Parte De Una Nave

Máster de Especialización en Estructuras Metálicas y Mixtas Versión imprimible

B2 Naves industriales Componentes de naves T2 industriales P3

Pórtico hastial y viga de contraviento

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Tema 2 - Componentes de una nave industrial Parte 3

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ÍNDICE DE CONTENIDOS

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Máster de Especialización en Estructuras Metálicas y Mixtas B2 Naves Industriales T2 Componentes de naves industriales P3 Pórtico hastial y viga de contraviento

Pórtico hastial y viga de contraviento

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© Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L.

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Paso 1 Pórtico hastial Paso 2 Viga de contraviento

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No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita. (Rev.0)

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Máster de Especialización en Estructuras Metálicas y Mixtas B2 Naves Industriales T2 Componentes de naves industriales P3 Pórtico hastial y viga de contraviento

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Parte 3 – Pórtico hastial y viga de contraviento

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Tema 2 - Componentes de una nave industrial

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Introducción

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Pórtico hastial

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Nº PASO TÍTULO

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El pórtico hastial situado en la fachada frontal está formado por un grupo de pilares que

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soportan y transmiten las fuerzas de viento a la viga de contraviento. Esta viga transmite parte

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Figura 3.1.1 Pórtico hastial de nave industrial

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de los esfuerzos a la cimentación y el resto se disipan por la estructura.

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nave es expandible o no.

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A grandes rasgos, se puede distinguir entre dos tipos de pórticos hastiales en función de si la

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No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita. (Rev.0)

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Máster de Especialización en Estructuras Metálicas y Mixtas B2 Naves Industriales T2 Componentes de naves industriales P3 Pórtico hastial y viga de contraviento

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Pórtico hastial nave expandible

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En el caso que la nave pueda ampliarse, el hastial se diseña como un pórtico tipo y se le añaden los pilares intermedios (pilares hastiales). Si se eliminan los pilares hastiales, el dintel

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y los pilares exteriores continúan funcionando correctamente. Se debe de calcular el hastial

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para cumplir con las dos situaciones de carga a las que estará sometido. Al principio, deberá

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En la Figura 3.1.2 se indican las uniones típicas de pórtico hastial expandible. En el ejemplo,

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pórtico deberá de cumplir como cualquier otro pórtico tipo de la nave.

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de cumplir como pórtico hastial y una vez se haya ejecutado la ampliación de la nave, el

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los pilares están empotrados en la base, articulados en la cabeza y el plano de inercia fuerte

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se encuentra en el plano perpendicular al pórtico para absorber los esfuerzos de viento. Las

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uniones ‘Det.II’ y ‘Det.III’ son uniones articuladas con coliso.

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Figura 3.1.2 Pórtico hastial expandible

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No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita. (Rev.0)

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Unión rígida tal y como sería en un pórtico tipo.

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DET.I

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Máster de Especialización en Estructuras Metálicas y Mixtas B2 Naves Industriales T2 Componentes de naves industriales P3 Pórtico hastial y viga de contraviento

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Figura 3.1.3 Det I. Unión dintel con soporte ext hastial expandible

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No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita. (Rev.0)

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DET.II

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Máster de Especialización en Estructuras Metálicas y Mixtas B2 Naves Industriales T2 Componentes de naves industriales P3 Pórtico hastial y viga de contraviento

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El espacio libre entre el dintel y el pilar será mayor que el desplazamiento vertical máximo. La

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unión atornillada del coliso es sin apriete permitiendo el desplazamiento relativo entre coliso y

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Figura 3.1.4 Det II. Unión dintel con soporte interior hastial expandible

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pilar. El coliso se une al dintel con soldadura.

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No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita. (Rev.0)

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DET.III

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Máster de Especialización en Estructuras Metálicas y Mixtas B2 Naves Industriales T2 Componentes de naves industriales P3 Pórtico hastial y viga de contraviento

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La unión del pilar con la cumbrera se puede ejecutar de dos maneras distintas. La versión IIIa

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desplaza ligeramente el pilar para simplificar la unión. La versión IIIb nos obliga a definir una

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geometría más compleja del coliso.

