PFC 4 Estructura

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E

E S T R U C T U R A

CENTRO DE ESTUDIOS AVANZADOS

TALLER 4

PFC

BAQUEDANO, SIERRA DE URBASA Y ANDÍA OBSERVATORIO DE LA RESERVA DE LA BIOSFERA

OCTUBRE 2012

ESTRUCTURA ALUMNO: ALBERT BRENCHAT AGUILAR TUTOR: EDUARDO DE MIGUEL ARBONÉS

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DEFENSA TEÓRICA DEL PROYECTO

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Ver la oportunidad

1

La territorialidad El entorno del ser humano

2

El recorrido El ser humano en su entorno

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Nómadas en sociedad El ser humano y sus semejantes

4

Il y aura l’âge des choses légères La construcción de una Topía

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Fragile Conference Sint-Lucas University

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DESCRIPCIÓN Y JUSTIFICACIÓN

1

El lugar.

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El programa.

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Ideas generadoras. Referencias. Alternativas.

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Descripción de la solución adoptada.

C

CONSTRUCCIÓN

1

Justificación de la materialidad.

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Proceso constructivo

N

NORMATIVA DEL CTE.

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ESTRUCTURA

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Planteamiento

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Acciones

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Simulación virtual

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Cálculos pormenorizados

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Planos

I

2

INSTALACIONES

1

Descripción

2

Justificación

3

Bases de cálculo.


1. PLANTEAMIENTO

PLANTEAMIENTO MEMORIA ESTRUCTURAL

3


Richard Buckminster Fuller, LAMINAR GEODESIC DOME,

1.a Descripción del sistema

from the series “Inventions:Twelve around one”, 1981, Deutsche Bank Collection

ELEMENTOS HORIZONTALES El sistema estructural está basado en la modulación y la prefabricación. El edificio puede subdividirse en dos tipos de módulos, los cóncavos y los convexos. Éstos forman conjuntos como podemos comprobar en la memoria descriptiva y su asociación produce superficies contínuas facetadas. Cada uno de los módulos está compuesto por submódulos estructurales llamados casetones. En caso de estar aislados son 72 casetones los que conforman la unidad modular. Si se encuentran unidos a otros módulos, de manera que unos solapan y complementan a sus adyacentes, este número se reducirá hasta 42. La cantidad de los módulos responde a la necesidad de encontrar perpendicularmente a la malla estructural vertical. La estructura horizontal se encuentra de forma simplificada en los forjados. Al tener una sola planta el edificio, podemos incrementar el número de apoyos bajo forjado, y simplificar su geometría. En este caso todos los elementos serán idénticos y planos. La madera asume en la parte superior compresiones en centro de vano y tracciones en los apoyos. De forma inversa ocurre con la parte inferior. La complejidad aumenta en la cubierta. Al asumir mayores luces (de hasta 16 metros en la sala polivalente) normalmente de 6 m, la estructura sigue modelos que le permitan deformar en mayor medida y encontrar la estabilidad con mayor facilidad. Así se recurre a los modelos de cúpulas. Los submódulos forman series de claves perimetradas. De la presión de las unas contra las otras se genera la resistencia requerida. La diferencia entre colocar los submódulos en horizontal o en forma de cúpula es muy grande. Además los esfuerzos generados en el perímetro de la cúpula son pequeños y fácilmente absorbidos por la malla estructural (que comento más adelante). La deformación que se produce en estos elementos es mayor en el centro de la cúpula (como vemos en los esquemas descriptivos del modelo virtual) y aunque ínfimo, pasa desapercibido al ojo humano más preciso. La cubierta de madera además es muy ligera. En este caso, se ha comprobado que la estructura podría resistir mayores cargas que las de tránsito de personas o cubierta ajardinada. Sería incluso posible reducir el espesor de la malla y permitir aligerar aun más la estructura. Frei Otto define las construcciones ligeras como: “uno de los más importantes fundamentos de la evolución de las cosas, tanto naturales como tecnológicas”. Aunque la ligereza que él mismo alcanza en sus construcciones es de una magnitud ciertamente mayor. Pero de nuevo, tiene mucho que ver con lo que dicen Perea o Virilio.

4


Comportamiento aproximado de la estructura de forjado. Las fibras de madera superiores se comprimen mientras que las inferiores se traccionan. El comportamiento de la madera en este sentido es homogéneo puesto que estos esfuerzos van en la dirección de la fibra. Se producen esfuerzos de corte en los apoyos pero son de menor calibre como podemos ver en las deformadas y solicitaciones del modelo estructural. Se sitúa eje neutro en el centro del forjado y las tensiones aumentan en los extremos. El forjado, por no tener requisitos de grandes luces (estructura palafital que emplea la planta baja como almacén) puede incrementar el número de soportes, teniendo luces de 2-3 metros.

DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA PLANTEAMIENTO MEMORIA ESTRUCTURAL

5


Comportamiento aproximado de la estructura de cúpula. Las fibras de madera superiores se comprimen mientras que las inferiores se traccionan. El comportamiento de la madera en este sentido es homogéneo puesto que estos esfuerzos van en la dirección de la fibra. Se producen tres tipos de esfuerzos derivados de la forma: 1. Empujes horizontales hacia el exterior del espacio 2. Corte en los apoyos pero son de menor calibre como podemos ver en las deformadas y solicitaciones del modelo estructural 3. Rozamientos entre los submódulos que transmiten los esfuerzos En el primer caso tenemos que contar con el atado producido por la malla estructural que la sostiene que genera resistencia en sentido contrario. Además al pasar de un modelo 2d a un modelo 3d, podemos observar que la propia cúpula genera un atado por las uniones atornilladas de las piezas. Así resiste del mismo modo los empujes horizontales, haciendo que sean prácticamente despreciables en el modelo estructural. El rozamiento producido es máximo pues la madera se encuentra testa con testa

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Comportamiento aproximado de la estructura de cúpula invertida (paraguas) Las fibras de madera superiores se traccionan mientras que las inferiores se comprimen. El comportamiento de la madera en este sentido es homogéneo puesto que estos esfuerzos van en la dirección de la fibra. Se producen tres tipos de esfuerzos derivados de la forma: 1. Empujes horizontales hacia el exterior del espacio 2. Corte en los apoyos pero son de menor calibre como podemos ver en las deformadas y solicitaciones del modelo estructural 3. Rozamiento entre los submódulos que transmite los esfuerzos En el primer caso tenemos que contar con que el propio paraguas genera un atado por las uniones atornilladas de las piezas. Así resiste del mismo modo los empujes horizontales, haciendo que sean prácticamente despreciables en el modelo estructural. El rozamiento producido es máximo pues la madera se encuentra testa con testa

DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA PLANTEAMIENTO MEMORIA ESTRUCTURAL

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ELEMENTOS VERTICALES Para sostener las cúpulas y los forjados se realizan dos tipos de soportes. En el caso de cubiertas cóncavas, se rodea el perímetro de la cúpula o forjado con una malla estructural. Ésta esta formada por elementos de madera laminada encolada. Unos verticales y otros de arriostramiento horizontal. Su misión es tanto estructural como funcional. En el caso de cubiertas convexas, se unen diferentes soportes de la malla anteriormente descrita y se sitúan en el centro de la cúpula. En este caso se dibuja una cúpula invertida que trabajará como voladizo, con una efectividad similar a la anteriormente descrita pero con un comportamiento completamente disitnto.

Álvaro Siza y Souto de Moura. Pavellón Serpentine Gallery

Lukas Weder, Cantina en Ditzinger

Kazuya Morita. Shelf-pod house

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La madera GL24h, aun teniendo sus propiedades anisótropas, tiene resistencia de compresión y tracción paralelas a la fibra de 24 N/mm2 y 16,5 N/mm2 y flexión de 24 N/mm2.

