anejo iv - cÁlculos...

ANEJO IV - CÁLCULOS ESTRUCTURALES

PFC. DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UNA PLANTA DEPURADORA DE AGUAS RESIDUALES IGNACIO CALVO RUBIALES

DEPARTAMENTO INGENIERÍA DE LA CONSTRUCCIÓN Y PROYECTOS DE LA INGENIERÍA Página 2

ÍNDICE

1. INTRODUCCIÓN ................................................................................................ 3

2. NORMATIVA A APLICAR .................................................................................. 3

3. MATERIALES A EMPLEAR ............................................................................... 4

3.1. HORMIGONES ................................................................................................ 4

3.2. ACEROS ......................................................................................................... 4

4. EFECTOS SISMICOS ........................................................................................ 5

5. DISEÑO Y CÁLCULOS DEPÓSITOS DE HORMIGÓN ..................................... 7

5.1. REACTOR BIOLÓGICO .................................................................................. 7

5.2. DECANTADOR ............................................................................................. 26

5.3. ESPESADOR ................................................................................................ 41

6. DISEÑO Y CÁLCULO DE EDIFICIOS .............................................................. 58

6.1. CARACTERÍSTICAS DEL EDIFICIO DE CONTROL .................................... 58

6.2. CARACTERÍSTICAS DEL EDIFICIO DE PRETRATAMIENTO ..................... 60

6.3. CARGAS ....................................................................................................... 61

6.3.1. COEFICIENTES DE MAYORACIÓN .......................................................... 64

6.3.2. E.L.U. SITUACIONES PERSISTENTES O TRANSITORIAS ..................... 68

6.3.3. E.L.U. SITUACIONES ACCIDENTALES (EXTRAORDINARIAS EN CTE) 68

6.3.4. E.L.U. SITUACIÓN SÍSMICA ..................................................................... 68

6.3.5. E.L.S. ESTADO LIMITE DE SERVICIO ..................................................... 68

6.3.6. TIPOLOGÍA DE LOSA DE CIMENTACIÓN Y VIGAS FLONTANTES ........ 69

6.3.7. COEFICIENTE DE BALASTO .................................................................... 69

6.3.8. CÁLCULO DE TENSIONES ADMISIBLES DEL TERRENO ...................... 69



1. INTRODUCCIÓN

A continuación se desarrolla la memoria de cálculo correspondiente a la estación de

depuración de aguas residuales cuyo diseño es el objetivo de este proyecto.

2. NORMATIVA A APLICAR

El DB-SE constituye la base para los Documentos Básicos siguientes y se utilizará

conjuntamente con ellos:

Procede

No

procede

DB-SE Seguridad estructural:

DB-SE-AE Acciones en la edificación

DB-SE-C Cimentaciones

DB-SE-A Estructuras de acero

DB-SE-F Estructuras de fábrica

DB-SE-M Estructuras de madera

Deberán tenerse en cuenta, además, las especificaciones de la normativa siguiente:

Procede

No

procede

NCSE-02 Norma de construcción

sismorresistente

EHE-08 Instrucción de hormigón

estructural



3. MATERIALES A EMPLEAR

3.1. HORMIGONES

DEPÓSITOS

HA30/B/25/IV Qa

CEM I-A-D-SR

a/c:0.50

cmin: 350kg/m3

Se recomienda que el árido posea un bajo coeficiente de expansión térmica.

EDIFICIOS DE CONTROL (CIMENTACION) HA30/B/25/IIa+Qa

CEM II A-D-SR

EDIFICIO DE CONTROL (ESTRUCTURA) HA25/B/25/I

CEM II A-D

EDIFICIO DE PRETRATAMIENTO (CIMENTACIÓN) HA30/B/25/IIa+Qa

CEM II A-D-SR

3.2. ACEROS

DEPÓSITOS B-500-S

EDIFICIO DE CONTROL (CIMENTACIÓN) B-500-S

EDIFICIO DE CONTROL (ESTRUCTURA) B-500-S

EDIFICIO DE PRETRATAMIENTO (CIMENTACIÓN) B-500-S

EDIFICIO DE PRETRATAMIENTO (ESTRUCTURA) Perfiles en pórticos: Acero laminado en caliente S275JR

Perfiles en Correas. Acero conformado en frío S235JR



4. EFECTOS SÍSMICOS

RD 997/2002 , de 27 de Septiembre, por el que se aprueba la Norma de construcción

sismorresistente: parte general y edificación (NCSR-02).

Clasificación de la construcción: Construcción de normal importancia.

Tipo de Estructura: Edificio de Pretratamiento: Pórticos Metálicos.

Edificio de Pretratamiento: Pórticos Hormigón.

Depósitos: Muros y Losas de Hormigón.

