Proyecto estructural de construcción metálica de 30x50 m, Pol. Ind. Oeste, Alcantarilla (Región de Murcia)

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UPCT 0 EICM

INGENIERÍA DE MINAS

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE CARTAGENA

PROYECTO ESTRUCTURAL DE CONSTRUCCIÓN METÁLICA DE 30x50 M, POL. IND. OESTE,

ALCANTARILLA (REGIÓN DE MURCIA)

TRABAJO FIN DE GRADO

Titulación: Graduado en Ingeniería Civil Alumno: D. Diana Máiquez García Director: Dr. Antonio Tomás Espín

Cartagena, Septiembre de 2022

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UPCT 2 EICM

AGRADECIMIENTOS

Deseo transmitir mi más sincero agradecimiento a todas aquellas personas que me han bridando la oportunidad de poder desarrollarme académicamente.

No puedo nombrar a todas, pero sí quiero reconocer específicamente su valor a algunas de ellas:

A D. Antonio Tomás Espín, mi director de trabajo, por aportarme sus conocimientos y experiencia acerca de las estructuras metálicas.

A mis padres y abuelos, por su cariño y apoyo incondicional a lo largo de estos años de formación.

Y, finalmente, a mis amigos de toda la vida y a mis compañeros de clase, cuya motivación y ayuda han sido decisivas para la culminación de este trabajo.

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UPCT 4 EICM

DOCUMENTO 1. MEMORIA DOCUMENTO 2. PLANOS

DOCUMENTO 3. MEDICIONES Y PRESUPUESTO DOCUMENTO 4. ANEJOS

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DOCUMENTO 1

MEMORIA

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UPCT 6 EICM

MEMORIA

INDICE DE CONTENIDO

CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN ... 19

1.INTRODUCCIÓN. OBJETIVOS ... 20

2.ORGANIZACIÓN DEL TRABAJO ... 20

3.NORMATIVA A CONSIDERAR ... 21

4.SISTEMAS ESTRUCTURALES ... 23

4.1 Naves a base de pórticos ... 23

4.2 Naves a base de cerchas... 25

4.3 Naves a base de dientes de sierra... 27

CAPÍTULO 2. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA ... 29

2.1 DATOS DE PARTIDA ... 30

2.2 CARATERÍSTICAS DE LA PARCELA. SUPERFICIES ... 30

2.3 TIPOLOGÍA ESTRUCTURAL SELECCIONADA ... 38

2.4 MATERIALES ... 43

2.4.1 Acero estructural... 43

2.4.2 Acero en barras ... 45

2.4.3 Hormigón estructural ... 46

2.4.4 Hormigón de limpieza ... 49

2.4.5 Solera de hormigón ... 50

2.5 ACCIONES ... 52

2.5.1 Acciones permanentes ... 52

2.5.1.1 Peso propio de la estructura ... 53

2.5.1.2 Instalación paneles solares... 53

2.5.1.3 Cerramientos ... 54

2.5.2 Acciones variables ... 56

2.5.2.1 Sobrecarga de uso ... 56

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7

2.5.2.2 Viento ... 59

2.5.2.3 Acciones térmicas ... 93

2.5.2.4 Nieve ... 94

2.5.3 Acciones Accidentales ... 97

2.5.3.1 Sismo ... 97

2.5.3.2 Fuego ... 103

2.5.3.3 Impacto ... 104

2.5.4 Generación de acciones y modelado estructural por medio del software CYPE . 106 2.6 COMBINACIÓN DE ACCIONES ... 115

2.6.1 Resistencia y Estabilidad ... 116

2.6.2 Aptitud al servicio ... 118

2.6.3 Seguridad al vuelco ... 119

2.6.4 Agotamiento del terreno ... 120

2.6.5 Combinación de acciones mediante CYPE ... 121

CAPÍTULO 3. DISEÑO DEL PÓRTICO INTERIOR ... 128

3.1 Determinación de esfuerzos... 129

3.2 DIMENSIONADO DE LOS PILARES ... 131

3.2.1 E.L.S. en Edificación ... 131

3.2.1.1 Criterio de Integridad... 131

3.2.1.2 Criterio de Apariencia ... 132

3.2.2 E.L.U. de Resistencia ... 132

3.2.2.1 Resistencia a compresión... 135

3.2.2.2 Resistencia al esfuerzo cortante ... 135

3.2.2.3 Resistencia a flexión ... 136

3.2.3 E.L.U. de Pandeo ... 137

3.3 DIMENSIONADO DEL DINTEL ... 146

3.3.1 E.L.S. de Deformación ... 146

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UPCT 8 EICM

3.3.2 E.L.U. Resistencia ... 149

3.3.3 E.L.U. de Pandeo ... 153

3.4 DIMENSIONADO DE LA PLACA DE ANCLAJE ... 158

3.4.1 E.L.U. Agotamiento del apoyo ... 159

3.4.2 E.L.U. de Agotamiento de la placa a flexión... 162

3.4.3 E.L.U. Agotamiento de los pernos a tracción ... 167

3.4.4 E.L.U. Agotamiento de los pernos a cortante ... 168

3.4.5 E.L.U. de Anclaje de los pernos ... 170

3.5 DIMENSIONADO DE LA CIMENTACIÓN ... 172

3.5.1 E.L.U. de Equilibrio. Seguridad al vuelco ... 175

3.5.2 E.L.U. de Agotamiento del terreno ... 177

3.5.3 E.L.U. de Agotamiento de la cimentación... 178

3.5.3.1 E.L.U. de Agotamiento de la cimentación por flexión ... 179

3.5.3.2 E.L.U. de Agotamiento de la cimentación por cortante ... 186

3.5.3.3 E.L.U. de Punzonamiento ... 188

CAPÍTULO 4. DISEÑO DEL PÓRTICO DE FACHADA ... 191

4.1 Determinación de esfuerzos... 192

4.2 DIMENSIONADO DE LOS PILARES ... 194

4.2.1 E.L.S. en Edificación ... 194

4.2.3 E.L.U. de Pandeo ... 198

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4.3 DIMENSIONADO DEL DINTEL ... 207

