2018P162 MEMORIA V01 20180611 CSA
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OBRA: ADECUACIÓN DE NAVES DE RENFE
EXPEDIENTE EMVI/2018/0073/01
SITUACIÓN: SAN JERÓNIMO SEVILLA
PETICIONARIO: EMVISESA
EXPEDIENTE: 2018P162
MEMORIA DE CÁLCULO DE
CIMENTACIÓN Y ESTRUCTURA
11 JUNIO–2018 DEPARTAMENTO TÉCNICO CALCONSA XXI, S.L.U.
CSA
Calconsa XXI, S.L.U. Gerardo Diego, 6-A. 41.013 – SEVILLA. Teléfono: 954989300 - Fax: 954415211 – E-mail: [email protected]
Memoria de cimentación y estructura Adecuación naves San Jerónimo, Sevilla
Expediente: 2018P162
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ÍNDICE
1 ANTECEDENTES ........................................................................................ 3
2 SEGURIDAD ESTRUCTURAL CTE-DB-SE ......................................... 4
2.1 DESCRIPCIÓN DE LA INTERVENCIÓN ......................................................... 4
2.2 DESCRIPCIÓN ESTRUCTURAL ......................................................................... 4
2.3 DOCUMENTOS BÁSICOS, NORMATIVA UTILIZADA Y BIBLIOGRAFÍA ....................................................................................................... 7
2.4 ANÁLISIS ESTRUCTURAL Y DIMENSIONADO .......................................... 7
2.4.1 Proceso .............................................................................................................. 7
2.4.2 Situaciones de dimensionado....................................................................... 7
2.4.3 Vida útil nominal de la estructura ............................................................... 8
2.4.4 Método de comprobación .............................................................................. 8
2.4.5 Acciones ............................................................................................................ 9
2.4.6 Datos geométricos de la estructura .............................................................. 9
2.4.7 Características de los materiales .................................................................. 9
2.4.8 Modelo de análisis estructural ..................................................................... 9
2.5 VERIFICACIONES ................................................................................................ 13
2.5.1 Verificación de la estabilidad ..................................................................... 13
2.5.2 Verificación de la resistencia de la estructura ......................................... 13
2.5.3 Verificación de la aptitud de servicio ....................................................... 15
2.6 CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES ................................................ 17
2.7 COEFICIENTE DE SEGURIDAD Y NIVEL DE CONTROL ........................ 19
2.8 DURABILIDAD ..................................................................................................... 19
2.9 RECUBRIMIENTOS ............................................................................................. 20
3 ACCIONES EN LA EDIFICACIÓN CTE-DB-SE-AE ......................... 21
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3.1 GRAVITATORIAS ................................................................................................ 21
3.2 VIENTO ................................................................................................................... 23
3.3 ACCIONES TÉRMICAS ....................................................................................... 23
3.4 ACCIONES SÍSMICAS ........................................................................................ 23
4 CIMENTACIÓN ........................................................................................ 24
4.1 DESCRIPCIÓN ....................................................................................................... 24
4.2 CÁLCULO DE CIMENTACIÓN POR ZAPATAS .......................................... 24
4.2.1 Bases e hipótesis de cálculo de la cimentación ....................................... 24
4.2.2 Armadura zapata. Artículo 58.4. EHE-08. ................................................. 25
5 ACERO CTE-DB-SE-A .............................................................................. 26
5.1 CRITERIOS DE COMPROBACIÓN DE PERFILES DE ACERO ................ 26
6 MADERA CTE-DB-SE-M ........................................................................ 35
6.1 ESTADOS LÍMITE ÚLTIMOS (E.L.U.) ............................................................. 35
6.2 ESTADO LÍMITE DE SERVICIO (E.L.S.) ......................................................... 36
6.2.1 Limitación de las flechas ............................................................................. 36
6.3 COMPROBACIÓN DEL VUELCO LATERAL EN FLEXO-COMPRESIÓN38
6.4 VALORES DE CÁLCULO DE LAS PROPIEDADES DEL MATERIAL ..... 39
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1 ANTECEDENTES
La presente memoria tiene por objeto justificar el cálculo y el chequeo de la
cimentación y de la estructura de la obra de referencia.
Los resultados obtenidos del cálculo quedan reflejados en los planos
correspondientes con dimensiones, secciones, armados y detalles constructivos
necesarios para la correcta ejecución de la nueva cimentación y estructura.
En esta memoria indicamos también las características de los materiales
empleados, coeficientes de seguridad considerados, hipótesis utilizadas en el cálculo,
acciones, durabilidad (ambiente, relación agua/cemento, contenido mínimo de
cemento, recubrimiento, etc.).
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2 SEGURIDAD ESTRUCTURAL CTE-DB-SE
2.1 DESCRIPCIÓN DE LA INTERVENCIÓN
Se trata de actuar en el interior de un edificio ya existente, cuya construcción data
del año 1915 y que era empleado como taller de grandes reparaciones. Este edificio
está dividido en dos naves, siendo en la que actuamos la nave oeste.
El proyecto plantea un nuevo volumen interior aislado en su mayor parte del
edificio contenedor original. Solo en un punto en planta segunda se tocan ambas
edificaciones, sirviendo la existente de apoyo de extremo de dos vigas nuevas.
El uso de este nuevo volumen es fundamentalmente administrativo con el objeto
de albergar a empresas emprendedoras en el sector de las telecomunicaciones y
nuevas tecnologías, contando con salas de exposiciones y divulgación, espacios de
coworking, aulas de formación, despachos privados para empresas, cafetería, y aseos
y servicios complementarios, que se reparten en tres plantas (planta baja más dos).
