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Proyecto estructural de construcción metálica de 21x33 m, polígono industrial San Jorge, Las Torres de Cotillas (Región de Murcia)

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PROYECTO ESTRUCTURAL DE

CONSTRUCCIÓN METÁLICA DE 21x33 M, POL. IND. SAN JORGE, LAS TORRES DE

COTILLAS (REGIÓN DE MURCIA).

Autor: Óscar Martínez Rosauro Director: Dr. Antonio Tomás Espín Trabajo Fin de Grado. Ingeniería Civil Universidad Politécnica de Cartagena Marzo 2020

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AGRADECIMIENTOS

A todas aquellas personas que han estado compartiendo conmigo esta experiencia universitaria a lo largo de todos estos años y de los cuales hoy en día me llevo una gran amistad.

A mi tutor de este trabajo fin de grado, Antonio Tomás Espín, por su tiempo y por guiarme a lo largo de este proyecto.

Y por supuesto a mis padres, por su apoyo incondicional en todo momento y por ser un ejemplo en valor del esfuerzo a lo largo de mi vida.

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1

ÍNDICE

1. INTRODUCCIÓN. ... 5

1.1. Objetivo del proyecto. ... 5

1.2. Normativa a considerar. ... 5

2. DEFINICIÓN DEL PROYECTO... 7

2.1. Revisión de ordenanzas municipales. Elección de la parcela. ... 7

2.2. Características geométricas. ... 9

2.3. Propuesta tipológica. ... 10

2.4. Elementos estructurales. ... 11

2.5. Materiales. ... 13

2.5.1. Acero estructural. ... 13

2.5.2. Acero en barras. ... 13

2.5.3. Hormigón estructural. ... 13

2.5.4. Hormigón de limpieza. ... 17

2.6. Acciones. ... 18

2.6.1. Acciones Permanentes... 18

2.6.2. Acciones Variables. ... 21

2.6.2.1. Sobrecarga de uso (Qk). ... 21

2.6.2.2. Viento. ... 23

2.6.2.2.1. Viento lateral. ... 26

2.6.2.2.2. Viento frontal. ... 33

2.6.2.2.3. Viento interior. ... 40

2.6.2.3. Acciones térmicas. ... 43

2.6.2.4. Nieve. ... 43

2.6.3. Acciones Accidentales. ... 45

2.6.3.1. Sismo. ... 45

2.6.3.2. Fuego. ... 46

2.6.3.3. Impacto. ... 47

2.7. Combinación de acciones. ... 48

2.7.1. Resistencia y estabilidad. ... 48

2.7.2. Aptitud en el servicio... 50

2.7.3. Seguridad al vuelco de la cimentación. ... 50

3. PÓRTICO INTERIOR. ... 53

(5)

2

3.1. Determinación de esfuerzos. ... 53

3.2. Dimensionado de las correas en cubierta. ... 54

3.3. Dimensionado de los pilares. ... 56

3.3.1. E.L.S Deformación (CTE DB SE.4.3.3.2). ... 57

3.3.1.1. Criterio de Integridad. ... 57

3.3.1.2. Criterio de Apariencia. ... 58

3.3.2. E.L.U. Resistencia (CTE DB-SE-A.6.2). ... 58

3.3.2.1. Comprobación a cortante. ... 63

3.3.2.2. Comprobación a flexión. ... 64

3.3.3. E.L.U Pandeo (CTE DB SE-A.6.3.2) ... 66

3.3.3.1. Pandeo por compresión. ... 66

3.3.3.2. Pandeo por flexocompresión. ... 68

3.4. Dimensionado de las jácenas. ... 69

3.4.1. E.L.S. Deformación (CTE DB SE.4.3.3.2). ... 71

3.4.1.1. Criterio de Integridad. ... 71

3.4.1.2. Criterio de Apariencia. ... 72

3.4.2. E.L.U. Resistencia (CTE DB SE-A.6.2). ... 72

3.4.2.1. Comprobación a cortante. ... 74

3.4.2.2. Comprobación a flexión. ... 75

3.4.3. E.L.U. Pandeo (CTE DB SE-A.6.3.2) ... 77

3.4.3.1. Pandeo por compresión. ... 78

3.4.3.2. Pandeo por flexocompresión ... 79

3.5. Dimensionado de las placas de anclaje. ... 80

3.6. Dimensionado de las cimentaciones. ... 88

3.6.1. E.L.U. Seguridad al vuelco. ... 89

3.6.2. E.L.U. Agotamiento del terreno. ... 92

3.6.3. E.L.U. Agotamiento de la cimentación. ... 94

3.6.4. E.L.U Anclaje de las armaduras. ... 97

4. SISTEMA CONTRAVIENTO. ... 101

4.1. Determinación de esfuerzos ... 101

4.1.1. Acciones permanentes (G). ... 102

4.1.2. Sobrecarga de uso (Q). ... 103

4.1.3. Nieve (N). ... 103

4.1.4. Viento (V). ... 104

(6)

3

4.1.4.1. Acciones en el plano perpendicular al pórtico (YZ). ... 104

4.1.4.2. Acciones en el plano del pórtico (XZ). ... 108

4.2. Pórtico de fachada. ... 109

4.2.1. Dimensionado de los pilares. ... 109

4.2.1.1. E.L.S. Deformación (CTE DB SE.4.3.3.2). ... 110

4.2.2.1.1. Criterio de Integridad. ... 111

4.2.2.1.2. Criterio de Apariencia. ... 111

4.2.1.2. E.L.U. Resistencia (CTE DB SE-A.6.2). ... 111

4.2.1.2.1 Comprobación a cortante (CTE DB SE-A.6.2.4). ... 116

4.2.1.2.2. Comprobación a flexión. ... 117

4.2.1.3. E.L.U. Pandeo (CTE DB SE-A.6.3.2)... 119

4.2.1.3.1. Pandeo por compresión. ... 121

4.2.1.3.2. Pandeo por flexocompresión. ... 122

4.2.2. Dimensionamiento de la jácena. ... 125

4.2.2.1. E.L.S. Deformación (CTE DB SE.4.3.3.2). ... 126

4.2.2.1.1. Criterio de Integridad. ... 126

4.2.2.1.2. Criterio de Apariencia ... 126

4.2.2.2. E.L.U. Resistencia (CTE DB SE-A.6.2). ... 127

4.2.2.2.1. Comprobación a cortante (CTE DB SE-A.6.2.4). ... 129

4.2.2.2.2. Comprobación a flexión. ... 130

4.2.2.3. E.L.U. Pandeo (CTE DB SE-A.6.3.2)... 132

4.2.2.3.1. Pandeo por compresión. ... 132

4.2.2.3.2. Pandeo por flexocompresión. ... 133

4.2.3. Dimensionamiento de las placas de anclaje. ... 134

4.2.4. Dimensionado de la cimentación. ... 142

4.2.4.1. E.L.U. Seguridad al vuelco. ... 143

4.2.4.2. E.L.U. Agotamiento del terreno. ... 145

4.2.4.3. E.L.U. Agotamiento de la cimentación. ... 147

4.2.4.4. E.L.U. Anclaje de las armaduras. ... 150

4.3. Dimensionamiento de la viga contraviento. ... 154

4.3.1. Diagonales. ... 154

4.3.1.1. E.L.S. Deformación (CTE DB SE.4.3.3.2). ... 154

4.3.1.2. E.L.U. Resistencia (CTE DB SE-A.6.2). ... 155

4.3.1.2.1. Comprobación a tracción... 155

4.3.1.3. E.L.U. Pandeo (CTE DB SE-A.6.3.2)... 156

(7)

