03.memoria de cimentacion y estructura

Proyecto Fin de Carrera. Tribunal A4. 13 de Diciembre de 2006 MEMORIA DE CIMENTACIÓN Y ESTRUCTURA Isabel Márquez Lanzas

MEMORIA DE CÁLCULO DE ESTRUCTURAS

INDICE:

1.- NORMATIVA Y BIBLIOGRAFIA EMPLEADA. 2.- CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES 2.1.- HORMIGON

2.2.- ACERO

2.3.- ACERO DE MALLAZOS

2.4.- ACERO ESTRUCTURAL

3.- BASES DE CALCULO ORIENTADAS A LA DURABILIDAD 3.1.- CLASES GENERALES DE EXPOSICION AMBIENTAL EN RELACION CON LA CORROSION

DE ARMADURAS

3.2.- CLASES ESPECIFICAS DE EXPOSICION AMBIENTAL EN ELACION CON OTROS

PROCESOS DE DEGRADACION DISTINTOS DE LA CORROSION

4.- COEFICIENTES DE SEGURIDAD Y NIVELES DE CONTROL 4.1.- MAYORACION DE ACCIONES

4.1.1.- ESTADOS LIMITE ULTIMOS

4.1.2.- ESTADOS LIMITE DE SEVICIO

4.2.- MINORACION DE RESISTENCIA DE MATERIALES

4.2.1.- ESTADOS LIMITE ULTIMOS

4.2.2.- ESTADOS LIMITE DE SERVICIO

4.3.- NIVELES DE CONTROL

5.- DESCRIPCION DE LA ESTRUCTURA 5.1.- CARACTERISTICAS DE LOS FORJADOS

5.2.- JUSTIFICACION DEL CANTO UTILIZADO

5.3.- CIMENTACION ADOPTADA

6.- ACCIONES ADOPTADAS EN EL CALCULO 6.1.- ACCIONES PERMANENTES

6.2.- ACCIONES PERMANENTES DE VALOR NO CONSTANTE

6.2.1.- ACCIONES REOLOGICAS

6.3.- ACCIONES VARIABLES

6.3.1.- SOBRECARGAS DE USO

6.3.2.- ACCIONES TERMICAS

6.3.3.- ACCIONES DE VIENTO

6.3.4.- ACCIONES DE NIEVE

Albergue y Centro de Interpretación en el poblado del Cerro del Hierro


6.4.- ACCIONES ACCIDENTALES

6.4.1.- ACCIONES SISMICAS

6.5.- CARGAS ACTUANTES SOBRE CADA FORJADO

7.- COMBINACION DE ACCIONES 7.1.- ESTADOS LIMITE ULTIMOS

7.2.- ESTADOS LIMITES DE SERVICIO

8.- CALCULO 8.1.- DEL CALCULO DE ESFUERZOS.

8.2.- DEL CALCULO DE ARMADURAS.

8.3.- LIMITACIONES DE LOS ESTADOS LIMITES DE UTILIZACION.

8.3.1.- FLECHA.

8.3.2.- DESPLAZAMIENTO LATERAL DE LOS NUDOS

1.- NORMATIVA Y BIBLIOGRAFIA EMPLEADA.

Para la confección del presente cálculo se ha tenido en cuenta las siguientes normativas:

- Normas Tecnológicas de la Edificación (NTE).

- Acciones en la Edificación (AE-88).

- Normas de Construcción Sismorresistente: Parte General y Edificación (NCSE-02).

- Normas Básicas de la Edificación (NBE).

ESTRUCTURAS DE HORMIGÓN ARMADO:

- Instrucción de hormigón estructural (EHE).

ESTRUCTURAS METALICAS:

- Estructuras de acero en la edificación (EA-95)

ESTRUCTURAS DE MURO DE CARGA:

- Muros resistentes en fabrica de ladrillo (NORMA FL – 90).

El programa informático utilizado para el cálculo de esta estructura ha sido la versión 2002 de CYPECAD.



