El presente informe se enfoca en el diseño estructural de una nave industrial para mejorar estándares de almacenamiento de concentrados en la unidad minera Toma La Mano, aplicando el Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE) y las especificaciones del American Institute of Steel Construction (AISC). Así mismo, se incluye el análisis de la estructura empleando el programa Sap2000 y el plano de estructura general empleando el programa AutoCad. Sin embargo, no se elaborará el diseño de las otras especialidades tales como: instalaciones eléctricas o electrónicas, instalaciones contra incendio, sistema colector de polvo, etc

Carranza Carranza, Jorge Manuel

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              FACULTAD DE INGENIERÍA Carrera de Ingeniería Civil “DISEÑO ESTRUCTURAL DE UNA NAVE INDUSTRIAL PARA MEJORAR ESTÁNDARES DE ALMACENAMIENTO DE CONCENTRADOS DE MINERAL EN LA UNIDAD MINERA TOMA LA MANO, CARHUAZ - 2021”  Trabajo de suficiencia profesional para optar el título profesional de: Ingeniero Civil  Autor: Jorge Manuel Carranza Carranza  Asesor: Ing. Neicer Campos Vásquez   Lima - Perú 2021     Carranza Carranza Jorge Manuel Pág. 4  Diseño estructural de una nave industrial para mejorar estándares de almacenamiento de concentrados de mineral en la unidad minera Toma La Mano, Carhuaz - 2021      Tabla de contenidos  DEDICATORIA                                                                                                                                  2 AGRADECIMIENTO                                                                                                                         3 ÍNDICE DE TABLAS                                                                                                                         5 ÍNDICE DE FIGURAS                                                                                                                       7 ÍNDICE DE ECUACIONES                                                                                                               9 CAPÍTULO I: INTRODUCCIÓN                                                                                                     12 CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO                                                                                                 34 CAPÍTULO III: DESCRIPCIÓN DE LA EXPERIENCIA                                                              76 CAPÍTULO III: RESULTADOS                                                                                                    135 CAPÍTULO IV: CONCLUSIONES                                                                                                140 RECOMENDACIONES                                                                                                                  142 REFERENCIAS                                                                                                                              143 ANEXOS                                                                                                                                         146             Carranza Carranza Jorge Manuel Pág. 5  Diseño estructural de una nave industrial para mejorar estándares de almacenamiento de concentrados de mineral en la unidad minera Toma La Mano, Carhuaz - 2021  ÍNDICE DE TABLAS  Tabla 1. Producción minera metálica. Tabla 2. Empleo minero según tipo de empleador – N° de trabajadores. Tabla 3. Relación de calicatas. Tabla 4. Resultados de densidad in situ. Tabla 5. Parámetros índices de los suelos. Tabla 6. Propiedades geotécnicas de la cimentación. Tabla 7. Factores de resistencia que emplea el LRFD. Tabla 8. Factores de forma (C). Tabla 9. Factores de zona Z. Tabla 10. Categoría de las edificaciones y Factor U. Tabla 11. Factor de Suelo S. Tabla 12. Períodos 𝑇𝑝 y 𝑇L. Tabla 13. Coeficiente de reducción sísmica. Tabla 14. Relación ancho-espesor para elementos sometidos a compresión axial. Tabla 15. Límites de deflexión. Tabla 16. Rango de densidad, Ángulo de reposo y Producción promedio anual estimada de concentrado. Tabla 17. Dimensiones de la Pila Cónica para el concentrado de plomo y zinc. Tabla 18. Valores del Factor k. Tabla 19. Carga de viento en cada superficie exterior. Tabla 20. Desplazamiento relativo en el eje X. 18 19 28 30 31 31 39 41 45 45 46 47 48 54 65  78 80 84 88 93    Carranza Carranza Jorge Manuel Pág. 6  Diseño estructural de una nave industrial para mejorar estándares de almacenamiento de concentrados de mineral en la unidad minera Toma La Mano, Carhuaz - 2021 Tabla 21. Desplazamiento relativo en el eje Y. Tabla 22. Cargas actuantes sobre el pedestal. Tabla 23. Características de la anterior nave industrial y la actual. Tabla 24. Elementos estructurales de la nave industrial.  