4

4.3.2. Montantes. ... 157

4.3.2.1. E.L.S. Deformación (CTE DB SE.4.3.3.2). ... 157

4.3.2.2. E.L.U. Resistencia (CTE DB SE-A.6.2). ... 158

4.3.2.3. E.L.U. Pandeo (CTE DB SE-A.6.3.2)... 158

4.3.2.3.1. Pandeo por compresión. ... 158

4.4. Dimensionado del arriostramiento de fachada lateral. ... 159

4.4.1. Montantes. ... 160

4.4.2. Diagonales. ... 160

4.4.2.1. E.L.S. Deformación (CTE DB SE.4.3.3.2). ... 161

4.4.2.2. E.L.U. Resistencia (CTE DB SE-A.6.2). ... 161

4.4.2.2.1. Comprobación a tracción... 161

4.4.2.3. E.L.U. Pandeo (CTE DB SE-A.6.3.2)... 162

4.5. Dimensionado de la viga perimetral. ... 162

4.5.1. E.L.S. Deformación (CTE DB SE.4.3.3.2). ... 163

4.5.2. E.L.U. Resistencia (CTE DB SE-A.6.2). ... 163

4.5.2.1. Comprobación a tracción... 163

4.5.3. E.L.U. Pandeo (CTE DB SE-A.6.3.2). ... 164

4.6. Dimensionado de la viga pre-marco de la fachada frontal. ... 165

4.6.1. E.L.S. Deformación (CTE DB SE-4.3.3.2) ... 166

4.6.1.1. Criterio de Integridad. ... 166

4.6.1.2. Criterio de Apariencia. ... 166

4.6.2. E.L.U. Resistencia (CTE DB SE-A.6.2) ... 166

4.6.2.1. Comprobación a cortante (CTE DB SE-A.6.2.4). ... 166

4.6.2.2. Comprobación a flexión. ... 167

4.6.3. E.L.U. Pandeo (CTE DB SE-A.6.3.2). ... 169

4.6.3.1. Pandeo lateral. ... 169

5. Referencias bibliográficas... 170

ANEXO 1. COMBINACIONES EN E.L.U. ... 171

ANEXO 2. PERFILES METÁLICOS EMPLEADOS. ... 176

ANEXO 3. UNIONES. ... 181

(8)

5

1. INTRODUCCIÓN.

1.1. Objetivo del proyecto.

El objetivo del proyecto tiene como finalidad el diseño y construcción de una nave industrial de estructura metálica destinada a la fabricación de envases de papel y plástico para la alimentación.

Concretamente, este trabajo se centrará en la fase de cálculo estructural de la planta industrial en la que se deben de cumplir, de manera consecutiva las siguientes fases:

 La geometría de la planta industrial: Definiendo las dimensiones en planta y en altura del edificio cumpliendo con los requerimientos urbanísticos del lugar donde se va edificar.

 El sistema estructural: Que influirá en las acciones a considerar y en el propio cálculo estructural.

 Las acciones: Con el edificio definido geométricamente así como su sistema estructural y su localización, se deben determinar todas las acciones que sobre él puedan actuar a lo largo de su vida útil.

 Las solicitaciones y deformaciones: La primera fase del cálculo

estructural requiere obtener los esfuerzos y deformaciones que sufre cada uno de los elementos estructurales a dimensionar.

 El dimensionamiento: Una vez los esfuerzos y las deformaciones están definidos, se debe realizar el dimensionamiento de cada uno de los elementos determinando los perfiles comerciales necesarios.

1.2. Normativa a considerar.

En lo relativo a aspectos generales de seguridad estructural, tanto para estructuras de acero como hormigón, la normativa vigente es:

 CTE DB SE [3]: Código Técnico de la Edificación. Documento Básico Seguridad Estructural.

En el ámbito del cálculo de acciones en el edificio se debe seguir las indicaciones de:

 CTE DB SE-AE [4]: Código Técnico de la Edificación. Documento Básico Seguridad Estructural. Acciones en la Edificación.

 EC1 [5]: Eurocódigo 1. Acciones.

La acción accidental sísmica queda regulada por:

 NCSE-02 [6]: Norma de construcción sismorresistente: Parte general y edificación.

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6

En el cálculo de estructuras de acero, la normativa vigente es:

 CTE DB SE-A [7]: Código Técnico de la Edificación. Documento Base.

Seguridad Estructural. Acero.

 EAE [8]: Instrucción de Estructuras de Acero en la Edificación.

También se harán algunas referencias a la normativa europea de esta materia:

 EC3 [5]: Eurocódigo 3. Estructuras de Acero.

En el cálculo de placas de anclajes y cimentaciones, se requerirá acudir a la normativa vigente en el campo de las estructuras de hormigón:

 EHE-08 [9]: Instrucción de Hormigón Estructural.

 CTE DB SE-C [10]: Código Técnico de la Edificación. Documento Base.

Seguridad Estructural. Cimientos.

En lo relativo a la protección contra incendios, se regirá lo establecido en:

 CTE DB SI [11]: Código Técnico de la Edificación. Documento Básico Seguridad en caso de Incendio.

 RSCIEI [12]: Reglamento de seguridad contra incendios en establecimientos industriales.

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7

2. DEFINICIÓN DEL PROYECTO.

2.1. Revisión de ordenanzas municipales. Elección de la parcela.

La construcción de la nave en cuestión se realizará en los límites del polígono industrial “San Jorge” situado al noroeste del municipio de Las Torres de Cotillas, en la comarca de la “Vega Media Del Segura” (Murcia).

Tal y como se puede apreciar en la Figura 1, este polígono industrial aparece clasificado en el Plan General Municipal de Ordenación urbanística del municipio (P.G.M.O) como suelo de tipo urbano sectorizado destinado a actividades económicas de tipo industrial.

Figura 1. Plano de ordenación urbanística pormenorizada

Antes de elegir la parcela en la cual se llevará a cabo el proyecto de edificación de la nave industrial, hay que tener en cuenta una serie de delimitaciones u ordenanzas urbanísticas cuyos valores serán propios del municipio y también de la zona urbana en la que se edifica. Estos valores se encontrarán reflejados en las normas urbanísticas aprobadas en el Plan General Municipal de Ordenación (P.G.M.O).

Para el municipio de Las Torres de Cotillas son los siguientes:

 Retranqueos: 3 m mínimo con respecto a parcelas vecinas y 5 m mínimo con respecto a los viales y zonas verdes. Separación mínima entre edificios dentro de una misma parcela 3 m. Salvo para construcciones accesorias,

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8

donde no se determinan. Su forma y volumen son libres, siempre que esté debidamente justificadas y respondan a un diseño acertado.

 Altura máxima: 8 m en una o dos plantas. Salvo para construcciones accesorias, donde no se determina. Su forma y volumen son libres, siempre que estén debidamente justificadas y respondan a un diseño acertado.

 Ocupación máxima: La ocupación máxima sobre cada parcela será un máximo de 79,69 % para el uso fabricación/almacenamiento exclusivo. En caso de bloque representativo exclusivo la ocupación máxima de la parcela será 40 %, como límite o proporción de edificación respecto de la neta total de la parcela. Si hubiese naves en la parcela se sumaría la ocupación con ellas y entre ambos no superarían el 79,11 % de la parcela.

 Edificabilidad máxima: 0,7969 m2t/m2s.

Una vez se conocen las posibles limitaciones en la construcción y cumplen con las expectativas, lo próximo es la elección de la parcela.

La parcela elegida para su construcción cuenta con una superficie de 1.155 m2, con unas dimensiones sobre el plano de 27x41 m.

En la Figura 2 puede visualizarse una parte del plan parcial de ordenación del polígono industrial donde se pueden comprobar las mediciones realizadas.

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9 Figura 2. Plano polígono San Jorge

2.2. Características geométricas.

Una vez se conocen las dimensiones de la parcela (27x41 m) y los valores de las ordenanzas urbanísticas (valores de la Tabla 1), se puede definir finalmente cuales serían las dimensiones de la nave industrial.