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Figura 3.1.5 Det IIIa. Unión dintel con soporte hastial en cumbrera expandible

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No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita. (Rev.0)

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Máster de Especialización en Estructuras Metálicas y Mixtas B2 Naves Industriales T2 Componentes de naves industriales P3 Pórtico hastial y viga de contraviento

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Figura 3.1.6 Det IIIb. Unión dintel con soporte hastial en cumbrera expandible

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No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita. (Rev.0)

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Máster de Especialización en Estructuras Metálicas y Mixtas B2 Naves Industriales T2 Componentes de naves industriales P3 Pórtico hastial y viga de contraviento

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Pórtico hastial nave no expandible

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En el caso que la nave no pueda ampliarse, será más económico adoptar un diseño similar al que se indica en la Figura 3.1.7. El dintel se calcula con apoyos intermedios.

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El pórtico hastial permite varios diseños en función de la tipología de las uniones (empotradas

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o articuladas) o en función de la existencia o no de arriostramientos en la fachada. En el video

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Figura 3.1.7 Pórtico hastial no expandible

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presentan los detalles típicos de unión de pilar con dintel.

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que se expone al final de la unidad se habla de criterios de diseño. A continuación, se

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No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita. (Rev.0)

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DET 1

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Máster de Especialización en Estructuras Metálicas y Mixtas B2 Naves Industriales T2 Componentes de naves industriales P3 Pórtico hastial y viga de contraviento

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El pilar exterior está girado 90º, es decir, con el plano de inercia fuerte en el plano

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perpendicular al pórtico. El dintel apoya encima de una tapa soldada a la parte superior del

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Figura 3.1.8 Det 1 Unión dintel con soporte exterior hastial no expandible

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pilar.

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No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita. (Rev.0)

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DET 2

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Máster de Especialización en Estructuras Metálicas y Mixtas B2 Naves Industriales T2 Componentes de naves industriales P3 Pórtico hastial y viga de contraviento

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Figura 3.1.9 Det 2 Unión dintel con soporte interior hastial no expandible

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No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita. (Rev.0)

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DET 3

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Máster de Especialización en Estructuras Metálicas y Mixtas B2 Naves Industriales T2 Componentes de naves industriales P3 Pórtico hastial y viga de contraviento

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del pilar.

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En cumbrera, los dos dinteles y sus placas de testa correspondientes se atornillan en el alma

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Figura 3.1.10 Det 3 Unión dintel con soporte cumbrera hastial no expandible

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No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita. (Rev.0)

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Cálculo de un pórtico hastial

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Ejemplo

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Máster de Especialización en Estructuras Metálicas y Mixtas B2 Naves Industriales T2 Componentes de naves industriales P3 Pórtico hastial y viga de contraviento

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Se realiza el cálculo del pórtico hastial de la nave industrial de la Figura 3.1.11. Es

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una nave industrial a dos aguas con el pórtico hastial no expandible.

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Inicialmente, se plantea la geometría de la nave, el estado de cargas y las

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se calculan los pilares y dintel del pórtico y se explican los criterios de diseño generales

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consideraciones de estabilidad (longitudes de pandeo y pandeo lateral). Posteriormente,

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mediante un video.

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Distancia entre pórticos M=6m.

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Pendiente de cubierta del 10%

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Luz de 30m.

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geométricas:

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La estructura de la nave industrial de este ejemplo, tiene las siguientes características

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Figura 3.1.11 Ejemplo de cálculo

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No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita. (Rev.0)

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Máster de Especialización en Estructuras Metálicas y Mixtas B2 Naves Industriales T2 Componentes de naves industriales P3 Pórtico hastial y viga de contraviento

Altura de cálculo pilar exterior h=8.75m.

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Situación: Albacete.

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Zona urbana en general, industrial o forestal.

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En la Figura 3.1.12 se observan las dimensiones del pórtico hastial objeto de análisis en

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este ejemplo. Se plantean los arriostramientos (tirantes) indicados en la figura:

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Figura 3.1.12 Ejemplo pórtico hastial

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Carga permanente Cerramiento (0.15 kN/m2)

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Total = 0.32 kN/m2

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Instalaciones (0.10 kN/m2)

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Correas (0.07 kN/m2)

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Estado de cargas

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Carga de nieve: N = 0.60 kN/m2

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determinan en la Tabla D.1 DB-SE A y se indican en las figuras 3.1.13 y 3.1.14.

