calculo de nave industrial mediante cype metal 3d clasico para almacenamiento de materiales de...

7/28/2019 Calculo de Nave Industrial Mediante Cype Metal 3d Clasico Para Almacenamiento de Materiales de Construccion

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NAVE INDUSTRIAL PARA ALMACENAMIENTO INGENIERIA TECNICA INDUSTRIAL: MECANICADE MATERIALES DE CONSTRUCCIN. UNIVERSIDAD CARLOS III DE MADRID

1Autor: Fernando Recio FernndezTutor: Carlos Santiuste Romero

Universidad Carlos III de Madrid

Escuela politcnica Superior

Ingeniera Tcnica Industrial: Mecnica

PROYECTO FIN DE CARRERA

CALCULO DE NAVE INDUSTRIAL MEDIANTE CYPE METAL3D CLASICO PARA ALMACENAMIENTO DE MATERIALES

DE CONSTRUCCION

Departamento de mecnica de Medios Continuos y Teora de Estructuras

Autor: Fernando Recio Fernndez

Director: Carlos Santiuste Romero


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Agradecimientos

Por fin llego uno de los momentos ms importantes de mi vida, en el que finalizan trescursos de mucho trabajo por lograr el ttulo de ingeniero tcnico industrial quisiera agradecer a

todas las personas que han compartido conmigo cada momento de esta etapa tan intensa demi vida. Por todo lo anterior deseo dedicarles el presente proyecto, por su ayuda, apoyo ycomprensin. Asimismo deseo expresarles mi ms profundo agradecimiento porque esta etapano hubiera sido lo mismo sin ellos.

Agradecer a toda mi familia: a mis padres por la oportunidad que me han dado en lavida, por que sin su aporte jams habra llegado hasta aqu, a mis hermanos por habermeapoyado en todo momento. Mencin especial merece mi novia por ayudarme, apoyarme yaportarme ideas para completar el proyecto y porque siempre ha estado a mi lado durante estaetapa dura e importante en mi vida.

A todos mis compaeros de universidad con los que he compartido buenos momentosy duros a veces tambin, y con los que espero poder seguir contando en el futuro.

Por ltimo quiero agradecer a todos los profesores de la Escuela Politcnica Superiorde Legans de la Universidad Carlos III de Madrid su trato y dedicacin durante estos tresaos.

Especialmente quisiera agradecer su enorme dedicacin al Tutor de este proyecto el profesorDr. Carlos Santiuste del Departamento de Teora de Medios Continuos y Teora deEstructuras, por haberme mostrado su apoyo, sabidura y compresin en todo momento.


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Tabla de contenidosI. NDICE DE FIGURAS ........................................................................................................................................ 5

II. NDICE DE TABLAS ......................................................................................................................................... 6

III. NDICE DE FRMULAS .................................................................................................................................. 7

TEMA 1: INTRODUCCIN ................................................................................................................................... 8

1.1MOTIVACION ..................................................................................................................................................91.2OBJETIVOS ....................................................................................................................................................111.3ESTRUCTURADELPROYECTO .......................................................................................................................12

TEMA 2: CONSIDERACIONES PREVIAS Y REQUISITOS DEL DISEO ................................................................... 13

2.1.CONSIDERACIONESPREVIAS .......................................................................................................................142.1.1 ESTRUCTURA .........................................................................................................................................142.1.2. NAVES INDUSTRIALES ..........................................................................................................................152.1.3. DESCRIPCIN DE LOS PROGRAMAS .....................................................................................................19

2.1.3.1. Generador de prticos .................................................................................................................................. 19

2.1.3.2. CYPE Metal 3D Clsico ................................................................................................................................... 192.1.3.3. Ed-tridim ........................................................................................................................................................ 20

2.2.REQUISITOSDEDISEO ...............................................................................................................................212.2.1. EMPLAZAMIENTO Y DESCRIPCION DEL SOLAR ....................................................................................212.2.2 DESCRIPCION DE LA ESTRUCTURA O NAVE .......................................................... ................................222.2.3 NORMATIVA APLICABLE ........................................................................................................................232.2.4 ACCIONES SOBRE LA ESTRUCTURA .......................................................................................................24

2.2.4.1 Acciones permanentes. .................................................................................................................................. 242.2.4.2 Acciones variables. ......................................................................................................................................... 252.2.4.3 Acciones Accidentales. ................................................................................................................................... 272.4.5. Acciones del terreno, QTerr ............................................................................................................................... 28

TEMA 3: CLCULO DE LA ESTRUCTURA METLICA .......................................................................................... 30

3.1.JUSTIFICACIONDELASDIMENSIONES .........................................................................................................313.2.ELECCINYCLCULODELASCORREASDELACUBIERTA ............................................................................31

3.2.1. CLCULO DE LAS CORREAS DE CUBIERTA ............................................................................................323.2.1.1. Memoria de clculo ....................................................................................................................................... 32

3.2.2. INTRODUCCIN DE DATOS Y CARGAS..................................................................................................323.2.3. SELECCIN DEL TIPO DE CORREA .........................................................................................................35

3.3.SELECCINDELTIPODEPORTICO................................................................................................................38 3.3.1. CREACIN DEL PORTICO ......................................................................................................................383.3.2. DEFINICIN DE LOS PARMETROS Y CARACTERSTICAS DEL PORTICO ................................................403.3.3. DESCRIPCION DE LOS NUDOS DEL PORTICO TIPO ................................................................................41 3.3.4. DESCRIPCION DE BARRAS DEL PORTICO TIPO ......................................................................................433.3.5. DESCRIPCION DEL MATERIAL ...............................................................................................................44

3.3.6. INTRODUCCIN DE FLECHAS Y PANDEOS EN LAS BARRAS ..................................................................443.3.6.1 Introduccin de coeficientes de pandeo ........................................................................................................ 443.3.6.2. Introduccin de flechas ................................................................................................................................. 47

3.3.7 INTRODUCCION DE CARGAS EN EL PORTICO TIPO ................................................................................483.3.8. RESULTADOS Y CONCLUSIONES ...........................................................................................................49

3.4.GENERACINDELANAVECOMPLETA .............................................................. ...........................................513.4.1. DEFINICIN DE LA GEOMETRA ...........................................................................................................52

3.4.1.1 Pilares hastiales .............................................................................................................................................. 543.4.1.2 Puente gra .................................................................................................................................................... 553.4.1.3 Estructura de forjado ..................................................................................................................................... 553.4.1.4 Arriostramientos ............................................................................................................................................ 56

3.4.2. DEFINICIN DE LOS NUDOS .................................................................................................................583.4.3. DEFINICIN, AGRUPACIN Y PREDIMENSIONADO DE LAS BARRAS ....................................................58

3.4.4. INTRODUCCIN DE FLECHAS ...............................................................................................................593.4.5. INTRODUCCIN DE PANDEOS ..............................................................................................................603.4.6. INTRODUCCIN DE LAS CARGAS ..........................................................................................................61


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3.4.6.1 Cargas permanentes....................................................................................................................................... 623.4.6.2 Cargas de viento ............................................................................................................................................. 623.4.6.3 Cargas de nieve .............................................................................................................................................. 633.4.6.4. Sobrecargas de uso, cargas del puente gra y cargas de forjado .................................................................. 63

3.4.7. CLCULO Y OPTIMIZACIN DE LA ESTRUCTURA ..................................................................................733.4.8. ANLISIS DE LA ESTRUCTURA ..............................................................................................................74

TEMA 4: CLCULO ANALTICO ......................................................................................................................... 794.1CALCULOANALITICODELAESTRUCTURA.....................................................................................................80

4.1.1 ESTADOS LMITE....................................................................................................................................804.1.2.- MTODOS DE CLCULO Y COMBINACIN DE ACCIONES ....................................................................81

4.1.2.1. Acciones constantes: ..................................................................................................................................... 814.1.2.2. Acciones variables: ........................................................................................................................................ 814.1.2.3. Coeficientes parciales de seguridad (): ........................................................................................................ 814.1.2.4. Coeficiente de simultaneidad: ....................................................................................................................... 82

4.2CALCULOANALITICODELASCARGASDEVIENTO. ........................................................................................834.2.1.1 Presin dinmica ............................................................................................................................................ 834.2.1.2 Coeficiente de exposicin............................................................................................................................... 844.2.1.3 Coeficiente de presin interior ....................................................................................................................... 84

