Diseño de Galpones Acero y Madera

8/18/2019 Diseño de Galpones Acero y Madera

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INTRODUCCION

Generalmente son construcciones grandes, destinadas para almacén. Son de

diseño sencillo, prefiriéndose que no tengan apoyos intermedios para facilitar la

circulación Actualmente la versatilidad y rapidez de la construcción de galpones,los ha llevado a usarse no solo como depósitos, sino crear oficinas dentro de los

mismos, entre otras áreas.

A pesar de que los galpones son fáciles de diseñar y construir, esto no dee ser

referencia de deilidad, al contrario están diseñados para soportar todo tipo de

sorecargas como cualquier construcción pesada! es decir soportan fuerzas de

viento y sismos.

"ara resolver con acierto la estailidad industrial de un edificio, es imprescindile

entender el funcionamiento de su estructura, conocer la disposición estructural, las

solicitaciones que le llegan y el material utilizado, con el fin de elegir los detalles y

disposiciones constructivas más adecuados, as# como resolver los puntos

singulares de la misma.

$os materiales empleados en su construcción suelen ser metales y%u hormigón,pudiéndose recurrir al empleo de materiales compuestos para determinados

elementos estructurales o para aplicaciones especiales.

$as construcciones e&ecutadas con estructuras metálicas permiten luces mayores,

especialmente interesantes para locales comerciales, industrias, donde se

requieran edificios sin pilares intermedios, as# como para edificios de grandes

alturas, sin pilares e'cesivamente gruesos, evitando ocupar espacios importantes.

OBJETIVOS


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Objetivo General

(stalecer una metodolog#a de cálculo de la estructura metálica )acero* y de la

cimentación de las naves industriales, de acuerdo a la normativa vigente.

Objetivos Específicos

+ ecopilación de la información necesaria para el planteamiento del cálculo

estructural.

+ ('plicación del proceso constructivo de los Galpones -ndustriales o aves

-ndustriales.

G!"ONES INDUSTRI!ES

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Se denomina galpón a una construcción relativamente grande que suele

destinarse al depósito de mercader#as o maquinarias. Suelen ser construcciones

rurales con una sola puerta.

/ipo de construcción de infraestructura simple que se usa com0nmente como

almacén, odega, depósito, o como taller de traa&o. "uede tener una gran

cantidad de usos.

1on&unto de elementos resistentes capaz de mantener sus formas y cualidades a

lo largo del tiempo, a&o la acción de las cargas y agentes e'teriores a que ha de

estar sometido2."ara resolver con acierto la estailidad industrial de un edificio, es imprescindile





$os materiales empleados en su construcción suelen ser metales y%u hormigón,

pudiéndose recurrir al empleo de materiales compuestos para determinados





alturas, sin pilares e'cesivamente gruesos, evitando ocupar espacios importantes

E!E#ENTOS $UE CO#"ONEN UN NVE INDUSTRI!

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http://es.wikipedia.org/wiki/Construcci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Construcci%C3%B3n


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% Nave in&'strial ( Características

34ué es una nave industrial5

6na nave industrial es una construcción propia para resolver los prolemas de

alo&amiento y operación de una industria.

/amién se define como la instalación f#sica o edificación diseñada y construida

para realizar actividades industriales de producción, transformación, manufactura,

ensamle, procesos industriales, almacena&e y distriución.

(n una nave industrial se necesitan grandes claros, a fin de lograr grandes

espacios sin e'istencia de apoyos intermedios, de tal suerte que la nave industrial

pueda operar sin ostáculos ni restricciones, traa&ando as# con muchaversatilidad.

Características)

a* Rapi&e+

6na nave industrial es muy fácil y rápida de construir ya que la mayor#a de los

elementos son prefaricados, se construyen en plantas y solo en ora se colocan

y se ensamlan, para esto se utilizan las gr0as, las cuales son muy fáciles de

mover y rápidamente colocan los prefaricados, por consiguiente se pueden

construir estas naves en corto tiempo.

b* Econo,ía

(n la construcción de las naves e'iste una gran econom#a deido al ahorro que se

tiene al salvar grandes claros, tamién porque los elementos que forman las

armaduras son muy ligeros, as# como la techumre es muy ligera, todo esto ayuda

a la econom#a ya que se construyen estas naves en poco tiempo y con poca mano

de ora.

% Ele,entos principales &e 'na nave in&'strial

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a* -apatas

$as zapatas pueden ser de hormigón en masa o armado con planta cuadrada o

rectangular como cimentación de soportes verticales pertenecientes a estructuras

de edificación, sore suelos homogéneos de estratigraf#a sensilemente

horizontal.

b* Col',nas

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$as columnas son elementos verticales cuya función es trasportar la carga del

techo al piso, en cualquier tipo de edificio, nave, etc. "ara nuestro caso las

columnas son elementos que soportan las cargas de la armadura, as# como las

cargas que producen el viento, las cargas de impacto y los sismos

c* r,a&'ras

"odemos decir que una armadura es seme&ante una viga cuya alma no es maciza

sino está compuesta por piezas que forman un sistema a ase de triángulos. $a

armadura se le considerara si estuviera simplemente apoyada en las columnas o

semiempotrada.

$as armaduras traa&an como arras unidas y asoren esfuerzos o de

compresión o de tensión, en cualquiera de los casos el acero del cual están

construidas es el material idóneo para asorer dichos esfuerzos y solamente sedeerá revisar cuando traa&an a compresión su relación de eseltez y el esfuerzo

de pandeo, esto hace que sean sumamente eficientes y puedan curir grandes

claros con un costo más a&o ya que los perfiles de acero que asoren estos

esfuerzos son de secciones pequeñas y por tanto de poco peso

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&* !ar.'eros

"ara soportar el peso de la lámina )peso propio y carga viva* se utilizan unas vigas

ligeras que denominamos largueros ."ara resolver los esfuerzos provocados en

estas vigas se pueden diseñar como armaduras pequeñas o como vigas

prefaricadas sección monten o canal y si los claros son demasiados largos dos

montenes o dos canales formando una sección ca&ón. (stos elementos traa&an

predominantemente a fle'ión.

e* Tec/os &e l0,ina

(n las naves industriales la techumre se dee hacer con elementos sumamente

ligeros, usándose láminas muy ligeras de diferentes tipos y todas ellas tienen unacaracter#stica que es el poco peso.

(stas laminas es su mayor#a no son aislantes térmicos ni ac0sticos si emargo

e'isten en el mercado con un costo más elevado laminas térmicas y ac0sticas, ya

que en algunas naves industriales es necesario que no tengan ruido y conserven

una temperatura adecuada.

% Ele,entos Sec'n&arios

a* #'ros &ivisorios

(ntre columna y columna de una nave industrial se colocan muros divisorios

prefaricados para curir grandes claros )7, 8, 9 y :; metros* de forma muy rápida

y económica.

(stos muros se ensamlan uno sore de otro y su colocación es muy rápida

utilizando gr0as ya que su peso es apro'imadamente de una tonelada por tratarse

de muros construidos de concreto ligero.

b* #'ros &e Contenci1n

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$os muros de contención se utilizan para asorer el empu&e de tierras, desde el

desnivel que e'iste entre el nivel de la nave y el terreno natural ya que

normalmente estas naves quedan elevadas sore el nivel de la superficie, en

ocasiones hasta un metro de altura

DISE2O DE G!"ONES

Generalmente es de diseño sencillo, aunque las dimensiones pueden dificultar el

cálculo de la estructura del techo, prefiriéndose que no tenga apoyos intermedios

para facilitar la circulación, y el cálculo de la estailidad de los muros perimetrales,

que suelen reciir el empu&e de los materiales depositados dentro.

$os galpones son construcciones relativamente grandes, las cuales puede ser

utilizada en diferentes situaciones, las cuales aarcan desde cuidado y orden de

herramientas, criadero de animales hasta traa&os de régimen industrial.

(ntre los tipos de galpones encontramos diferentes tipos de construcciones, las

cuales dependerán e'clusivamente del uso o solicitaciones al cual será sometido.

(ntre ellos se encuentran galpones de hormigón, madera, tuest y reticulado.

1ada uno de estos puede o no llevar accesorios ad&untos a la estructura con el fin

de dar una me&or estética y durailidad a la ora.

A pesar de que los galpones son de construcción y diseño sencillo, están

diseñados para soportar todo tipo de sorecargas como cualquier construcción

pesada, con esto nos referimos a sismos, fuertes carga de vientos y nieve.

"ara la construcción de un galpón se deen seguir varios pasos, primero se

deerá realizar la cimentación, luego ver el tipo de material que se utilizará para la

estructura, la cuierta y las paredes de éste, tomando en consideración la utilidad

que se le dará, y finalmente se eval0an aquellos requerimientos para el me&or

equipamiento del galpón, uno de los complementos que puede resultar más

importante es el de las instalaciones eléctricas y de alg0n material o sistema que

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permita la impermeailidad y el aislamiento térmico con el fin de hacer que interior

de la construcción sea lo más grato y cómodo posile.

ESTRUCTURS DE CERO DISE2O 3 C4!CU!O DE ! ESTRUCTUR DE

UN G!"5N DE CERO

Base &el c0lc'lo

(l modelo matemático se realiza mediante los valores de carga permanente y

sorecarga sore la estructura 1", 1


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+ -ntroducir la estructura en el programa am Advance versión .; F. definir

los estados de cargas.

+ @efinir los elementos a analizar )columnas, vigas y correas*.

