lunes, 30 de septiembre de 2013

EDIFICIOS MODULARES: ACCIONES A CONSIDERAR

Acciones gravitatonas

Vienen definidas en la norma NBE-AE-88 y son las producidas por el peso de los elementos constructivos, de los objetos y de los sujetos que puedan actuar en función de su uso, y por la nieve acumulada en las cubiertas. Estas acciones se pueden dividir en concarga, formada por el peso propio y las cargas permanentes, y sobrecarga, que puede ser de uso o de nieve.

La sobrecarga de uso en edificios de oficinas para acceso de público en general y edificios docentes es de 300 kg/m2. En oficinas particulares, ésta se puede considerar de 200 kglm2. En el caso de galerías comerciales se debe aumentar hasta los 400 kg/m2. En escaleras y accesos, es de 400 kg/m2.

La sobrecarga de nieve sobre una superficie horizontal de cubierta es el peso de nieve que puede llegar a acumularse en ella. La norma NBE-AE-88 establece dicha sobrecarga en función de la altura topográfica de cada población, fijando los siguientes valores: 

Para casos especiales se debe consultar la norma.

Acciones de viento

Las acciones de viento se definen en la norma NBE-AE-88. Estas acciones producen esfuerzos horizontales en la estructura. El viento actúa en todas las direcciones pero, en su estudio en la edificación, se considera su acción en la dirección de sus ejes principales.

La influencia del viento sobre la estructura se determina por la presión dinámica que produce sobre los paramentos exteriores del edificio. Los forjados, considerados como elementos rgidos, se encargan de transmitir dicho esfuerzo a la estructura.

La presión dinámica se determina en función de la situación topográfica de la construcción, de la zona en que se encuentra y de la altura de coronacióri del edificio.

Los valores fiados oor la norma son los siguientes:


La sobrecarga del viento sobre un elemento superficial se obtiene aplicando un coeficiente eólico c a la presión dinámica:

p=cw

El coeficiente c es positivo para presión y negativo para succión y su valor depende de la configuración de la construcción, de la posición del elemento y del ángulo ti. de incidencia del viento en la superficie.

Para edificios ortogonales, con cubierta horizontal y superficies planas, los coeficientes eólicos son los siguientes:


Para edilicios de formas chierentes, edilicios abiertos o muy esbeJtos y circunstancias particulares, remitirse a la norma.

Acciones térmicas

Se producen por las variaciones dimensionales debidas a las variaciones de temperatura, en las estructuras que tienen coaccionada la libre deformación. Si se disponen juntas de dilatación a distancia máxima de 40 m, se puede prescindir de la influencia de estas acciones. Igualmente, cuando la estructura ha sido revestida con elementos que aseguran variaciones de temperatura no superiores a ± lO ºC, puede no tenerse en cuenta. Esto ocurre prácticamente en todas las edificaciones del tipo estudiado, debiendo considerarse este efecto en edificios singulares, bien por sus dimensiones o por su ubicación.


Acciones sísmicas

Los criterios que han de seguirse dentro del terniorio español para la consideración de las acciones sísmicas vienen establecidos en la norma NCSE-94.

Las prescripciones de índole general son de aplicación a todas las construcciones. Estas prescripciones son las siguientes:

• Clasificación de las construcciones
• Mapa de peligrosudad sísmica. Aceleración sísmica básica
• Aceleración sísmica de cálculo

A partir de la obtención de los datos proporcionados por estas prescripciones generales, se determinará si procede o no la aplicación de la norma.

Como criterio general, no es obligatoria la aplicación de la norma en los siguientes casos:

• En las construcciones de moderada importancia, Estas son las que tienen una probabilidad despreciable de que su destrucción por el terremoto pueda ocasionar victimas, interrumpir un servicio primario o producir daños económicos significativos a terceros.

• En las demás construcciones, cuando la aceleración sísmica de cálculo ac sea inferior a 0,06 g, siendo g la aceleración de la gravedad.

La ac se determina a partir del mapa de peligrosidad sísmica, en función de la ubicación de la edificación. De él se obtiene la aceleración sísmica básica ab que multiplicada por el coeficiente de riesgo p nos da la ac:

ac=p•ab

El coeficiente , es 1 para edificaciones con un período de vida de 50 años (edificios normales) y 1,30 para edificaciones con un período de vida de 100 años (edificios monumentales).

