Como el viento únicamente provoca succiones, su acción resulta

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Como el viento únicamente provoca succiones, su acción resulta
favorable y únicamente se ha de comprobar que no se produce en ninguna
barra, para la hipótesis de cálculo, una inversión de esfuerzos que dé lugar a
compresiones en barras sometidas a tracción en la primera hipótesis. De
suceder esto ha de dimensionarse la barra para la solicitación más
desfavorable.
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E) Dimensionamiento de las secciones.
1) Cordón superior.
Aunque las fuerzas de barra difieren para cada una de las barras
que componen el cordón superior, éste se proyecta, por razones
constructivas, de sección constante en toda su longitud.
Aparte de los esfuerzos axiales de compresión, es necesario
determinar la flexión provocada por las correas que apoyan entre
los nudos.
El valor de la carga puntual ponderada P’, es:
12 x 80 x 1,74 x cos α = 1662Kg
La barra 8, entre los nudos IV y VI, es la solicitada por la carga
axial y momento flector mayores:
N’ = -89700Kg
M’ = 1438,49m.Kg. = 143849cm.Kg.
Se considera un perfil HEB 200
Se comprueba para las dos hipótesis:
(1) τ = (N’ / F) + (M’ / Wx) < τf
(2) τ = (w x N’ / F) + (0,9 x M’ / Wx) < τf
Lx = 349cm
ix = 8,54cm
λ =Lx /ix = 41 ⇒ wx = 1,08
F =78,1cm2
Wxx = 570cm3
(1) τ = 1400,90 kg/cm2 < τf
(2) τ = 1467,54 kg/cm2 < τf
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2) Cordón inferior.
Por las mismas razones que el cordón comprimido, se dispone de
sección constante en toda su longitud.
1ª hipótesis: en barra 14
N’= 87175Kg
F = N’/τf
F = 87175 / 1730 = 50,4cm2
Se dispone un perfil HEB 200 cuya área es mayor:
F = 78,1cm2 > 50,4cm2
2ª hipótesis:
Únicamente hay que prever que no se produzca inversión de
esfuerzos.
Hipótesis: peso permanente:
Esfuerzo mínimo en barra 14:
87175Kg.
Hipótesis: viento
-41752Kg.
TOTAL
45423Kg.
Por lo tanto, no se produce inversión de esfuerzos.
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-Verticales3) Barra 3
Como la barra es muy corta, 135cm, no se disponen llantas de
ángulo intermedias, resistiendo separadamente, los dos ángulos
que componen la pieza.
Esfuerzo por ángulo:
N’ = 16700/2 = 8350Kg.
Longitud de pandeo = 1,35m.
Tiene que cumplir que:
τ = w x N’/F < τf
Con   80 . 80 . 8
L = 135cm
in = 1,55cm
λ =L /in = 87 ⇒ w = 1,66
F =12,3cm2
τ = 1,66 x 8350 / 12,3 = 1127 kg/cm2 < τf
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4) Barra 7
Esfuerzo por ángulo:
N’ = 9300/2 = 4650Kg.
Longitud de pandeo = 1,70m.
Tiene que cumplir que:
τ = w x N’/F < τf
Con   80 . 80 . 8
L = 170cm
in = 1,55cm
λ =L /in = 110 ⇒ w = 2,32
F =12,3cm2
τ = 2,32 x 4650 / 12,3 = 877,07 kg/cm2< τf
5) Barra 11
Esfuerzo por ángulo:
N’ = 5000/2 = 2500Kg.
Longitud de pandeo = 2,04m.
Tiene que cumplir que:
τ = w x N’/F < τf
Con   80 . 80 . 8
L = 204cm
in = 1,55cm
λ =L /in = 132 ⇒ w = 3,15
F =12,3cm2
τ = 3,15 x 2500 / 12,3 = 640,24 kg/cm2< τf
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6) Barra 15
Esfuerzo por ángulo:
N’ = 6225/2 = 3112,5Kg.
Longitud de pandeo = 2,39m.
Tiene que cumplir que:
τ = w x N’/F < τf
Con   80 . 80 . 8
L = 239cm
in = 1,55cm
λ =L /in = 155 ⇒ w = 4,20
F =12,3cm2
τ = 4,20 x 3112,5 / 12,3 = 1063 kg/cm2< τf
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-Diagonales7) Barra 5
Se calcula la sección, dividiendo el esfuerzo ponderado de tracción
por la tensión de fluencia. Si la sección requerida es inferior a  
45 . 45 . 5, se dispone esta pareja de perfiles ya que es el perfil
mínimo a adoptar.
