Proyecto de construcción de Planta de Transferencia de Residuos Industriales Memoria de cálculo

Transcripción

1 INDICE 1. OBJETIVO 2. GENERALIDADES 2.1. Acciones 2.2. Cálculos 2.3. Dimensionado 2.4. Soporte informático 3. CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES 3.1. Hormigón 3.2. Redondos 3.3. Acero laminado 4. VALORACIÓN DE LAS ACCIONES 4.1. Gravitatorias 4.2. Viento 5. DATOS DEL TERRENO 6. COEFICIENTES DE SEGURIDAD 6.1. Hormigón 6.2. Redondos 6.3. Acero laminado 6.4. Cargas para estructuras metálicas 6.5. Terreno cimentación 7. HIPÓTESIS DE CARGA 8. COMBINACIONES DE CARGAS 8.1. Combinaciones para estructuras metálicas Combinaciones utilizadas por programa para envolventes 9. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE CÁLCULO 9.1. Cimentación Zapatas Placas de anclaje 9.2. Estructura Vigas metálicas Pilares metálicos

2 1. Objetivo Se trata de definir los criterios que se han seguido para diseñar la estructura portante, incluidos los cimientos de un almacén en Gernika-Lumo. La estructura resistente se proyecta con vigas y pórticos metálicos sobre los que se apoyará únicamente una chapa metálica de 6 mm. La cimentación se proyecta con zapatas aisladas. Observaciones: No se ha tenido en cuenta la reducción de sobrecargas en relación a la altura del edificio, ni los efectos térmicos debidos a las pequeñas dimensiones del edificio Soporte Informático 1. Tipo de ordenador: 2. Generalidades 2.1. Acciones La estimación de las acciones que graviten sobre las diferentes plantas de la estructura se ha realizado de acuerdo con lo que marca la Norma DB SE-AE (CTE) (2006) Se ha utilizado un ordenador PENTIUM IV 2,4 GHz del propio estudio. 2. Tipo de programa: A) Programa "CYPECAD ESPACIAL" 2.2. Cálculos Para el cálculo de los esfuerzos producidos en los pórticos metálicos que tendrán que soportar la carga uniformemente repartida que le transmite el forjado se ha utilizado el programa de calculo matricial espacial de barras CYPECAD ESPACIAL. Programa que realiza el análisis de las solicitaciones mediante un cálculo espacial en 3D, por métodos matriciales de rigidez, formando las barras los elementos que definen la estructura: pilares, vigas,..., discretizando las losas macizas en elementos de 25 cm de longitud Dimensionado Para el dimensionado de los diferentes elementos que configuran la estructura se han seguido las recomendaciones pertinentes de la "Instrucción para el proyecto y la ejecución de obras de hormigón (EHE-98), adoptándose el método del rectángulo y el Código técnico de la edificación. Seguridad estructural: acero. Se establece la compatibilidad de deformaciones en todos los nudos, considerando 6 grados de libertad, y se crea la hipótesis de indeformabilidad del plano de cada planta, para simular el comportamiento del forjado, impidiendo los desplazamientos relativos entre sus nudos. Para todos los estados de carga se realiza un cálculo estático y se supone un comportamiento lineal de los materiales y, por tanto, un cálculo de primer orden, con motivo de la obtención de

3 desplazamientos y esfuerzos. Los pilares se calculan teniendo en cuenta los efectos de segundo orden y pandeo, según el momento P. 4. Valoración de las acciones 4.1. Gravitatorias 3. Características de los materiales Superficiales: Los materiales que se utilicen en la estructura tendrán las características de calidad siguientes: 3.1. Hormigón (HA-25/B/12/I) (HA-25/B/12/IIa) a. Cubierta 1. Peso propio forjado chapa g=6mm...40 Kp/m 2 2. Sobrecarga de nieve y mantenimiento Kp/m 2 El hormigón de la estructura tendrá una resistencia característica de proyecto de 25 N/mm 2 (VENTICINCO NEWTONS POR MILÍMETRO CUADRADO) y consistencia blanda, medida máxima del árido 12 mm y ambiente I (interior protegido) y 12 mm de medida máxima del árido y ambiente IIa para cimientos Redondos Serán del tipo B-500 S, de resistencia a la rotura no inferior a 500 N/mm 2. (QUINIENTOS NEWTONS POR MILÍMETRO CUADRADO ). Total cargas Permanentes...40 Kp/m 2 Total cargas Variables Kp/m 2 TOTAL Kp/m Viento Según DB SE-AE (CTE), el edificio corresponde a la zona eólica C, y el grado de aspereza del entorno es IV. 5. Datos del terreno 3.3. Acero laminado Será del tipo S 275 JR (A.42 b), de límite de fluencia no menor de 275 N/mm5. (DOSCIENTOS SETENTA Y CINCO NEWTONS POR MILÍMETRO CUADRADO). No se dispone de estudio geotécnico, por lo que se han estimado los siguientes datos para la capa de apoyo: Tensión admisible del terreno adm = 2.00 Kg/cm 2 Peso específico = 2,00 Tn/m 3 húmeda Angulo de rozamiento interno = 30º Cohesión aparente c = 0 Nivel freático No se ha detectado

