Proyecto de estructura: Ayuntamiento de Mont-Roig del Camp. Jordi Badía (BAAS)

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(1)UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID – E.T.S. ARQUITECTURA MÁST ER E N ESTR UCT U RAS DE L A E D I FI C A C I Ó N . P R O Y E C T O F I N D E M Á S T E R. PROYECTO DE ESTRUCTURA AYUNTAMIENTO DE MONT‐ROIG DEL CAMP. JORDI BADÍA (BAAS) AUTOR: ÁNGEL PÉREZ CEMBRANOS TUTOR: JUAN IGNACIO REY REY DICIEMBRE DE 2017.

(2) MÁSTER ESTRUCTURAS DE LA EDIFICACIÓN ‐ PROYECTO FIN DE MÁSTER AUTOR: ÁNGEL PÉREZ CEMBRANOS. DICIEMBRE 2017 TUTOR: JUAN IGNACIO REY REY. INDICE. .. 0. INTRODUCCIÓN. 5. 0.1 Los arquitectos: Jordi Badía ‐ Baas. 6. 0.2 Obra seleccionada: Ayuntamiento de Mont‐Roig del Camp (Tarragona). 6. 0.2.1 Geometría y materialidad del edificio 0.2.2 Usos del edificio 0.2.3 Estructura original del proyecto 0.2.4 Documentación original del proyecto 0.3 Desarrollo del Proyecto Fin de Máster. 12. 0.3.1 Principios y condicionantes de partida 0.3.2 Planteamiento estructural. 1. BASES DE CÁLCULO. 14. 1.1 Normativa de aplicación. 15. 1.2 Acciones consideradas. 16. 1.3 Combinación de acciones. 19. 1.4 Materiales empleados en la estructura. 21. 1.5 Cumplimiento de norma sismorresistente. 22. 1.6 Cumplimiento de normativa de protección frente al fuego. 22. 1.7 Cumplimiento de normativa de protección frente al ruido. 23. 2. PREDIMENSIONADO DE LA ESTRUCTURA. 26. 2.1 Predimensionado de la torre. 27. 2.2 Predimensionado del zócalo. 33. 2.2.1 Predimensionado de forjados 2.2.2 Predimensionado de vigas 2.2.3 Predimensionado de soportes 2.2.5 Predimensionado muros de sótano 2.2.6 Predimensionado zapatas. E.T.S. A R Q U I T E C T U R A. 2. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID.

(3) MÁSTER ESTRUCTURAS DE LA EDIFICACIÓN ‐ PROYECTO FIN DE MÁSTER AUTOR: ÁNGEL PÉREZ CEMBRANOS. DICIEMBRE 2017 TUTOR: JUAN IGNACIO REY REY. 3. MEMORIA DE CÁLCULO DE LA ESTRUCTURA. 38. 3.1 Cálculo de la estructura de la torre. 41. 3.1.1 Dimensionado vigas Conexión madera‐hormigón 3.1.2 Dimensionado pilares 3.1.3 Estudio local del forjado Vibraciones 3.1.4 Estudio global de la estructura: estabilidad horizontal 3.1.5 Núcleos de CLT y escaleras. 3.1.6 Uniones. 3.2 Cálculo de la estructura de hormigón. 83. 3.2.1 Cumplimiento de normativa de resistencia al fuego 3.2.2 Forjados y vigas 3.2.3 Soportes. Fuego acero (revestimiento cerámico) 3.2.4 Cimentación 3.2.5 Muros de sótano y muros de carga en planta baja 3.2.6 Escaleras. 4. BIBLIOGRAFÍA Y FUENTES. 99. ANEJO 1: MEMORIA DE CÁLCULO DE LA CONEXIÓN MADERA‐HORMIGÓN EN VIGAS MIXTAS.. ANEJO 2: COMPROBACIONES DESPLAZAMIENTOS HORIZONTALES DE LA ESTRUCTURA DE MADERA. ANEJO 3: REACCIONES EN LOS NUDOS DE APOYO DE LA ESTRUCTURA DE MADERA SOBRE FORJADO DE HORMIGÓN. ANEJO 4: COMPROBACIONES E.L.U. Y E.L.S. VIGAS Y FORJADOS. ANEJO 5: COMPROBACIONES E.L.U. Y E.L.S. PILARES. ANEJO 6: COMPROBACIONES ELEMENTOS DE CIMENTACIÓN. ZAPATAS. ANEJO 7: COMPROBACIONES MUROS DE SÓTANO Y MUROS DE CARGA. E.T.S. A R Q U I T E C T U R A. 3. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID.

(4) MÁSTER ESTRUCTURAS DE LA EDIFICACIÓN ‐ PROYECTO FIN DE MÁSTER AUTOR: ÁNGEL PÉREZ CEMBRANOS. DICIEMBRE 2017 TUTOR: JUAN IGNACIO REY REY. INDICE DE PLANOS. .. PLANOS DE ARQUITECTURA a01 ‐ PLANTA BAJA. SECCIÓN A‐A’ a02 ‐ PLANTA SÓTANO. ALZADOS Y SECCIÓN B‐B’ a03 ‐ PLANTAS 1ª, 2ª, 3ª, 4ª Y 5ª. PLANOS DE CIMENTACIÓN 01 ‐ EXCAVACIÓN 02 ‐ FORJADO DE PLANTA SÓTANO. ARMADO DE MUROS. 03 ‐ CUADRO 1: CIMENTACIÓN. CUADRO 2: ARRANQUES. CUADRO 3: PILARES. DETALLES. PLANOS DE ESTRUCTURA 04 ‐ FORJADO DE TECHO DE SÓTANO. GEOMETRÍA Y DESPIECE DE VIGAS 05 ‐ FORJADO DE TECHO DE SÓTANO. DESPIECE DE VIGAS 06 ‐ FORJADO DE TECHO DE SÓTANO Y PLANTA BAJA. ARMADO DE NEGATIVOS 07 ‐ FORJADO DE TECHO DE PLANTA BAJA. GEOMETRÍA Y ARMADO DE POSITIVOS 08 ‐ FORJADO DE TECHO DE PLANTA BAJA. DESPIECE DE VIGAS 09 ‐ FORJADO DE TECHO DE PLANTA BAJA. DESPIECE DE VIGAS 10 ‐ FORJADO DE TECHO DE PLANTA BAJA. DESPIECE DE VIGAS 11 ‐ FORJADO DE TECHO DE PLANTA BAJA. ARMADO DE NEGATIVOS Y ESCALERAS 12 ‐ ARRANQUE DE ESTRUCTURA DE MADERA. GEOMETRÍA, SECCIONES Y DETALLES 13 ‐ FORJADO DE TECHO DE PLANTAS 1ª, 2ª Y 3ª. GEOMETRÍA, ARMADOS Y DETALLES 14 ‐ FORJADO DE TECHO DE PLANTA 4ª Y ESCALERAS. GEOMETRÍA, ARMADOS Y DETALLES. E.T.S. A R Q U I T E C T U R A. 4. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID.

(5) MÁSTER ESTRUCTURAS DE LA EDIFICACIÓN ‐ PROYECTO FIN DE MÁSTER AUTOR: ÁNGEL PÉREZ CEMBRANOS. DICIEMBRE 2017 TUTOR: JUAN IGNACIO REY REY. 0. INTRODUCCIÓN. E.T.S. A R Q U I T E C T U R A. 5. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID.

(6) MÁSTER ESTRUCTURAS DE LA EDIFICACIÓN ‐ PROYECTO FIN DE MÁSTER AUTOR: ÁNGEL PÉREZ CEMBRANOS. DICIEMBRE 2017 TUTOR: JUAN IGNACIO REY REY. 0. INTRODUCCIÓN. .. 0.1 LOS ARQUITECTOS: JORDI BADÍA ‐ BAAS BAAS es un estudio de arquitectura y diseño dirigido por el Arquitecto Jordi Badía, fundado en el año 1994. Tiene su sede en Barcelona, y una amplia experiencia, reconocida tanto por los prestigiosos premios recibidos (Premios FAD, Premio Ciudad de Barcelona 2009...) como por su gran difusión en publicaciones especializadas (Architectural Review, El Croquis, A+U, Casabella). Su obra incluye viviendas colectivas; edificios administrativos; entre los que se incluyen sedes de juzgados, viveros de empresas o embajadas; así como edificios de uso público como facultades, museos, hospitales, o edificios de ayuntamientos, como el que centra el trabajo de este Proyecto Fin de Máster. Algunas de sus obras más notables son los tanatorios de León (premio AR+D) y Terrassa; el Palacio de Justicia de Sant Boi, o el museo Can Framis de la Fundación Vila Casas en Barcelona. Su trabajo destaca por la búsqueda de la sencillez, apoyada en la técnica más vanguardista, en el cumplimiento de los requerimientos que cada proyecto plantea. Su arquitectura busca por encima de todo ser útil y adecuada, y resolverse con una calidad técnica de alto nivel y sin renunciar a la capacidad de emoción que ofrece la mejor arquitectura. Es una arquitectura que apuesta por la continuidad con la tradición y el contexto, y comprometida con el medio ambiente.. 0.2 OBRA SELECCIONADA: AYUNTAMIENTO DE MONT‐ROIG DEL CAMP (TARRAGONA) El edificio seleccionado como objeto del presente Proyecto Fin de Máster es el proyecto para la sede del Ayuntamiento de la localidad de Mont‐Roig del Camp, en Tarragona. El proyecto fue realizado entre los años 2008 y 2010, si bien su ejecución ha sido aplazada de manera indefinida. El objetivo del ayuntamiento encargante era el de unificar todos los servicios del mismo, que en la actualidad se encuentran repartidos en diferentes sedes de la región. El solar donde se ubica está en los límites de la ciudad, en un entorno de poca densidad y construcciones bajas. El conjunto del edificio se puede simplificar como la suma de dos partes: en primer lugar, un zócalo horizontal en planta baja, con un sótano inferior de menor superficie; y en segundo lugar, una torre que se eleva sobre el zócalo, apoyándose en éste.. El proyecto da valor a algunos temas de la arquitectura popular, como el patio, el estuco grueso blanco, el artesonado, etc. En este sentido, los forjados buscan dotar al conjunto de. E.T.S. A R Q U I T E C T U R A. 6. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID.

