PREDIMENSIONAMIENTO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES

Las acciones definidas anteriormente, aplicadas a la estructura, provocarían unas solicitaciones en los distintos elementos que la componen y en las uniones entre ellos Estos elementos deben ser diseñados para resistir dichas solicitaciones.

A continuación se estudia el predimensionado de vigas y pilares así como el de las celosías para resistir esfuerzos horizontales.

1. Vigas

Para el cálculo aproximado de las solicitaciones se pueden utilizar las fórmulas incluidas en las tablas anexas, en función del tipo de carga (distribuida en toda la luz de la viga, distribuida en parte de la luz, puntual, triangular) y del tipo de viga (biapoyada, biempotrada o continua).

Una vez obtenidas las solicitaciones, se procede a la elección de un perfil, a la comprobación cJe su resistencia en los puntos de máxima solicitación (momento flector máximo o esfuerzo cortante máximo) y a la comprobación de su deformación máxima.

La condición de resistencia de la sección estudiada, se verifica mediante la fórmula:


En condiciones normales, para perfiles en doble T ó en H, es suficiente Ía aproximación del lado de ta seguridad, que se obtiene al considerar, para cada sección que se compruebe, la Omax y la tmax, que vienen dadas por las expresiones siguientes:



La elección del perfil a comprobar en un primer tanteo, puede realizarse a partir del momento flector, mediante la expresión:


con la que se obtiene el valor aproximado del módulo resistente necesario. Con este valor se entra en las tablas de perfiles anexas y se elige el que cumpla esta condición, procediéndose entonces a la comprobación de la sección tal como se ha indicado.

Una vez elegido el perfil y realizada la comprobación, de su resistencia, se calculará su máxima deformación mediante las fórmulas indicadas en las tablas de los anexos. Una fórmula aproximada para secciones simétricas es la siguiente:


Los valores máximos admitidos de la relación flecha/luz bajo cargas características para distintos elementos, son los siguientes:


Dados los tipos de forjados utilizados en edificios modulares, prácticamente, no es necesaria la comprobación de la inestabilidad del cordón comprimido (pandeo lateral). No obstante, en algunas circunstancias, es preciso hacer dicha comprobación mediante la aplicación de la fórmula.



Existen publicaciones en las que se dan tablas que determinan las logitiudes maximas entre puntos fijos para las que no hay que tener en cuenta este efecto o la valoración del mismo en el caso de utilización de perfiles laminados.

En el diseño de vigas armadas debe tenerse en cuenta, además de los criterios expuestos, la posibilidad de abollamiento del alma y el cálculo de los cordones de soldadura de unión entre alma y ala.

Según la norma, cuando la relación e/ha sea no menor a:


siendo e el espesor del alma y ha su altura, no se produce abolladura del alma. Si no es así, debe estudiarse el fenómeno, lo que queda fuera del alcance de esta publicación, remitiéndose a la norma y sus anexos.
Para el cálculo de los cordones de soldadura de unión ala-alma, de acuerdo con la norma NBEEA-95 tabla 3.A.6.1, caso 18:



2. Pilares.

Los pilares están solicitados, en el caso más general, por un esfuerzo axial de compresión y un momento flector.

En las estructuras de nudos articulados, el esfuerzo axial se determina considerando las reacciones de las vigas que concurren en el pilar, sumando las correspondientes a las plantas que soporta. El momento flector es la suma algebraica de los momentos parciales que cada viga origina y que es igual a su reacción en el apoyo por su excentricidad. Los pilares trabajarán a compresión compuesta.

En el caso de uniones rígidas de vigas y pilares, se deberán comprobar los pilares con los momentos reales resultantes del cálculo hiperestático definitivo.

En el caso de pilares y vigas continuos, por no existir excentricidad en el apoyo de las vigas, los pilares trabajarán a compresión simple.

Se deberá tener en cuenta el pandeo simple según los dos ejes principales, sin considerar la posible coacción de los elementos de fachada.

Las secciones consideradas son las correspondientes a perfiles simples o compuestos por dos perfiles simples en cajón.

En pilares sometidos a compresión centrada la comprobación de la sección se realiza mediante
la expresión:


El coeficiente de pandeo (t), es función de la esbeltez máxima λmax del perfil y del tipo de acero.Viene dado en la tabla adjunta para los tipos más usuales de acero.

La esbeltez mecánica de un pilar según un plano perpendicular a un eje de inercia, se determina dividiendo la longitud de pandeo en ese plano por el radio de giro de la sección bruta respecto a dicho eje de inercia:


Como norma general, en piezas comprimidas, se recomienda que la esbeltez mecánica no supere el valor 200 en elementos principales, pero puede llegarse a 250 en elementos secundarios de arriostramiento.

La longitud de pandeo depende de las vmculaciooes en los extremos del pilar y está determinada por lk = Bl, siendo l la longitud real de la pieza y B el coeficiente de esbeltez, función de dichas vinculaciones, que puede ser:


siendo (t) el coeficiente de pandeo en función de la mayor de las esbelteces.

3. Elementos Para Absorber Esfuerzos Horizontales

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