terreno, evitando de esta manera la complicación de
cálculos para cada pórtico por separado, lo que al final representaría un mayor tiempo
en la etapa de diseño y retrasos en el inicio de la construcción de la nave industrial.
Se ha diseñado la estructura del galpón para la planta de producción de la empresa
SECONSTRU según los requerimientos establecidos por el gerente general de la
empresa; además se ha establecido la distribución de planta para el funcionamiento
óptimo de todas las operaciones que se efectúan en la empresa, incluyendo el puente
grúa de 24 toneladas, necesario para la adición de la nueva línea productiva de
construcción de Mini Mixer de concreto.
En base a los resultados del análisis de costos del proceso de fabricación y montaje
de la nave industrial, se obtiene el monto total, el cual indica que es factible el
desarrollo el proyecto, ya que el valor obtenido no rebasa el límite marcado por el
préstamo solicitado por el gerente de la SECONSTRU.
149
Se establece una distribución de instalaciones de la empresa, de tal manera que las
operaciones desarrolladas en cada área se realicen sin ningún tipo de inconvenientes,
evitando los llamados cuellos de botella en los procesos, reduciendo tiempos y
aumentando la capacidad productiva; brindando todas las facilidades de operación y
movimiento de personal y material.
150
6.2 RECOMENDACIONES
Es recomendable realizar un estudio a profundidad sobre el diseño de estructuras de
sección base irregular, pues al presentarse variaciones continuas en los parámetros
de diseño, esto representa un reto tanto para el equipo diseñador, así como también
para el equipo constructivo en planta.
Debido a la ubicación geográfica del Ecuador, es recomendable, realizar el estudio
sismoresistente que cumpla con un carácter estricto, las normas de diseño sísmico,
vigentes en el país, además en base a la utilización de normas internacionales y
recomendaciones de estructurales de países como Chile o Japón, profundizar en el
estudio del diseño estructuras sismo resistentes.
Es importante el estudio de materiales alternativos que tengan igual o mayor
respuesta estructural a las exigencias de los esfuerzos generados por el medio, y que
comparados con las vigas de acero tengan un menor costo, pues este rubro dentro
los costos es bastante alto.
La falta de información sobre el tipo de suelo y las características del mismo, en la que
se basa el cálculo sísmico, pone de manifiesto la necesidad de realizar estudios de
suelo, para obtener valores que se asemejen lo más posible a la realidad del sitio de
construcción de una estructura, evitando posibles colapsos por asumir condiciones no
exactas.
La cercanía de las instalaciones de la estructura, a un volcán activo, hace necesaria
la recomendación de un mantenimiento continuo de las instalaciones, pues debido a
las características abrasivas y ácidas de la ceniza, puede causar un aumento en el
proceso de corrosión de los elementos de la nave industrial.
Es necesario tener clara la tipología de estructura que se requiere construir y los
elementos que se va a utilizar en ella, con el fin de reducir el tiempo de cálculo y evitar
errores futuros, ya que al no saber si se ocupan perfiles laminados en frío o en caliente
se pueden utilizar normas equivocadas.
151
BIBLIOGRAFÍA
AISC. (2005). AISC Steel Construction Manual 13th ed. USA.
BOWLES E., J. (1993). Diseño Estructural en Acero. México: Limusa.
FRATELLI. (2003). Diseño de Estructuras Metálicas. Venezuela: Ediciones Unive.
LEONTOVICH, V. (1974). Pórticos y Arcos (6ta ed.). México: Contiinental S.A.
McCORMAC, J. C. (2002). Diseño de Estructuras Metálicas (2da ed.). México:
Alfaomega Grupo Editor.
ASCE. (2010). Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures. USA
BUDYNAS R, NISBETT K. Diseño en ingeniería mecánica de Shigley (8va ed).
Mexico. McGraw Hill.