(7) MÁSTER ESTRUCTURAS DE LA EDIFICACIÓN ‐ PROYECTO FIN DE MÁSTER AUTOR: ÁNGEL PÉREZ CEMBRANOS. DICIEMBRE 2017 TUTOR: JUAN IGNACIO REY REY. una imagen que recuerda a la arquitectura tradicional del lugar, con un artesonado de nervios vistos, que se apoyan sobre vigas de canto descolgadas. 0.2.1 GEOMETRÍA Y MATERIALIDAD DEL EDIFICIO El zócalo horizontal, de una planta de altura, es prisma rectangular de dimensiones aproximadas en planta 50x30m, perforado por diversos patios. El patio principal, al que se llega desde el porche de acceso, tiene unas dimensiones aproximadas de 18x13m. Todas las dependencias de mayor carácter público se vuelcan a este espacio: vestíbulo, oficina de atención al ciudadano, sala de exposiciones, etc. Una franja de servicios y circulaciones verticales, coincidente con la proyección de la torre, separa este ámbito más público de las zonas de trabajo con menor contacto con los visitantes.. MAQUETA DE PLANTA BAJA. BAAS ARQUITECTURA. El resto de paquetes funcionales de planta baja se organizan alrededor de patios de distintas dimensiones, que refuerzan la iluminación de esta pieza introvertida. Algunos de estos patios llegan al nivel de planta sótano, donde se alojan servicios secundarios.. MAQUETA DEL CUERPO BAJO ‐ ZÓCALO. BAAS ARQUITECTURA. E.T.S. A R Q U I T E C T U R A. 7. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID.

(8) MÁSTER ESTRUCTURAS DE LA EDIFICACIÓN ‐ PROYECTO FIN DE MÁSTER AUTOR: ÁNGEL PÉREZ CEMBRANOS. DICIEMBRE 2017 TUTOR: JUAN IGNACIO REY REY. Por encima de este zócalo, se levanta la torre de 4 plantas de altura, como un segundo prisma rectangular apoyado de manera vertical sobre el zócalo. Tiene una dimensión en planta aproximada de 22x9’5m, y se eleva sobre la cubierta del zócalo una altura de algo menos de 15m, convirtiéndose en la pieza representativa de todo el conjunto.. MAQUETA DEL CONJUNTO. BAAS ARQUITECTURA. El proyecto prevé un uso contundente de los materiales, a fin de enriquecer el concepto de sencillez y pureza de formas, buscada en el edificio. El hormigón armado de la estructura, aparece como el acabado visto interior de los forjados de viguetas, gracias a la eliminación de todas las instalaciones colgadas del techo, las cuales si sitúan en el grueso de un suelo técnico. En fachada, las lamas verticales de hormigón se alternan con tramos de vidrio. Interiormente, el suelo se cubre de moqueta negra, y las divisorias entre espacios de trabajo se levantan en madera de pino natural y vidrio. El agua aparece como un material más en el proyecto, materializándose en la misma cubierta inundada del zócalo de planta baja. Este recurso, proporciona al edificio una mayor inercia térmica, a la vez que funciona como quinta fachada del edificio.. CUBIERTA INUNDADA DEL TANATORIO DE LEÓN. BAAS ARQUITECTURA. E.T.S. A R Q U I T E C T U R A. 8. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID.

(9) MÁSTER ESTRUCTURAS DE LA EDIFICACIÓN ‐ PROYECTO FIN DE MÁSTER AUTOR: ÁNGEL PÉREZ CEMBRANOS. DICIEMBRE 2017 TUTOR: JUAN IGNACIO REY REY. 0.2.2 USOS DEL EDIFICIO ‐ Planta Baja: ocupada por dependencias de uso público, que incluyen el vestíbulo, la oficina de atención al ciudadano, la sala de exposiciones, etc. junto a zonas de trabajo con menor contacto con los visitantes. ‐ Planta Sótano: archivo, almacenes e instalaciones. ‐ Torre: se entiende como el final del itinerario público del edificio. En la primera planta se encuentra la sala de plenos justo a un amplio vestíbulo. La planta segunda y tercera agrupan el programa de las regidorías, salas de reuniones, y el despacho del alcalde.. 0.2.3 ESTRUCTURA ORIGINAL DEL PROYECTO El sistema estructural del edificio, mixto de hormigón y perfiles metálicos, busca liberar las plantas de cualquier elemento rígido. La estructura de hormigón armado se hace visible exterior e interiormente en el volumen de la torre, materializándose en un perímetro de lamas verticales de 13cm. De espesor, separadas 60cm., que refuerzan la idea de sencillez y pureza del volumen. En planta baja, un muro de hormigón armado, con acabado de estuco, sigue el límite del edificio, volcándolo a su espacio interior. La estructura de esta planta se complementa con las mismas lamas verticales de hormigón en el patio principal de acceso, y unos perfiles tubulares metálicos, integrados en la carpintería de los patios pequeños. Todo este sistema regular de perfiles contamina también los acabados del interior del edificio, y da lugar a techos de hormigón visto, compuestos de viguetas descolgadas del mismo espesor de las lamas, que van alternando su dirección según la organización de la planta.. ESQUEMA ESTRUCTURAL DE FORJADO DE TECHO DE PLANTA BAJA. BAAS ARQUITECTURA. E.T.S. A R Q U I T E C T U R A. 9. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID.

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(12) MÁSTER ESTRUCTURAS DE LA EDIFICACIÓN ‐ PROYECTO FIN DE MÁSTER AUTOR: ÁNGEL PÉREZ CEMBRANOS. DICIEMBRE 2017 TUTOR: JUAN IGNACIO REY REY. 0.3 DESARROLLO DEL PROYECTO FIN DE MÁSTER 0.3.1 PRINCIPIOS Y CONDICIONANTES DE PARTIDA Cabe reseñar como punto de partida, que el presente Proyecto Fin de Máster se ha entendido desde sus inicios como el último ejercicio académico del Máster, y como una ocasión para ejercitar en la práctica el mayor grado de los conocimientos adquiridos durante el mismo, especialmente en aquellos campos de mayor interés para el autor. Este hecho, provoca que se produzcan “situaciones” constructivas o estructurales que difícilmente tendrían cabida en una situación a ejecutar en la realidad, pero que se asumen como parte del ya citado carácter académico. Así mismo, el proyecto seleccionado como referencia, plantea algunos condicionantes de partida que son sin duda determinantes a la hora de tomar decisiones, algunas de las cuales son continuistas con el planteamiento de los autores reales, siendo otras completamente ajenas a dicho planteamiento. En concreto, cabría reseñar los siguientes: 1. Se asume como principio inamovible el respeto por la arquitectura y construcción tradicionales, que se concreta en dos aspectos: el carácter introvertido del cuerpo del zócalo, cerrado al exterior mediante un muro continuo y abierto a los patios interiores; y el concepto de arquitectura vista de hormigón como parte de la imagen interior del edificio. 2. El hecho de que se trate de un proyecto no construido, provoca que algunas de las decisiones tomadas a priori por los autores, fueran difícilmente ejecutables en la realidad. En concreto, se proyectan elementos estructurales de tipo soporte, en hormigón con una anchura de 13cm., que con una ejecución in situ no garantizarían los recubrimientos necesarios para la durabilidad de la armadura.. Ante estos condicionantes y tras valorar diferentes opciones, se llega a un planteamiento previo estructural que se concreta a continuación.. 0.3.2 PLANTEAMIENTO ESTRUCTURAL Se plantea una estructura que cuenta con dos partes completamente diferenciadas, cada una de ellas identificada con los dos volúmenes que conforman el edificio. PLANTA SÓTANO (cota ‐3,35m) Muros de sótano perimetrales de hormigón armado, y forjado sanitario mediante elementos prefabricados como encofrado perdido, tipo ‘caviti’. TECHO DE PLANTA SÓTANO (cota 0,00m) Y TECHO DE PLANTA BAJA (+3.75m) Estructura en base a forjados unidireccionales de hormigón armado visto, para el cuerpo del zócalo, que incluye el forjado de techo de sótano, así como el techo de planta baja, que en su mayor parte es la cubierta del zócalo, aunque también incluye el suelo de la planta primera (salón de plenos). En este volumen, se toma la decisión por tanto de continuar con el planteamiento del proyecto original, aunque con ligeras variaciones. Se respetan los muros de hormigón que sustentarán a los forjados en el perímetro del edificio. Los pilares en forma de lamas, que en el proyecto original son de hormigón, se realizarán con perfiles tubulares de acero, buscando que sean de una anchura lo suficientemente pequeña para permitir que sean revestidos mediante piezas cerámicas con las que conformar esa. E.T.S. A R Q U I T E C T U R A. 12. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID.

(13) MÁSTER ESTRUCTURAS DE LA EDIFICACIÓN ‐ PROYECTO FIN DE MÁSTER AUTOR: ÁNGEL PÉREZ CEMBRANOS. DICIEMBRE 2017 TUTOR: JUAN IGNACIO REY REY. imagen de lama, de dimensiones cercanas a las que se plantean en el proyecto original. Esto permitirá además la protección contra el fuego de dichos perfiles metálicos. Las escaleras de estas plantas se ejecutarán también en hormigón armado.. PLANTAS 2ª (cota +8,45m), 3ª (cota +12,40m) Y CUBIERTA (cota +15,60m) La estructura de la torre se realizará en madera. Se elige este material por dos razones. Por una parte, el interés del autor del presente Proyecto de trabajar con este tipo de estructura; y por otra, el propio carácter del material, acorde a los principios originales del edificio, con forjados formados por nervios vistos, y pilares repetidos en forma de lamas, fácilmente “repetibles” en madera, no así en otros materiales alternativos. De esta forma, la estructura de la torre estará formada por pilares de madera laminada que nacerán del forjado de techo de planta baja, y sustentarán los forjados de las plantas 2ª, 3ª y cubierta de la torre, ejecutados en base a una estructura mixta de vigas de madera laminada y hormigón.. E.T.S. A R Q U I T E C T U R A. 13. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID.

(14) MÁSTER ESTRUCTURAS DE LA EDIFICACIÓN ‐ PROYECTO FIN DE MÁSTER AUTOR: ÁNGEL PÉREZ CEMBRANOS. DICIEMBRE 2017 TUTOR: JUAN IGNACIO REY REY. 1. BASES DE CÁLCULO. E.T.S. A R Q U I T E C T U R A. 14. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID.

