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1 TALLER 4 PFC OCTUBRE 2012 CENTRO DE ESTUDIOS AVANZADOS OBSERVATORIO DE LA RESERVA DE LA BIOSFERA BAQUEDANO, SIERRA DE URBASA Y ANDÍA E E S T R U C T U R A ESTRUCTURA ALUMNO: ALBERT BRENCHAT AGUILAR TUTOR: EDUARDO DE MIGUEL ARBONÉS

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Memoria estructural, teórica y práctica

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TALLER 4 PFC

OCTUBRE 2012

CENTRO DE ESTUDIOS AVANZADOS

OBSERVATORIO DE LA RESERVA DE LA BIOSFERA

BAQUEDANO, SIERRA DE URBASA Y ANDÍA

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ESTRUCTURA

ESTRUCTURAALUMNO: ALBERT BRENCHAT AGUILARTUTOR: EDUARDO DE MIGUEL ARBONÉS

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DEFENSA TEÓRICA DEL PROYECTO

Ver la oportunidad

La territorialidad El entorno del ser humano

El recorrido El ser humano en su entorno

Nómadas en sociedad El ser humano y sus semejantes

Il y aura l’âge des choses légères La construcción de una Topía

Fragile Conference Sint-Lucas University

DESCRIPCIÓN Y JUSTIFICACIÓN

El lugar.

El programa.

Ideas generadoras. Referencias. Alternativas.

Descripción de la solución adoptada.

CONSTRUCCIÓN

Justificación de la materialidad.

Proceso constructivo

NORMATIVA DEL CTE.

ESTRUCTURA

Planteamiento

Acciones

Simulación virtual

Cálculos pormenorizados

Planos

INSTALACIONES

Descripción

Justificación

Bases de cálculo.

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1. PLANTEAMIENTO

PLANTEAMIENTOMEMORIA ESTRUCTURAL

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1.a Descripción del sistema

ELEMENTOS HORIZONTALES

El sistema estructural está basado en la modulación y la prefabricación. El edificio puede subdividirse en dos tipos de módulos, los cóncavos y los convexos. Éstos forman conjuntos como podemos compro-bar en la memoria descriptiva y su asociación produce superficies contínuas facetadas.

Cada uno de los módulos está compuesto por submódulos estructurales llamados casetones. En caso de estar aislados son 72 casetones los que conforman la unidad modular. Si se encuentran unidos a otros módulos, de manera que unos solapan y complementan a sus adyacentes, este número se redu-cirá hasta 42. La cantidad de los módulos responde a la necesidad de encontrar perpendicularmente a la malla estructural vertical.

La estructura horizontal se encuentra de forma simplificada en los forjados. Al tener una sola planta el edificio, podemos incrementar el número de apoyos bajo forjado, y simplificar su geometría. En este caso todos los elementos serán idénticos y planos. La madera asume en la parte superior compresiones en centro de vano y tracciones en los apoyos. De forma inversa ocurre con la parte inferior.

La complejidad aumenta en la cubierta. Al asumir mayores luces (de hasta 16 metros en la sala poliva-lente) normalmente de 6 m, la estructura sigue modelos que le permitan deformar en mayor medida y encontrar la estabilidad con mayor facilidad.

Así se recurre a los modelos de cúpulas. Los submódulos forman series de claves perimetradas. De la presión de las unas contra las otras se genera la resistencia requerida. La diferencia entre colocar los submódulos en horizontal o en forma de cúpula es muy grande. Además los esfuerzos generados en el perímetro de la cúpula son pequeños y fácilmente absorbidos por la malla estructural (que comento más adelante). La deformación que se produce en estos elementos es mayor en el centro de la cúpula (como vemos en los esquemas descriptivos del modelo virtual) y aunque ínfimo, pasa desapercibido al ojo humano más preciso.

La cubierta de madera además es muy ligera. En este caso, se ha comprobado que la estructura podría resistir mayores cargas que las de tránsito de personas o cubierta ajardinada. Sería incluso posible reducir el espesor de la malla y permitir aligerar aun más la estructura.

Frei Otto define las construcciones ligeras como: “uno de los más importantes fundamentos de la evolu-ción de las cosas, tanto naturales como tecnológicas”. Aunque la ligereza que él mismo alcanza en sus construcciones es de una magnitud ciertamente mayor. Pero de nuevo, tiene mucho que ver con lo que dicen Perea o Virilio.

Richard Buckminster Fuller, LAMINAR GEODESIC DOME,

from the series “Inventions:Twelve around one”, 1981, Deuts-

che Bank Collection

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Comportamiento aproximado de la estructu-ra de forjado.

Las fibras de madera superiores se comprimen mientras que las inferiores se traccionan.

El comportamiento de la madera en este sentido es homogéneo puesto que estos esfuerzos van en la dirección de la fibra.

Se producen esfuerzos de corte en los apoyos pero son de menor calibre como podemos ver en las deformadas y solicitaciones del modelo es-tructural.

Se sitúa eje neutro en el centro del forjado y las tensiones aumentan en los extremos.

El forjado, por no tener requisitos de grandes lu-ces (estructura palafital que emplea la planta baja como almacén) puede incrementar el número de soportes, teniendo luces de 2-3 metros.

DESCRIPCIÓN DEL SISTEMAPLANTEAMIENTO

MEMORIA ESTRUCTURAL

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Comportamiento aproximado de la estructu-ra de cúpula.

Las fibras de madera superiores se comprimen mientras que las inferiores se traccionan.

El comportamiento de la madera en este sentido es homogéneo puesto que estos esfuerzos van en la dirección de la fibra.

Se producen tres tipos de esfuerzos derivados de la forma:

1. Empujes horizontales hacia el exterior del espacio

2. Corte en los apoyos pero son de menor calibre como podemos ver en las deformadas y solicitaciones del modelo estructural

3. Rozamientos entre los submódulos que transmiten los esfuerzos

En el primer caso tenemos que contar con el ata-do producido por la malla estructural que la sos-tiene que genera resistencia en sentido contrario.

Además al pasar de un modelo 2d a un modelo 3d, podemos observar que la propia cúpula ge-nera un atado por las uniones atornilladas de las piezas. Así resiste del mismo modo los empujes horizontales, haciendo que sean prácticamente despreciables en el modelo estructural.

El rozamiento producido es máximo pues la ma-dera se encuentra testa con testa

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Comportamiento aproximado de la estructu-ra de cúpula invertida (paraguas)

Las fibras de madera superiores se traccionan mientras que las inferiores se comprimen.

El comportamiento de la madera en este sentido es homogéneo puesto que estos esfuerzos van en la dirección de la fibra.

Se producen tres tipos de esfuerzos derivados de la forma:

1. Empujes horizontales hacia el exterior del espacio

2. Corte en los apoyos pero son de menor calibre como podemos ver en las deformadas y solicitaciones del modelo estructural

3. Rozamiento entre los submódulos que transmite los esfuerzos

En el primer caso tenemos que contar con que el propio paraguas genera un atado por las uniones atornilladas de las piezas. Así resiste del mismo modo los empujes horizontales, haciendo que sean prácticamente despreciables en el modelo estructural.

El rozamiento producido es máximo pues la ma-dera se encuentra testa con testa

DESCRIPCIÓN DEL SISTEMAPLANTEAMIENTO

MEMORIA ESTRUCTURAL

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ELEMENTOS VERTICALES

Para sostener las cúpulas y los forjados se realizan dos tipos de soportes.

En el caso de cubiertas cóncavas, se rodea el perímetro de la cúpula o forjado con una malla estructural. Ésta esta formada por elementos de madera laminada encolada. Unos verticales y otros de arriostramien-to horizontal.

Su misión es tanto estructural como funcional.

En el caso de cubiertas convexas, se unen diferentes soportes de la malla anteriormente descrita y se sitúan en el centro de la cúpula. En este caso se dibuja una cúpula invertida que trabajará como voladi-zo, con una efectividad similar a la anteriormente descrita pero con un comportamiento completamente disitnto.

