CERCHA DE 54 METROS

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Moderadores: gatogalaxi, mgf2004

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andresquintero
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#1

Jue Jun 25, 2009 5:44 pm

Buenas Tardes
Actualmente estoy diseñando una estructura metalica de cubierta formada por 7 cerchas triángulares de 54m de luz, la cual empiezo a fabricar la proxima semana, el diseño de los apoyos lo hice articulado-articulado con el fin de eliminar por completo el momento sobre las columnas de concreto (40x80cm). el apoyo lo diseñé con dos pasadores en cada extremo en 2" y en acero 4140, el cuel se encuentra dentro de un buje de 20mm de espesor en acero 1020 para poder soldar a este las orejas que hacen el vinculo con la cercha y con la placa de base (esta soldadura tiene su debido procedimiento y control de temperaturas).La cercha es en celosia formada por ángulos, tiene una altura en el centro de 5m y en sus extremos termina en 2 cajones de 0.35x0.20x5/8" al cual van conectados los pasadores que forman la articulación, la cercha tiene 0.35m de espesor y tiene sus cartelas en todos los nudos y su debido ariostramiento vertical (entre cerchas). Me gustaria escuchar opiniones acercha de esta configuración de estructura, de antemano agradezco todos los aportes.



mgf2004
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#2

Jue Jun 25, 2009 10:23 pm

Algún dibujo....arreglo lateral/torsion /pandeo....contravientos en cubierta.....etc.

saludos.

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morfeo
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#3

Sab Jun 27, 2009 1:30 pm

Bueno...dos comentarios:
1. me parece que 5 m en el centro es una altura grande, si bien es cierto que tendras unos cordones mas livianos, tus montantes y diagonales te saldran muy pesadas, o en su defecto si controlas la longitud de esbeltes mediante otros elementos tu cercha se hara mas densa...yo hacia el centro usari una altura aproximada a los 3.5 m
2. Si es una cercha de esa luz me imagino el uso es de una bodega o estructura similar......si esto es asi supongo q tus columnas tendran una altura libre considerable entre 8 a 12 m, esto se deduce tambien por la seccion de columna que describes....bueno te cuento q esta columna (las columnas tipicas de bodega estan restrigidas laterlamente en un sentido pero no en el sentido de la luz de la bodega)en su parte superior se puede dezplazar simplemente con empujarla con la mano por lo que la conexion que propones comparada con una conexion de platina base soldad a la cecha y puesta sobre la columna con pernos, se comportaran EXACTAMENTE de la misma forma y la conexion que tu propones es mucho mas complicada y costosa que la segunda.....acuerdate que este tipo de conexiones con pasadores, primero deben vencer una fuerza de rozamiento para que actuen como una rotula, dicha fuerza de rozamiento entre metal-metal, en condiciones desfavorables de oxido y demas, puede estar del orden de 0.5W....si hacemos un calculo rapido con un acercha bien definida podemos estar hablando q para esa luz puede estar del orden de un peso de las 4 toneladas, si la repartimos en cada apoyo son 2 toneladas por cada uno, lo que indica que la articulacion empezaria a trabajar cuando se presente una fuerza en ella del orden de 0.5x2 = 1 tonelada.... ahora creo q la fuerza q uno ejerce con la simle mano no llega al orden de los 100 kg ....por lo que antes de que tu articulacion trabaje como tal la columna con una minima solicitacion sismica o de viento se habra desplazado y permitira que la conexion que tengas se comporte sin restriccion lateral actuando como un apoyo de primer genero (un patin) y haciendo que tu articulacion no sea tal.....

Espero esta explicacion sea lo suficientemente clara
Saludos!!


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andresquintero
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#4

Sab Jun 27, 2009 2:09 pm

Morfeo te agradezco inmensamente tù aporte, tienes razón, me faltó describir mejor la geometría de la cercha, te hablo de la cuerda inferior: empieza horizontal 9.80m y luego se empieza a levantar (2m) por lo tanto en el centro queda de 3.0 que es algo muy similar a lo que me propones.


