8.3. Método de cálculo. Zona A

Transcripción

1 58 Diagnosis y rehabilitación de La Masía de Masquefa (Silvia Pitarch / Rafael Palomino). Acciones sobre barandillas y elementos divisorios Son las acciones derivadas del uso que actúan a lo largo de una línea. Estos valores se obtienen de la tabla. del CTE-SE-AE.. Viento Son las producidas por el viento sobre los elementos expuestos a él. Para esta determinación se considera que esta actuando horizontalmente sobre los elementos y con una dirección que forma un ángulo de aproximadamente 10º respecto la horizontal.. Acciones térmicas Son las producidas por las dilataciones de los materiales a causa de las variaciones de temperatura La acción térmica se puede calcular a través de la tabla.6 de la normativa CTE. 5. Nieve Es la carga que ha de soportar la estructura en caso de nevada. La carga de nieve dependerá de la altitud de la población donde se sitúe el edificio. Para ello hemos mirado que altitud tiene la masía que estudiamos (57 m) y hemos buscado en la tabla.7 (Sobrecarga de nieve) la capital de provincia más próxima que salga. Esa es Barcelona pero su altitud es de cero metros. Por lo que nos hemos dirigido al anejo E de la DB-SE-AE para establecer la zona climática y según la altitud donde esta ubicada determinar la sobrecarga de nieve (0,6 kn/m ) Acciones accidentales 1. Seísmo Las acciones sísmicas se tendrán en cuenta según NSCE Clasificación de la madera Para poder recalcular las estructuras de madera se ha tenido que averiguar que tipo de madera se uso en su construcción. Lo más probable es que utilizaran madera de la zona, por lo que hemos averiguado que en la zona crecen pinos concretamente el pino carrasco. El pino carrasco es de la familia pinus halpensis. Aunque esta tipología de pino no se encuentra en la tabla de especies arbóreas del SE-M (tabla C.). Por ello, se ha escogido la madera con menor resistencia según la UNE 56.5 (Pino insignis: tipo ME- de resistencia C18). Establecido el tipo de madera ahora habremos de conocer las propiedades de la madera. Para ello, usaremos los valores que da la tabla E.1 situada en el Anejo E. También se definirá el factor de modificación (según la tabla.) y el coeficiente de seguridad (según la tabla.) que a continuación enumeramos: Propiedades de la madera C18: f=18 N/mm E=9 kn/mm Factor de modificación: 0,80 Coeficiente de seguridad: 1,0 8.. Método de cálculo Cálculo del descenso de cargas en el muro Para el cálculo se ha escogido el muro más desfavorable de las zonas que rehabilitaremos. Zona A. Incendio Se encuentra definido en CT-DB-SI.. Impacto Hace referencia al impacto o a otros posibles accidentes como son las explosiones Coeficientes de seguridad Los coeficientes de seguridad adoptados afectan tanto a las características mecánicas de los materiales utilizados, como a las acciones que solicitaran la estructura. Los coeficientes utilizados se detallan a continuación: Coeficiente de seguridad de 1,5 para el peso propio Coeficiente de seguridad de 1,50 para las demás cargas Fig Esquema del descenso de cargas (sección de la Zona A)

