como el viento únicamente provoca succiones, su acción resulta

Documento III Rosa Mª Cid Baena Memoria de cálculo Diseño de una nave industrial destinada a logística

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Como el viento únicamente provoca succiones, su acción resulta favorable y únicamente se ha de comprobar que no se produce en ninguna barra, para la hipótesis de cálculo, una inversión de esfuerzos que dé lugar a compresiones en barras sometidas a tracción en la primera hipótesis. De suceder esto ha de dimensionarse la barra para la solicitación más desfavorable.


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E) Dimensionamiento de las secciones.

1) Cordón superior. Aunque las fuerzas de barra difieren para cada una de las barras que componen el cordón superior, éste se proyecta, por razones constructivas, de sección constante en toda su longitud. Aparte de los esfuerzos axiales de compresión, es necesario determinar la flexión provocada por las correas que apoyan entre los nudos. El valor de la carga puntual ponderada P’, es:

12 x 80 x 1,74 x cos α = 1662Kg La barra 8, entre los nudos IV y VI, es la solicitada por la carga axial y momento flector mayores: N’ = -89700Kg M’ = 1438,49m.Kg. = 143849cm.Kg. Se considera un perfil HEB 200 Se comprueba para las dos hipótesis: (1) τ = (N’ / F) + (M’ / Wx) < τf (2) τ = (w x N’ / F) + (0,9 x M’ / Wx) < τf Lx = 349cm ix = 8,54cm λ =Lx /ix = 41 ⇒ wx = 1,08 F =78,1cm2 Wxx = 570cm3

(1) τ = 1400,90 kg/cm2 < τf (2) τ = 1467,54 kg/cm2 < τf


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2) Cordón inferior.

Por las mismas razones que el cordón comprimido, se dispone de sección constante en toda su longitud. 1ª hipótesis: en barra 14

N’= 87175Kg

F = N’/τf

F = 87175 / 1730 = 50,4cm2 Se dispone un perfil HEB 200 cuya área es mayor: F = 78,1cm2 > 50,4cm2

2ª hipótesis: Únicamente hay que prever que no se produzca inversión de esfuerzos. Hipótesis: peso permanente: Esfuerzo mínimo en barra 14: 87175Kg. Hipótesis: viento -41752Kg. TOTAL 45423Kg.

Por lo tanto, no se produce inversión de esfuerzos.


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-Verticales-

3) Barra 3 Como la barra es muy corta, 135cm, no se disponen llantas de ángulo intermedias, resistiendo separadamente, los dos ángulos que componen la pieza. Esfuerzo por ángulo: N’ = 16700/2 = 8350Kg. Longitud de pandeo = 1,35m. Tiene que cumplir que: τ = w x N’/F < τf

Con 80 . 80 . 8 L = 135cm in = 1,55cm λ =L /in = 87 ⇒ w = 1,66 F =12,3cm2 τ = 1,66 x 8350 / 12,3 = 1127 kg/cm2 < τf


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4) Barra 7

Esfuerzo por ángulo: N’ = 9300/2 = 4650Kg. Longitud de pandeo = 1,70m. Tiene que cumplir que: τ = w x N’/F < τf

Con 80 . 80 . 8 L = 170cm in = 1,55cm λ =L /in = 110 ⇒ w = 2,32 F =12,3cm2 τ = 2,32 x 4650 / 12,3 = 877,07 kg/cm2< τf

5) Barra 11

Esfuerzo por ángulo: N’ = 5000/2 = 2500Kg. Longitud de pandeo = 2,04m. Tiene que cumplir que: τ = w x N’/F < τf

Con 80 . 80 . 8 L = 204cm in = 1,55cm λ =L /in = 132 ⇒ w = 3,15 F =12,3cm2 τ = 3,15 x 2500 / 12,3 = 640,24 kg/cm2< τf


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6) Barra 15

Esfuerzo por ángulo: N’ = 6225/2 = 3112,5Kg. Longitud de pandeo = 2,39m. Tiene que cumplir que: τ = w x N’/F < τf

Con 80 . 80 . 8 L = 239cm in = 1,55cm λ =L /in = 155 ⇒ w = 4,20 F =12,3cm2 τ = 4,20 x 3112,5 / 12,3 = 1063 kg/cm2< τf


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-Diagonales-

7) Barra 5

Se calcula la sección, dividiendo el esfuerzo ponderado de tracción por la tensión de fluencia. Si la sección requerida es inferior a 45 . 45 . 5, se dispone esta pareja de perfiles ya que es el perfil mínimo a adoptar. 1ª hipótesis: N’ = 25725Kg. F = 25725 / 1730 = 14,89 cm2

Se disponen perfiles 70 . 70 . 7 que tiene un área de: F = 18,8cm2 < 14,89 cm2

Conviene comprobar que no se produce, como consecuencia del viento, inversión de esfuerzos.