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andresquintero
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#5

Sab Jun 27, 2009 2:17 pm

Morfeo, en cuanto al comportamiento como rótula, las fuerzas de viento y sismo (independientes) superan la tonelada, es que me preocuapa tener flexión en ese apoyo, claro que tú tienes razón con el desplazamiento de esa columna (se mueve con tocarla) y el empuje lateral es grande y la verdad no se si el calculista del concreto tuvo en cuenta dicho empuje. Lo ideal sería un patin en un extremo pero tengo que recurrir a tensores en tuberia para las cerchas y el sobrecosto es enorme

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morfeo
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#6

Sab Jun 27, 2009 2:58 pm

Bueno....pues la condicion de diseno en este tipo de columnas es precisamente esa, la carga lateral en la punta de la columna, las cargas axiales son bajas y lo q predomina es la accion a flexion de la columna.....tan bajas llega a ser las cagas axiales sobre estas columnas q dichos elementos se disenan a flexion (como viga) y no a flexocompresion (como columna)..............lo q quiero decirte es q si la parte civil ha sido disenada por un profesional preparado es casi imposible que deje pasar esta condicion, te reitero es la condicion de diseno...........siendo puntuales a tu problema y considerando las cargas de cubierta q pueden bajar por las columnas y con la seccion que describes, INDISCUTIBLEMENTE esta columna esta dimensionada para tomar estos esfuerzos laterales, si hacemos un calculo rapido puedes ver q la capacidad a compresion de la columna esta del orden de las 660 toneladas (para concreto de 24.5 MPa) y la carga aaxial que baja por tu columna no creo que supere las 50 toneladas, como puedes observar la solicitacion axial no llega al 10% de la capacidad de la columna...........CONCLUSION: la columna esta dimensionada por deformaciones (derivas) causadas por solicitaciones laterales...........con lo cual vuelvo y te reitero que la conexion que propones es exagerada para la situacion que tienes !!

Saludos!!


schumi99
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#7

Mié Nov 18, 2009 10:49 am

Buenas tardes Ing. Morfeo:

Le pido por favor si puede ayudarme con una sugerencia para la configuración de de una armadura en forma de arco de 28m de luz, la duda surge pues al verificar el diseño al asignar rotulas en los apoyos la estructura planteada pasa holgadamente, sin embargo cuando coloco el techo sobre las columnas (de 8.5m de alto y seccion de 0.60x0.35) este nudo (sin hacer releases) toma un momento imoprtante que hace fallar ambas bridas montantes y diagonales...
Entonces yo considere un aoyo tipo plancha base soldada a dichas bridas, pero mi duda es si en efecto se presentaran dichos momentos, recuerdo que cuando la esbeltez (Kl/r) de los elementos son mayores a 70, el efecto de los momentos son muy bajos y casi despreciables, pero me preocupa que la idea de plancha base no disipe estos momentos...., o tendría que hacer una rotula como sugirio el amigo en el diseño de su cercha.
Además creé que es necesario el empleo de templadores (que contrarresten el empuje lateral que supone el arco, que es de aprosx 13T, si es que la columna y el arco así diseñados cumplen con esfuerzos y deflexiónes).
Agredeceré mucho su aporte
Atte. Carlos P.
P.D. deseo adjuntar algunos planos y modelo Sap como le hago?

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morfeo
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#8

Mié Nov 18, 2009 11:51 am

para adjuntar tus planos y modelos...puedes comprimirlos en formato .zip o .rar y luego si subirlos.....sube tus esquemas, los entinedo y te respondo !!

Saludos


schumi99
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#9

Jue Nov 19, 2009 8:20 am

Ok. amigo ya encontre como se carga archivos.....

Te subo un plano donde se detalla aprox una tentativa de diseño, mi duda es por la plancha base de anclaje, no se si este tipo de conexión es el mas adecuado, pues al estar soldado creo que tomaría algo de momento y siendo asi pues fallarian las bridas que llegan a este nudo.