4.3.1.1 Criterio de Integridad y Apariencia ... 208

4.3.2.1 Resistencia a tracción ... 209

4.3.3 E.L.U. de Pandeo ... 211

4.4 DIMENSIONADO DE LA PLACA DE ANCLAJE ... 216

4.4.1 E.L.U. Agotamiento del apoyo ... 217

4.4.2 E.L.U. de Agotamiento de la placa a flexión... 219

4.4.3 E.L.U. Agotamiento de los pernos a tracción ... 224

4.4.4 E.L.U. Agotamiento de los pernos a cortante ... 225

4.4.5 E.L.U. de Anclaje de los pernos ... 226

4.5 DIMENSIONADO DE LA CIMENTACIÓN ... 229

4.5.1 E.L.U. de Equilibrio. Seguridad al vuelco ... 230

4.5.2 E.L.U. de agotamiento del terreno ... 232

4.5.3 E.L.U. de Agotamiento de la cimentación... 233

4.5.3.1 E.L.U. de Agotamiento de la cimentación por flexión ... 233

4.5.3.2 E.L.U. de Agotamiento de la cimentación por cortante ... 238

4.5.3.3 E.L.U. de Punzonamiento ... 241

4.5.4 Dimensionamiento de las vigas de atado de cimentación ... 244

4.5.4.1 E.L.U de Capacidad estructural ... 245

CAPÍTULO 5. DISEÑO DEL SISTEMA CONTRAVIENTO... 253

5.1 Dimensionamiento de la viga contraviento ... 254

5.1.1 Montantes interiores ... 254

5.1.1.1 E.L.U de Pandeo ... 255

5.1.2 Diagonales ... 256

5.1.2.1 E.L.S de Deformación ... 256

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UPCT 10 EICM

5.1.2.2 E.L.U de Pandeo ... 257

5.2 Dimensionamiento del arriostramiento de fachada lateral ... 260

5.2.1 Montantes exteriores... 260

5.2.2 Diagonales ... 261

5.2.2.1 E.L.S. de Deformación ... 261

5.2.2.2 E.L.U. de Pandeo ... 261

5.3 Dimensionamiento de la viga perimetral ... 263

5.3.2 E.L.U de Resistencia ... 264

5.3.3. E.L.U de Pandeo ... 264

CAPÍTULO 6. DISEÑO DE LAS VIGAS DE HUECOS EN FACHADA ... 266

6.1. Dimensionamiento de vigas de materialización de huecos ... 267

6.1.1 E.L.U de Resistencia ... 267

6.1.1.3 Resistencia a pandeo lateral ... 268

CAPÍTULO 7. DISEÑO DE CORREAS DE CUBIERTA ... 272

7.1 Correas de cubierta ... 273

CAPÍTULO 8. DISEÑO DE UNIONES ... 276

8.1 Uniones. Introducción. ... 277

8.1.1 Uniones soldadas ... 278

8.1.1.1 Uniones en pórtico interior ... 281

8.1.1.2 Uniones en pórtico de fachada y en sistema contraviento ... 285

8.1.1.3 Uniones en fachada lateral: Cruces de San Andrés ... 290

Referencias bibliográficas ... 295

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INDICE DE TABLAS

Tipos de acero. Fuente: Eurocódigo 3. ... 43

Características del acero. Fuente: Código Estructural. ... 45

Clases de exposición ambiental. Código Estructural. ... 47

Tipo de hormigón según la clase de exposición. Código Estructural. ... 48

Recubrimiento mínimo del hormigón. Código Estructural. ... 49

Cargas asociadas a subcategorías de uso. CTE DB SE-AE. ... 57

Grado de aspereza del entorno, parámetros. CTE DB SE-AE. ... 61

Coeficientes eólicos del viento lateral en paredes. CTE DB SE-AE. ... 64

Coeficientes de presión exterior y cargas de viento lateral en paramentos verticales……… ... 66

Cargas de viento lateral en pilares. ... 66

Coeficientes de presión del viento lateral en cubierta. CTE DB SE-AE. . 67

Coeficientes de presión exterior en cubierta, viento lateral... 70

Cargas de viento lateral en dinteles. ... 71

Coeficientes eólicos del viento frontal en paredes. CTE DB SE-AE. ... 75

Coeficientes de presión exterior y carga de viento frontal de paredes. .... 76

Cargas de viento frontal en pilares. ... 78

Coeficientes eólicos del viento frontal en cubierta. CTE DB SE-AE. ... 79

Coeficientes de presión exterior según zonas de cubierta, viento axial. .. 80

Cargas de viento axial en dinteles. ... 82

Coeficientes de presión interior. CTE DB SE-AE. ... 87

Sobrecarga de nieve en capitales españolas. CTE DB SE-AE. ... 94

Coeficiente de respuesta sísmica. NSCE-02... 100

Estabilidad al fuego de elementos portantes. RSCIEI. ... 104

Estabilidad al fuego para las estructuras de cubierta ligera. RSCIEI. .... 104

Dimensiones de carretillas elevadoras. Eurocódigo 1. ... 105

Coeficientes de seguridad parcial de las acciones. CTE DB SE. ... 116

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Coeficientes de simultaneidad de las acciones. ... 116

Coeficientes de seguridad parcial de las acciones. CTE DB SE-C. ... 120

Características del perfil HEA 450. Fuente: Prontuario ENSIDESA. ... 129

Características del perfil HEA 360. Fuente: Prontuario ENSIDESA. ... 130

Esfuerzos de cálculo del pilar del pórtico interior. CYPE 3D. ... 134

Curva de pandeo de secciones laminadas en I. Código Estructural. ... 139

Variables de flexocompresión según clase de sección. Código Estructural. ……….141

Factor C1. Código Estructural. ... 143

Determinación de las curvas de pandeo lateral. Código Estructural. ... 144

Coeficiente de imperfección de pandeo lateral. Código Estructural. ... 145

Esfuerzos de cálculo del dintel del pórtico interior. CYPE. ... 150

Obtención del coeficiente del momento equivalente. Código Estructural… ……….156

Esfuerzos de cálculo en pilares del pórtico interior. CYPE. ... 174

Separación entre barras de armaduras longitudinal y transversal. ... 183

Coeficiente numérico m. Código Estructural. ... 184

Características del perfil HEA 240. Prontuario ENSIDESA. ... 192

Características del perfil IPE 270. Prontuario ENSIDESA. ... 193

Esfuerzos de cálculo del pilar del pórtico de fachada. CYPE. ... 196

Curvas de pandeo en secciones laminadas en I. Código Estructural. ... 199

Variables de flexocompresión según clase de sección. Código Estructural…. ... 201

Coeficientes de momento equivalente. Código Estructural. ... 202

Obtención del factor kc. Código Estructural. ... 203

Selección de la curva de pandeo lateral. Código Estructural. ... 205

Valores del coeficiente de imperfección del pandeo lateral. Código Estructural……….. ... 205

Esfuerzos de cálculo del dintel de fachada. CYPE. ... 209

Coeficiente de momento equivalente. Código Estructural. ... 214

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13

Separación entre barras de armaduras longitudinal y transversal. ... 236

Coeficiente numérico m. Código Estructural. ... 237

Características del perfil #110.8. Prontuario ENSIDESA. ... 257

Curva de pandeo para secciones tubulares. Código Estructural. ... 258

Determinación de la clase de sección tubular. Código Estructural. ... 259

Curvas de pandeo para perfiles en L. Código Estructural. ... 262

Valores límite de garganta (mm). Argüelles et al, 2005. ... 281

INDICE DE FIGURAS Figura 1. Modelo estructural nave aporticada. Autocad. ... 25

Figura 2. Modelo estructural a base de cerchas. Autocad. ... 26

Figura 3. Modelo estructural a base de dientes de sierra. Autocad. ... 27

Figura 4. Emplazamiento de la parcela. Google Earth. ... 30

Figura 5. Representación gráfica de la parcela. Sede electrónica del Catastro. ... 31

Figura 6. Ajuste dimensional de la parcela. Autocad. ... 32

Figura 7. Delimitación de la parcela. Autocad... 34

Figura 8. Aplicación de retranqueos. Autocad. ... 34

Figura 9. Esquema de configuración del aparcamiento. Autocad... 36

Figura 10. Distribución definitiva de zonas en parcela. Autocad. ... 37

Figura 11. Esquema en 3D de la nave aporticada. Autocad. ... 38

Figura 12. Caracterización dimensional del pórtico de fachada e interior... 39

Figura 13. Vista de la fachada lateral de la estructura. Autocad. ... 40

Figura 14. Esquema en rejilla de localización de nudos. Autocad. ... 41

Figura 15. Esquema de localización de nudos empleado en CYPE. Autocad. ... 42

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Figura 16. Apariencia de tipos de acero en barras. Calidad Siderúrgica. ... 45

Figura 17. Panel sándwich de cubierta. Perfilados del mediterráneo. ... 54

Figura 18. Interejes de pórticos. Autocad. ... 55

Figura 19. Cargas permanentes en pórticos. Autocad. ... 56

Figura 20. Sobrecarga de uso en cubierta sobre los pórticos. Autocad. ... 58

Figura 21. Mapa nacional de velocidad básica de viento. CTE DB SE-AE. ... 60

Figura 22. Viento frontal y lateral sobre la nave. Autocad. ... 63

Figura 23. Esquema de zonificación del viento lateral sobre paramentos. Autocad. 65 Figura 24. Esquema de zonificación del viento lateral en cubierta. Autocad. ... 69

Figura 25. Carga de viento lateral en correas del primer y último vano. Autocad. ... 72

Figura 26. Cargas de viento lateral sobre pórticos interiores. Autocad. ... 73

Figura 27. Cargas de viento lateral en pórticos de fachada. Autocad. ... 74

Figura 28. Esquema de zonificación del viento axial sobre paramentos. Autocad. ... 77

Figura 29. Esquema de zonificación del viento axial en cubierta. Autocad. ... 81

Figura 30. Cargas de viento axial en correas extremas del primer vano. Autocad. ... 82

Figura 31. Cargas de viento axial en correas centrales del primer vano. Autocad. ... 83

Figura 32. Cargas de viento axial en pórticos interiores. Autocad. ... 84

Figura 33. Cargas de viento axial en pórticos de fachada. Autocad. ... 85

Figura 34. Carga de viento interior a succión sobre pórticos, situación persistente. Autocad……. ... 88

Figura 35. Carga de viento interior a presión sobre pórticos, situación persistente. Autocad……. ... 89

Figura 36. Cargas de viento interior sobre pilares de fachada, situación persistente. Autocad……. ... 89

Figura 37. Configuración de huecos en fachada. Situación accidental. Autocad. ... 90

Figura 38. Carga de viento interior a presión sobre pórticos, situación accidental. Autocad……. ... 91

Figura 39. Carga de viento interior a succión sobre pórticos, situación accidental. Autocad……. ... 92

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Figura 40. Cargas de viento interior sobre pilares de fachada, situación accidental.