Como resultado previo, el módulo completo, cubierta + malla, forma un conjunto o supermalla de tendones de madera que absorben tanto compresiones como tracciones. Esta red de un todo formado por múltiples elementos materializa la metáfora y moraleja del proyecto. Hay múltiples puntos de vista, múltiples factores que intervienen, creando una suave transición entre el elemento aislado y el elemento conjunto, así como les ocurre a los usuarios que ocupan los espacios. Son uno pero forman parte del todo.

DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA Y REFERENCIAS PLANTEAMIENTO MEMORIA ESTRUCTURAL

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DEFENSA TEÓRICA DEL PROYECTO

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Ver la oportunidad

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La territorialidad El entorno del ser humano

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El recorrido El ser humano en su entorno

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Nómadas en sociedad El ser humano y sus semejantes

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Il y aura l’âge des choses légères La construcción de una Topía

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Fragile Conference Sint-Lucas University

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DESCRIPCIÓN Y JUSTIFICACIÓN

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El lugar.

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El programa.

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Ideas generadoras. Referencias. Alternativas.

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Descripción de la solución adoptada.

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CONSTRUCCIÓN

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Justificación de la materialidad.

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Proceso constructivo

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NORMATIVA DEL CTE.

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ESTRUCTURA

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Planteamiento

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Acciones

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Simulación virtual

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Cálculos pormenorizados

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Planos

I

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INSTALACIONES

1

Descripción

2

Justificación

3

Bases de cálculo.


2. ACCIONES

Según el CTE, las acciones se clasifican principalmente por su variación en el tiempo en: acciones permanentes (DB-SE-AE 2) acciones variables (DB-SE-AE 3) acciones sísmicas (NCSE-02) 1.a. Acciones permanentes Peso propio El peso propio a tener en cuenta es el de los elementos estructurales, los cerramientos, la tabiquería, todo tipo de carpinterías, pavimentos, el almacenamiento de libros y demás equipo fijo y las instalaciones. El valor característica del peso propio de los elementos constructivos, se determinará en general, como su valor medio obtenido a partir de las dimensiones nominales y de los pesos específicos medios. En el Anejo C se incluyen pesos de materiales, productos y elementos constructivos típicos. Se adoptarán los valores característicos para las cargas permanentes indicadas en el anejo C (tablas C1 a C6) del CTE DB-SE-AE y en el libro de Estructuras de madera: diseño y cálculo. Madrid: AITIM; 2000. En caso contrario se especificará su procedencia Cargas permanentes actuando sobre la estructura Densidades volumétricas (pesos específicos)

[UNE-EN 1194] AITIM

[Catálogo comercial ISOLANA] [Lignum Facile] [MSU 5º curso]

A Madera laminada encolada homogénea [Pino silvestre] GL24h B Placas de anclaje de acero C Aislante (fibras de madera) D Tablero de virutas orientadas OSB E Lámina asfáltica F Baldosa cerámica G Geotextil anti-raíces H Sustrato vegetal saturado I Plantas herbáceas o arbustivas J Vidrio K Placa cerámica Cargas superficiales (pesos específicos) A1 Forjado de casetones de madera 0,30 m [14.63% de ocupación en planta] A2 Forjado de casetones de madera 0,25 m [14.63% de ocupación en planta] C Aislante fibras madera 0.04m D Cubrición de tablero OSB 0,027m E Lámina asfáltica F Baldosa cerámica (con sujeción mecánica) G Geotextil anti-raíces H Sustrato vegetal saturado I Plantas herbáceas o arbustivas Cargas lineales (tabiquería) J Vidrio (h=3m) K Placa cerámica Cargas puntuales B Placas de anclaje de acero sobre soportes C1 Cubierta para espacios abiertos A1 + D + E + F C2 Cubierta para espacios cerrados A1 + C + D + E + F C3 Cubierta accesible A1 + C + D + E + F C4, (C5) Cubierta ajardinada A1 + (B) + C + D + 2xE + G + H + I F1, F2 Forjado A2 + C + D

(KN/m3)

3,80 KN/m3 77,00 KN/m3 2,70 KN/m3 6,50 KN/m3 despreciable 18,00 KN/m3 despreciable 21,00 KN/m3 despreciable 25,00 KN/m3 18,00 KN/m3 (KN/m2)

0,17 KN/m2 0,14 KN/m2 0,11 KN/m2 0,17 KN/m2 depreciable 0,50 KN/m2 despreciable 5,5 KN /m2 despreciable

No existen 0.9 KN/m 1.35 - 2.7 KN/m

despreciable

0,84 KN/m2 0,95 KN/m2 0,95 KN/m2 5,95 KN/m2 0,42 KN/m2

PERMANENTES Y VARIABLES ACCIONES MEMORIA ESTRUCTURAL

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1.b. Acciones variables Sobrecarga de uso La sobrecarga de uso es el peso de todo lo que puede gravitar sobre el edificio por razón de uso. Valores de sobrecarga Por lo general, los efectos de la sobrecarga de uso pueden simularse por la aplicación de una carga distribuida uniformemente. De acuerdo con el uso que sea fundamental en cada zona del mismo, como valores característicos se adoptarán los de la Tabla 3.1. Dichos valores incluyen tanto los efectos derivados del uso normal, personas, mobiliario, enseres, mercancías habituales, contenido de los conductos, maquinaria y en su caso vehículos, así como las derivadas de la utilización poco habitual como acumulación de personas, o de mobiliario con ocasión de un traslado. Sobrecargas de uso según CTE DB-SE-AE artículo 3.1.1 - Tabla 3.1 C Zonas de acceso al público C1 zona con mesas y sillas 3,0 kN/m2 C3 zonas sin obstáculos que impidan el libre movimiento de las personas como vestíbulos de edificios públicos, administrativos, hoteles, salas de exposiciones… 5,0 kN/m2

1 Esta sobrecarga de uso no se considera concomitante con el resto de acciones variables 2 Se entiende por cubierta ligera aquella cuya carga permanente debida únicamente a su cerramiento no excede

G Cubiertas con acceso solo conservación G1 1 cubiertas ligeras sobre correas (sin forjado) 2

0,43 kN/m2

Las barandillas de las cubiertas transitables deben resistir una fuerza horizontal uniformemente distribuída a una altura de 1,2m.

de kN/m2 3 El valor indicado se reifere a la proyección horizontal de la superficie de la cubierta En zonas de almacén y biblioteca se indicará la sobrecarga media de xx KN/m2 para la que se ha calculado la zona, debiendo figurar en obra una placa con dicho valor

C3 zonas sin obstáculos

1,6 kN/m

Viento Esbeltez máxima del edificio 6m/50m 0,12 La esbeltez del edificio es menor a 6 por lo que no se consideran efectos dinámicos Presión estática: qe = qb + ce + cp

4 según tabla 3.4 5 La localización del edificio entre los árboles y su escasa esbeltez, junto a su área de fachada siempre mayor a 10m2 y asemejando la edificación a una cubierta de cuatro aguas con pendiente mayor de 30%, resultan valores favorables a la construcción, por lo que resultarán despreciables

Zona IV y altura de 6m

qb ce 4 cp qe

=

0,52 kN/m2 1,40 despreciable 5 0,73 kN/m2

Acción térmica La acción térmica se desprecia por tratarse de una estructura de madera con uniones articuladas que permiten los movimientos diferenciales entre los diferentes elementos estructurales

Nieve 6 El coeficiente de carga de nieve se reduce un 20% por la protección del espacio a la acción del viento 7 Zona 2, altitud de 600m 8 En los faldones con evacuación directa y 15º el coeficiente es 1 9 En faldones de evacuación indirecta, la suma de las “beta” = 30º μ = 1 + 30º/30º = 2 10, 11

No hay posibilidad de descarga

qn = μ · Sk · 80%6

Sk μ1 μ2 pd pa qn1 = qn2 =

0,9kN/m2 7 18 29 despreciable10 despreciable11 0,72 kN/m2 1,44 kN/m2

Aplicamos la mayor carga entre la nieve o el uso según las características de cada cubierta

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2.2. Acciones accidentales Sismo De acuerdo a la norma NCSE-02, tanto por la ubicación de la edifiación en Baquedano con una aceleración sísmica 0,04≤ a ≤0,08g es preceptivo realizar los cálculos sísmicos.