4.2.1.4 Coeficientes de presin exterior .................................................................................................................... 864.3ANLISISESTRUCTURALDELDIMENSIONADO: ............................................................................................934.3.1 INTRODUCCION A LA COMPROBACIN ESTRUCTURAL: .......................................................................93

A. Determinar situaciones de dimensionados determinantes: .................................................................................. 93B. Establecer acciones a tener en cuenta y modelos estructurales: .......................................................................... 93C. Anlisis estructural. ................................................................................................................................................ 93D. Verificacin de que no se sobrepasan los estados lmite: ..................... ...................... ..................... ...................... 93E. Elementos metlicos: ............................................................................................................................................. 94

4.4COMPROBACINESTRUCTURALDELPORTICOTIPO: .............................................................. .....................954.4.1 COMPROBACION DE PILAR TIPO ...........................................................................................................95

4.4.1.2 COMPROBACION DE RESISTENCIA ................................................................................................................. 974.4.1.3 COMPROBACION A FLEXION Y COMPRESION ................................................................................................ 98

4.4.2 COMPROBACION DEL DINTEL TIPO .................................................................................................... 102

4.4.1.2 COMPROBACION DE RESISTENCIA ............................................................................................................... 103TEMA 5: PRESUPUESTO Y MEDICIN ............................................................................................................ 105

5.1PRESUPUESTO ........................................................................................................................................... 1065.1.1 Valoracin de la estructura metlica ................................................................................................. 106

5.2MEDICION .................................................................................................................................................. 108

TEMA 6: CONCLUSIONES Y TRABAJOS FUTUROS ........................................................................................... 111

6.1CONCLUSIONES ......................................................................................................................................... 1126.2TRABAJOSFUTUROS .................................................................................................................................. 114

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ..................................................................................................................... 115

ANEJO 1: MEMORIA DE CLCULO DE CYPE .................................................................................................... 117

PLANOS ......................................................................................................................................................... 173


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I. ndice de figuras

FIGURA.1.1 POLGONO INDUSTRIAL. ................................................................ ........................................................9

FIGURA.1.2 DISEO NAVE METLICA .....................................................................................................................10

FIGURA 2.1 ESTRUCTURA DE NAVE INDUSTRIAL ......................................................... ...........................................15FIGURA.2.2 NAVE EN CONSTRUCCIN ............................................................ ......................................................16

FIGURA.2.3 IMAGEN AREA GOOGLE EARTH DEL SOLAR EN ESTUDIO. ............................................................... ..21

FIGURA. 2.6 MAPA DE PELIGROSIDAD SSMICA .....................................................................................................28

FIGURA 3.1 PANEL DE CHAPA SNDWICH PARA CERRAMIENTO DE CUBIERTA .....................................................33

FIGURA 3.2 PERFIL LAMINADO IPN-100 .................................................................................................................36

FIGURA 3.3 CUADRO DE EXPORTACIN DEL GENERADOR A METAL 3D .............................................................. ..38

FIGURA 3.4 DETALLE DE NUDO RGIDO. ........................................................... ......................................................41

FIGURA 3.5 CUADRO DE NUDOS A ELEGIR DE LA ESTRUCTURA. ................................................................ ............42FIGURA 3.6 DETALLE DE NUDO RGIDO GENRICO. ...............................................................................................42

FIGURA 3.7 DETALLE DE NUDO RGIDO LIBRE. .......................................................................................................42

FIGURA 3.8 CUADRO DE COEFICIENTES DE PANDEO MOSTRADAS POR CYPE METAL 3D. .....................................46

FIGURA 3.7 CUADRO DE COEFICIENTES DE PANDEO MOSTRADAS POR CYPE METAL 3D. .....................................47

FIGURA 3.8 RESULTADO PRIMER CLCULO DE PRTICO TIPO. ......................................................... .....................49

FIGURA 3.9 ESTRUCTURA COMPLETA EXPORTADA DESDE GENERADOR DE PRTICOS ........................................52

FIGURA 3.10 VIGAS DE ATADO ENTRE CABEZAS DE PILARES .................................................................................53

FIGURA 3.11 POSICIN DE PILARILLOS HASTIALES EN PRTICOS DE FACHADA. ...................................................54

FIGURA 3.12 MECANISMO PARA TENSAR LOS TIRANTES ....................................................... ................................56

FIGURA 3.13 ESTRUCTURA METLICA COMPLETA EN M3D ...................................................................................57

FIGURA 3.14 AGRUPACIN DE BARRAS DE LA ESTRUCTURA COMPLETA ..............................................................59

FIGURA 3.15 DETALLE DE PRTICO CARGADO PARA HIPTESIS PARA PUENTE GRA ..........................................66

FIGURA 3.16. PLANTA DE FORJADOS ......................................................................................................................67

FIGURA 3.17. PLACAS ALVEOLARES ........................................................................................................................68

FIGURA. 3.18 DIAGRAMA DE ESFUERZOS EN VIGAS DE FORJADO BAJO UNA CARGA UNIFORME. ..................... ..69

FIGURA. 3.19 DIAGRAMA DE ESFUERZOS EN VIGAS DE FORJADO BAJO UNA CARGA PUNTUAL. ..........................70

FIGURA 3.20. DIAGRAMA DE ENVOLVENTE DE TENSIONES PARA EL PRTICO .....................................................74

FIGURA 3.21. DIAGRAMA DE ENVOLVENTE DE FLECHA .........................................................................................75

FIGURA 3.22. DIAGRAMA DE ENVOLVENTE DE MOMENTO FLECTOR .......................................................... ..........76

FIGURA 3.23. DIAGRAMA DE ENVOLVENTES DE ESFUERZO CORTANTE ................................................................77

FIGURA 3.24 DIAGRAMA DE ENVOLVENTES AXILES ...............................................................................................78

FIGURA 4.1. MAPA ELICO .....................................................................................................................................83

FIGURA 4.2. DIRECCIONES POSIBLES DEL VIENTO ..................................................................................................85


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II. ndice de Tablas

TABLA 2.1: SOBRECARGA DE USO SEGN CTE-DB-AE ............................................................................................25

TABLA.2.2 SOBRECARGA DE NIEVE EN CAPITALES DE PROVINCIA Y CIUDADES AUTNOMAS. .............................27

TABLA 2.3. PRESIONES ADMISIBLES EN EL TERRENO DE CIMENTACIN, SEGN LA NORMA NBE-AE/88 .............29

TABLA 3.1 TABLAS DE PESOS DE PERFILES IPN .......................................................................................................36

TABLA 3.2 CARACTERSTICAS DE LAS CORREAS SELECCIONADAS. .........................................................................37

TABLA 3.3 LONGITUD DE PANDEO DE BARRAS CANNICAS SEGN CTE ............................................................. ..45

TABLA 3.4. CARACTERSTICAS DEL FORJADO. .............................................................. ...........................................69

TABLA. 3.5. CALCULO DEL MOMENTO LTIMO SOBRE VIGA VIAPOYADA. .......................................................... ..70

TABLA 3.6 ACCIONES SOBRE EL FORJADO DE PLANTA DE OFICINA .......................................................................70

TABLA 3.7 COMPROBACIN DE PERFILES DE VIGAS DE FORJADO DE PLANTA DE OFICINA BAJO UNACARGA UNIFORME. ...............................................................................................................................................................71

TABLA 4.1. COEFICIENTES DE PERSISTENCIA ..........................................................................................................81TABLA 4.2. COEFICIENTES DE SIMULTANEIDAD .....................................................................................................82

TABLA 4.2. COEFICIENTE DE EXPOSICIN ...............................................................................................................84

TABLA 4.3. COEFICIENTES DE PRESIN EXTERIOR EN PARAMENTOS VERTICALES PARA VIENTOSFRONTALES ...........................................................................................................................................................................87

TABLA 4.4 COEFICIENTES DE PRESIN EXTERIOR EN PARMETROS VERTICALES PARA VIENTOSFRONTALES ...........................................................................................................................................................................87

TABLA 4.4 TRMINOS DE PRESIN EXTERIOR PARA LOS PARMETROS EN LAS HIPTESIS DE VIENTOFRONTAL ...............................................................................................................................................................................88