Autocad…….. ... 92

Figura 41. Hipótesis de carga de nieve sobre los pórticos de fachada. Autocad. ... 96

Figura 42. Hipótesis de carga de nieve sobre pórticos interiores. Autocad. ... 96

Figura 43. Mapa nacional de peligrosidad sísmica. NCSE-02. ... 97

Figura 44. Acciones de impacto sobre pórticos de fachada e interiores. Autocad. . 106

Figura 45. Esquema acotado del pórtico tipo. Generador de pórticos, CYPE. ... 107

Figura 46. Datos generales de la obra. Generador de pórticos, CYPE. ... 108

Figura 47. Determinación de la acción del viento. CYPE. ... 109

Figura 48. Esquema de guiado de disposición de huecos. CYPE. ... 109

Figura 49. Ubicación de huecos en fachada. CYPE. ... 109

Figura 50. Cálculo de la sobrecarga de nieve. CYPE... 110

Figura 51. Edición de correas en cubierta. CYPE. ... 111

Figura 52. Conjunto de hipótesis de carga generadas por CYPE. ... 111

Figura 53. Opciones para la exportación a CYPE 3D. CYPE. ... 112

Figura 54. Modelo final de la nave proyecto por medio de CYPE 3D. CYPE 3D. .. 112

Figura 55. Selección de datos generales de la obra en CYPE 3D. CYPE 3D. ... 113

Figura 56. Obtención automática de la acción sísmica. CYPE 3D. ... 114

Figura 57. Datos generales, Estados límite. CYPE 3D. ... 121

Figura 58. Aplicación de Estados límite sobre los materiales estructurales. CYPE 3D. ……….122

Figura 59. Estados límite a verificar por cada material. CYPE 3D. ... 123

Figura 60. Expresiones de generación de combinaciones. CYPE 3D. ... 123

Figura 61. Generación de situación persistente o transitoria. CYPE 3D... 124

Figura 62. Generación de situación accidental. CYPE 3D. ... 124

Figura 63. Generación de la situación sísmica. CYPE 3D. ... 125

Figura 64. Generación de situaciones asociadas al criterio de Integridad y apariencia. CYPE 3D……… ... 126

Figura 65. Generación de combinaciones relativas al E.L.U. de Seguridad al vuelco. CYPE 3D…….. ... 126

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Figura 66. Generación de combinaciones relativas al E.L.U. de Agotamiento del

terreno. CYPE 3D. ... 127

Figura 67. Diagrama de esfuerzos pésimos en el pórtico interior. CYPE 3D. ... 133

Figura 68. Método de inercia equivalente. Argüelles et al. 2007. ... 138

Figura 69. Deformada pésima asociada al criterio de integridad. CYPE 3D. ... 147

Figura 70. Deformada pésima asociada al criterio de apariencia. CYPE. ... 148

Figura 71. Solución propuesta por CYPE como placa de anclaje de los pilares interiores. CYPE 3D. ... 159

Figura 72. Esquema de trabajo de la basa metálica. Autocad. ... 160

Figura 73. Agotamiento de la placa a flexión. Autocad... 162

Figura 74. Esquema de la nueva sección de unión. Autocad. ... 164

Figura 75. Agotamiento de la placa a flexión con cartelas, área portante. Autocad. 165 Figura 76. Resultado del E.L.U. de anclaje de los pernos. CYPE 3D. ... 171

Figura 77. Modelo tridimensional de la basa de soporte de los pilares del pórtico interior. CYPE 3D. ... 171

Figura 78. Datos generales de la obra. Cimentación y Hormigón armado. CYPE 3D………. ... 172

Figura 79. Recubrimientos verticales y laterales en los elementos de cimentación. CYPE 3D……… ... 173

Figura 80. Extensión de hormigón de limpieza. CYPE 3D. ... 173

Figura 81. Esquema de la zapata, criterio de signos de esfuerzos aplicado. Autocad……… ... 174

Figura 82. Modelo Biela-Tirante aplicado a la zapata de estudio. Autocad. ... 180

Figura 83. Esquema de la sección de la zapata para su estudio a cortante. Autocad. ……….186

Figura 84. Perímetro crítico de punzonamiento. Código Estructural. ... 189

Figura 85. Perímetro crítico de punzonamiento para la zapata. Autocad. ... 189

Figura 86. Modelo tridimensional de zapata de los pilares interiores. CYPE 3D. ... 190

Figura 87. Diagramas de esfuerzos pésimos en pilar central de fachada. CYPE 3D. ……….195

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Figura 88. Envolvente de flechas en pórtico de fachada. CYPE 3D. ... 207

Figura 89. Solución propuesta por CYPE para la placa metálica de los soportes de fachada. CYPE 3D. ... 216

Figura 90. Esquema de trabajo de la basa metálica. Autocad. ... 217

Figura 91. Agotamiento de la placa a flexión. Autocad... 220

Figura 92. Esquema de la nueva sección de unión. Autocad. ... 221

Figura 93. Agotamiento de la placa a flexión con cartelas, área portante. Autocad. 222 Figura 94. Resultado del E.L.U. de anclaje de los pernos. CYPE 3D. ... 228

Figura 95. Modelo tridimensional de la basa de soporte de los pilares del pórtico interior. CYPE 3D. ... 228

Figura 96. Esquema de la zapata. Autocad. ... 229

Figura 97. Modelo Biela-Tirante aplicado a la zapata de fachada. Autocad. ... 234

Figura 98. Esquema de estudio a cortante. Autocad. ... 239

Figura 99. Perímetro crítico de punzonamiento. Código Estructural. ... 241

Figura 100. Perímetro crítico de punzonamiento para la zapata. Autocad. ... 242

Figura 101. Modelo tridimensional de zapata de los pilares de fachada. CYPE 3D. ……….243

Figura 102. Leyes de esfuerzos en vigas biempotradas. Libro Hormigón armado.244 Figura 103. Sobrecarga de cerramiento sobre vigas de atado. CYPE 3D. ... 245

Figura 104. Sección transversal de armado de la viga de atado. CYPE 3D. ... 250

Figura 105. Modelo tridimensional de la viga de atado entre zapatas de fachada. CYPE 3D………... ... 252

Figura 106. Esquema de celosía tipo Pratt. Autocad. ... 254

Figura 107. Arriostramiento de fachada lateral. Autocad. ... 260

Figura 108. Viga perimetral de la nave. Autocad... 263

Figura 109. Extracto de tabla de comprobaciones realizadas por CYPE. CYPE 3D. ………..275

Figura 110. Disposición tensional en cordón de soldadura. Argüelles R et al, 2005. ………..279

Figura 111. Dimensiones de cartelas en nudos. Autocad. ... 291

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Figura 112. Cordones de soldadura nudos A y D. ... 292 Figura 113. Cordones de soldadura de los nudos B y C. Autocad. ... 293 Figura 114. Cordones de soldadura en nudo C. Autocad. ... 294

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19

CAPÍTULO 1

INTRODUCCIÓN

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1. INTRODUCCIÓN. OBJETIVOS Los objetivos planteados en este proyecto son:

 Selección de la parcela en un entorno urbano industrial apropiado, determinación de la superficie útil de la misma de acuerdo a la normativa urbanística propia del término municipal de ubicación.

 Elección de la tipología estructural, diseño conceptual y caracterización dimensional de la misma.

 Determinación de las acciones de exposición de la edificación con la finalidad de realizar el análisis estructural por medio del software de modelización y cálculo estructural CYPE.

 Dimensionamiento estructural garantizando el cumplimiento de las situaciones límite establecidas por la normativa estructural vigente.

 Detallado de la estructura completa.

 Realización del presupuesto.

