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T1 Los soportes en el edificio

C17 Predimensionado

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Tema 1 - Los soportes en el edificio C17 Predimensionado

Zigurat Consultora de Formacin Tcnica S.L.

No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propsitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorizacin escrita. (Rev.0)

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1. Soportes con cargas verticales.

1.1. rea tributaria. En edificios sometidos a importantes acciones horizontales es habitual plantear sistemas de

rigidizacin especficos, que en estructuras de hormign de media altura suelen ser pantallas

o muros de cortante. Esto libera a las columnas y pilares de la misin de rigidizar

horizontalmente la estructura y de resistir las fuerzas de viento y sismo. En consecuencia,

funcionan fundamentalmente a compresin.

En edificios no sometidos a acciones horizontales importantes edificios de escasa altura en

zonas no ssmicas- los soportes funcionan igualmente a compresin, con flexiones que

afectan poco al dimensionamiento.

Para el predimensionamiento de pilares ante cargas verticales el mtodo ms simple es

asignar a cada pilar la carga correspondiente a su rea tributaria.

La superficie tributaria es aquella que descarga en un determinado elemento constructivo,

simplificadamente se considera un rea delimitada por lneas equidistantes de cada elemento.

Figura 1.1 rea tributaria

El segundo y el penltimo soporte de cada prtico suelen tener una carga ligeramente

superior, debido a los efectos hiperestticos, por lo que resulta conveniente aumentar un 10%

la carga obtenida por rea tributaria.

Es conveniente incrementar ligeramente el valor obtenido, alrededor de un 5%, para

considerar el peso propio de los soportes.

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Tema 1 - Los soportes en el edificio C17 Predimensionado

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No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propsitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorizacin escrita. (Rev.0)

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Ejemplo Tenemos un sencillo edificio de 4 plantas de 4 m de altura con 5 vanos en direccin X y 3

vanos en direccin Y, con luces de 5 m en ambas direcciones y losas macizas de 20 cm.

Figura 1.2 Vista 3D

La carga muerta es de 3 kN/m y la carga viva es de 2 kN/m, en todas las plantas. No hay

acciones de sismo ni viento.

Abrir la obra de CYPECAD :

Area_tributaria_sin_viento_ni_sismo

Calculamos la obra.

En un edificio muy regular, los valores de los esfuerzos axiles se ajustan bastante a los que

podemos estimar con una bajada de cargas segn reas tributarias.

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No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propsitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorizacin escrita. (Rev.0)

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Empecemos, por ejemplo, analizando los esfuerzos del soporte C9.

El peso propio de la losa es de 0.20 m 25 kN/m = 5.00 kN/m que sumado a los 3.00 kN/m

de carga muerta da un total de 8.00 kN/m. Con luces de 5.00 m 5.00 m esto supone 200

kN de carga muerta en cada soporte por cada planta, mientras que la carga viva resulta 50

kN en cada soporte por cada planta. Los soportes laterales tendrn la mitad y los de esquina

la cuarta parte.

Volviendo al soporte C9, nos sale en primera planta una carga muerta de valor 200 4 = 800

kN, que en la clculo matricial es algo mayor por el efecto de la hiperestaticidad y por el peso

propio del soporte. La carga viva calculada segn la bajada de cargas de 50 4 = 200 kN,

que en el clculo matricial aumenta ligeramente por el efecto de la hiperestaticidad.

Figura 1.3 Esfuerzos en C9

Podemos hacer la misma comparacin con la carga viva y con otros soportes.

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Tema 1 - Los soportes en el edificio C17 Predimensionado

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En la base de los soportes de esquina obtenemos:

Figura 1.4 Esfuerzos en C1

Calculado por rea tributaria, saldra una carga muerta de 200 / 4 4 = 200 kN y una carga

viva de 50 / 4 4 = 50 kN. En este caso el efecto hiperesttico disminuye el axil.

En la base de los soportes de borde nos sale:

Figura 1.5 Esfuerzos en C2

Calculado por rea tributaria, saldra una carga muerta de 200 / 2 4 = 400 kN y una carga

viva de 50 / 2 4 = 100 kN. Tambin en este caso el efecto hiperesttico disminuye el axil en

una direccin, pero lo aumenta en la otra.

