Tema 2

UNIDAD DIDÁCTICA 2

CÁLCULO DE UNA ESTRUCTURA METÁLICA PORTICADA

MÁSTER UNIVERSITARIO DE GESTIÓN Y DISEÑO

DE PROYECTOS E INSTALACIONES CURSO 2014-2015

ASIGNATURA DISEÑO Y CÁLCULO DE EDIFICACIONES ASISTIDO POR ORDENADOR

CÁLCULO Y DISEÑO DE ESTRUCTURAS ASISTIDO POR ORDENADOR

INDICE Página

OBJETIVOS..................................................................................................................................3 INTRODUCCIÓN. ....................................................................................................... ................. 4 2.1. CALCULO DE LA MODULACIÓN. ............................................................... ................. 5 2.2. GENERADOR DE PÓRTICOS. ..................................................................... ................. 6 2.2.1. DEFINICIÓN DE DATOS................................................................... ................. 7 2.2.2. CONSIDERACIÓN DE LA CARGA DE VIENTO. ............................. ................. 9 2.2.3. CONSIDERACIÓN DE LA CARGA NIEVE. ...................................... ................. 9 2.2.4. COMBINACIONES DE CARGAS PARA EL CÁLCULO DE CORREAS. ......... 10 2.2.5. CORREAS DE CUBIERTA................................................................ ............... 11 2.2.6. CORREAS LATERALES. .................................................................. ............... 13 2.2.7. DETALLES TERMINACIÓN PARAMENTOS.................................... ............... 16 2.2.8. LISTADO DE OBRA. ......................................................................... ............... 18 2.3. EXPORTACIÓN A METAL 3D. DEFINICIÓN DE ESTRUCTURA. .............. ............... 19 2.3.1. GENERACIÓN DE VISTAS............................................................... ............... 21 2.3.2. GENERACIÓN DE PILARES EN MUROS HASTÍALES................... ............... 22 2.3.3. AGRUPACIÓN DE LA ESTRUCTURA. ............................................ ............... 23 2.3.4. DESCRIPCIÓN DE LOS PERFILES. ................................................ ............... 25 2.3.5. INTRODUCCIÓN DE LAS CRUCES DE SAN ANDRÉS. ................. ............... 26 2.3.6. PANDEO LATERAL........................................................................... ............... 30 2.3.7. PANDEO............................................................................................ ............... 30 2.3.8. LIMITACIÓN DE FLECHAS............................................................... ............... 35 2.3.9. CALCULO Y DIMENSIONADO DE ELEMENTOS............................ ............... 35 2.3.10. INTRODUCCIÓN DE CARTELAS..................................................... ............... 42 2.3.11. ANÁLISIS E IMPLEMENTACIÓN DE FLECHAS.............................. ............... 46 2.3.12. IMPLEMENTACIÓN DE JUNTA DE DILATACIÓN........................... ............... 49 2.3.13. CÁLCULO Y EDICIÓN DE PLACAS DE ANCLAJE.......................... ............... 51 2.3.14. ELEMENTOS DE CIMENTACIÓN > EDICIÓN. ................................ ............... 64 2.3.15. LISTADO DE PLANOS...................................................................... ............... 70 2.3.16. CALCULO DE NUDOS...................................................................... ............... 72 2.3.17. COMPROBACIÓN Y ANÁLISIS DE PANDEO LATERAL................. ............... 74 2.3.18. CALCULO DEL PETO. ...................................................................... ............... 87 2.3.19. ACCIONES CORRECTORAS DE DIMENSIONADO. ...................... ............... 96 RESUMEN...................................................................................................................................97

MÁSTER DE GESTIÓN Y DISEÑO DE PROYECTOS E INSTALACIONES

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UNIDAD 2. CÁLCULO DE UNA ESTRUCTURA METÁLICA PORTICADA

OBJETIVOS. Describir cada uno de los pasos necesarios para introducir y calcular una estructura formada por pórticos metálicos mediante el programa informático de METAL 3D de CYPE Ingenieros. Saber interpretar los resultados y hacer las correcciones pertinentes.


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DISEÑO Y CÁLCULO DE EDIFICACIONES ASISTIDO POR ORDENADOR

INTRODUCCIÓN. Nos encontramos con el supuesto de naves de amplio espacio interior debido a la altura de cumbrera y a la simplicidad de formas. Se recuerda que este tipo de construcciones son ideales en el caso de almacenes y zonas de manipulación donde no se requieran grandes cargas de sustentación. La posibilidad de añadir a la cubierta lucernarios, tanto cenitales como longitudinales, preferiblemente de policarbonato, además de la facilidad de montaje, las hace ser ampliamente utilizadas. Las luces estimadas dentro de tipologías normales se encuentran desde 5 m hasta 35 m, llegando incluso hasta 45 m en algunos casos. Las bases de anclaje normalmente y en general, atienden a nudo rígido empotrado, pero se combinan con bases del tipo articulado, especialmente cuando las luces son amplias, mayores de 30 m, y cuando la base de fundación es extremadamente débil con tensiones admisibles bajas. Así mismo también es habitual utilizar bases articuladas cuando el anclaje de los pórticos se sitúa sobre forjados de hormigón. En el ejercicio, se parte de una superficie a cubrir de 47x30m, (fondo y ancho respectivamente) La situación de la parcela se establece en un polígono industrial con altitud topográfica de unos 100m aproximadamente. El terreno se define con tensión admisible para situaciones persistentes de 0,2N/mm2 o 0,2MPa. Situaciones accidentales de 0,3N/mm2. Acero de cimentación B400S Acero laminado S275 Acero conformado S235 Se consideran como parámetros de diseño los siguientes datos de partida: - Cubierta de 40mm con panel tipo sándwich de espuma de poliuretano de densidad 40kg/m3 y chapa de 0,5mm lacada-lacada. - Previsión de instalación de placas fotovoltaicas. - Cerramiento exterior de chapa lacada de 0,6mm de espesor. Altura edificación de 7m. Esta altura, de acuerdo con la mayoría de normas urbanísticas (pueden referirse también a rasantes de calzada o terreno), se refiere la altura del piso terminado a la cabeza del pilar, no teniendo en cuenta la altura de cumbrera. En cuanto a la modulación de los pórticos, podemos establecer unos intervalos, para uso corriente, que varían entre 4,5 y 7m. Se considera una separación ideal o estándar entre 5 y 6 m, superar esta magnitud, implica el empleo de perfiles fuera del uso corriente y encarecerá la estructura. Se comenta al respecto, como salvedad, el caso de pórticos de sección variable, de acero armado, donde es preferible modulación mayor, ya que lo que encarece la obra, en este caso, es la fabricación del propio pórtico armado. La modulación para este caso debería ser entre 6 y 7,5m.

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2.1.

CALCULO DE LA MODULACIÓN.

47m de fondo/5m de modulación estándar = 9,4uds. Como no es un valor exacto, el número de vanos será de 9uds. 47m de fondo/9vanos = 5,22m de separación entre pórticos. Hastial: 30/5 = 6vanos A saber: Si el ancho de 30m, es el total de nave construida, debemos saber que METAL 3D, trabaja a ejes de perfil. Luego si la modulación de luz se introduce de 15m+15m, el pórtico final tendrá una superficie construida de: 15m+15m+perfil, distinta de la útil. Las normas urbanísticas, en general, limitan la superficie construida por lo que hay que cuidar esos detalles constructivos. La altura de cumbrera, puede estimarse en función de un %, o del grado de inclinación. Se reitera que estéticamente, tal vez, cuanto más plana, más bonita, aunque se eleva, para este caso, la repercusión de kg de acero por m2. Se puede trabajar con valores comprendidos entre el 0,5% y el 15% de pendiente (en zonas de altitud elevada, donde la periodicidad sea alta, la pendiente debe ser mayor). Un valor por ejemplo el 10% puede ser adecuado.

Es decir 30m de vano x 10% =3m El esquema planteado, es el representado 47x30.


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NOTA: Se comentará posteriormente que la junta de dilatación no estará modulada con 5,22m si se pretende que la nave tenga 47m de fondo. La cota que se representa es la total. NOTA: Para la modulación de pórticos, puede ser interesante que el primer vano, tenga menor separación que el resto; por ejemplo, se puede plantear primer y último vano de 5m, y el resto 37m/7=5,28m. Esto se justifica, porque el primer vano, según el documento básico de acciones en la edificación del Código Técnico de la de Edificación, soporta más presión de viento. Si la idea es que todos los pórticos principales, placas y zapatas sean iguales, una forma de conseguirlo es reducir la superficie que debe soportar el primer vano. No obstante en el ejercicio que se plantea, los haremos todos iguales, pero esta anotación se puede realizar posteriormente en METAL 3D, sin embargo la asignación de cargas superficiales de la nueva versión, hacen que estos cambios sean complicados, o al menos tediosos de llevarlos a efecto, frente a la versión tradicional que asigna la carga sobre la barra y no sobre un plano de reparto.

2.2.

GENERADOR DE PÓRTICOS.

Como ya se indicó, este tipo de estructuras, trabajan en el sentido unidireccional. Existe una dirección principal de trabajo definida por los pórticos principales. No obstante, se realizará un cálculo integrado, teniendo en cuenta la mayoría de los elementos solamente principales, del conjunto estructural. Las franjas de carga que tendremos que estimar serán las señaladas en la figura de la izquierda, tanto para las correas de cubierta como para el propio pórtico. Comenzaremos, del mismo modo que en el ejercicio anterior, utilizando el módulo de GENERADOR DE PORTICOS. Con este programa, podemos introducir el pórtico, definir su tipología y obtener los valores de las cargas de acuerdo con el documento básico del C.T.E. También podremos calcular el valor del perfil de las correas de cubierta, así como las correas, o elementos necesarios para la colocación de la chapa de los laterales. Vamos a generar la parte de cubierta para estimar las correas idóneas y las cargas del pórtico central. El programa las implementará por banda de metro lineal.

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2.2.1. DEFINICIÓN DE DATOS.

Los datos a introducir en el programa, son los siguientes (unidades en metros):

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Como ya hemos observado en los dibujos anteriores, el pórtico tiene una luz de 30m, una altura de pilares de 7m, una coronación de 3 m y una modulación de pórticos cada 5,22m.

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El peso propio, para la definición establecida, que deben soportar los dinteles del pórtico se estima a continuación: Cubierta de Chapa grecada de 0,5 mm de espesor 0,058kN/m2 panel sándwich Núcleo de Poliuretano (densidad 40 0,016kN/m2 40mm kg/m3); 40 x 0,04 Chapa grecada de 0,5 mm de espesor

0,058kN/m2

Remates, solapes y tortillería (opcional del lado de la 0,030kN/m2 seguridad) Instalación futura de placas solares (0,12-0,17kN/m2)

0,140kN/m2

Estimación del peso propio de las correas

0,050kN/m2

PESO TOTAL DE LA ESTRUCTURA EN CUBIERTA

0,322kN/m2

Redondeando podemos estimar un peso total para la estructura de la cubierta en 0,35kN/m2. NOTA: Para una estructura de pórticos, 0,35 kN/m2 (35kg/m2) es un valor de peso propio algo elevado, aunque perfectamente justificado por la futura instalación de las placas fotovoltaicas. A saber: el peso de las correas es tenido en cuenta por el programa (Generador de Pórticos) siempre y cuando estas se calculen. A veces se utiliza el Generador de Pórticos para introducir una forma, sin llegar a calcular dichos elementos. En ese caso, faltaría el peso en la estructura principal. Aunque se trate de un sobre peso, nuevamente del lado de la seguridad, en el ejemplo lo vamos a considerar.

Si abrimos el programa, observaremos la progresión de las ventanas que se acompaña.


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Generador de Pórticos > Nuevo > nombre de fichero > descripción. Los datos que introducimos en el cuadro de Datos de Obra, son los siguientes: Número de vanos

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Separación entre pórticos

5,22m

Con cerramiento en cubierta - Peso del cerramiento

0,35kN/m2

- Sobrecarga de uso

0,10kN/m2

Con cerramientos laterales - Peso del cerramiento

0,07kN/m2

(chapa exterior)

NOTA: Si no pulsamos sobre cerramiento en laterales no asignará viento en el paramento.

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En el caso de colocación de placas prefabricadas de hormigón en sentido vertical, no se consigna el peso de la placa, ya que estas van apoyadas al suelo, y no producen un peso del cerramiento sobre la estructura. Cuando las placas prefabricadas de hormigón se colocan horizontalmente, sí se debería tener en cuenta la influencia del cerramiento lateral sobre la estructura, sobre todo a efectos de sismo, podemos en ese caso añadir una carga representativa del peso de la placa e indicar, posteriormente, en número de soportes que define la modulación horizontal. En el caso de que se solapen unas con otras y transmitan de nuevo al suelo el peso de la placa no se tendrá en cuenta. En caso contrario, el peso a considerar será de 24-25kN/m3 que por el espesor de 0,12 ó 0,16 cm, dará el peso por m2.

Debemos introducir las normas y combinaciones de carga que va a emplear el programa: 2.2.2. CONSIDERACIÓN DE LA CARGA DE VIENTO. De acuerdo con el Código Técnico de la Edificación DB-SE AE, seleccionamos según el mapa la zona, en este caso si suponemos el proyecto en: Alicante, es la zona B, y Grado IV, zona urbana, industrial o forestal.