NEC. (2015). NEC, Cargas (No Sísmicas). Ecuador
INEN. (2001). CPE INEN, Código Ecuatoriano de la Construcción, Requisitos
………………Generales de Diseño
UBC. (1997). Structural Engineering Design Provisions, Vol. 2.USA
ILUSTRE CONCEJO CANTONAL DE AMBATO. (2009). Reforma y Codificación de la
…………Ordenanza del Plan de Ordenamiento Territorial de Ambato. Ecuador: Edle
152
ANEXOS
153
Anexo A CARGA VIVA MÍNIMA UNIFORMEMENTE DISTRIBUIDA, Lo, y CARGAS
VIVAS MÍNIMAS CONCENTRADAS
154
155
156
Anexo B CATÁLOGOS DE MATERIALES Y ESPECIFICACIONES TÉCNICAS
157
158
159
160
161
162
Anexo C COTIZACIÓN DEL PUENTE GRÚA
163
164
165
Anexo D COTIZACIÓN DE MATERIALES ESTRUCTURALES
166
167
168
Anexo E ESPECIFICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO DE SOLDADURA (WPS)
169
WPS ESPECIFICACIONES DEL PROCEDIMIENTO DE SOLDADURA
ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL
Nombre de la Empresa:
Proceso de Soldadura:
SMAW
Semiautomático
Manual X
Automático
Tipo:
Soldador:
DISEÑO DE UNIÓN
Tipo de Unión:
A Tope
Tipo de Soldadura:
Simple X
Doble
Longitud de cara de raíz: 6.2 mm
Abertura de Raíz: 3.1 mm
Ángulo de Ranura: 45o
Radio:
Soporte:
No
Material de Aporte: No
Limpieza de Raíz: Si
Método:
Esmeril
METALES BASE
MB1
MB2
Grupo:
1
2
Especificación del Acero:
ASTM A572
ASTM A572
Grado:
50
50
Espesor de Plancha:
15 mm
Diámetro de Tubería:
METAL DE APORTE
Especificación AWS:
A5.1
Clasificación AWS:
E6010, E7018
Marca:
Lincoln
Tamaño del Electrodo:
4 mm.
Identificación No.:
3332-001
Soporte del PQR No.:
3332-101
Revisión:
1
Fecha:
Autorizado por: Ing. Carlos Baldeón
POSICIÓN
Ranura:
2F
Filete:
Plancha:
X
Tubería
Marzo 2016
-
CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS
Modo de Transferencia
Corto Circuito
(GMAW)
Globular
Spray
Corriente
AC
DC+
X
PULSO
DCTÉCNICA
Aportación:
Oscilante
Pase:
Múltiple
Limpieza entre pases: Si
Método:
Esmeril
PRECALENTAMIENTO
-
Temperatura de Precalentamiento:
Temperatura de interpase:
PROTECCIÓN
Fundente: Revestimiento
Gas:
Composición:
POSTCALENTAMIENTO
Velocidad de
Temperatura:
Flujo:
Tamaño de la Boquilla: Tiempo:
DETALLES DE UNIÓN Y SECUENCIA DE SOLDADURA
-
Detalle de Soldadura de Perfiles HEB con Placa Base
PROCEDIMIENTO DE SOLDADURA
Material de Aporte
Corriente
Pase
Proceso
1
SMAW
2
SMAW
Elaborado por:
Aprobado por:
Progresión
Clase
Diámetro
FONDEO
E6010
3.2 mm
ASCENDENTE
E7018
3.2 mm
Fernando Guachamín - Octavio Quinde
Ing. Carlos Baldeón
Tipo y Polaridad
DC+
DC+
Fecha:
Compañía:
Amperaje
Voltaje
105
17-19
140
19-21
Marzo 2016
ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL
Velocidad de
Avance
mm/min
84
127
170
WPS ESPECIFICACIONES DEL PROCEDIMIENTO DE SOLDADURA
Nombre de la Empresa:
Proceso de Soldadura:
Manual X
Tipo:
ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL
SMAW
Semiautomático
Automático
DISEÑO DE UNIÓN
A Tope
Simple X
Doble
Longitud de cara de raíz: 6.2 mm
3.1 mm
45o
Radio:
No
Material de Aporte: No
Si
Método:
Esmeril
METALES BASE
MB1
MB2
Grupo:
1
2
Especificación del Acero:
ASTM A572
ASTM A572
Grado:
50
50
Espesor de Plancha:
Diámetro de Tubería:
METAL DE APORTE
Especificación AWS:
A5.1
Clasificación AWS:
E6010, E7018
Marca:
Lincoln
Tipo de Unión:
Tipo de Soldadura:
Abertura de Raíz:
Ángulo de Ranura:
Soporte:
Limpieza de Raíz:
Identificación No.:
3332-002
Soporte del PQR No.:
3332-102
Revisión:
1
Fecha:
Autorizado por: Ing. Carlos Baldeón
POSICIÓN
Ranura:
2F, 3F
Filete:
Plancha:
X
Tubería
Marzo 2016
-
CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS
Modo de Transferencia
Corto Circuito
(GMAW)
Globular
Spray
Corriente
AC
DC+
X
PULSO
DCTÉCNICA
Aportación:
Oscilante
Pase:
Múltiple
Limpieza entre pases: Si
Método:
Esmeril
PRECALENTAMIENTO
Tamaño del Electrodo:
4 mm.