Aceleración Sísmica Básica (ab): ab=0.10 g, (siendo g la aceleración de la gravedad)

Coeficiente de contribución (K): K=1,30

Coeficiente adimensional de riesgo

(): =1, (en construcciones de normal importancia)

Coeficiente de amplificación del terreno (S):

Para ab 0.1g: S=C/1.25

Coeficiente de tipo de terreno (C): Terreno tipo I (C=1.0)

Roca compacta, suelo cementado o granular denso

Terreno tipo II (C=1.3)

Roca muy fracturada, suelo granular y cohesivo duro

Terreno tipo III (C=1.6)

Suelo granular de compacidad media

Terreno tipo IV (C=2.00)

Suelo granular suelto ó cohesivo blando



Aceleración sísmica de cálculo (ac): Ac= S x x ab =0.080 g

Método de cálculo adoptado: Análisis Modal Espectral.

Factor de amortiguamiento: Pórticos Metálicos-Construcción Diáfana: 4%

Pórticos Hormigón-Construcción Diáfana: 4%

Periodo de vibración de la estructura: Se indican en los listados de cálculo por ordenador.

Número de modos de vibración considerados:

3 modos de vibración.

(La masa total desplazada >90% en ambos ejes)

Fracción cuasi-permanente de sobrecarga:

La parte de sobrecarga a considerar en la masa sísmica movilizable es = 0.5.

Coeficiente de comportamiento por ductilidad:

= 1 (sin ductilidad)

= 2 (ductilidad baja)

= 3 (ductilidad alta)

= 4 (ductilidad muy alta)

Efectos de segundo orden (efecto p∆):

Los desplazamientos reales de la estructura son los considerados en el cálculo multiplicados por 1.5.

Medidas constructivas consideradas: Arriostramiento de la cimentación mediante vigas riostras.

Observaciones:



5. DISEÑO Y CÁLCULOS DEPÓSITOS DE HORMIGÓN

El diseño de los depósitos se aborda para asegurar, además de la capacidad resistente de la

estructura, la estanqueidad que este tipo de estructuras debe poseer. De forma que el diseño

y el armado van encaminados a controlar la fisuración.

Para garantizar la durabilidad se ha cuidado la dosificación del hormigón de forma que sea rico

en cemento y baja relación a/c como se detalla en el apartado 3.1 de la presente memoria de

cálculo ’Materiales a emplear. Hormigones’.

No se prevén juntas de dilatación por ser la dimensión mayor de las estructuras, menor de 25-

30 m y tratarse de depósitos enterrados. Se deben disponer juntas de contracción cada 7,5m

de una calidad garantizada. Las cuantías de acero establecidas serán al menos la mínima

requerida para absorber las tensiones internas producidas por variaciones térmicas y

retracción.

Con objeto de evitar la fisuración incompatible con el servicio o la durabilidad del depósito, las

armaduras se han diseñado de manera que bajo la acción de los esfuerzos solicitantes la

anchura de fisura no sobrepase w=0.1mm en relación a lo dispuesto en la EHE-08, de forma

que se garantice un flujo nulo de agua.

La organización estructural de los vasos de todos los depósitos calculados es mediante

estructura monolítica formada por placas empotradas entre sí. La forma de calcular las

armaduras para elementos sometidos a flexión-tracción, como es el caso de las paredes de los

depósitos, es determinar independientemente la necesaria para la flexión y la de tracción

simple y después sumarlas.

Se utiliza el método de Winkler para modelar el comportamiento del terreno, de forma que la

flecha en cada punto es proporcional a la carga actuando sobre el terreno. El coeficiente de

proporcionalidad es el coeficiente de balasto. El suelo se modela mediante muelles de rigidez

vertical el producto del módulo de balasto por el área de influencia de ese muelle. El

coeficiente de balasto se estima a partir de los datos del geotécnico como se expone mas

adelante.

5.1. REACTOR BIOLÓGICO

El Reactor Biológico es un depósito multicelular enterrado de planta rectangular. Posee cuatro

vasos de los cuales dos son de dimensiones 17m x 8.5m y los otros dos de 9.8m x8.5m. La

altura del líquido contenido es de 5.64m.



Modelo:

El Reactor Biológico se ha modelado mediante elementos placas y el conjunto apoya sobre lecho elástico

cuyo coeficiente de balasto se obtiene a partir del K30=4kg/cm3 dado en el Informe Geotécnico.

El coeficiente de Balasto para suelos arcillosos:

bn

nKKb

5.1

305.030 donde,

:n Relación largo / ancho = 0.25

:b Luz cuadrática media entre elementos sustentante verticales =7m

bK

3430 3m

kN

CARGAS. HIPÓTESIS SIMPLES:

LC1- EMP_HIDROST:



LC2- EMP_TIERRAS:

LC3- PP_SOLERA:

LC4-CARGA HIDRAULICA:

COMBINACIONES:

PAREDES

E.L.U. flexión y cortante:

CO1- 1.5 * EMP_HIDROST

CO2- 1.6 * EMP_TIERRAS

E.L.U. de tracción: CO3- 1.0 * EMP_HIDROST

E.L.U. de fisuración CO5- 1.0 * EMP_HIDROST


LOSA:




