Diseño de armaduras para techo (página 4)

Partes: 1, 2, 3, 4

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Diseño de Armaduras para Techo
115
Leonilo Santiago Hernández
Miembro
MN = 52.24 cm
52 . 24 cm
10 cm
?El miembro MN = 2369 kg
= 5.224*453.51kg = 2369 kg
Miembro
PQ = 104.48 cm
104 . 48 cm
10 cm
?El miembro PQ = 4738 kg
=10.448*453.51kg = 4738 kg
Miembro
RQ = 156.26 cm
156 . 26 cm
10 cm
?El miembro RQ = 7086.5 kg
=15.626*453.51kg = 7086.5 kg
Miembro
PO = 52.24 cm
52 .24 cm
10 cm
?El miembro PO = 2369 kg
= 5.224*453.51kg = 2369 kg
Enseguida se muestra la tabla de esfuerzos (1 ton = 1000 kg)

Cuadro 10.1 Magnitud y tipo de Esfuerzos determinados

116
Leonilo Santiago Hernández
10.10
Diseño de Armaduras para Techo

Selección de miembros en compresión para la armadura
tipo Fink.

a. Miembros a compresión (Cuerda superior) conformada por los miembros BL, CM,
DO y ER, la cuerda superior será continua desde el apoyo hasta la cumbrera. El
esfuerzo máximo se encuentra en el miembro BL = 19.149 ton, con una longitud
de 2.63 m.
1) Entrando al anexo 1, con una longitud no soportada L = 2.4m (8 ft),
se
encuentra que 2LD 3 X 2 ½ X 3/8, con un rmin = 2.4 cm (0.93”) en el eje X
– X, y con un Área = 24.77 cm2 (3.84 in2), soporta una fuerza de 20.4 ton
(45 kips).
2) Relación de esbeltez
L
r
=109.5
=
263cm
2.4 cm
L
r
Como
L
r
Pu =10939 kg
Por lo tanto se acepta el Perfil

Leonilo Santiago Hernández
IR 6 X 15

124

?
2 ?
900 cm ?0.6*0.85*210 kg
?
10.14
Diseño de Armaduras para Techo

Diseño de la placa base para la columna
Se va a diseñar una placa de base con Acero A – 36 para una columna IR 6 X
15, con los siguientes datos.
Pu = 16473 kg, bf= 152 mm y d= 152 mm

Suponer un dado de concreto 30 cm x 30 cm.

A1 = (30 cm)(30 cm) = 900 cm2

A1 = Área del dado en cm2.

Se calculan las posibles áreas de la placa base con las siguientes formulas:
2
cm2
1 16473kg
2
?
? = 26.28 cm
?
?
?

?
A2 =
Donde

A2 = Área del dado propuesto en cm2
Pu = Carga de trabajo en kg.
F = 0.6 es el coeficiente por aplastamiento en el concreto
f’c = 210 kg/cm2 resistencia del concreto a compresión
cm2
16473 kg
0.6*1.7*210kg
= 76.9 cm2
A3 =
Donde

Pu = Carga de trabajo en kg.
F = 0.6 es el coeficiente por aplastamiento en el concreto
f’c = 210 kg/cm2resistencia del concreto a compresión
A4 =15.2 cm x15.2 cm = 231.04 cm2

bf = Ancho del patín en cm.
d = Peralte del patín en cm.

Cuando Pu es muy alto las áreas A2 y A3 son mucho mayores que el A4 y cuando Pu es
muy pequeña las áreas
A2 y A3 son menores que A4. En este caso se tomará
A4=231.04 cm2 debido a que es el área de mayor magnitud, puesto que Pu es muy
pequeña.

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Leonilo Santiago Hernández

126
Leonilo Santiago Hernández
Diseño de Armaduras para Techo

Las dimensiones de la placa base se optimiza cuando m = n y con ella se obtiene el
espesor mínimo de la placa, esto sucede cuando:
A1 + ?
N ˜
Siendo
? = 0.5(0.95*15.2 cm-0.8*15.2 cm)= 5.14 cm