+ 1argar la estructura con las fuerzas anteriormente citadas.

+ revisar los diagramas flectores, cortantes y a'iales de la estructura.

ESTRUCTUR #ET4!IC

% A'ncionali&a&

6na estructura industrial es un Icon&unto de elementos resistentes capaz de

mantener sus formas y cualidades a lo largo del tiempo, a&o la acción de las

cargas y agentes e'teriores a que ha de estar sometido2.

"ara resolver con acierto la estailidad industrial de un edificio, es imprescindile





$os materiales empleados en su construcción suelen ser metales y%u hormigón,

pudiéndose recurrir al empleo de materiales compuestos para determinados





alturas, sin pilares e'cesivamente gruesos, evitando ocupar espacios importantes

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% Ventajas e inconvenientes &e la estr'ct'ra ,et0lica

(l empleo del acero en las estructuras industriales tiene una serie de venta&as

sore otros materiales que hace que las estructuras metálicas monopolicen la

construcción de naves industriales. A continuación se enumeran algunas de sus

propiedades más destacadasB

+ $as estructuras metálicas, al tomar grandes deformaciones, antes de

producirse el fallo definitivo Iavisan2.+ (l material es homogéneo y la posiilidad de fallos humanos es mucho más

reducida que en estructuras construidas con otros materiales. $o que

permite realizar diseños más a&ustados, y por tanto más económicos.+ =cupan poco espacio. $os soportes molestan muy poco, para efectos de la

distriución interior, por lo que se otiene uena rentailidad a toda la

superficie construida. $os cantos de las vigas son reducidos y los anchos

a0n son menores. (n general las estructuras metálicas pesan poco y tienen

elevada resistencia.+ $as estructuras metálicas no sufren fenómenos reológicos que, salv

deformaciones térmicas, dean tenerse en cuenta. 1onservan

indefinidamente sus e'celentes propiedades.+ (stas estructuras admiten reformas, por lo que las necesidades y los usos

pueden variar, adaptándose con facilidad a las nuevas circunstancias. Su

refuerzo, en general, es sencillo.+ $as estructuras metálicas se construyen de forma rápida, ya que al ser

elementos prefaricados, en parte, pueden montarse en taller. Asimismo

tienen resistencia completa desde el instante de su colocación en ora.+ Al demolerlas todav#a conserva el valor residual del material, ya que este es

recuperale.

Si ien, tamién presentan algunas desventa&as que oligan a tener ciertas

precauciones al emplearlas. $as principales sonB

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+ Son necesarios dispositivos adicionales para conseguir la rigidez

)diagonales, nudos r#gidos, pantallas, etc.*.+ $a elevada resistencia del material origina prolemas de eseltez.+ (s necesario proteger las estructuras metálicas de la corrosión y del fuego.+ (l resultado de las uniones soldadas es dudoso, especialmente en piezas

traa&ando a tracción. )@efectosB falta de penetración, falta de fusión, poros

y oclusiones, grietas, mordeduras, picaduras y desordamientos*.+ ('cesiva fle'iilidad, lo que produce un desaprovechamiento de la

resistencia mecánica al limitar las flechas, y produce falta de confort al

transmitir las viraciones.

Ele,entos estr'ct'rales

Algunos de los elementos resistentes de que constan las estructuras industriales

son los siguientesB

@-S(J=

% "lacas &e anclaje

$as placas de ancla&e son elementos estructurales que se emplean para unir los

soportes metálicos a la cimentación y que tienen como o&eto hacer que latransición del acero al hormigón se realice sin que en ning0n punto se sorepasen

las tensiones admisiles en este material.

(l material que constituye el cimiento )casi siempre hormigón* es menos resistente

que el acero, por lo que la ase dee ampliar la sección del soporte de acero

hasta conseguir una superficie adecuada de contacto con el hormigón, para que la

transmisión de esfuerzos de uno a otro material sea lo más uniforme posile.

$a placa de ancla&e dee estar su&eta al cimiento mediante unos pernos de ancla&e

que quedan emeidos en el hormigón, y que al fraguar y endurecer éste traa&an

por adherencia.

$os elementos que constituyen una ase del tipo generalmente utilizado en

edificación sonB

+ "laca de ase o de reparto.

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+ 1artelas de rigidez.

+ "ernos de ancla&e.

Salvo en el caso e'cepcional de que el pie del soporte sea articulado, los soportes

se consideran empotrados en la cimentación, lo que hace que la placa de ancla&e

dea prepararse para resistir los siguientes esfuerzosB a'il, momento flector,

cortante y momento torsor.

% Soportes

$os soportes son elementos verticales sometidos principalmente a compresión y a

fle'ión pequeña o nula. Son los elementos que transmiten las cargas verticales al

terreno a través de los cimientos y las ases."ara dimensionar un soporte se tendrá en cuentaB el tipo de acero, el tipo de carga

que va a reciir el perfil, la longitud del soporte )por si huiese pandeo* y la carga

a'ial de compresión.

(n las estructuras industriales podemos encontrar los siguientes tipos de soportes

o pilaresB

+ Kormados por un solo perfil+ @os o más perfiles

+ "erfiles y chapas yu'tapuestas+ Soportes simples+ Kormados por varios perfiles 1hapas yu'tapuestas+ Soportes compuestos

$os soportes simples más utilizados son el (E, el (A, el -" y el -"(. 1on ellos

se otiene gran aprovechamiento y son muy aptos para formar pilares en pórticos

r#gidos.

$o soportes simples de varios perfiles más utilizados son los formados por L 6".

$os soportes compuestos se otienen acoplando perfiles separados enlazados por

medio de elementos transversales discontinuos. "ueden estar unidos mediante

presillas o mediante celos#a )red triangular formada por montantes y diagonales*.

/amién podemos encontrar soportes mi'tos, formados por un pilar metálico y un

pilar de hormigón armado.

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% Vi.as

$as vigas son elementos lineales en las que una dimensión predomina sore las

otras dos. Su forma de traa&o es casi e'clusivamente a fle'ión, por ello suelen

adoptar forma de -, para tratar de otener la má'ima inercia y el mayor módulo

resistente con el material disponile, tratando de me&orar el rendimiento.

$as vigas son los elementos sustentantes horizontales, o como en las cuiertas,

ligeramente inclinados, que recien las cargas verticales y las transmiten,

traa&ando a fle'ión, a los pilares o apoyos.

$as cargas que la viga recie producen en sus secciones los siguientes esfuerzosB

momento flector, esfuerzo cortante y torsiones )algunas veces*. Atendiendo a su constitución las vigas de acero se clasifican de la siguiente

maneraB

+ "erfil simple+


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Son las vigas constituidas por dos o más perfiles - adosados, unidos a través de

elementos de unión, tales como perfiles, presillas, tornillos, pasantes, etc., que

solidaricen eficazmente los perfiles componentes.

% Vi.as refor+a&as

$a utilización de refuerzos, con chapa o pletina, en las estructuras metálicas es de

gran eficacia para conseguir ahorro de material.

4ue un refuerzo sea económico o no, depende de los valores relativos de la

chapa, el perfil y el cordón de soldadura.

(l elemento de refuerzo más utilizado es la chapa o plataanda. Se utilizan estos

refuerzos cuando queremos módulos resistentes )M* mayores que los e'istentesen el mercado, o cuando e'ista limitación de canto.

+ Vi.as ar,a&as

$as vigas armadas están formadas por varias pletinas o chapas, unidas con

cualquiera de los medios de uniónB soldadura, rolones, angulares y tornillos, etc.

"ara unas solicitaciones determinadas, siempre es posile encontrar una viga

armada de menor peso que el perfil laminado que corresponder#a a esas

solicitaciones.

Sin emargo, aun con mayor peso, los perfiles laminados son siempre más

económicos que las vigas armadas, deido al menor coste de faricación.

% Vi.as ali.era&as

$a solución de las vigas aligeradas puede resultar muy económica, cuando pueda

adoptarse el canto que se estime más conveniente, y cuando la fle'ión predomine

sore el esfuerzo cortante, es decir, cuando se trate de luces grandes y de cargas

moderadas

A esta clase de vigas se les ha dado diversas denominacionesB vigas alveoladas,

vigas void, en panal de ae&a.

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% Vi.as &e celosía

$as vigas de celos#a son de gran utilidad en las construcciones metálicas,

especialmente en edificaciones industriales y para grandes luces.

"ara luces de cierta importancia el peso de estas vigas es inferior al de las vigas

de alma llena equivalentes. (l coste de una estructura es el resultado de tres

sumandosB coste del material, de la faricación y del monta&e. (stos 0ltimos,

var#an notalemente seg0n las circunstancias.

(l me&or aprovechamiento, a efectos resistentes, de las vigas de celos#a con

relación a las de alma llena, se refle&a en que mientras que en una viga de alma

llena las tensiones má'imas de agotamiento se alcanzarán sólo en dos puntos desu sección, en una arra triangulada puede conseguirse que toda la sección, tanto

los cordones como las diagonales se agoten uniformemente, teniendo en cuenta

que las arras a compresión deen dimensionarse teniendo en cuenta el pandeo.

$as vigas de celos#a suelen estar constituidas porB cordón superior, cordón inferior,

elementos de relleno )montantes y diagonales* y medios de unión )cartelas,

soldadura, torniller#a, etc.*.

$os cordones pueden ser paralelos o no. A aquellos cuyos cordones son paralelos

se les llama Ivigas de celos#a2, mientras que las que tienen dichos cordones

inclinados, se les denomina Icerchas2.