2 Diagnosis y rehabilitación de La Masía de Masquefa (Silvia Pitarch / Rafael Palomino) 59 Datos necesarios para el descenso de cargas Luz planta cubierta / :,77 m. Luz planta piso / :,15 m (revoltón ladrillo) + 1,76 m (solera ladrillo) Altura planta piso:,69 m Altura planta baja:,8 m Espesor pared planta cubierta / piso: 70 cm. Espesor pared planta baja: 75 cm. Peso Propio y sobrecargas de la cubierta Peso propio: 1,50 kn/m Sobrecarga de uso: 1,00 kn/m Sobrecarga de nieve: 0,60 kn/m,10 kn/m 10 kg/m Calculo de la resistencia a compresión de la pared de tapia. Al ser un material que no aparece en el CTE hemos buscado la tensión de rotura en el libro Bases para el diseño y construcción con tapial (ver en el anexo de la tabla). El método más correcto seria averiguar la tensión real que soporta nuestra pared. A = 75 cm x 100 cm = cm σ adm = 1 kg/cm σ total = 16,88 kn / cm = 0,0 kn/cm, kg/cm σ adm > σ total 1 >, CUMPLE Zona C Peso Propio y sobrecargas del forjado Hay dos tipos de forjados por lo que haremos dos cálculos Peso propio revoltón: 1,5 kn/m Sobrecarga de tabiques: 1,00 kn/m Sobrecarga de uso: 5,00 kn/m 7,5 kn/m 75 kg/m Peso propio solera: 0,65 kn/m Sobrecarga de tabiques: 1,00 kn/m Sobrecarga de uso: 5,00 kn/m 6,65 kn/m 665 kg/m Peso Propio de la pared de tapia Peso propio: 1 kn/m.100 kg/m Cálculo Cubierta:,77 m x 1m x,10 kn/m = 1,78 kn Forjado con revoltón:,15 m x 1m x 7,5 kn/m = 15,80 kn Forjado con solera: 1,76 m x 1m x 6,65 kn/m = 11,70 kn Pared piso:,69 m x 0,7 m x 1 m x 1 kn/m = 68,9 kn Pared baja:,8 m x 0,75 m x 1 m x 1 kn/m = 51,66 kn 16,88kN kg Calculo de la resistencia a compresión del terreno. Para ello suponemos que tenemos una sección de la pared con una base de 95 cm x 100 cm. A = 95 cm x 100 cm = cm σ adm = kg/cm (es la considera al no tener un estudio geotécnico) σ total = 16,88 kn / cm = 0,017 kn/cm 1,7 kg/cm σ adm > σ total > 1,7 CUMPLE Fig. 8.. Esquema del descenso de cargas (sección de la Zona C) Datos necesarios para el descenso de cargas Luz planta cubierta / : Luz planta piso / : Altura planta piso: Altura planta baja: Espesor pared planta cubierta / piso: Espesor pared planta baja:,8 m 1,70 m 1,6 m,9 m 56 cm 56 cm Peso Propio y sobrecargas de la cubierta Peso propio: 1,50 kn/m Sobrecarga de uso: 1,00 kn/m Sobrecarga de nieve: 0,60 kn/m,10 kn/m 10 kg/m Peso Propio y sobrecargas del forjado Peso propio revoltón: 1,5 kn/m Sobrecarga de tabiques: 1,00 kn/m Sobrecarga de uso: 5,00 kn/m 7,5 kn/m 75 kg/m

3 60 Diagnosis y rehabilitación de La Masía de Masquefa (Silvia Pitarch / Rafael Palomino) Peso Propio de la pared de tapia Peso propio: 1 kn/m.100 kg/m Cálculo Cubierta:,8 m x 1m x,10 kn/m = 1,7 kn Forjado con revoltón: 1,70 m x 1m x 7,5 kn/m = 1,50 kn Pared piso: 1,6 m x 0,56 m x 1 m x 1 kn/m = 17,17 kn Pared baja:,9 m x 0,56 m x 1 m x 1 kn/m = 8,69 kn 81,6 kn 8.16 kg Calculo de la resistencia a compresión del terreno. Para ello suponemos que tenemos una sección de la pared con una base de 76 cm x 100 cm: A = 76 cm x 100 cm = cm σ adm = kg/cm σ total = 81,6 kg / cm = 0,01 kn/cm 1,07 kg/cm σ adm > σ total > 1,07 CUMPLE Calculo de la resistencia a compresión de la pared de tapia. Al ser un material que no aparece en el CTE hemos buscado la tensión de rotura en el libro Bases para el diseño y construcción con tapial (ver en el anexo de la tabla). El método más correcto seria averiguar la tensión real que soporta nuestra pared. A = 56 cm x 100 cm = cm σ adm = 1 kg/cm σ total = 81,6 kn / cm = 0,01 kn/cm 1,6 kg/cm σ adm > σ total 1 > 1,6 CUMPLE 8... Recálculo de la estructura Zona A Se calculara el forjado de la habitación PB-A6 Datos necesarios Sección de la viga: 9x18 cm Intereje: 0,58 cm Luz del forjado:,0 m Tipo de madera C18: f=18 N/mm E=9 kn/mm Factor de modificación (K mod ): 0,80 Coeficiente de seguridad: 1,0 Peso Propio y sobrecargas del forjado Peso propio revoltón: 1,5 kn/m x 1,5 1,8 kn/m Sobrecarga de tabiques: 1,00 kn/m x 1,50 1,50 kn/m Sobrecarga de uso: 5,00 kn/m x 1,50 7,50 kn/m 10,8 kn/m 1.08 kg/m Pasamos la carga a lineal 10,8 kn/m x 0,58 m = 6,8 kn/m 6,8 kg/cm Calculo de la Inercia del perfil b h 9 18 I = =.7cm 1 1 Calculo del movimiento máximo q L 6,8,0 M = = = 1,51kN m 15.16,50kg cm 8 8 b h 9 18 W = = 86cm 6 6 Comprobación de la flecha Compararemos la flecha con la con la flecha máxima que no deberá superar L/500. L 5 q L 0 5 6,8 0 0,86cm 7,10cm NO CUMPLE E I Comprobación a flexión La flexión habrá de ser superior a 9 N/mm que es la tensión de la madera. M W 15.16,50 7,17 σ = = = 0,8kg / cm 110,77kg / cm NO CUMPLE Las vigas no soportan las solicitaciones mínimas exigidas por el CTE debido a que los forjados están en mal estado. Por ello decidimos derribarlos y ejecutarlos de nuevo. Estos nuevos forjados se realizaran con madera contralaminada por sus cortos tiempos de construcción y por ser una opción poco agresiva para el muro de tapial ya que es un material ligero. f 180 σ = k mod 0,8 = 110,77kg / cm γ 1,0