Álvaro Siza y Souto de Moura. Pavellón Serpentine Gallery

Lukas Weder, Cantina en Ditzinger

Kazuya Morita. Shelf-pod house

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Como resultado previo, el módulo completo, cubierta + malla, forma un conjunto o supermalla de tendo-nes de madera que absorben tanto compresiones como tracciones. Esta red de un todo formado por múltiples elementos materializa la metáfora y moraleja del proyecto. Hay múltiples puntos de vista, múltiples factores que intervienen, creando una suave transición entre el elemento aislado y el elemento conjunto, así como les ocurre a los usuarios que ocupan los espacios. Son uno pero forman parte del todo.

La madera GL24h, aun teniendo sus propiedades anisótropas, tiene resistencia de compresión y tracción paralelas a la fibra de 24 N/mm2 y 16,5 N/mm2 y flexión de 24 N/mm2.

DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA Y REFERENCIASPLANTEAMIENTO

MEMORIA ESTRUCTURAL

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DEFENSA TEÓRICA DEL PROYECTO

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El recorrido El ser humano en su entorno

Nómadas en sociedad El ser humano y sus semejantes

Il y aura l’âge des choses légères La construcción de una Topía

Fragile Conference Sint-Lucas University

DESCRIPCIÓN Y JUSTIFICACIÓN

El lugar.

El programa.

Ideas generadoras. Referencias. Alternativas.

Descripción de la solución adoptada.

CONSTRUCCIÓN

Justificación de la materialidad.

Proceso constructivo

NORMATIVA DEL CTE.

ESTRUCTURA

Planteamiento

Acciones

Simulación virtual

Cálculos pormenorizados

Planos

INSTALACIONES

Descripción

Justificación

Bases de cálculo.

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[UNE-EN 1194] AITIM

[Catálogo comercial ISOLANA][Lignum Facile][MSU 5º curso]

Según el CTE, las acciones se clasifican principalmente por su variación en el tiempo en:acciones permanentes (DB-SE-AE 2)acciones variables (DB-SE-AE 3)acciones sísmicas (NCSE-02)

1.a. Acciones permanentesPeso propioEl peso propio a tener en cuenta es el de los elementos estructurales, los cerramientos, la tabiquería, todo tipo de carpinterías, pavimentos, el almacenamiento de libros y demás equipo fijo y las instalaciones.El valor característica del peso propio de los elementos constructivos, se determinará en general, como su valor medio obtenido a partir de las dimensiones nominales y de los pesos específicos medios. En el Anejo C se incluyen pesos de materiales, productos y elementos constructivos típicos.Se adoptarán los valores característicos para las cargas permanentes indicadas en el anejo C (tablas C1 a C6) del CTE DB-SE-AE y en el libro de Estructuras de madera: diseño y cálculo. Madrid: AITIM; 2000. En caso contrario se especificará su procedencia

Cargas permanentes actuando sobre la estructura

Densidades volumétricas (pesos específicos) (KN/m3)

A Madera laminada encolada homogénea [Pino silvestre] GL24h 3,80 KN/m3 B Placas de anclaje de acero 77,00 KN/m3

C Aislante (fibras de madera) 2,70 KN/m3 D Tablero de virutas orientadas OSB 6,50 KN/m3 E Lámina asfáltica despreciableF Baldosa cerámica 18,00 KN/m3 G Geotextil anti-raíces despreciableH Sustrato vegetal saturado 21,00 KN/m3 I Plantas herbáceas o arbustivas despreciableJ Vidrio 25,00 KN/m3

K Placa cerámica 18,00 KN/m3 Cargas superficiales (pesos específicos) (KN/m2)

A1 Forjado de casetones de madera 0,30 m [14.63% de ocupación en planta] 0,17 KN/m2

A2 Forjado de casetones de madera 0,25 m [14.63% de ocupación en planta] 0,14 KN/m2

C Aislante fibras madera 0.04m 0,11 KN/m2

D Cubrición de tablero OSB 0,027m 0,17 KN/m2

E Lámina asfáltica depreciableF Baldosa cerámica (con sujeción mecánica) 0,50 KN/m2 G Geotextil anti-raíces despreciableH Sustrato vegetal saturado 5,5 KN /m2

I Plantas herbáceas o arbustivas despreciable

Cargas lineales (tabiquería) No existenJ Vidrio (h=3m) 0.9 KN/mK Placa cerámica 1.35 - 2.7 KN/m Cargas puntualesB Placas de anclaje de acero sobre soportes despreciable

C1 Cubierta para espacios abiertos A1 + D + E + F 0,84 KN/m2

C2 Cubierta para espacios cerrados A1 + C + D + E + F 0,95 KN/m2

C3 Cubierta accesible A1 + C + D + E + F 0,95 KN/m2

C4, (C5) Cubierta ajardinada A1 + (B) + C + D + 2xE + G + H + I 5,95 KN/m2

F1, F2 Forjado A2 + C + D 0,42 KN/m2

2. ACCIONES

PERMANENTES Y VARIABLESACCIONES

MEMORIA ESTRUCTURAL

Page 12: PFC 4 Estructura

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1 Esta sobrecarga de uso no se considera concomi-tante con el resto de acciones variables

2 Se entiende por cubierta ligera aquella cuya carga permanente debida únicamente a su cerramiento no excede

de kN/m2

3 El valor indicado se reifere a la proyección horizontal de la superficie de la cubierta

En zonas de almacén y biblioteca se indicará la sobrecarga media de xx KN/m2 para la que se ha calculado la zona, de-biendo figurar en obra una placa con dicho valor

4 según tabla 3.45 La localización del edificio entre los árboles y su es-casa esbeltez, junto a su área de fachada siempre mayor a 10m2 y asemejando la edificación a una cubierta de cuatro aguas con pendiente mayor de 30%, resultan valores favora-bles a la construcción, por lo que resultarán despreciables

6 El coeficiente de carga de nieve se reduce un 20% por la protección del espacio a la acción del viento

7 Zona 2, altitud de 600m8 En los faldones con evacuación directa y 15º el co-eficiente es 19 En faldones de evacuación indirecta, la suma de las “beta” = 30º μ = 1 + 30º/30º = 2

10, 11 No hay posibilidad de descarga

1.b. Acciones variables

Sobrecarga de usoLa sobrecarga de uso es el peso de todo lo que puede gravitar sobre el edificio por razón de uso.Valores de sobrecargaPor lo general, los efectos de la sobrecarga de uso pueden simularse por la aplicación de una carga distribuida uniformemente. De acuerdo con el uso que sea fundamental en cada zona del mismo, como valores característicos se adoptarán los de la Tabla 3.1. Dichos valores incluyen tanto los efectos deriva-dos del uso normal, personas, mobiliario, enseres, mercancías habituales, contenido de los conductos, maquinaria y en su caso vehículos, así como las derivadas de la utilización poco habitual como acumula-ción de personas, o de mobiliario con ocasión de un traslado. Sobrecargas de uso según CTE DB-SE-AE artículo 3.1.1 - Tabla 3.1

C Zonas de acceso al públicoC1 zona con mesas y sillas 3,0 kN/m2

C3 zonas sin obstáculos que impidan el libre movimiento de las personas como vestíbulos de edificios públicos, administrativos, hoteles,salas de exposiciones… 5,0 kN/m2

G Cubiertas con acceso solo conservaciónG1 1 cubiertas ligeras sobre correas (sin forjado) 2 0,43 kN/m2

Las barandillas de las cubiertas transitables deben resistir una fuerza horizontal uniformemente distribuída a una altura de 1,2m.