Entonces

N = 231.04 cm2 +5.14 cm = 20 cm
231.04cm2
20cm
B =
=11.5cm ˜12cm Como es igual a bf pasamos tomaremos B = 20 cm
Teniendo lo anterior se puede calcular m y n
= 4 cm
20 cm-0. 8 * 15.2 cm
2
n =
= 2.78 cm
20 cm-0. 95 * 15 . 2 cm
2
m =
Para calcular el espesor de la placa, se toma el valor mayor de m o n.
2*16473 kg
0.9*2530kg *20 cm*20 cm
cm2
t p = 4 cm*
= 0.76 cm=
3
8
Donde

tp = Espesor de la placa en cm.
Fy = 2530 kg/cm2 esfuerzo del acero

Por lo tanto las dimensiones de la placa son:

0.76 cm X 20 cm X 20 cm (3/8” X 8” X 8”)

X2
"X
1/4
"
2L
D
21
2"
2L
D
21
2" X
2"
X1
/4
"
1LD 21 " X 2" X 1/4 "
2
2L
D
21
2" X
2"
X1
/4
D
2L
1 "
2 2
X
X
2"
4"
1/
"
D
2L
X
1 "
3 2
X
1 "
2 2
4"
1/
D
2L
1 "
2 2
X
X
2"
4"
1/
1"
ela
En
1 "
2 2
3"
2L
1 "
2L
1 "
gu
15
2LD 3 X 212" X 4 "
2LD 3 X 212" X 4 "
2LD 3 X 212" X 4 "
Diseño de Armaduras para Techo
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D
3"
X
2 2
X
3 8"
D
X
X
3 8"
2L
D
3"
X
2 2
X
3 8"
La
r
er
o
C
10
"X
.3
du
do
Lámina
1
1
1
2LD 212" X 2" X 1/4 "
Columna de acero IR 6 X 15
Viguetas
Placa base 0.76 cm X 20 cm X 20 cm

Dado 30 cm X 30 cm

Figura 10.7 Esquema general de la Armadura de acero tipo Fink

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A continuación se presentan unas series de fotos, en donde se muestra una armadura
tipo warren mostrando las partes que la conforman:
Foto 6. Armadura tipo Warren (Utilizado para cria de borregos)

Como observamos esta armadura es utilizada para un techo para cría de borregos, la armadura soporta
un techo de lamina, con largueros CF monten.
Foto 6.1 Placa base y columna de la Armadura tipo Warren

En estas fotos observamos la placa base de la columna, atornillada al dado de concreto, además vemos
a la armadura apoyada en la parte superior de la columna por una placa de asiento soldada a la
columna.

128

Leonilo Santiago Hernández

Diseño de Armaduras para Techo
129
Leonilo Santiago Hernández
XI. CONCLUSIONES
1) De acuerdo con el presente trabajo una de las conclusiones consiste en que las
cargas vivas y muertas, empleados para el análisis de la estructura son una
buena medida, para estimar las cargas que pueden o no actuar sobre ella, ya
que en la mayoría las cargas muertas son casi constantes en las armaduras para
techo, resaltando así el de las cargas vivas, en donde estas pueden variar de
una zona a otra, para ello dependerá ya del mismo constructor tomar las
medidas necesarias para la determinación de las fuerzas actuantes en la
estructura, escogiendo en todo caso la condición más crítica en su
funcionamiento.
2) En cuanto a la metodología establecida, se puede decir que el método gráfico es
una forma sencilla y rápida para la determinación del tipo y magnitud de las
fuerzas, cabe mencionar que este método lo puede utilizar cualquier
profesionista que tenga conocimientos básicos de la estática, y un tanto así de la
física. Además con este método se puede hacer una revisión rápida de todo el
proceso.
3) También es importante resaltar la facilidad que presenta este método gráfico, ya
que en su proceso, la utilización de tablas hace más rápido y ágil el trabajo para
el diseño de la armadura en cuanto a la determinación de los perfiles en los
miembros, tanto de la cuerda superior e inferior como los miembros del alma.
4) Se tienen suficientes antecedentes que con este método gráfico, las estructuras
tienen un rango de seguridad muy aceptable, ya que los parámetros aplicables
tienen valores que rara vez se exceden, como es el caso de la velocidad del
viento.
5) Con este método se puede obtener rápidamente y con suficiente aproximación,
los valores de las cargas verticales y sus reacciones, para su aplicación en el
diseño de los perfiles que constituyen las columnas en las que se apoyan las
armaduras.

