CÁLCULOS DE DISEÑO. Métodos utilizados. Potencial de diseño ante nuevas cargas y usos Casos especiales
Agustín Escámez Sánchez Monofloor lunes, 01 de mayo de 2017 - Santiago de Chile
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INTRODUCCION Soluciones técnicas estructurales para pisos de hormigón: - Pisos de hormigón en masa - Pisos de hormigón armado - Armados con barra (tipo malla o armadura bidireccional) - Armados con fibras de acero - Armados con fibras + malla de acero
Hormigón en masa • Pavimentos y viales • Zonas peatonales
Hormigón armado con fibras Pisos industriales Losas armadas Pavimentos exteriores de instalaciones
Hormigón armado con mallas o armaduras bidimensionales + fibras Pisos estructurales
Losas de gran formato Losas pilotadas
Diseño de pisos de hormigón.
1.- Factores intervinientes 1.1.- Cargas de uso. Tipología e identificación 1.2.- Alternancia de cargas. Factores materiales. 1.3.- Subbase o plataforma de apoyo. Coeficiente de fricción. 2.- Métodos de cálculo. 2.1.- Métodos de aplicación directa (Westergaard) 2.2.- Método piso rígido sobre apoyo elástico. 3.- Potencial de diseño. 3.1.- Estantes Móviles. Losas para frío. 3.2.- Autoportantes 3.3.- Pisos sobre pilas.
1.- Factores intervinientes 1.1.- Cargas de uso. TipologĂa e identificaciĂłn. .
SISMO
1.- Factores intervinientes 1.1.- Cargas de uso. Tipología e identificación.
Cuantas veces paso? Factor de intensidad de tráfico Cómo de rápido? Factor de velocidad
Aceleración
Peso
1.- Factores intervinientes 1.1.- Cargas de uso. Tipología e identificación. Tráfico pesado
Tráfico ligero
1.- Factores intervinientes 1.1.- Cargas de uso. TipologĂa e identificaciĂłn.
Cargas uniformemente repartidas Almacenaje sobre piso
1.- Factores intervinientes 1.1.- Cargas de uso. Tipología e identificación. Cargas Lineales Estanterías móviles
1.- Factores intervinientes 1.2.- Alternancia de cargas. Factores materiales.
CONCEPTO DE FATIGA DEL MATERIAL SON MÁS DETERMINANTES LAS CARGAS QUE SE APLICAN DE FORMA CÍCLICA (DE POCA DURACIÓN) Y DE GRAN INTENSIDAD QUE LAS QUE SE APLICAN DE FORMA CONTINUA
ROTACION DE LAS CARGAS
1.- Factores intervinientes 1.2.- Alternancia de cargas. Factores materiales.
CONCEPTO DE FATIGA DEL MATERIAL CARGAS DE CORTA DURACIÓN < 24 HORAS EN EL ESTANTE MODULO DE ELASTICIADAD DEL HORMIGÓN: MÓDULO INSTANTÁNEO Ei=300.000 bar
CARGAS DE LARGA DURACIÓN > 24 HORAS EN EL ESTANTE
MODULO DE ELASTICIDAD DEL HORMIGÓN: MODULO DIFERIDO Ed=100.000 bar (1/3 del módulo instantáneo)
1.- Factores intervinientes 1.3.- Sub-base o plataforma de apoyo. Coeficiente de fricciรณn
TENSION ORIGINADA POR LA FRICCION DE LA LOSA SOBRE LA SUBBASE
1.- Factores intervinientes 1.3.- Sub-base o plataforma de apoyo.
MODULO DE DEFORMACIÓN DE LA BASE:
K= MÓDULO DE WESTERGAARD
0,07 N /mm3 = 7 Kg / Cm3 (bar/Cm) = CBR 20%
(EV1(Mpa) / 55)*10 ) = K (bar/Cm)
K750 = K600 / 1.25
EV2 / EV1 < 2,5
300
600
750
2.- Métodos de cálculo 2.1.- Métodos de aplicación directa de fórmula.