2.- CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES

2.1.- HORMIGON Muros y cimentación....................................................... HA-30/P/25/IIa

Vigas, losas y forjados..................................................... HA-25/P/20/IIa

2.2.- ACEROToda la obra..................................................................... B400S

Designación

Clase de acero

Límite elástico fy en N/mm2 nomenor que

Carga unitaria de rotura fs en N/mm2 no menor que

Alargamiento de rotura en % sobre base de 5 diámetros no menor que

Relación fs/fy en ensayo no menor que

B 400 S

Soldable

400

430

12

1.05

2.3.- ACERO DE MALLAZOSToda la obra................................................................................ B500T

Ensayo de tracción Designacion de los alambres

Límite elástico fy en N/mm2

Carga unitaria fs en N/mm2

Alargamiento de rotura en % sobre base de 5 diámetros

Relación fs/fy

Ensayo de doblado-desdoblado α= 90 º β= 20 º

B 500 T

500

550

8

1.03

8 d

d. diámetro nominal del alambre



2.4.- ACERO ESTRUCTURAL

Contaremos con estructura metálica, que se desarrollará para la formación de pendiente en la cubierta.

Los perfiles utilizados serán IPN-80.

3.- BASES DE CALCULO ORIENTADAS A LA DURABILIDADSegún Articulo 8.2 EHE

3.1.- CLASES GENERALES DE EXPOSICION AMBIENTAL EN RELACION CON LA CORROSION DE ARMADURAS

Atendiendo a la tabla del art. 8.2.2 de la EHE.

CLASE GENERAL DE EXPOSICION

Clase Subclase

Designación

Tipo de proceso

DESCRIPCION

EJEMPLOS

Normal Humedad alta

IIa Corrosión de origen diferente de los cloruros

- Interiores sometidos a humedades medias altas(>65%) o a condensaciones.

- Exteriores en ausencia de cloruros, y expuestos a lluvia en zonas con precipitación media anual superior a 600 mm.

- Elementos enterrados o sumergidos.

- sótanos no ventilados.

- Cimentaciones. - Tableros y pilas de

puentres en zonas con precipitación media anualsuperior a 600 mm.

- Elementos de hormigón en cubiertas de edificios.

Cimentación ..................................................................................... IIa

Pilares y forjados protegidos.................................................................... IIa

Pilares y forjados a la intemperie.............................................................. IIa



3.2.- CLASES ESPECIFICAS DE EXPOSICION AMBIENTAL EN RELACION CON OTROS PROCESOS DE DEGRADACION DISTINTOS DE LA CORROSION

Atendiendo a la tabla del art. 8.2.3 de la EHE.

No hay constancia de posibilidad de ataques químicos.

4.- COEFICIENTES DE SEGURIDAD Y NIVELES DE CONTROL.

4.1.- MAYORACION DE ACCIONES Según Artículo 12 EHE.

4.1.1.- ESTADOS LIMITE ULTIMOS Como coeficientes parciales de seguridad de las acciones para las comprobaciones de los

Estados Límite Últimos se adoptan los valores de la tabla 12.1a, siempre que las instrucciones

correspondientes de acciones no establezcan otros criterios.

(Estos coeficientes han de ser modificados según el art. 95 dependiendo del nivel de control de

ejecución adoptado.)

NIVEL DE CONTROL DE EJECUCION

TIPO DE ACCION

Intenso Normal Reducido

Permanente γG= 1.35 γG= 1.50 γG= 1.60Pretensado γG= 1.00 γG= 1.00 -----------

- Permanente de valorno constante

γG= 1.50 γG= 1.60 γG= 1.80

Variable γG= 1.50 γG= 1.60 γG= 1.80

Mayoración de acciones permanentes...................................... γG = 1.50

Mayoración de acciones variables............................................ γQ = 1.60

Mayoración de acciones accidentales....................................... γA = 1.00



4.1.2.- ESTADOS LIMITE DE SERVICIO Como coeficientes parciales de seguridad de las acciones para las comprobaciones de los Estados

Límite de Servicio se adoptan los valores de la tabla 12.2.

TIPO DE ACCION

Efecto favorable

Efecto desfavorable

Permanente γG = 1.00 γG = 1.00

Armadura pretesa γP = 0.95 γP = 1.05 Pretensado

Armadura postesa γP = 0.90 γP = 1.10

Permanente de valor no constante γG = 1.00 γQ = 1.00

Variable γQ = 0.00 γQ = 1.00

Mayoración de acciones permanentes..................................... γG = 1.00

Mayoración de acciones variables........................................... γQ = 1.00

4.2.- MINORACION DE RESISTENCIA DE MATERIALESSegún Artículo 15 EHE.