Sik _ Coeficiente sísmico adimensional correspondiente a la planta k en el modo i de valor

Sik = (ac /g) · ai · b · hik

Pk _ Peso correspondiente a la masa mk de la planta k

La fuerza sísmica equivalente (Fik) se calculará a partir de la siguiente expresión: Fik = Sik · Pk · Yk df

Aceleración sísmica de cálculo (ac) ac = S · r · ab Para obtener el valor de S nos remitimos a la norma. Con un r · ab ≥ 0,01g S = C/1,25 = 2/1,25 = 1,6

ab _ aceleración sísmica básica. Según mapa ab = 0,04g

ac = 1,6 · 1 · 0,04 = 0,064g

r _ coeficiente adimensional de riesgo: es función de la probabilidad aceptable de que se exceda ac en el periodo de vida para el que se proyecta la construcción. Al ser un edificio de importancia normal r = 1

Espectro de respuesta elástica

S _ coeficiente de amplificación del terreno C_ coeficiente del terreno en función de las características geotécnicas del terreno de cimentación. Por no tener la posibilidad de realizar un estudio geotécnico se tomará el valor más desfavorable de C para terreno IV = 2,0 K _ coeficiente de contribución. En Améscoa Baja es de 1 según el anejo 1 de la NCSE-02 TF _ 0,3 s, debido a la falta de espeficifidad sobre estructuras de madera en la NSCE-02 n _ Factor de modificación del espectro en función del amortiguamiento = (5 /W)0,4 Con W = 6 n = 0,3 m _ Coeficiente de comportamiento por ductilidad = (5 / )0,4

Es un espectro normalizado de respuesta elástica en la superficie del terreno para aceleraciones horizontales. T = Periodo de oscilación propio en segundos. T = 0,0832 · 2 = 0,1664 Ta = k · C/10 = 1.2 /10 = 0,2 Tb = K · C/2.5 = 1.2 / 2.5 = 0.8 T < Ta at = 1 + 1,5 · T/Ta = 1 + 1.5 · 0.1664/0,2 at = 1.248 Método simplifado de cálculo de sismo para los casos más usuales de edifcación El edificio cumple con los requisitos para la aplicación del método simplificado por: Número de plantas sobre rasante inferior a 2o La altura del edificio sobre rasante es inferior a 60 metros Existe regularidad geométrica en planta y alzado sin entrantes ni salientes imporntates Dispone de soportes contínuos hasta cimentación, uniformemente distribuidos en planta y sin cambios bruscos en su rigidez Dispone de regularidad mecánica en la distribución de rigideces, resistencias y en masas. La excentricidad del centro de las masas que intervienen en el cálculo sísimico respecto al de torsión es inferior al 10% de la dimensión en planta del edificio en cada una de las direcciones principales. Modos de Vibración Número de modos a considerar Los modos a considerar en función del período fundamental de la construcción TF serán los siguientes: El primer modo, si TF = 0,3s < 0,75s Sik = (ac /g) · ai · b · hik

Coeficiente de respuesta b b = n/m Establecemos una m de 1 debido a la poca especificidad de la normativa. Podría asemejarse a una nave industrial con pilares y cerchas realizadas con elementos prefabricados. b = 0,93

ACCIDENTALES ACCIONES MEMORIA ESTRUCTURAL

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Factor de distribución hik Correspondiente a la planta k del módulo de vibración i, tiene el valor: Planta baja: 656 m2 · 0,95 kN / m2 = 623,2kN = Pk1 Planta alta: 1008m2 · 0,95 kN / m2 = 957,6kN = Pk2

Fikb = 0,011 Fika = 0,022 hikb = 0,011 · 623,2 · 0,011 / 623,2 · 0,0112 = 1 hika = 0,011 · 957,6 · 0,011 / 957,6 · 0,0112 = 1

n: Número de plantas mk: Masa de la planta k, definida en 3.2. Fik: Coeficiente de forma correspondiente a la planta k en el modo i, para el que puede adoptarse la siguiente expresión aproximada Fik = sen [(2i -1) p hk / 2H] = p= hk = Altura sobre rasante. Más desfavorable hb = 3,09m ha = 8,35m H = altura total de la estructura del edificio. Más desfavorable: 8,35m x _ distancia del elemento que se considera al centro del edificio. 3m Le _ Distancia entre los dos elementos resistentes más extremos. 6m

Sikb = (0,064g /g) · 1,248 · 0,93 · 1 = 0,07428 Sika = (0,064g /g) ·1,248 · 0,93 · 1 = 0,07428

Yb = 1 + 0,6x /Le = 1+0,6·3 /6 = 1,3 Ya = 1 + 0,6x /Le = 1+0,6·3 /6 = 1,3 Planta baja Fib = 0,074 · 623,2 · 1,3 = 59,95 kN Dividido en 150 soportes mínimo = 0,4kN

Planta alta Fia = 0,074 · 957,6 · 1,3 = 119,90 kN Dividido en 150 soportes máximo = 0,8kN

El sismo se entenderá como una fuerza horizontal de 0,8 kN por pilar Para introducir estos datos en el modelo aislado, se calcula para un solo módulo: Planta baja: 24 m2 · 0,95 kN / m2 = 22,8kN = Pk1 Planta alta: 24 m2 · 0,95 kN / m2 = 22,8kN = Pk2 Fikb = 0,011 Fika = 0,022 hikb = 1 hika = 1 Fib = 0,76kN Fia = 0,76kN

Para introducir estos datos en el modelo invertido, se calcula: Planta baja: 24 m2 · 6,06 kN / m2 = 145,5kN = Pk1 Planta alta: 24 m2 · 6,06 kN / m2 = 145,5kN = Pk2 Fikb = 0,011 Fika = 0,022 hikb = 1 hika = 1 Fib =24,24kN Fia = 24,24kN

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1.c. Combinaci贸n y aplicaci贸n de acciones

C2 Cubierta c贸ncava para espacios cerrados

Cargas permanentes Cargas variables Uso

qd

Viento Sismo

0,73 kN/m2 4,00 kN/m2

Cargas permanentes Cargas variables Uso

0,95 kN/m2 5,00 kN/m2

Carga horizontal

=

0,95 kN/m2 1 kN/m2 1,95 kN/m2

C4 Cubierta accesible para espacios cerrados El sismo en la cubierta accesible ser谩 menor puesto que solo se produce en planta baja.

Carga horizontal

qd

=

5,95 kN/m2

Viento Sismo*

0,73 kN/m2 2,00 kN/m2

Cargas permanentes Cargas variables Nieve

6,06 kN/m2 1,44 kN/m2

C5 Cubierta ajardinada para espacios abiertos

qd

Viento Sismo*

0,73 kN/m2 2,00 kN/m2

Cargas permanentes Cargas variables Uso

0,42 kN/m2 5,00 kN/m2

Carga horizontal

=

7,50 kN/m2

F1 Forjado cubierto zonas concurridas (hall, pol)

qd

Viento Sismo*

0,73 kN/m2 2,00 kN/m2

Forjado cubierto zonas de oficina (resto) Cargas permanentes Cargas variables Uso

0,42 kN/m2 3,00 kN/m2

Carga horizontal

F2

Carga horizontal

=

qd

=

Viento Sismo*

5,42 kN/m2

3,42 kN/m2 0,73 kN/m2 2,00 kN/m2

COMBINACIONES ACCIONES MEMORIA ESTRUCTURAL

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T

DEFENSA TEÓRICA DEL PROYECTO

0

Ver la oportunidad

1

La territorialidad El entorno del ser humano

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El recorrido El ser humano en su entorno

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Nómadas en sociedad El ser humano y sus semejantes

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Il y aura l’âge des choses légères La construcción de una Topía

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Fragile Conference Sint-Lucas University

D

DESCRIPCIÓN Y JUSTIFICACIÓN

1

El lugar.

