P-1371 Anejo 05-Calculos Estructurales

ANEJO Nº 5:
CÁLCULOS ESTRUCTURALES
Baliza en Pedras Lixeiras
Espasante-Ortigueira (A Coruña)
INDICE
1. DESCRIPCIÓN DE LA OBRA .................................................................................... 3
2. NORMATIVA DE APLICACIÓN ................................................................................. 4
3. SEGURIDAD ESTRUCTURAL .................................................................................... 5
3.1. ANÁLISIS ESTRUCTURAL Y DIMENSIONADO ............................................................... 5
3.1.1.
PROCESO ................................................................................................................... 5
3.1.2.
SITUACIONES DE DIMENSIONADO............................................................................... 5
3.1.3.
PERIODO DE SERVICIO ............................................................................................... 5
3.1.4.
MÉTODO DE COMPROBACIÓN ..................................................................................... 5
3.1.4.1. RESISTENCIA Y ESTABILIDAD: ESTADOS LÍMITE ÚLTIMOS............................................ 5
3.1.4.2. APTITUD AL SERVICIO: ESTADOS LÍMITE DE SERVICIO ................................................ 6
3.1.4.3. ESTADOS LÍMITE DE DURABILIDAD ............................................................................. 6
3.1.5.
DATOS GEOMÉTRICOS DE LA ESTRUCTURA ................................................................. 6
3.1.6.
MODELO DE ANÁLISIS ESTRUCTURAL .......................................................................... 6
3.1.7.
VERIFICACIÓN DE LA ESTABILIDAD ............................................................................. 6
3.1.8.
VERIFICACIÓN DE LA RESISTENCIA DE LA ESTRUCTURA ............................................... 7
3.1.9.
VERIFICACIÓN DE LA APTITUD DE SERVICIO ............................................................... 7
3.2. ACCIONES ................................................................................................................. 7
3.2.1.
CLASIFICACIÓN DE LAS ACCIONES .............................................................................. 7
3.2.2.
VALORES CARACTERÍSTICOS DE LAS ACCIONES ........................................................... 7
3.2.3.
COMBINACIÓN DE ACCIONES ...................................................................................... 7
4. DETERMINACIÓN DE ACCIONES .......................................................................... 11
4.1. ACCIONES PERMANENTES (G) .................................................................................. 11
4.1.1.
PESO PROPIO DE LA ESTRUCTURA ............................................................................. 11
4.1.2.
CARGAS MUERTAS ..................................................................................................... 11
4.1.3.
EMPUJES DEL TERRENO ............................................................................................. 11
4.2. ACCIONES VARIABLES (Q) ....................................................................................... 11
4.2.1.
SOBRECARGA DE USO ................................................................................................ 11
4.2.2.
mareaS y oleaje ......................................................................................................... 11
4.2.2.1. DATOS CLIMÁTICOS .................................................................................................. 11
4.2.2.2. FUERZA PRODUCIDA POR LA CORRIENTE MARINA ....................................................... 12
4.2.2.3. FUERZA PRODUCIDA POR EL OLEAJE .......................................................................... 12
4.2.3.
VIENTO..................................................................................................................... 13
4.2.4.
TEMPERATURA .......................................................................................................... 13
4.2.5.
NIEVE ....................................................................................................................... 14
4.2.6.
QUÍMICAS, FÍSICAS Y BIOLÓGICAS ............................................................................. 14
4.3. ACCIONES ACCIDENTALES (A) ................................................................................. 14
5. CIMENTACIONES .................................................................................................. 15
5.1. BASES DE CÁLCULO ................................................................................................. 15
5.1.1.
MÉTODO DE CÁLCULO ............................................................................................... 15
5.1.2.
VERIFICACIONES ....................................................................................................... 15
5.1.3.
ACCIONES ................................................................................................................. 15
5.2. ESTUDIO GEOTÉCNICO............................................................................................ 15
5.2.1.
GENERALIDADES ....................................................................................................... 15
5.2.2.
TIPO DE RECONOCIMIENTO ....................................................................................... 15
5.2.3.
PARÁMETROS GEOTÉCNICOS ESTIMADOS ................................................................... 15
5.3. CIMENTACIÓN ........................................................................................................ 16
5.3.1.
DESCRIPCIÓN ........................................................................................................... 16
5.3.2.
MATERIAL EMPLEADO ................................................................................................ 16
5.3.3.
DIMENSIONES Y ARMADO .......................................................................................... 16
5.3.4.
CONDICIONES DE EJECUCIÓN .................................................................................... 16
6. CUMPLIMIENTO DE LA INSTRUCCIÓN DE HORMIGÓN ESTRUCTURAL (EHE) ..... 17
6.1. MEMORIA DE CÁLCULO ............................................................................................ 17
6.1.1.