(15) MÁSTER ESTRUCTURAS DE LA EDIFICACIÓN ‐ PROYECTO FIN DE MÁSTER AUTOR: ÁNGEL PÉREZ CEMBRANOS. DICIEMBRE 2017 TUTOR: JUAN IGNACIO REY REY. 1. BASES DE CÁLCULO. .. 1.1 NORMATIVA DE APLICACIÓN ‐ Código Técnico de la Edificación ‐ SE_Seguridad Estructural ‐ DB‐SE_Seguridad estructural ‐ DB‐SE‐AE_Acciones en la edificación ‐ DB‐SE‐C_Cimientos ‐ DB‐SE‐A_Acero ‐ DB‐SE‐M_Madera. ‐ DA‐V‐SE‐M_Documento de Aplicación Vivienda: Seguridad Estr. ‐ Madera ‐ SI_Seguridad en caso de incendio ‐ DB‐HR_Protección frente al ruido. ‐ Eurocódigos ‐ Eurocódigo 0: Bases de cálculo ‐ Eurocódigo 1: Acciones en estructuras ‐ Eurocódigo 2: Proyecto de estructuras de hormigón ‐ Eurocódigo 3: Proyecto de estructuras de acero ‐ Eurocódigo 5: Proyecto de estructuras de madera. ‐ EHE‐08: Instrucción de Hormigón Estructural. ‐ Norma de construcción sismorresistente: Parte general y edificación (NCSE‐02). E.T.S. A R Q U I T E C T U R A. 15. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID.

(16) MÁSTER ESTRUCTURAS DE LA EDIFICACIÓN ‐ PROYECTO FIN DE MÁSTER AUTOR: ÁNGEL PÉREZ CEMBRANOS. DICIEMBRE 2017 TUTOR: JUAN IGNACIO REY REY. 1.2 ACCIONES CONSIDERADAS Se describen a continuación todas las acciones consideradas sobre el edificio, conforme a lo establecido en el CTE‐DB‐SE‐Acciones en la edificación. 1. ACCIONES PERMANENTES 1.1 PESO PROPIO 1.1.1 PESO PROPIO SOBRE FORJADOS: Zona del edificio Elemento FORJADO SÓTANO: Moqueta Suelo Técnico Mortero regulación 40mm Aislamiento 50mm XPS TOTAL PESO PROPIO SIN FORJADO: Forjado unidireccional sin bovedilla e=30cm. Peso (kN/m2) 0,50 0,30 0,80 0,02 1,62 4,00. FORJADO TIPO:. Moqueta Suelo Técnico Mortero regulación 40mm Aislamiento 50mm XPS TOTAL PESO PROPIO SIN FORJADO: Forjado unidireccional sin bovedilla e=30cm. 0,50 0,30 0,80 0,02 1,62 4,00. PATIOS:. Pavimento cerámico o hidráulico <0,08m TOTAL PESO PROPIO SIN FORJADO: Forjado unidireccional sin bovedilla e=30cm. 1,00 1,00 4,00. CUBIERTA "ZÓCALO": Agua e=20cm Cubierta plana invertida con acabado grava TOTAL PESO PROPIO SIN FORJADO: Forjado unidireccional sin bovedilla e=30cm. 1,50 2,50 4,00 4,00. CUBIERTA "TORRE" ‐ parte transitable. Cubierta plana invertida TOTAL PESO PROPIO SIN FORJADO: Forjado mixto hormigón‐madera. 2,50 2,50. CUBIERTA "TORRE" ‐ parte no transitable. Cubierta plana invertida TOTAL PESO PROPIO SIN FORJADO: Forjado mixto hormigón‐madera. 2,50 2,50. E.T.S. A R Q U I T E C T U R A. 16. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID.

(17) MÁSTER ESTRUCTURAS DE LA EDIFICACIÓN ‐ PROYECTO FIN DE MÁSTER AUTOR: ÁNGEL PÉREZ CEMBRANOS. DICIEMBRE 2017 TUTOR: JUAN IGNACIO REY REY. 1.1.2 PESO PROPIO TABIQUERÍA Zona del edificio Elemento Espacios interiores Tabiquería de madera + mamparas vidrio TOTAL TABIQUERÍA. Peso (kN/m2) 1,00 1,00. 1.1.3 PESO PROPIO LINEAL: CERRAMIENTOS, ANTEPECHOS, Zona del edificio Elemento CUBIERTA "TORRE" ‐ Peto: LHD h=1,00m (1,00m2) ambas partes TOTAL PETOS PERIMETRALES (kN/m). Peso (kN/m2) 1,00 1,00. FACHADAS TORRE. Pared exterior fachada ventilada de madera TOTAL Fachadas torre. 1,00 1,00. 2.2 ACCIONES DEL TERRENO Se especifican más adelante como parte del predimensionado de los muros de sótano, y conforme a lo establecido en el DB‐SE‐Cimientos.. 2. ACCIONES VARIABLES 2.1 SOBRECARGA DE USO Zona del edificio. Categoría de Uso. PLANTA SÓTANO:. C1: acceso al público. Zonas con mesas y sillas 3,00. PLANTA BAJA:. C1: acceso al público. Zonas con mesas y sillas 3,00. PLANTA 1ª:. C2: acceso al público. Zona con asientos fijos. 4,00. PLANTAS 2ª, 3ª, 4ª (ii. Azotea). B: zonas administrativas. 2,00. CUBIERTA (torre y zócalo). G1: cubierta accesible para conservación. 1,00. E.T.S. A R Q U I T E C T U R A. 17. Carga uniforme (kN/m2). UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID.

(18) MÁSTER ESTRUCTURAS DE LA EDIFICACIÓN ‐ PROYECTO FIN DE MÁSTER AUTOR: ÁNGEL PÉREZ CEMBRANOS. DICIEMBRE 2017 TUTOR: JUAN IGNACIO REY REY. 2.3 VIENTO ACCIÓN DEL VIENTO. qe=qb x ce x cp. qb: ce: cp –lado largo torre‐*: cs –lado largo torre‐*: cp –lado corto torre‐**: cs –lado corto torre‐**:. presión dinámica del viento coeficiente de exposición coeficiente eólico de presión coeficiente eólico de succión coeficiente eólico de presión coeficiente eólico de succión. Presión: Succión lado largo: Succión lado corto: qe=. 0,50 2,00 0,80 ‐0,60 0,80 ‐0,40 qe= 0,8 kN/m2 qe= ‐0,6 kN/m2 qe= ‐0,4 kN/m2. Esbelteces de la torre: *Lado largo = 1,65 (15,7 / 9,5 m) **Lado corto = 0,70 (15,7 / 22,7m). 2.4 NIEVE* DETERMINACIÓN DE LA CARGA DE NIEVE. qn = μ x sk. μ: sk:. 1,00 0,40. coeficiente de forma de la cubierta valor característico. qn= 0,4 kN/m2 *Acción no concomitante con sobrecarga de uso tipo G1 en cubiertas planas accesibles.. 3. ACCIONES ACCIDENTALES 3.1 SISMO Conforme a la Norma de Construcción Sismorresistente, se justifica su cumplimiento en el apartado 1.3. Cumplimiento de norma sismorresistente.. 3.2 INCENDIOS Conforme a DB‐SI, se justifica su cumplimiento en el apartado 1.4. Cumplimiento de normativa de protección frente al fuego.. E.T.S. A R Q U I T E C T U R A. 18. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID.

(19) MÁSTER ESTRUCTURAS DE LA EDIFICACIÓN ‐ PROYECTO FIN DE MÁSTER AUTOR: ÁNGEL PÉREZ CEMBRANOS. DICIEMBRE 2017 TUTOR: JUAN IGNACIO REY REY. CUADRO RESUMEN POR PLANTAS 1. ACCIONES PERMANENTES 1.1 PESO PROPIO. 1.2 BARANIDLLAS. 2. ACCIONES VARIABLES 2.1 SOBRECARGA DE USO. SUELO SÓTANO. 2,65. 3,00. SUELO P. BAJA. 2,65. 3,00. SUELO P. B. ‐patios‐. 1,00. 3,00. SUELO P. 1ª. 2,65. 4,00. CUBIERTA ZÓCALO. 4,00. SUELO P. 2ª. 2,65. 2,00. SUELO P. 3ª. 2,65. 2,00. SUELO P. 4ª. 2,65. 2,00. SUELO P. 4ª ‐azotea‐. 2,50. 1,00 (perímetro). 2,00. CUBIERTA TORRE. 2,50. 1,00 (perímetro). 1,00. 1,00 (perímetro). 1,00. *Cargas expresadas en kN/m2 (superficiales) o kN/m (lineales). 1.3 COMBINACIÓN DE ACCIONES. Se describen a continuación todas las diferentes situaciones de combinación de acciones consideradas sobre el edificio, conforme a lo establecido en el CTE‐DB‐Seguridad Estructural. Se emplean en todos los casos coeficientes de seguridad, ϒ, y coeficientes de simultaneidad, Ψ, establecidos en las siguientes tablas del CTE‐DE‐SE, de aplicación sobre los valores de cálculo de las acciones consideradas.. E.T.S. A R Q U I T E C T U R A. 19. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID.

(20) MÁSTER ESTRUCTURAS DE LA EDIFICACIÓN ‐ PROYECTO FIN DE MÁSTER AUTOR: ÁNGEL PÉREZ CEMBRANOS. DICIEMBRE 2017 TUTOR: JUAN IGNACIO REY REY. 1.3.1. CAPACIDAD PORTANTE = ESTADOS LÍMITE ÚLTIMOS 1 Situación persistente o transitoria Combinación de acciones a partir de la siguiente expresión:. 2 Situación extraordinaria o accidental Combinación de acciones a partir de la siguiente expresión:. 1.3.2 APTITUD AL SERVICIO = ESTADOS LÍMITE DE SERVICIO 1 Combinación característica Combinación de acciones de corta duración que pueden ser irreversibles, a partir de la siguiente expresión:. 2 Combinación frecuente: Combinación de acciones de corta duración que pueden resultar reversibles, a partir de la siguiente expresión:. 3 Combinación casi permanente: Combinación de acciones de larga duración, a partir de la siguiente expresión:. E.T.S. A R Q U I T E C T U R A. 20. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID.

