EJEMPLO - Proyecto Vivienda Unifamiliar

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    19-Jan-2016

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<ul><li><p> UNIVERSIDAD EUROPEA DE MADRID Edificacin e Instalaciones </p><p> Pgina 1 de 28 </p><p> DISEO DE LA ESTRUCTURA DE UNA VIVIENDA UNIFAMILIAR DE PLANTA BAJA, </p><p>PRIMERA Y CUBIERTA Emplazamiento: Villaviciosa de Odn. Zona urbana. Condicionantes arquitectnicos: </p><p>Planta baja: sobre solera. Plantas primera y segunda: forjado unidireccional con viguetas semirresistentes de hormign pretensado separadas con un intereje de 0.70 m y bovedillas cermicas. Supondremos que algunos elementos estructurales, a criterio del arquitecto, quedarn vistos, es decir, sometidos directamente al ambiente exterior. Altura libre de cara superior de forjado de suelo a cara inferior de forjado de techo: 2.70 m Cubierta: plana accesible slo para conservacin, tipo invertida con acabado de grava. Cerramientos y particiones: Tabiquera: rasilla con acabado de enlucido de yeso. En caja de escalera interior: ladrillo hecho doble con enlucido de yeso. Cerramiento: Hoja interior 1/2 pie ladrillo perforado cara vista, aislamiento trmico, </p><p>cmara y hoja interior de ladrillo hueco sencillo con acabado de enlucido. Peto en cubierta: Hoja interior 1/2 pie ladrillo perforado cara vista, y hoja interior de </p><p>ladrillo hueco doble con acabado de enfoscado. Remate con albardilla. </p></li><li><p> UNIVERSIDAD EUROPEA DE MADRID Edificacin e Instalaciones </p><p> Pgina 2 de 28 </p><p> Pavimentos: Cermico sobre plastn. </p><p> Terreno: apto para cimentacin directa mediante zapatas a 1.0 m de profundidad. Tensin admisible: 0.1 N/mm2. La disposicin de pilares, de acuerdo con los condicionantes arquitectnicos, es la que se muestra en la figura adjunta, en la que tambin se indican las dimensiones en planta del forjado: </p><p>5.20 4.00 5.20</p><p>6.200</p><p>6.200</p><p>2.50</p><p>3.00</p></li><li><p> UNIVERSIDAD EUROPEA DE MADRID Edificacin e Instalaciones </p><p> Pgina 3 de 28 </p><p>El proceso de diseo de la estructura debe seguir en general los pasos que se indican en la siguiente figura: </p><p> 1. TIPOLOGA ESTRUCTURAL: 1.1. Tipo de forjado y de estructura portante vertical Para este ejemplo, se adoptan forjados unidireccionales de hormign con viguetas semirresistentes separadas 0.70 m y bovedillas cermicas, apoyados sobre entramados (prticos) de vigas planas y pilares de hormign armado. </p><p>Tipologaestructural</p><p>TipodeforjadoydeestructuraportanteverticalDisposicinenplantadeloselementosestructuralesPredimensionamiento</p><p>Ambiente</p><p>MaterialesRecubrimientos</p><p>AccionesCTE</p><p>PesopropiodelaestructuraCargaspermanentesysobrecargasCoeficientesparcialesdeseguridadydecombinacin</p><p>Clculodeesfuerzos</p><p>ModelizacindelaestructuraClculodecargassobrecadaelemento.reastributarias.Obtencindeesfuerzos</p><p>Dimensionamiento</p><p>EstadoslmiteltimoComprobacindelosestadoslmitedeservicioDetallesconstructivos</p></li><li><p> UNIVERSIDAD EUROPEA DE MADRID Edificacin e Instalaciones </p><p> Pgina 4 de 28 </p><p> 1.2. Disposicin en planta de los elementos estructurales Adoptamos la disposicin de la figura siguiente, de