Valores Establecidos

Retranqueo frontal 5 m

Retranqueo lateral 3 m

Retranqueo posterior 3 m

Altura máxima 8 m

Ocupación máxima 79,69 %

Edificabilidad máxima 0,7969 m2t/m2s

Tabla 1. Valores de las ordenanzas urbanísticas

Con todas estas restricciones, la nave industrial a calcular tendrá unas

dimensiones finales de 21x33 m, y se encontrará ubicada en la parcela señalada en la Figura 3 de a continuación:

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10 Figura 3. Imagen aérea de la localización de la parcela

La ocupación, hace referencia al cociente entre la superficie ocupada por la planta de la edificación construida y la superficie total de la parcela, mientras que la edificabilidad relaciona la superficie de la parcela con los metros cuadrados que se pueden levantar en ella en diferentes plantas.

Para este proyecto se plantea una nave de una sola planta, por tanto, ambos parámetros (edificabilidad y ocupación) coinciden y al ser de un orden menor que los establecidos como máximos se puede decir que cumplen con los valores de normativa:

 Ocupación=

=

 Edificabilidad=

=

2.3. Propuesta tipológica.

La tipología de nave elegida será la constituida a base a pórticos metálicos biempotrados a dos aguas suponiendo de antemano que la capacidad portante del terreno es de tipo media-alta (0,3-0,4 MPa). Además contará con un sistema contra viento (viga en celosía) en fachada de tipo cruz de San Andrés.

(14)

11

El esquema estructural básico de este tipo de edificios consta de dos tipos de pórticos a proyectar, por una parte los interiores que estarán sometidos a unas cargas más o menos idénticas y por otra parte los pórticos de fachada que deberán ser capaces de absorber las cargas debidas al viento.

2.4. Elementos estructurales.

Dado que la luz de la nave no es excesivamente grande y que en la cubierta no se va a desarrollar ninguna actividad y no se requiere la instalación de ningún tipo de equipo de climatización o similar, la separación entre pórticos (crujía) será de 5,5 m.

La inclinación de la cubierta se fijará en 10º, para facilitar la evacuación de las aguas de lluvia. Por lo tanto el esquema del pórtico interior queda definido como se muestra en la Figura 4:

Figura 4. Esquema tipológico de los pórticos interiores

El pórtico de fachada tiene un comportamiento más complejo debido al diferente cariz del conjunto de acciones que actúan sobre el mismo. Para las cargas

perpendiculares al plano del pórtico, es decir la acción del viento, se debe disponer un conjunto de pilares de fachada a una separación similar a la de los pilares en fachadas laterales que permitan el apoyo del paño de cerramiento de la fachada frontal

En la siguiente figura se muestra el detalle del esquema estructural:

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12 Figura 5. Esquema tipológico de los pórticos de fachada

Para garantizar el arriostramiento de los pórticos interiores en el plano de las fachadas laterales evitando el movimiento de cabeza del pilar, se dispondrá de:

 Viga perimetral que enlace las cabezas de los pilares.

 Arriostramiento de fachada constituido por dos barras diagonales en los vanos extremos (cruces de San Andrés).

Este sistema de arriostramiento garantiza, en el plano de la fachada lateral, que se pueda suponer que los pilares se encuentran empotrados en la base.

Esta condición hace que mejore apreciablemente las condiciones que tendrían el no disponer de arriostramiento ya que el pilar se comportaría como un voladizo con un β de pandeo de 2, mientras que con este sistema, el coeficiente β de pandeo se reduce considerablemente hasta un valor de 0,7.

A continuación se muestran en la Figuras 6 y 7 los esquemas de configuración de las fachadas laterales:

Figura 6. Esquema de configuración de la fachada sin arriostramiento

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13 Figura 7. Esquema de configuración de la fachada con arriostramiento

2.5. Materiales.

2.5.1. Acero estructural.

Como acero estructural para los perfiles laminados en caliente se utilizará el S275 JR, que tiene una resistencia característica fyk= 275 N/mm2 y una resistencia de cálculo, tras aplicarle el coeficiente de seguridad γM0= 1,05 establecido en el CTE DB SE-A 2.3.3 [7] de:

fyd= fykM0= 275/1,05= 261,9 N/mm2

Si se requiere utilizar perfiles conformados en frío (como puede ser en el caso de las correas), el acero a utilizar será el S235 JR, con una resistencia característica fyk=235 N/mm2 y una resistencia de cálculo, tras aplicar el coeficiente de

seguridad de:

fyd= fykM0= 235/1,05= 223,81 N/mm2 Módulo de elasticidad del acero (E)= 210.000 N/mm2 2.5.2. Acero en barras.

Para el acero que se utilizará para el hormigón armado se contará con barras B500 SD, que tiene una resistencia característica fyk= 500 N/mm2 y una resistencia de cálculo determinada por la EHE-08 de:

fyd= fykS= 500/1,15= 434,78 N/mm2 Módulo de elasticidad de este acero (E)= 210.000 N/mm2

2.5.3. Hormigón estructural.

Como material para la cimentación se empleará hormigón armado que debe ser compatible con las acciones de exposición química a las que se verá expuesto, algo que se cumple mediante la consideración del ambiente (clase general + clase específica) en el que se va a colocar el hormigón en la selección del hormigón a utilizar.

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14

Determinación del tipo de hormigón.

Clase general de exposición:

Primero se determina mediante el uso de las Tablas 2 y 3, la clase general de exposición relativa a la corrosión de la armadura como IIB/Qa.

Tabla 2. Clases generales de exposición (tabla 8.2.2 EHE-08)

Tabla 3. Clases específicas de exposición (tabla 8.2.3.a EHE-08)

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15

Recubrimientos:

El recubrimiento del hormigón es la distancia entre la superficie exterior de la armadura (incluyendo cercos y estribos) y la superficie del hormigón más cercana.

A los efectos de la EHE-08, se define como recubrimiento mínimo de una armadura pasiva aquel que debe cumplirse en cualquier punto de la misma. Para garantizar estos valores mínimos, se prescribirá en el proyecto un valor nominal del recubrimiento rnom, definido como:

rnom= rmin +Δr donde:

rnom: Recubrimiento nominal.

rmin: Recubrimiento mínimo.

Δr: Margen de recubrimiento, en función del nivel de control de ejecución, y cuyo valor será de 10 mm.

Para el caso de este proyecto, mediante el uso de la Tabla 4, el recubrimiento nominal inferior será de: rinf,nom = 40 mm + 10 mm= 50 mm.

Tabla 4. Valores de recubrimientos mínimos (tabla 37.2.4.1.c EHE-08)

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16

En los laterales de las zapatas, sin embargo, el recubrimiento mínimo a considerar será superior, pues según la EHE-08.37.2.4.1: “En piezas

hormigonadas contra el terreno, el recubrimiento mínimo será 70 mm, salvo que se haya preparado el terreno y dispuesto un hormigón de limpieza”.

rlat,nom =70 mm + 10 mm= 80 mm.

Máxima relación agua/cemento:

Según lo expuesto en la Tabla 5:

Tabla 5. Máxima relación agua/cemento y contenido en cemento (tabla 37.3.2.a EHE-08)

Resistencia mínima recomendada:

Tabla 6. Valores de resistencias mínimas recomendadas (tabla 37.3.2.b EHE-08)

La Tabla 6 expuesta anteriormente, refleja los valores característicos de resistencia, por lo que se recomienda un hormigón de mínimo 30 MPa.

Resistencia de cálculo → fcd= fckc= 30/1,5= 20 MPa.

Tipo de consistencia:

La docilidad del hormigón, que se determina según lo expuesto en la Tabla 7, será la necesaria para que, con los métodos previstos de puesta en obra y

compactación, el hormigón rodee las armaduras sin solución de continuidad con los recubrimientos exigibles y rellene completamente los encofrados sin que se produzcan coqueras.