CO7- 1.5 * PP_LOSA + 1.5 * CARGA_HIDRA + 1.5 * EMP_HIDROS

CO8- 1.5 * PP_LOSA + 1.6 * EMP_TIERRAS

E.L.U. de tracción: CO9- 1.0 * EMP_TIERRAS

C10- 1.0 * EMP_HIDROST

E.L.U. de fisuración C11- 1.0 * PP_LOSA + 1.0 * CARGA_HIDRA + 1.0 * EMP_HIDROS

C12- 1.0 * PP_LOSA + 1.0 * EMP_TIERRAS

El dimensionado y comprobación se realiza conforme a las siguientes consideraciones:

ARMADURA MÍNIMA: Para prevenir posibles fisuraciones debidas a la retracción del

fraguado, variaciones de temperatura e incluso otras acciones no consideradas en el

cálculo se dispone las siguientes cuantías referidas a la sección de hormigón tanto en

las paredes del depósito como en la losa:

Cuantía vertical paredes : 0020.0min

Cuantía horizontal paredes: 0020.0min

Cuantía vertical losa: 0020.0min

Cuantía horizontal losa: 0020.0min

ESTADO LÍMITE ÚLTIMO DE CORTANTE: Este Estado Límite da una cota inferior del

espesor del depósito de forma que no sea necesaria armadura de cortante. Como es

sabido el esfuerzo cortante de agotamiento para piezas sin armadura de cortante en

regiones fisuradas se calcula según EHE-08-ART.44.2.3.2.1.2.

ESTADO LÍMITE ÚLTIMO FLEXIÓN: Este Estado Límite se comprueba con las

combinaciones C01 y C02 correspondientes a las hipótesis de depósito lleno sin empuje

del terreno y depósito vacío con empuje de terreno respectivamente. EHE-08-

ART.42.3.2.

ESTADO LÍMITE ÚLTIMO DE TRACCIÓN: El Estado Límite de Tracción se calcula con

la acción sin mayorar debido a que se adopta una tensión en el acero de tan sólo

100N/mm2. Dado que determinación del ancho de fisuras en elementos sometidos al

mismo tiempo a flexión y tracción no está resuelta de manera satisfactoria, se calculará

la fisuración por flexión y por tracción separadamente para luego sumarlas en

concordancia con la norma británica BS 8007 (1987). Esto es congruente con adoptar la

tensión en el acero antedicha. EHE-08-ART.42.3.4.

ESTADO LÍMITE DE SERVICIO DE FISURACIÓN: Este Estado Límite tiene una

enorme trascendencia puesto que su correcto cumplimiento depende la funcionalidad y

durabilidad del depósito. Se calcula que las tensiones de compresión en el hormigón no

superen el sesenta por ciento de su resistencia característica a jota días así como que la



abertura característica de fisura no exceda 0.1mm. Todo ello de acuerdo con EHE-08-

ART.49.2.

A continuación se muestran las deformaciones y esfuerzos obtenido mediante el programa de

Elementos Finitos RFEM v.2.01 de la compañía ING. SOFTWARE DLUBAL GMBH.

DEFORMACIONES:

U

(totales)

LC1

LC2



LC3

LC4

ESFUERZOS UNITARIOS

m-x,D,+ LC1



LC2

LC3

LC4



m-y,D,+ LC1

LC2

LC3



LC4

m-x,D,- LC1

LC2



LC3

LC4

m-y,D,- LC1



LC2

LC3

LC4



n-x,D LC1

LC2

LC3



LC4

n-y,D LC1

LC2



LC3

LC4



A partir de los casos de carga expuestos se componen las combinaciones anteriormente

desarrolladas y se analizan los esfuerzos integrando el resultado numérico en un área

representativa.

A continuación se exponen los cortes dados al reactor y en el anexo1 se relacionan los listados

de esfuerzos.



Los diagramas de esfuerzos se adjuntan en el anejo 1.

DIMENSIONADO Y COMPROBACION ARMADO VERTICAL PAREDES 17m x 6.15 m

ARMADURA NECESARIA

El a

rmad

o y

lon

gitu

d d

el r

efu

erzo

se

det

alla

en

pla

no

s

ARMADURA MINIMA 10cm2/m

E.L.U. FLEXION EHE-08-ART.42.3.2. BASE: Mk~ 101.2 < Mu = 289.7 kNm/m

REFUERZO (2m): Mk ~ 251.7 <Mu = 739.6 kNm/m

E.L.U. CORTANTE EHE-08-ART.44.2.3.2.1.2.

No necesaria armadura de cortante

E.L.U. TRACCION EHE-08-ART.42.3.4. 7.5cm2/m

E.L.S. FISURACIÓN EHE-08-ART.49.2. BASE: Mk ~ 90.2 < Mf = 129.9 kNm/m

REFUERZO: 37.7cm2/m Mk ~ 162.47 (w = 0.08mm)

DIMENSIONADO Y COMPROBACION ARMADO HORIZONTAL PAREDES 17m x 6.15 m

ARMADURA NECESARIA

El a

rmad

o y

lon

gitu

d d

el r

efu

erzo

se

det

alla

en

pla

no

s


E.L.U. FLEXION EHE-08-ART.42.3.2. BASE: Mk ~ 145.0 < Mu = 289.7 kNm/m

REFUERZO (2m): Mk ~ 290 <Mu = 739.6 kNm/m

E.L.U. CORTANTE EHE-08-ART.44.2.3.2.1.2. No necesaria armadura de cortante



REFUERZO: 37.7cm2/m Mk ~ 177.1 (w = 0.08mm)