C3 zonas sin obstáculos 1,6 kN/m

Viento

Esbeltez máxima del edificio 6m/50m 0,12La esbeltez del edificio es menor a 6 por lo que no se consideran efectos dinámicosPresión estática: qe = qb + ce + cp

qb 0,52 kN/m2

Zona IV y altura de 6m ce 4 1,40

cp despreciable 5

qe = 0,73 kN/m2

Acción térmica

La acción térmica se desprecia por tratarse de una estructura de madera con uniones articuladas que permiten los movimientos diferenciales entre los diferentes elementos estructurales

Nieve

qn = μ · Sk · 80%6

Sk 0,9kN/m2 7

μ1 18

μ2 29

pd despreciable10

pa despreciable11

qn1 = 0,72 kN/m2 qn2 = 1,44 kN/m2

Aplicamos la mayor carga entre la nieve o el uso según las características de cada cubierta

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Sik _ Coeficiente sísmico adimensional correspon-diente a la planta k en el modo i de valor

Sik = (ac /g) · ai · b · hik

Pk _ Peso correspondiente a la masa mk de la planta k

ab _ aceleración sísmica básica. Según mapa ab = 0,04g

r _ coeficiente adimensional de riesgo: es función de la probabilidad aceptable de que se exceda ac en el periodo de vida para el que se proyecta la construcción. Al ser un edificio de importancia normal r = 1

S _ coeficiente de amplificación del terreno

C_ coeficiente del terreno en función de las carac-terísticas geotécnicas del terreno de cimentación. Por no tener la posibilidad de realizar un estudio geotécnico se tomará el valor más desfavorable de C para terreno IV = 2,0

K _ coeficiente de contribución. En Améscoa Baja es de 1 según el anejo 1 de la NCSE-02

TF _ 0,3 s, debido a la falta de espeficifidad sobre estructuras de madera en la NSCE-02

n _ Factor de modificación del espectro en función del amortiguamiento = (5 /W)0,4Con W = 6 n = 0,3m _ Coeficiente de comportamiento por ductilidad

= (5 / )0,4

2.2. Acciones accidentales

Sismo

De acuerdo a la norma NCSE-02, tanto por la ubicación de la edifiación en Baquedano con una acelera-ción sísmica 0,04≤ a ≤0,08g es preceptivo realizar los cálculos sísmicos.

La fuerza sísmica equivalente (Fik) se calculará a partir de la siguiente expresión:Fik = Sik · Pk · Yk df

Aceleración sísmica de cálculo (ac)

ac = S · r · ab

Para obtener el valor de S nos remitimos a la norma. Con un r · ab ≥ 0,01g S = C/1,25 = 2/1,25 = 1,6

ac = 1,6 · 1 · 0,04 = 0,064g

Espectro de respuesta elástica

Es un espectro normalizado de respuesta elástica en la superficie del terreno para aceleraciones horizon-tales. T = Periodo de oscilación propio en segundos. T = 0,0832 · 2 = 0,1664 Ta = k · C/10 = 1.2 /10 = 0,2 Tb = K · C/2.5 = 1.2 / 2.5 = 0.8T < Ta at = 1 + 1,5 · T/Ta = 1 + 1.5 · 0.1664/0,2at = 1.248

Método simplifado de cálculo de sismo para los casos más usuales de edifcación

El edificio cumple con los requisitos para la aplicación del método simplificado por: Número de plantas sobre rasante inferior a 2oLa altura del edificio sobre rasante es inferior a 60 metrosExiste regularidad geométrica en planta y alzado sin entrantes ni salientes imporntatesDispone de soportes contínuos hasta cimentación, uniformemente distribuidos en planta y sincambios bruscos en su rigidezDispone de regularidad mecánica en la distribución de rigideces, resistencias y en masas.La excentricidad del centro de las masas que intervienen en el cálculo sísimico respecto al de torsión es inferior al 10% de la dimensión en planta del edificio en cada una de las direcciones principales.

Modos de VibraciónNúmero de modos a considerar

Los modos a considerar en función del período fundamental de la cons-trucción TF serán los siguientes: El primer modo, si TF = 0,3s < 0,75s

Sik = (ac /g) · ai · b · hik

Coeficiente de respuesta bb = n/m

Establecemos una m de 1 debido a la poca especificidad de la normativa. Podría asemejarse a una nave industrial con pilares y cerchas realizadas con elementos prefabricados.

b = 0,93

ACCIDENTALESACCIONES

MEMORIA ESTRUCTURAL

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Factor de distribución hik

Correspondiente a la planta k del módulo de vibración i, tiene el valor: Planta baja: 656 m2 · 0,95 kN / m2 = 623,2kN = Pk1 Planta alta: 1008m2 · 0,95 kN / m2 = 957,6kN = Pk2

Fikb = 0,011Fika = 0,022

hikb = 0,011 · 623,2 · 0,011 / 623,2 · 0,0112 = 1hika = 0,011 · 957,6 · 0,011 / 957,6 · 0,0112 = 1

Sikb = (0,064g /g) · 1,248 · 0,93 · 1 = 0,07428Sika = (0,064g /g) ·1,248 · 0,93 · 1 = 0,07428

Yb = 1 + 0,6x /Le = 1+0,6·3 /6 = 1,3Ya = 1 + 0,6x /Le = 1+0,6·3 /6 = 1,3

Planta bajaFib = 0,074 · 623,2 · 1,3 = 59,95 kNDividido en 150 soportes mínimo = 0,4kN

Planta altaFia = 0,074 · 957,6 · 1,3 = 119,90 kNDividido en 150 soportes máximo = 0,8kN

El sismo se entenderá como una fuerza horizontal de 0,8 kN por pilar

Para introducir estos datos en el modelo aislado, se calcula para un solo módulo:

Planta baja: 24 m2 · 0,95 kN / m2 = 22,8kN = Pk1 Planta alta: 24 m2 · 0,95 kN / m2 = 22,8kN = Pk2Fikb = 0,011Fika = 0,022hikb = 1hika = 1Fib = 0,76kNFia = 0,76kN

Para introducir estos datos en el modelo invertido, se calcula:

Planta baja: 24 m2 · 6,06 kN / m2 = 145,5kN = Pk1 Planta alta: 24 m2 · 6,06 kN / m2 = 145,5kN = Pk2Fikb = 0,011Fika = 0,022hikb = 1hika = 1Fib =24,24kNFia = 24,24kN

n: Número de plantasmk: Masa de la planta k, definida en 3.2.Fik: Coeficiente de forma correspondiente a la planta k en el modo i, para el que puede adoptar-se la siguiente expresión aproximada

Fik = sen [(2i -1) p hk / 2H] = p =hk = Altura sobre rasante. Más desfavorablehb = 3,09m

ha = 8,35mH = altura total de la estructura del edificio. Más desfavorable: 8,35m

x _ distancia del elemento que se considera al centro del edificio. 3m

Le _ Distancia entre los dos elementos resistentes más extremos. 6m

Page 15: PFC 4 Estructura

15

1.c. Combinación y aplicación de acciones

C2 Cubierta cóncava para espacios cerrados

Cargas permanentes 0,95 kN/m2 Cargas variables Uso 1 kN/m2

qd = 1,95 kN/m2

Carga horizontal Viento 0,73 kN/m2

Sismo 4,00 kN/m2

C4 Cubierta accesible para espacios cerrados

Cargas permanentes 0,95 kN/m2 Cargas variables Uso 5,00 kN/m2

qd = 5,95 kN/m2

Carga horizontal Viento 0,73 kN/m2

Sismo* 2,00 kN/m2

C5 Cubierta ajardinada para espacios abiertos

Cargas permanentes 6,06 kN/m2 Cargas variables Nieve 1,44 kN/m2

qd = 7,50 kN/m2

Carga horizontal Viento 0,73 kN/m2

Sismo* 2,00 kN/m2

F1 Forjado cubierto zonas concurridas (hall, pol)

Cargas permanentes 0,42 kN/m2 Cargas variables Uso 5,00 kN/m2

qd = 5,42 kN/m2

Carga horizontal Viento 0,73 kN/m2

Sismo* 2,00 kN/m2

F2 Forjado cubierto zonas de oficina (resto) Cargas permanentes 0,42 kN/m2 Cargas variables Uso 3,00 kN/m2

qd = 3,42 kN/m2

Carga horizontal Viento 0,73 kN/m2

Sismo* 2,00 kN/m2

El sismo en la cubierta accesible será menor puesto que solo se produce en planta baja.

COMBINACIONESACCIONES

MEMORIA ESTRUCTURAL

Page 16: PFC 4 Estructura

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DEFENSA TEÓRICA DEL PROYECTO

Ver la oportunidad

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Nómadas en sociedad El ser humano y sus semejantes

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Fragile Conference Sint-Lucas University

DESCRIPCIÓN Y JUSTIFICACIÓN

El lugar.

El programa.

Ideas generadoras. Referencias. Alternativas.

Descripción de la solución adoptada.

CONSTRUCCIÓN

Justificación de la materialidad.

Proceso constructivo

NORMATIVA DEL CTE.

