UNIVERSIDAD TECNICA FEDERICO SANTA MARIA SEDE CONCEPCION “REY BALDUINO DE BELGICA” CONCEPCION
CÁLCULO Y COMPARACIÓN DE SISTEMA TUBEST Y RETICULADO PARA GALPONES.
TRABAJO PARA OPTAR AL TITULO PROFESIONAL DE TECNICO UNIVERSITARIO EN PROYECTO Y DISEÑO ESTRUCTURAL
CÁLCULO Y COMPARACIÓN DE SISTEMA TUBEST Y RETICULADO PARA GALPONES.
Alumno
:
Manuel Miranda Henríquez
Profesor Guía
:
Sr. Sergio Pincheira Llanos
2010
ÍNDICE Pág. INTRODUCCIÓN
1
RESUMEN ESPECIFICACIONES DEL PROYECTO
2
1.
DESCRIPCION DE SISTEMA DE CONSTRUCCION TUBEST EN GALPONES.
1.1
SISTEMA DE CONSTRUCCIÓN TUBEST
1.1.1 PERFILES TUBEST 1.2
3 3
TUBEST, SISTEMA CONSTRUCTIVO PARA GALPONES INDUSTRIALES
1.2.1 FICHA TECNICA PERFILES TUBEST
4 4
2.
SOTWARE PARA EL CÁLCULO DE GALPON TUBEST
2.1
NORMAS CHILENAS Y CRITERIOS DE DISEÑO BASES DE DISEÑO 6
2.2
CRITERIOS DE DISEÑO
3.
UTILIZACIÓN DE PROGRAMA B-TUBEST
3.1
ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE GALPON TUBEST
8
9
3.1.1 UTILIZACIÓN DE PROGRAMA B-TUBEST PARA DESARROLLO DE CÁLCULOS DE DISEÑO DEL GALPÓN TUBEST CON PERFILES TUBEST
9
3.2
DETALLE DE DISEÑO DE UNIONES EN PERFIL TUBEST
24
4.
ESTRUCTURAS RETICULADAS O DE CELOSIA
28
4.1
SISTEMA DE TRIANGULACION
29
4.2
SISTEMA DE CONSTRUCCIÓN EN RETICULADOS EN CELOSÍA
30
4.3
RETICULADOS, SISTEMA CONSTRUCTIVO PARA NAVES INDUSTRIALES
30
4.3.1 FICHA TÉCNICA GALPÓN RETICULADO
30
4.3.2 SOFTWARE PARA EL CÁLCULO DE LA ESTRUCTURAS METÁLICAS 4.4
GALPÓN TIPO
32
ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE GALPON RETICULADO
33
4.4.1 UTILIZACION DE PROGRAMA DE CÁLCULO
33
5.
PRESUPUESTOS DE FABRICACION Y MONTAJE
50
5.1
ESPECIFICACIONES GENERALES SISTEMA TUBEST
50
5.1.1 ÍTEM ESPECIFICACIONES TECNICAS
50
5.2
54
SISTEMA DE CONSTRUCCION RETICULADO
5.2.1 ESPECIFICACIONES GENERALES SISTEMA RETICULADO
54
5.2.2 ITEM ESPECIFICACIONES TECNICAS
54
6.
VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE SISTEMA CONSTRUCTIVO TUBEST Y RETICULADO
6.1
VENTAJAS DEL SISTEMA CONSTRUCTIVO TUBEST
58
6.1.1 DESVENTAJAS DE SISTEMA CONSTRUCTIVO TUBEST
59
6.2 VENTAJAS DEL SISTEMA CONSTRUCTIVO RETICULADO 6.2.1 DESVENTAJAS DE SISTEMA CONSTRUCTIVO RETICULADO
59 60
7.
CARTA GANTT DE SISTEMA DE CONSTRUCCION TUBEST Y RETICULADO
61
CONCLUSION
64
BIBLIOGRAFIA
65
ANEXO
66
INTRODUCCIÓN Las Estructuras Metálicas constituyen un sistema constructivo muy difundido en varios países, cuyo empleo suele crecer en función de la industrialización alcanzada en la región o país donde se utiliza, esto me ha llevado a realizar una investigación acerca del diseño y construcción de dos tipos de galpones o naves industriales, uno de diseño reticulado con vigas en celosía y otro diseñado con perfiles Tubest C, estos de similares dimensiones no así sus perfiles. Para lo cual se pretende de acuerdo a las características, componentes respectivos de cálculos, cubicaciones, costos de montaje y mano de obra de cada uno de ellos. Se realizar finalmente una comparación de estos que nos permita definir de manera eficiente cuál de estos sistemas de construcción es el más conveniente para su fabricación, ya que es indispensable en un proyecto tomar una decisión correcta tomando en cuenta las diferentes alternativas para llegar a un óptimo resultado final. A continuación realizaremos una apreciación y análisis más profundo de este tema para llegar a comprender de manera clara que factores son los que nos llevan a realizar esta comparación.
1
RESUMEN ESPECIFICACIONES DEL PROYECTO La idea o base de este proyecto es llevar a cabo una comparación de dos galpones de iguales características en al ámbito dimensional pero que difieran en el aspecto de uso del tipo de perfiles de marca Cintac, se tomaran en cuenta para dicha comparación los cálculos de diseño, cubicaciones de materiales, costos y presupuestos, tiempos de realización, mano de obra a utilizar. El primero se realizara con la utilización de perfiles de acero laminados en frió llamados Tubest C, el cual se calculara con el software B TUBEST fabricante Cintac para este tipo de perfiles, cuyas características se darán a conocer más a fondo en el siguiente capítulo, el segundo caso se compondrá de estructura reticulada, vigas en celosía de perfiles de acero laminados en frío calculado mediante el software BASICA el cual permite realizar diferentes diseños en estructuras en acero. Los parámetros de dimensionamiento para ambas estructuras será la siguiente: Luz: 20 metros Altura de hombro: 6 metros Largo: 30 metros
2
1.
