1. ANÁLISIS ESTRUCTURAL CERCHA Y COLUMNAS
PROYECTO TENARIS
l siguiente análisis estructural del pórtico tiene como objeto determinar si las
dimensiones, secciones y materiales seleccionados para este, son las
adecuadas para atender las solicitaciones de esfuerzo generadas ante las
posibles condiciones de carga durante su servicio.
Figura 1. Vista isométrica estructura CERCHA.
CALCULO DE RESISTENCIA EN ARREGLO CERCHA
Para el diseño de la Cercha se seleccionó un perfil en TUBO RECTANGULAR
60X40mm Cal.12 para toda la configuración la cual presenta la siguiente
característica geométrica en la sección crítica en acero A-36.
E

2. Figura 2. D.C.L. CERCHA.
Figura 3. Diagrama Carga CERCHA.

3. Por cálculo estático se hallan la reacción Ro y la carga P de concreto requerida
para balancear la estructura. P=1037Kg Ro=1823Kg.
De acuerdo al diagrama de carga flexionante se observa que el punto crítico de la cercha
se encuentra en el punto C, con un momento de 18680N*m, entonces se hallan las
propiedades de la sección.
Figura 4. Sección transversal crítica configuración CERCHA.
Se calcula el esfuerzo debido a la carga crítica de flexión.
De acuerdo al resultado la configuración de la cercha en su sección crítica cumple con los
requerimientos de carga solicitadas, incluyendo su propio peso, evitando una posible falla
por flexión. Sin embargo se reforzará la sección de la cercha en este punto de máxima
carga.

4. CALCULO DE ESTABILIDAD EN COLUMNAS
Para el diseño de la cercha se seleccionó un perfil IPE 160 para las DOS
columnas principales, los cuales presentan las siguientes características
geométricas en acero A-36.
82
160
5
x
y
x
y
Figura 5. Sección de perfil empleado IPE 160.
Para el cálculo es necesario saber la carga solicitada y el peso propio de la
estructura.
CARGA SOLICITADA EN LA ESTRUCTURA 1420Kg
PESO PROPIO ESTRUCTURA 736Kg
Tabla 1. Carga solicitada y peso propio Cercha y Columnas.
La carga solicitada está dada por el peso de los elementos que soportará la estructura cercha.
Fuerza normal aplicada a cada columna.
Peso propio de la columna 106kg
Carga de ductería, codos, campana y accesorios x colum. 710kg
Peso propio estructura x columna 262kg
Peso total fuerza de compresión x columna 1078kg
Tabla 2. Carga total normal por columna.

5. Calculo esfuerzo nominal o real
Tomando la fuerza normal, calculamos el esfuerzo de compresión aplicado a la
columna.
Luego calculamos la longitud de pandeo, el radio de giro (radio inercia) y la
relación de esbeltez para así, calcular el esfuerzo crítico, que nos determinará el
tipo de columna que se está analizando.
(rx/ry) = 3.58
Lequiv = 5.33 m (β=0.95)
rg = 1.84 cm
En esta Cc se utilizan las propiedades más críticas encontradas en la sección
transversal, tales como la Le y rg más críticas. Estas columnas se consideran
intermedias, por tanto se aplica el modelo de Jhonson (pandeo inelástico) y carga
centrada en columnas.
Calculo esfuerzo normal crítico a comprensión
El resultado obtenido del esfuerzo nominal a compresión está por debajo del valor
crítico, lo cual satisface la solicitud de carga reflejada en el siguiente factor de
seguridad:

6. Momento
Momento debido a las reacciones
Se asume que las reacciones actúan a 4cm del eje y-y de la columna. (Ver
figura5)
Mreac=31.4 kg*m
Momento máximo debido a la carga solicitada.
Existe un momento flector generado por la ubicación de la carga a lo largo de la
cercha. Por lo tanto es necesario realizar este análisis que incluya el momento
flector máximo, debido a que favorece una posible falla por pandeo en las
columnas principales. Para este análisis suponemos la carga total solicitada de
710kg para cada columna aplicada en el soporte más alejado de la cercha (punto
G de figura 2) y ver tabla 1.
Mmáx.=4169.5 kg*m
Momento flector total generado por la carga excéntrica
Mtotal = Mreacc+Mmax = 41,210 N*m
Debido a las cargas externas solicitadas y las reacciones que generan momento
flector sobre la columna, es importante realizar este análisis para cargas
excéntricas en columnas sometidas a flexo-compresión, ya que puede favorecer la
ocurrencia de falla por pandeo.
Es importante verificar si para esta columna se cumple la desigualdad siguiente, y
así comprobar la seguridad de acuerdo al código AISC.

7. De acuerdo al valor anterior, bajo la condición de carga solicitada, incluyendo el
peso propio de la estructura. El perfil seleccionado cumple con los requerimientos
de esbeltez, impidiendo la falla por pandeo.
El esfuerzo de compresión y de flexión ejercido por la carga total es muy por
debajo de la resistencia de la estructura (cercha+columnas), lo cual proporciona
buen margen para la carga dinámica que se presentará en el proceso de soplado
de los tubos.
Elaboro: Ing. Miguel Noriega – Ingeniero Mecánico
HISO LTDA
Marzo de 2011

8. ANEXO
PLANO DISEÑO GENERAL

9. TABLA DE MATERIALES:
POS. CANT. DIMENSIONES DESCRIPCION PESO UNIT. (kg/dim.) SUBTOTAL (kg)
1 4 9060 mm TUBO REC A-36 60X40mm CAL. 12 3,69 133,73
2 20 380 mm TUBO REC A-36 60X40mm CAL. 12 3,69 28,04
3 20 380 mm TUBO REC A-36 60X40mm CAL. 12 3,69 28,04
4 18 1014 mm TUBO REC A-36 60X40mm CAL. 12 3,69 67,35
5 1 1030 mm TUBO REC A-36 60X40mm CAL. 12 3,69 3,80
6 1 380 X 500 mm2 LÁMINAHR A-36 e=1/8" 25,5 4,85
7 2 437 X 1050 mm2 LÁMINAHR A-36 e=1/8" 25,5 23,40
8 1 460 X 500 mm2 LÁMINAHR A-36 e=1/8" 25,5 5,87
9 2 5615 mm PERFIL IPE 160 15,8 177,43
10 2 272 X 194 mm2 LÁMINAHR A-36 e=1/2" 101 10,66
11 16 130 X 150 mm2 LÁMINAHR A-36 e=1/4" 50,5 15,76
12 6 150 X 140 mm2 LÁMINAHR A-36 e=3/16" 38 4,79
13 12 783 mm ANGULO 1 1/2" X 3/16" 2,68 25,18
14 12 569 mm ANGULO 2 1/2" X 3/16" 4,61 31,48
15 2 130 X 407 mm2 LÁMINAHR A-36 e=1/4" 50,5 5,34
16 2 583 mm PERFIL IPE 160 15,8 18,42
17 1 569 mm PERFIL IPE 160 15,8 8,99
18 2 3977 mm VARILLAESTRUCTURAL Ø 1" 3,975 31,62
19 2 6806 mm VARILLAESTRUCTURAL Ø 1" 3,975 54,11
20 2 2743 mm VARILLAESTRUCTURAL Ø 1" 3,975 21,81
21 1050 0,135 m3 CONCRETO ρ=2400KG/M3 2400 323,35
PESO TOTAL (KG) 1024
TABLA DE MATERIALES