4.2.1.- ESTADOS LIMITE ULTIMOS Atendiendo a la tabla 15.3 de la EHE.

Hormigón (Situación persistente o transitoria)........................... γc = 1.50

Hormigón (Situación accidental)............................................... γc = 1.30

Acero (Situación persistente o transitoria)................................. γs = 1.15

Acero (Situación accidental).................................................... γs = 1.00

4.2.2.- ESTADOS LIMITE DE SERVICIO Atículo 15.3 de la EHE.

Para el estudio de los Estados Límite de Servicio se adoptarán como coeficientes de seguridad valores

iguales a la unidad.

Hormigón............................................................................ γc = 1.00

Acero................................................................................. γs = 1.00



4.3.- NIVELES DE CONTROL Según Artículos 95, 88 y 90 EHE.

Ejecución..................................................................................... Normal

Hormigón............................................................................ Estadístico

Acero....................................................................................... Normal

5.- DESCRIPCION DE LA ESTRUCTURA

Dadas las características del proyecto, se ha considerado que el tipo de estructura óptimo es el

siguiente:

forjado bidireccional 25+5cm, formado por nervios de 12 cm de espesor, armadura φ16 inf y sup y

casetones perdidos en las zonas de planta baja que tienen un sótano debajo. La separación entre ejes de

estos forjados reticulares será de 72 cm y contarán con un mallazo de reparto de φ5 c/20 cm embebido en

la capa de compresión. En las zonas de planta baja que no existe sótano se dispondrá una solera de

hormigón, con su correspondiente sistema de drenaje.

Para salvar grandes luces y no utilizar otros sistemas constructivos, emplearemos vigas de canto

con el objeto de reforzar el forjado reduciendo la flecha del mismo.

El hormigón utilizado para la construcción de forjados será HA-25/P/20/IIa.

El macizado de ábacos llevará un armado base de 2φ10 superior y 2φ8 inferior entre nervios.

Pilares de hormigón armado de dimensión variable. HA-25/P/20/IIa.

Las vigas serán planas y de descuelgue de hormigón armado. HA-25/P/20/IIa.

La cimentación se resolverá mediante zapatas aisladas apoyadas sobre el terreno HA-25/P/20/IIa a

una profundidad de –3.44 m.

Las zapatas estarán arriostradas con riostras de 30x40cm y vigas centradoras de 60 x 30 cm en los

casos en lo que sea necesario. En el sótano se dispondrá muro de hormigón en contacto con el terreno.

Bajo recomendaciones del estudio geotécnico utilizaremos los siguientes datos:

Tipo de suelo: roca superficial aflorante con limos amarillentos en huecos. Con tensión admisible de

3 Tn/m2



5.1.- CARACTERISTICAS DE LOS FORJADOS

Forjado Separación entre nervios (cm)

Canto total (cm)

Ancho de nervios(cm)

Capa de compresión

Mallazo

Bidireccional 25+5

72 30 12 5 #φ5c/20cm

5.2.- JUSTIFICACION DEL CANTO UTILIZADO

En los elementos de hormigón armado se establecen los siguientes límites:

Flechas activas máximas relativas y absolutas para elementos de Hormigón Armado y Acero

Estructura no solidaria con otros elementos

Estructura solidaria con otros elementos

Elementos flexibles Elementos rígidos VIGAS Y LOSAS Relativa: � /L<1/250

Absoluta: L/500 + 1 cm

FORJADOS Relativa: � /L<1/250

Absoluta: L/500 + 1 cm

Relativa: � /L<1/400


Absoluta: L/800 + 0.6 cm


Absoluta: 1 cm


Absoluta: L/1000 + 0.5 cm

Flechas totales máximas relativas para elementos de Hormigón Armado y Acero

Estructura no solidaria con otros elementos

Estructura solidaria con otros elementos

Elementos flexibles Elementos rígidos VIGAS, LOSAS Y FORJADOS




La elección del canto del forjado se hace siempre sobre la base de que las flechas de la estructura

en servicio, sean compatibles con el perfecto funcionamiento del edificio.



En nuestro caso estas limitaciones se cumplen, no siendo de prever en absoluto la aparición de

fisuras en tabiques o crecimientos debidas a esta causa, siempre y cuando el proceso de carga de la

estructura se lleve a cabo de forma correcta.

