Proyecto Ejecutivo del Cárcamo deBombeo y Emisor de Aguas Residualespara Nogales, Sonora.
No. de Contrato CONTA08-019 Tarea II
Sección 5:Proyecto Estructural
DISEÑO DE VIGAS DE ACERO POR ESFUERZOS PERMISIBLESTipo de Viga: HOJA:
Diseño: IPRReviso: Material:Aprobo: Acero
FECHA:
DATOS DEL PERFIL: (Viga IPR de 10" x 4" de 28.272 Kg/m) CARGAS CONSIDERADASPeso: 28.272 Kg/mÁrea: 36.25 cm² Peso perfil: 127.22Peralte (d) 26.00 cm Estructura: 1500Esp. Alma (tw) 0.64 cm Servicio: 200Ancho patín (bf 10.21 cm Accidental 100Espesor (tf) 1.00 cm Otra:Mom Inercia (Ix 4006.08 cm4 Carga Tota P = 1927.22Sección (Sx) 307.94 cm³Radio ® 10.52 cmLongitud de tra 450.00 cm
Cálculo de la relación de Esbeltez:
Para la revisión por compacidad del elemento se debe cumplir con lo siguiente:
5.11 < 10.8 (Satisfactorio)
40.94 < 106.80 (Satisfactorio)
Los resultados nos indican que el elemento es compacto.
La relación de esbeltez se cálcula con la siguiente expresión:
E = Módulo de elasticidad del áce 2100000128.00 Fy = Resistencia a la fluencia de 2530
Se debe cumplir con la siguiente desigualdad:
42.78 Valores que toma K: Condiciones de los apoyosK = 1 (Doblemente articulados)K = 0.65 (Doblemente empotrados)K = 0.8 (Empotrado-Artículado)
En la Tabla del Mánual de IMCA se toma el esfuerzo admisible (Fa) correspondiente al (KL/r) obtenido paraMiembros en compresión, para obtener la Carga Admisible del elemento, la cual se cálcula de la siguienteManera:
Fa = 1312 Kg/cm²
Carga Admisible Pa = Fa x A 47560 Kg 47.56 Ton
bf2tf <10.8
dtw <106.80
Cc=√2π2EFy
KLr ≤Cc
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Por lo tanto el Perfíl es SatisfactoriPa > P
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DISEÑO DE VIGAS DE ACERO POR ESFUERZOS PERMISIBLES (IMCA)Tipo de Viga: HOJA:
Diseño: IPRReviso: Material:Aprobo: Acero
FECHA:
Revisión por fuerza cortante:Carga Puntual Carga distribuida:
963.612 Kg
Cortante: 58.37 Kg/cm²
Esfuerzo permisible por cortante (IMCA0.4 Fy 1012 Kg/cm² 58.37
Revisión de la flecha (Deformación):
≤
Flecha cálculada fc = 4.35 mmFlecha permisible fp = 2.38 mm
Revisión por momento flexionante:Carga Puntual: Carga distribuida:
2168.13 Kg.m
El momento resistente permisible es: MR = Fb x S 5142.05 Kg.m
Donde: Fb = 0.66 Fy 1669.8 Kg/cm²
MR > MF (Satisfactorio)
V=v
d twdonde v=
P2
=15280 Kg
2=7640 Kg V=
vd tw
donde v=P2
=15280 Kg
2=7640 Kg
fc=PL348EI
=(15280 )(260cm )3
48(2.1x106Kg /cm2 )(8699cm4)=2.69x1011Kg/cm3
8.77x1011Kg/cm2=0.30cm fp= L
240+0.5=
260cm240
+0.5=1.58cm
V=v
d twdonde v=
wL2
=(2746.07 kg /m )(17.8m )
2=24,440.00 Kg
MF=5WL4384EI
=15.28ton(2.60m)
4=9.93 ton.mMF=
PL4
=15.28ton(2.60m )
4=9.93 ton.m
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Sección 5:Proyecto Estructural
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DISEÑO DE VIGAS DE ACERO POR ESFUERZOS PERMISIBLES1 de 2
CARGAS CONSIDERADAS
KgKgKgKg
Kg
Kg/cm²Kg/cm²
Condiciones de los apoyos(Doblemente articulados)(Doblemente empotrados)(Empotrado-Artículado)
En la Tabla del Mánual de IMCA se toma el esfuerzo admisible (Fa) correspondiente al (KL/r) obtenido paraMiembros en compresión, para obtener la Carga Admisible del elemento, la cual se cálcula de la siguiente
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DISEÑO DE VIGAS DE ACERO POR ESFUERZOS PERMISIBLES (IMCA)2 de 2
Kg/cm²
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DISEÑO DE VIGAS DE ACERO POR ESFUERZOS PERMISIBLESTipo de Viga: HOJA:
Diseño: IPSRevisó: Material:Aprobó: Acero
FECHA:
DATOS DEL PERFIL: 8" X 4" X 34.23 Kg/m CARGAS CONSIDERADASPeso: 34.23 Kg/mÁrea: 43.29 cm² Peso perfi 154.04Peralte (d) 20.32 cm Estructura 1500Esp. Alma (tw) 1.12 cm Servicio: 200Ancho patín (bf 10.20 cm Accidental 100Espesor (tf) 1.08 cm Otra:Mom Inercia (Ix 2672.20 cm4 Carga Total P = 1954.04Sección (Sx) 263.00 cm³Radio ® 7.85 cmLongitud de tra 450.00 cm
Cálculo de la relación de Esbeltez:
Para la revisión por compacidad del elemento se debe cumplir con lo siguiente:
4.72 < 10.8 (Satisfactorio)
18.14 < 106.80 (Satisfactorio)
Los resultados nos indican que el elemento es compacto.