2.2 DESCRIPCIÓN ESTRUCTURAL
La estructura se resuelve con un esquema de pórticos de elementos metálicos
para pilares y vigas, siendo el forjado un tablero continuo de madera laminada
encolada homogénea de 20 cm de canto que se va apoyando en dichos pórticos. Dada
la longitud del edificio, 93 m aproximadamente, supera los límites convencionales de
40 m para no tener afecciones de acciones térmicas, se introduce una junta de
dilatación coincidiendo con el módulo central de comunicaciones verticales.
PILARES
Los pilares son en su mayoría 2-UPN-220, cerrados en cajón, existiendo también
algunos en núcleos de ascensores y alguna escalera resueltos con 2-UPN-160. En la
zona de la terraza de la cafetería, se introducen tres parejas de pilares tubulares
redondos vistos de Ø175x9 mm, que se disponen inclinados según planos para
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recibir una viga de borde cuyo extremo se acaba apoyando en el muro oeste existente
del edificio original. Este muro recibe también otra segunda viga metálica como se ve
en los planos de planta.
Para el anclaje de estas dos vigas al muro de hormigón, se disponen dos placas de
anclaje con 10 tacos químicos de Ø12 mm B-500S cada una, con dimensiones de
placas y longitudes de empotramiento de pernos especificadas en planos. Los
taladros de Ø16 mm se rellenarán con resina epoxi tipo HIT-RE 500 V3 o similar. La
resina de puente de unión entre placas y hormigón existente será Sikadur 31 o
similar.
El muro de hormigón que recibe estos anclajes lo hemos supuesto de 12 N/mm2,
atendiendo a un valor medio aportado por el informe patológico redactado por
Labrum, de fecha 20 de abril de 2018 y referencia 0570-I549/18. Previamente a la
ejecución de estos anclajes, se deberán llevar a cabo las pertinentes inspecciones y
reparaciones que este muro precise para garantizar la resistencia mencionada,
actuaciones que se salen fuera de nuestro alcance.
VIGAS
Las vigas principales son metálicas con perfilería doble T en su mayoría, siendo
HEB o IPE. También se emplea otra perfilería diferente (UPN, L, etc,) para elementos
secundarios.
Las escaleras también se resuelven metálicas, con zancas quebradas de pletinas
250x30 mm que van siguiendo el propio peldañeado de dichas escaleras. Estas dos
zancas se unen con perfiles L 50x5 mm, para servir de apoyo del revestimiento
superior de piedra natural. El desarrollo y detalles de cada escalera se describe en los
planos, haciendo referencia a tres escaleras, siendo dos de ellas similares de dos
tramos (escaleras 2 y 3 de planta) y una tercera (escalera 1) que cuenta con tres
tramos entre plantas.
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FORJADO
El forjado, como ye hemos dicho, se planea con tableros de madera laminada
encolada, de 20 cm de canto, tipo GLH-24, que se apoya en los pórticos principales
definidos en planos. Siempre se tratará de disponer los tableros de madera continuos
en al menos dos vanos, salvo que por la existencia de huecos esto no sea posible.
El anclaje de estos tableros a las vigas metálicas se resuelve con un reparto de 3
conectores por metro, de barras B-500S y Ø10 mm pasantes en taladros de Ø16 mm
rellenos con resina epoxi tipo Sika AnchorFix-3 o similar, tal y como se detalla en
planos.
CIMENTACIÓN
En cuanto a la cimentación, se proyecta con zapatas y riostras habiéndonos
basado como referencia geotécnica en el citado informe de Labrum de abril de 2018 y
referencia 0570-I549/18. En este informe se recomienda alcanzar la unidad geotécnica
UG-2 de limos arcillosos y arenosos, a una cota de implantación al menos de 3.20 m
de profundidad desde la cota cero de la nave.
De esta manera en nuestro plano de cimentación, definimos varios tipos de
zapatas, según sean centradas aisladas para un pilar o bien combinadas para dos
pilares. En el caso las aisladas se dispondrán como armadura solo un mallazo
inferior, mientras que en las combinadas se dispondrá también un mallazo superior.
Bajo estas zapatas armadas, se plantean pozos de hormigón en masa para llegar a la
cota de los 3.20 m de profundidad.
La unión de los pilares metálicos a las zapatas se hará mediante placas de anclaje
descritas en planos, así como también para resolver el arranque de las zancas de las
escaleras.
Existen dos ascensores que cuentan con fosos de hormigón armado, con muros
de 25 cm y losa inferior de 40 cm armados según planos. Los cuatro pilares de las
esquinas de estos ascensores arrancan también con placas de anclaje de estos muros
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tal y como se ve en los planos. Igualmente, para llegar a la cota -3.20 m, se plantean
pozos de hormigón en masa sobre los que se apoyan estos fosos.
2.3 DOCUMENTOS BÁSICOS, NORMATIVA UTILIZADA Y BIBLIOGRAFÍA
NORMATIVA
NCSE-02 – Norma de construcción sismorresistente.
EHE-08 – Instrucción de hormigón estructural.
CTE – CÓDIGO TÉCNICO DE LA EDIFICACIÓN
DB-SE – Seguridad Estructural.
DB-SE-AE – Acciones en la edificación.
DB-SE-C – Seguridad Estructural. Cimientos.
