Metalic As

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ÍNDICE: 1. CONSIDERACIONES PREVIAS Y REQUISITOS DEL DISEÑO 2. LEGISLACIÓN 3. INTRODUCCIÓN 4. GEOMETRÍA 5. CUANTIFICACIÓN DE LAS ACCIONES 6. COMBINACIÓN DE LAS ACCIONES 7. DIMENSIONAMIENTO DE LAS CHAPAS DE COBERTURA Y FACHADA 8. DIMENSIONAMIENTO DE LAS MADRES DE COBERTURA 9. PRE-DIMENSIONAMIENTO DE LA CERCHA(ASNA) METÁLICA 9.1. DIMENSIONAMIENTO DE LA CERCHA(ASNA) METÁLICA 10. DIMENSIONAMIENTO DE LOS PILARES 11. DIMENSIONAMENTO DE LOS CONTRAVIENTOS 11.1. CONTRAVIENTOS HORIZONTALES 11.2. CONTRAVIENTOS LONGITUDINALES 11.3. CONTRAVIENTOS VERTICALES 12. DIMENSIONAMIENTO DE LAS CIMENTACIONES (FUNDAÇÕES) 13. ANEXO A: TABLAS DE ALAÇO EMPLEADAS PARA LAS CHAPAS 14. ANEXO B: TABLAS CON LOS PERFILES METÁLICOS EUROPEOS EMPLEADOS 15. ANEXO C: DIMESIONAMIENTO FINAL DE LA ESTRUCTURA 1

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IacuteNDICE

1 CONSIDERACIONES PREVIAS Y REQUISITOS DEL DISENtildeO

2 LEGISLACIOacuteN

3 INTRODUCCIOacuteN

4 GEOMETRIacuteA

5 CUANTIFICACIOacuteN DE LAS ACCIONES

6 COMBINACIOacuteN DE LAS ACCIONES

7 DIMENSIONAMIENTO DE LAS CHAPAS DE COBERTURA Y FACHADA

8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS MADRES DE COBERTURA

9 PRE-DIMENSIONAMIENTO DE LA CERCHA(ASNA) METAacuteLICA

91 DIMENSIONAMIENTO DE LA CERCHA(ASNA) METAacuteLICA

10 DIMENSIONAMIENTO DE LOS PILARES

11 DIMENSIONAMENTO DE LOS CONTRAVIENTOS

111 CONTRAVIENTOS HORIZONTALES

112 CONTRAVIENTOS LONGITUDINALES

113 CONTRAVIENTOS VERTICALES

12 DIMENSIONAMIENTO DE LAS CIMENTACIONES (FUNDACcedilOtildeES)

13 ANEXO A TABLAS DE ALACcedilO EMPLEADAS PARA LAS CHAPAS

14 ANEXO B TABLAS CON LOS PERFILES METAacuteLICOS EUROPEOS EMPLEADOS

15 ANEXO C DIMESIONAMIENTO FINAL DE LA ESTRUCTURA

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1 CONSIDERACIONES PREVIAS Y REQUISITOS DEL DISENtildeO

11 CONSIDERACIONES PREVIAS

Antes de nada se han introducido una serie de conceptos que ayudaraacuten a comprender mejor cada uno de los puntos de este proyecto Primero se dan unas breves nociones de lo que es una estructura sus componentes y coacutemo se comporta Una vez que se tiene clara la idea de estructura se veraacute coacutemo son las naves industriales para comprender los elementos principales de este proyecto

12 ESTRUCTURAS

Es el conjunto de elementos resistentes convenientemente vinculados entre siacute que accionan y reaccionan bajo los efectos de las cargas a que son sometidos Su finalidad es resistir y transmitir las cargas del edificio a los apoyos manteniendo la forma sin sufrir deformaciones incompatibles Las cargas se pueden clasificar en

bull Peso propio

bull Cargas de funcionamiento

bull Acciones varias

Dentro del peso propio se incluyen las cargas de la estructura (especialmente importantes en las estructuras de hormigoacuten armado) y las cargas reoloacutegicas que son las producidas por las deformaciones que experimentan los materiales en el transcurso del tiempo por retraccioacuten En el segundo punto se incluyen las cargas que actuacutean sobre la construccioacuten como por ejemplo mobiliario maacutequinas gruacuteas y las personas que van a estar en la construccioacuten El tercer punto se refiere a la temperatura (dilatacioacuten-contraccioacuten) el viento la nieve sismos etc Vemos que las cargas que pueden actuar sobre una estructura son muy variadas y pueden darse una serie de combinaciones entre ellas La estructura debe soportar la combinacioacuten maacutes desfavorable Cuando se habla de soportar se hace referencia a tres aspectos

bull Estabilidad

bull Resistencia

bull Deformacioacuten limitada

La estabilidad de una estructura es la que garantiza que dicha estructura entendida como un soacutelido riacutegido cumpla con las ecuaciones de la estaacutetica al ser sometida a las acciones exteriores 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 seccioacuten

La deformacioacuten limitada implica que se mantenga dentro de unos liacutemites Toda estructura se deforma al actuar las cargas pero esta deformacioacuten debe ser controlada

Los elementos estructurales fundamentales de las estructuras son

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bull Las vigas de directriz recta que fundamentalmente trabajan a flexioacuten

bull Los pilares que trabajan a compresioacuten generalmente

Es importante no perder de vista otros dos elementos

bull La cimentacioacuten

El terreno

Si por alguacuten motivo falla alguno de estos dos elementos no se conseguiriacutea el objetivo final de la estructura que es transmitir las cargas al terreno sobre el que estaacute

Existen una serie de tipologiacuteas muy comunes dentro del mundo de las estructuras industriales que son

bull Los poacuterticos principalmente de nudos riacutegidos

bull Las cerchas generalmente de nudos articulados

13 NAVES INDUSTRIALES

Son estructuras ligeras pueden ser metaacutelicas de hormigoacuten o mixtas (hormigoacuten y acero) que cubren grandes luces sin utilizar pilares intermedios

Las naves industriales son edificios funcionales diaacutefanos orientados a la produccioacuten de alguacuten bien de manera que en su interior tiene lugar todo el proceso productivo y a veces hacen de almaceacuten dando cobijo a los operarios a las maacutequinas y al producto aislaacutendoles de las inclemencias externas facilitando asiacute el proceso de fabricacioacuten industrial

Estas estructuras suelen realizarse de manera que su construccioacuten sea econoacutemica y cubra las necesidades baacutesicas por lo que en su mayoriacutea estaacuten formadas por una estructura metaacutelica recubierta de paramentos de faacutebrica de ladrillo hormigoacuten o chapa metaacutelica y la cubierta suele ser tambieacuten ligera de chapa de acero o fibrocemento con alguacuten lucernario para dejar pasar la luz del exterior

La construccioacuten de estas naves se puede realizar de varias maneras pero por lo general estaacuten formadas por unos cimientos soacutelidos principalmente zapata de hormigoacuten armado o losa de hormigoacuten armado donde se colocan unas placas que reciben a los pilares que pueden ser de acero u hormigoacuten armado Sobre los pilares se colocan unas vigas que forman el dintel que van de un lado a otro de la nave y sobre las que se monta la cubierta

Las naves industriales actuales se dividen en dos grupos principales seguacuten el material que las forme acero u hormigoacuten o la menos usada pero con una gran progresioacuten la estructura mixta (acero y hormigoacuten)

La eleccioacuten de uno y otro material dependeraacute de muacuteltiples factores entre los que destaca por supuesto el econoacutemico aunque no es el uacutenico ya que tanto el acero como el hormigoacuten armado o pretensado presentan ventajas e inconvenientes que se deben tener en cuenta

La estructura metaacutelica en general es muy ligera y maacutes flexible que la de hormigoacuten armado por lo que se comporta mejor en terrenos que puedan plantear asientos diferenciales

3

Ademaacutes su montaje es muy raacutepido con lo que se consiguen menores tiempos de construccioacuten lo que en ocasiones puede ser de gran importancia Este punto queda resuelto con las construcciones realizadas con elementos de hormigoacuten prefabricado que permiten disponer de la agilidad del montaje de la estructura metaacutelica junto con las ventajas del hormigoacuten

Las vigas metaacutelicas se pueden reforzar faacutecilmente y disponen de cierto valor econoacutemico residual cuando finaliza su vida uacutetil

Una de las desventajas de la estructura metaacutelica frente a la de hormigoacuten armado es su comportamiento ante el fuego La estructura metaacutelica requiere de grandes protecciones que en todo caso no evitara el fallo catastroacutefico ante un incidente de este tipo El hormigoacuten por su parte permite la subsistencia de la estructura durante un periodo maacutes prolongado lo que impediriacutea que se produjeran grandes dantildeos estructurales o en un caso maacutes extremo permitiriacutea una posible evacuacioacuten del edificio antes de su colapso

Los pilares que se emplean suelen ser perfiles de acero laminado normalizado en alguna de sus variedades o formados por barras soldadas de diferentes perfiles

En donde se puede ver maacutes variedad de formas es en las vigas que pueden ser desde simples perfiles de acero laminado hasta complicadas estructuras de barras soldadas que conforman 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 la luz entre los pilares es muy grande

Dependiendo de su forma y elementos reciben diferentes nombres como por ejemplo

Poacutertico simple formado por dos pilares y dos vigas unidas que forman el dintel del poacutertico pueden ser simeacutetricos o asimeacutetricos

Poacutertico en celosiacutea americana formado por una viga en cercha y dos pilares

4

Poacutertico en celosiacutea belga formado por dos pilares y una viga en cercha

Poacutertico en celosiacutea Poncelau formado tambieacuten por dos pilares y una viga en cercha

Como se ha visto en estos ejemplos la variedad estaacute en la confeccioacuten de la cercha que une los dos pilares cada una de ellos resuelve de manera similar la estructura para soportar las cargas

Poacutertico Celosiacutea Se trata de un poacutertico en el que tanto los dinteles como los pilares estaacuten formados por celosiacuteas de barras Son estructuras muy ligeras usadas cuando se quieren cubrir grandes luces

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2 LEGISLACIOacuteN

A continuacioacuten se enumeran las normas y leyes que han sido aplicadas en diferentes momentos a lo largo del desarrollo del proyecto asiacute como una pequentildea descripcioacuten de las mismas

- COacuteDIGO TEacuteCNICO DE LA EDIFICACIOacuteN (CTE) El coacutedigo teacutecnico de la edificacioacuten establece las exigencias que deben cumplir los edificios en relacioacuten con los requisitos baacutesicos de seguridad y habitabilidad se debe garantizar la seguridad de las personas el bienestar de la sociedad y la proteccioacuten del medio ambiente

Se trata de un documento que agrupa las ya derogadas Normas Baacutesicas de la Edificacioacuten (NBE) las Normas Tecnoloacutegicas de la Edificacioacuten (NTE) y las Soluciones Homologadas de la Edificacioacuten (SHE)

Dicho Coacutedigo fue aprobado por la Ley de Ordenacioacuten de la Edificacioacuten (LOE) 381999 del 5 de noviembre el 6 de mayo de 2000 fecha esta uacuteltima en la que entroacute en vigor

En la realizacioacuten de este proyecto se han aplicado de manera maacutes intensa los siguientes documentos de dicha norma

DB-SE Documento Baacutesico Seguridad Estructural DB-SE-AE2009 Documento Baacutesico Seguridad Estructural Acciones en la Edificacioacuten DB-SE-A2009 documento Baacutesico Seguridad Estructural Aceros

- NORMAS UNE Concretamente aquellas que afectan al disentildeo y caacutelculo de los elementos estructurales para el puente gruacutea y los forjados de oficina de losa alveolar prefabricada como son

Norma UNE 76-201-88 Caminos de rodadura de puentes gruacutea Norma UNE 58-101-92 Condiciones de resistencia y seguridad en las gruacuteas torre desmontables

para la obra

- EUROCOacuteDIGO 3 (EC3) Estructuras metaacutelicas

- INSTRUCCIOacuteN PARA ACERO (EAE 2011)

A parte de esta reglamentacioacuten fueron utilizados textos de algunas normas portuguesas de aceros y perfiles metaacutelicos los cuales adjuntaremos en un anexo al trabajo para verificacioacuten y comprobacioacuten de resultados

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3 INTRODUCCIOacuteN

Este proyecto corresponde a la proyeccioacuten y dimensionamiento de la estructura de una nave industrial

Para ello los caacutelculos de los elementos estructurales se realizaraacuten con los programas Ftool y Sap2000

La cubierta del pabelloacuten seraacute metaacutelica tipo saacutendwich La estructura de la nave estaacute compuesta por chapas de cobertura directamente apoyadas en madres que se apoyan a su vez en cerchas metaacutelicas introducidas en la direccioacuten de menor vano Las cerchas metaacutelicas estaacuten apoyadas en pilares de metal localizados en la periferia de la nave En los pilares extremos de las fachadas laterales se encuentran los contravientos laterales que sirven para estabilizar la estructura Tambieacuten para los contravientos horizontales se optoacute por reforzar solamente a los bordes de la cubierta

31 EMPLAZAMIENTO Y DESCRIPCIOacuteN DEL SOLAR

La nave industria como se ha dicho antes se ubicaraacute en una parcela de Sevilla en la comunidad de Andaluciacutea Espantildea

Los datos climaacuteticos de la capital andaluza rondan entre los 48 a 50 de temperatura maacutexima

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Figura Localizacioacuten geograacutefica de nave

El terreno donde se ubicaraacute la nave tiene una topografiacutea llana no siendo necesaria la realizacioacuten de obra de movimiento de tierras salvo para la realizacioacuten de las cimentaciones

La cimentacioacuten estaraacute basada en zapatas cuadradas o rectangulares dependiendo del caacutelculo obtenido unidas por vigas de atado la cual no seraacute objeto de caacutelculo de este proyecto

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Figura 1 Isotermas de la temperatura anual maacutexima de aire (Tmax en C)

4 GEOMETRIA DE LA NAVE INDUSTRIAL

41 DESCRIPCIOacuteN DE LA NAVE

La nave objeto del presente trabajo estaraacute dedicada al almacenamiento de placas prefabricadas de hormigoacuten Las dimensiones de la nave son

Luz de nave 30 m Longitud de la nave 100 m Altura de pilares 750 m Pendiente de los faldones 10 Situacioacuten topograacutefica AZona eoacutelica A Altitud 109 mTensioacuten admisible del terreno 2 Kgcm2 (se ha considerado este valor debido a los estudios geoteacutecnicos realizados en las parcelas colindantes)

La nave industrial a disentildear tiene unas dimensiones de 100 m de longitud por 30 m de ancho La distancia entre poacuterticos ha de ser entre un 20 y un 25 de la anchura de la nave esto es entre 6 m y 75 m

Fijando la distancia entre poacuterticos en 6 m el resultado es de 1666 poacuterticos necesarios por lo que se toman 17 poacuterticos disminuyendo asiacute la distancia entre los mismos a 5882 m La nave en planta por tanto queda de la siguiente manera

Se contemplan cuatro casos para fijar la altura de las cerchas y la inclinacioacuten de la cubierta

9

Caso 1

Altura de cubierta H= L10

=3m

Inclinacioacuten de la cubierta del 10

Altura 1 H 1=05 ∙ H=15m

Altura 2 H 2=05 ∙ H=15m

Da como resultado 17 cerchas (contando los extremos) separadas 1875 m Sale un aacutengulo a0=4437 deg

Caso 2

Altura de cubierta H= L12

=25m

Inclinacioacuten de la cubierta del 10

Altura 1 H 1=06 ∙ H=15m

Altura 2 H 2=04 ∙H=1m

17 cerchas a 1875 m de separacioacuten Aacutengulo a0=3378 deg

Caso 3

Altura de cubierta H= L10

=3m

Inclinacioacuten de la cubierta del 15

Altura 1 H 1=075 ∙ H=225m

Altura 2 H 2=025 ∙ H=075m

21 cerchas separadas 15 m entre siacute Aacutengulo a0=35095 deg

10

Caso 4

Altura de cubierta H= L8=375m

Inclinacioacuten de la cubierta del 15

Altura 1 H 1=06 ∙ H=225m

Altura 2 H 2=04 ∙H=15m

21 cerchas separadas 15 m Aacutengulo a0=5353 deg

Se escoge como idoacuteneo el caso 1 por tener todas las diagonales con una inclinacioacuten similar proacutexima a los 45

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5 CUANTIFICACIOacuteN DE ACCIONES

51 ACCIONES SOBRE LA ESTRUCTURA

Al calcular una estructura de cualquier tipo hay que tener en cuenta las acciones que actuacutean sobre ella y que vienen definidas por las normas de aplicacioacuten en cada caso Las acciones que se deben tener en cuenta son las siguientes

Acciones permanentes Peso propio

Acciones variables Sobrecarga de Uso Viento Acciones Teacutermicas Nieve Acciones Accidentales

Sismo

En los apartados siguientes se procederaacute a establecer los procedimientos para la determinacioacuten de los valores requeridos para cada una de estas acciones

52 ACCIONES PERMANENTES

El peso propio a tener en cuenta es el de los elementos estructurales los cerramientos y elementos separadores la tabiqueriacutea todo tipo de carpinteriacuteas revestimientos (como pavimentos guarnecidos enlucidos falsos techos) rellenos (como los de tierras) y equipo fijo El peso lineal de los elementos depende de la seccioacuten seleccionada por lo que se definiraacute el correspondiente en cada caso

Utilizamos los pesos propios proporcionados por los fabricantes

Chapas 011 KNm2

Madres 008 KNm2

Peso de la cercha 0135 KNm2

Contravientos 0035 KNm2

Siendo el total la resultante entre multiplicar el aacuterea por el peso especiacutefico proporcionado por el fabricante (PP = A middot γ)

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53 ACCIONES VARIABLES

531 Nieve

qn=μsk

siendo

μCoeficiente de la cubierta coeficiente (353)

skValor caracteriacutestico de la carga de nieve sobre un terreno horizontal

Tenemos que multiplicar la ecuacioacuten por el coseno del aacutengulo de la inclinacioacuten de la cubierta para que las cargas sean aplicadas en la direccioacuten perpendicular a la cubierta En Sevilla sk=02Kn m debido a una altitud de 1090 m

qn=iquest1 02 Cos (571deg)= 019

532 Viento

Vamos a estudiar la accioacuten del viento en nuestro caso La ecuacioacuten para el viento seraacute

qe=qbce c p=0265 27 07= 05 KNm2

En todo en territorito

Siendo

qb= presioacuten dinaacutemica del viento

ce= coeficiente de exposicioacuten

c p=coeficiente de presioacuten

Presioacuten dinaacutemica del viento (qb)

El valor de la presioacuten del viento depende de la densidad del aire δ y del valor baacutesico de la velocidad del viento

qb=05 δ V b2=05 125kgm2 26 ms =4225 kgm2 =04225 KNm2

δ presion del aire

V b velocidad del viento (Zona A)

Por lo tanto seguacuten esto Cp seraacuten 06

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Tabla Valores del coeficiente de exposicioacuten ce

Grupo de aspereza del entornoAltura del punto considerado

3 6 9 12 15 18 24 30

I Borde del mar o de un lago con una superficie de agua en la direccioacuten del viento de al menos 5 km de longitud

24 27 30 31 33 34 35 37

II Terreno rural llano sin obstaacuteculos ni arbolado de importancia

21 25 27 29 30 31 33 35

III Zona rural accidentada o llana con algunos obstaacuteculos aislados como aacuterboles o construcciones pequentildeas

16 20 23 25 26 27 29 31

IV Zona urbana en general industrial o forestal 13 14 17 19 21 22 24 26

V Centro de negocios de grandes ciudades con profusioacuten de edificios en altura

12 12 12 14 15 16 19 20

Nuestra nave industrial se localiza en una zona de grado de aspereza IV Como nuestra altura del punto considerado es de 105 m interpolando Ce=27

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Figura Valor baacutesico de la velocidad del viento Vb

H=9 17 9-12 17 -19

H=105 m

H=12 19 9-105 17 - X

(9minus12 ) (17minusX )=(17minus19 ) (9minus105 )

C e=27

Por otro lado

Ce = F(F+7k)

F=k Ln(max (zZ)L)

K=022

z=105m

Z=5m

L=03

Tabla Coeficiente para tipo de entorno

Grupo de aspereza del entornoParaacutemetro

k L (m) Z (m)

I Borde del mar o de un lago con una superficie de agua en la direccioacuten del viento de al menos 5 km de longitud

0156 0003 10

II Terreno rural llano sin obstaacuteculos ni arbolado de importancia 017 001 10

III Zona rural accidentada o llana con algunos obstaacuteculos aislados como aacuterboles o construcciones pequentildeas

019 005 20

IV Zona urbana en general industrial o forestal 022 03 50

V Centro de negocios de grandes ciudades con profusioacuten de edificios en altura

024 10 100

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F=022 Ln (10503)=0782176

Coeficiente de Presioacuten

Los coeficientes de presioacuten seraacuten para las paredes verticales y para la cubierta Vamos a estudiar para la direccioacuten del viento (-45degltƟlt45deg) Hay coeficientes de presioacuten exteriores e interiores pudiendo ser de succioacuten (+) y de compresioacuten (-)

1 Coeficiente de presioacuten interior

Tabla Coeficientes de presioacuten interior

Esbeltez en el plano paralelo

al viento

Aacuterea de huecos en zonas de succioacuten respecto al aacuterea total de huecos del edificio

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

le 1 07 07 06 04 03 01 00 - 01 - 03 - 04 - 05ge 4 05 05 04 03 02 01 00 - 01 - 02 - 03 - 03

Como la esbeltez en el plano paralelo es 035 menor que 1 obtenemos que el coeficiente de presioacuten interior es 076 Cpinterior=06( tabla 36)

hb=105

30=035

hb=105

30=025

hb=105

30=05

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Figura Presiones ejercidas por el viento en una construccioacuten diaacutefana

C e=07

C e=07

Cp interior=06

2 Coeficiente de presioacuten exterior

Cp=06

Paredes

parametros

A m2 h dZona (seguacuten figura) - 45 lt lt 45

A B C D Ege 10 5 -12 -08 -05 08 - 07

1 ldquo ldquo ldquo ldquo - 0 5le 025 ldquo ldquo ldquo 07 - 0 3

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COEFICIENTES DE PRESION EXTERIOR

Zona A B C D EArea 2413 25087 275 950 950Cp ext -12 -08 -05 07 -03

e=min (b 2h)=min (10021 )=21

dminuse=9

H=105

D=30

A=21105=2205m2

B=189 105=19845m2

C=105 9=945m2

A=2205m2ge10m2

hd=105

30=035

(1minus035 )rarr (08minusD )

(1minus025 )rarr (08minus07 )

(1minus035 ) ( 08minus07 )=(08minusD ) (1minus025 )D=062

18

(1minus035 )rarr (minus05minusE )

(1minus025 )rarr (minus05+03 )

(1minus035 ) (minus05+03 )=(minus05minusE ) (1minus025 )E=-03267

hd=1

A=-05

B=-08

C=-05

D=062

E=-05

hdle025

A=-12

B=-08

C=-05

D=07

E=-03

Cubierta

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e=min (b 2h)

α=iquest571

α=iquest5 Age10 m2

F=-17

G=-12

H=-06

I=-06

J=02

α=iquest15 Age10 m2

F=-09

G=-08

H=-03

I=-04

J=-1

α=571ge 10

- 09 - 08 - 03 - 04 - 102 02 02 00 00

le 1-2 - 15 - 03 - 04 - 1502 02 02 00 00

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COEFICIENTES DE PRESION EXTERIOR

Zona F G H I JCp ext -09 -08 -03 -04 1

Entonces los coeficientes de presioacuten total en la cubierta y en las paredes son

Presioacuten total en las paredes (qe)

zona A B C D ECp -18 -14 -11 002 09267Ce 27 27 27 27 27qb(knm2) 04225 04225 04225 04225 04225qe=qbCeCp -2053 -1597 -12548 00228 -1057

Presioacuten total en la cubierta (-45ltθlt45)

zona A B C D Ecp -198 -46 -108 -112 -088Ce 27 27 27 27 27qb(knm2) 04225 04225 04225 04225 04225qe=qbCeCp -256 -189 -137 -137 055

Por tanto de manera esquemaacutetica la sobrecarga del viento quedariacutea

54 ACCIONES-ACCIDENTALES

541 Sismo (norma sismos NSCE)

Al ser una nave industrial metaacutelica no se considera la accioacuten siacutesmica

542 Incendio

Valor de sobrecarga Categoriacutea de uso G cubiertas accesibles uacutenicamente para conservacioacuten

αlt20 deg 1KNm2

21

6 COMBINACIONES DE ACCIONES

Para realizar las combinaciones tenemos que utilizar la ecuacioacuten siguiente

sumj ge 1

γ g j γ g j+γ p P+γ q 1γ k 1+sumigt1

γq iφo jQk i

Acciones permanentes

sumj ge 1

γ g j γ g j

Acciones de pretensado

sumj ge 1

γ p P

Acciones variables

sumj ge 1

γ g j γ g j+γ p P+γ q 1γ k 1+sumigt1

γq iφo jQk i

Resto de acciones variables

sumigt1

γ q iφo j Qk i

γ=41

ψ=41

GK=valor medio de acciones permanentes

QK =valor superior o inferior con una determinada probabilidad de no ser superado en un periodo de tiempo determinado o tambieacuten puede ser el valor nominal

Donde los coeficientes de simultaneidad de acciones son seguacuten el DB-SE-AE

Combinacioacuten de acciones para la cobertura

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Tabla Coeficiente de simultaneidad (Ψ)

ψ0 Ψ1 Ψ2Sobrecarga superficial de uso (Categoriacuteas seguacuten DB-SE-AE)Zonas residenciales (Categoriacutea A) 07 05 03Zonas administrativas (Categoriacutea B) 07 05 03Zonas destinadas al puacuteblico (Categoriacutea C) 07 07 06Zonas comerciales (Categoriacutea D) 07 07 06Zonas de traacutefico y de aparcamiento de vehiacuteculos ligeros con un pes0 total inferior a 30 kN (Categoriacutea E)

07 07 06

Cubiertas transitables (Categoriacutea F)Cubiertas accesibles uacutenicamente para mantenimiento (Categoriacutea G) 0 0 0Nieve Para altitudes gt 1000m 07 05 02 Para altitudes lt 1000m 05 02 0Viento 06 05 0Temperatura 06 05 0Acciones variables del terreno 07 07 07

Acciones variables de base ndashviento

Permanente γ=120 desfavorable

Variablesγ=150 desfavorable

Sobrecarga superficial de uso cubierta accesible uacutenicamente para mantenimiento (categoriacutea G)

ψ0 Ψ1 Ψ20 0 0

Para nieve con altitud mayor a 1000m

ψ0 Ψ1 Ψ205 02 0

Para viento

ψ0 Ψ1 Ψ206 05 0

Combinacioacuten de acciones para la cobertura

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AVB Viento

Sd viento=12 [01 35+008+011+00385 ]+[15 (minus137 )cos 571deg ]+15 [ 0 1+05 0197 ]=2727KN m2

AVB Sobrecarga

Sd sobrecarga=12 [ 0135+008+011+00385 ]+[ 15 1 ]+15 [06 (minus137 ) cos (571deg )+05 01975 ]=08574KN m2

AVB Nieve

Sd nieve=12 [ 0135+008+011+00385 ]+ [15 01975 ]+15 [01+06 (minus137 )cos (571 deg) ]=minus0344KN m2

Combinacioacuten de acciones para la fachada

AVB Viento

Sd viento=[15 (minus137 ) cos571 deg ] = -2045KNm2

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7 DIMENSIONAMIENTO DE LAS CHAPAS DE COBERTURA Y FACHADA

La accioacuten maacutes desfavorable que se presenta es la del viento con un valor de 2727 kNm2 Debido a esto se utilizaraacute una chapa metaacutelica ALACcedilO tipo C5-1000 con un espesor de 40mm y una anchura de 2 metros que es capaz de aguantar una carga de hasta 309 kNm2 El peso propio de la chapa elegida es de 1117 kgm2 lo que equivale a 01096 kNm2 Previamente se consideroacute un peso propio de chapa de 011 kNm2 por lo que no seraacute necesario un recaacutelculo de las cargas

25

8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS MADRES DE COBERTURA

Para el dimensionamiento de las madres de cobertura se barajan 5 opciones en lo referente a la disposicioacuten de eacutestas Para esto primero se ha de descomponer la fuerza en sus dos componentes para asiacute poder calcular por separado los momentos resultantes en sus respectivos planos

La carga es P = 2727 kNm2 se descompone teniendo en cuenta que es perpendicular a la cubierta que a su vez tiene una pendiente del 10

P = 2727 kNm2

Px = P cos (571deg) = 2713 kNm2

Py = P sen (571deg) = 02713 kNm2

Una vez se tiene en sus dos componentes se calculan las leyes de momentos y se elige tanto el tipo de acero como uno de los perfiles IPE HEA y UPN escogiendo el maacutes conveniente en su caso tenieacutendose que cumplir la ecuacioacuten

σ sd=M x

W x

+M y

W y

Siendo

σsd Valor caracteriacutestico de la tensioacuten de cedencia del acero (MPa)

M momento flector de la madre

W moacutedulo resistente del perfil metaacutelico

El procedimiento seraacute escoger un perfil y comprobar la resistencia necesaria para ese perfil con ello elegir el tipo de acero

81 Simplemente apoyadas

DIBUJO SIMPLEMENTE APOYADA

El momento maacuteximo en esta situacioacuten es

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙58822

8=1173 kN m2

M y=Py ∙ L

2

8=02713∙58822

8=1173kN m2

Tipo de perfil Mx (cm3) My (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 35658 -IPE-140 773 123 246868 Fe 430HEA-100 728 268 20478 Fe 360HEA-120 106 385 14105 Fe 360

26

UPN-80 265 636 6266 -UPN-120 607 111 29865 Fe 510UPN-140 864 148 21482 Fe 360

82 Apoyadas y atirantadas a medio vano

En este caso la solicitacioacuten seguacuten el eje x es la misma que en el supuesto anterior soacutelo cambia respecto al eje y al tener un tirante a medio vano

DIBUJO LEYES MOMENTOS X E Y

Los momentos maacuteximos a tener en cuenta son

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙58822

8=1173 kN m2

M y=14∙P y ∙ L

2

8=1

4∙02713 ∙58822

8=02925kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 25514 Fe 430IPE-140 773 123 175526 Fe 360HEA-100 728 268 17204 Fe 360UPN-100 412 849 319161 Fe 510UPN-120 607 111 2195 Fe 360

83 Apoyadas y atirantadas a un tercio de vano

La solicitacioacuten en el eje x sigue siendo igual la que cambia es la referida al eje y En este caso se tienen dos posibles combinaciones ya que en el punto donde Mx es maacuteximo My no lo es y viceversa Para un correcto dimensionamiento se tomaraacuten las dos combinaciones posibles ya que nunca ocurriraacute que Mx y My sean maacuteximos en el mismo punto

Punto B

M xB=

Px ∙ L2

9=2713 ∙58822

9=10426 kN m2

M yB= 1

1125∙P y ∙ L

2

8=02713 ∙58822

8=185kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 410 -IPE-140 773 123 285283 Fe 510IPE-160 109 167 206429 Fe 360HEA-100 728 268 212244 Fe 360

27

UPN-100 412 849 470561 -UPN-120 607 111 338429 Fe 510

Punto C

M xC=

Px ∙ L2

8=2713∙58822

8=1173kN m2

M yB= 1

45∙P y ∙ L

2

8= 1

45∙02713 ∙58822

8=0026kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 224326 Fe 360HEA-100 728 268 162096 Fe 360UPN-100 412 849 287771 Fe 510UPN-120 607 111 195587 Fe 360

84 Madres continuas

85 Meacutetodo Cantileacutever

DIBUJO BARRA CANTILEVER

L = 2a + l

l = 07071 L = 416 m

a = 08614 m

En los extremos las dimensiones son ligeramente distintas

arsquo = 0125 L = 073525 m

Lrsquo = 0875 L = 514675 m

Con estas dimensiones se calculan ahora los momentos flectores como simplemente apoyadas

En los vanos centrales

M x=Px ∙ l

2

8=2713 ∙4162

8=5869kN m2

M y=Py ∙ l

2

8=02713 ∙4162

8=05869kN m2

En los vanos extremos

28

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙5146752

8=6878 kN m2

M y=Py ∙ L

2

8=02713 ∙5146752

8=0 6878kN m2

Se dimensionan las madres teniendo en cuenta la solicitacioacuten mayor en los extremos

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-100 342 579 319936 Fe 510IPE-120 53 865 209311 Fe 360HEA-100 728 268 120149 Fe 360UPN-100 412 849 247978 Fe 430UPN-120 607 111 175293 Fe 360

29

1 CONSIDERACIONES PREVIAS Y REQUISITOS DEL DISENtildeO

11 CONSIDERACIONES PREVIAS

Antes de nada se han introducido una serie de conceptos que ayudaraacuten a comprender mejor cada uno de los puntos de este proyecto Primero se dan unas breves nociones de lo que es una estructura sus componentes y coacutemo se comporta Una vez que se tiene clara la idea de estructura se veraacute coacutemo son las naves industriales para comprender los elementos principales de este proyecto

12 ESTRUCTURAS

Es el conjunto de elementos resistentes convenientemente vinculados entre siacute que accionan y reaccionan bajo los efectos de las cargas a que son sometidos Su finalidad es resistir y transmitir las cargas del edificio a los apoyos manteniendo la forma sin sufrir deformaciones incompatibles Las cargas se pueden clasificar en

bull Peso propio

bull Cargas de funcionamiento

bull Acciones varias

Dentro del peso propio se incluyen las cargas de la estructura (especialmente importantes en las estructuras de hormigoacuten armado) y las cargas reoloacutegicas que son las producidas por las deformaciones que experimentan los materiales en el transcurso del tiempo por retraccioacuten En el segundo punto se incluyen las cargas que actuacutean sobre la construccioacuten como por ejemplo mobiliario maacutequinas gruacuteas y las personas que van a estar en la construccioacuten El tercer punto se refiere a la temperatura (dilatacioacuten-contraccioacuten) el viento la nieve sismos etc Vemos que las cargas que pueden actuar sobre una estructura son muy variadas y pueden darse una serie de combinaciones entre ellas La estructura debe soportar la combinacioacuten maacutes desfavorable Cuando se habla de soportar se hace referencia a tres aspectos

bull Estabilidad

bull Resistencia

bull Deformacioacuten limitada

La estabilidad de una estructura es la que garantiza que dicha estructura entendida como un soacutelido riacutegido cumpla con las ecuaciones de la estaacutetica al ser sometida a las acciones exteriores 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 seccioacuten

La deformacioacuten limitada implica que se mantenga dentro de unos liacutemites Toda estructura se deforma al actuar las cargas pero esta deformacioacuten debe ser controlada

Los elementos estructurales fundamentales de las estructuras son

2

bull Las vigas de directriz recta que fundamentalmente trabajan a flexioacuten

bull Los pilares que trabajan a compresioacuten generalmente

Es importante no perder de vista otros dos elementos

bull La cimentacioacuten

El terreno

Si por alguacuten motivo falla alguno de estos dos elementos no se conseguiriacutea el objetivo final de la estructura que es transmitir las cargas al terreno sobre el que estaacute

Existen una serie de tipologiacuteas muy comunes dentro del mundo de las estructuras industriales que son

bull Los poacuterticos principalmente de nudos riacutegidos

bull Las cerchas generalmente de nudos articulados

13 NAVES INDUSTRIALES

Son estructuras ligeras pueden ser metaacutelicas de hormigoacuten o mixtas (hormigoacuten y acero) que cubren grandes luces sin utilizar pilares intermedios

Las naves industriales son edificios funcionales diaacutefanos orientados a la produccioacuten de alguacuten bien de manera que en su interior tiene lugar todo el proceso productivo y a veces hacen de almaceacuten dando cobijo a los operarios a las maacutequinas y al producto aislaacutendoles de las inclemencias externas facilitando asiacute el proceso de fabricacioacuten industrial

Estas estructuras suelen realizarse de manera que su construccioacuten sea econoacutemica y cubra las necesidades baacutesicas por lo que en su mayoriacutea estaacuten formadas por una estructura metaacutelica recubierta de paramentos de faacutebrica de ladrillo hormigoacuten o chapa metaacutelica y la cubierta suele ser tambieacuten ligera de chapa de acero o fibrocemento con alguacuten lucernario para dejar pasar la luz del exterior

La construccioacuten de estas naves se puede realizar de varias maneras pero por lo general estaacuten formadas por unos cimientos soacutelidos principalmente zapata de hormigoacuten armado o losa de hormigoacuten armado donde se colocan unas placas que reciben a los pilares que pueden ser de acero u hormigoacuten armado Sobre los pilares se colocan unas vigas que forman el dintel que van de un lado a otro de la nave y sobre las que se monta la cubierta

Las naves industriales actuales se dividen en dos grupos principales seguacuten el material que las forme acero u hormigoacuten o la menos usada pero con una gran progresioacuten la estructura mixta (acero y hormigoacuten)

La eleccioacuten de uno y otro material dependeraacute de muacuteltiples factores entre los que destaca por supuesto el econoacutemico aunque no es el uacutenico ya que tanto el acero como el hormigoacuten armado o pretensado presentan ventajas e inconvenientes que se deben tener en cuenta

La estructura metaacutelica en general es muy ligera y maacutes flexible que la de hormigoacuten armado por lo que se comporta mejor en terrenos que puedan plantear asientos diferenciales

3

Ademaacutes su montaje es muy raacutepido con lo que se consiguen menores tiempos de construccioacuten lo que en ocasiones puede ser de gran importancia Este punto queda resuelto con las construcciones realizadas con elementos de hormigoacuten prefabricado que permiten disponer de la agilidad del montaje de la estructura metaacutelica junto con las ventajas del hormigoacuten

Las vigas metaacutelicas se pueden reforzar faacutecilmente y disponen de cierto valor econoacutemico residual cuando finaliza su vida uacutetil

Una de las desventajas de la estructura metaacutelica frente a la de hormigoacuten armado es su comportamiento ante el fuego La estructura metaacutelica requiere de grandes protecciones que en todo caso no evitara el fallo catastroacutefico ante un incidente de este tipo El hormigoacuten por su parte permite la subsistencia de la estructura durante un periodo maacutes prolongado lo que impediriacutea que se produjeran grandes dantildeos estructurales o en un caso maacutes extremo permitiriacutea una posible evacuacioacuten del edificio antes de su colapso

Los pilares que se emplean suelen ser perfiles de acero laminado normalizado en alguna de sus variedades o formados por barras soldadas de diferentes perfiles

En donde se puede ver maacutes variedad de formas es en las vigas que pueden ser desde simples perfiles de acero laminado hasta complicadas estructuras de barras soldadas que conforman 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 la luz entre los pilares es muy grande

Dependiendo de su forma y elementos reciben diferentes nombres como por ejemplo

Poacutertico simple formado por dos pilares y dos vigas unidas que forman el dintel del poacutertico pueden ser simeacutetricos o asimeacutetricos

Poacutertico en celosiacutea americana formado por una viga en cercha y dos pilares

4

Poacutertico en celosiacutea belga formado por dos pilares y una viga en cercha

Poacutertico en celosiacutea Poncelau formado tambieacuten por dos pilares y una viga en cercha

Como se ha visto en estos ejemplos la variedad estaacute en la confeccioacuten de la cercha que une los dos pilares cada una de ellos resuelve de manera similar la estructura para soportar las cargas

Poacutertico Celosiacutea Se trata de un poacutertico en el que tanto los dinteles como los pilares estaacuten formados por celosiacuteas de barras Son estructuras muy ligeras usadas cuando se quieren cubrir grandes luces

5

2 LEGISLACIOacuteN

A continuacioacuten se enumeran las normas y leyes que han sido aplicadas en diferentes momentos a lo largo del desarrollo del proyecto asiacute como una pequentildea descripcioacuten de las mismas

- COacuteDIGO TEacuteCNICO DE LA EDIFICACIOacuteN (CTE) El coacutedigo teacutecnico de la edificacioacuten establece las exigencias que deben cumplir los edificios en relacioacuten con los requisitos baacutesicos de seguridad y habitabilidad se debe garantizar la seguridad de las personas el bienestar de la sociedad y la proteccioacuten del medio ambiente

Se trata de un documento que agrupa las ya derogadas Normas Baacutesicas de la Edificacioacuten (NBE) las Normas Tecnoloacutegicas de la Edificacioacuten (NTE) y las Soluciones Homologadas de la Edificacioacuten (SHE)

Dicho Coacutedigo fue aprobado por la Ley de Ordenacioacuten de la Edificacioacuten (LOE) 381999 del 5 de noviembre el 6 de mayo de 2000 fecha esta uacuteltima en la que entroacute en vigor

En la realizacioacuten de este proyecto se han aplicado de manera maacutes intensa los siguientes documentos de dicha norma

DB-SE Documento Baacutesico Seguridad Estructural DB-SE-AE2009 Documento Baacutesico Seguridad Estructural Acciones en la Edificacioacuten DB-SE-A2009 documento Baacutesico Seguridad Estructural Aceros

- NORMAS UNE Concretamente aquellas que afectan al disentildeo y caacutelculo de los elementos estructurales para el puente gruacutea y los forjados de oficina de losa alveolar prefabricada como son

Norma UNE 76-201-88 Caminos de rodadura de puentes gruacutea Norma UNE 58-101-92 Condiciones de resistencia y seguridad en las gruacuteas torre desmontables

para la obra

- EUROCOacuteDIGO 3 (EC3) Estructuras metaacutelicas

- INSTRUCCIOacuteN PARA ACERO (EAE 2011)

A parte de esta reglamentacioacuten fueron utilizados textos de algunas normas portuguesas de aceros y perfiles metaacutelicos los cuales adjuntaremos en un anexo al trabajo para verificacioacuten y comprobacioacuten de resultados

6

3 INTRODUCCIOacuteN

Este proyecto corresponde a la proyeccioacuten y dimensionamiento de la estructura de una nave industrial

Para ello los caacutelculos de los elementos estructurales se realizaraacuten con los programas Ftool y Sap2000

La cubierta del pabelloacuten seraacute metaacutelica tipo saacutendwich La estructura de la nave estaacute compuesta por chapas de cobertura directamente apoyadas en madres que se apoyan a su vez en cerchas metaacutelicas introducidas en la direccioacuten de menor vano Las cerchas metaacutelicas estaacuten apoyadas en pilares de metal localizados en la periferia de la nave En los pilares extremos de las fachadas laterales se encuentran los contravientos laterales que sirven para estabilizar la estructura Tambieacuten para los contravientos horizontales se optoacute por reforzar solamente a los bordes de la cubierta

31 EMPLAZAMIENTO Y DESCRIPCIOacuteN DEL SOLAR

La nave industria como se ha dicho antes se ubicaraacute en una parcela de Sevilla en la comunidad de Andaluciacutea Espantildea

Los datos climaacuteticos de la capital andaluza rondan entre los 48 a 50 de temperatura maacutexima

7

Figura Localizacioacuten geograacutefica de nave

El terreno donde se ubicaraacute la nave tiene una topografiacutea llana no siendo necesaria la realizacioacuten de obra de movimiento de tierras salvo para la realizacioacuten de las cimentaciones

La cimentacioacuten estaraacute basada en zapatas cuadradas o rectangulares dependiendo del caacutelculo obtenido unidas por vigas de atado la cual no seraacute objeto de caacutelculo de este proyecto

8

Figura 1 Isotermas de la temperatura anual maacutexima de aire (Tmax en C)

4 GEOMETRIA DE LA NAVE INDUSTRIAL

41 DESCRIPCIOacuteN DE LA NAVE

La nave objeto del presente trabajo estaraacute dedicada al almacenamiento de placas prefabricadas de hormigoacuten Las dimensiones de la nave son

Luz de nave 30 m Longitud de la nave 100 m Altura de pilares 750 m Pendiente de los faldones 10 Situacioacuten topograacutefica AZona eoacutelica A Altitud 109 mTensioacuten admisible del terreno 2 Kgcm2 (se ha considerado este valor debido a los estudios geoteacutecnicos realizados en las parcelas colindantes)

La nave industrial a disentildear tiene unas dimensiones de 100 m de longitud por 30 m de ancho La distancia entre poacuterticos ha de ser entre un 20 y un 25 de la anchura de la nave esto es entre 6 m y 75 m

Fijando la distancia entre poacuterticos en 6 m el resultado es de 1666 poacuterticos necesarios por lo que se toman 17 poacuterticos disminuyendo asiacute la distancia entre los mismos a 5882 m La nave en planta por tanto queda de la siguiente manera

Se contemplan cuatro casos para fijar la altura de las cerchas y la inclinacioacuten de la cubierta

9

Caso 1

Altura de cubierta H= L10

=3m

Inclinacioacuten de la cubierta del 10

Altura 1 H 1=05 ∙ H=15m

Altura 2 H 2=05 ∙ H=15m

Da como resultado 17 cerchas (contando los extremos) separadas 1875 m Sale un aacutengulo a0=4437 deg

Caso 2

Altura de cubierta H= L12

=25m

Inclinacioacuten de la cubierta del 10

Altura 1 H 1=06 ∙ H=15m

Altura 2 H 2=04 ∙H=1m

17 cerchas a 1875 m de separacioacuten Aacutengulo a0=3378 deg

Caso 3

Altura de cubierta H= L10

=3m

Inclinacioacuten de la cubierta del 15

Altura 1 H 1=075 ∙ H=225m

Altura 2 H 2=025 ∙ H=075m

21 cerchas separadas 15 m entre siacute Aacutengulo a0=35095 deg

10

Caso 4

Altura de cubierta H= L8=375m

Inclinacioacuten de la cubierta del 15

Altura 1 H 1=06 ∙ H=225m

Altura 2 H 2=04 ∙H=15m

21 cerchas separadas 15 m Aacutengulo a0=5353 deg

Se escoge como idoacuteneo el caso 1 por tener todas las diagonales con una inclinacioacuten similar proacutexima a los 45

11

5 CUANTIFICACIOacuteN DE ACCIONES

51 ACCIONES SOBRE LA ESTRUCTURA

Al calcular una estructura de cualquier tipo hay que tener en cuenta las acciones que actuacutean sobre ella y que vienen definidas por las normas de aplicacioacuten en cada caso Las acciones que se deben tener en cuenta son las siguientes

Acciones permanentes Peso propio

Acciones variables Sobrecarga de Uso Viento Acciones Teacutermicas Nieve Acciones Accidentales

Sismo

En los apartados siguientes se procederaacute a establecer los procedimientos para la determinacioacuten de los valores requeridos para cada una de estas acciones

52 ACCIONES PERMANENTES

El peso propio a tener en cuenta es el de los elementos estructurales los cerramientos y elementos separadores la tabiqueriacutea todo tipo de carpinteriacuteas revestimientos (como pavimentos guarnecidos enlucidos falsos techos) rellenos (como los de tierras) y equipo fijo El peso lineal de los elementos depende de la seccioacuten seleccionada por lo que se definiraacute el correspondiente en cada caso

Utilizamos los pesos propios proporcionados por los fabricantes

Chapas 011 KNm2

Madres 008 KNm2

Peso de la cercha 0135 KNm2

Contravientos 0035 KNm2

Siendo el total la resultante entre multiplicar el aacuterea por el peso especiacutefico proporcionado por el fabricante (PP = A middot γ)

12

53 ACCIONES VARIABLES

531 Nieve

qn=μsk

siendo

μCoeficiente de la cubierta coeficiente (353)

skValor caracteriacutestico de la carga de nieve sobre un terreno horizontal

Tenemos que multiplicar la ecuacioacuten por el coseno del aacutengulo de la inclinacioacuten de la cubierta para que las cargas sean aplicadas en la direccioacuten perpendicular a la cubierta En Sevilla sk=02Kn m debido a una altitud de 1090 m

qn=iquest1 02 Cos (571deg)= 019

532 Viento

Vamos a estudiar la accioacuten del viento en nuestro caso La ecuacioacuten para el viento seraacute

qe=qbce c p=0265 27 07= 05 KNm2

En todo en territorito

Siendo

qb= presioacuten dinaacutemica del viento

ce= coeficiente de exposicioacuten

c p=coeficiente de presioacuten

Presioacuten dinaacutemica del viento (qb)

El valor de la presioacuten del viento depende de la densidad del aire δ y del valor baacutesico de la velocidad del viento

qb=05 δ V b2=05 125kgm2 26 ms =4225 kgm2 =04225 KNm2

δ presion del aire

V b velocidad del viento (Zona A)

Por lo tanto seguacuten esto Cp seraacuten 06

13

Tabla Valores del coeficiente de exposicioacuten ce

Grupo de aspereza del entornoAltura del punto considerado

3 6 9 12 15 18 24 30

I Borde del mar o de un lago con una superficie de agua en la direccioacuten del viento de al menos 5 km de longitud

24 27 30 31 33 34 35 37

II Terreno rural llano sin obstaacuteculos ni arbolado de importancia

21 25 27 29 30 31 33 35

III Zona rural accidentada o llana con algunos obstaacuteculos aislados como aacuterboles o construcciones pequentildeas

16 20 23 25 26 27 29 31

IV Zona urbana en general industrial o forestal 13 14 17 19 21 22 24 26

V Centro de negocios de grandes ciudades con profusioacuten de edificios en altura

12 12 12 14 15 16 19 20

Nuestra nave industrial se localiza en una zona de grado de aspereza IV Como nuestra altura del punto considerado es de 105 m interpolando Ce=27

14

Figura Valor baacutesico de la velocidad del viento Vb

H=9 17 9-12 17 -19

H=105 m

H=12 19 9-105 17 - X

(9minus12 ) (17minusX )=(17minus19 ) (9minus105 )

C e=27

Por otro lado

Ce = F(F+7k)

F=k Ln(max (zZ)L)

K=022

z=105m

Z=5m

L=03

Tabla Coeficiente para tipo de entorno

Grupo de aspereza del entornoParaacutemetro

k L (m) Z (m)

I Borde del mar o de un lago con una superficie de agua en la direccioacuten del viento de al menos 5 km de longitud

0156 0003 10

II Terreno rural llano sin obstaacuteculos ni arbolado de importancia 017 001 10

III Zona rural accidentada o llana con algunos obstaacuteculos aislados como aacuterboles o construcciones pequentildeas

019 005 20

IV Zona urbana en general industrial o forestal 022 03 50

V Centro de negocios de grandes ciudades con profusioacuten de edificios en altura

024 10 100

15

F=022 Ln (10503)=0782176

Coeficiente de Presioacuten

Los coeficientes de presioacuten seraacuten para las paredes verticales y para la cubierta Vamos a estudiar para la direccioacuten del viento (-45degltƟlt45deg) Hay coeficientes de presioacuten exteriores e interiores pudiendo ser de succioacuten (+) y de compresioacuten (-)

1 Coeficiente de presioacuten interior

Tabla Coeficientes de presioacuten interior

Esbeltez en el plano paralelo

al viento

Aacuterea de huecos en zonas de succioacuten respecto al aacuterea total de huecos del edificio

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

le 1 07 07 06 04 03 01 00 - 01 - 03 - 04 - 05ge 4 05 05 04 03 02 01 00 - 01 - 02 - 03 - 03