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17 Tabla 7. Docilidad del hormigón (tabla 31.5 EHE-08)

Salvo en aplicaciones específicas que así lo requieran, se evitará el empleo de las consistencias seca y plástica. Ni líquida salvo que se consiga mediante el empleo de aditivos.

Se usará por tanto, una consistencia de tipo Blanda.

Se especifica por tanto, un hormigón HA-30/B/IIB.Qa.

2.5.4. Hormigón de limpieza.

En todas las cimentaciones se deberá colocar preceptivamente una solera de asiento (capa de hormigón de limpieza) según lo establecido en el CTE DB SE- C.4.5.1.2. El espesor mínimo de la solera de asiento será de 10 cm.

Puesto que el hormigón de limpieza es un tipo de hormigón cuya única finalidad va destinada a evitar la desecación y posible contaminación del hormigón

estructural durante su vertido, se empleará un hormigón de tipo “HL” como bien se especifica en la Tabla 8.

Tabla 8. Características del HL (anejo 18 EHE-08)

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Puesto que en la norma se especifica la dosificación del cemento y también el tamaño máximo de árido a utilizar, el hormigón relativo a este uso queda con la siguiente tipificación:

Se especifica un hormigón HL-150/B/30.

2.6. Acciones.

A continuación, en este apartado se van a determinar todas las acciones que han de tenerse en cuenta para el cálculo de la nave industrial. Alguno de los valores se desconocen a priori, como es el correspondiente al peso propio de la

estructura, por tanto se suponen unos de predimensionamiento los cuales se verificarán si son apropiados o no cuando se terminen los cálculos.

2.6.1. Acciones Permanentes.

Se considerarán como acciones permanentes aquellas que actúan en todo momento sobre la nave con posición y magnitud constante. En este caso son todas las relativas al peso propio de la nave, y que vayan a ser soportadas por la estructura metálica (pórticos). Todos los valores que aquí se determinan son valores característicos (Gk), debiendo ser amplificados posteriormente por el correspondiente coeficiente de seguridad.

Peso propio de la estructura.

Para conocer el peso propio de la estructura es necesario saber las dimensiones de los elementos que constituyen la nave industrial (pilares, jácenas, correas, vigas contraviento, vigas perimetrales y arriostramientos) pero sus dimensiones no se pueden conocer antes de realizar el cálculo.

Por tanto, se considerará un valor característico de predimensionamiento igual a la luz del pórtico dividido por 100 en KN/m²:

Gk,PP=

Una vez calculados todos los elementos estructurales, se comprobará que el valor utilizado es válido.

Cerramientos.

Se puede distinguir entre los cerramientos de cubierta y los cerramientos laterales de la nave.

El cerramiento lateral de la nave se realizará mediante paneles prefabricados de hormigón apoyados horizontalmente directos al suelo, tal y como se puede

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apreciar de manera ilustrativa en la Figura 8, por tanto no afecta al cálculo estructural ya que su peso recae sobre las vigas de atado de las cimentaciones.

Figura 8. Ejemplo de cerramientos laterales

El cerramiento de cubierta se ejecutará con panel sándwich de la casa comercial

“Paneles ACH” de 80 mm de espesor expuesto a continuación en la Figura 9.

Dicho panel cuenta con un peso de 0,19 KN/m², valor que se redondea a 0,2 KN/m² por la tornillería y accesorios de montaje.

Por tanto: Gk,cerr= 0,2 KN/m².

Las acciones permanentes totales serán: Gk=Gk,PP + Gk,cerr= 0,41 KN/m².

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20 Figura 9. Tipología del cerramiento de cubierta escogido

Las acciones aplicadas sobre pórticos interiores y de fachada se obtienen multiplicando el valor de la carga superficial por la crujía y por la mitad de la crujía respectivamente, es decir:

Gk,p int= Gk*crujía =0,41 KN/m² * 5,5 m= 2,26 KN/m.

Gk, p fach= 0,41 KN/m² * (5,5/2) m= 1,13 KN/m.

El reparto de las cargas sobre la cubierta queda representado en las Figuras 10 y 11 de a continuación:

Figura 10. Esquema de acciones permanentes sobre los pórticos de fachada

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21 Figura 11. Esquema de acciones permanentes sobre los pórticos interiores

2.6.2. Acciones Variables.

Las acciones variables son aquellas que pueden actuar o no sobre el edificio, y se pueden dividir en sobrecargas de uso y acciones dinámicas.

2.6.2.1. Sobrecarga de uso (Qk).

La sobrecarga de uso es el peso de todo lo que puede gravitar sobre el edificio por razón de su uso.

Por lo general, los efectos de la sobrecarga de uso pueden simularse por la aplicación de una carga distribuida uniformemente. De acuerdo con el uso que sea fundamental en cada zona del mismo, como valores característicos se adoptarán los de la Tabla 9.

En este caso es necesario conocer cuál es el valor de la sobrecarga de uso que aparecerá en la cubierta, puesto que la del resto del edificio recaerá directamente sobre la solera del mismo.

Como anteriormente se comentó, la cubierta proyectada está formada por un panel sándwich apoyado sobre las correas y solo va a ser accesible para mantenimiento, por tanto la categoría de uso es la G1.2.

(25)

22 Tabla 9. Valores característicos de las SCU (tabla 3.1 CTE DB SE-AE)

La nota (7) de la tabla del CTE DB SE-AE establece que: “La sobrecarga de uso en esta subcategoría no se considerará concomitante con el resto de las acciones variables”. Por tanto, a la hora de establecer las combinaciones de carga no aparecerá al mismo tiempo que la nieve o el viento.

De tal modo que, aplicando las acciones sobre los pórticos de la estructura:

qk,p int= Qk*crujía= 0,4 * 5,5= 2,2 KN/m.

qk,p fach= 0,4 * (5,5/2)= 1,1 KN/m.

Figura 12. Esquema de las SCU sobre los pórticos interiores

(26)

23 Figura 13. Esquema de las SCU sobre los pórticos de fachada

2.6.2.2. Viento.

El cálculo de la acción del viento se realiza de acuerdo con lo establecido en el CTE DB SE-AE.3.3, que dice: “La distribución y el valor de las presiones que ejerce el viento sobre un edificio y las fuerzas resultantes dependen de la forma y de las dimensiones de la construcción, de las características y de la

permeabilidad de su superficie, así como de la dirección, de la intensidad y del racheo del viento”.

La acción del viento es, en general, una fuerza perpendicular a la superficie de cada punto expuesto, o una presión estática (qe) que puede expresarse como:

q

e

= q

b

* c

e

* c

p

Siendo:

q

b: La presión dinámica del viento. Se puede calcular como:

q

b= 0,5*δ*Vb2

donde:

δ (densidad del aire)= 1,25 Kg/m3. Vb2

(Velocidad básica del viento. Valor obtenido de la Figura 14)= 27 m/s.

(27)

24 Figura 14. Figura D.1 (CTE DB SE-AE): Valor básico de la velocidad del viento, Vb

En este caso, la nave se sitúa en Las Torres de Cotillas (Murcia), por tanto la zona eólica es la B siendo el valor de la velocidad de 27 m/s.

q

b= 0,5*1,25*272= 455,6 Kg/ms2= 0,456 KN/m2.

C

e

:

Coeficiente de exposición. Depende de la cota z y tiene en cuenta los efectos de las turbulencias originadas por el relieve y la topografía del terreno. Se puede calcular como:

C

e

(Z)= F(Z)*(F(Z)+7*k)

donde:

F= k* ln (max(z;Z)/L).

Se adopta como “z” (para todo el edificio) la altura de coronación del edificio, que es la que dará el mayor valor de coeficiente de exposición, quedando por tanto del lado de la seguridad.