5.3.- CIMENTACION ADOPTADA La cimentación se resolverá zapatas aisladas apoyadas sobre el terreno. HA-25/P/25/IIa a una

profundidad de –3.44 m.

Perimetralmente, la cimentación se enmarcará mediante vigas de cimentación de 60 cm de espesor

y 35 cm de base. Y muros de hormigón en contacto con el terreno.

Bajo recomendaciones del estudio geotécnico utilizaremos los siguientes datos:

Se adoptará un coeficiente de balasto para placa rectangular de 5000 Ton/m3, correspondiente a un

suelo de características medias, y una tensión admisible de 10 Tn/m2 .

Perimetralmente, la cimentación inferior estará rodeada de muros de contención de 30 cm de

espesor, y servirán para contener el

Terreno tipo II (c= 1.3): Terrenos granulares o cohesivos de compacidad media a dura. Velocidad de

propagación de las ondas elásticas transversales o de cizalla, 750 m/s >= Vs > 400 m/s

6.- ACCIONES ADOPTADAS EN EL CALCULO Según Artículo 9 EHE.

6.1.- ACCIONES PERMANENTES (G) Según NBE-AE88 y Anexo A EHE.

Peso propio del forjado tipo1 (25+5)........................... 465 kg/m2

Pavimento y enlucido.................................................. 225 kg/m2

Tabiquería.................................................................. 100 kg/m2

Carga lineal balcón volado............................................. 200 kg/m

Cerramientos exteriores............................................... 1150 kg/m

Densidad de hormigón armado (art.1 EHE)...................... 2500 kg/m3

Densidad de hormigón en masa (art.1 EHE)...................... 2300 kg/m3



6.2.- ACCIONES PERMANENTES DE VALOR NO CONSTANTE (G*)

6.2.1.- ACCIONES REOLOGICAS Según NBE-AE88

(Las acciones producidas por las deformaciones debidas a las variaciones de temperatura, deben tenerse

en cuenta en las estructuras hiperestáticas.

Pueden no considerarse acciones térmicas y reológicas en las estructuras formadas por pilares y vigas

cuando se disponen juntas de dilatación a distancia adecuada).

Suele estimarse que la distancia entre juntas de dilatación en estructuras ordinarias de edificación, de

acero laminado o de hormigón armado, no debe sobrepasar los 40 m. Esta distancia suele aumentarse a

50 m. Si los pilares son de rigidez pequeña, y reducirse a 30 m. Si son de rigidez alta.

De acuerdo con la NBE-AE-88 apartado 6.1. consideramos la estructura con pilares de rigidez

media, por lo que al ser la longitud máxima superior a 40 metros planteamos junta de dilatación y no

tenemos en cuenta las acciones reológicas.

6.3.- ACCIONES VARIABLES (Q)

6.3.1.- SOBRECARGAS DE USO Según NBE-AE88 y Anexo A EHE.

Sobrecarga de uso ......................................................... 300 kg/m2

Sobrecarga de tabiquería.................................................. 100 kg/m2

Carga superficial de uso en escalera y accesos................. 300 kg/m2

Sobrecarga de nieve....................................................... 60 kg/m2

Sobrecargas especiales:

6.3.2.- ACCIONES TERMICAS Según NBE-AE88

De acuerdo con la NBE-AE-88 apartado 6.1 consideramos la estructura con pilares de rigidez

media, por lo que buscaremos una longitud máxima para las zonas estructurales no superior a 40 metros.

no contamos a tal efecto con las acciones térmicas.



6.3.3.- ACCIONES DE VIENTO Según NBE-AE88

Se ha considerado una situación topográfica normal en la zona eólica W. Se admite que el viento

actúa normalmente a las fachadas y en la situación más desfavorable, con una presión uniforme en toda

ella.

6.3.4.- ACCIONES DE NIEVE Según NBE-AE88

Como la altitud topográfica del cerro del hierro es de 650 m según la “tabla 4.1” de la AE-88 la

sobrecarga de nieve es de 60 kg/m2.

6.4.- ACCIONES ACCIDENTALES (A) El cerro del hierro no es zona sísmica.