Temperatura de Precalentamiento:
PROTECCIÓN
Temperatura de interpase:
Fundente: Revestimiento
Gas:
Composición:
POSTCALENTAMIENTO
Velocidad de
Temperatura:
Flujo:
Tamaño de la Boquilla: Tiempo:
DETALLES DE UNIÓN Y SECUENCIA DE SOLDADURA
-
Detalle de Soldadura de Perfiles IPE 300 con Placas de Conexión
PROCEDIMIENTO DE SOLDADURA
Material de Aporte
Corriente
Pase
Proceso
Progresión
1
2
SMAW
SMAW
FONDEO
RELLENO
Elaborado por:
Aprobado por:
Clase
Diámetro
Tipo y Polaridad
Amperaje
Voltaje
E6010
E7018
3.2 mm
3.2 mm
DC+
DC+
105
140
17-19
19-21
Fernando Guachamín - Octavio Quinde
Ing. Carlos Baldeón
Fecha:
Compañía:
Marzo 2016
ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL
Velocidad de
Avance
mm/min
84
64
171
WPS ESPECIFICACIONES DEL PROCEDIMIENTO DE SOLDADURA
Nombre de la Empresa:
Proceso de Soldadura:
Manual X
Tipo:
ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL
SMAW
Semiautomático
Automático
DISEÑO DE UNIÓN
A Tope
Simple X
Doble
Longitud de cara de raíz: 6.2 mm
3.1 mm
60o
Radio:
No
Material de Aporte: No
Si
Método:
Esmeril
METALES BASE
MB1
MB2
Grupo:
1
2
Especificación del Acero:
ASTM A36
ASTM A36
Grado:
50
50
Espesor de Plancha:
12mm
12mm
Diámetro de Tubería:
METAL DE APORTE
Especificación AWS:
A5.1
Clasificación AWS:
E6010, E7018
Marca:
Lincoln
Tipo de Unión:
Tipo de Soldadura:
Abertura de Raíz:
Ángulo de Ranura:
Soporte:
Limpieza de Raíz:
Tamaño del Electrodo:
4 mm.
Identificación No.:
3332-001
Soporte del PQR No.:
3332-101
Revisión:
1
Fecha:
Autorizado por: Ing. Carlos Baldeón
POSICIÓN
Ranura:
2F
Filete:
Plancha:
X
Tubería
Marzo 2016
-
CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS
Modo de Transferencia
Corto Circuito
(GMAW)
Globular
Spray
Corriente
AC
DC+
X
PULSO
DCTÉCNICA
Aportación:
Oscilante
Pase:
Múltiple
Limpieza entre pases: Si
Método:
Esmeril
PRECALENTAMIENTO
-
Temperatura de Precalentamiento:
Temperatura de interpase:
PROTECCIÓN
Fundente: Revestimiento
Gas:
Composición:
POSTCALENTAMIENTO
Velocidad de
Temperatura:
Flujo:
Tamaño de la Boquilla: Tiempo:
DETALLES DE UNIÓN Y SECUENCIA DE SOLDADURA
-
Detalle de Soldadura de a Tope de Placas
PROCEDIMIENTO DE SOLDADURA
Material de Aporte
Corriente
Pase
Proceso
Progresión
1
2
3
SMAW
SMAW
SMAW
FONDEO
RELLENO
RELLENO
Elaborado por:
Aprobado por:
Clase
Diámetro
Tipo y Polaridad
Amperaje
Voltaje
E6010
E7018
E7018
3.2 mm
3.2 mm
3.2 mm
DC+
DC+
DC+
105
140
140
17-19
19-21
19-21
Fernando Guachamín - Octavio Quinde
Ing. Carlos Baldeón
Fecha:
Compañía:
Marzo 2016
ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL
Velocidad de
Avance
mm/min
84
127
127
172
Anexo F PLANOS DEL PROYECTO
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