DB-SE-A – Acero.
OTROS DOCUMENTOS
Actualización del informe patológico de las naves de Renfe de las parcelas S5 y ZV4 del API-DM-01, San Jerónimo (Sevilla), redactado por Labrum, de fecha 26 de abril de 2018, con referencia 0570-I549/18.
2.4 ANÁLISIS ESTRUCTURAL Y DIMENSIONADO
2.4.1 Proceso
Determinación de situaciones de dimensionado.
Establecimiento de las acciones.
Análisis estructural.
Dimensionado.
2.4.2 Situaciones de dimensionado
Persistentes: Condiciones normales de uso.
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Transitorias: Condiciones aplicables durante un tiempo limitado.
Extraordinarias: Condiciones excepcionales en las que se pueden encontrar o estar expuesto el edificio.
2.4.3 Vida útil nominal de la estructura
50 años.
2.4.4 Método de comprobación
Estados límites
Definición estado límite: Situaciones que de ser superadas, puede considerarse
que el edificio no cumple con alguno de los requisitos estructurales para los que ha
sido concebido.
Resistencia y estabilidad. Estado límite último
Situación que de ser superada, existe un riesgo para las personas, ya sea por una
puesta fuera de servicio o por colapso parcial o total de la estructura:
Pérdida de equilibrio.
Deformación excesiva.
Transformación estructura en mecanismo.
Rotura de elementos estructurales o sus uniones.
Inestabilidad de elementos estructurales.
Aptitud de servicio. Estado límite de servicio
Situación que de ser superada se afecta:
El nivel de confort y bienestar de los usuarios.
Correcto funcionamiento del edificio.
Apariencia de la construcción.
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2.4.5 Acciones
Clasificación de las acciones:
Permanentes: Aquellas que actúan en todo instante, con posición constante y valor constante (pesos propios) o con variación despreciable: acciones reológicas.
Variables: Aquellas que pueden actuar o no sobre el edificio: uso y acciones climáticas.
Accidentales: Aquellas cuya probabilidad de ocurrencia es pequeña pero de gran importancia: sismo, incendio, impacto o explosión.
Valores característicos de las acciones:
Los valores de las acciones se recogerán en la justificación del cumplimiento del
DB SE-AE.
2.4.6 Datos geométricos de la estructura
La definición geométrica de la estructura está indicada en los planos de proyecto.
2.4.7 Características de los materiales
Los valores característicos y las propiedades de los materiales utilizados se
detallan en los DB correspondientes o en la justificación de la EHE-08.
2.4.8 Modelo de análisis estructural
El cálculo se ha realizado ayudándonos del programa de cálculo de estructura
tridimensional CYPECAD versión 2018.h y Nº de licencia 23707.
Hipótesis de cálculo
El cálculo de las solicitaciones se ha realizado mediante el método matricial
espacial de la rigidez, suponiendo una relación lineal entre esfuerzos y
deformaciones en las barras y considerando los seis grados de libertad posibles de
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cada nudo. A título indicativo, se muestra a continuación la matriz de rigidez de una
barra, donde se pueden observar las características de los perfiles que han sido
utilizadas para el cálculo de esfuerzos.
0 0 0 0 0
0
0 0 0
0 0
0
0
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0 0
0 0
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0
0 0 0
Donde E es el módulo de deformación longitudinal y G es el módulo de
deformación transversal calculado en función del coeficiente de Poisson y de E. Sus
valores se toman de la base de perfiles correspondiente a cada barra.
En base a este método se ha planteado y resuelto el sistema de ecuaciones o
matriz de rigidez de la estructura, determinando los desplazamientos de los nudos
por la actuación del conjunto de las cargas, para posteriormente obtener los esfuerzos
en los nudos en función de los desplazamientos obtenidos.
Principios fundamentales del cálculo matricial
El programa CYPECAD realiza el cálculo de esfuerzos utilizando como método
de cálculo, el método matricial de la rigidez. En este método, se calculan los
desplazamientos y giros de todos los nudos de la estructura, (cada uno tiene seis
grados de libertad: los desplazamientos y giros sobre tres ejes generales del espacio),
y en función de ellos se obtienen los esfuerzos (axiales, cortantes, momentos torsor y
flectores) de cada sección.
Para la validez de este método, las estructuras a calcular deben cumplir, o se debe
suponer el cumplimiento de los siguientes supuestos.
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Teoría de las pequeñas deformaciones
Se supone que la geometría de una estructura no cambia apreciablemente bajo la
aplicación de las cargas. Este principio es en general válido, salvo en casos en los que
la deformación es excesiva (puentes colgantes, arcos esbeltos,...). Implica además, que
se desprecian los esfuerzos producido por los desplazamientos de las cargas
originados al desplazarse la estructura.
Este mismo principio establece que se desprecian los cambios de longitud entre
los extremos de una barra debidos a la curvatura de la misma o a desplazamientos
producidos en una dirección ortogonal a su directriz.
Hay otros métodos tales como la teoría de las grandes deflexiones o teoría de
segundo orden que sí recogen estos casos.
Linealidad
Este principio supone que la relación tensión - deformación, y por tanto, la
relación carga - deflexión, es constante. Esto es generalmente válido en los materiales
elásticos, pero debe garantizarse que el material no llega al punto de fluencia en
ninguna de sus secciones.
