Diseño de arcos

download Diseño de arcos

of 43

  • date post

    14-Apr-2018
  • Category

    Documents

  • view

    215
  • download

    0

Embed Size (px)

Transcript of Diseño de arcos

  • 7/29/2019 Diseo de arcos

    1/43

    40

    ANEJO 1

    CALCULOS CONSTRUCTIVOS

    En el siguiente esquema podemos observar el esquema de la estructura

    del pabelln polideportivo, la cual calcularemos en el presente Anejo.

    Figura 1

    Para ello utilizaremos como complemento al clculo manual programas

    informticos, entre los que cabe destacar el software desarrollado por CYPE

    Ingenieros, los programas de anlisis de estructuras de R. Argelles y las

    aplicaciones informticas desarrolladas en la Ctedra de Ingeniera Rural en la

    Escuela Universitaria de Ingeniera Tcnica Agrcola de Ciudad Real.

    Debido al inmenso nmero de barras y nudos que se generan, intentar

    introducir la estructura en un ordenador personal tal y como ha sido concebida

    conduce a un cuelgue seguro del equipo, por muchos megabytes de memoria

    que el ordenador posea; mxime si tenemos en cuenta que todas las

    aplicaciones informticas de clculo de estructuras utilizan mtodos de clculo

    matriciales, lo que conduce necesariamente a introducir un arco como una

    lnea poligonal (que se adaptar tanto ms a la directriz del arco cuanto mayor

  • 7/29/2019 Diseo de arcos

    2/43

    CALCULOESTRUCTURAL E INSTALACIONES DE PABELLONPOLIDEPORTIVO DavidRozalnMorales

    41

    sea el nmero de nudos de esta poligonal), con el consiguiente incremento de

    nudos. Por ello ha sido necesario dividir la estructura en dos bloques o mdulosclaramente diferenciados: la estructura de arcos que cobija las pistas, graderos

    y servicios para el pblico, y la estructura de prticos situada en un extremo

    que alberga los vestuarios para los deportistas.

    Por supuesto que en ningn momento se ha olvidado la interrelacin

    existente entre estos mdulos, por lo que ha sido necesario introducir de

    manera explcita los esfuerzos que una parte de la estructura ejerce sobre la

    otra.

    Para el clculo mediante CYPE de la estructura es necesario introducir

    manualmente las cargas soportadas, procederemos a continuacin a la

    determinacin de estas cargas

    1.CALCULO DE LAS CARGAS DE LA ESTRUCTURA DE ARCOSDEL PABELLON POLIDEPORTIVO

    Comenzaremos en primer lugar a calcular las cargas de la estructura

    cuya cubierta est compuesta por arcos, para posteriormente calcular las

    cargas del mdulo donde se encontrarn los vestuarios (para ms informacin

    sobre el uso de los distintos espacios consultar el plano n9).

    En la Figura 2 se muestra una seccin transversal y una seccin

    longitudinal de la estructura.

    Figura 2

  • 7/29/2019 Diseo de arcos

    3/43

    CALCULOESTRUCTURAL E INSTALACIONES DE PABELLONPOLIDEPORTIVO DavidRozalnMorales

    42

    Las dimensiones, como vemos en la figura anterior son las siguientes:

    Luz total de la estructura: 57.4 m divididos en:

    Q Luz de los arcos extremos: 40 m.

    Q Longitud en planta de las mnsulas: 2.2 m.

    Q Separacin entre pilares: 6.5 m.

    Luz de los arcos cruzados: 42.38 m.

    Longitud de la estructura: 49 m.

    Separacin entre pilares: 7 m.

    Altura de los pilares:

    Q Exteriores segn el sentido transversal: 4.5 m.

    Q Interiores segn el sentido transversal: 5.95 m.

    Q Frontales: distintas longitudes (hasta 10.24 m), apoyados en los

    arcos.

    Flecha del arco: 4 m.

    Inclinacin de la cubierta en los prticos extremos: 22.3 .

    Material de cubierta: Panel sndwich montado in situ.

    Los prticos rgidos que sustentarn los arcos sern los encargados de

    transmitir los esfuerzos al terreno mediante zapatas combinadas.

    El hastial Este de la estructura presenta soportes unidos mediante una

    viga contraviento apoyada en las mnsulas, a una altura de 6.24 m, que evitar

    desplazamientos excesivos de los pilares, los cuales alcanzan hasta 10 m de

    altura, proporcionando un arriostramiento que disminuye su longitud libre de

    pandeo.

    La viga contraviento ser una celosa tipo Warren; como ya se ha

    mencionado apoyar en los voladizos de los prticos, por lo que le transmitir

    esfuerzos que hemos de determinar para poder calcular estos prticos.

  • 7/29/2019 Diseo de arcos

    4/43

    CALCULOESTRUCTURAL E INSTALACIONES DE PABELLONPOLIDEPORTIVO DavidRozalnMorales

    43

    En el hastial Oeste se situarn los vestuarios. Parte de las cargas de

    esta estructura que los alberga sern transmitidas a uno de los prticosextremos de la estructura que sustenta los arcos, por lo que dividiremos la

    estructura de prticos para su clculo informtico en dos obras detalladas

    posteriormente.

    1.1.CALCULO DE LAS CORREAS DE LOS ARCOS

    Realizado mediante el programa informtico Generador de Prticos,

    asemejando los arcos a un prtico a un agua con una pendiente media del

    25%, una luz de 20 m y una separacin mxima entre prticos de 7 m, quecorresponde a la mayor separacin entre arcos.

    Con esta separacin entre prticos, y los siguientes datos, calcularemos

    tanto el perfil para la correa como su separacin en proyeccin horizontal.