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Los diferentes coeficientes de presión 𝑐𝑝 de cada zona de viento de la fachada se

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Carga de viento: 𝑞𝑣 = 0.5 · 𝑐𝑒 · 𝑐𝑝 = 0.5 · 1.7 · 𝑐𝑝 = 0.85 · 𝑐𝑝

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No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita. (Rev.0)

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Figura 3.1.13 Coeficiente presión viento 1

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Máster de Especialización en Estructuras Metálicas y Mixtas B2 Naves Industriales T2 Componentes de naves industriales P3 Pórtico hastial y viga de contraviento

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No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita. (Rev.0)

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Máster de Especialización en Estructuras Metálicas y Mixtas B2 Naves Industriales T2 Componentes de naves industriales P3 Pórtico hastial y viga de contraviento

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Figura 3.1.14 Coeficiente presión viento 2

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𝑍𝑜𝑛𝑎 𝐸 ⇒ 𝑐𝑝 = −0.32 ⇒

𝑞𝑣 = −0.27 (𝑘𝑁⁄𝑚2 )

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© Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L.

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𝑞𝑣 = +0.60 (𝑘𝑁⁄𝑚2 )

𝑍𝑜𝑛𝑎 𝐷 ⇒ 𝑐𝑝 = +0.71 ⇒

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𝑞𝑣 = −0.42 (𝑘𝑁⁄𝑚2 )

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𝑍𝑜𝑛𝑎 𝐶 ⇒ 𝑐𝑝 = −0.5 ⇒

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𝑞𝑣 = −0.68 (𝑘𝑁⁄𝑚2 )

𝑍𝑜𝑛𝑎 𝐵 ⇒ 𝑐𝑝 = −0.8 ⇒

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𝑞𝑣 = −1.02 (𝑘𝑁⁄𝑚2 )

𝑍𝑜𝑛𝑎 𝐴 ⇒ 𝑐𝑝 = −1.2 ⇒

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Las cargas de viento superficiales para cada zona se calculan a continuación:

15

t

No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita. (Rev.0)

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Para el cálculo del pórtico no consideramos la carga de viento de succión en la cubierta

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Máster de Especialización en Estructuras Metálicas y Mixtas B2 Naves Industriales T2 Componentes de naves industriales P3 Pórtico hastial y viga de contraviento

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ya que es una acción favorable para los pilares.

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Consideraciones de estabilidad

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articulada en sus dos extremos. 𝛽𝑋𝑍 = 1

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• Pandeo en el plano XZ (plano perpendicular al pórtico). La barra se encuentra

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• Pandeo en el plano XY (plano del pórtico). Consideramos que las correas de fachada

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constriñen el pandeo en el plano XY. A menudo, en la parte inferior del pilar se suele

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construir un murete perimetral de 2,5 de altura. En el tramo del murete, el pilar no tiene

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𝐿𝑃 = 2.5(𝑚)

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distancia entre constricciones de:

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ninguna constricción que impida el pandeo en el plano. Por lo tanto, se considera una

t ra

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lateral son las siguientes:

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• Pandeo lateral. Las constricciones a torsión del pilar para tener en cuenta el pandeo

torsión y, por lo tanto, la distancia entre constricciones es la del propio pilar.

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En el siguiente tutorial se calcula el pórtico hastial mediante el programa Nuevo Metal 3D

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© Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L.

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Tutorial 3.1.1 Pórtico hastial

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VER VÍDEO (click)

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y se plantean criterios de diseño en el ámbito del pórtico hastial no expandible.

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No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita. (Rev.0)

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Consideramos un límite de flecha de L/300.

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Consideraciones de deformación

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En el ala interior, se considera que no hay ningún elemento que pueda impedir la

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Lc=2.5(m)

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En el ala exterior se tiene en cuenta la distancia hasta la primera correa.

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Arriostramiento - Carga de viento

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Introducción

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Viga contraviento

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TÍTULO

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Máster de Especialización en Estructuras Metálicas y Mixtas B2 Naves Industriales T2 Componentes de naves industriales P3 Pórtico hastial y viga de contraviento

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cargas en concreto.