DESCRIPCION
DE
SISTEMA
DE
CONSTRUCCION
TUBEST
EN
GALPONES. 1.1
SISTEMA DE CONSTRUCCIÓN TUBEST CINTAC S.A. es la empresa más importante del mercado de productos de
acero conformados en frío de Chile, principalmente en tubos estructurales, perfiles abiertos y cañerías. CINTAC es también la empresa líder en innovación tecnológica del mercado, lo que se aprecia mediante el permanente lanzamiento de nuevos productos y el establecimiento de los estándares de calidad para los nuevos perfiles que requiere la construcción y la industria de nuestro país. 1.1.1 Perfiles Tubest Tubest es una familia de perfiles estructurales tubulares que son la base de un moderno sistema constructivo para naves industriales y comerciales. Los perfiles Tubest se forman a partir de la combinación de los perfiles componentes sigma y ohm. Los perfiles Tubest se utilizan para la construcción de gimnasios, supermercados, centros comerciales, parking y bodegas en forma rápida, económica y de gran calidad.
3
Fig.1 Imágenes de construcciones con sistema Tubest
1.2
TUBEST, SISTEMA CONSTRUCTIVO PARA GALPONES INDUSTRIALES El Sistema Constructivo Tubest, está compuesto por 2 pares de perfiles de
acero estructural llamados Sigma y Ohm. Con la unión de estos perfiles es posible fabricar hasta 49 diferentes secciones para pilares y vigas estructurales del Sistema Tubest, logrando construir galpones desde 12m, hasta naves de grandes luces y alturas superando los 50 metros. Tubest, por ser liviano, fácil de armar, soldar y montar, le permite aumentar su productividad, construyendo su proyecto en menos tiempo y con un notable ahorro en faenas y manos de obra. 1.2.1 FICHA TECNICA PERFILES TUBEST La serie de perfiles estructurales Tubulares Rectangulares, Tubest y Costaneras Z, tienen las siguientes características: Acero: A3724ES, Tensión de Fluencia 2400 Kgf/cm2, Tensión de Ruptura 3700 Kgf/cm2. Diseño según Manual AISI: “SPECIFICATION FOR THE DESIGN OF COLD FORMED STEEL STRUCTURAL MEMBERS” edición 1996. Método ASD
4
PROPIEDADES PARA EL DISEÑO, SECCIÓN TOTAL
Fig.2
Fig.3
5
2.
SOTWARE PARA EL CÁLCULO DE GALPON TUBEST Para el cálculo de nuestro galpón utilizaremos una herramienta de software B
TUBEST que nos definirá de manera precisa todos los componentes que tendremos que emplear en el desarrollo de nuestro proyecto. El programa “B-TuBest v.6”, permite prediseñar en forma rápida y confiable estructuras de diversas formas y dimensiones, basados en el uso de perfiles Tubest y Z.
2.1
NORMAS CHILENAS Y CRITERIOS DE DISEÑO BASES DE DISEÑO a) Estructuración El programa considera una estructuración mediante marcos rígidos o arriostrados
a modo de dotar a la estructura de la capacidad suficiente para soportar las cargas laterales producto de viento y las cargas normales estáticas. Normas de Solicitaciones b) Norma de Sobrecargas Se utiliza la norma NCH1537.Of86 con una sobrecarga de diseño de 100 kilos por metro cuadrado para las cubiertas, pudiendo realizarse las reducciones indicadas debido a la superficie de influencia y pendiente de techo. Para las costaneras, la superficie de influencia es el producto de la separación entre costaneras y el largo de éstas. Para el caso de los marcos, la superficie de influencia corresponde a la modulación por el largo de éstos. c) Norma de Viento Se utiliza la norma NCH432.Of71 Para determinar la presión básica se utilizará una velocidad de viento dependiendo de la ubicación y la altura de la estructura. Los
6
factores de forma serán los indicados en la norma, considerándose el caso de naves completamente cerradas y parcialmente abiertas. d) Norma Sísmica NCH2369.Of2003 Este tipo de solicitación, en el caso de naves livianas que sólo tienen como carga de peso propio la propia estructura y la cubierta, no controla el diseño, predominando las solicitaciones de viento o las cargas normales estáticas.
e) Norma de Nieve Se debe utilizar la norma NCH431.Of77 Combinaciones de Cargas f) Los Estados de Carga considerados son: •
PP (Peso Propio)
•
SC (Sobre Carga)
•
W (Viento desde la izquierda o la derecha)
g) Las combinaciones consideradas son: •
PP+SC
•
(PP+W) x 0.75
h) Deformaciones Admisibles, se recomiendan los siguientes criterios: •
Deformación Vertical de la Cumbrera (PP+SC)
= Luz / 300
•
Deformación Lateral del Hombro del Marco (W)
= Hombro / 100
•
Costaneras de Techo (PP+SC)
= Luz / 200
•
Costaneras Laterales (W)
=Luz / 100
7
Para la verificación de deformaciones admisibles, el programa considera el estado de carga pura de viento y la combinación de peso propio + sobrecarga sin mayorar.
2.3CRITERIOS DE DISEÑO Se utiliza además de los criterios indicados en las normas, los siguientes criterios adicionales: a) No se considera que los paneles constituyen un diafragma de techo o en los marcos laterales, debiéndose usar arrostramientos formados por puntales y diagonales. b) Los puntales de techo se forman mediante costaneras dobles adecuadamente diseñados para soportar las compresiones de cálculo. c) Las diagonales de techo son tensores que dispongan de mecanismos para dar una pretensión inicial y ser ajustados después de eventos sísmicos o eólicos. d) Los puntales de marcos arriostrados y de techo como así mismo las diagonales diseñadas para soportar compresiones, no podrán tener una esbeltez mayor a 150.
8
3.