(28)

25

De la Tabla 10 sacada del anejo D del CTE DB SE-AE, se pueden obtener los valores de k, L y Z. Determinando los valores del coeficiente de rugosidad F y posteriormente del coeficiente de exposición Ce.

Tabla 10. Coeficientes para tipo de entorno (tabla D.2 CTE DB SE-AE)

F(g,z)= k(g)*ln(max(z;Z(g))/L(g))

F(IV, 7,85)= 0,22*ln((7,85;5)/0,3)= 0,7182

Ce= 0,7182*(0,7182+7*0,22)= 1,62

Por tanto, la acción del viento exterior antes de aplicar los coeficientes de viento será:

q

e

= 0,456*1,62*c

pe

= 0,7387*c

pe

KN/m

2

 C

pe

:

Coeficientes de presión exterior.

Los coeficientes de presión exterior o eólico dependen de la dirección relativa del viento, de la forma del edificio, de la posición de elemento considerado y de su área de influencia.

En naves y construcciones diáfanas, sin forjados que conecten las fachadas, la acción del viento debe individualizarse en cada elemento de superficie exterior.

En las tablas del Anejo D.3 del CTE DB SE-AE se dan valores de coeficientes de presión para diversas formas simples de construcciones, obtenidos como el pésimo de entre los del abanico de direcciones de viento definidas en cada caso.

Los coeficientes eólicos exteriores se determinan mediante la expresión:

Cpe=Cp*(h/d, α, A, f, Zona)

De modo que los coeficientes dependen de la dirección relativa del viento (h/d), de la forma del edificio y posición del elemento (f, α, zona) y del área de

influencia del elemento (A).

(29)

26

Para el caso de las naves industriales, el área de influencia siempre va a ser mayor de 10 m2, pues cualquiera de los elementos que se van a calcular supera esta área tributaria de carga. Pero para el resto de variables, hacen necesario realizar un estudio por separado de las dos direcciones de actuación del viento sobre la nave, y además afectará de distinta manera a cada uno de los pórticos de la estructura, por tanto la casuística que aparece es numerosa.

2.6.2.2.1. Viento lateral.

Paramentos verticales.

Para la el viento lateral, lo primero es determinar los valores de los coeficientes eólicos que aparecen en la Tabla 11 para el caso de los paramentos verticales.

Para el caso del viento en los cerramientos verticales, se obtendrán los datos en la fila que cuenta con un área de influencia A > 10 m2 como se muestra a continuación.

La esbeltez del edificio en el caso del viento lateral será:

h/d= 7,85/21= 0,374.

Tabla 11. Valores eólicos en paramentos verticales (tabla D.3 CTE DB SE-AE)

De esta manera, interpolando la esbeltez del edifico, se obtienen coeficientes eólicos de viento lateral que inciden sobre las superficies establecidas en la Figura 15:

Figura 15. Figura D.3 (CTE DB SE-AE): Afección del viento en fachadas laterales

(30)

27

Y multiplicando los Cpe obtenidos por el valor de presión dinámica y coeficiente de exposición calculado anteriormente (0,7387) se obtienen las cargas

superficiales de viento expuestos en la Tabla 12:

ZONA h/b Cpe QVL

A (F) 0,374 -1,2 -0,886

B (F) 0,374 -0,8 -0,591

C (F) 0,374 -0,5 -0,369

D (L) 0,374 0,783 0,578

E (L) 0,374 -0,333 -0,246

*(F): Fachadas Frontales.

*(L): Fachadas Laterales.

Tabla 12. Coeficientes eólicos de viento lateral en paramentos verticales

Una vez conocido el valor de la presión dinámica del viento sobre cada una de las superficies, la profundidad de las zonas A, B y C depende de “e”, con ese valor podemos conocer la longitud de cada una de las zonas delimitadas a los largo de toda la fachada lateral de la nave haciendo uso de lo establecido en la Figura 16:

e= min (b; 2h)= min (33; 15,7)= 15,7 m.

Figura 16. Figura D.3 (CTE DB SE-AE): Disposición de zonas afectadas por el viento

X(A)= e/10= 1,57 m X(B)= e-e/10= 14,13 m X(C)= d-e= 21-15,7= 5,3 m

Debido a que la acción del viento lateral no es exactamente la misma, sino que varía dependiendo de las zonas establecidas, no todos los pilares van a tener los mismos valores de carga, sino que va a variar según su posición.

En la Figura 17, se muestra un esquema en planta de la nave con los valores obtenidos y la disposición de los pórticos interiores, donde se pueden observar variaciones.

Profundidades

(31)

28 Figura 17. Esquema de cargas de viento lateral según zonas

Si se aplica la carga resultante en cada zona de las fachadas sobre los correspondientes pórticos (QVL*crujía), se obtienen las diferentes cargas de viento lateral que sobre los pilares de la estructura actúan.

Esto se hace para los planos de pilares “XZ” que es el plano del pórtico y para el plano “YZ” que es el plano perpendicular al plano del pórtico.

Plano XZ

Para el caso del plano del pórtico, no se presenta ninguna particularidad especial, simplemente se calcula como el producto entre el QVL (correspondiente a la zona donde se evalúan los pilares) y la crujía, salvo en el caso de los pilares de los pórticos de fachada, donde la crujía será la mitad.

Plano YZ

Para el caso del plano perpendicular al plano del pórtico, solamente se tendrán en cuenta los pilares de los pórticos de fachada que son los que se encuentran en esa dirección. En este caso hay que tener en cuenta que puede haber pilares en los que dentro de su área tributaria existan dos zonas distintas de paramentos, teniéndose que ajustar de manera proporcional los valores de QVL a sus metros de crujía correspondientes.

(32)

29

A continuación en la Tabla 13 se resumen estos valores, estableciendo un criterio positivo para las cargas de presión exterior y negativo para las cargas de succión exterior.

Además en la misma, el criterio de enumeración de los pilares es el establecido en la figura anterior.

PILAR PLANO XZ

(P. Pórtico)

PLANO YZ (P.⊥ Pórtico) 1A y 7A 0,578 * (5,5/2)= 1,59 -0,886*1,57-0,591*1,055= -2,01

2A – 6A 0,578 * 5,5= 3,18 -

1E y 7E -0,246 * (5,5/2)= -0,68 -0,369*2,625= 0,968

2E – 6E -0,246 * 5,5= -1,35 -

1B y 7B - -0.591*5,25= -3,1

1C y 7C - -0,591*5,25= -3,1

1D y 7D - -0,369*2,675-0,591*2,575= -2,51

* Crujía pórticos: 5,5 m

*Crujía pilares fachada: 5,25 m

Tabla 13. Valores de carga de viento lateral en pilares

Superficie de cubierta.

Una vez determinadas las cargas de viento en los pilares, se procede al cálculo de las mismas en las jácenas, para ello, se deben conocer los coeficientes eólicos de presión en cada una de las zonas de la cubierta que aparecen en la Tabla 14, para una cubierta a dos aguas con 10º de inclinación.