2.2.3. CONSIDERACIÓN DE LA CARGA NIEVE. De acuerdo con el mismo documento, seleccionamos según el mapa la zona que corresponde al municipio de: Alicante, Zona 5, la altitud que ha establecido por defecto de 7m, la hemos cambiado por 100m. La exposición del viento, se considera normal. La opción de cubierta con resaltos para tener en cuenta posibles acumulaciones de nieve (naves adosadas, naves con petos, etc).


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2.2.4. COMBINACIONES DE CARGAS PARA EL CÁLCULO DE CORREAS. Para el acero laminado y conformado, seleccionaremos la opción G de Cubiertas accesibles únicamente para mantenimiento y dejamos por defecto altitud inferior a 1000m.

Introducimos un nuevo pórtico a dos aguas. La modificación de cada cota se produce tocando con el ratón sobre la misma y los datos a introducir, son los fijados al principio. 15m+15m, 7m altura de pilar (al eje), 10m cota a cumbrera. Antes de continuar, nos cercioraremos de emplear las normas adecuadas en vigor. Para ello pulsamos sobre el globo terrestre que aparece en la barra de herramientas superior. Se recuerda que en ese mismo botón, Unidades, se cambian las unidades al Sistema Internacional.

Cambiamos la EHE-98-CTE (España), por EHE 08, guardamos por defecto para mantener el uso de dicha norma. La pantalla quedará de la forma representada en la figura anterior, es decir, el dibujo del pórtico con sus cotas de referencia según los datos que hemos introducido. Podemos modificar estos datos pulsando con el botón izquierdo del ratón sobre el dibujo del pórtico.

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2.2.5. CORREAS DE CUBIERTA. Se accede, o bien de la ventana, Datos Generales de la Obra, Edición de correas en cubierta o laterales, o del botón de acceso rápido.

Como hemos indicado, comenzamos con las correas de cubierta. Seleccionaremos la opción de Correas de cubierta, más tarde podremos estimar las correas laterales. Consideraciones a introducir en el programa: 1. Limite de flecha L/250. 2. Número de vanos: tres o más vanos. 3. Tipo de fijación: Fijación rígida, (chapa o panel de cubierta con tornillería). 4. Tipo de perfil: El tipo de perfil IPN lo sustituimos por perfiles conformados en frío CF o ZF. 5. Tipo de Acero: S235 NOTA: En cuanto a la fijación por gancho, el problema que plantea es que transmite torsión a la correa. Esto ocurre cuando se utiliza fibrocemento, o placas onduladas, como material de cubierta. Para estos casos se debe colocar otro tipo de correa. UPN, IPE, IPN, HEB. La fijación rígida supone que el material de cubierta impide el giro de las correa. Este es el caso de la chapa o el panel sándwich que se atornilla con tornillos auto taladrantes a una distancia pequeña (0,5 - 1,0m). Con la opción de 3 o más vanos, suponemos que la correa se va a ejecutar como viga continua. Esto implica garantizar la unión de tramos entre correas que a veces resulta difícil por el pequeño espesor del alma de la correa que dificulta la soldadura entre ellas. De no ser así, (caso de no garantizar la continuidad) colocaremos como máximo 2 vanos. Para ello tendremos que suponer que al menos llegarán a la obra las correas con una longitud de 10m. Es obvio que la opción más conservadora será la de un solo vano pero será la más cara por peso en kg de acero resultante que supone.

El siguiente parámetro que debemos introducir en el programa, es el de fijar la anchura o espacio entre correas. Ya se habían descrito los valores orientativos de la separación de correas en función del material de la cubierta, de nuevo se muestran a continuación: • CHAPA; 1,10-1,40m. • PANEL DE 3cm; 1,20-1,80m. • PANEL DE 6cm; 1,40-2,40m. En nuestro caso práctico, supondremos una separación entre correas de 1,60m.


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El tipo de acero que vamos a emplear es el S-235JR, correspondiente al acero antiguamente denominado A-37. Para cambiar el perfil, sobre el botón de IPE 80, se despega un menú de descripción (en esta ventana, se puede seleccionar si queremos una doble C, con alguna característica especial de unión), sobre éste, pulsamos de nuevo en IPE 80, y la selección de la CF en Serie de perfiles, la encontramos cambiando el Material, de Laminado a Conformado.

Según se muestra en la figura siguiente, pulsaremos justo a la derecha del tipo de perfil, en Dimensionar. Podemos dimensionar el tipo de perfil, la separación o el tipo de acero. Fijadas las condiciones dos y tres, nos queda la uno, el tipo de perfil. Pulsamos sobre dimensionar para que el programa encuentre el adecuado para las acciones impuestas de acuerdo con las combinaciones más desfavorables que atienen al CTE. La opción de ordenar por pesos, hará que podamos seleccionar aquella correa que pese menos. Normalmente incide más en el peso y el espesor que en el canto del perfil. Para ordenar por pesos, se pulsa sobre la columna de Peso (kN/m2). Seleccionaremos aquella barra cuya primera columna aparezca de color verde. Se observa que la CF 120x3 es válida, la opción de CF 140x2.0, también puede considerarse, el peso será similar, aunque por motivos de soldadura o unión entre correas de cubierta, si se quiere buscar la continuidad de tramos, es mejor el espesor de 3mm que el de 2mm. Una vez seleccionada la correa el programa nos muestra el grado de aprovechamiento así como un listado de comprobaciones: Perfil: CF-120x3.0. Material: S235

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Nudos Inicial

Final

Características mecánicas Longitud Área Iy(1) Iz(1) It(2) yg(3) zg(3) (m) (cm²) (cm4) (cm4) (cm4) (mm) (mm)

0.784, 41.760, 7.157 0.784, 36.540, 7.157 5.220

7.20 155.45 24.89 0.22 -7.83 0.00

Notas: (1) (2) (3)

Pandeo

Inercia respecto al eje indicado Momento de inercia a torsión uniforme Coordenadas del centro de gravedad

Pandeo lateral

Plano XY

Plano XZ

Ala sup.

0.00

1.00

0.00

0.00

0.000

5.220

0.000

0.000

Cm 1.000

1.000

1.000

1.000

LK

Ala inf.

Notación:

: Coeficiente de pandeo LK: Longitud de pandeo (m) Cm: Coeficiente de momentos

Se observan los parámetros de diseño que se han tenido en cuenta para calcular las correas de cubierta. El pandeo lateral es considerado nulo, así como el pandeo en el plano XY (desfavorable); se considera que la deformación está impedida. Se recuerda que no habíamos sido tan conservadores cuando calculábamos la correa de empuje para la ceración del marco de las cruces de San Andrés. En los cálculos posteriores (a excepción de las correas de cubierta y las cruces de san Andrés), consideraremos un coeficiente de pandeo bajo, pero no cero. En el caso del pandeo lateral, lo consideramos cero para estos elementos. 2.2.6. CORREAS LATERALES. Para el caso de las correas laterales de la nave, (situación exterior) podemos jugar con la opción de perfiles rectangulares separados normalmente 1,1m-1,40m (depende del espesor de la chapa y de la greca de la misma. Normalmente en exteriores no suele tener excesiva greca para crear un efecto de terminación lisa), para panel sándwich, las separaciones son un poco mayores, 1,4m pudiendo llegar hasta 2,5m, siempre dicha separación depende del espesor de panel, del espesor de la chapa y de la greca de la misma. Para la evaluación de qué tipo de correas laterales necesitaríamos, tenemos el siguiente planteamiento: acero S-235 (puede ser para los rectangulares conformados acero S275, en laminado en frío, S235), separación 1,10m, fijación rígida, tres o más vanos.


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De nuevo el menú de opciones. El IPE 80, se sustituye por el rectangular conformado. Si la biblioteca por defecto no tiene este perfil en la sección de Conformado, lo encontraremos en armados (se entiende un error), si bien, será conveniente importar la serie de rectangulares.

Para importar perfiles adicionales, pulsamos sobre perfiles de obra, la nueva ventana de Biblioteca de perfiles, permite la importación. La base de datos o biblioteca, puede ser, para este caso la de Ensidesa. NOTA: Se repite que importaremos solo aquellos que faltan. No incorporamos los perfiles ya existentes.

Aunque el perfil que buscamos es un conformado, como se ha indicado, en la base de datos, se incorpora como Armado. En Material, pondremos armado y en la Serie de perfiles, observamos la selección de Rectangular conformado.

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Dejaremos la selección por defecto de 60x40x2.

La opción de calcular, y ordenar por pesos, nos proporciona el perfil adecuado. El resultado es de rectangulares 100x50x4 o 100x60x4. Perfil: #100x50x4. Material: S275 Nudos Inicial 0.000, 46.980, 0.550

Final

Longitud (m)

0.000, 41.760, 0.550

5.220

Características mecánicas Área (cm²)

Iy(1) (cm4)

Iz(1) (cm4)

It(2) (cm4)

10.80

130.05

43.79

112.90

Notas: (1) (2)

Inercia respecto al eje indicado Momento de inercia a torsión uniforme

Pandeo

Pandeo lateral

Plano XY Plano XZ Ala sup.

Ala inf.

0.00

0.00

1.00

0.00

LK

0.000

5.220

0.000

0.000

Cm

1.000

1.000

1.000

1.000

Notación: : Coeficiente de pandeo LK: Longitud de pandeo (m) Cm: Coeficiente de momentos

Del mismo modo que en el caso de correas de cubierta, se observan los parámetros de diseño que se han tenido en cuenta para calcular las correas de laterales. El pandeo lateral es cero, así como el pandeo en el plano XY. NOTA: Es distinto el concepto de elemento de sujeción del panel sándwich, chapa, o prefabricado, con el de arriostramiento de las cruces de San Andrés la estructura, si bien ambos contribuyen a dicho efecto de arriostramiento. Un elemento que se solidariza con el paramento o la cubierta, tendrá las deformaciones coaccionadas por el propio elemento (chapa, panel, prefabricado). Sin embargo, un arriostramiento cuya función es la de trasmitir los


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esfuerzos transversales, (caso del empuje de las cruces de San Andrés, o de arriostramientos longitudinales cada aproximadamente 4m de altura), no tienen impedido el pandeo en el plano XY. En estos casos, podemos prescindir de la comprobación de pandeo lateral para simplificar los cálculos, pero no del pandeo.

2.2.7. DETALLES TERMINACIÓN PARAMENTOS. Detalle de terminación de paramentos. En este caso, sería sin peto: remate contra chapa

chapa o panel correa

chapa o panel

rectangular

NOTA: Los rectangulares, se pueden colocar a la cara de afuera del pórtico. En ese caso, el montaje es mucho más rápido, ya que no hay que cortar el perfil a la medida de separación de pórticos que en el caso de su colocación a testa. Se observa además, en el detalle de terminación para la colocación del canalón, que en el segundo procedimiento, se tienen que colocar dos unidades, en vez de una, además, el remate, tiene más desarrollo.

Detalle de terminación de paramentos con peto:

NOTA: El peto solo tiene una función estética, se consigue recuadrar la nave de forma que desde el exterior, se observa un hexaedro. Los perfiles empleados para la conformación del elemento, bien para efectuar el remate, solo para encuentro (como en el caso anterior), o como en prolongación para la formación de la vela, es a base de: UPN doble en cajón, Rectangulares, IPE, HEB. En la consideración de la estructura en CYPE, no se tiene en cuenta su implementación, será necesario, en caso de optar por esta opción final, el añadir los elementos (las prolongaciones) en METAL 3D, si bien el procedimiento y las observaciones se describen posteriormente.