4 Agresividad terreno nula Agresividad del agua nula 6. Coeficientes de seguridad De acuerdo con las normas ya citadas anteriormente se han usado los coeficientes que se detallan a continuación: Sobrecarga más otra acción variable 1,5 Sobrecarga más dos acciones variables Viento más otra acción variable 1,5 Viento más dos acciones variables Nieve más otra acción variable 1,5 Nieve más dos acciones variables 6.1. Hormigón 6.5. Terreno cimentación Se ha tomado el valor d'1,5 (UNO COMA CINCO) que corresponde a un control normal mediante probetas Redondos Se ha tomado el valor d'1,15 (UNO COMA QUINCE) que corresponde a un control normal de las armaduras Acero Laminado Se ha tomado el valor de 3,0 (TRES COMA CERO). 7. Hipótesis de carga De acuerdo con lo que se especifica en el Art. 9 de la Norma EHE-08, se han analizado, en toda la estructura las hipótesis de carga para el cálculo de los esfuerzos resultantes en elementos, barras y nudos, teniendo en cuenta en cada caso la combinación de las hipótesis de cálculo más desfavorable. Se ha tomado el valor d'1,0 (UNO COMA CERO) que corresponde a los aceros homologados con sello Cargas en estructuras metálicas Se han tomado los siguientes valores, según sea la naturaleza de la carga: Las hipótesis consideradas en el cálculo se indican a continuación: 1.-ACCIONES PERMANENTES (G): pesos propios. 2.-ACCIONES PERMANENTES DE VALOR NO CONSTANTE (G * ): acciones reológicas. 3.-ACCIONES VARIABLES (Q): sobrecargas, acciones climáticas, ACCIONES ACCIDENTALES (A): impactos, sismo,... Peso propio desfavorable Peso propio favorable 1,0

5 8. Combinaciones de cargas 8.1 Combinaciones para estructuras metálicas La COMBINACIÓN DE HIPÓTESIS DE CARGA más desfavorable, según la tabla de la norma NBE-EA-95, será: Coeficiente de ponderación γ s con el efecto de la acción: Hipótesis de carga Tipo de acción Desfavorable Favorable CASO I Acciones constantes y combinación de dos acciones variables independientes CASO II Acciones constantes y combinación de tres acciones variables independientes Ia Ib Ic Acciones permanentes Sobrecargas Viento Acciones permanentes Sobrecargas Nieve Acciones permanentes Viento Nieve Acciones permanentes Sobrecargas Viento Nieve 1,00 1,00 1,00 1,00 ESTADO DE COMBINACIÓN 1: Hipótesis simples. ESTADO DE COMBINACIÓN 2: Acero (Estados límite últimos) ESTADO DE COMBINACIÓN 3: Hormigón (Estados límite últimos) ESTADO DE COMBINACIÓN 4: Cimentación. Equilibrio (Estados límite últimos) ESTADO DE COMBINACIÓN 5: Cimentación. Tensiones del terreno (Tensiones admisibles) ESTADO DE COMBINACIÓN 6: Genéricas ESTADO DE COMBINACIÓN 7: Desplazamientos (Estados límite de servicio) 9. Descripción del proceso de cálculo Para una mayor comprensión y análisis del proceso de cálculo y simplificaciones de la estructura se ha descompuesto el presente capítulo en: 9.1. Cimientos Zapatas 8.3 Combinaciones utilizadas por el programa para envolventes Para una correcta interpretación de los resultados se han escogido en cada caso la COMBINACIÓN DE HIPÓTESIS DE CARGA más desfavorable, todo eso con la afectación de los correspondientes coeficientes de mayoración y reductores que permiten las normas. La estructura portante del edificio transmite las cargas al terreno mediante unas zapatas trabajando a flexión simple. Para realizar el cálculo de zapatas, se adopta la hipótesis de una distribución uniforme de presiones sobre el terreno. La ley de respuesta del terreno será por tanto lineal y rectangular, incluido en el caso de zapatas excéntricas.