Para ello será necesario hacer una interpolación:

Tabla 14. Coeficientes eólicos de viento lateral en cubierta (tabla D.6 CTE DB SE-AE)

En el caso de la cubierta, el coeficiente eólico es independiente de la esbeltez, aunque depende del ángulo de inclinación, apareciendo dos modos de actuación,

(33)

30

de Presión y de Succión ambos establecidos en las Tablas 15 y 16, que inciden sobre las superficies establecidas en la Figura 18:

Figura 18. Figura D.4 (CTE DB SE-AE): Afección del viento en la cubierta

ZONA e Cpe QVL

F 15,7 -1,3 -0,9603

G 15,7 -1 -0,7387

H 15,7 -0,45 -0,3324

I 15,7 -0,5 -0,3693

J 15,7 -0,4 -0,2955

Tabla 15. Valores de carga de viento (succión) lateral en cubierta (10º)

ZONA e Cpe QVL

F 15,7 0,1 0,0738

G 15,7 0,1 0,0738

H 15,7 0,1 0,0738

I 15,7 -0,3 -0,2216

J 15,7 -0,3 -0,2216

Tabla 16. Valores de carga de viento (presión) lateral en cubierta (10º)

Sabiendo que el valor de “e” sigue siendo 15,7, se puede volver a obtener como en el caso anterior las profundidades de F, G, H, I y J:

(34)

31

X(F)= e/10= 1,57 m X(G)= e/10= 1,57 m X(J)= e/10= 1,57 m X(H)= d/2-1,57= 8,93 m X(I)= d/2-1,57= 8,93 m Y(F)= e/4= 3,93 m

Y(G)= b-(2*e/4)= 25,14 m Y(H)= Y(I)= Y(J)= 33 m

Haciendo un esquema en planta de la nave con los valores obtenidos, y la posición de los pórticos interiores (Figura 19) se observa que cada uno de los pórticos y barras tendrán valores de caga distintos, en función de su posición, algo que hay que compatibilizar con lo que ocurre en los pilares, puesto que las zonas A, B y C no tienen el mismo ancho que las F y G.

Figura 19. Esquema de cargas de viento lateral en cubierta según zonas

Si se aplica la carga resultante en cada zona de la cubierta sobre los

correspondientes pórticos (QVL*crujía), se obtienen las diferentes cargas de viento lateral que sobre las jácenas de la estructura actúan.

En las siguientes Tablas 17 y 18 se resumen estos valores, estableciendo un criterio positivo para las cargas de presión exterior y negativo para las cargas de succión exterior.

Profundidades

(35)

32

JÁCENAS TRAMO 1 TRAMO 2

1 y 7 AC -3,09 -0,3324*2,75= -0,91

2 y 6 AC -3,88 -0,3324*5,5= -1,83

3 - 5 AC -0,7387*5,5= -4,06 -0,3324*5,5= -1,83 1 y 7 CE -0,2955*2,75= -0,81 -0,3693*2,75= -1,01 2 - 6 CE -0.2955*5,5= -1,63 -0,3693*5,5= -2,03

Tabla 17. Valores de carga de viento lateral (succión) en jácenas

JÁCENAS TRAMO 1 TRAMO 2

1 y 7 AC 0,0738*2,75= 0,20 0,0738*2,75= 0,20

2 y 6 AC 0,0738*5,5= 0,41 0,0738*5,5= 0,41

3 - 5 AC 0,0738*5,5= 0,41 0,0738*5,5= 0,41

1 y 7 CE -0,2216*2,75= -0,61 -0,2216*2,75= -0,61 2 – 6 CE -0,2216*5,5= -1,22 -0,2216*5,5= -1,22

Tabla 18. Valores de carga de viento lateral (presión) en jácenas

Debido a que los valores de carga de viento lateral en las jácenas 1AC y 2AC, al igual que la 6AC y 7AC se llevan parte de la carga de la zona F y parte de la G, es necesario plantear la distribución de cargas en las correas de ese tramo tal y como se representa en la Figura 20 (Se suponen biapoyadas para estar del lado de la seguridad).

Figura 20. Esquema de distribución de cargas en correas entre pórticos 1 y 2

(36)

33

 Equilibrio de fuerzas en el eje y.

R1 + R2 = 0,9603*3,93 + 0,7387* 1,57;

R1 + R2 = 4, 9337

 Equilibrio de momentos en “1”.

(0,9603*3,932)/2 + (0,7387*1,57*4,715)/2 – 5,5R2 = 0;

Además también hay que tener en cuenta la contribución del tramo entre los pórticos 2 y 3 que será: -0,7387*2,75= -2,03.

Por tanto se obtiene que:

R1 = -3,09 KN.

R2 = -1,845 – 2,03 = -3,88 KN.

2.6.2.2.2. Viento frontal.

Paramentos verticales.

Una vez calculado el viento lateral, se procede a calcular el viento que se presenta en el plano ortogonal denominado como viento frontal.

Al igual que para el caso del viento lateral, se utiliza la Tabla 19 correspondiente a los paramentos verticales, con la diferencia de que lo que antes era la longitud del edificio ahora es la luz (b= 21 m) y por tanto la el parámetro “d” ahora tiene un valor de 33 m.

h/d= 7,85/33= 0,238

Tabla 19. Valores eólicos en paramentos verticales (tabla D.3 CTE DB SE-AE)

De esta manera, como la relación h/d presenta un valor inferior al 0,25, se obtienen coeficientes eólicos de viento frontal que inciden sobre las superficies establecidas en la Figura 21:

(37)

34 Figura 21. Figura D.3 (CTE DB SE-AE): Afección del viento en fachadas frontales

Y multiplicando los Cpe obtenidos por el valor de presión dinámica y coeficiente de exposición calculado anteriormente (0,7387) se obtienen las cargas

superficiales de viento expuestas en la Tabla 20.

ZONA h/b Cpe QVF

A (L) 0,238 -1,2 -0,886

B (L) 0,238 -0,8 -0,591

C (L) 0,238 -0,5 -0,369

D (F) 0,238 0,7 0,517

E (F) 0,238 -0,3 -0,222

*(F): Fachadas Frontales.

*(L): Fachadas Laterales.

Tabla 20. Coeficientes eólicos de viento frontal en paramentos verticales

La profundidad de las zonas A, B y C en las fachadas laterales depende de “e”.

Haciendo uso de lo establecido en la Figura 16, en el caso del viento frontal será:

e= min (b;2h)= min (21;15,7)= 15,7 m

Figura 22. Figura D.3 (CTE DB SE-AE): Disposición de zonas afectadas por el viento

(38)

35

X(A)= e/10= 1,57 m X(B)= e-e/10= 14,13 m X(C)= d-e= 33-15,7= 17,3 m

Al igual que pasaba con el viento lateral, no todos los pilares van a recibir la misma carga. En la Figura 23 se ha llevado a cabo un esquema con los valores obtenidos y la posición de los pórticos interiores, donde se pueden observar dichas variaciones:

Figura 23. Esquema de cargas de viento frontal según zonas

Si se aplica la carga resultante en cada zona de las fachadas sobre los correspondientes pórticos (QVL*crujía), se obtienen las diferentes cargas de viento lateral que sobre los pilares de la estructura actúan.

Esto se hace para los planos de pilares “XZ” que es el plano del pórtico y para el plano “YZ” que es el plano perpendicular al plano del pórtico.

En la Tabla 21 se resumen estos valores, estableciendo un criterio positivo para las cargas de presión exterior y negativo para las cargas de succión exterior.

Además en la misma, el criterio de enumeración de los pilares es el establecido en la figura anterior.

Profundidades

(39)

36

PILAR PLANO XZ

(P.Pórtico)

PLANO YZ (P.⊥ Pórtico) 1A y 1E -0,886*1,57-0,591*1,18= -2,09 0,517*2,625= 1,36

1B, 1D y 1C - 0,517*5,25= 2,71

2A-3A y 2E-3E -0,591*5,5= -3,25 -

4A y 4E -0,591*1,95-0,369*3,55= -2,46 -

5A-6A y 5E-6E -0,369*5,5= -2,03 -

7A y 7E -0,369*2,75= -1,01 -0,222*2,625= -0,58

7B, 7C y 7D - -0,222*5,25= -1,16

* Crujía pórticos: 5,5 m

*Crujía pilares fachada: 5,25 m

Tabla 21. Valores de carga de viento frontal en pilares

Superficie de cubierta.

Una vez determinadas las cargas de viento en los pilares, se procede al cálculo de las mismas en las jácenas, para ello, se deben conocer los coeficientes eólicos de presión en cada una de las zonas de la cubierta que aparecen en la Tabla 22 para una cubierta a dos aguas con 10º de inclinación.