2. ORGANIZACIÓN DEL TRABAJO

El presente trabajo se ha estructurado en los capítulos que se referencian a continuación.

En el Capítulo 2 se trata la selección y caracterización de la parcela en términos de superficie y limitaciones respecto al vial público y parcelas adyacentes. Además se presentan los materiales estructurales así como sus propiedades resistentes. Por último, se determinan, tanto de forma manual como automatizada, las acciones que actúan sobre la estructura, y se expone el modo de combinación de acuerdo a los diferentes Estados Límite.

En el Capítulo 3 se expone el dimensionamiento de los elementos estructurales constituyentes del pórtico interior, tales como soportes, dinteles, y elementos de cimentación, de acuerdo a las exigencias básicas de aptitud al servicio y seguridad estructural, empleando para el cálculo estructural la herramienta CYPE.

En el Capítulo 4 se presenta el diseño estructural de los elementos del pórtico de fachada, y su adecuación de los criterios resistentes establecidos.

En el Capítulo 5 se trata el dimensionamiento del sistema contraviento, en el que también se incluye el diseño de los arriostramientos laterales.

En el Capítulo 6 se determinan las características resistentes de las vigas de materialización de huecos.

En el Capítulo 7 se describen las correas de cubierta, y se verifica que su diseño es adecuado en relación a los criterios de seguridad fijados por la norma estructural.

En el Capítulo 8 se resumen los detalles de unión entre elementos estructurales.

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3. NORMATIVA A CONSIDERAR

Tanto para caracterizar urbanísticamente la parcela como para calcular la edificación, se ha hecho uso de la normativa actualmente vigente.

Para la adaptación de la parcela a las limitaciones asociadas al entorno urbanístico al que pertenece, se ha recurrido a lo fijado en:

- PGMO. (2019). Plan General Municipal de Ordenación de Alcantarilla. Normas Urbanísticas. Murcia.

En general, en cuanto a la determinación y cálculo de acciones presentes en la estructura, se sigue lo dispuesto en:

- CTE. (2006). Código Técnico de la Edificación. Documento Básico SE-AE

"Acciones en la edificación". Madrid: Ministerio de Vivienda.

- CE. (2021). Código Estructural. Madrid: Ministerio de Transportes, Movilidad y Agenda Urbana.

Respecto al estudio de las acciones accidentales: sismo, fuego e impacto se ha obedecido a lo estipulado en las normas:

- NCSE-02. (2009). Norma de Construcción Sismorresistente: parte general y edificación. Madrid: Ministerio de Fomento.

- CTE. (2006). Código Técnico de la Edificación. Documento Básico SI "Seguridad en caso de incendio". Madrid: Ministerio de Vivienda.

- RSCIEI. (2004). Reglamento de Seguridad Contra Incendios en Establecimientos Industriales. Madrid: Ministerio de Industria, Comercio y Turismo.

- EC1. (2013). Eurocódigo 1. Acciones.

Con el objetivo de garantizar el cumplimiento de los requisitos de seguridad estructural y aptitud al servicio en la edificación, se emplean:

- CTE. (2006). Código Técnico de la Edificación. Documento Básico SE

"Seguridad Estructural". Madrid: Ministerio de Vivienda.

En el dimensionamiento estructural se ha considerado principalmente la siguiente orden, que sustituye a las ya derogadas EHE-08 y EAE:

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No obstante, también se han tenido en cuenta, por su mayor profundización en ciertos aspectos en comparación con la nueva orden, las normas:

- CTE. (2006). Código Técnico de la Edificación. Documento Básico SE-A

"Seguridad Estructural. Acero". Madrid: Ministerio de Vivienda.

- CTE. (2006). Código Técnico de la Edificación. Documento Básico SE-C

"Seguridad Estructural. Cimientos". Madrid: Ministerio de Vivienda.

Por último, se destaca que de forma puntual se ha apelado a los Eurocódigos, 1 y 3, así como al Código Técnico de la Edificación. Documento Básico HS "Higiene y Salubridad".

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23

Al tratarse de construcciones destinadas a albergar maquinaría y mercancía suelen tener una geometría parecida, pues habitualmente su base es rectangular, de lo que se deduce que una dimensión predomina sobre la otra. Ello permite que su diseño se base en la repetición de elementos estructurales (pilares y dinteles) hasta completar su longitud.

De este modo, los sistemas estructurales más empleados actualmente en la construcción metálica de naves industriales se diferencian de acuerdo a la tipología de cubierta dispuesta, pues los pilares y demás elementos presentes serán similares en todos los casos.

4.1 Naves a base de pórticos

Esta solución es la más sencilla, pues contiene menos elementos en cubierta, por lo que, aparentemente también resulta la más económica.

El elemento estructural esencial es el pórtico, que se materializa por medio de una viga apoyada en dos pilares a través de un empotramiento.

Habitualmente, los pórticos se disponen a dos aguas, separados entre sí una distancia conocida como “crujía”, que se mantiene hasta alcanzar la longitud total deseada.

En esta tipología se diferencian los pórticos de fachada de los pórticos interiores, pues los de fachada difieren de los anteriores en que están diseñados para constituir parte del sistema contraviento, por lo tanto, su implantación es crítica para que la estructura sea capaz de soportar las cargas procedentes de las acciones horizontales, como el viento frontal.

Además, resulta clave asegurar el arriostramiento de los pórticos interiores en el plano de la fachada lateral, de ahí que se recree un sistema que impida el movimiento de la cabeza de los pilares en dicho plano.

Según DB SE-A, la estabilidad lateral se puede lograr por medio de la capacidad a flexión de las barras y uniones, o por medio de la capacidad a axil que presentan los sistemas triangulados.

-La primera alternativa es relativa al comportamiento de los pórticos rígidos, cuya rigidez, materializada en los nudos, permite una distribución uniforme de los esfuerzos.

-La segunda alternativa corresponde a los sistemas de triangulación (Cruces de San Andrés, triangulaciones en K, X, o V), que, comúnmente, se conocen como arriostramientos.

Para alcanzar dicha estabilidad, en las naves a base de pórticos se dispone:

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 Viga perimetral, que enlaza las cabezas de los pilares, mejorando sus condiciones de desplazamiento.

 Cruces de San Andrés, que ejercen de arriostramiento de fachada una vez colocadas en los vanos extremos de la nave.

Adoptando esta configuración, se puede considerar que los pilares, en el plano de la fachada lateral, se encuentran empotrados en su base y simplemente apoyados en su cabeza, lo que imposibilita su desplazamiento. De esto se deduce el coeficiente de pandeo de los soportes, βz, de 0,7.

Como ya se ha mencionado anteriormente, los pórticos de fachada difieren de los pórticos interiores en que los primeros se diseñan con el objetivo de asumir las cargas horizontales a su plano por efecto del viento frontal, en su modo succión o presión, de ahí que los elementos estructurales que los conforman se encuentren en una disposición distinta respecto a los pórticos interiores.

En efecto, el pórtico de fachada está compuesto por:

 Pilares de fachada. Dos pilares extremos en los que apoya el dintel, y varios pilares intermedios que, habitualmente, se encuentran distanciados el valor de la crujía.

Para reducir el desplazamiento lateral que puedan sufrir, se busca lograr una disposición empotrada en su base y apoyada en su cabeza, lo que hace necesario la implantación de nudos (apoyos) en la misma.

 La viga contraviento en cubierta se encuentra colocada en los vanos extremos de la nave y unida a los pórticos correspondientes por medio de sus almas. Se trata de una viga triangulada que, siguiendo el esquema de las cruces de San Andrés, trata de evocar tipologías como Pratt, Warren o K, entre otras.

Se construye con la finalidad de aportar, a través de sus nudos, intraslacionalidad en cabeza de los pilares de fachada; y de ayudar al pórtico de fachada en la tarea de encauzamiento de las cargas generadas por las acciones horizontales.

Los elementos estructurales empleados en este sistema suelen ser perfiles doble T o H e incluso viga armada si se requiere cubrir grandes luces, o perfiles en cajón si se desea contar con una mayor resistencia a la torsión.

Además, cabe destacar que los encuentros dintel-pilar se refuerzan con cartelas, que ejercen de elementos rigidizadores en el nudo y evitan que el pórtico se deforme hacia el exterior al no contar con tirantes interiores.