93 130 136 137            Carranza Carranza Jorge Manuel Pág. 7  Diseño estructural de una nave industrial para mejorar estándares de almacenamiento de concentrados de mineral en la unidad minera Toma La Mano, Carhuaz - 2021  ÍNDICE DE FIGURAS  Figura 1. Organigrama de la empresa. Figura 2. Exportaciones mineras peruanas. Figura 3. Precio mensual de concentrado de plata 2019-2020. Figura 4. Precio mensual de concentrado de plomo 2019-2020. Figura 5. Precio mensual de concentrado de zinc 2019-2020. Figura 6. Plano de ubicación de las calicatas. Figura 7. Clasificación de perfiles estructurales: laminados en caliente y plegados. Figura 8. Mapa Eólico del Perú. Figura 9. Zonas Sísmicas. Figura 10. Esquema de sección HSS rectangular. Figura 11. Bloque de cortante Figura 12. Momento nominal en función de la longitud, no soportada lateralmente, del patín de compresión. Figura 13. Placa base. Figura 14. Placas de base resistente a momento de columna. Figura 15. Diagrama de flujo del proceso de diseño. Figura 16. Pila cónica de concentrado. Figura 17. Vista de planta de la nave industrial. Figura 18. Vista de elevación de la nave industrial. Figura 19. Viento transversal a la nave industrial. Figura 20. Modelo 3D de la Nave Industrial. 13 18 19 20 21 29 36 42 44 49 51  59 67 70 77 78 81 82 88 91    Carranza Carranza Jorge Manuel Pág. 8  Diseño estructural de una nave industrial para mejorar estándares de almacenamiento de concentrados de mineral en la unidad minera Toma La Mano, Carhuaz - 2021 Figura 21. Desplazamiento por sismo en el eje X. Figura 22. Desplazamiento por sismo en el eje Y. Figura 23. Secuencia para obtener estados de carga con el Sap2000. Figura 24. Posición de tijerales con mayor estado de carga. Figura 25. Posición de las vigas con mayor estado de carga. Figura 26. Posición de columnas con mayor estado de carga. Figura 27. Posición de correas con mayor estado de carga. Figura 28. Posición de arriostres con mayor estado de carga. Figura 29. Posición de arriostres de techo con mayor estado de carga. Figura 30. Parámetros sobrescritos para considerar el efecto de los tensores sobre las correas. Figura 31. Posición de plancha base con mayor estado de carga. Figura 32. Cargas últimas actuantes sobre la plancha base. Figura 33. Área de compresión efectiva. Figura 34. Posición del pedestal con mayor estado de carga. Figura 35. Dimensiones del pedestal.  92 92 94 95 99 103 110 113 118  120 121 123 125 129 130            Carranza Carranza Jorge Manuel Pág. 9  Diseño estructural de una nave industrial para mejorar estándares de almacenamiento de concentrados de mineral en la unidad minera Toma La Mano, Carhuaz - 2021  ÍNDICE DE ECUACIONES  Ecuación 1. Ecuación de diseño del estado límite básico del LRFD. Ecuación 2. Carga nieve para techos según el ángulo de inclinación. Ecuación 3. Carga nieve para techos según el ángulo de inclinación. Ecuación 4. Carga nieve para techos según el ángulo de inclinación. Ecuación 5. Presión o succión del viento a una altura h. Ecuación 6. Fuerza cortante basal. Ecuación 7. Falla de la deformación por tracción en la sección bruta. Ecuación 8. Fractura por tensión en la sección neta que tienen agujeros de pernos. Ecuación 9. Factor U para secciones tipo W, S y HP. Ecuación 10. Tensión en elementos con placas de empalme. Ecuación 11. Fractura por tensión en elementos con placas de empalme. Ecuación 12. Resistencia de diseño a la fractura por bloque de cortante. Ecuación 13. Resistencia a la tracción de diseño de una barra de tracción. Ecuación 14. Resistencia a la tracción permisible de una barra de tracción. Ecuación 15. Formula de Euler para la carga de pandeo. Ecuación 16. Esfuerzo de pandeo crítico elástico. Ecuación 17. Resistencia a la compresión axial. Ecuación 18. Esfuerzo de pandeo a flexión. Ecuación 19. Esfuerzo de pandeo a flexión. Ecuación 20. Esfuerzo de pandeo crítico elástico para pandeo flexo torsional. Ecuación 21. Pandeo flexo torsional en el eje de simetría. 