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Detalle de colocación de rectangulares para colocación de chapa o paneles, la modulación en un caso u otro ya se indicó de forma aproximada. Estructura sin peto:

viga atado pilares

rectangulares

Estructura con peto.

viga atado pilares

rectangulares

En los cálculos (como ya vimos en el ejercicio anterior y como se ha comentado), consideraremos un coeficiente de pandeo bajo, pero no de cero en el cálculo de correas y laterales. En el caso del pandeo lateral, si consideramos en general y se hizo en el ejemplo, el valor nulo. La obra, queda definida del siguiente modo:


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2.2.8. LISTADO DE OBRA. El Generador de Pórticos facilita un listado de resultados en el que refleja todos aquellos datos que hemos introducido y la implementación de la normativa que hemos seleccionado (ventana archivo, imprimir, listado de la obra). Ejemplo del listado de datos que proporciona: Datos de la obra Separación entre pórticos: 5.22m. Con cerramiento en cubierta - Peso del cerramiento: 0.35kN/m² - Sobrecarga del cerramiento: 0.10kN/m² Con cerramiento en laterales - Peso del cerramiento: 0.07kN/m² Normas y combinaciones Perfiles conformados CTE Categoría de uso: G. Cubiertas accesibles únicamente para mantenimiento Cota de nieve: Altitud inferior o igual a 1000 m Perfiles laminados

CTE Categoría de uso: G. Cubiertas accesibles únicamente para mantenimiento Cota de nieve: Altitud inferior o igual a 1000 m

Desplazamientos

Acciones características

Datos de viento Normativa: CTE DB-SE AE (España) Zona eólica: B Grado de aspereza: IV. Zona urbana, industrial o forestal Periodo de servicio (años): 50 Profundidad nave industrial: 46.98 Sin huecos. 1 - V(0°) H1, Viento a 0°, presion exterior tipo 1 sin acción en el interior 2 - V(0°) H2, Viento a 0°, presion exterior tipo 2 sin acción en el interior 3 - V(90°) H1, Viento a 90°, presion exterior tipo 1 sin acción en el interior 4 - V(180°) H1, Viento a 180°, presion exterior tipo 1 sin acción en el interior

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5 - V(180°) H2, Viento a 180°, presion exterior tipo 2 sin acción en el interior 6 - V(270°) H1, Viento a 270°, presion exterior tipo 1 sin acción en el interior Datos de nieve Normativa: CTE DB-SE AE (España) Zona de clima invernal: 5 Altitud topográfica: 100.00 m Cubierta sin resaltos Exposición al viento: Normal Hipótesis aplicadas: 1 - N(EI), Nieve(estado inicial) 2 - N(R) 1, Nieve(redistribución) 1 3 - N(R) 2, Nieve(redistribución) 2 Aceros en perfiles Tipo acero

Acero Lim. elástico Módulo de elasticidad MPa

GPa

Aceros Conformados S235 235

210

Aceros Laminados

210

S275 275

Datos de pórticos Pórtico Tipo exterior Geometría

Tipo interior

1

Pórtico rígido

Dos aguas

Luz izquierda: 15.00 m. Luz derecha: 15.00 m. Alero izquierdo: 7.00 m. Alero derecho: 7.00 m. Altura cumbrera: 10.00 m.

2.3.

EXPORTACIÓN A METAL 3D. DEFINICIÓN DE ESTRUCTURA.

Finalizada la selección de correas tanto en cubierta como en laterales, realizamos la exportación al programa de cálculo de la estructura, donde seguiremos analizando y definiendo el resto de elementos. Concretamente al módulo NUEVO METAL 3D.

Al seleccionar la exportación, el programa nos ofrece un menú informativo sobre el aprovechamiento de las correas de cubierta y de los laterales que hemos calculado. Las opciones que escojamos sobre pórticos biarticulados, empotrados o pandeo, etc., podemos corregirlas posteriormente desde el programa Metal 3D. No sucede lo mismo con la generación de pórticos en 3D, o de pórtico aislado que podrá ser el nº: 1,2,…, en definitiva o pórticos centrales o finales, esta opción sí actúa sobre el valor de las cargas.


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Se ha escogido la opción de Pórticos biempotrados, Pandeo en pórticos traslacionales, sin agrupación y generación en 3D. Observamos en la figura siguiente el último menú antes de pasar al Metal 3D:

Cuando trabajamos con celosías o cerchas, la opción de carga puntual sobre nudo, no se mantiene. El aviso advierte de cargas generadas por m2 o ml. Aceptamos las opciones de grabar la obra y las informativas que nos indica el programa. La introducción de datos en NUEVO METAL 3D, para la versión 2010-2011 parte de un menú inicial de introducción de datos que facilita la selección de los mismos. No vamos a activar el sismo dinámico. Es una comprobación que podemos realizar más tarde. No obstante, en este tipo de estructuras dúctiles y de cargas ligeras, la comprobación general no conlleva cambios en el dimensionado. NOTA: Una observación al sismo dinámico que se genera automáticamente, es que en estructuras unidireccionales, no se debe activar el sismo en dos direcciones, se debe anular la comprobación en el eje Y.

Volvemos al programa, en el primer menú, se dejan las normas de obligado cumplimiento: EHE 08, CTE. Segundo menú: Cubiertas accesibles para mantenimiento (Opción G), Cubiertas (Opción H).

Los materiales son los ya comentados.

Los coeficientes que se refieren a la cimentación coinciden con los de referencia del enunciado. En caso que no fuese así, se cambiaría, sobre todo lo concerniente a la tensión admisible. Si las zapatas están unidad mediante correas de atado, no se verifica deslizamiento.

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Solo resta guardar el fichero en la carpeta que se seleccione para ello.

Una vez definido el fichero, aparece la ventana con la obra en pantalla.

La estructura se generará en una vista 3D, referida a los ejes X, Y, X, globales.

2.3.1. GENERACIÓN DE VISTAS. Trazaremos varias vistas en 2D, que nos resultarán más cómodas, puesto que la estructura, con varios vanos complicará trabajar en 3D. Pulsaremos en el menú Ventana > abrir Nueva, con la opción de Vista 2D de un plano ortogonal a X, Y o Z. A continuación pondremos un nombre a la vista y seleccionaremos dos líneas que pasen por el plano ZY y que contengan elementos del pórtico. Recordar que un plano se forma o bien por la unión de dos rectas convergentes en un punto o por dos rectas paralelas. Es importante poner nombres a las ventanas que se crean, ya que posteriormente, para trazar planos de obra se deberá indicar el nombre de la ventana que se quiere imprimir. Esto es útil cuando se tienen varias vistas de la estructura. Crearemos una vista ortogonal para el hastial nº1, otra para el hastial nº2, una vista central para el primer vano, otra vista intermedia, lateral nº1. Una vista 2D de un plano para la cubierta nº 1, cubierta nº2. NOTA: Al general una ventana correspondientes a una vista, ésta completa la pantalla, haciendo desaparecer la vista 3D por defecto. Para seguir generando las vistas sucesivas, se necesita de volver de nuevo la vista 3D. En Ventana > 3D, aparece de nuevo la vista y se continúa generando las vistas, repitiendo el proceso.


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hastial nº2 Cubierta nº2

lateral nº1 Cubierta nº1

Sección nº2

Hastial nº1 Sección nº1

Trabajando en la vista 3D o las 2D creadas, se definirán los distintos elementos de la estructura, es decir, pilares de hastíales, descripción de nudos, barras (materiales, pandeo lateral, pandeo, fechas). NOTA: Se recuerda que los nudos que genera el programa por defecto son rígidos, pero habrá que definir las condiciones de apoyo en los hastiales.

Una vez generadas, la opción Ventana, mosaico vertical, nos muestra todas las ventanas dentro del área de trabajo. La ventana activa, es decir sobre la que se trabaja es la que aparece resaltada de color azul en el programa. Los nombres de las ventanas generadas se encuentran en la parte superior de las mismas. 2.3.2. GENERACIÓN DE PILARES MUROS HASTÍALES.

EN

Pinchamos dos veces sobre el área de activación de la vista hastial nº1, o sobre el botón de mayoración de ventana de Windows. De este modo, la vista ocupa toda la pantalla.

Vanos generados

Ventana Generación > Nudos barras > selección pilar izquierdo > selección pilar

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derecho > botón derecho del ratón > número de divisiones del segmento (30/5=6uds) Menú Barra > Activación de generar nudos en puntos de corte > Barra > Nueva. Se introducen las barras desde los nudos generados hasta los dinteles del pórtico. La introducción de la barra, con ayuda de las capturas del programa y las referencias, consiste en pulsar botón izquierdo (nudo inicial) botón izquierdo (nudo final) botón derecho (fin de la introducción), así para cada barra.

Menú Nudo > Vinculación exterior. Asignamos las propiedades de nudo coaccionado en la base de los nuevos pilares (empotramiento perfecto)

2.3.3. AGRUPACIÓN DE LA ESTRUCTURA. Pasamos a la vista 3D. Menú Ventana > 3D Procedemos a agrupar los planos, del siguiente modo; Hastial nº1 con Hastial nº2. Sección 1(contiguo al hastial), con el homólogo del otro extremo. El resto, las secciones centrales. Ventana Planos > Agrupar > Planos paralelos a YZ La numeración de las agrupaciones, se refiere con un número que aparece justo en la base de la vista 3D para cada plano. El número 1 para los hastiales, el 2 para la segunda agrupación, el 3 para los centrales. Debe quedar del modo siguiente:


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Grupo 1

Grupo 2

Grupo 3

Grupo 2

24

Grupo 1



Estructura con hastiales, tras agrupar:

2.3.4. DESCRIPCIÓN DE LOS PERFILES. Ventana Barra > Describir perfil. Selección de todas las barras de la estructura y botón derecho. La agrupación se observa al pulsar sobre una barra, se resaltan las homólogas de los planos agrupados. Perfil por defecto de acero laminado, IPE 80. Aunque es un predimensionado bajo para la mayoría de las barras, pulsamos aceptar.

Cambio de dirección de los pilares del muro hastial. Menú Barra > Describir disposición. Cambiamos el ángulo 90º. Solo es necesario en el hastial nº1 por estar agrupado el nº 2, en cambio afectará al segundo.


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2.3.5. INTRODUCCIÓN DE LAS CRUCES DE SAN ANDRÉS. Barra > Desactivamos generar puntos de corte > Barra > Nueva. Podemos trabajar con la vista 3D o con las de cubierta, en este caso por la envergadura de la estructura; en éstas últimas serán mucho más fáciles de trabajar. Vista de cubierta nº 1 con cruces de San Andrés. La número 2, es igual.

La vista 3D, muestra que la introducción de barras directamente sobre este espacio de trabajo, puede ser más incómodo.

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2.3.5.1.

Nuevas agrupaciones.

Para la introducción de las cruces de San Andrés, vamos a agrupar el planos XZ que corresponde a la vista lateral nº 1, con su homóloga. De ese modo solo las introducimos en dicho lateral. Ventana Planos > Agrupar > Planos paralelos a XZ

Gr

Ventana > Lateral nº 1, trabajamos con las cruces de San Andrés. Debemos decidir si arriostramos con una o dos cruces. A partir de 8m de altura, se debe de generar un vano de 4m más 4m, es decir se debe arriostrar toda la estructura longitudinalmente. Estamos en 7m, y por tanto, no impondremos el doble arriostramiento. Barra > Nueva. Generamos la cruz de San Andrés en el lateral.


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Agrupamos las barras del siguiente modo: Las cruces de San Andrés por un lado las de cubierta, por otro, los laterales, aun a sabiendas que la sección de las mismas no es homogénea ya que no trabajan con distinta tracción. Las cuatro vigas de atado de cabeza de pilares. Las 5+5 que representan a las correas de cubierta de compresión. Barra > Agrupa.

2.3.5.2.

Descripción de perfiles.

Ventana Barra > Describir perfil. Selección de las cruces de San Andrés tanto de cubierta como laterales. Botón derecho. Pulsamos sobre la opción de Tirante, después sobre L 20x20x3 y cambiamos en la Serie de perfiles de perfiles en L a φ 6mm.

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A continuación lo hacemos con las 4 barras extremas de unión de cabeza de pilares. El perfil será Laminado, y cambiamos la serie IPE 80 por defecto, en Serie de perfiles, por un perfil HEB 120.

Para las correas de cubierta, emplearemos un perfil conformado rectangular de canto 120mm, compatible con la altura de la correa de cubierta. Seleccionamos los perfiles y de nuevo confirmamos con el botón derecho. NOTA: Sabemos que el perfil rectangular se encuentra en la serie de perfiles armados. Además tendremos que importar la biblioteca, en Perfiles de Obra, para completar la serie de rectangulares.


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Seleccionamos un perfil rectangular: 120x60x4

Siguiendo con la introducción de datos, una vez definidas las barras, observamos el pandeo lateral. 2.3.6. PANDEO LATERAL. Lo más sencillo, para este tipo de estructuras, es anularlo. Sobre todo se debe prestar una atención especial en el caso de perfiles armados, donde los tamaños de la sección (mayores) y los espesores de chapa (menores), pueden ocasionar problemas. NOTA: El fenómeno de Pandeo Lateral se produce en elementos sometidos a flexión (vigas). Cuando la cubierta o forjado tienen rigidez suficiente para arriostrar el cordón comprimido de la viga, no sería necesaria la comprobación. El panel el panel sándwich normalmente es muy rígido en su plano, pero los elementos que se soportan con varillas roscadas, (placas de fibrocemento ondulado, chapa ondulada si se coloca con varilla, etc.) Los Pilares sufren Pandeo por compresión, que es diferente al pandeo lateral, si bien el momento flector está presente y las tracciones y compresiones de las alas, también.

Por el momento, como comentamos, Barra > pandeo lateral. Selección de todas las barras de la estructura. Para anularlo, colocaremos el coeficiente de βv=0 en el ala superior e inferior. No obstante, al final del capítulo lo estudiaremos para ver cómo tratarlo y como afecta al resultado.

2.3.7. PANDEO. Cada barra o conjunto de barras tienen un tratamiento distinto dependiendo de su funcionamiento y su posición en la estructura, pero sobre todo dependerá este tratamiento del grado de arriostramiento. Pandeo en dinteles intermedios, excepto contiguos al hastial. Barra > pandeo > selección barras (botón izquierdo)> botón derecho.