TABLA 4.5. TRMINOS DE PRESIN INTERIOR ............................................................. ...........................................88

TABLA 4.6. CARGA ESTTICA DE VIENTO EN PARAMENTOS PARA VIENTOS A 90 MXIMA PRESININTERIOR...............................................................................................................................................................................88

TABLA 4.7 CARGA ESTTICA DE VIENTO EN PARMETROS PARA VIENTOS A 90 MXIMA SUCCININTERIOR...............................................................................................................................................................................88

TABLA 4.8. COEFICIENTES DE PRESIN EXTERIOR EN PARMETROS VERTICALES PARA VIENTOS LATERALES ......89

TABLA 4.9 COEFICIENTES DE PRESIN EXTERIOR EN PARMETROS VERTICALES PARA VIENTOS LATERALES.......89

TABLA 4.10. TRMINOS DE PRESIN EXTERIOR PARA LOS PARMETROS EN LAS HIPTESIS DE VIENTOLATERAL ................................................................................................................................................................................89

TABLA 4.11. CARGA ESTTICA DE VIENTO EN PARAMENTOS PARA VIENTOS A 0 ................................................90

TABLA 4.12. VALORES DEL COEFICIENTE DE PRESIN EXTERIOR PARA LA HIPTESIS 0 TIPO 1 ...........................91

TABLA 4.13. VALORES DEL COEFICIENTE DE PRESIN EXTERIOR PARA LA HIPTESIS 0 TIPO 2 ...........................91

TABLA 4.14 TRMINOS DE PRESIN EXTERIOR PARA CUBIERTA HIPTESIS 0 TIPO 1 ..........................................91

TABLA 4.15. TRMINOS DE PRESIN EXTERIOR PARA CUBIERTA HIPTESIS 0 TIPO 2 .........................................91

TABLA 4.16. CARGA ESTTICA DE VIENTO EN CUBIERTA PARA VIENTOS A 0 TIPO 1, MXIMA PRESININTERIOR...............................................................................................................................................................................91

TABLA 4.17. CARGA ESTTICA DE VIENTO EN CUBIERTA PARA VIENTOS A 0 TIPO 1, MXIMA SUCCININTERIOR...............................................................................................................................................................................92

TABLA 4.18. CARGA ESTTICA DE VIENTO EN CUBIERTA PARA VIENTOS A 0 TIPO 2, MXIMA PRESININTERIOR...............................................................................................................................................................................92


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TABLA 4.19. CARGA ESTTICA DE VIENTO EN CUBIERTA PARA VIENTOS A 0 TIPO 2, MXIMA SUCCININTERIOR...............................................................................................................................................................................92

TABLA 4.20. TABLA DE PERFILES LAMINADOS EN HEB DE PROTUARIO ARCELOR. ................................................96

TABLA 4.21. TABLA DE PERFILES LAMINADOS EN IPE DE PROTUARIO ARCELOR. ............................................... 102

TABLA.5.1 VALORACIN ESTRUCTURA METLICA .............................................................................................. 107

III. ndice de Frmulas

(2.1) SOBRECARGA DE NIEVE ................................................................. ............................................................... ..26

(2.1)SOBRECARGA DE NIEVE ................................................................. ............................................................... ..26

(2.1)CARGA DE NIEVE ............................................................................................................................................63

(3.2)SOBRECARGA DE PUENTE GRUA ....................................................................................................................64

(3.3)DETERMINACION DE FLECHA ..........................................................................................................................69

(3.4)MOMENTO ULTIMO SOBRE FORJADO ...........................................................................................................71



(4.1)ESTABILIDAD ...................................................................................................................................................80

(4.2) RESISTENCIA ...................................................................................................................................................80

(4.3) SOBRECARGA DE VIENTO ...............................................................................................................................83

(4.4) ACCIONES DE CORTA DURACION IRREVERSIBLES ..........................................................................................94

(4.5) ACCIONES DE CORTA DURACION REVERSIBLES .............................................................................................94

(4.6)ACCIONES DE LARGA DURACION ....................................................................................................................94

(4.7)FLEXION SIMPLE ..............................................................................................................................................95

(4.8)ITERACION MOMENTO-CORTANTE .................................................................................................................97

(4.9) AREA NETA .....................................................................................................................................................97

(4.8) ITERACION MOMENTO -CORTANTE ...............................................................................................................97

(4.10) AXIL RESISTENTE...........................................................................................................................................98

(4.11) FLEXION COMPUESTA ..................................................................................................................................98

(4.12) FLEXOCOMPRESION .....................................................................................................................................98

(4.13) LONGITUD DE PANDEO ................................................................................................................................99


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TEMA 1: INTRODUCCIN


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1.1 MOTIVACION

Hoy en da la utilizacin de las estructuras tipo nave industrial se encuentra totalmente

generalizado y es la principal solucin a la que recurren los calculistas a la hora de disear ycalcular una estructura para el desarrollo de una actividad industrial del tipo que sea.No es extrao observar a las afueras de las ciudades como los polgonos industriales

se extienden y amplan, pues este sector industrial es uno de los principales motores de laeconoma de cualquier pas por supuestos del nuestro o por lo menos lo era hasta elcataclismo que vivimos actualmente.

Figu ra.1.1 Polgo no ind us trial .

Cualquier tipo de actividad industrial ha de comenzar con una idea de negocio, unosobjetivos, unos planes estratgicos, de financiacin, etc. Sin embargo, una de las bases sobrelas que se desarrollar dicha actividad ser el lugar fsico, donde el equipo humanoinvolucrado en dicha actividad deber pasar incontables horas desarrollando adecuadamentesu trabajo.

Es por este motivo, por lo que el diseo de dicha nave industrial no debe descuidarse,pues debe ser capaz de adaptarse a las necesidades del negocio y a las de los trabajadores.

Se puede observar como en los mencionados polgonos industriales existen multitud detipologas de nave industrial. Algunas de ellas, incluso para la misma actividad a desarrollar,presentan diferentes soluciones constructivas, hasta tal punto que puede ser que ninguna delas dos naves se parezca ni interior ni exteriormente entre s.

El motivo de esta disparidad en el diseo se debe a que las soluciones constructivasadoptadas dependen de la experiencia y preferencias del ingeniero que ha diseado ycalculado dicha obra.


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Fig ur a.1.2 D iseo nav e m etlic a

Por tanto, es lgico pensar que el clculo y diseo de una nave industrial no es unatarea fcil y repetitiva, sino que requiere una serie de conocimientos importante.

Para realizar la nave en estudio se tendr que estudiar, previo diseo de la misma, losdistintos tipos de materiales estructurales que actualmente nos ofrece el mercado, eligiendo elms adecuado para nuestro caso en concreto.

Una vez elegido los elementos estructurales se proceder a su descripcin y a la

comprobacin de la capacidad resistente de los principales, teniendo en cuenta la normativavigente en el sector y las cargas variables y permanentes aplicadas.Por ltimo se realizara un estudio econmico atendiendo a los precios actuales de

mercado para comprobar que la edificacin se encuentra dentro de los valores reales deconstruccin y no se sale del rango disponible por la propiedad.

No se considera objeto del proyecto el diseo y el clculo de las distintas instalaciones,como la elctrica y la de saneamiento, as como la realizacin de los acabados interiores y lacolocacin de las puertas y ventanas.


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1.2 OBJETIVOS

El objetivo principal del presente proyecto es el diseo, clculo y optimizacin de laestructura metlica de una nave industrial resuelta con prticos rgidos a dos aguas medianteel Cdigo Tcnico de la Edificacin con el cdigo comercial de CYPE Ingenieros.

A continuacin se enumeran otros objetivos perseguidos con este proyecto:

Establecer una metodologa de trabajo detallada con orientacin pedaggica para eldiseo y clculo de estructuras metlicas.

Familiarizarse con el manejo de normas UNE que regulan todas las construccionesindustriales para asegurar la integridad de todo lo que se construye.

Diseo y clculo de una estructura industrial, la eleccin, clculo y comprobacin de losperfiles ms adecuados segn las solicitaciones.

Clculo de las losas alveolares que formarn los forjados de oficina y cubierta de

oficina. Adaptar y utilizar los conocimientos acadmicos para resolver un problema real. Aprendizaje y manejo de un cdigo comercial de uso en la actualidad para el clculo de

estructuras. En este caso, del programa informtico CYPE, en concreto, sus mdulosGenerador de Prticos y Metal 3D Clsico. As como el programa informticoAUTOCAD para la realizacin de los planos.