4 Diagnosis y rehabilitación de La Masía de Masquefa (Silvia Pitarch / Rafael Palomino) 61 Zona C Se calculara el forjado de la habitación PB-C7 Datos necesarios Sección de la viga: 15x15 cm Intereje: 0,60 cm Luz del forjado:,0 m Tipo de madera C18: f=18 N/mm E=9 kn/mm Factor de modificación (K mod ): 0,80 Coeficiente de seguridad: 1,0 f 180 σ = k mod 0,8 = 110,77kg / cm γ 1,0 Peso Propio y sobrecargas del forjado Peso propio revoltón: 1,5 kn/m x 1,5 1,8 kn/m Sobrecarga de tabiques: 1,00 kn/m x 1,50 1,50 kn/m Sobrecarga de uso: 5,00 kn/m x 1,50 7,50 kn/m 10,8 kn/m 1.08 kg/m Comprobación a flexión La flexión habrá de ser superior a 9 N/mm que es la tensión de la madera. M W 9.9,66 56,5 σ = = = 165,7kg / cm 110,77kg / cm NO CUMPLE Las vigas no soportan las solicitaciones mínimas exigidas por el CTE debido a que los forjados están en mal estado. Por ello decidimos derribarlos y ejecutarlos de nuevo. Estos nuevos forjados se realizaran con madera contralaminada por sus cortos tiempos de construcción y por ser una opción poco agresiva para el muro de tapial ya que es un material ligero Cálculo de la nueva estructura ZONA A Se calculara la dimensión del nuevo forjado con una viga rectangular de 16x5 de madera aserrada del tipo C- y unos tablones de madera contralaminada del tipo G- de 16 mm de canto y de ancho de,0 m. Pasamos la carga a lineal 10,8 kn/m x 0,60 m = 6,9 kn/m 6,9 kg/cm Calculo de la Inercia del perfil b h I = =.18,75cm 1 1 Calculo del movimiento máximo q L 6,9,0 M = = = 9,7kN m 9.780,50kg cm 8 8 b h W = = 56,5cm 6 6 Comprobación de la flecha Compararemos la flecha con la con la flecha máxima que no deberá superar L/500. L 5 q L 0 5 6,9 0 0,68cm,97cm NO CUMPLE E I ,75 Fig. 8.. Dimensiones del nuevo forjado Este sistema empleado para el forjado trabajara como una unidad para poder absorber mejor las tensiones. Los elementos mecánicos de fijación empleados son los que se contemplan en el DB SE-M. Las uniones se realizaran mediante unos tornillos de tirafondos. Datos necesarios Intereje: 0,60 cm P. pavimento: 0,5 kn/m Luz del forjado:,1 m P. aislamiento: 0,0 kn/m Tipo de madera: f= N/mm P. tablero for: 8 kn/m x 0,16m=1,168 kn/ kn/m E=11 kn/mm P. tablero cub: 8 kn/m x 0,00m=1,60 kn/ kn/m Factor de modificación (K mod ): 0,80 P. viga:,5 kn/m x 0,5m=1,15 kn/m Coeficiente de seguridad: 1,0 f 0 σ = k mod 0,8 = 17,69kg / cm γ 1,0