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El programa.

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Ideas generadoras. Referencias. Alternativas.

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Descripción de la solución adoptada.

C

CONSTRUCCIÓN

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Justificación de la materialidad.

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Proceso constructivo

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NORMATIVA DEL CTE.

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ESTRUCTURA

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Planteamiento

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Acciones

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Simulación virtual

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Cálculos pormenorizados

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Planos

I

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INSTALACIONES

1

Descripción

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Justificación

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Bases de cálculo.


3... SIMULACIÓN VIRTUAL

Se analiza un módulo aislado. Una simplificación proyectual con dos consecuencias. 1. El elemento aislado está no se encuentra acodalado con sus vecinos, por tanto sufre mayores movimientos. 2. El elemento es el módulo básico. En caso de calcular la sala polivalente o la biblioteca se debería generar un modelo algo más complejo. Este modelo responde a las tipologías de despacho, archivo, seminario, laboratorio, baños y en cierto modo a la cafetería.. En el caso invertido, responde al hall, elementos centrales de los espacios y elementos de acceso. El modelo digital está formado por dos partes principales. La primera corresponde a los elementos de apoyo o soportes. La segunda a la cubierta propiamente dicha. Los elementos verticales se diseñan como elementos lineales con la sección proyectada de 2,5 · 30cm. Éstos se encuentran en una situación desfavorable en el modelo pues no se han dibujado los arriostramientos horizontales. Los soportes están más expuestos a las deformaciones y solicitaciones por momento. Los elementos de la cubierta están modelizados con las propiedades de la madera GL24h. Son planos (3dcaras) de 5cm que tocan testa con testa donde transmiten sus cargas. Están divididos en 5 partes para fidelizar la unión de los tornillos. Éstos útlimos son la unión virtual entre las chapas de madera, sin embargo no resisten momentos y sus propiedades han sido modificadas en este sentido para que así sea.

COMENTARIOS SIMULACIÓN VIRTUAL MEMORIA ESTRUCTURAL

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La tensión de Von Mises (SVM) es una magnitud física relacionada con el cambio de forma del material o la energía de distorsión ponderando las diferentes tensiones que se produce en el material. Es empleada en cálculos estructurales para analizar materiales isótropos y dúctiles. En este caso, la madera es ortótropa. Las tensiones que admite un GL24h son del orden de 24 N/mm2 en dirección paralela a la fibra y aproximadamente 2,7 N/mm2 en dirección perpendicular. El modelo estructural es en definitiva una malla de elementos superficiales que siempre tienen en la dirección de los esfuerzos de compresión, tracción y flexión la fibra paralela, mientras que en los esfuerzos de cortante es perpendicular. Debido a su complejidad, a su geometría y a su características ya mecionadas, se realiza una adaptación de los valores de cálculo, interpretando la estructura como isótropa para los esfuerzos a calcular en dirección paralela a la fibra. Por seguridad, se interpolan los valores, en proporciones del 50% cada una. Así, la tensión que es capaz de resistir en este sentido es de 13,35 N/mm2.

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Comentarios Compruebo las solicitaciones a través de la aplicación de Maria Castaño con Licencia CREATIVE COMMONS basada en la normativa del código técnico DB-SE-M Se realiza para los diferentes modelos un caso simplificado y uno complejo. En el simplificado se asume que debido al entorno y la agrupación modular no existe una acción dinámica del viento, y además no existe el sismo. En el complejo se asumen todas las variables, siempre teniendo en cuenta su aislamiento estructural, el cual resulta desfavorable para su diseño y cálculo. Debido a fallos en la modelización, las solicitaciones de momentos se dibujan como si los soportes estuviesen biempotrados, cuando no es así. De este modo se realiza un cálculo para determinar el valor real del momento en la parte superior, ya que en la inferior será siempre 0. El hecho de que no lo sea, es causa del método de rigideces. Los valores de los gráficos que acompañan la deformada y la representación de esfuerzos están dimensionados en metros ó kN/m2. Por este motivo la conversión directa responde a x · 1000 para transformarlos a N/mm2

COMENTARIOS SIMULACIÓN VIRTUAL MEMORIA ESTRUCTURAL

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C2 Cubierta cóncava para espacios cerrados caso simplificado

uso 1,00 kN/m2

p.p. 0,95 kN/m2 0,00 kN·m

0,00 kN·m Momentos en dirección x

0 kN

3,40 kN

0 kN

0,00 kN·m

0,00 kN·m

Momentos en dirección y

Esfuerzos SVM de la cubierta Los esfuerzos llegan a 0,26 N/mm2 < 13,35 ((24 + 2,7) / 2)

3,40 kN

3,40 kN Deformada La deformada en soportes alcanza valores máximos en sentido vertical de 0,02cm En los módulos de madera son realmente insignificantes.

Es posible concluir desde la deformada que hay un movimiento ínfimo de la estructura. Además es posible que la propia malla estructural de la cubierta (que no dibujada en los soportes) genere un arriostramiento horizontal de ésta. Los esfuerzos axiles están muy por debajo de la capacidad de compresión de la estructura de 175 kN Esfuerzos axiles

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&'�()'*+&,'�-.�+�)-.,./-�&,+�0-�1�+�.-&&,2��)-&/+��1�+)�0-��+0-)+� ���3�45���567��8�54�����!

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El arriostramiento horizontal se muestra imprescindible para soportar la carga. los apoyos hacen que la solicitación pase de un 120% a un escaso 6%

C2 RESULTADOS MEMORIA ESTRUCTURAL

21


C2 Cubierta cóncava para espacios cerrados caso sismo

uso 1,00 kN/m2

p.p. 0,95 kN/m2 5,58 kN·m

0,00 kN·m

sismo 0,78 kN/ soporte 1,86 kN

3,00 kN

uso 0,73 kN/m2

0,96 kN

Momentos en dirección x

0,38 kN·m

0 kN·m

Esfuerzos SVM de la cubierta Los esfuerzos llegan a 0,31 N/mm2 < 13,35 ((24 + 2,7) / 2)

Momentos en dirección y

2,87 kN

2,87 kN Deformada La deformada en soportes alcanza valores insignificantes En los módulos de madera son 0,09cm

Se han incrementado los esfuerzos de momentos debido a la carga excéntrica. Sin embargo se han reducido los esfuerzos axiles.

Esfuerzos axiles

22

Los esfuerzos en la cubierta se han incrementado pero muy ligeramente. Hay que tener en cuenta que serían incluso asumibles por una resistencia homogénea de la madera correspondiente a la dirección perpendicular a la fibra de 2,7N/mm2


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Si aunamos en un mismo pilar las mayores solicitaciones que se producen en la estructura el pilar falla por estar sometido al 130% de su resistencia en flexión esviada. Al separar las cargas por pilares, cumplimos. En esta página se muestra el pilar más solicitado, que es el que tiene el momento en el eje débil de 0,38 y eje fuerte de 1,46 kN·m. Cumple de forma más ajustada a pandeo flexional en 91%. El otro pilar más solicitado, el que sufre 5,58kN·m y 0,001kN·m. Cumple a flexión esviada al 85% y al 98% en pandeo torsional, gracias a los 4 apoyos que forman los arriostramientos horizontales. Los esfuerzos en cubierta se miden comparando la resistencia de la madera y las tensiones SVM en los que sí cumplen. 0,31 N/mm2 < 13,35 N/mm2

C2 SISMO RESULTADOS MEMORIA ESTRUCTURAL

23


UNIONES C2

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UNIÓN SOPORTE-CASETÓN Deberá soportar la tensión del axil y el cortante que se transmiten. Axil 2,87 kN Cortante 1,86 kN Cada perno es capaz de transmitir hasta 3,23kN

Por tanto con dos pernos será suficiente para soportar ambos esfuerzos en las dos direcciones.