ESTRUCTURA

Planteamiento

Acciones

Simulación virtual

Cálculos pormenorizados

Planos

INSTALACIONES

Descripción

Justificación

Bases de cálculo.

T

0

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3... SIMULACIÓN VIRTUAL

Se analiza un módulo aislado. Una simplificación proyectual con dos consecuencias.

1. El elemento aislado está no se encuentra acodalado con sus vecinos, por tanto sufre mayores movimientos.

2. El elemento es el módulo básico. En caso de calcular la sala polivalente o la biblioteca se debería generar un modelo algo más complejo. Este modelo responde a las tipologías de despacho, archivo, semi-nario, laboratorio, baños y en cierto modo a la cafetería.. En el caso invertido, responde al hall, elementos centrales de los espacios y elementos de acceso.

El modelo digital está formado por dos partes principales. La primera corresponde a los elementos de apo-yo o soportes. La segunda a la cubierta propiamente dicha.

Los elementos verticales se diseñan como elementos lineales con la sección proyectada de 2,5 · 30cm. Éstos se encuentran en una situación desfavorable en el modelo pues no se han dibujado los arriostramientos horizontales. Los soportes están más expuestos a las deformaciones y solicitaciones por momento.

Los elementos de la cubierta están modelizados con las propiedades de la madera GL24h. Son pla-nos (3dcaras) de 5cm que tocan testa con testa donde transmiten sus cargas. Están divididos en 5 partes para fidelizar la unión de los tornillos. Éstos útlimos son la unión virtual entre las chapas de madera, sin em-bargo no resisten momentos y sus propiedades han sido modificadas en este sentido para que así sea.

COMENTARIOSSIMULACIÓN VIRTUAL

MEMORIA ESTRUCTURAL

Page 18: PFC 4 Estructura

18

La tensión de Von Mises (SVM) es una magnitud física relacionada con el cambio de forma del material o la energía de distorsión ponderando las diferentes tensiones que se produce en el material. Es empleada en cálculos estructurales para analizar materiales isótropos y dúctiles.

En este caso, la madera es ortótropa. Las tensiones que admite un GL24h son del orden de 24 N/mm2 en dirección paralela a la fibra y aproximadamente 2,7 N/mm2 en dirección perpendicular.

El modelo estructural es en definitiva una malla de elementos superficiales que siempre tienen en la direc-ción de los esfuerzos de compresión, tracción y flexión la fibra paralela, mientras que en los esfuerzos de cortante es perpendicular.

Debido a su complejidad, a su geometría y a su características ya mecionadas, se realiza una adaptación de los valores de cálculo, interpretando la estructura como isótropa para los esfuerzos a calcular en di-rección paralela a la fibra.

Por seguridad, se interpolan los valores, en proporciones del 50% cada una. Así, la tensión que es capaz de resistir en este sentido es de 13,35 N/mm2.

Page 19: PFC 4 Estructura

19

Comentarios

Compruebo las solicitaciones a través de la aplicación de Maria Castaño con Licencia CREATIVE COM-MONS basada en la normativa del código técnico DB-SE-M

Se realiza para los diferentes modelos un caso simplificado y uno complejo.

En el simplificado se asume que debido al entorno y la agrupación modular no existe una acción dinámica del viento, y además no existe el sismo.

En el complejo se asumen todas las variables, siempre teniendo en cuenta su aislamiento estructural, el cual resulta desfavorable para su diseño y cálculo.

Debido a fallos en la modelización, las solicitaciones de momentos se dibujan como si los soportes es-tuviesen biempotrados, cuando no es así. De este modo se realiza un cálculo para determinar el valor real del momento en la parte superior, ya que en la inferior será siempre 0. El hecho de que no lo sea, es causa del método de rigideces.

Los valores de los gráficos que acompañan la deformada y la representación de esfuerzos están dimen-sionados en metros ó kN/m2. Por este motivo la conversión directa responde a x · 1000 para transfor-marlos a N/mm2

COMENTARIOSSIMULACIÓN VIRTUAL

MEMORIA ESTRUCTURAL

Page 20: PFC 4 Estructura

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0,00 kN·m

0,00 kN·m

0,00 kN·m

0,00 kN·m

3,40 kN

0 kN

0 kN

C2 Cubierta cóncava para espacios cerrados

caso simplificado

p.p. 0,95 kN/m2

uso 1,00 kN/m2

3,40 kN

3,40 kN

Esfuerzos SVM de la cubierta

Los esfuerzos llegan a 0,26 N/mm2 < 13,35 ((24 + 2,7) / 2)

Es posible concluir desde la deformada que hay un movimiento ínfimo de la estructura. Además es po-sible que la propia malla estructural de la cubierta (que no dibujada en los soportes) genere un arriostra-miento horizontal de ésta.

Los esfuerzos axiles están muy por debajo de la capacidad de compresión de la estructura de 175 kN

Momentos en dirección x

Deformada

La deformada en soportes alcanza valores máximos en sentido vertical de 0,02cm

En los módulos de madera son realmente insignificantes.

Esfuerzos axiles

Momentos en dirección y

Page 21: PFC 4 Estructura

21

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El arriostramiento horizontal se muestra imprescindible para soportar la carga. los apoyos hacen que la solicitación pase de un 120% a un escaso 6%

C2RESULTADOS

MEMORIA ESTRUCTURAL

Page 22: PFC 4 Estructura

22

0 kN·m

0,38 kN·m

0,00 kN·m

5,58 kN·m

3,00 kN

0,96 kN

1,86 kN

C2 Cubierta cóncava para espacios cerrados

caso sismo

p.p. 0,95 kN/m2

uso 1,00 kN/m2

2,87 kN

2,87 kN

Esfuerzos SVM de la cubierta

Los esfuerzos llegan a 0,31 N/mm2 < 13,35 ((24 + 2,7) / 2)

Se han incrementado los esfuerzos de momentos debido a la carga excéntrica. Sin embargo se han reducido los esfuerzos axiles.

Los esfuerzos en la cubierta se han incrementado pero muy ligeramente. Hay que tener en cuenta que serían incluso asumibles por una resistencia homogénea de la madera correspondiente a la dirección perpendicular a la fibra de 2,7N/mm2

Momentos en dirección x

Deformada

La deformada en soportes alcanza valores insignificantes

En los módulos de madera son 0,09cm

Esfuerzos axiles

Momentos en dirección y

sismo 0,78 kN/soporte

uso 0,73 kN/m2

Page 23: PFC 4 Estructura

23

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Si aunamos en un mismo pilar las mayores solicitaciones que se producen en la estructura el pilar falla por estar sometido al 130% de su resistencia en flexión esviada.

Al separar las cargas por pilares, cumplimos. En esta página se muestra el pilar más solicitado, que es el que tiene el momento en el eje débil de 0,38 y eje fuerte de 1,46 kN·m. Cumple de forma más ajustada a pandeo flexional en 91%.

El otro pilar más solicitado, el que sufre 5,58kN·m y 0,001kN·m. Cumple a flexión esviada al 85% y al 98% en pandeo torsional, gracias a los 4 apoyos que forman los arriostramientos horizontales.

Los esfuerzos en cubierta se miden comparando la resistencia de la madera y las tensiones SVM en los que sí cumplen.

0,31 N/mm2 < 13,35 N/mm2

C2 SISMORESULTADOS

MEMORIA ESTRUCTURAL

Page 24: PFC 4 Estructura

24

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UNIONES C2

UNIÓN SOPORTE-CASETÓN

Deberá soportar la tensión del axil y el cortante que se transmiten.

Axil 2,87 kN

Cortante 1,86 kN

Cada perno es capaz de transmitir hasta 3,23kN

Por tanto con dos pernos será suficiente para soportar ambos esfuerzos en las dos direcciones.

UNIÓN CASETÓN-CASETÓN

En las fuerzas máximas generadas, nuevamente en FVM (Von Mises) obtenemos los siguientes datos:

Page 25: PFC 4 Estructura

25

Las fuerzas máximas generadas son de 8,40kN

En una unión hay siempre como mínimo 6 tornapuntas y máximo de 12. Según confluyan 3 casetones o 6.

