Proyecto pasarela (2015)

Trabajo Español
Universidad Universidad Politécnica de Madrid (UPM)
Grado Ingeniería Mecánica - 4º curso
Asignatura Construciones industriales
Año del apunte 2015
Páginas 19
Fecha de subida 09/04/2015
Descargas 10
Subido por

Descripción

Este trabajo contempla el diseño de una pasarela y de sus elementos estructurales. Está todo bien desarrollado y con explicaciones.

Vista previa del texto

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA MECÁNICA CONSTRUCCIONES INDUSTRIALES Práctica I: Proyecto de pasarela Carolina Hernández Añover M:50397 Alejandro Luna García M:50404 Carlos Hernández Fornos M:49451 Ignacio Labari Jiménez M:50399 Carlos Hernández de la Peña M:49435 12/03/2014 CONSTRUCCIONES INDUSTRIALES 12 de marzo de 2014 ÍNDICE  Introducción  Configuración estructural de la pasarela  Acabados de la estructura  Memoria de cálculo 1 CONSTRUCCIONES INDUSTRIALES 12 de marzo de 2014 INTRODUCCIÓN El objetivo de esta práctica es el diseño de una pasarela entre dos edificios, las dimensiones consideradas han sido 15 m de luz, 2 de ancho, 3 m de alto en el eje de la pasarela y dos metros a los laterales. Los nudos empleados serán nudos articulados. El techo es de forma cilíndrica. Sus materiales, dimensionado y cálculos se explicarán a continuación y están aplicados según la normativa vigente y de acuerdo con el Código Técnico de la Edificación (CTE); Documento Básico de Seguridad Estructural (DB-SE) y Documento Básico de Seguridad Estructural Acciones en la Edificación.
CONFIGURACIÓN ESTRUTURAL DE LA PASARELA La construcción de la estructura se llevará a cabo: lateralmente con dos cerchas tipo Pratt, para unirlas optaremos una serie de viguetas paralelas que distan entre ellas 2.5 m; sin embargo, esto supone una distancia excesiva entre las viguetas ya que provocará una flecha notable, por lo que optamos por apoyar 4 largueros de 15 m de longitud cada uno, apoyados sobre las viguetas. Sobre los largueros colocaremos nuestra plancha de acero con un acabado superficial de pavimentos de goma. Con esta distribución conseguimos repartir todo el peso del suelo LARGUEROS VIGUETAS 2 CONSTRUCCIONES INDUSTRIALES 12 de marzo de 2014 CORDÓN SUPERIOR CORDÓN INFERIOR MONTANTES DIAGONALES El acabado de la cubierta se llevará a cabo con policarbonato alveolar polygal, para el acristalamiento utilizaremos un doble acristalamiento, Duoventaclassic. Finalmente para el acabado exterior utilizaremos pintura de poliuretano acrílico resistente al desgaste y la corrosión.
3 CONSTRUCCIONES INDUSTRIALES 12 de marzo de 2014 4 CONSTRUCCIONES INDUSTRIALES 12 de marzo de 2014 ACABADOS DE LA ESTRUCTURA ACABADO SUPERIFICIAL DEL PISO El acabado del piso de elaborará mediante la utilización de pavimentos de goma fabricados con caucho, material caracterizado por su resistencia al desgaste. Esta resistencia hace que sea una buena elección para sitios públicos muy frecuentados, como es nuestro caso. Su elasticidad le hace muy resistente a los golpes e impactos.
Una de sus principales ventajas es un gran confort al caminar. Además la goma confiere a la superficie una considerable reducción del ruido debido a la pisada, ideal para nuestro caso puesto que nuestra pasarela está próxima a zonas de estudio habilitadas y despachos.
Fáciles de colocar debido a su suministro en formato en bobinas de 15 m de longitud.
5 CONSTRUCCIONES INDUSTRIALES 12 de marzo de 2014 ACRISTALAMIENTO El acristalamiento interior será de tipo Duoventaclassic doble acristalamiento fuertemente utilizado para lugares donde la necesidad del control ambiental, térmico y acústico es requerida.
Uno de sus principales beneficios es que reduce considerablemente el calor durante el verano y evita la pérdida del mismo, además es resistente a los impactos.
6 CONSTRUCCIONES INDUSTRIALES 12 de marzo de 2014 Como se puede observar en la fotografía cada bloque de cristal está sujeta por cuatro apoyos, uno en cada esquina, denominados grapones araña. Para ayudar la climatización del edificio usaremos una silicona elástica apropiada para sellar las uniones viga cristal permitiéndonos una movilidad y garantizándonos su climatización.