(n las cerchas el cordón superior sigue la inclinación de la cuierta. Suelen ser

estructuras ligeras, con cartelas simples y arras constituidas por angulares, o

simples /.

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$as posiilidades y variedades de las vigas de celos#a son prácticamente infinitas,

seg0n el trazado de los cordones y la disposición de la triangulación. Sin emargo,

e'isten unos tipos que podr#amos llamar clásicos, y sonB "ratt, o>e y Marren.

(l cálculo de las celos#as se rige por tres principios simplificatoriosB

+ "ri,er principio) $os e&es de los perfiles que concurren en un nudo, deen

coincidir en el mismo punto.

+ Se.'n&o principio) $as cargas deen estar contenidas en el plano de la viga y

la colocación de los perfiles dee ser simétrica respecto al plano de la cercha.

+ Tercer principio) $os sistemas de cálculo de las estructuras trianguladas

)1remona, Miliot, etc.*, e'igen que las cargas estén apoyadas directamente en los

nudos.

% Correas

$as correas son las vigas en que se apoya la chapa u otro tipo de techumre, por

lo que tienen que soportar su peso, as# como el deido a posiles cargas de nieve

y viento.

Se encuentran a su vez apoyadas sore las cerchas o los pórticos, normalmente

en un plano inclinado, lo que hace tender a flectar tamién en el sentido de la

inclinación.

Siendo variale su separación, dependiendo del material de cuierta, etc.

(l apoyo de las correas sore las cerchas o pórticos, se asegurará ien mediante

uniones soldadas )un cordón por cada lado de la correa con el má'imo espesor

que permita la unión*, ien mediante uniones remachadas poniéndose un casquillo

en angular.

$as correas se calcularán como vigas apoyadas, con carga uniformemente

distriuida.

Suelen emplearse perfiles -", simple /, perfil N, o vigas de celos#a.

% rriostra,ientos

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/ienen la función de transmitir los esfuerzos producidos por el viento frontal sore

el pórtico e'tremo a las paredes laterales, que a su vez los transmitirán al suelo.

(l arriostramiento ásico es la 1ruz de San Andrés, en forma de aspa, que se

coloca entre dos cerchas o pórticos y pueden aarcar varias correas para evitar

ángulos pequeños y repartir ien los esfuerzos a las arras.

(ste tipo de configuración presenta el inconveniente de ser estáticamente

indeterminado, con lo que tenemos que hacer hipótesis para llegar a una que sea

determinada. (stas hipótesis se hacen respecto a las diagonales cruzadas,

oservando que, cuando una diagonal está en tensión, la contradiagonal está en

compresión. "or lo general, se toman dos métodos de análisisB

+ Si las diagonales se diseñan eseltas, es razonale suponer que no soportarán

esfuerzos de compresión, pues en caso contrario podr#an pandear con gran

facilidad. "or lo tanto la fuerza cortante será asorida #ntegramente por la

diagonal en tensión, mientras que la diagonal en compresión se supone que es un

elemento que no traa&a, es decir, a todos los efectos es como si no e'istiese.

+ Si las arras diagonales se construyen con secciones roustas, serán capaces

de soportar fuerzas de tensión y de compresión. (n este caso supondremos que

cada diagonal toma la mitad de la fuerza cortante que aparezca.

"or estar sometidos a esfuerzos de tracción, estos elementos serán eseltos y de

sección circular o rectangular )arras y varillas*, e'istiendo tamién de sección

angular.

$as varillas )sección circular* han de engrosarse en sus e'tremos para compensar

la pérdida de sección que supone la realización de roscas para su fi&ación, si ien,

en ocasiones se opta por diseñar tomando como sección resistente la

correspondiente al área de la sección transversal de la rosca, pues esta solución

suele resultar más económica, aunque la pieza en este caso resulta ser más

sensile a efectos de impacto y de fatiga, tendiendo a fallar por la zona de la

rosca.

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Tipolo.ías estr'ct'rales

A la cominación de los distintos elementos estructurales y los materiales de que

están hechos se les denomina sistema estructural. @ichos sistemas estructurales

pueden estar constituidos por la cominación de uno o varios tipos ásicos de

estructuras. Se recogen seguidamente una reve introducción a algunos de los

tipos estructurales máscomunes en las construcciones industriales.

% Cerc/as

Son la parte principal de la cuierta. Sore éstas se apoyan las correas, de talforma que permiten que se transmitan las cargas actuantes sore las correas a los

soportes.

('isten muchos tipos diferentes de cerchas, y seg0n sus triangulaciones as#

podrán ser para mayor o menor luz.

% "1rticos o ,arcos

Se componen de vigas y columnas que están unidas entre s# ien r#gidamente o

ien mediante articulaciones.

Se clasifican en pórticos simples y pórticos m0ltiples, seg0n consten de uno o

varios vanos.

Suelen ser pórticos a dos aguas, adaptándose a la inclinación de los faldones, con

lo que se aprovecha más el interior al no e'istir tirantes.

(l traa&o de un pórtico es el de una viga apoyada por medio de empotramiento,

en dos soportes. $os elementos que lo forman suelen ser de alma llena. $os

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encuentros se refuerzan con cartelas formadas por trozos de perfiles, que rigidizan

el nudo y ayudan a contrarrestar el empu&e que e&erce el pórtico hacia el e'terior.

"ROCESO CONSTRUCTIVO 3 EJECUCION DE G!"ON #ET!ICO

!evanta,iento topo.r0fico

(ste concepto se utiliza cuando vamos a medir el terreno a utilizar, por medio de

aparatos de precisión o simplemente con una cinta métrica utilizada a conciencia

mediante la que se podrá determinar la superficie del terreno y plasmarla en los

planos. A esto se le llama levantamiento planimétrico. /amién medimos

verticalmente los desniveles, ya sea que el terreno sea una planicie o sea

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accidentado y con pendientes! a este concepto se le llama levantamiento

altimétrico, con&untándolos se les denomina levantamiento topográfico.

!i,pie+a ( &es(erbe &el terreno

(s el retiro de la capa vegetal superficial e'istente en nuestro terreno.

Escarpe &el terreno

Se le llama as# al retiro de la capa superior de tierra para poder encontrar el suelo

firme! la profundidad del despalme la determina el resultado de una pruea de

mecánica de suelos.

Tra+o(s plasmar f#sicamente en nuestro terreno los e&es de proyecto diu&ados en

nuestros planos! son las referencias de las cuales parte nuestra cimentación y

toda nuestra superestructura. Se puede trazar con cinta métrica, de&ando

referencias como estacas de madera, varillas o mo&oneras de concreto. /amién

se utilizan aparatos como nivel óptico y estaciones totales.

Banco &e nivel

(s una referencia inamovile que nos sirve para iniciar una nivelación, se puede

partir con una elevación de "/ P ;.;;; y as# poder darle valores a nuestras

plantas arquitectónicas posteriores.

#ejora,iento &el terreno

Algunas veces el terreno es arcilloso y lando! es entonces cuando deemos

colocar una o varias capas de material sano y que se pueda compactar como el

tepetate, logrando as# la dureza de un suelo firme.

Cepas &e ci,entaci1n

Se le denomina cepa a la zan&a o e'cavación que nos servirá para alo&ar nuestra

cimentación.

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1omproar en ora las cotas de replanteo de la estructura para la realización

delos planos de taller, para definir completamente todos los elementos de laestruct

ura.(stos planos deerán contenerB

• $as dimensiones necesarias para la definición de todos los elementos

integrantes de la estructura.• $a contra flecha de viga, cuando se hayan previsto.• $a disposición de las uniones, inclusive todas las provisionales de armado,

distinguiendo las dos clases de uniónB de fuerza y de atado.• (l diámetro de los agu&eros de tornillos, con indicación de la forma de

mecanizado.• $as clases y diámetros de los tornillos empleados.• $a forma y dimensiones de las uniones soldadas, la preparación de los

ordes, el procedimiento, métodos usados en cada caso y posicionesdesoldeo, los materiales de aportación y el orden de e&ecución.

• $as indicaciones sore mecanizado o tratamiento de los elementos que lo

precisen.• /odo plano de taller dee indicar tipo de perfiles, clases de aceros usados,

los pesos y marcas de cada uno de los elementos de la estructurar

presentados en él.

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A'n&aci1n para la Estr'ct'ra &e cero

$a estructura de acero visto, por sistema vectorial o perfil estructural, es realizada

en todo el mundo a fin de curir mayores e'tensiones minimizando los puntos de

apoyo, logrando sistemas de prefaricación de fácil monta&e y uena visual, por el

comportamiento del material que posee amplias resistencias a la hora de

ser analizados por configuración geométrica ante cargas y momentos de la

edificación. (l sistema de asamento y cimentación para este tipo de estructura,

dee lograrse con un material resistente a la humedad y corrosión, por lo cual se

incluye el concreto armado, que al ser tratado con aditivos impermeailizantes,

restringirá la posiilidad de corrosión en la armadura interior, que tendrá por

finalidad el ancla&e y soporte de elementos verticales )columnas* de acero. Sin

duda, para el encuentro de materiales distintos el proyectista deerá

realizar detalles constructivos de unión r#gida, los cuales posteriormente serán

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calculados por la ingenier#a civil, a fin de no evidenciar torsiones que incrementen

el momento cortante de unión. $os detalles constructivos, suspenderán del

sistema estructural elegido para las columnas, puesto que los puntos de apoyo

sore la ase superior del sistema de fundación podr#an ser variales, siendo que

elementos por apoyo simple no serán permitidos dentro de este ruro ."or otro

lado, a manera de aislar la estructura vertical de acero de la l#nea de tierra, el

sistema de fundación deerá estar diseñado a fin de proporcionar una saliente de

hormigón de por lo menos L; cent#metros de la l#nea de tierra, ya que al

introducirse un elemento estructural de acero, a&o el nivel, con el tiempo

presentara o'idaciones que dañaran su resistencia, por más de que se encuentren

tratados y revestidos con pintura anticorrosiva, siendo una molestia

realizar e'cavaciones para mantenimiento cada cierto tiempo.