Superposición
Este principio establece que la secuencia de aplicación de las cargas no altera los
resultados finales. Como consecuencia de este principio, es válida el uso de las
"fuerzas equivalentes en los nudos" calculadas a partir de las cargas existentes en las
barras; esto es, para el cálculo de los desplazamientos y giros de los nudos se
sustituyen las cargas existentes en las barras por sus cargas equivalentes aplicadas en
los nudos.
Equilibrio
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La condición de equilibrio estático establece que la suma de todas las fuerzas
externas que actúan sobre la estructura, más las reacciones, será igual a cero.
Asimismo, deben estar en equilibrio todos los nudos y todas las barras de la
estructura, para lo que la suma de fuerzas y momentos internos y externos en todos
los nudos y nodos de la estructura debe ser igual a cero.
Compatibilidad
Este principio supone que la deformación y consecuentemente el desplazamiento,
de cualquier punto de la estructura es continuo y tiene un solo valor.
Condiciones de contorno
Para poder calcular una estructura, deben imponerse una serie de condiciones de
contorno. El programa permite definir en cualquier nudo restricciones absolutas
(apoyos y empotramientos) o relativas (resortes) al desplazamiento y al giro en los
tres ejes generales de la estructura, así como desplazamientos impuestos (asientos).
Unicidad de las soluciones
Para un conjunto dado de cargas externas, tanto la forma deformada de la
estructura y las fuerzas internas, así como las reacciones tienen un valor único.
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2.5 VERIFICACIONES
2.5.1 Verificación de la estabilidad
Ed,dst Valor de cálculo del efecto de las acciones desestabilizadoras.
Ed,stb Valor de cálculo del efecto de las acciones estabilizadoras.
2.5.2 Verificación de la resistencia de la estructura
Ed Valor de cálculo del efecto de las acciones
Rd Valor de cálculo de la resistencia correspondiente.
Combinación de acciones
El valor de cálculo de los efectos de las acciones correspondientes a una
situación persistente o transitoria, se determina mediante combinaciones de
acciones a partir de la expresión
El valor de cálculo de los efectos de las acciones correspondiente una
situación extraordinaria, se determina mediante combinaciones de acciones a
partir de la expresión
En los casos en los que la acción accidental sea la acción sísmica, todas las
acciones variables concomitantes se tendrán en cuenta con su valor casi
permanente, según la expresión
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Tabla 4.1 Coeficientes parciales de seguridad (γ) para las acciones
Tipo de verificación (1) Tipo de acción Situación persistente o transitoria
desfavorable favorable
Resistencia
Permanente Peso propio, peso del terreno 1,35 0,80
Empuje del terreno 1,35 0,70 Presión del agua 1,20 0,90
Variable 1,50 0
Estabilidad
desestabilizadora estabilizadora Permanente
Peso propio, peso del terreno 1,10 0,90 Empuje del terreno 1,35 0,80
Presión del agua 1,05 0,95 Variable 1,50 0
(1) Los coeficientes correspondientes a la verificación de la resistencia del terreno se establecen en el DB-SE-C.
Tabla 4.2. Coeficientes de simultaneidad (Ψ)
Ψ0 Ψ1 Ψ2
Sobrecarga superficial de uso (Categorías según DB-SE-AE) Zonas residenciales (Categoría A) 0,7 0,5 0,3
Zonas administrativas (Categoría B) 0,7 0,5 0,3
Zonas destinadas al público (Categoría C) 0,7 0,7 0,6
Zonas comerciales (Categoría D) 0,7 0,7 0,6
Zonas de tráfico y de aparcamiento de vehículos ligeros con un peso total inferior a 30 kN (Categoría F) 0,7 0,7 0,6
Cubiertas transitables (Categoría G) (1)
Cubiertas accesibles únicamente para mantenimiento (Categoría H) 0 0 0 Nieve
Para altitudes > 1000 m. 0,7 0,5 0,2
Para altitudes ≤ 1000 m. 0,5 0,2 0 Viento 0,6 0,5 0
Temperatura 0,6 0,5 0 Acciones variables del terreno 0,7 0,7 0,7
(1) En las cubiertas transitables, se adoptarán los valores correspondientes al uso desde el que se accede.
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2.5.3 Verificación de la aptitud de servicio
Se considera que hay un comportamiento adecuado, en relación con las
deformaciones, las vibraciones o el deterioro, si se cumple para las situaciones de
dimensionado pertinentes que el efecto de las acciones no alcanza el valor límite
admisible establecido para dicho efecto.
Combinación de acciones
Los efectos debidos a las acciones de corta duración que pueden resultar
irreversibles, se determinan mediante combinaciones de acciones, del tipo
denominado característica, a partir de la expresión
considerando la actuación simultánea de:
o todas las acciones permanentes, en valor característico (Gk)
o una acción variable cualquiera, en valor característico (Qk), debiendo
adoptarse como tal una tras otra sucesivamente en distintos análisis.
Los efectos debidos a las acciones de corta duración que pueden resultar
reversibles, se determinan mediante combinaciones de acciones, del tipo
denominado frecuente, a partir de la expresión
es decir, considerando la actuación simultánea de:
o todas las acciones permanentes, en valor característico (Gk)
o una acción variable cualquiera, en valor frecuente (ψ1· Qk), debiendo
adaptarse como tal una tras otra sucesivamente en distintos análisis;
o el resto de las acciones variables, en valor casi permanente (ψ2· Qk)
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Los efectos debidos a las acciones de larga duración, se determinan mediante
combinaciones de acciones, del tipo denominado casi permanente, a partir de
la expresión
siendo:
o todas las acciones permanentes, en valor característico (Gk)
o todas las acciones variables, en valor casi permanente (ψ2· Qk)
Flechas
Flechas: Se han limitado las flechas en cubierta en valores máximo de 1/300 de la
luz.