Tabla 22. Coeficientes eólicos de viento frontal en cubierta (tabla D.6 CTE DB SE-AE)

En este caso, solo existe un modo de viento sobre las cubiertas, así que basta con interpolar en la tabla para el valor del ángulo de inclinación de la cubierta y multiplicarlo por el valor del coeficiente de exposición y la presión dinámica (0,7387) para obtener la carga de viento frontal (QVF) sobre las diferentes zonas de la cubierta tal y como aparecen representadas en la Figura 25 y Tabla 23:

(40)

37 Figura 25. Figura D.4 (CTE DB SE-AE): Afección del viento en la cubierta

ZONAS e Cpe QVF

F 15,7 -1,45 -1,071

G 15,7 -1,3 -0,960

H 15,7 -0,65 -0,480

I 15,7 -0,55 -0,406

Tabla 23. Coeficientes eólicos y cargas de viento frontal en cubierta (10º)

Sabiendo que el valor de “e” sigue siendo 15,7, se puede volver a obtener como en el caso anterior las profundidades de F, G, H e I:

Y(F,G)= e/10= 1,57 m Y(H)= e/2= 7,85 m

Y(I)= d-e/10-e/2= 23,58 m X(F)= e/4= 3,93 m

X(G)= b-2*e/4= 13,15 m

Haciendo un esquema en planta de la nave con los valores obtenidos, y la posición de los pórticos interiores (Figura 26), se observa que cada uno de los pórticos y barras tendrán valores de caga distintos, en función de su posición, algo que hay que compatibilizar con lo que ocurre en los pilares.

Profundidades

(41)

38 Figura 26. Esquema de cargas de viento frontal en cubierta según zonas

Si se aplica la carga resultante en cada zona de la cubierta sobre los

correspondientes pórticos (QVL*crujía), se obtienen las diferentes cargas de viento lateral que sobre las jácenas de la estructura actúan.

En la Tabla 24, se resumen estos valores, estableciendo un criterio positivo para las cargas de presión exterior y negativo para las cargas de succión exterior.

JÁCENAS TRAMO 1 TRAMO 2

1 AC y 1 CE -2,12 -1,97

2 AC y 2 CE -1,45 -1,43

3 AC y 3 CE -0,406*4,33-0,480*1,17= -2,32

4 a 6 AC y CE -0,406*5,5= -2,23

7 AC y 7 CE -0,406*2,75= -1,12

Tabla 24. Valores de carga de viento frontal en jácenas

Los valores de carga de viento frontal en las jácenas 1 AC y 2 AC son

particularmente complicadas de determinar, pues se llevan parte de la carga de la zona F y parte de las zonas G y H. Para calcularlas se plantea la distribución de cargas en las correas de esos tramos tal y como se representa en las Figuras 27 y 28 (se suponen biapoyadas, para estar del lado de la seguridad).

(42)

39 Figura 27. Esquema de distribución de cargas en correas entre pórticos 1 y 2 (tramo 1)

 Equilibrio de fuerzas en el eje y.

R1 + R2 = 1,07*1,57+0,48*3,93;

R1 + R2 = 3,57

 Equilibrio de momentos en “1”.

(1,07*1,572)/2 + 0,48*3,93*3,535 – 5,5R2 = 0;

Por tanto se obtiene que:

R1 = -2,12 KN.

R2 = -1,45 KN.

Figura 28. Esquema de distribución de cargas en correas entre pórticos 1 y 2 (tramo 2)

 Equilibrio de fuerzas en el eje y.

R1 + R2 = 0,96*1,57+0,48*3,93;

(43)

40

R1 + R2 = 3,3936

 Equilibrio de momentos en “1”.

(0,96*1,572)/2 + 0,48*3,93*3,535 – 5,5R2 = 0;

Por tanto se obtiene que:

R1 = -1,97 KN.

R2 = -1,43 KN.

2.6.2.2.3. Viento interior.

La acción del viento en el interior de la nave puede considerarse como una acción extraordinaria o como una acción persistente o transitoria.

En ambos casos, el valor de qb es el mismo e igual al calculado con anterioridad (qb=0,456 KN/m2). También es común el valor del coeficiente de exposición interior (Cei), que es distinto al calculado anteriormente para el viento exterior.

qe(z)= qb*Ce,i(z)*Cp.i

Para calcular Cei, se hace uso de la Tabla 25 y se estima que existe un hueco dominante (la puerta de la fachada frontal), que tiene una altura total de 5 m, por tanto su punto medio está situado a z= 2,5 m.

Tabla 25. Grado de aspereza (tabla D.2 CTE DB SE-AE)

F(g,z)= k(g)*ln ( )) ) ) F(IV; 2,5)= 0.22*ln ( )

)= 0,619

Ce,i(z)= F(z)*(F(z)+7*k) Ce,i= 0,619*(0,619+7*0,22)= 1,336

(44)

41

Por tanto, el coeficiente de presión interior queda:

qe(z)= qb*Ce,i(z)*Cp,i= 0,456*1,336*Cp,i= 0,6092Cp,i

Situación persistente o transitoria.

Para esta situación, se deben considerar unos coeficientes de viento no tan restrictivos como los que aparecen representados en la Tabla 26:

Tabla 26. Coeficientes eólicos interiores (tabla 3.6 CTE DB SE-AE)

En la Figura 29 de a continuación, se detalla de forma ilustrativa la casuística que puede presentarse bajo esta afección:

Figura 29. Figura 3.1 (CTE DB SE-AE): Presiones ejercidas por el viento

Se propone utilizar un coeficiente de presión interior Cpi= +0,2 y un coeficiente de succión interior Cpi= -0,3.

De esta manera, las acciones de viento interior de succión (VIS) y de presión interior (VIP) quedan:

VIS (KN/m2)= 0,6092*-0,3= -0,1827 VIP (KN/m2)= 0,6092*0,2= 0,1218

Estas cargas se transmiten tanto a los pórticos interiores como a los de fachada.

En el plano XZ

VIS= -0,1827 → P.interior= -0,1827*5,5= 1,005 KN/m P.fachada= -0,1827*2,75= 0,502 KN/m VIP= 0,1218 → P.interior= 0,1218*5,5= 0,670 KN/m P.fachada= 0,1218*2,75= 0,335 KN/m

(45)

42

En el plano YZ

VIS= -0,1827 → P.interior= -0,1827*5,25= 0,959 KN/m P.fachada= -0,1827*2,625= 0,480 KN/m VIP= 0,1218 → P.interior= 0,1218*5,25= 0,639 KN/m P.fachada= 0,1218*2,625= 0,320 KN/m

Situación extraordinaria

Si se tiene en cuenta la acción del viento como una situación accidental, se tomarán los coeficientes de succión y de presión más desfavorables que se puedan encontrar. En este caso, de la Tabla 27 se estiman los valores Ccp= 0,7 para la presión y Cpi= -0,5 para la succión.

Tabla 27 .Coeficientes eólicos interiores (tabla 3.6 CTE DB SE-AE)

El motivo por el cual se escogen esos dos valores es porque no se conoce el porcentaje de huecos a succión y a presión respecto del total de huecos de la nave industrial. Por esa razón se tiene en cuenta la situación más desfavorable en ambas situaciones.

De esta manera, las acciones de viento interior de succión (VIS) y de presión interior (VIP) quedan:

VIS’ (KN/m2)= 0,6092*-0,5= -0,3046 VIP’ (KN/m2)= 0,6092*0,7= 0,4264

Estas cargas se transmiten tanto a los pórticos interiores como a los de fachada.