Tener un primer contacto con el mundo de la construccin de una estructura industrialteniendo un acercamiento a la realidad de la edificacin.

Como requisitos generales de la edificacin a disear y calcular tenemos los siguientes:

La parcela ocupa una superficie total de 1.509 m2, tal y como figura en los planos deocupacin del solar, dispone de abastecimiento de agua, red de saneamiento ysuministro de energa para los trabajos que se tengan que realizar in-situ.

El terreno est limitado por el norte, este y oeste con otras parcelas algunas yaedificadas, y por el sur con la calle Plata, la cual ser la va de acceso a la obra para lamaquinaria y el personal.

Se ha de aprovechar al mximo en la medida de los posible, cumpliendo con laordenanza municipal respecto a retranqueos, los lmites de la nave.

La propiedad debe de disponer de una zona de oficinas, la cual se ejecutara en unaplanta superior para mejor aprovechamiento del terreno.

Hay que destacar que contemplaremos la posibilidad de cubrir la parte posterior de laestructura correspondiente a la zona de patio, teniendo en cuenta de no superar lanormativa vigente del ayuntamiento de Navalcarnero en lo que a la ocupacin delterreno se refiere.

Se debe disponer de un puente gra con capacidad para gran tonelaje y con laposibilidad de acceder este al patio.


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1.3 ESTRUCTURA DEL PROYECTO

El presente documento est organizado en varios temas siguiendo la siguiente

metodologa:

El tema 1 corresponde con una introduccin al proyecto, analizando los objetivos ycaractersticas generales del mismo.

En el siguiente tema se describen las tipologas constructivas ms importantes delsector de Edificacin Industrial, adems se realiza una descripcin detallada del problema(localizacin, datos de partida, funcionalidad, informacin estructural, casos de estudio,caractersticas del cerramiento, caractersticas del forjado de la entreplanta y caractersticas dela cubierta).

En el tema 3 se realiza el clculo y optimizacin de la estructura mediante el programaCYPE Metal 3D Clsico una vez introducidos todos los parmetros pertinentes, para ofrecer anuestros clientes la mejor estructura desde el punto de vista resistente y econmico.

El siguiente tema se expone el clculo analtico de las cargas de viento, y de laestructura mediante la comprobacin de los perfiles de pilares y dinteles del prtico tipo.

A continuacin se muestra en el tema 5 el presupuesto detallado para la nave.Y para terminar en el tema 6 se analizan las conclusiones finales, as como los posibles

trabajos a los que puede dar lugar el presente proyecto. Una vez mostrados los posiblestrabajos futuros se aaden las referencias bibliogrficas consultadas y los anexoscorrespondientes al clculo y comprobaciones E.L.U de los perfiles estructurales, as comolos planos ms importantes de la nave.


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TEMA 2: CONSIDERACIONESPREVIAS Y REQUISITOS DEL DISEO


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2.1. CONSIDERACIONES PREVIAS

Antes de nada se han introducido una serie de conceptos que ayudarn a comprender

mejor cada uno de los puntos de este proyecto. Primero se dan unas breves nociones de loque es una estructura, sus componentes y cmo se comporta. Una vez que se tiene clara laidea de estructura se ver cmo son las naves industriales, para comprender los elementosprincipales de este proyecto.

2.1.1 ESTRUCTURA

Es el conjunto de elementos resistentes convenientemente vinculados entre s queaccionan y reaccionan bajo los efectos de las cargas a que son sometidos. Su finalidad esresistir y transmitir las cargas del edificio a los apoyos manteniendo la forma sin sufrirdeformaciones incompatibles. Las cargas se pueden clasificar en:

Peso propio.Cargas de funcionamientoAcciones varias.

Dentro del peso propio se incluyen las cargas de la estructura, que son especialmentesignificativas en las estructuras de hormign armado y las cargas reolgicas, que son lasproducidas por las deformaciones que experimentan los materiales en el transcurso del tiempopor retraccin, fluencia bajo las cargas u otras causas En el segundo punto se incluyen lascargas que actan sobre la construccin como por ejemplo mobiliario, mquinas, gras y laspersonas que van a estar en la construccin.

El tercer punto se refiere a la temperatura (dilatacin-contraccin), el viento, la nieve,sismos, etc. Vemos que las cargas que pueden actuar sobre una estructura son muy variadasy pueden darse una serie de combinaciones entre ellas. La estructura debe soportar lacombinacin ms desfavorable. Cuando se habla de soportar se hace referencia a tresaspectos:

Estabilidad.Resistencia.Deformacin limitada.

La estabilidad de una estructura es la que garantiza que dicha estructura, entendida

como un slido rgido, cumpla con las ecuaciones de la esttica al ser sometida a las accionesexteriores y a su propio peso.La resistencia es la que obliga a que no se superen las tensiones admisibles del

material y a que no se rompa ninguna seccin.La deformacin limitada implica que se mantenga dentro de unos lmites. Toda

estructura se deforma al actuar las cargas, pero esta deformacin debe ser controlada.Los elementos estructurales fundamentales de las estructuras son:

Las vigas de directriz recta que fundamentalmente trabajan a flexin.Los pilares, que trabajan a compresin generalmente.Es importante no perder de vista otros dos elementos:

La cimentacin.


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El terreno.Si por algn motivo falla alguno de estos dos elementos no se conseguira el objetivo

final de la estructura, que es transmitir las cargas al terreno sobre el que est.Existen una serie de tipologas muy comunes dentro del mundo de las estructuras industrialesque son:

Los prticos, principalmente de nudos rgidos.Las cerchas generalmente de nudos articulados.

2.1.2. NAVES INDUSTRIALES

Son estructuras ligeras, pueden ser metlicas, de hormign o mixtas (hormign yacero), que cubren grandes luces sin utilizar pilares intermedios. La figura 2.1 muestra laestructura tpica de una nave industrial formada 8 prticos simples unidos por suscorrespondientes correas. Cuidado al observarla pues est representada la sombra proyectada

y puede confundir.

Figura 2.1 Estructur a de nave indu str ial

Las naves industriales son edificios funcionales, difanos, orientados a la produccin dealgn bien de manera que en su interior tiene lugar todo el proceso productivo y a veces hacende almacn, dando cobijo a los operarios, a las mquinas y al producto aislndoles de lasinclemencias externas, facilitando as el proceso de fabricacin industrial.

Estas estructuras suelen realizarse de manera que su construccin sea econmica ycubra las necesidades bsicas, por lo que en su mayora estn formadas por una estructurametlica, recubierta de paramentos de fbrica de ladrillo, hormign o chapa metlica y lacubierta suele ser tambin ligera, de chapa de acero o fibrocemento con algn lucernario paradejar pasar la luz del exterior.

La construccin de estas naves se puede realizar de varias maneras pero por logeneral, estn formadas por unos cimientos slidos, principalmente zapata de hormignarmado o losa de hormign armado donde se colocan unas placas que reciben a los pilares,que pueden ser de acero u hormign armado. Sobre los pilares se colocan unas vigas queforman el dintel, que van de un lado a otro de la nave y sobre las que se monta la cubierta. Verfigura 2.2.


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Figur a.2.2 Nave en con stru ccin

Las naves industriales actuales se dividen en dos grupos principales segn el materialque las forme, acero u hormign, o la menos usada pero con una gran progresin, laestructura mixta (acero y hormign).

La eleccin de uno y otro material depender de mltiples factores entre los quedestaca, por supuesto, el econmico, aunque no es el nico, ya que tanto el acero como el

hormign armado o pretensado presentan ventajas e inconvenientes que se deben tener encuenta.La estructura metlica en general es muy ligera y ms flexible que la de hormign

armado, por lo que se comporta mejor en terrenos que puedan plantear asientos diferenciales.Adems, su montaje es muy rpido, con lo que se consiguen menores tiempos deconstruccin, lo que en ocasiones puede ser de gran importancia. Este punto queda resueltocon las construcciones realizadas con elementos de hormign prefabricado, que permitendisponer de la agilidad del montaje de la estructura metlica, junto con las ventajas delhormign.