acuerdo con las recomendaciones establecidas en cuanto a la orientacin de forjados y vigas cuando tenemos libertad para adoptar dicha orientacin. Ntese que la posicin de los pilares en fachada se ha previsto de forma tal que quede un pequeo vuelo del forjado para apoyo del cerramiento. </p><p> 1.3. Predimensionamiento: </p><p> Canto: condicionado por rigidez para evitar flechas excesivas. Tomamos L/20=300 mm. El ancho de las vigas planas y la escuadra (dimensiones de la seccin transversal) de </p><p>los pilares se estimar ms adelante, pues depender de las cargas. </p><p>1 2 3 4</p><p>A</p><p>B</p><p>C</p><p>5.00 4.00 5.00</p><p>6.00</p><p>6.00</p><p>x</p><p>y</p></li><li><p> UNIVERSIDAD EUROPEA DE MADRID Edificacin e Instalaciones </p><p> Pgina 5 de 28 </p><p>2. AMBIENTE Para el emplazamiento de la obra (al que le corresponde una pluviometra anual inferior a 600 mm), y unificando recubrimientos de elementos exteriores e interiores, se toma con carcter general (artculo 8.2.3 EHE-08) un ambiente IIb para la estructura (para los elementos interiores el ambiente sera tipo I pero simplificamos disponiendo un nico recubrimiento para toda la estructura). En http://www.fomento.es/mfom.cea.web/ puede obtenerse el ambiente y los datos relativos a recubrimientos y resistencia del hormign mnimos para cada emplazamiento. Para elementos enterrados, EHE-08 (art. 8.2.3) establece ambiente IIa. 2.1. Materiales Para la estructura, y de acuerdo con el ambiente que le corresponde, se adopta como resistencia del hormign (art. 37.3 EHE-08) de 30 MPa, Para la cimentacin la resistencia mnima resulta ser de 25 MPa, y es la que adoptaremos para el dimensionamiento de las zapatas. As pues, las caractersticas de los materiales y los coeficientes parciales de seguridad correspondientes que adoptamos son los siguientes: </p><p> - Hormign en estructura: HA-30/B/20 /IIb (ver art. 39.2). fck=30 MPa </p><p>- Hormign en cimentaciones: HA-25/B/20 /IIa (ver art. 39.2). fck=25 MPa - Acero en armaduras: fyk=500 MPa </p><p>Coeficientes parciales de seguridad: </p><p> c=1.50 para el hormign. s=1.15 para el acero. </p></li><li><p> UNIVERSIDAD EUROPEA DE MADRID Edificacin e Instalaciones </p><p> Pgina 6 de 28 </p><p> 2.2. Recubrimientos Para la estructura, de acuerdo con el ambiente el recubrimiento mnimo resulta ser (art. 37.2 EHE-08, para el caso de cemento distinto de CEM) rmin=25 mm. Asumiendo un control intenso de la ejecucin, la tolerancia a adoptar para el recubrimiento (art. 37.2 EHE-08) es de r=5 mm. Entonces adoptamos para la estructura un recubrimiento nominal de rnom=30 mm. En cuanto al recubrimiento en la armadura de las zapatas, para el ambiente IIa el recubrimiento mnimo ser rmin=20 mm, y el nominal rnom=25 mm. 3. ACCIONES Como simplificacin no consideraremos el viento en este ejemplo. Las cargas de pavimento y cerramiento dependern de los elegidos en cada caso (el CTE ofrece para cada caso la carga a considerar). Los que se recogen aqu son unos valores correspondientes a algunos tipos usuales en edificacin residencial. </p><p>Planta primera </p><p>- Peso propio del forjado1: 4.0 kN/m2 - Pavimento: 1.0 kN/m2 - Tabiquera: 1.0 kN/m2 - Sobrecarga de uso: 2.0 kN/m2 </p><p> 1 En rigor