Cubierta en nuevos materiales

1. Diego Toro Contreras Edier Adolfo Doria Jiménez Joan Manuel Pérez TECNOLOGIA DE MATERIALES ESPECIALIZACIÓN EN TECNOLOGÍA DE LA CONSTRUCCIÓN DE EDIFICACIONES

2. INTRODUCCION El estadio Nemesio Camacho “El Campin” ubicado en la ciudad de Bogotá, Colombia fue construido en 1938 y ha sido remodelado varias veces para dar comodidad a todos los usuarios. Actualmente, se está haciendo realizando una remodelación en el costado occidental para dar más comodidad y aumentar la capacidad de espectadores para el Mundial Sub-20 que se realizara en Julio del 2011. Para que el espectador esté cómodo en cualquier lugar del estadio, vamos a proponer una cubierta utilizando materiales nuevos con el motivo de innovar la construcción de este tipo de estructuras. Esta alternativa demuestra que es mas efectiva que la estructura convencional (estructura metálica y teja compuesta en policarbonato).

3. Introducción al problema: 1. Se tiene una cubierta con luces de 8 m de ancho por 20 m de largo, la cual esta tiene una altura de 0.50 m medidos desde la base a la cumbrera. Se analizaran módulos conformados por triángulos.

4. 2. Se abordará el problema analizando dos alternativas de construcción : - La primera será con una cubierta metálica resistida por perfiles metálicos y con laminas de aluminio. - La segunda será una cubierta en poliuretano resistida por torones en Kevlar.

5. 2. Alternativa de comparación para evaluación del problema - Cercha metálica con ángulos y tubos a tensión con paneles de aluminio teja TOLETO.

6. Tipo de perfil Colmena 250x150 mm ficha técnica

7. Material de Comparación: Poliuretano

8. TORONES EN KEVLAR

9. CARGAS Se tomo como carga muerta para realizar el modelo en el programa ETABS el siguiente avaluó. 4.1 Carga Muerta Peso Propio de paneles 4.62Kg/m2. Peso Propio perfil tubular 30.11 Kg/m /0.25m=120.44Kg/m2. Total Carga muerta =125.06 Kg/m2. 4.2 Carga Viva Total Carga Viva 50 Kg / m2.

10. Carga de viento P=Cp*q*S4=0.6*0.35*0.69=0.1449 KN/m2=14.49 Kg/m2

11. Combinaciones de Cargas Combinación 1 1.4D=1.4X125.06 kg/m2=175.08 kg/m2 Combinación 2 1.2D+1.6L+0.5 (Lt o G) =1.2*125.06kg/m2+1.6*50kg/m2+(no tomamos el granizo por la forma de la geometría de la cubierta)=230.072kg/m2 Combinación 3 1.2D+1.6(Lt o G)+0.5(L)=1.2*125.06kg/m2+( no tomamos el granizo por la forma de la geometría de la cubierta)+0.5*50kg/m2= 175.072Kg/m2

12. Combinación 3A 1.2D+1.6(Lt o G)+0.5(W)= 1.2*125.06kg/m2+1.6*50kg/m2+0.5*14.49kg/m2=237.32kg/m2 Combinación 4 1.2D+1.3W+0.5L+0.5(LtoG)= 1.2*125.06kg/m2+1.3*14.49kg/m2+0.5*50kg/m2+( no tomamos el granizo por la forma de la geometría de la cubierta)= 193.9090Kg/m2 Combinación 5 1.2D+1E+0.5 (L o 0.2G)=1.2*125.06kg/m2+(no tenemos en cuenta la carga de sismo por la unión que se realizara concreto - estructura metálica)+0.5*50kg/m2= 175.07 Kg/m2

13. Combinación 6 0.9D-(1.3W o 1E)=0.9*125.06kg/m2-1.3*14.49Kg/m2=93.72Kg/m2 Conclusion cargas: La combinación 3A es la mas desfavorable por lo tanto diseñamos todos con esta combinación

14. Diseño de la cubierta metálica por el programa Etabs Deformación de acuerdo a combinación 3 A. ETABS Se realizó una simulación de la cubierta con cerchas metálicas que cuya sección fue una sección tubular de 25mm x 15mm y teja Toleto en ETABS para analizar su comportamiento con las cargas calculadas (combinación 3A)

15. Deflexión perfil trasversal Deflexión perfil longitudinal la máxima deflexión vertical fue de 0.00015 metros la máxima deflexión vertical fue de 0.000103metros

16. Deflexión perfil trasversal De acuerdo con los resultados que muestra ETABS, la máxima deflexión vertical fue de 0.00015 metros.