Las vigas metlicas se pueden reforzar fcilmente, y disponen de cierto valoreconmico residual cuando finaliza su vida til.

Una de las desventajas de la estructura metlica frente a la de hormign armado es su

comportamiento ante el fuego. La estructura metlica requiere de grandes protecciones que,en todo caso, no evitara el fallo catastrfico ante un incidente de este tipo. El hormign, por suparte, permite la subsistencia de la estructura durante un periodo ms prolongado, lo queimpedira que se produjeran grandes daos estructurales o, en un caso ms extremo,permitira una posible evacuacin del edificio antes de su colapso.

En nuestro caso hemos optado por la estructura metlica, condicionado principalmentepor el factor econmico.

Los pilares que se emplean suelen ser perfiles de acero laminado normalizado enalguna de sus variedades (HEB, HEA, UPN, IPE, etc.) o formados por barras soldadas dediferentes perfiles.


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En donde se puede ver ms variedad de formas es en las vigas que pueden ser desdesimples perfiles de acero laminado hasta complicadas estructuras de barras soldadas queconforman lo que se denomina una cercha, pasando por vigas de perfil variable.

Cuando se emplean cerchas para realizar las vigas de la cubierta suele ser porque laluz entre los pilares es muy grande.Dependiendo de su forma y elementos reciben diferentes nombres como por ejemplo:

Prtico simple: formado por dos pilares y dos vigas unidas que forman eldintel del prtico, pueden ser simtricos o asimtricos.

Prtico en celosa americana: formado por una viga en cercha y dos pilares.

Prtico en celosa belga: formado por dos pilares y una viga en cercha.


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Prtico en celosa Poncelau: formado tambin por dos pilares y una viga encercha.

Como se ha visto en estos ejemplos la variedad est en la confeccin de la cercha queune los dos pilares, cada una de ellos resuelve de manera similar la estructura para soportarlas cargas.

Prtico Celosa: Se trata de un prtico en el que tanto los dinteles como los pilares estnformados por celosas de barras. Son estructuras muy ligeras usadas cuando se quieren cubrirgrandes luces. Su rango de aplicacin suele ser de 15 a 30 metros de luz.


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2.1.3. DESCRIPCIN DE LOS PROGRAMAS

En el mercado se pueden encontrar muchos programas informticos para el clculo deestructuras como SAP2000, Edwin de Procedimientos Uno, Triclac 7.1, etc. En este caso se haoptado para el clculo de la nave por el paquete informtico de CYPE ingenieros.

Se trata de una potente aplicacin para el clculo de estructuras de edificios, navesindustriales y cualquier otro tipo de estructura resistente.Mediante la aplicacin de mtodos matriciales obtiene de una forma relativamente sencilla yfiable el dimensionado y optimizacin de las estructuras, ya sean de hormign, metlicas ocombinadas.

En l hay diferentes mdulos segn lo que se quiera calcular. En la realizacin de esteproyecto se han utilizado dos, el Generador de Prticos y CYPE Metal3D Clsico.

2.1.3.1. Generador de prticos

El generador de prticos permite crear de forma rpida y sencilla la geometra y lascargas de peso propio, sobrecarga de uso, viento y nieve de un prtico formado por nudosrgidos, celosas o cerchas. Proporciona el dimensionamiento de correas de cubiertas ylaterales de fachadas, optimizando el perfil y la separacin entre correas.Las cargas de viento y nieve se calculan automticamente, segn la norma elegida, con lasimple seleccin por parte del usuario de la localidad donde se sita la estructura.

Exporta a Metal 3D Clsico la geometra del prtico con apoyos biarticulados obiempotrados, sus cargas y los coeficientes de pandeo de las barras que lo componensuponiendo la estructura traslacional o intraslacional.

Cuando la exportacin se realiza hacia Metal 3D Clsico, se exportan todas las cargasde viento: las de cubierta, las de los laterales de la nave y las perpendiculares a los prticos de

pared final (muros pin). Estas cargas se exportan como cargas superficiales, lo que facilitaenormemente la labor de introduccin de datos en Metal 3D Clsico; ya que, en el caso de losprticos de pared final, el usuario no necesita introducir cargas lineales en los pilaresintermedios. Tan slo debe introducir estos pilares y el programa repartir la carga superficialsobre todas las barras del muro pin con una direccin de reparto horizontal.

2.1.3.2. CYPE Metal 3D Clsi co

CYPE Metal 3D Clsico es un gil y eficaz programa pensado para realizar el clculode estructuras en 3 dimensiones de barras de madera, de acero, de aluminio, de hormign o

de cualquier material, incluida su cimentacin con zapatas, encepados, correas de atado yvigas centradoras. Si la estructura es de barras de madera, de acero o de aluminio, obtiene suredimensionamiento y optimizacin mxima.

Una vez exportados los datos desde el Generador de Prticos lo que se hace en Metal3D es darle las condiciones internas y externas a los nudos, pandeo de las piezas, la flechamxima, describir el material as como su disposicin, etc.. En este programa se pueden dardiversas condiciones de carga as como decidir si se quiere que la estructura se pruebe contraincendios, sismos y otros. Es una herramienta de clculo muy potente ya que realizacomprobaciones de todo tipo en todos los elementos constructivos.


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2.1.3.3. Ed-tr idim

Este programa es el utilizado en la Universidad Carlos III para la realizacin de lasprcticas de las asignaturas de TECI 1 y TECI 2 as como Ingerira estructural dependientesdel departamento de Medios Continuos y Teora de Estructuras. El uso que en este proyectose ha hecho de este programa ha sido para corroborar clculos realizados a mano as comopara la edicin de los distintos diagramas de momentos flectores que aparecen por el proyectoy los dibujos de las deformadas de las situaciones de carga.


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2.2. REQUISITOS DE DISEO

2.2.1. EMPLA ZAMIENTO Y DESCRIPCION DEL SOLAR

La nave industrial se ubicar en la parcela n 44 de la calle Plata, del Polgono IndustrialSAV-10, situado en la localidad de Navalcarnero, Comunidad de Madrid se trata de un solarrectangular.Las dimensiones son las siguientes:

- Lindero Norte, limita con la parcela n 50, tiene una longitud de 22,70 m.- Fachada Sur, tiene una longitud de 22,70 m.- Lindero Este, limita con la parcela n 45, tiene una longitud de 80,35 m.- Lindero Oeste, limita con la parcela n 43, tiene una longitud de 80,35 m.

La superficie total del solar es de 1.823,94 m.

El terreno donde se ubicar la nave tiene una topografa llana debido a que ha sidopreviamente acondicionado por la propiedad, no siendo necesaria la realizacin de obra demovimiento de tierras, salvo para la realizacin de las cimentaciones.

Los servicios urbansticos de la parcela son todos los necesarios para el posteriordesarrollo del edificio, es decir, alcantarillado, abastecimiento y evacuacin de aguas,suministro de energa elctrica y telefona. La acera ser pavimentada posteriormente, con sucorrespondiente bordillo.

El polgono est perfectamente comunicado, ya que tiene distintos accesos, tales como laN-V, y la M-40 con la M-45. Luego no ser necesaria la construccin de nuevos accesos.

Figur a.2.3 Imag en area Goo gle earth del s olar en est udio .


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2.2.2 DESCRIPCION DE LA ESTRUCTURA O NAVE

La nave objeto del presente trabajo estar dedicada al almacenamiento de placasprefabricadas de hormign.

Para el desplazamiento de las placas por el interior de la nave ser necesario el uso deun puente gra, el cual se dispondr para que pueda salir al patio trasero, que tambin seusar como almacn.

Algunas de las dimensiones de la nave vienen predeterminadas por la propiedad como laanchura y la longitud, otras como la altura de pilares, la altura del forjado o la pendiente de losfaldones se han elegido tras observar la mayora de las naves industriales construidas en elmismo polgono y siguiendo la normativa aplicable , y sern las siguientes:

Luz de nave: 18,50 m. Longitud de la nave: 54,40 m. Separacin entre pilares: 5,38 m. Altura de pilares: 8,00 m.

Pendiente de los faldones: 21,62 % Altura de coronacin: 10,00 m. Situacin topogrfica: 4 Zona elica: 4 Altura topogrfica: 647 msnm Tensin admisible del terreno: 2 Kg/cm2 (se ha considerado este valor debido a los

estudios geotcnicos realizados en las parcelas colindantes.)