Diseño de Armaduras para Techo
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6) Para el diseño de la cimentación de cada una de las columnas de apoyo en las
armaduras, se deberá tomar en cuenta la capacidad de carga del terreno, a la
profundidad de desplante, debiéndose efectuar las pruebas de campo y/o de
laboratorio necesarias, para determinar el diseño de cimentaciones superficiales,
que en todo caso podrán estar constituidas por zapatas aisladas ó continuas.
7) En este trabajo, se mostraron algunas fotografías de armaduras para techo ya
construidas en diferentes obras que dan una idea de su gran aplicación para
techos en talleres, Bodegas, Heniles, Invernaderos, etc.
8) El tipo de material para techo es decisión del diseñador, como se menciono
anteriormente existen varios materiales para el techado, y que pueden ser
utilizados en la construcción tales como: Teja, Lámina galvanizada, Lámina de
asbesto – cemento etc.
9) La elección de los perfiles que constituyen los miembros de armaduras para
techos, en este caso están formados por ángulos de lados desiguales, estos se
eligieron ya que al quedar unidos espalda con espalda en lado mayor, presentan
las ventajas de una mayor rigidez y para evitar excentricidad de cargas. Aunque
el perfil a utilizar también queda a juicio del diseñador y en este presente trabajo
se mencionaron varios perfiles que pueden utilizarse en miembros de las
armaduras tales como: Perfil T, Perfil I o bien CF monten, secciones armadas,
secciones en caja etc.
10)En cuanto a la inclinación de techos, es recomendable adoptar un valor de 6:12 ó
una inclinación de ¼ con el objeto de hacer un techo más económico posible,
puesto que inclinaciones muy altas presentan desventajas como mayor fuerza
del viento, teniendo que usar perfiles más grandes con mayor costo.
11)En relación a la separación de Armaduras, conviene que estas tengan una
distancia de 4.30 a 6.7 metros (14 a 22 pies) de Armadura a Armadura, que son
las separaciones mas recomendables, debido a que una separación mayor o
menor se traduce en un mayor costo de armaduras, ya sea por utilizar perfiles
más pesados o bien mayor material al utilizar más armaduras a menor
separación.

Diseño de Armaduras para Techo
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Leonilo Santiago Hernández
XII. BIBLIOGRAFÍA
1. AMERICAN INSTITUTE OF STEEL CONSTRUCTION INC. 1989. Steel
Construction Manual, (ASD). Ninth Edition. USA.
2. CASTRO SANCHEZ GILBERTO.1974. Construcciones Rurales. ENA. México.
3. C. HIBBELER RUSSELL. 1997. Análisis Estructural. 3ª Edición. Editorial
Prentice – Hall. México.
4. COMENTARIOS AYUDAS DE DISEÑO PARA CIMENTACIONES. 1993. Instituto
de Ingeniería UNAM.
5. CLIFFORD D. WILLIAMS, C. HARRIS ERNEST. 1981. Diseño de Estructuras
Metálicas. Compañía editorial continental S. A. México.
6. E. BOWLES JOSEPH. 1994. Diseño de Acero Estructural. Limusa Noriega
Editores. México.
7. E. LOTHERS JHON. 1973. Diseño de Estructuras Metálicas. Ed. Prentice –
Hall Internacional.
8. F. RILEY WILLIAM, D. STURGES LEROY. 1995. Estática. Editorial Reverté,
S.A. España.
9. FLAMAND RODRIGUEZ CARLOS L. 1995. Introducción a la Mecánica de
Suelos. Segunda edición. UACh. México.
10.GONZALES CUEVAS OSCAR M., ROBLES FERNANDEZ F. 2004. Aspectos
Fundamentales del Concreto Reforzado. 3ª Edición. Editorial Limusa. México.
11.H. GAYLORD Jr. EDWIN, N. GAYLORD CHARLES. 1985. Diseño de
Estructuras de Acero. Cia. Editorial Continental, S.A de C.V., México.
12.IMCA MANUAL EN ACERO. 2002. Diseño por esfuerzos permisibles. 4 Edición.
Editorial Limusa. México.
13.JUAREZ BADILLO E., RICO RODRIGUEZ A. 1995. Mecánica de Suelos. Tomo
I. Editorial Limusa. México.
14.JUAREZ BADILLO E., RICO RODRIGUEZ A. 1974. Mecánica de Suelos. Tomo
II. Editorial Limusa. México.

132
Leonilo Santiago Hernández
Diseño de Armaduras para Techo

15.MANUAL: GRUPO COLLADO, CENTRO DE SERVICIO Y DISTRIBUCIÓN DEL
ACERO.