Como la esbeltez en el plano paralelo es 035 menor que 1 obtenemos que el coeficiente de presioacuten interior es 076 Cpinterior=06( tabla 36)

hb=105

30=035

hb=105

30=025

hb=105

30=05

16

Figura Presiones ejercidas por el viento en una construccioacuten diaacutefana

C e=07

C e=07

Cp interior=06

2 Coeficiente de presioacuten exterior

Cp=06

Paredes

parametros

A m2 h dZona (seguacuten figura) - 45 lt lt 45

A B C D Ege 10 5 -12 -08 -05 08 - 07

1 ldquo ldquo ldquo ldquo - 0 5le 025 ldquo ldquo ldquo 07 - 0 3

17

COEFICIENTES DE PRESION EXTERIOR

Zona A B C D EArea 2413 25087 275 950 950Cp ext -12 -08 -05 07 -03

e=min (b 2h)=min (10021 )=21

dminuse=9

H=105

D=30

A=21105=2205m2

B=189 105=19845m2

C=105 9=945m2

A=2205m2ge10m2

hd=105

30=035

(1minus035 )rarr (08minusD )

(1minus025 )rarr (08minus07 )

(1minus035 ) ( 08minus07 )=(08minusD ) (1minus025 )D=062

18

(1minus035 )rarr (minus05minusE )

(1minus025 )rarr (minus05+03 )

(1minus035 ) (minus05+03 )=(minus05minusE ) (1minus025 )E=-03267

hd=1

A=-05

B=-08

C=-05

D=062

E=-05

hdle025

A=-12

B=-08

C=-05

D=07

E=-03

Cubierta

19

e=min (b 2h)

α=iquest571

α=iquest5 Age10 m2

F=-17

G=-12

H=-06

I=-06

J=02

α=iquest15 Age10 m2

F=-09

G=-08

H=-03

I=-04

J=-1

α=571ge 10

- 09 - 08 - 03 - 04 - 102 02 02 00 00

le 1-2 - 15 - 03 - 04 - 1502 02 02 00 00

20

COEFICIENTES DE PRESION EXTERIOR

Zona F G H I JCp ext -09 -08 -03 -04 1

Entonces los coeficientes de presioacuten total en la cubierta y en las paredes son

Presioacuten total en las paredes (qe)

zona A B C D ECp -18 -14 -11 002 09267Ce 27 27 27 27 27qb(knm2) 04225 04225 04225 04225 04225qe=qbCeCp -2053 -1597 -12548 00228 -1057

Presioacuten total en la cubierta (-45ltθlt45)

zona A B C D Ecp -198 -46 -108 -112 -088Ce 27 27 27 27 27qb(knm2) 04225 04225 04225 04225 04225qe=qbCeCp -256 -189 -137 -137 055

Por tanto de manera esquemaacutetica la sobrecarga del viento quedariacutea

54 ACCIONES-ACCIDENTALES

541 Sismo (norma sismos NSCE)

Al ser una nave industrial metaacutelica no se considera la accioacuten siacutesmica

542 Incendio

Valor de sobrecarga Categoriacutea de uso G cubiertas accesibles uacutenicamente para conservacioacuten

αlt20 deg 1KNm2

21

6 COMBINACIONES DE ACCIONES

Para realizar las combinaciones tenemos que utilizar la ecuacioacuten siguiente

sumj ge 1

γ g j γ g j+γ p P+γ q 1γ k 1+sumigt1

γq iφo jQk i

Acciones permanentes

sumj ge 1

γ g j γ g j

Acciones de pretensado

sumj ge 1

γ p P

Acciones variables

sumj ge 1

γ g j γ g j+γ p P+γ q 1γ k 1+sumigt1

γq iφo jQk i

Resto de acciones variables

sumigt1

γ q iφo j Qk i

γ=41

ψ=41

GK=valor medio de acciones permanentes

QK =valor superior o inferior con una determinada probabilidad de no ser superado en un periodo de tiempo determinado o tambieacuten puede ser el valor nominal

Donde los coeficientes de simultaneidad de acciones son seguacuten el DB-SE-AE

Combinacioacuten de acciones para la cobertura

22

Tabla Coeficiente de simultaneidad (Ψ)

ψ0 Ψ1 Ψ2Sobrecarga superficial de uso (Categoriacuteas seguacuten DB-SE-AE)Zonas residenciales (Categoriacutea A) 07 05 03Zonas administrativas (Categoriacutea B) 07 05 03Zonas destinadas al puacuteblico (Categoriacutea C) 07 07 06Zonas comerciales (Categoriacutea D) 07 07 06Zonas de traacutefico y de aparcamiento de vehiacuteculos ligeros con un pes0 total inferior a 30 kN (Categoriacutea E)

07 07 06

Cubiertas transitables (Categoriacutea F)Cubiertas accesibles uacutenicamente para mantenimiento (Categoriacutea G) 0 0 0Nieve Para altitudes gt 1000m 07 05 02 Para altitudes lt 1000m 05 02 0Viento 06 05 0Temperatura 06 05 0Acciones variables del terreno 07 07 07

Acciones variables de base ndashviento

Permanente γ=120 desfavorable

Variablesγ=150 desfavorable

Sobrecarga superficial de uso cubierta accesible uacutenicamente para mantenimiento (categoriacutea G)

ψ0 Ψ1 Ψ20 0 0

Para nieve con altitud mayor a 1000m

ψ0 Ψ1 Ψ205 02 0

Para viento

ψ0 Ψ1 Ψ206 05 0

Combinacioacuten de acciones para la cobertura

23

AVB Viento

Sd viento=12 [01 35+008+011+00385 ]+[15 (minus137 )cos 571deg ]+15 [ 0 1+05 0197 ]=2727KN m2

AVB Sobrecarga

Sd sobrecarga=12 [ 0135+008+011+00385 ]+[ 15 1 ]+15 [06 (minus137 ) cos (571deg )+05 01975 ]=08574KN m2

AVB Nieve

Sd nieve=12 [ 0135+008+011+00385 ]+ [15 01975 ]+15 [01+06 (minus137 )cos (571 deg) ]=minus0344KN m2

Combinacioacuten de acciones para la fachada

AVB Viento

Sd viento=[15 (minus137 ) cos571 deg ] = -2045KNm2

24

7 DIMENSIONAMIENTO DE LAS CHAPAS DE COBERTURA Y FACHADA

La accioacuten maacutes desfavorable que se presenta es la del viento con un valor de 2727 kNm2 Debido a esto se utilizaraacute una chapa metaacutelica ALACcedilO tipo C5-1000 con un espesor de 40mm y una anchura de 2 metros que es capaz de aguantar una carga de hasta 309 kNm2 El peso propio de la chapa elegida es de 1117 kgm2 lo que equivale a 01096 kNm2 Previamente se consideroacute un peso propio de chapa de 011 kNm2 por lo que no seraacute necesario un recaacutelculo de las cargas

25

8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS MADRES DE COBERTURA

Para el dimensionamiento de las madres de cobertura se barajan 5 opciones en lo referente a la disposicioacuten de eacutestas Para esto primero se ha de descomponer la fuerza en sus dos componentes para asiacute poder calcular por separado los momentos resultantes en sus respectivos planos

La carga es P = 2727 kNm2 se descompone teniendo en cuenta que es perpendicular a la cubierta que a su vez tiene una pendiente del 10

P = 2727 kNm2

Px = P cos (571deg) = 2713 kNm2

Py = P sen (571deg) = 02713 kNm2

Una vez se tiene en sus dos componentes se calculan las leyes de momentos y se elige tanto el tipo de acero como uno de los perfiles IPE HEA y UPN escogiendo el maacutes conveniente en su caso tenieacutendose que cumplir la ecuacioacuten

σ sd=M x

W x

+M y

W y

Siendo

σsd Valor caracteriacutestico de la tensioacuten de cedencia del acero (MPa)

M momento flector de la madre

W moacutedulo resistente del perfil metaacutelico

El procedimiento seraacute escoger un perfil y comprobar la resistencia necesaria para ese perfil con ello elegir el tipo de acero

81 Simplemente apoyadas

DIBUJO SIMPLEMENTE APOYADA

El momento maacuteximo en esta situacioacuten es

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙58822

8=1173 kN m2

M y=Py ∙ L

2

8=02713∙58822

8=1173kN m2

Tipo de perfil Mx (cm3) My (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 35658 -IPE-140 773 123 246868 Fe 430HEA-100 728 268 20478 Fe 360HEA-120 106 385 14105 Fe 360

26

UPN-80 265 636 6266 -UPN-120 607 111 29865 Fe 510UPN-140 864 148 21482 Fe 360

82 Apoyadas y atirantadas a medio vano

En este caso la solicitacioacuten seguacuten el eje x es la misma que en el supuesto anterior soacutelo cambia respecto al eje y al tener un tirante a medio vano

DIBUJO LEYES MOMENTOS X E Y

Los momentos maacuteximos a tener en cuenta son

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙58822

8=1173 kN m2

M y=14∙P y ∙ L

2

8=1

4∙02713 ∙58822

8=02925kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 25514 Fe 430IPE-140 773 123 175526 Fe 360HEA-100 728 268 17204 Fe 360UPN-100 412 849 319161 Fe 510UPN-120 607 111 2195 Fe 360

83 Apoyadas y atirantadas a un tercio de vano

La solicitacioacuten en el eje x sigue siendo igual la que cambia es la referida al eje y En este caso se tienen dos posibles combinaciones ya que en el punto donde Mx es maacuteximo My no lo es y viceversa Para un correcto dimensionamiento se tomaraacuten las dos combinaciones posibles ya que nunca ocurriraacute que Mx y My sean maacuteximos en el mismo punto

Punto B

M xB=

Px ∙ L2

9=2713 ∙58822

9=10426 kN m2

M yB= 1

1125∙P y ∙ L

2

8=02713 ∙58822

8=185kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 410 -IPE-140 773 123 285283 Fe 510IPE-160 109 167 206429 Fe 360HEA-100 728 268 212244 Fe 360

27

UPN-100 412 849 470561 -UPN-120 607 111 338429 Fe 510

Punto C

M xC=

Px ∙ L2

8=2713∙58822

8=1173kN m2

M yB= 1

45∙P y ∙ L

2

8= 1

45∙02713 ∙58822

8=0026kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 224326 Fe 360HEA-100 728 268 162096 Fe 360UPN-100 412 849 287771 Fe 510UPN-120 607 111 195587 Fe 360

84 Madres continuas

85 Meacutetodo Cantileacutever

DIBUJO BARRA CANTILEVER

L = 2a + l

l = 07071 L = 416 m

a = 08614 m

En los extremos las dimensiones son ligeramente distintas

arsquo = 0125 L = 073525 m

Lrsquo = 0875 L = 514675 m

Con estas dimensiones se calculan ahora los momentos flectores como simplemente apoyadas

En los vanos centrales

M x=Px ∙ l

2

8=2713 ∙4162

8=5869kN m2

M y=Py ∙ l

2

8=02713 ∙4162

8=05869kN m2

En los vanos extremos

28

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙5146752

8=6878 kN m2

M y=Py ∙ L

2

8=02713 ∙5146752

8=0 6878kN m2

Se dimensionan las madres teniendo en cuenta la solicitacioacuten mayor en los extremos

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-100 342 579 319936 Fe 510IPE-120 53 865 209311 Fe 360HEA-100 728 268 120149 Fe 360UPN-100 412 849 247978 Fe 430UPN-120 607 111 175293 Fe 360

29

bull Las vigas de directriz recta que fundamentalmente trabajan a flexioacuten

bull Los pilares que trabajan a compresioacuten generalmente

Es importante no perder de vista otros dos elementos

bull La cimentacioacuten

El terreno

Si por alguacuten motivo falla alguno de estos dos elementos no se conseguiriacutea el objetivo final de la estructura que es transmitir las cargas al terreno sobre el que estaacute

Existen una serie de tipologiacuteas muy comunes dentro del mundo de las estructuras industriales que son

bull Los poacuterticos principalmente de nudos riacutegidos

bull Las cerchas generalmente de nudos articulados

13 NAVES INDUSTRIALES

Son estructuras ligeras pueden ser metaacutelicas de hormigoacuten o mixtas (hormigoacuten y acero) que cubren grandes luces sin utilizar pilares intermedios

Las naves industriales son edificios funcionales diaacutefanos orientados a la produccioacuten de alguacuten bien de manera que en su interior tiene lugar todo el proceso productivo y a veces hacen de almaceacuten dando cobijo a los operarios a las maacutequinas y al producto aislaacutendoles de las inclemencias externas facilitando asiacute el proceso de fabricacioacuten industrial

Estas estructuras suelen realizarse de manera que su construccioacuten sea econoacutemica y cubra las necesidades baacutesicas por lo que en su mayoriacutea estaacuten formadas por una estructura metaacutelica recubierta de paramentos de faacutebrica de ladrillo hormigoacuten o chapa metaacutelica y la cubierta suele ser tambieacuten ligera de chapa de acero o fibrocemento con alguacuten lucernario para dejar pasar la luz del exterior

La construccioacuten de estas naves se puede realizar de varias maneras pero por lo general estaacuten formadas por unos cimientos soacutelidos principalmente zapata de hormigoacuten armado o losa de hormigoacuten armado donde se colocan unas placas que reciben a los pilares que pueden ser de acero u hormigoacuten armado Sobre los pilares se colocan unas vigas que forman el dintel que van de un lado a otro de la nave y sobre las que se monta la cubierta

Las naves industriales actuales se dividen en dos grupos principales seguacuten el material que las forme acero u hormigoacuten o la menos usada pero con una gran progresioacuten la estructura mixta (acero y hormigoacuten)

La eleccioacuten de uno y otro material dependeraacute de muacuteltiples factores entre los que destaca por supuesto el econoacutemico aunque no es el uacutenico ya que tanto el acero como el hormigoacuten armado o pretensado presentan ventajas e inconvenientes que se deben tener en cuenta

La estructura metaacutelica en general es muy ligera y maacutes flexible que la de hormigoacuten armado por lo que se comporta mejor en terrenos que puedan plantear asientos diferenciales

3

Ademaacutes su montaje es muy raacutepido con lo que se consiguen menores tiempos de construccioacuten lo que en ocasiones puede ser de gran importancia Este punto queda resuelto con las construcciones realizadas con elementos de hormigoacuten prefabricado que permiten disponer de la agilidad del montaje de la estructura metaacutelica junto con las ventajas del hormigoacuten

Las vigas metaacutelicas se pueden reforzar faacutecilmente y disponen de cierto valor econoacutemico residual cuando finaliza su vida uacutetil

Una de las desventajas de la estructura metaacutelica frente a la de hormigoacuten armado es su comportamiento ante el fuego La estructura metaacutelica requiere de grandes protecciones que en todo caso no evitara el fallo catastroacutefico ante un incidente de este tipo El hormigoacuten por su parte permite la subsistencia de la estructura durante un periodo maacutes prolongado lo que impediriacutea que se produjeran grandes dantildeos estructurales o en un caso maacutes extremo permitiriacutea una posible evacuacioacuten del edificio antes de su colapso

Los pilares que se emplean suelen ser perfiles de acero laminado normalizado en alguna de sus variedades o formados por barras soldadas de diferentes perfiles

En donde se puede ver maacutes variedad de formas es en las vigas que pueden ser desde simples perfiles de acero laminado hasta complicadas estructuras de barras soldadas que conforman 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 la luz entre los pilares es muy grande

Dependiendo de su forma y elementos reciben diferentes nombres como por ejemplo

Poacutertico simple formado por dos pilares y dos vigas unidas que forman el dintel del poacutertico pueden ser simeacutetricos o asimeacutetricos

Poacutertico en celosiacutea americana formado por una viga en cercha y dos pilares

4

Poacutertico en celosiacutea belga formado por dos pilares y una viga en cercha

Poacutertico en celosiacutea Poncelau formado tambieacuten por dos pilares y una viga en cercha

Como se ha visto en estos ejemplos la variedad estaacute en la confeccioacuten de la cercha que une los dos pilares cada una de ellos resuelve de manera similar la estructura para soportar las cargas

Poacutertico Celosiacutea Se trata de un poacutertico en el que tanto los dinteles como los pilares estaacuten formados por celosiacuteas de barras Son estructuras muy ligeras usadas cuando se quieren cubrir grandes luces

5

2 LEGISLACIOacuteN

A continuacioacuten se enumeran las normas y leyes que han sido aplicadas en diferentes momentos a lo largo del desarrollo del proyecto asiacute como una pequentildea descripcioacuten de las mismas

- COacuteDIGO TEacuteCNICO DE LA EDIFICACIOacuteN (CTE) El coacutedigo teacutecnico de la edificacioacuten establece las exigencias que deben cumplir los edificios en relacioacuten con los requisitos baacutesicos de seguridad y habitabilidad se debe garantizar la seguridad de las personas el bienestar de la sociedad y la proteccioacuten del medio ambiente

Se trata de un documento que agrupa las ya derogadas Normas Baacutesicas de la Edificacioacuten (NBE) las Normas Tecnoloacutegicas de la Edificacioacuten (NTE) y las Soluciones Homologadas de la Edificacioacuten (SHE)

Dicho Coacutedigo fue aprobado por la Ley de Ordenacioacuten de la Edificacioacuten (LOE) 381999 del 5 de noviembre el 6 de mayo de 2000 fecha esta uacuteltima en la que entroacute en vigor

En la realizacioacuten de este proyecto se han aplicado de manera maacutes intensa los siguientes documentos de dicha norma

DB-SE Documento Baacutesico Seguridad Estructural DB-SE-AE2009 Documento Baacutesico Seguridad Estructural Acciones en la Edificacioacuten DB-SE-A2009 documento Baacutesico Seguridad Estructural Aceros

- NORMAS UNE Concretamente aquellas que afectan al disentildeo y caacutelculo de los elementos estructurales para el puente gruacutea y los forjados de oficina de losa alveolar prefabricada como son

Norma UNE 76-201-88 Caminos de rodadura de puentes gruacutea Norma UNE 58-101-92 Condiciones de resistencia y seguridad en las gruacuteas torre desmontables

para la obra

- EUROCOacuteDIGO 3 (EC3) Estructuras metaacutelicas

- INSTRUCCIOacuteN PARA ACERO (EAE 2011)

A parte de esta reglamentacioacuten fueron utilizados textos de algunas normas portuguesas de aceros y perfiles metaacutelicos los cuales adjuntaremos en un anexo al trabajo para verificacioacuten y comprobacioacuten de resultados

6

3 INTRODUCCIOacuteN

Este proyecto corresponde a la proyeccioacuten y dimensionamiento de la estructura de una nave industrial

Para ello los caacutelculos de los elementos estructurales se realizaraacuten con los programas Ftool y Sap2000

La cubierta del pabelloacuten seraacute metaacutelica tipo saacutendwich La estructura de la nave estaacute compuesta por chapas de cobertura directamente apoyadas en madres que se apoyan a su vez en cerchas metaacutelicas introducidas en la direccioacuten de menor vano Las cerchas metaacutelicas estaacuten apoyadas en pilares de metal localizados en la periferia de la nave En los pilares extremos de las fachadas laterales se encuentran los contravientos laterales que sirven para estabilizar la estructura Tambieacuten para los contravientos horizontales se optoacute por reforzar solamente a los bordes de la cubierta

31 EMPLAZAMIENTO Y DESCRIPCIOacuteN DEL SOLAR

La nave industria como se ha dicho antes se ubicaraacute en una parcela de Sevilla en la comunidad de Andaluciacutea Espantildea

Los datos climaacuteticos de la capital andaluza rondan entre los 48 a 50 de temperatura maacutexima

7

Figura Localizacioacuten geograacutefica de nave

El terreno donde se ubicaraacute la nave tiene una topografiacutea llana no siendo necesaria la realizacioacuten de obra de movimiento de tierras salvo para la realizacioacuten de las cimentaciones

La cimentacioacuten estaraacute basada en zapatas cuadradas o rectangulares dependiendo del caacutelculo obtenido unidas por vigas de atado la cual no seraacute objeto de caacutelculo de este proyecto

8

Figura 1 Isotermas de la temperatura anual maacutexima de aire (Tmax en C)

4 GEOMETRIA DE LA NAVE INDUSTRIAL

41 DESCRIPCIOacuteN DE LA NAVE

La nave objeto del presente trabajo estaraacute dedicada al almacenamiento de placas prefabricadas de hormigoacuten Las dimensiones de la nave son

Luz de nave 30 m Longitud de la nave 100 m Altura de pilares 750 m Pendiente de los faldones 10 Situacioacuten topograacutefica AZona eoacutelica A Altitud 109 mTensioacuten admisible del terreno 2 Kgcm2 (se ha considerado este valor debido a los estudios geoteacutecnicos realizados en las parcelas colindantes)

La nave industrial a disentildear tiene unas dimensiones de 100 m de longitud por 30 m de ancho La distancia entre poacuterticos ha de ser entre un 20 y un 25 de la anchura de la nave esto es entre 6 m y 75 m

Fijando la distancia entre poacuterticos en 6 m el resultado es de 1666 poacuterticos necesarios por lo que se toman 17 poacuterticos disminuyendo asiacute la distancia entre los mismos a 5882 m La nave en planta por tanto queda de la siguiente manera

Se contemplan cuatro casos para fijar la altura de las cerchas y la inclinacioacuten de la cubierta

9

Caso 1

Altura de cubierta H= L10

=3m

Inclinacioacuten de la cubierta del 10

Altura 1 H 1=05 ∙ H=15m

Altura 2 H 2=05 ∙ H=15m

Da como resultado 17 cerchas (contando los extremos) separadas 1875 m Sale un aacutengulo a0=4437 deg

Caso 2

Altura de cubierta H= L12

=25m

Inclinacioacuten de la cubierta del 10

Altura 1 H 1=06 ∙ H=15m

Altura 2 H 2=04 ∙H=1m

17 cerchas a 1875 m de separacioacuten Aacutengulo a0=3378 deg

Caso 3

Altura de cubierta H= L10

=3m

Inclinacioacuten de la cubierta del 15

Altura 1 H 1=075 ∙ H=225m

Altura 2 H 2=025 ∙ H=075m

21 cerchas separadas 15 m entre siacute Aacutengulo a0=35095 deg

10

Caso 4

Altura de cubierta H= L8=375m

Inclinacioacuten de la cubierta del 15

Altura 1 H 1=06 ∙ H=225m

Altura 2 H 2=04 ∙H=15m

21 cerchas separadas 15 m Aacutengulo a0=5353 deg

Se escoge como idoacuteneo el caso 1 por tener todas las diagonales con una inclinacioacuten similar proacutexima a los 45

11

5 CUANTIFICACIOacuteN DE ACCIONES

51 ACCIONES SOBRE LA ESTRUCTURA

Al calcular una estructura de cualquier tipo hay que tener en cuenta las acciones que actuacutean sobre ella y que vienen definidas por las normas de aplicacioacuten en cada caso Las acciones que se deben tener en cuenta son las siguientes

Acciones permanentes Peso propio

Acciones variables Sobrecarga de Uso Viento Acciones Teacutermicas Nieve Acciones Accidentales

Sismo

En los apartados siguientes se procederaacute a establecer los procedimientos para la determinacioacuten de los valores requeridos para cada una de estas acciones

52 ACCIONES PERMANENTES

El peso propio a tener en cuenta es el de los elementos estructurales los cerramientos y elementos separadores la tabiqueriacutea todo tipo de carpinteriacuteas revestimientos (como pavimentos guarnecidos enlucidos falsos techos) rellenos (como los de tierras) y equipo fijo El peso lineal de los elementos depende de la seccioacuten seleccionada por lo que se definiraacute el correspondiente en cada caso

Utilizamos los pesos propios proporcionados por los fabricantes

Chapas 011 KNm2

Madres 008 KNm2

Peso de la cercha 0135 KNm2

Contravientos 0035 KNm2

Siendo el total la resultante entre multiplicar el aacuterea por el peso especiacutefico proporcionado por el fabricante (PP = A middot γ)

12

53 ACCIONES VARIABLES

531 Nieve

qn=μsk

siendo

μCoeficiente de la cubierta coeficiente (353)

skValor caracteriacutestico de la carga de nieve sobre un terreno horizontal

Tenemos que multiplicar la ecuacioacuten por el coseno del aacutengulo de la inclinacioacuten de la cubierta para que las cargas sean aplicadas en la direccioacuten perpendicular a la cubierta En Sevilla sk=02Kn m debido a una altitud de 1090 m

qn=iquest1 02 Cos (571deg)= 019

532 Viento

Vamos a estudiar la accioacuten del viento en nuestro caso La ecuacioacuten para el viento seraacute

qe=qbce c p=0265 27 07= 05 KNm2

En todo en territorito

Siendo

qb= presioacuten dinaacutemica del viento

ce= coeficiente de exposicioacuten

c p=coeficiente de presioacuten

Presioacuten dinaacutemica del viento (qb)

El valor de la presioacuten del viento depende de la densidad del aire δ y del valor baacutesico de la velocidad del viento

qb=05 δ V b2=05 125kgm2 26 ms =4225 kgm2 =04225 KNm2

δ presion del aire

V b velocidad del viento (Zona A)

Por lo tanto seguacuten esto Cp seraacuten 06

13

Tabla Valores del coeficiente de exposicioacuten ce

Grupo de aspereza del entornoAltura del punto considerado

3 6 9 12 15 18 24 30

I Borde del mar o de un lago con una superficie de agua en la direccioacuten del viento de al menos 5 km de longitud

24 27 30 31 33 34 35 37

II Terreno rural llano sin obstaacuteculos ni arbolado de importancia

21 25 27 29 30 31 33 35

III Zona rural accidentada o llana con algunos obstaacuteculos aislados como aacuterboles o construcciones pequentildeas

16 20 23 25 26 27 29 31

IV Zona urbana en general industrial o forestal 13 14 17 19 21 22 24 26

V Centro de negocios de grandes ciudades con profusioacuten de edificios en altura

12 12 12 14 15 16 19 20

Nuestra nave industrial se localiza en una zona de grado de aspereza IV Como nuestra altura del punto considerado es de 105 m interpolando Ce=27

14

Figura Valor baacutesico de la velocidad del viento Vb

H=9 17 9-12 17 -19

H=105 m

H=12 19 9-105 17 - X

(9minus12 ) (17minusX )=(17minus19 ) (9minus105 )

C e=27

Por otro lado

Ce = F(F+7k)

F=k Ln(max (zZ)L)

K=022

z=105m

Z=5m

L=03

Tabla Coeficiente para tipo de entorno

Grupo de aspereza del entornoParaacutemetro

k L (m) Z (m)

I Borde del mar o de un lago con una superficie de agua en la direccioacuten del viento de al menos 5 km de longitud

0156 0003 10

II Terreno rural llano sin obstaacuteculos ni arbolado de importancia 017 001 10

III Zona rural accidentada o llana con algunos obstaacuteculos aislados como aacuterboles o construcciones pequentildeas

019 005 20

IV Zona urbana en general industrial o forestal 022 03 50

V Centro de negocios de grandes ciudades con profusioacuten de edificios en altura

024 10 100

15

F=022 Ln (10503)=0782176

Coeficiente de Presioacuten

Los coeficientes de presioacuten seraacuten para las paredes verticales y para la cubierta Vamos a estudiar para la direccioacuten del viento (-45degltƟlt45deg) Hay coeficientes de presioacuten exteriores e interiores pudiendo ser de succioacuten (+) y de compresioacuten (-)

1 Coeficiente de presioacuten interior

Tabla Coeficientes de presioacuten interior

Esbeltez en el plano paralelo

al viento

Aacuterea de huecos en zonas de succioacuten respecto al aacuterea total de huecos del edificio

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

le 1 07 07 06 04 03 01 00 - 01 - 03 - 04 - 05ge 4 05 05 04 03 02 01 00 - 01 - 02 - 03 - 03

Como la esbeltez en el plano paralelo es 035 menor que 1 obtenemos que el coeficiente de presioacuten interior es 076 Cpinterior=06( tabla 36)

hb=105

30=035

hb=105

30=025

hb=105

30=05

16

Figura Presiones ejercidas por el viento en una construccioacuten diaacutefana

C e=07

C e=07

Cp interior=06

2 Coeficiente de presioacuten exterior

Cp=06

Paredes

parametros

A m2 h dZona (seguacuten figura) - 45 lt lt 45

A B C D Ege 10 5 -12 -08 -05 08 - 07

1 ldquo ldquo ldquo ldquo - 0 5le 025 ldquo ldquo ldquo 07 - 0 3

17

COEFICIENTES DE PRESION EXTERIOR

Zona A B C D EArea 2413 25087 275 950 950Cp ext -12 -08 -05 07 -03

e=min (b 2h)=min (10021 )=21

dminuse=9

H=105

D=30

A=21105=2205m2

B=189 105=19845m2

C=105 9=945m2

A=2205m2ge10m2

hd=105

30=035

(1minus035 )rarr (08minusD )

(1minus025 )rarr (08minus07 )

(1minus035 ) ( 08minus07 )=(08minusD ) (1minus025 )D=062

18

(1minus035 )rarr (minus05minusE )

(1minus025 )rarr (minus05+03 )

(1minus035 ) (minus05+03 )=(minus05minusE ) (1minus025 )E=-03267

hd=1

A=-05

B=-08

C=-05

D=062

E=-05

hdle025

A=-12

B=-08

C=-05

D=07

E=-03

Cubierta

19

e=min (b 2h)

α=iquest571

α=iquest5 Age10 m2

F=-17

G=-12

H=-06

I=-06

J=02

α=iquest15 Age10 m2

F=-09

G=-08

H=-03

I=-04

J=-1

α=571ge 10

- 09 - 08 - 03 - 04 - 102 02 02 00 00

le 1-2 - 15 - 03 - 04 - 1502 02 02 00 00

20

COEFICIENTES DE PRESION EXTERIOR

Zona F G H I JCp ext -09 -08 -03 -04 1

Entonces los coeficientes de presioacuten total en la cubierta y en las paredes son

Presioacuten total en las paredes (qe)

zona A B C D ECp -18 -14 -11 002 09267Ce 27 27 27 27 27qb(knm2) 04225 04225 04225 04225 04225qe=qbCeCp -2053 -1597 -12548 00228 -1057

Presioacuten total en la cubierta (-45ltθlt45)

zona A B C D Ecp -198 -46 -108 -112 -088Ce 27 27 27 27 27qb(knm2) 04225 04225 04225 04225 04225qe=qbCeCp -256 -189 -137 -137 055

Por tanto de manera esquemaacutetica la sobrecarga del viento quedariacutea

54 ACCIONES-ACCIDENTALES

541 Sismo (norma sismos NSCE)

Al ser una nave industrial metaacutelica no se considera la accioacuten siacutesmica

542 Incendio

Valor de sobrecarga Categoriacutea de uso G cubiertas accesibles uacutenicamente para conservacioacuten

αlt20 deg 1KNm2

21

6 COMBINACIONES DE ACCIONES

Para realizar las combinaciones tenemos que utilizar la ecuacioacuten siguiente

sumj ge 1

γ g j γ g j+γ p P+γ q 1γ k 1+sumigt1

γq iφo jQk i

Acciones permanentes

sumj ge 1

γ g j γ g j

Acciones de pretensado

sumj ge 1

γ p P

Acciones variables

sumj ge 1

γ g j γ g j+γ p P+γ q 1γ k 1+sumigt1

γq iφo jQk i

Resto de acciones variables

sumigt1

γ q iφo j Qk i

γ=41

ψ=41

GK=valor medio de acciones permanentes

QK =valor superior o inferior con una determinada probabilidad de no ser superado en un periodo de tiempo determinado o tambieacuten puede ser el valor nominal

Donde los coeficientes de simultaneidad de acciones son seguacuten el DB-SE-AE

Combinacioacuten de acciones para la cobertura

22

Tabla Coeficiente de simultaneidad (Ψ)

ψ0 Ψ1 Ψ2Sobrecarga superficial de uso (Categoriacuteas seguacuten DB-SE-AE)Zonas residenciales (Categoriacutea A) 07 05 03Zonas administrativas (Categoriacutea B) 07 05 03Zonas destinadas al puacuteblico (Categoriacutea C) 07 07 06Zonas comerciales (Categoriacutea D) 07 07 06Zonas de traacutefico y de aparcamiento de vehiacuteculos ligeros con un pes0 total inferior a 30 kN (Categoriacutea E)

07 07 06

Cubiertas transitables (Categoriacutea F)Cubiertas accesibles uacutenicamente para mantenimiento (Categoriacutea G) 0 0 0Nieve Para altitudes gt 1000m 07 05 02 Para altitudes lt 1000m 05 02 0Viento 06 05 0Temperatura 06 05 0Acciones variables del terreno 07 07 07

Acciones variables de base ndashviento

Permanente γ=120 desfavorable

Variablesγ=150 desfavorable

Sobrecarga superficial de uso cubierta accesible uacutenicamente para mantenimiento (categoriacutea G)

ψ0 Ψ1 Ψ20 0 0

Para nieve con altitud mayor a 1000m

ψ0 Ψ1 Ψ205 02 0

Para viento

ψ0 Ψ1 Ψ206 05 0

Combinacioacuten de acciones para la cobertura

23

AVB Viento

Sd viento=12 [01 35+008+011+00385 ]+[15 (minus137 )cos 571deg ]+15 [ 0 1+05 0197 ]=2727KN m2

AVB Sobrecarga

Sd sobrecarga=12 [ 0135+008+011+00385 ]+[ 15 1 ]+15 [06 (minus137 ) cos (571deg )+05 01975 ]=08574KN m2

AVB Nieve

Sd nieve=12 [ 0135+008+011+00385 ]+ [15 01975 ]+15 [01+06 (minus137 )cos (571 deg) ]=minus0344KN m2

Combinacioacuten de acciones para la fachada

AVB Viento

Sd viento=[15 (minus137 ) cos571 deg ] = -2045KNm2

24

7 DIMENSIONAMIENTO DE LAS CHAPAS DE COBERTURA Y FACHADA

La accioacuten maacutes desfavorable que se presenta es la del viento con un valor de 2727 kNm2 Debido a esto se utilizaraacute una chapa metaacutelica ALACcedilO tipo C5-1000 con un espesor de 40mm y una anchura de 2 metros que es capaz de aguantar una carga de hasta 309 kNm2 El peso propio de la chapa elegida es de 1117 kgm2 lo que equivale a 01096 kNm2 Previamente se consideroacute un peso propio de chapa de 011 kNm2 por lo que no seraacute necesario un recaacutelculo de las cargas

25

8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS MADRES DE COBERTURA

Para el dimensionamiento de las madres de cobertura se barajan 5 opciones en lo referente a la disposicioacuten de eacutestas Para esto primero se ha de descomponer la fuerza en sus dos componentes para asiacute poder calcular por separado los momentos resultantes en sus respectivos planos

La carga es P = 2727 kNm2 se descompone teniendo en cuenta que es perpendicular a la cubierta que a su vez tiene una pendiente del 10

P = 2727 kNm2

Px = P cos (571deg) = 2713 kNm2

Py = P sen (571deg) = 02713 kNm2

Una vez se tiene en sus dos componentes se calculan las leyes de momentos y se elige tanto el tipo de acero como uno de los perfiles IPE HEA y UPN escogiendo el maacutes conveniente en su caso tenieacutendose que cumplir la ecuacioacuten

σ sd=M x

W x

+M y

W y

Siendo

σsd Valor caracteriacutestico de la tensioacuten de cedencia del acero (MPa)

M momento flector de la madre

W moacutedulo resistente del perfil metaacutelico

El procedimiento seraacute escoger un perfil y comprobar la resistencia necesaria para ese perfil con ello elegir el tipo de acero

81 Simplemente apoyadas

DIBUJO SIMPLEMENTE APOYADA

El momento maacuteximo en esta situacioacuten es

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙58822

8=1173 kN m2

M y=Py ∙ L

2

8=02713∙58822

8=1173kN m2

Tipo de perfil Mx (cm3) My (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 35658 -IPE-140 773 123 246868 Fe 430HEA-100 728 268 20478 Fe 360HEA-120 106 385 14105 Fe 360

26

UPN-80 265 636 6266 -UPN-120 607 111 29865 Fe 510UPN-140 864 148 21482 Fe 360

82 Apoyadas y atirantadas a medio vano

En este caso la solicitacioacuten seguacuten el eje x es la misma que en el supuesto anterior soacutelo cambia respecto al eje y al tener un tirante a medio vano

DIBUJO LEYES MOMENTOS X E Y

Los momentos maacuteximos a tener en cuenta son

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙58822

8=1173 kN m2

M y=14∙P y ∙ L

2

8=1

4∙02713 ∙58822

8=02925kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 25514 Fe 430IPE-140 773 123 175526 Fe 360HEA-100 728 268 17204 Fe 360UPN-100 412 849 319161 Fe 510UPN-120 607 111 2195 Fe 360

83 Apoyadas y atirantadas a un tercio de vano

La solicitacioacuten en el eje x sigue siendo igual la que cambia es la referida al eje y En este caso se tienen dos posibles combinaciones ya que en el punto donde Mx es maacuteximo My no lo es y viceversa Para un correcto dimensionamiento se tomaraacuten las dos combinaciones posibles ya que nunca ocurriraacute que Mx y My sean maacuteximos en el mismo punto

Punto B

M xB=

Px ∙ L2

9=2713 ∙58822

9=10426 kN m2

M yB= 1

1125∙P y ∙ L

2

8=02713 ∙58822

8=185kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 410 -IPE-140 773 123 285283 Fe 510IPE-160 109 167 206429 Fe 360HEA-100 728 268 212244 Fe 360

27

UPN-100 412 849 470561 -UPN-120 607 111 338429 Fe 510

Punto C

M xC=

Px ∙ L2

8=2713∙58822

8=1173kN m2

M yB= 1

45∙P y ∙ L

2

8= 1

45∙02713 ∙58822

8=0026kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 224326 Fe 360HEA-100 728 268 162096 Fe 360UPN-100 412 849 287771 Fe 510UPN-120 607 111 195587 Fe 360

84 Madres continuas

85 Meacutetodo Cantileacutever

DIBUJO BARRA CANTILEVER

L = 2a + l

l = 07071 L = 416 m

a = 08614 m

En los extremos las dimensiones son ligeramente distintas

arsquo = 0125 L = 073525 m

Lrsquo = 0875 L = 514675 m

Con estas dimensiones se calculan ahora los momentos flectores como simplemente apoyadas

En los vanos centrales

M x=Px ∙ l

2

8=2713 ∙4162

8=5869kN m2

M y=Py ∙ l

2

8=02713 ∙4162

8=05869kN m2

En los vanos extremos

28

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙5146752

8=6878 kN m2

M y=Py ∙ L

2

8=02713 ∙5146752

8=0 6878kN m2

Se dimensionan las madres teniendo en cuenta la solicitacioacuten mayor en los extremos

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-100 342 579 319936 Fe 510IPE-120 53 865 209311 Fe 360HEA-100 728 268 120149 Fe 360UPN-100 412 849 247978 Fe 430UPN-120 607 111 175293 Fe 360

29

Ademaacutes su montaje es muy raacutepido con lo que se consiguen menores tiempos de construccioacuten lo que en ocasiones puede ser de gran importancia Este punto queda resuelto con las construcciones realizadas con elementos de hormigoacuten prefabricado que permiten disponer de la agilidad del montaje de la estructura metaacutelica junto con las ventajas del hormigoacuten

Las vigas metaacutelicas se pueden reforzar faacutecilmente y disponen de cierto valor econoacutemico residual cuando finaliza su vida uacutetil

Una de las desventajas de la estructura metaacutelica frente a la de hormigoacuten armado es su comportamiento ante el fuego La estructura metaacutelica requiere de grandes protecciones que en todo caso no evitara el fallo catastroacutefico ante un incidente de este tipo El hormigoacuten por su parte permite la subsistencia de la estructura durante un periodo maacutes prolongado lo que impediriacutea que se produjeran grandes dantildeos estructurales o en un caso maacutes extremo permitiriacutea una posible evacuacioacuten del edificio antes de su colapso

Los pilares que se emplean suelen ser perfiles de acero laminado normalizado en alguna de sus variedades o formados por barras soldadas de diferentes perfiles

En donde se puede ver maacutes variedad de formas es en las vigas que pueden ser desde simples perfiles de acero laminado hasta complicadas estructuras de barras soldadas que conforman 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 la luz entre los pilares es muy grande

Dependiendo de su forma y elementos reciben diferentes nombres como por ejemplo

Poacutertico simple formado por dos pilares y dos vigas unidas que forman el dintel del poacutertico pueden ser simeacutetricos o asimeacutetricos

Poacutertico en celosiacutea americana formado por una viga en cercha y dos pilares

4

Poacutertico en celosiacutea belga formado por dos pilares y una viga en cercha

Poacutertico en celosiacutea Poncelau formado tambieacuten por dos pilares y una viga en cercha

Como se ha visto en estos ejemplos la variedad estaacute en la confeccioacuten de la cercha que une los dos pilares cada una de ellos resuelve de manera similar la estructura para soportar las cargas

Poacutertico Celosiacutea Se trata de un poacutertico en el que tanto los dinteles como los pilares estaacuten formados por celosiacuteas de barras Son estructuras muy ligeras usadas cuando se quieren cubrir grandes luces

5

2 LEGISLACIOacuteN

A continuacioacuten se enumeran las normas y leyes que han sido aplicadas en diferentes momentos a lo largo del desarrollo del proyecto asiacute como una pequentildea descripcioacuten de las mismas

- COacuteDIGO TEacuteCNICO DE LA EDIFICACIOacuteN (CTE) El coacutedigo teacutecnico de la edificacioacuten establece las exigencias que deben cumplir los edificios en relacioacuten con los requisitos baacutesicos de seguridad y habitabilidad se debe garantizar la seguridad de las personas el bienestar de la sociedad y la proteccioacuten del medio ambiente

Se trata de un documento que agrupa las ya derogadas Normas Baacutesicas de la Edificacioacuten (NBE) las Normas Tecnoloacutegicas de la Edificacioacuten (NTE) y las Soluciones Homologadas de la Edificacioacuten (SHE)

Dicho Coacutedigo fue aprobado por la Ley de Ordenacioacuten de la Edificacioacuten (LOE) 381999 del 5 de noviembre el 6 de mayo de 2000 fecha esta uacuteltima en la que entroacute en vigor

En la realizacioacuten de este proyecto se han aplicado de manera maacutes intensa los siguientes documentos de dicha norma

DB-SE Documento Baacutesico Seguridad Estructural DB-SE-AE2009 Documento Baacutesico Seguridad Estructural Acciones en la Edificacioacuten DB-SE-A2009 documento Baacutesico Seguridad Estructural Aceros

- NORMAS UNE Concretamente aquellas que afectan al disentildeo y caacutelculo de los elementos estructurales para el puente gruacutea y los forjados de oficina de losa alveolar prefabricada como son

Norma UNE 76-201-88 Caminos de rodadura de puentes gruacutea Norma UNE 58-101-92 Condiciones de resistencia y seguridad en las gruacuteas torre desmontables

para la obra

- EUROCOacuteDIGO 3 (EC3) Estructuras metaacutelicas

- INSTRUCCIOacuteN PARA ACERO (EAE 2011)

A parte de esta reglamentacioacuten fueron utilizados textos de algunas normas portuguesas de aceros y perfiles metaacutelicos los cuales adjuntaremos en un anexo al trabajo para verificacioacuten y comprobacioacuten de resultados

6

3 INTRODUCCIOacuteN

Este proyecto corresponde a la proyeccioacuten y dimensionamiento de la estructura de una nave industrial

Para ello los caacutelculos de los elementos estructurales se realizaraacuten con los programas Ftool y Sap2000

La cubierta del pabelloacuten seraacute metaacutelica tipo saacutendwich La estructura de la nave estaacute compuesta por chapas de cobertura directamente apoyadas en madres que se apoyan a su vez en cerchas metaacutelicas introducidas en la direccioacuten de menor vano Las cerchas metaacutelicas estaacuten apoyadas en pilares de metal localizados en la periferia de la nave En los pilares extremos de las fachadas laterales se encuentran los contravientos laterales que sirven para estabilizar la estructura Tambieacuten para los contravientos horizontales se optoacute por reforzar solamente a los bordes de la cubierta

31 EMPLAZAMIENTO Y DESCRIPCIOacuteN DEL SOLAR

La nave industria como se ha dicho antes se ubicaraacute en una parcela de Sevilla en la comunidad de Andaluciacutea Espantildea

Los datos climaacuteticos de la capital andaluza rondan entre los 48 a 50 de temperatura maacutexima

7

Figura Localizacioacuten geograacutefica de nave

El terreno donde se ubicaraacute la nave tiene una topografiacutea llana no siendo necesaria la realizacioacuten de obra de movimiento de tierras salvo para la realizacioacuten de las cimentaciones

La cimentacioacuten estaraacute basada en zapatas cuadradas o rectangulares dependiendo del caacutelculo obtenido unidas por vigas de atado la cual no seraacute objeto de caacutelculo de este proyecto

8

Figura 1 Isotermas de la temperatura anual maacutexima de aire (Tmax en C)

4 GEOMETRIA DE LA NAVE INDUSTRIAL

41 DESCRIPCIOacuteN DE LA NAVE

La nave objeto del presente trabajo estaraacute dedicada al almacenamiento de placas prefabricadas de hormigoacuten Las dimensiones de la nave son

Luz de nave 30 m Longitud de la nave 100 m Altura de pilares 750 m Pendiente de los faldones 10 Situacioacuten topograacutefica AZona eoacutelica A Altitud 109 mTensioacuten admisible del terreno 2 Kgcm2 (se ha considerado este valor debido a los estudios geoteacutecnicos realizados en las parcelas colindantes)

La nave industrial a disentildear tiene unas dimensiones de 100 m de longitud por 30 m de ancho La distancia entre poacuterticos ha de ser entre un 20 y un 25 de la anchura de la nave esto es entre 6 m y 75 m

Fijando la distancia entre poacuterticos en 6 m el resultado es de 1666 poacuterticos necesarios por lo que se toman 17 poacuterticos disminuyendo asiacute la distancia entre los mismos a 5882 m La nave en planta por tanto queda de la siguiente manera

Se contemplan cuatro casos para fijar la altura de las cerchas y la inclinacioacuten de la cubierta

9

Caso 1

Altura de cubierta H= L10

=3m

Inclinacioacuten de la cubierta del 10

Altura 1 H 1=05 ∙ H=15m

Altura 2 H 2=05 ∙ H=15m

Da como resultado 17 cerchas (contando los extremos) separadas 1875 m Sale un aacutengulo a0=4437 deg

Caso 2

Altura de cubierta H= L12

=25m

Inclinacioacuten de la cubierta del 10

Altura 1 H 1=06 ∙ H=15m

Altura 2 H 2=04 ∙H=1m

17 cerchas a 1875 m de separacioacuten Aacutengulo a0=3378 deg

Caso 3

Altura de cubierta H= L10

=3m

Inclinacioacuten de la cubierta del 15

Altura 1 H 1=075 ∙ H=225m

Altura 2 H 2=025 ∙ H=075m

21 cerchas separadas 15 m entre siacute Aacutengulo a0=35095 deg

10

Caso 4

Altura de cubierta H= L8=375m

Inclinacioacuten de la cubierta del 15

Altura 1 H 1=06 ∙ H=225m

Altura 2 H 2=04 ∙H=15m

21 cerchas separadas 15 m Aacutengulo a0=5353 deg

Se escoge como idoacuteneo el caso 1 por tener todas las diagonales con una inclinacioacuten similar proacutexima a los 45

11

5 CUANTIFICACIOacuteN DE ACCIONES

51 ACCIONES SOBRE LA ESTRUCTURA

Al calcular una estructura de cualquier tipo hay que tener en cuenta las acciones que actuacutean sobre ella y que vienen definidas por las normas de aplicacioacuten en cada caso Las acciones que se deben tener en cuenta son las siguientes

Acciones permanentes Peso propio

Acciones variables Sobrecarga de Uso Viento Acciones Teacutermicas Nieve Acciones Accidentales

Sismo

En los apartados siguientes se procederaacute a establecer los procedimientos para la determinacioacuten de los valores requeridos para cada una de estas acciones

52 ACCIONES PERMANENTES

El peso propio a tener en cuenta es el de los elementos estructurales los cerramientos y elementos separadores la tabiqueriacutea todo tipo de carpinteriacuteas revestimientos (como pavimentos guarnecidos enlucidos falsos techos) rellenos (como los de tierras) y equipo fijo El peso lineal de los elementos depende de la seccioacuten seleccionada por lo que se definiraacute el correspondiente en cada caso

Utilizamos los pesos propios proporcionados por los fabricantes

Chapas 011 KNm2

Madres 008 KNm2

Peso de la cercha 0135 KNm2

Contravientos 0035 KNm2

Siendo el total la resultante entre multiplicar el aacuterea por el peso especiacutefico proporcionado por el fabricante (PP = A middot γ)

12

53 ACCIONES VARIABLES

531 Nieve

qn=μsk

siendo

μCoeficiente de la cubierta coeficiente (353)

skValor caracteriacutestico de la carga de nieve sobre un terreno horizontal

Tenemos que multiplicar la ecuacioacuten por el coseno del aacutengulo de la inclinacioacuten de la cubierta para que las cargas sean aplicadas en la direccioacuten perpendicular a la cubierta En Sevilla sk=02Kn m debido a una altitud de 1090 m

qn=iquest1 02 Cos (571deg)= 019

532 Viento

Vamos a estudiar la accioacuten del viento en nuestro caso La ecuacioacuten para el viento seraacute

qe=qbce c p=0265 27 07= 05 KNm2

En todo en territorito

Siendo

qb= presioacuten dinaacutemica del viento

ce= coeficiente de exposicioacuten

c p=coeficiente de presioacuten

Presioacuten dinaacutemica del viento (qb)

El valor de la presioacuten del viento depende de la densidad del aire δ y del valor baacutesico de la velocidad del viento

qb=05 δ V b2=05 125kgm2 26 ms =4225 kgm2 =04225 KNm2

δ presion del aire

V b velocidad del viento (Zona A)

Por lo tanto seguacuten esto Cp seraacuten 06

13

Tabla Valores del coeficiente de exposicioacuten ce

Grupo de aspereza del entornoAltura del punto considerado

3 6 9 12 15 18 24 30

I Borde del mar o de un lago con una superficie de agua en la direccioacuten del viento de al menos 5 km de longitud

24 27 30 31 33 34 35 37

II Terreno rural llano sin obstaacuteculos ni arbolado de importancia

21 25 27 29 30 31 33 35

III Zona rural accidentada o llana con algunos obstaacuteculos aislados como aacuterboles o construcciones pequentildeas

16 20 23 25 26 27 29 31

IV Zona urbana en general industrial o forestal 13 14 17 19 21 22 24 26

V Centro de negocios de grandes ciudades con profusioacuten de edificios en altura

12 12 12 14 15 16 19 20

Nuestra nave industrial se localiza en una zona de grado de aspereza IV Como nuestra altura del punto considerado es de 105 m interpolando Ce=27

14

Figura Valor baacutesico de la velocidad del viento Vb

H=9 17 9-12 17 -19

H=105 m

H=12 19 9-105 17 - X

(9minus12 ) (17minusX )=(17minus19 ) (9minus105 )

C e=27

Por otro lado

Ce = F(F+7k)

F=k Ln(max (zZ)L)

K=022

z=105m

Z=5m

L=03

Tabla Coeficiente para tipo de entorno

Grupo de aspereza del entornoParaacutemetro

k L (m) Z (m)

I Borde del mar o de un lago con una superficie de agua en la direccioacuten del viento de al menos 5 km de longitud

0156 0003 10

II Terreno rural llano sin obstaacuteculos ni arbolado de importancia 017 001 10

III Zona rural accidentada o llana con algunos obstaacuteculos aislados como aacuterboles o construcciones pequentildeas

019 005 20

IV Zona urbana en general industrial o forestal 022 03 50

V Centro de negocios de grandes ciudades con profusioacuten de edificios en altura