habra que contar adems con el peso del enlucido de techos, que sera 0.15 kN/m2. Lo supondremos incluido en el peso del forjado. </p></li><li><p> UNIVERSIDAD EUROPEA DE MADRID Edificacin e Instalaciones </p><p> Pgina 7 de 28 </p><p>Planta cubierta </p><p>- Peso propio del forjado: 4.0 kN/m2 - Formacin de cubierta: 2.5 kN/m2 - Sobrecarga de conservacin o nieve: 1.0 kN/m2 </p><p>Cerramientos </p><p>- Cerramientos de fachada: 7.0 kN/m - Cerramiento de caja de escalera: 5.0 kN/m - Peto en cubierta: 3.0 kN/m </p><p>Accin ssmica </p><p>En el emplazamiento donde se prev ejecutar la obra no es necesario considerar la accin ssmica. </p><p>Acciones termohigrolgicas </p><p>No es necesario considerar las acciones termohigrolgicas dadas las dimensiones en planta del edificio. </p><p>Coeficientes parciales de seguridad: g=1.35 frente a cargas permanentes q=1.50 frente a sobrecargas. </p></li><li><p> UNIVERSIDAD EUROPEA DE MADRID Edificacin e Instalaciones </p><p> Pgina 8 de 28 </p><p> 4. CLCULO DE ESFUERZOS Y DIMENSIONAMIENTO Dimensionaremos un vano de forjado y otro de viga de la planta de piso, un pilar y una zapata. Adoptaremos para la modelizacin de los nervios de forjado y prticos la hiptesis habitual, que consiste en considerarlos como elementos tipo barra, representndolos por la lnea correspondiente a su directriz y adoptando secciones brutas. Cargas de clculo: </p><p>Planta primera: </p><p>2, /1.1150.100.235.1)00.100.100.4( mkNQ pisod </p><p> Cubierta: </p><p> 2</p><p>, /3.1050.100.135.1)50.200.4( mkNQ cubd 4.1. Dimensionamiento del vano de forjado Dimensionaremos el vano (A1-A2)-(B1-B2) en la planta de piso. Asumimos que: </p><p>1. Puede emplearse para el clculo de momentos flectores el procedimiento simplificado del Anejo 12 de la Instruccin EHE-08, del que se extraen las envolventes de momentos de la pgina siguiente. </p><p> 2. Para el clculo de las longitudes de las armaduras negativas de forjado pueden emplearse </p><p>las reglas simplificadas de la figura que se muestra tambin en la pgina siguiente: </p></li><li><p> UNIVERSIDAD EUROPEA DE MADRID Edificacin e Instalaciones </p><p> Pgina 9 de 28 </p><p>6.11 21</p><p>1LpM 16</p><p> 222</p><p>LpM </p></li><li><p> UNIVERSIDAD EUROPEA DE MADRID Edificacin e Instalaciones </p><p> Pgina 10 de 28 </p><p>La carga de clculo por nervio de forjado es: </p><p>mkNQeip pisodd /8.71.1170.0.. , 4.1.1. Dimensionamiento del vano de forjado a flexin Momentos de clculo: </p><p>En centro de vano y apoyo interior: </p><p>11.6 7.8 6.011.6 24.2 </p><p> En apoyo extremo: </p><p> 14 24.2 6.1 Armadura necesaria en apoyos. </p><p> Debemos estimar primero el recubrimiento mecnico que tendr la armadura negativa. El recubrimiento nominal resultaba ser de rnom=30 mm. El dimetro mnimo de la armadura de reparto es de 4 mm (art. 59.2.2 EHE-08). Con ello, y estimando que no necesitaremos para la armadura negativa dimetros superiores a 12 mm, el recubrimiento mecnico es </p><p> 30 4 4 122 44 45 </p><p>La seccin del forjado, aunque depender en sus detalles del modelo elegido, se aproximar a la de la figura (cotas en mm): </p><p>rnom</p></li><li><p> UNIVERSIDAD EUROPEA DE MADRID Edificacin e Instalaciones </p><p> Pgina 11 de 28 </p><p> Apoyo extremo ( 6.1 Para esta seccin, sometida a momentos negativos y con el recubrimiento mecnico obtenido, la armadura necesaria resulta ser 62.3 Esta armadura es inferior al mnimo geomtrico necesario para control de la fisuracin por retraccin y temperatura (art. 42.3.5) que es, estimando un ancho mnimo de nervio bw no superior a 100 mm, igual a 3.0 100 300 90. Disponemos entonces 28. Esta armadura debe prolongarse, desde la cara del apoyo, un dcimo de la luz del vano ms el ancho del apoyo (art. 59.2.4 EHE-8, que corrige ligeramente lo indicado para los despieces en la figura anterior). Siendo el ancho de la viga de fachada 400 mm como se justifica ms adelante, la longitud desde el eje de la viga hacia el interior del vano ser igual a 400/2+0.16000+400=1350 mm. </p><p>Hacia el apoyo se prolonga la longitud neta de anclaje: en este caso con los dimetros previstos y teniendo en cuenta la cuanta de armadura necesaria desde el punto de vista resistente basta con la terminacin en patilla normalizada. </p><p>260</p><p>40</p><p>110</p><p>700</p><p>40</p><p>bw&gt;100mm</p></li><li><p> UNIVERSIDAD EUROPEA DE MADRID Edificacin e Instalaciones </p><p> Pgina 12 de 28 </p><p>Apoyo interior ( 24.2 Para esta seccin, sometida a momentos negativos y con el recubrimiento mecnico obtenido, la armadura necesaria resulta ser 253 112 114. Esta armadrua cumple la cuanta mnima geomtrica. Las longitudes desde el eje de la viga interior de apoyo, de acuerdo con la figura anterior, sern de 0.26000=1200 mm para la armadura de menor dimetro, y de 0.36000=1800 mm para la de mayor dimetro. </p><p> La armadura resultante es la siguiente (ms adelante se representa en planos): </p><p> 4.1.2. Dimensionamiento del vano de forjado a cortante El esfuerzo cortante de clculo es el siguiente (el ancho b=500 mm de la viga del prtico interior se calcula ms adelante): </p><p>, 2 7.8 </p><p>6.002 </p><p>24.26.00 27.3 </p><p> , 2 27.3 7.8 0.5002 0.250 23.4 </p><p> Este es el esfuerzo cortante que deber garantizar el suministrador del forjado. Debe por lo tanto especificarse en planos que el forjado a suministrar debe tener una capacidad a flexin y corte por nervio no inferior a 24.2 y 23.4 respectivamente. </p><p>28 1121141200 1800 180012001200</p></li><li><p> UNIVERSIDAD EUROPEA DE MADRID Edificacin e Instalaciones </p><p> Pgina 13 de 28 </p><p> 4.1.3. Detalles constructivos del forjado </p><p>a) Mallazo de reparto en la capa de compresin: </p><p>De acuerdo con el art. 42.3.5 de EHE-08, hay que disponer en la losa superior las siguientes cuantas (referidas al rea de la losa superior): </p><p> Perpendicular a la direccin de los nervios: 1.1 . </p><p>,. 1.11000 1000 50 55 4@200 </p><p> Paralela a la direccin de los nervios: 0.6 . </p><p>,. 4@300 Notas: </p><p> Las separaciones comerciales de las armaduras de los mallazos son 150 mm, 200 mm y 300 mm. </p><p> Es frecuente, para evitar errores en obra, adoptar la misma separacin en direccin paralela y perpendicular a los nervios. </p><p> b) Barras de anclaje en encuentros de viga y forjado: </p><p> Disponemos una armadura con capacidad suficiente para anclar el cortante. Tomando como valor del esfuerzo cortante en apoyo extremo a cara de viga (despreciando, del lado de la seguridad, el cortante hiperesttico) </p><p> 7.8 </p><p>. </p><p>. </p><p>21.8, del lado de la seguridad podemos tomar como redondos de conexin los que absorben ese cortante. 