En el plano XZ

VIS’= -0,1827 → P.interior= -0,3046*5,5= 1,675 KN/m P.fachada= -0,3046*2,75= 0,838 KN/m VIP’= 0,1218 → P.interior= 0,4264*5,5= 2,345 KN/m P.fachada= 0,4264*2,75= 1,173 KN/m

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En el plano YZ

VIS’= -0,1827 → P.interior= -0,3046*5,25= 1,599 KN/m P.fachada= -0,3046*2,625= 0,799 KN/m VIP’= 0,1218 → P.interior= 0,4264*5,25= 2,239 KN/m P.fachada= 0,4264*2,625= 1,119 KN/m

2.6.2.3. Acciones térmicas.

En el CTE DB SE-AE.3.4 se establecen las consideraciones de cambios en la geometría y deformaciones de los elementos constructivos originados por la variación de temperatura. En edificios con elementos estructurales de hormigón o acero, pueden no tenerse en cuenta las acciones térmicas cuando se dispongan juntas de dilatación o cuando no existan elementos continuos de más de 40 m de longitud.

En el caso de esta nave industrial, la mayor dimensión es de 33 m, por tanto no es necesario incluir juntas ni realizar cálculos de acción térmica.

2.6.2.4. Nieve.

El cálculo de la acción de nieve sobre el edifico se realiza según lo establecido en el CTE DB SE-AE.3.5 y también en el anejo E.

Como valor característico de la carga de nieve por unidad de superficie en proyección horizontal (qn), debe tomarse:

qk,n= μ*Sk dónde:

Sk: Valor característico de la nieve. CTE DB SE-AE.3.5.2.

El valor de la sobrecarga de nieve se puede tomar de la Tabla 28, donde aparece clasificado en función de las capitales de provincia y ciudades autónomas.

Ubicado este proyecto en la Región de Murcia cuenta con un valor de 0,2.

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44 Tabla 28. Sobrecarga de nieve en capitales de provincia (tabla 3.8 CTE DB SE-AE)

μ: Coeficiente de forma de la cubierta. CTE DB SE-AE.3.5.3.

Al tener la cubierta una inclinación por debajo de los 30º, el coeficiente de forma tendrá el valor de 1, ya que no hay impedimento al deslizamiento de la nieve.

De modo que la carga de nieve qn queda definida como:

qn = μ*Sk = 1*0,2= 0,2 KN/m2 Y las cargas sobre los pórticos interiores y de fachada serán:

np int= qn*S= 0,2*5,5= 1,1 KN/m np fach= qn*S/2= 0,2*2,75= 0,55 KN/m

En la norma también se hace mención a que se tendrán en cuenta las posibles distribuciones asimétricas de nieve debidas al transporte de ésta por acción del viento, considerándose como la mitad en las partes donde sea favorable.

Es decir, una casuística como se muestra en las Figuras 30 y 31:

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45 Figura 30. Distribución de la nieve en pórtico interior

Figura 31. Distribución de la nieve en pórtico de fachada

2.6.3. Acciones Accidentales.

2.6.3.1. Sismo.

Las acciones sísmicas están reguladas en la NSCE-02, Norma de construcción sismorresistente: parte general y edificación.

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Este proyecto va a estar emplazado en Las Torres de Cotillas, situado en la Región de Murcia, por tanto, según el anexo 1 de la norma se tendrá un valor de aceleración sísmica ab/g=0,14.

Sin embargo, al ser una nave industrial de pequeñas dimensiones se opta por no considerar el efecto del sismo en el dimensionamiento de la misma.

2.6.3.2. Fuego.

Las normativas que definen la acción del fuego sobre la estructura son CTE DB- SI (Seguridad en caso de Incendio) y el RSCIEI (Reglamento de Seguridad Contra Incendios en los Establecimientos Industriales) así como en la EAE y en el EC3- parte 1.2.

La resistencia al fuego exigible, se determina en base al RSCIEI y la

comprobación de seguridad con el CTE, determinando las propiedades de los materiales.

La nave contará con una puerta de salida de emergencia a no más de 30 m de la entrada principal (anexo II RSCIEI), con unas dimensiones de 80 cm por hoja y una altura de 210 cm, acorde a lo establecido en la Tabla 29:

Tabla 29. Dimensionado de los elementos de evacuación (tabla 4.1 CTE DB SI-3)

Además en la Tabla 30, perteneciente al anexo II del RSCIEI, se establece que para garantizar la correcta evacuación del personal en caso de incendio los elementos constructivos deberán de tener una resistencia al fuego como mínimo del tipo EI-30 (RF-30) y en la estructura portante una resistencia R-60, dotando así de tiempo suficiente antes de que se produzca un posible colapso de la estructura.

Siendo la presente nave catalogada como una nave de tipo C (según RSCIEI):

“El establecimiento industrial ocupa totalmente un edificio, o varios, en su caso, que está a una distancia mayor de tres metros del edificio más próximo de otros

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establecimientos. Dicha distancia deberá estar libre de mercancías combustibles o elementos intermedios susceptibles de propagar el incendio”.

Tabla 30. Niveles de riesgo (tabla 2.1 RSCIEI, anexo II)

2.6.3.3. Impacto.

El CTE DB SE-AE en epígrafe 4.3 establece que las acciones sobre un edificio causadas por un impacto dependen de la masa, de la geometría y de la velocidad del cuerpo impactante, así como para capacidad de deformación y absorción del elemento que recibe dicho impacto.

Solo se considerarán acciones debidas a impactos accidentales, quedando excluidos los premeditados.

La acción de impacto de vehículos desde el exterior del edificio, se considerará donde y cuando lo establezca la ordenanza municipal. El impacto desde el interior debe considerarse en todas las zonas cuyo uso suponga la circulación de vehículos.

Los valores de cálculo de las fuerzas estáticas equivalente debidas al impacto de vehículos de hasta 30 KN de peso, será de 50 KN en la dirección paralela a la vía y de 25 KN en la perpendicular.

El área de impacto que se definirá en caso de que se produzca será rectangular de 0,25 m de altura x 1,5 m (de anchura o la anchura del elemento si es menor, y una altura de 0,6 m por encima del nivel de rodadura en el caso de elementos

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verticales o la altura del elemento si es menor que 1,8 m en los horizontales. La fuerza siempre será perpendicular a dicho plano de impacto

En las zonas en las que se prevea la circulación de carretillas elevadoras, el valor de cálculo (Ad) de la fuerza debida a impacto será de cinco veces el P.M.A de la carretilla. Se aplicará sobre una superficie rectangular de 0,4 m de altura y 1,5 m de anchura, o la anchura del elemento si es menor. En ausencia de información específica se supondrá una altura de 0,75 m por encima del nivel de rodadura.

Las características de la carretilla considerada deberán reflejarse en la memoria del proyecto y en las instrucciones de uso y mantenimiento. En este caso se considerará una carretilla tipo FL2 normalizada en la parte 1.1 del EC1

La carretilla pesa 31 KN y cuenta con una capacidad de carga de 15 KN. En el supuesto de que el impacto de produzca con el máximo de capacidad:

31+15= 46 KN → P.M.A Ad = 5*P.M.A= 230 KN

2.7. Combinación de acciones.

En este apartado se van a proponer una serie de combinaciones de acciones que pueden influir sobre el dimensionado de la estructura con el fin de comprobar que se garantiza el buen funcionamiento de la nave durante su vida útil.

Estas combinaciones serán resultado de la agrupación de las cargas que en los apartados anteriores se han calculado y se generarán de acuerdo a lo establecido en el CTE DB SE, tanto SE1: resistencia y estabilidad, como la SE2: aptitud al servicio

2.7.1. Resistencia y estabilidad.

El CTE establece que las condiciones de resistencia y estabilidad serán las adecuadas para que no se generen riesgos indebidos frente a las acciones e influencias previsibles durante las fases de construcción y usos previstos de los edificios.

A efectos de la verificación de exigencia SE1 Se deben considerar las

combinaciones de acciones en situaciones persistentes o transitorias que aparece en el apartado 4.2.2, es decir:

Referencias

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