(21) MÁSTER ESTRUCTURAS DE LA EDIFICACIÓN ‐ PROYECTO FIN DE MÁSTER AUTOR: ÁNGEL PÉREZ CEMBRANOS. DICIEMBRE 2017 TUTOR: JUAN IGNACIO REY REY. 1.4 MATERIALES EMPLEADOS EN LA ESTRUCTURA En la estructura proyectada, se emplean los siguientes materiales, de los cuales se enumeran algunas de sus propiedades, en valores característicos: HORMIGÓN HA‐25: Forjados, vigas, pilares, muros y cimentación. Resistencia a compresión. 25 N/mm2. Módulo de deformación. 32.035 N/mm2. Resistencia media a tracción. 2’56 N/mm2. Peso específico. 25 kN/m3. ACERO B 500 S: Armaduras Resistencia característica. 500 N/mm2. Módulo de elasticidad. 200.000 N/mm2. ACERO S 275: Pilares metálicos Resistencia característica. 275 N/mm2. Módulo de elasticidad. 210.000N/mm2. Peso específico. 78’5 kN/m3. MADERA LAMINADA ENCOLADA GL24 Resistencia a flexión. 24 N/mm2. Resistencia a tracción paralela a las fibras. 16’5 N/mm2. Módulo de elasticidad medio paralelo a las fibras. 11.600 N/mm2. Peso específico. 3,80 kN/m3. CONDICIONES DE EXPOSICIÓN DE LAS ESTRUCTURAS DE HORMIGÓN: Cimientos y muros de sótano: Clase Normal. IIa ‐ Qa. Elementos enterrados o sumergidos. Forjado de techo de planta baja y muros exteriores: Clase Normal IIb. Exteriores en ausencia de cloruros, sometidos a la acción del agua de lluvia, en zonas con precipitación media anual inferior a 600mm. (Tarragona = 560mm) Resto de la obra: Clase No agresiva I. Interiores de edificios, no sometidos a condensaciones.. CLASE DE SERVICIO ESTRUCTURA DE MADERA: Clase de servicio 1: forjados intermedios entre espacios habitables; muros entramados interiores; Estructura de una cubierta cuyo espacio bajo techo es habitable, aislado térmicamente.. E.T.S. A R Q U I T E C T U R A. 21. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID.

(22) MÁSTER ESTRUCTURAS DE LA EDIFICACIÓN ‐ PROYECTO FIN DE MÁSTER AUTOR: ÁNGEL PÉREZ CEMBRANOS. DICIEMBRE 2017 TUTOR: JUAN IGNACIO REY REY. 1.5 CUMPLIMIENTO DE NORMA SISMORRESISTENTE Tal y como se especifica en CTE‐DB‐SE‐AE, las acciones sísmicas se regulan por la Norma de construcción sismorresistente NSCE‐02: Parte general y edificación. Conforme a esta normativa, el edificio que nos ocupa tiene una clasificación de construcción de importancia normal, descrito en el artículo 1.2.2 de la misma como:. El artículo 1.2.3 Criterios de aplicación de la Norma, especifica que la aplicación de la Norma no es obligatoria en los siguientes casos, entre otros:. Conforme al mapa sísmico, la localidad de Mont‐Roig del Camp se encuentra en una zona de aceleración sísmica inferior a 0,04g, por lo que la aplicación de esta Norma no es obligatoria en el edificio objeto del presente Proyecto.. 1.6 CUMPLIMIENTO DE NORMATIVA DE PROTECCIÓN FRENTE AL FUEGO Se describe a continuación los requisitos que debe cumplir la estructura del edificio objeto de este Proyecto, conforme a lo establecido en el DB‐SI. La justificación de su cumplimiento, así como las medidas tomadas para el mismo en el cálculo de la estructura, se detalla más adelante. ELEMENTOS ESTRUCTURALES PRINCIPALES DB‐SI 6. Artículo 3. La resistencia al fuego de un elemento estructural principal del edificio (incluidos forjados, vigas y soportes), es suficiente si: a) alcanza la clase indicada en la tabla 3.1 o 3.2 que representa el tiempo en minutos de resistencia ante la acción representada por la curva normalizada tiempo temperatura.. E.T.S. A R Q U I T E C T U R A. 22. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID.

(23) MÁSTER ESTRUCTURAS DE LA EDIFICACIÓN ‐ PROYECTO FIN DE MÁSTER AUTOR: ÁNGEL PÉREZ CEMBRANOS. DICIEMBRE 2017 TUTOR: JUAN IGNACIO REY REY. Conforme a esto, la estructura de nuestro edificio debe cumplir los siguientes valores de resistencia al fuego, en función de la zona donde se encuentre y su uso. Las cotas de cada planta se expresan en referencia a la cota 0,00m, que es la de evacuación del edificio: ‐ PLANTA SÓTANO (cota ‐3.35m). Uso Administrativo. Resistencia R‐120. Incluye: soportes y muros en planta sótano, forjado de techo de planta sótano. ‐ PLANTA BAJA (cota 0,00m). Uso Pública Concurrencia. Resistencia R‐90. Incluye: soportes y muros en planta baja, forjado de techo de planta baja. ‐ PLANTA 1ª (cota +3,75m). Uso Pública Concurrencia. Resistencia R‐90. Incluye: soportes y muros en planta primera, vigas y forjados de techo de planta 1ª. ‐ PLANTAS 2ª (cota +8,45m), 3ª (cota +12,40m). Uso Administrativo. Resistencia R‐60. Incluye: soportes y muros en plantas 2ª y 3ª, vigas y forjados de techo de plantas 2ª y 3ª. ‐ CUBIERTA DE LA TORRE (cota +15,60m). Uso Administrativo. Resistencia R‐60. Incluye: soportes y muros en planta cuarta, vigas y forjados de techo de cubierta de la torre.. Se generaliza todo el conjunto en dos clases de resistencia: ‐ R‐120 para los elementos de planta sótano, incluida la estructura de techo de planta sótano ‐ R‐90 para los elementos de planta baja. ‐ R‐60 para los elementos de la torre.. 1.7 CUMPLIMIENTO DE NORMATIVA DE PROTECCIÓN FRENTE EL RUIDO La normativa vigente sobre protección frente al ruido se recoge en el DB‐HR Protección contra el ruido. Conforme a dicha normativa, en el edifico objeto del presente Proyecto deben satisfacerse las siguientes exigencias:. De acuerdo a la norma, el edifico es considerado Recinto Protegido, y dentro de él, se distinguen tres unidades de uso, diferenciadas en el siguiente gráfico: ‐ Sótano: uso administrativo. ‐ Planta baja: uso pública concurrencia ‐ Torre: uso administrativo. E.T.S. A R Q U I T E C T U R A. 23. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID.

(24) MÁSTER ESTRUCTURAS DE LA EDIFICACIÓN ‐ PROYECTO FIN DE MÁSTER AUTOR: ÁNGEL PÉREZ CEMBRANOS. DICIEMBRE 2017 TUTOR: JUAN IGNACIO REY REY. CARACTERÍSTICAS CONSTRUCTIVAS Y VALORES DE AISLAMIENTO ACÚSTICO Forjados unidireccionales de hormigón (techo de sótano y techo de planta baja): ‐ Forjado unidireccional in situ, con casetón recuperable. Canto 24+5cm. ‐ Aislamiento de tipo Lana Mineral e=40mm. ‐ Mortero de regulación e=50mm. ‐ Suelo técnico con acabado en moqueta. De acuerdo al Catálogo de Elementos Constructivos, los valores acústicos de este conjunto son los siguientes: Forjado sin piezas de entrevigado, canto 250mm: ‐ Masa = 250kg/m2 ‐ RA = 51 dBA ‐ RAtr = 47 dBA ‐ Ln,W = 78 dBA Suelo Flotante tipo S01, compuesto por Lana Mineral e=40mm + capa de mortero e=50mm. ‐ ΔRA = 11 dBA ‐ ΔLW = 33 dBA Cubierta plana inundada: los valores acústicos a considerar son los propios del forjado. Forjados mixtos de madera y hormigón (techo de plantas 1ª, 2ª, 3ª y 4ª): ‐ Forjado mixto de vigas de madera laminada y hormigón, con losa de hormigón de canto 8 cm. ‐ Aislamiento de tipo Lana Mineral e=40mm. ‐ Mortero de regulación e=50mm. ‐ Suelo técnico con acabado en moqueta. De acuerdo al Catálogo de Elementos Constructivos, los valores acústicos de este conjunto son los siguientes: Se considera únicamente la losa de hormigón, de canto 80mm: ‐ Masa = 200kg/m2 ‐ RA = 31 dBA (estimado) Suelo Flotante tipo S01, compuesto por Lana Mineral e=40mm + capa de mortero e=50mm. ‐ ΔRA = 11 dBA ‐ ΔLW = 33 dBA Cubierta plana invertida, con aislamiento de Lana mineral e=80mm. Considerado únicamente el aislamiento de la lana mineral y la losa de hormigón: ‐ Masa = 220kg/m2 ‐ RA = 51 Dba FICHAS JUSTIFICATIVAS DE LA OPCIÓN SIMPLIFICADA DE AISLAMIENTO ACÚSTICO Las tablas siguientes recogen las fichas justificativas del cumplimiento de los valores límite de aislamiento acústico mediante la opción simplificada. Fachadas, cubiertas y suelos en contacto con el aire exterior (apartado 3.1.2.5) Solución de fachada, cubierta, o suelo en contacto con el aire exterior: ……………….. CUBIERTA DEL ZÓCALO (Techo de planta baja) Características Elementos % de Tipo Área (m2) constructivos huecos de proyecto exigidas Cubierta inundada, forjado Sc = 840 RA,tr (dBA) = 51 ≥ 33 Parte ciega unidireccional in situ. 0 Huecos. ‐. E.T.S. A R Q U I T E C T U R A. Sh =. 0. RA,tr (dBA) =. 24. ‐. ≥. ‐. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID.

(25) MÁSTER ESTRUCTURAS DE LA EDIFICACIÓN ‐ PROYECTO FIN DE MÁSTER AUTOR: ÁNGEL PÉREZ CEMBRANOS. DICIEMBRE 2017 TUTOR: JUAN IGNACIO REY REY. Fachadas, cubiertas y suelos en contacto con el aire exterior (apartado 3.1.2.5) Solución de fachada, cubierta, o suelo en contacto con el aire exterior: ……………….. CUBIERTA DE LA TORRE ‐ TERRAZA AZOTEA (Techo de planta 3ª) Características Elementos % de Tipo Área (m2) constructivos huecos de proyecto exigidas Cubierta plana transitable, sobre Sc = 125 RA,tr (dBA) = 35 ≥ 33 Parte ciega forjado mixto madera‐hormigón 0 Huecos. ‐. Sh =. 0. RA,tr (dBA) =. ‐. ≥. ‐. Elementos horizontales de separación entre recintos (apartado 3.1.2.3.5) Solución de elementos horizontales de separación entre: Planta sótano y P. Baja; P. Baja y P. 1ª Forjados techo de planta sótano y techo de planta baja Características Elementos constructivos Tipo de proyecto exigidas Forjado m (kg/m2) = unidireccional in RA (dBA) = situ sin bovedilla. 250 51. ≥ ≥. 250 49. Solución S01 ΔRA (dBA) = Suelo flotante Catálogo Elem. ΔLW (dB) = Constructivos. 11 33. ≥ ≥. 11 26. 0. ≥. 0. Forjado. Elemento horizontal de separación. Techo suspendido. E.T.S. A R Q U I T E C T U R A. ‐. 25. ΔRA (dBA) =. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID.