1ª hipótesis:
N’ = 25725Kg.
F = 25725 / 1730 = 14,89 cm2
Se disponen perfiles   70 . 70 . 7 que tiene un área de:
F = 18,8cm2 < 14,89 cm2
Conviene comprobar que no se produce, como consecuencia del
viento, inversión de esfuerzos.
2ª hipótesis:
Únicamente hay que prever que no se produzca inversión de
esfuerzos.
Hipótesis: peso permanente:
Esfuerzo mínimo en barra 5:
25725Kg.
Hipótesis: viento
-12396Kg.
TOTAL
13329Kg.
Luego no puede producirse una inversión de esfuerzos y quedar
comprimido el perfil elegido.
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8) BARRA 9
Se calcula la sección, dividiendo el esfuerzo ponderado de tracción
por la tensión de fluencia. Si la sección requerida es inferior a  
45 . 45 . 5, se dispone esta pareja de perfiles ya que es el perfil
mínimo a adoptar.
1ª hipótesis:
N’ = 8150Kg.
F = 8150 / 1730 = 4,71 cm2
Se disponen perfiles   45 . 45 . 5, que es el perfil mínimo a elegir,
que tiene un área de:
F = 8,6cm2 < 4,71 cm2
Conviene comprobar que no se produce, como consecuencia del
viento, inversión de esfuerzos.
2ª hipótesis:
Únicamente hay que prever que no se produzca inversión de
esfuerzos.
Hipótesis: peso permanente:
Esfuerzo mínimo en barra 9:
8150Kg.
Hipótesis: viento
-4072Kg.
TOTAL
4078Kg.
Luego no puede producirse una inversión de esfuerzos y quedar
comprimido el perfil elegido.
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9) BARRA 13
Se calcula la sección, dividiendo el esfuerzo ponderado de tracción
por la tensión de fluencia. Si la sección requerida es inferior a  
45 . 45 . 5, se dispone esta pareja de perfiles ya que es el perfil
mínimo a adoptar.
1ª hipótesis:
N’ = 2525Kg.
F = 2525 / 1730 = 1,50 cm2
Se disponen perfiles   45 . 45 . 5, que es el perfil mínimo a elegir,
que tiene un área de:
F = 8,6cm2 < 1,50 cm2
Conviene comprobar que no se produce, como consecuencia del
viento, inversión de esfuerzos.
2ª hipótesis:
Únicamente hay que prever que no se produzca inversión de
esfuerzos.
Hipótesis: peso permanente:
Esfuerzo mínimo en barra 13:
2525Kg.
Hipótesis: viento
-2192Kg.
TOTAL
333Kg.
Luego no puede producirse una inversión de esfuerzos y quedar
comprimido el perfil elegido.
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10) BARRA 17
Se calcula la sección, dividiendo el esfuerzo ponderado de tracción
por la tensión de fluencia. Si la sección requerida es inferior a  
45 . 45 . 5, se dispone esta pareja de perfiles ya que es el perfil
mínimo a adoptar.
1ª hipótesis:
N’ = 10050Kg.
F = 10050 / 1730 = 5,81 cm2
Se disponen perfiles   45 . 45 . 5, que es el perfil mínimo a elegir,
que tiene un área de:
F = 8,6cm2 < 5,81 cm2
Conviene comprobar que no se produce, como consecuencia del
viento, inversión de esfuerzos.
2ª hipótesis:
Únicamente hay que prever que no se produzca inversión de
esfuerzos.
Hipótesis: peso permanente:
Esfuerzo mínimo en barra 17:
10050Kg.
Hipótesis: viento
-6100Kg.
TOTAL
3950Kg.
Luego no puede producirse una inversión de esfuerzos y quedar
comprimido el perfil elegido.
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5.3.1.- Tablas.
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5.4.- PILARES
La obtención de los esfuerzos a pie de pilar se realizará mediante el
cálculo de diferentes representativos de la nave.
La estructura metálica o armadura tendrá una hipótesis de carga de
120Kg/m2, como hipótesis de cubierta (carga vertical). El pilar deberá tener
otra hipótesis de carga que es la que recibe del viento, que se supondrá una
hipótesis de carga de 40Kg/m2 (carga de empuje en el plano horizontal). De
esta forma se procederá al calculo del pilar a partir de momentos.