16.MELI PIRALLA R. 1991. Diseño Estructural. Editorial Limusa. México.

17.M. FERGUSON PHIL. 1981. Teoría Elemental del Concreto Reforzado. Octava
impresión. Ed. CECSA. México.

18.McCORMAC, J, C. 1983. Análisis Estructural. 3ª Edición. Haila, S. A. de C. V.
México.
19.McCORMAC, J, C. 1983.
Diseño de Estructuras
Metálicas.
Representaciones y Servicios de Ingeniería, S. A. México.

20.McCORMAC, J, C. 1991. Estructuras Análisis y Diseño Estructuras de
Acero Método LRFD. Tomo II. Edición Alfaomega S. A de C. V. México.

21.NOYOLA GUTIÉRREZ PABLO. Apuntes de la Clase de Estructuras de Metal
y Madera. UACh, México.

22.NOYOLA GUTIÉRREZ PABLO. Apuntes de la Clase de Construcciones
Agrícolas y Agropecuarias. UACh, México

23.PARKER HARRY. 1972. Diseño Simplificado de Armaduras de Techo para
Arquitectos y Constructores. Editorial Limusa – Wiley, S. A. México.

24.PARKER HARRY. 1975. Diseño Simplificado de Estructuras de Madera.
Editorial Limusa. México.

25.ROBLES FERNANDEZ F. ECHENIQUE – MANRIQUE RAMON. 1983.
Estructuras de Madera. Editorial Limusa. México.

26.RODRIGUEZ. PEÑA. 1994. Diseño Práctico de Estructuras de Acero. 2ª
Edición. Editorial Limusa S. A. de C. V. México.

27.SOTO RODRIGUEZ H. 2000. Diseño de Estructuras Metálicas. Volumen II.
Edición especial. México.

ANEXOS

133
Anexo 1. Cargas de Seguridad para puntales de dos Ángulos, cargas concéntricas permisibles
Para puntales de dos ángulos desiguales, separados 3/8” entre sus espaldas mayores
Las cargas a la derecha de las líneas verticales gruesas son para miembros secundarios únicamente.
Para valores de
l
r
no mayores que 120, f =17000 – 0.485
l 2 . Para valores de l mayores que 120,
r 2 r
18000
l 2
18000r 2
1+
f =
.
X
X
Y
Y

134
Anexo 2. Capacidades de carga Permisibles en Ángulos a tensión, deduciendo el área
de un agujero para remaches (Carga por cada Angulo).
Valores permisibles en unidades de 1000 lb.

Anexo 3. Factores de carga para miembros a compresión con
Kl . Acero A – 36.
r
INSTITUTO MEXICANO DE LA CONSTRUCCION EN ACERO, A.C.

135

136
*Redondeando al milímetro
INSTITUTO MEXICANO DE LA CONSTRUCCIÓN DEL ACERO, A.C.
IR
PERFIL I RECTANGULAR
DIMENSIONES
IR
PERFIL I RECTANGULAR
PROPIEDADES
g
bf
tw
kl
tf
d
K
T
K
Anexo 4. Dimensiones y propiedades perfil I rectangular (IR).

Y
X
X
g
bf
tw
kl
tf
d
K
T
K
Y
X
X

137
Anexo 5. Esfuerzos de trabajo permisibles para remaches

Esfuerzo cortante unitario = 15000 lb/plg2

Aplastamiento simple = 32000 lb/plg2
Esfuerzo unitario de aplastamiento
Aplastamiento doble = 42000 lb/plg2

138
Anexo 6. Pesos de Placas
GRUPO COLLADO S.A DE C.V.

139
T
Grip
x
tw
K
K
d
X
Anexo 7. Dimensiones de canales Estándar

Y

tf
X
Y
bf
CE
PERFIL C ESTÁNDAR
DIMENSIONES
*Redondeado al milímetro
INSTITUTO MEXICANO DE LA CONSTRUCCIÓN EN ACERO. A.C.

T
Grip
x

tw
K
K
tf
d
X
Anexo 7.1 Propiedades de canales Estándar

Y
X
Y
bf
CE
PERFIL C ESTÁNDAR
PROPIEDADES
*Redondeado al milímetro
INSTITUTO MEXICANO DE LA CONSTRUCCIÓN EN ACERO. A.C.

140