PARTE I. PÓRTICOS SIMPLES DE ACERO. 6.1 Nudos: articulaciones y empotramientos. 6.2 Esquemas, detalles y fotografías de obra.

Transcripción

1 PARTE I. PÓRTICOS SIMPLES DE ACERO 1. INTRODUCCIÓN. 2. DEFINICIÓN 2.1 NUDOS Viga a viga Soporte a soporte Viga a soporte. 3. TIPOLOGÍA DE PÓRTICOS 3.1 Por su geometría 3.2 Por su enlace con la cimentación. 3.3 Por el vínculo entre barras. 4. FORMA DE TRABAJO 5. ORGANIZACIÓN CONSTRUCTIVA 6. DETALLES CONSTRUCTIVOS DE PÓRTICOS 6.1 Nudos: articulaciones y empotramientos. 6.2 Esquemas, detalles y fotografías de obra. 7. TERMINOLOGÍA. BIBLIOGRAFIA

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3 1. INTRODUCCIÓN. El pórtico de dintel quebrado de una planta en construcción metálica, así como el pórtico de recto de hormigón prefabricado, están tomando un extraordinario auge en naves industriales. En el primer caso gracias a los avances logrados en las uniones entre los distintos elementos de acero soldadura y atornillado. Una regla extendida en la construcción metálica es que las uniones en taller deben de ser soldadas y en obra atornilladas, para conseguir una mayor garantía técnica de ejecución y montaje, así como una productividad alta. convendrá soldar un mínimo en taller y atornillar un máximo en obra Fotografía 1 Dintel soldado en taller Dintel atornillado en obra al pilar Fotografía 1. Dinteles soldados en taller y atornillados en obra. No siempre se realiza así e incluso podríamos decir, que al menos en España, la unión soldada ocupa la mayor parte de la construcción metálica, incluido el montaje en obra. El pórtico recto (intradós) o de dintel quebrado de inercia variable de hormigón armado prefabricado, fotografías 2 y 3, está sustituyendo en algunos casos al de dintel quebrado de acero por la aplicación de la normativa de seguridad en caso de incendio. CTE. Parte II DB-SI. Libro 7. Normativa que en el caso de las estructuras metálicas aumenta considerablemente el precio final de la estructura; así como el mantenimiento de la misma a lo largo de la vida útil. Plan de inspección y mantenimiento. EAE El pórtico de dintel quebrado de estructura de acero, fotografía 4, está especialmente indicado en edificios industriales dotados de puentes grúas ligeros (polipastos) y pesados, fotografías 5, 60,61,63,64,65 y 66 así como en el caso de edificios comerciales o deportivos 5

4 para conseguir plantas exentas. También los dinteles rectos, quebrados, poligonales, inclinados o curvos se emplean en la última planta en edificios en altura, y conseguir plantas diáfanas para servicios comunes, adaptarse a la forma de la cubierta y servir a la vez para sostenimiento ésta. Fotografía 2. Estructura prefabricada de hormigón armado (pórtico simple) con vigas con de intradós recto y trasdós inclinado para la formación de pendientes en cubierta. Fotografía 3.Estructura prefabricada de hormigón armado (pórtico simple) de dintel quebrado. Por su forma geométrica y su aspecto ligero y de diseño sustituye en la mayoría de las ocasiones a las clásicas cerchas o vigas de celosía, con la ventaja de que al no tener tirante o cordón inferior no disminuye la capacidad interior del edificio, consiguiendo gálibos mayores para una misma altura de cumbrera. En pabellones deportivos, que se requieren grandes luces es frecuente su utilización al conseguir efectos muy agradables y una capacidad útil muy superior al presentar la altura máxima interior en la zona de pistas. 6

5 Nudos reforzados Fotografía 4. Montaje de estructura de pórticos simples de acero laminado con pilares HEB 240 y dinteles quebrados a base de IPE con nudos reforzados IPE +1/2 IPE. Todo ello justifica el desarrollo de este tipo estructural, cuyo proyecto y estudio, si bien no requiere en principio ningún conocimiento especial, precisa, sin embargo, de unas ideas generales para examinar los puntos críticos de cálculo, encuentros, detalles constructivos en general, así como su ejecución y montaje en obra. Control de Calidad. Pórtico de dintel quebrado de inercia variable Pilares de inercia variable Viga carrilera para puente grúa Fotografía 5. Pórticos de dintel quebrado biarticulados con pilares y dinteles de inercia variable Puente Poleas del carro Fotografía 6. Puente grúa pesado en nave industrial de almacenamiento en estructura de acero. 7