MÉTODO DE CÁLCULO ............................................................................................... 17
6.1.2.
DEFORMACIONES ...................................................................................................... 17
6.1.3.
CUANTÍAS GEOMÉTRICAS .......................................................................................... 17
6.2. ESTADO DE CARGAS CONSIDERADAS ....................................................................... 17
6.2.1.
COMBINACIÓN DE ACCIONES Y ESFUERZOS CONSIDERADOS ....................................... 17
6.3. CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES .................................................................. 18
6.3.1.
HORMIGONES ........................................................................................................... 18
6.3.2.
ACERO EN BARRAS .................................................................................................... 19
6.3.3.
ACERO EN MALLAZO .................................................................................................. 19
6.3.4.
ACERO ESTRUCTURAL................................................................................................ 19
6.4. DURABILIDAD ......................................................................................................... 20
6.4.1.
RECUBRIMIENTOS ..................................................................................................... 20
6.4.2.
CANTIDAD MÍNIMA DE CEMENTO ............................................................................... 20
6.4.3.
RELACIÓN AGUA CEMENTO ........................................................................................ 20
6.4.4.
RESISTENCIA MÍNIMA RECOMENDADA........................................................................ 21
6.4.5.
SEPARADORES .......................................................................................................... 21
7. RESULTADOS ........................................................................................................ 22
7.1. SOPORTE DE HORMIGÓN ......................................................................................... 22
7.2. FUSTE ..................................................................................................................... 22
1. DESCRIPCIÓN DE LA OBRA
Se pretende construir un soporte para señalización marítima diurna y nocturna que sirva como
referencia para la navegación en las inmediaciones del puerto de Espasante, que se encuentra
ubicado en el norte de la provincia de A Coruña.
La solución adoptada consta de un fuste de acero inoxidable que contendrá la señalización
marítima y que se encuentra anclado a un soporte de hormigón cuya cota superior está por
encima del nivel de marea máximo, y unida sólidamente a la roca del fondo marino.
2. NORMATIVA DE APLICACIÓN
EHE-08: Instrucción de Hormigón Estructural, aprobada por Real Decreto 1247/2008, de 18
de julio.
NCSE-02: Norma de Construcción Sismorresistente: Parte General y Edificación, aprobada
por el Real Decreto 997/2002, de 27 de septiembre.
Conjuntamente, se tendrá en cuenta la siguiente normativa de carácter voluntario:
Eurocódigo 1: Acciones en estructuras.
Eurocódigo 2: Proyecto de estructuras de hormigón.
ROM 0.2-90: Recomendaciones para la consideración de acciones en obras marítimas.
ROM 0.3-91: Recomendaciones para la consideración de variables medioambientales I:
Oleaje, Corrientes, Mareas y demás variaciones del nivel del agua.
ROM 0.4-95: Recomendaciones para la consideración de variables medioambientales II:
Viento.
3. SEGURIDAD ESTRUCTURAL
3.1.
ANÁLISIS ESTRUCTURAL Y DIMENSIONADO
3.1.1. PROCESO
Las comprobaciones de una estructura requieren:
Determinar las situaciones de dimensionado que resulten determinantes.
Establecer las acciones que deben de tenerse en cuenta y los modelos adecuados para la
estructura.
Realizar el análisis estructural, adoptando métodos de cálculo adecuados.
Verificar que, para las situaciones de dimensionado, no se sobrepasan los estados límite.
3.1.2. SITUACIONES DE DIMENSIONADO
Dichas situaciones se clasifican en:
Persistentes: condiciones normales de uso.
Transitorias: condiciones aplicables durante un tiempo limitado.
Extraordinarias: condiciones excepcionales en las que se pueden encontrar o estar expuesto
el edificio (condiciones accidentales).
3.1.3. PERIODO DE SERVICIO
Como periodo de servicio se adoptará 50 años.
3.1.4. MÉTODO DE COMPROBACIÓN
Estados Límites.
Nota:
Se define como estados límites aquellas situaciones que de ser superadas, puede considerarse
que la estructura no cumple alguna de las funciones para las que ha sido diseñada.
Los estados límites se clasifican en:
Estados Límite Últimos
Estados Límite de Servicio
Estados Límites de Durabilidad
3.1.4.1.
RESISTENCIA Y ESTABILIDAD: ESTADOS LÍMITE ÚLTIMOS
Situación que de ser superada, existe un riesgo para las personas, ya sea por una puesta fuera
de servicio o por colapso parcial o total de la estructura:
Pérdida de equilibrio.
Deformación excesiva.
Transformación de la estructura en un mecanismo.
Rotura de elementos estructurales o sus uniones.
Inestabilidad de elementos estructurales.
3.1.4.2.