UTILIZACIÓN DE PROGRAMA B-TUBEST
3.1
ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE GALPON TUBEST El galpón tendrá una luz de 20 mts, largo 30 mst altura de hombro 6 mts
estará formada por 6 marcos metálicos modulados a 6 mts. El diseñado de este será en perfiles plegados de acuerdo a los catálogos de productos de Cintac, todo en acero calidad A37-24ES.Certificada según norma ASTM 3.1.1 UTILIZACIÓN DE PROGRAMA B-TUBEST PARA DESARROLLO DE CÁLCULOS DE DISEÑO DEL GALPÓN TUBEST CON PERFILES TUBEST Para esto se introduce la información requerida paso a paso,
primero
iniciando el programa como se muestra a continuación e introduciendo los datos generales de identificación.
Fig. 4
9
Luego debemos desplegar el menú Nuevo Modelo y seleccionarlo, nombramos nuestro modelo.
Fig. 5
A continuación Se visualizaran Seis Casos posibles de analizar. Elegiremos el Caso 1 ya que este corresponde a los parámetros dados para nuestro Galpón.
Fig. 6
10
Se despliega la ventana en donde debemos definir la Geometría, Modulación, Condiciones de Borde del Marco y Cargas a la que estará sometida la estructura. Digitamos nuestros datos, Altura hombro, pendiente, luz, apoyo a fundaciones.
Fig. 7
Luego de ingresar los datos, debemos hacer clic sobre Aceptar, para volver al menú principal. El programa selecciona en forma automática el Perfil Tubest más liviano para la primera iteración: TBL 200x100x2. Inmediatamente debemos hacer clic sobre el comando Ejecutar, para que el programa pueda procesar la información. De esta forma se activarán los comandos Ver, Definir, Exportar
11
Fig. 8
Luego debemos hacer clic sobre la ventana Ver.
Fig. 9
Luego debemos desplegar la ventana de Desplazamientos. 12
Fig. 10
A continuación una vez presionado desplazamiento se despliega la siguiente ventana
Fig.11
13
En esta ventana (fig. 11) aparecen los desplazamientos de cada nudo, para cada estado
y combinación
de carga.
También
aparecen
las restricciones
de
desplazamientos establecidas para el diseño y el factor de utilización. El factor de utilización nos indica la relación entre la inercia necesaria para cumplir las restricciones de desplazamientos y la inercia del TuBest utilizado en la primera iteración. El programa nos recomendará el perfil TuBest más liviano, tanto de la serie pesada como de la serie liviana que cumpla con las restricciones de desplazamientos establecidas. En este caso el programa nos recomienda utilizar el TuBest TB 400x150x3x3. Luego de Salir de la ventana anterior debemos hacer clic en el comando Modificar.
Fig. 12
14
Luego debemos Modificar el Perfil elegido en la Selección Perfiles y Ejecutar nuevamente los datos.
Fig. 13
Luego debemos ingresar nuevamente a la ventana de desplazamiento (fig.14). Debemos verificar que el “factor de utilización” sea menor o igual que 1, esto indicará que las deformaciones producto de las cargas y las combinaciones establecidas estén controladas y damos clic en salir.
15
Fig. 14
Una vez diseñado el Marco Rígido, podemos definir las Costaneras Z, de Techo y Laterales, Puntales y Arrostramientos. El programa despliega una ventana en donde aparecen las capacidades de las costaneras Z, para sus condiciones simplemente apoyadas o continuas (Extremas y de Tramo). Es importante hacer notar que se deben definir costaneras continuas sólo en modulaciones de más de cuatro tramos.
16
Fig. 15
Luego se desplegarán las tablas de Capacidades de las costaneras Z-TuBest, (fig.16).
Fig. 16
Capacidad Admisible Costanera tramo con Cubierta Rígida. 17
Para definir las costaneras de Techo, debemos hacer clic en Definir y luego en Costaneras de Techo.
Fig. 17
Se desplegará una ventana en donde aparecerá la separación máxima deseada entre costaneras, la separación real entre costaneras, la condición simplemente apoyada o continua, la carga aplicada sobre la costanera por la combinación PP+SC, y los casilleros de selección de la costanera Z.
18
Fig. 18
En este caso elegimos como costanera extrema la sección Z 100x50x15x3
Fig. 19
Y elegimos como costanera de tramo la sección Z 100x50x15x3 Para seleccionar las costaneras laterales debemos proceder de la misma forma que la selección de las costaneras de techo. La diferencia consiste en que la carga aplicada es producto de la acción del viento.
19
Luego podemos aproximar en base a un criterio de esbeltez máxima, los elementos Puntales y Arrostramientos necesarios para conformar el Marco Arriostrado en la dirección longitudinal de la nave. Para esto debemos hacer clic en Definir y luego en Arrostramientos y Puntales.
Fig. 20
Debemos seleccionar perfiles que tengan un radio de giro mayor al radio de giro mínimo establecido (i-min) Luego podemos definir
los elementos que conformarán los Frontones de la
estructura, Columnas de viento y costaneras Z frontales. Para esto debemos hacer clic en Definir y luego en Frontones.
20
Fig. 21
Se desplegará la ventana en donde definiremos la separación entre las columnas de viento. Luego por condiciones mínimas de inercia y capacidad admisible debemos elegir la sección Tubest para la columna. También definiremos la costanera frontal de formas similar al proceso para elegir las costaneras laterales
21
Cabe destacar que debemos considerar la condición simplemente apoyada para definir las costaneras frontales
Fig. 22
En este caso elegimos como columna de viento el TuBest TBL 200x100x3 Luego de guardar el proceso realizado, el programa genera tres archivos de datos los que se generan al hacer clic en Archivo-Guardar Como, Exportar y luego en Entrada _ dibujo y Cubicación
22
Al abrir el archivo de cubicación, podremos visualizar el detalle de cada elemento principal de la estructura.