UNIÓN CASETÓN-CASETÓN

En las fuerzas máximas generadas, nuevamente en FVM (Von Mises) obtenemos los siguientes datos:

24


Las fuerzas máximas generadas son de 8,40kN En una unión hay siempre como mínimo 6 tornapuntas y máximo de 12. Según confluyan 3 casetones o 6. Como cada tornapunta soporta hasta 3,23kN, colocamos un tornillo a a cada extremo del muro de madera, con una resistencia total de 9,46kN Con el fin de minorar las deformaciones y la posible inestabilidad, se colocan 2 tornillos por extremo, con una resistencia de 18,92kN

C2 SISMO UNIONES RESULTADOS MEMORIA ESTRUCTURAL

25


C4 Cubierta cóncava para espacios transitables caso sin sismo

uso 5,00 kN/m2

p.p. 0,95 kN/m2 0,00 kN·m

0,00 kN·m Momentos en dirección x

5,24 E-5kN

10,10 kN

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0,00 kN·m

0,00 kN·m

Momentos en dirección y

Esfuerzos SVM de la cubierta Los esfuerzos llegan a 0,77 N/mm2 < 13,35 ((24 + 2,7) / 2)

10,10 kN

10,10 kN Deformada La deformada en soportes alcanza valores máximos en sentido vertical de 0,02cm En los módulos de madera son realmente insignificantes.

Los esfuerzos axiles siguen siendo pequeños para la capacidad portante de la estructura. Los momentos son inexistentes. La deformada sigue siendo pequeña. Se comporta como debe por su geometría.

Esfuerzos axiles

26


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Cumple perfectamente. Es destacable que el arriostramiento horizontal es imprescindible para poder hacer que la estructura resista, pues a pandeo flexional cumple al 97% con 1 arriostramiento tan solo.

C4 RESULTADOS MEMORIA ESTRUCTURAL

27


C4 Cubierta cóncava para espacios transitables caso sismo

uso 5,00 kN/m2

p.p. 0,95 kN/m2 0,40 kN·m

sismo 0,78 kN/ soporte

0,00 kN·m

0,15 kN

8,20 kN

uso 0,73 kN/m2

1,81 kN

Momentos en dirección x

5,44 kN·m

0kN·m

Esfuerzos SVM de la cubierta Los esfuerzos llegan a 1,05 N/mm2 < 13,35 ((24 + 2,7) / 2)

Momentos en dirección y

8,19 kN

8,19 kN Deformada La deformada en soportes alcanza valores máximos de 0,03cm En los módulos de madera alcanza 0,3cm en un sentido y 0,2 en otro

De los modelos analizados probablemente es el que sufre mayores deformaciones. La deformada es la mayor de cuantas han sido analizadas. En este caso los 0,3cm suponen una importante deformación que hay que analizar pero cumplirá hasta un L/500

Esfuerzos axiles

28


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Nuevamente, como ocurre en el modelo C2 sismo, la flexión esviada falla. En este caso en un 145% Aislamos pilares. El primero, que aquí se muestra, tiene en el eje fuerte 1,42kN·m y 0,46kN·m en el débil. Cumple muy ajustado con 89% en flexión esviada y 99% en pandeo flexional con 4 arrisotramientos. El segundo de mayor momento en eje fuerte 5,44 kN·m y en eje debil de 0kN·m cumple a flexión esviada en un 84% y 60%. Además cumple a pandeo torsional en un 95%.

Los muros de madera cumplen sobradamente los esfuerzos máximos de 1,05 N/mm2 < 13,35 N/mm2

C4 SISMO RESULTADOS MEMORIA ESTRUCTURAL

29


UNIONES C2

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UNIÓN SOPORTE-CASETÓN Deberá soportar la tensión del axil y el cortante que se transmiten. Axil 8,19 kN Cortante 1,81 kN Cada perno es capaz de transmitir hasta 3,23kN

Por tanto con cuatro pernos será suficiente para soportar ambos esfuerzos en las dos direcciones.

UNIÓN CASETÓN-CASETÓN

En las fuerzas máximas generadas, nuevamente en FVM (Von Mises) obtenemos los siguientes datos:

30


Las fuerzas máximas generadas son de 18,20kN En una unión hay siempre como mínimo 6 tornapuntas y máximo de 12. Según confluyan 3 casetones o 6. Como cada tornapunta soporta hasta 3,23kN, colocamos dos tornillos a a cada extremo del muro de madera, con una resistencia total de 18,92kN

C4 SISMO UNIONES RESULTADOS MEMORIA ESTRUCTURAL

31


C5 Cubierta convexa para espacios abiertos caso sin sismo

nieve 1,44 kN/m2

p.p. 6,06 kN/m2 0,00 kN·m

0,00 kN·m Momentos en dirección x

0 kN

36,55 kN

0 kN

0,00 kN·m

0,00 kN·m

Momentos en dirección y

Esfuerzos SVM de la cubierta Los esfuerzos llegan a 2,38 N/mm2 < 13,35 ((24 + 2,7) / 2)

36,55 kN

36,55 kN Deformada La deformada en soportes alcanza valores máximos en dirección vertical de 0,2cm En los módulos de madera alcanza valores máximos en dirección vertical de 0,2cm

Los esfuerzos axiles son los más restrictivos pero siguen siendo menores a los 175kN que debe soportar el soporte. Los momentos son inapreciables. Se deduce que la simetría estructural y el reparto uniforme de cargas evita la aparición de esfuerzos horizontales, optimizando la estructura

Esfuerzos axiles

32


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Los soportes sufren un fuerte axil, pero es suficiente la sección otorgada. Los muros de madera cumplen sobradamente los esfuerzos máximos de 2,38 N/mm2 < 13,35 N/mm2

C5 RESULTADOS MEMORIA ESTRUCTURAL

33


C5 Cubierta convexa para espacios abiertos caso sismo

nieve 1,44 kN/m2

p.p. 6,06 kN/m2 0,00 kN·m

0,00 kN·m Momentos en dirección x

0 kN

36,55 kN

0 kN

27,7 kN·m

27,7 kN·m

Esfuerzos SVM de la cubierta Los esfuerzos llegan a 2,38 N/mm2 < 13,35 ((24 + 2,7) / 2)

Momentos en dirección y

36,55 kN

36,55 kN Deformada La deformada en soportes alcanza valores máximos en dirección vertical de 0,2cm En los módulos de madera alcanza valores máximos en dirección vertical de 0,2cm

El mayor problema en este caso es el fuerte momento producido por el sismo. Para soportarlo, la estructura vertical se multiplica por 5 en sección, para llegar a una b x h de 125 x 300mm. Además será necesario empotrar la estructura en la base para que sea una barra biempotrada. Esfuerzos axiles

34


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De este modo, haciendo que los soportes aumente hasta 5 veces su sección y empotrándolo, conseguimos que soporte las solicitaciones con valores del 80%. Sin embargo, hay que tener en cuenta que se trata de un modelo aislado, sin preveer arriostramientos entre los pilares y en un caso de sismo. Por tanto, con tantos factores desfavorables nos movemos del lado de la seguridad.