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Los valores de plano XY que se obtienen y que el programa indica son de 0,105, y para ZX de 1,084. Intervalo de valores recomendados propuestos:

β z = β xy = 0,35 − 0,10 β y = β xz = 1,6 − 1,0 Podemos dar por válida la estimación, se encuentra dentro del intervalo. Dinteles contiguos hastial. Los mismos valores, ya que la creación de nudos y la división de las barras del dintel, la hemos provocado al introducir las barras para la formación de la cruz de San Andrés. Los valores de plano XY son de 0,105, y para ZX 1,084. Recordamos que para el plano XY, no tiene influencia la longitud de la barra, puesto que los arriostramientos se producen en ese sentido. Para el plano XZ, debemos extrapolados al conjunto del dintel. Ajuste de la asignación a la longitud total de la barra, plano XZ. Para 15 metros de barra (pórtico completo a un agua), sería 1,084, pero para 5m, habrá que buscar una proporción.

L K1 = 1,084 x15m L K 2 = βx 5m L K1 = L K 2 ; 1,084 x15 = βx5 β xz = 3,252 Por tanto, colocaremos esos valores en el cuadro de diálogo que nos muestra METAL 3D


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Dintel Hastial. Intervalo de valores recomendados propuestos:

β z = β xy = 0,35 − 0,10 β y = β xz = 1,0 − 0,5 Se repiten los valores de para el plano XY de 0,105, y para ZX 1,084. Podemos dejar los valores por defecto.

Pilares laterales, a excepción de los de esquina. Los valores que ha introducido el programa para el plano XY son de 0,157, y para el plano ZX, de 1,299. La incorporación de rectangulares cada 1,10m, hace que esté fuertemente arriostrada, de ahí el valor tan bajo para el plano desfavorable XY. Los intervalos recomendados, son:

β y = β xz = 2,00 − 1,4 β z = β xy = 0,7 − 0,35 (ARRIOSTRADA) Como ya se indicó, no recomendamos bajar los mínimos recomendados. Por tanto vamos a subir los valores, eso nos dejará siempre del lado de la seguridad, se indicaba que un valor mínimo de 0,45 o incluso de 0,35 puede estar bien, aunque en este caso vamos a ser menos conservadores y buscamos el extremo indicado.

β y = β xz = 1,4 β z = β xy = 0,35

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Pilares hastiales. Al introducir los pilares posteriormente a la importación del GENERADOR DE PORTICOS, los coeficientes asignados son de 1 para ambos planos. Vamos a emplear para este caso, (usando las referencias anteriores) y conociendo el grado de arriostramiento para este caso, que es elevado, los valores siguientes:

β y = β xz = 2,00 − 1,4 = 1,6 Se puede colocar, en general y es práctica habitual, un valor de 2 para dicho plano en los hastiales, si bien es extremadamente conservador.

β z = β xy = 0,7 − 0,35 = 0,35 Seleccionamos los pilares del hastial a excepción de los de esquina.

Pilares de esquina. Éstos se encuentran arriostrados en ambos planos. Además de por la cruz de San Andrés, por la colocación de rectangulares cada 1,10m en ambos planos. Los valores que ha introducido el programa, son para el plano XY son de 0,157, y para ZX 1,299, el mismo valor que para el resto de pilares principales.

Aumentaremos a 0,35 el del plano XY, como valor mínimo, y colocaremos para el plano ZX 0.50 como consecuencia del doble empotramiento, aunque podríamos considerar también 0,35. Intervalo de valores recomendados:

β z = β xy = 0,7 − 0,35


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β y = β xz = 0,7 − 0,35 β y = β xz = 0,5 β z = β xy = 0,35 Arriostramiento de cabeza de pilares.

β y = β xz = 1 β z = β xy = 0,5

Correas cubierta. Trasmisión de la compresión de la cabeza de pilares a las cruces de San Andrés (formación de marcos de rigidización) sería similar al criterio de CYPE para al calculo de correas, pero seremos un poco menos conservadores.

β y = β xz = 1 β z = β xy = 0,2

CUADRO RESUMEN:

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BARRA

RANGO DE VALORES ESTIMADOS

SELECCION

DINTEL PORTICO XY

βz = β xy = 0,35 − 0,10

0,105

DINTEL PORTICO XZ

β y = β xz = 1,60 − 1,00

1,084

DINTEL CONTIGUO HASTIAL XY

β z = β xy = 0,35 − 0,10

0,105

DINTEL CONTIGUO HASTIAL XZ

β y = β xz = 1,60 − 1,00

L=15m, 1,084; L=5m, 3,25



BARRA

RANGO DE VALORES ESTIMADOS

SELECCION

DINTEL HASTIAL XY

β z = β xy = 0,35 − 0,10

0,105

DINTEL HASTIAL XZ

β y = β xz = 1,00 − 0,5 ( nudo rígido)

1,084

PILAR XZ

β y = β xz = 2,00 − 1,4

1,4

PILAR XY

β z = β xy = 0,7 − 0,35 (arriostrada)

0,35

PILAR HASTIAL XZ

β y = β xz = 2,00 − 1,4

1,6

PILAR HASTIAL XY

β z = β xy = 0,7 − 0,35 (arriostrada)

0,35

PILAR ESQUINA XZ

β y = β xz = 0,7 − 0,35

0,35

PILAR ESQUINA XY

β z = β xy = 0,7 − 0,35

0,5

CORREA CUBIERTA COMPRESION XY

β z = β xy = 0,7 − 0,2

0,2

CORREA CUBIERTA COMPRESION XZ

β y = β xz = 1

1

VIGA COMPRESION EXTREMO CRUZ SAN ANDRES XZ

β y = β xz = 1 − 0,5

1

VIGA COMPRESION EXTREMO CRUZ SAN ANDRES XY

β z = β xy = 1 − 0,5

0,5

CRUZ SAN ANDRES

-

-

2.3.8. LIMITACIÓN DE FLECHAS. En este momento no la limitamos, volveremos al final del capítulo para su comprobación y discusión. 2.3.9. CÁLCULO Y DIMENSIONADO DE ELEMENTOS. Una vez introducidos todos los parámetros de definición de la estructura, debemos terminar de agrupar las barras para no tener que dimensionar una a una. Se recuerda que casi todas están agrupadas, a excepción de los pilares de los hastiales con Barra > agrupar. Cálculo > Calcular > Dimensionamiento, rápido, óptimo de perfiles, o la opción de no dimensionamiento que permite ir dimensionando poco a poco. CYPE, advierte que: El dimensionamiento automático es más eficaz si se cumplen las siguientes condiciones: - Estructuras de pocas barras. - Disponer perfiles próximos a los que pueden cumplir dentro de la serie. Normalmente la opción más interesante es la de no dimensionar y comprobar manualmente el dimensionado.


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Mensajes de error que se producen: Informe final de cálculo Cálculo de la estructura Se han obtenido desplazamientos demasiado grandes. Puede consultar los mensajes de aviso correspondientes mediante la opción 'Mostrar los mensajes de error' del menú 'Cálculo'. No se ha activado la opción de comprobación de resistencia al fuego.

El primer error se debe a un predimensionado excesivamente bajo que provoca desplazamientos fuera de rango. El IPE 80 no era un buen predimensionado. Cálculo > Comprobar las barras. Se produce un aviso informativo que anularemos para que no salga más, pulsando sobre el cuadro de No mostrar este mensaje. Todas aparecen de color rojo. Comprobación del hastial.

Seleccionamos dentro de la serie de perfiles el que cumple, es decir el IPE 360. Se debe pulsar dos veces sobre el cuadro de la tabla para que se active el perfil. Selección del pilar de esquina.

Aunque el perfil es mayor que el central, seleccionamos el mismo perfil que cumple la selección. IPE 300. Pilar lateral izquierdo.

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Al estar agrupados, la selección se aplica al lateral derecho. Escogemos el perfil IPE 400. Pilar contiguo al hastial.

Escogemos la misma selección anterior, a pesar de que podría bajarse el tipo. Dintel intermedio. Lateral izquierdo.

Dintel derecho. La misma selección que para el dintel izquierdo IPE 400. Con esta introducción, estamos subiendo el predimensionado (aumenta el peso, pero también el momento de inercia y el área de la sección). Dinteles anejos a los hastíales. Aunque podríamos seleccionar un perfil menor que el IPE 400, tenemos que tener en cuenta que finalmente, todos los dinteles interiores, serán iguales. Asignaremos dicho perfil a ambos dinteles.


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Faltan por comprobar: Dintel del hastial, dintel cabeza de pilares, correas de transmisión, cruces de San Andrés, pero antes, volvemos a: Cálculo > Calcular la estructura (sin dimensionar), y de nuevo a Cálculo > Comprobar las barras. Ahora revisaremos aquellos perfiles que no cumplen además de los que nos faltaban. Hastial.

Subimos a IPE 300. Dintel superior hastial (derecho e izquierdo).

IPE 120. Cruz de San Andrés de cubierta.

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Seleccionamos r12. Cruz de San Andrés de laterales.

Seleccionamos r14. Correas cubierta de compresión.

Tenemos que mantener el canto de la correa. Rectangular 120x80x4 Pilar de esquina.


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Observamos que sale IPE 360; dos perfiles mayores que el resto del hastial. Una doble cruz, ya sabemos que soluciona la posibilidad de bajar el pandeo, crea un nudo que divide la barra, de modo que en el plano desfavorable de menor inercia hace dividir la barra, y el viento se reparte en una viga de dos tramos en vez de uno, por tanto, bajará la sección del perfil por efecto viento y por efecto de limitación del pandeo. Además, no debemos olvidar que en este caso de correas tan juntas, el arriostramiento de fachada, también permite bajar un poco los valores introducidos. Dejaremos para no complica mas el ejercicio la sección como válida. Volvemos a realizar: Cálculo > Calcular la estructura (sin dimensionar), y de nuevo a Cálculo > Comprobar las barras. Se observan nuevos errores, sobre todo el las cruces de San Andrés. La reiteración del cálculo y la comprobación, forma parte del procedimiento.

Cruz de cubierta.

Comprobamos ambas barras, necesitan: r14, y r16

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Cruz lateral. Comprobamos ambas barras. Una necesita más sección que la otra.

La selección será de R20. Volvemos a realizar: Cálculo > Calcular la estructura (sin dimensionar), y de nuevo a Cálculo > Comprobar las barras. Ahora, aunque parezca que todo ha terminado, revisamos de nuevo las barras, incluso aquellas que cumplen. Pilar de esquina.

Podemos reducirlo a IPE 330. Hastial.


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Podemos reducirlo a IPE 270. Pilares laterales, y dinteles, siguen necesitando IPE 400, luego no podemos reducir la sección. El nuevo cambio, de los pilares de esquina y hastiales, exige un nuevo cálculo y comprobación. Se cerciora de que no hay nuevos errores. Hemos dejado sin implementar el pandeo lateral y la flecha. No obstante, antes de abordarlo, vamos a introducir cartelas en los pórticos para intentar reducir la sección de los mismos. 2.3.10. INTRODUCCIÓN DE CARTELAS. Trabajaremos en la vista 2D de la estructura. Para ello seleccionamos el pórtico central. Ventana > sección nº2

Barra > describir el perfil. Seleccionamos el dintel superior (ambas barras)

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Cartela inicial (nudo de menos cota), Cartela final (nudo de más cota), Superior (dirección eje positivo X local), Inferior (eje negativo local X) Estimación de la longitud de cartelas. Hombro del pórtico (unión pilar dintel) Una correcta introducción de cartelas, implica conocer el punto de momento nulo, es decir el punto donde la ley de momentos flectores cambia de positiva a negativa (se representa el estadio de cargas verticales, para cargas horizontales de viento, se produce entre 0,25L y 0,5L). En ese caso, podríamos estimar una sección efectiva de refuerzo.

α

L1 0,2L

L2

L3

Las estimaciones de cartelas, según sección, son las siguientes: L1 ≅

L ≈ 0,17L = 0,17·15m = 2,55m 6·cos α

L2 = L3 ≈

h 6 = = 2m 3 3

En realidad la cartela L1 podría ser un poco mayor en dimensiones; una vez evaluada una dimensión como la indicada, se pude probar a variar calculando y comprobando el resultado, variando de nuevo las dimensiones y evaluar el efecto que produce. La cartela en el apoyo L3 no tiene “sentido” su aplicación, ya que sería un estorbo más que una ventaja, pero es obvio que en el empotramiento la concentración de momentos flectores requiere mecánicamente de sección adicional. La cartela final, cuya finalidad es reducir deformaciones (flechas), se tomará en función del la sección horizontal que quedaría con la mitad del perfil de formación de la cartela (una selección puramente constructiva). Hemos estimado 2m, ya que el IPE 400, tienen precisamente 0,4m de altura.

0,8

IPE400 0,4 2 0,4 2,0

SECCION

DESAROLLO CHAPA

La introducción de cartelas aumenta la sección así como el momento de inercia. De este modo, el nudo es capaz de recoger más momento flector y transmitir menos a la base del pilar. El pilar izquierdo es distinto que el derecho. Esto es debido a que los ejes locales van en la misma dirección. Al estar agrupados, tendremos que desagrupar, si no las cartelas no se introducirán bien.


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En la vista 3D. Barra > desagrupar. Pulsaremos sobre una de las bandas de pilares o el derecho o izquierdo y aceptaremos la orden. Cartelas para el pilar izquierdo.