Luego no puede producirse una inversión de esfuerzos y quedar comprimido el perfil elegido.


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8) BARRA 9


Se disponen perfiles 45 . 45 . 5, que es el perfil mínimo a elegir, que tiene un área de: F = 8,6cm2 < 4,71 cm2





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9) BARRA 13







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10) BARRA 17







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5.3.1.- Tablas.


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5.4.- PILARES La obtención de los esfuerzos a pie de pilar se realizará mediante el cálculo de diferentes representativos de la nave. La estructura metálica o armadura tendrá una hipótesis de carga de 120Kg/m2, como hipótesis de cubierta (carga vertical). El pilar deberá tener otra hipótesis de carga que es la que recibe del viento, que se supondrá una hipótesis de carga de 40Kg/m2 (carga de empuje en el plano horizontal). De esta forma se procederá al calculo del pilar a partir de momentos. Los pilares se resolverán con la hipótesis más desfavorable, igualando las deformaciones en cada nivel, obteniendo los esfuerzos en la base de cada pilar, así como la suma de los generados por las cargas que recibe, más los generados por las fuerzas hiperestáticas horizontales que igualan estas deformaciones.

Acero A-42 : τmax = 1730 Kg / cm2 - Cálculo para los pilares laterales: Q = luz x separación entre pilares x altura Q = 35,10 x 12 x 120 = 50544 kg ≅ 51000Kg Dividido entre dos pilares, que serán los que aguanten el peso: 51000Kg / 2 = 25500Kg

Qv = Sc x Pv donde:

Qv = es la carga por viento

Sc = es la superficie de carga = altura x separación entre pilares

Pv = previsión de la hipótesis de viento, vendrá dada por el coeficiente de viento por la fuerza del viento.


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Sc = h x s = 8 x 12 = 96 m2 Pv = c x W = 0,8 x 50 = 40 kg / m2 Qv = Sc x Pv = 96 x 40 = 3840 kg El momento flector será uniforme en todo el pilar:

Mf = Qv x h / 2

Mf = 3840 x 8 / 2 = 15360kg.m =1536000Kg.cm Pilar con perfil HEA 400:

λ = L / i mín

λ = 800 / 7,34 = 109 con este valor miramos las tablas de coeficiente w de pandeo: tablas ⇒ w = 2,29 Wxx = 2310cm3

τ = τc + τt = (Q x w /s) + (M / Wxx)

τ = (25500 x 2,29 / 159) + (1536000 / 2310) τ = 1032,2kg / cm2 < τmáx

Se puede apreciar que el cálculo es correcto. Este perfil será valido para todos los pilares situados en los laterales de la estructura.


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- Cálculo para los pilares interiores: Los pilares interiores reciben peso de las dos cerchas por lo que la carga será el doble que para el caso anterior (51000Kg). Por otra parte no reciben la acción del viento, por lo que no tendrán momento flector. Pilar con perfil HEA 400:

λ = L / i mín

λ = 800 / 7,34 = 109 con este valor miramos las tablas de coeficiente w de pandeo: tablas ⇒ w = 2,29

τ = τc + τt = (Q x w /s) + 0

τ = (51000 x 2,29 / 159) τ = 734,53kg / cm2 < τmáx

Se puede apreciar que el cálculo es correcto. Este perfil será valido para todos los pilares situados en la parte interior de la nave.


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5.4.1.- Tablas


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5.5.- Zapatas. - Cálculo para los pilares laterales:

Las bases de los pilares se solucionan con zapatas aisladas y cuadradas.

a = b = γm x (Qp + Qf) / τT γm = 1,6 (Normas) τt = 3Kg/cm2 Profundidad de zapata = 2m

a = b = 1,6 x (25500 + 27500) / 3 = 168,2cm ⇒ 250cm

Las zapatas de la nave tendrán una dimensión de 2,5 x 2,5 metros con

una profundidad de 2 metros. - Comprobación: τT = [ (Q1 +Q2) x γm /s] + [(Q3 x γm ) / ((a/2) x b)]

Q1 = 25500Kg Q2 = 27500Kg Q3 = M/d = 24576Kg τT = [ (25500 +27500) x 1,6 /2,502] + [(24576 x 1,6 ) / ((2,5/2) x 2,5)]

τT = 13568 +12583 = 26151Kg/m2 τT = 2,6151Kg/cm2 < 3Kg/cm2


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- Cálculo para los pilares interiores: En los pilares interiores no intervendrá la acción del viento, por lo que no tendrá momento flector. Las bases de los pilares se solucionan con zapatas aisladas y cuadradas.

a = b = γm x (Qp + Qf) / τT γm = 1,6 (Normas) τT = 3Kg/cm2 Profundidad de zapata = 2m

a = b = 1,6 x (51000 + 27500) / 3 = 204,7cm ⇒ 250cm

Las zapatas de la nave tendrán una dimensión de 2,5 x 2,5 metros con una profundidad de 2 metros.