Los muros de madera, de nuevo cumplen perfectamente con la solicitación 2,38 N/mm2 < 13,35 N/mm2

C5 SISMO RESULTADOS MEMORIA ESTRUCTURAL

35


UNIONES C2

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UNIÓN SOPORTE-CASETÓN Deberá soportar la tensión del axil y el cortante que se transmiten. Axil 36,55 kN Cortante 18,53 kN Cada perno es capaz de transmitir hasta 3,23kN

Por tanto con 18 pernos será suficiente para soportar ambos esfuerzos en las dos direcciones.

UNIÓN CASETÓN-CASETÓN

En las fuerzas máximas generadas, nuevamente en FVM (Von Mises) obtenemos los siguientes datos:

36


Las fuerzas máximas generadas son de 63kN En una unión hay siempre como mínimo 6 tornapuntas y máximo de 12. Según confluyan 3 casetones o 6. Como cada tornapunta soporta hasta 3,23kN, colocamos 8 tornillos a a cada extremo del muro de madera, con una resistencia total de 25,84kN, En el caso de la confluencia de 6 casetones podemos colocar 4 tornillos a cada lado con el mismo resultado.

C5 SISMO UNIONES RESULTADOS MEMORIA ESTRUCTURAL

37


T

DEFENSA TEÓRICA DEL PROYECTO

0

Ver la oportunidad

1

La territorialidad El entorno del ser humano

2

El recorrido El ser humano en su entorno

3

Nómadas en sociedad El ser humano y sus semejantes

4

Il y aura l’âge des choses légères La construcción de una Topía

-1

Fragile Conference Sint-Lucas University

D

DESCRIPCIÓN Y JUSTIFICACIÓN

1

El lugar.

2

El programa.

3

Ideas generadoras. Referencias. Alternativas.

4

Descripción de la solución adoptada.

C

CONSTRUCCIÓN.

1

Justificación de la materialidad.

2

Proceso constructivo

N

NORMATIVA DEL CTE.

E

ESTRUCTURA

1

Planteamiento

2

Acciones

3

Simulación virtual

4

Cálculos pormenorizados

5

Planos

I

38

INSTALACIONES

1

Descripción

2

Justificación

3

Bases de cálculo.


4... CÁLCULOS PORMENORIZADOS DE UNA PIEZA CON GRANDES SOLICITACIONES

Al tratarse de una estructura prefabricada, todos los elementos son deseablemente iguales. Es por ello que cada elemento que compone la estructura será comprobado a los máximos esfuerzos que de cada modelo se deriven. Un modelo, que combina este conjunto de casos desfavorables muestra los siguientes esfuerzos:

Soportes

Axil

36550 N

[modelo invertido]

Momento en dirección x

380000 N·mm

[modelo c2 sismo]

Momento en dirección y

5540000 N.mm

[modelo c2 sismo]

Cortante

2180 N

[modelo c2 sismo]

Deformación vertical

2 mm

[modelo c4/2 sismo]

Deformación horizontal

5 y 3 mm

[modelo c4/2 sismo]

Chapas de madera

Estrés SVM

6,3 N/mm2

[modelo invertido]

Deformación

5 mm en punta de voladizo

[modelo invertido]

PORMENORIZADOS MEMORIA ESTRUCTURAL

39


4.1. DEFORMACIÓN 1.a. Deformación inicial y diferida El esfuerzo cortante sobre la madera es mayor que en otros materiales, debido al reducido valor del módulo de elasticidad transversal G. Su relación con el longitudinal suele ser de 16. Sin embargo comparada con la deformación por flexión resulta prácticamente despreciable. La deformación diferida tiene valores distintos según la carga inicial aplicada. En principio el comportamiento de la madera tiende a estabilizar la estructura con el tiempo, sin embargo al aplicar una carga inicial muy superior, llega un momento tras la establiización, en el que se incrementa exponencialmente la deformación hasta la rotura. 1.b. Cálculo de la deformación El Propósito es calcular la deformación de la madera sumando la fluencia.

Soportes

Carga permanente: fi,p = 0,008cm

Nieve fi,n = 0,05

ut = ui (1+kdef)

Viento fi,v = 0,09

Para nuestra madera laminada encolada con CS21:

Sismo fi,s = 0,23

Tomamos el modelo más desfavorable para la deformación. Modelo C4 sismo.

Las páginas para ampliar información vienen referidas al libro:

carga permanente: Kdef = 0,80 (p. 65)

“Estructuras de madera, diseño y cálculo” Ramón Argüelles y

Cargas uso: Kdef = 0,50 (no se produce al tiempo que las otras)

Cubierta

Carga permanente: fi,p = 0,008cm

Nieve: Kdef = 0,00

Nieve fi,n = 0,05cm

Viento Kdef = 0,00

Viento fi,v = 0,09cm

1 CS2: Clase de servicio 2, para estructuras cubiertas con

Sismo Kdef = 0,00

Sismo fi,s = 0,23cm

una humedad relativa que sólo excede del 85% unas pocas

La deformación final será:

Francisco Arriaga. Madrid. 1996

semanas al año. 2 Valores recogidos en tabla 4.2 p.66 pk = Densidad característica en kg/m3, d en mm y Kser en N/

ft = fi,p (1+0,8) + fi,n (1+0,00) + fi,v (1+0,00) + fi,s (1+0,00) Soportes

mm

3 Deslizamiento instantáneo. F es la carga de servicio en N.

Cubierta

Deformación por humedad = Aumento de la sección de inercia

ft = 0,3844cm

ft = 0,3844cm

1.c. Influencia de las uniones Las uniones pueden incrementar la deformación, pues para transmitir los esfuerzos se deslizan ligeramente. Se mide con el módulo de deslizamineto kser (p.66). Nuestra unión será de tirafondos o clavos con pretaladro2. Kser = pk1,5 d/20 3

Uinst = F/Kser

Ufin = Uinst (1+kdef)

Tirafondos 100.13. 8mm

d = 8mm

l = 100mm

Axiles de servicio:

C permanente = 24900 N

Cviento + sismo + nieve = 0 pk = 380kg/m3

Kser = 3801.5 · 8/20 = 2963 N/mm2 Carga por clavo = 24900 N / 6 = 6150N Uinst = 6150 / 2963 = 2.08mm

En soportes y por tanto en borde de forjado, la deformación será de: 0,3844 cm + 0,208 = 0,59cm El caso más extremo puede ser el centro de vano. Aquí hay que unir a la deformación vertical de los puntos, la deformación producida por las uniones. De manera simplificada, podemos resumir que hay tres uniones entre el soporte y la clave de la cúpula. La deformación sería de 0,3844 + 3 · 0,208cm = 1.006 Sobrepasaría ligeramente la deformación admisible de h/300 como podemos comprobar en el punto siguiente. Sin embargo, al trabajar por rozamiento los planos de madera es muy improbable que el desplazamiento se produzca en estos nudos. Sí lo hará en el nudo del soporte.

40


4 Según el Eurocódigo

1.d. Condiciones ambientales En sentido longitudinal y por cambios de humedad la madera apenas sufre deformaciones. Pero cuando el gradiente es distinto en el trasdós y el intradós puede originar mayores deformaciones. En nuestro caso serán despreciables por la reducida longitud. En sentido transversal pueden no ser tan despreciables. En nuestro caso una deformación transversal implicaría un aumento en la altura de la sección de la pieza. Tanto en soportes como en forjados ofrecería mayor grado de inercia y resistencia. Al ser positivo puede despreciarse.