(26) MÁSTER ESTRUCTURAS DE LA EDIFICACIÓN ‐ PROYECTO FIN DE MÁSTER AUTOR: ÁNGEL PÉREZ CEMBRANOS. DICIEMBRE 2017 TUTOR: JUAN IGNACIO REY REY. 2. PREDIMENSIONADO DE LA ESTRUCTURA. E.T.S. A R Q U I T E C T U R A. 26. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID.

(27) MÁSTER ESTRUCTURAS DE LA EDIFICACIÓN ‐ PROYECTO FIN DE MÁSTER AUTOR: ÁNGEL PÉREZ CEMBRANOS. DICIEMBRE 2017 TUTOR: JUAN IGNACIO REY REY. 2. PREDIMENSIONADO DE LA ESTRUCTURA. .. 2.1 PREDIMENSIONADO DE LA TORRE Una vez tomada la decisión de realizar la estructura de la torre en madera laminada, se realizan unos primeros tanteos, y se concluye que la solución más óptima para las luces que se manejan es utilizar forjados mixtos de madera y hormigón, en base a vigas de canto de madera laminada, con una losa de hormigón sobre las mismas, conectada a ésta mediante conectores. Las vigas apoyan sobre pilares igualmente de madera laminada. Tomada esta decisión, se realiza un estudio en el que se tienen en cuenta estado límite último (resistencia del material) y estado límite de servicio (flecha de las vigas) que conduce a la obtención de las secciones necesarias. Para tomar la decisión definitiva de la sección a utilizar, se realiza el siguiente proceso: 1. Se elige el tipo de madera a emplear: en este caso, madera laminada a partir de madera de abeto, del tipo GL24. 2. Conocidas los anchos estándar y secciones más habituales, y a partir de las acciones ya conocidas (apartado 1.2), se realiza un tanteo con las siguientes premisas: ‐ Para cada ancho de viga estándar (165mm, 190mm y 215mm), se prueban cinco distancias entre ejes de vigas: 1’00m, 1’20m, 1’40m, 1’60m y 1’80m. Esto nos da un total de 15 casos diferentes a estudio. ‐ Se considera por el momento una losa de hormigón de espesor 50mm. 3. El necesario cumplimiento de los ELU y ELS hace que para las anchuras elegidas e interejes probados, se requieran unos cantos de viga determinados. Se estudian localmente las vigas, considerándolas biapoyadas, y teniendo en cuenta la sección mixta que forma con el hormigón. 4. Conocidas las tres variables dependientes (anchura, intereje, canto) y sus reacciones en los apoyos, se predimensionan los pilares a partir únicamente del axil, puesto que se supone un momento flector nulo en dichos apoyos. Se obtienen así las secciones necesarias para cada caso estudiado. No se comprueba de momento el pandeo de los pilares. 5. Finalmente, cada uno de los 15 casos estudiados lleva asociados varios datos que permiten compararlos entre sí, destacando entre ellos el total de peso de madera que requieren.. CARÁCTERÍSTICAS DE LAS VIGUETAS DE MADERA ‐ Clase de madera ‐ fm,k = ‐ fv,k = ‐ fc,90k = ‐ fh,d = ‐ Em = ‐ ρm =. GL24 24’0 N/mm2 2’7 N/mm2 2’7 N/mm2 16’0 N/mm2 11’6 kN/mm2 3’8 kN/m3. ‐ Resistencia al fuego. R‐60. ‐ D ef =. 49’0mm. ‐ Caras expuestas:. inferior y laterales. ‐ Clase de servicio. CS 1 (interior seco). E.T.S. A R Q U I T E C T U R A. 27. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID.

(28) MÁSTER ESTRUCTURAS DE LA EDIFICACIÓN ‐ PROYECTO FIN DE MÁSTER AUTOR: ÁNGEL PÉREZ CEMBRANOS. DICIEMBRE 2017 TUTOR: JUAN IGNACIO REY REY. COMPROBACIONES ESTRUCTURALES ‐ Estado límite ultimo de flexión: fm,d > σd. ‐ Estado límite último de cortante: fv,d > Τd. ‐ Estado límite último de rasante: ϕd > Rd. ‐ Flecha, integridad de elementos constructivos: L < L/400 <. L/400. ‐ Flecha, confort: L < L/350. ‐ Flecha, apariencia de la obra: L < L/300. En las páginas siguientes, se muestra la tabla comparativa de los 15 casos estudiados, las diferentes comprobaciones realizadas en cada uno de ellos, y los resultados que arrojaban.. E.T.S. A R Q U I T E C T U R A. 28. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID.

(29) MÁSTER ESTRUCTURAS DE LA EDIFICACIÓN ‐ PROYECTO FIN DE MÁSTER AUTOR: ÁNGEL PÉREZ CEMBRANOS. DICIEMBRE 2017 TUTOR: JUAN IGNACIO REY REY. TIPO MADERA. SEPARACIÓN ENTRE VIGAS. CARGA VARIABLE. CARGA PERM.. ANCHURA. CANTO. CUMPLE RESIST?. CUMPLE FLECHA?. GL‐24. 1,00. 2,00. 2,65. 0,165. 0,45. CUMPLE. CUMPLE. GL‐24. 1,20. 2,40. 3,18. 0,165. 0,45. CUMPLE. CUMPLE. GL‐24. 1,40. 2,80. 3,71. 0,165. 0,495. CUMPLE. CUMPLE. GL‐24. 1,60. 3,20. 4,24. 0,165. 0,54. CUMPLE. CUMPLE. GL‐24. 1,80. 3,60. 4,77. 0,165. 0,585. CUMPLE. CUMPLE. GL‐24. 1,00. 2,00. 2,65. 0,190. 0,315. CUMPLE. CUMPLE. GL‐24. 1,20. 2,40. 3,18. 0,190. 0,36. CUMPLE. CUMPLE. GL‐24. 1,40. 2,80. 3,71. 0,190. 0,36. CUMPLE. CUMPLE. GL‐24. 1,60. 3,20. 4,24. 0,190. 0,405. CUMPLE. CUMPLE. GL‐24. 1,80. 3,60. 4,77. 0,190. 0,45. CUMPLE. CUMPLE. GL‐24. 1,00. 2,00. 2,65. 0,215. 0,27. CUMPLE. CUMPLE. GL‐24. 1,20. 2,40. 3,18. 0,215. 0,315. CUMPLE. CUMPLE. GL‐24. 1,40. 2,80. 3,71. 0,215. 0,36. CUMPLE. CUMPLE. GL‐24. 1,60. 3,20. 4,24. 0,215. 0,405. CUMPLE. CUMPLE. GL‐24. 1,80. 3,60. 4,77. 0,215. 0,45. CUMPLE. CUMPLE. E.T.S. A R Q U I T E C T U R A. 29. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID.

(30) MÁSTER ESTRUCTURAS DE LA EDIFICACIÓN ‐ PROYECTO FIN DE MÁSTER AUTOR: ÁNGEL PÉREZ CEMBRANOS. TIPO MADERA. SEPARACIÓN PP TOTAL ENTRE ESTRUCTURA VIGAS (kN/m). DICIEMBRE 2017 TUTOR: JUAN IGNACIO REY REY. CARGA EN PILAR / PLANTA (kN). Vsu. Vpp. NÚMERO DE VIGAS / PLANTA. Nº UNIONES / PLANTA. GL‐24. 1,00. 1,53. 24,78. 8,40. 16,38. 21. 42. GL‐24. 1,20. 1,78. 28,69. 10,08. 18,61. 17. 34. GL‐24. 1,40. 2,06. 32,59. 11,76. 20,83. 15. 30. GL‐24. 1,60. 2,34. 36,50. 13,44. 23,06. 13. 26. GL‐24. 1,80. 2,62. 40,40. 15,12. 25,28. 11. 22. GL‐24. 1,00. 1,48. 24,78. 8,40. 16,38. 21. 42. GL‐24. 1,20. 1,76. 28,69. 10,08. 18,61. 17. 34. GL‐24. 1,40. 2,01. 32,59. 11,76. 20,83. 15. 30. GL‐24. 1,60. 2,29. 36,50. 13,44. 23,06. 13. 26. GL‐24. 1,80. 2,57. 40,40. 15,12. 25,28. 11. 22. GL‐24. 1,00. 1,47. 24,78. 8,40. 16,38. 21. 42. GL‐24. 1,20. 1,76. 28,69. 10,08. 18,61. 17. 34. GL‐24. 1,40. 2,04. 32,59. 11,76. 20,83. 15. 30. GL‐24. 1,60. 2,33. 36,50. 13,44. 23,06. 13. 26. GL‐24. 1,80. 2,62. 40,40. 15,12. 25,28. 11. 22. E.T.S. A R Q U I T E C T U R A. 30. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID.

(31) MÁSTER ESTRUCTURAS DE LA EDIFICACIÓN ‐ PROYECTO FIN DE MÁSTER AUTOR: ÁNGEL PÉREZ CEMBRANOS. DICIEMBRE 2017 TUTOR: JUAN IGNACIO REY REY. TIPO MADERA. SEPARACIÓN ENTRE VIGAS. KG TOTALES MADERA / PLANTA. CANTO PILAR (m). ANCHO PILAR (m). CUMPLE PILAR?. Nº PILARES. KG TOTALES MADERA PILARES. GL‐24. 1,00. 5239,08. 0,36. 0,165. CUMPLE. 43. 10727,64. GL‐24. 1,20. 4241,16. 0,405. 0,165. CUMPLE. 35. 8731,80. GL‐24. 1,40. 4116,42. 0,405. 0,165. CUMPLE. 31. 8507,27. GL‐24. 1,60. 3891,89. 0,405. 0,165. CUMPLE. 27. 8083,15. GL‐24. 1,80. 3567,56. 0,45. 0,165. CUMPLE. 23. 7459,45. GL‐24. 1,00. 4223,02. 0,315. 0,19. CUMPLE. 43. 8647,13. GL‐24. 1,20. 3907,01. 0,315. 0,19. CUMPLE. 35. 8043,84. GL‐24. 1,40. 3447,36. 0,315. 0,19. CUMPLE. 31. 7124,54. GL‐24. 1,60. 3361,18. 0,315. 0,19. CUMPLE. 27. 6980,90. GL‐24. 1,80. 3160,08. 0,315. 0,19. CUMPLE. 23. 6607,44. GL‐24. 1,00. 4096,01. 0,27. 0,215. CUMPLE. 43. 8387,06. GL‐24. 1,20. 3868,45. 0,27. 0,215. CUMPLE. 35. 7964,46. GL‐24. 1,40. 3900,96. 0,27. 0,215. CUMPLE. 31. 8061,98. GL‐24. 1,60. 3803,44. 0,27. 0,215. CUMPLE. 27. 7899,44. GL‐24. 1,80. 3575,88. 0,27. 0,215. CUMPLE. 23. 7476,84. E.T.S. A R Q U I T E C T U R A. 31. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID.