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Los sistemas de arriostramiento de una nave industrial se proyectan para hacer frente a

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Viento en Sentido longitudinal

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El viento en una nave industrial puede incidir perpendicularmente al pórtico hastial. Esta

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© Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L.

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Figura 3.2.1 Viga contraviento en Cruz de San Andrés

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pórticos principales transversales. El arriostramiento más usual es la cruz de San Andrés.

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viga en celosía (viga de contraviento), en la cual los cordones son los dinteles y pilares de los

t

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cargas se absorben con la viga de contraviento con unos arriostramientos que forman una

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t

No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita. (Rev.0)

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Máster de Especialización en Estructuras Metálicas y Mixtas B2 Naves Industriales T2 Componentes de naves industriales P3 Pórtico hastial y viga de contraviento

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Figura 3.2.2 Viga contraviento en K

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También, puede recurrirse a utilizar el arriostramiento tipo K.

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No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita. (Rev.0)

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Figura 3.2.3 Viga contraviento en K

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Máster de Especialización en Estructuras Metálicas y Mixtas B2 Naves Industriales T2 Componentes de naves industriales P3 Pórtico hastial y viga de contraviento

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proclives al pandeo, se recurre al arriostramiento tipo A.

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En el caso que las cargas sean excesivas y las barras del arriostramiento tipo K sean

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No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita. (Rev.0)

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Figura 3.2.4 Viga contraviento en A

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Máster de Especialización en Estructuras Metálicas y Mixtas B2 Naves Industriales T2 Componentes de naves industriales P3 Pórtico hastial y viga de contraviento

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No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita. (Rev.0)

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Máster de Especialización en Estructuras Metálicas y Mixtas B2 Naves Industriales T2 Componentes de naves industriales P3 Pórtico hastial y viga de contraviento

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encuentren arriostrados en su plano débil.

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En este tipo de arriostramiento los dos perfiles principales se orientan de manera que se

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Figura 3.2.5 Viga contraviento en A

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En algún caso, el cliente requiere de puertas en los vanos arriostrados y, por lo tanto, no se

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pueden ejecutar arriostramientos en Cruz de San Andrés, K o A. En tal caso, existe la

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longitudinales.

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solución de añadir un pórtico suficientemente rígido que resista las cargas de viento

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No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita. (Rev.0)

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del pórtico.

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En la Figura 3.2.7 se observa el detalle de la unión del pilar del pórtico de frenado con el pilar

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Figura 3.2.6 Pórtico de frenado

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Máster de Especialización en Estructuras Metálicas y Mixtas B2 Naves Industriales T2 Componentes de naves industriales P3 Pórtico hastial y viga de contraviento

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Figura 3.2.7 Pórtico de frenado

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© Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L.

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pórticos.

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Las naves con muchos pórticos se resuelven con arriostramientos intermedios cada 3 o 4

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No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita. (Rev.0)

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Máster de Especialización en Estructuras Metálicas y Mixtas B2 Naves Industriales T2 Componentes de naves industriales P3 Pórtico hastial y viga de contraviento

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Figura 3.2.8 Arriostramientos intermedios

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No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita. (Rev.0)

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Máster de Especialización en Estructuras Metálicas y Mixtas B2 Naves Industriales T2 Componentes de naves industriales P3 Pórtico hastial y viga de contraviento

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Viento en sentido transversal

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Cuando el viento incide perpendicularmente en la fachada lateral, la carga de viento se

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contrarresta por la propia rigidez de los pórticos. En el caso del pórtico hastial, normalmente

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Figura 3.2.9 Arriostramiento en la fachada hastial

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Para el correcto funcionamiento de la cruz de San Andrés se limita en ángulo de la diagonal

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no dispone de suficiente rigidez y se requiere de arriostramientos.

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con la horizontal a 60º. Con ángulos mayores se disponen dos cruces.

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No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita. (Rev.0)

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Máster de Especialización en Estructuras Metálicas y Mixtas B2 Naves Industriales T2 Componentes de naves industriales P3 Pórtico hastial y viga de contraviento

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Figura 3.2.10 Ángulo máximo diagonales

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Figura 3.2.11 Duplicado de diagonales

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límite de 60º entre la diagonal y la horizontal.