    LISTADO DE PORTICOS

    Nombre Obra: Estructura con cubierta formada por arcos

    a) Datos de la OBRA

    Separacin entre prticos: 7 m

    Con cerramiento en CUBIERTA

    o Peso del cerramiento: 25.00 kg/m2

    o Sobrecarga del cerramiento: 20.00 kg/m2

    b) Normas y Combinaciones:

    PERFILES CONFORMADOS: EA-95 (MV110)

    Grupo de combinaciones: EA-95

    PERFILES LAMINADOS: EA-95 (MV103)

    Grupo de combinaciones: EA-95

    DESPLAZAMIENTOS

    Grupo de combinaciones: Acciones Caractersticas

  • 7/29/2019 Diseo de arcos

    5/43

    CALCULOESTRUCTURAL E INSTALACIONES DE PABELLONPOLIDEPORTIVO DavidRozalnMorales

    44

    c) Datos de VIENTO: Segn NTE (Espaa)

    Zona Elica: X

    Situacin topogrfica: Normal

    Porcentaje de huecos: Construccin cerrada

    Hiptesis aplicadas:

    1. Hiptesis A izquierda.

    2. Hiptesis A derecha.

    d) Datos de NIEVE: Segn NTE (Espaa)

    Altitud topogrfica: De 601 m a 800 m

    Se considera la cubierta con resaltos.

    Hiptesis aplicadas:

    Hiptesis nica: 80.00 kg/m2

    e) Aceros en PERFILES:

    TIPO ACERO ACERO

    LIM. ELASTICO

    kp/cm2

    MODULO DE ELASTICIDAD

    kp/cm2

    Aceros Laminados A42 2600 2100000

    DATOS DEL PORTICO

    TIPO EXTERIOR GEOMETRIA TIPO INTERIOR

    Un agua

    Luz total: 20.00 m

    Alero izquierdo: 6.24 m

    Alero derecho: 10.24 m

    Prtico rgido

    DATOS DE CORREAS DE CUBIERTA

    PARAMETROS DE CALCULO DESCRIPCION DE CORREAS

    Lmite Flecha: L / 250

    Nmero de Vanos: Dos vanos

    Tipo de Fijacin: Fijacin rgida

    Tipo de Perfil: IPN 140

    Separacin: 1.82 m

    Tipo de Acero: A42

  • 7/29/2019 Diseo de arcos

    6/43

    CALCULOESTRUCTURAL E INSTALACIONES DE PABELLONPOLIDEPORTIVO DavidRozalnMorales

    45

    COMPROBACION

    El perfil seleccionado cumple todas las comprobaciones.

    Porcentajes de aprovechamiento:

    Tensin: 99.51 % Flecha: 90.61 %

    Una vez dimensionadas las correas y calculada su separacin,

    comenzaremos el clculo de los arcos que las sustentan.

    Como podemos ver en el esquema inicial nos encontramos con dos tipos

    de arcos; los arcos extremos, de 40 m de luz y los arcos cruzados interiores, de

    42.38 m, que a su vez soportarn distintas cargas.

    Determinaremos, pues, en primer lugar las cargas que soportan cada

    uno de estos arcos para posteriormente realizar el clculo del perfil que las

    soporta.

    1.2.ESQUEMA DE TRABAJO DE LOS ARCOS

    El esquema de trabajo de los arcos, tanto los extremos como los arcos

    cruzados es el que podemos observar en la Figura 3:

  • 7/29/2019 Diseo de arcos

    7/43

    CALCULOESTRUCTURAL E INSTALACIONES DE PABELLONPOLIDEPORTIVO DavidRozalnMorales

    46

    Figura 3

    1.3. CALCULO DE LA CARGA POR METRO CUADRADO DE SUPERFICIE

    Peso de la cubierta (panel sndwich montado in s i tu)

    q=25 kg/m2.

    Peso de las correas (perfil IPN 140)

    q= 82.14.14 =7.9 kg/m2.

    siendo:

    14.4 el peso propio del perfil expresado en kg/m.

    1.82 la separacin de las correas en proyeccin horizontal expresado en m.

    Peso propio del arco (IPE 360)

    La separacin entre arcos cruzados ser la longitud de una lneaperpendicular a ambos:

  • 7/29/2019 Diseo de arcos

    8/43

    CALCULOESTRUCTURAL E INSTALACIONES DE PABELLONPOLIDEPORTIVO DavidRozalnMorales

    47

    7 m.

    d

    20 m.

    7 m.

    ARCOS

    Figura 4

    71.707

    20arctang =

    =

    29.1990 ==

    Segn el teorema del seno:

    90sen

    sen7d

    d

    sen

    7

    90sen =

    =

    d = 6.62 m.

    Segn el esquema de trabajo de los arcos queda claro que la superficiecargada que soportan los arcos cruzados es la equivalente a la mitad de la

    separacin entre stos; por lo que el peso propio de los arcos lo

    repartiremos en esta superficie:

    q= 31.31.57 =17.25 kg/m2

    .

    siendo:

    57.1 el peso propio del perfil expresado en kg/m.

    3.31 la mitad de la separacin entre arcos cruzados expresado en m.

    Tambin vemos que la superficie cargada que soportan los arcos inicial yfinal es la equivalente a dos superficies triangulares con 20 m de base y 1.75

    m de altura. Esta superficie es la de un rectngulo de dimensiones

    875.040 m. Por tanto, el peso propio del arco de 40 m, empleando

    idntico perfil, ser:

    q= 875.01.57 =67.2 kg/m2.

  • 7/29/2019 Diseo de arcos

    9/43

    CALCULOESTRUCTURAL E INSTALACIONES DE PABELLONPOLIDEPORTIVO DavidRozalnMorales

    48

    siendo:

    57.1

    0.875

    El peso propi