Introducimos un valor de 2m, algo menor que en el dintel. Nos fijamos en el eje local para asignar el valor de superior. El nudo de mayor cota, (final). Pilar derecho.

La misma cantidad, ahora es eje negativo local, es decir inferior. Volvemos a realizar: Cálculo > Calcular la estructura (sin dimensionar), y de nuevo a Cálculo > Comprobar las barras. Pulsamos sobre el pilar. No se ha reducido nada. Sigue siendo válido el IPE 400. Ahora lo hacemos con el dintel. Comprobamos que si se reduce la sección a IPE 360.

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Cambiamos los dos dinteles y volvemos a calcular y comprobar para revisar la nueva selección. Hemos visto que las cartelas no han conseguido reducir la sección del pilar. Ahora vamos a quitarlas y volvemos a comprobar la estructura. Barra > descripción del perfil. Selección de los dos pilares. Cambiamos a perfil simple. Cálculo > Calcular la estructura (sin dimensionar), y de nuevo a Cálculo > Comprobar las barras. Vemos que la estructura sigue cumpliendo sin cartelas en los pilares. Es decir nos habíamos anticipado a su colocación. Comprobamos de nuevo los dinteles. Podemos reducirlos aún más. De IPE 360 a IPE 330.

Cambiamos ambos y se reitera el juego del recálculo y la comprobación. El dintel del pórtico contiguo al hastial no tiene cartelas y sigue con el perfil asignado inicial de IPE 400. Podemos colocar las mismas cartelas que en pórticos centrales, ya que la estructura debe de ser coherente y revisar si se cumple. Reiterando el procedimiento de introducción de cartelas. Barra > descripción de perfiles.

Cálculo > Calcular la estructura (sin dimensionar), y de nuevo a Cálculo > Comprobar las barras. Podemos reducir a IPE 330 como el resto de perfiles.


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Se observa que el proceso de cálculo, recalculo, es un ejercicio de ajuste que termina cuando todos los perfiles se revisan. Por tanto, cuantas más barras coexistan, más complicado será el ajuste. 2.3.11. ANÁLISIS E IMPLEMENTACIÓN DE FLECHAS. Retomamos el estudio y la comprobación de flechas. Las deformaciones y desplazamientos, están limitados según el C.T.E. al

Por defecto, al importar la estructura del GENERADOR DE PÓRTICOS, incluso introducir barras, se producen agrupaciones, o grupos de flecha con la opción por defecto de secante que analizamos seguidamente. Barra > editar grupos de flecha. Disponemos de dos opciones: la de secante y de tangente a un nudo.

Si una barra se deforma como el en caso de una viga biapoyada, la opción de secante (distancia entre la deformada y la línea recta que une los dos puntos extremos de la deformada), es la adecuada. Sin embargo si se comporta como un voladizo, será la de tangente (la distancia entre la deformada y la línea recta tangente a la deformada en uno de los puntos extremos de ésta), al nudo biapoyado. Se representa el nudo 1 y el 2 en el esquema de la estructura, al acercarnos con un zoom, normalmente el 1 es el de menor cota y el 2 el de mayor cota, pero conviene asegurarse observando el modelo en pantalla. Caso de deformación teniendo en cuenta la secante y la tangente: L

δ

P x

Secante Tangente P

B Tangente A

δ

δ

A

P B

A

Tangente B

Un grupo de flechas, permite en una barra dividida por nudos (o para varias barras), hacer que se considere trabajando como un conjunto. Como se observó, en el dintel contiguo a los hastiales, se han generado nudos, por tanto, el dintel se considera dividido en tramos de barras. Se comprueba sin embargo, que existe un grupo de flechas, que une el nudo desde la unión con el pilar hasta la cumbrera. No es necesario por tanto generar más grupos de flecha para esas barras, a pesar de haber creado nudos de intersección. Una vez definidas las secantes (en todas las barras), surge la duda en la consideración de los pilares hastiales donde se puede pensar en tangente. En los pilares del hastial, se considera impedida su deformación en la parte superior por las cruces de San Andrés, si bien se produce en ese punto un desplazamiento horizontal. En cualquier caso, entendemos que la deformación, es del

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tipo secante en todas las barras. Vista el tipo de deformación de la estructura (para hipótesis de carga permanente). Se observa que no se producen deformaciones tipo voladizo (tangente). La visualización de la deformación, se obtiene: Cálculo > leyes > flecha, también: Cálculo > envolventes > flecha.

Si pedimos información a una barra del dintel, Barra > información, aparece un cuadro de dialogo informativo de la barra con los parámetros introducidos. La fecha, se define con varias posibilidades y se introduce en Barra > flecha límite. Introducimos > Fecha relativa en el plano ZX, local. Normalmente la limitación de L/250 es suficiente; sin embargo, en los dinteles, a veces es demasiado restrictiva, influyendo en el resultado del dimensionamiento, penalizando en exceso. Para estos casos, es habitual aunque no se justifica, bajar a L/200 o L/150 (algunos calculistas, bajo su responsabilidad, lo consideran de este modo). No seleccionamos limitación de flecha en los siguientes elementos:

• La cruces de San Andrés. • El arriostramiento de cabeza de pilares. • Las correas de cubierta (ya se calculan teniendo en cuenta la deformación).


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Seleccionamos todas las barras, a excepción de las mencionadas, e introducimos el valor de L/250.

Cálculo > calcular. Cálculo > Comprobar barras. No se producen errores, por tanto, la limitación de flecha no interfiere en el resultado. Una forma de comprobar las deformaciones, es en Cálculo, envolventes en un punto.

Se representa el valor de flecha plano XZ (local). El valor máximo en el dintel es de 26.7mm Longitud dintel en mm=15mx100x10/250=60mm, es la limitación. Para el pilar, obtenemos el siguiente valor: 3.787mm. La limitación de 7000/250=28mm

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NOTA: Como observamos, aunque en Metal 3D, podemos describir flechas absolutas, activas o relativas, una opción interesante, es la de no limitar nada y posteriormente comprobar los desplazamientos en los nudos, una vez calculada la estructura; de esta forma podemos comprobar el desplazamiento máximo y ver si satisface la relación L/250 mínima a exigir. Puede suceder que en el nudo de cumbrera a pesar de introducir L/250 estemos consiguiendo un valor superior en el desplazamiento de los nudos y encarecer la estructura imponiendo un desplazamiento excesivamente rígido.

2.3.12. IMPLEMENTACIÓN DE JUNTA DE DILATACIÓN. NOTA: Tal vez, es más sencillo crear una junta de dilatación editando posteriormente los planos con un programa de CAD, que introducir dicho elemento en METAL 3D a sabiendas de que el resultado va a ser el mismo que ya tenemos, puesto que no se suelen reducir las secciones en la junta de dilatación a pesar de trabajar con la mitad de la carga.

El Código Técnico de la Edificación, indica, con relación a las ACCIONES TÉRMICAS, que éstas no se consideran si se disponen juntas dilatación ≤ 40m. Nos encontramos con una longitud trasversal de estructura de 47m, y siendo escrupulosos, debemos tener en cuenta la limitación, o considerar deformaciones por dilatación térmica, con lo que tendríamos que someter a la estructura a una sobrecarga de uso adicional debida a tal efecto. La forma más adecuada o rápida, es la de establecer juntas de dilatación. Estas pueden ser in situ, es decir, la estructura incorpora mecanismo de dilatación sin duplicidad de pórticos. Estos elementos móviles, se tienen que materializar en las correas de cubierta, arriostramientos, incluso podría ser conveniente en los propios materiales de cerramiento. La otra opción, es la de generar un pórtico adicional. Optamos por esta segunda, la más empleada, y la introducimos en el metal 3D. Para ello vamos a genera un vano central. Generación > Planos. La orden, es similar en funcionamiento, a la generación de ventanas de visualización (vistas). Se seleccionan dos rectas que recogen el plano que duplicaremos. El procesado de la orden implica una desagrupación automática de los planos, que aceptaremos.


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El plano puede generarse con una separación positiva o negativa, de acuerdo con los ejes globales que se sitúan en la parte inferior del programa. En este caso, el eje global es el X. La separación debe ser suficiente para poder introducir dos placas de anclaje sin excesivos problemas y la posibilidad de doble zapata si se opta por ese diseño. Para el caso del ejemplo, la medida elegida es de 0,5m.

En cuanto a los vanos, tenemos uno de 5,22m, y el derecho de 4,72. Si queremos repartir los vanos por igual, será: 5,22x2-0,5=9,94/2=4,97m Planos > cotas, +, para añadir cota, 4,97m, podemos introducir acotado genérico (valido para cualquier pareja de ejes paralelos) o según el eje x (ejes paralelos al eje x).

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Posteriormente acotamos 0,5m entre ambos pórticos.

NOTA: La acotación puede ocasionar problemas en las asignaciones de planos. Hay que prestar un especial cuidado en la modificación de la estructura, en largo o ancho, que puede provocar que perdamos el trabajo. Conviene hacer una copia de seguridad del fichero antes de modificar las longitudes, o crear nuevos pórticos. Aumentar la separación central de 4,97m a 5,22m, hará que la estructura tenga 0,5m de largo, es decir en vez de 47m, 47,5m. Como los planos de asignación de cargas, se asignan de modo superficial, esta modificación afectaría al reparto de cargas, y habría que editar una a una. El error que estamos asumiendo, es que si queremos que todos los pórticos tengan la misma separación, y aumentar la longitud total de la estructura a 47,5m, solo afectaría en cualquier caso a las placas de anclaje y a la zapata o zapatas (si se consideraran dos unidades. En el caso de mantener la longitud a 47m, como dato de diseño de partida, no cometemos error alguno.

Un nuevo Cálculo > comprobación de barras, nos indica si hay problemas de planos o si el resultado es o no correcto. Conviene agrupar las barras (Barras > agrupación), del dintel superior para un ala (izquierda) y otra agrupación para el ala derecha. Hemos incluido un pórtico adicional. O añadir a la agrupación de planos. 2.3.13. CÁLCULO Y EDICIÓN DE PLACAS DE ANCLAJE. El menú, placas de anclaje, permite describir los materiales de que se compondrán las chapas así como los pernos de anclaje. Se recuerda que la norma EHE, no contempla el uso de perno liso como elemento de interacción con el hormigón.


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En el menú de opciones, sin embargo, sí cambiaremos un valor: el que hace referencia al espesor máximo recomendado para placas. Este valor que aparece por defecto de 15mm, lo subiremos a 25mm. Indica a partir de qué espesor se colocan cartelas de rigidización. El resto lo dejamos por defecto.

Pulsaremos sobre la opción de generar haciendo que en cada pilar aparezca una placa de anclaje en la base. Una vez generadas las placas, el botón de dimensionar se activa. Debemos fijarnos de que la obra esté calculada. En caso de duda, pulsaremos en el menú correspondiente Calculo > calcular (si la obra no está calculada, no podemos comprobar barras, la mayoría de los botones de acción de dicho menú, aparecen desactivados). Pulsaremos sobre Placas de anclaje > dimensionar. Esto hará que se calculen las placas. La siguiente acción, es la de editar la placa de anclaje. Para facilitar el trabajo, se ha generado otra vista, una correspondiente de suelo. Ventana > nueva > ejes XY de bases de anclaje. Se indica que para facilitar la ejecución de la obra, se deben de tener un número limitado de placas de anclaje distintas o de zapatas, que corresponderán a las distintas zonas de trabajo de la estructura. Por tanto, una vez calculemos una de ellas, la agruparemos al resto. Comenzamos por la edición de una cualquiera de los pórticos principales. Placas de anclaje > Editar. Se pulsa sobre la placa.

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Cambiamos en la opción de pernos, la patilla a 90º, (también puede ser a 180º), y pulsamos sobre dimensionamiento. Se observa en la figura como ha cambiado la pata de anclaje. A continuación, pulsamos sobre Placa Base. Las dimensiones de la placa y el espesor, aparecen en pantalla. Se trata de una placa de 650x450x25mm. En pórticos (a diferencia de las estructuras de celosía), y teniendo en cuenta la luz de cálculo, la placa suele tener cierta envergadura, sobre todo en cuanto a espesores y diámetro de pernos de anclaje. Se indica que la placa incorpora para mantener el espesor de 25mm, la colocación de rigidizadores, cuyas características de disposición y tamaño de pueden ver pulsando sobre el botón correspondiente (2uds de 9mm de espesor). Los pernos, pueden visualizarse acercándonos en la ventana con un zoom, o pulsando sobre pernos (3+3r25mm).

Aceptamos la placa, y a continuación agrupamos ésta al resto que consideremos serán del mismo tipo tal y como hemos indicado en el plano de base. Placas de anclaje > igualar.


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Pulsamos sobre la placa calculada, y posteriormente, sobre las que queremos que sean iguales a la primera.

Puede suceder que la placa escogida como referencia no sea la más desfavorable de la estructura. Esto hace que la agrupación no sea correcta. En este caso, algunas placas o todas aparecerán de color rojo. No obstante, en placas de anclaje > comprobar, se verifica esta agrupación.