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25

La aplicación de este sistema sobre las dimensiones de la nave-proyecto y de la parcela que la alberga da como resultado la representación gráfica plasmada en la figura 1:

Figura 1. Modelo estructural nave aporticada. Autocad.

4.2 Naves a base de cerchas

En este sistema estructural, el elemento “cubierta” es la cercha, conjunto, en este caso, metálico que sigue esquemas triangulados, como el tipo Pratt, Howe, Warren, K, entre otros.

Es bien parecida a la solución aporticada, pues al igual que ella, la nave a base de cerchas se encuentra constituida por pórticos interiores en los que se incluyen las cerchas, y por pórticos de fachada, que únicamente cuentan con dinteles y soportes, al formar parte del conjunto de elementos destinados a la absorción de las cargas frontales.

Originalmente, esta tipología no cuenta con arriostramientos en la cabeza de los pilares de los pórticos interiores, sin embargo, con el fin de limitar su deformación, es posible optar por dos soluciones:

1. La misma que en la nave aporticada, consistente en una viga perimetral de enlazado de las cabezas de los pilares en el plano de la fachada lateral, y su correspondiente arriostramiento en forma de doble diagonal.

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2. La más usual en este sistema es la inclusión de una viga contraviento en la fachada lateral, situada sobre el propio faldón de cubierta o bien a la altura del cordón inferior de la cercha.

Con ello se consigue que los elementos estructurales, pilares y cerchas, se encuentren arriostrados, de modo que los pilares presentan una configuración semejante a la empotrada-articulada en el plano de la fachada lateral. En cuanto al plano frontal, la unión de los dos cordones de la cercha (elemento más rígido) a los pilares supone una reducción de su longitud de pandeo en dicha dirección.

Por último, cabe resaltar que el sistema contraviento es el mismo que se aplica en la solución anterior. Del mismo forman parte los pórticos de fachada y la viga contraviento, ésta dispuesta en la dirección transversal de la nave.

De la implantación de este sistema estructural sobre la nave-proyecto y la parcela, se obtiene la siguiente representación a través de la figura 2:

Figura 2. Modelo estructural a base de cerchas. Autocad.

Esta tipología estructural también admite una distribución bidireccional de vigas en celosía en cubiertas planas, siempre y cuando la disposición de los soportes sea regular en ambas direcciones. Su principal ventaja es que todos los dinteles equivalen a vigas continuas, por lo tanto, el conjunto resulta eficaz en términos de flectores y flechas. A

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27

pesar de ello, la planeidad de su cubierta obliga a un diseño óptimo del drenaje, lo que hace que actualmente sea una solución raramente considerada.

4.3 Naves a base de dientes de sierra

Esta solución también está basada en vigas en celosía dispuestas en las dos direcciones.

Sin embargo, a diferencia de la tipología anterior, se trata de una conjunción de cubiertas a dos aguas colocadas de forma no simétrica, de tal modo que las vigas principales, en un plano casi vertical, son vigas continuas y de canto constante, mientras que las vigas secundarias, también denominadas cuchillos, materializan la pendiente de la cubierta mediante su canto variable. Los cuchillos representan la unión entre cerchas principales, pues discurren desde el cordón superior de la misma hasta el cordón inferior de la siguiente; de este modo, ambos cordones se encuentran arriostrados.

La separación entre los pilares de apoyo de las vigas principales determina la luz de la nave y la distancia entre los soportes de los cuchillos define los vanos de la misma. Al igual que ocurre en el sistema estructural a base de cerchas, la luz de la nave es la dimensión estructural de la que depende el canto de las vigas. No obstante, al tratarse de esquemas triangulados, se puede disponer el canto que se precise, resultando, una solución económica a pesar de abarcas grandes luces y vanos.

Se expone la representación gráfica de esta tipología estructural, mediante la figura 3:

Figura 3. Modelo estructural a base de dientes de sierra. Autocad.

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Otra de las características que comparte con las naves ortogonales a base de cerchas es que requiere de un gran número de soportes, lo que a día de hoy no supondría un problema, pues existen métodos para eliminar algunos pilares intermedios.

Por último, cabe resaltar que uno de los motivos por los que se decide por este sistema estructural es la posibilidad de implantación de elementos iluminadores, como lucernarios, en el plano casi vertical, mientas que la cubierta inclinada se emplea como apoyo del material de cobertura, y se orientan hacia el Norte para evitar la entrada directa de luz a la nave. Puesto que la parcela se encuentra orientada hacia el sureste y, para un mayor aprovechamiento de su superficie, la forma en que se encuentran dispuestos los cuchillos en la figura sería la óptima para aprovechar al máximo la luz solar.

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29

CAPÍTULO 2

DEFINICIÓN DEL PROBLEMA

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2.1 DATOS DE PARTIDA

En el presente proyecto se pretende desarrollar la labor de diseño y cálculo estructural de una edificación dedicada al almacenamiento y distribución de productos logísticos, que se encuentra localizada en el área industrial del término municipal de Alcantarilla, Murcia.

Dicha edificación constituye una nave industrial metálica que cuenta con cubierta a dos aguas y con una superficie de 1500 m², de dimensiones 30x50 metros. A su vez, también se plantea la posibilidad de incorporar una zona de oficinas en la misma.

2.2 CARATERÍSTICAS DE LA PARCELA. SUPERFICIES

La nave se ha ubicado en el Polígono Industrial Oeste (P.I.O) de Alcantarilla, concretamente en la parcela 1701 [C] de la Calle Paraguay.

De la sede electrónica del Catastro se extraen su localización exacta, su referencia catastral y su superficie, las dos primeras se muestran a través de la figura 4, extraída de Google Earth.

Figura 4. Emplazamiento de la parcela. Google Earth.

 LOCALIZACIÓN: CL PARAGUAY -PG.IND 1701[C] 30820

ALCANTARILLA [MURCIA]

 REFERENCIA CATASTRAL: 8423010XH5082S0001FH

 CLASE: URBANO

 USO PRINCIPAL: SUELO SIN EDIFICAR

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31

 SUPERFICIE GRÁFICA: 3.454 m

Como se puede observar en la imagen anterior, para que la parcela esté preparada para la construcción, se ha de realizar una limpieza de residuos y un desbroce de la vegetación superficial. No obstante, dada la planeidad que presenta, no será necesario llevar a cabo movimientos de tierra para su nivelación.

La figura 5 corresponde con la representación gráfica de la parcela que ofrece la Sede Catastral.

Figura 5. Representación gráfica de la parcela. Sede electrónica del Catastro.

La norma a seguir para el tratamiento de la parcela reside en el Artículo 98 del Plan General Municipal de Ordenación (P.G.M.O) de Alcantarilla, encontrándose, actualmente, en estado de aprobación provisional.

Antes de aplicar los requerimientos, a nivel parcelario, que ofrece el P.G.M.O, se ha de asegurar que tanto el tipo de edificación construida como la actividad a realizar en la

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misma se adaptan a los condicionantes de suelo presentes en la zona. Según la interfaz IDERM, ‘Infraestructuras de Datos Espaciales de la Región de Murcia’, el suelo al que pertenece la parcela se caracteriza:

 Desde el punto de vista del Planeamiento Urbanístico, como un suelo urbano consolidado, entendiendo por tal aquel suelo presente en área urbana que cuenta con el permiso de poder realizar construcciones en él, con previa solicitación de licencias, y cuyas condiciones de edificación han de ajustarse a la regulación contenida en la normativa urbanística vigente.

 Desde la óptica de la Ocupación y Usos del suelo, la parcela se ubica en un suelo de uso industrial en el que se desarrollan actividades relacionadas con el sector secundario y terciario.

Por lo tanto, considerando que la edificación a construir constituye una nave industrial que se destinará al almacenaje y distribución de productos, la parcela que la albergará resulta adecuada en términos de Planeamiento y Ocupación.

Partiendo de la superficie gráfica de la parcela y dado que ésta presenta una geometría casi rectangular, se procede a reescalar en AutoCAD para ajustar sus dimensiones al valor de superficie indicada en el catastro, lo que se evidencia a través de la figura 6.

Figura 6. Ajuste dimensional de la parcela. Autocad.