La relación de esbeltez se cálcula con la siguiente expresión:
E = Módulo de elasticidad del áce 2100000128.00 Fy = Resistencia a la fluencia de 2530
Se debe cumplir con la siguiente desigualdad:
57.32 Valores que toma K: Condiciones de los apoyosK = 1 (Doblemente articulados)K = 0.65 (Doblemente empotrados)K = 0.8 (Empotrado-Artículado)
En la Tabla del Mánual de IMCA se toma el esfuerzo admisible (Fa) correspondiente al (KL/r) obtenido paraMiembros en compresión, para obtener la Carga Admisible del elemento, la cual se cálcula de la siguienteManera:
Fa = 1245 Kg/cm²
Carga Admisible Pa = Fa x A 53896.05 Kg 53.90 Ton
bf2tf<10.8
dtw <106.80
Cc=√2π2EFy
KLr ≤Cc
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Sección 5:Proyecto Estructural
Por lo tanto el Perfíl es SatisfactoriPa > P
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Sección 5:Proyecto Estructural
DISEÑO DE VIGAS DE ACERO POR ESFUERZOS PERMISIBLESTipo de Viga: HOJA:
Diseño: IPSRevisó: Material:Aprobó: Acero
FECHA:
Revisión por fuerza cortante:Carga Puntual Carga distribuida:
977.0175 Kg
Cortante: 42.93 Kg/cm²
Esfuerzo permisible por cortante (IMCA0.4 Fy 1012 Kg/cm² > 42.93
Revisión de la flecha (Deformación):
≤
Flecha cálculada fc = 6.61 mmFlecha permisible fp = 2.38 mm
Revisión por momento flexionante:Carga Puntual: Carga distribuida:
2198.29 Kg.m
El momento resistente permisible es: MR = Fb x S 4391.57 Kg.m
Donde: Fb = 0.66 Fy 1669.8 Kg/cm²
MR > MF (Satisfactorio)
V=v
d twdonde v=
P2
=15280 Kg
2=7640 Kg V=
vd tw
donde v=P2
=15280 Kg
2=7640 Kg
fc= PL348EI
=(15280 )(260cm )3
48(2.1x106Kg/cm2)(8699cm4)=2.69x1011Kg/cm3
8.77x1011Kg/cm2=0.30cm fp= L
240+0.5=
260cm240
+0.5=1.58cm
V=v
d twdonde v=
wL2
=(2746 .07 kg /m )(17.8m )
2=24,440.00 Kg
MF=5WL4384EI
=15.28ton(2.60m)
4=9.93 ton.mMF=
PL4
=15.28ton(2 .60m )
4=9.93 ton.m
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ANÁLISIS DE LA VIGATipo de Viga: HOJA:
Diseño: IPSReviso: Material:Aprobo: Acero
FECHA:
DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE
Resultados del análisis de la viga:RA = 1272.29 KgRB = 681.74 Kg
Valores críticos: Máximos Mínimos
Esfuerzo Cortante (Q) 1272.30 Kg 671.74 KgMomento Flector (M) 1963.42 Kg.m 0 Kg.mÁngulos (θ) 0.0036 Rad 0.0044 RadDeformacion (δ) 0 mm 5.84 mm
Tensión de trabajo = 33064 Kg/cm²
Puntos de estudio:
X (m) Q (Kg) M (Kg.m)0 1272.30 0.00 0.0044 0.00
1.57 671.74 1963.42 0.0044 5.844.5 0.00 0.00 0.0036 0.00
MR = 4391.57 Kg.mMF = 1963.42 Kg.m
MR > MF (Satisfactorio)
θ (Rad) δ (mm)
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Sección 5:Proyecto Estructural
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Sección 5:Proyecto Estructural
ANÁLISIS DE LA VIGATipo de Viga: HOJA:
Diseño: IPSReviso: Material:Aprobo: Acero
FECHA:
DIAGRAMAS
CORTANTE
MOMENTO
ÁNGULOS
DEFORMACIÓN
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No. de Contrato CONTA08-019 Tarea II
Sección 5:Proyecto Estructural
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EQUILIBRIO DE UNA PARTÍCULATipo de Viga: HOJA:
Diseño: IPSReviso: Material:Aprobo: Acero
FECHA:PRIMERA LEY DE MOVIMIENTO DE NEWTON.