APTITUD AL SERVICIO: ESTADOS LÍMITE DE SERVICIO
Situación que de ser superada afecta al nivel de confort y bienestar de los usuarios, al correcto
funcionamiento de la estructura y a la apariencia de la construcción. Dichos estados deben
considerarse relativos a:
Las deformaciones que afectan a la apariencia de la obra.
Las vibraciones que causan una falta de confort.
Los daños o el deterioro que puedan afectar desfavorablemente a la apariencia o a la
funcionalidad de la obra.
3.1.4.3.
ESTADOS LÍMITE DE DURABILIDAD
Situación producida por las acciones físicas y químicas, diferentes a las cargas y a las acciones
del análisis estructural, que de ser superada produce la degradación de las características del
hormigón o de las armaduras hasta límites inaceptables.
3.1.5. DATOS GEOMÉTRICOS DE LA ESTRUCTURA
La estructura se ha resuelto en hormigón armado, pudiendo ser descompuesta, a efectos de
cálculo, en: cimentación, soportes y elementos singulares.
La descripción geométrica de la estructura figura en los planos adjuntos a esta memoria y,
deberá ser construida y controlada siguiendo lo que en ellos se indica y las normas expuestas
en la Instrucción de Hormigón Estructural EHE-08. Tanto la interpretación de planos como las
normas de ejecución de la estructura quedan supeditadas en última instancia a las directrices y
órdenes que durante la construcción de la misma imparta la Dirección Facultativa de la obra.
Los datos geométricos más relevantes de la estructura se indican a continuación:
Cota de anclaje a la roca marina:
-0,50 m
Diámetro del soporte de hormigón:
3,00 m
Altura del soporte de hormigón:
5,50 m
Diámetro del fuste de acero inoxidable:
0,75 m
Altura del fuste de acero inoxidable:
5,00 m
3.1.6. MODELO DE ANÁLISIS ESTRUCTURAL
Se realiza un cálculo espacial en tres dimensiones por métodos matriciales de rigidez, formando
las barras los elementos que definen la estructura.
Para todos los estados de carga se realiza un cálculo estático y se supone un comportamiento
lineal de los materiales y, por tanto, un cálculo de primer orden, de cara a la obtención de
desplazamientos y esfuerzos.
3.1.7. VERIFICACIÓN DE LA ESTABILIDAD
Ed,dst ≤Ed,st
Ed,dst: valor de cálculo del efecto de las acciones desestabilizadoras
Ed,stb: valor de cálculo del efecto de las acciones estabilizadoras
3.1.8. VERIFICACIÓN DE LA RESISTENCIA DE LA ESTRUCTURA
Sd : valor de cálculo del efecto de las acciones
Sd ≤Rd
Rd: valor de cálculo de la respuesta estructural
3.1.9. VERIFICACIÓN DE LA APTITUD DE SERVICIO
Se considera un comportamiento adecuado en relación con las deformaciones, las vibraciones o
el deterioro si se cumple que el efecto de las acciones no alcanza el valor límite admisible
establecido para dicho efecto.
FLECHAS: La limitación de flecha relativa deberá de ser menor que:
LIMITACIONES DE FLECHAS
1/300
Para elementos metálicos en general
DESPLAZAMIENTOS HORIZONTALES: Se admite que la estructura global tiene suficiente rigidez
lateral, sin ante cualquier combinación de acciones características, el desplome es menor que:
VALORES ADMISIBLES DE RIGIDEZ LATERAL
3.2.
1/500
De la altura total de la estructura
1/250
De la altura de la planta, en cualquiera de ellas.
ACCIONES
3.2.1. CLASIFICACIÓN DE LAS ACCIONES
PERMANENTES: Aquellas que actúan en todo instante sobre la estructura, con posición
constante. Su magnitud pude ser constante (pesos propios o las acciones o empujes del
terreno) o con variación despreciable (acciones reológicas o el pretensado).
VARIABLES: Aquellas que pueden actuar o no sobre la estructura, como las debidas al uso
y acciones climáticas.
ACCIDENTALES: Aquellas cuya probabilidad de ocurrencia es pequeña pero de gran
importancia, como sismo, incendio, impacto o explosión.
3.2.2. VALORES CARACTERÍSTICOS DE LAS ACCIONES
El valor característico de una acción puede venir determinado por un valor medio, un valor
nominal o, en los casos en que se fije mediante criterios estadísticos, por un valor
correspondiente a una determinada probabilidad de no ser superado durante un período de
referencia, que tiene en cuenta la vida útil de la estructura y la duración de la acción.