¿Además que opinas de no emplear cartelas?, es decir de soldar los elementos solo entre si (esto es tipico en este tipo de arcos)

He visto ademas que algunos arcos se hacen de seccion triangular (2 bridas superiores a compresion y una inferior a traccion), a base de tubos circulares embonados con diagonales en base a barras solidas lisas soldados aparentemente solo por puntos o un escazo cordon (las diagonales son un continuo doblados en frio, algo asi y como se hace para fabricar algunas correas), y su camara de anclaje consiste en algo asi como un cajita donde entra el arco. Podria aplicar esto a una luz de 28m?
Te agradecere cualquier comentario o aporte pues no tengo experiencia en el diseño de arcos y cualquier consejo (como relacion alto ancho, tipo de estructuracion y detalle de conexiones, empleo de templadores, etc se agradecera mucho)
No tiene los permisos requeridos para ver los archivos adjuntos a este mensaje.

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morfeo
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#10

Vie Nov 20, 2009 1:36 pm

ok....para q una estructura en arco te funcione como tal, debes controlar las tensiones q se producen en los apoyos, (de lo contrario se te va a abrir de patas) para ello tienes dos alternativas...configurar una conexion con una rigidez tal q te impida el desplazameinto lateral, esto en la llegada de los dos apoyos, o tienes como alternativa colocar un tensor entre los apoyos de tu arco,tensor que debe estar en capacidad de tomar las fuerzas presentes; ahora respecto a lo que planteas de tu conexion, puedes tener una conexion infinitamente rigida pero esto no te servira de nada si tu apoyo no tiene las capacidades de tomar esas fuerzas producidas....dices q tienes una columna de 8.5 m de alto q es donde estan llegando tus apoyos de tu cercha, y que la altura q manejas es total, es decir tienes una columna en voladizo(al menos en uno de sus dos sentidos principales)de 8.5 m de luz q si aplicas una fuerza en su punta esta se va a desplazar un tanto (segun la rigidez de la columna), con la seccion que me describes de 60x35 (suponiendo los 60 en el lado no arriostrado de la columna) esta fuerza no es muy grande tanto asi que me atrevo a decirte que puedes imponerle deformaciones con tan solo empujarla con una mano en la punta...de acuerdo a lo planteado anteriormente sea cuel fuere el tipo de conexion q planteas esta te va a producir los mismos efectos de un apoyo simple de primer grado (un patin)....

Respecto a la utilizacion o no de cartelas dependera netamente del diseño de tus soldaduras....para que utilizar cartelas si puedo soldar perfil con perfil y tengo la longitud suficiente de soldadura para desarrollar mis esfuerzos de tension? lo q te quiero decir es que si el calculo de tus soldaduras te dice que necesitas una longitud L de soldadura y esta la puedes desarrollar con el perfil contra perfil pues no uses cartelas de lo contrario si usalas...

Voviendo a la estabilida de tu arco tienes la alternativa de rigidizar tus columnas, poniendo contrafuertes o algo similar que garanticen que el qarco actuara como tal o que le coloques el tensor inferior....economicamente creo q no hay ninguna discusion que el tensor es la opcion mas acertada, constructivamente creo que tampoco hay discusion alguna en que el tensor es lo mas acertado, naturalmente esto tambien te reduce tus tiempos de obra...

Atento a cualquier inquietud que presentes

Saludos


schumi99
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#11

Vie Nov 20, 2009 5:46 pm

PRIMERO MUCHAS GRACIAS POR LOS COMENTARIOS y sugerencias:

Segundo, lo que pasa es que arquitectonicamente no se quiere el tensor (seguro que las góndolas del almacen van a superar los 8.5 de las columnas). Ahora eso que la columna se voltea con la mano, se esta controlando a nivel de cimentacion con una viga de cimentacion "centradora" atada en su extremo "libre" a un dado de concreto de contrapeso de tal manera que el momento resistente sea 1.5 veces el actuante, es decir los 8.5m por la fuerza q transmite el arco, y como conjunto bajo carga de sismo.