DIMENSIONADO Y COMPROBACION ARMADO LOSA 17m X 8.5m (Armadura paralela lado corto)

ARMADURA NECESARIA

El a

rmad

o y

lon

gitu

d d

el r

efu

erzo

se

det

alla

en

pla

no

s


E.L.U. FLEXION EHE-08-ART.42.3.2. BASE: Mk ~ 118.8 < Mu = 323.2 kNm/m

REFUERZO: Mk ~ 251<Mu = 632.2 kNm/m




REFUERZO: 31.4cm2/m Mk ~ 165 (w = 0.08mm)

DIMENSIONADO Y COMPROBACION ARMADO LOSA 17m X 8.5m (Armadura paralela lado largo)

ARMADURA NECESARIA

El a

rmad

o s

e d

etal

la e

n p

lan

os


E.L.U. FLEXION EHE-08-ART.42.3.2. BASE: Mk ~ 54.23< Mu = 323.2 kNm/m


E.L.U. TRACCION EHE-08-ART.42.3.4. 8.0 cm2/m

E.L.S. FISURACIÓN EHE-08-ART.49.2. BASE: Mk~ 51.01 < Mf = 155.1 kNm/m



DIMENSIONADO Y COMPROBACION ARMADO VERTICAL PAREDES 8.9m x 6.15m

ARMADURA NECESARIA

El a

rmad

o y

lon

gitu

d d

el r

efu

erzo

se d

etal

la e

n p

lan

os




E.L.U. TRACCION EHE-08-ART.42.3.4. 5cm2/m


DIMENSIONADO Y COMPROBACION ARMADO HORIZONTAL PAREDES 8.9m x 6.15 m

ARMADURA NECESARIA

El a

rmad

o y

lon

gitu

d d

el r

efu

erzo

se d

etal

la e

n p

lan

os






DIMENSIONADO Y COMPROBACION ARMADO LOSA 8.9m X 8.5m (Armadura paralela lado corto)

ARMADURA NECESARIA

El a

rmad

o y

lon

gitu

d d

el

refu

erzo

se

det

alla

en

pla

no

s


E.L.U. FLEXION EHE-08-ART.42.3.2. BASE: Mk= 100.5 < Mu = 323.2 kNm/m


E.L.U. TRACCION EHE-08-ART.42.3.4. 5cm2/m

E.L.S. FISURACIÓN EHE-08-ART.49.2. BASE: Mk= 37.1 < Mf = 150.6 kNm/m



DIMENSIONADO Y COMPROBACION ARMADO LOSA 8.9m X 8.5m (Armadura paralela lado largo)

ARMADURA NECESARIA

El a

rmad

o s

e d

etal

la e

n p

lan

os


E.L.U. FLEXION EHE-08-ART.42.3.2. BASE: Mk~ 116< Mu = 323.2 kNm/m






5.2. DECANTADOR

El decantador es un depósito enterrado cilíndrico de 11m de diámetro y 3.5m de altura de

agua contenida.

Modelo:

El Reactor Biológico se ha modelado mediante elementos placas y el conjunto apoya sobre

lecho elástico cuyo coeficiente de balasto se obtiene a partir del K30=4kg/cm3 dado en el

Informe Geotécnico.


bn

nKKb

5.1

305.030

donde,

:n Relación largo / ancho = 1



:b A 6.2m

bK

3000

3m

kN


LC1- EMP_HIDROST:

LC2- EMP_TIERRAS:

LC3- PP_SOLERA:

LC4-CARGA HIDRAULICA:



COMBINACIONES:

PAREDES

E.L.U. flexión y cortante: CO1- 1.5 * EMP_HIDROST





LOSA:

E.L.U. flexión y cortante: CO6- 1.5 * PP_LOSA + 1.5 * CARGA_HIDRA + 1.5 * EMP_HIDROS

CO7- 1.5 * PP_LOSA + 1.6 * EMP_TIERRAS



C10- 1.0 * PP_LOSA + 1.0 * EMP_TIERRAS



















ART.42.3.2.











superen el sesenta por ciento de su resistencia característica a jota días así como que la

abertura característica de fisura no exceda 0.1mm. Todo ello de acuerdo con EHE-08-

ART.49.2.


Elementos Finitos RFEM v.2.01 de la compañía ING. SOFTWARE DLUBAL GMBH.

DEFORMACIONES:

U

(totales

)

LC1



LC2

LC3

LC4



ESFUERZOS UNITARIOS

m-x,D,+ LC1

LC2



LC3

LC4

m-

y,D,+

LC1



LC2

LC3

LC4



m-x,D,- LC1

LC2

LC3



LC4

m-y,D,- LC1

LC2



LC3

LC4

n-x,D LC1



LC2

LC3

LC4



n-y,D LC1

LC2

LC3



LC4

A partir de los casos de carga expuestos se componen las combinaciones anteriormente

desarrolladas y se analizan los esfuerzos integrando el resultado numérico en un área

representativa.