Fig. 23
23
3.2
DETALLE DE DISEÑO DE UNIONES EN PERFIL TUBEST El desarrollo de los planos de fabricación se realizó de acuerdo con las
especificaciones técnicas que entrega el manual Tubest, este entrega sugerencias de los tipos de uniones, detalles, apoyos a las fundaciones, que nos ayudan a obtener la máxima eficiencia en el diseño ya que esto se requiere para proceder a la fabricación del galpón de manera que obtengamos la mayor precisión para evitar tiempos muertos en el montaje y ensamblaje de este A continuación veremos las sugerencias que se entregan
Fig. 24
Detalle sugerido cumbrera
24
Fig. 25
Detalle sugerido hombro y empalme
25
Fig. 26
Detalle sugerido Apoyo rígido a fundación
26
Fig. 27
Unión sugerida perfil con costanera Z
27
4 ESTRUCTURAS RETICULADAS O DE CELOSIA Las Estructuras en Celosía son la solución más económica para la ejecución de grandes luces, es decir, de largas separaciones entre los apoyos. En realidad, este tipo de viga, es una clase de entramado, compuesta con barras (pilares y jácenas) de longitudes más pequeñas. Por lo general, se disponen angulares laminados normalizados dispuestos de a dos para los cordones del entramado. Las barras verticales también son angulares normalizados que ofician de lama de la viga y que trabajan a tracción. Los nudos pueden ser isostáticos o hiperestáticos. En el caso de ser isostáticos, como el entramado puede deformarse ante los esfuerzos horizontales, se disponen barras diagonales en cada extremo para evitar las deformaciones (el triángulo no se deforma). Las Vigas en celosía se fabrican también en hormigón. Pero tiene el inconveniente de su dificultoso encofrado, armado y hormigonado, y su resultado final no resulta muy prolijo y pulido. Muchas veces se emplea de hormigón a fin de dar protección a la armadura o para proteger de fenómenos de oxidación o fuego.
Fig. 28
28
4.1
SISTEMA DE TRIANGULACION El triángulo es el único polígono que no se deforma cuando actúa sobre él una
fuerza. Al aplicar una fuerza de compresión sobre uno cualquiera de los vértices de un triángulo formado por tres vigas, automáticamente las dos vigas que parten de dicho vértice quedan sometidas a dicha fuerza de compresión, mientras que la tercera quedará sometida a un esfuerzo de tracción. Cualquier otra forma geométrica que adopten los elementos de una estructura no será rígida o estable hasta que no se triangule.
Fig. 29
Si observamos el efecto de la flecha como una fuerza que tendría sobre cada uno de estas estructuras articuladas. En este sentido, podemos observar cómo las estanterías metálicas desmontables llevan para su ensamblado unas escuadras o triángulos, que servirán como elemento estabilizador al atornillarse en los vértices correspondientes. Análogamente, en los andamios de la construcción se utilizan tirantes en forma de aspa, que triangulan la estructura global y le confieren rigidez. A continuación puedes observar cómo se pueden convertir en estructuras rígidas un cuadrado y un pentágono. A base de triangulación se han conseguido vigas de una gran longitud y resistencia, que se llaman vigas reticuladas o arriostradas y que se emplean comúnmente en la construcción de grandes edificaciones que necesitan amplias zonas voladas y sin pilares, así como en la de puentes de una gran luz y de bodegas de almacenamientos. Las vigas de este tipo tienen una mayor resistencia que las vigas 29
macizas. Estos triángulos se denominan cerchas, también es comprensible ya porque se utilizan tirantes o travesaños en la diagonal de los pórticos. Las grúas tan frecuentes en las proximidades de las grandes ciudades son estructuras desmontables reforzadas con multitud de triángulos. 4.2
SISTEMA DE CONSTRUCCIÓN EN RETICULADOS EN CELOSÍA Cuando necesitamos salvar luces importantes (a partir de 10 - 30 m por
Ejemplo), o necesitamos tener vigas de cantos importantes, puede resultar más económico utilizar estructuras reticulares en celosía que vigas de alma llena. La condición fundamental que debe cumplir una estructura de celosía es la de ser geométricamente indeformable. Como un punto en un plano queda determinado por el triángulo que le une a otros dos, el triángulo es el elemento fundamental de una celosía indeformable. De ahí el nombre de estructuras trianguladas. Suelen diseñarse con nudos articulados o rígidos dependiendo si están sometidos a cargas dinámicas o estáticas. 4.3
RETICULADOS, SISTEMA CONSTRUCTIVO PARA NAVES INDUSTRIALES El Sistema Constructivo reticulado, está compuesto por 2 pares de perfiles de
acero E3724ES perfiles llamados; canales de 150x50x3 mm, ángulos 40x40x3mm. Con la unión de estos perfiles es posible fabricar en forma de tejido reticulado secciones para pilares y cerchas estructurales. La forma de unión de estos componentes de galpones reticulados es a través de uniones soldadas y apernadas entre las unión de pilares a cerchas. 4.3.1 Ficha técnica galpón reticulado Para la construcción y el diseño de galpones reticulares están compuestas de dos canales opuestas unidas a través de ángulos los que permite hacer rígido esta sección. Para la techumbre y laterales se incluyen costaneras que nos permitirán unir cada pórtico y la instalación de la techumbre y laterales y frontones. 30
Acero
: A3724ES, Tensión de Fluencia 2400 Kg./cm2, Tensión de Ruptura 3700 Kgf/cm2.
Pernos
: A37-20
Soldadura
: AWS E-7018
a) Combinaciones de Cargas Los Estados de Carga considerados son para el caso del diseño del galpón de tipo reticulado tienes las mismas cargas que el galpón de diseño tubest: b) Especificaciones de normas Nieve
: sobre carga básica
= 25 kg/m2
(Nch 431 of 77)
Viento
: presion basica
= 30 kg/m2
(Nch 432 of 71)
Sismo
: Coef. Sísmico
= 0.18 kg/m2 (Nch 433 of 72)
Sobre carga = 30 Kg/m2
ORDENANZA GENERAL DE CONSTRUCCION Y URBANISMO.
Pesos propios
: Estructura Techumbre
31
= 15 kg/m2 = 10 kg/m2
Para el diseño y cálculo del galpón se realiza a través de un software Básica que nos permitirá la selección de los perfiles requeridos para la construcción, las cargas a las cuales estarán sometidas tanto como por su peso propio y condiciones externas a este las cual una puede ser el viento y la lluvia.