Los pilares se resolverán con la hipótesis más desfavorable, igualando
las deformaciones en cada nivel, obteniendo los esfuerzos en la base de cada
pilar, así como la suma de los generados por las cargas que recibe, más los
generados por las fuerzas hiperestáticas horizontales que igualan estas
deformaciones.
Acero A-42 : τmax = 1730 Kg / cm2
- Cálculo para los pilares laterales:
Q = luz x separación entre pilares x altura
Q = 35,10 x 12 x 120 = 50544 kg ≅ 51000Kg
Dividido entre dos pilares, que serán los que aguanten el peso:
51000Kg / 2 = 25500Kg
Qv = Sc x Pv
donde:
Qv = es la carga por viento
Sc = es la superficie de carga = altura x separación entre pilares
Pv = previsión de la hipótesis de viento, vendrá dada por el coeficiente
de viento por la fuerza del viento.
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Sc = h x s = 8 x 12 = 96 m2
Pv = c x W = 0,8 x 50 = 40 kg / m2
Qv = Sc x Pv = 96 x 40 = 3840 kg
El momento flector será uniforme en todo el pilar:
Mf = Qv x h / 2
Mf = 3840 x 8 / 2 = 15360kg.m =1536000Kg.cm
Pilar con perfil HEA 400:
λ = L / i mín
λ = 800 / 7,34 = 109
con este valor miramos las tablas de coeficiente w de pandeo:
tablas ⇒ w = 2,29
Wxx = 2310cm3
τ = τc + τt = (Q x w /s) + (M / Wxx)
τ = (25500 x 2,29 / 159) + (1536000 / 2310)
τ = 1032,2kg / cm2 < τmáx
Se puede apreciar que el cálculo es correcto. Este perfil será valido
para todos los pilares situados en los laterales de la estructura.
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- Cálculo para los pilares interiores:
Los pilares interiores reciben peso de las dos cerchas por lo que la
carga será el doble que para el caso anterior (51000Kg). Por otra parte no
reciben la acción del viento, por lo que no tendrán momento flector.
Pilar con perfil HEA 400:
λ = L / i mín
λ = 800 / 7,34 = 109
con este valor miramos las tablas de coeficiente w de pandeo:
tablas ⇒ w = 2,29
τ = τc + τt = (Q x w /s) + 0
τ = (51000 x 2,29 / 159)
τ = 734,53kg / cm2 < τmáx
Se puede apreciar que el cálculo es correcto. Este perfil será valido
para todos los pilares situados en la parte interior de la nave.
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5.4.1.- Tablas
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5.5.- Zapatas.
- Cálculo para los pilares laterales:
Las bases de los pilares se solucionan con zapatas aisladas y
cuadradas.
a=b=
γm x (Qp + Qf) / τT
γm = 1,6 (Normas)
τt = 3Kg/cm2
Profundidad de zapata = 2m
a=b=
1,6 x (25500 + 27500) / 3
= 168,2cm ⇒ 250cm
Las zapatas de la nave tendrán una dimensión de 2,5 x 2,5 metros con
una profundidad de 2 metros.
- Comprobación:
τT = [ (Q1 +Q2) x γm /s] + [(Q3 x γm ) / ((a/2) x b)]
Q1 = 25500Kg
Q2 = 27500Kg
Q3 = M/d = 24576Kg
τT = [ (25500 +27500) x 1,6 /2,502] + [(24576 x 1,6 ) / ((2,5/2) x 2,5)]
τT = 13568 +12583 = 26151Kg/m2
τT = 2,6151Kg/cm2 < 3Kg/cm2
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- Cálculo para los pilares interiores:
En los pilares interiores no intervendrá la acción del viento, por lo que
no tendrá momento flector.
Las bases de los pilares se solucionan con zapatas aisladas y
cuadradas.
a=b=
γm x (Qp + Qf) / τT
γm = 1,6 (Normas)
τT = 3Kg/cm2
Profundidad de zapata = 2m
a=b=
1,6 x (51000 + 27500) / 3
= 204,7cm ⇒ 250cm
Las zapatas de la nave tendrán una dimensión de 2,5 x 2,5 metros con una
profundidad de 2 metros.
Nota: Las zapatas se han calculado en base a una tensión del terreno de
3Kg/cm2 según Estudio Geotécnico.
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5.6.-Fachada.