3.2.3. COMBINACIÓN DE ACCIONES
Hipótesis y combinaciones. De acuerdo con las acciones determinadas en función de su origen,
y teniendo en cuenta tanto si el efecto de las mismas es favorable o desfavorable, así como los
coeficientes de ponderación se realizará el cálculo de las combinaciones posibles del modo
siguiente:
E.L.U. de rotura: Hormigón (EHE-08)
Situación persistente o transitoria:
∑γ
j ≥1
Gj
Gkj + γ Q1Ψ p1Qk1 + ∑ γ Qi Ψ aiQki
i >1
Situación sísmica:
∑γ
j ≥1
Gj
Gkj + γ A A E + ∑ γ Qi Ψ aiQki
i ≥1
Situación 1: Persistente o transitoria
Coeficientes parciales de
seguridad (γ)
Coeficientes de combinación (ψ)
Favorable
Desfavorable
Principal (ψP) Acompañamiento (ψa)
Carga permanente (G)
1.00
1.35
1.00
1.00
Sobrecarga (Q)
0.00
1.50
1.00
0.70
Viento (Q)
0.00
1.50
1.00
0.60
Nieve (Q)
0.00
1.50
1.00
0.50
Situación 2: Sísmica
Coeficientes parciales de
seguridad (γ)
Coeficientes de combinación (ψ)
Favorable
Desfavorable
Principal (ψP) Acompañamiento (ψa)
Carga permanente (G)
1.00
1.00
1.00
1.00
Sobrecarga (Q)
0.00
1.00
0.30
0.30
Viento (Q)
0.00
1.00
0.00
0.00
Nieve (Q)
0.00
1.00
0.00
0.00
Sismo (A)
-1.00
1.00
1.00
0.30(*)
(*) Fracción de las solicitaciones sísmicas a considerar en la dirección ortogonal: Las
solicitaciones obtenidas de los resultados del análisis en cada una de las direcciones ortogonales
se combinarán con el 30% de los de la otra.
E.L.U. de rotura: Hormigón en cimentaciones (EHE-08)
Situación persistente o transitoria:
∑γ
j ≥1
Gj
Gkj + γ Q1Ψ p1Qk1 + ∑ γ Qi Ψ aiQki
i >1
Situación sísmica:
∑γ
j ≥1
Gj
Gkj + γ A A E + ∑ γ Qi Ψ aiQki
i ≥1
Situación 1: Persistente o transitoria
Coeficientes parciales de
seguridad (γ)
Coeficientes de combinación (ψ)
Favorable
Desfavorable
Principal (ψP) Acompañamiento (ψa)
Carga permanente (G)
1.00
1.60
1.00
1.00
Sobrecarga (Q)
0.00
1.60
1.00
0.70
Viento (Q)
0.00
1.60
1.00
0.60
Nieve (Q)
0.00
1.60
1.00
0.50
Situación 2: Sísmica
Coeficientes parciales de
seguridad (γ)
Coeficientes de combinación (ψ)
Favorable
Desfavorable
Principal (ψP) Acompañamiento (ψa)
Carga permanente (G)
1.00
1.00
1.00
1.00
Sobrecarga (Q)
0.00
1.00
0.30
0.30
Viento (Q)
0.00
1.00
0.00
0.00
Nieve (Q)
0.00
1.00
0.00
0.00
Sismo (A)
-1.00
1.00
1.00
0.30(*)
(*) Fracción de las solicitaciones sísmicas a considerar en la dirección ortogonal: Las
solicitaciones obtenidas de los resultados del análisis en cada una de las direcciones ortogonales
se combinarán con el 30% de los de la otra.
Para las acciones variables de tipo medioambiental, las ROM 0.2-90 recomiendan los siguientes
valores:
Situación 1: Persistente o transitoria
Coeficientes parciales de
seguridad (γ)
Coeficientes de combinación (ψ)
Favorable Desfavorable Principal (ψP) Acompañamiento (ψa)
Variable medioambiental (QM)
-
1.00
0.70
0.30
4. DETERMINACIÓN DE ACCIONES
4.1.
ACCIONES PERMANENTES (G)
4.1.1. PESO PROPIO DE LA ESTRUCTURA
ELEMENTO
TIPO
PESO PROPIO
Accesorios
Metal, plástico, etc.
3,92 kN
Fuste
Acero inoxidable
11,78 kN
Soporte
Hormigón
1.067,88 kN
4.1.2. CARGAS MUERTAS
No existen en esta estructura.
4.1.3. EMPUJES DEL TERRENO
No existen en esta estructura.
4.2.
ACCIONES VARIABLES (Q)
4.2.1. SOBRECARGA DE USO
Debida a las condiciones de mantenimiento.
SOBRECARGAS DE USO
Parte superior soporte
Superficial
1,00 kN/m
Puntual
2,00 kN
Parte superior fuste
2
4.2.2. MAREAS Y OLEAJE
4.2.2.1.
DATOS CLIMÁTICOS
Estos datos han sido extraídos de las normas R.O.M. y de los estudios de corrientes y oleaje
realizados por la Autoridad Portuaria de la Xunta de Galicia para un periodo de retorno de 50
años.