"ORCEDI#IENTO "R ! EJECUCION

(n la mayor#a de los casos se dee prever que el encofrado de la fundación para

estructura de acero sea la misma e'cavación, ya que al ser un sistema

enganchado, la derivación de cargas pierde el ángulo de torsión y reside

directamente en la ase, la cual se encuentra previamente calculada en su

e'tensión con el fin de transmitir la carga hacia el suelo, seg0n su resistencia. Al

colocar la malla previamente espaciada de la carpeta de nivelación, mediante

espaciadores de concreto de F cent#metros de altura, usted deerá prever

realizar todas las uniones y soldaduras del elemento constructivo de apoyo,

anterior al vaciado de la cimentación. (n la mayor#a de los casos, se utilizaran

grandes pernos, unidos esta malla, los cuales en la parte superior de la fundación

presentaran salientes de rosca para ensamlar la columna por medio del detalle

de unión, sin emargo dee tomarse en cuenta que estos pernos necesitan un

enganche de doles, denominado astón.

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"ROCESO CONSTRUCTIVO

(n la e&ecución de una estructura metálica hay que distinguir dos fasesB

+ Karicación en taller.+ ?onta&e en =ra.

ABRICCION EN T!!ER)

$os traa&os a realizar en taller conllevan un proceso en el orden siguienteB

"!NTI!!JE

1onsiste en realizar las plantillas a tamaño natural de todos los elementos que lo

requieren, en especial las plantillas de los nudos y las de las cartelas de unión.

1ada plantilla llevará la marca de identificación del elemento a que corresponde ylos n0meros de los planos de taller en que se define. Se indicarán los diámetros

definitivos de cada perforación y su e'acta posición.

(l trazado de las plantillas es realizado por personal especializado, a&ustándose a

las cotas de los planos de taller, con las tolerancias fi&adas en el proyecto o las que

se indican en la formativa.

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27/77

$as plantillas se realizarán en un material que no se deforme ni se deteriore

durante su manipulación.

"reparaci1n en&ere+a&o ( &obla&o

$os materiales deen estar limpios y pare&os y si fuese necesario enderezarlos, se

usaran procedimientos que no afecten sus cualidades resistentes o elásticas. (l

material puede ser rechazado antes de entrar a taller, si presenta torceduras

doladuras muy agudas.

(n general el material solo dee traa&arse en dos zonas de temperatura

• $a correspondiente al ro&o claro);;Q a :;;;Q*.•

$a temperatura amiente );Q a F;Q*.

$os doleces ruscos o acodillamientos que no puedan realizarse en fr#o deerán

efectuase en caliente al ro&o claro. o se consideran para estos efectos las grietas

que se produzcan en el canto de las piezas, siempre que su profundidad sea

inferior a la mitad del espesor de la plancha, pero superior a Hmm.$os doleces

acodillamientos deen efectuase con la precisión suficiente ya que no se permite

deformar elásticamente las piezas al armar la estructura.

#arca&o &e ejec'ci1n

(stas tareas se efect0an sore los productos preparados de las marcas precisas

para realizar los cortes y perforaciones indicadas.

CORTES

$os recortes realizados con soplete manual en secciones de acero que dean

trasmitir esfuerzos considerales serán sometidos a una terminación en fr#o

mediante esmerilado, cepillado o limado para otener un corte liso y limpio.

$os cantos cortados por sierra de fricción o soplete de avance mecánico en piezas

altamente solicitadas serán terminados por medio de esmeril, cepillo, lima o sierra

de corte fr#o 0nicamente, cuando as# lo e'i&an los planos o especificaciones o

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28/77

cuando la inspección visual de la superficie de corte revele fallas que puedan

producir concentración de esfuerzos. $os recortes de ángulos entrantes que se

e&ecuten en planchas de acero no deen dañar las superficies o provocar grietas

en ellas. $os radios de curvatura del vértice entrante deerán elegirse de la mayor

dimensión posile! as# para cortes con soplete, deerán tener, por lo menos,

LFmm.

.'jeros par re,ac/es ( pernos

$os agu&eros para remaches y pernos deerán tener un diámetro entre : y :,7mm

mayor que el diámetro nominal del remache o perno. (l diámetro de los agu&eros

de pernos calirados dee ser igual al diámetro nominal del perno.

(n lo posile, los agu&eros de las piezas que deen unirse serán escariados

simultáneamente en su posición de correspondencia. $os agu&eros de pernos

calirados deen taladrarse o escariarse con las piezas ensamladas en su

posición definitiva o en su defecto, a través de plantillas especiales de cero con

ocinas templadas. $os agu&eros deen ser perpendicular a las caras del material

y presentar superficies lisas, sin grietas ni deformaciones notorias. Se elimina la

reaa de los ordes. Salvo si se especifica lo contrario, se permite punzonar sin

terminación posterior los agu&eros para remaches o pernos destinados a unir

piezas cuyos espesores sean inferiores en Hmm o más al diámetro requerido para

los agu&eros. Si esos espesores son mayores, los agu&eros se taladraran o se

punzonarán con un diámetro :,F menor que el que ellos requieren y se terminaran

con el diámetro e'acto usando el escariador. $os agu&eros defectuosos deen ser

rellenados con soldadura y reparados por medio de escariadores. o se permite el

uso de pernos cónicos para oviar el defecto de los agu&eros.

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29/77

Sol&a&'ra

$as disposiciones siguientes se refieren a soldadura de arco en general. (n el

caso de una soldadura al arco automática o semiautomática o métodos similares,

se deerán tener presente, además las particularidades de cada uno de estos

sistemas y las recomendaciones de los faricantes de las maquinas soldadoras

correspondientes.

(n el caso de soldadura por resistencia o de gas se emplearan técnicassancionadas por la práctica oservando las recomendaciones de los faricantes

de las soldaduras correspondientes. $as superficies que se van a soldar deen

estar limpias de ó'ido, escoria grasa pintura u otras materias e'trañas. Será

aceptale sin emargo la presencia de una capa de ó'ido de laminación que

resista un fuerte escoillado, de una ligera capa de aceite de linaza o de una capa

de pintura ase de ó'ido de fierro o cromado de zinc. $as piezas a soldar y

los electrodos deerán estar completamente lires de humedad.

(n consecuencia, al soldar a la intemperie los sectores correspondientes a la

soldadura deerán protegerse contra el viento o lluvia. o deerán soldarse

cuando el metal ase tenga temperatura inferior a +:FQc. si la temperatura

estuviera entere ;Q y +:FQ1 se deerá calentar el punto inicial del cordón por

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30/77

soldar y las tareas adyacentes dentro de un radio apro'imado de :;cm a una

temperatura sensile al aplicar la mano. Al soldar espesores de H9mm o mayores,

la temperatura del metal ase no deerá a&ar de L;Qc. Si la temperatura es

inferior a L;Qc, se deerá antes de soldar se deerá calentar toda la unión.

@urante la operación de soldar y durante la etapa inicial de enfriamiento del

cordón no deerán martillarse o someterse a viración las que se unen. Sin

emargo, cuando sea necesario para disminuir las tensiones internas, en especial

en las soldaduras efectuadas por capas m0ltiples, se podrá martillarlas con golpes

suaves de martillo manual o neumático empleando una herramienta alargada de

e'tremo redondeado. (l martilleo se efectuara después que la soldadura se haya

enfriado pero este todav#a caliente al contacto con la mano. Se deerá evitar quepor un e'ceso de martilleo se produzcan escamas ose deforme el material.

(l depósito de material de soldadura deerá realizarse adoptando precauciones

adecuadas para otener un metal limpio, uniforme y continuo. "ara ello será

oligación usar electrodos recuiertos, arcos sumergidos u otros métodos que

limpian la o'idación y la nitrificación del metal fundido Al colocar varios cordones

de soldadura superpuestos, la superficie de cada capa anterior deerá limpiarse

perfectamente antes de colocar un nuevo cordón.

Se procurara que el calor de la soldadura depositada se elimine tan lenta y

uniformemente como sea posile, tanto del metal de soldadura como del meta

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31/77


32/77

Sore las cimentaciones previamente e&ecutadas se apoyan las ases de los

primeros pilares o pórticos. (stas ases se nivelan con cuñas de acero. (s

conveniente que la separación esté comprendida entre R; y 9; mm. @espués de

acuñadas las ases, se procede a la colocación de vigas del primer for&ado y luego

se alinean y aploman los pilares y pórticos.

$os espacios entre las ases de los pilares y la cimentación deen limpiarse y

luego se rellenan por completo con mortero u hormigón de cemento portland y

árido! el árido no podrá tener una dimensión mayor que :%F del espesor del

espacio que dee rellenarse, y su dosificación no menor que .