En cuanto a las caractersticas arquitectnicas que se han seleccionado como punto departida para la nave sern las siguientes:

Las dimensiones concretas de la nave en planta sern de 18,50 x 54,40 metros. La cubierta ser metlica, tipo sndwich, formador por dos chapas prelacadas con un

ncleo de poliuretano interior de 50 mm. La tipologa seleccionada ser una cubiertaformada por dinteles laminados a dos aguas.

La cimentacin estar basada en zapatas cuadradas o rectangulares dependiendo delclculo obtenido, unidas por vigas de atado, la cual no ser objeto de clculo de esteproyecto.

El cerramiento lateral estar forjado por placas de hormign armado prefabricado, elcual se encajar entre los pilares metlicos en el alzado este y posterior y se dispondrpor la parte exterior de los pilares en el alzado oeste y sur, para ganar en esttica enlos alzados visible a la calle. La tipologa de las placas ser horizontal.

De esta forma quedan definidas las principales caractersticas a grosso modo de nuestra

estructura, en los siguientes captulos se ir desgranando cada uno de ellos.


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2.2.3 NORMATIVA APLICABL E

A continuacin se enumeran las normas y leyes que han sido aplicadas en diferentesmomentos a lo largo del desarrollo del proyecto, as como una pequea descripcin de lasmismas.

- Cdigo Tcnico de la Edificacin (CTE). El cdigo tcnico de la edificacin establece lasexigencias que deben cumplir los edificios en relacin con los requisitos bsicos de seguridady habitabilidad, se debe garantizar la seguridad de las personas, el bienestar de la sociedad yla proteccin del medio ambiente.

Se trata de un documento que agrupa las ya derogadas Normas Bsicas de laEdificacin (NBE), las Normas Tecnolgicas de la Edificacin (NTE) y las SolucionesHomologadas de la Edificacin (SHE).

Dicho Cdigo fue aprobado por la Ley de Ordenacin de la Edificacin (LOE) 38/1999del 5 de noviembre, el 6 de mayo de 2000, fecha esta ltima en la que entr en vigor.En la realizacin de este proyecto se han aplicado de manera ms intensa los siguientesdocumentos de dicha norma:

DB-SE. Documento Bsico. Seguridad Estructural.

DB-SE-AE. Documento Bsico. Seguridad Estructural. Acciones en la Edificacin.

DB-SE-A. documento Bsico. Seguridad Estructural. Aceros.

- EHE. Instruccin de hormign estructural. Real Decreto 2661/1998 del 11 de diciembre,

modificado por el Real Decreto 996/1999 del 11 de junio.

Norma aplicable a las estructuras y elementos de hormign estructural, incluido el hormign enmasa, armado y pretensado, as como hormigones especiales.

- Normas UNE. Concretamente aquellas que afectan al diseo y clculo de los elementosestructurales para el puente gra y los forjados de oficina de losa alveolar prefabricada, comoson:

Norma UNE76-201-88. Caminos de rodadura de puentes gra.

Norma UNE 58-101-92. Condiciones de resistencia y seguridad en las gras torredesmontables para la obra.

Norma UNE1168:2006. Productos prefabricados de hormign. Placas alveolares. Norma UNE 13225:2005/AC: 2006. Productos prefabricados de hormign. Elementos

Estructurales lineales.


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2.2.4 ACCIONES SOBRE LA ESTRUCTURA

Al calcular una estructura de cualquier tipo hay que tener en cuenta las acciones queactan sobre ella y que vienen definidas por las normas de aplicacin, en cada caso.Siguiendo la Normativa Actual CTE en su Documento Bsico SE-AE, las acciones que sedeben tener en cuenta son las siguientes:

Acciones permanentes:o Peso propio.

Acciones variables.o Sobrecarga de Uso.o Vientoo Acciones Trmicas.o Nieve

Acciones Accidentales.

o Sismo

En los apartados siguientes se proceder a establecer los procedimientos para ladeterminacin de los valores requeridos para cada una de estas acciones.

2.2.4.1 Ac cion es permanen tes.

Peso Propio, P

El peso propio a tener en cuenta es el de los elementos estructurales, los cerramientosy elementos separadores, la tabiquera, todo tipo de carpinteras, revestimientos (comopavimentos, guarnecidos, enlucidos, falsos techos), rellenos (como los de tierras) y equipo fijo.El peso lineal de los elementos depende de la seccin seleccionada, por lo que se definir elcorrespondiente en cada caso.

En la estructura estudiada se distinguen tres situaciones de carga permanente distintas: Correas de cubierta: Soportan la cubierta, junto con los elementos de sujecin e

impermeabilizacin correspondientes, cuyo peso se determinara ms adelante.

Dinteles: las acciones sobre ellos son los que aparecen en los apoyos (casquillos) delas correas de sujecin, derivadas de la transmisin del peso de la cubierta y de laspropias correas, que sern convenientemente dimensionadas para las accionesexternas que se presentan sobre la cubierta.

Forjado de planta de oficinas: soporta el peso del pavimento de esta planta y de lospaneles de divisin o tabiquera de esta misma planta.

Solado de oficina, colocado directamente sobre el forjado, incluida la capa decompresin, en total 225 Kg/m2 .

Tabiquera de oficinas, se consideraran 100 Kg/m2, de forma que se aceptentanto tabiques de pladur como de albailera.

Carga permanente total sobre el forjado de oficina: 225 Kg/m2.


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2.2.4.2 Accio nes v ariables.

Sobrecarga de Uso

La sobrecarga de uso incluye el peso de todos los objetos que pueden situarse sobreella. El valor de esta sobrecarga depender del uso que se vaya a dar a cada parte del edificio. Por lo general, los efectos de la sobrecarga de uso pueden simularse por la aplicacin de unacarga distribuida uniformemente. De acuerdo con el uso que sea fundamental en cada zonadel mismo, como valores caractersticos se adoptarn los de la Tabla 3.1. del CTE en sudocumento bsico, Acciones en la edificacin, y que se puede observar en la nuestra tabla 2.1.Dichos valores incluyen tanto los efectos derivados del uso normal, personas, mobiliario,enseres, mercancas habituales, contenido de los conductos, maquinaria y en su casovehculos, as como las derivadas de la utilizacin poco habitual, como acumulacin depersonas, o de mobiliario con ocasin de un traslado.

Tabla 2.1: sobr ecarga de uso s egn CTE-DB-AE

De esta tabla se deduce que las sobrecargas de uso a tener en cuenta en cada elemento

de la nave sern las siguientes:

Cubierta:

La cubierta, que se dimensionar ms adelante, estar formada por panelessndwich con una capa intermedia de poliuretano de 50 mm., apoyados en lascorreas. Este tipo de cubierta no permite el acceso a ellas, ya que incluso lastareas de mantenimiento requieren de sistemas de elevacin para ser llevadasa cabo. Es por esto que no se consideran sobrecargas de uso uniformementedistribuidas sobre la cubierta.

Carga puntual de 100 Kg en la posicin ms desfavorable, segn norma.


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Forjado de planta de oficinas: Clasificado como B. Zona Administrativa localesprivados: 200 Kg/m2.

Viento

Para el clculo de las cargas de viento sobre los elementos de la estructura tambin seha seguido las indicaciones de las normas marcadas por el CTE en su apartado 3.3correspondiente a DB-SE-AE.

En el tema 4 se expone con detalle el proceso seguido para la determinacin de las cargas deviento sobre los distintos elementos estructurales, cubierta, dinteles, pilares y cerramiento,para su correspondiente dimensionamiento, donde se muestra el Clculo de las Cargas delViento.

Acciones Trmicas

Las acciones trmicas son las producidas por las deformaciones debidas a los cambiosde temperatura.

No se consideran acciones trmicas y reolgicas debido a que segn la Norma CTE.DB SE-A en su apartado 3.4.1.3 referentes a cargas trmicas nos dice que pueden noconsiderarse las acciones trmicas cuando se dispongan juntas de dilatacin o cuando noexistan elementos continuos de ms de 40 m. de longitud. En nuestra estructura nodispondremos de elementos continuos de ms de 40 m. de longitud, ni las correas que estndispuestas cada tres vanos o las vigas carril del puente gra, las cuales no sern mayores a20 metros.