1.e. Limitación de la deformación En el caso de los forjados no existe ningún problema por dos motivos: el primero es que la estructura abovedada restringe en gran medida las deformaciones, por lo que los elementos de construcción no resultarán prácticamente dañados tras el asentamiento de la estructura. El segundo es que la posible deformación sería imperceptible al ojo humano, pues la inclinación no es fácil de comprobar. Sí puede constituir un peligro en los elementos verticales. En ellos la deformación provocada por la estructura horizontal puede deformar su verticalidad. Se estalece la limitación de h/300 para edificios de una planta4 Tras la comprobación con SAP en un módulo de 3m de altura, la deformación vertical en el punto de mayor acción no supera los 0,59cm y la horizontal los 0,5cm < 1cm. Además hay que tener en cuenta que se trata de una estructura aislada, que se verá reforzada al entrar en contacto con más módulos.

DEFORMACIONES PORMENORIZADOS MEMORIA ESTRUCTURAL

41


4.2. COMPROBACIÓN DE SECCIONES Comprobamos siempre todos los datos respecto al elemento más solicitado del módulo.

GL24h h = 300mm. En pilares y forjado de cubierta.

2.a. Generalidades

kh = (600/h)0,2 = 1,15

La madera es una conífera de pino silvestre con láminas de composición homogénea.

fm,kponderado x kh = 15,36 N/mm2

Los factores van modificados por el coeficiente de altura Kh

Para GL24h

ft,0,k_11,14 N/mm2 ft,0,k_15,36 N/mm2

2.b. Comprobación de tensiones paralelas a la fibra

N, Q, M_Axil, cortante, momento flector

Deberá cumplirse la siguiente condición:

X_tensión aplicada

f≥ s

f_resistencia E0,med_módulo elasticidad longitudial medio_11.600 E0,k_módulo elasticidad longitudial característico_9.400 G_módulo elasticidad transversal_390

s _tensión normal

2.b.1. Soportes En el caso de los soportes no empleamos las resistencias ponderadas pues conocemos y podemos garantizar la dirección paralela a la fibra 5.b.1.a Tracción paralela a la fibra An. En principio existen dos orificios para los tornillos de 8mm de espesor que son descontados para hallar la superficie neta.

s _tensión nominal u_tensión normal t_tracción

An = 25mm · 300mm - 8mm · 25mm = 7300mm2

ft,0,d > st,0,d

c_compresión m_flexión v_cortante v_ángulo de la tensión respecto a la fibra 0_paralela

No existen tracciones en los pilares

Nd = 36550 N

2.b.1.b Compresión paralela a la fibra

An = 25mm · 300mm = 7500mm2

An contará con la totalidad de la sección pues los agujeros de los anclajes son simétricos y además están rellenos por el acero, más rígido que la madera.

sc,0,d = Nd/An = 4,87 N/mm2

fc,0,d = Kmod · (fc,k/jm) = 0,9 · ( 25,60/ 1,3) = 17,72

N/mm2

90_perpendicular

fc,0,d > sc,0,d

a_oblícua

Ic,0 = 0,274

Tensiones de cálculo:

sm,d_valor de cálculo de la tensión de flexión sc,0,d_valor de cálculo de la tensión de compresión paralela

Hay que tener en cuenta que este axil corresponde al pilar central de la cubierta invertida. En otros casos la diferencia es mayor, puesto que el axil llega a ser 10 veces menor.

sc,90,d_valor de cálculo de la t. de compresión perpendicular st,0,d_valor de cálculo de la tensión de tracción paralela

2.b.1.c Flexión simple

Md2 = 5540000 N·mm

st,90,d_valor de cálculo de la tensión de tracción perpendicular

Esta comprobación no tiene en cuenta la posible inestabilidad por vuelco que se estudia en el capítulo 6. Inestabilidad.

W2 = b·h2/6 = 25mm · 3002mm / 6 = 375000mm2

td_valor de cálculo de la tensión de cortante Resistencias características: fm,k_resistencia característica a flexión1_25,6N/mm2 ponderado 15,36 N/mm

fc,0,k_resistencia k. a compresión paralela_24N/mm2

carga compartida Kcc = 1,1

fc,0,k_resistencia k. a compresión perpendicular_2,7N/mm2 ponderado 15,36 N/mm2 ft,0,k_resistencia k. a tracción paralela2_ 18,975N/mm2 ft,90,k_resistencia k. a tracción perpendicular_0,4N/mm2

fm,d = Kmod · (fm,k/jm) · Kcc = 0,9·(25,60/1,3)·1,1= 19,49 N/mm2

Los valores corresponden al caso C2 sismo. Añadimos factores a fm,d de:

2

sm,d2 = Md/W2 = 14,77N/mm2

Md3 = 380000 N·mm W3 = b·h2/6 = 252mm · 300mm / 6 = 187500mm2 sm,d3 = Md/W3 = 2,02N/mm2 fm,d = Kmod · (fm,k/jm) · Kcc = 0,9·(25,60/1,3)·1,1= 19,49 N/mm2

fm,d > sm,d

Im2 = 0,76

Im3 = 0,10

ponderado 11,14 N/mm2 fv,k_resistencia k. a cortante_2,7N/mm2 2 Afectada por el valor K de 1 Afectada por el valor K de 1,1

42

Se puede extraer de la flexión simple que el momento producido en el caso de sismo es realmente alto para la estructura.


Resistencias de cálculo: fm,d_resistencia de cálculo a flexión = Kmod · (fm,k/jm). Si: CP (larga duración)_Kmod = 0,60 CP + N (media duración)_Kmod = 0,80 CP + N + V (corta duración)_Kmod = 0,90 CP + V (corta duración)_Kmod = 0,90 fc,0,d_resistencia de cálculo a compresión paralela

2.b.1.c Flexión esviada Empleamos el coeficiente km = 0,7 en secciones rectangulares Reduce el efecto de la flexión puesto que a diferencia de la flexión simple, la esviada se se sitúa en un solo punto, por lo que se hace más improbable la presencia de un nudo afectando a la fibra más solicitada. Comprobamos que

Im2 = 0,76

ft,0,d_resistencia de cálculo a tracción paralela

Im,y + km · Im,z < 1

Im3 = 0,10

ft,90,d_resistencia de cálculo a tracción perpendicular

Im,z + km · Im,y < 1

Im2 + 0,7 Im3 = 0,83

fc,90,d_resistencia de cálculo a compresión perpendicular

fd_resistencia de cálculo a cortante

Im3 + 0,7 Im2 = 0,632

Módulo de elasticidad: E0,med_valor medio del módulo de elasticidad paralelo a la fibra

De nuevo cumple

E0,k_valor k. del módulo de elasticidad paralelo a la fibra E90_valor m. del módulo de elasticidad perpendicular a la fibra

2.b.2. Muros madera

G_valor m. del módulo de elasticidad de cortante

La tensión máxima de cálculo SVM no supera en ninguna situación la ponderación realizada. Por tanto la estructura cumple a la perfección. La mayor tensión SVM que soporta es de 6,3 N/mm2 y ponderando al 50% la madera soporta esfuerzos de hasta 15,35N/mm2 con factor de altura. Destaco que incluso podría soportar las tensiones con ponderaciones menores.

4 Según el Eurocódigo

SECCIONES PORMENORIZADOS MEMORIA ESTRUCTURAL

43


T

DEFENSA TEÓRICA DEL PROYECTO

0

Ver la oportunidad

1

La territorialidad El entorno del ser humano

2

El recorrido El ser humano en su entorno

3

Nómadas en sociedad El ser humano y sus semejantes

4

Il y aura l’âge des choses légères La construcción de una Topía

-1

Fragile Conference Sint-Lucas University

D

DESCRIPCIÓN Y JUSTIFICACIÓN

1

El lugar.

2

El programa.

3

Ideas generadoras. Referencias. Alternativas.

4

Descripción de la solución adoptada.