Para las esquinas usaremos: Para los apoyos que tengan que sujetar dos cristales: 7 CONSTRUCCIONES INDUSTRIALES 12 de marzo de 2014 Características: Hemos seleccionado un vidrio de espesor 6mm poniendo dos juntos para proporcionarnos un espesor de 12mm. De forma: N Puesto que la densidad es 2,5m3. Obtenemos para nuestras medidas de 2X2, 5m un vidrio N de peso 150 m2, es decir, un total de 750 N por cada lámina de cristal. Repartido entre los cuatro apoyos 750·2/4 =375N. Recibiendo cada apoyo de las esquinas y los centrales 2·375=750N. Que lo soportaría nuestra viga Pratt.
8 CONSTRUCCIONES INDUSTRIALES 12 de marzo de 2014 ACABADO DE LA CUBIERTA La cubierta estará formada por placas de policarbonato celular (makrolon), obtenida a través de un catálogo comercial. Una buena opción cuando hablamos de diseño, puesto que se aplica para techos y ventanas y posee una alta resistencia al impacto. Sus principales características son: Economiza hasta un 50% de los costos de calefacción, resistente al impacto y al clima, evita la propagación del fuego, protección UV.
Las planchas de cubierta tendrán un espesor de 6 mm (máximo espesor que puede tener para poder formar una curvatura de radio 1 metro) y su masa por metro cuadrado será de 1.3 kg/m2 como podemos observar en las imágenes. La resistencia mecánica de este material es de 60N/mm2, es decir cumple con creces los límites necesarios.
.
El peso propio de la cubierta se traduce a (cálculos hechos por placa): Scubierta = 𝜋𝑟 · l = 7,85 m2 => Mcubierta = 10.21Kg=> carga puntual en nudo=25,014Nw Nudos interiores tendrán el doble de carga=>50,02Nw ACABADO EXTERIOR DE LA ESTRUCTURA.
El acabado exterior de la estructura se realizara con esmalte poliutetanico alifático exterior, un poliuretano acrílico de dos componentes que posee muy buena resistencia a 9 CONSTRUCCIONES INDUSTRIALES 12 de marzo de 2014 los rayos ultravioletas, por lo que se utiliza como acabado final de protecciones anticorrosivas expuestas al exterior.
MEMORIA DE CÁLCULO 1. Lámina de acero: La superficie que se va a cubrir por la plancha de acero es de 2,5 m x 15 m. Teniendo en cuenta el CTE, la tabla 3.1 reúne los valores característicos de las sobrecargas de uso según las características de nuestra estructura por lo que la categoría que se adapta a KN nuestra pasarela es la C3, para la cual la carga uniforme es de 5 m2.
El área tributaria de nuestra plancha está calculada para 0.66 x 2 m. Para la verificación del estado límite utilizamos la flecha activa 1/400 en pavimentos rígidos con juntas. El peso de la chapa lo calculamos a partir de la densidad del acero que es 79 KN .Utilizamos m3 la fórmula de flecha para una viga biapoyada con carga uniformemente repartida y obtenemos un espesor de 8mm.
Los cálculos correspondientes serán: 1 5·Q·l4 1 = 384·210·109 ·I; 400 = 400 Siendo I = b·h3 12 5·(5000+640)·0.664 384·210·109 ·I I = 2.6504 · 10−8 obtenemos un espesor de la chapa de h = 7.84 · 10−3 m =8 mm 10 CONSTRUCCIONES INDUSTRIALES 12 de marzo de 2014 2. Largueros: Una vez calculado el espesor de la chapa dimensionaremos los largueros.
Los largueros deben soportar tanto el peso de la plancha como el peso de la sobrecarga de uso. El larguero más desfavorable será el central. Teniendo en cuenta que el área tributaria tomada es de 0.66 x 15 m, llevamos a cabo los cálculos que serán: KN 0.632 m2 · 0.66 m = 0.42 KN KN siendo la carga soportada la suma de ambas, 3.72 m KN m KN 5 m2 · 0.66 m = 3.3 m Aplicamos la fórmula para una viga biapoyada e introduciendo los datos en un programa de cálculo de estructuras obtendremos el perfil correspondiente: Mfmáx=2.46 KN·m σadm= Mfmáx Wz ; 275 · 106 = 2.46 Wz ; resultando Wz=8.945 ·103 mm3 Obteniendo un perfil IPE 140.
11 CONSTRUCCIONES INDUSTRIALES 12 de marzo de 2014 Recalculamos con el peso propio del IPE y comprobamos que de nuevo obtenemos un IPE 140.
σadm= Mfmáx Wz ; 275 · 106 = 2.55 Wz ; resultando Wz= 9.27 ·103 mm3 3. Viguetas: Las viguetas deberán soportar tanto el peso de la chapa, de los largueros IPE 140 y de la sobrecarga de eso. El área tributaria de las viguetas será de 2 x 2.5 m. Para calcular el IPE de las viguetas, escogemos la reacción mayor de entre todos los apoyos del larguero, que al ser cuatro se colocan en las viguetas como cuatro cargas puntuales resultando: σadm= Mfmáx Wz ; 7.5 275 · 106 = W ; resultando Wz= 27.3 ·103 mm3 z Resultando un IPE 200.
12 CONSTRUCCIONES INDUSTRIALES 12 de marzo de 2014 Acción del viento: La distribución y el valor de las presiones que ejerce el viento sobre un edificio y las fuerzas resultantes dependen de la forma y de las dimensiones de la construcción y dirección del viento.