024 10 100

15

F=022 Ln (10503)=0782176

Coeficiente de Presioacuten

Los coeficientes de presioacuten seraacuten para las paredes verticales y para la cubierta Vamos a estudiar para la direccioacuten del viento (-45degltƟlt45deg) Hay coeficientes de presioacuten exteriores e interiores pudiendo ser de succioacuten (+) y de compresioacuten (-)

1 Coeficiente de presioacuten interior

Tabla Coeficientes de presioacuten interior

Esbeltez en el plano paralelo

al viento

Aacuterea de huecos en zonas de succioacuten respecto al aacuterea total de huecos del edificio

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

le 1 07 07 06 04 03 01 00 - 01 - 03 - 04 - 05ge 4 05 05 04 03 02 01 00 - 01 - 02 - 03 - 03

Como la esbeltez en el plano paralelo es 035 menor que 1 obtenemos que el coeficiente de presioacuten interior es 076 Cpinterior=06( tabla 36)

hb=105

30=035

hb=105

30=025

hb=105

30=05

16

Figura Presiones ejercidas por el viento en una construccioacuten diaacutefana

C e=07

C e=07

Cp interior=06

2 Coeficiente de presioacuten exterior

Cp=06

Paredes

parametros

A m2 h dZona (seguacuten figura) - 45 lt lt 45

A B C D Ege 10 5 -12 -08 -05 08 - 07

1 ldquo ldquo ldquo ldquo - 0 5le 025 ldquo ldquo ldquo 07 - 0 3

17

COEFICIENTES DE PRESION EXTERIOR

Zona A B C D EArea 2413 25087 275 950 950Cp ext -12 -08 -05 07 -03

e=min (b 2h)=min (10021 )=21

dminuse=9

H=105

D=30

A=21105=2205m2

B=189 105=19845m2

C=105 9=945m2

A=2205m2ge10m2

hd=105

30=035

(1minus035 )rarr (08minusD )

(1minus025 )rarr (08minus07 )

(1minus035 ) ( 08minus07 )=(08minusD ) (1minus025 )D=062

18

(1minus035 )rarr (minus05minusE )

(1minus025 )rarr (minus05+03 )

(1minus035 ) (minus05+03 )=(minus05minusE ) (1minus025 )E=-03267

hd=1

A=-05

B=-08

C=-05

D=062

E=-05

hdle025

A=-12

B=-08

C=-05

D=07

E=-03

Cubierta

19

e=min (b 2h)

α=iquest571

α=iquest5 Age10 m2

F=-17

G=-12

H=-06

I=-06

J=02

α=iquest15 Age10 m2

F=-09

G=-08

H=-03

I=-04

J=-1

α=571ge 10

- 09 - 08 - 03 - 04 - 102 02 02 00 00

le 1-2 - 15 - 03 - 04 - 1502 02 02 00 00

20

COEFICIENTES DE PRESION EXTERIOR

Zona F G H I JCp ext -09 -08 -03 -04 1

Entonces los coeficientes de presioacuten total en la cubierta y en las paredes son

Presioacuten total en las paredes (qe)

zona A B C D ECp -18 -14 -11 002 09267Ce 27 27 27 27 27qb(knm2) 04225 04225 04225 04225 04225qe=qbCeCp -2053 -1597 -12548 00228 -1057

Presioacuten total en la cubierta (-45ltθlt45)

zona A B C D Ecp -198 -46 -108 -112 -088Ce 27 27 27 27 27qb(knm2) 04225 04225 04225 04225 04225qe=qbCeCp -256 -189 -137 -137 055

Por tanto de manera esquemaacutetica la sobrecarga del viento quedariacutea

54 ACCIONES-ACCIDENTALES

541 Sismo (norma sismos NSCE)

Al ser una nave industrial metaacutelica no se considera la accioacuten siacutesmica

542 Incendio

Valor de sobrecarga Categoriacutea de uso G cubiertas accesibles uacutenicamente para conservacioacuten

αlt20 deg 1KNm2

21

6 COMBINACIONES DE ACCIONES

Para realizar las combinaciones tenemos que utilizar la ecuacioacuten siguiente

sumj ge 1

γ g j γ g j+γ p P+γ q 1γ k 1+sumigt1

γq iφo jQk i

Acciones permanentes

sumj ge 1

γ g j γ g j

Acciones de pretensado

sumj ge 1

γ p P

Acciones variables

sumj ge 1

γ g j γ g j+γ p P+γ q 1γ k 1+sumigt1

γq iφo jQk i

Resto de acciones variables

sumigt1

γ q iφo j Qk i

γ=41

ψ=41

GK=valor medio de acciones permanentes

QK =valor superior o inferior con una determinada probabilidad de no ser superado en un periodo de tiempo determinado o tambieacuten puede ser el valor nominal

Donde los coeficientes de simultaneidad de acciones son seguacuten el DB-SE-AE

Combinacioacuten de acciones para la cobertura

22

Tabla Coeficiente de simultaneidad (Ψ)

ψ0 Ψ1 Ψ2Sobrecarga superficial de uso (Categoriacuteas seguacuten DB-SE-AE)Zonas residenciales (Categoriacutea A) 07 05 03Zonas administrativas (Categoriacutea B) 07 05 03Zonas destinadas al puacuteblico (Categoriacutea C) 07 07 06Zonas comerciales (Categoriacutea D) 07 07 06Zonas de traacutefico y de aparcamiento de vehiacuteculos ligeros con un pes0 total inferior a 30 kN (Categoriacutea E)

07 07 06

Cubiertas transitables (Categoriacutea F)Cubiertas accesibles uacutenicamente para mantenimiento (Categoriacutea G) 0 0 0Nieve Para altitudes gt 1000m 07 05 02 Para altitudes lt 1000m 05 02 0Viento 06 05 0Temperatura 06 05 0Acciones variables del terreno 07 07 07

Acciones variables de base ndashviento

Permanente γ=120 desfavorable

Variablesγ=150 desfavorable

Sobrecarga superficial de uso cubierta accesible uacutenicamente para mantenimiento (categoriacutea G)

ψ0 Ψ1 Ψ20 0 0

Para nieve con altitud mayor a 1000m

ψ0 Ψ1 Ψ205 02 0

Para viento

ψ0 Ψ1 Ψ206 05 0

Combinacioacuten de acciones para la cobertura

23

AVB Viento

Sd viento=12 [01 35+008+011+00385 ]+[15 (minus137 )cos 571deg ]+15 [ 0 1+05 0197 ]=2727KN m2

AVB Sobrecarga

Sd sobrecarga=12 [ 0135+008+011+00385 ]+[ 15 1 ]+15 [06 (minus137 ) cos (571deg )+05 01975 ]=08574KN m2

AVB Nieve

Sd nieve=12 [ 0135+008+011+00385 ]+ [15 01975 ]+15 [01+06 (minus137 )cos (571 deg) ]=minus0344KN m2

Combinacioacuten de acciones para la fachada

AVB Viento

Sd viento=[15 (minus137 ) cos571 deg ] = -2045KNm2

24

7 DIMENSIONAMIENTO DE LAS CHAPAS DE COBERTURA Y FACHADA

La accioacuten maacutes desfavorable que se presenta es la del viento con un valor de 2727 kNm2 Debido a esto se utilizaraacute una chapa metaacutelica ALACcedilO tipo C5-1000 con un espesor de 40mm y una anchura de 2 metros que es capaz de aguantar una carga de hasta 309 kNm2 El peso propio de la chapa elegida es de 1117 kgm2 lo que equivale a 01096 kNm2 Previamente se consideroacute un peso propio de chapa de 011 kNm2 por lo que no seraacute necesario un recaacutelculo de las cargas

25

8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS MADRES DE COBERTURA

Para el dimensionamiento de las madres de cobertura se barajan 5 opciones en lo referente a la disposicioacuten de eacutestas Para esto primero se ha de descomponer la fuerza en sus dos componentes para asiacute poder calcular por separado los momentos resultantes en sus respectivos planos

La carga es P = 2727 kNm2 se descompone teniendo en cuenta que es perpendicular a la cubierta que a su vez tiene una pendiente del 10

P = 2727 kNm2

Px = P cos (571deg) = 2713 kNm2

Py = P sen (571deg) = 02713 kNm2

Una vez se tiene en sus dos componentes se calculan las leyes de momentos y se elige tanto el tipo de acero como uno de los perfiles IPE HEA y UPN escogiendo el maacutes conveniente en su caso tenieacutendose que cumplir la ecuacioacuten

σ sd=M x

W x

+M y

W y

Siendo

σsd Valor caracteriacutestico de la tensioacuten de cedencia del acero (MPa)

M momento flector de la madre

W moacutedulo resistente del perfil metaacutelico

El procedimiento seraacute escoger un perfil y comprobar la resistencia necesaria para ese perfil con ello elegir el tipo de acero

81 Simplemente apoyadas

DIBUJO SIMPLEMENTE APOYADA

El momento maacuteximo en esta situacioacuten es

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙58822

8=1173 kN m2

M y=Py ∙ L

2

8=02713∙58822

8=1173kN m2

Tipo de perfil Mx (cm3) My (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 35658 -IPE-140 773 123 246868 Fe 430HEA-100 728 268 20478 Fe 360HEA-120 106 385 14105 Fe 360

26

UPN-80 265 636 6266 -UPN-120 607 111 29865 Fe 510UPN-140 864 148 21482 Fe 360

82 Apoyadas y atirantadas a medio vano

En este caso la solicitacioacuten seguacuten el eje x es la misma que en el supuesto anterior soacutelo cambia respecto al eje y al tener un tirante a medio vano

DIBUJO LEYES MOMENTOS X E Y

Los momentos maacuteximos a tener en cuenta son

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙58822

8=1173 kN m2

M y=14∙P y ∙ L

2

8=1

4∙02713 ∙58822

8=02925kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 25514 Fe 430IPE-140 773 123 175526 Fe 360HEA-100 728 268 17204 Fe 360UPN-100 412 849 319161 Fe 510UPN-120 607 111 2195 Fe 360

83 Apoyadas y atirantadas a un tercio de vano

La solicitacioacuten en el eje x sigue siendo igual la que cambia es la referida al eje y En este caso se tienen dos posibles combinaciones ya que en el punto donde Mx es maacuteximo My no lo es y viceversa Para un correcto dimensionamiento se tomaraacuten las dos combinaciones posibles ya que nunca ocurriraacute que Mx y My sean maacuteximos en el mismo punto

Punto B

M xB=

Px ∙ L2

9=2713 ∙58822

9=10426 kN m2

M yB= 1

1125∙P y ∙ L

2

8=02713 ∙58822

8=185kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 410 -IPE-140 773 123 285283 Fe 510IPE-160 109 167 206429 Fe 360HEA-100 728 268 212244 Fe 360

27

UPN-100 412 849 470561 -UPN-120 607 111 338429 Fe 510

Punto C

M xC=

Px ∙ L2

8=2713∙58822

8=1173kN m2

M yB= 1

45∙P y ∙ L

2

8= 1

45∙02713 ∙58822

8=0026kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 224326 Fe 360HEA-100 728 268 162096 Fe 360UPN-100 412 849 287771 Fe 510UPN-120 607 111 195587 Fe 360

84 Madres continuas

85 Meacutetodo Cantileacutever

DIBUJO BARRA CANTILEVER

L = 2a + l

l = 07071 L = 416 m

a = 08614 m

En los extremos las dimensiones son ligeramente distintas

arsquo = 0125 L = 073525 m

Lrsquo = 0875 L = 514675 m

Con estas dimensiones se calculan ahora los momentos flectores como simplemente apoyadas

En los vanos centrales

M x=Px ∙ l

2

8=2713 ∙4162

8=5869kN m2

M y=Py ∙ l

2

8=02713 ∙4162

8=05869kN m2

En los vanos extremos

28

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙5146752

8=6878 kN m2

M y=Py ∙ L

2

8=02713 ∙5146752

8=0 6878kN m2

Se dimensionan las madres teniendo en cuenta la solicitacioacuten mayor en los extremos

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-100 342 579 319936 Fe 510IPE-120 53 865 209311 Fe 360HEA-100 728 268 120149 Fe 360UPN-100 412 849 247978 Fe 430UPN-120 607 111 175293 Fe 360

29

Poacutertico en celosiacutea belga formado por dos pilares y una viga en cercha

Poacutertico en celosiacutea Poncelau formado tambieacuten por dos pilares y una viga en cercha

Como se ha visto en estos ejemplos la variedad estaacute en la confeccioacuten de la cercha que une los dos pilares cada una de ellos resuelve de manera similar la estructura para soportar las cargas

Poacutertico Celosiacutea Se trata de un poacutertico en el que tanto los dinteles como los pilares estaacuten formados por celosiacuteas de barras Son estructuras muy ligeras usadas cuando se quieren cubrir grandes luces

5

2 LEGISLACIOacuteN

A continuacioacuten se enumeran las normas y leyes que han sido aplicadas en diferentes momentos a lo largo del desarrollo del proyecto asiacute como una pequentildea descripcioacuten de las mismas

- COacuteDIGO TEacuteCNICO DE LA EDIFICACIOacuteN (CTE) El coacutedigo teacutecnico de la edificacioacuten establece las exigencias que deben cumplir los edificios en relacioacuten con los requisitos baacutesicos de seguridad y habitabilidad se debe garantizar la seguridad de las personas el bienestar de la sociedad y la proteccioacuten del medio ambiente

Se trata de un documento que agrupa las ya derogadas Normas Baacutesicas de la Edificacioacuten (NBE) las Normas Tecnoloacutegicas de la Edificacioacuten (NTE) y las Soluciones Homologadas de la Edificacioacuten (SHE)

Dicho Coacutedigo fue aprobado por la Ley de Ordenacioacuten de la Edificacioacuten (LOE) 381999 del 5 de noviembre el 6 de mayo de 2000 fecha esta uacuteltima en la que entroacute en vigor

En la realizacioacuten de este proyecto se han aplicado de manera maacutes intensa los siguientes documentos de dicha norma

DB-SE Documento Baacutesico Seguridad Estructural DB-SE-AE2009 Documento Baacutesico Seguridad Estructural Acciones en la Edificacioacuten DB-SE-A2009 documento Baacutesico Seguridad Estructural Aceros

- NORMAS UNE Concretamente aquellas que afectan al disentildeo y caacutelculo de los elementos estructurales para el puente gruacutea y los forjados de oficina de losa alveolar prefabricada como son

Norma UNE 76-201-88 Caminos de rodadura de puentes gruacutea Norma UNE 58-101-92 Condiciones de resistencia y seguridad en las gruacuteas torre desmontables

para la obra

- EUROCOacuteDIGO 3 (EC3) Estructuras metaacutelicas

- INSTRUCCIOacuteN PARA ACERO (EAE 2011)

A parte de esta reglamentacioacuten fueron utilizados textos de algunas normas portuguesas de aceros y perfiles metaacutelicos los cuales adjuntaremos en un anexo al trabajo para verificacioacuten y comprobacioacuten de resultados

6

3 INTRODUCCIOacuteN

Este proyecto corresponde a la proyeccioacuten y dimensionamiento de la estructura de una nave industrial

Para ello los caacutelculos de los elementos estructurales se realizaraacuten con los programas Ftool y Sap2000

La cubierta del pabelloacuten seraacute metaacutelica tipo saacutendwich La estructura de la nave estaacute compuesta por chapas de cobertura directamente apoyadas en madres que se apoyan a su vez en cerchas metaacutelicas introducidas en la direccioacuten de menor vano Las cerchas metaacutelicas estaacuten apoyadas en pilares de metal localizados en la periferia de la nave En los pilares extremos de las fachadas laterales se encuentran los contravientos laterales que sirven para estabilizar la estructura Tambieacuten para los contravientos horizontales se optoacute por reforzar solamente a los bordes de la cubierta

31 EMPLAZAMIENTO Y DESCRIPCIOacuteN DEL SOLAR

La nave industria como se ha dicho antes se ubicaraacute en una parcela de Sevilla en la comunidad de Andaluciacutea Espantildea

Los datos climaacuteticos de la capital andaluza rondan entre los 48 a 50 de temperatura maacutexima

7

Figura Localizacioacuten geograacutefica de nave

El terreno donde se ubicaraacute la nave tiene una topografiacutea llana no siendo necesaria la realizacioacuten de obra de movimiento de tierras salvo para la realizacioacuten de las cimentaciones

La cimentacioacuten estaraacute basada en zapatas cuadradas o rectangulares dependiendo del caacutelculo obtenido unidas por vigas de atado la cual no seraacute objeto de caacutelculo de este proyecto

8

Figura 1 Isotermas de la temperatura anual maacutexima de aire (Tmax en C)

4 GEOMETRIA DE LA NAVE INDUSTRIAL

41 DESCRIPCIOacuteN DE LA NAVE

La nave objeto del presente trabajo estaraacute dedicada al almacenamiento de placas prefabricadas de hormigoacuten Las dimensiones de la nave son

Luz de nave 30 m Longitud de la nave 100 m Altura de pilares 750 m Pendiente de los faldones 10 Situacioacuten topograacutefica AZona eoacutelica A Altitud 109 mTensioacuten admisible del terreno 2 Kgcm2 (se ha considerado este valor debido a los estudios geoteacutecnicos realizados en las parcelas colindantes)

La nave industrial a disentildear tiene unas dimensiones de 100 m de longitud por 30 m de ancho La distancia entre poacuterticos ha de ser entre un 20 y un 25 de la anchura de la nave esto es entre 6 m y 75 m

Fijando la distancia entre poacuterticos en 6 m el resultado es de 1666 poacuterticos necesarios por lo que se toman 17 poacuterticos disminuyendo asiacute la distancia entre los mismos a 5882 m La nave en planta por tanto queda de la siguiente manera

Se contemplan cuatro casos para fijar la altura de las cerchas y la inclinacioacuten de la cubierta

9

Caso 1

Altura de cubierta H= L10

=3m

Inclinacioacuten de la cubierta del 10

Altura 1 H 1=05 ∙ H=15m

Altura 2 H 2=05 ∙ H=15m

Da como resultado 17 cerchas (contando los extremos) separadas 1875 m Sale un aacutengulo a0=4437 deg

Caso 2

Altura de cubierta H= L12

=25m

Inclinacioacuten de la cubierta del 10

Altura 1 H 1=06 ∙ H=15m

Altura 2 H 2=04 ∙H=1m

17 cerchas a 1875 m de separacioacuten Aacutengulo a0=3378 deg

Caso 3

Altura de cubierta H= L10

=3m

Inclinacioacuten de la cubierta del 15

Altura 1 H 1=075 ∙ H=225m

Altura 2 H 2=025 ∙ H=075m

21 cerchas separadas 15 m entre siacute Aacutengulo a0=35095 deg

10

Caso 4

Altura de cubierta H= L8=375m

Inclinacioacuten de la cubierta del 15

Altura 1 H 1=06 ∙ H=225m

Altura 2 H 2=04 ∙H=15m

21 cerchas separadas 15 m Aacutengulo a0=5353 deg

Se escoge como idoacuteneo el caso 1 por tener todas las diagonales con una inclinacioacuten similar proacutexima a los 45

11

5 CUANTIFICACIOacuteN DE ACCIONES

51 ACCIONES SOBRE LA ESTRUCTURA

Al calcular una estructura de cualquier tipo hay que tener en cuenta las acciones que actuacutean sobre ella y que vienen definidas por las normas de aplicacioacuten en cada caso Las acciones que se deben tener en cuenta son las siguientes

Acciones permanentes Peso propio

Acciones variables Sobrecarga de Uso Viento Acciones Teacutermicas Nieve Acciones Accidentales

Sismo

En los apartados siguientes se procederaacute a establecer los procedimientos para la determinacioacuten de los valores requeridos para cada una de estas acciones

52 ACCIONES PERMANENTES

El peso propio a tener en cuenta es el de los elementos estructurales los cerramientos y elementos separadores la tabiqueriacutea todo tipo de carpinteriacuteas revestimientos (como pavimentos guarnecidos enlucidos falsos techos) rellenos (como los de tierras) y equipo fijo El peso lineal de los elementos depende de la seccioacuten seleccionada por lo que se definiraacute el correspondiente en cada caso

Utilizamos los pesos propios proporcionados por los fabricantes

Chapas 011 KNm2

Madres 008 KNm2

Peso de la cercha 0135 KNm2

Contravientos 0035 KNm2

Siendo el total la resultante entre multiplicar el aacuterea por el peso especiacutefico proporcionado por el fabricante (PP = A middot γ)

12

53 ACCIONES VARIABLES

531 Nieve

qn=μsk

siendo

μCoeficiente de la cubierta coeficiente (353)

skValor caracteriacutestico de la carga de nieve sobre un terreno horizontal

Tenemos que multiplicar la ecuacioacuten por el coseno del aacutengulo de la inclinacioacuten de la cubierta para que las cargas sean aplicadas en la direccioacuten perpendicular a la cubierta En Sevilla sk=02Kn m debido a una altitud de 1090 m

qn=iquest1 02 Cos (571deg)= 019

532 Viento

Vamos a estudiar la accioacuten del viento en nuestro caso La ecuacioacuten para el viento seraacute

qe=qbce c p=0265 27 07= 05 KNm2

En todo en territorito

Siendo

qb= presioacuten dinaacutemica del viento

ce= coeficiente de exposicioacuten

c p=coeficiente de presioacuten

Presioacuten dinaacutemica del viento (qb)

El valor de la presioacuten del viento depende de la densidad del aire δ y del valor baacutesico de la velocidad del viento

qb=05 δ V b2=05 125kgm2 26 ms =4225 kgm2 =04225 KNm2

δ presion del aire

V b velocidad del viento (Zona A)

Por lo tanto seguacuten esto Cp seraacuten 06

13

Tabla Valores del coeficiente de exposicioacuten ce

Grupo de aspereza del entornoAltura del punto considerado

3 6 9 12 15 18 24 30

I Borde del mar o de un lago con una superficie de agua en la direccioacuten del viento de al menos 5 km de longitud

24 27 30 31 33 34 35 37

II Terreno rural llano sin obstaacuteculos ni arbolado de importancia

21 25 27 29 30 31 33 35

III Zona rural accidentada o llana con algunos obstaacuteculos aislados como aacuterboles o construcciones pequentildeas

16 20 23 25 26 27 29 31

IV Zona urbana en general industrial o forestal 13 14 17 19 21 22 24 26

V Centro de negocios de grandes ciudades con profusioacuten de edificios en altura

12 12 12 14 15 16 19 20

Nuestra nave industrial se localiza en una zona de grado de aspereza IV Como nuestra altura del punto considerado es de 105 m interpolando Ce=27

14

Figura Valor baacutesico de la velocidad del viento Vb

H=9 17 9-12 17 -19

H=105 m

H=12 19 9-105 17 - X

(9minus12 ) (17minusX )=(17minus19 ) (9minus105 )

C e=27

Por otro lado

Ce = F(F+7k)

F=k Ln(max (zZ)L)

K=022

z=105m

Z=5m

L=03

Tabla Coeficiente para tipo de entorno

Grupo de aspereza del entornoParaacutemetro

k L (m) Z (m)

I Borde del mar o de un lago con una superficie de agua en la direccioacuten del viento de al menos 5 km de longitud

0156 0003 10

II Terreno rural llano sin obstaacuteculos ni arbolado de importancia 017 001 10

III Zona rural accidentada o llana con algunos obstaacuteculos aislados como aacuterboles o construcciones pequentildeas

019 005 20

IV Zona urbana en general industrial o forestal 022 03 50

V Centro de negocios de grandes ciudades con profusioacuten de edificios en altura

024 10 100

15

F=022 Ln (10503)=0782176

Coeficiente de Presioacuten

Los coeficientes de presioacuten seraacuten para las paredes verticales y para la cubierta Vamos a estudiar para la direccioacuten del viento (-45degltƟlt45deg) Hay coeficientes de presioacuten exteriores e interiores pudiendo ser de succioacuten (+) y de compresioacuten (-)

1 Coeficiente de presioacuten interior

Tabla Coeficientes de presioacuten interior

Esbeltez en el plano paralelo

al viento

Aacuterea de huecos en zonas de succioacuten respecto al aacuterea total de huecos del edificio

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

le 1 07 07 06 04 03 01 00 - 01 - 03 - 04 - 05ge 4 05 05 04 03 02 01 00 - 01 - 02 - 03 - 03

Como la esbeltez en el plano paralelo es 035 menor que 1 obtenemos que el coeficiente de presioacuten interior es 076 Cpinterior=06( tabla 36)

hb=105

30=035

hb=105

30=025

hb=105

30=05

16

Figura Presiones ejercidas por el viento en una construccioacuten diaacutefana

C e=07

C e=07

Cp interior=06

2 Coeficiente de presioacuten exterior

Cp=06

Paredes

parametros

A m2 h dZona (seguacuten figura) - 45 lt lt 45

A B C D Ege 10 5 -12 -08 -05 08 - 07

1 ldquo ldquo ldquo ldquo - 0 5le 025 ldquo ldquo ldquo 07 - 0 3

17

COEFICIENTES DE PRESION EXTERIOR

Zona A B C D EArea 2413 25087 275 950 950Cp ext -12 -08 -05 07 -03

e=min (b 2h)=min (10021 )=21

dminuse=9

H=105

D=30

A=21105=2205m2

B=189 105=19845m2

C=105 9=945m2

A=2205m2ge10m2

hd=105

30=035

(1minus035 )rarr (08minusD )

(1minus025 )rarr (08minus07 )

(1minus035 ) ( 08minus07 )=(08minusD ) (1minus025 )D=062

18

(1minus035 )rarr (minus05minusE )

(1minus025 )rarr (minus05+03 )

(1minus035 ) (minus05+03 )=(minus05minusE ) (1minus025 )E=-03267

hd=1

A=-05

B=-08

C=-05

D=062

E=-05

hdle025

A=-12

B=-08

C=-05

D=07

E=-03

Cubierta

19

e=min (b 2h)

α=iquest571

α=iquest5 Age10 m2

F=-17

G=-12

H=-06

I=-06

J=02

α=iquest15 Age10 m2

F=-09

G=-08

H=-03

I=-04

J=-1

α=571ge 10

- 09 - 08 - 03 - 04 - 102 02 02 00 00

le 1-2 - 15 - 03 - 04 - 1502 02 02 00 00

20

COEFICIENTES DE PRESION EXTERIOR

Zona F G H I JCp ext -09 -08 -03 -04 1

Entonces los coeficientes de presioacuten total en la cubierta y en las paredes son

Presioacuten total en las paredes (qe)

zona A B C D ECp -18 -14 -11 002 09267Ce 27 27 27 27 27qb(knm2) 04225 04225 04225 04225 04225qe=qbCeCp -2053 -1597 -12548 00228 -1057

Presioacuten total en la cubierta (-45ltθlt45)

zona A B C D Ecp -198 -46 -108 -112 -088Ce 27 27 27 27 27qb(knm2) 04225 04225 04225 04225 04225qe=qbCeCp -256 -189 -137 -137 055

Por tanto de manera esquemaacutetica la sobrecarga del viento quedariacutea

54 ACCIONES-ACCIDENTALES

541 Sismo (norma sismos NSCE)

Al ser una nave industrial metaacutelica no se considera la accioacuten siacutesmica

542 Incendio

Valor de sobrecarga Categoriacutea de uso G cubiertas accesibles uacutenicamente para conservacioacuten

αlt20 deg 1KNm2

21

6 COMBINACIONES DE ACCIONES

Para realizar las combinaciones tenemos que utilizar la ecuacioacuten siguiente

sumj ge 1

γ g j γ g j+γ p P+γ q 1γ k 1+sumigt1

γq iφo jQk i

Acciones permanentes

sumj ge 1

γ g j γ g j

Acciones de pretensado

sumj ge 1

γ p P

Acciones variables

sumj ge 1

γ g j γ g j+γ p P+γ q 1γ k 1+sumigt1

γq iφo jQk i

Resto de acciones variables

sumigt1

γ q iφo j Qk i

γ=41

ψ=41

GK=valor medio de acciones permanentes

QK =valor superior o inferior con una determinada probabilidad de no ser superado en un periodo de tiempo determinado o tambieacuten puede ser el valor nominal

Donde los coeficientes de simultaneidad de acciones son seguacuten el DB-SE-AE

Combinacioacuten de acciones para la cobertura

22

Tabla Coeficiente de simultaneidad (Ψ)

ψ0 Ψ1 Ψ2Sobrecarga superficial de uso (Categoriacuteas seguacuten DB-SE-AE)Zonas residenciales (Categoriacutea A) 07 05 03Zonas administrativas (Categoriacutea B) 07 05 03Zonas destinadas al puacuteblico (Categoriacutea C) 07 07 06Zonas comerciales (Categoriacutea D) 07 07 06Zonas de traacutefico y de aparcamiento de vehiacuteculos ligeros con un pes0 total inferior a 30 kN (Categoriacutea E)

07 07 06

Cubiertas transitables (Categoriacutea F)Cubiertas accesibles uacutenicamente para mantenimiento (Categoriacutea G) 0 0 0Nieve Para altitudes gt 1000m 07 05 02 Para altitudes lt 1000m 05 02 0Viento 06 05 0Temperatura 06 05 0Acciones variables del terreno 07 07 07

Acciones variables de base ndashviento

Permanente γ=120 desfavorable

Variablesγ=150 desfavorable

Sobrecarga superficial de uso cubierta accesible uacutenicamente para mantenimiento (categoriacutea G)

ψ0 Ψ1 Ψ20 0 0

Para nieve con altitud mayor a 1000m

ψ0 Ψ1 Ψ205 02 0

Para viento

ψ0 Ψ1 Ψ206 05 0

Combinacioacuten de acciones para la cobertura

23

AVB Viento

Sd viento=12 [01 35+008+011+00385 ]+[15 (minus137 )cos 571deg ]+15 [ 0 1+05 0197 ]=2727KN m2

AVB Sobrecarga

Sd sobrecarga=12 [ 0135+008+011+00385 ]+[ 15 1 ]+15 [06 (minus137 ) cos (571deg )+05 01975 ]=08574KN m2

AVB Nieve

Sd nieve=12 [ 0135+008+011+00385 ]+ [15 01975 ]+15 [01+06 (minus137 )cos (571 deg) ]=minus0344KN m2

Combinacioacuten de acciones para la fachada

AVB Viento

Sd viento=[15 (minus137 ) cos571 deg ] = -2045KNm2

24

7 DIMENSIONAMIENTO DE LAS CHAPAS DE COBERTURA Y FACHADA

La accioacuten maacutes desfavorable que se presenta es la del viento con un valor de 2727 kNm2 Debido a esto se utilizaraacute una chapa metaacutelica ALACcedilO tipo C5-1000 con un espesor de 40mm y una anchura de 2 metros que es capaz de aguantar una carga de hasta 309 kNm2 El peso propio de la chapa elegida es de 1117 kgm2 lo que equivale a 01096 kNm2 Previamente se consideroacute un peso propio de chapa de 011 kNm2 por lo que no seraacute necesario un recaacutelculo de las cargas

25

8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS MADRES DE COBERTURA

Para el dimensionamiento de las madres de cobertura se barajan 5 opciones en lo referente a la disposicioacuten de eacutestas Para esto primero se ha de descomponer la fuerza en sus dos componentes para asiacute poder calcular por separado los momentos resultantes en sus respectivos planos

La carga es P = 2727 kNm2 se descompone teniendo en cuenta que es perpendicular a la cubierta que a su vez tiene una pendiente del 10

P = 2727 kNm2

Px = P cos (571deg) = 2713 kNm2

Py = P sen (571deg) = 02713 kNm2

Una vez se tiene en sus dos componentes se calculan las leyes de momentos y se elige tanto el tipo de acero como uno de los perfiles IPE HEA y UPN escogiendo el maacutes conveniente en su caso tenieacutendose que cumplir la ecuacioacuten

σ sd=M x

W x

+M y

W y

Siendo

σsd Valor caracteriacutestico de la tensioacuten de cedencia del acero (MPa)

M momento flector de la madre

W moacutedulo resistente del perfil metaacutelico

El procedimiento seraacute escoger un perfil y comprobar la resistencia necesaria para ese perfil con ello elegir el tipo de acero

81 Simplemente apoyadas

DIBUJO SIMPLEMENTE APOYADA

El momento maacuteximo en esta situacioacuten es

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙58822

8=1173 kN m2

M y=Py ∙ L

2

8=02713∙58822

8=1173kN m2

Tipo de perfil Mx (cm3) My (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 35658 -IPE-140 773 123 246868 Fe 430HEA-100 728 268 20478 Fe 360HEA-120 106 385 14105 Fe 360

26

UPN-80 265 636 6266 -UPN-120 607 111 29865 Fe 510UPN-140 864 148 21482 Fe 360

82 Apoyadas y atirantadas a medio vano

En este caso la solicitacioacuten seguacuten el eje x es la misma que en el supuesto anterior soacutelo cambia respecto al eje y al tener un tirante a medio vano

DIBUJO LEYES MOMENTOS X E Y

Los momentos maacuteximos a tener en cuenta son

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙58822

8=1173 kN m2

M y=14∙P y ∙ L

2

8=1

4∙02713 ∙58822

8=02925kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 25514 Fe 430IPE-140 773 123 175526 Fe 360HEA-100 728 268 17204 Fe 360UPN-100 412 849 319161 Fe 510UPN-120 607 111 2195 Fe 360

83 Apoyadas y atirantadas a un tercio de vano

La solicitacioacuten en el eje x sigue siendo igual la que cambia es la referida al eje y En este caso se tienen dos posibles combinaciones ya que en el punto donde Mx es maacuteximo My no lo es y viceversa Para un correcto dimensionamiento se tomaraacuten las dos combinaciones posibles ya que nunca ocurriraacute que Mx y My sean maacuteximos en el mismo punto

Punto B

M xB=

Px ∙ L2

9=2713 ∙58822

9=10426 kN m2

M yB= 1

1125∙P y ∙ L

2

8=02713 ∙58822

8=185kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 410 -IPE-140 773 123 285283 Fe 510IPE-160 109 167 206429 Fe 360HEA-100 728 268 212244 Fe 360

27

UPN-100 412 849 470561 -UPN-120 607 111 338429 Fe 510

Punto C

M xC=

Px ∙ L2

8=2713∙58822

8=1173kN m2

M yB= 1

45∙P y ∙ L

2

8= 1

45∙02713 ∙58822

8=0026kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 224326 Fe 360HEA-100 728 268 162096 Fe 360UPN-100 412 849 287771 Fe 510UPN-120 607 111 195587 Fe 360

84 Madres continuas

85 Meacutetodo Cantileacutever

DIBUJO BARRA CANTILEVER

L = 2a + l

l = 07071 L = 416 m

a = 08614 m

En los extremos las dimensiones son ligeramente distintas

arsquo = 0125 L = 073525 m

Lrsquo = 0875 L = 514675 m

Con estas dimensiones se calculan ahora los momentos flectores como simplemente apoyadas

En los vanos centrales

M x=Px ∙ l

2

8=2713 ∙4162

8=5869kN m2

M y=Py ∙ l

2

8=02713 ∙4162

8=05869kN m2

En los vanos extremos

28

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙5146752

8=6878 kN m2

M y=Py ∙ L

2

8=02713 ∙5146752

8=0 6878kN m2

Se dimensionan las madres teniendo en cuenta la solicitacioacuten mayor en los extremos

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-100 342 579 319936 Fe 510IPE-120 53 865 209311 Fe 360HEA-100 728 268 120149 Fe 360UPN-100 412 849 247978 Fe 430UPN-120 607 111 175293 Fe 360

29

2 LEGISLACIOacuteN

A continuacioacuten se enumeran las normas y leyes que han sido aplicadas en diferentes momentos a lo largo del desarrollo del proyecto asiacute como una pequentildea descripcioacuten de las mismas

- COacuteDIGO TEacuteCNICO DE LA EDIFICACIOacuteN (CTE) El coacutedigo teacutecnico de la edificacioacuten establece las exigencias que deben cumplir los edificios en relacioacuten con los requisitos baacutesicos de seguridad y habitabilidad se debe garantizar la seguridad de las personas el bienestar de la sociedad y la proteccioacuten del medio ambiente

Se trata de un documento que agrupa las ya derogadas Normas Baacutesicas de la Edificacioacuten (NBE) las Normas Tecnoloacutegicas de la Edificacioacuten (NTE) y las Soluciones Homologadas de la Edificacioacuten (SHE)

Dicho Coacutedigo fue aprobado por la Ley de Ordenacioacuten de la Edificacioacuten (LOE) 381999 del 5 de noviembre el 6 de mayo de 2000 fecha esta uacuteltima en la que entroacute en vigor

En la realizacioacuten de este proyecto se han aplicado de manera maacutes intensa los siguientes documentos de dicha norma

DB-SE Documento Baacutesico Seguridad Estructural DB-SE-AE2009 Documento Baacutesico Seguridad Estructural Acciones en la Edificacioacuten DB-SE-A2009 documento Baacutesico Seguridad Estructural Aceros

- NORMAS UNE Concretamente aquellas que afectan al disentildeo y caacutelculo de los elementos estructurales para el puente gruacutea y los forjados de oficina de losa alveolar prefabricada como son

Norma UNE 76-201-88 Caminos de rodadura de puentes gruacutea Norma UNE 58-101-92 Condiciones de resistencia y seguridad en las gruacuteas torre desmontables

para la obra

- EUROCOacuteDIGO 3 (EC3) Estructuras metaacutelicas

- INSTRUCCIOacuteN PARA ACERO (EAE 2011)

A parte de esta reglamentacioacuten fueron utilizados textos de algunas normas portuguesas de aceros y perfiles metaacutelicos los cuales adjuntaremos en un anexo al trabajo para verificacioacuten y comprobacioacuten de resultados

6

3 INTRODUCCIOacuteN

Este proyecto corresponde a la proyeccioacuten y dimensionamiento de la estructura de una nave industrial

Para ello los caacutelculos de los elementos estructurales se realizaraacuten con los programas Ftool y Sap2000

La cubierta del pabelloacuten seraacute metaacutelica tipo saacutendwich La estructura de la nave estaacute compuesta por chapas de cobertura directamente apoyadas en madres que se apoyan a su vez en cerchas metaacutelicas introducidas en la direccioacuten de menor vano Las cerchas metaacutelicas estaacuten apoyadas en pilares de metal localizados en la periferia de la nave En los pilares extremos de las fachadas laterales se encuentran los contravientos laterales que sirven para estabilizar la estructura Tambieacuten para los contravientos horizontales se optoacute por reforzar solamente a los bordes de la cubierta

31 EMPLAZAMIENTO Y DESCRIPCIOacuteN DEL SOLAR

La nave industria como se ha dicho antes se ubicaraacute en una parcela de Sevilla en la comunidad de Andaluciacutea Espantildea

Los datos climaacuteticos de la capital andaluza rondan entre los 48 a 50 de temperatura maacutexima

7

Figura Localizacioacuten geograacutefica de nave

El terreno donde se ubicaraacute la nave tiene una topografiacutea llana no siendo necesaria la realizacioacuten de obra de movimiento de tierras salvo para la realizacioacuten de las cimentaciones

La cimentacioacuten estaraacute basada en zapatas cuadradas o rectangulares dependiendo del caacutelculo obtenido unidas por vigas de atado la cual no seraacute objeto de caacutelculo de este proyecto

8

Figura 1 Isotermas de la temperatura anual maacutexima de aire (Tmax en C)

4 GEOMETRIA DE LA NAVE INDUSTRIAL

41 DESCRIPCIOacuteN DE LA NAVE

La nave objeto del presente trabajo estaraacute dedicada al almacenamiento de placas prefabricadas de hormigoacuten Las dimensiones de la nave son

Luz de nave 30 m Longitud de la nave 100 m Altura de pilares 750 m Pendiente de los faldones 10 Situacioacuten topograacutefica AZona eoacutelica A Altitud 109 mTensioacuten admisible del terreno 2 Kgcm2 (se ha considerado este valor debido a los estudios geoteacutecnicos realizados en las parcelas colindantes)

La nave industrial a disentildear tiene unas dimensiones de 100 m de longitud por 30 m de ancho La distancia entre poacuterticos ha de ser entre un 20 y un 25 de la anchura de la nave esto es entre 6 m y 75 m

Fijando la distancia entre poacuterticos en 6 m el resultado es de 1666 poacuterticos necesarios por lo que se toman 17 poacuterticos disminuyendo asiacute la distancia entre los mismos a 5882 m La nave en planta por tanto queda de la siguiente manera

Se contemplan cuatro casos para fijar la altura de las cerchas y la inclinacioacuten de la cubierta

9

Caso 1

Altura de cubierta H= L10

=3m

Inclinacioacuten de la cubierta del 10

Altura 1 H 1=05 ∙ H=15m

Altura 2 H 2=05 ∙ H=15m

Da como resultado 17 cerchas (contando los extremos) separadas 1875 m Sale un aacutengulo a0=4437 deg

Caso 2

Altura de cubierta H= L12

=25m

Inclinacioacuten de la cubierta del 10

Altura 1 H 1=06 ∙ H=15m

Altura 2 H 2=04 ∙H=1m

17 cerchas a 1875 m de separacioacuten Aacutengulo a0=3378 deg

Caso 3

Altura de cubierta H= L10

=3m

Inclinacioacuten de la cubierta del 15

Altura 1 H 1=075 ∙ H=225m

Altura 2 H 2=025 ∙ H=075m

21 cerchas separadas 15 m entre siacute Aacutengulo a0=35095 deg

10

Caso 4

Altura de cubierta H= L8=375m

Inclinacioacuten de la cubierta del 15

Altura 1 H 1=06 ∙ H=225m

Altura 2 H 2=04 ∙H=15m

21 cerchas separadas 15 m Aacutengulo a0=5353 deg

Se escoge como idoacuteneo el caso 1 por tener todas las diagonales con una inclinacioacuten similar proacutexima a los 45

11

5 CUANTIFICACIOacuteN DE ACCIONES

51 ACCIONES SOBRE LA ESTRUCTURA

Al calcular una estructura de cualquier tipo hay que tener en cuenta las acciones que actuacutean sobre ella y que vienen definidas por las normas de aplicacioacuten en cada caso Las acciones que se deben tener en cuenta son las siguientes

Acciones permanentes Peso propio

Acciones variables Sobrecarga de Uso Viento Acciones Teacutermicas Nieve Acciones Accidentales

Sismo

En los apartados siguientes se procederaacute a establecer los procedimientos para la determinacioacuten de los valores requeridos para cada una de estas acciones

52 ACCIONES PERMANENTES

El peso propio a tener en cuenta es el de los elementos estructurales los cerramientos y elementos separadores la tabiqueriacutea todo tipo de carpinteriacuteas revestimientos (como pavimentos guarnecidos enlucidos falsos techos) rellenos (como los de tierras) y equipo fijo El peso lineal de los elementos depende de la seccioacuten seleccionada por lo que se definiraacute el correspondiente en cada caso

Utilizamos los pesos propios proporcionados por los fabricantes

Chapas 011 KNm2

Madres 008 KNm2

Peso de la cercha 0135 KNm2

Contravientos 0035 KNm2

Siendo el total la resultante entre multiplicar el aacuterea por el peso especiacutefico proporcionado por el fabricante (PP = A middot γ)

12

53 ACCIONES VARIABLES

531 Nieve

qn=μsk

siendo

μCoeficiente de la cubierta coeficiente (353)

skValor caracteriacutestico de la carga de nieve sobre un terreno horizontal

Tenemos que multiplicar la ecuacioacuten por el coseno del aacutengulo de la inclinacioacuten de la cubierta para que las cargas sean aplicadas en la direccioacuten perpendicular a la cubierta En Sevilla sk=02Kn m debido a una altitud de 1090 m

qn=iquest1 02 Cos (571deg)= 019

532 Viento

Vamos a estudiar la accioacuten del viento en nuestro caso La ecuacioacuten para el viento seraacute

qe=qbce c p=0265 27 07= 05 KNm2

En todo en territorito

Siendo

qb= presioacuten dinaacutemica del viento

ce= coeficiente de exposicioacuten

c p=coeficiente de presioacuten

Presioacuten dinaacutemica del viento (qb)

El valor de la presioacuten del viento depende de la densidad del aire δ y del valor baacutesico de la velocidad del viento

qb=05 δ V b2=05 125kgm2 26 ms =4225 kgm2 =04225 KNm2

δ presion del aire

V b velocidad del viento (Zona A)

Por lo tanto seguacuten esto Cp seraacuten 06

13

Tabla Valores del coeficiente de exposicioacuten ce

Grupo de aspereza del entornoAltura del punto considerado

3 6 9 12 15 18 24 30

I Borde del mar o de un lago con una superficie de agua en la direccioacuten del viento de al menos 5 km de longitud

24 27 30 31 33 34 35 37

II Terreno rural llano sin obstaacuteculos ni arbolado de importancia

21 25 27 29 30 31 33 35

III Zona rural accidentada o llana con algunos obstaacuteculos aislados como aacuterboles o construcciones pequentildeas

16 20 23 25 26 27 29 31

IV Zona urbana en general industrial o forestal 13 14 17 19 21 22 24 26

V Centro de negocios de grandes ciudades con profusioacuten de edificios en altura

12 12 12 14 15 16 19 20

Nuestra nave industrial se localiza en una zona de grado de aspereza IV Como nuestra altura del punto considerado es de 105 m interpolando Ce=27

14

Figura Valor baacutesico de la velocidad del viento Vb

H=9 17 9-12 17 -19

H=105 m

H=12 19 9-105 17 - X

(9minus12 ) (17minusX )=(17minus19 ) (9minus105 )

C e=27

Por otro lado

Ce = F(F+7k)

F=k Ln(max (zZ)L)

K=022

z=105m

Z=5m

L=03

Tabla Coeficiente para tipo de entorno

Grupo de aspereza del entornoParaacutemetro

k L (m) Z (m)

I Borde del mar o de un lago con una superficie de agua en la direccioacuten del viento de al menos 5 km de longitud

0156 0003 10

II Terreno rural llano sin obstaacuteculos ni arbolado de importancia 017 001 10

III Zona rural accidentada o llana con algunos obstaacuteculos aislados como aacuterboles o construcciones pequentildeas

019 005 20

IV Zona urbana en general industrial o forestal 022 03 50

V Centro de negocios de grandes ciudades con profusioacuten de edificios en altura

024 10 100

15

F=022 Ln (10503)=0782176

Coeficiente de Presioacuten

Los coeficientes de presioacuten seraacuten para las paredes verticales y para la cubierta Vamos a estudiar para la direccioacuten del viento (-45degltƟlt45deg) Hay coeficientes de presioacuten exteriores e interiores pudiendo ser de succioacuten (+) y de compresioacuten (-)

1 Coeficiente de presioacuten interior

Tabla Coeficientes de presioacuten interior

Esbeltez en el plano paralelo

al viento

Aacuterea de huecos en zonas de succioacuten respecto al aacuterea total de huecos del edificio

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

le 1 07 07 06 04 03 01 00 - 01 - 03 - 04 - 05ge 4 05 05 04 03 02 01 00 - 01 - 02 - 03 - 03

Como la esbeltez en el plano paralelo es 035 menor que 1 obtenemos que el coeficiente de presioacuten interior es 076 Cpinterior=06( tabla 36)

hb=105

30=035

hb=105

30=025

hb=105

30=05

16

Figura Presiones ejercidas por el viento en una construccioacuten diaacutefana

C e=07

C e=07

Cp interior=06

2 Coeficiente de presioacuten exterior

Cp=06

Paredes

parametros

A m2 h dZona (seguacuten figura) - 45 lt lt 45

A B C D Ege 10 5 -12 -08 -05 08 - 07

1 ldquo ldquo ldquo ldquo - 0 5le 025 ldquo ldquo ldquo 07 - 0 3

17

COEFICIENTES DE PRESION EXTERIOR

Zona A B C D EArea 2413 25087 275 950 950Cp ext -12 -08 -05 07 -03

e=min (b 2h)=min (10021 )=21

dminuse=9

H=105

D=30

A=21105=2205m2

B=189 105=19845m2

C=105 9=945m2

A=2205m2ge10m2

hd=105

30=035

(1minus035 )rarr (08minusD )

(1minus025 )rarr (08minus07 )

(1minus035 ) ( 08minus07 )=(08minusD ) (1minus025 )D=062

18

(1minus035 )rarr (minus05minusE )

(1minus025 )rarr (minus05+03 )

(1minus035 ) (minus05+03 )=(minus05minusE ) (1minus025 )E=-03267

hd=1

A=-05

B=-08

C=-05

D=062

E=-05

hdle025

A=-12

B=-08

C=-05

D=07

E=-03

Cubierta

19

e=min (b 2h)

α=iquest571

α=iquest5 Age10 m2

F=-17

G=-12

H=-06

I=-06

J=02

α=iquest15 Age10 m2

F=-09

G=-08

H=-03

I=-04

J=-1

α=571ge 10

- 09 - 08 - 03 - 04 - 102 02 02 00 00

le 1-2 - 15 - 03 - 04 - 1502 02 02 00 00

20

COEFICIENTES DE PRESION EXTERIOR

Zona F G H I JCp ext -09 -08 -03 -04 1

Entonces los coeficientes de presioacuten total en la cubierta y en las paredes son

Presioacuten total en las paredes (qe)

zona A B C D ECp -18 -14 -11 002 09267Ce 27 27 27 27 27qb(knm2) 04225 04225 04225 04225 04225qe=qbCeCp -2053 -1597 -12548 00228 -1057

Presioacuten total en la cubierta (-45ltθlt45)

zona A B C D Ecp -198 -46 -108 -112 -088Ce 27 27 27 27 27qb(knm2) 04225 04225 04225 04225 04225qe=qbCeCp -256 -189 -137 -137 055

Por tanto de manera esquemaacutetica la sobrecarga del viento quedariacutea

54 ACCIONES-ACCIDENTALES

541 Sismo (norma sismos NSCE)

Al ser una nave industrial metaacutelica no se considera la accioacuten siacutesmica

542 Incendio

Valor de sobrecarga Categoriacutea de uso G cubiertas accesibles uacutenicamente para conservacioacuten

αlt20 deg 1KNm2

21

6 COMBINACIONES DE ACCIONES

Para realizar las combinaciones tenemos que utilizar la ecuacioacuten siguiente

sumj ge 1

γ g j γ g j+γ p P+γ q 1γ k 1+sumigt1

γq iφo jQk i

Acciones permanentes

sumj ge 1

γ g j γ g j

Acciones de pretensado

sumj ge 1

γ p P

Acciones variables

sumj ge 1

γ g j γ g j+γ p P+γ q 1γ k 1+sumigt1

γq iφo jQk i

Resto de acciones variables

sumigt1

γ q iφo j Qk i

γ=41

ψ=41

GK=valor medio de acciones permanentes

QK =valor superior o inferior con una determinada probabilidad de no ser superado en un periodo de tiempo determinado o tambieacuten puede ser el valor nominal

Donde los coeficientes de simultaneidad de acciones son seguacuten el DB-SE-AE

Combinacioacuten de acciones para la cobertura

22

Tabla Coeficiente de simultaneidad (Ψ)

ψ0 Ψ1 Ψ2Sobrecarga superficial de uso (Categoriacuteas seguacuten DB-SE-AE)Zonas residenciales (Categoriacutea A) 07 05 03Zonas administrativas (Categoriacutea B) 07 05 03Zonas destinadas al puacuteblico (Categoriacutea C) 07 07 06Zonas comerciales (Categoriacutea D) 07 07 06Zonas de traacutefico y de aparcamiento de vehiacuteculos ligeros con un pes0 total inferior a 30 kN (Categoriacutea E)