Como cada tornapunta soporta hasta 3,23kN, colocamos un tornillo a a cada extremo del muro de ma-dera, con una resistencia total de 9,46kN

Con el fin de minorar las deformaciones y la posible inestabilidad, se colocan 2 tornillos por extremo, con una resistencia de 18,92kN

C2 SISMO UNIONESRESULTADOS

MEMORIA ESTRUCTURAL

Page 26: PFC 4 Estructura

26

0,00 kN·m

0,00 kN·m

0,00 kN·m

0,00 kN·m

10,10 kN

0 kN

5,24 E-5kN

C4 Cubierta cóncava para espacios transitables

caso sin sismo

p.p. 0,95 kN/m2

uso 5,00 kN/m2

10,10 kN

10,10 kN

Esfuerzos SVM de la cubierta

Los esfuerzos llegan a 0,77 N/mm2 < 13,35 ((24 + 2,7) / 2)

Los esfuerzos axiles siguen siendo pequeños para la capacidad portante de la estructura. Los momentos son inexistentes.

La deformada sigue siendo pequeña. Se comporta como debe por su geometría.

Momentos en dirección x

Deformada

La deformada en soportes alcanza valores máximos en sentido vertical de 0,02cm

En los módulos de madera son realmente insignificantes.

Esfuerzos axiles

Momentos en dirección y

Page 27: PFC 4 Estructura

27

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Cumple perfectamente. Es destacable que el arriostramiento horizontal es imprescindible para poder ha-cer que la estructura resista, pues a pandeo flexional cumple al 97% con 1 arriostramiento tan solo.

C4RESULTADOS

MEMORIA ESTRUCTURAL

Page 28: PFC 4 Estructura

28

0kN·m

5,44 kN·m

0,00 kN·m

0,40 kN·m

8,20 kN

1,81 kN

0,15 kN

C4 Cubierta cóncava para espacios transitables

caso sismo

p.p. 0,95 kN/m2

uso 5,00 kN/m2

8,19 kN

8,19 kN

Esfuerzos SVM de la cubierta

Los esfuerzos llegan a 1,05 N/mm2 < 13,35 ((24 + 2,7) / 2)

De los modelos analizados probablemente es el que sufre mayores deformaciones.

La deformada es la mayor de cuantas han sido analizadas. En este caso los 0,3cm suponen una impor-tante deformación que hay que analizar pero cumplirá hasta un L/500

Momentos en dirección x

Deformada

La deformada en soportes alcanza valores máximos de 0,03cm

En los módulos de madera alcanza 0,3cm en un sentido y 0,2 en otro

Esfuerzos axiles

Momentos en dirección y

sismo 0,78 kN/soporte

uso 0,73 kN/m2

Page 29: PFC 4 Estructura

29

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Nuevamente, como ocurre en el modelo C2 sismo, la flexión esviada falla. En este caso en un 145%

Aislamos pilares. El primero, que aquí se muestra, tiene en el eje fuerte 1,42kN·m y 0,46kN·m en el débil. Cumple muy ajustado con 89% en flexión esviada y 99% en pandeo flexional con 4 arrisotramientos.

El segundo de mayor momento en eje fuerte 5,44 kN·m y en eje debil de 0kN·m cumple a flexión esviada en un 84% y 60%. Además cumple a pandeo torsional en un 95%.

Los muros de madera cumplen sobradamente los esfuerzos máximos de 1,05 N/mm2 < 13,35 N/mm2

C4 SISMORESULTADOS

MEMORIA ESTRUCTURAL

Page 30: PFC 4 Estructura

30

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UNIONES C2

UNIÓN SOPORTE-CASETÓN

Deberá soportar la tensión del axil y el cortante que se transmiten.

Axil 8,19 kN

Cortante 1,81 kN

Cada perno es capaz de transmitir hasta 3,23kN

Por tanto con cuatro pernos será suficiente para soportar ambos esfuerzos en las dos direcciones.

UNIÓN CASETÓN-CASETÓN

En las fuerzas máximas generadas, nuevamente en FVM (Von Mises) obtenemos los siguientes datos:

Page 31: PFC 4 Estructura

31

Las fuerzas máximas generadas son de 18,20kN

En una unión hay siempre como mínimo 6 tornapuntas y máximo de 12. Según confluyan 3 casetones o 6.

Como cada tornapunta soporta hasta 3,23kN, colocamos dos tornillos a a cada extremo del muro de madera, con una resistencia total de 18,92kN

C4 SISMO UNIONESRESULTADOS

MEMORIA ESTRUCTURAL

Page 32: PFC 4 Estructura

32

0,00 kN·m

0,00 kN·m

0,00 kN·m

0,00 kN·m

36,55 kN

0 kN

0 kN

C5 Cubierta convexa para espacios abiertos

caso sin sismo

p.p. 6,06 kN/m2

nieve 1,44 kN/m2

36,55 kN

36,55 kN

Esfuerzos SVM de la cubierta

Los esfuerzos llegan a 2,38 N/mm2 < 13,35 ((24 + 2,7) / 2)

Los esfuerzos axiles son los más restrictivos pero siguen siendo menores a los 175kN que debe soportar el soporte. Los momentos son inapreciables. Se deduce que la simetría estructural y el reparto uniforme de cargas evita la aparición de esfuerzos horizontales, optimizando la estructura

Momentos en dirección x

Deformada

La deformada en soportes alcanza valores máximos en dirección vertical de 0,2cm

En los módulos de madera alcanza valores máximos en dirección vertical de 0,2cm

Esfuerzos axiles

Momentos en dirección y

Page 33: PFC 4 Estructura

33

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Los soportes sufren un fuerte axil, pero es suficiente la sección otorgada.

Los muros de madera cumplen sobradamente los esfuerzos máximos de 2,38 N/mm2 < 13,35 N/mm2

C5RESULTADOS

MEMORIA ESTRUCTURAL

Page 34: PFC 4 Estructura

34

27,7 kN·m

27,7 kN·m

0,00 kN·m

0,00 kN·m

36,55 kN

0 kN

0 kN

C5 Cubierta convexa para espacios abiertos

caso sismo

p.p. 6,06 kN/m2

nieve 1,44 kN/m2

36,55 kN

36,55 kN

Esfuerzos SVM de la cubierta

Los esfuerzos llegan a 2,38 N/mm2 < 13,35 ((24 + 2,7) / 2)

El mayor problema en este caso es el fuerte momento producido por el sismo.

Para soportarlo, la estructura vertical se multiplica por 5 en sección, para llegar a una b x h de 125 x 300mm. Además será necesario empotrar la estructura en la base para que sea una barra biempotra-da.

Momentos en dirección x

Deformada

La deformada en soportes alcanza valores máximos en dirección vertical de 0,2cm

En los módulos de madera alcanza valores máximos en dirección vertical de 0,2cm

Esfuerzos axiles

Momentos en dirección y

Page 35: PFC 4 Estructura

35

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De este modo, haciendo que los soportes aumente hasta 5 veces su sección y empotrándolo, consegui-mos que soporte las solicitaciones con valores del 80%.

Sin embargo, hay que tener en cuenta que se trata de un modelo aislado, sin preveer arriostramientos entre los pilares y en un caso de sismo.

Por tanto, con tantos factores desfavorables nos movemos del lado de la seguridad.

Los muros de madera, de nuevo cumplen perfectamente con la solicitación 2,38 N/mm2 < 13,35 N/mm2

C5 SISMORESULTADOS

MEMORIA ESTRUCTURAL

Page 36: PFC 4 Estructura

36

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UNIONES C2

UNIÓN SOPORTE-CASETÓN

Deberá soportar la tensión del axil y el cortante que se transmiten.

Axil 36,55 kN

Cortante 18,53 kN

Cada perno es capaz de transmitir hasta 3,23kN

Por tanto con 18 pernos será suficiente para soportar ambos esfuerzos en las dos direcciones.

UNIÓN CASETÓN-CASETÓN

En las fuerzas máximas generadas, nuevamente en FVM (Von Mises) obtenemos los siguientes datos:

Page 37: PFC 4 Estructura

37

Las fuerzas máximas generadas son de 63kN

En una unión hay siempre como mínimo 6 tornapuntas y máximo de 12. Según confluyan 3 casetones o 6.

Como cada tornapunta soporta hasta 3,23kN, colocamos 8 tornillos a a cada extremo del muro de ma-dera, con una resistencia total de 25,84kN, En el caso de la confluencia de 6 casetones podemos colocar 4 tornillos a cada lado con el mismo resultado.