Altura de marea:
4,50 m
Velocidad de la corriente:
1,48 m/s
Altura de ola significante (extremal):
11,00 m
Periodo de ola significante:
13,00 s
Longitud de onda de ola significante:
Velocidad del viento:
Densidad del agua de mar:
Viscosidad dinámica del agua de mar:
263,86 m
29,00 m/s
1.030,00 kg/m3
0,00145 Pa.s
Se toma como cota de referencia o cota cero la marea más baja. Esta cota se encuentra situada
0,5 m por encima del punto de anclaje del soporte de hormigón sobre las rocas denominadas
“Pedras Lixeiras”. En condiciones normales, la estructura metálica no estará sumergida en el
agua.
4.2.2.2.
FUERZA PRODUCIDA POR LA CORRIENTE MARINA
La fuerza experimentada por un cilindro vertical en el seno de un fluido en movimiento puede
calcularse por medio de la expresión:
FD = ½.CD. ρ.D.U2
donde:
FD: Fuerza ejercida por la corriente por metro lineal de cilindro.
CD: coeficiente de resistencia aerodinámica (1,50)
ρ: densidad del fluido
D: diámetro del cilindro
U: velocidad del fluido
Sustituyendo cada término por su valor, se obtiene una carga lineal de:
FUERZA PRODUCIDA POR LA CORRIENTE MARINA
Soporte
4.2.2.3.
5,06 kN/m
FUERZA PRODUCIDA POR EL OLEAJE
La fuerza producida por una ola marina sobre un cilindro vertical puede calcularse por medio de
la denominada Ecuación de Morison:
FD = ½.CD. ρ.D.U2 + π/4.CM. ρ.ω.D2.U
donde:
CD: es el denominado coeficiente de resistencia aerodinámica
CM: es el denominado coeficiente de inercia.
ω: pulsación de la ola (rad/s)
CD y CM dependen del número de Reynolds y del denominado número de Keulegan-Carpenter.
En el caso que nos ocupa, y considerando que las ondas marinas se puedan aproximar por
ondas senoidales, para el caso del soporte el número de Keulegan-Carpenter es KC= 11,52, el
número de Reynolds es 4,32—107 y ω es 0,48 rad/s. Con estos valores se obtiene:
CD = 0,70
CM = 1,00
Para el caso del fuste el número de Keulegan-Carpenter es KC= 46,08, el número de Reynolds
es 1,08—107 y ω es 0,48 rad/s. Con estos valores se obtiene:
CD = 0,45
CM = 1,00
Sustituyendo los valores en la ecuación de Morison, obtenemos:
FUERZA PRODUCIDA POR EL OLEAJE
Soporte
516,97 kN/m
Fuste
76,07 kN/m
4.2.3. VIENTO
Para el cálculo de la fuerza producida por el viento, se ha supuesto un área de actuación igual a
la silueta de la estructura metálica despreciándose las características aerodinámicas del soporte
de hormigón y del fuste metálico. Es una aproximación que simplifica mucho los cálculos, deja
del lado de la seguridad, y no se traduce en un sobredimensionamiento de la estructura puesto
que la fuerza del viento es muy pequeña frente a la de una ola.
La presión dinámica generada por una corriente de aire a 20ºC se calcula en base a la siguiente
expresión:
FD = 10.(v/4,04)2
donde:
Pd: es la presión generada en una pared plana en Pa
v: es la velocidad del aire en m/s
Sustituyendo valores, obtenemos:
FUERZA PRODUCIDA POR EL VIENTO
Soporte
0,38 kN/m
Fuste
1,52 kN/m
4.2.4. TEMPERATURA
En estructuras habituales de hormigón estructural o metálicas formadas por pilares o muros,
pueden no considerarse las acciones térmicas cuando se dispongan de juntas de dilatación a
una distancia máxima de 40 metros.
En este caso, dado que las dimensiones de los elementos no superan los 40 metros, no se
tienen en cuenta las acciones de los cambios de temperatura, ya que la estructura es capaz de
asimilarlas.
4.2.5. NIEVE
No aplica en este caso. Es una estructura en el mar.
4.2.6. QUÍMICAS, FÍSICAS Y BIOLÓGICAS
Las acciones químicas que pueden causar la corrosión de los elementos de acero se pueden
caracterizar mediante la velocidad de corrosión que se refiere a la pérdida de acero por unidad
de superficie del elemento afectado y por unidad de tiempo. La velocidad de corrosión
depende de parámetros ambientales tales como la disponibilidad del agente agresivo necesario
para que se active el proceso de la corrosión, la temperatura, la humedad relativa, el viento o la
radiación solar, pero también de las características del acero y del tratamiento de sus
superficies, así como de la geometría de la estructura y de sus detalles constructivos.
Los materiales, recubrimientos, cuantías de acero, etc., cumplirán todos los requerimientos
establecidos en la Instrucción de Hormigón Estructural EHE-08.