C

CONSTRUCCIÓN

1

Justificación de la materialidad.

2

Proceso constructivo

N

NORMATIVA DEL CTE.

E

ESTRUCTURA

1

Planteamiento

2

Acciones

3

Simulación virtual

4

Cálculos pormenorizados

5

Planos

I

44

INSTALACIONES

1

Descripción

2

Justificación

3

Bases de cálculo.


PLANOS ESTRUCTURALES

Zapata circular

Zapata corrida

Viga riostra

CIMENTACIÓN PLANOS MEMORIA ESTRUCTURAL

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E1 E1 E1

E1

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F1

Estructura con forjado interior 20cm de espesor madera GL24h Módulos de 120 x 60c. en rombo con cobertura de madera diámetro de 6m F2 Estructura con forjado exterior 20cm de espesor madera GL24h Módulos de 120 x 60c. en rombo con cobertura de madera diámetro de 6m E1 Estructura bajo forjado interior E2 Estructura bajo forjado exterior

C2

Estructura de cubierta cóncava 30cm de espesor madera GL24h Módulos de 120 x 60c. en rombo con cobertura cerámica diámetro de 6m C4 Estructura con cubierta cóncava transitable 30cm de espesor madera GL24h Módulos de 120 x 60c. en rombo con cobertura cerámica diámetro de 6m C5 Estructura con cubierta convexa 30cm de espesor madera GL24h Módulos de 120 x 60c. en rombo ajardinados diámetro de 6m

ESTRUCTURA BAJO RASANTE PLANOS MEMORIA ESTRUCTURAL

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E1 E1 E1

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F1

Estructura con forjado interior 20cm de espesor madera GL24h Módulos de 120 x 60c. en rombo con cobertura de madera diámetro de 6m F2 Estructura con forjado exterior 20cm de espesor madera GL24h Módulos de 120 x 60c. en rombo con cobertura de madera diámetro de 6m E1 Estructura bajo forjado interior E2 Estructura bajo forjado exterior

C2

Estructura de cubierta cóncava 30cm de espesor madera GL24h Módulos de 120 x 60c. en rombo con cobertura cerámica diámetro de 6m C4 Estructura con cubierta cóncava transitable 30cm de espesor madera GL24h Módulos de 120 x 60c. en rombo con cobertura cerámica diámetro de 6m C5 Estructura con cubierta convexa 30cm de espesor madera GL24h Módulos de 120 x 60c. en rombo ajardinados diámetro de 6m

ESTRUCTURA SOBRE PLANTA PRIMERA PLANOS MEMORIA ESTRUCTURAL

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50


C4

C4

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Estructura con forjado interior 20cm de espesor madera GL24h Módulos de 120 x 60c. en rombo con cobertura de madera diámetro de 6m F2 Estructura con forjado exterior 20cm de espesor madera GL24h Módulos de 120 x 60c. en rombo con cobertura de madera diámetro de 6m E1 Estructura bajo forjado interior E2 Estructura bajo forjado exterior

C2

Estructura de cubierta cóncava 30cm de espesor madera GL24h Módulos de 120 x 60c. en rombo con cobertura cerámica diámetro de 6m C4 Estructura con cubierta cóncava transitable 30cm de espesor madera GL24h Módulos de 120 x 60c. en rombo con cobertura cerámica diámetro de 6m C5 Estructura con cubierta convexa 30cm de espesor madera GL24h Módulos de 120 x 60c. en rombo ajardinados diámetro de 6m

ESTRUCTURA SOBRE PLANTA SEGUNDA PLANOS MEMORIA ESTRUCTURAL

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C4

C4

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C4 C4 C4

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C2 C2 C2

C2

C2

F1

Estructura con forjado interior 20cm de espesor madera GL24h Módulos de 120 x 60c. en rombo con cobertura de madera diámetro de 6m F2 Estructura con forjado exterior 20cm de espesor madera GL24h Módulos de 120 x 60c. en rombo con cobertura de madera diámetro de 6m E1 Estructura bajo forjado interior E2 Estructura bajo forjado exterior

C2

Estructura de cubierta cóncava 30cm de espesor madera GL24h Módulos de 120 x 60c. en rombo con cobertura cerámica diámetro de 6m C4 Estructura con cubierta cóncava transitable 30cm de espesor madera GL24h Módulos de 120 x 60c. en rombo con cobertura cerámica diámetro de 6m C5 Estructura con cubierta convexa 30cm de espesor madera GL24h Módulos de 120 x 60c. en rombo ajardinados diámetro de 6m

ESTRUCTURA DE CUBIERTAS PLANOS MEMORIA ESTRUCTURAL

53


D.A Anclajes a la zapata

D.A1 Anclaje metálico Placa de unión de acero 0,5cm Elemento de conexión: cubo de acero 28 x 2,5 x 5cm Perfil tubular acero 30 x 2,7 x 0,5cm Tornillería 100.13. 8mm ∅

D.S Soportes D.S1 Soportes multilongitud perimetral Madera laminada encolada 30 x 2,5cm Láminas de 3,5cm Placa de anclaje 30 x 20 x 0,5cm Tornillería 100.13. 8mm ∅

D.S2 Soportes multilongitud en centro de vano Madera laminada encolada 30 x 2,5cm Placa de anclaje 30 x 20 x 0,5cm Tornillería 100.13. 8mm ∅

54


C.Z Zapatas C.Z1 Zapata corrida - soportes en linea Placa de unión 0,5cm Soldadura de pernos a placa de unión Pernos de unión 20mm ∅ Armadura de positivos para tracción superior en zapata combinada 12mm ∅ Armadura de negativos para tracción inferior en zapata combinada 12mm ∅ Hormigón de calidad baja H-25 60cm Hormigón de limpieza 10cm

C.Z2 Zapata circular - soporte central Placa de unión 0,5cm Soldadura de pernos a placa de unión Pernos de unión 20mm ∅ Armadura de positivos para tracción superior en zapata combinada 12mm ∅ Armadura de negativos para tracción inferior en zapata combinada 12mm ∅ Hormigón de calidad baja H-25 60cm Hormigón de limpieza 10cm

D.H Arriostramiento horizontal

D.H1 Elementos horizontales multilongitud Madera laminada encolada de láminas de 1cm 35 x 5 x 30/60/90/120/.../300 Perfil dentado para maclar el soporte Anclaje metálico en L para garantizar estabilidad D.H2 Elementos horizontales multilongitud invertidos Madera laminada encolada de láminas de 1cm 35 x 5 x 30/60/90/120/.../300 Perfil dentado para maclar el soporte Anclaje metálico en L para garantizar estabilidad

ELEMENTOS MEMORIA ESTRUCTURAL

55


D.C1 Casetón plano 20cm forjado

D.C CASETONES Madera laminada encolada Láminas de 3,5cm de espesor Muros de madera de 5cm de espesor 120 x 60 x 20cm

D.C2 Casetón pendiente 5% 20cm forjado

D.C3 Casetón pendiente 5% (asimétrico) 20cm forjado

D.C3’ Casetón pendiente 5% (simétrico del asimétrico) 20cm forjado

D.C4 Casetón pendiente 10% 20cm forjado

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D.C CASETONES Madera laminada encolada Lรกminas de 3,5cm de espesor Muros de madera de 5cm de espesor 120 x 60 x 30cm

D.C5 Casetรณn plano 30cm cubierta

D.C6 Casetรณn pendiente 17% 30cm cubierta

D.C7 Casetรณn pendiente 34% 30 cm cubierta

D.C8 Casetรณn pendiente 17% 30cm cubierta lucernario

ELEMENTOS MEMORIA ESTRUCTURAL

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5... ANOTACIONES

ANOTACIONES MEMORIA ESTRUCTURAL

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E

E S T R U C T U R A

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