Fig. 30
Diseño de Galpón Reticulado 4.3.2 SOFTWARE PARA EL CÁLCULO DE LA ESTRUCTURAS METÁLICAS GALPÓN TIPO El software Básica nos permite realizar la operación de calculo que esta nos entrega y la cubicación detallada de los perfiles requeridos. Este programa trabajo en sistema DOS. Para el cálculo de fundación de hormigón esta cuenta con una tabla prediseñada dependiendo de la luz del galpón y de altura de hombro.
32
4.4
ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE GALPON RETICULADO El galpón tendrá una luz de 20 mts, largo 30 mts altura de hombro 6 mts
estará formada por 6 marcos metálicos modulados a 6 mts. El diseñado de este será en perfiles plegados de acuerdo a los catálogos de productos de Cintac, todo en acero calidad A37-24ES.Certificada según norma ASTM 4.4.1 UTILIZACION DE PROGRAMA DE CÁLCULO
Para iniciar el cálculo de de cubicación con el software, lo primero que se debe hacer es introducir los siguientes comandos para ejecutar el programa Presionar F3, luego se despliega LOAD realizamos Enter y luego F2.
Fig. 31
Una vez realizada lo anterior de desplegara una nueva ventana en la cual se encuentran diferentes opciones.
33
Fig. 32
Luego se seleccionar la opción necesaria dependiendo de la necesidad del diseño a cubicar el cual en este caso será la opción numero 2. Procedemos al ingreso de los datos requeridos.
Fig. 33
Una vez ingresado los datos necesarios para nuestro diseño de un galpón reticulado, el programa nos consulta si deseamos realizar alguna modificación en alguno de los datos, confirmamos con la letra N para continuar nuestro cálculo de cubicación y pasamos al siguiente paso.
34
Fig. 34
En esta opción el software nos consulta el tipo de material para la cubierta de techo, en la cual escogeremos la opción 1 y confirmamos con la letra N para continuar.
Fig. 35
Luego seleccionamos la opción que más se acomode al diseño de nuestra cubierta de techo dependiendo del traslapo el cual le queramos dar.
35
SI LA LUZ
ESTRUCTURA TIPO METALFORT PILAR RECTO ALTURA PILAR EN (MTS) SERA Y ANCHO PILAR EN (MTS), SERA 4,0 0,4
Y LA ALTURA DE CODO 0,7
4,0
0,5
0,8
5,0
0,7
1,2
5,0
0,8
1,3
6,0
0,9
1,4
6,0
1,0
1,5
Tabla 1 NOTA: LA ALTURA DEL CODO DEBE SER UN 70% MÁS QUE EL ANCHO DEL PILAR, (Tabla nº 1) Para determinar el ancho del pilar tenemos que recurrir a la tabla nº1 que nos permitirá modificar la siguiente ventana.
Fig. 36
En la siguiente opción se determina el ancho del pilar dependiendo de la luz de galpón y la altura de hombro del pilar, entregada por la tabla de prediseño.
36
Fig. 37
En esta ventana utilizando la tabla nº 1 se verifica el ancho de pilar y la dimensión necesaria de para el codo de soporte. Para determinar la dimensión necesario del codo se debe realizar varios intentos hasta llegar los más próximos posible a la medida que se solicita en la tabla nº 1en relación al codo. Con la dimensión adecuada según detalla la tabla nº 1 presionamos Enter.
Fig. 38
37
En este paso detallamos si nuestro galpón usara planchas plásticas o no, además ingresamos el número de la región en la cual se montara y presionamos Enter para continuar.
Fig. 39
Para el cálculo de nuestra fundación recurrimos a nuestra tabla de diseño de esta. Tabla Cálculo de Fundaciones
ALTURA DEL GALPON 5 A 10 METROS
CALCULO DE FUNDACIONES DISTANCIA DE LUZ DEL GALPON, ENTRE 10 A 15 METROS 15 A 20 METROS
20 A 25 METROS
25 A 30 METROS
HASTA 5 METROS
0,8x1,0x1,0
1,1x1,3x1,0
1,2x1,4x1,2
1,3x1,5x1,2 CONSIDERAR VIGA DE AMARRE
1,6x1,8x1,4 CONSIDERAR VIGA DE AMARRE
SOBRE 5 METROS
1,0x1,2x1,2
1,1x1,3x1,3 ARRIOSTRAMIENTO LATERAL DOBLE
1,2x1,4x1,4 ARRIOSTRAMIENTO LATERAL DOBLE Y SOBRE 10 METROS CONS.VIGA DE AMARRE
1,3x1,5x1,5 ARRIOSTRAMIENTO LATERAL DOBLE Y SOBRE 10 METROS CONS.VIGA DE AMARRE
1,6x1,8x1,5 ARRIOSTRAMIENTO LATERAL DOBLE Y SOBRE 10 METROS CONS.VIGA DE AMARRE
Tabla 2
38
Fig. 40 Dosificación para fundación.
Fig. 41 En esta ventana se escribe A37 el cual representa al acero A3724ES.
39
Fig. 42 Ya en esta última ventana ingresamos los datos nº del presupuesto y el cliente y procede presionar Enter y preparamos la impresora.
40
Tabla de cubicación entregado por el software Básica
Fig. 43-1
41
Fig. 43-2
Para iniciar el cálculo de de cubicación del revestimiento con el software, lo primero que se debe hacer es introducir los siguientes comandos para ejecutar el programa. Presionar F3, luego se despliega LOAD realizamos Enter y luego F2.Para el cálculo de revestimiento del galpón se ejecuta en el mismo programa.
42
Fig. 44
Una vez realizada lo anterior de desplegara una nueva ventana en la cual se encuentran diferentes opciones.
Fig. 45
Luego se seleccionar la opción 5 para la cubicación del revestimiento perimetral y se procede a completar los mismos datos de nuestro galpón.
43
Fig. 46 Para el cálculo del revestimiento se ingresan los mismos datos como muestra la pantalla.
Fig. 47
También se puede realizar el cálculo de los portones.
44
Fig. 48
Aquí se ingresas las dimensiones del portón y el tipo de revestimiento.