A continuación se exponen los cortes dados al decantador y en el anejo se relacionan los

listados de esfuerzos.

DIMENSIONADO Y COMPROBACION ARMADO VERTICAL DECANTADOR

ARMADURA NECESARIA

El a

rmad

o s

e d

etal

la e

n p

lan

os

ARMADURA MINIMA 3.75 cm2/m

E.L.U. FLEXION EHE-08-ART.42.3.2. Mk= 6.40 < Mu = 51.0 kNm/m






DIMENSIONADO Y COMPROBACION ARMADO CIRCUNFERENCIAL DECANTADOR

ARMADURA NECESARIA

El a

rmad

o s

e d

etal

la e

n p

lan

os






DIMENSIONADO Y COMPROBACION ARMADO PARRILLA LOSA

ARMADURA NECESARIA

El a

rmad

o s

e d

etal

la e

n p

lan

os








5.3. ESPESADOR

El espesador es un depósito enterrado cilíndrico de 7m de diámetro y 4m de altura.

Modelo:



El Espesador se ha modelado mediante elementos placas y el conjunto apoya sobre lecho elástico cuyo coeficiente de balasto se obtiene a partir del K30=4kg/cm3 dado en el Informe Geotécnico..


bn

nKKb

5.1

305.030 donde,

:n Relación largo / ancho = 1 bK 3000 3m

kN




LC1- EMP_HIDROST:

LC2- PASARELA:

LC3- PP_SOLERA:



LC4-CARGA

HIDRAULICA:

COMBINACIONES:

PAREDES


CO1- 1.5 * EMP_HIDROST

CO2- 1.5 * EMP_HIDROST + 1.5 * PASARELA



CO5- 1.0 * EMP_HIDROST + 1.0 * PASARELA

LOSA:


CO6- 1.5 * PP_LOSA + 1.5 * CARGA_HIDRA + 1.5 * EMP_HIDROS +1.5 PASARELA





















ART.42.3.2.











superen el sesenta por ciento de su resistencia característica a jota días, así como que

la abertura característica de fisura no exceda 0.1mm. Todo ello de acuerdo con EHE-08-

ART.49.2.




Elementos Finitos RFEM v.2.01 de la compañía ING. SOFTWARE DLUBAL GMBH

DEFORMACIONES:

U

(totales)

LC1

LC2



LC3

LC4



ESFUERZOS UNITARIOS

m-x,D,+ LC1

LC2

LC3



LC4

m-y,D,+ LC1

LC2



LC3

LC4

m-x,D,- LC1



LC2

LC3

LC4



m-y,D,- LC1

LC2

LC3



LC4

n-x,D LC1

LC2



LC3

LC4

n-y,D LC1



LC2

LC3

LC4

A continuación se exponen los cortes dados al espesador y se relacionan los esfuerzos en el

anejo:



DIMENSIONADO Y COMPROBACION ARMADO VERTICAL ESPESADOR

ARMADURA NECESARIA

El a

rmad

o s

e d

etal

la e

n p

lan

os


E.L.U. FLEXION EHE-08-ART.42.3.2. Mk ~ 4.84 < Mu = 41.3 kNm/m


E.L.U. TRACCION EHE-08-ART.42.3.4. -- cm2/m

E.L.S. FISURACIÓN EHE-08-ART.49.2. Mk~ 3.22< Mf = 31.3 kNm/m

DIMENSIONADO Y COMPROBACION ARMADO CIRCUNFERENCIAL ESPESADOR

ARMADURA NECESARIA

El a

rmad

o s

e d

etal

la e

n p

lan

os


E.L.U. FLEXION EHE-08-ART.42.3.2. Mk~ 1.33 < Mu = 51.0 kNm/m



E.L.S. FISURACIÓN EHE-08-ART.49.2. BASE: Mk~ desprec.< Mf = 30.5 kNm/m



DIMENSIONADO Y COMPROBACION ARMADO PARRILLA LOSA ESPESADOR

ARMADURA NECESARIA

El a

rmad

o s

e d

etal

la e

n p

lan

os


E.L.U. FLEXION EHE-08-ART.42.3.2. Mk~ 32.1< Mu =146.9 kNm/m






6. DISEÑO Y CÁLCULO DE EDIFICIOS

El cálculo de los 2 edificios se realiza según la normativa vigente y que se enumera en el punto

2 de esta memoria.

El edificio de pretratamiento se realizará en estructura metálica, y el edificio de control se

realiza en estructura de hormigón.

6.1. CARACTERÍSTICAS DEL EDIFICIO DE CONTROL

Cimentación:

Descripción: La cimentación se ha resuelto mediante zapatas centradas arriostradas entre si mediante vigas centradoras.

Material adoptado: Hormigón Armado.

Dimensiones y armado:

Las dimensiones de los diferentes elementos y los armados de los mismos se detallan en planos.

Condiciones de ejecución:

-

Sistema de contenciones:

Descripción: La contención a realizar consiste en muros de fábrica de bloque de hormigón armado.