Nota: Las zapatas se han calculado en base a una tensión del terreno de

3Kg/cm2 según Estudio Geotécnico.


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5.6.-Fachada. La fachada se resuelve con correas, donde se sujetará el panel de fachada. En la parte inferior, desde el nivel del suelo hasta una altura de dos metros, se colocarán bloques de 20 x 20 x 40 cm, cogidos con mortero, en lugar del panel de fachada, ya que a esa altura son frecuentes los golpes, debidos sobretodo a la circulación de camiones, y el panel de acero galvanizado no daría la resistencia necesaria. De esta manera se protege la fachada. Se colocarán pilares de fachada en la parte frontal y posterior de la nave. 5.6.1.- Pilares de fachada. Los pilares de fachada se sitúan en la parte frontal y posterior de la nave, donde la distancia entre pilares de la estructura principal es muy grande (34,70 metros), para reforzar la estructura y poder apoyar sobre ellos las correas de fachada y los paneles de cierre. Al pertenecer a la fachada se tendrá en cuenta la acción del viento:

Acero A-42 : τmax = 1730 Kg / cm2 - Cálculo: Q = 34,70 x 7,29 x 60 = 15177,78Kg Dividido entre dos pilares, que serán los que aguanten el peso por cada cercha: 15177,78 / 2 = 7588,89Kg ≅ 7600Kg


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Qv = Sc x Pv

donde:

Qv = es la carga por viento

Sc = es la superficie de carga = altura x separación entre pilares

Pv = previsión de la hipótesis de viento, vendrá dada por el coeficiente de viento por la fuerza del viento.

Sc = h x s = 7,29 x 12,41 = 90,5 m2 Pv = c x W = 0,8 x 50 = 40 kg / m2 Qv = Sc x Pv = 90,5 x 40 = 3620 kg El momento flector será uniforme en todo el pilar:

Mf = Qv x h / 2

Mf = 3620 x 7,29 / 2 = 13195kg.m =1319500Kg.cm Pilar con perfil HEA 300:

λ = L / i mín

λ = L / imín = 729 / 7,49 = 98 con este valor miramos las tablas de coeficientes w de pandeo: Tabla ⇒ w = 1,95

Wxx = 1260cm3

τ = τc + τt = (Q x w /s) + (M / Wxx)

τ = (7600 x 1,95 / 112,5) + (1319500 / 1260) τ = 1179kg / cm2 < τmáx


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5.6.2.- Zapatas. Las bases de los pilares se solucionan con zapatas aisladas y cuadradas.

a = b = γm x (Qp + Qf) / τT γm = 1,6 (Normas) τT = 3Kg/cm2 Profundidad de zapata = 2m

a = b = 1,6 x (7600 + 27500) / 3 = 136,83cm ⇒ 250cm

Las zapatas de la nave tendrán una dimensión de 2,5 x 2,5 metros con una profundidad de 2 metros. - Comprobación: τT = [ (Q1 +Q2) x γm /s] + [(Q3 x γm ) / ((a/2) x b)]

Q1 = 7600Kg Q2 = 27500Kg Q3 = M/d = 21112Kg τT = [ (7600+27500) x 1,6 /2,502] + [(21112 x 1,6 )/ ((2,5/2) x 2,5)]

τT = 8985,6 +10810 = 19795,6Kg/m2 τT =1,97956Kg/cm2 < 3Kg/cm2

Nota: Las zapatas se han calculado en base a una tensión del terreno de

3Kg/cm2 según Estudio Geotécnico.


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5.6.3.- Correas.

Distancia entre correas = 2m Distancia máxima entre pilares = 12,43m Hipótesis de carga = 60Kg/m2 M = q x l2 / 8 M = (2 x 60) x 12,432 /8 = 2317,58Kg.m Wxx ≥ Mt / τmáx Wxx ≥ 231758Kg.cm / 1730Kg/cm2 = 134cm3 Comprobamos por las tablas del perfil en U que el perfil adecuado es un U180 cuya Wxx = 150cm3


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5.6.3.1.- Perfiles en U


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5.6.4- Panel de fachada. La fachada se resolverá con panel plano de 40mm de espesor, de color azul. Tiene un peso de 10,7Kg/m2 y una transmisión térmica K = 0,44 Kcal/m2.h.ºC. 5.6.4.1.- Detalles panel de fachada.

Panel Plano Es el panel más utilizado en cerramientos de cualquier tipo de fachadas. Sus dos perfiles exteriores, fabricados en acero de 0,5 mm de espesor y conformados con una ligera nervadura, confieren al sistema una robustez y resistencia extremas.


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