Para los demás casos, la norma es de obligado cumplimiento, remitiéndose a ella en caso de ser necesario el cálculo sísmico.

En la figura se reproduce el mapa de peligrosidad sísmica.

lunes, 23 de septiembre de 2013

EDIFICIOS MODULARES: Tipos de acero. Resistencias de cálculo.

La norma básica NBE-EA-95 establece los siguientes tipos de acero y sus correspondientes límites elásticos
para definir las resistencias de cálculo:


Estos tres tipos de acero son los que se han venido utilizando habitualmente en la construcción metálica. Sin embargo, la Norma UNE 36080 (EN-10025) hace una clasificación más amplia de los aceros, definiendo 18 grados básicos, agrupados en varios tipos, para distintas aplicaciones.

En la tabla siguiente se indican las equivalencias de estos aceros con los tres tradicionales:


La tendencia a conseguir aceros de mayor límite elástico ha llevado al desarrollo de aceros microaleados, con adición de pequeñas cantidades de elementos de aleación. La norma UNE 36081 determina 7 niveles de resistencia de estos aceros, que son los indicados en la tabla siguiente.


De estos aceros, solamente los tres últimos son considerados de alto límite elástico. Los perfiles laminados con aceros de alto límite elástico son, en general, más difíciles de encontrar, salvo pedidos de grandes cantidades.

La resistencia de cálculo del acero, se determina dividiendo el límite elástico, Ge, por el coeficiente de minoración Ya Este coeficiente es 1 para los aceros con límite elástico garantizado por el fabricante, y 1,10 para el resto.

Las demás características, comunes para todos los tipos de acero, son las siguientes:


lunes, 16 de septiembre de 2013

EDIFICIOS MODULARES BASES DE CÁLCULO

Se parte de la base de que una estructura es idónea cuando, durante su vida útil, cumple las condiciories de resistencia, rigidez y estabilidad para las que ha sido proyectada. Esto quiere decir que, al ser sometida la estructura a unas acciones establecidas de acuerdo con las hipótesis de cálculo consideradas, las tensiones de trabajo no superan las de agotamiento del material, sus deformaciones no sobrepasan los límites máximos establecidos y cada elemento de la estructura y toda ella en conjunto, son estables.

La NBE-EA-95 establece tres hipótesis de carga (CASO I, CASO II y CASO III), cada una de las cuáles determina las combinaciones de acciones a tener en cuenta y los coeficientes de ponderación a aplicar a cada una de ellas, dependiendo de si su efecto es desfavorable o favorable. Cada caso combina acciones constantes y acciones variables.

Se denominan acciones constantes a aquellas que actúan, o pueden actuar, en todo momento o durante largo período de tiempo con valor fijo en posición y magnitud:

• Peso propio
• Carga permanente
• Peso y empuje del terreno
• Acciones térmicas
• Asientos de las cimentaciones

Se denominan acciones variables las que no cumplen con las condiciones anteriores. Pueden ser:

• Sobrecargas de uso
• Sobrecargas de ejecución
• Acciones de viento
• Sobrecarga de nieve
• Acciones sísmicas

En el cuadro siguiente se indican los coeficientes a aplicar en cada caso para obtener las acciones ponderadas.

La norma establece las condiciones de agotamiento para distintos estados tensionales. En el nivel que se maneja en esta publicación, únicamente se hará uso de los estados tensionales planos, con tensión normal y tangencial, habituales en edificación. La condición de agotamiento en estos casos viene dada por la expresión:



lunes, 9 de septiembre de 2013

Elementos de Celosía Para Absorber Esfuerzos Horizontales en Edificios Modulares.


La forma habitual que se adopta para estos elementos es la de celosías trianguladas que con los pilares y vigas adyacentes, forman un conjunto que, anclado en la cimentación, trabaja como ménsula. De estas celosías la más simple y de uso más generalizado es la de forma de cruz de San Andrés.


 Estas estructuras conformadas por diagonales en los dos sentidos son hiperestáticas. Sin embargo, se supone que las diagonales sólo trabajan a tracción (hipótesis admisible dada su gran esbeltez para el trabajo a compresión), por lo que cada una de estas estructuras equivale a dos estructuras isostaticas trabajando cada una de ellas en un solo sentido (Fig. 3.15.). 