$as su&eciones provisionales de los elementos durante fase de monta&e seaseguran para resistir cualquier esfuerzo que se produzca durante los traa&os. (n

el monta&e se realiza el ensamle de los distintos elementos, a fin de que la

estructura se adapte a la forma prevista en los planos de taller con las tolerancias

estalecidas.

o se comienza el atornillado definitivo o soldeo de las uniones de monta&e hasta

haer comproado que la posición de los elementos de cada unión coincida con la

posición definitiva. $as uniones atornilladas o soldadas seguirán deen realizarse

seg0n las especificaciones de la normativa en vigor.

r,a&o

@urante el armado se harán las siguientes comproacionesB

:. -dentificación y disposición de elementos.

L. Situación de los e&es de simetr#a.H. Situación de las zonas de su&eción a elementos contiguos.R. Ausencia de alaeos y aolladuras.

#ontaje en Obra

@entro de esta fase el proceso a seguir es el siguienteB

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"rograma de monta&e

Se redactará un programa de monta&e detallando lo siguienteB

a* @escripción de la e&ecución en fases, el orden asignado y los tiempos de

monta&e de los elementos de cada fase.

* @escripción del equipo a emplear en el monta&e de cada fase.c* iostras y todo elemento empleado para su&eción provisional.d* $istado del personal asignado para realizar cada fase con especificación de

su calificación profesional.e* (lementos de seguridad y protección del personal.f* 1ontrol y verificación de los replanteos.g* 1ontrol y verificación de aplomos, nivelaciones y alineaciones.

Reparaci1n &e s'perficies ( pint'ra

$as superficies se limpiarán cuidadosamente, eliminando todo rastro de suciedad,

cascarilla ó'ido, gotas de soldadura o escoria, mediante chorreado arasivo, para

que la pieza quede totalmente limpia y seca. A continuación reciirán en taller

una capa de imprimación deen realizarse las siguientes comproacionesB

• evisión de certificados de pintura.• -nspección visual de la preparación de superficies.• (nsayo de adherencia.• 1ontrol de espesor eficaz.)antes de entregarla para el monta&e de ora.*

#arca&o e i&entificaci1n

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(n cada una de las piezas preparadas en el taller se marcará con pintura la

identificación correspondiente con que ha sido designada en los planos de taller

para el armado de los distintos elementos del mismo modo, cada uno de los

elementos terminados en el taller llevará la marca de identificación prevista en los

planos de taller para determinar suposición relativa en el con&unto de la ora.

Recepci1n al,acena,iento ( ,anip'laci1n

(l almacenamiento y depósito de los elementos que integran la ora se dee

hacer guardando un orden estricto y en forma sistemática, a fin de no

generar demoras o errores en el monta&e.

$as manipulaciones para la carga, descarga, transporte, almacenamiento a pie deora y monta&e deen efectuarse con el cuidado suficiente para no

producir solicitaciones e'cesivas en ning0n elemento de la estructura y para no

dañar las piezas o la pintura. @een protegerse las partes sore las que hayan de

fi&arse las cadenas, ganchoso cales que se utilicen en la elevación o su&eción de

las piezas de la estructura.

Antes de realizar el monta&e, se deerá corregir con cuidado cualquier aolladura,

torcedura o coma que haya aparecido durante las operaciones de transporte. Si

el defecto no se puede corregir, o se presume que después de corregido puede

afectar la resistencia o estailidad de la estructura, se rechaza la pieza

marcándola deidamente para de&ar constancia de ello.

Control &e ,ateriales

/odos los materiales reciidos serán o&eto de ecepción y (nsayo. (l faricante

dee garantizar las caracter#sticas mecánicas y la composición qu#mica de los

materiales que suministra, es decir, garantizar que se cumplen las condiciones

especificadas en la normativa. /odos los materiales deen llevar las siglas de la

fárica, el tipo de acero y la denominación del producto, marcados deidamente.

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35/77

ay que definir el tipo de acero de la estructura, as# como las operaciones y sus

tolerancias tanto de la Tfaricación en tallerT como del Tmonta&e en oraT

DURBI!IDD DE !S ESTRUCTURS

$a durailidad de una estructura de acero es su capacidad para soportar, durante

la vida 0til para la que ha sido proyectada, las condiciones f#sicas y qu#micas a las

que está e'puesta, y que podr#an llegar a provocar su degradación como

consecuencia de efectos diferentes a las cargas y solicitaciones consideradas en

el análisis estructural.

"ara conseguir la durailidad adecuada será necesario seguir una estrategia quecontemple todos los posiles mecanismos de degradación, adoptando medidas

espec#ficas en función de la agresividad a la que se encuentre sometido cada

elemento.

@eerán incluirse, al menos, los siguientes aspectosB

+ Selección de la forma estructural, definiendo en el proyecto los esquemas

estructurales, las formas geométricas y los detalles que sean compatiles con la

consecución de una adecuada durailidad de la estructura. Se facilitará la

preparación de las superficies, el pintado, las inspecciones y el mantenimiento.

+ Se procurará evitar el empleo de diseños estructurales que conduzcan a una

susceptiilidad elevada a la corrosión, eligiendo formas de los elementos sencillas.

+ Se reducirá al m#nimo el contacto directo entre las superficies de acero y el agua.

+ Se evitará el contacto directo del acero con otros metales )el aluminio de las

carpinter#as de cerramiento, muros cortina etc.*.

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36/77

+ 1uando la estructura presente áreas cerradas o elementos huecos, dee

cuidarse que estén protegidos de manera efectiva contra la corrosión, mediante

soldadura continua.

@-S(J= (n casos de especial agresividad, cuando las medidas normales de

protección no se consideren suficientes, se podrá recurrir a la disposición de

sistemas especiales de protección )materiales de recurimiento en polvo,

productos para tratamiento qu#mico de superficies

"rotecciones para estr'ct'ras ,et0licas

6na vez finalizada la construcción de las estructuras metálicas pueden aparecer prolemas por alguna de las siguientes causasB

+ efectos del calor, como consecuencia de incendios

+ o'idación e'cesiva y consiguiente corrosión

"rotecci1n contra incen&ios

Aunque el hierro no es comustile, no se puede considerar resistente al fuego, no

sólo porque disminuye su resistencia en cuanto pasa de H;;U, sino porque por

efecto de su dilatación sufre grandes deformaciones.

$os materiales de protección del acero que pueden utilizarse sonB granito, mármol,

hormigón, fárica de ladrillo cerámico con mortero de cemento, placas de yeso,

pinturas intumescentes, etc.

"rotecci1n contra corrosi1n

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$a o'idación constituye el peor enemigo de las construcciones metálicas. "ara

evitarlo se cure con un revestimiento protector y es indispensale que la

superficie a tratar esté limpia de suciedad y ó'ido.

@eerá considerarse con&untamente el tratamiento de protección frente a un

incendio, ya que los requisitos del mismo pueden determinar un grado de defensa

frente a la corrosión muy superior al estrictamente necesario, especialmente en el

caso de pinturas intumescentes y morteros proyectados.

CRGS CTUNTES SOBRE ESTRUCTURS

(l diseño de una estructura, comienza con aquellos elementos que están

sometidos a las cargas principales que dee tomar la estructura, y procede en

secuencia con varios elementos de soporte hasta llegar a la cimentación.

6na vez conceida una estructura, el paso previo a su resolución es el estalecer

a&o que cargas se supone que se va a encontrar sometida a lo largo de su vida.

"or lo general el estalecimiento de las cargas a considerar viene regulado por

ormas, -nstrucciones o eglamentos =ficiales, quedando tan solo en contadas

ocasiones la fi&ación del valor de dichas acciones en manos del proyectista. Sin

emargo, dee tenerse siempre presente que estas normas son tan sólo una gu#a,por lo que la responsailidad final del diseño reside en el ingeniero industrial.

"or lo tanto, para diseñar una estructura, es necesario especificar primero las

cargas que act0an sore ella. Generalmente una estructura está sometida a varios

tipos de carga, que por su naturaleza, variación en el espacio o permanencia en el

tiempo pueden ser clasificadas en distintos grupos.

Clasificaci1n &e las acciones por s' nat'rale+a

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$as acciones se pueden clasificar seg0n su naturaleza en los siguientes gruposB

+ cciones &irectas) Son aquellas que se aplican directamente sore la

estructura. (n este grupo se incluyen el peso propio de la estructura, las restantes

cargas permanentes, las sorecargas de uso, etc.

+ cciones in&irectas) Son aquellas deformaciones o aceleraciones impuestas

capaces de dar lugar, de un modo indirecto, a fuerzas. (n este grupo se incluyen

los efectos deidos a la temperatura, asientos de la cimentación, acciones

geológicas, acciones s#smicas, etc.

Clasificaci1n &e las acciones por s' variaci1n en el espacio

$as acciones se pueden clasificar seg0n su variación en el espacio en los

siguientes gruposB

+ cciones fijas) Son aquellas que se aplican siempre en la misma posición.

@entro de este grupo se incluyen ásicamente las acciones deidas al peso propio

de los elementos estructurales y funcionales.

+ cciones libres) Son aquellas cuya posición puede ser variale en la estructura.

@entro de este grupo se incluyen fundamentalmente las sorecargas de uso.

Clasificaci1n &e las acciones por s' variaci1n en el tie,po

$as acciones se pueden clasificar seg0n su variación en el tiempo en los

siguientes gruposB

+ cciones per,anentes) Son aquellas que act0an en todo momento y son

constantes en magnitud y posición. @entro de este grupo se engloan el peso

propio de la estructura, de los elementos emeidos, accesorios y del

equipamiento fi&o.