Desplazamientos horizontales
Desplazamientos horizontales: Desplome total límite 1/500 de la altura total del
edificio.
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2.6 CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES
HORMIGÓN HA-25
Resistencia característica a los 28 días en probeta cilíndrica de 15x30cm
Resistencia de cálculo
Resistencia a cortante
sA sección de la armadura longitudinal traccionada, en la sección
ckf resistencia característica del hormigón (N/mm2)
Tracción positiva Compresión negativa
Módulo de deformación longitudinal secante
El hormigón existente en el muro de la fachada se ha considerado de 12 N/mm2,
que se debería verificar en obra.
ACERO B-500 S
Límite elástico
Resistencia de cálculo
Módulo de elasticidad
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PERFILES METÁLICOS
Tipo
Límite elástico
Resistencia de cálculo
Módulo de elasticidad
Coeficiente de dilatación térmica:
MADERA LAMINADA ENCOLADAS HOMOGÉNEA
Para el forjado, se ha considerado un tipo de madera reconocido por el CTE-DB-
SE-M, de laminada encolada GL24h. En la tabla adjunta se relacionan sus parámetros
resistentes:
PROPIEDADES CARACTERÍSTICAS CLASE RESISTENTE
GL24h GL28h GL32h GL36h
Resistencia (MPa)
A flexión fm,k 24 28 32 36
A tracción paralela ft,0,k 16,5 19,5 22,5 26
A tracción perpendicular ft,90,k 0,4 0,45 0,5 0,6
A compresión paralela fc,0,k 24 26,5 29 31
A Compresión perpendicular fc,90,k 2,7 3,0 3,3 3,6
Cortante fv,k 2,7 3,2 3,8 4,3
Módulo de Rigidez (GPa)
Longitudinal paralelo medio E0,medio 11,6 12,6 13,7 14,7
Longitudinal paralelo 5% E0,k 9,4 10,2 11,1 11,9
Long. perpendicular medio E90,medio 0,39 0,42 0,46 0,49
Transversal medio Gmedio 0,72 0,78 0,85 0,91
Densidad (Kg/m3) Característica k 380 410 430 450 Media media - - - -
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2.7 COEFICIENTE DE SEGURIDAD Y NIVEL DE CONTROL
Coeficiente de minoración de resistencia del hormigón (tabla 15.3) 1,5=c
Coeficiente de minoración de la resistencia del acero en armaduras (tabla 15.3) 1,15=s
Coeficiente de minoración de la resistencia del acero en perfiles
Coeficiente de mayoración de cargas permanentes:
Hormigón y acero 35,1g Control Normal
Coeficiente de mayoración de cargas variables:
Hormigón y acero 51,q Control Normal
Coeficiente de minoración de la resistencia de la madera laminada encolada
2.8 DURABILIDAD
Atendiendo al informe de Labrum, la nueva cimentación se asienta en un terreno
no agresivo.
CIMENTACIÓN
Clase general de exposición: IIa
Clase específica de exposición: --
Tipo de ambiente: IIa
Resistencia característica del hormigón:
Máxima relación agua cemento: a/c=0,6
Mínimo contenido de cemento:
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TIPIFICACIÓN DE HORMIGÓN
Zapatas armadas, riostras y foso de ascensor: HA-25-B-20-IIa
2.9 RECUBRIMIENTOS
Ambiente IIa: recubrimiento mínimo: 40 mm
recubrimiento nominal: 50 mm
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3 ACCIONES EN LA EDIFICACIÓN CTE-DB-SE-AE
3.1 GRAVITATORIAS
Hemos considerado las siguientes cargas:
ZONA SIN ASIENTOS FIJOS:
Peso propio: 1.04 kN/m2
Losa acústica 5 cm: 1.10 kN/m2
Pavimento vinilo: 0.50 kN/m2
Tabiquería: 0.50 kN/m2
Falso techo e instalaciones: 0.50 kN/m2
TOTAL CARGAS PERMANENTE: 3.64 kN/m2
Uso: 3.00 kN/m2
TOTAL CARGAS VARIABLES: 3.00 kN/m2
TOTAL CARGAS: 6.64 kN/m2
ZONA CON ASIENTOS FIJOS:
Peso propio: 1.04 kN/m2
Losa acústica 5 cm: 1.10 kN/m2
Pavimento vinilo: 0.50 kN/m2
Tabiquería: 0.00 kN/m2
Falso techo e instalaciones: 0.50 kN/m2
TOTAL CARGAS PERMANENTE: 3.14 kN/m2
Uso: 4.00 kN/m2
TOTAL CARGAS VARIABLES: 4.00 kN/m2
TOTAL CARGAS: 7.14 kN/m2
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PLANTA DE CUBIERTA (ZONA CON MAQUINARIA):
Peso propio tablero de madera: 1.04 kN/m2
Formación de pendiente: 1.20 kN/m2
Cobertura: 0.90 kN/m2
Falso techo e instalaciones: 0.50 kN/m2
TOTAL CARGAS PERMANENTE: 3.64 kN/m2
Uso (maquinaria): 3.00 kN/m2
TOTAL CARGAS VARIABLES: 3.00 kN/m2
TOTAL CARGAS: 6.64 kN/m2
PLANTA DE CUBIERTA (ZONA SIN MAQUINARIA):
Peso propio paneles sándwich: 0.20 kN/m2
Falso techo e instalaciones: 0.50 kN/m2
TOTAL CARGAS PERMANENTE: 0.70 kN/m2
Uso (mantenimiento): 1.00 kN/m2
TOTAL CARGAS VARIABLES: 1.00 kN/m2
TOTAL CARGAS: 1.70 kN/m2
Adicionalmente se ha considerado una carga lineal en bordes de forjados de 1.00 kN/m debido al revestimiento exterior de policarbonato.