(32) MÁSTER ESTRUCTURAS DE LA EDIFICACIÓN ‐ PROYECTO FIN DE MÁSTER AUTOR: ÁNGEL PÉREZ CEMBRANOS. DICIEMBRE 2017 TUTOR: JUAN IGNACIO REY REY. A partir de estos datos, se realiza una comparativa de los kilogramos de madera necesarios para cada intereje y sección de entre los estudiados, que se resume en las siguientes gráficas. 6000,00 5000,00 4000,00. ANCHO 16,5cm. 3000,00. ANCHO 19cm. 2000,00. ANCHO 21,5cm. 1000,00 0,00 1,00. 1,20. 1,40. 1,60. 1,80. GRÁFICA DEL PESO TOTAL DE MADERA EN VIGAS. 12000,00 10000,00 8000,00. ANCHO 16,5cm. 6000,00. ANCHO 19cm. 4000,00. ANCHO 21,5cm. 2000,00 0,00 1,00. 1,20. 1,40. 1,60. 1,80. GRÁFICA DEL PESO TOTAL DE MADERA EN PILARES. De este análisis de datos se desprende que el ancho de viga más competente en cuanto a ahorro de material es el de 19 cm. Si bien con interejes muy cortos, el más óptimo es el ancho 21,5cm, en cuanto se separan un poco las vigas (a partir de 120 cm de intereje), el ancho de 19cm pasa a ser el más económico. En base a esto, se decide emplear vigas de anchura 190mm. A la hora de decidir el intereje a elegir, se tienen en consideración otros dos condicionantes: 1. La separación entre vigas debe permitir una separación suficiente para el empleo de tableros normalizados y una losa autoportante. 2. El ritmo de pilares es un elemento importante en la imagen del conjunto del edificio. Desde el origen del Proyecto original, la repetición de lamas verticales es un elemento compositivo que vincula el cuerpo bajo con la torre. Es por esto que se decide utilizar la separación de 160cm, que es múltiplo de la que se emplea en los nervios de la estructura de hormigón, donde las viguetas in situ tienen un intereje de 80cm. Esta decisión supone en realidad una complicación añadida a la estructura de la torre, pues como se verá en el cálculo, se ha debido proceder a un estudio local del forjado entre vigas, optándose finalmente por el empleo de tableros de CLT, en cuya ejecución se deberá apuntalar el tablero. Bien es cierto que el espesor inicial considerado de 50mm. no cumplía con los requerimientos de protección frente al ruido establecidos en DB‐HR, por lo que la decisión finalmente optimiza también el empleo de una losa de esa entidad.. E.T.S. A R Q U I T E C T U R A. 32. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID.

(33) MÁSTER ESTRUCTURAS DE LA EDIFICACIÓN ‐ PROYECTO FIN DE MÁSTER AUTOR: ÁNGEL PÉREZ CEMBRANOS. DICIEMBRE 2017 TUTOR: JUAN IGNACIO REY REY. 2.2 PREDIMENSIONADO DEL ZÓCALO. .. NOTA DEL AUTOR: durante el desarrollo del Máster en Estructuras de la Edificación del autor del presente proyecto, el mismo utilizó el edificio objeto de este PFM para la parte de prácticas del módulo de Hormigón. De esta forma, se calculó la estructura de una parte del zócalo en diferentes alternativas estructurales, entre ellas, el forjado unidireccional in situ que finalmente se llevará a cabo. Dado que el proceso de predimensionado del forjado fue el mismo, y que del cálculo de la estructura se extrajeron algunas reflexiones válidas para el desarrollo del PFM, se reflejarán a continuación algunas partes de ese trabajo académico.. ESTUDIO PREVIO: A partir del estudio de la planta de arquitectura y el funcionamiento del edificio global, se realiza un planteamiento estructural de la parte más compleja del zócalo, que es la cubierta de la planta baja. En concreto, hay dos partes del edificio que por su importancia, condicionan al resto. 1. En primer lugar, la torre que se eleva sobre el zócalo, apoyándose sobre éste. 2. En segundo lugar, los dos “soportales” existentes en el patio principal, elementos de entidad dentro del proyecto, que constituyen además una imagen muy potente del mismo. Se entiende como premisa inamovible la no existencia de pilares en estos ámbitos.. SOPORTALES DE ACCESO EN VOLADIZO Y TORRE. ANÁLISIS DE LA PLANTA. ELEMENTOS SIGNIFICATIVOS DE PARTIDA.. E.T.S. A R Q U I T E C T U R A. 33. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID.

(34) MÁSTER ESTRUCTURAS DE LA EDIFICACIÓN ‐ PROYECTO FIN DE MÁSTER AUTOR: ÁNGEL PÉREZ CEMBRANOS. DICIEMBRE 2017 TUTOR: JUAN IGNACIO REY REY. De este primer análisis surgen las primeras líneas estructurales claras: 1. Dos líneas de pórticos paralelos que recorren la planta en su sentido más corto, sobre las que apoyará el conjunto de la torre. 2. Otras dos líneas de pórticos perpendiculares, coincidiendo con la línea de cerramiento de los patios, que permitirán el apoyo de los forjados para el posterior vuelo, manteniendo la imagen de los nervios en los soportales del patio.. ANÁLISIS DE LA PLANTA. PRIMERAS LÍNEAS ESTRUCTURALES.. En el siguiente grado de profundización, se pone evidencia la necesidad de descargar los pórticos sobre los que apoyará la torre, por lo que se plantea la disposición de otros pórticos perpendiculares a éstos, que permitan que los forjados sean paralelos a los que sustentan la torre. De este modo, en esta parte del edificio, se disponen las vigas en una retícula ortogonal, de manera que las vigas paralelas al lado largo del edificio cargan con el peso del forjado, mientras que las paralelas al lado corto, cargan con el peso de la torre. Al tratarse de una zona con paquetes de servicios, la ubicación de los pilares es bastante flexible. PÓRTICOS BAJO LA TORRE. El resto de la estructura se ajusta a los huecos que conforman los patios, núcleos de comunicación, etc. siguiendo una lógica ortogonal.. ESQUEMA ESTRUCTURAL TECHO DE PLANTA BAJA. E.T.S. A R Q U I T E C T U R A. 34. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID.

(35) MÁSTER ESTRUCTURAS DE LA EDIFICACIÓN ‐ PROYECTO FIN DE MÁSTER AUTOR: ÁNGEL PÉREZ CEMBRANOS. DICIEMBRE 2017 TUTOR: JUAN IGNACIO REY REY. 2.2.1 PREDIMENSIONADO DE FORJADOS CONSIDERACIONES PREVIAS: ‐ Geometría en planta: se plantean las diferentes posibilidades respecto a la posición de los pilares y la dirección de los diferentes forjados, atendiendo principalmente a: ‐ planos de arquitectura y usos del edificio. ‐ importancia de la estructura vista en el edificio, y por tanto, la dirección de los nervios de los forjados y los encuentros entre cambios de dirección. ‐ planteamientos racionales: luces razonables y buscar la continuidad de forjados. ‐ Acciones consideradas y combinaciones, descritas en apartados 1.2 y 1.3. ‐ Materiales y condiciones de exposición, descritos en el apartado 1.4. ‐ Exposición al fuego: tal y como se describe en el apartado 1.6, conforme al DB‐SI, la estructura del edificio debe tener las siguientes resistencias frente al fuego, en función de su ubicación: ‐ R‐120 para los elementos de planta sótano, incluido el techo de planta sótano. ‐ R‐90 para el resto del edificio. Para cumplir con estas exigencias, el DB‐SI‐6 en su Anejo C establece las siguientes dimensiones mínimas a cumplir por las viguetas de los forjados, que al no llevar entrevigado ni falso techo, se consideran con sus tres caras expuestas al fuego.. Así pues, como punto de partida se elige el uso de forjados con viguetas de separación entre ejes 800mm, y con las siguientes anchuras mínimas: ‐ Techo de planta sótano: anchura de vigueta ≥ 200mm ‐ Techo de planta baja: anchura de vigueta ≥ 150mm ‐ Protección frente al ruido: el peso propio de los forjados cumple con las especificaciones acústicas necesarias respecto a aislamiento frente a ruido aéreo. Sí será necesario disponer un aislamiento frente a ruido de impacto en los suelos de los forjados, tal y como se especifica en el apartado 1.7 de este PFM. PREDIMENSIONADO: La instrucción EHE, en su Artículo 50, establece unas relaciones entre luz y canto útil (L/d) para los nervios de los forjados que hacen que no sea necesaria la comprobación de flechas.. Se toma como punto de partida estos cantos para los forjados a dimensionar. Se estudian las situaciones más desfavorables en cada planta y se obtienen los siguientes cantos:. E.T.S. A R Q U I T E C T U R A. 35. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID.

(36) MÁSTER ESTRUCTURAS DE LA EDIFICACIÓN ‐ PROYECTO FIN DE MÁSTER AUTOR: ÁNGEL PÉREZ CEMBRANOS. DICIEMBRE 2017 TUTOR: JUAN IGNACIO REY REY. δ1. δ2. Luz L (m). Coef. C (tabla 50.2.2.1.b EHE). hmin (m). TECHO DE SÓTANO. 0,8956. 0,9625. 5,15. 17. 0,26. TECHO DE BAJA: zona del forjado bajo la torre.. 0,9721. 0,9120. 4,15. 21. 0,18. TECHO DE BAJA: zona del forjado como cubierta.. 0,8452. 1,0182. 6,45. 24. 0,23. Para el forjado de techo de planta baja, se unifica el canto en todo el forjado, con el valor más desfavorable de entre los dos obtenidos. Se procede a la obtención de solicitaciones. Se considera en todos los casos la hipótesis de vigas continuas con inercia constante, apoyadas en las vigas o muros sobre los que descansan. Como se verá posteriormente en el cálculo, se utiliza el ejercicio académico del curso descrito al principio de este capítulo para realizar el análisis de las solicitaciones mediante dos métodos diferentes: ‐ Análisis lineal con redistribución limitada en el forjado de techo de planta sótano. ‐ Análisis plástico para Estado Límite Último. De este ejercicio se extrae un primer cálculo de la estructura de hormigón (parte de ella), que sufrirá algunas variaciones tanto en la geometría en planta como en algunas solicitaciones, que conducirán al cálculo definitivo, descrito más adelante.. 2.2.2 PREDIMENSIONADO DE VIGAS CONSIDERACIONES PREVIAS: ‐ Geometría en planta: se plantean las diferentes posibilidades respecto a la posición de los pilares y la dirección de los diferentes forjados, atendiendo principalmente a: ‐ planos de arquitectura y usos del edificio. ‐ importancia de la estructura vista en el edificio: se resalta la importancia de las vigas, con vigas de canto. ‐ planteamientos racionales: luces razonables y buscar la continuidad de vigas. ‐ Acciones consideradas y combinaciones, descritas en apartados 1.2 y 1.3. ‐ Materiales y condiciones de exposición, descritos en el apartado 1.4. ‐ Exposición al fuego: tal y como se describe en el apartado 1.6, conforme al DB‐SI, la estructura del edificio debe tener las siguientes resistencias frente al fuego, en función de su ubicación: ‐ R‐120 para los elementos de planta sótano, incluido el techo de planta sótano. ‐ R‐90 para el resto del edificio. Para cumplir con estas exigencias, como se ha visto en el apartado 2.2.1, será suficiente con anchuras de viga superiores a 200mm. Se elige un ancho de viga de 300mm.. E.T.S. A R Q U I T E C T U R A. 36. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID.