07 07 06

Cubiertas transitables (Categoriacutea F)Cubiertas accesibles uacutenicamente para mantenimiento (Categoriacutea G) 0 0 0Nieve Para altitudes gt 1000m 07 05 02 Para altitudes lt 1000m 05 02 0Viento 06 05 0Temperatura 06 05 0Acciones variables del terreno 07 07 07

Acciones variables de base ndashviento

Permanente γ=120 desfavorable

Variablesγ=150 desfavorable

Sobrecarga superficial de uso cubierta accesible uacutenicamente para mantenimiento (categoriacutea G)

ψ0 Ψ1 Ψ20 0 0

Para nieve con altitud mayor a 1000m

ψ0 Ψ1 Ψ205 02 0

Para viento

ψ0 Ψ1 Ψ206 05 0

Combinacioacuten de acciones para la cobertura

23

AVB Viento

Sd viento=12 [01 35+008+011+00385 ]+[15 (minus137 )cos 571deg ]+15 [ 0 1+05 0197 ]=2727KN m2

AVB Sobrecarga

Sd sobrecarga=12 [ 0135+008+011+00385 ]+[ 15 1 ]+15 [06 (minus137 ) cos (571deg )+05 01975 ]=08574KN m2

AVB Nieve

Sd nieve=12 [ 0135+008+011+00385 ]+ [15 01975 ]+15 [01+06 (minus137 )cos (571 deg) ]=minus0344KN m2

Combinacioacuten de acciones para la fachada

AVB Viento

Sd viento=[15 (minus137 ) cos571 deg ] = -2045KNm2

24

7 DIMENSIONAMIENTO DE LAS CHAPAS DE COBERTURA Y FACHADA

La accioacuten maacutes desfavorable que se presenta es la del viento con un valor de 2727 kNm2 Debido a esto se utilizaraacute una chapa metaacutelica ALACcedilO tipo C5-1000 con un espesor de 40mm y una anchura de 2 metros que es capaz de aguantar una carga de hasta 309 kNm2 El peso propio de la chapa elegida es de 1117 kgm2 lo que equivale a 01096 kNm2 Previamente se consideroacute un peso propio de chapa de 011 kNm2 por lo que no seraacute necesario un recaacutelculo de las cargas

25

8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS MADRES DE COBERTURA

Para el dimensionamiento de las madres de cobertura se barajan 5 opciones en lo referente a la disposicioacuten de eacutestas Para esto primero se ha de descomponer la fuerza en sus dos componentes para asiacute poder calcular por separado los momentos resultantes en sus respectivos planos

La carga es P = 2727 kNm2 se descompone teniendo en cuenta que es perpendicular a la cubierta que a su vez tiene una pendiente del 10

P = 2727 kNm2

Px = P cos (571deg) = 2713 kNm2

Py = P sen (571deg) = 02713 kNm2

Una vez se tiene en sus dos componentes se calculan las leyes de momentos y se elige tanto el tipo de acero como uno de los perfiles IPE HEA y UPN escogiendo el maacutes conveniente en su caso tenieacutendose que cumplir la ecuacioacuten

σ sd=M x

W x

+M y

W y

Siendo

σsd Valor caracteriacutestico de la tensioacuten de cedencia del acero (MPa)

M momento flector de la madre

W moacutedulo resistente del perfil metaacutelico

El procedimiento seraacute escoger un perfil y comprobar la resistencia necesaria para ese perfil con ello elegir el tipo de acero

81 Simplemente apoyadas

DIBUJO SIMPLEMENTE APOYADA

El momento maacuteximo en esta situacioacuten es

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙58822

8=1173 kN m2

M y=Py ∙ L

2

8=02713∙58822

8=1173kN m2

Tipo de perfil Mx (cm3) My (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 35658 -IPE-140 773 123 246868 Fe 430HEA-100 728 268 20478 Fe 360HEA-120 106 385 14105 Fe 360

26

UPN-80 265 636 6266 -UPN-120 607 111 29865 Fe 510UPN-140 864 148 21482 Fe 360

82 Apoyadas y atirantadas a medio vano

En este caso la solicitacioacuten seguacuten el eje x es la misma que en el supuesto anterior soacutelo cambia respecto al eje y al tener un tirante a medio vano

DIBUJO LEYES MOMENTOS X E Y

Los momentos maacuteximos a tener en cuenta son

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙58822

8=1173 kN m2

M y=14∙P y ∙ L

2

8=1

4∙02713 ∙58822

8=02925kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 25514 Fe 430IPE-140 773 123 175526 Fe 360HEA-100 728 268 17204 Fe 360UPN-100 412 849 319161 Fe 510UPN-120 607 111 2195 Fe 360

83 Apoyadas y atirantadas a un tercio de vano

La solicitacioacuten en el eje x sigue siendo igual la que cambia es la referida al eje y En este caso se tienen dos posibles combinaciones ya que en el punto donde Mx es maacuteximo My no lo es y viceversa Para un correcto dimensionamiento se tomaraacuten las dos combinaciones posibles ya que nunca ocurriraacute que Mx y My sean maacuteximos en el mismo punto

Punto B

M xB=

Px ∙ L2

9=2713 ∙58822

9=10426 kN m2

M yB= 1

1125∙P y ∙ L

2

8=02713 ∙58822

8=185kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 410 -IPE-140 773 123 285283 Fe 510IPE-160 109 167 206429 Fe 360HEA-100 728 268 212244 Fe 360

27

UPN-100 412 849 470561 -UPN-120 607 111 338429 Fe 510

Punto C

M xC=

Px ∙ L2

8=2713∙58822

8=1173kN m2

M yB= 1

45∙P y ∙ L

2

8= 1

45∙02713 ∙58822

8=0026kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 224326 Fe 360HEA-100 728 268 162096 Fe 360UPN-100 412 849 287771 Fe 510UPN-120 607 111 195587 Fe 360

84 Madres continuas

85 Meacutetodo Cantileacutever

DIBUJO BARRA CANTILEVER

L = 2a + l

l = 07071 L = 416 m

a = 08614 m

En los extremos las dimensiones son ligeramente distintas

arsquo = 0125 L = 073525 m

Lrsquo = 0875 L = 514675 m

Con estas dimensiones se calculan ahora los momentos flectores como simplemente apoyadas

En los vanos centrales

M x=Px ∙ l

2

8=2713 ∙4162

8=5869kN m2

M y=Py ∙ l

2

8=02713 ∙4162

8=05869kN m2

En los vanos extremos

28

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙5146752

8=6878 kN m2

M y=Py ∙ L

2

8=02713 ∙5146752

8=0 6878kN m2

Se dimensionan las madres teniendo en cuenta la solicitacioacuten mayor en los extremos

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-100 342 579 319936 Fe 510IPE-120 53 865 209311 Fe 360HEA-100 728 268 120149 Fe 360UPN-100 412 849 247978 Fe 430UPN-120 607 111 175293 Fe 360

29

3 INTRODUCCIOacuteN

Este proyecto corresponde a la proyeccioacuten y dimensionamiento de la estructura de una nave industrial

Para ello los caacutelculos de los elementos estructurales se realizaraacuten con los programas Ftool y Sap2000

La cubierta del pabelloacuten seraacute metaacutelica tipo saacutendwich La estructura de la nave estaacute compuesta por chapas de cobertura directamente apoyadas en madres que se apoyan a su vez en cerchas metaacutelicas introducidas en la direccioacuten de menor vano Las cerchas metaacutelicas estaacuten apoyadas en pilares de metal localizados en la periferia de la nave En los pilares extremos de las fachadas laterales se encuentran los contravientos laterales que sirven para estabilizar la estructura Tambieacuten para los contravientos horizontales se optoacute por reforzar solamente a los bordes de la cubierta

31 EMPLAZAMIENTO Y DESCRIPCIOacuteN DEL SOLAR

La nave industria como se ha dicho antes se ubicaraacute en una parcela de Sevilla en la comunidad de Andaluciacutea Espantildea

Los datos climaacuteticos de la capital andaluza rondan entre los 48 a 50 de temperatura maacutexima

7

Figura Localizacioacuten geograacutefica de nave

El terreno donde se ubicaraacute la nave tiene una topografiacutea llana no siendo necesaria la realizacioacuten de obra de movimiento de tierras salvo para la realizacioacuten de las cimentaciones

La cimentacioacuten estaraacute basada en zapatas cuadradas o rectangulares dependiendo del caacutelculo obtenido unidas por vigas de atado la cual no seraacute objeto de caacutelculo de este proyecto

8

Figura 1 Isotermas de la temperatura anual maacutexima de aire (Tmax en C)

4 GEOMETRIA DE LA NAVE INDUSTRIAL

41 DESCRIPCIOacuteN DE LA NAVE

La nave objeto del presente trabajo estaraacute dedicada al almacenamiento de placas prefabricadas de hormigoacuten Las dimensiones de la nave son

Luz de nave 30 m Longitud de la nave 100 m Altura de pilares 750 m Pendiente de los faldones 10 Situacioacuten topograacutefica AZona eoacutelica A Altitud 109 mTensioacuten admisible del terreno 2 Kgcm2 (se ha considerado este valor debido a los estudios geoteacutecnicos realizados en las parcelas colindantes)

La nave industrial a disentildear tiene unas dimensiones de 100 m de longitud por 30 m de ancho La distancia entre poacuterticos ha de ser entre un 20 y un 25 de la anchura de la nave esto es entre 6 m y 75 m

Fijando la distancia entre poacuterticos en 6 m el resultado es de 1666 poacuterticos necesarios por lo que se toman 17 poacuterticos disminuyendo asiacute la distancia entre los mismos a 5882 m La nave en planta por tanto queda de la siguiente manera

Se contemplan cuatro casos para fijar la altura de las cerchas y la inclinacioacuten de la cubierta

9

Caso 1

Altura de cubierta H= L10

=3m

Inclinacioacuten de la cubierta del 10

Altura 1 H 1=05 ∙ H=15m

Altura 2 H 2=05 ∙ H=15m

Da como resultado 17 cerchas (contando los extremos) separadas 1875 m Sale un aacutengulo a0=4437 deg

Caso 2

Altura de cubierta H= L12

=25m

Inclinacioacuten de la cubierta del 10

Altura 1 H 1=06 ∙ H=15m

Altura 2 H 2=04 ∙H=1m

17 cerchas a 1875 m de separacioacuten Aacutengulo a0=3378 deg

Caso 3

Altura de cubierta H= L10

=3m

Inclinacioacuten de la cubierta del 15

Altura 1 H 1=075 ∙ H=225m

Altura 2 H 2=025 ∙ H=075m

21 cerchas separadas 15 m entre siacute Aacutengulo a0=35095 deg

10

Caso 4

Altura de cubierta H= L8=375m

Inclinacioacuten de la cubierta del 15

Altura 1 H 1=06 ∙ H=225m

Altura 2 H 2=04 ∙H=15m

21 cerchas separadas 15 m Aacutengulo a0=5353 deg

Se escoge como idoacuteneo el caso 1 por tener todas las diagonales con una inclinacioacuten similar proacutexima a los 45

11

5 CUANTIFICACIOacuteN DE ACCIONES

51 ACCIONES SOBRE LA ESTRUCTURA

Al calcular una estructura de cualquier tipo hay que tener en cuenta las acciones que actuacutean sobre ella y que vienen definidas por las normas de aplicacioacuten en cada caso Las acciones que se deben tener en cuenta son las siguientes

Acciones permanentes Peso propio

Acciones variables Sobrecarga de Uso Viento Acciones Teacutermicas Nieve Acciones Accidentales

Sismo

En los apartados siguientes se procederaacute a establecer los procedimientos para la determinacioacuten de los valores requeridos para cada una de estas acciones

52 ACCIONES PERMANENTES

El peso propio a tener en cuenta es el de los elementos estructurales los cerramientos y elementos separadores la tabiqueriacutea todo tipo de carpinteriacuteas revestimientos (como pavimentos guarnecidos enlucidos falsos techos) rellenos (como los de tierras) y equipo fijo El peso lineal de los elementos depende de la seccioacuten seleccionada por lo que se definiraacute el correspondiente en cada caso

Utilizamos los pesos propios proporcionados por los fabricantes

Chapas 011 KNm2

Madres 008 KNm2

Peso de la cercha 0135 KNm2

Contravientos 0035 KNm2

Siendo el total la resultante entre multiplicar el aacuterea por el peso especiacutefico proporcionado por el fabricante (PP = A middot γ)

12

53 ACCIONES VARIABLES

531 Nieve

qn=μsk

siendo

μCoeficiente de la cubierta coeficiente (353)

skValor caracteriacutestico de la carga de nieve sobre un terreno horizontal

Tenemos que multiplicar la ecuacioacuten por el coseno del aacutengulo de la inclinacioacuten de la cubierta para que las cargas sean aplicadas en la direccioacuten perpendicular a la cubierta En Sevilla sk=02Kn m debido a una altitud de 1090 m

qn=iquest1 02 Cos (571deg)= 019

532 Viento

Vamos a estudiar la accioacuten del viento en nuestro caso La ecuacioacuten para el viento seraacute

qe=qbce c p=0265 27 07= 05 KNm2

En todo en territorito

Siendo

qb= presioacuten dinaacutemica del viento

ce= coeficiente de exposicioacuten

c p=coeficiente de presioacuten

Presioacuten dinaacutemica del viento (qb)

El valor de la presioacuten del viento depende de la densidad del aire δ y del valor baacutesico de la velocidad del viento

qb=05 δ V b2=05 125kgm2 26 ms =4225 kgm2 =04225 KNm2

δ presion del aire

V b velocidad del viento (Zona A)

Por lo tanto seguacuten esto Cp seraacuten 06

13

Tabla Valores del coeficiente de exposicioacuten ce

Grupo de aspereza del entornoAltura del punto considerado

3 6 9 12 15 18 24 30

I Borde del mar o de un lago con una superficie de agua en la direccioacuten del viento de al menos 5 km de longitud

24 27 30 31 33 34 35 37

II Terreno rural llano sin obstaacuteculos ni arbolado de importancia

21 25 27 29 30 31 33 35

III Zona rural accidentada o llana con algunos obstaacuteculos aislados como aacuterboles o construcciones pequentildeas

16 20 23 25 26 27 29 31

IV Zona urbana en general industrial o forestal 13 14 17 19 21 22 24 26

V Centro de negocios de grandes ciudades con profusioacuten de edificios en altura

12 12 12 14 15 16 19 20

Nuestra nave industrial se localiza en una zona de grado de aspereza IV Como nuestra altura del punto considerado es de 105 m interpolando Ce=27

14

Figura Valor baacutesico de la velocidad del viento Vb

H=9 17 9-12 17 -19

H=105 m

H=12 19 9-105 17 - X

(9minus12 ) (17minusX )=(17minus19 ) (9minus105 )

C e=27

Por otro lado

Ce = F(F+7k)

F=k Ln(max (zZ)L)

K=022

z=105m

Z=5m

L=03

Tabla Coeficiente para tipo de entorno

Grupo de aspereza del entornoParaacutemetro

k L (m) Z (m)

I Borde del mar o de un lago con una superficie de agua en la direccioacuten del viento de al menos 5 km de longitud

0156 0003 10

II Terreno rural llano sin obstaacuteculos ni arbolado de importancia 017 001 10

III Zona rural accidentada o llana con algunos obstaacuteculos aislados como aacuterboles o construcciones pequentildeas

019 005 20

IV Zona urbana en general industrial o forestal 022 03 50

V Centro de negocios de grandes ciudades con profusioacuten de edificios en altura

024 10 100

15

F=022 Ln (10503)=0782176

Coeficiente de Presioacuten

Los coeficientes de presioacuten seraacuten para las paredes verticales y para la cubierta Vamos a estudiar para la direccioacuten del viento (-45degltƟlt45deg) Hay coeficientes de presioacuten exteriores e interiores pudiendo ser de succioacuten (+) y de compresioacuten (-)

1 Coeficiente de presioacuten interior

Tabla Coeficientes de presioacuten interior

Esbeltez en el plano paralelo

al viento

Aacuterea de huecos en zonas de succioacuten respecto al aacuterea total de huecos del edificio

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

le 1 07 07 06 04 03 01 00 - 01 - 03 - 04 - 05ge 4 05 05 04 03 02 01 00 - 01 - 02 - 03 - 03

Como la esbeltez en el plano paralelo es 035 menor que 1 obtenemos que el coeficiente de presioacuten interior es 076 Cpinterior=06( tabla 36)

hb=105

30=035

hb=105

30=025

hb=105

30=05

16

Figura Presiones ejercidas por el viento en una construccioacuten diaacutefana

C e=07

C e=07

Cp interior=06

2 Coeficiente de presioacuten exterior

Cp=06

Paredes

parametros

A m2 h dZona (seguacuten figura) - 45 lt lt 45

A B C D Ege 10 5 -12 -08 -05 08 - 07

1 ldquo ldquo ldquo ldquo - 0 5le 025 ldquo ldquo ldquo 07 - 0 3

17

COEFICIENTES DE PRESION EXTERIOR

Zona A B C D EArea 2413 25087 275 950 950Cp ext -12 -08 -05 07 -03

e=min (b 2h)=min (10021 )=21

dminuse=9

H=105

D=30

A=21105=2205m2

B=189 105=19845m2

C=105 9=945m2

A=2205m2ge10m2

hd=105

30=035

(1minus035 )rarr (08minusD )

(1minus025 )rarr (08minus07 )

(1minus035 ) ( 08minus07 )=(08minusD ) (1minus025 )D=062

18

(1minus035 )rarr (minus05minusE )

(1minus025 )rarr (minus05+03 )

(1minus035 ) (minus05+03 )=(minus05minusE ) (1minus025 )E=-03267

hd=1

A=-05

B=-08

C=-05

D=062

E=-05

hdle025

A=-12

B=-08

C=-05

D=07

E=-03

Cubierta

19

e=min (b 2h)

α=iquest571

α=iquest5 Age10 m2

F=-17

G=-12

H=-06

I=-06

J=02

α=iquest15 Age10 m2

F=-09

G=-08

H=-03

I=-04

J=-1

α=571ge 10

- 09 - 08 - 03 - 04 - 102 02 02 00 00

le 1-2 - 15 - 03 - 04 - 1502 02 02 00 00

20

COEFICIENTES DE PRESION EXTERIOR

Zona F G H I JCp ext -09 -08 -03 -04 1

Entonces los coeficientes de presioacuten total en la cubierta y en las paredes son

Presioacuten total en las paredes (qe)

zona A B C D ECp -18 -14 -11 002 09267Ce 27 27 27 27 27qb(knm2) 04225 04225 04225 04225 04225qe=qbCeCp -2053 -1597 -12548 00228 -1057

Presioacuten total en la cubierta (-45ltθlt45)

zona A B C D Ecp -198 -46 -108 -112 -088Ce 27 27 27 27 27qb(knm2) 04225 04225 04225 04225 04225qe=qbCeCp -256 -189 -137 -137 055

Por tanto de manera esquemaacutetica la sobrecarga del viento quedariacutea

54 ACCIONES-ACCIDENTALES

541 Sismo (norma sismos NSCE)

Al ser una nave industrial metaacutelica no se considera la accioacuten siacutesmica

542 Incendio

Valor de sobrecarga Categoriacutea de uso G cubiertas accesibles uacutenicamente para conservacioacuten

αlt20 deg 1KNm2

21

6 COMBINACIONES DE ACCIONES

Para realizar las combinaciones tenemos que utilizar la ecuacioacuten siguiente

sumj ge 1

γ g j γ g j+γ p P+γ q 1γ k 1+sumigt1

γq iφo jQk i

Acciones permanentes

sumj ge 1

γ g j γ g j

Acciones de pretensado

sumj ge 1

γ p P

Acciones variables

sumj ge 1

γ g j γ g j+γ p P+γ q 1γ k 1+sumigt1

γq iφo jQk i

Resto de acciones variables

sumigt1

γ q iφo j Qk i

γ=41

ψ=41

GK=valor medio de acciones permanentes

QK =valor superior o inferior con una determinada probabilidad de no ser superado en un periodo de tiempo determinado o tambieacuten puede ser el valor nominal

Donde los coeficientes de simultaneidad de acciones son seguacuten el DB-SE-AE

Combinacioacuten de acciones para la cobertura

22

Tabla Coeficiente de simultaneidad (Ψ)

ψ0 Ψ1 Ψ2Sobrecarga superficial de uso (Categoriacuteas seguacuten DB-SE-AE)Zonas residenciales (Categoriacutea A) 07 05 03Zonas administrativas (Categoriacutea B) 07 05 03Zonas destinadas al puacuteblico (Categoriacutea C) 07 07 06Zonas comerciales (Categoriacutea D) 07 07 06Zonas de traacutefico y de aparcamiento de vehiacuteculos ligeros con un pes0 total inferior a 30 kN (Categoriacutea E)

07 07 06

Cubiertas transitables (Categoriacutea F)Cubiertas accesibles uacutenicamente para mantenimiento (Categoriacutea G) 0 0 0Nieve Para altitudes gt 1000m 07 05 02 Para altitudes lt 1000m 05 02 0Viento 06 05 0Temperatura 06 05 0Acciones variables del terreno 07 07 07

Acciones variables de base ndashviento

Permanente γ=120 desfavorable

Variablesγ=150 desfavorable

Sobrecarga superficial de uso cubierta accesible uacutenicamente para mantenimiento (categoriacutea G)

ψ0 Ψ1 Ψ20 0 0

Para nieve con altitud mayor a 1000m

ψ0 Ψ1 Ψ205 02 0

Para viento

ψ0 Ψ1 Ψ206 05 0

Combinacioacuten de acciones para la cobertura

23

AVB Viento

Sd viento=12 [01 35+008+011+00385 ]+[15 (minus137 )cos 571deg ]+15 [ 0 1+05 0197 ]=2727KN m2

AVB Sobrecarga

Sd sobrecarga=12 [ 0135+008+011+00385 ]+[ 15 1 ]+15 [06 (minus137 ) cos (571deg )+05 01975 ]=08574KN m2

AVB Nieve

Sd nieve=12 [ 0135+008+011+00385 ]+ [15 01975 ]+15 [01+06 (minus137 )cos (571 deg) ]=minus0344KN m2

Combinacioacuten de acciones para la fachada

AVB Viento

Sd viento=[15 (minus137 ) cos571 deg ] = -2045KNm2

24

7 DIMENSIONAMIENTO DE LAS CHAPAS DE COBERTURA Y FACHADA

La accioacuten maacutes desfavorable que se presenta es la del viento con un valor de 2727 kNm2 Debido a esto se utilizaraacute una chapa metaacutelica ALACcedilO tipo C5-1000 con un espesor de 40mm y una anchura de 2 metros que es capaz de aguantar una carga de hasta 309 kNm2 El peso propio de la chapa elegida es de 1117 kgm2 lo que equivale a 01096 kNm2 Previamente se consideroacute un peso propio de chapa de 011 kNm2 por lo que no seraacute necesario un recaacutelculo de las cargas

25

8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS MADRES DE COBERTURA

Para el dimensionamiento de las madres de cobertura se barajan 5 opciones en lo referente a la disposicioacuten de eacutestas Para esto primero se ha de descomponer la fuerza en sus dos componentes para asiacute poder calcular por separado los momentos resultantes en sus respectivos planos

La carga es P = 2727 kNm2 se descompone teniendo en cuenta que es perpendicular a la cubierta que a su vez tiene una pendiente del 10

P = 2727 kNm2

Px = P cos (571deg) = 2713 kNm2

Py = P sen (571deg) = 02713 kNm2

Una vez se tiene en sus dos componentes se calculan las leyes de momentos y se elige tanto el tipo de acero como uno de los perfiles IPE HEA y UPN escogiendo el maacutes conveniente en su caso tenieacutendose que cumplir la ecuacioacuten

σ sd=M x

W x

+M y

W y

Siendo

σsd Valor caracteriacutestico de la tensioacuten de cedencia del acero (MPa)

M momento flector de la madre

W moacutedulo resistente del perfil metaacutelico

El procedimiento seraacute escoger un perfil y comprobar la resistencia necesaria para ese perfil con ello elegir el tipo de acero

81 Simplemente apoyadas

DIBUJO SIMPLEMENTE APOYADA

El momento maacuteximo en esta situacioacuten es

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙58822

8=1173 kN m2

M y=Py ∙ L

2

8=02713∙58822

8=1173kN m2

Tipo de perfil Mx (cm3) My (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 35658 -IPE-140 773 123 246868 Fe 430HEA-100 728 268 20478 Fe 360HEA-120 106 385 14105 Fe 360

26

UPN-80 265 636 6266 -UPN-120 607 111 29865 Fe 510UPN-140 864 148 21482 Fe 360

82 Apoyadas y atirantadas a medio vano

En este caso la solicitacioacuten seguacuten el eje x es la misma que en el supuesto anterior soacutelo cambia respecto al eje y al tener un tirante a medio vano

DIBUJO LEYES MOMENTOS X E Y

Los momentos maacuteximos a tener en cuenta son

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙58822

8=1173 kN m2

M y=14∙P y ∙ L

2

8=1

4∙02713 ∙58822

8=02925kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 25514 Fe 430IPE-140 773 123 175526 Fe 360HEA-100 728 268 17204 Fe 360UPN-100 412 849 319161 Fe 510UPN-120 607 111 2195 Fe 360

83 Apoyadas y atirantadas a un tercio de vano

La solicitacioacuten en el eje x sigue siendo igual la que cambia es la referida al eje y En este caso se tienen dos posibles combinaciones ya que en el punto donde Mx es maacuteximo My no lo es y viceversa Para un correcto dimensionamiento se tomaraacuten las dos combinaciones posibles ya que nunca ocurriraacute que Mx y My sean maacuteximos en el mismo punto

Punto B

M xB=

Px ∙ L2

9=2713 ∙58822

9=10426 kN m2

M yB= 1

1125∙P y ∙ L

2

8=02713 ∙58822

8=185kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 410 -IPE-140 773 123 285283 Fe 510IPE-160 109 167 206429 Fe 360HEA-100 728 268 212244 Fe 360

27

UPN-100 412 849 470561 -UPN-120 607 111 338429 Fe 510

Punto C

M xC=

Px ∙ L2

8=2713∙58822

8=1173kN m2

M yB= 1

45∙P y ∙ L

2

8= 1

45∙02713 ∙58822

8=0026kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 224326 Fe 360HEA-100 728 268 162096 Fe 360UPN-100 412 849 287771 Fe 510UPN-120 607 111 195587 Fe 360

84 Madres continuas

85 Meacutetodo Cantileacutever

DIBUJO BARRA CANTILEVER

L = 2a + l

l = 07071 L = 416 m

a = 08614 m

En los extremos las dimensiones son ligeramente distintas

arsquo = 0125 L = 073525 m

Lrsquo = 0875 L = 514675 m

Con estas dimensiones se calculan ahora los momentos flectores como simplemente apoyadas

En los vanos centrales

M x=Px ∙ l

2

8=2713 ∙4162

8=5869kN m2

M y=Py ∙ l

2

8=02713 ∙4162

8=05869kN m2

En los vanos extremos

28

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙5146752

8=6878 kN m2

M y=Py ∙ L

2

8=02713 ∙5146752

8=0 6878kN m2

Se dimensionan las madres teniendo en cuenta la solicitacioacuten mayor en los extremos

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-100 342 579 319936 Fe 510IPE-120 53 865 209311 Fe 360HEA-100 728 268 120149 Fe 360UPN-100 412 849 247978 Fe 430UPN-120 607 111 175293 Fe 360

29

El terreno donde se ubicaraacute la nave tiene una topografiacutea llana no siendo necesaria la realizacioacuten de obra de movimiento de tierras salvo para la realizacioacuten de las cimentaciones

La cimentacioacuten estaraacute basada en zapatas cuadradas o rectangulares dependiendo del caacutelculo obtenido unidas por vigas de atado la cual no seraacute objeto de caacutelculo de este proyecto

8

Figura 1 Isotermas de la temperatura anual maacutexima de aire (Tmax en C)

4 GEOMETRIA DE LA NAVE INDUSTRIAL

41 DESCRIPCIOacuteN DE LA NAVE

La nave objeto del presente trabajo estaraacute dedicada al almacenamiento de placas prefabricadas de hormigoacuten Las dimensiones de la nave son

Luz de nave 30 m Longitud de la nave 100 m Altura de pilares 750 m Pendiente de los faldones 10 Situacioacuten topograacutefica AZona eoacutelica A Altitud 109 mTensioacuten admisible del terreno 2 Kgcm2 (se ha considerado este valor debido a los estudios geoteacutecnicos realizados en las parcelas colindantes)

La nave industrial a disentildear tiene unas dimensiones de 100 m de longitud por 30 m de ancho La distancia entre poacuterticos ha de ser entre un 20 y un 25 de la anchura de la nave esto es entre 6 m y 75 m

Fijando la distancia entre poacuterticos en 6 m el resultado es de 1666 poacuterticos necesarios por lo que se toman 17 poacuterticos disminuyendo asiacute la distancia entre los mismos a 5882 m La nave en planta por tanto queda de la siguiente manera

Se contemplan cuatro casos para fijar la altura de las cerchas y la inclinacioacuten de la cubierta

9

Caso 1

Altura de cubierta H= L10

=3m

Inclinacioacuten de la cubierta del 10

Altura 1 H 1=05 ∙ H=15m

Altura 2 H 2=05 ∙ H=15m

Da como resultado 17 cerchas (contando los extremos) separadas 1875 m Sale un aacutengulo a0=4437 deg

Caso 2

Altura de cubierta H= L12

=25m

Inclinacioacuten de la cubierta del 10

Altura 1 H 1=06 ∙ H=15m

Altura 2 H 2=04 ∙H=1m

17 cerchas a 1875 m de separacioacuten Aacutengulo a0=3378 deg

Caso 3

Altura de cubierta H= L10

=3m

Inclinacioacuten de la cubierta del 15

Altura 1 H 1=075 ∙ H=225m

Altura 2 H 2=025 ∙ H=075m

21 cerchas separadas 15 m entre siacute Aacutengulo a0=35095 deg

10

Caso 4

Altura de cubierta H= L8=375m

Inclinacioacuten de la cubierta del 15

Altura 1 H 1=06 ∙ H=225m

Altura 2 H 2=04 ∙H=15m

21 cerchas separadas 15 m Aacutengulo a0=5353 deg

Se escoge como idoacuteneo el caso 1 por tener todas las diagonales con una inclinacioacuten similar proacutexima a los 45

11

5 CUANTIFICACIOacuteN DE ACCIONES

51 ACCIONES SOBRE LA ESTRUCTURA

Al calcular una estructura de cualquier tipo hay que tener en cuenta las acciones que actuacutean sobre ella y que vienen definidas por las normas de aplicacioacuten en cada caso Las acciones que se deben tener en cuenta son las siguientes

Acciones permanentes Peso propio

Acciones variables Sobrecarga de Uso Viento Acciones Teacutermicas Nieve Acciones Accidentales

Sismo

En los apartados siguientes se procederaacute a establecer los procedimientos para la determinacioacuten de los valores requeridos para cada una de estas acciones

52 ACCIONES PERMANENTES

El peso propio a tener en cuenta es el de los elementos estructurales los cerramientos y elementos separadores la tabiqueriacutea todo tipo de carpinteriacuteas revestimientos (como pavimentos guarnecidos enlucidos falsos techos) rellenos (como los de tierras) y equipo fijo El peso lineal de los elementos depende de la seccioacuten seleccionada por lo que se definiraacute el correspondiente en cada caso

Utilizamos los pesos propios proporcionados por los fabricantes

Chapas 011 KNm2

Madres 008 KNm2

Peso de la cercha 0135 KNm2

Contravientos 0035 KNm2

Siendo el total la resultante entre multiplicar el aacuterea por el peso especiacutefico proporcionado por el fabricante (PP = A middot γ)

12

53 ACCIONES VARIABLES

531 Nieve

qn=μsk

siendo

μCoeficiente de la cubierta coeficiente (353)

skValor caracteriacutestico de la carga de nieve sobre un terreno horizontal

Tenemos que multiplicar la ecuacioacuten por el coseno del aacutengulo de la inclinacioacuten de la cubierta para que las cargas sean aplicadas en la direccioacuten perpendicular a la cubierta En Sevilla sk=02Kn m debido a una altitud de 1090 m

qn=iquest1 02 Cos (571deg)= 019

532 Viento

Vamos a estudiar la accioacuten del viento en nuestro caso La ecuacioacuten para el viento seraacute

qe=qbce c p=0265 27 07= 05 KNm2

En todo en territorito

Siendo

qb= presioacuten dinaacutemica del viento

ce= coeficiente de exposicioacuten

c p=coeficiente de presioacuten

Presioacuten dinaacutemica del viento (qb)

El valor de la presioacuten del viento depende de la densidad del aire δ y del valor baacutesico de la velocidad del viento

qb=05 δ V b2=05 125kgm2 26 ms =4225 kgm2 =04225 KNm2

δ presion del aire

V b velocidad del viento (Zona A)

Por lo tanto seguacuten esto Cp seraacuten 06

13

Tabla Valores del coeficiente de exposicioacuten ce

Grupo de aspereza del entornoAltura del punto considerado

3 6 9 12 15 18 24 30

I Borde del mar o de un lago con una superficie de agua en la direccioacuten del viento de al menos 5 km de longitud

24 27 30 31 33 34 35 37

II Terreno rural llano sin obstaacuteculos ni arbolado de importancia

21 25 27 29 30 31 33 35

III Zona rural accidentada o llana con algunos obstaacuteculos aislados como aacuterboles o construcciones pequentildeas

16 20 23 25 26 27 29 31

IV Zona urbana en general industrial o forestal 13 14 17 19 21 22 24 26

V Centro de negocios de grandes ciudades con profusioacuten de edificios en altura

12 12 12 14 15 16 19 20

Nuestra nave industrial se localiza en una zona de grado de aspereza IV Como nuestra altura del punto considerado es de 105 m interpolando Ce=27

14

Figura Valor baacutesico de la velocidad del viento Vb

H=9 17 9-12 17 -19

H=105 m

H=12 19 9-105 17 - X

(9minus12 ) (17minusX )=(17minus19 ) (9minus105 )

C e=27

Por otro lado

Ce = F(F+7k)

F=k Ln(max (zZ)L)

K=022

z=105m

Z=5m

L=03

Tabla Coeficiente para tipo de entorno

Grupo de aspereza del entornoParaacutemetro

k L (m) Z (m)

I Borde del mar o de un lago con una superficie de agua en la direccioacuten del viento de al menos 5 km de longitud

0156 0003 10

II Terreno rural llano sin obstaacuteculos ni arbolado de importancia 017 001 10

III Zona rural accidentada o llana con algunos obstaacuteculos aislados como aacuterboles o construcciones pequentildeas

019 005 20

IV Zona urbana en general industrial o forestal 022 03 50

V Centro de negocios de grandes ciudades con profusioacuten de edificios en altura

024 10 100

15

F=022 Ln (10503)=0782176

Coeficiente de Presioacuten

Los coeficientes de presioacuten seraacuten para las paredes verticales y para la cubierta Vamos a estudiar para la direccioacuten del viento (-45degltƟlt45deg) Hay coeficientes de presioacuten exteriores e interiores pudiendo ser de succioacuten (+) y de compresioacuten (-)

1 Coeficiente de presioacuten interior

Tabla Coeficientes de presioacuten interior

Esbeltez en el plano paralelo

al viento

Aacuterea de huecos en zonas de succioacuten respecto al aacuterea total de huecos del edificio

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

le 1 07 07 06 04 03 01 00 - 01 - 03 - 04 - 05ge 4 05 05 04 03 02 01 00 - 01 - 02 - 03 - 03

Como la esbeltez en el plano paralelo es 035 menor que 1 obtenemos que el coeficiente de presioacuten interior es 076 Cpinterior=06( tabla 36)

hb=105

30=035

hb=105

30=025

hb=105

30=05

16

Figura Presiones ejercidas por el viento en una construccioacuten diaacutefana

C e=07

C e=07

Cp interior=06

2 Coeficiente de presioacuten exterior

Cp=06

Paredes

parametros

A m2 h dZona (seguacuten figura) - 45 lt lt 45

A B C D Ege 10 5 -12 -08 -05 08 - 07

1 ldquo ldquo ldquo ldquo - 0 5le 025 ldquo ldquo ldquo 07 - 0 3

17

COEFICIENTES DE PRESION EXTERIOR

Zona A B C D EArea 2413 25087 275 950 950Cp ext -12 -08 -05 07 -03

e=min (b 2h)=min (10021 )=21

dminuse=9

H=105

D=30

A=21105=2205m2

B=189 105=19845m2

C=105 9=945m2

A=2205m2ge10m2

hd=105

30=035

(1minus035 )rarr (08minusD )

(1minus025 )rarr (08minus07 )

(1minus035 ) ( 08minus07 )=(08minusD ) (1minus025 )D=062

18

(1minus035 )rarr (minus05minusE )

(1minus025 )rarr (minus05+03 )

(1minus035 ) (minus05+03 )=(minus05minusE ) (1minus025 )E=-03267

hd=1

A=-05

B=-08

C=-05

D=062

E=-05

hdle025

A=-12

B=-08

C=-05

D=07

E=-03

Cubierta

19

e=min (b 2h)

α=iquest571

α=iquest5 Age10 m2

F=-17

G=-12

H=-06

I=-06

J=02

α=iquest15 Age10 m2

F=-09

G=-08

H=-03

I=-04

J=-1

α=571ge 10

- 09 - 08 - 03 - 04 - 102 02 02 00 00

le 1-2 - 15 - 03 - 04 - 1502 02 02 00 00

20

COEFICIENTES DE PRESION EXTERIOR

Zona F G H I JCp ext -09 -08 -03 -04 1

Entonces los coeficientes de presioacuten total en la cubierta y en las paredes son

Presioacuten total en las paredes (qe)

zona A B C D ECp -18 -14 -11 002 09267Ce 27 27 27 27 27qb(knm2) 04225 04225 04225 04225 04225qe=qbCeCp -2053 -1597 -12548 00228 -1057

Presioacuten total en la cubierta (-45ltθlt45)

zona A B C D Ecp -198 -46 -108 -112 -088Ce 27 27 27 27 27qb(knm2) 04225 04225 04225 04225 04225qe=qbCeCp -256 -189 -137 -137 055

Por tanto de manera esquemaacutetica la sobrecarga del viento quedariacutea

54 ACCIONES-ACCIDENTALES

541 Sismo (norma sismos NSCE)

Al ser una nave industrial metaacutelica no se considera la accioacuten siacutesmica

542 Incendio

Valor de sobrecarga Categoriacutea de uso G cubiertas accesibles uacutenicamente para conservacioacuten

αlt20 deg 1KNm2

21

6 COMBINACIONES DE ACCIONES

Para realizar las combinaciones tenemos que utilizar la ecuacioacuten siguiente

sumj ge 1

γ g j γ g j+γ p P+γ q 1γ k 1+sumigt1

γq iφo jQk i

Acciones permanentes

sumj ge 1

γ g j γ g j

Acciones de pretensado

sumj ge 1

γ p P

Acciones variables

sumj ge 1

γ g j γ g j+γ p P+γ q 1γ k 1+sumigt1

γq iφo jQk i

Resto de acciones variables

sumigt1

γ q iφo j Qk i

γ=41

ψ=41

GK=valor medio de acciones permanentes

QK =valor superior o inferior con una determinada probabilidad de no ser superado en un periodo de tiempo determinado o tambieacuten puede ser el valor nominal

Donde los coeficientes de simultaneidad de acciones son seguacuten el DB-SE-AE

Combinacioacuten de acciones para la cobertura

22

Tabla Coeficiente de simultaneidad (Ψ)

ψ0 Ψ1 Ψ2Sobrecarga superficial de uso (Categoriacuteas seguacuten DB-SE-AE)Zonas residenciales (Categoriacutea A) 07 05 03Zonas administrativas (Categoriacutea B) 07 05 03Zonas destinadas al puacuteblico (Categoriacutea C) 07 07 06Zonas comerciales (Categoriacutea D) 07 07 06Zonas de traacutefico y de aparcamiento de vehiacuteculos ligeros con un pes0 total inferior a 30 kN (Categoriacutea E)

07 07 06

Cubiertas transitables (Categoriacutea F)Cubiertas accesibles uacutenicamente para mantenimiento (Categoriacutea G) 0 0 0Nieve Para altitudes gt 1000m 07 05 02 Para altitudes lt 1000m 05 02 0Viento 06 05 0Temperatura 06 05 0Acciones variables del terreno 07 07 07

Acciones variables de base ndashviento

Permanente γ=120 desfavorable

Variablesγ=150 desfavorable

Sobrecarga superficial de uso cubierta accesible uacutenicamente para mantenimiento (categoriacutea G)

ψ0 Ψ1 Ψ20 0 0

Para nieve con altitud mayor a 1000m

ψ0 Ψ1 Ψ205 02 0

Para viento

ψ0 Ψ1 Ψ206 05 0

Combinacioacuten de acciones para la cobertura

23

AVB Viento

Sd viento=12 [01 35+008+011+00385 ]+[15 (minus137 )cos 571deg ]+15 [ 0 1+05 0197 ]=2727KN m2

AVB Sobrecarga

Sd sobrecarga=12 [ 0135+008+011+00385 ]+[ 15 1 ]+15 [06 (minus137 ) cos (571deg )+05 01975 ]=08574KN m2

AVB Nieve

Sd nieve=12 [ 0135+008+011+00385 ]+ [15 01975 ]+15 [01+06 (minus137 )cos (571 deg) ]=minus0344KN m2

Combinacioacuten de acciones para la fachada

AVB Viento

Sd viento=[15 (minus137 ) cos571 deg ] = -2045KNm2

24

7 DIMENSIONAMIENTO DE LAS CHAPAS DE COBERTURA Y FACHADA

La accioacuten maacutes desfavorable que se presenta es la del viento con un valor de 2727 kNm2 Debido a esto se utilizaraacute una chapa metaacutelica ALACcedilO tipo C5-1000 con un espesor de 40mm y una anchura de 2 metros que es capaz de aguantar una carga de hasta 309 kNm2 El peso propio de la chapa elegida es de 1117 kgm2 lo que equivale a 01096 kNm2 Previamente se consideroacute un peso propio de chapa de 011 kNm2 por lo que no seraacute necesario un recaacutelculo de las cargas

25

8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS MADRES DE COBERTURA

Para el dimensionamiento de las madres de cobertura se barajan 5 opciones en lo referente a la disposicioacuten de eacutestas Para esto primero se ha de descomponer la fuerza en sus dos componentes para asiacute poder calcular por separado los momentos resultantes en sus respectivos planos

La carga es P = 2727 kNm2 se descompone teniendo en cuenta que es perpendicular a la cubierta que a su vez tiene una pendiente del 10

P = 2727 kNm2

Px = P cos (571deg) = 2713 kNm2

Py = P sen (571deg) = 02713 kNm2

Una vez se tiene en sus dos componentes se calculan las leyes de momentos y se elige tanto el tipo de acero como uno de los perfiles IPE HEA y UPN escogiendo el maacutes conveniente en su caso tenieacutendose que cumplir la ecuacioacuten

σ sd=M x

W x

+M y

W y

Siendo

σsd Valor caracteriacutestico de la tensioacuten de cedencia del acero (MPa)

M momento flector de la madre

W moacutedulo resistente del perfil metaacutelico

El procedimiento seraacute escoger un perfil y comprobar la resistencia necesaria para ese perfil con ello elegir el tipo de acero

81 Simplemente apoyadas

DIBUJO SIMPLEMENTE APOYADA

El momento maacuteximo en esta situacioacuten es

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙58822

8=1173 kN m2

M y=Py ∙ L

2

8=02713∙58822

8=1173kN m2

Tipo de perfil Mx (cm3) My (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 35658 -IPE-140 773 123 246868 Fe 430HEA-100 728 268 20478 Fe 360HEA-120 106 385 14105 Fe 360

26

UPN-80 265 636 6266 -UPN-120 607 111 29865 Fe 510UPN-140 864 148 21482 Fe 360

82 Apoyadas y atirantadas a medio vano

En este caso la solicitacioacuten seguacuten el eje x es la misma que en el supuesto anterior soacutelo cambia respecto al eje y al tener un tirante a medio vano

DIBUJO LEYES MOMENTOS X E Y

Los momentos maacuteximos a tener en cuenta son

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙58822

8=1173 kN m2

M y=14∙P y ∙ L

2

8=1

4∙02713 ∙58822

8=02925kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 25514 Fe 430IPE-140 773 123 175526 Fe 360HEA-100 728 268 17204 Fe 360UPN-100 412 849 319161 Fe 510UPN-120 607 111 2195 Fe 360

83 Apoyadas y atirantadas a un tercio de vano

La solicitacioacuten en el eje x sigue siendo igual la que cambia es la referida al eje y En este caso se tienen dos posibles combinaciones ya que en el punto donde Mx es maacuteximo My no lo es y viceversa Para un correcto dimensionamiento se tomaraacuten las dos combinaciones posibles ya que nunca ocurriraacute que Mx y My sean maacuteximos en el mismo punto

Punto B

M xB=

Px ∙ L2

9=2713 ∙58822

9=10426 kN m2

M yB= 1

1125∙P y ∙ L

2

8=02713 ∙58822

8=185kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 410 -IPE-140 773 123 285283 Fe 510IPE-160 109 167 206429 Fe 360HEA-100 728 268 212244 Fe 360

27

UPN-100 412 849 470561 -UPN-120 607 111 338429 Fe 510

Punto C

M xC=

Px ∙ L2

8=2713∙58822

8=1173kN m2

M yB= 1

45∙P y ∙ L

2

8= 1

45∙02713 ∙58822

8=0026kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 224326 Fe 360HEA-100 728 268 162096 Fe 360UPN-100 412 849 287771 Fe 510UPN-120 607 111 195587 Fe 360

84 Madres continuas

85 Meacutetodo Cantileacutever

DIBUJO BARRA CANTILEVER

L = 2a + l

l = 07071 L = 416 m

a = 08614 m

En los extremos las dimensiones son ligeramente distintas

arsquo = 0125 L = 073525 m

Lrsquo = 0875 L = 514675 m

Con estas dimensiones se calculan ahora los momentos flectores como simplemente apoyadas

En los vanos centrales

M x=Px ∙ l

2

8=2713 ∙4162

8=5869kN m2

M y=Py ∙ l

2

8=02713 ∙4162

8=05869kN m2

En los vanos extremos

28

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙5146752

8=6878 kN m2

M y=Py ∙ L

2

8=02713 ∙5146752

8=0 6878kN m2

Se dimensionan las madres teniendo en cuenta la solicitacioacuten mayor en los extremos

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-100 342 579 319936 Fe 510IPE-120 53 865 209311 Fe 360HEA-100 728 268 120149 Fe 360UPN-100 412 849 247978 Fe 430UPN-120 607 111 175293 Fe 360

29

4 GEOMETRIA DE LA NAVE INDUSTRIAL

41 DESCRIPCIOacuteN DE LA NAVE

La nave objeto del presente trabajo estaraacute dedicada al almacenamiento de placas prefabricadas de hormigoacuten Las dimensiones de la nave son

Luz de nave 30 m Longitud de la nave 100 m Altura de pilares 750 m Pendiente de los faldones 10 Situacioacuten topograacutefica AZona eoacutelica A Altitud 109 mTensioacuten admisible del terreno 2 Kgcm2 (se ha considerado este valor debido a los estudios geoteacutecnicos realizados en las parcelas colindantes)

La nave industrial a disentildear tiene unas dimensiones de 100 m de longitud por 30 m de ancho La distancia entre poacuterticos ha de ser entre un 20 y un 25 de la anchura de la nave esto es entre 6 m y 75 m

Fijando la distancia entre poacuterticos en 6 m el resultado es de 1666 poacuterticos necesarios por lo que se toman 17 poacuterticos disminuyendo asiacute la distancia entre los mismos a 5882 m La nave en planta por tanto queda de la siguiente manera

Se contemplan cuatro casos para fijar la altura de las cerchas y la inclinacioacuten de la cubierta

9

Caso 1

Altura de cubierta H= L10

=3m

Inclinacioacuten de la cubierta del 10

Altura 1 H 1=05 ∙ H=15m

Altura 2 H 2=05 ∙ H=15m

Da como resultado 17 cerchas (contando los extremos) separadas 1875 m Sale un aacutengulo a0=4437 deg

Caso 2

Altura de cubierta H= L12

=25m

Inclinacioacuten de la cubierta del 10

Altura 1 H 1=06 ∙ H=15m

Altura 2 H 2=04 ∙H=1m

17 cerchas a 1875 m de separacioacuten Aacutengulo a0=3378 deg

Caso 3

Altura de cubierta H= L10

=3m

Inclinacioacuten de la cubierta del 15

Altura 1 H 1=075 ∙ H=225m

Altura 2 H 2=025 ∙ H=075m

21 cerchas separadas 15 m entre siacute Aacutengulo a0=35095 deg

10

Caso 4

Altura de cubierta H= L8=375m

Inclinacioacuten de la cubierta del 15

Altura 1 H 1=06 ∙ H=225m

Altura 2 H 2=04 ∙H=15m

21 cerchas separadas 15 m Aacutengulo a0=5353 deg

Se escoge como idoacuteneo el caso 1 por tener todas las diagonales con una inclinacioacuten similar proacutexima a los 45

11

5 CUANTIFICACIOacuteN DE ACCIONES

51 ACCIONES SOBRE LA ESTRUCTURA

Al calcular una estructura de cualquier tipo hay que tener en cuenta las acciones que actuacutean sobre ella y que vienen definidas por las normas de aplicacioacuten en cada caso Las acciones que se deben tener en cuenta son las siguientes

Acciones permanentes Peso propio

Acciones variables Sobrecarga de Uso Viento Acciones Teacutermicas Nieve Acciones Accidentales

Sismo

En los apartados siguientes se procederaacute a establecer los procedimientos para la determinacioacuten de los valores requeridos para cada una de estas acciones

52 ACCIONES PERMANENTES

El peso propio a tener en cuenta es el de los elementos estructurales los cerramientos y elementos separadores la tabiqueriacutea todo tipo de carpinteriacuteas revestimientos (como pavimentos guarnecidos enlucidos falsos techos) rellenos (como los de tierras) y equipo fijo El peso lineal de los elementos depende de la seccioacuten seleccionada por lo que se definiraacute el correspondiente en cada caso

Utilizamos los pesos propios proporcionados por los fabricantes

Chapas 011 KNm2

Madres 008 KNm2

Peso de la cercha 0135 KNm2

Contravientos 0035 KNm2

Siendo el total la resultante entre multiplicar el aacuterea por el peso especiacutefico proporcionado por el fabricante (PP = A middot γ)

12

53 ACCIONES VARIABLES

531 Nieve

qn=μsk

siendo

μCoeficiente de la cubierta coeficiente (353)

skValor caracteriacutestico de la carga de nieve sobre un terreno horizontal

Tenemos que multiplicar la ecuacioacuten por el coseno del aacutengulo de la inclinacioacuten de la cubierta para que las cargas sean aplicadas en la direccioacuten perpendicular a la cubierta En Sevilla sk=02Kn m debido a una altitud de 1090 m

qn=iquest1 02 Cos (571deg)= 019

532 Viento

Vamos a estudiar la accioacuten del viento en nuestro caso La ecuacioacuten para el viento seraacute

qe=qbce c p=0265 27 07= 05 KNm2

En todo en territorito

Siendo

qb= presioacuten dinaacutemica del viento

ce= coeficiente de exposicioacuten

c p=coeficiente de presioacuten

Presioacuten dinaacutemica del viento (qb)