+ cciones per,anentes &e valor no constante) Son aquellas que act0an en

todo momento pero cuya magnitud no es constante. @entro de este grupo se

incluyen aquellas acciones cuya variación es función del tiempo transcurrido y se

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producen en un 0nico sentido tendiendo a un valor l#mite, tales como las acciones

geológicas, etc. (l pretensado )"* puede considerarse de este tipo.

+ cciones variables) Son aquellas que pueden actuar o no sore la estructura.

@entro de este grupo se incluyen sorecargas de uso, acciones climáticas,

acciones deidas al proceso constructivo, etc.

+ cciones acci&entales) Son aquellas cuya posiilidad de actuación es pequeña

pero de gran importancia. (n este grupo se incluyen las acciones deidas a

impactos, e'plosiones, etc. $os efectos s#smicos pueden considerarse de este

tipo.

(sta clasificación queda recogida en el cuadro siguienteB

+ 1lases de cargas.+ /emporalidad @irectas -ndirectas.+ "ermanentes 1on cargas.+ @e pretensado.+


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formadas por los pesos de las columnas, vigas, losas, techo, muros fi&os,

ventanas, plomer#a, instalación eléctrica y otros dispositivos diversos.

"ara hallar el peso de los elementos de la estructura se puede recurrir a catálogos

de faricantes o prontuarios. /amién en el Ane&o 1 del 1/(+@E+A( )Acciones en

la edificación* se incluyen los pesos de materiales, productos u elementos

constructivos t#picos.

Sobrecar.as &e 'so

(stas cargas pueden variar en magnitud y localización, y son deidas al peso de

todos los o&etos que pueden gravitar sore la estructura deido al uso de la

misma, o incluso durante su e&ecución )sorecargas de e&ecución*. "or tanto,estas cargas pueden ser causadas por el peso de los o&etos colocados

temporalmente sore una estructura, por veh#culos en movimiento, personas,

maquinaria, instalaciones, moiliario, taiquer#a...

"ara calcular el valor de estas acciones se deen calcular las cargas deidas de

cada una de ellas, si ien, en cualquier caso, nunca podrán ser inferiores a las

indicadas por las normas de edificación.

(n ocasiones, puede resultar complicado predecir con e'actitud el valor de todas y

cada una de estas acciones, por lo que suele recurrirse al estudio de la historia de

estructuras e'istentes de similares caracter#sticas y funcionalidad, con el fin de

otener una estimación lo más apro'imada posile de la realidad.

Sobrecar.a &e viento

$as acciones que provoca el viento vienen determinadas como fuerzas por unidad

de superficie, que dependen de la zona eólica, de la altura sore el terreno, de la

situación topográfica )normal o e'puesta*, de la construcción )aierta o cerrada* y

de la forma, posición y orientación de los elementos con respecto al viento.

1uando las estructuras impiden el flu&o de viento, la energ#a cinética de éste se

convierte en energ#a potencial de presión, lo que causa la carga de viento.

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42/77

$os sismos producen cargas sore una estructura por medio de la interacción del

movimiento del suelo y las caracter#sticas de respuesta de la estructura. (stas

cargas resultan de la distorsión en la estructura causada por el movimiento del

suelo y la resistencia lateral de ésta. Sus magnitudes dependen de la cantidad y

tipo de aceleraciones del suelo, as# como de la masa y rigidez de la estructura.

$a carga s#smica a considerar dependerá de factores tales como la importancia de

la construcción )moderada, normal o especial, seg0n el daño a personas o a

servicios imprescindiles*, peligrosidad s#smica del territorio en que se uicará la

construcción

)(sto se otiene a partir de unos mapas de peligrosidad s#smica que nos darán el

valor de las aceleraciones s#smicas ásicas*, periodo de vida para el que se

proyecta la construcción, caracter#sticas del suelo en que se asentará la misma,etc. /odo ello se encuentra recogido en la orma de 1onstrucción

Sismorresistente.

C4!CU!O ESTRUCTUR!

#to&os &e c0lc'lo

@e todos es conocida la dificultad de aplicar los distintos métodos de cálculo

estructural en casos prácticos. $as formulaciones de las distintas teor#as llevan en

todos los casos, planteamiento de sistemas cada vez más comple&os de

ecuaciones diferenciales y en derivadas parciales, que las hacen imposiles de

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aplicar de forma directa en los casos prácticos, salvo, tal vez, a los más

elementales y que por tanto carecen de interés técnico real.

Surge entonces la necesidad de uscar métodos prácticos de cálculo estructural,

que asándose en las teor#as más o menos comple&as y en una serie de hipótesis

simplificativas de las mismas, permitan el análisis de estructuras por complicadas

que puedan ser sus respectivas geometr#as o los estados de carga a que éstas se

ven sometidas.

Aparecen as# a lo largo de los tres 0ltimos siglos, pero fundamentalmente en el

0ltimo de ellos, los distintos métodos de cálculo estructural utilizados actualmente.

(n general, en todos ellos utilizan hipótesis simplificativas sore la geometr#a de la

estructura, as# como el estado de cargas y el estado de deformaciones de la

misma.Seg0n sean el n0mero y la calidad de las hipótesis simplificativas de cada método,

tanto más pró'imos al comportamiento real de la estructura pueden ser los

resultados otenidos de su aplicación.

$os métodos de cálculo as# desarrollados, pueden clasificarse en orden creciente

de capacidad y e'actitud de los resultados, en los siguientes gruposB

+ ?étodos clásicos de la resistencia de materialesB

W ?étodos asados en los teoremas de ?ohr

W ?étodos asados en el teorema de 1astingliano

W ?étodo de 1remona

+ ?étodos iterativos

+ ?étodos matriciales

+ ?étodos de discretizaciónB

W ?étodo de los elementos finitos

W ?étodo de las diferencias finitas

A continuación se analizarán revemente cada uno de los métodos de cálculo

mencionado

#to&os cl0sicos &e la resistencia &e ,ateriales

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#to&os basa&os en los teore,as &e #o/r

Son métodos poco potentes, aplicados normalmente sore teor#a de elasticidad, y

utilizados en el cálculo de estructuras idimensionales de arras con a&o grado

de iperestaticida. Se asan normalmente en analizar cada arra por separado,

por medio de los teoremas de ?ohr de la viga con&ugada, y plantear un sistema de

ecuaciones lineales a través de la compatiilización de desplazamientos e'tremos

de arra y del equilirio de fuerzas en los nudos de la estructura. (n el caso de

estructuras con astantes nudos, aparecen sistemas voluminosos de ecuaciones

lineales que, se deen tratar y resolver manualmente, resultan engorrosos y

limitan mucho el método.

#to&os basa&os en el teore,a &e Casti.liano

Son métodos análogos a los anteriores, sólo que el análisis de los

desplazamientos de cada arra en particular se realiza por medio del teorema de

1astigliano, asado en el concepto de potencial interno de una viga.

#to&o &e Cre,ona

Se trata de un método de cálculo gráfico. (s un método aplicale sore

estructuras de arras articuladas, que se asa en el hecho de que una arra de

este tipo, sólo puede estar sometida a esfuerzo a'il! es decir, esfuerzo en la

dirección de la arra, y en el equilirio de fuerzas en los nudos. Se utiliza

fundamentalmente en el cálculo de estructuras de celos#a idimensionales, pues la

geometr#a tridimensional complica consideralemente el método. /iene la venta&a

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de su simplicidad, pero el inconveniente de estar limitado solamente a estructuras

planas de arras articuladas. (l método de los nudos y de las secciones se

fundamentan en el mismo principio que el método de 1remona, aplicando

respectivamente las ecuaciones de equilirio de cada nudo de la estructura, o a

una parte de la estructura separada del resto por medio del corte de tres arras

#to&os iterativos

$os métodos iterativos de cálculo de estructuras, se aplican sore estructuras

planas de arras con nudos r#gidos y constituyen un intento de evitar el sistema de

ecuaciones resultantes de estalecer la compatiilidad de giros en los nudos de

las mismas, sistema que podrá contener numerosas incógnitas en los casos degran hiperestaticidad, y que representaa dificultades prácticas importantes en la

época previa a la aparición del computador. (l camino elegido para ello, consiste

en resolver de forma iterativa un con&unto de estado más simples y cuya adición

conduce al resultado teórico.

(n la aplicación real, el proceso se interrumpe en la etapa en la que los resultados

numéricos han alcanzado la apro'imación requerida.

#to&os ,atriciales

$os métodos matriciales de cálculo de estructuras, se aplican sore estructuras

planas o espaciales de arras con nudos r#gidos o articulados. "ueden aplicarse

además sore teor#as lineales o no lineales.

Son métodos que aplican ideas del álgera matricial al cálculo estructural

apoyándose en el desarrollo de los ordenadores durante la 0ltima década y en el

desarrollo paralelo de procedimientos numéricos apropiados para éstos.

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(l empleo de la notación matricial presenta dos venta&as en el cálculo estructural.

@esde el punto de vista teórico, permite utilizar métodos de cálculo de una forma

compacta, precisa y al mismo tiempo completamente general. @esde el punto de

vista práctico, proporciona un sistema apropiado de análisis de las estructuras y

determina una ase muy conveniente para el desarrollo de programas de

ordenadores.

Su utilización es muy 0til en el cálculo de grandes y comple&as estructuras, en

lasm que los métodos manuales tradicionales, requieren una dosis e'cesiva de

esfuerzo humano.