C5 SISMO UNIONESRESULTADOS

MEMORIA ESTRUCTURAL

Page 38: PFC 4 Estructura

38

DEFENSA TEÓRICA DEL PROYECTO

Ver la oportunidad

La territorialidad El entorno del ser humano

El recorrido El ser humano en su entorno

Nómadas en sociedad El ser humano y sus semejantes

Il y aura l’âge des choses légères La construcción de una Topía

Fragile Conference Sint-Lucas University

DESCRIPCIÓN Y JUSTIFICACIÓN

El lugar.

El programa.

Ideas generadoras. Referencias. Alternativas.

Descripción de la solución adoptada.

CONSTRUCCIÓN.

Justificación de la materialidad.

Proceso constructivo

NORMATIVA DEL CTE.

ESTRUCTURA

Planteamiento

Acciones

Simulación virtual

Cálculos pormenorizados

Planos

INSTALACIONES

Descripción

Justificación

Bases de cálculo.

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1

2

3

4

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D

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2

3

4

C

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2

N

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4

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I

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2

3

Page 39: PFC 4 Estructura

39

PORMENORIZADOS MEMORIA ESTRUCTURAL

Al tratarse de una estructura prefabricada, todos los elementos son deseablemente iguales.

Es por ello que cada elemento que compone la estructura será comprobado a los máximos esfuerzos que de cada modelo se deriven.

Un modelo, que combina este conjunto de casos desfavorables muestra los siguientes esfuerzos:

Soportes

Axil 36550 N [modelo invertido]

Momento en dirección x 380000 N·mm [modelo c2 sismo]

Momento en dirección y 5540000 N.mm [modelo c2 sismo]

Cortante 2180 N [modelo c2 sismo]

Deformación vertical 2 mm [modelo c4/2 sismo]

Deformación horizontal 5 y 3 mm [modelo c4/2 sismo]

Chapas de madera

Estrés SVM 6,3 N/mm2 [modelo invertido]

Deformación 5 mm en punta de voladizo [modelo invertido]

4... CÁLCULOS PORMENORIZADOS DE UNA PIEZA CON GRANDES SOLICITACIONES

Page 40: PFC 4 Estructura

40

4.1. DEFORMACIÓN

1.a. Deformación inicial y diferida

El esfuerzo cortante sobre la madera es mayor que en otros materiales, debido al reducido valor del mó-dulo de elasticidad transversal G. Su relación con el longitudinal suele ser de 16.

Sin embargo comparada con la deformación por flexión resulta prácticamente despreciable.

La deformación diferida tiene valores distintos según la carga inicial aplicada. En principio el comporta-miento de la madera tiende a estabilizar la estructura con el tiempo, sin embargo al aplicar una carga inicial muy superior, llega un momento tras la establiización, en el que se incrementa exponencialmente la deformación hasta la rotura.

1.b. Cálculo de la deformación

El Propósito es calcular la deformación de la madera sumando la fluencia.

Tomamos el modelo más desfavorable para la defor-mación. Modelo C4 sismo.

ut = ui (1+kdef)

Para nuestra madera laminada encolada con CS21:

carga permanente: Kdef = 0,80 (p. 65)

Cargas uso: Kdef = 0,50 (no se produce al tiempo que las otras)

Nieve: Kdef = 0,00

Viento Kdef = 0,00

Sismo Kdef = 0,00

La deformación final será:

ft = fi,p (1+0,8) + fi,n (1+0,00) + fi,v (1+0,00) + fi,s (1+0,00)

Soportes

ft = 0,3844cm

Cubierta

ft = 0,3844cm

1.c. Influencia de las uniones

Las uniones pueden incrementar la deformación, pues para transmitir los esfuerzos se deslizan lige-ramente. Se mide con el módulo de deslizamineto kser (p.66).

Nuestra unión será de tirafondos o clavos con pre-taladro2.

Kser = pk1,5 d/20

3Uinst = F/Kser

Ufin = Uinst (1+kdef)

En soportes y por tanto en borde de forjado, la de-formación será de:

0,3844 cm + 0,208 = 0,59cm

El caso más extremo puede ser el centro de vano. Aquí hay que unir a la deformación vertical de los pun-tos, la deformación producida por las uniones. De manera simplificada, podemos resumir que hay tres uniones entre el soporte y la clave de la cúpula.

La deformación sería de 0,3844 + 3 · 0,208cm = 1.006

Sobrepasaría ligeramente la deformación admisible de h/300 como podemos comprobar en el punto siguiente. Sin embargo, al trabajar por rozamiento los planos de madera es muy improbable que el des-plazamiento se produzca en estos nudos. Sí lo hará en el nudo del soporte.

Las páginas para ampliar información vienen referidas al libro:

“Estructuras de madera, diseño y cálculo” Ramón Argüelles y

Francisco Arriaga. Madrid. 1996

1 CS2: Clase de servicio 2, para estructuras cubiertas con

una humedad relativa que sólo excede del 85% unas pocas

semanas al año.

2 Valores recogidos en tabla 4.2 p.66

pk = Densidad característica en kg/m3, d en mm y Kser en N/

mm

3 Deslizamiento instantáneo. F es la carga de servicio en N.

Deformación por humedad = Aumento de la sección de inercia

Soportes

Carga permanente: fi,p = 0,008cm

Nieve fi,n = 0,05

Viento fi,v = 0,09

Sismo fi,s = 0,23

Cubierta

Carga permanente: fi,p = 0,008cm

Nieve fi,n = 0,05cm

Viento fi,v = 0,09cm

Sismo fi,s = 0,23cm

Tirafondos 100.13. 8mm

d = 8mm

l = 100mm

Axiles de servicio:

C permanente = 24900 N

Cviento + sismo + nieve = 0

pk = 380kg/m3

Kser = 3801.5 · 8/20 = 2963 N/mm2

Carga por clavo = 24900 N / 6 = 6150N

Uinst = 6150 / 2963 = 2.08mm

Page 41: PFC 4 Estructura

41

DEFORMACIONESPORMENORIZADOS

MEMORIA ESTRUCTURAL

1.d. Condiciones ambientales

En sentido longitudinal y por cambios de humedad la madera apenas sufre deformaciones. Pero cuando el gradiente es distinto en el trasdós y el intradós puede originar mayores deformaciones.

En nuestro caso serán despreciables por la reducida longitud.

En sentido transversal pueden no ser tan despreciables. En nuestro caso una deformación transversal implicaría un aumento en la altura de la sección de la pieza. Tanto en soportes como en forjados ofrecería mayor grado de inercia y resistencia. Al ser positivo puede despreciarse.

1.e. Limitación de la deformación

En el caso de los forjados no existe ningún problema por dos motivos: el primero es que la estructura abovedada restringe en gran medida las deformaciones, por lo que los elementos de construcción no resultarán prácticamente dañados tras el asentamiento de la estructura. El segundo es que la posible deformación sería imperceptible al ojo humano, pues la inclinación no es fácil de comprobar.

Sí puede constituir un peligro en los elementos verticales. En ellos la deformación provocada por la es-tructura horizontal puede deformar su verticalidad.

Se estalece la limitación de h/300 para edificios de una planta4

Tras la comprobación con SAP en un módulo de 3m de altura, la deformación vertical en el punto de mayor acción no supera los 0,59cm y la horizontal los 0,5cm < 1cm.

Además hay que tener en cuenta que se trata de una estructura aislada, que se verá reforzada al entrar en contacto con más módulos.

4 Según el Eurocódigo

Page 42: PFC 4 Estructura

42

4.2. COMPROBACIÓN DE SECCIONES

Comprobamos siempre todos los datos respecto al elemento más solicitado del módulo.

2.a. Generalidades

La madera es una conífera de pino silvestre con lámi-nas de composición homogénea.