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3.2 VIENTO
Situación: Sevilla
Zona A vb = 26 m/s
qb = 0,42 kN/m2
No se han contemplado acciones de viento al tratarse de una edificación interior a
un edificio exterior ya existente.
3.3 ACCIONES TÉRMICAS
En edificios habituales con elementos estructurales de hormigón o acero, pueden
no considerarse las acciones térmicas cuando se dispongan juntas de dilatación de
forma que no existan elementos continuos de más de 40 metros de longitud. En
nuestro caso hemos introducido una junta de dilatación que reduce a la mitad la
longitud total del edificio, permitiendo no considerar estas acciones.
3.4 ACCIONES SÍSMICAS
Situación: Sevilla
Aceleración sísmica básica: ab/g = 0,07
Coeficiente de contribución: K = 1’10
Edificio de importancia: Normal
Considerando que la construcción es de normal importancia con pórticos bien
arriostrados entre sí en todas las direcciones con vigas de atado, y que la aceleración
sísmica básica ab es inferior a 0,08g podemos prescindir de la consideración de las
acciones sísmicas, según la Norma de Construcción Sismorresistente NCSE-02 en su
art. 1.2.3.
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4 CIMENTACIÓN
4.1 DESCRIPCIÓN
Como ya hemos comentado antes, la cimentación se resuelve con zapatas
armadas arriostradas y pozos en masa, sobre la unidad geotécnica UG-2 de limos
arcillosos y arenosos, a una cota de implantación al menos de 3.20 m de profundidad
desde la cota cero de la nave.
Como referencia geotécnica nos hemos basado en el mencionado informe de
Labrum de abril de 2018 y referencia 0570-I549/18.
En los dos ascensores que se proyectan, se plantean fosos de hormigón armado,
con muros de 25 cm y losa inferior de 40 cm armados según planos, también con
pozos de hormigón en masa para llegar a la cota -3.20 m.
4.2 CÁLCULO DE CIMENTACIÓN POR ZAPATAS
Zapatas aisladas y combinadas en pilares, arriostradas con vigas de hormigón
armado.
4.2.1 Bases e hipótesis de cálculo de la cimentación
Como ménsulas invertidas. Para el cálculo de las armaduras se deduce el peso
propio que es de efecto permanente y favorable.
La tensión se calcula por la fórmula:
donde:
= Axil.
= Área de la base.
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= Ancho de la zapata en superficie en la dirección del momento.
= Largo de la zapata en superficie en la dirección del momento.
4.2.2 Armadura zapata. Artículo 58.4. EHE-08.
Zapatas Rígidas
con
Para el cálculo de las armaduras no se tiene en cuenta el peso propio de las
zapatas ni de las tierras sobre estas.
Zapatas Flexibles
con
Cortante:
Se comprueba a una sección S2 situada a una distancia d de la cara del soporte.
Punzonamiento:
Se comprueba según Artículo 46.4 EHE-08.
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5 ACERO CTE-DB-SE-A
5.1 CRITERIOS DE COMPROBACIÓN DE PERFILES DE ACERO
Tanto para el chequeo de los perfiles existentes de la marquesina como para el
cálculo de los nuevos para la pasarela de toma de muestras, se han seguido los
criterios indicados en CTE DB SE-A ("Código Técnico de la Edificación. Documento
Básico. Seguridad Estructural. Acero"), en base al método de los estados límites.
Tipos de secciones
Se definen las siguientes clases de secciones:
Clase Tipo Descripción
1 Plástica Permiten la formación de la rótula plástica con la
capacidad de rotación suficiente para la redistribución de momentos.
2 Compacta Permiten el desarrollo del momento plástico con una capacidad de rotación limitada.
3 Semicompacta o Elástica
En la fibra más comprimida se puede alcanzar el límite elástico del acero pero la abolladura impide el
desarrollo del momento plástico
4 Esbelta Los elementos total o parcialmente comprimidos de las secciones esbeltas se abollan antes de alcanzar el límite
elástico en la fibra más comprimida.
Hay que tener en cuenta que una misma barra puede ser de diferente clase en
distintos puntos de su longitud y para cada combinación de solicitaciones.
En función de la clase de las secciones, el tipo de cálculo es:
Clase de sección Método para la
determinación de las solicitaciones
Método para la determinación de la resistencia de las
secciones 1 Plástica Elástico Plástico 2 Compacta Elástico Plástico 3 Semicompacta Elástico Elástico 4 Esbelta Elástico Elástico con resistencia reducida
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La asignación de la clase de sección en cada caso, se realiza de acuerdo con lo
indicado en el CTE DB SE-A. En el caso de secciones de clase 4, el cálculo de sus
parámetros resistentes reducidos (sección eficaz) se realiza asimilando la sección a un
conjunto de rectángulos eficaces, de acuerdo con lo establecido en el CTE DB SE-A.