18. Sección Klevar

19. Cargas Area=2.0186 m2 Carga por combinación 3A = 237.32kg/m2 *9.8=2325.736N/m2 2325.736N/m2*2.0186m2= 4694.73N 4.694.73/11puntos=426.7936N/punto De acuerdo con los resultados que muestra DAC, la máxima deflexión vertical fue de 0.00112008 metros

20. Diseño Perfil Trasversal en Klevar Longitudes y apoyos Material

21. Sección

22. Cargas Area=2.0186 m2 Carga por combinación 3A = 237.32kg/m2 *9.8=2325.736N/m2 2325.736N/m2*2.0186m2= 4694.73N 4.694.73/11puntos=426.7936N/punto

23. Deflexiones De acuerdo con los resultados que muestra DAC, la máxima deflexión vertical fue de 0.0014457metros

24. Diseño Perfil longitudinal en aluminio 2036 Longitudes y apoyos Material

25. Sección

26. Carga por combinación 3A 426.7936N/punto

27. Deflexiones De acuerdo con los resultados que muestra DAC, la máxima deflexión máxima vertical fue de 0.000326584 metros

28. Diseño Perfil Trasversal en aluminio 2036 Longitudes y apoyos Material

29. Sección

30. Cargas Área=2.0186 m2 Carga por combinación 3A = 237.32kg/m2 *9.8=2325.736N/m2 2325.736N/m2*2.0186m2= 4694.73N 4.694.73/11puntos=426.7936N/punto

31. Deflexiones

32. Diseño panel en Kevlar Longitudes apoyos y cargas Cargas Area=2.0186 m2 Carga Muerta Peso Propio de paneles 1460kg/m3*0.005mm 7.30 Kg/m2. Total Carga muerta =7.30Kg/m2. Carga Viva Total Carga Viva 50 Kg / m2.

33. Carga de viento P=Cp*q*S4=0.6*0.35*0.69=0.1449 KN/m2=14.49 Kg /m2 Combinación 3A 1.2D+1.6(Lto G)+0.5(W)= 1.2*7.30kg/m2+1.6*50kg/m2+0.5*14.49kg/m2=96.005kg/m2 96.05kg/m2*10=960.05N/m2

34. Sección Material

35. Deflexión De acuerdo con los resultados que muestra DAC, la máxima deflexión vertical máxima fue de 0.0044 metros

36. Diseño Panel en Aluminio 2036 Longitudes apoyos y cargas Cargas Area=2.0186 m2 Carga Muerta Peso Propio de paneles 2700kg/m3*0.005mm 13.50 Kg/m2. Total Carga muerta =13.50 Kg/m2. Carga Viva Total Carga Viva 50 Kg / m2.

37. Carga de viento P=Cp*q*S4=0.6*0.35*0.69=0.1449 KN/m2=14.49 Kg /m2 Combinación 3A 1.2D+1.6(Lto G)+0.5(W)= 1.2*13.50kg/m2+1.6*50kg/m2+0.5*14.49kg/m2=103.445kg/m2 103.445kg/m2*10=1034.45N/m2

38. Sección

39. Deflexión De acuerdo con los resultados que muestra DAC, la máxima deflexión vertical máxima fue de 0.002 metros

40. Diseño Poliuretano Longitudes apoyos y cargas Cargas Area=2.0186 m2 Carga Muerta Peso Propio de paneles 1150kg/m3*0.005mm 5.75Kg/m2. Total Carga muerta =5.75Kg/m2. Carga Viva Total Carga Viva 50 Kg / m2.

41. Carga de viento P=Cp*q*S4=0.6*0.35*0.69=0.1449 KN/m2=14.49 Kg /m2 Combinación 3A 1.2D+1.6(Lto G)+0.5(W)= 1.2*5.75kg/m2+1.6*50kg/m2+0.5*14.49kg/m2=94.14kg/m2 94.14kg/m2*10=941.45N/m2

42. Sección Material

43. Deflexión De acuerdo con los resultados que muestra DAC, la máxima deflexión vertical máxima fue de 0.0114metros

44. DATOS FINALES De acuerdo al cuadro comparativo de costos de cada material, se puede realizar la cubierta utilizando elementos estructurales de aluminio y paneles de poliuretano, pero técnicamente no es factible debido a que el aluminio no resiste a compresión. El Kevlar es un material costoso en comparación con los demás materiales que se van a utilizar como material estructural pero es un material maleable. En cuanto a los paneles, el poliuretano ofrece mejores servicios como resistencia a la abrasión y compresión, además es un material muy fácil de cargar y montar y es un material muy económico

45. COMPARATIVO DE PRECIOS