La fachada se resuelve con correas, donde se sujetará el panel de
fachada. En la parte inferior, desde el nivel del suelo hasta una altura de dos
metros, se colocarán bloques de 20 x 20 x 40 cm, cogidos con mortero, en
lugar del panel de fachada, ya que a esa altura son frecuentes los golpes,
debidos sobretodo a la circulación de camiones, y el panel de acero
galvanizado no daría la resistencia necesaria. De esta manera se protege la
fachada. Se colocarán pilares de fachada en la parte frontal y posterior de la
nave.
5.6.1.- Pilares de fachada.
Los pilares de fachada se sitúan en la parte frontal y posterior de la
nave, donde la distancia entre pilares de la estructura principal es muy
grande (34,70 metros), para reforzar la estructura y poder apoyar sobre ellos
las correas de fachada y los paneles de cierre. Al pertenecer a la fachada se
tendrá en cuenta la acción del viento:
Acero A-42 : τmax = 1730 Kg / cm2
- Cálculo:
Q = 34,70 x 7,29 x 60 = 15177,78Kg
Dividido entre dos pilares, que serán los que aguanten el peso por cada
cercha:
15177,78 / 2 = 7588,89Kg ≅ 7600Kg
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Qv = Sc x Pv
donde:
Qv = es la carga por viento
Sc = es la superficie de carga = altura x separación entre pilares
Pv = previsión de la hipótesis de viento, vendrá dada por el coeficiente
de viento por la fuerza del viento.
Sc = h x s = 7,29 x 12,41 = 90,5 m2
Pv = c x W = 0,8 x 50 = 40 kg / m2
Qv = Sc x Pv = 90,5 x 40 = 3620 kg
El momento flector será uniforme en todo el pilar:
Mf = Qv x h / 2
Mf = 3620 x 7,29 / 2 = 13195kg.m =1319500Kg.cm
Pilar con perfil HEA 300:
λ = L / i mín
λ = L / imín = 729 / 7,49 = 98
con este valor miramos las tablas de coeficientes w de pandeo:
Tabla ⇒ w = 1,95
Wxx = 1260cm3
τ = τc + τt = (Q x w /s) + (M / Wxx)
τ = (7600 x 1,95 / 112,5) + (1319500 / 1260)
τ = 1179kg / cm2 < τmáx
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5.6.2.- Zapatas.
Las bases de los pilares se solucionan con zapatas aisladas y cuadradas.
a=b=
γm x (Qp + Qf) / τT
γm = 1,6 (Normas)
τT = 3Kg/cm2
Profundidad de zapata = 2m
a=b=
1,6 x (7600 + 27500) / 3
= 136,83cm ⇒ 250cm
Las zapatas de la nave tendrán una dimensión de 2,5 x 2,5 metros con una
profundidad de 2 metros.
- Comprobación:
τT = [ (Q1 +Q2) x γm /s] + [(Q3 x γm ) / ((a/2) x b)]
Q1 = 7600Kg
Q2 = 27500Kg
Q3 = M/d = 21112Kg
τT = [ (7600+27500) x 1,6 /2,502] + [(21112 x 1,6 )/ ((2,5/2) x 2,5)]
τT = 8985,6 +10810 = 19795,6Kg/m2
τT =1,97956Kg/cm2 < 3Kg/cm2
Nota: Las zapatas se han calculado en base a una tensión del terreno de
3Kg/cm2 según Estudio Geotécnico.
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5.6.3.- Correas.
Distancia entre correas = 2m
Distancia máxima entre pilares = 12,43m
Hipótesis de carga = 60Kg/m2
M = q x l2 / 8
M = (2 x 60) x 12,432 /8 = 2317,58Kg.m
Wxx ≥ Mt / τmáx
Wxx ≥ 231758Kg.cm / 1730Kg/cm2 = 134cm3
Comprobamos por las tablas del perfil en U que el perfil adecuado es
un U180 cuya Wxx = 150cm3
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5.6.3.1.- Perfiles en U
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5.6.4- Panel de fachada.
La fachada se resolverá con panel plano de 40mm de espesor, de color
azul. Tiene un peso de 10,7Kg/m2 y una transmisión térmica K = 0,44
Kcal/m2.h.ºC.
5.6.4.1.- Detalles panel de fachada.
Panel Plano
Es el panel más utilizado en cerramientos de cualquier tipo de
fachadas. Sus dos perfiles exteriores, fabricados en acero de
0,5 mm de espesor y conformados con una ligera nervadura,
confieren al sistema una robustez y resistencia extremas.
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