MÉTODOS DE WESTERGAARD CARGAS DE CORTA DURACIÓN < 24 HORAS EN EL ESTANTE MODULO DE ELASTICIADAD DEL HORMIGÓN: MÓDULO INSTANTÁNEO Ei=300.000 bar
CARGAS DE LARGA DURACIÓN > 24 HORAS EN EL ESTANTE
MODULO DE ELASTICIDAD DEL HORMIGÓN: MODULO DIFERIDO Ed=100.000 bar (1/3 del módulo instantáneo)
3,5 r/R 2 P Q1 1 h 0 , 925 0 , 22 r / R E.h 3 R4 12.(1 2 ).Kw
La aplicación de estas fórmulas solo es válida en los casos donde r < R y además r < 20 cm.
Agustín Escámez
s = Tensión de tracción producida en la sección de la solera bajo la aplicación de la carga puntual en estudio. a = Coeficiente de colaboración entre pastillas de hormigonado (su valor oscila entre 1 y 0.666 según sea el tipo de junta empleado. En nuestro caso, la junta aporta un valor del coeficiente de colaboración de 0.666) h = Espesor de solera. P = Carga puntual g = Coeficiente de ponderación de las cargas. (Para el ELU (estado de límite último) su valor oscila entre 1.35 para las cargas de larga duración (>24 horas de aplicación) y 1.50 para cargas de corta duración (<24 horas de aplicación)) r = Radio del círculo equivalente a la superficie de apoyo de la carga puntual. R = Radio de la rigidez relativa de la solera
Agustín Escámez
E = Módulo de Young del hormigón empleado. (hay que diferenciar entre el módulo de Young diferido 100.000 bars (utilizado para cargas de larga duración) y el módulo de Young instatáneo 300.000 bars (utilizado para cargas de corta duración)) KW = Módulo de Westergaard del terreno soporte. u = Coeficiente de Poisson (se utiliza un valor estándar de 0.2) La aplicación de estas fórmulas solo es válida en los casos donde r < R y además r < 20 cm.
En todos los demás casos se deben de utilizar otros métodos de cálculo apropiados, ya que la carga deja de considerarse puntual y pasa a ser repartida, o de naturaleza similar.
2.- Métodos de cálculo 2.1.- Métodos de aplicación directa de fórmula. PISO RIGIDO SOBRE APOYO CONTINUO ELASTICOS
METODO DE VIGA FINITA SOBRE APOYO CONTIUO ELÁSTICO
2.- DISEÑOS DE PISOS PARA CÁMARAS DE FRÍO.
Se sitúan las cargas en las posiciones fijas y se desarrollan las dos direcciones del plano.
Se secciona la losa en muchísimas partes y se obtiene la tensión en cada una de ellas. Se dimensiona para la tensión de mayor valor.
Y
O X
Y
O X
3.- POTENCIAL DE DISEÑO
3.1.- Cámaras de frío:
3.- POTENCIAL DE DISEÑO
3.1.- Cámaras de frío:
La presencia de este aislamiento nos obliga a recalcular el «módulo de reacción del terreno» ya que ahora tenemos un elemento intermedio entre la base granular (o prelosa) y nuestro piso.
3.- POTENCIAL DE DISEÑO
3.1.- Cámaras de frío:
1 1 1 D . Keq Ki Kw D hi 4.h b
Ki Eis / hi
3.- POTENCIAL DE DISEÑO
3.1.- Cámaras de frío:
P1presion de la carga sobre la losa
P2presion de la carga sobre el aislamiento (45º)
P2presion de la carga sobre el aislamiento < RCS Resist.
a servicio a compresión
del aislamiento
AISLAMIENTO ACEPTABLE
3.- POTENCIAL DE DISEÑO
3.1.- Cámaras de frío:
P1presion de la carga sobre la losa
P2presion de la carga sobre el aislamiento (45º)
P2presion de la carga sobre el aislamiento > RCS Resist.