5 6 Diagnosis y rehabilitación de La Masía de Masquefa (Silvia Pitarch / Rafael Palomino) Peso Propio y sobrecargas de la cubierta Peso propio: 1,6 kn/m x 1,5,18 kn/m Sobrecarga de uso: 1,00 kn/m x 1,50 1,50 kn/m Sobrecarga de nieve: 0,60 kn/m x 1,50 0,90 kn/m,58 kn/m 58 kg/m ( A1 Y1 ) + ( A Y ) + ( A Y ) + ( A Y ) Y = = A ((60 0,) 7,90) + ((60 0,),0) + ((60 0,) 6,70) + ((16 5) 1,5) = (60 0,) + (60 0,) + (60 0,) + (16 5) Por tanto las distancias son: = 6.976,76 61, = 15,1cm Peso Propio y sobrecargas del forjado Peso propio:,8 kn/m x 1,5,81 kn/m Sobrecarga de tabiques: 1,00 kn/m x 1,50 1,50 kn/m Sobrecarga de uso: 5,00 kn/m x 1,50 7,50 kn/m Pasamos la carga a lineal 1,81 kn/m x 0,60 m (intereje) = 7,69 kn/m 7,69 kg/cm 1,81 kn/m 1.81 kg/m Calculamos la Inercia del nuevo forjado por el Teorema de Steiner El forjado de madera contralaminada esta formado por capas cruzadas dispuestas en láminas longitudinales y transversales. Para realizar el cálculo solo hemos de escoger las capas que trabajaran. El tablero de 16 mm esta formado por cinco capas (++++) I = ( I + A d ) = ( I + A d ) + ( I + A d ) + ( I + A d ) + ( I A d ) d = 7,90 15,1, 78cm d =,0 15,1 17, 18cm 1 = = d = 6,70 15,1 11, 58cm d = 1,5 15,1, 6cm = I = ( I + A d b h I = , I = I =.6,9cm + b h d ) = ( I (16 5),6 + A d 1 b h b h d + (60 0,),78 ) + ( I = + A d b h , + 1 ) + ( I = , ,0 +.75, ,09 + b h d + A d ) + ( I b h (60 0,) 17,18 Calculo del movimiento máximo q L 7,69,1 M = = = 17,85kN m ,76kg cm A d + b h d ) 60 0, (60 0,) 11,58 + Y ( A1 Y1 ) + ( A Y ) + ( A Y ) + ( A Y ) = A b h 16 5 W = = 1.666,67cm 6 6 Comprobación de la flecha 0, Y1 = = 0, 17cm 0, Y = = 0, 17cm 0, Y = = 0, 17cm 5 Y = = 1, 5cm Fig. 8.. Esquema del forjado a calcular Compararemos la flecha con la flecha máxima que no deberá superar L/500. L 5 q L 1 5 7,69 1 0,7cm 0,cm CUMPLE E I ,9 Comprobación a flexión La flexión habrá de ser superior a N/mm que es la tensión de la madera. M = W ,76 = = 107,1kg / cm 1.666,67 17,69kg / cm σ CUMPLE