=tra venta&a importante de los métodos matriciales frente a todos los mencionados

anteriormente consiste en que no desprecia las deformaciones producidas por el

esfuerzo a'il.

#to&os &e &iscreti+aci1n

(stos métodos se aplican sore estructuras planas o espaciales de arras )ya

sean de nudos r#gidos o articulados* o de placas, o ien sore estructuras

volumétricas generales que no se asimilen a la geometr#a de arras o placas.

"ueden aplicarse además sore teor#as lineales o no lineales. /ienen tamién un

planteamiento matricial y se apoyan, como los métodos matriciales, sore el

desarrollo de los ordenadores y de los procedimientos numéricos para los mismos.

(stos métodos se asan en los dos puntos siguientesB

+ $a estructura a analizar, que es un sistema continuo, se divide en un n0mero

finito de partes )elementos*, cuyo comportamiento se especifica mediante un

n0mero finito de parámetros.

+ $a solución del sistema completo, como ensamla&e de los elementos, se lleva a

cao por las mismas reglas que se aplican a los prolemas discretos tipo! es decir,

el estalecimiento de las relaciones entre fuerzas y desplazamientos para cada

elemento de la estructura, y el ensamla&e posterior con&unto de todos los

elementos por medio del estalecimiento del equilirio de nudos.

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47/77

C!SIAICCI5N "REVI DE ESTRUCTURS

.

#o&eli+aci1n &e estr'ct'ra

"ara analizar apropiadamente una estructura, deen hacerse ciertas

idealizaciones sore cómo están soportados y conectados los distintos elementos

entre s#. 6na vez que se haya determinado esto y se han especificado las cargas,

las fuerzas en los elementos y sus desplazamientos pueden encontrarse ien

utilizando la teor#a de la mecánica estructural aplicada directamente sore la

estructura idealizada, ien mediante un programa informático. (n este apartadoaordaremos algunas técnicas ásicas que nos permitirán simplificar los traa&os

del método de resolución elegido, ya sea este un método anal#tico, ien unos

numéricos.

(l análisis e'acto de una estructura nunca puede en realidad llevarse a cao, ya

que siempre tienen que hacerse estimaciones de las cargas y de las resistencias

de los diseños de materiales que componen la estructura. Además, los puntos de

aplicación de las cargas deen tamién estimarse. $a mayor o menor comple&idad

de la estructura a analizar y la otención de resultados satisfactorios, vienen

determinados por la forma en que se haya llevado a cao el modelado de la

estructura.

As# pues, si deseamos otener resultados de gran precisión, deeremos recurrir a

comple&os modelos que reco&an el mayor n0mero posile de detalles estructurales,

lo cual complicará enormemente el análisis de la estructura. Si por el contrario

empleamos un modelo demasiado sencillo, el análisis se simplificará

notalemente, si ien los resultados otenidos diferirán de la realidad tanto más

cuanto mayor sea la sencillez del modelo empleado. "or tanto, es necesario llegar

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48/77

a una solución de compromiso, en la cual empleemos un modelo que nos dé

resultados aceptales a la vez que no complique el análisis desmesuradamente.

@e esto se desprende que la validez o no de un modelo dependerá del grado de

precisión en los resultados que se necesite o desee en cada caso, de tal manera

que no es siempre un modelo que reco&a un mayor n0mero de detalles

estructurales será me&or que un modelo más simple.

Clasificaci1n &e las estr'ct'ras

6na vez idealizada la estructura, el siguiente paso será averiguar si ésta es m

isostática o hiperestática, pues dependiendo de uno u otro los métodos de análisisa emplear serán distintos.

Se dice que una estructura es isost0tica, cuando pueden determinarse todas las

solicitaciones que aparecen en la misma a partir de las ecuaciones de la estática.

1ae distinguir entre que lo sea e'teriormente, en cuyo caso se podrán otener

las reacciones en los apoyos! que lo sea internamente, se podrán otener los

esfuerzos que aparecen en las arras! o que lo sea gloalmente, en tal caso se

podrán otener tanto las reacciones en apoyos como esfuerzos en arras.

Se dice que una estructura es /iperest0tica, si e'isten más fuerzas desconocidas

que ecuaciones de equilirio aplicales.

(n caso de estructuras hiperestáticas, se puede hacer una nueva clasificación,

distinguiéndose entre estructuras traslacionales o intraslacionales, siendo los

métodos de resolución en cada caso distintos.

Se dice que una estructura es traslacional, cuando sus nudos sufren

desplazamientos al ser cargada.

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"ara que una estructura sea simétrica esta dee serlo tanto de forma como de

cargas. (n estos casos, tendremos que los puntos de la estructura pertenecientes

al e&e de simetr#a tan solo pueden desplazarse en la dirección de dicho e&e,

quedando el desplazamiento en cualquier otra dirección restringido as# como el

giro. (sto se traduce en que en las secciones pertenecientes al e&e de simetr#a tan

sólo puedan aparecer esfuerzos a'iles y momentos flectores, pero no cortantes.

"or lo tanto, en caso de tener una estructura simétrica, su solución se limitará a la

de una mitad de la misma, a la cual impondremos en las secciones del e&e de

simetr#a las condiciones anteriores, para lo cual consideramos aplicadas sore

dichas secciones unos esfuerzos ?i, i, momento y a'il respectivamente, cuyo

valor se otendrá restringiendo para tales secciones los giros y desplazamientosen dirección de los a'iales.

6na estructura será altimétrica cuando presente simetr#a de forma y altimetr#a de

carga. (n estos casos, tendremos que los puntos de la estructura pertenecientes

al e&e de altimetr#a no pueden desplazarse en la dirección del e&e de altimetr#a,

estando permitidos el giro y el desplazamiento en la dirección perpendicular a

dicho e&e. (sto se traduce en que en las secciones pertenecientes al e&e de

altimetr#a tan solo pueden aparecer esfuerzos cortantes, siendo nulos los a'iles y

flectores.

"or lo tanto, en caso de tener una estructura altimétrica, su solución se limitará a

la de la mitad de la misma, a la cual impondremos en las secciones del e&e de

altimetr#a las condiciones anteriores, para lo cual consideraremos aplicadas sore

dichas secciones unos esfuerzos 4i, cortante, cuyo valor se otendrá

restringiendo para tales secciones los desplazamientos en dirección de los

cortantes.

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Aunque en principio pueda parecer que estas simplificaciones tienen poca

aplicación, por la dificultad de encontrarse situaciones reales en que la carga sea

simétrica o antimétrica, lo cierto es que en realidad lo 0nico que realmente se

requiere para poder aplicar esto es que la estructura presente simetr#a de forma,

pues todo estado de carga puede descomponerse en uno simétrico y otro

antimétrico. (n esta situación encontraremos que este método es ampliamente

aplicale, por lo haitual de emplearse estructuras con simetr#a de forma en la

construcción, y por tanto pueden aligerarse los cálculos a realizar.

(sto 0ltimo puede realizarse en virtud del "rincipio de Superposición.

"rincipio &e s'perposici1n

(l principio de superposición constituye la ase de gran parte de la teor#a de

análisis estructural. "uede enunciarse como sigueB (l desplazamiento o esfuerzo

total en un punto de una estructura sometida a varias cargas se puede determinar

sumando los desplazamientos o esfuerzos que ocasiona cada una de las cargas

que act0an por separado. "ara que esto sea válido, es necesario que e'ista una

relación lineal entre las cargas, esfuerzos y desplazamientos.

@os requisitos deen imponerse para que el principio de superposición sea

aplicaleB

+ (l material estructural dee comportarse de manera elástica lineal, a fin de que

sea válida la ley de ooOe y el desplazamiento sea proporcional a la carga.

+ $a geometr#a de la estructura no dee sufrir camios importantes cuando se

aplican las cargas. Si los desplazamientos son grandes, entonces camian

consideralemente la posición y orientación de las cargas.

ótese que en la práctica estos requisitos serán respetados por mero

cumplimiento de la norma. "or un lado, toda estructura industrial se diseña para

que todos sus elementos traa&en en régimen elástico. "or otra parte, por

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consideraciones funcionales, de confort y estéticas, las deformaciones producidas

se encuentran limitadas.

Teore,a &e reciproci&a&

(l teorema de reciprocidad estalece que si tenemos una estructura cualquiera

sometida a dos estados de carga distintos, - y --, entonces el producto de las

cargas del estado - por los desplazamientos producidos en los puntos en que se

encuentran éstas aplicadas cuando se considera actuando el estado --

aisladamente, es igual al producto de las cargas del estado -- por los

desplazamientos de los puntos en que están aplicadas suponiendo que act0a al

estado - de forma aislado.

ESTUDIO GEOTHCNICO 3 CI#ENTCI5N

Est'&io .eotcnico

Antes de acometer cualquier proyecto u ora de edificación es necesario conocer

las caracter#sticas del terreno involucrado. 1on este fin se dee realizar un

reconocimiento geotécnico del terreno, cuyos o&etivos sonB

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+ @efinición de la tipolog#a y dimensiones de la ora, de forma que las cargas

generadas por cimentaciones, e'cavaciones y rellenos, o las cargas soportadas

por estructuras de contención, no produzcan situaciones de inestailidad o

movimientos e'cesivos de las propias estructuras o del terreno, que hagan peligrar

la ora estructural o funcionalmente.

Aunque no es haitual, en ocasiones la naturaleza del terreno puede hacer

modificar algunos parámetros de la solución previa del edificio.