(37) MÁSTER ESTRUCTURAS DE LA EDIFICACIÓN ‐ PROYECTO FIN DE MÁSTER AUTOR: ÁNGEL PÉREZ CEMBRANOS. DICIEMBRE 2017 TUTOR: JUAN IGNACIO REY REY. PREDIMENSIONADO: La instrucción EHE, en su Artículo 50, establece unas relaciones entre luz y canto útil (L/d) para las vigas de hormigón armado que hacen que no sea necesaria la comprobación de flechas. En el caso que nos ocupa, se predimensionan las vigas de canto más desfavorables (luces mayores), atendiendo a sus condiciones de continuidad. Se obtienen cantos de 60cm, que son el dato de partida con el que se pasará a su dimensionado.. 2.2.3 PREDIMENSIONADO DE SOPORTES CONSIDERACIONES PREVIAS: ‐ Geometría en planta: los pilares se adaptan a dos situaciones diferentes: ‐ En los ámbitos que rodean al patio principal, así como en el extremo oeste del edificio, se emplearán pilares metálicos formados por UPE dobles en cajón, que se adaptarán al ritmo de lamas verticales planteado en el proyecto original. ‐ En el espacio del edificio bajo la torre y su entorno, los pilares serán de hormigón armado, pudiéndose adaptar su ubicación con facilidad, al tratarse de zonas con espacios de servicio y bastante tabiquería, con crujías y anchos bien determinados. ‐ Acciones consideradas y combinaciones, descritas en apartados 1.2 y 1.3. ‐ Materiales y condiciones de exposición, descritos en el apartado 1.4. ‐ Exposición al fuego: tal y como se describe en el apartado 1.6, conforme al DB‐SI, la estructura del edificio debe tener las siguientes resistencias frente al fuego, en función de su ubicación: ‐ R‐120 para los pilares de planta sótano, que serán todos de hormigón. ‐ R‐90 para el resto del edificio. Con respecto a los pilares metálicos, se toma la precaución de que los mismos irán revestidos por material cerámico, formando dicha cerámica la forma del resto de lamas del entorno, y sirviendo a la vez de protección contra el fuego. PREDIMENSIONADO: Con las acciones y combinaciones de acciones ya descritas, se realiza una estimación de los axiles que recibirá cada pilar, obteniendo a partir de estos axiles, la sección mínima de hormigón que deben tener, a partir de la expresión Ac = Nd / fcd Así, los pilares más desfavorables, que se encuentran en planta sótano en la zona bajo la torre, reciben unos axiles de 960kN. Nd = 960kN Fcd = 25 / 1’5 N/mm2 Ac = 960.000 / 16’67 = 57.600mm2 = b x b  b ≈ 250mm. Se predimensionan los pilares de hormigón con unas dimensiones de 300 x 300mm. En perfiles de acero, se tiene en cuenta el efecto del pandeo, utilizando de inicio perfiles dobles 2xUPE‐80 soldados.. E.T.S. A R Q U I T E C T U R A. 37. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID.

(38) MÁSTER ESTRUCTURAS DE LA EDIFICACIÓN ‐ PROYECTO FIN DE MÁSTER AUTOR: ÁNGEL PÉREZ CEMBRANOS. DICIEMBRE 2017 TUTOR: JUAN IGNACIO REY REY. 3. MEMORIA DE CÁLCULO DE LA ESTRUCTURA. E.T.S. A R Q U I T E C T U R A. 38. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID.

(39) MÁSTER ESTRUCTURAS DE LA EDIFICACIÓN ‐ PROYECTO FIN DE MÁSTER AUTOR: ÁNGEL PÉREZ CEMBRANOS. DICIEMBRE 2017 TUTOR: JUAN IGNACIO REY REY. 3. MEMORIA DE CÁLCULO DE LA ESTRUCTURA. .. Del predimensionado descrito anteriormente, se toman las decisiones fundamentales acerca del tipo de solución estructural a emplear en cada parte, así como un primer acercamiento a sus dimensiones. En base a los datos extraídos de este predimensionado, se procede al cálculo completo de la estructura, en el que se sigue el siguiente proceso: 1. Cálculo de la estructura de la torre: se dimensionarán todos los elementos que componen el cuerpo elevado “torre”, cuya estructura será en base a pilares de madera, vigas mixtas madera‐ hormigón, y forjados intermedios igualmente de tablero de madera. El orden seguido en el dimensionado de esta parte de la estructura es: 1.1 Conocidas las acciones, se dimensionan vigas mixtas y pilares. El dimensionamiento se realiza a través del cálculo manual en base a los Estados Límite Últimos y Estados Límite de Servicio, teniendo siempre en cuenta las escuadrías de madera laminada existentes en el mercado. 1.2 Conocida la separación entre vigas, se dimensiona el forjado intermedio, en base a tableros de madera. El dimensionado se realiza igualmente mediante un cálculo manual, y en base a prontuarios y tablas de fabricantes de tableros de madera contralaminada (CLT). 1.3 Una vez dimensionado el conjunto de cada planta, así como los pilares que las sustentan, se procede a realizar un estudio global de la estructura. En concreto, se analiza la estabilidad de la misma ante acciones horizontales. Para ello, se utiliza un modelo tridimensional de barras mediante el programa informático SAP2000. Como se verá más adelante, de este estudio de la estabilidad global, se impone la necesidad de introducir elementos que coarten los desplazamientos del conjunto. Estudiadas varias posibilidades, estos elementos se concretan en tres: núcleo del ascensor y muro transversal, y núcleo de escaleras. 1.4 A partir del modelo tridimensional, se obtienen las solicitaciones de los elementos introducidos (núcleo ascensor, muro, escaleras), procediéndose a su dimensionado en base a ELU y ELS. Estos elementos serán igualmente de paneles de madera contralaminada CLT. 1.5 Por último, y también a partir de los resultados obtenidos del modelo tridimensional, en concreto las acciones en los diferentes nudos, se procederá el dimensionado de las uniones, atendiendo a las acciones existentes en cada caso, y a soluciones existentes en el mercado para estas uniones madera‐madera o madera‐hormigón.. 2. Cálculo del cuerpo de hormigón: a partir del modelo tridimensional de SAP2000 de la torre, obtenemos las reacciones en los apoyos de la torre sobre el cuerpo‐zócalo de hormigón. Estas acciones, junto con las acciones sobre la estructura ya descritas, determinarán el dimensionado de la estructura. Para el dimensionado del conjunto de la estructura de hormigón, y a partir de la información obtenida del predimensionado, y también de un primer cálculo manual de los forjados, realizado en el Módulo de Hormigón del Máster, se emplea el programa informático CYPECAD. Conocidas las acciones sobre el terreno, se predimensionan manualmente los elementos de la cimentación (zapatas aisladas y corridas), introduciendo sus dimensiones en el programa para su validación.. E.T.S. A R Q U I T E C T U R A. 39. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID.

(40) MÁSTER ESTRUCTURAS DE LA EDIFICACIÓN ‐ PROYECTO FIN DE MÁSTER AUTOR: ÁNGEL PÉREZ CEMBRANOS. DICIEMBRE 2017 TUTOR: JUAN IGNACIO REY REY. Algunos condicionantes de este cálculo, que deben ser tenidos en cuenta son: la protección al fuego de los pilares metálicos, que supone unos condicionantes geométricos, así como el carácter “visto” de los forjados, que igualmente arroja unos condicionantes específicos en cuanto a geometría ‐casetones recuperables existentes en mercado‐, protección frente al fuego, etc. como se verá más adelante.. E.T.S. A R Q U I T E C T U R A. 40. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID.

(41) MÁSTER ESTRUCTURAS DE LA EDIFICACIÓN ‐ PROYECTO FIN DE MÁSTER AUTOR: ÁNGEL PÉREZ CEMBRANOS. DICIEMBRE 2017 TUTOR: JUAN IGNACIO REY REY. 3.1 CÁLCULO DE LA ESTRUCTURA DE LA TORRE 3.1.1 DIMENSIONADO DE VIGAS En apartados anteriores, se han descrito las acciones consideradas, así como el predimensionado que llevó a la toma de decisiones sobre la separación entre vigas. Todos estos datos se resumen a continuación:. ANCHO TRIBUTARIO:. 1,60m. SOBRECARGA SUPERFICIAL DE USO. qsu = 2,00 kN/m2. SOBRECARGA SUPERFICIAL PESO PROPIO (excepto losa hormigón). qpp = 2,65 kN/m2. LONGITUD DE CÁLCULO DE LA VIGA. L = 8,90m. RESISTENCIA AL FUEGO:. R‐60. Se calculan las vigas como biapoyadas, arrojando los siguientes valores de cortante y momento flector característicos, en base a los cuales se dimensiona la sección de las vigas:. Definido el tipo de madera a emplear, y conocida la resistencia al fuego que se debe alcanzar, se tantean diferentes dimensiones de la sección de la viga, en base a las escuadrías existentes en el mercado. Se realizan las comprobaciones de ELU y ELS, que se resumen a continuación:. E.T.S. A R Q U I T E C T U R A. 41. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID.

(42) MÁSTER ESTRUCTURAS DE LA EDIFICACIÓN ‐ PROYECTO FIN DE MÁSTER AUTOR: ÁNGEL PÉREZ CEMBRANOS. E.T.S. A R Q U I T E C T U R A. DICIEMBRE 2017 TUTOR: JUAN IGNACIO REY REY. 42. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID.