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No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propsitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorizacin escrita. (Rev.0)

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Obviamente, los resultados no son idnticos, ya que la estructura es hiperesttica, pero nos

permiten saber antes de introducir la obra el orden de magnitud de las cargas y, con ellos,

predimensionar los pilares para introducirlos en el programa.

Por ejemplo, con las estimaciones anteriores podemos ver que si los soportes propuestos, de

3030, sern suficientes.

En obras menos regulares la estimacin de cargas por rea tributaria es ms complicada e

imprecisa, pero no por ello deja de ser una buena herramienta.

1.2. Clculo a compresin A nivel de predimensionado utilizamos frmulas muy sencillas que nos permitan un clculo

rpido suficiente para introducir los datos en Cypecad. Partiendo del axil obtenido segn el

rea tributaria podemos hacer:

A=N/ 0.45fc, donde fc es la resistencia caracterstica fck en EHE-08 o la resistencia

especificada fc en ACI-318.

El valor de 0.45 es emprico. Trata de condensar la influencia de los coeficientes de seguridad

y un cierto aumento de las tensiones debido al efecto de pequeos flectores. De hecho en

soportes de borde y de esquina puede funcionar mejor bajarlo ligeramente, hasta 0.40 o

incluso 0.35.

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Ejemplo Calculamos el soporte C9 del ejemplo anterior en planta primera, considerando fck=25 MPa o

fc=25 MPa, es decir, 25000 kN/m. En la base tenemos una carga muerta de 870 kN y una

carga viva de 211 kN, lo que suman un total de 1081 kN. Aplicando la frmula anterior el rea

de ser

A=N/ 0.45fc=1081/(0.4525000)=0.096 m

Esto se cubrira con una seccin cuadrada de lado 31 cm, que redondearamos a 30 35.

Predimensionar por exceso nos dar menores armados, pero podemos estar

sobredimensionando la seccin sin que el programa muestre indicios de ello (tendramos que

entrar en los listados de comprobacin). Predimensionar tender a dar mayores armados,

algo que resulta fcilmente visible. Entramos en el men Pilares/Pantallas o

Columnas/Tabiques, segn el idioma de la instalacin, y consultamos el armado.

Figura 1.6 Armado

Vemos que en la planta inferior el armado aumenta ligeramente, pasando de los 412

mnimos a 416, lo que evidencia que ha sido necesaria la colaboracin de la armadura a

compresin.

1.3. Seccin mnima Independientemente de las exigencias del clculo, muchas normativas prescriben unas

dimensiones mnimas para los soportes. Dicha seccin mnima vara segn las normativas.

ACI-318 no fija explcitamente un ancho mnimo (surgir indirectamente de las exigencias

relativas a las armaduras). EC-2 admite un ancho mnimo de 20 cm. EHE-08 no permite bajar

de 25 cm en pilares de hormign ejecutado en obra. La razn de fijar una dimensin mnima

es garantizar un correcto hormigonado, ya que es preciso verter el hormign entre las

armaduras. Por las mismas razones es importante la distribucin de los estribos, es preferible

una distribucin que entorpeza lo menos posible la cada del hormign.

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2. Soportes con acciones horizontales

Cuando las acciones horizontales son importantes es habitual disponer tabiques o pantallas

que absorban los flectores y cortantes que generan. En este caso, las columnas o pilares

funcionan principalmente a compresin y el predimensionamiento por reas tributarias sigue

siendo bastante certero.

Si las columnas o pilares deben resistir las acciones horizontales, se vern sometidas a

fuertes flectores y cortantes que resultan determinantes y por tanto no aporta nada un clculo

simplificado basado en el axil.

Es posible hacer una estimacin de los esfuerzos mediante mtodos simplificados.

Actualmente resulta muy rpido calcular un prtico plano en un programa de clculo matricial,

como Nuevo Metal 3D.

1. Soportes con cargas verticales.1.1. rea tributaria.Ejemplo

1.2. Clculo a compresinEjemplo

1.3. Seccin mnima

2. Soportes con acciones horizontales