6 2. DEFINICIÓN. Los pórticos simples son estructuras formadas por piezas o barras rectas o quebradas con varios o todos los nudos rígidos contenidos en un plano, fotografía 7 y fotografía 8. Los pórticos de dintel recto tienen cuatro nudos y los de dintel quebrado cinco. Un pórtico de dintel recto resulta estático cuando de sus cuatro nudos a lo más tres son articulados y por lo menos uno es rígido. En este caso, el nudo rígido debe absorber todo el momento flector. Si el pórtico tiene dos nudos rígidos, el momento flector correspondiente a cada uno de ellos se reduce aproximadamente a la mitad. Si las articulaciones están en las basas o bases de soportes, las cimentaciones sólo reciben por la acción del viento, fuerzas horizontales y verticales de la estructura. Fig.1. Pórticos simples. Toda unión presenta una discontinuidad, y por lo tanto tiene que tener un comportamiento suficientemente dúctil, capaz de desarrollar su capacidad resistente sin que se presente un fallo prematuro motivado por una deformación excesiva. No es necesario resaltar sobre la importancia que tienen la uniones, pues es suficiente que falle una cualquiera de ellas para ocasionar la ruina total o parcial de la estructura. En consecuencia, en un Proyecto en general de estructura metálica, deben estar adecuadamente resueltas todas las uniones entre las distintas piezas que definen completamente la estructura. Una de las diferencias más acusadas entre las estructuras metálicas y las de hormigón consiste en la existencia en las primeras de multitud de uniones (soldadas o atornilladas); es difícil en cambio encontrarlas en las estructura de hormigón, caracterizadas por su monolitismo. En el proyecto de una unión entre dos o más piezas de una estructura metálica se distinguen dos fases: a) Concepción y diseño general de la misma, eligiendo entre las uniones soldadas o atornilladas, uniones de fuerza o unión de atado, y b) Comprobar, el proyectista, la capacidad portante de la unión elegida. Para conseguir una unión adecuada a su concepción, diseño y ejecución debe considerarse una serie de factores o consideraciones de carácter económico y técnico: 1.- Económico Las uniones pueden representar del orden entre el 30% y el 40% del coste de una estructura, en el caso de edificación. Para abaratar, se debe procurar tipificar o unificar los distintos tipos de ellas, teniendo en cuenta que cada unión a de ser sencilla en su diseño, evitando elementos innecesarios. Los costes pueden depender del precio y cantidad de material a utilizar, la maquinaria y la mano de obra empleada. En el caso de uniones el coste del 8

7 material no es en general relevante pero precisa de más horas de trabajo; depende pues del valor de la relación entre el coste del tiempo de trabajo empleado en hacer la unión y el coste de la cantidad de acero empleado en ello, ya que el peso de acero es la unidad de medida que contabiliza los costes en la valoración de los presupuestos. Una unión económica no barata ha de ser fácil de realizar en taller o en la obra y debe estar proyectada de forma que facilite el trabajo del soldador y permita un depósito sencillo y en posición adecuada de los cordones o una colocación sencilla de los tornillos; económica no implica que la unión deje de ser de fuerza. 2.- Técnico. Para que una unión sea correcta desde el punto de vista técnico, es imprescindible tener en cuenta que la unión debe materializar las condiciones supuestas para ella en el cálculo de la estructura. Los problemas siempre aparecen cuando el Proyecto y la estructura real no son coincidentes. Por ejemplo: La no coincidencia de ejes de barras reales en el nudo teórico, de forma que aparecen momentos secundarios que aumentan las tensiones locales, ocasionando deformaciones excesivas. Diferencias en el grado de empotramiento supuesto. Por ejemplo un extremo de viga o soporte se concibe como empotrado y una vez ejecutado no es capaz de absorber los momentos. Importante: La unión debe estar diseñada de forma que permita una transmisión sencilla y directa de las tensiones entre los elementos o piezas conectadas. Ha de adaptarse la unión, a los medios y a la tecnología disponible para realizarla, así como en su calidad de ejecución y facilidad de transporte. a) Pórtico de dintel recto biarticulado a) Pórtico de dintel a) Pórtico de dintel quebrado simétrico quebrado asimétrico b) Pórtico de dintel recto triarticulado b) Pórtico de dintel recto triarticulado b)pórtico de dintel quebrado triarticulado c) Pórtico de dintel inclinado biarticulado d) Pórtico de dintel recto biempotrado a) Los pórticos de dintel recto tienen cuatro nudos y los de dintel quebrado cinco. b) Un pórtico resulta estático cuando de sus cuatro nudos a lo más tres son articulados y por lo menos uno es rígido, en el pórtico de dintel quebrado al menos dos han de ser rígidos. c) Pórtico de cuatro nudos biarticulado d) El más rígido es el pórtico sin articulaciones. Fig.1. Pórticos simples. d)pórtico de dintel quebrado biempotrado 9

8 Tirantes para fijación de correas Pilar armado de inercia variable Fotografía 7. Pórtico múltiple de dintel recto. Dintel quebrado a dos aguas: Refuerzo por M flectores + Fotografía 8. Pórtico de dintel quebrado, con nudo en cumbrera reforzado. IPE + 1/2 IP 2.1 NUDOS. Llamamos nudos a los encuentros de vigas y soportes. Los nudos deben diseñarse de manera que resuelvan adecuadamente la unión entre las barras que en ellos concurren. Dichas uniones pueden ser de las siguientes clases: Viga a viga. Este tipo de unión resuelve el encuentro entre vigas que concurren directamente de forma que los planos de sus almas sea el mismo, es decir que concurren directamente de manera que los ejes o líneas de centro de gravedad se encuentren en un mismo plano vertical caso de dintel quebrado Fig. 3. Es distinto al caso en que el encuentro entre vigas que concurren, los planos de sus almas forman un ángulo diedro generalmente recto embrochalamiento Fotografías 9, 10,11 y