El valor de la presioacuten del viento depende de la densidad del aire δ y del valor baacutesico de la velocidad del viento

qb=05 δ V b2=05 125kgm2 26 ms =4225 kgm2 =04225 KNm2

δ presion del aire

V b velocidad del viento (Zona A)

Por lo tanto seguacuten esto Cp seraacuten 06

13

Tabla Valores del coeficiente de exposicioacuten ce

Grupo de aspereza del entornoAltura del punto considerado

3 6 9 12 15 18 24 30

I Borde del mar o de un lago con una superficie de agua en la direccioacuten del viento de al menos 5 km de longitud

24 27 30 31 33 34 35 37

II Terreno rural llano sin obstaacuteculos ni arbolado de importancia

21 25 27 29 30 31 33 35

III Zona rural accidentada o llana con algunos obstaacuteculos aislados como aacuterboles o construcciones pequentildeas

16 20 23 25 26 27 29 31

IV Zona urbana en general industrial o forestal 13 14 17 19 21 22 24 26

V Centro de negocios de grandes ciudades con profusioacuten de edificios en altura

12 12 12 14 15 16 19 20

Nuestra nave industrial se localiza en una zona de grado de aspereza IV Como nuestra altura del punto considerado es de 105 m interpolando Ce=27

14

Figura Valor baacutesico de la velocidad del viento Vb

H=9 17 9-12 17 -19

H=105 m

H=12 19 9-105 17 - X

(9minus12 ) (17minusX )=(17minus19 ) (9minus105 )

C e=27

Por otro lado

Ce = F(F+7k)

F=k Ln(max (zZ)L)

K=022

z=105m

Z=5m

L=03

Tabla Coeficiente para tipo de entorno

Grupo de aspereza del entornoParaacutemetro

k L (m) Z (m)

I Borde del mar o de un lago con una superficie de agua en la direccioacuten del viento de al menos 5 km de longitud

0156 0003 10

II Terreno rural llano sin obstaacuteculos ni arbolado de importancia 017 001 10

III Zona rural accidentada o llana con algunos obstaacuteculos aislados como aacuterboles o construcciones pequentildeas

019 005 20

IV Zona urbana en general industrial o forestal 022 03 50

V Centro de negocios de grandes ciudades con profusioacuten de edificios en altura

024 10 100

15

F=022 Ln (10503)=0782176

Coeficiente de Presioacuten

Los coeficientes de presioacuten seraacuten para las paredes verticales y para la cubierta Vamos a estudiar para la direccioacuten del viento (-45degltƟlt45deg) Hay coeficientes de presioacuten exteriores e interiores pudiendo ser de succioacuten (+) y de compresioacuten (-)

1 Coeficiente de presioacuten interior

Tabla Coeficientes de presioacuten interior

Esbeltez en el plano paralelo

al viento

Aacuterea de huecos en zonas de succioacuten respecto al aacuterea total de huecos del edificio

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

le 1 07 07 06 04 03 01 00 - 01 - 03 - 04 - 05ge 4 05 05 04 03 02 01 00 - 01 - 02 - 03 - 03

Como la esbeltez en el plano paralelo es 035 menor que 1 obtenemos que el coeficiente de presioacuten interior es 076 Cpinterior=06( tabla 36)

hb=105

30=035

hb=105

30=025

hb=105

30=05

16

Figura Presiones ejercidas por el viento en una construccioacuten diaacutefana

C e=07

C e=07

Cp interior=06

2 Coeficiente de presioacuten exterior

Cp=06

Paredes

parametros

A m2 h dZona (seguacuten figura) - 45 lt lt 45

A B C D Ege 10 5 -12 -08 -05 08 - 07

1 ldquo ldquo ldquo ldquo - 0 5le 025 ldquo ldquo ldquo 07 - 0 3

17

COEFICIENTES DE PRESION EXTERIOR

Zona A B C D EArea 2413 25087 275 950 950Cp ext -12 -08 -05 07 -03

e=min (b 2h)=min (10021 )=21

dminuse=9

H=105

D=30

A=21105=2205m2

B=189 105=19845m2

C=105 9=945m2

A=2205m2ge10m2

hd=105

30=035

(1minus035 )rarr (08minusD )

(1minus025 )rarr (08minus07 )

(1minus035 ) ( 08minus07 )=(08minusD ) (1minus025 )D=062

18

(1minus035 )rarr (minus05minusE )

(1minus025 )rarr (minus05+03 )

(1minus035 ) (minus05+03 )=(minus05minusE ) (1minus025 )E=-03267

hd=1

A=-05

B=-08

C=-05

D=062

E=-05

hdle025

A=-12

B=-08

C=-05

D=07

E=-03

Cubierta

19

e=min (b 2h)

α=iquest571

α=iquest5 Age10 m2

F=-17

G=-12

H=-06

I=-06

J=02

α=iquest15 Age10 m2

F=-09

G=-08

H=-03

I=-04

J=-1

α=571ge 10

- 09 - 08 - 03 - 04 - 102 02 02 00 00

le 1-2 - 15 - 03 - 04 - 1502 02 02 00 00

20

COEFICIENTES DE PRESION EXTERIOR

Zona F G H I JCp ext -09 -08 -03 -04 1

Entonces los coeficientes de presioacuten total en la cubierta y en las paredes son

Presioacuten total en las paredes (qe)

zona A B C D ECp -18 -14 -11 002 09267Ce 27 27 27 27 27qb(knm2) 04225 04225 04225 04225 04225qe=qbCeCp -2053 -1597 -12548 00228 -1057

Presioacuten total en la cubierta (-45ltθlt45)

zona A B C D Ecp -198 -46 -108 -112 -088Ce 27 27 27 27 27qb(knm2) 04225 04225 04225 04225 04225qe=qbCeCp -256 -189 -137 -137 055

Por tanto de manera esquemaacutetica la sobrecarga del viento quedariacutea

54 ACCIONES-ACCIDENTALES

541 Sismo (norma sismos NSCE)

Al ser una nave industrial metaacutelica no se considera la accioacuten siacutesmica

542 Incendio

Valor de sobrecarga Categoriacutea de uso G cubiertas accesibles uacutenicamente para conservacioacuten

αlt20 deg 1KNm2

21

6 COMBINACIONES DE ACCIONES

Para realizar las combinaciones tenemos que utilizar la ecuacioacuten siguiente

sumj ge 1

γ g j γ g j+γ p P+γ q 1γ k 1+sumigt1

γq iφo jQk i

Acciones permanentes

sumj ge 1

γ g j γ g j

Acciones de pretensado

sumj ge 1

γ p P

Acciones variables

sumj ge 1

γ g j γ g j+γ p P+γ q 1γ k 1+sumigt1

γq iφo jQk i

Resto de acciones variables

sumigt1

γ q iφo j Qk i

γ=41

ψ=41

GK=valor medio de acciones permanentes

QK =valor superior o inferior con una determinada probabilidad de no ser superado en un periodo de tiempo determinado o tambieacuten puede ser el valor nominal

Donde los coeficientes de simultaneidad de acciones son seguacuten el DB-SE-AE

Combinacioacuten de acciones para la cobertura

22

Tabla Coeficiente de simultaneidad (Ψ)

ψ0 Ψ1 Ψ2Sobrecarga superficial de uso (Categoriacuteas seguacuten DB-SE-AE)Zonas residenciales (Categoriacutea A) 07 05 03Zonas administrativas (Categoriacutea B) 07 05 03Zonas destinadas al puacuteblico (Categoriacutea C) 07 07 06Zonas comerciales (Categoriacutea D) 07 07 06Zonas de traacutefico y de aparcamiento de vehiacuteculos ligeros con un pes0 total inferior a 30 kN (Categoriacutea E)

07 07 06

Cubiertas transitables (Categoriacutea F)Cubiertas accesibles uacutenicamente para mantenimiento (Categoriacutea G) 0 0 0Nieve Para altitudes gt 1000m 07 05 02 Para altitudes lt 1000m 05 02 0Viento 06 05 0Temperatura 06 05 0Acciones variables del terreno 07 07 07

Acciones variables de base ndashviento

Permanente γ=120 desfavorable

Variablesγ=150 desfavorable

Sobrecarga superficial de uso cubierta accesible uacutenicamente para mantenimiento (categoriacutea G)

ψ0 Ψ1 Ψ20 0 0

Para nieve con altitud mayor a 1000m

ψ0 Ψ1 Ψ205 02 0

Para viento

ψ0 Ψ1 Ψ206 05 0

Combinacioacuten de acciones para la cobertura

23

AVB Viento

Sd viento=12 [01 35+008+011+00385 ]+[15 (minus137 )cos 571deg ]+15 [ 0 1+05 0197 ]=2727KN m2

AVB Sobrecarga

Sd sobrecarga=12 [ 0135+008+011+00385 ]+[ 15 1 ]+15 [06 (minus137 ) cos (571deg )+05 01975 ]=08574KN m2

AVB Nieve

Sd nieve=12 [ 0135+008+011+00385 ]+ [15 01975 ]+15 [01+06 (minus137 )cos (571 deg) ]=minus0344KN m2

Combinacioacuten de acciones para la fachada

AVB Viento

Sd viento=[15 (minus137 ) cos571 deg ] = -2045KNm2

24

7 DIMENSIONAMIENTO DE LAS CHAPAS DE COBERTURA Y FACHADA

La accioacuten maacutes desfavorable que se presenta es la del viento con un valor de 2727 kNm2 Debido a esto se utilizaraacute una chapa metaacutelica ALACcedilO tipo C5-1000 con un espesor de 40mm y una anchura de 2 metros que es capaz de aguantar una carga de hasta 309 kNm2 El peso propio de la chapa elegida es de 1117 kgm2 lo que equivale a 01096 kNm2 Previamente se consideroacute un peso propio de chapa de 011 kNm2 por lo que no seraacute necesario un recaacutelculo de las cargas

25

8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS MADRES DE COBERTURA

Para el dimensionamiento de las madres de cobertura se barajan 5 opciones en lo referente a la disposicioacuten de eacutestas Para esto primero se ha de descomponer la fuerza en sus dos componentes para asiacute poder calcular por separado los momentos resultantes en sus respectivos planos

La carga es P = 2727 kNm2 se descompone teniendo en cuenta que es perpendicular a la cubierta que a su vez tiene una pendiente del 10

P = 2727 kNm2

Px = P cos (571deg) = 2713 kNm2

Py = P sen (571deg) = 02713 kNm2

Una vez se tiene en sus dos componentes se calculan las leyes de momentos y se elige tanto el tipo de acero como uno de los perfiles IPE HEA y UPN escogiendo el maacutes conveniente en su caso tenieacutendose que cumplir la ecuacioacuten

σ sd=M x

W x

+M y

W y

Siendo

σsd Valor caracteriacutestico de la tensioacuten de cedencia del acero (MPa)

M momento flector de la madre

W moacutedulo resistente del perfil metaacutelico

El procedimiento seraacute escoger un perfil y comprobar la resistencia necesaria para ese perfil con ello elegir el tipo de acero

81 Simplemente apoyadas

DIBUJO SIMPLEMENTE APOYADA

El momento maacuteximo en esta situacioacuten es

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙58822

8=1173 kN m2

M y=Py ∙ L

2

8=02713∙58822

8=1173kN m2

Tipo de perfil Mx (cm3) My (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 35658 -IPE-140 773 123 246868 Fe 430HEA-100 728 268 20478 Fe 360HEA-120 106 385 14105 Fe 360

26

UPN-80 265 636 6266 -UPN-120 607 111 29865 Fe 510UPN-140 864 148 21482 Fe 360

82 Apoyadas y atirantadas a medio vano

En este caso la solicitacioacuten seguacuten el eje x es la misma que en el supuesto anterior soacutelo cambia respecto al eje y al tener un tirante a medio vano

DIBUJO LEYES MOMENTOS X E Y

Los momentos maacuteximos a tener en cuenta son

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙58822

8=1173 kN m2

M y=14∙P y ∙ L

2

8=1

4∙02713 ∙58822

8=02925kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 25514 Fe 430IPE-140 773 123 175526 Fe 360HEA-100 728 268 17204 Fe 360UPN-100 412 849 319161 Fe 510UPN-120 607 111 2195 Fe 360

83 Apoyadas y atirantadas a un tercio de vano

La solicitacioacuten en el eje x sigue siendo igual la que cambia es la referida al eje y En este caso se tienen dos posibles combinaciones ya que en el punto donde Mx es maacuteximo My no lo es y viceversa Para un correcto dimensionamiento se tomaraacuten las dos combinaciones posibles ya que nunca ocurriraacute que Mx y My sean maacuteximos en el mismo punto

Punto B

M xB=

Px ∙ L2

9=2713 ∙58822

9=10426 kN m2

M yB= 1

1125∙P y ∙ L

2

8=02713 ∙58822

8=185kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 410 -IPE-140 773 123 285283 Fe 510IPE-160 109 167 206429 Fe 360HEA-100 728 268 212244 Fe 360

27

UPN-100 412 849 470561 -UPN-120 607 111 338429 Fe 510

Punto C

M xC=

Px ∙ L2

8=2713∙58822

8=1173kN m2

M yB= 1

45∙P y ∙ L

2

8= 1

45∙02713 ∙58822

8=0026kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 224326 Fe 360HEA-100 728 268 162096 Fe 360UPN-100 412 849 287771 Fe 510UPN-120 607 111 195587 Fe 360

84 Madres continuas

85 Meacutetodo Cantileacutever

DIBUJO BARRA CANTILEVER

L = 2a + l

l = 07071 L = 416 m

a = 08614 m

En los extremos las dimensiones son ligeramente distintas

arsquo = 0125 L = 073525 m

Lrsquo = 0875 L = 514675 m

Con estas dimensiones se calculan ahora los momentos flectores como simplemente apoyadas

En los vanos centrales

M x=Px ∙ l

2

8=2713 ∙4162

8=5869kN m2

M y=Py ∙ l

2

8=02713 ∙4162

8=05869kN m2

En los vanos extremos

28

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙5146752

8=6878 kN m2

M y=Py ∙ L

2

8=02713 ∙5146752

8=0 6878kN m2

Se dimensionan las madres teniendo en cuenta la solicitacioacuten mayor en los extremos

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-100 342 579 319936 Fe 510IPE-120 53 865 209311 Fe 360HEA-100 728 268 120149 Fe 360UPN-100 412 849 247978 Fe 430UPN-120 607 111 175293 Fe 360

29

Caso 1

Altura de cubierta H= L10

=3m

Inclinacioacuten de la cubierta del 10

Altura 1 H 1=05 ∙ H=15m

Altura 2 H 2=05 ∙ H=15m

Da como resultado 17 cerchas (contando los extremos) separadas 1875 m Sale un aacutengulo a0=4437 deg

Caso 2

Altura de cubierta H= L12

=25m

Inclinacioacuten de la cubierta del 10

Altura 1 H 1=06 ∙ H=15m

Altura 2 H 2=04 ∙H=1m

17 cerchas a 1875 m de separacioacuten Aacutengulo a0=3378 deg

Caso 3

Altura de cubierta H= L10

=3m

Inclinacioacuten de la cubierta del 15

Altura 1 H 1=075 ∙ H=225m

Altura 2 H 2=025 ∙ H=075m

21 cerchas separadas 15 m entre siacute Aacutengulo a0=35095 deg

10

Caso 4

Altura de cubierta H= L8=375m

Inclinacioacuten de la cubierta del 15

Altura 1 H 1=06 ∙ H=225m

Altura 2 H 2=04 ∙H=15m

21 cerchas separadas 15 m Aacutengulo a0=5353 deg

Se escoge como idoacuteneo el caso 1 por tener todas las diagonales con una inclinacioacuten similar proacutexima a los 45

11

5 CUANTIFICACIOacuteN DE ACCIONES

51 ACCIONES SOBRE LA ESTRUCTURA

Al calcular una estructura de cualquier tipo hay que tener en cuenta las acciones que actuacutean sobre ella y que vienen definidas por las normas de aplicacioacuten en cada caso Las acciones que se deben tener en cuenta son las siguientes

Acciones permanentes Peso propio

Acciones variables Sobrecarga de Uso Viento Acciones Teacutermicas Nieve Acciones Accidentales

Sismo

En los apartados siguientes se procederaacute a establecer los procedimientos para la determinacioacuten de los valores requeridos para cada una de estas acciones

52 ACCIONES PERMANENTES

El peso propio a tener en cuenta es el de los elementos estructurales los cerramientos y elementos separadores la tabiqueriacutea todo tipo de carpinteriacuteas revestimientos (como pavimentos guarnecidos enlucidos falsos techos) rellenos (como los de tierras) y equipo fijo El peso lineal de los elementos depende de la seccioacuten seleccionada por lo que se definiraacute el correspondiente en cada caso

Utilizamos los pesos propios proporcionados por los fabricantes

Chapas 011 KNm2

Madres 008 KNm2

Peso de la cercha 0135 KNm2

Contravientos 0035 KNm2

Siendo el total la resultante entre multiplicar el aacuterea por el peso especiacutefico proporcionado por el fabricante (PP = A middot γ)

12

53 ACCIONES VARIABLES

531 Nieve

qn=μsk

siendo

μCoeficiente de la cubierta coeficiente (353)

skValor caracteriacutestico de la carga de nieve sobre un terreno horizontal

Tenemos que multiplicar la ecuacioacuten por el coseno del aacutengulo de la inclinacioacuten de la cubierta para que las cargas sean aplicadas en la direccioacuten perpendicular a la cubierta En Sevilla sk=02Kn m debido a una altitud de 1090 m

qn=iquest1 02 Cos (571deg)= 019

532 Viento

Vamos a estudiar la accioacuten del viento en nuestro caso La ecuacioacuten para el viento seraacute

qe=qbce c p=0265 27 07= 05 KNm2

En todo en territorito

Siendo

qb= presioacuten dinaacutemica del viento

ce= coeficiente de exposicioacuten

c p=coeficiente de presioacuten

Presioacuten dinaacutemica del viento (qb)

El valor de la presioacuten del viento depende de la densidad del aire δ y del valor baacutesico de la velocidad del viento

qb=05 δ V b2=05 125kgm2 26 ms =4225 kgm2 =04225 KNm2

δ presion del aire

V b velocidad del viento (Zona A)

Por lo tanto seguacuten esto Cp seraacuten 06

13

Tabla Valores del coeficiente de exposicioacuten ce

Grupo de aspereza del entornoAltura del punto considerado

3 6 9 12 15 18 24 30

I Borde del mar o de un lago con una superficie de agua en la direccioacuten del viento de al menos 5 km de longitud

24 27 30 31 33 34 35 37

II Terreno rural llano sin obstaacuteculos ni arbolado de importancia

21 25 27 29 30 31 33 35

III Zona rural accidentada o llana con algunos obstaacuteculos aislados como aacuterboles o construcciones pequentildeas

16 20 23 25 26 27 29 31

IV Zona urbana en general industrial o forestal 13 14 17 19 21 22 24 26

V Centro de negocios de grandes ciudades con profusioacuten de edificios en altura

12 12 12 14 15 16 19 20

Nuestra nave industrial se localiza en una zona de grado de aspereza IV Como nuestra altura del punto considerado es de 105 m interpolando Ce=27

14

Figura Valor baacutesico de la velocidad del viento Vb

H=9 17 9-12 17 -19

H=105 m

H=12 19 9-105 17 - X

(9minus12 ) (17minusX )=(17minus19 ) (9minus105 )

C e=27

Por otro lado

Ce = F(F+7k)

F=k Ln(max (zZ)L)

K=022

z=105m

Z=5m

L=03

Tabla Coeficiente para tipo de entorno

Grupo de aspereza del entornoParaacutemetro

k L (m) Z (m)

I Borde del mar o de un lago con una superficie de agua en la direccioacuten del viento de al menos 5 km de longitud

0156 0003 10

II Terreno rural llano sin obstaacuteculos ni arbolado de importancia 017 001 10

III Zona rural accidentada o llana con algunos obstaacuteculos aislados como aacuterboles o construcciones pequentildeas

019 005 20

IV Zona urbana en general industrial o forestal 022 03 50

V Centro de negocios de grandes ciudades con profusioacuten de edificios en altura

024 10 100

15

F=022 Ln (10503)=0782176

Coeficiente de Presioacuten

Los coeficientes de presioacuten seraacuten para las paredes verticales y para la cubierta Vamos a estudiar para la direccioacuten del viento (-45degltƟlt45deg) Hay coeficientes de presioacuten exteriores e interiores pudiendo ser de succioacuten (+) y de compresioacuten (-)

1 Coeficiente de presioacuten interior

Tabla Coeficientes de presioacuten interior

Esbeltez en el plano paralelo

al viento

Aacuterea de huecos en zonas de succioacuten respecto al aacuterea total de huecos del edificio

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

le 1 07 07 06 04 03 01 00 - 01 - 03 - 04 - 05ge 4 05 05 04 03 02 01 00 - 01 - 02 - 03 - 03

Como la esbeltez en el plano paralelo es 035 menor que 1 obtenemos que el coeficiente de presioacuten interior es 076 Cpinterior=06( tabla 36)

hb=105

30=035

hb=105

30=025

hb=105

30=05

16

Figura Presiones ejercidas por el viento en una construccioacuten diaacutefana

C e=07

C e=07

Cp interior=06

2 Coeficiente de presioacuten exterior

Cp=06

Paredes

parametros

A m2 h dZona (seguacuten figura) - 45 lt lt 45

A B C D Ege 10 5 -12 -08 -05 08 - 07

1 ldquo ldquo ldquo ldquo - 0 5le 025 ldquo ldquo ldquo 07 - 0 3

17

COEFICIENTES DE PRESION EXTERIOR

Zona A B C D EArea 2413 25087 275 950 950Cp ext -12 -08 -05 07 -03

e=min (b 2h)=min (10021 )=21

dminuse=9

H=105

D=30

A=21105=2205m2

B=189 105=19845m2

C=105 9=945m2

A=2205m2ge10m2

hd=105

30=035

(1minus035 )rarr (08minusD )

(1minus025 )rarr (08minus07 )

(1minus035 ) ( 08minus07 )=(08minusD ) (1minus025 )D=062

18

(1minus035 )rarr (minus05minusE )

(1minus025 )rarr (minus05+03 )

(1minus035 ) (minus05+03 )=(minus05minusE ) (1minus025 )E=-03267

hd=1

A=-05

B=-08

C=-05

D=062

E=-05

hdle025

A=-12

B=-08

C=-05

D=07

E=-03

Cubierta

19

e=min (b 2h)

α=iquest571

α=iquest5 Age10 m2

F=-17

G=-12

H=-06

I=-06

J=02

α=iquest15 Age10 m2

F=-09

G=-08

H=-03

I=-04

J=-1

α=571ge 10

- 09 - 08 - 03 - 04 - 102 02 02 00 00

le 1-2 - 15 - 03 - 04 - 1502 02 02 00 00

20

COEFICIENTES DE PRESION EXTERIOR

Zona F G H I JCp ext -09 -08 -03 -04 1

Entonces los coeficientes de presioacuten total en la cubierta y en las paredes son

Presioacuten total en las paredes (qe)

zona A B C D ECp -18 -14 -11 002 09267Ce 27 27 27 27 27qb(knm2) 04225 04225 04225 04225 04225qe=qbCeCp -2053 -1597 -12548 00228 -1057

Presioacuten total en la cubierta (-45ltθlt45)

zona A B C D Ecp -198 -46 -108 -112 -088Ce 27 27 27 27 27qb(knm2) 04225 04225 04225 04225 04225qe=qbCeCp -256 -189 -137 -137 055

Por tanto de manera esquemaacutetica la sobrecarga del viento quedariacutea

54 ACCIONES-ACCIDENTALES

541 Sismo (norma sismos NSCE)

Al ser una nave industrial metaacutelica no se considera la accioacuten siacutesmica

542 Incendio

Valor de sobrecarga Categoriacutea de uso G cubiertas accesibles uacutenicamente para conservacioacuten

αlt20 deg 1KNm2

21

6 COMBINACIONES DE ACCIONES

Para realizar las combinaciones tenemos que utilizar la ecuacioacuten siguiente

sumj ge 1

γ g j γ g j+γ p P+γ q 1γ k 1+sumigt1

γq iφo jQk i

Acciones permanentes

sumj ge 1

γ g j γ g j

Acciones de pretensado

sumj ge 1

γ p P

Acciones variables

sumj ge 1

γ g j γ g j+γ p P+γ q 1γ k 1+sumigt1

γq iφo jQk i

Resto de acciones variables

sumigt1

γ q iφo j Qk i

γ=41

ψ=41

GK=valor medio de acciones permanentes

QK =valor superior o inferior con una determinada probabilidad de no ser superado en un periodo de tiempo determinado o tambieacuten puede ser el valor nominal

Donde los coeficientes de simultaneidad de acciones son seguacuten el DB-SE-AE

Combinacioacuten de acciones para la cobertura

22

Tabla Coeficiente de simultaneidad (Ψ)

ψ0 Ψ1 Ψ2Sobrecarga superficial de uso (Categoriacuteas seguacuten DB-SE-AE)Zonas residenciales (Categoriacutea A) 07 05 03Zonas administrativas (Categoriacutea B) 07 05 03Zonas destinadas al puacuteblico (Categoriacutea C) 07 07 06Zonas comerciales (Categoriacutea D) 07 07 06Zonas de traacutefico y de aparcamiento de vehiacuteculos ligeros con un pes0 total inferior a 30 kN (Categoriacutea E)

07 07 06

Cubiertas transitables (Categoriacutea F)Cubiertas accesibles uacutenicamente para mantenimiento (Categoriacutea G) 0 0 0Nieve Para altitudes gt 1000m 07 05 02 Para altitudes lt 1000m 05 02 0Viento 06 05 0Temperatura 06 05 0Acciones variables del terreno 07 07 07

Acciones variables de base ndashviento

Permanente γ=120 desfavorable

Variablesγ=150 desfavorable

Sobrecarga superficial de uso cubierta accesible uacutenicamente para mantenimiento (categoriacutea G)

ψ0 Ψ1 Ψ20 0 0

Para nieve con altitud mayor a 1000m

ψ0 Ψ1 Ψ205 02 0

Para viento

ψ0 Ψ1 Ψ206 05 0

Combinacioacuten de acciones para la cobertura

23

AVB Viento

Sd viento=12 [01 35+008+011+00385 ]+[15 (minus137 )cos 571deg ]+15 [ 0 1+05 0197 ]=2727KN m2

AVB Sobrecarga

Sd sobrecarga=12 [ 0135+008+011+00385 ]+[ 15 1 ]+15 [06 (minus137 ) cos (571deg )+05 01975 ]=08574KN m2

AVB Nieve

Sd nieve=12 [ 0135+008+011+00385 ]+ [15 01975 ]+15 [01+06 (minus137 )cos (571 deg) ]=minus0344KN m2

Combinacioacuten de acciones para la fachada

AVB Viento

Sd viento=[15 (minus137 ) cos571 deg ] = -2045KNm2

24

7 DIMENSIONAMIENTO DE LAS CHAPAS DE COBERTURA Y FACHADA

La accioacuten maacutes desfavorable que se presenta es la del viento con un valor de 2727 kNm2 Debido a esto se utilizaraacute una chapa metaacutelica ALACcedilO tipo C5-1000 con un espesor de 40mm y una anchura de 2 metros que es capaz de aguantar una carga de hasta 309 kNm2 El peso propio de la chapa elegida es de 1117 kgm2 lo que equivale a 01096 kNm2 Previamente se consideroacute un peso propio de chapa de 011 kNm2 por lo que no seraacute necesario un recaacutelculo de las cargas

25

8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS MADRES DE COBERTURA

Para el dimensionamiento de las madres de cobertura se barajan 5 opciones en lo referente a la disposicioacuten de eacutestas Para esto primero se ha de descomponer la fuerza en sus dos componentes para asiacute poder calcular por separado los momentos resultantes en sus respectivos planos

La carga es P = 2727 kNm2 se descompone teniendo en cuenta que es perpendicular a la cubierta que a su vez tiene una pendiente del 10

P = 2727 kNm2

Px = P cos (571deg) = 2713 kNm2

Py = P sen (571deg) = 02713 kNm2

Una vez se tiene en sus dos componentes se calculan las leyes de momentos y se elige tanto el tipo de acero como uno de los perfiles IPE HEA y UPN escogiendo el maacutes conveniente en su caso tenieacutendose que cumplir la ecuacioacuten

σ sd=M x

W x

+M y

W y

Siendo

σsd Valor caracteriacutestico de la tensioacuten de cedencia del acero (MPa)

M momento flector de la madre

W moacutedulo resistente del perfil metaacutelico

El procedimiento seraacute escoger un perfil y comprobar la resistencia necesaria para ese perfil con ello elegir el tipo de acero

81 Simplemente apoyadas

DIBUJO SIMPLEMENTE APOYADA

El momento maacuteximo en esta situacioacuten es

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙58822

8=1173 kN m2

M y=Py ∙ L

2

8=02713∙58822

8=1173kN m2

Tipo de perfil Mx (cm3) My (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 35658 -IPE-140 773 123 246868 Fe 430HEA-100 728 268 20478 Fe 360HEA-120 106 385 14105 Fe 360

26

UPN-80 265 636 6266 -UPN-120 607 111 29865 Fe 510UPN-140 864 148 21482 Fe 360

82 Apoyadas y atirantadas a medio vano

En este caso la solicitacioacuten seguacuten el eje x es la misma que en el supuesto anterior soacutelo cambia respecto al eje y al tener un tirante a medio vano

DIBUJO LEYES MOMENTOS X E Y

Los momentos maacuteximos a tener en cuenta son

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙58822

8=1173 kN m2

M y=14∙P y ∙ L

2

8=1

4∙02713 ∙58822

8=02925kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 25514 Fe 430IPE-140 773 123 175526 Fe 360HEA-100 728 268 17204 Fe 360UPN-100 412 849 319161 Fe 510UPN-120 607 111 2195 Fe 360

83 Apoyadas y atirantadas a un tercio de vano

La solicitacioacuten en el eje x sigue siendo igual la que cambia es la referida al eje y En este caso se tienen dos posibles combinaciones ya que en el punto donde Mx es maacuteximo My no lo es y viceversa Para un correcto dimensionamiento se tomaraacuten las dos combinaciones posibles ya que nunca ocurriraacute que Mx y My sean maacuteximos en el mismo punto

Punto B

M xB=

Px ∙ L2

9=2713 ∙58822

9=10426 kN m2

M yB= 1

1125∙P y ∙ L

2

8=02713 ∙58822

8=185kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 410 -IPE-140 773 123 285283 Fe 510IPE-160 109 167 206429 Fe 360HEA-100 728 268 212244 Fe 360

27

UPN-100 412 849 470561 -UPN-120 607 111 338429 Fe 510

Punto C

M xC=

Px ∙ L2

8=2713∙58822

8=1173kN m2

M yB= 1

45∙P y ∙ L

2

8= 1

45∙02713 ∙58822

8=0026kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 224326 Fe 360HEA-100 728 268 162096 Fe 360UPN-100 412 849 287771 Fe 510UPN-120 607 111 195587 Fe 360

84 Madres continuas

85 Meacutetodo Cantileacutever

DIBUJO BARRA CANTILEVER

L = 2a + l

l = 07071 L = 416 m

a = 08614 m

En los extremos las dimensiones son ligeramente distintas

arsquo = 0125 L = 073525 m

Lrsquo = 0875 L = 514675 m

Con estas dimensiones se calculan ahora los momentos flectores como simplemente apoyadas

En los vanos centrales

M x=Px ∙ l

2

8=2713 ∙4162

8=5869kN m2

M y=Py ∙ l

2

8=02713 ∙4162

8=05869kN m2

En los vanos extremos

28

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙5146752

8=6878 kN m2

M y=Py ∙ L

2

8=02713 ∙5146752

8=0 6878kN m2

Se dimensionan las madres teniendo en cuenta la solicitacioacuten mayor en los extremos

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-100 342 579 319936 Fe 510IPE-120 53 865 209311 Fe 360HEA-100 728 268 120149 Fe 360UPN-100 412 849 247978 Fe 430UPN-120 607 111 175293 Fe 360

29

Caso 4

Altura de cubierta H= L8=375m

Inclinacioacuten de la cubierta del 15

Altura 1 H 1=06 ∙ H=225m

Altura 2 H 2=04 ∙H=15m

21 cerchas separadas 15 m Aacutengulo a0=5353 deg

Se escoge como idoacuteneo el caso 1 por tener todas las diagonales con una inclinacioacuten similar proacutexima a los 45

11

5 CUANTIFICACIOacuteN DE ACCIONES

51 ACCIONES SOBRE LA ESTRUCTURA

Al calcular una estructura de cualquier tipo hay que tener en cuenta las acciones que actuacutean sobre ella y que vienen definidas por las normas de aplicacioacuten en cada caso Las acciones que se deben tener en cuenta son las siguientes

Acciones permanentes Peso propio

Acciones variables Sobrecarga de Uso Viento Acciones Teacutermicas Nieve Acciones Accidentales

Sismo

En los apartados siguientes se procederaacute a establecer los procedimientos para la determinacioacuten de los valores requeridos para cada una de estas acciones

52 ACCIONES PERMANENTES

El peso propio a tener en cuenta es el de los elementos estructurales los cerramientos y elementos separadores la tabiqueriacutea todo tipo de carpinteriacuteas revestimientos (como pavimentos guarnecidos enlucidos falsos techos) rellenos (como los de tierras) y equipo fijo El peso lineal de los elementos depende de la seccioacuten seleccionada por lo que se definiraacute el correspondiente en cada caso

Utilizamos los pesos propios proporcionados por los fabricantes

Chapas 011 KNm2

Madres 008 KNm2

Peso de la cercha 0135 KNm2

Contravientos 0035 KNm2

Siendo el total la resultante entre multiplicar el aacuterea por el peso especiacutefico proporcionado por el fabricante (PP = A middot γ)

12

53 ACCIONES VARIABLES

531 Nieve

qn=μsk

siendo

μCoeficiente de la cubierta coeficiente (353)

skValor caracteriacutestico de la carga de nieve sobre un terreno horizontal

Tenemos que multiplicar la ecuacioacuten por el coseno del aacutengulo de la inclinacioacuten de la cubierta para que las cargas sean aplicadas en la direccioacuten perpendicular a la cubierta En Sevilla sk=02Kn m debido a una altitud de 1090 m

qn=iquest1 02 Cos (571deg)= 019

532 Viento

Vamos a estudiar la accioacuten del viento en nuestro caso La ecuacioacuten para el viento seraacute

qe=qbce c p=0265 27 07= 05 KNm2

En todo en territorito

Siendo

qb= presioacuten dinaacutemica del viento

ce= coeficiente de exposicioacuten

c p=coeficiente de presioacuten

Presioacuten dinaacutemica del viento (qb)

El valor de la presioacuten del viento depende de la densidad del aire δ y del valor baacutesico de la velocidad del viento

qb=05 δ V b2=05 125kgm2 26 ms =4225 kgm2 =04225 KNm2

δ presion del aire

V b velocidad del viento (Zona A)

Por lo tanto seguacuten esto Cp seraacuten 06

13

Tabla Valores del coeficiente de exposicioacuten ce

Grupo de aspereza del entornoAltura del punto considerado

3 6 9 12 15 18 24 30

I Borde del mar o de un lago con una superficie de agua en la direccioacuten del viento de al menos 5 km de longitud

24 27 30 31 33 34 35 37

II Terreno rural llano sin obstaacuteculos ni arbolado de importancia

21 25 27 29 30 31 33 35

III Zona rural accidentada o llana con algunos obstaacuteculos aislados como aacuterboles o construcciones pequentildeas

16 20 23 25 26 27 29 31

IV Zona urbana en general industrial o forestal 13 14 17 19 21 22 24 26

V Centro de negocios de grandes ciudades con profusioacuten de edificios en altura

12 12 12 14 15 16 19 20

Nuestra nave industrial se localiza en una zona de grado de aspereza IV Como nuestra altura del punto considerado es de 105 m interpolando Ce=27

14

Figura Valor baacutesico de la velocidad del viento Vb

H=9 17 9-12 17 -19

H=105 m

H=12 19 9-105 17 - X

(9minus12 ) (17minusX )=(17minus19 ) (9minus105 )

C e=27

Por otro lado

Ce = F(F+7k)

F=k Ln(max (zZ)L)

K=022

z=105m

Z=5m

L=03

Tabla Coeficiente para tipo de entorno

Grupo de aspereza del entornoParaacutemetro

k L (m) Z (m)

I Borde del mar o de un lago con una superficie de agua en la direccioacuten del viento de al menos 5 km de longitud

0156 0003 10

II Terreno rural llano sin obstaacuteculos ni arbolado de importancia 017 001 10

III Zona rural accidentada o llana con algunos obstaacuteculos aislados como aacuterboles o construcciones pequentildeas

019 005 20

IV Zona urbana en general industrial o forestal 022 03 50

V Centro de negocios de grandes ciudades con profusioacuten de edificios en altura

024 10 100

15

F=022 Ln (10503)=0782176

Coeficiente de Presioacuten

Los coeficientes de presioacuten seraacuten para las paredes verticales y para la cubierta Vamos a estudiar para la direccioacuten del viento (-45degltƟlt45deg) Hay coeficientes de presioacuten exteriores e interiores pudiendo ser de succioacuten (+) y de compresioacuten (-)

1 Coeficiente de presioacuten interior

Tabla Coeficientes de presioacuten interior

Esbeltez en el plano paralelo

al viento

Aacuterea de huecos en zonas de succioacuten respecto al aacuterea total de huecos del edificio

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

le 1 07 07 06 04 03 01 00 - 01 - 03 - 04 - 05ge 4 05 05 04 03 02 01 00 - 01 - 02 - 03 - 03

Como la esbeltez en el plano paralelo es 035 menor que 1 obtenemos que el coeficiente de presioacuten interior es 076 Cpinterior=06( tabla 36)

hb=105

30=035

hb=105

30=025

hb=105

30=05

16

Figura Presiones ejercidas por el viento en una construccioacuten diaacutefana

C e=07

C e=07

Cp interior=06

2 Coeficiente de presioacuten exterior

Cp=06

Paredes

parametros

A m2 h dZona (seguacuten figura) - 45 lt lt 45

A B C D Ege 10 5 -12 -08 -05 08 - 07

1 ldquo ldquo ldquo ldquo - 0 5le 025 ldquo ldquo ldquo 07 - 0 3

17

COEFICIENTES DE PRESION EXTERIOR

Zona A B C D EArea 2413 25087 275 950 950Cp ext -12 -08 -05 07 -03

e=min (b 2h)=min (10021 )=21

dminuse=9

H=105

D=30

A=21105=2205m2

B=189 105=19845m2

C=105 9=945m2

A=2205m2ge10m2

hd=105

30=035

(1minus035 )rarr (08minusD )

(1minus025 )rarr (08minus07 )

(1minus035 ) ( 08minus07 )=(08minusD ) (1minus025 )D=062

18

(1minus035 )rarr (minus05minusE )

(1minus025 )rarr (minus05+03 )

(1minus035 ) (minus05+03 )=(minus05minusE ) (1minus025 )E=-03267

hd=1

A=-05

B=-08

C=-05

D=062

E=-05

hdle025

A=-12

B=-08

C=-05

D=07

E=-03

Cubierta

19

e=min (b 2h)

α=iquest571

α=iquest5 Age10 m2

F=-17

G=-12

H=-06

I=-06

J=02

α=iquest15 Age10 m2

F=-09

G=-08

H=-03

I=-04

J=-1

α=571ge 10

- 09 - 08 - 03 - 04 - 102 02 02 00 00

le 1-2 - 15 - 03 - 04 - 1502 02 02 00 00

20

COEFICIENTES DE PRESION EXTERIOR

Zona F G H I JCp ext -09 -08 -03 -04 1

Entonces los coeficientes de presioacuten total en la cubierta y en las paredes son

Presioacuten total en las paredes (qe)

zona A B C D ECp -18 -14 -11 002 09267Ce 27 27 27 27 27qb(knm2) 04225 04225 04225 04225 04225qe=qbCeCp -2053 -1597 -12548 00228 -1057

Presioacuten total en la cubierta (-45ltθlt45)

zona A B C D Ecp -198 -46 -108 -112 -088Ce 27 27 27 27 27qb(knm2) 04225 04225 04225 04225 04225qe=qbCeCp -256 -189 -137 -137 055

Por tanto de manera esquemaacutetica la sobrecarga del viento quedariacutea

54 ACCIONES-ACCIDENTALES

541 Sismo (norma sismos NSCE)

Al ser una nave industrial metaacutelica no se considera la accioacuten siacutesmica

542 Incendio

Valor de sobrecarga Categoriacutea de uso G cubiertas accesibles uacutenicamente para conservacioacuten

αlt20 deg 1KNm2

21

6 COMBINACIONES DE ACCIONES

Para realizar las combinaciones tenemos que utilizar la ecuacioacuten siguiente

sumj ge 1

γ g j γ g j+γ p P+γ q 1γ k 1+sumigt1

γq iφo jQk i

Acciones permanentes

sumj ge 1

γ g j γ g j

Acciones de pretensado

sumj ge 1

γ p P

Acciones variables

sumj ge 1

γ g j γ g j+γ p P+γ q 1γ k 1+sumigt1

γq iφo jQk i

Resto de acciones variables

sumigt1

γ q iφo j Qk i

γ=41

ψ=41

GK=valor medio de acciones permanentes

QK =valor superior o inferior con una determinada probabilidad de no ser superado en un periodo de tiempo determinado o tambieacuten puede ser el valor nominal

Donde los coeficientes de simultaneidad de acciones son seguacuten el DB-SE-AE

Combinacioacuten de acciones para la cobertura

22

Tabla Coeficiente de simultaneidad (Ψ)

ψ0 Ψ1 Ψ2Sobrecarga superficial de uso (Categoriacuteas seguacuten DB-SE-AE)Zonas residenciales (Categoriacutea A) 07 05 03Zonas administrativas (Categoriacutea B) 07 05 03Zonas destinadas al puacuteblico (Categoriacutea C) 07 07 06Zonas comerciales (Categoriacutea D) 07 07 06Zonas de traacutefico y de aparcamiento de vehiacuteculos ligeros con un pes0 total inferior a 30 kN (Categoriacutea E)

07 07 06

Cubiertas transitables (Categoriacutea F)Cubiertas accesibles uacutenicamente para mantenimiento (Categoriacutea G) 0 0 0Nieve Para altitudes gt 1000m 07 05 02 Para altitudes lt 1000m 05 02 0Viento 06 05 0Temperatura 06 05 0Acciones variables del terreno 07 07 07

Acciones variables de base ndashviento

Permanente γ=120 desfavorable

Variablesγ=150 desfavorable

Sobrecarga superficial de uso cubierta accesible uacutenicamente para mantenimiento (categoriacutea G)

ψ0 Ψ1 Ψ20 0 0

Para nieve con altitud mayor a 1000m

ψ0 Ψ1 Ψ205 02 0

Para viento

ψ0 Ψ1 Ψ206 05 0

Combinacioacuten de acciones para la cobertura

23

AVB Viento

Sd viento=12 [01 35+008+011+00385 ]+[15 (minus137 )cos 571deg ]+15 [ 0 1+05 0197 ]=2727KN m2

AVB Sobrecarga

Sd sobrecarga=12 [ 0135+008+011+00385 ]+[ 15 1 ]+15 [06 (minus137 ) cos (571deg )+05 01975 ]=08574KN m2

AVB Nieve

Sd nieve=12 [ 0135+008+011+00385 ]+ [15 01975 ]+15 [01+06 (minus137 )cos (571 deg) ]=minus0344KN m2

Combinacioacuten de acciones para la fachada

AVB Viento

Sd viento=[15 (minus137 ) cos571 deg ] = -2045KNm2

24

7 DIMENSIONAMIENTO DE LAS CHAPAS DE COBERTURA Y FACHADA

La accioacuten maacutes desfavorable que se presenta es la del viento con un valor de 2727 kNm2 Debido a esto se utilizaraacute una chapa metaacutelica ALACcedilO tipo C5-1000 con un espesor de 40mm y una anchura de 2 metros que es capaz de aguantar una carga de hasta 309 kNm2 El peso propio de la chapa elegida es de 1117 kgm2 lo que equivale a 01096 kNm2 Previamente se consideroacute un peso propio de chapa de 011 kNm2 por lo que no seraacute necesario un recaacutelculo de las cargas

25

8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS MADRES DE COBERTURA

Para el dimensionamiento de las madres de cobertura se barajan 5 opciones en lo referente a la disposicioacuten de eacutestas Para esto primero se ha de descomponer la fuerza en sus dos componentes para asiacute poder calcular por separado los momentos resultantes en sus respectivos planos

La carga es P = 2727 kNm2 se descompone teniendo en cuenta que es perpendicular a la cubierta que a su vez tiene una pendiente del 10

P = 2727 kNm2

Px = P cos (571deg) = 2713 kNm2

Py = P sen (571deg) = 02713 kNm2

Una vez se tiene en sus dos componentes se calculan las leyes de momentos y se elige tanto el tipo de acero como uno de los perfiles IPE HEA y UPN escogiendo el maacutes conveniente en su caso tenieacutendose que cumplir la ecuacioacuten

σ sd=M x

W x

+M y

W y

Siendo

σsd Valor caracteriacutestico de la tensioacuten de cedencia del acero (MPa)

M momento flector de la madre

W moacutedulo resistente del perfil metaacutelico

El procedimiento seraacute escoger un perfil y comprobar la resistencia necesaria para ese perfil con ello elegir el tipo de acero

81 Simplemente apoyadas

DIBUJO SIMPLEMENTE APOYADA

El momento maacuteximo en esta situacioacuten es

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙58822

8=1173 kN m2

M y=Py ∙ L

2

8=02713∙58822

8=1173kN m2

Tipo de perfil Mx (cm3) My (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 35658 -IPE-140 773 123 246868 Fe 430HEA-100 728 268 20478 Fe 360HEA-120 106 385 14105 Fe 360

26

UPN-80 265 636 6266 -UPN-120 607 111 29865 Fe 510UPN-140 864 148 21482 Fe 360

82 Apoyadas y atirantadas a medio vano

En este caso la solicitacioacuten seguacuten el eje x es la misma que en el supuesto anterior soacutelo cambia respecto al eje y al tener un tirante a medio vano

DIBUJO LEYES MOMENTOS X E Y

Los momentos maacuteximos a tener en cuenta son

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙58822

8=1173 kN m2

M y=14∙P y ∙ L

2

8=1

4∙02713 ∙58822

8=02925kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 25514 Fe 430IPE-140 773 123 175526 Fe 360HEA-100 728 268 17204 Fe 360UPN-100 412 849 319161 Fe 510UPN-120 607 111 2195 Fe 360

83 Apoyadas y atirantadas a un tercio de vano

La solicitacioacuten en el eje x sigue siendo igual la que cambia es la referida al eje y En este caso se tienen dos posibles combinaciones ya que en el punto donde Mx es maacuteximo My no lo es y viceversa Para un correcto dimensionamiento se tomaraacuten las dos combinaciones posibles ya que nunca ocurriraacute que Mx y My sean maacuteximos en el mismo punto

Punto B

M xB=

Px ∙ L2

9=2713 ∙58822

9=10426 kN m2

M yB= 1

1125∙P y ∙ L

2

8=02713 ∙58822

8=185kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 410 -IPE-140 773 123 285283 Fe 510IPE-160 109 167 206429 Fe 360HEA-100 728 268 212244 Fe 360

27

UPN-100 412 849 470561 -UPN-120 607 111 338429 Fe 510

Punto C

M xC=

Px ∙ L2

8=2713∙58822

8=1173kN m2

M yB= 1

45∙P y ∙ L

2

8= 1

45∙02713 ∙58822

8=0026kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 224326 Fe 360HEA-100 728 268 162096 Fe 360UPN-100 412 849 287771 Fe 510UPN-120 607 111 195587 Fe 360

84 Madres continuas

85 Meacutetodo Cantileacutever

DIBUJO BARRA CANTILEVER

L = 2a + l

l = 07071 L = 416 m

a = 08614 m

En los extremos las dimensiones son ligeramente distintas

arsquo = 0125 L = 073525 m

Lrsquo = 0875 L = 514675 m

Con estas dimensiones se calculan ahora los momentos flectores como simplemente apoyadas

En los vanos centrales

M x=Px ∙ l

2

8=2713 ∙4162

8=5869kN m2

M y=Py ∙ l

2

8=02713 ∙4162

8=05869kN m2

En los vanos extremos

28

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙5146752

8=6878 kN m2

M y=Py ∙ L

2

8=02713 ∙5146752

8=0 6878kN m2

Se dimensionan las madres teniendo en cuenta la solicitacioacuten mayor en los extremos

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-100 342 579 319936 Fe 510IPE-120 53 865 209311 Fe 360HEA-100 728 268 120149 Fe 360UPN-100 412 849 247978 Fe 430UPN-120 607 111 175293 Fe 360

29

5 CUANTIFICACIOacuteN DE ACCIONES

51 ACCIONES SOBRE LA ESTRUCTURA

Al calcular una estructura de cualquier tipo hay que tener en cuenta las acciones que actuacutean sobre ella y que vienen definidas por las normas de aplicacioacuten en cada caso Las acciones que se deben tener en cuenta son las siguientes

Acciones permanentes Peso propio

Acciones variables Sobrecarga de Uso Viento Acciones Teacutermicas Nieve Acciones Accidentales

Sismo

En los apartados siguientes se procederaacute a establecer los procedimientos para la determinacioacuten de los valores requeridos para cada una de estas acciones

52 ACCIONES PERMANENTES

El peso propio a tener en cuenta es el de los elementos estructurales los cerramientos y elementos separadores la tabiqueriacutea todo tipo de carpinteriacuteas revestimientos (como pavimentos guarnecidos enlucidos falsos techos) rellenos (como los de tierras) y equipo fijo El peso lineal de los elementos depende de la seccioacuten seleccionada por lo que se definiraacute el correspondiente en cada caso

Utilizamos los pesos propios proporcionados por los fabricantes

Chapas 011 KNm2

Madres 008 KNm2

Peso de la cercha 0135 KNm2

Contravientos 0035 KNm2

Siendo el total la resultante entre multiplicar el aacuterea por el peso especiacutefico proporcionado por el fabricante (PP = A middot γ)

12

53 ACCIONES VARIABLES

531 Nieve

qn=μsk

siendo

μCoeficiente de la cubierta coeficiente (353)

skValor caracteriacutestico de la carga de nieve sobre un terreno horizontal

Tenemos que multiplicar la ecuacioacuten por el coseno del aacutengulo de la inclinacioacuten de la cubierta para que las cargas sean aplicadas en la direccioacuten perpendicular a la cubierta En Sevilla sk=02Kn m debido a una altitud de 1090 m

qn=iquest1 02 Cos (571deg)= 019

532 Viento

Vamos a estudiar la accioacuten del viento en nuestro caso La ecuacioacuten para el viento seraacute

qe=qbce c p=0265 27 07= 05 KNm2

En todo en territorito

Siendo

qb= presioacuten dinaacutemica del viento

ce= coeficiente de exposicioacuten

c p=coeficiente de presioacuten

Presioacuten dinaacutemica del viento (qb)

El valor de la presioacuten del viento depende de la densidad del aire δ y del valor baacutesico de la velocidad del viento

qb=05 δ V b2=05 125kgm2 26 ms =4225 kgm2 =04225 KNm2

δ presion del aire

V b velocidad del viento (Zona A)