Fig. 49
Opción de ubicación del portón y los m2 a descontar del revestimiento total.
45
Fig. 50
Seleccionaremos tipo de revestimiento el cual será tipo PV4.
Fig. 51
Selección del espesor de las planchas PV4.el cual será 0.5
46
Fig. 52
Para efectos de cubicación de revestimiento seleccionaremos la opción 2.
Fig. 53
Las fundaciones requeridas en este caso de los pilares del portón serán las descritas en la ventana.
47
Fig. 54
En esta ventana se selecciona la dosificación para el hormigón
Fig. 55
Ya realizado todos los pasos para la cubicación se completan los datos requeridos y se procede a imprimir la cubicación del revestimiento.
48
TABLA DE CUBICACIÓN DE REVESTIMIENTO Y PORTONES.
Fig. 56
49
5.
PRESUPUESTOS DE FABRICACION Y MONTAJE En este capítulo se realiza dos presupuestos tipo de obra vendida, tantos del
sistema tubest como el sistema retículos de celosía. En la información que se entrega a continuación se detallas todos los ítems. Con esta información nos permitirá hacer la elección más adecuado a los requerimientos que necesiten un posible comprador o empresario que requiera este tipo de galpón. A continuación se detallara un formato de presupuesto tipo similar al entregado por una empresa de construcción y montaje. 5.1
ESPECIFICACIONES GENERALES SISTEMA TUBEST Las dimensiones de la estructura serán de 20 mts de luz, 30 mts de largo y
altura hombro 6 mts. La nave o galpón estará formada por 6 marcos metálicos modulados a 6 mts. El diseñado de este será en perfiles Tubest de acuerdo a los catálogos de productos de Cintac, todo en acero calidad A37-24ES.Certificada según norma ASTM 5.1.1 ÍTEM ESPECIFICACIONES TECNICAS 0.0.- INSTALACION DE FAENAS: Se consultan todas las instalaciones necesarias para el correcto funcionamiento de la obra: bodega y baños. 1.0.- ESTRUCTURA: La nave estará formada por 6 marcos metálicos en perfiles tubest 400x150x4x3, modulados a 6 mts. La estructura estará diseñada en perfiles plegados todo en acero calidad A3724ES. Certificada. 1.2.- Galvanizado: La estructura tendrá un baño de galvanizado que permite proteger la estructura de los efectos de la corrosión. 2.0.- FUNDACIONES: 2.1.- Excavaciones: Las excavaciones tendrán las dimensiones necesarias para dar cabida a las fundaciones. Se realizarán en forma manual y/o mecánica. 50
2.2.- Retiro de escombros: Se incluye el retiro del material proveniente de las excavaciones, hasta botadero más cercano. 2.3.- Moldaje: Se incluye la confección e instalación del moldaje de fundaciones, el cual se realizará con tableros OSB estructural. 2.4.- Hormigón H-25: Sin conocer la mecánica de suelos y sólo para efectos de presupuesto, tendrán una dimensión de 0.8 x 1 x 1 mts. Estas serán fabricadas con hormigón H-25, 90% N.C., más un 20% de bolón desplazador. 3.0.- VIGAS DE FUNDACION: 3.1.- Excavaciones: Las excavaciones tendrán las dimensiones necesarias para dar cabida a las fundaciones. Se realizarán en forma manual y/o mecánica. 3.2.- Retiro de escombros: Se incluye el retiro del material proveniente de las excavaciones, hasta botadero más cercano. 3.3.- Moldaje: Se incluye la confección e instalación de moldaje de fundaciones, el cual se realizará con tableros OSB estructural. 3.4.- Enfierradura: Estará compuesta por 6 fierros Fe Ø 12 mm y estribos de fierro Fe Ø 6 mm, cada 20 cms. Este será acero de calidad A63-42H. 3.5.- Hormigón H-25: Se consideran vigas de fundación, de 100 mts de largo perimetral, las cuales se fabricarán con hormigón H-25, 90% N.C. Tendrán las siguientes dimensiones: 20 cms de ancho, por 30 cms de alto. 4.0.- RADIER: En este item se considera hormigón H-25 de 15 cms de espesor, malla Acma C139 y 5 cms de capa de estabilizado. 5.0.- CUBIERTA: La cubierta será en planchas zincalum T PV-4 de 0.5 mm de espesor. Estas serán fijadas a las costaneras mediante tornillos autoperforantes, con golillas metálicas y neopreno. 6.0.- REVESTIMIENTO: Será en planchas zincalum T PV-4 de 0.5 mm de espesor, con sus paramentos metálicos y elementos de fijación. 51
7.0.- HOJALATERIA: En éste ítem se consideran forros, de 40 cms de desarrollo, para los esquineros, coronación del galpón y viga-portón, canales de aguas lluvias y bajadas. 8.0.- PORTON: Para la nave se considera 2 portones de corredera de una hoja, revestido en planchas zincalum T PV-4 de 0.5 mm de espesor. El portón será de 4 mts de alto, por 4 mts de ancho. 9.0.- SEGURIDAD INDUSTRIAL: Se tomarán todas las medidas de seguridad para la correcta ejecución de las faenas. Se utilizará equipamiento adecuado para el desarrollo de la obra. 10.0.- VIATICO PERSONAL MONTAJE: Se consideran los traslados, alojamiento y alimentación del personal de montaje. 11.0.- SERVICIO DE GRUA: En ésta partida se considera el traslado y posterior puesta en obra, de una grúa, la cual se utilizará para realizar el montaje en forma rápida y eficiente.