Mi pregunta iba mas orientada a que cuando modele el apoyo olvide "libera"r el nudo con release pero de los esfuerzos asi calculados mes sorprendió que ambas bridas (las que conectan en el apoyo) sufrieran momento, tanto asi que superaban por mucho (casi 3 veces), la capacidad a flexion de esos perfiles (angulo doble de 2.5x1/4" en A36), cuando por la esbeltez del elemento se supone que no deberia haber momentos importantes, es decir aya cuando lleve analisis estructural se demostraba que para valores de K*L/r mayores a 60, la influencia de los momentos era muy baja, esto se comprobaba con unas hojas de excel (que si desean puedo compartirlas) que generaba y resolvia las matrices de rigideces considreando solo deformacion axial (armaduras, osea las matrices de los elementos eran de 4x4) y la otra considerando como portico (matriz de 6x6 por los 3 grados de libertad por nodo) y se verificaba que en efecto para elementos esbeltos los momentos presentes en la estructura eran muy bajos.

Entonces yo esperaba que el efecto de liberar o no el nudo de la conexion no influenciaria tanto en el diagrama de moemtos flectores, pero segun el SAP no, entonces, me pregunto si considerar un apoyo como el que esta en el plano (que como que es semi rígido - casi como un apoyo empotrdo no? -), y que fue diseñado para soportar los esfuerzos del arco (un corte en la dir XX de aprox 13T y una axial en dir. -ZZ de 2.5T) era adecuado, pues no se considero el momento, por lo que expuse antes...entonces pregunto SE HACE NECESARIO EMPLEAR UN APOYO TIPO ROTULA CON UN EJE CON PIN (que si replica el apoyo simple supuestp al emplear releases en M22 y M33), como el amigo planteo en su modelo o esta bien despreciar ese momento que resulta de no liberar el nudoi y practicar un apoyo como el que presento....

Agradezco su interes y sus comentarios
Atte Carlos P.

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morfeo
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#12

Vie Nov 20, 2009 6:45 pm

En ningun momento me estoy refiriendo a estabilidad de la estructura por volteo....me refiero a las deformaciones que vas a tener en la parte superior de la columna, deformaciones propias de cualquier elemento sometido a algun tipo de solicitacion....si empujas tu columna con la mano se te va desplazar lateralmente, no estoy diciendo q se te va a volcar!!!............estoy seguro q tu estabilidad general la tienes controlada (aunque nunca me referi a eso y no se de donde inferiste eso,,,en fin lo distinto que es nuestro idioma aunque sea el mismo español).......te estoy hablando es de la estabilidad de tu ARCO...o haces una de las dos cosas qte dije o tienes una estructura inestable.....si no puedes usar el tensor, utiliza contrafuertes en las columnas....!!

Ahora te creo q la conexion este diseñada para resistir las fuerzas producidas por el arco(eso no lo discuto) pero si esta estuviese a nivel de terreno...PERO RECUERDA q estas a 8,5 m de altura...NO ES LO MISMO !!

No se, pero espero equivocarme, pero aparentemente no has entendido el concepto que quise expresar en el post anterior...,,,trato de ayudarte pero vuelves a lo mismo....., q me digan los demas foristas si mi explicacion fue muy confusa !!


schumi99
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#13

Sab Nov 21, 2009 11:15 am

Ok, si entendio lo que quizo decir, pero no se moleste, ud. se referia al efecto de modelar el arco considerando un apoyo TIPO PATIN (Con libertad de desplazamiento horizontal), y bueno pues el arco y las columnas cumplen.

Lo que le pido es si es que puede me de su opinion si es que el tipo de apoyo presentado es el adecuado para simular que este nudo en efecto no sufre momentos, esa es mi principal duda, pues como le explique anteriormente por una omision involutaria no libere el nudo del apoyo y me sorprendi al ver momentos aplicados en la bridas...Debo presumir que en efecto estas bridas vana recibir momento según el apoyo propuesto o no?, y si fuese la respuesta que si hay momentos Ud. sugeriria hacer un apoyo con pin o esto excesivo.