Nieve

Para la determinacin de la sobrecarga de nieve se ha seguido tambin lasindicaciones de las normas marcadas por el CTE en su apartado 3.5 correspondiente a DB-SE-AE. En esta norma se da como valor de carga de nieve por unidad de superficie enproyeccin horizontal, qn, y puede tomarse:

(2.1)Siendo:

= Coeficiente de forma de la cubierta segn tabla 3.5.3 del CTE.En nuestro caso tomamos la opcin 1 en la que se establece un valor igual a 1 para cubiertascon inclinacin menor o igual que 30. Ya que la inclinacin de la cubierta es de 21,62%.

Sk = El valor caracterstico de la carga de nieve sobre un terreno horizontal segn 3.5.2 y sepuede tomar de la tabla 2.2 con los valores caractersticos de las capitales de provincia.

En nuestro caso, situaremos la nave en la comunidad de Madrid, tomando como referencia dealtitud la ciudad de Navalcarnero situada a 674 m. con lo que en la tabla escogeremos lacapital Madrid, con lo que la sobrecarga de nieve ser de:

qn=0,60 KN/m2

(2.1)


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Tabla.2.2 Sobrecarga de nieve en capi tales de prov incia y ciudades autnomas.

2.2.4.3 Ac cion es Acci dentales.

Sismo

Las acciones ssmicas son las producidas por las aceleraciones de las sacudidasssmicas. Estas acciones estn regladas en la Norma de Construccin Sismorresistente,NCSE-02.

Para determinar las acciones de tipo ssmico que hay que tener en cuenta en el clculode la estructura, la Norma exige, en primer lugar, determinar en qu categora se puede incluir

la edificacin. Esta categora depende del uso al que se destina y de los daos que puedeocasionar su destruccin, tanto a nivel econmico como humano. As, debe ser incluida dentrode uno de los siguientes niveles de importancia:

Importancia moderada: existe una baja probabilidad de que su destruccin produjeravctimas, interrumpiera un servicio primario o produjera daos econmicos significativosa terceros.

Importancia normal: su destruccin puede ocasionar vctimas, interrumpir un serviciopara la colectividad, o producir importantes prdidas econmicas, sin que en ningncaso se trate de un servicio imprescindible ni pueda dar lugar a efectos catastrficos.

Importancia especial: su destruccin puede interrumpir un servicio para la colectividad,

producir importantes prdidas econmicas o dar lugar a efectos catastrficos.

Segn esta Norma y de acuerdo a los daos que puede ocasionar su destruccin, laedificacin objeto del presente trabajo se clasifica como de importancia normal.

La Norma se aplica en las construcciones de importancia normal excepto cuando laaceleracin ssmica bsica, ab sea inferior a 0,04 g.

Consultando el Mapa de Peligrosidad Ssmica, representando en la Figura 2.6, seobserva que el valor de la aceleracin ssmica bsica para la ciudad de Navalcarnero esmenor que 0,04 g. con esto, nuestra nave queda exenta de seguir los preceptos de la NormaSismorresistente.


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Figur a. 2.6 Mapa de p eligro sidad ssm ica

2.4.5. Acci ones del terreno , QTerr

Las acciones del terreno son las debidas al empuje, activo o pasivo, del terreno sobralas partes del edificio en contacto con l.

Estas acciones dependen del tipo del terreno sobre el que se asiente. La normaclasifica los terrenos de la siguiente forma:

Rocas: formaciones geolgicas slidas, con notable resistencia a compresin. Seagrupan en:

- Rocas istropas.- Rocas estratificadas.

Terrenos sin cohesin: terrenos formados fundamentalmente por ridos: grava, arena ylimo inorgnico, pudiendo contener arcillas en cantidad moderada. Predomina en ellosla resistencia debida al rozamiento. Se clasifican en:

- Terrenos de graveras.

- Terrenos arenosos gruesos.- Terrenos arenosos finos.

Terrenos coherentes: formados fundamentalmente por arcillas, que pueden contenerridos en cantidad moderada. Al secarse forman terrones que no pueden pulverizarsecon los dedos. Predomina en ellos la resistencia debida a la cohesin. Segn suconsistencia y su resistencia a compresin en estado natural no alterado, se clasificaen:

- Terrenos arcillosos duros.- Terrenos arcillosos semiduros.- Terrenos arcillosos blandos

- Terrenos arcillosos fluidos.


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TEMA 3: CLCULO DE LAESTRUCTURA METLICA


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En el presente apartado se procede a la descripcin de los clculos realizados paradimensionar los elementos de la estructura.

Para llevar a cabo el clculo de la estructura principal, se ha utilizado el mdulo METAL3D del programa CYPE. Este programa requiere permitir el dimensionamiento de los perfiles autilizar, una vez introducidas las acciones sobre la estructura.

Como estructura principal se considerar el conjunto de pilares, vigas y dinteles, excluyendotanto la cubierta con sus correas correspondientes, el cerramiento, el forjado de oficinas,puente gra y el conjunto de la cimentacin. Todos estos elementos se dimensionarn deforma independiente y detallada en los siguientes apartados.

3.1. JUSTIFICACION DE LAS DIMENSIONES

En primer lugar se establece como separacin entre prticos una distancia de 5,38 m.

numerosos autores, por ejemplo R. Argelles en su libro La estructura metlica hoy,consideran una separacin ptima entre prticos para nave industriales de entre 5 y 7 metros.Debido a que la profundidad de la nave y el patio son de 70,27 m obtendremos 14 prticos.Hay que recordar que la estructura del patio estar calculada para poder ampliar la nave en unfuturo, por lo tanto los prticos sern iguales con la nica excepcin que la zona para patio notiene cubierta ni cerramientos.

Para establecer la altura de la nave se tendr en cuenta el uso de la misma. Se trata deuna nave donde se llevara a cabo el almacenaje y la carga y descarga de losas de hormignprefabricadas, por tanto, para este tipo de industria se requiere un gran espacio de maniobratanto para el puente gra como para camiones por su interior. Por tal motivo se selecciona unaaltura de pilares de 8,00 metros y una altura hasta la cumbrera de 10,00 metros.

Generalmente para este tipo de naves industriales, las pendientes de los faldones decubierta se suelen construir inferiores al 25%. A ms pendiente de la cubierta, mejor sueletrabajar la estructura, porque es ms abovedada y la nieve y agua resbalarn mejor. Por otrolado, cuanta menos pendiente tenga, menos expuesta estar la cubierta a la accin del viento,de ah que las pendientes se monten inferiores al 25%. Por este motivo se selecciona unaaltura hasta cumbrera de 10,50 metros, lo que nos otorga una pendiente del 21,62%.

3.2. ELECCIN Y CLCULO DE LAS CORREAS DE LA CUBIERTA

La cubierta ser de tipo sndwich prefabricado de 50 mm. de espesor. Estar formadapor dos chapas prelacadas de 0,6 mm. de espesor con un ncleo aislante intermedio depoliuretano. En el ANEJO B podemos observar las caractersticas ofrecidas por el fabricanteMETALPANEL, S.A. sobre nuestra cubierta.

Si se considera, tomando la suma de carga de viento, nieve y mantenimiento es deaproximadamente 100 Kg / m2, la distancia entre correas deber ser, como mximo, de 1,50metros.


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3.2.1. CLCULO DE LA S CORREAS DE CUB IERTA

Como ya se ha dicho, las correas son los elementos que soportan la cubierta ytransmiten sus esfuerzos al resto de la estructura. Se trata de perfiles metlicos colocados endireccin trasversal a los prticos de la estructura.

A pesar de su disposicin, su funcin no es la de arriostrar los prticos para darconsistencia a la estructura. Esto se consigue a travs de las vigas en testeros de columna,que se dimensionarn como parte integrante de la estructura principal. De esta forma, losperfiles necesarios para las correas son de menor seccin, reduciendo las acciones sobre losdinteles de los prticos.

Para dar flexibilidad a la hora de sustituir elementos, no se colocarn vigas continuasen toda la longitud de la nave, sino que las correas estarn formadas por elementosdispuestos de forma consecutiva, de forma que no se transmitan esfuerzos entre ellos.