Por lo tanto seguacuten esto Cp seraacuten 06

13

Tabla Valores del coeficiente de exposicioacuten ce

Grupo de aspereza del entornoAltura del punto considerado

3 6 9 12 15 18 24 30

I Borde del mar o de un lago con una superficie de agua en la direccioacuten del viento de al menos 5 km de longitud

24 27 30 31 33 34 35 37

II Terreno rural llano sin obstaacuteculos ni arbolado de importancia

21 25 27 29 30 31 33 35

III Zona rural accidentada o llana con algunos obstaacuteculos aislados como aacuterboles o construcciones pequentildeas

16 20 23 25 26 27 29 31

IV Zona urbana en general industrial o forestal 13 14 17 19 21 22 24 26

V Centro de negocios de grandes ciudades con profusioacuten de edificios en altura

12 12 12 14 15 16 19 20

Nuestra nave industrial se localiza en una zona de grado de aspereza IV Como nuestra altura del punto considerado es de 105 m interpolando Ce=27

14

Figura Valor baacutesico de la velocidad del viento Vb

H=9 17 9-12 17 -19

H=105 m

H=12 19 9-105 17 - X

(9minus12 ) (17minusX )=(17minus19 ) (9minus105 )

C e=27

Por otro lado

Ce = F(F+7k)

F=k Ln(max (zZ)L)

K=022

z=105m

Z=5m

L=03

Tabla Coeficiente para tipo de entorno

Grupo de aspereza del entornoParaacutemetro

k L (m) Z (m)

I Borde del mar o de un lago con una superficie de agua en la direccioacuten del viento de al menos 5 km de longitud

0156 0003 10

II Terreno rural llano sin obstaacuteculos ni arbolado de importancia 017 001 10

III Zona rural accidentada o llana con algunos obstaacuteculos aislados como aacuterboles o construcciones pequentildeas

019 005 20

IV Zona urbana en general industrial o forestal 022 03 50

V Centro de negocios de grandes ciudades con profusioacuten de edificios en altura

024 10 100

15

F=022 Ln (10503)=0782176

Coeficiente de Presioacuten

Los coeficientes de presioacuten seraacuten para las paredes verticales y para la cubierta Vamos a estudiar para la direccioacuten del viento (-45degltƟlt45deg) Hay coeficientes de presioacuten exteriores e interiores pudiendo ser de succioacuten (+) y de compresioacuten (-)

1 Coeficiente de presioacuten interior

Tabla Coeficientes de presioacuten interior

Esbeltez en el plano paralelo

al viento

Aacuterea de huecos en zonas de succioacuten respecto al aacuterea total de huecos del edificio

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

le 1 07 07 06 04 03 01 00 - 01 - 03 - 04 - 05ge 4 05 05 04 03 02 01 00 - 01 - 02 - 03 - 03

Como la esbeltez en el plano paralelo es 035 menor que 1 obtenemos que el coeficiente de presioacuten interior es 076 Cpinterior=06( tabla 36)

hb=105

30=035

hb=105

30=025

hb=105

30=05

16

Figura Presiones ejercidas por el viento en una construccioacuten diaacutefana

C e=07

C e=07

Cp interior=06

2 Coeficiente de presioacuten exterior

Cp=06

Paredes

parametros

A m2 h dZona (seguacuten figura) - 45 lt lt 45

A B C D Ege 10 5 -12 -08 -05 08 - 07

1 ldquo ldquo ldquo ldquo - 0 5le 025 ldquo ldquo ldquo 07 - 0 3

17

COEFICIENTES DE PRESION EXTERIOR

Zona A B C D EArea 2413 25087 275 950 950Cp ext -12 -08 -05 07 -03

e=min (b 2h)=min (10021 )=21

dminuse=9

H=105

D=30

A=21105=2205m2

B=189 105=19845m2

C=105 9=945m2

A=2205m2ge10m2

hd=105

30=035

(1minus035 )rarr (08minusD )

(1minus025 )rarr (08minus07 )

(1minus035 ) ( 08minus07 )=(08minusD ) (1minus025 )D=062

18

(1minus035 )rarr (minus05minusE )

(1minus025 )rarr (minus05+03 )

(1minus035 ) (minus05+03 )=(minus05minusE ) (1minus025 )E=-03267

hd=1

A=-05

B=-08

C=-05

D=062

E=-05

hdle025

A=-12

B=-08

C=-05

D=07

E=-03

Cubierta

19

e=min (b 2h)

α=iquest571

α=iquest5 Age10 m2

F=-17

G=-12

H=-06

I=-06

J=02

α=iquest15 Age10 m2

F=-09

G=-08

H=-03

I=-04

J=-1

α=571ge 10

- 09 - 08 - 03 - 04 - 102 02 02 00 00

le 1-2 - 15 - 03 - 04 - 1502 02 02 00 00

20

COEFICIENTES DE PRESION EXTERIOR

Zona F G H I JCp ext -09 -08 -03 -04 1

Entonces los coeficientes de presioacuten total en la cubierta y en las paredes son

Presioacuten total en las paredes (qe)

zona A B C D ECp -18 -14 -11 002 09267Ce 27 27 27 27 27qb(knm2) 04225 04225 04225 04225 04225qe=qbCeCp -2053 -1597 -12548 00228 -1057

Presioacuten total en la cubierta (-45ltθlt45)

zona A B C D Ecp -198 -46 -108 -112 -088Ce 27 27 27 27 27qb(knm2) 04225 04225 04225 04225 04225qe=qbCeCp -256 -189 -137 -137 055

Por tanto de manera esquemaacutetica la sobrecarga del viento quedariacutea

54 ACCIONES-ACCIDENTALES

541 Sismo (norma sismos NSCE)

Al ser una nave industrial metaacutelica no se considera la accioacuten siacutesmica

542 Incendio

Valor de sobrecarga Categoriacutea de uso G cubiertas accesibles uacutenicamente para conservacioacuten

αlt20 deg 1KNm2

21

6 COMBINACIONES DE ACCIONES

Para realizar las combinaciones tenemos que utilizar la ecuacioacuten siguiente

sumj ge 1

γ g j γ g j+γ p P+γ q 1γ k 1+sumigt1

γq iφo jQk i

Acciones permanentes

sumj ge 1

γ g j γ g j

Acciones de pretensado

sumj ge 1

γ p P

Acciones variables

sumj ge 1

γ g j γ g j+γ p P+γ q 1γ k 1+sumigt1

γq iφo jQk i

Resto de acciones variables

sumigt1

γ q iφo j Qk i

γ=41

ψ=41

GK=valor medio de acciones permanentes

QK =valor superior o inferior con una determinada probabilidad de no ser superado en un periodo de tiempo determinado o tambieacuten puede ser el valor nominal

Donde los coeficientes de simultaneidad de acciones son seguacuten el DB-SE-AE

Combinacioacuten de acciones para la cobertura

22

Tabla Coeficiente de simultaneidad (Ψ)

ψ0 Ψ1 Ψ2Sobrecarga superficial de uso (Categoriacuteas seguacuten DB-SE-AE)Zonas residenciales (Categoriacutea A) 07 05 03Zonas administrativas (Categoriacutea B) 07 05 03Zonas destinadas al puacuteblico (Categoriacutea C) 07 07 06Zonas comerciales (Categoriacutea D) 07 07 06Zonas de traacutefico y de aparcamiento de vehiacuteculos ligeros con un pes0 total inferior a 30 kN (Categoriacutea E)

07 07 06

Cubiertas transitables (Categoriacutea F)Cubiertas accesibles uacutenicamente para mantenimiento (Categoriacutea G) 0 0 0Nieve Para altitudes gt 1000m 07 05 02 Para altitudes lt 1000m 05 02 0Viento 06 05 0Temperatura 06 05 0Acciones variables del terreno 07 07 07

Acciones variables de base ndashviento

Permanente γ=120 desfavorable

Variablesγ=150 desfavorable

Sobrecarga superficial de uso cubierta accesible uacutenicamente para mantenimiento (categoriacutea G)

ψ0 Ψ1 Ψ20 0 0

Para nieve con altitud mayor a 1000m

ψ0 Ψ1 Ψ205 02 0

Para viento

ψ0 Ψ1 Ψ206 05 0

Combinacioacuten de acciones para la cobertura

23

AVB Viento

Sd viento=12 [01 35+008+011+00385 ]+[15 (minus137 )cos 571deg ]+15 [ 0 1+05 0197 ]=2727KN m2

AVB Sobrecarga

Sd sobrecarga=12 [ 0135+008+011+00385 ]+[ 15 1 ]+15 [06 (minus137 ) cos (571deg )+05 01975 ]=08574KN m2

AVB Nieve

Sd nieve=12 [ 0135+008+011+00385 ]+ [15 01975 ]+15 [01+06 (minus137 )cos (571 deg) ]=minus0344KN m2

Combinacioacuten de acciones para la fachada

AVB Viento

Sd viento=[15 (minus137 ) cos571 deg ] = -2045KNm2

24

7 DIMENSIONAMIENTO DE LAS CHAPAS DE COBERTURA Y FACHADA

La accioacuten maacutes desfavorable que se presenta es la del viento con un valor de 2727 kNm2 Debido a esto se utilizaraacute una chapa metaacutelica ALACcedilO tipo C5-1000 con un espesor de 40mm y una anchura de 2 metros que es capaz de aguantar una carga de hasta 309 kNm2 El peso propio de la chapa elegida es de 1117 kgm2 lo que equivale a 01096 kNm2 Previamente se consideroacute un peso propio de chapa de 011 kNm2 por lo que no seraacute necesario un recaacutelculo de las cargas

25

8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS MADRES DE COBERTURA

Para el dimensionamiento de las madres de cobertura se barajan 5 opciones en lo referente a la disposicioacuten de eacutestas Para esto primero se ha de descomponer la fuerza en sus dos componentes para asiacute poder calcular por separado los momentos resultantes en sus respectivos planos

La carga es P = 2727 kNm2 se descompone teniendo en cuenta que es perpendicular a la cubierta que a su vez tiene una pendiente del 10

P = 2727 kNm2

Px = P cos (571deg) = 2713 kNm2

Py = P sen (571deg) = 02713 kNm2

Una vez se tiene en sus dos componentes se calculan las leyes de momentos y se elige tanto el tipo de acero como uno de los perfiles IPE HEA y UPN escogiendo el maacutes conveniente en su caso tenieacutendose que cumplir la ecuacioacuten

σ sd=M x

W x

+M y

W y

Siendo

σsd Valor caracteriacutestico de la tensioacuten de cedencia del acero (MPa)

M momento flector de la madre

W moacutedulo resistente del perfil metaacutelico

El procedimiento seraacute escoger un perfil y comprobar la resistencia necesaria para ese perfil con ello elegir el tipo de acero

81 Simplemente apoyadas

DIBUJO SIMPLEMENTE APOYADA

El momento maacuteximo en esta situacioacuten es

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙58822

8=1173 kN m2

M y=Py ∙ L

2

8=02713∙58822

8=1173kN m2

Tipo de perfil Mx (cm3) My (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 35658 -IPE-140 773 123 246868 Fe 430HEA-100 728 268 20478 Fe 360HEA-120 106 385 14105 Fe 360

26

UPN-80 265 636 6266 -UPN-120 607 111 29865 Fe 510UPN-140 864 148 21482 Fe 360

82 Apoyadas y atirantadas a medio vano

En este caso la solicitacioacuten seguacuten el eje x es la misma que en el supuesto anterior soacutelo cambia respecto al eje y al tener un tirante a medio vano

DIBUJO LEYES MOMENTOS X E Y

Los momentos maacuteximos a tener en cuenta son

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙58822

8=1173 kN m2

M y=14∙P y ∙ L

2

8=1

4∙02713 ∙58822

8=02925kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 25514 Fe 430IPE-140 773 123 175526 Fe 360HEA-100 728 268 17204 Fe 360UPN-100 412 849 319161 Fe 510UPN-120 607 111 2195 Fe 360

83 Apoyadas y atirantadas a un tercio de vano

La solicitacioacuten en el eje x sigue siendo igual la que cambia es la referida al eje y En este caso se tienen dos posibles combinaciones ya que en el punto donde Mx es maacuteximo My no lo es y viceversa Para un correcto dimensionamiento se tomaraacuten las dos combinaciones posibles ya que nunca ocurriraacute que Mx y My sean maacuteximos en el mismo punto

Punto B

M xB=

Px ∙ L2

9=2713 ∙58822

9=10426 kN m2

M yB= 1

1125∙P y ∙ L

2

8=02713 ∙58822

8=185kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 410 -IPE-140 773 123 285283 Fe 510IPE-160 109 167 206429 Fe 360HEA-100 728 268 212244 Fe 360

27

UPN-100 412 849 470561 -UPN-120 607 111 338429 Fe 510

Punto C

M xC=

Px ∙ L2

8=2713∙58822

8=1173kN m2

M yB= 1

45∙P y ∙ L

2

8= 1

45∙02713 ∙58822

8=0026kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 224326 Fe 360HEA-100 728 268 162096 Fe 360UPN-100 412 849 287771 Fe 510UPN-120 607 111 195587 Fe 360

84 Madres continuas

85 Meacutetodo Cantileacutever

DIBUJO BARRA CANTILEVER

L = 2a + l

l = 07071 L = 416 m

a = 08614 m

En los extremos las dimensiones son ligeramente distintas

arsquo = 0125 L = 073525 m

Lrsquo = 0875 L = 514675 m

Con estas dimensiones se calculan ahora los momentos flectores como simplemente apoyadas

En los vanos centrales

M x=Px ∙ l

2

8=2713 ∙4162

8=5869kN m2

M y=Py ∙ l

2

8=02713 ∙4162

8=05869kN m2

En los vanos extremos

28

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙5146752

8=6878 kN m2

M y=Py ∙ L

2

8=02713 ∙5146752

8=0 6878kN m2

Se dimensionan las madres teniendo en cuenta la solicitacioacuten mayor en los extremos

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-100 342 579 319936 Fe 510IPE-120 53 865 209311 Fe 360HEA-100 728 268 120149 Fe 360UPN-100 412 849 247978 Fe 430UPN-120 607 111 175293 Fe 360

29

53 ACCIONES VARIABLES

531 Nieve

qn=μsk

siendo

μCoeficiente de la cubierta coeficiente (353)

skValor caracteriacutestico de la carga de nieve sobre un terreno horizontal

Tenemos que multiplicar la ecuacioacuten por el coseno del aacutengulo de la inclinacioacuten de la cubierta para que las cargas sean aplicadas en la direccioacuten perpendicular a la cubierta En Sevilla sk=02Kn m debido a una altitud de 1090 m

qn=iquest1 02 Cos (571deg)= 019

532 Viento

Vamos a estudiar la accioacuten del viento en nuestro caso La ecuacioacuten para el viento seraacute

qe=qbce c p=0265 27 07= 05 KNm2

En todo en territorito

Siendo

qb= presioacuten dinaacutemica del viento

ce= coeficiente de exposicioacuten

c p=coeficiente de presioacuten

Presioacuten dinaacutemica del viento (qb)

El valor de la presioacuten del viento depende de la densidad del aire δ y del valor baacutesico de la velocidad del viento

qb=05 δ V b2=05 125kgm2 26 ms =4225 kgm2 =04225 KNm2

δ presion del aire

V b velocidad del viento (Zona A)

Por lo tanto seguacuten esto Cp seraacuten 06

13

Tabla Valores del coeficiente de exposicioacuten ce

Grupo de aspereza del entornoAltura del punto considerado

3 6 9 12 15 18 24 30

I Borde del mar o de un lago con una superficie de agua en la direccioacuten del viento de al menos 5 km de longitud

24 27 30 31 33 34 35 37

II Terreno rural llano sin obstaacuteculos ni arbolado de importancia

21 25 27 29 30 31 33 35

III Zona rural accidentada o llana con algunos obstaacuteculos aislados como aacuterboles o construcciones pequentildeas

16 20 23 25 26 27 29 31

IV Zona urbana en general industrial o forestal 13 14 17 19 21 22 24 26

V Centro de negocios de grandes ciudades con profusioacuten de edificios en altura

12 12 12 14 15 16 19 20

Nuestra nave industrial se localiza en una zona de grado de aspereza IV Como nuestra altura del punto considerado es de 105 m interpolando Ce=27

14

Figura Valor baacutesico de la velocidad del viento Vb

H=9 17 9-12 17 -19

H=105 m

H=12 19 9-105 17 - X

(9minus12 ) (17minusX )=(17minus19 ) (9minus105 )

C e=27

Por otro lado

Ce = F(F+7k)

F=k Ln(max (zZ)L)

K=022

z=105m

Z=5m

L=03

Tabla Coeficiente para tipo de entorno

Grupo de aspereza del entornoParaacutemetro

k L (m) Z (m)

I Borde del mar o de un lago con una superficie de agua en la direccioacuten del viento de al menos 5 km de longitud

0156 0003 10

II Terreno rural llano sin obstaacuteculos ni arbolado de importancia 017 001 10

III Zona rural accidentada o llana con algunos obstaacuteculos aislados como aacuterboles o construcciones pequentildeas

019 005 20

IV Zona urbana en general industrial o forestal 022 03 50

V Centro de negocios de grandes ciudades con profusioacuten de edificios en altura

024 10 100

15

F=022 Ln (10503)=0782176

Coeficiente de Presioacuten

Los coeficientes de presioacuten seraacuten para las paredes verticales y para la cubierta Vamos a estudiar para la direccioacuten del viento (-45degltƟlt45deg) Hay coeficientes de presioacuten exteriores e interiores pudiendo ser de succioacuten (+) y de compresioacuten (-)

1 Coeficiente de presioacuten interior

Tabla Coeficientes de presioacuten interior

Esbeltez en el plano paralelo

al viento

Aacuterea de huecos en zonas de succioacuten respecto al aacuterea total de huecos del edificio

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

le 1 07 07 06 04 03 01 00 - 01 - 03 - 04 - 05ge 4 05 05 04 03 02 01 00 - 01 - 02 - 03 - 03

Como la esbeltez en el plano paralelo es 035 menor que 1 obtenemos que el coeficiente de presioacuten interior es 076 Cpinterior=06( tabla 36)

hb=105

30=035

hb=105

30=025

hb=105

30=05

16

Figura Presiones ejercidas por el viento en una construccioacuten diaacutefana

C e=07

C e=07

Cp interior=06

2 Coeficiente de presioacuten exterior

Cp=06

Paredes

parametros

A m2 h dZona (seguacuten figura) - 45 lt lt 45

A B C D Ege 10 5 -12 -08 -05 08 - 07

1 ldquo ldquo ldquo ldquo - 0 5le 025 ldquo ldquo ldquo 07 - 0 3

17

COEFICIENTES DE PRESION EXTERIOR

Zona A B C D EArea 2413 25087 275 950 950Cp ext -12 -08 -05 07 -03

e=min (b 2h)=min (10021 )=21

dminuse=9

H=105

D=30

A=21105=2205m2

B=189 105=19845m2

C=105 9=945m2

A=2205m2ge10m2

hd=105

30=035

(1minus035 )rarr (08minusD )

(1minus025 )rarr (08minus07 )

(1minus035 ) ( 08minus07 )=(08minusD ) (1minus025 )D=062

18

(1minus035 )rarr (minus05minusE )

(1minus025 )rarr (minus05+03 )

(1minus035 ) (minus05+03 )=(minus05minusE ) (1minus025 )E=-03267

hd=1

A=-05

B=-08

C=-05

D=062

E=-05

hdle025

A=-12

B=-08

C=-05

D=07

E=-03

Cubierta

19

e=min (b 2h)

α=iquest571

α=iquest5 Age10 m2

F=-17

G=-12

H=-06

I=-06

J=02

α=iquest15 Age10 m2

F=-09

G=-08

H=-03

I=-04

J=-1

α=571ge 10

- 09 - 08 - 03 - 04 - 102 02 02 00 00

le 1-2 - 15 - 03 - 04 - 1502 02 02 00 00

20

COEFICIENTES DE PRESION EXTERIOR

Zona F G H I JCp ext -09 -08 -03 -04 1

Entonces los coeficientes de presioacuten total en la cubierta y en las paredes son

Presioacuten total en las paredes (qe)

zona A B C D ECp -18 -14 -11 002 09267Ce 27 27 27 27 27qb(knm2) 04225 04225 04225 04225 04225qe=qbCeCp -2053 -1597 -12548 00228 -1057

Presioacuten total en la cubierta (-45ltθlt45)

zona A B C D Ecp -198 -46 -108 -112 -088Ce 27 27 27 27 27qb(knm2) 04225 04225 04225 04225 04225qe=qbCeCp -256 -189 -137 -137 055

Por tanto de manera esquemaacutetica la sobrecarga del viento quedariacutea

54 ACCIONES-ACCIDENTALES

541 Sismo (norma sismos NSCE)

Al ser una nave industrial metaacutelica no se considera la accioacuten siacutesmica

542 Incendio

Valor de sobrecarga Categoriacutea de uso G cubiertas accesibles uacutenicamente para conservacioacuten

αlt20 deg 1KNm2

21

6 COMBINACIONES DE ACCIONES

Para realizar las combinaciones tenemos que utilizar la ecuacioacuten siguiente

sumj ge 1

γ g j γ g j+γ p P+γ q 1γ k 1+sumigt1

γq iφo jQk i

Acciones permanentes

sumj ge 1

γ g j γ g j

Acciones de pretensado

sumj ge 1

γ p P

Acciones variables

sumj ge 1

γ g j γ g j+γ p P+γ q 1γ k 1+sumigt1

γq iφo jQk i

Resto de acciones variables

sumigt1

γ q iφo j Qk i

γ=41

ψ=41

GK=valor medio de acciones permanentes

QK =valor superior o inferior con una determinada probabilidad de no ser superado en un periodo de tiempo determinado o tambieacuten puede ser el valor nominal

Donde los coeficientes de simultaneidad de acciones son seguacuten el DB-SE-AE

Combinacioacuten de acciones para la cobertura

22

Tabla Coeficiente de simultaneidad (Ψ)

ψ0 Ψ1 Ψ2Sobrecarga superficial de uso (Categoriacuteas seguacuten DB-SE-AE)Zonas residenciales (Categoriacutea A) 07 05 03Zonas administrativas (Categoriacutea B) 07 05 03Zonas destinadas al puacuteblico (Categoriacutea C) 07 07 06Zonas comerciales (Categoriacutea D) 07 07 06Zonas de traacutefico y de aparcamiento de vehiacuteculos ligeros con un pes0 total inferior a 30 kN (Categoriacutea E)

07 07 06

Cubiertas transitables (Categoriacutea F)Cubiertas accesibles uacutenicamente para mantenimiento (Categoriacutea G) 0 0 0Nieve Para altitudes gt 1000m 07 05 02 Para altitudes lt 1000m 05 02 0Viento 06 05 0Temperatura 06 05 0Acciones variables del terreno 07 07 07

Acciones variables de base ndashviento

Permanente γ=120 desfavorable

Variablesγ=150 desfavorable

Sobrecarga superficial de uso cubierta accesible uacutenicamente para mantenimiento (categoriacutea G)

ψ0 Ψ1 Ψ20 0 0

Para nieve con altitud mayor a 1000m

ψ0 Ψ1 Ψ205 02 0

Para viento

ψ0 Ψ1 Ψ206 05 0

Combinacioacuten de acciones para la cobertura

23

AVB Viento

Sd viento=12 [01 35+008+011+00385 ]+[15 (minus137 )cos 571deg ]+15 [ 0 1+05 0197 ]=2727KN m2

AVB Sobrecarga

Sd sobrecarga=12 [ 0135+008+011+00385 ]+[ 15 1 ]+15 [06 (minus137 ) cos (571deg )+05 01975 ]=08574KN m2

AVB Nieve

Sd nieve=12 [ 0135+008+011+00385 ]+ [15 01975 ]+15 [01+06 (minus137 )cos (571 deg) ]=minus0344KN m2

Combinacioacuten de acciones para la fachada

AVB Viento

Sd viento=[15 (minus137 ) cos571 deg ] = -2045KNm2

24

7 DIMENSIONAMIENTO DE LAS CHAPAS DE COBERTURA Y FACHADA

La accioacuten maacutes desfavorable que se presenta es la del viento con un valor de 2727 kNm2 Debido a esto se utilizaraacute una chapa metaacutelica ALACcedilO tipo C5-1000 con un espesor de 40mm y una anchura de 2 metros que es capaz de aguantar una carga de hasta 309 kNm2 El peso propio de la chapa elegida es de 1117 kgm2 lo que equivale a 01096 kNm2 Previamente se consideroacute un peso propio de chapa de 011 kNm2 por lo que no seraacute necesario un recaacutelculo de las cargas

25

8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS MADRES DE COBERTURA

Para el dimensionamiento de las madres de cobertura se barajan 5 opciones en lo referente a la disposicioacuten de eacutestas Para esto primero se ha de descomponer la fuerza en sus dos componentes para asiacute poder calcular por separado los momentos resultantes en sus respectivos planos

La carga es P = 2727 kNm2 se descompone teniendo en cuenta que es perpendicular a la cubierta que a su vez tiene una pendiente del 10

P = 2727 kNm2

Px = P cos (571deg) = 2713 kNm2

Py = P sen (571deg) = 02713 kNm2

Una vez se tiene en sus dos componentes se calculan las leyes de momentos y se elige tanto el tipo de acero como uno de los perfiles IPE HEA y UPN escogiendo el maacutes conveniente en su caso tenieacutendose que cumplir la ecuacioacuten

σ sd=M x

W x

+M y

W y

Siendo

σsd Valor caracteriacutestico de la tensioacuten de cedencia del acero (MPa)

M momento flector de la madre

W moacutedulo resistente del perfil metaacutelico

El procedimiento seraacute escoger un perfil y comprobar la resistencia necesaria para ese perfil con ello elegir el tipo de acero

81 Simplemente apoyadas

DIBUJO SIMPLEMENTE APOYADA

El momento maacuteximo en esta situacioacuten es

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙58822

8=1173 kN m2

M y=Py ∙ L

2

8=02713∙58822

8=1173kN m2

Tipo de perfil Mx (cm3) My (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 35658 -IPE-140 773 123 246868 Fe 430HEA-100 728 268 20478 Fe 360HEA-120 106 385 14105 Fe 360

26

UPN-80 265 636 6266 -UPN-120 607 111 29865 Fe 510UPN-140 864 148 21482 Fe 360

82 Apoyadas y atirantadas a medio vano

En este caso la solicitacioacuten seguacuten el eje x es la misma que en el supuesto anterior soacutelo cambia respecto al eje y al tener un tirante a medio vano

DIBUJO LEYES MOMENTOS X E Y

Los momentos maacuteximos a tener en cuenta son

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙58822

8=1173 kN m2

M y=14∙P y ∙ L

2

8=1

4∙02713 ∙58822

8=02925kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 25514 Fe 430IPE-140 773 123 175526 Fe 360HEA-100 728 268 17204 Fe 360UPN-100 412 849 319161 Fe 510UPN-120 607 111 2195 Fe 360

83 Apoyadas y atirantadas a un tercio de vano

La solicitacioacuten en el eje x sigue siendo igual la que cambia es la referida al eje y En este caso se tienen dos posibles combinaciones ya que en el punto donde Mx es maacuteximo My no lo es y viceversa Para un correcto dimensionamiento se tomaraacuten las dos combinaciones posibles ya que nunca ocurriraacute que Mx y My sean maacuteximos en el mismo punto

Punto B

M xB=

Px ∙ L2

9=2713 ∙58822

9=10426 kN m2

M yB= 1

1125∙P y ∙ L

2

8=02713 ∙58822

8=185kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 410 -IPE-140 773 123 285283 Fe 510IPE-160 109 167 206429 Fe 360HEA-100 728 268 212244 Fe 360

27

UPN-100 412 849 470561 -UPN-120 607 111 338429 Fe 510

Punto C

M xC=

Px ∙ L2

8=2713∙58822

8=1173kN m2

M yB= 1

45∙P y ∙ L

2

8= 1

45∙02713 ∙58822

8=0026kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 224326 Fe 360HEA-100 728 268 162096 Fe 360UPN-100 412 849 287771 Fe 510UPN-120 607 111 195587 Fe 360

84 Madres continuas

85 Meacutetodo Cantileacutever

DIBUJO BARRA CANTILEVER

L = 2a + l

l = 07071 L = 416 m

a = 08614 m

En los extremos las dimensiones son ligeramente distintas

arsquo = 0125 L = 073525 m

Lrsquo = 0875 L = 514675 m

Con estas dimensiones se calculan ahora los momentos flectores como simplemente apoyadas

En los vanos centrales

M x=Px ∙ l

2

8=2713 ∙4162

8=5869kN m2

M y=Py ∙ l

2

8=02713 ∙4162

8=05869kN m2

En los vanos extremos

28

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙5146752

8=6878 kN m2

M y=Py ∙ L

2

8=02713 ∙5146752

8=0 6878kN m2

Se dimensionan las madres teniendo en cuenta la solicitacioacuten mayor en los extremos

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-100 342 579 319936 Fe 510IPE-120 53 865 209311 Fe 360HEA-100 728 268 120149 Fe 360UPN-100 412 849 247978 Fe 430UPN-120 607 111 175293 Fe 360

29

Tabla Valores del coeficiente de exposicioacuten ce

Grupo de aspereza del entornoAltura del punto considerado

3 6 9 12 15 18 24 30

I Borde del mar o de un lago con una superficie de agua en la direccioacuten del viento de al menos 5 km de longitud

24 27 30 31 33 34 35 37

II Terreno rural llano sin obstaacuteculos ni arbolado de importancia

21 25 27 29 30 31 33 35

III Zona rural accidentada o llana con algunos obstaacuteculos aislados como aacuterboles o construcciones pequentildeas

16 20 23 25 26 27 29 31

IV Zona urbana en general industrial o forestal 13 14 17 19 21 22 24 26

V Centro de negocios de grandes ciudades con profusioacuten de edificios en altura

12 12 12 14 15 16 19 20

Nuestra nave industrial se localiza en una zona de grado de aspereza IV Como nuestra altura del punto considerado es de 105 m interpolando Ce=27

14

Figura Valor baacutesico de la velocidad del viento Vb

H=9 17 9-12 17 -19

H=105 m

H=12 19 9-105 17 - X

(9minus12 ) (17minusX )=(17minus19 ) (9minus105 )

C e=27

Por otro lado

Ce = F(F+7k)

F=k Ln(max (zZ)L)

K=022

z=105m

Z=5m

L=03

Tabla Coeficiente para tipo de entorno

Grupo de aspereza del entornoParaacutemetro

k L (m) Z (m)

I Borde del mar o de un lago con una superficie de agua en la direccioacuten del viento de al menos 5 km de longitud

0156 0003 10

II Terreno rural llano sin obstaacuteculos ni arbolado de importancia 017 001 10

III Zona rural accidentada o llana con algunos obstaacuteculos aislados como aacuterboles o construcciones pequentildeas

019 005 20

IV Zona urbana en general industrial o forestal 022 03 50

V Centro de negocios de grandes ciudades con profusioacuten de edificios en altura

024 10 100

15

F=022 Ln (10503)=0782176

Coeficiente de Presioacuten

Los coeficientes de presioacuten seraacuten para las paredes verticales y para la cubierta Vamos a estudiar para la direccioacuten del viento (-45degltƟlt45deg) Hay coeficientes de presioacuten exteriores e interiores pudiendo ser de succioacuten (+) y de compresioacuten (-)

1 Coeficiente de presioacuten interior

Tabla Coeficientes de presioacuten interior

Esbeltez en el plano paralelo

al viento

Aacuterea de huecos en zonas de succioacuten respecto al aacuterea total de huecos del edificio

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

le 1 07 07 06 04 03 01 00 - 01 - 03 - 04 - 05ge 4 05 05 04 03 02 01 00 - 01 - 02 - 03 - 03

Como la esbeltez en el plano paralelo es 035 menor que 1 obtenemos que el coeficiente de presioacuten interior es 076 Cpinterior=06( tabla 36)

hb=105

30=035

hb=105

30=025

hb=105

30=05

16

Figura Presiones ejercidas por el viento en una construccioacuten diaacutefana

C e=07

C e=07

Cp interior=06

2 Coeficiente de presioacuten exterior

Cp=06

Paredes

parametros

A m2 h dZona (seguacuten figura) - 45 lt lt 45

A B C D Ege 10 5 -12 -08 -05 08 - 07

1 ldquo ldquo ldquo ldquo - 0 5le 025 ldquo ldquo ldquo 07 - 0 3

17

COEFICIENTES DE PRESION EXTERIOR

Zona A B C D EArea 2413 25087 275 950 950Cp ext -12 -08 -05 07 -03

e=min (b 2h)=min (10021 )=21

dminuse=9

H=105

D=30

A=21105=2205m2

B=189 105=19845m2

C=105 9=945m2

A=2205m2ge10m2

hd=105

30=035

(1minus035 )rarr (08minusD )

(1minus025 )rarr (08minus07 )

(1minus035 ) ( 08minus07 )=(08minusD ) (1minus025 )D=062

18

(1minus035 )rarr (minus05minusE )

(1minus025 )rarr (minus05+03 )

(1minus035 ) (minus05+03 )=(minus05minusE ) (1minus025 )E=-03267

hd=1

A=-05

B=-08

C=-05

D=062

E=-05

hdle025

A=-12

B=-08

C=-05

D=07

E=-03

Cubierta

19

e=min (b 2h)

α=iquest571

α=iquest5 Age10 m2

F=-17

G=-12

H=-06

I=-06

J=02

α=iquest15 Age10 m2

F=-09

G=-08

H=-03

I=-04

J=-1

α=571ge 10

- 09 - 08 - 03 - 04 - 102 02 02 00 00

le 1-2 - 15 - 03 - 04 - 1502 02 02 00 00

20

COEFICIENTES DE PRESION EXTERIOR

Zona F G H I JCp ext -09 -08 -03 -04 1

Entonces los coeficientes de presioacuten total en la cubierta y en las paredes son

Presioacuten total en las paredes (qe)

zona A B C D ECp -18 -14 -11 002 09267Ce 27 27 27 27 27qb(knm2) 04225 04225 04225 04225 04225qe=qbCeCp -2053 -1597 -12548 00228 -1057

Presioacuten total en la cubierta (-45ltθlt45)

zona A B C D Ecp -198 -46 -108 -112 -088Ce 27 27 27 27 27qb(knm2) 04225 04225 04225 04225 04225qe=qbCeCp -256 -189 -137 -137 055

Por tanto de manera esquemaacutetica la sobrecarga del viento quedariacutea

54 ACCIONES-ACCIDENTALES

541 Sismo (norma sismos NSCE)

Al ser una nave industrial metaacutelica no se considera la accioacuten siacutesmica

542 Incendio

Valor de sobrecarga Categoriacutea de uso G cubiertas accesibles uacutenicamente para conservacioacuten

αlt20 deg 1KNm2

21

6 COMBINACIONES DE ACCIONES

Para realizar las combinaciones tenemos que utilizar la ecuacioacuten siguiente

sumj ge 1

γ g j γ g j+γ p P+γ q 1γ k 1+sumigt1

γq iφo jQk i

Acciones permanentes

sumj ge 1

γ g j γ g j

Acciones de pretensado

sumj ge 1

γ p P

Acciones variables

sumj ge 1

γ g j γ g j+γ p P+γ q 1γ k 1+sumigt1

γq iφo jQk i

Resto de acciones variables

sumigt1

γ q iφo j Qk i

γ=41

ψ=41

GK=valor medio de acciones permanentes

QK =valor superior o inferior con una determinada probabilidad de no ser superado en un periodo de tiempo determinado o tambieacuten puede ser el valor nominal

Donde los coeficientes de simultaneidad de acciones son seguacuten el DB-SE-AE

Combinacioacuten de acciones para la cobertura

22

Tabla Coeficiente de simultaneidad (Ψ)

ψ0 Ψ1 Ψ2Sobrecarga superficial de uso (Categoriacuteas seguacuten DB-SE-AE)Zonas residenciales (Categoriacutea A) 07 05 03Zonas administrativas (Categoriacutea B) 07 05 03Zonas destinadas al puacuteblico (Categoriacutea C) 07 07 06Zonas comerciales (Categoriacutea D) 07 07 06Zonas de traacutefico y de aparcamiento de vehiacuteculos ligeros con un pes0 total inferior a 30 kN (Categoriacutea E)

07 07 06

Cubiertas transitables (Categoriacutea F)Cubiertas accesibles uacutenicamente para mantenimiento (Categoriacutea G) 0 0 0Nieve Para altitudes gt 1000m 07 05 02 Para altitudes lt 1000m 05 02 0Viento 06 05 0Temperatura 06 05 0Acciones variables del terreno 07 07 07

Acciones variables de base ndashviento

Permanente γ=120 desfavorable

Variablesγ=150 desfavorable

Sobrecarga superficial de uso cubierta accesible uacutenicamente para mantenimiento (categoriacutea G)

ψ0 Ψ1 Ψ20 0 0

Para nieve con altitud mayor a 1000m

ψ0 Ψ1 Ψ205 02 0

Para viento

ψ0 Ψ1 Ψ206 05 0

Combinacioacuten de acciones para la cobertura

23

AVB Viento

Sd viento=12 [01 35+008+011+00385 ]+[15 (minus137 )cos 571deg ]+15 [ 0 1+05 0197 ]=2727KN m2

AVB Sobrecarga

Sd sobrecarga=12 [ 0135+008+011+00385 ]+[ 15 1 ]+15 [06 (minus137 ) cos (571deg )+05 01975 ]=08574KN m2

AVB Nieve

Sd nieve=12 [ 0135+008+011+00385 ]+ [15 01975 ]+15 [01+06 (minus137 )cos (571 deg) ]=minus0344KN m2

Combinacioacuten de acciones para la fachada

AVB Viento

Sd viento=[15 (minus137 ) cos571 deg ] = -2045KNm2

24

7 DIMENSIONAMIENTO DE LAS CHAPAS DE COBERTURA Y FACHADA

La accioacuten maacutes desfavorable que se presenta es la del viento con un valor de 2727 kNm2 Debido a esto se utilizaraacute una chapa metaacutelica ALACcedilO tipo C5-1000 con un espesor de 40mm y una anchura de 2 metros que es capaz de aguantar una carga de hasta 309 kNm2 El peso propio de la chapa elegida es de 1117 kgm2 lo que equivale a 01096 kNm2 Previamente se consideroacute un peso propio de chapa de 011 kNm2 por lo que no seraacute necesario un recaacutelculo de las cargas

25

8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS MADRES DE COBERTURA

Para el dimensionamiento de las madres de cobertura se barajan 5 opciones en lo referente a la disposicioacuten de eacutestas Para esto primero se ha de descomponer la fuerza en sus dos componentes para asiacute poder calcular por separado los momentos resultantes en sus respectivos planos

La carga es P = 2727 kNm2 se descompone teniendo en cuenta que es perpendicular a la cubierta que a su vez tiene una pendiente del 10

P = 2727 kNm2

Px = P cos (571deg) = 2713 kNm2

Py = P sen (571deg) = 02713 kNm2

Una vez se tiene en sus dos componentes se calculan las leyes de momentos y se elige tanto el tipo de acero como uno de los perfiles IPE HEA y UPN escogiendo el maacutes conveniente en su caso tenieacutendose que cumplir la ecuacioacuten

σ sd=M x

W x

+M y

W y

Siendo

σsd Valor caracteriacutestico de la tensioacuten de cedencia del acero (MPa)

M momento flector de la madre

W moacutedulo resistente del perfil metaacutelico

El procedimiento seraacute escoger un perfil y comprobar la resistencia necesaria para ese perfil con ello elegir el tipo de acero

81 Simplemente apoyadas

DIBUJO SIMPLEMENTE APOYADA

El momento maacuteximo en esta situacioacuten es

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙58822

8=1173 kN m2

M y=Py ∙ L

2

8=02713∙58822

8=1173kN m2

Tipo de perfil Mx (cm3) My (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 35658 -IPE-140 773 123 246868 Fe 430HEA-100 728 268 20478 Fe 360HEA-120 106 385 14105 Fe 360

26

UPN-80 265 636 6266 -UPN-120 607 111 29865 Fe 510UPN-140 864 148 21482 Fe 360

82 Apoyadas y atirantadas a medio vano

En este caso la solicitacioacuten seguacuten el eje x es la misma que en el supuesto anterior soacutelo cambia respecto al eje y al tener un tirante a medio vano

DIBUJO LEYES MOMENTOS X E Y

Los momentos maacuteximos a tener en cuenta son

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙58822

8=1173 kN m2

M y=14∙P y ∙ L

2

8=1

4∙02713 ∙58822

8=02925kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 25514 Fe 430IPE-140 773 123 175526 Fe 360HEA-100 728 268 17204 Fe 360UPN-100 412 849 319161 Fe 510UPN-120 607 111 2195 Fe 360

83 Apoyadas y atirantadas a un tercio de vano

La solicitacioacuten en el eje x sigue siendo igual la que cambia es la referida al eje y En este caso se tienen dos posibles combinaciones ya que en el punto donde Mx es maacuteximo My no lo es y viceversa Para un correcto dimensionamiento se tomaraacuten las dos combinaciones posibles ya que nunca ocurriraacute que Mx y My sean maacuteximos en el mismo punto

Punto B

M xB=

Px ∙ L2

9=2713 ∙58822

9=10426 kN m2

M yB= 1

1125∙P y ∙ L

2

8=02713 ∙58822

8=185kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 410 -IPE-140 773 123 285283 Fe 510IPE-160 109 167 206429 Fe 360HEA-100 728 268 212244 Fe 360

27

UPN-100 412 849 470561 -UPN-120 607 111 338429 Fe 510

Punto C

M xC=

Px ∙ L2

8=2713∙58822

8=1173kN m2

M yB= 1

45∙P y ∙ L

2

8= 1

45∙02713 ∙58822

8=0026kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 224326 Fe 360HEA-100 728 268 162096 Fe 360UPN-100 412 849 287771 Fe 510UPN-120 607 111 195587 Fe 360

84 Madres continuas

85 Meacutetodo Cantileacutever

DIBUJO BARRA CANTILEVER

L = 2a + l

l = 07071 L = 416 m

a = 08614 m

En los extremos las dimensiones son ligeramente distintas

arsquo = 0125 L = 073525 m

Lrsquo = 0875 L = 514675 m

Con estas dimensiones se calculan ahora los momentos flectores como simplemente apoyadas

En los vanos centrales

M x=Px ∙ l

2

8=2713 ∙4162

8=5869kN m2

M y=Py ∙ l

2

8=02713 ∙4162

8=05869kN m2

En los vanos extremos

28

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙5146752

8=6878 kN m2

M y=Py ∙ L

2

8=02713 ∙5146752

8=0 6878kN m2

Se dimensionan las madres teniendo en cuenta la solicitacioacuten mayor en los extremos

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-100 342 579 319936 Fe 510IPE-120 53 865 209311 Fe 360HEA-100 728 268 120149 Fe 360UPN-100 412 849 247978 Fe 430UPN-120 607 111 175293 Fe 360

29

H=9 17 9-12 17 -19

H=105 m

H=12 19 9-105 17 - X

(9minus12 ) (17minusX )=(17minus19 ) (9minus105 )

C e=27

Por otro lado

Ce = F(F+7k)

F=k Ln(max (zZ)L)

K=022

z=105m

Z=5m

L=03

Tabla Coeficiente para tipo de entorno

Grupo de aspereza del entornoParaacutemetro

k L (m) Z (m)

I Borde del mar o de un lago con una superficie de agua en la direccioacuten del viento de al menos 5 km de longitud

0156 0003 10

II Terreno rural llano sin obstaacuteculos ni arbolado de importancia 017 001 10

III Zona rural accidentada o llana con algunos obstaacuteculos aislados como aacuterboles o construcciones pequentildeas

019 005 20

IV Zona urbana en general industrial o forestal 022 03 50

V Centro de negocios de grandes ciudades con profusioacuten de edificios en altura

024 10 100

15

F=022 Ln (10503)=0782176

Coeficiente de Presioacuten

Los coeficientes de presioacuten seraacuten para las paredes verticales y para la cubierta Vamos a estudiar para la direccioacuten del viento (-45degltƟlt45deg) Hay coeficientes de presioacuten exteriores e interiores pudiendo ser de succioacuten (+) y de compresioacuten (-)

1 Coeficiente de presioacuten interior

Tabla Coeficientes de presioacuten interior

Esbeltez en el plano paralelo

al viento

Aacuterea de huecos en zonas de succioacuten respecto al aacuterea total de huecos del edificio

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

le 1 07 07 06 04 03 01 00 - 01 - 03 - 04 - 05ge 4 05 05 04 03 02 01 00 - 01 - 02 - 03 - 03

Como la esbeltez en el plano paralelo es 035 menor que 1 obtenemos que el coeficiente de presioacuten interior es 076 Cpinterior=06( tabla 36)

hb=105

30=035

hb=105

30=025

hb=105

30=05

16

Figura Presiones ejercidas por el viento en una construccioacuten diaacutefana

C e=07

C e=07

Cp interior=06

2 Coeficiente de presioacuten exterior

Cp=06

Paredes

parametros

A m2 h dZona (seguacuten figura) - 45 lt lt 45

A B C D Ege 10 5 -12 -08 -05 08 - 07

1 ldquo ldquo ldquo ldquo - 0 5le 025 ldquo ldquo ldquo 07 - 0 3

17

COEFICIENTES DE PRESION EXTERIOR

Zona A B C D EArea 2413 25087 275 950 950Cp ext -12 -08 -05 07 -03

e=min (b 2h)=min (10021 )=21

dminuse=9

H=105

D=30

A=21105=2205m2

B=189 105=19845m2

C=105 9=945m2

A=2205m2ge10m2

hd=105

30=035

(1minus035 )rarr (08minusD )

(1minus025 )rarr (08minus07 )

(1minus035 ) ( 08minus07 )=(08minusD ) (1minus025 )D=062

18

(1minus035 )rarr (minus05minusE )

(1minus025 )rarr (minus05+03 )

(1minus035 ) (minus05+03 )=(minus05minusE ) (1minus025 )E=-03267

hd=1

A=-05

B=-08

C=-05

D=062

E=-05

hdle025

A=-12

B=-08

C=-05

D=07

E=-03

Cubierta

19

e=min (b 2h)

α=iquest571

α=iquest5 Age10 m2

F=-17

G=-12

H=-06

I=-06

J=02

α=iquest15 Age10 m2

F=-09

G=-08

H=-03

I=-04

J=-1

α=571ge 10

- 09 - 08 - 03 - 04 - 102 02 02 00 00

le 1-2 - 15 - 03 - 04 - 1502 02 02 00 00

20

COEFICIENTES DE PRESION EXTERIOR

Zona F G H I JCp ext -09 -08 -03 -04 1

Entonces los coeficientes de presioacuten total en la cubierta y en las paredes son

Presioacuten total en las paredes (qe)

zona A B C D ECp -18 -14 -11 002 09267Ce 27 27 27 27 27qb(knm2) 04225 04225 04225 04225 04225qe=qbCeCp -2053 -1597 -12548 00228 -1057

Presioacuten total en la cubierta (-45ltθlt45)

zona A B C D Ecp -198 -46 -108 -112 -088Ce 27 27 27 27 27qb(knm2) 04225 04225 04225 04225 04225qe=qbCeCp -256 -189 -137 -137 055

Por tanto de manera esquemaacutetica la sobrecarga del viento quedariacutea

54 ACCIONES-ACCIDENTALES

541 Sismo (norma sismos NSCE)

Al ser una nave industrial metaacutelica no se considera la accioacuten siacutesmica

542 Incendio

Valor de sobrecarga Categoriacutea de uso G cubiertas accesibles uacutenicamente para conservacioacuten

αlt20 deg 1KNm2

21

6 COMBINACIONES DE ACCIONES

Para realizar las combinaciones tenemos que utilizar la ecuacioacuten siguiente

sumj ge 1

γ g j γ g j+γ p P+γ q 1γ k 1+sumigt1

γq iφo jQk i

Acciones permanentes

sumj ge 1

γ g j γ g j

Acciones de pretensado

sumj ge 1

γ p P

Acciones variables

sumj ge 1

γ g j γ g j+γ p P+γ q 1γ k 1+sumigt1

γq iφo jQk i

Resto de acciones variables

sumigt1

γ q iφo j Qk i

γ=41

ψ=41

GK=valor medio de acciones permanentes

QK =valor superior o inferior con una determinada probabilidad de no ser superado en un periodo de tiempo determinado o tambieacuten puede ser el valor nominal

Donde los coeficientes de simultaneidad de acciones son seguacuten el DB-SE-AE

Combinacioacuten de acciones para la cobertura

22

Tabla Coeficiente de simultaneidad (Ψ)

ψ0 Ψ1 Ψ2Sobrecarga superficial de uso (Categoriacuteas seguacuten DB-SE-AE)Zonas residenciales (Categoriacutea A) 07 05 03Zonas administrativas (Categoriacutea B) 07 05 03Zonas destinadas al puacuteblico (Categoriacutea C) 07 07 06Zonas comerciales (Categoriacutea D) 07 07 06Zonas de traacutefico y de aparcamiento de vehiacuteculos ligeros con un pes0 total inferior a 30 kN (Categoriacutea E)

07 07 06

Cubiertas transitables (Categoriacutea F)Cubiertas accesibles uacutenicamente para mantenimiento (Categoriacutea G) 0 0 0Nieve Para altitudes gt 1000m 07 05 02 Para altitudes lt 1000m 05 02 0Viento 06 05 0Temperatura 06 05 0Acciones variables del terreno 07 07 07

Acciones variables de base ndashviento

Permanente γ=120 desfavorable

Variablesγ=150 desfavorable

Sobrecarga superficial de uso cubierta accesible uacutenicamente para mantenimiento (categoriacutea G)

ψ0 Ψ1 Ψ20 0 0

Para nieve con altitud mayor a 1000m

ψ0 Ψ1 Ψ205 02 0

Para viento

ψ0 Ψ1 Ψ206 05 0

Combinacioacuten de acciones para la cobertura

23

AVB Viento

Sd viento=12 [01 35+008+011+00385 ]+[15 (minus137 )cos 571deg ]+15 [ 0 1+05 0197 ]=2727KN m2

AVB Sobrecarga

Sd sobrecarga=12 [ 0135+008+011+00385 ]+[ 15 1 ]+15 [06 (minus137 ) cos (571deg )+05 01975 ]=08574KN m2

AVB Nieve

Sd nieve=12 [ 0135+008+011+00385 ]+ [15 01975 ]+15 [01+06 (minus137 )cos (571 deg) ]=minus0344KN m2

Combinacioacuten de acciones para la fachada

AVB Viento

Sd viento=[15 (minus137 ) cos571 deg ] = -2045KNm2

24

7 DIMENSIONAMIENTO DE LAS CHAPAS DE COBERTURA Y FACHADA

La accioacuten maacutes desfavorable que se presenta es la del viento con un valor de 2727 kNm2 Debido a esto se utilizaraacute una chapa metaacutelica ALACcedilO tipo C5-1000 con un espesor de 40mm y una anchura de 2 metros que es capaz de aguantar una carga de hasta 309 kNm2 El peso propio de la chapa elegida es de 1117 kgm2 lo que equivale a 01096 kNm2 Previamente se consideroacute un peso propio de chapa de 011 kNm2 por lo que no seraacute necesario un recaacutelculo de las cargas

25

8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS MADRES DE COBERTURA

Para el dimensionamiento de las madres de cobertura se barajan 5 opciones en lo referente a la disposicioacuten de eacutestas Para esto primero se ha de descomponer la fuerza en sus dos componentes para asiacute poder calcular por separado los momentos resultantes en sus respectivos planos