4.3.
ACCIONES ACCIDENTALES (A)
Se engloban dentro de las acciones accidentales los impactos, las explosiones, el sismo y el
fuego.
Según el apartado 1.2.3 de la NCSR-02 quedan excluidas de la aplicación de la misma todas
aquellas construcciones de importancia moderada o que siendo de importancia normal la
aceleración sísmica básica ab sea inferior a 0,04g, siendo g la aceleración de la gravedad.
Dado que se trata de una estructura aislada y con probabilidad despreciable de que su
destrucción por el terremoto pueda ocasionar víctimas, interrumpir un servicio primario, o
producir daños económicos significativos a terceros, se puede clasificar como de importancia
moderada.
La probabilidad de la existencia de una explosión o impacto de entidad suficiente como para
dejar fuera de servicio la estructura se considera despreciable.
No se considera la probabilidad de la existencia de un incendio, por su ubicación en el mar y
por el tipo de materiales existentes en la estructura.
En base a todos los comentarios expuestos, no se consideran acciones accidentales en este
caso.
5. CIMENTACIONES
5.1.
BASES DE CÁLCULO
5.1.1. MÉTODO DE CÁLCULO
El dimensionado de secciones se realiza según la Teoría de los Estados Limites Últimos y los
Estados Límites de Servicio. El comportamiento de la cimentación debe comprobarse frente a la
capacidad portante (resistencia y estabilidad) y la aptitud de servicio.
5.1.2. VERIFICACIONES
Las verificaciones de los Estados Límites están basadas en el uso de un modelo adecuado para
al sistema de cimentación elegido y el terreno de apoyo de la misma.
5.1.3. ACCIONES
Se ha considerado las acciones que actúan sobre la estructura de acuerdo a los apartados
mostrados con anterioridad y las acciones geotécnicas que transmiten o generan a través del
terreno en que se apoya según el estudio geotécnico que acompaña a este proyecto.
5.2.
ESTUDIO GEOTÉCNICO
5.2.1. GENERALIDADES
El análisis y dimensionamiento de la cimentación exige el conocimiento previo de las
características del terreno de apoyo, la tipología de la estructura prevista y el entorno donde se
ubica la construcción.
5.2.2. TIPO DE RECONOCIMIENTO
Se ha optado por realizar una serie de reconocimientos visuales y en base a ellos, estimar la
existencia de roca en las proximidades del punto de ubicación de la baliza. Para dicho objeto se
ha realizado una inspección mediante buzo, y cuyas conclusiones se emiten en documento
aparte, y una inspección geológica mediante visita de la zona de estudio y del borde costero
próximo.
5.2.3. PARÁMETROS GEOTÉCNICOS ESTIMADOS
Para el cálculo de la estructura se considera que la construcción se apoya en un sustrato rocoso
denominado “Pedras Lixeiras”. El anclaje a dicho sustrato rocoso se hará a una cota de -0,5 m
respecto de la cota de referencia o cota cero, correspondiente a la marea más baja. Dicho
anclaje requerirá de un cajeo en el sustrato rocoso variable entre 20 y 50 cm.
La tensión admisible del sustrato rocoso se estima en 4,00 kg/cm2 de acuerdo al estudio
geotécnico.
PARÁMETROS GEOTÉCNICO ESTIMADOS
Cota de cimentación:
-0,5 m
Estrato previsto para cimentar: Sustrato rocoso resistente.
Tensión admisible del terreno
0,40 MPa
5.3.
CIMENTACIÓN
5.3.1. DESCRIPCIÓN
Cimentación superficial mediante anclaje directo a roca.
5.3.2. MATERIAL EMPLEADO
Hormigón armado HA-35/B/20/IIIc+Qb y barras de acero B 500 S.
5.3.3. DIMENSIONES Y ARMADO
Las dimensiones y armados se indican en los planos de la estructura. Se han dispuesto
armaduras que cumplen con las cuantías mínimas indicadas en la tabla 42.3.5 de la Instrucción
de Hormigón Estructural (EHE) atendiendo a cada elemento estructural considerado.
5.3.4. CONDICIONES DE EJECUCIÓN
Las condiciones de ejecución se recogen en los planos constructivos.
6. CUMPLIMIENTO
DE
ESTRUCTURAL (EHE)
6.1.
LA
INSTRUCCIÓN
DE
HORMIGÓN
MEMORIA DE CÁLCULO
6.1.1. MÉTODO DE CÁLCULO
El dimensionado de secciones se realiza según la Teoría de los Estados Limites de la vigente
EHE-08, articulo nº 8, utilizando el Método de Cálculo en Rotura.