Estas estructuras pueden adoptar otras disposiciones para permitir la existencia de huecos en su plano. Las representadas en los esquema adjuntos (fig. 3.16). 


Los esfuerzos obtenidos en pilares y vigas como parte de las celosas aqu descritas, deben añadirse a los obtenidos en dichos elementos como entramado resistente a las cargas verticales, para el calculo final de la sección.

La variedad de soluciones que pueden diseñarse es muy grande. A título de ejemplo presentamos las adoptadas en algunos edificios que pueden considerarse como emblematicos. 

El Seagram Building (158 m de altura), diseñado por Mies Van der Rohe, presenta tres partes diferenciadas en altura con Otros tantos sistemas estabilizadores. Hasta la planta 17, resuelve la estabilidad horizontal por medio de elementos de hormigón armado; entre las plantas 17 y 29, emplea celosías trianguladas en K: y a partir de ésta, se resuelve por medio de pórticos rígidos (Fig. 3.17.).


En el Toronto Dominion Center (224 m.) se recurre a celosías trianguladas en las paredes de las cajas de ascensores, añadiendo celosias de toda la anchura de la estructura en algunos pisos intermedios para darle mayor rigidez al conjunto y disminuir las flechas horizontales (3.18.). 


Por último el World Trade Center de Nueva York, diseñado por Yamasaki con sus 410 m de altura, utiliza un concepto de tubo estructural, con unión rígida de unos pdares de fachada muy próximos con las vigas de fachada, que dota a la estructura de una rigidez capaz de absorber todos los esfuerzos . La Torre Picasso de Madrid, del mismo arquitecto. presenta un diseño similar. En él, las uniones en obra se realizan en los puntos centrales de los vanos de las vigas, por medio de tornillos, levantándose el edificio en función de unos singulares elementos formados por el pilar, en tramos de dos plantas, atravesado por las vigas correspondientes a modo de voladizos.

Un ejemplo de un edificio de menor altura es el de las oficinas centrales de la Bewag en Berlin (Fig. 3.19). En él se han dispuesto cuatro entramados de arriostramiento transversal, y uno longitudinal. Las celosías transversales son de pequeña anchura (a12), por lo cual los desplazamientos horizontales son grandes. A fin de conseguir la reducción de dichos desplazamientos, se han introducido unas diagonales pretensadas que dotan a la celosía de una rigidez considerablemente mayor. 

lunes, 2 de septiembre de 2013

UNIONES - EDIFICIOS MODULARES

Como ya se ha indicado anteriormente, del correcto diseño de las uniones depende que el trabajo de la estructura sea acorde al del modelo previsto para el cálculo y que, por tanto, las solicitaciones obtenidas para sus elementos correspondan a las reales.

Las uniones pueden calificarse como rígidas, semirígidas y articuladas dependiendo de su capacidad de giro. Esta viene determinada por el grado de empotramiento K definido por el cociente entre el momento real que es capaz de absorber la unión y el momento de empotramiento perfecto que correspondería al extremo de la pieza estudiada (viga o pilar).

Según dicho coeficiente K, las uniones se clasifican en:

• Uniones rígidas K >=  90%
• Uniones semirigidas 20% < K < 90%
• Uniones articuladas K <=  20%

La imprecisión existente en el análisis estructural al considerar el grado de empotramiento de cada unión dificulta su cálculo. Por ello, en lo que sigue a continuación se incluyen únicamente uniones cuyo diseño garantiza unos comportamientos próximos a los teóricos (rígidos o articulados exclusivamente). Existe bibliografia específica que debe consultarse si se desea calcular con uniones semirigidas (Eurocódigo 3).

Por todo lo anterior, el estudio de las uniones debe realizarse meticulosamente, teniendo en cuenta, su gran influencia en el costo total de la obra.

Por ello, tanto bajo el punto de vista económico, como de garantía de calidad, se va a dar el máximo protagonismo a las uniones atornilladas como el sistema preferencial de uso en obra, siguiendo las tendencias actuales.

El uso de uniones soldadas en obra no está proscrito, pero debe limitarse al máximo. Se desarrollan estas uniones (fig. 3.13. y 3.14.).