28 son suficientes, y su anclaje se garantiza con la longitud de 150 mm. Dejaremos esos mismos 150 mm adyacentes a la viga sin bovedilla para macizado. </p></li><li><p> UNIVERSIDAD EUROPEA DE MADRID Edificacin e Instalaciones </p><p> Pgina 14 de 28 </p><p>150150</p><p>28porvigueta(unoacadalado)Zonamacizada</p></li><li><p> UNIVERSIDAD EUROPEA DE MADRID Edificacin e Instalaciones </p><p> Pgina 15 de 28 </p><p>4.2. Clculo de un vano de viga en planta primera. Vano C1-C2 La carga de clculo en la viga es: </p><p> 11.1 6.02 0.20 7.0 1.35 ~0.40 0.30 25 0.40 4.0 1.35 46.9/ </p><p> En el anejo n 1 se incluye el predimensionamiento y un clculo aproximado de esfuerzos. A modo de resumen, la viga tiene unas dimensiones de 400 mm de ancho y 300 mm de canto, los pilares C1 y C2 250 mm x 250 mm en las dos plantas, y los momentos flectores son los de la figura: </p><p> Los esfuerzos cortantes son, a un canto til de la cara interior de los pilares de apoyo son: </p><p>En el apoyo C1, 99.6 </p><p>En el apoyo C2, 109.5 </p><p>a) Armadura de flexin Los momentos flectores en las secciones crticas (apoyos y centro de vano), y las reas de armadura necesarias para una seccin bh=400 mm x 300 mm, y un recubrimiento mecnico de 50 mm, resultan ser: </p><p>C1 C2</p><p>102qL</p><p>142qL</p><p>4.192qL</p><p>5.382qL</p></li><li><p> UNIVERSIDAD EUROPEA DE MADRID Edificacin e Instalaciones </p><p> Pgina 16 de 28 </p><p> Apoyo C1: </p><p>,.. 46.9 5.0</p><p>19.4 60.4 ,.. 617 </p><p> Centro de vano: </p><p>,.. 46.9 5.0</p><p>14 83.7 ,.. 855 216 412 </p><p>De esta armadura, un tercio debe llegar al apoyo extremo (prolongamos los 216 que quedan as como armadura de montaje) </p><p> Apoyo C2: </p><p>,.. 46.9 5.0</p><p>10 117.2 ,.. 1198 </p><p> La cuanta mnima geomtrica en las caras traccionadas es de 2.8 400 300 336, que se cubre en todos casos con la necesaria desde el punto de vista resistente. En cuanto a la cuanta mnima para evitar rotura agria, que es (art. 42.3.2 EHE-08): </p><p>,. 0.04 </p><p> 0.04 301.50 400 300</p><p>5001.15</p><p> 221 </p><p> tambin queda cubierta en todos los casos. Disponemos como armadura de montaje superior la cuanta geomtrica mnima recomendada por EHE-08 en la cara comprimida de la viga en centro de vano, que es el 30% de la correspondiente a la cara traccionada, es decir, 0.30 336 101 28 equivalentesa100mm. Esta armadura puede contarse como parte de la armadura negativa en apoyos, por lo que dispondremos: </p><p> Apoyo C1: 617 100 517 112 216515 </p></li><li><p> UNIVERSIDAD EUROPEA DE MADRID Edificacin e Instalaciones </p><p> Pgina 17 de 28 </p><p> Apoyo C2: </p><p>1198 100 1098 216 2201030 (Nota: las ligeras desviaciones en menos de la armadura queda cubierta teniendo en cuenta que podra redondeo de la ley de momentos flectores en apoyos). </p><p>a) Dimensionamiento a cortante La separacin mxima entre estribos que adoptamos es 0.75 180 al ser Vu1 mucho mayor que el cortante de clculo en la cara del apoyo. </p><p> Zona adyacente al apoyo C1: </p><p> 1 200250 1.89 </p><p>...</p></li></ul>