6.1.2. DEFORMACIONES
CRITERIO DE VALIDEZ
Integridad de los elementos
constructivos
Para elementos metálicos en general
CRITERIO DE VALIDEZ
Apariencia de la obra
VALOR
LÍMITE
L/300
VALOR
LÍMITE
L/300
6.1.3. CUANTÍAS GEOMÉTRICAS
Serán como mínimo las fijadas por la instrucción en la tabla 42.3.5 de la Instrucción vigente
EHE-08.
6.2.
ESTADO DE CARGAS CONSIDERADAS
6.2.1. COMBINACIÓN DE ACCIONES Y ESFUERZOS CONSIDERADOS
Se han establecido siguiendo los criterios de la vigente Instrucción de Hormigón Estructural
EHE-08.
De acuerdo con las acciones consideradas en los apartados anteriores, y con los coeficientes de
combinación de acciones enumerados con anterioridad, se tiene, para el caso de combinación
más desfavorable los siguientes esfuerzos máximos:
Cota -0,5 m (Anclaje del soporte de hormigón a la roca):
N: 1.462,83 kN
V: 3.223,67 kN
M: 9.815,97 kN.m
Cota 5,0 m (Anclaje del fuste al soporte de hormigón):
N:
21,19 kN
V:
380,35 kN
M: 950,87 kN.m
6.3.
CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES
6.3.1. HORMIGONES
CIMENTACION
Y MUROS
PILARES
VIGASNERVIOS
FORJADOS
HA-35/B/40/IIIc+Qb
HA-35/B/20/IIIc+Qb
HA-35/B/20/IIIc+Qb
HA-35/B/20/IIIc+Qb
Resistencia
Característica a los
28 días: fck (N/mm2)
≥ 35
≥ 35
≥ 35
≥ 35
Resistencia de
cálculo del hormigón:
fcd (N/mm2)
23,33
23,33
23,33
23,33
Recubrimiento (mm)
≥ 80
≥ 50
≥ 50
≥ 50
Según Anejo 4
EHE-08
Según Anejo 4
EHE-08
Según Anejo 4
EHE-08
Según Anejo 4
EHE-08
Cantidad mínima de
cemento (kp/m3)
350
350
350
350
Máxima relación A/C
0,45
0,45
0,45
0,45
CIMENTACION
Y MUROS
PILARES
VIGASNERVIOS
FORJADOS
Machacado
Machacado
Machacado
Machacado
Tamaño máximo del
árido (mm.)
40
20
20
20
Tipo de ambiente
(agresividad)
IIIc
IIIc
IIIc
IIIc
Consistencia del
hormigón
Blanda
Blanda
Blanda
Blanda
Asiento Cono de
Abrams
3 a 5 cm.
3 a 5 cm.
3 a 5 cm.
3 a 5 cm.
Vibrado
Vibrado
Vibrado
Vibrado
Estadístico
Estadístico
Estadístico
Estadístico
1,5
1,5
1,5
1,5
Designación
Tipo de cemento
Tipo de árido
Sistema de
compactación
Nivel de Control
Previsto
Coeficiente de
Minoración
6.3.2. ACERO EN BARRAS
ENCEPADOS
PILARES
VIGAS NERVIOS
FORJADOS
B 500 S
B 500 S
B 500 S
B 500 S
Límite Elástico (N/mm )
500
500
500
500
Nivel de Control Previsto
Normal
Normal
Normal
Normal
Coeficiente de Minoración
1,15
1,15
1,15
1,15
Resistencia
2
fyk (N/mm )
434,7
434,7
434,7
434,7
Designación
2
característica:
6.3.3. ACERO EN MALLAZO
TODA LA OBRA
Designación
B 500 T
2
Límite Elástico (N/mm )
500
Nivel de control previsto
Normal
Coeficiente de Minoración
1,15
2
Resistencia de cálculo del acero (barras): fyd (N/mm )
434,7
6.3.4. ACERO ESTRUCTURAL
TODA LA OBRA
Designación
AISI 316 L
2
Límite Elástico (N/mm )
220
Nivel de control previsto
Normal
Coeficiente de Minoración (Según ROM 0.2-91)
1,00
2
Resistencia de cálculo del acero (barras): fyd (N/mm )
220
El Eurocódigo 3, establece que los coeficientes aplicables a los aceros al carbono son también
aplicables al acero inoxidable
6.4.
DURABILIDAD
La durabilidad de una estructura de hormigón es su capacidad para soportar, durante la vida
útil para la que ha sido proyectada, las condiciones físicas y químicas a las que está expuesta, y
que pueden llegar a provocar la degradación como consecuencia de efectos diferentes a las
cargas y solicitaciones consideradas en el análisis estructural. Al objeto de garantizar la
durabilidad de la estructura durante su vida útil, el artículo 37 de la EHE establece los
parámetros indicados a continuación.