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En la Figura 3.2.11 se observa el duplicado de la cruz de San Andrés para cumplir con el

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No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita. (Rev.0)

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Máster de Especialización en Estructuras Metálicas y Mixtas B2 Naves Industriales T2 Componentes de naves industriales P3 Pórtico hastial y viga de contraviento

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transmisión de los esfuerzos de viento al resto de la estructura.

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En naves donde exista un pilar intermedio se incluye el arriostramiento para facilitar la

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Figura 3.2.12 Arriostramiento en pilar intermedio

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No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita. (Rev.0)

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Máster de Especialización en Estructuras Metálicas y Mixtas B2 Naves Industriales T2 Componentes de naves industriales P3 Pórtico hastial y viga de contraviento

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Detalles de uniones de varillas

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Se proponen dos tipos de unión. En el siguiente detalle se perfora el alma del perfil y se tensa

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Figura 3.2.13 Unión arriostramientos

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angular.

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el redondo con la tuerca. Se adjuntan dos alternativas: con casquillo perforado y con casquillo

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En el detalle anterior, el arriostramiento se dispone en el plano débil de los pilares o dintel ya

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que estén girados 90º uno respecto el otro, se utiliza el detalle que se adjunta a continuación:

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que se perfora el alma. En el caso de arriostramientos entre pilar de hastial y pilar de pórtico

zi

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Figura 3.2.14 Unión arriostramientos alternativa

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No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita. (Rev.0)

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Arriostramiento – Puente grúa

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ra

t

zi

Máster de Especialización en Estructuras Metálicas y Mixtas B2 Naves Industriales T2 Componentes de naves industriales P3 Pórtico hastial y viga de contraviento

ra

t

Un puente grúa transmite a la estructura fuerzas de aceleración/frenado en sentido

ur

gu

at

longitudinal y transversal. Los pórticos deberán de dimensionarse para resistir las fuerzas

t

ra t

zi g

zi

transversales de los puentes grúa. En el otro sentido, las fuerzas de aceleración y frenada del

at

at

at

ur t

t

t

ra t

ra t

ra

ra t

ra

t

ra t

zi

gu

gu

zi

ra

t

gu

ra

t

zi

zi gu

zi

zi

gu

gu

zi

zi

gu r

gu

at

ra

t

zi gu

r

zi

gu ra

zi gu

zi

zi gu

ra

gu

zi

ra t

gu

ra

t

zi

zi

gu

ra

gu

t

ra

zi g

t

ur

zi g

zi

zi gu

ra

gu

t

ra t

zi g

3.2.15.

ur

zi

zi gu

ra

gu

puente grúa deberán de absorberse con arriostramientos tal y como se indica en la Figura

t zi

zi

gu

ra

gu

zi

Figura 3.2.15 Arriostramiento frenado puente grúa

Debido a que estas cargas pueden ser elevadas, los arriostramientos en K y A suelen ser los

zi

t ra

© Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L.

zi gu

gu r

at

at gu r zi

zi

gu

ra

t

más utilizados en el caso de existir puentes grúa de gran tonelaje.

28

t

No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita. (Rev.0)

gu ra t

t

ra

t

zi

Máster de Especialización en Estructuras Metálicas y Mixtas B2 Naves Industriales T2 Componentes de naves industriales P3 Pórtico hastial y viga de contraviento

ur at

ur at

zi

zi

gu

ra

gu

Arriostramiento – Ala comprimida pandeo lateral

zi g

zi g

Las cargas de succión de viento en cubierta producen una inversión de momentos y

consecuentemente el ala inferior de los dinteles queda comprimida. En esta situación, y para

t

ra t

at ur zi g

zi

Tornapuntas a tracción

ra

gu

zi g

zi

ur

tipologías de tornapuntas.

zi gu

gu

at

ra

t

evitar el pandeo lateral, se disponen de arriostramientos llamados tornapuntas. Hay dos

ra

gu

t

ra t

Son aquellos que se disponen en dinteles intermedios de tal manera que se ejecuta un

at

zi

zi gu

tornapuntas en ambos lados. De esta manera, se consigue que el tornapuntas que entra en

ur

ra

gu

t

ra

zi g

t

frío. Se unen en el ala inferior del perfil a arriostrar y en la correa.