a servicio a compresión
del aislamiento
AISLAMIENTO NO ACEPTABLE
Las cámaras de congelación presentan estructuras complejas para evitar la aparición de hielo bajo la cámara. Podemos encontrar distintos casos:
CÁMARA CON PRELOSA DE AIREACIÓN POR TUBERÍA LOSA DE AIREACIÓN
LOSA
AISLAMIENTO CAPA DE COMPRESIÓN
ELEMENTO CAVITI
PRELOSA CÁMARA DE AIREACIÓN CON FORJADO CAVITI
ESTANTERÍAS MÓVILES
Este tipo de almacenaje COMPACTO se utiliza mucho en cámaras de congelación donde la optimización de los volúmenes a refrigerar es fundamental en el gasto de consumo eléctrico
ESTANTERÍAS MÓVILES
Las estanterías se desplazan sobre unos «carros» permitiendo el acceso de las carretillas por un solo pasillo. Estos carros descansan sobre raíles anclados al piso
Los raĂles que soportan los carros (perpendiculares al pasillo) deben quedar perfectamente nivelados con el piso para permitir el trĂĄnsito de los montacargas
ESTANTERÍAS MÓVILES. Tipo de cálculo. SECCION GENERAL DE PISO PARA ESTANTERIA MÓVIL
RAIL DE TRÁSITO
PUENTE DE UNION ENTRE LOSAS PRIMARIA Y SECUDARIA
LOSA SECUNDARIA
LOSA PRIMARIA AISLAMIENTO TÉRMICO PRELOSA AIREADA
ESTANTERÍAS MÓVILES. Tipo de cálculo. ESQUEMA DE CARGAS SOBRE UN CARRO DE AVANCE
ESTANTERÍAS MÓVILES. Tipo de cálculo. ESQUEMA DE CARGAS SOBRE UN CARRO DE AVANCE
ESTANTERÍAS MÓVILES. Tipo de cálculo. VERIFICACION DE ESFUERZOS
3.- POTENCIAL DE DISEÑO
3.2.- AUTOPORTANTES: Este tipo de almacenes se denominan “autoportantes” por el hecho de que las propias estanterías sustentan, además de las paletas almacenadas, la cubierta, los paramentos verticales y las instalaciones que conforman el propio almacén. Podríamos decir que el almacén se “autosustenta” sin necesidad de una estructura tradicional de pilares y vigas, tal y como las concebimos hoy en día.
3.-ALMACENAJE ESPECIAL ESTANTERIAS MÓVILES
DISEÑO DE LOSA DE AUTOPORTANTE. Naturaleza de las acciones. Ponderación Los almacenes autoportantes soportan muy distintas cargas, que transmiten directamente a la losa de fundación. Las cargas de las paletas del propio almacenaje. Esta carga puede ser de larga (> 24 h) o de corta (< de 24 h) aplicación. Dependerá de la rotación de la mercancía en el interior almacén.
DISEÑO DE LOSA DE AUTOPORTANTE. Naturaleza de las acciones. Ponderación
Las cargas del viento sobre la estructura. Pueden llegar a ser muy importantes, y dependen de la altura y de la dimensión de la base. Puede producirse el fenómeno llamado “vela de barco”
DISEÑO DE LOSA DE AUTOPORTANTE. Naturaleza de las acciones. Ponderación
Las cargas procedentes de un sismo. De naturaleza dinámica, es un factor muy importante en el diseño y deben ser ponderadas en función de la normativa sismoresistente de cada país.
Las cargas de la cubierta. Pueden ser muy importantes en aquellos paĂses con nevadas y presencia de hielo.
Las cargas dinรกmicas causadas por elemento de almacenaje. Dependiendo del tipo de maquinaria y de la velocidad de operaciรณn.
El valor de todas y cada una de estas cargas los aportan los ingenieros de la empresas que calculan la estructura del autoportante mediante complejos programas de cálculo estructural.
¡TODOS Y CADA UNO DE LOS APOYOS DEL AUTOPORTANTE SUFREN AL MISMO TIEMPO TODAS LAS ACCIONES DE LAS ANTERIORES CARGAS! Esto quiere decir que debemos ponderar cada una de las acciones (viento, nieve, paletas..) en función de la naturaleza de cada una y respetando la normativa de cada país. Cada apoyo se identifica con un número y su resultante nos aporta un “mapa de cargas” sobre la losa que, en algunos casos, puede ser extraordinariamente amplio.
DISEร O DE LOSA DE AUTOPORTANTE. Naturaleza de las acciones. Ponderaciรณn
DISEร O DE LOSA DE AUTOPORTANTE. Naturaleza de las acciones. Ponderaciรณn Este autoportante de 2.500 m2 de superficie tiene ยก840 apoyos de estructura!
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