La carga es P = 2727 kNm2 se descompone teniendo en cuenta que es perpendicular a la cubierta que a su vez tiene una pendiente del 10

P = 2727 kNm2

Px = P cos (571deg) = 2713 kNm2

Py = P sen (571deg) = 02713 kNm2

Una vez se tiene en sus dos componentes se calculan las leyes de momentos y se elige tanto el tipo de acero como uno de los perfiles IPE HEA y UPN escogiendo el maacutes conveniente en su caso tenieacutendose que cumplir la ecuacioacuten

σ sd=M x

W x

+M y

W y

Siendo

σsd Valor caracteriacutestico de la tensioacuten de cedencia del acero (MPa)

M momento flector de la madre

W moacutedulo resistente del perfil metaacutelico

El procedimiento seraacute escoger un perfil y comprobar la resistencia necesaria para ese perfil con ello elegir el tipo de acero

81 Simplemente apoyadas

DIBUJO SIMPLEMENTE APOYADA

El momento maacuteximo en esta situacioacuten es

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙58822

8=1173 kN m2

M y=Py ∙ L

2

8=02713∙58822

8=1173kN m2

Tipo de perfil Mx (cm3) My (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 35658 -IPE-140 773 123 246868 Fe 430HEA-100 728 268 20478 Fe 360HEA-120 106 385 14105 Fe 360

26

UPN-80 265 636 6266 -UPN-120 607 111 29865 Fe 510UPN-140 864 148 21482 Fe 360

82 Apoyadas y atirantadas a medio vano

En este caso la solicitacioacuten seguacuten el eje x es la misma que en el supuesto anterior soacutelo cambia respecto al eje y al tener un tirante a medio vano

DIBUJO LEYES MOMENTOS X E Y

Los momentos maacuteximos a tener en cuenta son

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙58822

8=1173 kN m2

M y=14∙P y ∙ L

2

8=1

4∙02713 ∙58822

8=02925kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 25514 Fe 430IPE-140 773 123 175526 Fe 360HEA-100 728 268 17204 Fe 360UPN-100 412 849 319161 Fe 510UPN-120 607 111 2195 Fe 360

83 Apoyadas y atirantadas a un tercio de vano

La solicitacioacuten en el eje x sigue siendo igual la que cambia es la referida al eje y En este caso se tienen dos posibles combinaciones ya que en el punto donde Mx es maacuteximo My no lo es y viceversa Para un correcto dimensionamiento se tomaraacuten las dos combinaciones posibles ya que nunca ocurriraacute que Mx y My sean maacuteximos en el mismo punto

Punto B

M xB=

Px ∙ L2

9=2713 ∙58822

9=10426 kN m2

M yB= 1

1125∙P y ∙ L

2

8=02713 ∙58822

8=185kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 410 -IPE-140 773 123 285283 Fe 510IPE-160 109 167 206429 Fe 360HEA-100 728 268 212244 Fe 360

27

UPN-100 412 849 470561 -UPN-120 607 111 338429 Fe 510

Punto C

M xC=

Px ∙ L2

8=2713∙58822

8=1173kN m2

M yB= 1

45∙P y ∙ L

2

8= 1

45∙02713 ∙58822

8=0026kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 224326 Fe 360HEA-100 728 268 162096 Fe 360UPN-100 412 849 287771 Fe 510UPN-120 607 111 195587 Fe 360

84 Madres continuas

85 Meacutetodo Cantileacutever

DIBUJO BARRA CANTILEVER

L = 2a + l

l = 07071 L = 416 m

a = 08614 m

En los extremos las dimensiones son ligeramente distintas

arsquo = 0125 L = 073525 m

Lrsquo = 0875 L = 514675 m

Con estas dimensiones se calculan ahora los momentos flectores como simplemente apoyadas

En los vanos centrales

M x=Px ∙ l

2

8=2713 ∙4162

8=5869kN m2

M y=Py ∙ l

2

8=02713 ∙4162

8=05869kN m2

En los vanos extremos

28

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙5146752

8=6878 kN m2

M y=Py ∙ L

2

8=02713 ∙5146752

8=0 6878kN m2

Se dimensionan las madres teniendo en cuenta la solicitacioacuten mayor en los extremos

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-100 342 579 319936 Fe 510IPE-120 53 865 209311 Fe 360HEA-100 728 268 120149 Fe 360UPN-100 412 849 247978 Fe 430UPN-120 607 111 175293 Fe 360

29

F=022 Ln (10503)=0782176

Coeficiente de Presioacuten

Los coeficientes de presioacuten seraacuten para las paredes verticales y para la cubierta Vamos a estudiar para la direccioacuten del viento (-45degltƟlt45deg) Hay coeficientes de presioacuten exteriores e interiores pudiendo ser de succioacuten (+) y de compresioacuten (-)

1 Coeficiente de presioacuten interior

Tabla Coeficientes de presioacuten interior

Esbeltez en el plano paralelo

al viento

Aacuterea de huecos en zonas de succioacuten respecto al aacuterea total de huecos del edificio

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

le 1 07 07 06 04 03 01 00 - 01 - 03 - 04 - 05ge 4 05 05 04 03 02 01 00 - 01 - 02 - 03 - 03

Como la esbeltez en el plano paralelo es 035 menor que 1 obtenemos que el coeficiente de presioacuten interior es 076 Cpinterior=06( tabla 36)

hb=105

30=035

hb=105

30=025

hb=105

30=05

16

Figura Presiones ejercidas por el viento en una construccioacuten diaacutefana

C e=07

C e=07

Cp interior=06

2 Coeficiente de presioacuten exterior

Cp=06

Paredes

parametros

A m2 h dZona (seguacuten figura) - 45 lt lt 45

A B C D Ege 10 5 -12 -08 -05 08 - 07

1 ldquo ldquo ldquo ldquo - 0 5le 025 ldquo ldquo ldquo 07 - 0 3

17

COEFICIENTES DE PRESION EXTERIOR

Zona A B C D EArea 2413 25087 275 950 950Cp ext -12 -08 -05 07 -03

e=min (b 2h)=min (10021 )=21

dminuse=9

H=105

D=30

A=21105=2205m2

B=189 105=19845m2

C=105 9=945m2

A=2205m2ge10m2

hd=105

30=035

(1minus035 )rarr (08minusD )

(1minus025 )rarr (08minus07 )

(1minus035 ) ( 08minus07 )=(08minusD ) (1minus025 )D=062

18

(1minus035 )rarr (minus05minusE )

(1minus025 )rarr (minus05+03 )

(1minus035 ) (minus05+03 )=(minus05minusE ) (1minus025 )E=-03267

hd=1

A=-05

B=-08

C=-05

D=062

E=-05

hdle025

A=-12

B=-08

C=-05

D=07

E=-03

Cubierta

19

e=min (b 2h)

α=iquest571

α=iquest5 Age10 m2

F=-17

G=-12

H=-06

I=-06

J=02

α=iquest15 Age10 m2

F=-09

G=-08

H=-03

I=-04

J=-1

α=571ge 10

- 09 - 08 - 03 - 04 - 102 02 02 00 00

le 1-2 - 15 - 03 - 04 - 1502 02 02 00 00

20

COEFICIENTES DE PRESION EXTERIOR

Zona F G H I JCp ext -09 -08 -03 -04 1

Entonces los coeficientes de presioacuten total en la cubierta y en las paredes son

Presioacuten total en las paredes (qe)

zona A B C D ECp -18 -14 -11 002 09267Ce 27 27 27 27 27qb(knm2) 04225 04225 04225 04225 04225qe=qbCeCp -2053 -1597 -12548 00228 -1057

Presioacuten total en la cubierta (-45ltθlt45)

zona A B C D Ecp -198 -46 -108 -112 -088Ce 27 27 27 27 27qb(knm2) 04225 04225 04225 04225 04225qe=qbCeCp -256 -189 -137 -137 055

Por tanto de manera esquemaacutetica la sobrecarga del viento quedariacutea

54 ACCIONES-ACCIDENTALES

541 Sismo (norma sismos NSCE)

Al ser una nave industrial metaacutelica no se considera la accioacuten siacutesmica

542 Incendio

Valor de sobrecarga Categoriacutea de uso G cubiertas accesibles uacutenicamente para conservacioacuten

αlt20 deg 1KNm2

21

6 COMBINACIONES DE ACCIONES

Para realizar las combinaciones tenemos que utilizar la ecuacioacuten siguiente

sumj ge 1

γ g j γ g j+γ p P+γ q 1γ k 1+sumigt1

γq iφo jQk i

Acciones permanentes

sumj ge 1

γ g j γ g j

Acciones de pretensado

sumj ge 1

γ p P

Acciones variables

sumj ge 1

γ g j γ g j+γ p P+γ q 1γ k 1+sumigt1

γq iφo jQk i

Resto de acciones variables

sumigt1

γ q iφo j Qk i

γ=41

ψ=41

GK=valor medio de acciones permanentes

QK =valor superior o inferior con una determinada probabilidad de no ser superado en un periodo de tiempo determinado o tambieacuten puede ser el valor nominal

Donde los coeficientes de simultaneidad de acciones son seguacuten el DB-SE-AE

Combinacioacuten de acciones para la cobertura

22

Tabla Coeficiente de simultaneidad (Ψ)

ψ0 Ψ1 Ψ2Sobrecarga superficial de uso (Categoriacuteas seguacuten DB-SE-AE)Zonas residenciales (Categoriacutea A) 07 05 03Zonas administrativas (Categoriacutea B) 07 05 03Zonas destinadas al puacuteblico (Categoriacutea C) 07 07 06Zonas comerciales (Categoriacutea D) 07 07 06Zonas de traacutefico y de aparcamiento de vehiacuteculos ligeros con un pes0 total inferior a 30 kN (Categoriacutea E)

07 07 06

Cubiertas transitables (Categoriacutea F)Cubiertas accesibles uacutenicamente para mantenimiento (Categoriacutea G) 0 0 0Nieve Para altitudes gt 1000m 07 05 02 Para altitudes lt 1000m 05 02 0Viento 06 05 0Temperatura 06 05 0Acciones variables del terreno 07 07 07

Acciones variables de base ndashviento

Permanente γ=120 desfavorable

Variablesγ=150 desfavorable

Sobrecarga superficial de uso cubierta accesible uacutenicamente para mantenimiento (categoriacutea G)

ψ0 Ψ1 Ψ20 0 0

Para nieve con altitud mayor a 1000m

ψ0 Ψ1 Ψ205 02 0

Para viento

ψ0 Ψ1 Ψ206 05 0

Combinacioacuten de acciones para la cobertura

23

AVB Viento

Sd viento=12 [01 35+008+011+00385 ]+[15 (minus137 )cos 571deg ]+15 [ 0 1+05 0197 ]=2727KN m2

AVB Sobrecarga

Sd sobrecarga=12 [ 0135+008+011+00385 ]+[ 15 1 ]+15 [06 (minus137 ) cos (571deg )+05 01975 ]=08574KN m2

AVB Nieve

Sd nieve=12 [ 0135+008+011+00385 ]+ [15 01975 ]+15 [01+06 (minus137 )cos (571 deg) ]=minus0344KN m2

Combinacioacuten de acciones para la fachada

AVB Viento

Sd viento=[15 (minus137 ) cos571 deg ] = -2045KNm2

24

7 DIMENSIONAMIENTO DE LAS CHAPAS DE COBERTURA Y FACHADA

La accioacuten maacutes desfavorable que se presenta es la del viento con un valor de 2727 kNm2 Debido a esto se utilizaraacute una chapa metaacutelica ALACcedilO tipo C5-1000 con un espesor de 40mm y una anchura de 2 metros que es capaz de aguantar una carga de hasta 309 kNm2 El peso propio de la chapa elegida es de 1117 kgm2 lo que equivale a 01096 kNm2 Previamente se consideroacute un peso propio de chapa de 011 kNm2 por lo que no seraacute necesario un recaacutelculo de las cargas

25

8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS MADRES DE COBERTURA

Para el dimensionamiento de las madres de cobertura se barajan 5 opciones en lo referente a la disposicioacuten de eacutestas Para esto primero se ha de descomponer la fuerza en sus dos componentes para asiacute poder calcular por separado los momentos resultantes en sus respectivos planos

La carga es P = 2727 kNm2 se descompone teniendo en cuenta que es perpendicular a la cubierta que a su vez tiene una pendiente del 10

P = 2727 kNm2

Px = P cos (571deg) = 2713 kNm2

Py = P sen (571deg) = 02713 kNm2

Una vez se tiene en sus dos componentes se calculan las leyes de momentos y se elige tanto el tipo de acero como uno de los perfiles IPE HEA y UPN escogiendo el maacutes conveniente en su caso tenieacutendose que cumplir la ecuacioacuten

σ sd=M x

W x

+M y

W y

Siendo

σsd Valor caracteriacutestico de la tensioacuten de cedencia del acero (MPa)

M momento flector de la madre

W moacutedulo resistente del perfil metaacutelico

El procedimiento seraacute escoger un perfil y comprobar la resistencia necesaria para ese perfil con ello elegir el tipo de acero

81 Simplemente apoyadas

DIBUJO SIMPLEMENTE APOYADA

El momento maacuteximo en esta situacioacuten es

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙58822

8=1173 kN m2

M y=Py ∙ L

2

8=02713∙58822

8=1173kN m2

Tipo de perfil Mx (cm3) My (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 35658 -IPE-140 773 123 246868 Fe 430HEA-100 728 268 20478 Fe 360HEA-120 106 385 14105 Fe 360

26

UPN-80 265 636 6266 -UPN-120 607 111 29865 Fe 510UPN-140 864 148 21482 Fe 360

82 Apoyadas y atirantadas a medio vano

En este caso la solicitacioacuten seguacuten el eje x es la misma que en el supuesto anterior soacutelo cambia respecto al eje y al tener un tirante a medio vano

DIBUJO LEYES MOMENTOS X E Y

Los momentos maacuteximos a tener en cuenta son

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙58822

8=1173 kN m2

M y=14∙P y ∙ L

2

8=1

4∙02713 ∙58822

8=02925kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 25514 Fe 430IPE-140 773 123 175526 Fe 360HEA-100 728 268 17204 Fe 360UPN-100 412 849 319161 Fe 510UPN-120 607 111 2195 Fe 360

83 Apoyadas y atirantadas a un tercio de vano

La solicitacioacuten en el eje x sigue siendo igual la que cambia es la referida al eje y En este caso se tienen dos posibles combinaciones ya que en el punto donde Mx es maacuteximo My no lo es y viceversa Para un correcto dimensionamiento se tomaraacuten las dos combinaciones posibles ya que nunca ocurriraacute que Mx y My sean maacuteximos en el mismo punto

Punto B

M xB=

Px ∙ L2

9=2713 ∙58822

9=10426 kN m2

M yB= 1

1125∙P y ∙ L

2

8=02713 ∙58822

8=185kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 410 -IPE-140 773 123 285283 Fe 510IPE-160 109 167 206429 Fe 360HEA-100 728 268 212244 Fe 360

27

UPN-100 412 849 470561 -UPN-120 607 111 338429 Fe 510

Punto C

M xC=

Px ∙ L2

8=2713∙58822

8=1173kN m2

M yB= 1

45∙P y ∙ L

2

8= 1

45∙02713 ∙58822

8=0026kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 224326 Fe 360HEA-100 728 268 162096 Fe 360UPN-100 412 849 287771 Fe 510UPN-120 607 111 195587 Fe 360

84 Madres continuas

85 Meacutetodo Cantileacutever

DIBUJO BARRA CANTILEVER

L = 2a + l

l = 07071 L = 416 m

a = 08614 m

En los extremos las dimensiones son ligeramente distintas

arsquo = 0125 L = 073525 m

Lrsquo = 0875 L = 514675 m

Con estas dimensiones se calculan ahora los momentos flectores como simplemente apoyadas

En los vanos centrales

M x=Px ∙ l

2

8=2713 ∙4162

8=5869kN m2

M y=Py ∙ l

2

8=02713 ∙4162

8=05869kN m2

En los vanos extremos

28

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙5146752

8=6878 kN m2

M y=Py ∙ L

2

8=02713 ∙5146752

8=0 6878kN m2

Se dimensionan las madres teniendo en cuenta la solicitacioacuten mayor en los extremos

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-100 342 579 319936 Fe 510IPE-120 53 865 209311 Fe 360HEA-100 728 268 120149 Fe 360UPN-100 412 849 247978 Fe 430UPN-120 607 111 175293 Fe 360

29

C e=07

C e=07

Cp interior=06

2 Coeficiente de presioacuten exterior

Cp=06

Paredes

parametros

A m2 h dZona (seguacuten figura) - 45 lt lt 45

A B C D Ege 10 5 -12 -08 -05 08 - 07

1 ldquo ldquo ldquo ldquo - 0 5le 025 ldquo ldquo ldquo 07 - 0 3

17

COEFICIENTES DE PRESION EXTERIOR

Zona A B C D EArea 2413 25087 275 950 950Cp ext -12 -08 -05 07 -03

e=min (b 2h)=min (10021 )=21

dminuse=9

H=105

D=30

A=21105=2205m2

B=189 105=19845m2

C=105 9=945m2

A=2205m2ge10m2

hd=105

30=035

(1minus035 )rarr (08minusD )

(1minus025 )rarr (08minus07 )

(1minus035 ) ( 08minus07 )=(08minusD ) (1minus025 )D=062

18

(1minus035 )rarr (minus05minusE )

(1minus025 )rarr (minus05+03 )

(1minus035 ) (minus05+03 )=(minus05minusE ) (1minus025 )E=-03267

hd=1

A=-05

B=-08

C=-05

D=062

E=-05

hdle025

A=-12

B=-08

C=-05

D=07

E=-03

Cubierta

19

e=min (b 2h)

α=iquest571

α=iquest5 Age10 m2

F=-17

G=-12

H=-06

I=-06

J=02

α=iquest15 Age10 m2

F=-09

G=-08

H=-03

I=-04

J=-1

α=571ge 10

- 09 - 08 - 03 - 04 - 102 02 02 00 00

le 1-2 - 15 - 03 - 04 - 1502 02 02 00 00

20

COEFICIENTES DE PRESION EXTERIOR

Zona F G H I JCp ext -09 -08 -03 -04 1

Entonces los coeficientes de presioacuten total en la cubierta y en las paredes son

Presioacuten total en las paredes (qe)

zona A B C D ECp -18 -14 -11 002 09267Ce 27 27 27 27 27qb(knm2) 04225 04225 04225 04225 04225qe=qbCeCp -2053 -1597 -12548 00228 -1057

Presioacuten total en la cubierta (-45ltθlt45)

zona A B C D Ecp -198 -46 -108 -112 -088Ce 27 27 27 27 27qb(knm2) 04225 04225 04225 04225 04225qe=qbCeCp -256 -189 -137 -137 055

Por tanto de manera esquemaacutetica la sobrecarga del viento quedariacutea

54 ACCIONES-ACCIDENTALES

541 Sismo (norma sismos NSCE)

Al ser una nave industrial metaacutelica no se considera la accioacuten siacutesmica

542 Incendio

Valor de sobrecarga Categoriacutea de uso G cubiertas accesibles uacutenicamente para conservacioacuten

αlt20 deg 1KNm2

21

6 COMBINACIONES DE ACCIONES

Para realizar las combinaciones tenemos que utilizar la ecuacioacuten siguiente

sumj ge 1

γ g j γ g j+γ p P+γ q 1γ k 1+sumigt1

γq iφo jQk i

Acciones permanentes

sumj ge 1

γ g j γ g j

Acciones de pretensado

sumj ge 1

γ p P

Acciones variables

sumj ge 1

γ g j γ g j+γ p P+γ q 1γ k 1+sumigt1

γq iφo jQk i

Resto de acciones variables

sumigt1

γ q iφo j Qk i

γ=41

ψ=41

GK=valor medio de acciones permanentes

QK =valor superior o inferior con una determinada probabilidad de no ser superado en un periodo de tiempo determinado o tambieacuten puede ser el valor nominal

Donde los coeficientes de simultaneidad de acciones son seguacuten el DB-SE-AE

Combinacioacuten de acciones para la cobertura

22

Tabla Coeficiente de simultaneidad (Ψ)

ψ0 Ψ1 Ψ2Sobrecarga superficial de uso (Categoriacuteas seguacuten DB-SE-AE)Zonas residenciales (Categoriacutea A) 07 05 03Zonas administrativas (Categoriacutea B) 07 05 03Zonas destinadas al puacuteblico (Categoriacutea C) 07 07 06Zonas comerciales (Categoriacutea D) 07 07 06Zonas de traacutefico y de aparcamiento de vehiacuteculos ligeros con un pes0 total inferior a 30 kN (Categoriacutea E)

07 07 06

Cubiertas transitables (Categoriacutea F)Cubiertas accesibles uacutenicamente para mantenimiento (Categoriacutea G) 0 0 0Nieve Para altitudes gt 1000m 07 05 02 Para altitudes lt 1000m 05 02 0Viento 06 05 0Temperatura 06 05 0Acciones variables del terreno 07 07 07

Acciones variables de base ndashviento

Permanente γ=120 desfavorable

Variablesγ=150 desfavorable

Sobrecarga superficial de uso cubierta accesible uacutenicamente para mantenimiento (categoriacutea G)

ψ0 Ψ1 Ψ20 0 0

Para nieve con altitud mayor a 1000m

ψ0 Ψ1 Ψ205 02 0

Para viento

ψ0 Ψ1 Ψ206 05 0

Combinacioacuten de acciones para la cobertura

23

AVB Viento

Sd viento=12 [01 35+008+011+00385 ]+[15 (minus137 )cos 571deg ]+15 [ 0 1+05 0197 ]=2727KN m2

AVB Sobrecarga

Sd sobrecarga=12 [ 0135+008+011+00385 ]+[ 15 1 ]+15 [06 (minus137 ) cos (571deg )+05 01975 ]=08574KN m2

AVB Nieve

Sd nieve=12 [ 0135+008+011+00385 ]+ [15 01975 ]+15 [01+06 (minus137 )cos (571 deg) ]=minus0344KN m2

Combinacioacuten de acciones para la fachada

AVB Viento

Sd viento=[15 (minus137 ) cos571 deg ] = -2045KNm2

24

7 DIMENSIONAMIENTO DE LAS CHAPAS DE COBERTURA Y FACHADA

La accioacuten maacutes desfavorable que se presenta es la del viento con un valor de 2727 kNm2 Debido a esto se utilizaraacute una chapa metaacutelica ALACcedilO tipo C5-1000 con un espesor de 40mm y una anchura de 2 metros que es capaz de aguantar una carga de hasta 309 kNm2 El peso propio de la chapa elegida es de 1117 kgm2 lo que equivale a 01096 kNm2 Previamente se consideroacute un peso propio de chapa de 011 kNm2 por lo que no seraacute necesario un recaacutelculo de las cargas

25

8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS MADRES DE COBERTURA

Para el dimensionamiento de las madres de cobertura se barajan 5 opciones en lo referente a la disposicioacuten de eacutestas Para esto primero se ha de descomponer la fuerza en sus dos componentes para asiacute poder calcular por separado los momentos resultantes en sus respectivos planos

La carga es P = 2727 kNm2 se descompone teniendo en cuenta que es perpendicular a la cubierta que a su vez tiene una pendiente del 10

P = 2727 kNm2

Px = P cos (571deg) = 2713 kNm2

Py = P sen (571deg) = 02713 kNm2

Una vez se tiene en sus dos componentes se calculan las leyes de momentos y se elige tanto el tipo de acero como uno de los perfiles IPE HEA y UPN escogiendo el maacutes conveniente en su caso tenieacutendose que cumplir la ecuacioacuten

σ sd=M x

W x

+M y

W y

Siendo

σsd Valor caracteriacutestico de la tensioacuten de cedencia del acero (MPa)

M momento flector de la madre

W moacutedulo resistente del perfil metaacutelico

El procedimiento seraacute escoger un perfil y comprobar la resistencia necesaria para ese perfil con ello elegir el tipo de acero

81 Simplemente apoyadas

DIBUJO SIMPLEMENTE APOYADA

El momento maacuteximo en esta situacioacuten es

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙58822

8=1173 kN m2

M y=Py ∙ L

2

8=02713∙58822

8=1173kN m2

Tipo de perfil Mx (cm3) My (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 35658 -IPE-140 773 123 246868 Fe 430HEA-100 728 268 20478 Fe 360HEA-120 106 385 14105 Fe 360

26

UPN-80 265 636 6266 -UPN-120 607 111 29865 Fe 510UPN-140 864 148 21482 Fe 360

82 Apoyadas y atirantadas a medio vano

En este caso la solicitacioacuten seguacuten el eje x es la misma que en el supuesto anterior soacutelo cambia respecto al eje y al tener un tirante a medio vano

DIBUJO LEYES MOMENTOS X E Y

Los momentos maacuteximos a tener en cuenta son

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙58822

8=1173 kN m2

M y=14∙P y ∙ L

2

8=1

4∙02713 ∙58822

8=02925kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 25514 Fe 430IPE-140 773 123 175526 Fe 360HEA-100 728 268 17204 Fe 360UPN-100 412 849 319161 Fe 510UPN-120 607 111 2195 Fe 360

83 Apoyadas y atirantadas a un tercio de vano

La solicitacioacuten en el eje x sigue siendo igual la que cambia es la referida al eje y En este caso se tienen dos posibles combinaciones ya que en el punto donde Mx es maacuteximo My no lo es y viceversa Para un correcto dimensionamiento se tomaraacuten las dos combinaciones posibles ya que nunca ocurriraacute que Mx y My sean maacuteximos en el mismo punto

Punto B

M xB=

Px ∙ L2

9=2713 ∙58822

9=10426 kN m2

M yB= 1

1125∙P y ∙ L

2

8=02713 ∙58822

8=185kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 410 -IPE-140 773 123 285283 Fe 510IPE-160 109 167 206429 Fe 360HEA-100 728 268 212244 Fe 360

27

UPN-100 412 849 470561 -UPN-120 607 111 338429 Fe 510

Punto C

M xC=

Px ∙ L2

8=2713∙58822

8=1173kN m2

M yB= 1

45∙P y ∙ L

2

8= 1

45∙02713 ∙58822

8=0026kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 224326 Fe 360HEA-100 728 268 162096 Fe 360UPN-100 412 849 287771 Fe 510UPN-120 607 111 195587 Fe 360

84 Madres continuas

85 Meacutetodo Cantileacutever

DIBUJO BARRA CANTILEVER

L = 2a + l

l = 07071 L = 416 m

a = 08614 m

En los extremos las dimensiones son ligeramente distintas

arsquo = 0125 L = 073525 m

Lrsquo = 0875 L = 514675 m

Con estas dimensiones se calculan ahora los momentos flectores como simplemente apoyadas

En los vanos centrales

M x=Px ∙ l

2

8=2713 ∙4162

8=5869kN m2

M y=Py ∙ l

2

8=02713 ∙4162

8=05869kN m2

En los vanos extremos

28

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙5146752

8=6878 kN m2

M y=Py ∙ L

2

8=02713 ∙5146752

8=0 6878kN m2

Se dimensionan las madres teniendo en cuenta la solicitacioacuten mayor en los extremos

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-100 342 579 319936 Fe 510IPE-120 53 865 209311 Fe 360HEA-100 728 268 120149 Fe 360UPN-100 412 849 247978 Fe 430UPN-120 607 111 175293 Fe 360

29

COEFICIENTES DE PRESION EXTERIOR

Zona A B C D EArea 2413 25087 275 950 950Cp ext -12 -08 -05 07 -03

e=min (b 2h)=min (10021 )=21

dminuse=9

H=105

D=30

A=21105=2205m2

B=189 105=19845m2

C=105 9=945m2

A=2205m2ge10m2

hd=105

30=035

(1minus035 )rarr (08minusD )

(1minus025 )rarr (08minus07 )

(1minus035 ) ( 08minus07 )=(08minusD ) (1minus025 )D=062

18

(1minus035 )rarr (minus05minusE )

(1minus025 )rarr (minus05+03 )

(1minus035 ) (minus05+03 )=(minus05minusE ) (1minus025 )E=-03267

hd=1

A=-05

B=-08

C=-05

D=062

E=-05

hdle025

A=-12

B=-08

C=-05

D=07

E=-03

Cubierta

19

e=min (b 2h)

α=iquest571

α=iquest5 Age10 m2

F=-17

G=-12

H=-06

I=-06

J=02

α=iquest15 Age10 m2

F=-09

G=-08

H=-03

I=-04

J=-1

α=571ge 10

- 09 - 08 - 03 - 04 - 102 02 02 00 00

le 1-2 - 15 - 03 - 04 - 1502 02 02 00 00

20

COEFICIENTES DE PRESION EXTERIOR

Zona F G H I JCp ext -09 -08 -03 -04 1

Entonces los coeficientes de presioacuten total en la cubierta y en las paredes son

Presioacuten total en las paredes (qe)

zona A B C D ECp -18 -14 -11 002 09267Ce 27 27 27 27 27qb(knm2) 04225 04225 04225 04225 04225qe=qbCeCp -2053 -1597 -12548 00228 -1057

Presioacuten total en la cubierta (-45ltθlt45)

zona A B C D Ecp -198 -46 -108 -112 -088Ce 27 27 27 27 27qb(knm2) 04225 04225 04225 04225 04225qe=qbCeCp -256 -189 -137 -137 055

Por tanto de manera esquemaacutetica la sobrecarga del viento quedariacutea

54 ACCIONES-ACCIDENTALES

541 Sismo (norma sismos NSCE)

Al ser una nave industrial metaacutelica no se considera la accioacuten siacutesmica

542 Incendio

Valor de sobrecarga Categoriacutea de uso G cubiertas accesibles uacutenicamente para conservacioacuten

αlt20 deg 1KNm2

21

6 COMBINACIONES DE ACCIONES

Para realizar las combinaciones tenemos que utilizar la ecuacioacuten siguiente

sumj ge 1

γ g j γ g j+γ p P+γ q 1γ k 1+sumigt1

γq iφo jQk i

Acciones permanentes

sumj ge 1

γ g j γ g j

Acciones de pretensado

sumj ge 1

γ p P

Acciones variables

sumj ge 1

γ g j γ g j+γ p P+γ q 1γ k 1+sumigt1

γq iφo jQk i

Resto de acciones variables

sumigt1

γ q iφo j Qk i

γ=41

ψ=41

GK=valor medio de acciones permanentes

QK =valor superior o inferior con una determinada probabilidad de no ser superado en un periodo de tiempo determinado o tambieacuten puede ser el valor nominal

Donde los coeficientes de simultaneidad de acciones son seguacuten el DB-SE-AE

Combinacioacuten de acciones para la cobertura

22

Tabla Coeficiente de simultaneidad (Ψ)

ψ0 Ψ1 Ψ2Sobrecarga superficial de uso (Categoriacuteas seguacuten DB-SE-AE)Zonas residenciales (Categoriacutea A) 07 05 03Zonas administrativas (Categoriacutea B) 07 05 03Zonas destinadas al puacuteblico (Categoriacutea C) 07 07 06Zonas comerciales (Categoriacutea D) 07 07 06Zonas de traacutefico y de aparcamiento de vehiacuteculos ligeros con un pes0 total inferior a 30 kN (Categoriacutea E)

07 07 06

Cubiertas transitables (Categoriacutea F)Cubiertas accesibles uacutenicamente para mantenimiento (Categoriacutea G) 0 0 0Nieve Para altitudes gt 1000m 07 05 02 Para altitudes lt 1000m 05 02 0Viento 06 05 0Temperatura 06 05 0Acciones variables del terreno 07 07 07

Acciones variables de base ndashviento

Permanente γ=120 desfavorable

Variablesγ=150 desfavorable

Sobrecarga superficial de uso cubierta accesible uacutenicamente para mantenimiento (categoriacutea G)

ψ0 Ψ1 Ψ20 0 0

Para nieve con altitud mayor a 1000m

ψ0 Ψ1 Ψ205 02 0

Para viento

ψ0 Ψ1 Ψ206 05 0

Combinacioacuten de acciones para la cobertura

23

AVB Viento

Sd viento=12 [01 35+008+011+00385 ]+[15 (minus137 )cos 571deg ]+15 [ 0 1+05 0197 ]=2727KN m2

AVB Sobrecarga

Sd sobrecarga=12 [ 0135+008+011+00385 ]+[ 15 1 ]+15 [06 (minus137 ) cos (571deg )+05 01975 ]=08574KN m2

AVB Nieve

Sd nieve=12 [ 0135+008+011+00385 ]+ [15 01975 ]+15 [01+06 (minus137 )cos (571 deg) ]=minus0344KN m2

Combinacioacuten de acciones para la fachada

AVB Viento

Sd viento=[15 (minus137 ) cos571 deg ] = -2045KNm2

24

7 DIMENSIONAMIENTO DE LAS CHAPAS DE COBERTURA Y FACHADA

La accioacuten maacutes desfavorable que se presenta es la del viento con un valor de 2727 kNm2 Debido a esto se utilizaraacute una chapa metaacutelica ALACcedilO tipo C5-1000 con un espesor de 40mm y una anchura de 2 metros que es capaz de aguantar una carga de hasta 309 kNm2 El peso propio de la chapa elegida es de 1117 kgm2 lo que equivale a 01096 kNm2 Previamente se consideroacute un peso propio de chapa de 011 kNm2 por lo que no seraacute necesario un recaacutelculo de las cargas

25

8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS MADRES DE COBERTURA

Para el dimensionamiento de las madres de cobertura se barajan 5 opciones en lo referente a la disposicioacuten de eacutestas Para esto primero se ha de descomponer la fuerza en sus dos componentes para asiacute poder calcular por separado los momentos resultantes en sus respectivos planos

La carga es P = 2727 kNm2 se descompone teniendo en cuenta que es perpendicular a la cubierta que a su vez tiene una pendiente del 10

P = 2727 kNm2

Px = P cos (571deg) = 2713 kNm2

Py = P sen (571deg) = 02713 kNm2

Una vez se tiene en sus dos componentes se calculan las leyes de momentos y se elige tanto el tipo de acero como uno de los perfiles IPE HEA y UPN escogiendo el maacutes conveniente en su caso tenieacutendose que cumplir la ecuacioacuten

σ sd=M x

W x

+M y

W y

Siendo

σsd Valor caracteriacutestico de la tensioacuten de cedencia del acero (MPa)

M momento flector de la madre

W moacutedulo resistente del perfil metaacutelico

El procedimiento seraacute escoger un perfil y comprobar la resistencia necesaria para ese perfil con ello elegir el tipo de acero

81 Simplemente apoyadas

DIBUJO SIMPLEMENTE APOYADA

El momento maacuteximo en esta situacioacuten es

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙58822

8=1173 kN m2

M y=Py ∙ L

2

8=02713∙58822

8=1173kN m2

Tipo de perfil Mx (cm3) My (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 35658 -IPE-140 773 123 246868 Fe 430HEA-100 728 268 20478 Fe 360HEA-120 106 385 14105 Fe 360

26

UPN-80 265 636 6266 -UPN-120 607 111 29865 Fe 510UPN-140 864 148 21482 Fe 360

82 Apoyadas y atirantadas a medio vano

En este caso la solicitacioacuten seguacuten el eje x es la misma que en el supuesto anterior soacutelo cambia respecto al eje y al tener un tirante a medio vano

DIBUJO LEYES MOMENTOS X E Y

Los momentos maacuteximos a tener en cuenta son

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙58822

8=1173 kN m2

M y=14∙P y ∙ L

2

8=1

4∙02713 ∙58822

8=02925kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 25514 Fe 430IPE-140 773 123 175526 Fe 360HEA-100 728 268 17204 Fe 360UPN-100 412 849 319161 Fe 510UPN-120 607 111 2195 Fe 360

83 Apoyadas y atirantadas a un tercio de vano

La solicitacioacuten en el eje x sigue siendo igual la que cambia es la referida al eje y En este caso se tienen dos posibles combinaciones ya que en el punto donde Mx es maacuteximo My no lo es y viceversa Para un correcto dimensionamiento se tomaraacuten las dos combinaciones posibles ya que nunca ocurriraacute que Mx y My sean maacuteximos en el mismo punto

Punto B

M xB=

Px ∙ L2

9=2713 ∙58822

9=10426 kN m2

M yB= 1

1125∙P y ∙ L

2

8=02713 ∙58822

8=185kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 410 -IPE-140 773 123 285283 Fe 510IPE-160 109 167 206429 Fe 360HEA-100 728 268 212244 Fe 360

27

UPN-100 412 849 470561 -UPN-120 607 111 338429 Fe 510

Punto C

M xC=

Px ∙ L2

8=2713∙58822

8=1173kN m2

M yB= 1

45∙P y ∙ L

2

8= 1

45∙02713 ∙58822

8=0026kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 224326 Fe 360HEA-100 728 268 162096 Fe 360UPN-100 412 849 287771 Fe 510UPN-120 607 111 195587 Fe 360

84 Madres continuas

85 Meacutetodo Cantileacutever

DIBUJO BARRA CANTILEVER

L = 2a + l

l = 07071 L = 416 m

a = 08614 m

En los extremos las dimensiones son ligeramente distintas

arsquo = 0125 L = 073525 m

Lrsquo = 0875 L = 514675 m

Con estas dimensiones se calculan ahora los momentos flectores como simplemente apoyadas

En los vanos centrales

M x=Px ∙ l

2

8=2713 ∙4162

8=5869kN m2

M y=Py ∙ l

2

8=02713 ∙4162

8=05869kN m2

En los vanos extremos

28

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙5146752

8=6878 kN m2

M y=Py ∙ L

2

8=02713 ∙5146752

8=0 6878kN m2

Se dimensionan las madres teniendo en cuenta la solicitacioacuten mayor en los extremos

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-100 342 579 319936 Fe 510IPE-120 53 865 209311 Fe 360HEA-100 728 268 120149 Fe 360UPN-100 412 849 247978 Fe 430UPN-120 607 111 175293 Fe 360

29

(1minus035 )rarr (minus05minusE )

(1minus025 )rarr (minus05+03 )

(1minus035 ) (minus05+03 )=(minus05minusE ) (1minus025 )E=-03267

hd=1

A=-05

B=-08

C=-05

D=062

E=-05

hdle025

A=-12

B=-08

C=-05

D=07

E=-03

Cubierta

19

e=min (b 2h)

α=iquest571

α=iquest5 Age10 m2

F=-17

G=-12

H=-06

I=-06

J=02

α=iquest15 Age10 m2

F=-09

G=-08

H=-03

I=-04

J=-1

α=571ge 10

- 09 - 08 - 03 - 04 - 102 02 02 00 00

le 1-2 - 15 - 03 - 04 - 1502 02 02 00 00

20

COEFICIENTES DE PRESION EXTERIOR

Zona F G H I JCp ext -09 -08 -03 -04 1

Entonces los coeficientes de presioacuten total en la cubierta y en las paredes son

Presioacuten total en las paredes (qe)

zona A B C D ECp -18 -14 -11 002 09267Ce 27 27 27 27 27qb(knm2) 04225 04225 04225 04225 04225qe=qbCeCp -2053 -1597 -12548 00228 -1057

Presioacuten total en la cubierta (-45ltθlt45)

zona A B C D Ecp -198 -46 -108 -112 -088Ce 27 27 27 27 27qb(knm2) 04225 04225 04225 04225 04225qe=qbCeCp -256 -189 -137 -137 055

Por tanto de manera esquemaacutetica la sobrecarga del viento quedariacutea

54 ACCIONES-ACCIDENTALES

541 Sismo (norma sismos NSCE)

Al ser una nave industrial metaacutelica no se considera la accioacuten siacutesmica

542 Incendio

Valor de sobrecarga Categoriacutea de uso G cubiertas accesibles uacutenicamente para conservacioacuten

αlt20 deg 1KNm2

21

6 COMBINACIONES DE ACCIONES

Para realizar las combinaciones tenemos que utilizar la ecuacioacuten siguiente

sumj ge 1

γ g j γ g j+γ p P+γ q 1γ k 1+sumigt1

γq iφo jQk i

Acciones permanentes

sumj ge 1

γ g j γ g j

Acciones de pretensado

sumj ge 1

γ p P

Acciones variables

sumj ge 1

γ g j γ g j+γ p P+γ q 1γ k 1+sumigt1

γq iφo jQk i

Resto de acciones variables

sumigt1

γ q iφo j Qk i

γ=41

ψ=41

GK=valor medio de acciones permanentes

QK =valor superior o inferior con una determinada probabilidad de no ser superado en un periodo de tiempo determinado o tambieacuten puede ser el valor nominal

Donde los coeficientes de simultaneidad de acciones son seguacuten el DB-SE-AE

Combinacioacuten de acciones para la cobertura

22

Tabla Coeficiente de simultaneidad (Ψ)

ψ0 Ψ1 Ψ2Sobrecarga superficial de uso (Categoriacuteas seguacuten DB-SE-AE)Zonas residenciales (Categoriacutea A) 07 05 03Zonas administrativas (Categoriacutea B) 07 05 03Zonas destinadas al puacuteblico (Categoriacutea C) 07 07 06Zonas comerciales (Categoriacutea D) 07 07 06Zonas de traacutefico y de aparcamiento de vehiacuteculos ligeros con un pes0 total inferior a 30 kN (Categoriacutea E)

07 07 06

Cubiertas transitables (Categoriacutea F)Cubiertas accesibles uacutenicamente para mantenimiento (Categoriacutea G) 0 0 0Nieve Para altitudes gt 1000m 07 05 02 Para altitudes lt 1000m 05 02 0Viento 06 05 0Temperatura 06 05 0Acciones variables del terreno 07 07 07

Acciones variables de base ndashviento

Permanente γ=120 desfavorable

Variablesγ=150 desfavorable

Sobrecarga superficial de uso cubierta accesible uacutenicamente para mantenimiento (categoriacutea G)

ψ0 Ψ1 Ψ20 0 0

Para nieve con altitud mayor a 1000m

ψ0 Ψ1 Ψ205 02 0

Para viento

ψ0 Ψ1 Ψ206 05 0

Combinacioacuten de acciones para la cobertura

23

AVB Viento

Sd viento=12 [01 35+008+011+00385 ]+[15 (minus137 )cos 571deg ]+15 [ 0 1+05 0197 ]=2727KN m2

AVB Sobrecarga

Sd sobrecarga=12 [ 0135+008+011+00385 ]+[ 15 1 ]+15 [06 (minus137 ) cos (571deg )+05 01975 ]=08574KN m2

AVB Nieve

Sd nieve=12 [ 0135+008+011+00385 ]+ [15 01975 ]+15 [01+06 (minus137 )cos (571 deg) ]=minus0344KN m2

Combinacioacuten de acciones para la fachada

AVB Viento

Sd viento=[15 (minus137 ) cos571 deg ] = -2045KNm2

24

7 DIMENSIONAMIENTO DE LAS CHAPAS DE COBERTURA Y FACHADA

La accioacuten maacutes desfavorable que se presenta es la del viento con un valor de 2727 kNm2 Debido a esto se utilizaraacute una chapa metaacutelica ALACcedilO tipo C5-1000 con un espesor de 40mm y una anchura de 2 metros que es capaz de aguantar una carga de hasta 309 kNm2 El peso propio de la chapa elegida es de 1117 kgm2 lo que equivale a 01096 kNm2 Previamente se consideroacute un peso propio de chapa de 011 kNm2 por lo que no seraacute necesario un recaacutelculo de las cargas

25

8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS MADRES DE COBERTURA

Para el dimensionamiento de las madres de cobertura se barajan 5 opciones en lo referente a la disposicioacuten de eacutestas Para esto primero se ha de descomponer la fuerza en sus dos componentes para asiacute poder calcular por separado los momentos resultantes en sus respectivos planos

La carga es P = 2727 kNm2 se descompone teniendo en cuenta que es perpendicular a la cubierta que a su vez tiene una pendiente del 10

P = 2727 kNm2

Px = P cos (571deg) = 2713 kNm2

Py = P sen (571deg) = 02713 kNm2

Una vez se tiene en sus dos componentes se calculan las leyes de momentos y se elige tanto el tipo de acero como uno de los perfiles IPE HEA y UPN escogiendo el maacutes conveniente en su caso tenieacutendose que cumplir la ecuacioacuten

σ sd=M x

W x

+M y

W y

Siendo

σsd Valor caracteriacutestico de la tensioacuten de cedencia del acero (MPa)

M momento flector de la madre

W moacutedulo resistente del perfil metaacutelico

El procedimiento seraacute escoger un perfil y comprobar la resistencia necesaria para ese perfil con ello elegir el tipo de acero

81 Simplemente apoyadas

DIBUJO SIMPLEMENTE APOYADA

El momento maacuteximo en esta situacioacuten es

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙58822

8=1173 kN m2

M y=Py ∙ L

2

8=02713∙58822

8=1173kN m2

Tipo de perfil Mx (cm3) My (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 35658 -IPE-140 773 123 246868 Fe 430HEA-100 728 268 20478 Fe 360HEA-120 106 385 14105 Fe 360

26

UPN-80 265 636 6266 -UPN-120 607 111 29865 Fe 510UPN-140 864 148 21482 Fe 360

82 Apoyadas y atirantadas a medio vano

En este caso la solicitacioacuten seguacuten el eje x es la misma que en el supuesto anterior soacutelo cambia respecto al eje y al tener un tirante a medio vano

DIBUJO LEYES MOMENTOS X E Y

Los momentos maacuteximos a tener en cuenta son

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙58822

8=1173 kN m2

M y=14∙P y ∙ L

2

8=1

4∙02713 ∙58822

8=02925kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 25514 Fe 430IPE-140 773 123 175526 Fe 360HEA-100 728 268 17204 Fe 360UPN-100 412 849 319161 Fe 510UPN-120 607 111 2195 Fe 360

83 Apoyadas y atirantadas a un tercio de vano

La solicitacioacuten en el eje x sigue siendo igual la que cambia es la referida al eje y En este caso se tienen dos posibles combinaciones ya que en el punto donde Mx es maacuteximo My no lo es y viceversa Para un correcto dimensionamiento se tomaraacuten las dos combinaciones posibles ya que nunca ocurriraacute que Mx y My sean maacuteximos en el mismo punto

Punto B

M xB=

Px ∙ L2

9=2713 ∙58822

9=10426 kN m2

M yB= 1

1125∙P y ∙ L

2

8=02713 ∙58822

8=185kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 410 -IPE-140 773 123 285283 Fe 510IPE-160 109 167 206429 Fe 360HEA-100 728 268 212244 Fe 360

27

UPN-100 412 849 470561 -UPN-120 607 111 338429 Fe 510

Punto C

M xC=

Px ∙ L2

8=2713∙58822

8=1173kN m2

M yB= 1

45∙P y ∙ L

2

8= 1

45∙02713 ∙58822

8=0026kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 224326 Fe 360HEA-100 728 268 162096 Fe 360UPN-100 412 849 287771 Fe 510UPN-120 607 111 195587 Fe 360

84 Madres continuas

85 Meacutetodo Cantileacutever

DIBUJO BARRA CANTILEVER

L = 2a + l

l = 07071 L = 416 m

a = 08614 m

En los extremos las dimensiones son ligeramente distintas

arsquo = 0125 L = 073525 m

Lrsquo = 0875 L = 514675 m

Con estas dimensiones se calculan ahora los momentos flectores como simplemente apoyadas

En los vanos centrales

M x=Px ∙ l

2

8=2713 ∙4162

8=5869kN m2

M y=Py ∙ l

2

8=02713 ∙4162

8=05869kN m2

En los vanos extremos

28

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙5146752

8=6878 kN m2

M y=Py ∙ L

2

8=02713 ∙5146752

8=0 6878kN m2

Se dimensionan las madres teniendo en cuenta la solicitacioacuten mayor en los extremos

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-100 342 579 319936 Fe 510IPE-120 53 865 209311 Fe 360HEA-100 728 268 120149 Fe 360UPN-100 412 849 247978 Fe 430UPN-120 607 111 175293 Fe 360

29

e=min (b 2h)

α=iquest571

α=iquest5 Age10 m2

F=-17

G=-12

H=-06

I=-06

J=02

α=iquest15 Age10 m2

F=-09

G=-08

H=-03

I=-04

J=-1

α=571ge 10

- 09 - 08 - 03 - 04 - 102 02 02 00 00

le 1-2 - 15 - 03 - 04 - 1502 02 02 00 00

20

COEFICIENTES DE PRESION EXTERIOR

Zona F G H I JCp ext -09 -08 -03 -04 1

Entonces los coeficientes de presioacuten total en la cubierta y en las paredes son

Presioacuten total en las paredes (qe)

zona A B C D ECp -18 -14 -11 002 09267Ce 27 27 27 27 27qb(knm2) 04225 04225 04225 04225 04225qe=qbCeCp -2053 -1597 -12548 00228 -1057

Presioacuten total en la cubierta (-45ltθlt45)

zona A B C D Ecp -198 -46 -108 -112 -088Ce 27 27 27 27 27qb(knm2) 04225 04225 04225 04225 04225qe=qbCeCp -256 -189 -137 -137 055

Por tanto de manera esquemaacutetica la sobrecarga del viento quedariacutea

54 ACCIONES-ACCIDENTALES

541 Sismo (norma sismos NSCE)

Al ser una nave industrial metaacutelica no se considera la accioacuten siacutesmica

542 Incendio

Valor de sobrecarga Categoriacutea de uso G cubiertas accesibles uacutenicamente para conservacioacuten

αlt20 deg 1KNm2

21

6 COMBINACIONES DE ACCIONES

Para realizar las combinaciones tenemos que utilizar la ecuacioacuten siguiente

sumj ge 1

γ g j γ g j+γ p P+γ q 1γ k 1+sumigt1

γq iφo jQk i

Acciones permanentes

sumj ge 1

γ g j γ g j

Acciones de pretensado

sumj ge 1

γ p P

Acciones variables

sumj ge 1

γ g j γ g j+γ p P+γ q 1γ k 1+sumigt1

γq iφo jQk i

Resto de acciones variables

sumigt1

γ q iφo j Qk i

γ=41

ψ=41

GK=valor medio de acciones permanentes

QK =valor superior o inferior con una determinada probabilidad de no ser superado en un periodo de tiempo determinado o tambieacuten puede ser el valor nominal

Donde los coeficientes de simultaneidad de acciones son seguacuten el DB-SE-AE

Combinacioacuten de acciones para la cobertura

22

Tabla Coeficiente de simultaneidad (Ψ)

ψ0 Ψ1 Ψ2Sobrecarga superficial de uso (Categoriacuteas seguacuten DB-SE-AE)Zonas residenciales (Categoriacutea A) 07 05 03Zonas administrativas (Categoriacutea B) 07 05 03Zonas destinadas al puacuteblico (Categoriacutea C) 07 07 06Zonas comerciales (Categoriacutea D) 07 07 06Zonas de traacutefico y de aparcamiento de vehiacuteculos ligeros con un pes0 total inferior a 30 kN (Categoriacutea E)

07 07 06

Cubiertas transitables (Categoriacutea F)Cubiertas accesibles uacutenicamente para mantenimiento (Categoriacutea G) 0 0 0Nieve Para altitudes gt 1000m 07 05 02 Para altitudes lt 1000m 05 02 0Viento 06 05 0Temperatura 06 05 0Acciones variables del terreno 07 07 07

Acciones variables de base ndashviento

Permanente γ=120 desfavorable

Variablesγ=150 desfavorable

Sobrecarga superficial de uso cubierta accesible uacutenicamente para mantenimiento (categoriacutea G)