Si la fuerza resultante que actúa sobre una partícula es igual a cero, la partícula permanecerá en reposoo se moverá con velocidad constante en línea recta:
Se considerará una bomba de 1500 Kg la cual se muestra abajo (Fig. 1), la cual se encuentra en el fondo deun cárcamo de 8.0 m de profundidad aproximadamente y será elevada y transportada por medio de unaestructura con un polipasto para colocarla en un camión.
Tomaremos en cuenta un ángulo de movimiento de 10° y un ángulo de una cuerda de apoyo para colocarla bomba en el lugar preciso de 30° (Fig. 2)
FIGURA 1
FIGURA 2
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EQUILIBRIO DE UNA PARTÍCULATipo de Viga: HOJA:
Diseño: IPSReviso: Material:Aprobo: Acero
FECHA:
El punto A se selecciona como el cuerpo libre y se dibuja su diagrama de cuerpo libre completo (Fig. 3).T-AB, es la tensión en el cable AB y T-AC es la tensión en la cuerda.
Condición de equilibrio:
Como solo actúan tres fuerzas sobre el cuerpo libre, se dibuja un triangulo de fuerzas para expresar que éstese encuentra en equilibrio. Utilizando la Ley de los senos se puede escribir:
Ángulos:120 Seno 0.866025410 Seno 0.1736481850 Seno 0.76604444
Carga1500 Kg
Primeramente se calcula el valor del último cocien 1958.11 Kg
Tensión en el cable: T-AB =(sen 120)(1958.11 1695.77 Kg
Tensión en la cuerda: T-AC = (sen 10)(1958.11 340.02 Kg
Por lo tanto tenemos que: T-AB < P 1695.77 Kg < 1954.04 Kg (Satisfactorio)
FIGURA 3
TABsen 120°
=TAC
sen 10°=1500 Kgsen 50°
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Sección 5:Proyecto Estructural
DISEÑO DE VIGAS DE ACERO POR ESFUERZOS PERMISIBLES1 de 6
KgKgKgKg
Kg
Kg/cm²Kg/cm²
Condiciones de los apoyos(Doblemente articulados)(Doblemente empotrados)(Empotrado-Artículado)
En la Tabla del Mánual de IMCA se toma el esfuerzo admisible (Fa) correspondiente al (KL/r) obtenido paraMiembros en compresión, para obtener la Carga Admisible del elemento, la cual se cálcula de la siguiente
Proyecto Ejecutivo del Cárcamo deBombeo y Emisor de Aguas Residualespara Nogales, Sonora.
No. de Contrato CONTA08-019 Tarea II
Sección 5:Proyecto Estructural
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DISEÑO DE VIGAS DE ACERO POR ESFUERZOS PERMISIBLES2 de 6
Kg/cm²
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ANÁLISIS DE LA VIGA3 de 6
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ANÁLISIS DE LA VIGA4 de 6
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Sección 5:Proyecto Estructural
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Sección 5:Proyecto Estructural
EQUILIBRIO DE UNA PARTÍCULA5 de 6
Si la fuerza resultante que actúa sobre una partícula es igual a cero, la partícula permanecerá en reposo
Se considerará una bomba de 1500 Kg la cual se muestra abajo (Fig. 1), la cual se encuentra en el fondo deun cárcamo de 8.0 m de profundidad aproximadamente y será elevada y transportada por medio de una
Tomaremos en cuenta un ángulo de movimiento de 10° y un ángulo de una cuerda de apoyo para colocar
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Sección 5:Proyecto Estructural
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Sección 5:Proyecto Estructural
EQUILIBRIO DE UNA PARTÍCULA6 de 6
El punto A se selecciona como el cuerpo libre y se dibuja su diagrama de cuerpo libre completo (Fig. 3).
Como solo actúan tres fuerzas sobre el cuerpo libre, se dibuja un triangulo de fuerzas para expresar que éste
(Satisfactorio)