Material adoptado: Fábrica de Bloque de Hormigón Armado.


Las dimensiones y el armado se detallan en planos.


Debido al desnivel existente en la zona de la parcela donde se va a ejecutar este edificio es necesario cimentar a una cota tal que la cara superior de las zapatas quede por debajo de la cota más baja del terreno (+65.75), de tal forma que la cota de solera terminada quede enrasada con la cota mayor del terreno exterior (+66.30). Es por eso que después de ejecutar la cimentación se procederá a la realización del murete de bloques sobre las vigas de atado perimetrales y al relleno de bolos para la posterior ejecución de la solera de planta baja.

Estructura

Descripción del sistema estructural:

Forjados unidireccionales de viguetas (25+5) apoyados en pórticos de hormigón, formados por pilares de sección cuadrada y vigas planas.



Características de los Forjados.

Material adoptado:

Forjados unidireccionales compuestos de viguetas pretensadas de hormigón, más piezas de entrevigado aligerantes (bovedillas de hormigón vibroprensado), con armadura de reparto y hormigón vertido en obra en relleno de nervios y formando la losa superior (capa de compresión). (25+5)

Sistema de unidades adoptado:

Se indican en los planos de los forjados los valores de ESFUERZOS CORTANTES ÚLTIMOS (en apoyos) y MOMENTOS FLECTORES en kN por metro de ancho y grupo de viguetas, con objeto de poder evaluar su adecuación a partir de las solicitaciones de cálculo y respecto a las FICHAS de CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS y de AUTORIZACIÓN de USO de las viguetas/semiviguetas a emplear.


Canto Total 30 cm Hormigón vigueta -

Capa de Compresión

5 cm Hormigón “in situ” HA-25

Intereje 70 cm Acero pretensado -

Arm. compresión Parrilla de Ø6 a 20cm.

Acero corrugado B-500 S

Tipo de Vigueta Vigueta Pretensada

Acero refuerzos B-500 S

Tipo de Bovedilla Bovedilla hormigón aligerado

- -

Observaciones:

El hormigón de las bovedillas cumplirá las condiciones especificadas en el Art.30 de la Instrucción

EHE. Las armaduras activas cumplirán las condiciones especificadas en el Art.32 de la Instrucción EHE. Las armaduras pasivas cumplirán las condiciones especificadas en el Art.31 de la Instrucción

El canto de los forjados unidireccionales de hormigón con viguetas armadas o pretensadas será superior al mínimo establecido en la norma EHE para las condiciones de diseño, materiales y cargas previstas; por lo que no es necesaria su comprobación de flecha.

Límite de flecha total a plazo infinito Límite relativo de flecha activa

flecha L/250

f L / 500 + 1 cm

flecha L/500

f L / 1000 + 0.5 cm



6.2. CARACTERÍSTICAS DEL EDIFICIO DE PRETRATAMIENTO

Cimentación:

Descripción: La cimentación se ha resuelto mediante zapatas centradas, y atadas perimetralmente mediante vigas de atado.

Material adoptado:

Hormigón Armado.


Las dimensiones de los diferentes elementos y los armados de los mismos se detallan en planos.


-

Sistema de contenciones:

Descripción: La contención a realizar consiste en muros de fábrica de bloque de hormigón armado.

Material adoptado:

Fábrica de Bloque de Hormigón Armado.


Las dimensiones y el armado se detallan en planos.


Debido al desnivel existente en la zona de la parcela donde se va a ejecutar este edificio es necesario cimentar a una cota tal que la cara superior de las zapatas quede por debajo de la cota más baja del terreno (+65.75), de tal forma que la cota de solera terminada quede enrasada con la cota mayor del terreno exterior (+66.30). Es por eso que después de ejecutar la cimentación se procederá a la realización del murete de bloques sobre las vigas de atado perimetrales y al relleno de bolos para la posterior ejecución de la solera de planta baja.



Estructura

Descripción del sistema estructural:

Pórticos metálicos compuestos por perfiles laminados en caliente. El edificio se arriostra en su primera y última crujía mediante cruces de San Andrés, tanto en cubierta como en fachadas.

El edificio presenta una pendiente del 3% a un agua. La cubierta se realiza mediante correas de perfiles conformados sobre las que se dispondrá la el panel sándwich. El cerramiento se realiza mediante placa de hormigón encarrilada.

Material adoptado:

Acero laminado (S-275-JR) y conformado (S-235-JR).

Dimensiones y perfiles:

Las dimensiones y los diferentes perfiles utilizados para la realización de esta estructura se detallan en los planos correspondientes.


Los arriostramiento se deberán colocar siempre antes de proceder al encarrilamiento de las placas.

6.3. CARGAS

Las cargas en los edificios se establecen según el CTE-DB SE-AE, a continuación se detallan y se

describen los tipos y su naturaleza:

Acciones Permanentes

(G):

Peso Propio de la estructura:

En los elementos lineales de hormigón, pilares o vigas, el peso propio se introduce como carga lineal, obtenida de multiplicar el área de la sección por la densidad del hormigón (2500 kg/m3). En el caso de los forjados unidireccionales de viguetas armadas y bovedillas de hormigón (25+5) el peso propio de introduce como carga superficial.