La acción de viento es una fuerza perpendicular a la superficie de cada punto expuesto puede expresarse como: qe = qb · ce · cp  qb la presión dinámica del viento. De forma simplificada, como valor en cualquier punto del territorio español, puede adoptarse 0,5 kN/m^2. Pueden obtenerse valores más precisos mediante el anejo D, en función del emplazamiento geográfico de la obra El valor básico de la presión dinámica del viento puede obtenerse con la expresión: qb = 0,5 · δ· vb^2 siendo δ= 1,25 kg/m3la densidad del aire y vb el valor básico de la velocidad del viento.
13 CONSTRUCCIONES INDUSTRIALES 12 de marzo de 2014 Al estar en la zona A=> 0,42 kN/m2, los cálculos los realizaremos con 0,5 kN/m^2 por ser más desfavorable.
  ce el coeficiente de exposición, variable con la altura del punto considerado. En edificios urbanos de hasta 8 plantas puede tomarse un valor constante, independiente de la altura, de 2,0.Nuestra pasarela al estar ubicada en una planta 3 tomamos ese valor.
cp el coeficiente eólico o de presión, dependiente de la forma y orientación de la superficie respecto al viento, y en su caso, de la situación del punto respecto a los bordes de esa superficie; un valor negativo indica succión.
 Nuestra esbeltez es 1,5 por lo tanto tomamos los valores Cp=0,8 y Cs=-0,6.
Nuestra pasarela se trata de una cubierta cilíndrica de radio 1 m, por lo tanto para hallar su presión acudimos al CTE en su tabla: 14 CONSTRUCCIONES INDUSTRIALES 12 de marzo de 2014 En nuestro caso “f” = 1m y “d”=2m .Por lo tanto f/d= 0.5 “g” =2m y “d”=2m. Por lo tanto g/d=1 nos indica que tenemos que tomar el valor más desfavorable.
Obtenemos cp=0.8 y Cs=-1.2 Para el suelo se aplica el caso de un techo plano horizontal, y al igual que para la parte superior, nos quedamos con la carga más desfavorable aplicada a toda la superficie.
15 CONSTRUCCIONES INDUSTRIALES 12 de marzo de 2014 Nuestra superficie es mayor de 10m^2 considerando la zona H obtenemos una succión de 0.7.
Acciones sobre la cristalera: Al comprar la cristalera a un fabricante especializado, y al no saber exactamente la composición del cristal suponemos que cumple los requisitos mínimos establecidos en el CTE siendo estas fuerzas horizontales consideradas a 1,2m del suelo.
En nuestro caso tiene que cumplir una carga lineal de 1.6kN/m al ser esta superior a la acción del viento consideramos que el viento no produce daños en el cristal.
16 CONSTRUCCIONES INDUSTRIALES 12 de marzo de 2014 Acciones térmicas: Como indica el CTE para edificios con climatización tomamos una temperatura estable de 20ºC para todo el año.
Acción de la nieve: Como valor de carga de nieve por unidad de superficie en proyección horizontal, qn, puede tomarse: qn=μ·sk μcoeficiente de forma de la cubierta En un faldón limitado inferiormente por cornisas y en el que no hay impedimento al deslizamiento de la nieve, el coeficiente de forma tiene el valor de 1 para cubiertas con inclinación menor o igual que 30º y 0 para cubiertas con inclinación de mayor o igual que 60º (para valores intermedios se interpolará linealmente). Si hay impedimento, se tomará μ = 1 sea cual sea la inclinación.
Debido al CTE y a nuestra forma del techo hasta que el ángulo no es menos de 30º no tomamos en consideración los efectos de la nieve. Porque con más de 30º la nieve no se acumula sino que cae.
sk el valor característico de la carga de nieve sobre un terreno horizontal, para nuestro caso un sk=0.6kN/m^2 En Madrid=>qn=1*0.6KN/m2=0.6KN/m2 17 CONSTRUCCIONES INDUSTRIALES 12 de marzo de 2014 Superficie en la que puede existir acumulación de nieve (angulo menor de 30º): sen(30) · 2r · L = 0.5 · 2.5 · 2 = 2.5m2 => carga por nudo=0,375 KN En los nudos interiores la carga puntual será=0,75KN 4. Cercha lateral y vigas principales Para calcular el perfil teórico de las cerchas con todas las cargas descritas anteriormente en cada uno de sus nudos con sus correspondientes coeficientes de mayoración según el CTE, se ha utilizado el programa Tricalc Pórticos.
La deformada de la cercha resulta una flecha máxima de 16.69 mm, por lo que está aceptado por la norma cuya flecha máxima es: 15 ≥ 0.01669m 400 Se ha obtenido en el cálculo tanto para las cerchas como para las vigas principales un IPE100.
18 ...