Una vez obtenida su acotación, y con el objetivo de aproximar lo máximo posible sus dimensiones al área dada, se normaliza considerando la parcela como una superficie

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33

rectangular. De este modo, se deducen unas dimensiones de 70 m de profundidad y 49,34 m de anchura, que resultan en una superficie de 3.453,8 m²≅3.454 m².

Este procedimiento es útil para facilitar la labor de aplicación de las condiciones de ordenación y edificación, a las que obliga a ajustarse las Normas Urbanísticas del Polígono Industrial Oeste. Para ello, se recurre al Artículo 98 del P.G.M.O, y considerando una superficie de 3.454 m², se concluye que, de acuerdo con las condiciones de ordenación, se trata de una parcela de Categoría II, cuyo frente, 49,34 m, supera el mínimo dispuesto en la misma, 25 m.

La Categoría II obliga a la construcción de edificaciones aisladas, como es este caso, pues la nave se ubica en una sola parcela.

Las condiciones de edificación limitan la edificabilidad de la parcela, de tal modo que:

1. En las parcelas pertenecientes a la Categoría II se permite una ocupación máxima del 65% de la parcela neta, constituyendo ésta la superficie comprendida entre las alineaciones definidas por el viario delimitado por el Plan.

2. La parcela mínima ha de contar con 500 m² de superficie y 15 m de fachada recayente al vial público.

3. La edificabilidad máxima se fija en 0,9 m²/m².

4. La altura de la edificación no debe exceder los 16 m, aunque se permiten excepciones siempre y cuando se justifiquen convenientemente.

5. Los retranqueos mínimos para parcelas de Categoría II se fijan en 5m a fondo de parcelación, a frente de calle y a laterales.

6. Queda permitido el vallado de la parcela, coincidiendo este con la alineación exterior oficial.

7. En cuanto a las condiciones de uso, se plantea la posibilidad de implantar instalaciones de uso complementario y compatible con el industrial, como es el caso de oficinas y zonas de aparcamiento, en las que se dispone una plaza para automóviles por cada 250 m² de uso característico construidos.

8. Cuando la superficie industrial o de almacenaje supere los 250 m² se ha de implantar una zona destinada a la carga y descarga de mercancías en el interior de la parcela, además de un acceso que permita la entrada y salida de vehículos sin maniobrar en la vía pública.

La disposición de elementos en la parcela ha de cumplir los anteriores apartados, de tal modo que ésta quede totalmente definida.

La figura 7, que aparece a continuación, responde a un esquema de ubicación del vial público y las parcelas contiguas a la considerada, con el objetivo de determinar cada uno de los linderos de delimitación de su superficie.

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Figura 7. Delimitación de la parcela. Autocad.

 Disponiendo de un frente de parcela, similar al linde posterior, de 49,34 m, y de un fondo de parcela de 70 m, se decide por adoptar los retranqueos mínimos que permite la norma con el fin de aprovechar al máximo el área edificable, representado mediante la figura 8.

Figura 8. Aplicación de retranqueos. Autocad.

Además, la fachada de la nave dobla el valor mínimo fijado de fachada recayente a vial público, por lo tanto, y recordando que la superficie supera la correspondiente a la parcela mínima, se concluye con que la parcela cumple los requerimientos de la norma en estos aspectos.

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35

 Se decide fijar la altura de nave en 7,576 m, cumpliendo así la condición de altura máxima.

 El P.G.M.O establece los valores máximos de los coeficientes de ocupación y edificabilidad en 0,65 y 0,9, respectivamente.

Según el Plan, el coeficiente de ocupación se refiere a la relación entre la superficie ocupada por la edificación y la superficie neta de la parcela, correspondiendo la primera a la proyección horizontal de la edificación construida.

Por su parte, el coeficiente de edificabilidad hace referencia al conjunto de metros cuadrados construidos en las distintas plantas que conforman la edificación por metro cuadrado de terreno.

A. Considerando únicamente la construcción de la nave industrial, de 30x50m, ambos coeficientes resultarían iguales, y en ambos casos por debajo de los valores máximos fijados.

𝑶𝒄𝒖𝒑𝒂𝒄𝒊ó𝒏 =𝑃𝑟𝑜𝑦𝑒𝑐𝑐𝑖ó𝑛 ℎ𝑜𝑟𝑖𝑧𝑜𝑛𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑒𝑑𝑖𝑓𝑖𝑐𝑖𝑜

𝑆𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒 𝑛𝑒𝑡𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑐𝑒𝑙𝑎 = 30 · 50

3454 = 0,4343 𝟎, 𝟒𝟑𝟒𝟑 < 𝟎, 𝟔𝟓 √

𝑬𝒅𝒊𝒇𝒊𝒄𝒂𝒃𝒊𝒍𝒊𝒅𝒂𝒅 =𝑚² 𝑡𝑒𝑐ℎ𝑜 𝑒𝑑𝑖𝑓𝑖𝑐𝑎𝑑𝑜

𝑆𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒 𝑝𝑎𝑟𝑐𝑒𝑙𝑎 = 30 · 50

3454 = 𝟎, 𝟒𝟑𝟒𝟑 < 𝟎, 𝟗 √

B. No obstante, al tratarse de una edificación destinada al almacenaje y distribución de productos, y dado que el P.G.M.O lo contempla en sus escritos, se ha de considerar la posibilidad de la implantación de una zona de oficinas y otra zona destinada a la carga y descarga de mercancías.

De este modo, las oficinas se localizarían en el interior de la nave, se plantea la hipótesis de situarlas en los primeros 10 m de la misma y en dos plantas y desarrollar la labor de carga y descarga de material, en el frente exterior del edificio, ocupando una superficie, no construida, de 30x10m.

Así, los coeficientes urbanísticos diferirían entre sí, mostrando estos resultados:

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OCUPACIÓN

𝑃𝑟𝑜𝑦𝑒𝑐𝑐𝑖ó𝑛 ℎ𝑜𝑟𝑖𝑧𝑜𝑛𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑒𝑑𝑖𝑓𝑖𝑐𝑖𝑜 = 30 · 50 (𝑁𝑎𝑣𝑒)

𝑶𝒄𝒖𝒑𝒂𝒄𝒊ó𝒏 =30 · 50

3454 = 𝟎, 𝟒𝟑𝟒𝟑 < 𝟎, 𝟔𝟓 √ EDIFICABILIDAD

𝑇𝑒𝑐ℎ𝑜 𝑒𝑑𝑖𝑓𝑖𝑐𝑎𝑑𝑜 = 30 · 50 (𝑁𝑎𝑣𝑒 + 𝑃𝑏 𝑂𝐹) + 30 · 10 (𝑂𝐹 𝑃1)

𝑬𝒅𝒊𝒇𝒊𝒄𝒂𝒃𝒊𝒍𝒊𝒅𝒂𝒅 =30 · 50 + 30 · 10

3454 = 𝟎, 𝟓𝟐𝟏𝟏 < 𝟎, 𝟗 √ Ambos parámetros respetan la norma, por lo que resulta válida la configuración de elementos edificables dispuesta.

En lo relativo a las plazas de aparcamiento, el Plan obliga a disponer una plaza por cada 250 m² de superficie industrial construida. Además, una zona de oficinas, implicaría la adición de una plaza más por cada 100 m² de edificación.

𝑵º 𝒅𝒆 𝒑𝒍𝒂𝒛𝒂𝒔 𝒅𝒆 𝒂𝒑𝒂𝒓𝒄𝒂𝒎𝒊𝒆𝒏𝒕𝒐 =^30·50

250 +^(30·10)

100 = 𝟗 𝒑𝒍𝒂𝒛𝒂𝒔 La distribución de las construcciones en la parcela obliga a la ubicación del aparcamiento en el lateral izquierdo de la misma, el cual dispone de una superficie libre de 50x9,34 m. El Artículo 85 del P.G.M.O revela las dimensiones mínimas de las plazas, siendo estas 4,70 m de largo y 2,50 m de ancho.

Dada la estrechez existente en la zona, puesto que el lindero lateral únicamente dista unos 9 m de la fachada longitudinal de la nave, se opta por diseñar un aparcamiento en diagonal, con una inclinación de 45°.

Para aprovechar al máximo dicha superficie libre, se añaden 4 plazas más, dando como resultado el esquema de aparcamiento representado en la figura 9.