Los factores van modificados por el coeficiente de altura Kh

2.b. Comprobación de tensiones paralelas a la fibra

Deberá cumplirse la siguiente condición:

f ≥ s

2.b.1. Soportes

En el caso de los soportes no empleamos las resistencias ponderadas pues conocemos y podemos garantizar la dirección paralela a la fibra

5.b.1.a Tracción paralela a la fibra

An. En principio existen dos orificios para los tornillos de 8mm de espesor que son descontados para ha-llar la superficie neta.

ft,0,d > st,0,d

No existen tracciones en los pilares

2.b.1.b Compresión paralela a la fibra

An contará con la totalidad de la sección pues los agujeros de los anclajes son simétricos y además es-tán rellenos por el acero, más rígido que la madera.

fc,0,d > sc,0,d Ic,0 = 0,274

Hay que tener en cuenta que este axil corresponde al pilar central de la cubierta invertida. En otros casos la diferencia es mayor, puesto que el axil llega a ser 10 veces menor.

2.b.1.c Flexión simple

Esta comprobación no tiene en cuenta la posible inestabilidad por vuelco que se estudia en el capítulo 6. Inestabilidad.

Los valores corresponden al caso C2 sismo.

Añadimos factores a fm,d de:

carga compartida Kcc = 1,1

fm,d > sm,d Im2 = 0,76

Im3 = 0,10

Se puede extraer de la flexión simple que el momento producido en el caso de sismo es realmente alto para la estructura.

Para GL24h

N, Q, M_Axil, cortante, momento flector

X_tensión aplicada

f_resistencia

E0,med_módulo elasticidad longitudial medio_11.600

E0,k_módulo elasticidad longitudial característico_9.400

G_módulo elasticidad transversal_390

s _tensión normal

s _tensión nominal

u_tensión normal

t_tracción

c_compresión

m_flexión

v_cortante

v_ángulo de la tensión respecto a la fibra

0_paralela

90_perpendicular

a_oblícua

Tensiones de cálculo:

sm,d_valor de cálculo de la tensión de flexión

sc,0,d_valor de cálculo de la tensión de compresión paralela

sc,90,d_valor de cálculo de la t. de compresión perpendicular

st,0,d_valor de cálculo de la tensión de tracción paralela

st,90,d_valor de cálculo de la tensión de tracción perpendicular

td_valor de cálculo de la tensión de cortante

Resistencias características:

fm,k_resistencia característica a flexión1_25,6N/mm2

ponderado 15,36 N/mm2

fc,0,k_resistencia k. a compresión paralela_24N/mm2

fc,0,k_resistencia k. a compresión perpendicular_2,7N/mm2

ponderado 15,36 N/mm2

ft,0,k_resistencia k. a tracción paralela2_ 18,975N/mm2

ft,90,k_resistencia k. a tracción perpendicular_0,4N/mm2

ponderado 11,14 N/mm2

fv,k_resistencia k. a cortante_2,7N/mm2

2 Afectada por el valor K de

1 Afectada por el valor K de 1,1

GL24h

h = 300mm. En pilares y forjado de cubierta.

kh = (600/h)0,2 = 1,15

fm,kponderado x kh = 15,36 N/mm2

ft,0,k_11,14 N/mm2

ft,0,k_15,36 N/mm2

Nd = 36550 N

An = 25mm · 300mm = 7500mm2

sc,0,d = Nd/An = 4,87 N/mm2

fc,0,d = Kmod · (fc,k/jm) = 0,9 · ( 25,60/ 1,3) = 17,72 N/mm2

Md2 = 5540000 N·mm

W2 = b·h2/6 = 25mm · 3002mm / 6 = 375000mm2

sm,d2 = Md/W2 = 14,77N/mm2

fm,d = Kmod · (fm,k/jm) · Kcc = 0,9·(25,60/1,3)·1,1= 19,49 N/mm2

An = 25mm · 300mm - 8mm · 25mm = 7300mm2

Md3 = 380000 N·mm

W3 = b·h2/6 = 252mm · 300mm / 6 = 187500mm2

sm,d3 = Md/W3 = 2,02N/mm2

fm,d = Kmod · (fm,k/jm) · Kcc = 0,9·(25,60/1,3)·1,1= 19,49 N/mm2

Page 43: PFC 4 Estructura

43

SECCIONESPORMENORIZADOS

MEMORIA ESTRUCTURAL

2.b.1.c Flexión esviada

Empleamos el coeficiente

km = 0,7 en secciones rectangulares

Reduce el efecto de la flexión puesto que a diferencia de la flexión simple, la esviada se se sitúa en un solo punto, por lo que se hace más improbable la presencia de un nudo afectando a la fibra más solicitada.

Comprobamos que

Im,y + km · Im,z < 1

Im,z + km · Im,y < 1

De nuevo cumple

2.b.2. Muros madera

La tensión máxima de cálculo SVM no supera en ninguna situación la ponderación realizada. Por tanto la estructura cumple a la perfección.

La mayor tensión SVM que soporta es de 6,3 N/mm2 y ponderando al 50% la madera soporta esfuerzos de hasta 15,35N/mm2 con factor de altura.

Destaco que incluso podría soportar las tensiones con ponderaciones menores.

Resistencias de cálculo:

fm,d_resistencia de cálculo a flexión = Kmod · (fm,k/jm). Si:

CP (larga duración)_Kmod = 0,60

CP + N (media duración)_Kmod = 0,80

CP + N + V (corta duración)_Kmod = 0,90

CP + V (corta duración)_Kmod = 0,90

fc,0,d_resistencia de cálculo a compresión paralela

fc,90,d_resistencia de cálculo a compresión perpendicular

ft,0,d_resistencia de cálculo a tracción paralela

ft,90,d_resistencia de cálculo a tracción perpendicular

fd_resistencia de cálculo a cortante

Módulo de elasticidad:

E0,med_valor medio del módulo de elasticidad paralelo a la fibra

E0,k_valor k. del módulo de elasticidad paralelo a la fibra

E90_valor m. del módulo de elasticidad perpendicular a la fibra

G_valor m. del módulo de elasticidad de cortante

4 Según el Eurocódigo

Im2 = 0,76

Im3 = 0,10

Im2 + 0,7 Im3 = 0,83

Im3 + 0,7 Im2 = 0,632

Page 44: PFC 4 Estructura

44

DEFENSA TEÓRICA DEL PROYECTO

Ver la oportunidad

La territorialidad El entorno del ser humano

El recorrido El ser humano en su entorno

Nómadas en sociedad El ser humano y sus semejantes

Il y aura l’âge des choses légères La construcción de una Topía

Fragile Conference Sint-Lucas University

DESCRIPCIÓN Y JUSTIFICACIÓN

El lugar.

El programa.

Ideas generadoras. Referencias. Alternativas.

Descripción de la solución adoptada.

CONSTRUCCIÓN

Justificación de la materialidad.

Proceso constructivo

NORMATIVA DEL CTE.

ESTRUCTURA

Planteamiento

Acciones

Simulación virtual

Cálculos pormenorizados

Planos

INSTALACIONES

Descripción

Justificación

Bases de cálculo.