3.2.1.1. Memor ia de clcul o

Para su clculo se emplear el mdulo Generador de Prticos. Internamente esteprograma utiliza el modelo de viga continua con un nmero de tramos variable, en este casoconcreto, se utiliza el modelo de viga continua de 3 o ms vanos. El clculo de tensiones yflechas se hace de acuerdo a lo previsto en el CTE.

La comprobacin de las correas se efecta de acuerdo a las tensiones y flechasmximas, es decir, las correas se comprueban tanto para el estado lmite ltimo (E.L.U), comopara el estado lmite de servicio (E.L.S). Para los perfiles laminados se incluye el efecto del

pandeo lateral y para los perfiles conformados se incluye adems los efectos de combadura yabolladura contemplados en el CTE.

El inconveniente que presenta este mdulo es que solamente permite generarestructura con prticos paralelos y equidistantes, lo que no supondr ningn problema paranuestro caso.

La ventaja que presenta es que nos optimiza el tipo de perfil seleccionado, indicando laseparacin ptima y el menor perfil de la serie indicada con los requisitos especificados.

3.2.2. INTRODUCCIN DE DATOS Y CARGAS

A continuacin se explica el orden de los datos introducidos, as como la justificacin dedichos valores.

Los datos ms relevantes introducidos han sido:

- Nmero total de 10 vanos, con una separacin entre vanos de 5,38 m., como seexpuso en el primer apartado de este documento.

- Se utilizar un cerramiento de chapa tipo sndwich prefabricado de 50 mm de espesor,con un peso aproximado de 25 Kg / m2 similares a las que pueden apreciarse en lafigura 3.1, ms un incremento de de 10 Kg / m2 , por elementos de sujecin.


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Tabla 3.2 Caractersticas de las cor reas s eleccion adas.


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3.3. SELECCIN DEL TIPO DE PORTICO

Una vez que se ha calculado el tipo de correa de cubierta, el siguiente paso ser laseleccin del tipo de prtico que conformar la cubierta metlica. Este paso implica conocercon cierta profundidad el comportamiento que puede tener un elemento de este tipo y sabercon bastante precisin como ser su montaje real en obra pues de estas condicionesdepender en gran medida su proceso de clculo.

Para la seleccin del tipo de prtico se requerir uso tanto del Generador de Prticoscomo del Metal 3D Clsico (M3DC). El proceso consistir en generar inicialmente el prticoen el Generador para despus exportar, con las condiciones adecuadas, a Metal 3D.

3.3.1. CREACIN DEL PORTICO

El primer paso ser crear cada uno de los prticos, para ello se seguirn los pasos quese indicaron previamente en el apartado 3.1. correas de cubierta.

Llega el momento de crear la conexin que CYPE nos permite crear entre los diferentesmdulos que integran su paquete. Se establecer la conexin entre el Generador de Prticos yMetal 3D Clsico, para lo cual exportaremos los prticos, creados en el Generador, a Metal 3DClsico.

Aunque esta operacin pueda parecer trivial, es muy importante, pues de seleccionaren este paso correctamente los parmetros dependern el resto de los clculos que se verninvolucrados en el presente proyecto, adems de proporcionar una gran cantidad de mejorasque se irn comentando. A la hora de exportar nos aparece el recuadro de la figura 3.3.

Figura 3.3 Cuadro d e exportacin del Generador a METAL 3D

Lo que seleccionemos en este cuadro, como se ha dicho ser muy importante para elclculo del resto de la estructura, pero ms importante an ser que posteriormente en obre el


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montaje se efecte tal y como, en cuadros como este, se ha ido indicando, o de lo contrario laestructura que ha sido calculada no servira de nada.

A partir de ahora cada dato introducido puede variar considerablemente el resultadoobtenido por el programa Metal 3D.

En cuanto a las opciones de pandeo, en la zona superior derecha, es importanteseleccionar bien los pandeos. El programa siempre genera longitudes de pandeoindependientemente de la opcin que seleccionamos, sin embargo, es an ms importanteseleccionar la traslacionalidad o intraslacionalidad del conjunto, por tanto se harn lassiguientes consideraciones:

La estructura es intraslacional en el sentido longitudinal de la nave, pues el cerramientoestar formado por paneles de hormign prefabricado que arriostrarn suficientementela estructura en el sentido longitudinal como para considerarla intraslacional.

En cuanto a la traslacionalidad de los prticos en su plano, habr que distinguir dossituaciones. Los prticos hastiales, al igual que los planos laterales de la nave, se

encontrarn cerrados mediante paneles prefabricados de hormign lo que aportarintraslacionalidad en dicho plano. Por otro lado los prticos centrales, o lo que no sonhastiales, no tienen ningn tipo de cerramiento por tanto se debern considerartraslacionales en su plano.

Igualmente ocurre en los pilares del patio, ahora bien, como se coment al inicio delproyecto, el patio ha de disearse con previsin de una posible ampliacin de la misma, lo quequiere decir que si calculamos los prticos del patio traslacionales, frente a una posibleampliacin, provocar que en este clculo los prticos del patio estn ligeramentesobredimensionados, no obstante se asume por lo anteriormente expuesto.

Por lo tanto, se selecciona que los prticos sern traslacionales en su plano, aunqueposteriormente se ver en detalle el tema de los coeficientes de pandeo que deben llevar cadauno de los elementos de la estructura.

En cuanto al resto de los parmetros del cuadro de la figura 13 se indicar quesolamente queremos que nos genere un prtico bidimensional pues en esta fase todava nointeresa introducir el resto de la estructura.


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3.3.2. DEFINICIN DE LOS PARMETROS Y CARACTERSTICAS DEL PORTICO

En este punto se tiene el prtico tipo en estudio en NM3D de forma bidimensional.Llega el momento de introducir todos los parmetros y definir las caractersticas de dichoprtico para su posterior clculo. En primer lugar predimensionremos un prtico tipo de laestructura y una vez que tengamos unos perfiles que pueden considerarse validosintroduciremos todas las dems barras de la estructura, que sern los prticos restantes de laestructura, los pilares correspondiente a los hastiales, los pilares y vigas de forjado de oficinas,arriostramientos de cubierta y de laterales y vigas de atado de prticos.

Conviene detenerse y hacer un pequeo parntesis para resumir los datos que hastaahora tenemos gracias al Generador de Prticos, pues su desconocimiento podra llevar a sunueva introduccin generando un clculo de error importante en la estructura.

Por tanto, en este punto nos encontramos con:

La estructura del prtico dibujado incluyendo los pilares. Los parmetros de pandeo aproximados que ha calculado el Generador de Prticoscomo se indic en el apartado anterior aunque llegados a este punto los parmetros depandeo pueden cambiar para ajustar mejor nuestra estructura a las condiciones decontorno que tenemos.

Las correas calculadas y sus correspondientes cargas ya implementadas. Las cargas de viento y nieve totalmente generadas e introducidas en la estructura, por

lo que no ser preciso su nueva definicin.

A partir de aqu se deber: Definir las condiciones concretas de apoyo para el prtico. Definir las barras pertenecientes al prtico tipo y las mnsulas de puente gra.

Definir el material correspondiente a cada barra. Introducir los coeficientes de pandeo en los ejes XY y XZ y las limitaciones de flechas

(segn establece el CTE). Analizar el peso de la estructura y seleccionar un tipo de prtico.

Una vez llegado a este punto y con un predimensionamiento ptimo del prtico tipo pasaremosa calcular la estructura completa.Este paso se realiza para tener un conocimiento aproximado de las dimensiones de laestructura, adems para comprobar los resultados obtenidos procederemos al clculo manualdel prtico tipo, para saber en qu punto estamos de nuestro clculo. Hoy en da es importantetener claro que se est calculando, que nos ofrece el programa y cul es el clculo que ms se

asemeja a la realidad. Es peligroso dejarse llevar por las potentes herramientas de clculodisponibles en el mercado y por eso debemos tener un referente ms aproximado y acertadocomo es un buen calculo manual, obteniendo de l un nmero gordo que nos dir en quposicin estamos en nuestro calculo.

Una vez calculado el prtico tipo mediante programa de clculo y comprobadomanualmente realizaremos los siguientes pasos:

Introducir las barras restantes de la estructura. Llevar a cabo una agrupacin de las barras. Definir las barras que queden por definir. Definir el material correspondiente

calculo de nave industrial mediante cype metal 3d clasico para almacenamiento de materiales de...

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