52
PRESUPUESTO TUBEST Nº 0.0 1.0 1.1 1.2 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 4.0 4.1 4.2 4.3 5.0 6.0 7.0 7.1 7.2 7.3 8.0 9.0 10.0 11.0
ITEM UNID. CANT. P.UNIT. INSTALACION DE FAENAS GL 1 320.000 ESTRUCTURA METALICA Estructura tubest KG 15800 1.800 Galvanizado KG 15800 250 FUNDACIONES Excavaciones M3 9,6 8.740 Retiro de escombros M3 10 6.100 Moldaje M2 40 9.800 Hormigón H-25 M3 9,6 73.400 VIGAS DE FUNDACION Excavaciones M3 6 8.740 Retiro de escombros M3 8 6.100 Moldaje M2 60 9.800 Enfierradura KG 881 1.320 Hormigón H-25 M3 6 73.400 RADIER Estabilizado M3 30 15.800 Hormigón H-25 M3 90 73.400 Malla acma C 139 M2 600 3.160 CUBIERTA T PV-4 M2 630 6.750 REVESTIMIENTO T PV-4 M2 660 6.750 HOJALATERIA ML Cumbrera, esquinero, coronacion ML 84 7.100 Canales de agua lluvias ML 60 7.100 Bajadas de Agua ML 36 7.800 PORTON M2 32 34.000 SEGURIDAD INDUSTRIAL GL 1 392.000 VIATICO PERSONAL MONTAJE GL 1 1.022.800 SERVICIO DE GRUA GL 1 250.000 Sub-total 19 % Iva Total
53
P.TOTAL 320.000 28.440.000 3.950.000 83.904 61.000 392.000 704.640 52.440 48.800 588.000 1.162.920 440.400 474.000 6.606.000 1.896.000 4.252.500 4.455.000 596.400 426.000 280.800 1.088.000 392.000 1.022.800 250.000 57.983.604 11.016.885 69.000.489
5.2
SISTEMA DE CONSTRUCCION RETICULADO
5.2.1 ESPECIFICACIONES GENERALES SISTEMA RETICULADO Las dimensiones de la estructura serán de 20 mts de luz, 30 mts de largo y altura hombro 6 mts. La nave estará formada por 6 marcos metálicos modulados a 6 mts. El diseñado de este será en perfiles plegados de forma reticulada o celosía, todo en acero calidad A37-24ES.Certificada según norma ASTM 5.2.2 ITEM ESPECIFICACIONES TECNICAS 0.0.- INSTALACION DE FAENAS: Se consultan todas las instalaciones necesarias para el correcto funcionamiento de la obra: bodega y baños. 1.0.- ESTRUCTURA: La nave estará formada por 6 marcos metálicos en perfiles reticulados modulados a 6 mts. La estructura estará diseñada en perfiles plegados C 150x50x3 mm, L 40x40x3 mm, todo en acero calidad A3724ES. Certificada según norma ASTM 1.2.- Galvanizado: La estructura tendrá un baño de galvanizado que nos permite proteger la estructura de la corrosión. 2.0.- FUNDACIONES: 2.1.- Excavaciones: Las excavaciones tendrán las dimensiones necesarias para dar cabida a las fundaciones. Se realizarán en forma manual y/o mecánica. 2.2.- Retiro de escombros: Se incluye el retiro del material proveniente de las excavaciones, hasta botadero más cercano. 2.3.- Moldaje: Se incluye la confección e instalación del moldaje de fundaciones, el cual se realizará con tableros OSB estructural.
54
2.4.- Hormigón H-25: Sin conocer la mecánica de suelos y sólo para efectos de presupuesto, tendrán una dimensión de 0.8 x 1 x 1 mts. Estas serán fabricadas con hormigón H-25, 90% N.C., más un 20% de bolón desplazador. 3.0.- VIGAS DE FUNDACION: 3.1.- Excavaciones: Las excavaciones tendrán las dimensiones necesarias para dar cabida a las fundaciones. Se realizarán en forma manual y/o mecánica. 3.2.- Retiro de escombros: Se incluye el retiro del material proveniente de las excavaciones, hasta botadero más cercano. 3.3.- Moldaje: Se incluye la confección e instalación del moldaje de fundaciones, el cual se realizará con tableros OSB estructural. 3.4.- Enfierradura: Estará compuesta por 6 fierros Fe Ø 12 mm y estribos de fierro Fe Ø 6 mm, cada 20 cms. Este será acero de calidad A63-42H. 3.5.- Hormigón H-25: Se consideran vigas de fundación, de 100 mts de largo perimetral, las cuales se fabricarán con hormigón H-25, 90% N.C. Tendrán las siguientes dimensiones: 20 cms de ancho, por 30 cms de alto. 4.0.- RADIER: En este item se considera hormigón H-25 de 15 cms de espesor, malla Acma C139 y 5 cms de capa de estabilizado. 5.0.- CUBIERTA: La cubierta será en planchas zincalum T PV-4 de 0.5 mm de espesor. Estas serán fijadas a las costaneras mediante tornillos autoperforantes, con golillas metálicas y neopreno. 6.0.- REVESTIMIENTO: Será en planchas zincalum T PV-4 de 0.5 mm de espesor, con sus paramentos metálicos y elementos de fijación. 7.0.- HOJALATERIA: En éste ítem se consideran forros, de 40 cms de desarrollo, para los esquineros, coronación del galpón y viga-portón, canales de aguas lluvias y bajadas.
55
8.0.- PORTON: Para la nave se considera 2 portones de corredera de una hoja, revestido en planchas zincalum T PV-4 de 0.5 mm de espesor. El portón será de 4 mts de alto, por 4 mts de ancho. 9.0.- SEGURIDAD INDUSTRIAL: Se tomarán todas las medidas de seguridad para la correcta ejecución de las faenas. Se utilizará equipamiento adecuado para el desarrollo de la obra. 10.0.- VIATICO PERSONAL MONTAJE: Se consideran los traslados, alojamiento y alimentación del personal de montaje. 11.0.- SERVICIO DE GRUA: En ésta partida se considera el traslado y posterior puesta en obra, de una grúa, la cual se utilizará para realizar el montaje en forma rápida y eficiente.