Estado limite último de equilibrio
Se comprueba que en todos los nudos deben igualarse las cargas aplicadas con
los esfuerzos de las barras. No se realiza la comprobación general de vuelco de la
estructura.
Estabilidad lateral global y pandeo
El programa no realiza un cálculo en segundo orden. Las imperfecciones iniciales
no son tenidas en cuenta de forma automática, aunque el usuario puede introducir
las acciones equivalentes en las barras que sean necesarias.
La consideración de los efectos del pandeo se realiza de la siguiente forma:
Si la estructura es intraslacional (distorsión de pilares r 0,1), basta realizar un análisis elástico y lineal en primer orden y considerar el pandeo de los pilares como intraslacionales.
Si la estructura es traslacional (distorsión de pilares r > 0,1), puede realizarse un análisis elástico y lineal considerando el pandeo como estructura traslacional, o bien, realizar un análisis elástico y lineal considerando el pandeo como estructura intraslacional pero habiendo multiplicado todas las acciones horizontales sobre el
edificio por el coeficiente de amplificación
Se define para cada tipo de barra (vigas, pilares o diagonales) o cada barra
individual y en cada uno de sus ejes principales independientemente, si se desea
realizar la comprobación de pandeo, se desea considerar la estructura traslacional,
intraslacional o se desea fijar manualmente su factor de longitud de pandeo (factor
que al multiplicarlo por la longitud de la barra se obtiene la longitud de pandeo).
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El factor reductor de pandeo de una barra, , será el menor de los factores de
pandeo correspondientes a los dos planos principales de la barra.
Si se fija el factor de longitud de pandeo, , de una barra, se considerará que
para esa barra la estructura es traslacional cuando sea mayor o igual que 1,0, e
intraslacional en caso contrario.
La formulación para el cálculo de los coeficientes de pandeo es la recogida en
CTE DB SE-A, y es la siguiente:
El cálculo del factor de pandeo en cada uno de los planos principales de las
barras, en función de los factores de empotramiento (en la base del pilar) y (en
su cabeza) es (cuando no es fijado por el usuario).
Estructuras traslacionales:
Estructuras intraslacionales:
donde ' ' es el factor de pandeo, Lk la longitud de pandeo y L la longitud del
pilar, o distancia entre sus dos nudos extremos.
Para secciones constantes y axil constante, la esbeltez reducida es
El factor reductor de pandeo de una barra, , se calcula de acuerdo con CTE DB
SE-A.
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Estado limite último de rotura
La comprobación a rotura de las barras, sometidas a la acción de las cargas
mayoradas, se desarrolla de la siguiente forma:
Descomposición de la barra en secciones y cálculo en cada uno de ellas de los
valores de momentos flectores, cortantes, axiles de compresión y axiles de tracción.
Cálculo de la tensión combinada en las siguientes secciones:
Sección de máxima compresión
Sección de máxima tracción
Sección de máximo momento flector según el eje Yp
Sección de máximo momento flector según el eje Zp
Sección de mayor tensión tangencial combinada
Sección de mayor tensión combinada, que puede coincidir con alguna de las anteriores, aunque no necesariamente.
Obtención de las seis combinaciones de solicitaciones más desfavorables para otras tantas secciones de la barra.
Resistencia de las secciones
La capacidad resistente de las secciones depende de su clase. Para secciones de
clase 1 y 2 la distribución de tensiones se escogerá atendiendo a criterios plásticos (en
flexión se alcanza el límite elástico en todas las fibras de la sección). Para las
secciones de clase 3 la distribución seguirá un criterio elástico (en flexión se alcanza
el límite elástico sólo en las fibras extremas de la sección) y para secciones de clase 4
este mismo criterio se establecerá sobre la sección eficaz.
Resistencia de las secciones a tracción
Se cumplirá, con :
Resistencia de las secciones a corte
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En ausencia de torsión, se considera la resistencia plástica:
siendo el área resistente a cortante, con .
Resistencia de las secciones a compresión sin pandeo
Se cumplirá
La resistencia de la sección, será, para secciones clase 1, 2 o 3 (con ):
Para secciones clase 4 (con ):
Resistencia de las secciones a flexión
Se cumplirá
La resistencia plástica de la sección bruta, para secciones de clase 1 o 2 (con
, será:
La resistencia elástica de la sección bruta, para secciones de clase 3 (con
), será:
La resistencia elástica de la sección eficaz, para secciones de clase 4 (con
) será:
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Resistencia de las secciones a torsión
Deberán considerarse las tensiones tangenciales debidas al torsor uniforme, ,
así como las tensiones normales y tangenciales debidas al bimomento y al
esfuerzo torsor de torsión de alabeo.
En ausencia de cortante, se considera:
siendo el módulo resistente a torsión, con .
Interacción de esfuerzos en secciones
Normalmente, en una misma sección y combinación de acciones, se dan varias
solicitaciones simultáneamente. Este DB considera los siguientes casos:
Flexión compuesta sin cortante ni pandeo
Puede usarse, conservadoramente:
(secciones de clase 1 y 2)
(secciones de clase 3)
(secciones de clase 4)
Flexión y cortante
Si , se comprobará que:
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para secciones I o H con flexión y cortante en el plano del alma
para el resto de los casos
siendo
Flexión, axil y cortante sin pandeo
Si , basta considerar el caso “Flexión compuesta sin cortante ni
pandeo”. En caso contrario, se utilizará también dicho caso, pero el área de cortante
se multiplicará por , tomando del caso anterior.