Claramente y como se indica en la figura, aparecen placas en rojo (marcadas con un círculo) que indican que no se cumple alguna comprobación. De nuevo Placas de anclaje > edición.

Pulsamos sobre una placa que sabemos que no cumple. La opción de comprobación, nos lleva a un dialogo que nos informa de los errores.

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La opción de dimensionamiento, hará que la placa cumpla. Las nuevas dimensiones son de 550x750x25mm. Sin embargo el diámetro de los pernos ha pasado de 25mm a 32mm. Vamos a intentar reducir a 25mm, para ello, tendremos que introducir más unidades. En la opción de pernos. Pasamos de 2uds a 4uds de pernos en la dirección X, y bajamos de 32 a 25. Pulsamos sobre comprobación (no dimensionamiento que volvería al estado original), de ese modo nos cercioramos de que la modificación es correcta. Si se cumplen las comprobaciones (como es el caso), solo queda aceptar los cambios. Si en vez de bajar el diámetro de pernos, lo hubiéramos subido, suele dar un error en la distancia al borde de pernos ya que ésta se reduce y no cumple. Habría que aumentar en ese caso la distancia.

Repetiremos el paso de agrupación, siendo ahora ésta última editada, la nueva referencia a copiar. Placas de anclaje > igualar.


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Editamos ahora la placa del hastial. La central será la del pilar más alto y la que más momento flector transmite, si bien, el reparto asimétrico de las cargas del hastial de acuerdo con el CTE, puede cambiar la distribución de esfuerzos. Placas de anclaje > edición >selección pilar central hastial > cambio de perno prolongación recta a 90º (patilla a 90º) > dimensionamiento. Comprobación de las dimensiones (350x500x25mm). Aceptamos la selección.

Igualamos la placa al resto de los pilares del hastial (ambos planos). Placa de anclaje > igualar. Una vez igualadas, Placa de anclaje > comprobación. Nos cercioramos de que cumplen.

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. Placa de anclaje de esquina. Cambiamos el tipo de prolongación del perno de lisa a 90º, y volvemos a dimensionar la placa. Las dimensiones son de 350x500x20mm. Esta placa, conviene que sea un poco más grande para favorecer la ejecución de la obra. Es el pilar de cierre de esquina que debe estar alineado en los dos sentidos de la nave, y eso provoca, ajustes de desplazamientos del mismo de algunos mm.

Vamos a aumentar el ancho de la placa de 350mm a 400mm. En Placa base, aumentamos las dimensiones.

Las modificaciones, llevan necesariamente a la opción de Comprobación, en este caso se cumplen todas.


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Otra consideración que podemos hacer a la placa, es introducir otra rama en la longitud de 500mm de pernos para que trabaje mucho mejor en la dirección XY del plano desfavorable, si bien como se observa en el resultado de las comprobaciones, no es necesaria. En pernos, en la dirección Y, colocamos 2uds y volvemos a comprobar. Aceptamos y en Placa de anclaje > igualar. Igualamos las esquinas.

Placas de anclaje > Comprobación, comprueba que la igualación es correcta.

Quedan las placas de los pilares de la junta de dilatación. Estas podrían ser una sola placa, donde se soldaran ambos pilares, si bien las dimensiones para cubrir la envergadura de ambos sería importante. De todos modos, la separación es suficiente para poder contar con dos unidades distintas. Placas de anclaje > editar, seleccionamos una de ellas y cambiamos de perno con prolongación recta a pata a 90º, tal y como hemos venido haciendo.

Las dimensiones calculadas, son de 450x650x25mm, con 6r25 cada una. En cualquier caso, podemos cambiar la disposición a otra más adecuada para el caso de la junta de dilatación. En Disposición, podemos cambiar esto.

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La placa seleccionada es la izquierda de la junta de dilatación. Nos fijamos que la posición X es la horizontal y la Y la vertical. El vuelo final de la posición X lo fijamos en 50mm, y pulsamos aceptar. Posteriormente, pulsaremos sobre la opción de Comprobación, para saber si la modificación es correcta. Para la placa de la derecha, será justo al contrario, ya que el vuelo, serán en la X inicial (se debe de cambiar también la pata del perno a 90º). Comprobamos que la placa cumple y aceptamos.

Las agrupaciones o igualaciones, son las homologas al ser distintas. Placas de anclaje > igualar. Y, Placas de anclaje > Comprobar.


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2.3.13.1.

Cálculo y edición de la cimentación.

La cimentación, en el programa Nuevo METAL 3D, aparece en una pestaña en la parte inferior. Antes de pulsar sobre dicha ventana, nos cercioramos que la obra está calculada, en Cálculo > calcular, se realiza la acción en caso de duda. Al pulsar sobre la pestaña inferior, aparece el plano de pilares, en este caso también pueden verse las placas de anclaje que previamente hemos calculado. La operatoria de la cimentación, es muy parecida a las placas se anclaje. Las opciones de agrupación siguen el mismo patrón que el definido para las mismas, lo cual es lógico puesto que la definición del tipo de placa (tipo de zapata) atiende a modos de trabajo y esfuerzos similares. En Obra > Datos generales, podemos cambiar los materiales, así como la tensión admisible del terreno. Este menú salió en la cadena de introducción de datos de METAL 3D, pero ahora podemos ajustarlo si se diera el caso.

En el menú, Elementos de cimentación > nuevo.

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Pulsando sobre el icono de CYPE se cambia el modo de visualización de la ventana nuevo elemento de cimentación. Zapata de hormigón armado. Esta puede ser de varios tipos, según el orden de la figura, de izquierda a derecha. Cuadrada, rectangular, excéntrica, con sección en altura variable (recrecido), con uno o más arranques (que contenga a un pilar o a varios)

Las zapatas de los pórticos unidireccionales, deben ser rectangulares. Para el caso de este tipo de estructuras, son todas, a excepción de las zapatas de esquina que trasmiten momento en dos direcciones. Para este caso pueden ser cuadradas. Por último, para la junta de dilatación se puede optar por dos zapatas independientes excéntricas, o bien una común, que será rectangular con dos arranques. Comenzamos con la cuadrada para las cuatro esquinas. Una vez introducidas el botón derecho devuelve el menú de selección. Ahora la opción segunda de zapata rectangular con un solo arranque a excepción de la junta de dilatación.

Junta de dilatación. La introducción de los arranques, consisten en: selección sobre una placa de anclaje con el botón izquierdo, selección de la segunda placa con el izquierdo, botón derecho para la finalización de la agrupación de placas, introducción de la zapata en el centro de la agrupación.


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NOTA: En las juntas de dilatación se puede considerar que hay una zapata para cada placa de anclaje. La variación térmica sí está suficientemente enterrada la cimentación (≥ 50cm), es pequeña y la aproximación podrá ser correcta. En el caso de zapatas superficiales, se deberían considerar zapatas independientes.

Introducción de correas de arriostramiento (Vigas de atado). La opción de vigas centradoras, se emplean para que éstas trabajen recogiendo parte del momento flector de la zapata. El uso de estas vigas queda para al caso de zapatas medianeras, con la particularidad de que el extremo de la viga debe atarse a un elemento rígido (otra zapata) y no pueden estar excesivamente lejos (sobre todo en el caso de oficinas).

Ejemplo de distribución de zapatas medianeras con sus correspondientes vigas centradoras, VCT1, VCS-1, son centradoras y C2 es de atado.

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La introducción de la viga de atado es sencilla. Una vez seleccionada, sólo tenemos que pulsar con el botón izquierdo sobre una base y al ser perpendiculares, se selecciona pulsando sobre la base final del extremo. La introducción termina con el botón derecho. El izquierdo la reanuda nuevamente.

A continuación, Calculo > dimensionar.

Escogemos el dimensionamiento rápido completo. La visualización del cálculo, se refleja en la ventana.


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Uno de los resultados que se observa es la colocación de parrilla superior en las zapatas, algo poco habitual en la construcción tradicional de naves industriales, pero que cada vez más se va introduciendo como un elemento a implementar en las obras. NOTA: La parrilla superior, se debe a la consideración de momento negativo en la zapata. 1. Cuando la excentricidad de una zapata es grande, se produce un desplazamiento de las tensiones normales admisibles del terreno. Eso provoca que parte de la zapata queda trabajando en voladizo. El peso del elemento (zapata) y del terreno por encima de la misma, implica una carga vertical que provoca la aparición de tracciones en la parte superior de la zapata (tracciones en el hormigón que es incapaz de compensar) 2. La consideración de fuertes cargas de succión en la edificación, hacen que la estructura quiera levantarse del suelo, invirtiendo el estado de cargas en las zapatas, y haciendo que la parte superior de éstas trabajen a tracción. Igual que en el caso anterior, el hormigón no es capaz de compensar la tracción y se hace necesaria la colación de armaduras que sí, sean capaces.

N (TRACCION) PESO TERRENO

Mf

PESO ZAPATA

TENSION TERRENO

N (TRACCION) Mf PESO TERRENO

PESO ZAPATA

TENSION TERRENO

2.3.14. ELEMENTOS DE CIMENTACIÓN > EDICIÓN. Comenzamos con una zapata de los pórticos principales.

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La zapata seleccionada, se edita del siguiente modo: Pulsando sobre geometría, tenemos una zapata de 265x385x80cm. Todas las zapatas que se ejecutan en la obra, “deben” de tener el mismo canto, eso facilita la labor constructiva y de supervisión por parte de la Dirección de Obra. Un canto de 70-100 cm, puede ser habitual, y en este caso el de 80cm, sería aceptable. Al fijarnos en el resto de zapatas, podemos comprobar que en este caso, ésta tiene dimensiones superiores al resto. El primer vano de pórticos es el que mas carga de viento recibe. Una optimización correcta de la estructura, sería que estas zapatas fuesen distintas al resto o que el vano primero (como se indicó), sea alto menor para reducir este efecto.

No obstante, vamos a subir el canto de la zapata a 90cm y bajaremos el ancho de la zapata de 265cm a 240cm.


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Una vez modificadas las dimensiones, pulsamos sobre la opción de Dimensionamiento > rearmar (al cambiar las dimensiones de la zapata, el reparto de armaduras no es correcto, de ahí que se deba rearmar). En este caso, se indica que se cumplen las comprobaciones, es decir, está correcta. Volvemos a la geometría y cambiamos de 240cm a 220cm, y repetimos la orden de dimensionamiento > rearmar. De nuevo se cumplen las comprobaciones. Ya hemos reducido de 265cm a 220cm. Un nuevo intento de reducir a 210cm o reducir el largo de 385cm a 380cm, nos dará un error de equilibrio. La zapata 385x220x90cm.

definitiva,

es

de

Volvemos a introducir las dimensiones definidas, y pulsamos sobre dimensionamiento > rearmar. Elementos de cimentación > igualar. Marcamos las cuatro zapatas que se corresponden con el primer vano.

Editamos la zapata siguiente a la calculada. Vamos a cambiar el canto de la misma también a 90cm e intentaremos reducir las dimensiones operando del mismo modo que en la anterior. Elementos cimentación > editar. La zapata, 235x345x80cm.

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de

es de Primera


estimación: Ventana Geometría, 220x345x90cm. Dimensionamiento Cumple.

>

rearmar.

Segunda estimación: Geometría, 210x345x90cm. Dimensionamiento > rearmar. Hay comprobaciones que no cumplen. Dejamos la zapata en la opción 1. Geometría: 220x345x90cm. Pulsamos de nuevo en Dimensionamiento > rearmar. Elementos de cimentación > igualar. Marcamos el resto de zapatas de los pórticos principales.

Pilares del hastial. Editamos el pilar más alto, el central. Elementos de cimentación > editar. Las dimensiones son de 205x290x60cm.

Primera aproximación: en Geometría 180x260x90cm. Dimensionamiento > rearmar. Cumple.


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Segunda aproximación: Geometría 180x240x90cm. Dimensionamiento > rearmar. Error de equilibrio. Dejamos la anterior. Dimensionamiento > rearmar Elementos de cimentación > igualar. Marcamos el resto de zapatas de los pilares hastíales, a excepción de las esquinas.

Pilares de equina. Elementos de cimentación > editar. Las dimensiones son de de 240x65cm.

Primera aproximación: en Geometría 200x90cm. Dimensionamiento > rearmar. Error de equilibrio. Segunda aproximación: Geometría 210x90cm. Dimensionamiento > rearmar. Error de equilibrio. Tercera aproximación: Geometría 220x90cm. Dimensionamiento > rearmar. Cumple. Dejamos la última opción, ya está rearmada. Elementos de cimentación > igualar. Marcamos el resto de zapatas de esquina.

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Pilares de junta de dilatación. Elementos de cimentación > editar. Las dimensiones son de 215x375x85cm. Primera aproximación: en Geometría 200x375x90cm. Dimensionamiento > rearmar. Cumple. Segunda aproximación: Geometría 200x370x90cm. Dimensionamiento > rearmar. Hay comprobaciones que no se cumplen. Dejamos la opción, de 200x375x90cm. Dimensionamiento > rearmar. Elementos de cimentación > igualar. Marcamos la otra zapata de junta de dilatación.