Agradesco su preocupación y displiscencia para apoyarme, y no se moleste amigo, si puede ayudar u opinar le estare infinitamente agradecido, y si no pues total es solo un foro de consulta.

Gracias Atte Carlos P.

PD. Yo soy ing. estructural de Perú y actualmente realizo diseños de estructuras tipo torres de telecomunicaciones y electrificación, cualquier duda al respecto, (sobre normas aplicables y/o criterios de diseño), gustoso de apoyar a vuestra comunidad.
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morfeo
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#14

Lun Nov 23, 2009 10:48 am

ni mas faltaba no estoy molesto, estoy para ayudar....solamente q dije PELOTA NEGRA y tu entendiste NEGRA EMPELOTA......en fin....dentro de todo lo q te explique podrias haber inferido q NOOOOOOO.....no tienes conexion a momento en esa conexion.....las filosofias de diseño te dicen q obtienes los mayores esfuerzos en los elementos cuando en una estructura de este tipo tienes apoyos simples (y al menos uno tipo patin, claro cuando son 2) ...por otro lado si hubieses entendido mi planteamianto inicial en el cual te dije q por muy rigida q sea tu conexion, por el medio de trasferencia q tienes (columna a 8.5 m de altura), se te va a comportar como un patin...por lo cual utilizar un PIN seria excesivo,
En todo caso sigo con la duda de la estabilidad de tu arco (a pesar q digas q cumple...cumple q?? )

Saludos


rjacir
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#15

Mié Feb 17, 2010 9:07 pm

Morfeo,

Veo que manejas muy bien el tema de cerchas, y queria pregutnarte algo. Hace un tiempo estuve disenando una cercha en angulos con celosia, de 57 metros de largo, con un ancho de 40 cms. La discusion que tuve con la interventoria fue con respecto a la ubicacion de los separadores o presillas(elementes que sirven para unir ambas caras de la cercha) y siempre en al discucion hablaban de un documento de la Universida Nacional de Medellin sore reportes de investigaciones en temas de cerchas en colombia. El problema es que ellos decian que en los elementos a compresion, al colocar las presillas perpendiculares a estos, era suficiente para arriostrar y con esto reducir el Kl/r, pero nunca llegue a encontrar este reporte o informacion sobre este tipo de cerchas.


no se si me explico bien? conoces el reporte del que esoty ahblando?

Gracias

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morfeo
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#16

Jue Feb 18, 2010 10:11 am

rjacir escribió:Morfeo,

Veo que manejas muy bien el tema de cerchas, y queria pregutnarte algo. Hace un tiempo estuve disenando una cercha en angulos con celosia, de 57 metros de largo, con un ancho de 40 cms. La discusion que tuve con la interventoria fue con respecto a la ubicacion de los separadores o presillas(elementes que sirven para unir ambas caras de la cercha) y siempre en al discucion hablaban de un documento de la Universida Nacional de Medellin sore reportes de investigaciones en temas de cerchas en colombia. El problema es que ellos decian que en los elementos a compresion, al colocar las presillas perpendiculares a estos, era suficiente para arriostrar y con esto reducir el Kl/r, pero nunca llegue a encontrar este reporte o informacion sobre este tipo de cerchas.


no se si me explico bien? conoces el reporte del que esoty ahblando?

Gracias

NO CONOZCO EL REPORTE DEL Q HABLAS...pero lo q si se es q cuando diseñas con angulares de ALAS IGUALES debes controlar un parametro adicional (debido a la no simetria de la seccion) y es rZ (radio de giro en Z) tus ejes principales de la seccion no son X y Y sino W y Z y el rZ siempre es menor q rX o rY por lo q tu seccion tiende a pandearse en este sentido....las presillas no sirven para controlar la longidud de pandeo ni en X ni en Y (pandeo general de la seccion compuesta)pero si te permiten reducir tus efectos en el eje debil Z (pandeo particular de un elemento de la seccion)....lo q te decia la interventoria es cierto !! sirve para controlar Kl/rZ, sin embargo debes revisar Kl/rX y Kl/rY .............

espero haber aclarado tu duda...

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