(46) MÁSTER ESTRUCTURAS DE LA EDIFICACIÓN ‐ PROYECTO FIN DE MÁSTER AUTOR: ÁNGEL PÉREZ CEMBRANOS. DICIEMBRE 2017 TUTOR: JUAN IGNACIO REY REY. La sección de viga que cumple las condiciones de una viga tipo es 190 x 405mm de madera laminada tipo GL24, con una losa de hormigón de 5 cm, además de una placa de aislamiento de otros 50mm de espesor, y el espesor del propio tablero del forjado. Se determina esta sección para todas las vigas existentes en la planta. Si bien existen algunos casos de vigas de luz menor o mucho menor que la dimensionada, se decide emplear la misma escuadría para todas ellas, por una cuestión principalmente estética, aunque también de homogeneidad y facilidad de transporte y construcción.. CONEXIÓN MADERA‐HORMIGÓN Sí se afina el cálculo en el dimensionamiento de la conexión madera hormigón. Dicho cálculo se realiza una vez definida toda la estructura de la torre, conocido el espesor final del tablero, y consecuentemente, la sección final de la viga, cuyos datos son: ‐ Espesor del tablero:. 85mm. ‐ Espesor aislante:. 50mm. ‐ Espesor hormigón:. 50mm. ‐ Base de la viga:. 190mm. ‐ Altura de la viga:. 405mm. Se estudian tres casos diferentes, en función de la luz de las vigas: CASO 1. Viga tipo, de luz 890cm CASO 2. Viga apoyada en muro transversal (Pórtico 9m), de luz 537cm. CASO 3. Vigas apoyadas en núcleo de ascensor (Pórticos 3m y 4m). Si bien existen dos luces diferentes, se calcula para la peor de ellas, de luz 324cm. Los resultados definitivos, en base a los cálculos reflejados en el Anejo I, son los siguientes: Conectores de perno y crampones tipo TECNARIA CTL MAXI 12/175, colocados sobre la viga, con las separaciones siguientes: Caso 1: separación variable: 8 cm en cuartos extremos de la viga; 16 cm en mitad central. Caso 2: separación única: 22cm en toda la longitud de la viga. Caso 3: separación única: 25cm en toda la longitud de la viga.. E.T.S. A R Q U I T E C T U R A. 46. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID.

(47) MÁSTER ESTRUCTURAS DE LA EDIFICACIÓN ‐ PROYECTO FIN DE MÁSTER AUTOR: ÁNGEL PÉREZ CEMBRANOS. DICIEMBRE 2017 TUTOR: JUAN IGNACIO REY REY. 3.1.2 DIMENSIONADO DE PILARES Siguiendo el mismo criterio que en las vigas, se dimensiona el pilar pésimo, unificando su sección para el resto de pilares. La sección de los pilares se mantendrá constante en toda su longitud, dado que serán de una única pieza, a la que se ensamblarán las vigas en cada planta. El principal condicionante para esto, que es el transporte, es factible dado que las longitudes habituales serán de 12 m, con la excepción de los pilares de las series M1 a M5, de longitud en torno a 15 m.. Los pilares son considerados biarticulados, tanto en su unión con el forjado de planta, como en el apoyo sobre el forjado de hormigón (arranque del pilar). Este pilar es obviamente uno de los de planta primera, dado que recibe la carga de todas las plantas superiores y además, esta planta primera es la de mayor altura libre (mayor longitud de pandeo del pilar). Las condiciones de partida de este pilar son las siguientes: SOBRECARGA DE USO SOBRE EL PILAR. qsu = 56,80 kN. SOBRECARGA PESO PROPIO SOBRE EL PILAR. qpp = 110,40 kN. LONGITUD DE CÁLCULO DEL PILAR (ALTURA). L = 4,70m. RESISTENCIA AL FUEGO: Todos los pilares de la estructura de la torre se sitúan en el exterior del edificio, separados del interior del mismo por medio de la fachada, que se apoya sobre los forjados. Dicha fachada deberá tener una resistencia al fuego al menos EI‐60, por lo que el inicio de carbonización de los pilares comenzaría siempre después del tiempo exigido de resistencia para la estructura a estudio (60 minutos), tal y como se describe en el Apartado E.2.3.2.1 del Anejo SI‐E Resistencia al fuego en estructuras de madera. Así pues, no se tiene en cuenta reducción alguna de la sección de los pilares debida a la acción del fuego.. E.T.S. A R Q U I T E C T U R A. 47. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID.


(49) MÁSTER ESTRUCTURAS DE LA EDIFICACIÓN ‐ PROYECTO FIN DE MÁSTER AUTOR: ÁNGEL PÉREZ CEMBRANOS. DICIEMBRE 2017 TUTOR: JUAN IGNACIO REY REY. ,. , 0, . , 0,. 0,9371. 1. CUMPLE. .. La sección de pilar que cumple las condiciones del pilar tipo es 190 x 310 mm de madera laminada tipo GL24.. E.T.S. A R Q U I T E C T U R A. 49. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID.

(50) MÁSTER ESTRUCTURAS DE LA EDIFICACIÓN ‐ PROYECTO FIN DE MÁSTER AUTOR: ÁNGEL PÉREZ CEMBRANOS. DICIEMBRE 2017 TUTOR: JUAN IGNACIO REY REY. 3.1.3 DIMENSIONADO DEL FORJADO DE LA TORRE Condicionantes previos: SOBRECARGA SUPERFICIAL DE USO. qsu = 2,00 kN/m2. SOBRECARGA SUPERFICIAL PESO PROPIO. qpp = 2,65 kN/m2. LUZ DE CÁLCULO DEL TABLERO. L = 1,60m. RESISTENCIA AL FUEGO:. R‐60. DENSIDAD DEL PANEL CONTRALAMINADO:. 450 kg/ m3. TRANSMITANCIA DEL PANEL CONTRALAMINADO:. 0,130 W/m.K. MÓDULO DE YOUNG:. E=10.000N/mm2. LÍMITE ELÁSTICO:. fm,d=10N/mm2. El condicionante más restrictivo de todos es la Resistencia al Fuego. Dado que la estructura debe tener una resistencia R‐60, y tratándose de paneles de madera contralaminada, se calcula primero la sección de panel que se carbonizaría en esos 60 minutos, conforme a lo establecido en el Anejo E Resistencia al fuego de las estructuras de madera, del DB‐SI, que en su apartado E.2.3.1 define la velocidad de carbonización nominal de cálculo, de maderas sin protección. En concreto, para nuestro caso, esta velocidad sería βn = 0,55 mm/min para madera maciza o laminada encolada con densidad característica ≥ 450 kg/m3. Se trata de paneles con una sola cara expuesta al fuego (la inferior). La sección carbonizada en los 60 minutos de reacción al fuego será de 33mm. Conocido este dato, se debe seleccionar un panel cuya sección de la lámina expuesta al fuego sea igual o mayor a estos 33mm, de manera que no llegue a carbonizarse la lámina entera en el tiempo exigido. Dado que los paneles laminados están formados por láminas impares dispuestas de manera simétrica, se busca un panel cuyas láminas exteriores sean de espesor 33mm. El menor de estos paneles tendrá una lámina intermedia de 19mm, formando un conjunto de 85mm. Se selecciona este panel de 85mm, y se realizan el resto de comprobaciones de ELU y ELS del panel, en base a los datos ya expuestos, y a las tablas del fabricante, para cargas de 4,65kN/mm2 y luces de 1,60m:. E.T.S. A R Q U I T E C T U R A. 50. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID.

(51) MÁSTER ESTRUCTURAS DE LA EDIFICACIÓN ‐ PROYECTO FIN DE MÁSTER AUTOR: ÁNGEL PÉREZ CEMBRANOS. DICIEMBRE 2017 TUTOR: JUAN IGNACIO REY REY. El tablero seleccionado de 85mm y láminas 33+19+33mm cumple las condiciones de resistencia y deformación requeridas. Por último, habría que comprobar para este forjado, el cumplimiento de la limitación de vibraciones, establecida en el EUROCÓDIGO 5 (UNE‐EN 1995‐1‐1). LIMITACIÓN DE LAS VIBRACIONES Eurocódigo 5 (UNE‐EN 1995‐1‐1) En el apartado 5.3.2.2, el Eurocódigo establece los siguientes requisitos a cumplir por los forjados de madera, con el fin de alcanzar un comportamiento satisfactorio de la estructura frente a las vibraciones, considerándose al menos los siguientes aspectos: ‐ Confort de los usuarios ‐ Comportamiento de elementos estructurales o no estructurales ‐ Funcionamiento de equipos e instalaciones. REQUISITO 1: RIGIDEZ. ⁄ Donde: : Desplazamiento vertical máximo instantáneo causado por una fuerza estática concentrada, F aplicada en cualquier punto del forjado, teniendo en cuenta la distribución de la carga gracias al sistema de reparto transversal. El valor de /F puede obtenerse a partir de la expresión de la flecha de una viga biapoyada con carga puntual, F, en el centro del vano, incluyendo algunos factores de ajuste que se proponen en el Anexo Nacional Británico del Eurocódigo 5:. 48 kdist: 0,3 kfv: 1,05 l: 8950mm (EI)vig: 15.492.960.000 kN.mm2 /F = 0,30367 ≤ a. CUMPLE REQUISITO 1: RIGIDEZ: zona de “mejor comportamiento”. E.T.S. A R Q U I T E C T U R A. 51. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID.

(52) MÁSTTER ESTRUCTU URAS DE LA ED DIFICACIÓN ‐ PROYECTO FIN N DE MÁSTER R AUTO OR: ÁNGEL PÉR REZ CEMBRAN NOS. DICIEMBRE 2017 TUTOR: JUA AN IGNACIO REY REY. REQU UISITO 2: VELOCIDAD DE E VIBRACIÓN N .. de: Dond : resspuesta de laa velocidad al a impulso unnitario. b: para a=0,31 ‐‐>> b = 161,4 f1: freecuencia fun ndamental de el forjado, enn Hz : coeeficiente de amortiguamiento modall. = 0,01 (Eu urocódigo 5). f1 = 33,6197 n40 = 0,59639410 08 = 0,,000444375 b(f1. ‐11) = 0,007447 7578. 0,000044 < 0,00 0744 CUMPLE E REQUISITO O 2: VELOCIIDAD DE VIB BRACIÓN. E.T.S. A R Q U I T E C T U R A. 52. U N I V E R S I DA D P O L I T É C N I C A D E M A D R I D.