En el caso de la estructura metálica el peso propio es el peso lineal del perfil utilizado, obtenido de multiplicar el área de la sección por la densidad del acero (7850 kg/m3).

Cargas Muertas:

Se estiman uniformemente repartidas en la planta. Son elementos tales como el pavimento y la tabiquería (aunque esta última podría considerarse una carga variable, sí su posición o presencia varía a lo largo del tiempo).

Peso propio de tabiques pesados y muros de cerramiento:

Éstos se consideran al margen de la sobrecarga de tabiquería.

Se han considerado una carga adicional lineal en los puntos donde se encuentran dichas particiones de 700 kg/m a 900 kg/m. (según altura de la fabrica)



Acciones Variables

(Q):

La sobrecarga de uso:

Se adoptarán los valores indicados en la norma básica DB-SE-AE.

Las fuerzas sobre las barandillas y elementos divisorios:

A las escaleras se les adiciona también 100 Kp/m2 a la sobrecarga de la planta.

Las acciones climáticas:

El viento:

Situación normal zona eólica B, según el anejo D de la instrucción DB-SE-AE del CTE.

La temperatura:

En estructuras habituales de hormigón estructural o metálicas formadas por pilares y vigas, pueden no considerarse las acciones térmicas cuando se dispongan de juntas de dilatación a una distancia máxima de 40 metros. En este caso el edificio mide menos de 40 metros, luego es innecesario considerar las acciones térmicas.

La nieve:

El valor considerado de sobrecarga de nieve sobre cubierta es de 20 kp/m2.

Las acciones químicas, físicas y biológicas:

Las acciones químicas que pueden causar la corrosión de los elementos de acero se pueden caracterizar mediante la velocidad de corrosión que se refiere a la pérdida de acero por unidad de superficie del elemento afectado y por unidad de tiempo. La velocidad de corrosión depende de parámetros ambientales tales como la disponibilidad del agente agresivo necesario para que se active el proceso de la corrosión, la temperatura, la humedad relativa, el viento o la radiación solar, pero también de las características del acero y del tratamiento de sus superficies, así como de la geometría de la estructura y de sus detalles constructivos.

El sistema de protección de las estructuras de acero se regirá transitoriamente por la normativa básica NBE EA-95, y posteriormente por el DB-SE-A. En cuanto a las estructuras de hormigón estructural se regirán por la instrucción de hormigón estructural EHE-08, y subsidiariamente el Art.3.4.2 del DB-SE-AE.

Acciones accidentales (A):

Los impactos, las explosiones, el sismo, el fuego.

Las acciones debidas al sismo están definidas en la Norma de Construcción Sismorresistente NCSE-02.



Cargas gravitatorias por niveles en las edificaciones de proyecto:

Conforme a lo establecido en el DB-SE-AE en la tabla 3.1 y al Anexos de la EHE, las acciones gravitatorias, así como las sobrecargas de uso, tabiquería y nieve que se han considerado para el cálculo de la estructura de este edificio son las indicadas:

Niveles

(Ed.Pretratamiento-Metálico)

Sobrecarga

de Uso

Sobrecarga de Nieve

Peso propio

Peso propio

del Solado

Carga Total

Cubierta 1,00KN/m2 0.2 KN/m2 Aperfil*dacero

KN/m

0.2 KN/m2

(cubierta sandwich)

1.4 KN/m2

+ PPperfiles

Planta Baja 3,00KN/m2 - KN/m2 2.50 KN/m2

(solera)

2,50 KN/m2 8 KN/m2

Niveles

(Ed.Control-Hormigón)

Sobrecarga

de Uso

Sobrecarga de Nieve

Peso propio

Peso propio

del Solado

Carga Total

Cubierta 1,00KN/m2 0.2 KN/m2 3.0 KN/m2 4.0 KN/m2 8.2 KN/m2

Planta Baja 3,00KN/m2 - KN/m2 2.50 KN/m2

(solera)

2,50 KN/m2 8.0 KN/m2



6.3.1. COEFICIENTES DE MAYORACIÓN

Para cada situación de proyecto y estado límite los coeficientes parciales de seguridad () y

coeficientes de combinación () a utilizar serán:

E.L.U. de rotura. Hormigón: EHE-08-CTE

Situación 1: Persistente o transitoria

Coeficientes parciales de seguridad ()

Coeficientes de combinación ()

Favorable Desfavorable Principal (p)

Acompañamiento (a)

Carga permanente (G)

1.00 1.35 1.00 1.00

Sobrecarga (Q) 0.00 1.50 1.00 0.70

Viento (Q) 0.00 1.50 1.00 0.60

Nieve (Q) 0.00 1.50 1.00 0.50

Sismo (A)

Situación 2: Sísmica




Acompañamiento (a)


1.00 1.00 1.00 1.00

Sobrecarga (Q) 0.00 1.00 0.30 0.30

Viento (Q) 0.00 1.00 0.00 0.00

Nieve (Q) 0.00 1.00 0.00 0.00

Sismo (A) -1.00 1.00 1.00 0.30(*)

(*) Fracción de las solicitaciones sísmicas a considerar en la dirección ortogonal: Las

solicitaciones obtenidas de los resultados del análisis en cada una de las direcciones

ortogonales se combinarán con el 30 % de los de la otra.