6 Diagnosis y rehabilitación de La Masía de Masquefa (Silvia Pitarch / Rafael Palomino) 6 Calculo del muro con las nuevas cargas Para realizar el cálculo usaremos el mismo procedimiento que en el descenso de cargas. Cubierta:,77 m x 1m x,58 kn/m = 1,8 kn Forjado:,91 m x 1m x 1,81 kn/m = 50,08 kn Pared piso:,69 m x 0,7 m x 1 m x 1 kn/m = 68,9 kn Pared baja:,8 m x 0,75 m x 1 m x 1 kn/m = 51,66 kn 19,5 kn 19.5 kg A = 75 cm x 100 cm = cm σ adm = 1 kg/cm σ total = 19,5 kn / cm = 0,05 kn/cm,56 kg/cm σ adm > σ total 1 >,56 CUMPLE Calculo del apoyo de la viga en el muro de tapia Calculamos el dado de apoyo de 0x0 cm ya que son las dimensiones aproximadas actuales. Si ampliáramos las dimensiones del agujero se tendrían que calcular las excentricidades que esto ocasionaría al muro. 1,81 kn/m x,15 m (1/ forjado) x 0,60 m (intereje) = 16,5 kn A = 0 cm x 0 cm = 900 cm σ adm = 1 kg/cm σ total = 16,5 kn / 900 cm = 0,018 kn/cm 1,8 kg/cm σ adm > σ total 1 > 1,8 CUMPLE Al introducir las vigas en el interior del tapial se colocara una resina para que el comportamiento sea unitario. ZONA C Se calculara la dimensión del nuevo forjado con las mismas características que las del forjado de la zona A, las cuales son una viga rectangular de 16x5 de madera aserrada del tipo C- y unos tablones de madera contralaminada del tipo G- de 16 mm de canto y de ancho de,0 m. Su unión se realizara mediante unos tornillos de tirafondos. Datos necesarios Intereje: 0,60 cm P. pavimento: 0,5 kn/m Luz del forjado:,0 m P. aislamiento: 0,0 kn/m Tipo de madera C: f= N/mm P. tablero: 8 kn/m x 0,16m=1,168 kn/ kn/m E=11 kn/mm P. viga:,5 kn/m x 0,5m=1,15 kn/m Factor de modificación (K mod ): 0,80 P. tablero cub: 8 kn/m x 0,00m=1,60 kn/ kn/m Coeficiente de seguridad: 1,0 f 0 σ = k mod 0,8 = 17,69kg / cm γ 1,0 Peso Propio y sobrecargas de la cubierta Peso propio: 1,6 kn/m x 1,5,18 kn/m Sobrecarga de uso: 1,00 kn/m x 1,50 1,50 kn/m Sobrecarga de nieve: 0,60 kn/m x 1,50 0,90 kn/m,58 kn/m 58 kg/m Peso Propio y sobrecargas del forjado Peso propio:,8 kn/m x 1,5,81 kn/m Sobrecarga de tabiques: 1,00 kn/m x 1,50 1,50 kn/m Sobrecarga de uso: 5,00 kn/m x 1,50 7,50 kn/m 1,81 kn/m 1.81 kg/m Pasamos la carga a lineal 1,81 kn/m x 0,60 m (intereje) = 7,69 kn/m 7,69 kg/cm Calculamos la Inercia del nuevo forjado por el Teorema de Steiner Al ser el mismo tipo de forjado que el de la zona A la inercia se calculara de la misma manera (teorema de Steiner), por lo que el procedimiento y el resultado dan lo mismo. I = ( I + A d ) = ( I1 I =.6,9cm + A d 1 1 ) + ( I Calculo del movimiento máximo + A d ) + ( I + A d q L 7,69,0 M = = = 11,11kN m ,50kg cm 8 8 ) + ( I + A d ) b h 16 5 W = = 1.666,67cm 6 6 Fig Dimensiones del nuevo forjado

7 6 Diagnosis y rehabilitación de La Masía de Masquefa (Silvia Pitarch / Rafael Palomino) Comprobación de la flecha Compararemos la flecha con la flecha máxima que no deberá superar L/500. L 5 q L 0 5 7,69 0 0,68cm 0,8cm CUMPLE E I ,9 Comprobación a flexión La flexión habrá de ser superior a N/mm que es la tensión de la madera. M = W ,5 = = 66,67kg / cm 1.666,67 17,69kg / cm σ CUMPLE Calculo del muro con las nuevas cargas Para realizar el cálculo usaremos el mismo procedimiento que en el descenso de cargas. Cubierta:,8 m x 1m x,58 kn/m = 19,60 kn Forjado:,6 m x 1m x 1,81 kn/m =,0 kn Pared piso:,50 m x 0,56 m x 1 m x 1 kn/m = 1,16 kn Pared baja:,9 m x 0,56 m x 1 m x 1 kn/m = 8,69 kn 1,9 kn 1.9 kg A = 56 cm x 100 cm = cm σ adm = 1 kg/cm σ total = 1,9 kn / cm = 0,0189 kn/cm 1,89 kg/cm σ adm > σ total 1 > 1,89 CUMPLE Calculo del apoyo de la viga en el muro de tapia Calculamos el dado de apoyo de 0x0 cm ya que son las dimensiones aproximadas actuales. Si ampliáramos las dimensiones del agujero se tendrían que calcular las excentricidades que esto ocasionaría al muro. 1,81 kn/m x 1,70 m (1/ forjado) x 0,60 m (intereje) = 1,06 kn A = 0 cm x 0 cm = 900 cm σ adm = 1 kg/cm σ total = 1,06 kn / 900 cm = 0,015 kn/cm 1,5 kg/cm σ adm > σ total 1 > 1,5 CUMPLE Al introducir las vigas en el interior del tapial se colocara una resina para que el comportamiento sea unitario.

8 Diagnosis y rehabilitación de La Masía de Masquefa (Silvia Pitarch / Rafael Palomino) PLANOS

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