Ya se han calculado todas las zapatas, solo quedaría la edición de planos y el listado de estructura. NOTA: Hay consideraciones que podríamos aplicar a nuestro diseño para reducir el tamaño de la zapata. Se puede considerar el peso del terreno que se sitúa por encima de la zapata. Si existen muros perimetrales, los pesos de estos o incluso el de cerramientos de prefabricados si


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los hubiese. Lo más indicado y por otra parte de obligado cumplimiento, sería disponer de un estudio geotécnico que avalase la tensión admisible considerada. Indicar finalmente que una disminución de las dimensiones injustificada no implicará nunca un ahorro y posiblemente supondrá un coste económico difícil de explicar en el caso de aparición de problemas.

2.3.15. LISTADO DE PLANOS. Se explica en esta sección, como obtener los planos generales de estructura par su posterior edición con un programa de CAD.

Archivo > imprimir, planos o listados. Comencemos con los planos. Pulsando sobre Planos de obra, aparece un menú de introducción de datos. Pulsamos sobre el signo más. Las vistas 3D y 2D correspondientes a las ventanas creadas, se generan automáticamente. La selección de lo que quiere representarse, es opcional. Placas de anclaje calculadas, la opción de perfil real, cotas, y tipo de perfil, son las habituales. Aceptamos y volvemos a pulsar sobre el signo más. Una nueva ventana de Edición de plano aparece. Sobre el cuadro de dialogo Tipo de plano, cambiamos al de cimentación. Cambiamos la escala a 1/100.

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Aceptamos para la creación de los planos con formato DXF, extensión compatible con la mayoría de programas de dibujo, incluido Autocad.

Pulsando sobre el icono de impresora, aparece el directorio donde se quiere guardar, y la posibilidad de generar todos los planos en un único fichero o varios.

La opción de listados de obra en la ventana Archivo, nos facilita el siguiente menú.


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Las opciones que se desean generar, aparecen dentro de la selección de la ventana.

En la figura anterior se muestra un ejemplo de salida de plano en vista 3D. Los listados pueden exportarse a formato rft, compatible con Word y otros programas, pdf, HTML, etc. 2.3.16. CÁLCULO DE NUDOS. Podemos calcular las uniones con el programa METAL 3D. Esto permite, sobre todo observar el montaje por un lado, definir los rigidizadores; y por otra parte, el de concretar uniones atornilladas, que a veces se solicitan por parte de las empresas constructoras para abaratar los costes de montaje. Uniones > Calcular.

Posibilidad de indicar si son soldadas o atornilladas.

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Aceptamos la unión soldada, y en el mismo menú, Uniones > consultar, podemos ver el resultado cuando termine el proceso de cálculo. En la vista de sección central o 3D, seleccionamos uno de los nudos. Nudo pilar-dintel

Nudo dintel


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Para uniones atornilladas, repetimos proceso, si bien se producen errores en la unión pilar-dintel ya que falta sección para colocación de tornillos. Se representa la unión de junta de dilatación, donde los esfuerzos eran menores. Aumentar la sección de placas de unión, usar tornillos pretensados (la más interesante), o cambiar la sección de los perfiles serán las opciones que podemos plantear, si bien la primera no se recoge en el programa.

2.3.17. COMPROBACIÓN Y ANÁLISIS DE PANDEO LATERAL. Habíamos dejado el pandeo lateral desactivado. Retomamos la opción para analizar el resultado cuando introducimos los valores definitorios del mismo. Crearemos una copia del fichero, para tratar el tema sobre la estructura de forma particular. Archivo > guardar como, permite la acción. De la vista se sección nº2, es decir la central, observamos la envolvente de momentos flectores que se producen en el pórtico. Cálculo > envolventes. Observamos la distribución de momentos positivos y negativos.

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M(-)Tracción ala superior y compresión en ala superior e inferior

Tracción y compresión en ala sup e inf.

M(+)Tracción ala inferior y compresión en ala superior e inferior

El momento positivo, crea tracción en la fibra inferior y compresión en la superior. El negativo, justo al contrario. Por tanto, habrá zonas donde el pandeo lateral tendrá que ser coaccionado con rigidización, y otras donde no. Es evidente que las combinaciones de cálculo que se producen, son tan numerosas que resulta poco operativo ir comprobando una a una su influencia en el comportamiento de la estructura. Como se ha indicado, la limitación en las rigidizaciones del cordón comprimido (en el caso del dintel por ejemplo), queda relegada al empleo de correas de cubierta. La cuestión, es si se necesita rigidizar el cordón inferior, ya que es éste el verdadero “problema”. Formas de rigidización: CORREA DE CUBIERTA PROBLEMA, PERFIL CONFORMADO EN FRIO SECCION DEBIL. SE DEBE CONSIDERAR UN REFUERZO COMO EL REPRESENTADO, O CAMBIAR EL TIPO DE CORREA

ARRIOSTRAMIENTO TIPO 3 CHAPA (LA FORMA ES INDISTINTA)

ARRIOSTRAMIENTO TIPO 2 PERFIL

SECCION PORTICO

ARRIOSTRAMIENTO TIPO 1 EJEM. RECTANGULAR

SECCION PORTICO


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La distribución máxima de esfuerzos (momentos flectores) se concentra en los hombros del pilar (unión pilar dintel) y en la base del apoyo. La parte central del dintel hasta el nudo superior, los momentos flectores son mucho menores.

Colocación de elementos de arriostramiento

Si el pandeo lateral, se entiende necesario en las alas comprimidas, la colocación de elementos rigidizadores debe atender al esquema representado en la figura, donde las flechas representan las zonas de posible intervención. Se observa, como ya se ha indicado, que el dintel superior, dispone de correas cada 1,60m, de rigidización en la parte superior. En la parte inferior, para momentos positivos, solo se producen tracciones, por tanto no pandea. Se indica, además, que la base del dintel (unión pilar-dintel), coincide con la colocación de una cartela. Ésta, aunque no estaba prevista para ese fin (tampoco es tan prominente 2,50m), también ayudará en la rigidización, puesto que añade un ala a la sección de la estructura.

NOTA: El método que se expone, desde el punto de vista de la lógica, dista de la observación de CTE, que indica: Una viga sometida a momentos flectores dentro de su plano, puede pandear lateralmente en caso de que la separación entre apoyos laterales supere un determinado valor. En estos casos, será necesario efectuar una verificación de la seguridad frente a pandeo lateral. En esta situación que se expone no contamos con apoyos, solo con el cambio de distribución de esfuerzos.

El dintel (L=15m), observando las envolvente de esfuerzos, puede dividirse en tres tramos. El primero de 5m, desde el hombro del pilar, el segundo de unos 3m de transición, y el tercero, de 7m en la terminación hasta la cumbrera. Es evidente que la

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consideración de que toda la barra se comporta del mismo modo, asignando un pandeo general superior o inferior, no parece del todo correcto, observando el funcionamiento estructural. Si suponemos la barra dividida en tres tramos de 5m cada uno, podemos dividir dicha barra añadiendo un nudo; de este modo, analizaremos cada tramo. En la cabeza del pilar, no existe más que el arriostramiento de cabeza de pilares (no representado en el calculo pero que debe colocarse para la ejecución de la estructura), al quitar la cartela, se penaliza en el efecto de la deformación. Podríamos plantear su nueva colocación, pero la posibilidad de giro de la sección, es poco probable. Además, la base del pilar queda arriostrada por la parte exterior con las correas para la sujeción de la chapa (cada 1,10m). En cualquier caso, las vinculaciones extremas, restringen el giro en el plano. Envolventes de toda la estructura.

NOTA: Si la base del pórtico, es articulada, las distribuciones de esfuerzos cambian. Veamos por ejemplo, el mismo caso que estudiamos en el que se han realizado los cambios mencionados de articulación.

Se observa que la ley de momentos flectores en el dintel aumenta la componente de compresiones, para este caso, el cordón inferior deberá ser arriostrado por un lado con rigidizadores de alma, y por otro con apoyos inferiores. En cualquier caso, la carga que tenga que soportar el pórtico y la luz de cálculo serán factores determinantes de la solución. Además en el pilar no se producen puntos de inflexión. En este caso, para el pilar, el pandeo lateral toma otra dimensión (relajada por el impedimento del giro), pero el método expuesto más adelante no tiene validez, se considera toda la barra y los rigidizadores al menos de alma, son necesarios.


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Análisis de los dinteles de 15m. Vamos a enfocar dos opciones de resolución. 1ª OPCION. Implementamos la situación real sobre al viga sin tener en consideración todo lo expuesto sobre la tracción y compresión del dintel. Trabajamos sobre la vista sección nº 2, el resto de pórticos tendrá el mismo tratamiento. Barra > Pandeo lateral. Selección de todas las barras de la sección central.

Este es el cuadro de dialogo que tenemos que cumplimentar. Los valores de βv=0, anulaban la comprobación de pandeo lateral. Lb: longitud teórica de pandeo lateral, es decir la máxima distancia entre puntos del cordón comprimido firmemente inmovilizado en el plano normal a la viga. Ala superior: Lb=1.6, para toda la barra Ala inferior: Lb=15, como si no existiesen arriostramientos en el cordón inferior. Coeficiente de momentos1 de valor la unidad del lado de la seguridad. Calculo > calcular (sin dimensionar). Calculo > comprobar barras. No parece ser una buena opción, ya que deberíamos de colocar un IPE 600 en el dintel de la nave. La comprobación tal y como debería de realizarse no es válida, o habría que disponer forzosamente de rigidizadores de alma para reducir Lb=15m a otro valor menor.

2ª OPCION. Simulamos nudos ficticios de división de la barra, o arriostramientos en el cambio de la ley de momentos flectores. Podemos suponer que estos se producen a 1/3 de la luz del dintel, es decir cada 5m. Sobre la vista sección nº 2, añadimos los nudos correspondientes a la división del dintel. Nudo > Nuevo. Se observa que la referencia del hastial, indica líneas de captura, con lo que no resulta difícil la introducción.

1

Se observa que para el pandeo lateral, el coeficiente que debe designarse es C1, no el de momentos del pandeo que en este caso podríamos limitar entre 0,4-0,9. Esta cuestión queda pendiente en el programa.

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Opción A) Tramo nº1, nº2 y nº3 de forma conjunta: Ala superior (eje positivo local X hacia arriba en ambos dinteles): Separación entre correas 1,6m, Lb=1,6m. Ala inferior Lb=5 para todas las barras.

Opción B) Tramo nº 1. Pandeo ala superior 0, ala inferior Lb=5m Tramo nº 2. Pandeo ala superior Lb=1.6, ala inferior Lb=5 Tramo nº 3. Pandeo ala superrío Lb=1.6, ala inferior 0 Optamos por la primera, la opción A, menos arriesgada o más conservadora. NOTA: En el caso de los dinteles adyacentes al hastial, es el mismo caso, a pesar de las barras introducidas para formar las cruces de San Andrés, no son arriostramientos inferiores a efecto de pandeo lateral. No obstante, como todos los perfiles que se colocarán en el dintel serán del mismo tipo, no vamos a cambiar el pandeo lateral de las mencionadas barras, lo interpretamos igual para todas.

El problema que hemos ocasionado al introducir los nudos, es que hemos modificado la comprobación de pandeo, ya que ahora el dintel se comporta para dicha comprobación como 3 barras y no como una. El pandeo en el plano XY, no cambia, pero en el plano ZX, β cambia de 1.084 a 3,25 (1.084x15=βx5; β=3,25). Calculo > calcular (sin dimensionar). Calculo > comprobar barras. En el caso de no modificar el pandeo de las barras, para el caso de los dinteles, no se observan errores. El resultado sigue siendo válido.


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Al cambiar el pandeo de las barras, si se produce un error en la barra de unión pilar dintel. Pasaría de IPE 330 a IPE 360. No obstante, se puede incrementar un poco la longitud de la cartela ya que nos pasamos de resistencia en un 1,86%.

NOTA: Parece que a priori, no considerar el pandeo lateral no resultaba un problema para la comprobación en el dintel, sin embargo al conjugar con el pandeo, sube la sección en un perfil. Eso también es debido a que estábamos demasiado justos en el dimensionado, para una nave de 30m de luz, un perfil IPE 330, es un tanto afinado, y el IPE 360 está más holgado.

Barra > describir perfil > aumento de la cartela del nudo inferior de 2,50 a 2,70m. Calculo > calcular (sin dimensionar). Calculo > comprobar barras. De nuevo cumple el IPE 330. NOTA: En el cálculo se comprueba que con longitud de cartela 2,60, se sobrepasa la resistencia en 1,06%, con la de 2,70m cumple.

Pilares exteriores. En este caso no podemos seleccionar los pilares del lateral izquierdo y del derecho, ya que los ejes locales van hacia la derecha y por tanto, cambian los sentidos. Debemos desagrupar el lateral derecho del izquierdo si no lo teníamos hecho ya. Planos > desagrupar > Planos paralelos al XZ

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Volvemos al pandeo lateral Barra > Pandeo lateral. Seleccionamos toda la banda lateral izquierda. El eje positivo local X del perfil, lleva la dirección Y de los ejes globales, hacia la derecha. Por tanto el ala superior es el interior de la nave y el ala inferior la exterior. OPCION A) Será esta opción la que define el modo de actuar sin consideraciones que puedan restringir el resultado. En la parte interior no hay arriostramiento (Longitud 7m, coeficiente de momentos 1), en la exterior, sin embargo, habíamos calculado rectangulares para sujeción de la chapa cada 1,10m (longitud 1,1m, coeficiente de momentos 1).