+ @eterminación del volumen, localización y tipo de materiales que han de ser

e'cavados, as# como la forma y maquinaria adecuada para llevar a cao dicha

e'cavación.+ @efinición de los elementos de cimentación, tanto en cuanto a tipo )superficial o

profunda* como a dimensiones en planta y profundidad.

+ "revisión de prolemas relacionados con el aguaB profundidad de nivel freático,

riesgos deidos a filtraciones, arrastres, erosiones internas, sifonamiento, acción

de la helada, etc.! influencia del agua en la estailidad y asiento de las estructuras.

(n el informe geotécnico se plasmarán los resultados otenidos en el estudio

geotécnico, su interpretación y las conclusiones que se derian de su análisis,

generalmente en forma de recomendaciones para el proyecto y%o construcción de

la ora que ha sido o&eto de estudio.

Ci,entaciones s'perficiales

Se entiende como cimentación superficial aquella que transmite las cargas de la

estructura a las capas más superficiales del terreno sore un plano de apoyo

generalmente horizontal.

$as cimentaciones superficiales se emplean para transmitir al terreno cargas de

uno o varios pilares de la estructura o de los muros de carga o de contención de

tierras en los sótanos.

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$os principales tipos de cimentaciones superficiales sonB

+ -apatas aisla&asB zapatas individuales que recien la carga de un pilar )pueden

ser interiores, de medianer#a o de esquina*.

+ -apatas co,bina&asB zapatas que recogen L o más pilares contiguos.

+ -apatas corri&asB zapatas para alineaciones de H o más pilares o muros.

+ "o+os &e ci,entaci1nB recogen pilares aislados.

+ E,parrilla&osB cimentaciones corridas o continuas que se entrecruzan.

+ !osas &e ci,entaci1nB recogen todos los pilares de la estructura, curiendo

toda el área disponile en el solar. Se emplean para reducir asientos diferenciales

en terrenos heterogéneos, o cuando e'iste una variailidad importante de cargas

entre apoyos cercanos.

(l diseño de una cimentación superficial requiere la comproación de varios

aspectos relacionados tanto con la seguridad a la rotura )(stados $#mite Xltimos*,

com con el adecuado funcionamiento a lo largo de su vida 0til )(stados $#mite de

Servicio*.

$os estados l#mites 0ltimos que siempre harán de verificarse para las

cimentaciones superficiales, sonB

+ 'n&i,iento) Se produce cuando la capacidad soporte del terreno es

inferior a la carga transmitida por la cimentación.+ Desli+a,iento) Se produce cuando las tensiones de corte en el plano de

contacto zapata+terreno igualan o superan la resistencia a corte de dicho

contacto.

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+ "ilote aisla&oB aquél que está a una distancia lo suficientemente ale&ada de

otros pilotes como para que no tenga interacción geotécnica con ellos.

+ Gr'po &e pilotes) son aquellos que por su pro'imidad interaccionan entre s# o

están unidos mediante elementos estructurales lo suficientemente r#gidos, como

para que traa&en con&untamente.

+ -onas pilota&as) son aquellas en las que los pilotes están dispuestos con el fin

de reducir asientos o me&orar la seguridad frente a hundimiento en las

cimentaciones.

+ #icropilotes) son aquellos compuestos por una armadura metálica formada por tuos, arras o perfiles introducidos dentro de un taladro de pequeño diámetro,

pudiendo estar o no inyectados con lechada de mortero a presión más o menos

elevada.

$os pilotes pueden clasificarse atendiendo a distintos criteriosB

+ Se.n la for,a &e trabajoB pilotes por fuste, pilotes por punta.+ Se.n el ,to&o constr'ctivo) pilotes prefaricados hincados, pilotes

hormigonados Yin situZ.+ Se.n el ,aterial &el pilote) hormigón in situ, hormigón prefaricado,

acero, madera, mi'tos.

$as formas de fallo de una cimentación profunda pueden ser de diverso tipo. $os

tipos de rotura más comunes y que en cualquier caso deen verificarse sonB

+ 1apacidad estructural del pilote.

+ undimiento.

+ otura por arranque.

+ otura horizontal del terreno a&o cargas del pilote.

+ (stailidad gloal.

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$os estados l#mite de servicio en cimentaciones profundas están relacionados con

los movimientos. /anto en el proyecto de pilotes aislados como en el de grupo de

pilotes, se deen realizar comproaciones con respecto a asientos,

desplazamientos transversales, etc., en los que entra en &uego además de la

resistencia del terreno, tamién su deformailidad.

Al igual que para la cimentación superficial, además de las comproaciones sore

(stados $#mite Xltimos y de Servicio, pueden ser necesarias otras

comproaciones adicionalesB pérdida de capacidad portante por socavación

provocada por cursos fluviales, daños a estructuras pró'imas, corrosión de lospilotes metálicos, e'pansividad del terreno, protección contra la helada, ataque

qu#mico, asientos por mala limpieza del fondo, posiles efectos s#smicos.

GEO#ETR

(n primer lugar y tras haer creado el archivo de traa&o y seleccionado el modo

de visualización de las ventanas )vistas, escalas*, se procederá a la selección de

la normativa a considerar en los cálculos y el sistema de unidades.

6na vez realizados los primeros pasos enunciados en el párrafo anterior, se

procederá a definir la geometr#a de la estructura de la nave industrial que estará

formada por nudos y arras.

$os programas de cálculos nos permiten realizar la definición de la geometr#a de

diferentes manerasB malla tridimensional, nave industrial estándar, introducción de

nudos por coordenadas...pudiendo elegir la más adecuada en cada caso concreto.

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Al introducir la geometr#a de la estructura deemos de&ar determinados los tipo de

unión entre arras )r#gido, articulada* y los tipo de apoyos )empotrado, apoyado*.

6na de las venta&as de programas de calculos es que nos permite definir

con&untos de elementos )pilares de hastial, pilares de pórticos, pilares de for&ado,

vigas de cuierta, vigas de for&ado* lo que facilita el pre dimensionamiento

posterior.

CRGS

6na vez definida la geometr#a de la estructura, es posile introducir el estado de

cargas que act0a sore ella.

(l programa de cálculo nos permite seleccionar las hipótesis de carga y activar o

desactivar determinadas acciones como el peso propio de las arras, la carga

s#smica.

"ara introducir las cargas en primer lugar hay que definirlasB elemento sore el

que va a actuar )nudo o arra*, tipo de carga )continua, puntual, momento*, valor,

dirección y sentido, e hipótesis )permanente, sorecarga, nieve, viento*.

(s importante realizar un estudio de las cargas a considerar y estalecer los

criterios para la introducción de las mismas, de forma que no se originen

prolemas por duplicidad o errores en la dirección o sentido de las mismas o en

las unidades.

SECCIONES

1omo paso previo al cálculo de la estructura, es necesario asignar a cada una de

las arras una sección )predimensionamiento*. "ara ello los programas de

cálculos disponen de una ase de datos con los perfiles normalizados, siendo

posile modificarlos, girarlos...hasta conseguir la posición y geometr#a correcta.

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(n función de si la arra es un pilar, una viga, una correa, un arriostramiento...se

le asignará un perfil de una serie determinada )(A, -"(, NK, $...*, ya que cada

uno de los elementos traa&a de forma diferente.

1omo se ha indicado anteriormente, si la estructura está dividida en con&untos

podemos asignar una sección para todos los elementos que lo forman y nos evita

tener que ir asignando una sección arra a arra.

C4!CU!O

C0lc'lo &e esf'er+os

6na vez definida la geometr#a, introducido el sistema de cargas y asignado un

predimensionamiento, es posile solicitar el cálculo de esfuerzos.

/ras realizar el cálculo de esfuerzos y seleccionar los materiales tanto de la

estructura como de la cimentación, se podrá comproar las secciones de acero y

calcular la cimentación.

Co,probaci1n &e secciones &e acero

Antes de iniciar la comproación de las secciones de acero es necesario definir las

opciones de cálculo )coeficientes, l#mites de pandeo y de flecha*.

Al realizar la comproación, los programas de cálculos nos darán el listado de

errores especificando cual es prolema de fallo en cada una de las arras y la

sección recomendada. @ado esto tenemos dos opcionesB modificar de forma

manual los perfiles asignados hasta que la comproación sea correcta o

selecciona la opción de optimizar, de igual forma hasta conseguir que todos los

perfiles cumplan a resistencia y a flecha.

C0lc'lo &e ci,entaci1n

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#TERI!ES

CERO

Acero estructural S+L8F+[.

$#mite elástico P L.9;; \g%cmL

( P L.:;;.;;; \g%cmL

G P 9:;.;;; \g%cmL

CERO R#DURS

Será corrugado, tipo E+F;;+S

CONCRETO

Será del tipo A+L; y A+LF, de resistencia a la rotura de L;; y LF; Og%cmL, para

solera y cimentación respectivamente, proeta cil#ndrica de :F cm ∅ y de H; cm

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de altura, con edad apro'imada de L9 d#as. (l árido tendrá un tamaño de R; mm,

resistencia plástica y compactación por virado.

/odos los materiales empleados contarán con sus certificados de calidad

correspondiente los cuales deen ser entregados a la dirección facultativa durante

la e&ecución de las partidas su&etas a esta prescripción.

COEAICIENTES DE SEGURIDD

Seg0n la norma venezolana, se han considerado los siguientes coeficientes, de

mayoración d

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Diseño de Galpones Acero y Madera