37 40 40 40 41 43 48 49 50 50 50 51 52 52 53 53 54 55 55 55 56    Carranza Carranza Jorge Manuel Pág. 10  Diseño estructural de una nave industrial para mejorar estándares de almacenamiento de concentrados de mineral en la unidad minera Toma La Mano, Carhuaz - 2021 Ecuación 22. Pandeo flexo torsional en el eje de simetría. Ecuación 23. Pandeo flexo torsional en el eje de simetría. Ecuación 24. Relación de momentos de inercia. Ecuación 25. Radio polar de giro alrededor del centro de corte. Ecuación 26. Esfuerzo de pandeo a flexión para un perfil tipo HSS. Ecuación 27. Esfuerzo de pandeo a flexión para un perfil tipo HSS. Ecuación 28. Factor de reducción neto. Ecuación 29. Factor de reducción neto. Ecuación 30. Factor de reducción neto. Ecuación 31. Momento nominal de la sección. Ecuación 32. Momento plástico. Ecuación 33. Límite de la longitud plástica. Ecuación 34. Momento actuante mayorado con respecto al eje x. Ecuación 35. Momento nominal en la zona 2. Ecuación 36. Límite de longitud inelástico. Ecuación 37. Factor para determinación de zona del elemento. Ecuación 38. Factor para determinación de zona del elemento. Ecuación 39. Momento nominal en la zona 3. Ecuación 40. Esfuerzo de pandeo flexo torsional en la zona 3. Ecuación 41. Momento nominal para una sección con patines no compactos. Ecuación 42. Momento nominal para una sección esbelta. Ecuación 43. Esfuerzo cortante nominal. Ecuación 44. Coeficiente de cortante del alma. Ecuación 45. Coeficiente de cortante del alma. Ecuación 46. Coeficiente de cortante del alma. 56 56 57 57 57 57 58 58 58 58 58 60 60 60 61 61 61 62 62 62 63 63 63 63 64    Carranza Carranza Jorge Manuel Pág. 11  Diseño estructural de una nave industrial para mejorar estándares de almacenamiento de concentrados de mineral en la unidad minera Toma La Mano, Carhuaz - 2021 Ecuación 47. Deflexión en el centro del claro de una viga simple con carga uniformemente repartida Ecuación 48. Diseño de vigas por flexión asimétrica. Ecuación 49. Resistencia nominal de contacto del concreto. Ecuación 50. Espesor de la placa base. Ecuación 51. Momento a la derecha del centro del ala. Ecuación 52. Momento último en placa base. Ecuación 53. Reacción mayor sobre la placa base. Ecuación 54. Reacción en el ala del perfil. Ecuación 55. Longitud del triángulo de reacciones sobre la placa base. Ecuación 56. Longitud libre derecho a partir del ala del perfil. Ecuación 57. Reacción última en la placa base. Ecuación 58. Reacción última en la placa base. Ecuación 59. Área de perno de anclaje requerido. Ecuación 60. Resistencia a la compresión de la columna. Ecuación 61. Momento nominal resistente. Ecuación 62. Longitud esforzada a compresión. Ecuación 63. Resistencia de la columna al corte.    64 66 68 69 69 70 70 70 70 70 71 71 72 72 73 73 74          Carranza Carranza Jorge Manuel Pág. 143  Diseño estructural de una nave industrial para mejorar estándares de almacenamiento de concentrados de mineral en la unidad minera Toma La Mano, Carhuaz - 2021  REFERENCIAS  Aghayere, A. O., y Vigil, J. (2020). Structural steel design. Dulles, Virginia: Editorial Mercury Learning and Information.  American Institute of Steel Construction. (2021). About Us. Chicago, EU. Recuperado de https://www.aisc.org/about-us/  Cruz, C., Figueroa, P. y Hernández, C. (2012). Estructuración, análisis y diseño estructural de elementos de techo con perfiles metálicos utilizando el método LRFD (tesis de pregrado).  Universidad de El Salvador, San Salvador, El Salvador.  CSI Spain. (2021). Sap2000 – Características y funcionalidades. España. . Recuperado de https://www.csiespana.com/software/2/sap2000  E.020 Cargas. (2006). Reglamento Nacional de Edificaciones. Lima. 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