ψ0 Ψ1 Ψ20 0 0

Para nieve con altitud mayor a 1000m

ψ0 Ψ1 Ψ205 02 0

Para viento

ψ0 Ψ1 Ψ206 05 0

Combinacioacuten de acciones para la cobertura

23

AVB Viento

Sd viento=12 [01 35+008+011+00385 ]+[15 (minus137 )cos 571deg ]+15 [ 0 1+05 0197 ]=2727KN m2

AVB Sobrecarga

Sd sobrecarga=12 [ 0135+008+011+00385 ]+[ 15 1 ]+15 [06 (minus137 ) cos (571deg )+05 01975 ]=08574KN m2

AVB Nieve

Sd nieve=12 [ 0135+008+011+00385 ]+ [15 01975 ]+15 [01+06 (minus137 )cos (571 deg) ]=minus0344KN m2

Combinacioacuten de acciones para la fachada

AVB Viento

Sd viento=[15 (minus137 ) cos571 deg ] = -2045KNm2

24

7 DIMENSIONAMIENTO DE LAS CHAPAS DE COBERTURA Y FACHADA

La accioacuten maacutes desfavorable que se presenta es la del viento con un valor de 2727 kNm2 Debido a esto se utilizaraacute una chapa metaacutelica ALACcedilO tipo C5-1000 con un espesor de 40mm y una anchura de 2 metros que es capaz de aguantar una carga de hasta 309 kNm2 El peso propio de la chapa elegida es de 1117 kgm2 lo que equivale a 01096 kNm2 Previamente se consideroacute un peso propio de chapa de 011 kNm2 por lo que no seraacute necesario un recaacutelculo de las cargas

25

8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS MADRES DE COBERTURA

Para el dimensionamiento de las madres de cobertura se barajan 5 opciones en lo referente a la disposicioacuten de eacutestas Para esto primero se ha de descomponer la fuerza en sus dos componentes para asiacute poder calcular por separado los momentos resultantes en sus respectivos planos

La carga es P = 2727 kNm2 se descompone teniendo en cuenta que es perpendicular a la cubierta que a su vez tiene una pendiente del 10

P = 2727 kNm2

Px = P cos (571deg) = 2713 kNm2

Py = P sen (571deg) = 02713 kNm2

Una vez se tiene en sus dos componentes se calculan las leyes de momentos y se elige tanto el tipo de acero como uno de los perfiles IPE HEA y UPN escogiendo el maacutes conveniente en su caso tenieacutendose que cumplir la ecuacioacuten

σ sd=M x

W x

+M y

W y

Siendo

σsd Valor caracteriacutestico de la tensioacuten de cedencia del acero (MPa)

M momento flector de la madre

W moacutedulo resistente del perfil metaacutelico

El procedimiento seraacute escoger un perfil y comprobar la resistencia necesaria para ese perfil con ello elegir el tipo de acero

81 Simplemente apoyadas

DIBUJO SIMPLEMENTE APOYADA

El momento maacuteximo en esta situacioacuten es

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙58822

8=1173 kN m2

M y=Py ∙ L

2

8=02713∙58822

8=1173kN m2

Tipo de perfil Mx (cm3) My (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 35658 -IPE-140 773 123 246868 Fe 430HEA-100 728 268 20478 Fe 360HEA-120 106 385 14105 Fe 360

26

UPN-80 265 636 6266 -UPN-120 607 111 29865 Fe 510UPN-140 864 148 21482 Fe 360

82 Apoyadas y atirantadas a medio vano

En este caso la solicitacioacuten seguacuten el eje x es la misma que en el supuesto anterior soacutelo cambia respecto al eje y al tener un tirante a medio vano

DIBUJO LEYES MOMENTOS X E Y

Los momentos maacuteximos a tener en cuenta son

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙58822

8=1173 kN m2

M y=14∙P y ∙ L

2

8=1

4∙02713 ∙58822

8=02925kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 25514 Fe 430IPE-140 773 123 175526 Fe 360HEA-100 728 268 17204 Fe 360UPN-100 412 849 319161 Fe 510UPN-120 607 111 2195 Fe 360

83 Apoyadas y atirantadas a un tercio de vano

La solicitacioacuten en el eje x sigue siendo igual la que cambia es la referida al eje y En este caso se tienen dos posibles combinaciones ya que en el punto donde Mx es maacuteximo My no lo es y viceversa Para un correcto dimensionamiento se tomaraacuten las dos combinaciones posibles ya que nunca ocurriraacute que Mx y My sean maacuteximos en el mismo punto

Punto B

M xB=

Px ∙ L2

9=2713 ∙58822

9=10426 kN m2

M yB= 1

1125∙P y ∙ L

2

8=02713 ∙58822

8=185kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 410 -IPE-140 773 123 285283 Fe 510IPE-160 109 167 206429 Fe 360HEA-100 728 268 212244 Fe 360

27

UPN-100 412 849 470561 -UPN-120 607 111 338429 Fe 510

Punto C

M xC=

Px ∙ L2

8=2713∙58822

8=1173kN m2

M yB= 1

45∙P y ∙ L

2

8= 1

45∙02713 ∙58822

8=0026kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 224326 Fe 360HEA-100 728 268 162096 Fe 360UPN-100 412 849 287771 Fe 510UPN-120 607 111 195587 Fe 360

84 Madres continuas

85 Meacutetodo Cantileacutever

DIBUJO BARRA CANTILEVER

L = 2a + l

l = 07071 L = 416 m

a = 08614 m

En los extremos las dimensiones son ligeramente distintas

arsquo = 0125 L = 073525 m

Lrsquo = 0875 L = 514675 m

Con estas dimensiones se calculan ahora los momentos flectores como simplemente apoyadas

En los vanos centrales

M x=Px ∙ l

2

8=2713 ∙4162

8=5869kN m2

M y=Py ∙ l

2

8=02713 ∙4162

8=05869kN m2

En los vanos extremos

28

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙5146752

8=6878 kN m2

M y=Py ∙ L

2

8=02713 ∙5146752

8=0 6878kN m2

Se dimensionan las madres teniendo en cuenta la solicitacioacuten mayor en los extremos

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-100 342 579 319936 Fe 510IPE-120 53 865 209311 Fe 360HEA-100 728 268 120149 Fe 360UPN-100 412 849 247978 Fe 430UPN-120 607 111 175293 Fe 360

29

COEFICIENTES DE PRESION EXTERIOR

Zona F G H I JCp ext -09 -08 -03 -04 1

Entonces los coeficientes de presioacuten total en la cubierta y en las paredes son

Presioacuten total en las paredes (qe)

zona A B C D ECp -18 -14 -11 002 09267Ce 27 27 27 27 27qb(knm2) 04225 04225 04225 04225 04225qe=qbCeCp -2053 -1597 -12548 00228 -1057

Presioacuten total en la cubierta (-45ltθlt45)

zona A B C D Ecp -198 -46 -108 -112 -088Ce 27 27 27 27 27qb(knm2) 04225 04225 04225 04225 04225qe=qbCeCp -256 -189 -137 -137 055

Por tanto de manera esquemaacutetica la sobrecarga del viento quedariacutea

54 ACCIONES-ACCIDENTALES

541 Sismo (norma sismos NSCE)

Al ser una nave industrial metaacutelica no se considera la accioacuten siacutesmica

542 Incendio

Valor de sobrecarga Categoriacutea de uso G cubiertas accesibles uacutenicamente para conservacioacuten

αlt20 deg 1KNm2

21

6 COMBINACIONES DE ACCIONES

Para realizar las combinaciones tenemos que utilizar la ecuacioacuten siguiente

sumj ge 1

γ g j γ g j+γ p P+γ q 1γ k 1+sumigt1

γq iφo jQk i

Acciones permanentes

sumj ge 1

γ g j γ g j

Acciones de pretensado

sumj ge 1

γ p P

Acciones variables

sumj ge 1

γ g j γ g j+γ p P+γ q 1γ k 1+sumigt1

γq iφo jQk i

Resto de acciones variables

sumigt1

γ q iφo j Qk i

γ=41

ψ=41

GK=valor medio de acciones permanentes

QK =valor superior o inferior con una determinada probabilidad de no ser superado en un periodo de tiempo determinado o tambieacuten puede ser el valor nominal

Donde los coeficientes de simultaneidad de acciones son seguacuten el DB-SE-AE

Combinacioacuten de acciones para la cobertura

22

Tabla Coeficiente de simultaneidad (Ψ)

ψ0 Ψ1 Ψ2Sobrecarga superficial de uso (Categoriacuteas seguacuten DB-SE-AE)Zonas residenciales (Categoriacutea A) 07 05 03Zonas administrativas (Categoriacutea B) 07 05 03Zonas destinadas al puacuteblico (Categoriacutea C) 07 07 06Zonas comerciales (Categoriacutea D) 07 07 06Zonas de traacutefico y de aparcamiento de vehiacuteculos ligeros con un pes0 total inferior a 30 kN (Categoriacutea E)

07 07 06

Cubiertas transitables (Categoriacutea F)Cubiertas accesibles uacutenicamente para mantenimiento (Categoriacutea G) 0 0 0Nieve Para altitudes gt 1000m 07 05 02 Para altitudes lt 1000m 05 02 0Viento 06 05 0Temperatura 06 05 0Acciones variables del terreno 07 07 07

Acciones variables de base ndashviento

Permanente γ=120 desfavorable

Variablesγ=150 desfavorable

Sobrecarga superficial de uso cubierta accesible uacutenicamente para mantenimiento (categoriacutea G)

ψ0 Ψ1 Ψ20 0 0

Para nieve con altitud mayor a 1000m

ψ0 Ψ1 Ψ205 02 0

Para viento

ψ0 Ψ1 Ψ206 05 0

Combinacioacuten de acciones para la cobertura

23

AVB Viento

Sd viento=12 [01 35+008+011+00385 ]+[15 (minus137 )cos 571deg ]+15 [ 0 1+05 0197 ]=2727KN m2

AVB Sobrecarga

Sd sobrecarga=12 [ 0135+008+011+00385 ]+[ 15 1 ]+15 [06 (minus137 ) cos (571deg )+05 01975 ]=08574KN m2

AVB Nieve

Sd nieve=12 [ 0135+008+011+00385 ]+ [15 01975 ]+15 [01+06 (minus137 )cos (571 deg) ]=minus0344KN m2

Combinacioacuten de acciones para la fachada

AVB Viento

Sd viento=[15 (minus137 ) cos571 deg ] = -2045KNm2

24

7 DIMENSIONAMIENTO DE LAS CHAPAS DE COBERTURA Y FACHADA

La accioacuten maacutes desfavorable que se presenta es la del viento con un valor de 2727 kNm2 Debido a esto se utilizaraacute una chapa metaacutelica ALACcedilO tipo C5-1000 con un espesor de 40mm y una anchura de 2 metros que es capaz de aguantar una carga de hasta 309 kNm2 El peso propio de la chapa elegida es de 1117 kgm2 lo que equivale a 01096 kNm2 Previamente se consideroacute un peso propio de chapa de 011 kNm2 por lo que no seraacute necesario un recaacutelculo de las cargas

25

8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS MADRES DE COBERTURA

Para el dimensionamiento de las madres de cobertura se barajan 5 opciones en lo referente a la disposicioacuten de eacutestas Para esto primero se ha de descomponer la fuerza en sus dos componentes para asiacute poder calcular por separado los momentos resultantes en sus respectivos planos

La carga es P = 2727 kNm2 se descompone teniendo en cuenta que es perpendicular a la cubierta que a su vez tiene una pendiente del 10

P = 2727 kNm2

Px = P cos (571deg) = 2713 kNm2

Py = P sen (571deg) = 02713 kNm2

Una vez se tiene en sus dos componentes se calculan las leyes de momentos y se elige tanto el tipo de acero como uno de los perfiles IPE HEA y UPN escogiendo el maacutes conveniente en su caso tenieacutendose que cumplir la ecuacioacuten

σ sd=M x

W x

+M y

W y

Siendo

σsd Valor caracteriacutestico de la tensioacuten de cedencia del acero (MPa)

M momento flector de la madre

W moacutedulo resistente del perfil metaacutelico

El procedimiento seraacute escoger un perfil y comprobar la resistencia necesaria para ese perfil con ello elegir el tipo de acero

81 Simplemente apoyadas

DIBUJO SIMPLEMENTE APOYADA

El momento maacuteximo en esta situacioacuten es

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙58822

8=1173 kN m2

M y=Py ∙ L

2

8=02713∙58822

8=1173kN m2

Tipo de perfil Mx (cm3) My (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 35658 -IPE-140 773 123 246868 Fe 430HEA-100 728 268 20478 Fe 360HEA-120 106 385 14105 Fe 360

26

UPN-80 265 636 6266 -UPN-120 607 111 29865 Fe 510UPN-140 864 148 21482 Fe 360

82 Apoyadas y atirantadas a medio vano

En este caso la solicitacioacuten seguacuten el eje x es la misma que en el supuesto anterior soacutelo cambia respecto al eje y al tener un tirante a medio vano

DIBUJO LEYES MOMENTOS X E Y

Los momentos maacuteximos a tener en cuenta son

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙58822

8=1173 kN m2

M y=14∙P y ∙ L

2

8=1

4∙02713 ∙58822

8=02925kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 25514 Fe 430IPE-140 773 123 175526 Fe 360HEA-100 728 268 17204 Fe 360UPN-100 412 849 319161 Fe 510UPN-120 607 111 2195 Fe 360

83 Apoyadas y atirantadas a un tercio de vano

La solicitacioacuten en el eje x sigue siendo igual la que cambia es la referida al eje y En este caso se tienen dos posibles combinaciones ya que en el punto donde Mx es maacuteximo My no lo es y viceversa Para un correcto dimensionamiento se tomaraacuten las dos combinaciones posibles ya que nunca ocurriraacute que Mx y My sean maacuteximos en el mismo punto

Punto B

M xB=

Px ∙ L2

9=2713 ∙58822

9=10426 kN m2

M yB= 1

1125∙P y ∙ L

2

8=02713 ∙58822

8=185kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 410 -IPE-140 773 123 285283 Fe 510IPE-160 109 167 206429 Fe 360HEA-100 728 268 212244 Fe 360

27

UPN-100 412 849 470561 -UPN-120 607 111 338429 Fe 510

Punto C

M xC=

Px ∙ L2

8=2713∙58822

8=1173kN m2

M yB= 1

45∙P y ∙ L

2

8= 1

45∙02713 ∙58822

8=0026kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 224326 Fe 360HEA-100 728 268 162096 Fe 360UPN-100 412 849 287771 Fe 510UPN-120 607 111 195587 Fe 360

84 Madres continuas

85 Meacutetodo Cantileacutever

DIBUJO BARRA CANTILEVER

L = 2a + l

l = 07071 L = 416 m

a = 08614 m

En los extremos las dimensiones son ligeramente distintas

arsquo = 0125 L = 073525 m

Lrsquo = 0875 L = 514675 m

Con estas dimensiones se calculan ahora los momentos flectores como simplemente apoyadas

En los vanos centrales

M x=Px ∙ l

2

8=2713 ∙4162

8=5869kN m2

M y=Py ∙ l

2

8=02713 ∙4162

8=05869kN m2

En los vanos extremos

28

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙5146752

8=6878 kN m2

M y=Py ∙ L

2

8=02713 ∙5146752

8=0 6878kN m2

Se dimensionan las madres teniendo en cuenta la solicitacioacuten mayor en los extremos

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-100 342 579 319936 Fe 510IPE-120 53 865 209311 Fe 360HEA-100 728 268 120149 Fe 360UPN-100 412 849 247978 Fe 430UPN-120 607 111 175293 Fe 360

29

6 COMBINACIONES DE ACCIONES

Para realizar las combinaciones tenemos que utilizar la ecuacioacuten siguiente

sumj ge 1

γ g j γ g j+γ p P+γ q 1γ k 1+sumigt1

γq iφo jQk i

Acciones permanentes

sumj ge 1

γ g j γ g j

Acciones de pretensado

sumj ge 1

γ p P

Acciones variables

sumj ge 1

γ g j γ g j+γ p P+γ q 1γ k 1+sumigt1

γq iφo jQk i

Resto de acciones variables

sumigt1

γ q iφo j Qk i

γ=41

ψ=41

GK=valor medio de acciones permanentes

QK =valor superior o inferior con una determinada probabilidad de no ser superado en un periodo de tiempo determinado o tambieacuten puede ser el valor nominal

Donde los coeficientes de simultaneidad de acciones son seguacuten el DB-SE-AE

Combinacioacuten de acciones para la cobertura

22

Tabla Coeficiente de simultaneidad (Ψ)

ψ0 Ψ1 Ψ2Sobrecarga superficial de uso (Categoriacuteas seguacuten DB-SE-AE)Zonas residenciales (Categoriacutea A) 07 05 03Zonas administrativas (Categoriacutea B) 07 05 03Zonas destinadas al puacuteblico (Categoriacutea C) 07 07 06Zonas comerciales (Categoriacutea D) 07 07 06Zonas de traacutefico y de aparcamiento de vehiacuteculos ligeros con un pes0 total inferior a 30 kN (Categoriacutea E)

07 07 06

Cubiertas transitables (Categoriacutea F)Cubiertas accesibles uacutenicamente para mantenimiento (Categoriacutea G) 0 0 0Nieve Para altitudes gt 1000m 07 05 02 Para altitudes lt 1000m 05 02 0Viento 06 05 0Temperatura 06 05 0Acciones variables del terreno 07 07 07

Acciones variables de base ndashviento

Permanente γ=120 desfavorable

Variablesγ=150 desfavorable

Sobrecarga superficial de uso cubierta accesible uacutenicamente para mantenimiento (categoriacutea G)

ψ0 Ψ1 Ψ20 0 0

Para nieve con altitud mayor a 1000m

ψ0 Ψ1 Ψ205 02 0

Para viento

ψ0 Ψ1 Ψ206 05 0

Combinacioacuten de acciones para la cobertura

23

AVB Viento

Sd viento=12 [01 35+008+011+00385 ]+[15 (minus137 )cos 571deg ]+15 [ 0 1+05 0197 ]=2727KN m2

AVB Sobrecarga

Sd sobrecarga=12 [ 0135+008+011+00385 ]+[ 15 1 ]+15 [06 (minus137 ) cos (571deg )+05 01975 ]=08574KN m2

AVB Nieve

Sd nieve=12 [ 0135+008+011+00385 ]+ [15 01975 ]+15 [01+06 (minus137 )cos (571 deg) ]=minus0344KN m2

Combinacioacuten de acciones para la fachada

AVB Viento

Sd viento=[15 (minus137 ) cos571 deg ] = -2045KNm2

24

7 DIMENSIONAMIENTO DE LAS CHAPAS DE COBERTURA Y FACHADA

La accioacuten maacutes desfavorable que se presenta es la del viento con un valor de 2727 kNm2 Debido a esto se utilizaraacute una chapa metaacutelica ALACcedilO tipo C5-1000 con un espesor de 40mm y una anchura de 2 metros que es capaz de aguantar una carga de hasta 309 kNm2 El peso propio de la chapa elegida es de 1117 kgm2 lo que equivale a 01096 kNm2 Previamente se consideroacute un peso propio de chapa de 011 kNm2 por lo que no seraacute necesario un recaacutelculo de las cargas

25

8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS MADRES DE COBERTURA

Para el dimensionamiento de las madres de cobertura se barajan 5 opciones en lo referente a la disposicioacuten de eacutestas Para esto primero se ha de descomponer la fuerza en sus dos componentes para asiacute poder calcular por separado los momentos resultantes en sus respectivos planos

La carga es P = 2727 kNm2 se descompone teniendo en cuenta que es perpendicular a la cubierta que a su vez tiene una pendiente del 10

P = 2727 kNm2

Px = P cos (571deg) = 2713 kNm2

Py = P sen (571deg) = 02713 kNm2

Una vez se tiene en sus dos componentes se calculan las leyes de momentos y se elige tanto el tipo de acero como uno de los perfiles IPE HEA y UPN escogiendo el maacutes conveniente en su caso tenieacutendose que cumplir la ecuacioacuten

σ sd=M x

W x

+M y

W y

Siendo

σsd Valor caracteriacutestico de la tensioacuten de cedencia del acero (MPa)

M momento flector de la madre

W moacutedulo resistente del perfil metaacutelico

El procedimiento seraacute escoger un perfil y comprobar la resistencia necesaria para ese perfil con ello elegir el tipo de acero

81 Simplemente apoyadas

DIBUJO SIMPLEMENTE APOYADA

El momento maacuteximo en esta situacioacuten es

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙58822

8=1173 kN m2

M y=Py ∙ L

2

8=02713∙58822

8=1173kN m2

Tipo de perfil Mx (cm3) My (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 35658 -IPE-140 773 123 246868 Fe 430HEA-100 728 268 20478 Fe 360HEA-120 106 385 14105 Fe 360

26

UPN-80 265 636 6266 -UPN-120 607 111 29865 Fe 510UPN-140 864 148 21482 Fe 360

82 Apoyadas y atirantadas a medio vano

En este caso la solicitacioacuten seguacuten el eje x es la misma que en el supuesto anterior soacutelo cambia respecto al eje y al tener un tirante a medio vano

DIBUJO LEYES MOMENTOS X E Y

Los momentos maacuteximos a tener en cuenta son

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙58822

8=1173 kN m2

M y=14∙P y ∙ L

2

8=1

4∙02713 ∙58822

8=02925kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 25514 Fe 430IPE-140 773 123 175526 Fe 360HEA-100 728 268 17204 Fe 360UPN-100 412 849 319161 Fe 510UPN-120 607 111 2195 Fe 360

83 Apoyadas y atirantadas a un tercio de vano

La solicitacioacuten en el eje x sigue siendo igual la que cambia es la referida al eje y En este caso se tienen dos posibles combinaciones ya que en el punto donde Mx es maacuteximo My no lo es y viceversa Para un correcto dimensionamiento se tomaraacuten las dos combinaciones posibles ya que nunca ocurriraacute que Mx y My sean maacuteximos en el mismo punto

Punto B

M xB=

Px ∙ L2

9=2713 ∙58822

9=10426 kN m2

M yB= 1

1125∙P y ∙ L

2

8=02713 ∙58822

8=185kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 410 -IPE-140 773 123 285283 Fe 510IPE-160 109 167 206429 Fe 360HEA-100 728 268 212244 Fe 360

27

UPN-100 412 849 470561 -UPN-120 607 111 338429 Fe 510

Punto C

M xC=

Px ∙ L2

8=2713∙58822

8=1173kN m2

M yB= 1

45∙P y ∙ L

2

8= 1

45∙02713 ∙58822

8=0026kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 224326 Fe 360HEA-100 728 268 162096 Fe 360UPN-100 412 849 287771 Fe 510UPN-120 607 111 195587 Fe 360

84 Madres continuas

85 Meacutetodo Cantileacutever

DIBUJO BARRA CANTILEVER

L = 2a + l

l = 07071 L = 416 m

a = 08614 m

En los extremos las dimensiones son ligeramente distintas

arsquo = 0125 L = 073525 m

Lrsquo = 0875 L = 514675 m

Con estas dimensiones se calculan ahora los momentos flectores como simplemente apoyadas

En los vanos centrales

M x=Px ∙ l

2

8=2713 ∙4162

8=5869kN m2

M y=Py ∙ l

2

8=02713 ∙4162

8=05869kN m2

En los vanos extremos

28

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙5146752

8=6878 kN m2

M y=Py ∙ L

2

8=02713 ∙5146752

8=0 6878kN m2

Se dimensionan las madres teniendo en cuenta la solicitacioacuten mayor en los extremos

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-100 342 579 319936 Fe 510IPE-120 53 865 209311 Fe 360HEA-100 728 268 120149 Fe 360UPN-100 412 849 247978 Fe 430UPN-120 607 111 175293 Fe 360

29

Tabla Coeficiente de simultaneidad (Ψ)

ψ0 Ψ1 Ψ2Sobrecarga superficial de uso (Categoriacuteas seguacuten DB-SE-AE)Zonas residenciales (Categoriacutea A) 07 05 03Zonas administrativas (Categoriacutea B) 07 05 03Zonas destinadas al puacuteblico (Categoriacutea C) 07 07 06Zonas comerciales (Categoriacutea D) 07 07 06Zonas de traacutefico y de aparcamiento de vehiacuteculos ligeros con un pes0 total inferior a 30 kN (Categoriacutea E)

07 07 06

Cubiertas transitables (Categoriacutea F)Cubiertas accesibles uacutenicamente para mantenimiento (Categoriacutea G) 0 0 0Nieve Para altitudes gt 1000m 07 05 02 Para altitudes lt 1000m 05 02 0Viento 06 05 0Temperatura 06 05 0Acciones variables del terreno 07 07 07

Acciones variables de base ndashviento

Permanente γ=120 desfavorable

Variablesγ=150 desfavorable

Sobrecarga superficial de uso cubierta accesible uacutenicamente para mantenimiento (categoriacutea G)

ψ0 Ψ1 Ψ20 0 0

Para nieve con altitud mayor a 1000m

ψ0 Ψ1 Ψ205 02 0

Para viento

ψ0 Ψ1 Ψ206 05 0

Combinacioacuten de acciones para la cobertura

23

AVB Viento

Sd viento=12 [01 35+008+011+00385 ]+[15 (minus137 )cos 571deg ]+15 [ 0 1+05 0197 ]=2727KN m2

AVB Sobrecarga

Sd sobrecarga=12 [ 0135+008+011+00385 ]+[ 15 1 ]+15 [06 (minus137 ) cos (571deg )+05 01975 ]=08574KN m2

AVB Nieve

Sd nieve=12 [ 0135+008+011+00385 ]+ [15 01975 ]+15 [01+06 (minus137 )cos (571 deg) ]=minus0344KN m2

Combinacioacuten de acciones para la fachada

AVB Viento

Sd viento=[15 (minus137 ) cos571 deg ] = -2045KNm2

24

7 DIMENSIONAMIENTO DE LAS CHAPAS DE COBERTURA Y FACHADA

La accioacuten maacutes desfavorable que se presenta es la del viento con un valor de 2727 kNm2 Debido a esto se utilizaraacute una chapa metaacutelica ALACcedilO tipo C5-1000 con un espesor de 40mm y una anchura de 2 metros que es capaz de aguantar una carga de hasta 309 kNm2 El peso propio de la chapa elegida es de 1117 kgm2 lo que equivale a 01096 kNm2 Previamente se consideroacute un peso propio de chapa de 011 kNm2 por lo que no seraacute necesario un recaacutelculo de las cargas

25

8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS MADRES DE COBERTURA

Para el dimensionamiento de las madres de cobertura se barajan 5 opciones en lo referente a la disposicioacuten de eacutestas Para esto primero se ha de descomponer la fuerza en sus dos componentes para asiacute poder calcular por separado los momentos resultantes en sus respectivos planos

La carga es P = 2727 kNm2 se descompone teniendo en cuenta que es perpendicular a la cubierta que a su vez tiene una pendiente del 10

P = 2727 kNm2

Px = P cos (571deg) = 2713 kNm2

Py = P sen (571deg) = 02713 kNm2

Una vez se tiene en sus dos componentes se calculan las leyes de momentos y se elige tanto el tipo de acero como uno de los perfiles IPE HEA y UPN escogiendo el maacutes conveniente en su caso tenieacutendose que cumplir la ecuacioacuten

σ sd=M x

W x

+M y

W y

Siendo

σsd Valor caracteriacutestico de la tensioacuten de cedencia del acero (MPa)

M momento flector de la madre

W moacutedulo resistente del perfil metaacutelico

El procedimiento seraacute escoger un perfil y comprobar la resistencia necesaria para ese perfil con ello elegir el tipo de acero

81 Simplemente apoyadas

DIBUJO SIMPLEMENTE APOYADA

El momento maacuteximo en esta situacioacuten es

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙58822

8=1173 kN m2

M y=Py ∙ L

2

8=02713∙58822

8=1173kN m2

Tipo de perfil Mx (cm3) My (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 35658 -IPE-140 773 123 246868 Fe 430HEA-100 728 268 20478 Fe 360HEA-120 106 385 14105 Fe 360

26

UPN-80 265 636 6266 -UPN-120 607 111 29865 Fe 510UPN-140 864 148 21482 Fe 360

82 Apoyadas y atirantadas a medio vano

En este caso la solicitacioacuten seguacuten el eje x es la misma que en el supuesto anterior soacutelo cambia respecto al eje y al tener un tirante a medio vano

DIBUJO LEYES MOMENTOS X E Y

Los momentos maacuteximos a tener en cuenta son

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙58822

8=1173 kN m2

M y=14∙P y ∙ L

2

8=1

4∙02713 ∙58822

8=02925kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 25514 Fe 430IPE-140 773 123 175526 Fe 360HEA-100 728 268 17204 Fe 360UPN-100 412 849 319161 Fe 510UPN-120 607 111 2195 Fe 360

83 Apoyadas y atirantadas a un tercio de vano

La solicitacioacuten en el eje x sigue siendo igual la que cambia es la referida al eje y En este caso se tienen dos posibles combinaciones ya que en el punto donde Mx es maacuteximo My no lo es y viceversa Para un correcto dimensionamiento se tomaraacuten las dos combinaciones posibles ya que nunca ocurriraacute que Mx y My sean maacuteximos en el mismo punto

Punto B

M xB=

Px ∙ L2

9=2713 ∙58822

9=10426 kN m2

M yB= 1

1125∙P y ∙ L

2

8=02713 ∙58822

8=185kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 410 -IPE-140 773 123 285283 Fe 510IPE-160 109 167 206429 Fe 360HEA-100 728 268 212244 Fe 360

27

UPN-100 412 849 470561 -UPN-120 607 111 338429 Fe 510

Punto C

M xC=

Px ∙ L2

8=2713∙58822

8=1173kN m2

M yB= 1

45∙P y ∙ L

2

8= 1

45∙02713 ∙58822

8=0026kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 224326 Fe 360HEA-100 728 268 162096 Fe 360UPN-100 412 849 287771 Fe 510UPN-120 607 111 195587 Fe 360

84 Madres continuas

85 Meacutetodo Cantileacutever

DIBUJO BARRA CANTILEVER

L = 2a + l

l = 07071 L = 416 m

a = 08614 m

En los extremos las dimensiones son ligeramente distintas

arsquo = 0125 L = 073525 m

Lrsquo = 0875 L = 514675 m

Con estas dimensiones se calculan ahora los momentos flectores como simplemente apoyadas

En los vanos centrales

M x=Px ∙ l

2

8=2713 ∙4162

8=5869kN m2

M y=Py ∙ l

2

8=02713 ∙4162

8=05869kN m2

En los vanos extremos

28

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙5146752

8=6878 kN m2

M y=Py ∙ L

2

8=02713 ∙5146752

8=0 6878kN m2

Se dimensionan las madres teniendo en cuenta la solicitacioacuten mayor en los extremos

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-100 342 579 319936 Fe 510IPE-120 53 865 209311 Fe 360HEA-100 728 268 120149 Fe 360UPN-100 412 849 247978 Fe 430UPN-120 607 111 175293 Fe 360

29

AVB Viento

Sd viento=12 [01 35+008+011+00385 ]+[15 (minus137 )cos 571deg ]+15 [ 0 1+05 0197 ]=2727KN m2

AVB Sobrecarga

Sd sobrecarga=12 [ 0135+008+011+00385 ]+[ 15 1 ]+15 [06 (minus137 ) cos (571deg )+05 01975 ]=08574KN m2

AVB Nieve

Sd nieve=12 [ 0135+008+011+00385 ]+ [15 01975 ]+15 [01+06 (minus137 )cos (571 deg) ]=minus0344KN m2

Combinacioacuten de acciones para la fachada

AVB Viento

Sd viento=[15 (minus137 ) cos571 deg ] = -2045KNm2

24

7 DIMENSIONAMIENTO DE LAS CHAPAS DE COBERTURA Y FACHADA

La accioacuten maacutes desfavorable que se presenta es la del viento con un valor de 2727 kNm2 Debido a esto se utilizaraacute una chapa metaacutelica ALACcedilO tipo C5-1000 con un espesor de 40mm y una anchura de 2 metros que es capaz de aguantar una carga de hasta 309 kNm2 El peso propio de la chapa elegida es de 1117 kgm2 lo que equivale a 01096 kNm2 Previamente se consideroacute un peso propio de chapa de 011 kNm2 por lo que no seraacute necesario un recaacutelculo de las cargas

25

8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS MADRES DE COBERTURA

Para el dimensionamiento de las madres de cobertura se barajan 5 opciones en lo referente a la disposicioacuten de eacutestas Para esto primero se ha de descomponer la fuerza en sus dos componentes para asiacute poder calcular por separado los momentos resultantes en sus respectivos planos

La carga es P = 2727 kNm2 se descompone teniendo en cuenta que es perpendicular a la cubierta que a su vez tiene una pendiente del 10

P = 2727 kNm2

Px = P cos (571deg) = 2713 kNm2

Py = P sen (571deg) = 02713 kNm2

Una vez se tiene en sus dos componentes se calculan las leyes de momentos y se elige tanto el tipo de acero como uno de los perfiles IPE HEA y UPN escogiendo el maacutes conveniente en su caso tenieacutendose que cumplir la ecuacioacuten

σ sd=M x

W x

+M y

W y

Siendo

σsd Valor caracteriacutestico de la tensioacuten de cedencia del acero (MPa)

M momento flector de la madre

W moacutedulo resistente del perfil metaacutelico

El procedimiento seraacute escoger un perfil y comprobar la resistencia necesaria para ese perfil con ello elegir el tipo de acero

81 Simplemente apoyadas

DIBUJO SIMPLEMENTE APOYADA

El momento maacuteximo en esta situacioacuten es

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙58822

8=1173 kN m2

M y=Py ∙ L

2

8=02713∙58822

8=1173kN m2

Tipo de perfil Mx (cm3) My (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 35658 -IPE-140 773 123 246868 Fe 430HEA-100 728 268 20478 Fe 360HEA-120 106 385 14105 Fe 360

26

UPN-80 265 636 6266 -UPN-120 607 111 29865 Fe 510UPN-140 864 148 21482 Fe 360

82 Apoyadas y atirantadas a medio vano

En este caso la solicitacioacuten seguacuten el eje x es la misma que en el supuesto anterior soacutelo cambia respecto al eje y al tener un tirante a medio vano

DIBUJO LEYES MOMENTOS X E Y

Los momentos maacuteximos a tener en cuenta son

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙58822

8=1173 kN m2

M y=14∙P y ∙ L

2

8=1

4∙02713 ∙58822

8=02925kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 25514 Fe 430IPE-140 773 123 175526 Fe 360HEA-100 728 268 17204 Fe 360UPN-100 412 849 319161 Fe 510UPN-120 607 111 2195 Fe 360

83 Apoyadas y atirantadas a un tercio de vano

La solicitacioacuten en el eje x sigue siendo igual la que cambia es la referida al eje y En este caso se tienen dos posibles combinaciones ya que en el punto donde Mx es maacuteximo My no lo es y viceversa Para un correcto dimensionamiento se tomaraacuten las dos combinaciones posibles ya que nunca ocurriraacute que Mx y My sean maacuteximos en el mismo punto

Punto B

M xB=

Px ∙ L2

9=2713 ∙58822

9=10426 kN m2

M yB= 1

1125∙P y ∙ L

2

8=02713 ∙58822

8=185kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 410 -IPE-140 773 123 285283 Fe 510IPE-160 109 167 206429 Fe 360HEA-100 728 268 212244 Fe 360

27

UPN-100 412 849 470561 -UPN-120 607 111 338429 Fe 510

Punto C

M xC=

Px ∙ L2

8=2713∙58822

8=1173kN m2

M yB= 1

45∙P y ∙ L

2

8= 1

45∙02713 ∙58822

8=0026kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 224326 Fe 360HEA-100 728 268 162096 Fe 360UPN-100 412 849 287771 Fe 510UPN-120 607 111 195587 Fe 360

84 Madres continuas

85 Meacutetodo Cantileacutever

DIBUJO BARRA CANTILEVER

L = 2a + l

l = 07071 L = 416 m

a = 08614 m

En los extremos las dimensiones son ligeramente distintas

arsquo = 0125 L = 073525 m

Lrsquo = 0875 L = 514675 m

Con estas dimensiones se calculan ahora los momentos flectores como simplemente apoyadas

En los vanos centrales

M x=Px ∙ l

2

8=2713 ∙4162

8=5869kN m2

M y=Py ∙ l

2

8=02713 ∙4162

8=05869kN m2

En los vanos extremos

28

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙5146752

8=6878 kN m2

M y=Py ∙ L

2

8=02713 ∙5146752

8=0 6878kN m2

Se dimensionan las madres teniendo en cuenta la solicitacioacuten mayor en los extremos

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-100 342 579 319936 Fe 510IPE-120 53 865 209311 Fe 360HEA-100 728 268 120149 Fe 360UPN-100 412 849 247978 Fe 430UPN-120 607 111 175293 Fe 360

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7 DIMENSIONAMIENTO DE LAS CHAPAS DE COBERTURA Y FACHADA

La accioacuten maacutes desfavorable que se presenta es la del viento con un valor de 2727 kNm2 Debido a esto se utilizaraacute una chapa metaacutelica ALACcedilO tipo C5-1000 con un espesor de 40mm y una anchura de 2 metros que es capaz de aguantar una carga de hasta 309 kNm2 El peso propio de la chapa elegida es de 1117 kgm2 lo que equivale a 01096 kNm2 Previamente se consideroacute un peso propio de chapa de 011 kNm2 por lo que no seraacute necesario un recaacutelculo de las cargas

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8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS MADRES DE COBERTURA

Para el dimensionamiento de las madres de cobertura se barajan 5 opciones en lo referente a la disposicioacuten de eacutestas Para esto primero se ha de descomponer la fuerza en sus dos componentes para asiacute poder calcular por separado los momentos resultantes en sus respectivos planos

La carga es P = 2727 kNm2 se descompone teniendo en cuenta que es perpendicular a la cubierta que a su vez tiene una pendiente del 10

P = 2727 kNm2

Px = P cos (571deg) = 2713 kNm2

Py = P sen (571deg) = 02713 kNm2

Una vez se tiene en sus dos componentes se calculan las leyes de momentos y se elige tanto el tipo de acero como uno de los perfiles IPE HEA y UPN escogiendo el maacutes conveniente en su caso tenieacutendose que cumplir la ecuacioacuten

σ sd=M x

W x

+M y

W y

Siendo

σsd Valor caracteriacutestico de la tensioacuten de cedencia del acero (MPa)

M momento flector de la madre

W moacutedulo resistente del perfil metaacutelico

El procedimiento seraacute escoger un perfil y comprobar la resistencia necesaria para ese perfil con ello elegir el tipo de acero

81 Simplemente apoyadas

DIBUJO SIMPLEMENTE APOYADA

El momento maacuteximo en esta situacioacuten es

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙58822

8=1173 kN m2

M y=Py ∙ L

2

8=02713∙58822

8=1173kN m2

Tipo de perfil Mx (cm3) My (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 35658 -IPE-140 773 123 246868 Fe 430HEA-100 728 268 20478 Fe 360HEA-120 106 385 14105 Fe 360

26

UPN-80 265 636 6266 -UPN-120 607 111 29865 Fe 510UPN-140 864 148 21482 Fe 360

82 Apoyadas y atirantadas a medio vano

En este caso la solicitacioacuten seguacuten el eje x es la misma que en el supuesto anterior soacutelo cambia respecto al eje y al tener un tirante a medio vano

DIBUJO LEYES MOMENTOS X E Y

Los momentos maacuteximos a tener en cuenta son

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙58822

8=1173 kN m2

M y=14∙P y ∙ L

2

8=1

4∙02713 ∙58822

8=02925kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 25514 Fe 430IPE-140 773 123 175526 Fe 360HEA-100 728 268 17204 Fe 360UPN-100 412 849 319161 Fe 510UPN-120 607 111 2195 Fe 360

83 Apoyadas y atirantadas a un tercio de vano

La solicitacioacuten en el eje x sigue siendo igual la que cambia es la referida al eje y En este caso se tienen dos posibles combinaciones ya que en el punto donde Mx es maacuteximo My no lo es y viceversa Para un correcto dimensionamiento se tomaraacuten las dos combinaciones posibles ya que nunca ocurriraacute que Mx y My sean maacuteximos en el mismo punto

Punto B

M xB=

Px ∙ L2

9=2713 ∙58822

9=10426 kN m2

M yB= 1

1125∙P y ∙ L

2

8=02713 ∙58822

8=185kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 410 -IPE-140 773 123 285283 Fe 510IPE-160 109 167 206429 Fe 360HEA-100 728 268 212244 Fe 360

27

UPN-100 412 849 470561 -UPN-120 607 111 338429 Fe 510

Punto C

M xC=

Px ∙ L2

8=2713∙58822

8=1173kN m2

M yB= 1

45∙P y ∙ L

2

8= 1

45∙02713 ∙58822

8=0026kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 224326 Fe 360HEA-100 728 268 162096 Fe 360UPN-100 412 849 287771 Fe 510UPN-120 607 111 195587 Fe 360

84 Madres continuas

85 Meacutetodo Cantileacutever

DIBUJO BARRA CANTILEVER

L = 2a + l

l = 07071 L = 416 m

a = 08614 m

En los extremos las dimensiones son ligeramente distintas

arsquo = 0125 L = 073525 m

Lrsquo = 0875 L = 514675 m

Con estas dimensiones se calculan ahora los momentos flectores como simplemente apoyadas

En los vanos centrales

M x=Px ∙ l

2

8=2713 ∙4162

8=5869kN m2

M y=Py ∙ l

2

8=02713 ∙4162

8=05869kN m2

En los vanos extremos

28

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙5146752

8=6878 kN m2

M y=Py ∙ L

2

8=02713 ∙5146752

8=0 6878kN m2

Se dimensionan las madres teniendo en cuenta la solicitacioacuten mayor en los extremos

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-100 342 579 319936 Fe 510IPE-120 53 865 209311 Fe 360HEA-100 728 268 120149 Fe 360UPN-100 412 849 247978 Fe 430UPN-120 607 111 175293 Fe 360

29

8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS MADRES DE COBERTURA

Para el dimensionamiento de las madres de cobertura se barajan 5 opciones en lo referente a la disposicioacuten de eacutestas Para esto primero se ha de descomponer la fuerza en sus dos componentes para asiacute poder calcular por separado los momentos resultantes en sus respectivos planos

La carga es P = 2727 kNm2 se descompone teniendo en cuenta que es perpendicular a la cubierta que a su vez tiene una pendiente del 10

P = 2727 kNm2

Px = P cos (571deg) = 2713 kNm2

Py = P sen (571deg) = 02713 kNm2

Una vez se tiene en sus dos componentes se calculan las leyes de momentos y se elige tanto el tipo de acero como uno de los perfiles IPE HEA y UPN escogiendo el maacutes conveniente en su caso tenieacutendose que cumplir la ecuacioacuten

σ sd=M x

W x

+M y

W y

Siendo

σsd Valor caracteriacutestico de la tensioacuten de cedencia del acero (MPa)

M momento flector de la madre

W moacutedulo resistente del perfil metaacutelico

El procedimiento seraacute escoger un perfil y comprobar la resistencia necesaria para ese perfil con ello elegir el tipo de acero

81 Simplemente apoyadas

DIBUJO SIMPLEMENTE APOYADA

El momento maacuteximo en esta situacioacuten es

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙58822

8=1173 kN m2

M y=Py ∙ L

2

8=02713∙58822

8=1173kN m2

Tipo de perfil Mx (cm3) My (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 35658 -IPE-140 773 123 246868 Fe 430HEA-100 728 268 20478 Fe 360HEA-120 106 385 14105 Fe 360

26

UPN-80 265 636 6266 -UPN-120 607 111 29865 Fe 510UPN-140 864 148 21482 Fe 360

82 Apoyadas y atirantadas a medio vano

En este caso la solicitacioacuten seguacuten el eje x es la misma que en el supuesto anterior soacutelo cambia respecto al eje y al tener un tirante a medio vano

DIBUJO LEYES MOMENTOS X E Y

Los momentos maacuteximos a tener en cuenta son

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙58822

8=1173 kN m2

M y=14∙P y ∙ L

2

8=1

4∙02713 ∙58822

8=02925kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 25514 Fe 430IPE-140 773 123 175526 Fe 360HEA-100 728 268 17204 Fe 360UPN-100 412 849 319161 Fe 510UPN-120 607 111 2195 Fe 360

83 Apoyadas y atirantadas a un tercio de vano

La solicitacioacuten en el eje x sigue siendo igual la que cambia es la referida al eje y En este caso se tienen dos posibles combinaciones ya que en el punto donde Mx es maacuteximo My no lo es y viceversa Para un correcto dimensionamiento se tomaraacuten las dos combinaciones posibles ya que nunca ocurriraacute que Mx y My sean maacuteximos en el mismo punto

Punto B

M xB=

Px ∙ L2

9=2713 ∙58822

9=10426 kN m2

M yB= 1

1125∙P y ∙ L

2

8=02713 ∙58822

8=185kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 410 -IPE-140 773 123 285283 Fe 510IPE-160 109 167 206429 Fe 360HEA-100 728 268 212244 Fe 360

27

UPN-100 412 849 470561 -UPN-120 607 111 338429 Fe 510

Punto C

M xC=

Px ∙ L2

8=2713∙58822

8=1173kN m2

M yB= 1

45∙P y ∙ L

2

8= 1

45∙02713 ∙58822

8=0026kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 224326 Fe 360HEA-100 728 268 162096 Fe 360UPN-100 412 849 287771 Fe 510UPN-120 607 111 195587 Fe 360

84 Madres continuas

85 Meacutetodo Cantileacutever

DIBUJO BARRA CANTILEVER

L = 2a + l

l = 07071 L = 416 m

a = 08614 m

En los extremos las dimensiones son ligeramente distintas

arsquo = 0125 L = 073525 m

Lrsquo = 0875 L = 514675 m

Con estas dimensiones se calculan ahora los momentos flectores como simplemente apoyadas

En los vanos centrales

M x=Px ∙ l

2

8=2713 ∙4162

8=5869kN m2

M y=Py ∙ l

2

8=02713 ∙4162

8=05869kN m2

En los vanos extremos

28

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙5146752

8=6878 kN m2

M y=Py ∙ L

2

8=02713 ∙5146752

8=0 6878kN m2

Se dimensionan las madres teniendo en cuenta la solicitacioacuten mayor en los extremos

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-100 342 579 319936 Fe 510IPE-120 53 865 209311 Fe 360HEA-100 728 268 120149 Fe 360UPN-100 412 849 247978 Fe 430UPN-120 607 111 175293 Fe 360

29

UPN-80 265 636 6266 -UPN-120 607 111 29865 Fe 510UPN-140 864 148 21482 Fe 360

82 Apoyadas y atirantadas a medio vano

En este caso la solicitacioacuten seguacuten el eje x es la misma que en el supuesto anterior soacutelo cambia respecto al eje y al tener un tirante a medio vano

DIBUJO LEYES MOMENTOS X E Y

Los momentos maacuteximos a tener en cuenta son

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙58822

8=1173 kN m2

M y=14∙P y ∙ L

2

8=1

4∙02713 ∙58822

8=02925kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 25514 Fe 430IPE-140 773 123 175526 Fe 360HEA-100 728 268 17204 Fe 360UPN-100 412 849 319161 Fe 510UPN-120 607 111 2195 Fe 360

83 Apoyadas y atirantadas a un tercio de vano

La solicitacioacuten en el eje x sigue siendo igual la que cambia es la referida al eje y En este caso se tienen dos posibles combinaciones ya que en el punto donde Mx es maacuteximo My no lo es y viceversa Para un correcto dimensionamiento se tomaraacuten las dos combinaciones posibles ya que nunca ocurriraacute que Mx y My sean maacuteximos en el mismo punto

Punto B

M xB=

Px ∙ L2

9=2713 ∙58822

9=10426 kN m2

M yB= 1

1125∙P y ∙ L

2

8=02713 ∙58822

8=185kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 410 -IPE-140 773 123 285283 Fe 510IPE-160 109 167 206429 Fe 360HEA-100 728 268 212244 Fe 360

27

UPN-100 412 849 470561 -UPN-120 607 111 338429 Fe 510

Punto C

M xC=

Px ∙ L2

8=2713∙58822

8=1173kN m2

M yB= 1

45∙P y ∙ L

2

8= 1

45∙02713 ∙58822

8=0026kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 224326 Fe 360HEA-100 728 268 162096 Fe 360UPN-100 412 849 287771 Fe 510UPN-120 607 111 195587 Fe 360

84 Madres continuas

85 Meacutetodo Cantileacutever

DIBUJO BARRA CANTILEVER

L = 2a + l

l = 07071 L = 416 m

a = 08614 m

En los extremos las dimensiones son ligeramente distintas

arsquo = 0125 L = 073525 m

Lrsquo = 0875 L = 514675 m

Con estas dimensiones se calculan ahora los momentos flectores como simplemente apoyadas

En los vanos centrales

M x=Px ∙ l

2

8=2713 ∙4162

8=5869kN m2

M y=Py ∙ l

2

8=02713 ∙4162

8=05869kN m2

En los vanos extremos

28

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙5146752

8=6878 kN m2

M y=Py ∙ L

2

8=02713 ∙5146752

8=0 6878kN m2

Se dimensionan las madres teniendo en cuenta la solicitacioacuten mayor en los extremos

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-100 342 579 319936 Fe 510IPE-120 53 865 209311 Fe 360HEA-100 728 268 120149 Fe 360UPN-100 412 849 247978 Fe 430UPN-120 607 111 175293 Fe 360

29

UPN-100 412 849 470561 -UPN-120 607 111 338429 Fe 510

Punto C

M xC=

Px ∙ L2

8=2713∙58822

8=1173kN m2

M yB= 1

45∙P y ∙ L

2

8= 1

45∙02713 ∙58822

8=0026kN m2

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-120 53 865 224326 Fe 360HEA-100 728 268 162096 Fe 360UPN-100 412 849 287771 Fe 510UPN-120 607 111 195587 Fe 360

84 Madres continuas

85 Meacutetodo Cantileacutever

DIBUJO BARRA CANTILEVER

L = 2a + l

l = 07071 L = 416 m

a = 08614 m

En los extremos las dimensiones son ligeramente distintas

arsquo = 0125 L = 073525 m

Lrsquo = 0875 L = 514675 m

Con estas dimensiones se calculan ahora los momentos flectores como simplemente apoyadas

En los vanos centrales

M x=Px ∙ l

2

8=2713 ∙4162

8=5869kN m2

M y=Py ∙ l

2

8=02713 ∙4162

8=05869kN m2

En los vanos extremos

28

M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙5146752

8=6878 kN m2

M y=Py ∙ L

2

8=02713 ∙5146752

8=0 6878kN m2

Se dimensionan las madres teniendo en cuenta la solicitacioacuten mayor en los extremos

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-100 342 579 319936 Fe 510IPE-120 53 865 209311 Fe 360HEA-100 728 268 120149 Fe 360UPN-100 412 849 247978 Fe 430UPN-120 607 111 175293 Fe 360

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M x=Px ∙ L

2

8=2713 ∙5146752

8=6878 kN m2

M y=Py ∙ L

2

8=02713 ∙5146752

8=0 6878kN m2

Se dimensionan las madres teniendo en cuenta la solicitacioacuten mayor en los extremos

Tipo de perfil Wx (cm3) Wy (cm3) Resistencia necesaria (MPa)

Acero escogido

IPE-100 342 579 319936 Fe 510IPE-120 53 865 209311 Fe 360HEA-100 728 268 120149 Fe 360UPN-100 412 849 247978 Fe 430UPN-120 607 111 175293 Fe 360

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