6.4.1. RECUBRIMIENTOS
El recubrimiento de hormigón es la distancia entre la superficie exterior de la armadura,
incluyendo cercos y estribos, y la superficie exterior de hormigón más cercana.
A los efectos de determinar los recubrimientos exigidos en la tabla 37.2.4. de la vigente EHE, se
considera toda la estructura en ambiente IIIb: esto es exteriores en contacto con agua de mar.
Para el ambiente IIIb se exigirá un recubrimiento mínimo de 40 mm, lo que requiere un
recubrimiento nominal de 50 mm, a cualquier armadura (estribos). Para garantizar estos
recubrimientos se exigirá la disposición de separadores homologados de acuerdo con los
criterios descritos en cuando a distancias y posición en el artículo 66.2 de la vigente EHE.
TIPO DE
HORMIGON
TIPO DE
ELEMENTO
CLASE DE
EXPOSICION
RECUBRIMIENTO
MINIMO
RECUBRIMIENTO
NOMINAL
HA-30/B/40/IIIb
Cimentación y
Muros
IIIc
40 mm
80 mm
HA-30/B/20/IIIb
Pilares
IIIc
40 mm
50 mm
HA-30/B/20/IIIb
Vigas y
nervios
IIIc
40 mm
50 mm
HA-30/B/20/IIIb
Forjados
IIIc
40 mm
50 mm
6.4.2. CANTIDAD MÍNIMA DE CEMENTO
Para conseguir una durabilidad adecuada del hormigón se debe cumplir el contenido mínimo de
cemento:
TIPO DE
HORMIGON
CLASE DE EXPOSICION
MINIMO CONTENIDO CEMENTO
(kg/m3)
General
IIIc
350
Cimentación
IIIc
350
6.4.3. RELACIÓN AGUA CEMENTO
Para conseguir una durabilidad adecuada del hormigón se debe cumplir la máxima relación
agua – cemento:
TIPO DE HORMIGON
CLASE DE EXPOSICION
MAXIMA RELACION AGUA / CEMENTO
General
IIIc
0,45
Cimentación
IIIc
0,45
6.4.4. RESISTENCIA MÍNIMA RECOMENDADA
Para conseguir una durabilidad adecuada del hormigón las especificaciones de relación aguacemento y contenido de cemento condicionan la especificación de un hormigón cuyas
características mecánicas deberán ser coherentes.
TIPO DE HORMIGON
CLASE DE EXPOSICION
RESISTENCIA MINIMA (N/mm²)
General
IIIc
35
Cimentación
IIIc
35
6.4.5. SEPARADORES
Los recubrimientos mínimos deberán garantizarse con la disposición de los correspondientes
elementos colocados en obra.
Disposición de separadores:
ELEMENTO
Elementos superficiales horizontales
(losas, forjados, zapatas, losas de
cimentación, etc.)
Muros
DISTANCIA MAXIMA
Emparrillado inferior
50 φ no mayor que 100 cm
Emparrillado superior
50 φ no mayor que 50 cm
Cada emparrillado
50 φ ó 50 cm
Separación entre
emparrillados
100 cm
Vigas (*)
100 cm
Soportes *
100 φ no mayor que 200 cm
(*) Se dispondrán, al menos, tres planos de separadores por vano en el caso de vigas, y por
tramo, en el caso de soportes, acoplados a los cercos o estribos.
φ: Diámetro de la armadura que se acople al separador.
7. RESULTADOS
7.1.
SOPORTE DE HORMIGÓN
Se diseña un soporte de hormigón de 3 m de diámetro armado con dos coronas circulares de
barras de acero B 500 S de 32 mm de diámetro.
La primera corona se encuentra a 15 cm del borde y está formada por 36 barras longitudinales
de acero B 500 S de 32 mm de diámetro con cercos de acero B 500 S de 16 mm de diámetro
separados 12 cm, y la segunda corona se encuentra a 45 cm del borde y está formada por 18
barras longitudinales de acero B 500 S de 32 mm de diámetro con cercos de acero B 500 S de
16 mm de diámetro separados 24 cm.
Los esfuerzos máximos admitidos por el soporte son:
N: 164.910 kN
V:
6.435 kN
M:
23.180 kN.m
La tensión transmitida al estrato rocoso es de 0,21 MPa.
7.2.
FUSTE
Se diseña un fuste metálico en acero inoxidable AISI 316 L, de 750 mm de diámetro y 12 mm
de espesor, con rigidizadores longitudinales y verticales según los planos constructivos del
mismo.
Con esta geometría, materiales y armado, la tensión máxima en la sección más desfavorable es
de:
σ = 192,8 N/mm2 < 220 N/mm2
La tensión máxima en la sección más desfavorable es de 192,8 N/mm2
-----oooooOooooo----Narón (A Coruña), Septiembre de 2011
EL INGENIERO INDUSTRIAL
Fdo.: Cristóbal Piñón Fernández