Figura 9. Esquema de configuración del aparcamiento. Autocad.

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Por último, se ha decidido por incluir huecos de 5x5 m en la estructura, en los que posteriormente podrán ubicarse puertas. Estos se disponen en la fachada lateral izquierda de la misma, a 12,5 y 27,5 m del final de la nave. Otros dos huecos se ubican en los extremos de la fachada frontal, cuyo objetivo es permitir la entrada y salida directa de las carretillas a la zona de carga y descarga de la parcela.

La norma urbanística aprueba la inclusión de elementos de vallado en las alineaciones exteriores de la parcela. De considerarse estos, las cancelas se colocarían en la alineación frontal, cuya salida a vial público no se encuentra entorpecida.

Así, la parcela queda totalmente adaptada al Plan General de Ordenación, definida y zonificada en cada una de las partes que la integran, tal y como muestra la figura 10:

Figura 10. Distribución definitiva de zonas en parcela. Autocad.

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2.3 TIPOLOGÍA ESTRUCTURAL SELECCIONADA

Se han decidido las dimensiones de la nave previamente a su tipología estructural, por lo que, considerándolas, (30 m de luz, 50 m de profundidad y 6 m de altura de pilares), se opta por la construcción a base de pórticos a dos aguas.

Los motivos de esta decisión se exponen a continuación.

1. La dimensión transversal es la que determina el tipo de estructura. Las naves aporticadas son una opción a considerar, en términos de economía, cuando dicha dimensión oscila entre los 30 y 40 m.

2. En el coste de la estructura también influye la separación entre pórticos. Interejes de 5 m suponen un diseño más económico de correas, a pesar de que los pórticos se encarecen. Adoptando esta separación, el número de pórticos interiores asciende a 9, siendo 10 los vanos resultantes.

Por esta última razón, además de que se pretende un diseño simplista, pues es la opción que cuenta con menos elementos en cubierta y la que permite el mayor aprovechamiento del espacio interior, se decide por aplicar el sistema estructural basado en pórticos rígidos.

La figura 11 representa dicho sistema estructural, destacando cada una de las unidades que lo conforman.

Figura 11. Esquema en 3D de la nave aporticada. Autocad.

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Debido a que tienen diferente utilidad, se distinguen los pórticos testeros de los pórticos interiores. No obstante, ambos confluyen en la inclinación de sus dinteles, al igual que en la longitud de los soportes en los que éstos apoyan.

 Para la evacuación de aguas pluviales se opta por fijar una pendiente en cubierta del 10,5% (6°), cumpliendo así los requerimientos de pendiente mínima del CTE

“Documento Básico de Higiene y Salubridad”.

 Por su parte, se ha decidido disponer una altura de borde de 6 m, con la que, considerando la inclinación de la cubierta, se alcanza una altura en cumbrera de 7,576 m, lo que también es válido de acuerdo a las Normas Urbanísticas de la zona.

La denominación “pórticos rígidos” se debe a la incorporación de núcleos de rigidez en cada uno de los tres planos que constituyen la estructura. Estos ofrecen estabilidad y fijan los puntos que determinan las longitudes de pandeo de los elementos.

Como ya se ha comentado, en el plano transversal, son los pórticos testeros los que deben absorber las acciones laterales de viento y sismo. Se decide disponer cinco pilares intermedios separados el valor del intereje, empotrados en su base y apoyados en su cabeza.

La materialización de los apoyos en cabeza se logra mediante el sistema contraviento de cubierta, correspondiente a un conjunto de vigas planas que transmiten los esfuerzos en cabeza de los pilares a las fachadas longitudinales. A su vez, también marcan la longitud de pandeo lateral de los dinteles, siendo estos los que, modelados como vigas planas apoyadas en los pilares, asumen las cargas gravitatorias que les llegan y las derivan hacia los soportes.

La figura 12 muestra el esquema tipo de cada pórtico con sus correspondientes medidas.

Figura 12. Caracterización dimensional del pórtico de fachada e interior.

En el plano longitudinal, la rigidez es aportada por la viga perimetral y las cruces de San Andrés, que evitan el trabajo a flexión de los pilares en su plano débil dotándoles de una configuración empotrada-apoyada. De este modo, los pórticos interiores se pueden

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modelar como pórticos planos, sometidos a cargas similares y, por consiguiente, trabajando todos de la misma forma.

En la figura 13 se observa la vista longitudinal de la estructura, los elementos de arriostramiento y la separación entre pórticos.

Figura 13. Vista de la fachada lateral de la estructura. Autocad.

Tras considerar todos los elementos estructurales que configuran la nave, se establece un sistema de localización de cada uno de los mismos fundamentado en una rejilla. De este modo, todos los pórticos, así como las barras y pilares que los comprenden quedan identificados. Dicho esquema se expone a continuación a través de la figura 14 y será empleado durante la determinación manual de las cargas de viento.

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Figura 14. Esquema en rejilla de localización de nudos. Autocad.

Además, el software CYPE, durante la tarea de modelización de la estructura, recrea su propio sistema de localización de nudos, el cual será utilizado durante las comprobaciones de Resistencia y Pandeo correspondientes al Estado Límite Último. Dicho esquema se proyecta mediante la figura 15.

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UPCT 42 EICM Figura 15. Esquema de localización de nudos empleado en CYPE. Autocad.

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2.4 MATERIALES

2.4.1 Acero estructural

Actualmente, el acero estructural es designado por la norma UNE EN 10025. Esta ofrece una clasificación del mismo basada en sus características mecánicas, entre las que resalta el límite elástico, que, en términos de tensión _{(𝑓𝑦 (𝑁 𝑚𝑚}⁄ 2)), define el tipo de acero, así como su resistencia.

El acero S 275 es el más ampliamente empleado en construcción convencional, no obstante, se puede recurrir a aceros de mejores prestaciones, como el S 355, cuando en la estructura se presenten niveles tensionales elevados.

Por su parte, el grado de resiliencia hace referencia a la ductilidad del acero, lo que mide, de forma indirecta, su calidad.

La tabla 1 ofrece la clasificación de los aceros tal y como se expone en el Eurocódigo 3.

TIPO GRADO DESIGNACIÓN

S235

JR S 235 JR

J0 S235 J0

J2 S 235 J2

S275

JR S 275 JR

J0 S 275 J0

J2 S 275 J2

S355

JR S 355 JR

J0 S 355 J0

J2 S 355 J2

Tipos de acero. Fuente: Eurocódigo 3.

Los aceros con grado JR presentan una resistencia a la rotura frágil y una soldabilidad medias, por lo que son los aceros más utilizados en construcción ordinaria. Los grados J0 y J2 se utilizan cuando se requiere de una alta soldabilidad y una reacción imperceptible frente a la rotura frágil.

El acero se presenta en las estructuras en forma de perfiles, entre los que destacan:

 Perfiles Laminados en Caliente. Se emplean como elementos estructurales principales. De ellos forman parte perfiles como los doble T, U y L. Los más distinguidos son aquellos cuyas alas son paralelas y rectilíneas, pues esta geometría facilita las uniones y encajes.

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 Perfiles Conformados en Frío. Se destinan para materializar elementos metálicos ligeros, como correas de cubierta o viguetas de forjados. Se producen habitualmente en secciones tipo U, C y L, cuya característica geométrica principal es que los cantos y los vértices se encuentran redondeados.

Estas razones justifican la elección de emplear, para la construcción de la nave, un acero tipo S 275 JR para los perfiles laminados en caliente, pues, a priori, no resulta necesaria la aplicación de aceros de mejores prestaciones, y, por ende, más costosos. No obstante, se posibilita la utilización de perfiles conformados en frío de un acero tipo S 235 JR para los elementos ligeros presentes en la misma.

 El acero S 275 JR tiene una resistencia característica 𝑓_𝑦𝑘= 275 𝑁/𝑚𝑚², de la que se deduce el valor de la resistencia de cálculo una vez aplicado el coeficiente de seguridad que le corresponda, extraído éste del CE A22.6.1:

𝑓_𝑦𝑑 = 275

1,05= 261,905 𝑁/𝑚𝑚²

 El acero S 235 JR cuenta con una resistencia característica 𝑓_𝑦𝑘 = 235 𝑁/𝑚𝑚², y una resistencia de cálculo de:

𝑓_𝑦𝑑 = 𝑓_𝑦𝑘

𝛾_𝑚 = 235

1,05= 223,810 𝑁/𝑚𝑚²

En cualquier caso, el módulo de elasticidad del acero es 𝐸 = 210.000 𝑁/𝑚𝑚² y el módulo de rigidez cuenta con un valor 𝐺 = 81.000 𝑁/𝑚𝑚², tal y como establece el Código Estructural en su anejo 22, epígrafe 3.2.6.