6 De acuerdo con los artículos 13, 42, 46 de la norma EHE- 08, se usa el método de los Estados Límite Últimos, comprobando: Estado límite de la tensión normal (art. 42E) Estado límite de agotamiento de secciones (art. 44E) Estado límite de agotamiento de punzonamiento (art. 46E) Estado límite de equilibrio (teniendo en cuenta el origen de la carga, si es permanente o variable y si es favorable o desfavorable) En todo caso, y siempre de acuerdo con los criterios de la Dirección Facultativa se podrían variar estos resultados manteniendo las cuantías proporcionalmente Placas de anclaje En la comprobación de una placa de anclaje, la hipótesis básica asumida por el programa es de placa rígida o hipótesis de Bernouilli. Esto implica suponer que la placa permanecerá plana ante los esfuerzos a los que se ve sometida, de forma que se pueden despreciar sus deformaciones a efectos del reparto de cargas. Para que eso se cumpla, la placa de anclaje tiene que ser simétrica y suficientemente rígida (grosor mínimo en función del lado). Las comprobaciones que se tienen que efectuar para validar una placa se dividen en tres grupos, según el elemento comprobado: hormigón de la cimentación, pernos de anclaje y la placa propiamente dicha, con rigidizadores, si fueran necesarios. 1. Consiste en verificar que Comprobación sobre el hormigón en el punto mas comprimido bajo la placa no se supera la tensión admisible del hormigón. El método utilizado es el de las tensiones admisibles, suponiendo una distribución triangular de tensiones sobre el hormigón que solo pueden ser de compresión. Además, se desprecia el rozamiento entre el hormigón y la placa de anclaje, o sea, la resistencia a cortante y la torsión se confía exclusivamente a los pernos. 2. Comprobaciones sobre los pernos. Cada perno se ve sometido, en el caso más general, a un esfuerzo axial y un esfuerzo cortante, evaluándose cada uno de ellos de forma independiente. El programa considera que en placas de anclaje apoyadas directamente en la cimentación, los pernos sólo trabajan a tracción. En caso de que la placa esté situada a cierta altura sobre la cimentación, los pernos podrán trabajar a compresión, comprobando el pandeo sobre los mismos (se considera el modelo de viga biempotrada, con posibilidad de desplazamiento relativo de los apoyos perpendicular a la directriz: b = 1) y la translación de esfuerzos en la cimentación (aparece flexión debida a los cortantes sobre el perfil). El programa hace tres grupos de

7 comprobaciones en cada perno: Tensión sobre el tallo. Consiste en comprobar que la tensión no supere la resistencia de cálculo del perno. Comprobación del hormigón circundante. Además del agotamiento del tallo del perno, otro motivo de su fallo es la rotura del hormigón que lo envuelve por uno o más de los siguientes motivos: - Deslizamiento por pérdida de adherencia. - Rotura por cono de rotura. - Rotura por esfuerzo cortante (concentración de tensiones por efecto cuña). Para calcular el cono de rotura de cada perno, el programa supone que la generatriz del mismo forma 45 grados con su eje. Se tiene en cuenta la reducción de superficie efectiva por la presencia de otros pernos al lado, dentro del cono de rotura. No se tienen en cuenta los siguientes efectos, que tiene que ser verificada por el usuario: - Pernos muy cerca del límite de la cimentación. No se tiene que situar ninguno a menos distancia del borde de la cimentación que su longitud de anclaje, ya que se reduciría la superficie efectiva del cono de rotura y además aparecería otro mecanismo de rotura lateral por cortante no contemplado en el programa. - Grosor reducido de la cimentación. No se contempla el efecto del cono de rotura global que aparece cuando hay varios pernos agrupados y el grosor del hormigón es pequeño. - El programa no contempla la posibilidad de usar pernos pasantes, ya que no hace las comprobaciones necesarias en este caso (tensiones en la otra cara del hormigón). Aplastamiento de la placa. El programa también comprueba que, en cada perno, no se supere el cortante que produciría el aplastamiento de la placa contra el perno. 3. Comprobaciones sobre la placa Cálculo de tensiones globales. El programa construye cuatro secciones en el perímetro del perfil, comprobándolas todas frente a tensiones. Esta comprobación sólo se hace en placas con voladizo (no se tienen en cuenta los pandeos locales de los rigidizadores). Cálculo de tensiones locales. Se trata de comprobar todas las placas locales en las que perfil y rigidizadores dividen la placa de anclaje propiamente dicha. Para cada una de estas placas locales, a partir de la distribución de tensiones en el hormigón y de axiles en los pernos, se calcula su momento flector ponderado pésimo, comparando con el flector de agotamiento plástico.

8 9.2. Estructura Vigas metálicas La estructura metálica se ha dimensionado con un cálculo isostático, comprobando que las tensiones no sean mayores que las admisibles, y que las flechas no superen el valor de L/ Pilares metálicos: El cálculo de los pilares metálicos se ha hecho a compresión compuesta utilizando los coeficientes de pandeo preconizados en la norma DB SE-A (CTE). Se consideran los efectos de segundo orden, definiendo un momento por efecto o P-, M P debido a cada una de las hipótesis gravitatorias definidas por los desplazamientos debidos a la acción horizontal (viento y sismo) multiplicados por un factor que tenga en cuenta la reducción del módulo de elasticidad del acero.