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Banda de pilares de la derecha. Es lo mismo, pero cambian las referencias de ala superior e inferior. Ala superior, el eje X local, coincide con la dirección del eje positivo Y Global, la parte exterior de la nave (Longitud 1,10m, Cm=1), ala inferior, parte interior de la nave (Longitud barra 7m, Cm=1) Seleccionamos los pilares derechos.

Calculo > calcular (sin dimensionar). Calculo > comprobar barras. Tendríamos que subir la sección de IPE 400 a IPE500.

OPCION B) Se trata de dividir la barra en dos. Igual que hicimos con el dintel. Introducimos un nudo que divide la barra en dos tramos. Sabemos que con Barra > nueva, permite al introducir la barra sobe la existente, introducir la cota a la que queremos el nudo. En este caso a 3,50m El pandeo lateral, queda para los dos tramos: Pilar izquierdo: ala superior Lb=3,5, ala inferior Lb=1,1 Pilar derecho: ala superior Lb=1.1, ala inferior=3,5 Pandeo para ambos tramos: Pilar izquierdo: βxy=0.35; βxz= (de 1,40 a 2,80) Pilar derecho: βxy=0.35; βxz= (de 1,40 a 2,80)

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Pilar izquierdo

Pilar derecho

Pandeo pilar derecho izquierdo, ambos tramos. Calculo > calcular (sin dimensionar). Calculo > comprobar barras. Cumple la sección de IPE 400. Pilares hastíales. Podríamos llegar a la misma conclusión que los pilares expuestos. Si analizamos las envolventes de esfuerzo nuevamente, observamos que se produce un valor máximo del momento flector en la base, muy inferior al de los pilares centrales de pórticos. En este caso se podría considerar una barra hasta un 1/3 de la altura, y el resto 2/3 otra.


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Es importante, la identificación de los ejes locales positivos. Recordamos que esos pilares los introdujimos manualmente y posteriormente los giramos 90º. Para saber la posición de los ejes locales, nos vamos a referir a Barra > describir el perfil, y con un zoom, veremos los ejes locales de los perfiles. En ambos casos, nº 1 y nº 2, el eje va contrario al eje X global. El problema es el mismo de antes, al estar los planos agrupados y llevar los ejes locales en la misma dirección, el interior en un caso, se convierte en el exterior del otro. Por tanto, para introducir el pandeo lateral, hay que desagrupar los hastíales. Dirección eje local -X

Planos > desagrupar > Planos paralelos al YZ

OPCION A Barra > Pandeo lateral, seleccionamos los pilares derechos hastial nº1. Ala superior, eje positivo X, la parte interior de la nave (Longitud 7m, Cm=1), ala inferior, parte exterior de la nave (Longitud barra 1,1m, Cm=1)

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Seleccionamos los pilares izquierdos, hastial nº2 Ala superior, eje positivo X, la parte exterior de la nave (Longitud 1,10m, Cm=1), ala inferior, parte interior de la nave (Longitud barra 7,0m, Cm=1) NOTA: Se considera la altura para todos los pilares de 7m, puesto que el arriostramiento de cabeza de pilares, no reflejado en el fichero de cálculo siempre existirá.

Calculo > calcular (sin dimensionar). Calculo > comprobar barras. No cumple el perfil de IPE 270, se necesita un IPE 360.


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OPCION B. Introducción de un nudo (con la opción de Barra > nueva) a la altura de 7x1/3=2,33m

Nos centramos en el hastial nº 1, el nº 2 es igual. El pandeo lateral, queda para los dos tramos: Zona primera (inferior): ala superior Lb=2,33, ala inferior Lb=1,1 Zona segunda (superior): ala superior Lb=(7-2,33=4,66), ala inferior=3,5 Pandeo para ambos tramos: Zona primera (inferior): βxy=0.35 βxz (1,60x7=βx2,33; β=4,80) Zona primera (superior): βxy=0.35 βxz= (1,60x7=βx4,66; β=2,40) Parte superior:

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Parte inferior:

Calculo > calcular (sin dimensionar). Calculo > comprobar barras. Cumple el perfil de IPE 270 Pilares de esquina. Al estar trabados en dos direcciones con el arriostramiento cada 1,10, la posibilidad de pandeo lateral es muy poco probable. Dinteles hastíales y Correas de cubierta. Al estar atornilladas al panel sándwich, las segundas, consideremos que no se produce el fenómeno de pandeo lateral. Por tanto para estas, en caso de unión rígida, se considera cero. Como son barras que hemos introducido manualmente, por defecto, el programa lo considera nulo. En el caso de los dinteles, tampoco se considera la comprobación, son barras cortas con un alto grado de arriostramiento. NOTA: CONCLUSION sobre el Pandeo Lateral: La tendencia general en este tipo de estructuras de naves estándares, con perfiles laminados, es la de no considerar esta inestabilidad. Esto crea la falsa perfección de que siempre cumple. Es cierto, por otra parte, que el desarrollo en la aplicación de dicho pandeo, del mismo modo que el normal, queda desde el punto de vista normativo, abierto al empleo de coeficientes y aproximaciones que pueden ser particulares del proyectista, pero la aplicación directa, también es un error ya que lleva a excesos de dimensionados fuera de la racionalidad de las obras.

2.3.18. CALCULO DEL PETO. El peto, o elemento de recuadro para el cierre de nave, ha generado controversia con relación a su cálculo. Muchos proyectistas, lo han calculado como elemento independiente. Es decir como si no formase parte del conjunto de la estructura; otros, sin embargo, opinan que esto no puede o no debe hacerse. La cuestión está en la consideración de los esfuerzos que se tramiten a la estructura por aumento de la sección expuesta al viento. Parece lógico pensar que una “prolongación” del pilar (es un perfil distinto de la sección del pilar), trasmita reacciones a la cabeza del pilar, y estas reacciones, se conviertan en esfuerzos que se trasmiten al pilar, y a la base (placas y zapatas), debidas al viento que tiene que resistir.


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Zona de sombra

Sin embargo, hay varias consideraciones a tener en cuenta: 1. Se puede diseñar para que se produzca la rotura de la prolongación, y no del pórtico, por un exceso de esfuerzos (sección de la prolongación distinta y menor inercia que la del pilar). Esto también es discutible ya que los esfuerzos siguen trasmitiéndose al pórtico, aunque llegado al límite, será la sección más débil, de rotura plástica. 2. Observando la figura anterior, se ha representado un estado de cargas de viento, de una de las hipótesis. El peto, librará al dintel de parte del viento, es decir protegerá a la estructura de un viento de succión o presión. Tal y como se refleja, justo en el encuentro pilar dintel, la carga de viento (de succión en este caso) será mucho menor que la representada. Esa es la verdadera justificación de por qué podría calcular se independiente del pórtico, como una viga empotrada sometida a esfuerzos de viento.

3,0

V ie n t o

No obstante, analizaremos en el ejercicio, como implementar el peto en la estructura, a sabiendas de las consideraciones expuestas y que en general, el calculo se realiza sin la consideración del mismo. Al no reducir la carga, es obvio que tendrá una repercusión en la estructura. Evaluaremos dicha repercusión para tomar decisiones futuras al respecto. NOTA: El cálculo de elementos singulares, se puede hacer sin trabajar con todo el fichero, es decir con una sección de referencia. Esto siempre simplifica el trabajo. El único problema es que con el CTE, como se indicó, el reparto de cargas no es el mismo en todos los pórticos. Esa variable de cargas, hace que se puedan cometer errores. Para evitar esto, es por lo que puede ser adecuado modelizar toda la estructura en contraposición al criterio de la antigua AE88 que sí permitía esta consideración.

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Hemos regresado a la versión del programa guardada, la que no comprobaba el pandeo lateral, de modo que no tenemos nudos adicionales, aunque el resultado debe ser el mismo. En la vista 3D (o en la vista de sección), podemos introducir Barra > Nueva. La longitud es de 3,0m.

Una vez introducida la primera, las líneas de referencia ayudan para introducir el resto. La opción de deshacer en caso de error, puede ayudar. Como hay que editar todos los planos, no es necesario introducir en toda la estructura el peto. Los puntos rojos (está activa la opción de errores), indican que las barras no están descritas. Faltan las barras de cierre, pero seguimos el mismo criterio que hemos tenido en todo el cálculo de la estructura de no introducir barras superfluas que compliquen el cálculo; posteriormente estas barras se generan con el programa CAD en la edición de planos.

Barra > Descripción del perfil. 2UPN en cajón solado, cordón discontinuo.


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Barra > Pandeo. Barras de petos del pórtico principal

βxy=0,35 βxz=2 Barra > pandeo lateral. Superior e inferior nulo, por defecto están así. Barras de esquina.

βxy=0,35 βxz=0,35 Carga > hipótesis vista. Selección: V(0º) H1 Carga > mover cargas superficiales. (Secuencia: Botón izquierdo sobre el paño, botón izquierdo sobre el punto de control, botón derecho, botón izquierdo para arrastre)

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Aparecen errores porque la superficie de carga, está fuera del paño de cargas. Al salirnos del área de trabajo definida, se produce un desajuste de la distribución de paños que tenemos que resolver. Con la misma hipótesis seleccionada (el cambio será válido para el resto de hipótesis). Carga > mover paños. Repetimos el proceso para los paños de influencia. Si se hubiera optado por todas las barras del peto, habría que hacerlo en los cuatro lados de la nave.


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Desaparecen los errores. Carga > hipótesis vista. Selección: V(0º) H2 Carga > mover cargas superficiales. Repetimos el proceso, pero la opción de paños ya no es necesaria hacerla.

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El proceso se repite para las hipótesis restantes de presión o succión de viento. Carga > hipótesis vista. Selección: V(90º) H1; V(180º) H1, V(180º) H2; V(270º) H1 Para todos los casos: Carga > mover cargas superficiales.


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Barra > agrupa. Agrupamos las barras del peto para no tener que ir una a una dimensionando. Dejamos las esquinas en otro grupo. Cálculo > Calcular. No dimensionar barras. Calculo > comprobar barras. No cumple, subimos todos los perfiles a 2UPN 120 Repetimos: Cálculo > Calcular. No dimensionar barras. Calculo > comprobar barras.

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Sin embargo, nuevos errores aparecen en el cálculo que afectan al resto de la estructura. Hay pilares que cumplen, otros que no. Las cruces se San Andrés se ven afectadas debido a la mayor carga de viento que tienen que soportar. En cuanto a los pilares, el error de dimensionado es de 0,29%.

Listado de comprobaciones que realiza el programa en el pilar: Calculo > comprobación de E.L.U. comprobaciones de dimensionado del pilar.

podemos

observar

todas

las

Las cruces, indican que hay que cambiar el perfil de redondos impuesto, por L, por ejemplo.

Comprobamos la placa de anclaje. Placas de anclaje > Editar. En la opción de Comprobación, observamos si la placa cumple. No hay errores en las comprobaciones, por tanto, no es necesario su cambio.

Zapatas: Elementos de cimentación > editar > Comprobación. Si hay errores de dimensionamiento.


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Es evidente, como se había anticipado que al considerar un aumento en la superficie de la carga de viento, hay mayor trasmisión de esfuerzos y por consiguiente, se deben de considerar en el cálculo. El listado de resultados, para la zapata, arroja el siguiente error de comprobación: Tensiones sobre el terreno: Tensión media en situaciones persistentes

Máximo: 0.2 MPa

Cumple

Calculado: 0.132337 MPa Tensión máxima en situaciones persistentes sin viento

Máximo: 0.249959 MPa

Tensión máxima en situaciones persistentes con viento

Máximo: 0.249959 MPa

Cumple

Calculado: 0.117229 MPa No cumple

Calculado: 0.264674 MPa

El error de dimensionamiento, es pequeño de 0,26 a 0,24MPa. 2.3.19. ACCIONES CORRECTORAS DE DIMENSIONADO. Podemos abordar las siguientes medidas correctoras: 1. Cambio de perfil en cruces de San Andrés. Podemos desagrupar y solo considerar L en laterales y último recuadro de arriostramiento. 2. Colocación de cartela al pilar para que trasmita menos momento a la base y dejar el mismo perfil IPE 400 (Longitud de cartela 2,0m). Se tendrán en cuenta lateral derecho, y lateral izquierdo. Las agrupaciones de pilares hacen que las cartelas se introduzcan mal, por lo que hay que desagrupar el lado derecho del izquierdo, caso de no haberlo hecho. 3. Revisión de las zapatas, con la opción de edición, y agrupación posterior, para compensar la tensión máxima de servicio.

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RESUMEN. El uso de programas informáticos para el cálculo de estructuras facilita la labor al proyectista haciendo que no se convierta en una tarea tediosa y eterna. Ni que decir tiene que el uso de programas informáticos para el cálculo de estructuras es una herramienta que solo se debe utilizar por calculistas capacitados y conocedores la materia.


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Tema 2

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