56
PRESUPUESTO RETICULADO Nº 0.0 1.0 1.1 1.2 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 4.0 4.1 4.2 4.3 5.0 6.0 7.0 7.1 7.2 7.3 8.0 9.0 10.0 11.0
ITEM UNID. CANT. P.UNIT. INSTALACION DE FAENAS GL 1 320.000 ESTRUCTURA METALICA Estructura nave KG 11526 1.500 Galvanizado KG 11526 250 FUNDACIONES Excavaciones M3 9,6 8.740 Retiro de escombros M3 10 6.100 Moldaje M2 40 9.800 Hormigón H-25 M3 9,6 73.400 VIGAS DE FUNDACION Excavaciones M3 6 8.740 Retiro de escombros M3 8 6.100 Moldaje M2 60 9.800 Enfierradura KG 881 1.320 Hormigón H-25 M3 6 73.400 RADIER Estabilizado M3 30 15.800 Hormigón H-25 M3 90 73.400 Malla acma C 139 M2 600 3.160 CUBIERTA T PV-4 M2 630 6.750 REVESTIMIENTO T PV-4 M2 660 6.750 HOJALATERIA ML Cumbrera, esquinero, coronación ML 84 7.100 Canales de agua lluvias ML 60 7.100 Bajadas de Agua ML 36 7.800 PORTON M2 32 34.000 SEGURIDAD INDUSTRIAL GL 1 392.000 VIATICO PERSONAL MONTAJE GL 1 1.022.800 SERVICIO DE GRUA GL 1 250.000 Sub-total 19 % Iva Total
57
P.TOTAL 320.000 17.289.000 2.881.500 83.904 61.000 392.000 704.640 0 52.440 48.800 588.000 1.162.920 440.400 0 474.000 6.606.000 1.896.000 4.252.500 4.455.000 596.400 426.000 280.800 1.088.000 392.000 1.022.800 250.000 45.764.104 8.695.180 54.459.284
6.
VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE SISTEMA CONSTRUCTIVO TUBEST Y RETICULADO En este capítulo nos permite analizar las ventajas y desventajas que nos
ofrece el mercado para la fabricación de y montaje de un galpón con el sistema tubest y sistema reticulado. 6.1
VENTAJAS DEL SISTEMA CONSTRUCTIVO TUBEST 1. Es una solución higiénica, estética y de gran eficiencia estructural que permite construir galpones de grandes luces y alturas. 2. Permiten ahorrar importantes costos en faenas y mano de obra. 3. Construyendo velozmente y con un mayor estándar de calidad y diseño Higiene total. 4. Su diseño tubular permite la construcción de un ambiente limpio, sin acumulación de polvo, libre de aves y roedores. 5. Menos peso; gracias al conformado de los perfiles que aumentan la inercia de las secciones tubulares y evitan los pandeos locales. 6. Menos área de pintado; al ser el perfil un tubular que va completamente sellado. 7. Fácil mantenimiento; ya que no acumula polvo entre sus perfiles componentes por ser de alma llena y cerrada. 8. Menos mermas; debido a la variedad de longitudes ofertadas y el uso de platabandas como refuerzos adicionales. 9. Rápida fabricación; con un ahorro de tiempo del 40% con respecto a estructuras reticuladas. 10. Más estético; por trabajar con perfiles tubulares conformados.
58
6.1.1 DESVENTAJAS DE SISTEMA CONSTRUCTIVO TUBEST 1. Mayores costos de fabricación. 2. Por ser de forma tubular los perfiles es recomendable galvanizarlos lo que aumento su costo y en comparación con la pintura anticorrosiva y esmalte. 6.2
VENTAJAS DEL SISTEMA CONSTRUCTIVO RETICULADO
1. Menos costo total. 2. Menos peso; gracias al conformado de los perfiles que aumentan la inercia de las secciones. 3. Fácil de montar, ya que las uniones de cumbrera y hombro son apernadas. 4. Vigas reticuladas permiten cubrir grandes luces. 5. Construcciones en zonas muy congestionadas como centros urbanos o industriales. 6. Permiten ahorrar importantes costos en faenas y mano de obra. 7. Para su protección contra la corrosión se puede utilizar pintura anticorrosiva y esmalte para un mejor acabado o baño de galvanizado.
59
6.2.1 DESVENTAJAS DE SISTEMA CONSTRUCTIVO RETICULADO 1. Por la forma reticulada esto permite acumulación de polvo, aves y roedores. 2. Mayor tiempo de fabricación. 3. Mayores costos de insumos para fabricación. 4. Mayor área de pintado
60
7.
CARTA GANTT DE SISTEMA DE CONSTRUCCION TUBEST Y RETICULADO Las cartas Gantt gráfica es una popular herramienta gráfica cuyo objetivo es
mostrar el tiempo de dedicación previsto para diferentes tareas o actividades a lo largo de un tiempo total determinado. Esta útil herramienta de planificación nos permite de igual manera realizar una comparación en cuanto a los tiempos de ejecución de cada una de las tareas como la fabricación y montaje.
61
CARTA GANTT DE SISTEMA DE CONSTRUCCIÓN TUBEST
62
CARTA GANTT DE SISTEMA DE CONSTRUCCIÓN RETICULADO
63
CONCLUSION Como ya comentamos en la introducción de este trabajo, se realizo un cálculo y presupuesto conociendo las ventajas y desventajas de estos dos sistemas de construcción en perfiles tubest y sistema de constructivos de galpones reticulado o celosía. Analizando y conociendo ya lo anterior, esto nos permite destacar cada sistema por sus cualidades que representa cada uno. En cuanto a seleccionar uno de otro, esta decisión dependerá única y exclusivamente de los criterios que queramos utilizar como el tiempo de fabricación, montaje y los costos totales.
64
BIBLIOGRAFIA APUNTES Nch 431 of 77, (cargas de nieve). Nch 432 of. 71 (acción del viento). la 433 of 96 (diseño sísmico de edificios). la 1537 es de cargas y sobrecargas Diseño según Manual AISI: “SPECIFICATION FOR THE DESIGN OF COLD FORMED STEEL STRUCTURAL MEMBERS” edición 1996. Método ASD. PAGINAS WEB www.cintac.cl www.metalfort.com http://www.construmatica.com/construpedia/Vigas_Met%C3%A1licas http://www.cintac.cl/catalogo/ficha-Estructuras-Tubest.php
65
ANEXOS
66