El coeficiente de seguridad 𝛾_𝑚 depende de la comprobación que se esté realizando, pero principalmente se adoptan los coeficientes de seguridad relativos a la plastificación del material (𝛾_𝑀0) y a los fenómenos de inestabilidad (𝛾_𝑀1), que coinciden en el valor, 1,05.

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Las barras de acero corrugado que se disponen para la armadura pasiva de la cimentación se clasifican de acuerdo a las características mecánicas mínimas garantizadas por el suministrador, distinguiendo así entre Acero soldable convencional (S) y Acero soldable con características especiales de ductilidad (SD). La tabla 2, extraída del Código Estructural, muestra sus principales características en función del tipo de acero.

Características del acero. Fuente: Código Estructural.

Como se puede deducir de la tabla, una de las diferencias significativas entre ambos tipos de acero reside en su resistencia a tracción, pues los aceros con características especiales de ductilidad admiten un mayor alargamiento previamente a su rotura. También se distinguen por su apariencia, como se puede observar en la figura 16:

Figura 16. Apariencia de tipos de acero en barras. Calidad Siderúrgica.

 El acero B 400 S presenta una única serie de corrugas igualmente inclinadas a lo largo de la barra, pero separadas diferente distancia entre cada uno de los sectores de la misma.

 En el tipo B 500 S, ambos sectores de la barra difieren entre sí debido a que en uno de ellos las corrugas tienen la misma inclinación y están

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uniformemente separadas, mientras que en el otro se agrupan en dos series de la misma separación pero distinta inclinación.

 La distribución de las corrugas en el acero B 400 SD es la más simple de todas, puesto que todas las corrugan poseen la misma inclinación y separación.

 En el caso del acero B 500 SD, las corrugas se encuentran agrupadas en dos series, igualmente separadas pero con diferente inclinación.

La utilización de un acero tipo B 500 supone la reducción de la cuantía de armadura necesaria para resistir las solicitaciones, lo que repercute en un proceso de ejecución de la cimentación más sencillo y económico que el que se desarrollaría con un acero B 400.

Se decide por emplear un acero tipo B 500 S, cuya resistencia característica es 𝑓_𝑦𝑘 = 500 𝑁/𝑚𝑚².

De su relación con el coeficiente de seguridad del acero en barras 𝛾_𝑠 establecido en el Código Estructural, Tabla A19.2.1, se obtiene su resistencia de cálculo:

𝑓_𝑦𝑑 = 500

1,15= 434,783 𝑁/𝑚𝑚²

El coeficiente parcial de seguridad 𝛾_𝑠 depende de la situación de proyecto considerada.

El valor 1,15 corresponde a la situación persistente o transitoria, mientras que para la situación accidental la norma propone un valor de 1.

El módulo de elasticidad de este acero es 𝐸 = 200.000 𝑁/𝑚𝑚².

2.4.3 Hormigón estructural

Puesto que es el hormigón armado el material estructural elegido para materializar los elementos de cimentación, se ha de asegurar que es capaz tanto de soportar las cargas procedentes de la nave como las características químicas del terreno en el que se coloca.

En definitiva, éste ha de poseer una durabilidad adecuada.

Según el Código Estructural, el tipo de ambiente al que se expone el material estructural define, de forma indirecta, la durabilidad de éste. Para contar con un hormigón durable en cimentación, se recurre a la clasificación que ofrece la norma, fundamentada en la resistencia mínima requerida y en la clase de exposición a la que se ve sometido durante toda su vida útil.

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La ubicación en la que se asienta el material determina la clase de exposición. Se distingue entre la clase general y la específica, la primera se refiere al proceso de corrosión de las armaduras, mientras que la segunda hace referencia a otros procesos de degradación del hormigón.

Actualmente, el Ministerio de Transportes, Movilidad y Agenda Urbana permite consultar, de forma online, el tipo de ambiente a nivel provincial-municipal.

La parcela de la nave se localiza en el término municipal de Alcantarilla, que, según la web, está sometido a una clase general de exposición ambiental tipo IIb, cuyas características se deducen del apartado 8.2.2 de la EHE.

No obstante, al estar ésta derogada, las clases de exposición que han de ser consideradas son las presentes en el Artículo 27, Tabla 27.1.a, del Código Estructural, según el cual el hormigón estructural de las zapatas está expuesto a corrosión inducida por carbonatación, de clase XC2, cuyas características se exponen en la tabla 3:

Corrosión inducida por carbonatación

CLASE ENTORNO EJEMPLOS INFORMATIVOS

XC2 Húmedo, raramente seco.

Elementos de hormigón armado o pretensado permanentemente en contacto con agua o

enterrados en suelos no agresivos (cimentaciones)

Clases de exposición ambiental. Código Estructural.

Además, al tratarse de una nave fundamentalmente logística, no se considera ninguna clase específica de exposición puesto que en su interior no se lleva a cabo ningún proceso que involucre sustancias químicas.

Este tipo de ambiente implica la necesidad de implantar un hormigón armado cuya resistencia característica mínima sea de 25 N/mm², tal y como indica la tabla 4, procedente de la tabla 43.2.1.b del Código Estructural.

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UPCT 48 EICM Tipo de hormigón según la clase de exposición. Código Estructural.

Se opta por emplear un hormigón de resistencia característica 𝑓_𝑐𝑘 = 30 𝑁 𝑚𝑚⁄ ², con el objetivo de poseer en cimentación mejores características resistentes que las que ofrecería el hormigón mínimo permitido por la norma.

Por su aplicación en edificación, se le atribuye una consistencia Blanda y un tamaño máximo de árido de 20 mm, con lo que se consigue un mejor manejo del hormigón fresco.

Una vez concluida esta caracterización, el hormigón de cimentación queda designado como 𝑯𝑨 − 𝟑𝟎 𝑩⁄ /𝟐𝟎/𝑿𝑪𝟐, que cuenta con una resistencia de cálculo 𝑓_𝑐𝑑 = 30 1,5⁄ = 20 𝑁/𝑚𝑚².

Al igual que en el acero estructural, el coeficiente parcial de seguridad, 𝛾_𝑐, depende de la situación de proyecto considerada, cuyos valores se muestran en la tabla 2.1 del anejo 19 del Código.

Además, se ha optado por un cemento común tipo CEM I, recomendado para cimentaciones de hormigón armado según la tabla A.6.3.1 del CE.

En lo relativo a los recubrimientos del hormigón en cada una de las direcciones en las que se extiende la cimentación, esta norma aporta, a través de la tabla 44.2.1.1 a, los valores mínimos del recubrimiento(𝑐_𝑚𝑖𝑛) de acuerdo a la clase de exposición(𝐴), el tipo de cemento(𝐶), la resistencia característica(𝑓_𝑐𝑘) y la vida útil del proyecto(𝑡_𝑔) considerados.

Según el apartado 2.3 del anejo 18 del Código estructural, al tratarse de una estructura común, le corresponde un periodo de vida útil de 50 años.

Finalmente, el recubrimiento dispuesto en la zapata de hormigón, también denominado recubrimiento nominal(𝑐_𝑛𝑜𝑛), se obtiene de la combinación de su valor mínimo(𝑐_𝑚𝑖𝑛) con el valor de margen de recubrimiento(∆𝑐_𝑑𝑒𝑣) que impone el Código en el apartado 43.4.1, en función del nivel de control de ejecución.

𝑐_𝑛𝑜𝑛 = 𝑐_𝑚𝑖𝑛(𝐴, 𝐶, 𝑓_𝑐𝑘, 𝑡_𝑔) + ∆𝑐_𝑑𝑒𝑣 = 𝑐_𝑚𝑖𝑛(𝑋𝐶2, 𝐶𝐸𝑀 𝐼, 30, 50) + ∆𝑐_𝑑𝑒𝑣