E.L.U. de rotura. Hormigón en cimentaciones: EHE-08-CTE




Coeficientes parciales de

seguridad ()



Acompañamiento (a)


1.00 1.60 1.00 1.00

Sobrecarga (Q) 0.00 1.60 1.00 0.70

Viento (Q) 0.00 1.60 1.00 0.60

Nieve (Q) 0.00 1.60 1.00 0.50

Sismo (A)





Acompañamiento (a)


1.00 1.00 1.00 1.00

Sobrecarga (Q) 0.00 1.00 0.30 0.30

Viento (Q) 0.00 1.00 0.00 0.00

Nieve (Q) 0.00 1.00 0.00 0.00

Sismo (A) -1.00 1.00 1.00 0.30(*)




Tensiones sobre el terreno y Desplazamientos



Situación 1: Acciones variables sin sismo


Favorable Desfavorable

Carga permanente (G) 1.00 1.00

Sobrecarga (Q) 0.00 1.00

Viento (Q) 0.00 1.00

Nieve (Q) 0.00 1.00

Sismo (A)



Favorable Desfavorable

Carga permanente (G) 1.00 1.00

Sobrecarga (Q) 0.00 1.00

Viento (Q) 0.00 0.00

Nieve (Q) 0.00 1.00

Sismo (A) -1.00 1.00

E.L.U. de rotura. Acero conformado: CTE DB-SE A

E.L.U. de rotura. Acero laminado: CTE DB-SE A







Acompañamiento (a)


0.80 1.35 1.00 1.00

Sobrecarga (Q) 0.00 1.50 1.00 0.70

Viento (Q) 0.00 1.50 1.00 0.60

Nieve (Q) 0.00 1.50 1.00 0.50

Sismo (A)





Acompañamiento (a)


1.00 1.00 1.00 1.00

Sobrecarga (Q) 0.00 1.00 0.30 0.30

Viento (Q) 0.00 1.00 0.00 0.00

Nieve (Q) 0.00 1.00 0.00 0.00

Sismo (A) -1.00 1.00 1.00 0.00(*)






Situación 3: Accidental de incendio




Acompañamiento (a)


1.00 1.00 1.00 1.00

Sobrecarga (Q) 0.00 1.00 0.50 0.30

Viento (Q) 0.00 1.00 0.50 0.00

Nieve (Q) 0.00 1.00 0.20 0.00

Sismo (A)

6.3.2. E.L.U. SITUACIONES PERSISTENTES O TRANSITORIAS

La combinación que engloba a las situaciones persistentes o transitorias es la siguiente:

6.3.3. E.L.U. SITUACIONES ACCIDENTALES (EXTRAORDINARIAS EN CTE)

6.3.4. E.L.U. SITUACIÓN SÍSMICA

La combinación que engloba tanto a la situación accidental como a la sísmica es la siguiente:

6.3.5. E.L.S. ESTADO LIMITE DE SERVICIO

La combinación de estado límite de servicio es la siguiente:

Sustituyendo los coeficientes por los de sus respectivas tablas.

Gj kj Q1 p1 k1 Qi ai ki

j 1 i >1

G Q Q

Gj kj A E Qi ai ki

j 1 i 1

G A Q

Gj kj Q1 p1 k1 Qi ai ki

j 1 i >1

G Q Q



6.3.6. TIPOLOGÍA DE LOSA DE CIMENTACIÓN Y VIGAS FLONTANTES

La cimentación realizada para ambos edificios consiste en zapatas arriostradas mediante vigas

centradoras y vigas de atado según sea el caso. La cimentación se describe para cada edificio

en su punto correspondiente y queda totalmente definida en planos.

6.3.7. COEFICIENTE DE BALASTO

El coeficiente de balasto considerado es de 4 kg/cm3, para el caso de una placa de 0.3x0.3 m2.

Dicho dato ha sido obtenido de bibliografía específica, al igual que las fórmulas empíricas que

correlacionan dicho valor con las dimensiones de la losa en cuestión para cada cálculo.

No obstante se recomienda un ensayo de placa de carga in situ que verifique dicho valor.

6.3.8. CÁLCULO DE TENSIONES ADMISIBLES DEL TERRENO

La tensión admisible considerada para el cálculo de la cimentación de los edificios es de 1.5

kg/m2, considerada a la cota de apoyo de las zapatas, las cuales se situará en torno a 1 m.

aprox. bajo la rasante.

(Nota: la cota de cimentación respecto a la rasante dependerá de cada caso, pues la rasante

presenta un desnivel entorno a los edificios de control y de pretratamiento. Respecto a la cota

de solera acabada si se da una cota concreta de cimentación para cada edificio).

anejo iv - cÁlculos...

Documents