Cortante y torsión.
En la resistencia a cortante se empleará la resistencia plástica a cortante reducida
por la existencia de tensiones tangenciales de torsión uniforme:
En secciones huecas cerradas:
Resistencia de las barras
Compresión y pandeo
Se cumplirá que
La resistencia a pandeo por flexión en compresión centrada puede calcularse con:
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Compresión y flexión con pandeo
Las expresiones aquí reproducidas corresponden al criterio de ejes del CTE DB
SE-A:
Eje DB Longitudinal de la barra X
Paralelo a las alas Y Paralelo al alma Z
Para toda pieza se comprobará:
Además, si no hay pandeo por torsión (secciones cerradas):
Además, si hay pandeo por torsión (secciones abiertas):
Ver el apartado 6.3.4.2 de CTE DB SE-A para más información.
Estado límite de servicio de deformación
De acuerdo con el CTE DB SE, se comprueba la máxima deformación vertical
(flecha) de vigas y diagonales referente a:
Flecha producida por las sobrecargas con las combinaciones características.
Flecha producida por toda la carga con las combinaciones casi permanentes.
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Estado limite último de abolladura del alma
Se realiza la comprobación de abolladura del alma por cortante de acuerdo con el
artículo 6.3.3.3 de la norma CTE DB SE-A, considerando la pieza de alma llena.
Estado limite último de pandeo lateral de vigas
Se comprobará que . En el caso de barras traccionadas y flectadas, el
momento podrá sustituirse por para esta comprobación de acuerdo con la
expresión:
El momento resistente de pandeo lateral será:
siendo el módulo resistente de la sección, según su clase y el factor
reductor por pandeo lateral.
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6 MADERA CTE-DB-SE-M
6.1 ESTADOS LÍMITE ÚLTIMOS (E.L.U.)
Comprobaciones sobre las barras de madera:
Comprobación a flexotracción, se deben cumplir las siguientes condiciones (con km =0,7 para secciones rectangulares y km =1,0 para otras secciones)
Comprobación a flexocompresión, se deben cumplir las siguientes
desigualdades:
Comprobación a cortante y a torsión uniforme, deberá cumplirse la siguiente
condición:
En las fórmulas anteriores la notación utilizada es la siguiente:
tensión normal máxima a tracción
tensión normal máxima a compresión
tensión normal máxima producida por un flector My
tensión normal máxima producida por un flector Mz
tensión de cortante máxima producida por cortantes Vy , Vz
tensión de cortante máxima producida por un torsor Mx
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6.2 ESTADO LÍMITE DE SERVICIO (E.L.S.)
El cálculo, al realizarse en el Estado límite de servicio, se realiza sin mayoración
de cargas.
Para el cálculo de las flechas de las barras de madera, tiene en cuenta los
siguientes aspectos:
Deformación inicial debida a una acción (wini): Se calcula utilizando los valores medios de los coeficientes de deformación.
Deformación final debida a una acción (wfin): Se calcula en función de la flecha inicial a partir de la fórmula:
donde, kdef se define en función de la clase de servicio y del tipo de madera y 2
es el correspondiente factor de combinación de carga.
6.2.1 Limitación de las flechas
Estabilidad de las piezas: Pandeo por flexión y compresión combinadas
Se define como longitud de pandeo de una barra al producto de su longitud
real por un coeficiente de pandeo , mediante la expresión:
Variables que intervienen en el cálculo
o Longitudes eficaces de pandeo:
o Esbelteces mecánicas:
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o Esbelteces relativas:
Comprobación de pandeo por flexo-compresión
En CTE SE-M, si rel,y ≤ 0,3 y rel,z≤ 0,3 (y en EC-5, si rel,y ≤ 0,5 y rel,z ≤ 0,5)
entonces se realiza la comprobación habitual a compresión o flexocompresión, según
corresponda. Caso contrario las expresiones habituales se sustituyen por estas otras:
siendo
con:
en CTE
en CTE
en EC-5
en EC-5
= 0,2 para madera maciza o = 0,1 para madera laminada y microlaminada.
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Estabilidad de las piezas: Vuelco lateral de vigas
Se considera el vuelco lateral de vigas con flexión respecto del eje de mayor
inercia, que será el eje y por convenio.
Variables que intervienen en el cálculo
o Esbeltez relativa a flexión:
o Tensión crítica de flexión:
donde es el módulo de torsión uniforme y es el módulo resistente
respecto del eje fuerte.
o Longitud eficaz de vuelco lateral:
El factor viene se obtiene en función de las condiciones de carga.
6.3 COMPROBACIÓN DEL VUELCO LATERAL EN FLEXO-COMPRESIÓN
Cuando actúa un momento flector My,d (respecto del eje fuerte) junto con un
esfuerzo axial de compresión, se debe comprobar la siguiente condición:
donde se obtiene a partir de las siguientes expresiones:
para
para
para
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6.4 VALORES DE CÁLCULO DE LAS PROPIEDADES DEL MATERIAL
Los valores de cálculo de las propiedades del elemento sometido a la acción de
un fuego, se determinan mediante la siguiente expresión:
donde , y .
Todo ello se somete a la aprobación de la Dirección Facultativa, sin cuyo requisito
carece de toda validez.
Sevilla, 11 de junio de 2018
VºBº: Director Técnico Fdo. Técnico Autor de la Memoria
D. Miguel Ángel Maiso Rodríguez D. Carlos Soler Álvarez Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos Arquitecto