6.5.- CARGAS ACTUANTES SOBRE CADA FORJADO

Cargas permanentes:

Peso propio forjado reticular (30+5)............. 465 Kg/m2

Pavimento y enlucido:...................................225 Kg/m2

Cerramientos................................................1150 Kg/m2

Sobrecargas:

Sobrecarga de uso : .................................... 30 Kg/m2

Sobrecarga de nieve: ....................................40 Kg/m2

Sobrecarga de tabiqueria..............................100 Kg/m2



7.- COMBINACION DE ACCIONES Según Articulo 13 EHE.

Gk,j Valor característico de las acciones permanentes.

Qk,1 Valor característico de la acción variable determinante.

Qk,i Valor característico de la acción variable.

AK Valor característico de la acción accidental.

AE,K Valor característico de la acción sísmica.

γ Coeficientes de seguridad.

7.1.- ESTADOS LIMITES ÚLTIMOS

• SITUACIONES PERSISTENTES O TRANSITORIAS

a) Situaciones con una sola acción variable Qk,1:

∑ γG,j Gk,j + γQ,1 Qk,1

b) Situaciones con dos o más acciones variables Qk,i:

∑ γG,j Gk,j + ∑ 0.9 γQ,i Qk,i

• SITUACIONES SISMICAS

∑ γG,j Gk,j + γA AE,K + ∑ 0.8 γQ,i Qk,i

7.2.- ESTADOS LIMITE DE SERVICIO

• COMBINACION POCO PROBABLE

a) Situaciones con una sola acción variable Qk,1:

∑ γG,j Gk,j + γQ,1 Qk,1

b) Situaciones con dos o más acciones variables Qk,i:


• COMBINACION CUASIPERMANENTE




8.- CÁLCULO 8.1.- DEL CÁLCULO DE ESFUERZOS. Para el cálculo de esfuerzos y como orientación (no definitiva) del armado, se utilizará el programa

informático de cálculo (cypecad 2002) mediante cálculo espacial en 3d, discretizando la estructura en

elementos tipo barra, emparrillados de barra y nudos.

El programa cypecad realiza el cálculo de solicitaciones mediante métodos matriciales, en concreto el

método de la rigidez. Establece la compatibilidad de deformaciones en todos los nudos considerando 6

grados de libertad, y se crea la hipótesis de indeformabilidad del plano de cada planta para simular el

comportamiento rígido del forjado, impidiendo los desplazamientos relativos entre rudos. Para todos los

estados de carga se realiza un cálculo estático (excepto en acciones dinámicas por sismo, en cuyo

caso se emplea el análisis modal espectral), y se supone un comportamiento lineal de los materiales y

por tanto un cálculo de primer orden de cara a la obtención de desplazamientos y esfuerzos.

La discretización de los paños de losas de hormigón se realiza en mallas de elementos tipo barra, cuyo

tamaño es de un tercio del intereje definido entre nervios de la zona aligerada, y cuya inercia a flexión

es la mitad de la zona maciza, y la inercia a torsión dos veces la de flexión.

La dimensión de la malla se mantiene constante tanto en la zona aligerada como en la maciza,

adoptando en cada zona las inercias medias antes indicadas. Se tiene en cuenta la deformación por

cortante y se mantiene la hipótesis de diagrama rígido. Se considera pues la rigidez a torsión de los

elementos.

8.2-. DEL CÁLCULO DE ARMADURAS. El programa cypecad aborda el dimensionado de secciones y cálculo de las armaduras de estructuras

de hormigón armado.

Es un programa que realiza el cálculo de armado de las barras de hormigón con posterioridad al

cálculo de esfuerzos, en pilares según el EC-4, y en forjado según la EHE, comprobando los resultados

obtenidos por el programa.

8.3.- LIMITACIONES EN LOS ESTADOS LIMITES DE UTILIZACION.

8.3.1.- FLECHA La normativa EFHE-02 establece una flecha máxima admisible de L/500 +1 cm siendo L la longitud

del vano. Los valores de flecha se obtienen de los listados (combinación más desfavorable) serán

contrastados con la limitación que tenemos.



8.3.2.- DESPLAZAMIENTO LATERAL DE LOS NUDOS. Según la norma EHE, en el artículo 43.4 Estados límite de inestabilidad, para poder calcular la

estructura como intraslacional el corrimiento máximo horizontal permitido ha de ser H/750


03.memoria de cimentacion y estructura

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