T

0

1

2

3

4

-1

D

1

2

3

4

C

1

2

N

E

1

2

3

4

5

I

1

2

3

Page 45: PFC 4 Estructura

45

CIMENTACIÓNPLANOS

MEMORIA ESTRUCTURAL

PLANOS ESTRUCTURALES

Zapata circular

Zapata corrida

Viga riostra

Page 46: PFC 4 Estructura

46

Page 47: PFC 4 Estructura

47

ESTRUCTURA BAJO RASANTEPLANOS

MEMORIA ESTRUCTURAL

C2 Estructura de cubierta cóncava 30cm de espesor madera GL24h

Módulos de 120 x 60c. en rombo con cobertura cerámicadiámetro de 6m

C4 Estructura con cubierta cóncava transitable30cm de espesor madera GL24h

Módulos de 120 x 60c. en rombo con cobertura cerámicadiámetro de 6m

C5 Estructura con cubierta convexa30cm de espesor madera GL24h

Módulos de 120 x 60c. en rombo ajardinadosdiámetro de 6m

E1

E1

E1

E1

E1

E1

F1 Estructura con forjado interior20cm de espesor madera GL24h

Módulos de 120 x 60c. en rombo con cobertura de maderadiámetro de 6m

F2 Estructura con forjado exterior20cm de espesor madera GL24h

Módulos de 120 x 60c. en rombo con cobertura de maderadiámetro de 6m

E1 Estructura bajo forjado interior E2 Estructura bajo forjado exterior

E1

E1E1

E1

E1E2

E2 E2E2

E2E2

E1

E1E1

E2

E1E1

E1

E2

E2

E1 E1

E1E1

E1

E1E1

E1

E1E1

E1E2

E1

E1E2

E1

E1

E1

E1

E1E1

E1E2

E1

E1E1

E2E1

E1

Page 48: PFC 4 Estructura

48

Page 49: PFC 4 Estructura

49

ESTRUCTURA SOBRE PLANTA PRIMERAPLANOS

MEMORIA ESTRUCTURAL

C2 Estructura de cubierta cóncava 30cm de espesor madera GL24h

Módulos de 120 x 60c. en rombo con cobertura cerámicadiámetro de 6m

C4 Estructura con cubierta cóncava transitable30cm de espesor madera GL24h

Módulos de 120 x 60c. en rombo con cobertura cerámicadiámetro de 6m

C5 Estructura con cubierta convexa30cm de espesor madera GL24h

Módulos de 120 x 60c. en rombo ajardinadosdiámetro de 6m

E1

E1

E1

E1

E1

E1

F1 Estructura con forjado interior20cm de espesor madera GL24h

Módulos de 120 x 60c. en rombo con cobertura de maderadiámetro de 6m

F2 Estructura con forjado exterior20cm de espesor madera GL24h

Módulos de 120 x 60c. en rombo con cobertura de maderadiámetro de 6m

E1 Estructura bajo forjado interior E2 Estructura bajo forjado exterior

E1

E1E1

E1

E1E2

E2 E2E2

E2E2

E1

E1E1

E2

E1E1

E1

E2

E2

E1 E1

E1E1

E1

E1E1

E1

F1F1

E1E2

E1

F1F2

F1

F1

F1

F1

F1F1

F1F2

F1

F1F1

F2F1

F1

Page 50: PFC 4 Estructura

50

Page 51: PFC 4 Estructura

51

ESTRUCTURA SOBRE PLANTA SEGUNDAPLANOS

MEMORIA ESTRUCTURAL

C2 Estructura de cubierta cóncava 30cm de espesor madera GL24h

Módulos de 120 x 60c. en rombo con cobertura cerámicadiámetro de 6m

C4 Estructura con cubierta cóncava transitable30cm de espesor madera GL24h

Módulos de 120 x 60c. en rombo con cobertura cerámicadiámetro de 6m

C5 Estructura con cubierta convexa30cm de espesor madera GL24h

Módulos de 120 x 60c. en rombo ajardinadosdiámetro de 6m

F1

F1

F1

F1

F1

F1

F1 Estructura con forjado interior20cm de espesor madera GL24h

Módulos de 120 x 60c. en rombo con cobertura de maderadiámetro de 6m

F2 Estructura con forjado exterior20cm de espesor madera GL24h

Módulos de 120 x 60c. en rombo con cobertura de maderadiámetro de 6m

E1 Estructura bajo forjado interior E2 Estructura bajo forjado exterior

F1

F1F1

F1

F1F2

F2 F2F2

F2F2

F1

F1F1

F2

F1F1

F1

F2

E2

F1 F1

F1F1

F1

F1F1

E1

C4C4

F1F2

F1

C4C5

C4

C4

C4

C4

C4C4

C4C5

C4

C4C4

C5C4

C4

Page 52: PFC 4 Estructura

52

Page 53: PFC 4 Estructura

53

ESTRUCTURA DE CUBIERTASPLANOS

MEMORIA ESTRUCTURAL

C2 Estructura de cubierta cóncava 30cm de espesor madera GL24h

Módulos de 120 x 60c. en rombo con cobertura cerámicadiámetro de 6m

C4 Estructura con cubierta cóncava transitable30cm de espesor madera GL24h

Módulos de 120 x 60c. en rombo con cobertura cerámicadiámetro de 6m

C5 Estructura con cubierta convexa30cm de espesor madera GL24h

Módulos de 120 x 60c. en rombo ajardinadosdiámetro de 6m

C2

C2

C2

C2

C2

C2

F1 Estructura con forjado interior20cm de espesor madera GL24h

Módulos de 120 x 60c. en rombo con cobertura de maderadiámetro de 6m

F2 Estructura con forjado exterior20cm de espesor madera GL24h

Módulos de 120 x 60c. en rombo con cobertura de maderadiámetro de 6m

E1 Estructura bajo forjado interior E2 Estructura bajo forjado exterior

C2

C2C2

C2

C2C5

C5 C5C5

C5C5

C2

C2C2

C5

C2C2

C2

C5

C5

C5 C2

C2C2

C5

C2C2

C2

C4C4

C2C5

C2

C4C5

C4

C4

C4

C4

C4C4

C4C5

C4

C4

C5

Page 54: PFC 4 Estructura

54

D.A Anclajes a la zapata

D.A1 Anclaje metálico

Placa de unión de acero 0,5cmElemento de conexión: cubo de acero 28 x 2,5 x 5cm

Perfil tubular acero 30 x 2,7 x 0,5cm Tornillería 100.13. 8mm ∅

D.S Soportes

D.S1 Soportes multilongitud perimetral

Madera laminada encolada 30 x 2,5cm Láminas de 3,5cmPlaca de anclaje 30 x 20 x 0,5cm

Tornillería 100.13. 8mm ∅

D.S2 Soportes multilongitud en centro de vano

Madera laminada encolada 30 x 2,5cmPlaca de anclaje 30 x 20 x 0,5cm

Tornillería 100.13. 8mm ∅

Page 55: PFC 4 Estructura

55

ELEMENTOS MEMORIA ESTRUCTURAL

C.Z Zapatas

C.Z1 Zapata corrida - soportes en linea

Placa de unión 0,5cmSoldadura de pernos a placa de unión

Pernos de unión 20mm ∅Armadura de positivos para tracción superior en zapata

combinada 12mm ∅ Armadura de negativos para tracción inferior en zapata com-

binada 12mm ∅Hormigón de calidad baja H-25 60cm

Hormigón de limpieza 10cm

C.Z2 Zapata circular - soporte central

Placa de unión 0,5cmSoldadura de pernos a placa de unión

Pernos de unión 20mm ∅Armadura de positivos para tracción superior en zapata

combinada 12mm ∅ Armadura de negativos para tracción inferior en zapata com-

binada 12mm ∅Hormigón de calidad baja H-25 60cm

Hormigón de limpieza 10cm

D.H Arriostramiento horizontal

D.H1 Elementos horizontales multilongitud

Madera laminada encolada de láminas de 1cm35 x 5 x 30/60/90/120/.../300

Perfil dentado para maclar el soporteAnclaje metálico en L para garantizar estabilidad

D.H2 Elementos horizontales multilongitud invertidos

Madera laminada encolada de láminas de 1cm35 x 5 x 30/60/90/120/.../300

Perfil dentado para maclar el soporteAnclaje metálico en L para garantizar estabilidad

Page 56: PFC 4 Estructura

56

D.C1 Casetón plano 20cm forjado

D.C2 Casetón pendiente 5%20cm forjado

D.C3 Casetón pendiente 5% (asimétrico)20cm forjado

D.C3’ Casetón pendiente 5% (simétrico del asimétrico)20cm forjado

D.C4 Casetón pendiente 10%20cm forjado

D.C CASETONESMadera laminada encolada

Láminas de 3,5cm de espesorMuros de madera de 5cm de espesor

120 x 60 x 20cm

D.C CASETONESMadera laminada encolada

Láminas de 3,5cm de espesorMuros de madera de 5cm de espesor

120 x 60 x 30cm

Page 57: PFC 4 Estructura

57

ELEMENTOS MEMORIA ESTRUCTURAL

D.C CASETONESMadera laminada encolada

Láminas de 3,5cm de espesorMuros de madera de 5cm de espesor

120 x 60 x 30cm

D.C5 Casetón plano 30cm cubierta

D.C6 Casetón pendiente 17%30cm cubierta

D.C7 Casetón pendiente 34%30 cm cubierta

D.C8 Casetón pendiente 17%30cm cubierta lucernario

Page 58: PFC 4 Estructura

58

Page 59: PFC 4 Estructura

59

ANOTACIONES MEMORIA ESTRUCTURAL

5... ANOTACIONES

Page 60: PFC 4 Estructura

60

E

ESTRUCTURA