t

t

t

ra t

ra t

ra

ra t

t

t ra zi

zi

(3.2.1)

zi

t ra

© Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L.

zi gu

gu r

at

at zi

gu r

gu zi

gu

<1

ra

𝑓𝑦 𝛾𝑀0

t

𝑁𝐸𝑑

𝐴·

ra

zi

Se calculan a tracción y se verifica la siguiente ecuación:

t

ra t

zi

gu

gu

zi

ra

Figura 3.2.16 Tornapuntas tipo L

gu

gu

ra

t

zi

zi gu

zi

zi

gu

gu

zi

zi

gu r

gu

at

ra

t

zi gu

r

zi

gu ra

zi gu

zi

zi gu

ra

gu

zi

ra t

gu

ra

t

zi

zi

gu

zi g

at

ur

carga sea el traccionado. Este tipo de tornapuntas suelen ser perfiles en L conformados en

29

t

No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita. (Rev.0)

gu ra t

ur at

ur at

zi g

zi g

zi

Tornapuntas a tracción o compresión

gu

zi

ra

gu

t

ra

t

zi

Máster de Especialización en Estructuras Metálicas y Mixtas B2 Naves Industriales T2 Componentes de naves industriales P3 Pórtico hastial y viga de contraviento

Son aquellos tornapuntas que se instalan en dinteles de pórtico hastial o pórticos extremos

at

ra

t

donde no hay espacio suficiente como para colocar tornapuntas en ambos lados. De esta

t

ra t

at ur

at

at

ur t

t

t

ra

gu r

zi gu

ra t

ra

(3.2.2)

zi

zi gu

zi

ra t

gu

gu

<1

zi

t ra

© Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L.

zi gu

gu r

at

at gu r zi

zi

gu

ra

t

zi

zi

gu

ra

gu

t

ra

t

ra t zi

zi

gu

gu

zi

ra

t

gu

ra

t

𝑓𝑦 𝛾𝑀0

zi

𝑁𝐸𝑑

𝜒·𝐴·

t

Se calculan a compresión y se verifica la siguiente ecuación:

zi

zi

gu

at

ra

t

Figura 3.2.17 Tornapuntas tipo SHS o CHS

r

zi

gu ra

zi gu

zi

zi gu

ra

gu

zi

ra t

gu

ra

t

zi

zi

gu

ra

gu

t

ra

zi g

t

ur

zi g

zi

zi gu

ra

gu

t

ra t

zi g

zi

zi gu

ra

gu

zi g

zi

ur

gu

manera, los tornapuntas son de perfil cerrado redondo (CHS) o cuadrado (SHS).

30

t

No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita. (Rev.0)

gu ra t

ra

gu

t

ra

t

zi

Máster de Especialización en Estructuras Metálicas y Mixtas B2 Naves Industriales T2 Componentes de naves industriales P3 Pórtico hastial y viga de contraviento

ur at

ur at

zi g

zi g

zi

zi

gu

Opinión del Experto

La práctica habitual en construcción industrial es colocar 1 tornapuntas en cada correa en •

at

ra

t

las zonas más susceptibles de inversión de momentos. Es decir:

ra

gu

•

zi g

descendiente (CP+N).

t

ra t

zi

ur

gu

En la zona de alero (1/5 L) cuando la carga vertical dominante es vertical

at zi g

ascendientes (CP+V) debido a la succión del viento.

ur

zi

zi gu

En la zona de cumbrera (1/5·L) cuando la carga predominante es vertical

at

t

ur

ra t

zi

gu

ra

gu

t

ra

zi g

zi

Cálculo de Arriostramiento Pórtico Hastial

gu

ra

t

Ejemplo

zi

at

ur zi g

zi

zi gu

ra

gu

t

ra t

En el resto de zonas se coloca un tornapuntas cada 2 correas.

zi gu

ra

gu

t

En la unidad anterior se propuso el cálculo del pórtico hastial representado en la Figura

t

t

ra

gu ra

t

ra t

ra

ra t

ra t

t

t

ra

ra gu zi

zi

Figura 3.2.18 Pórtico hastial

gu

zi

zi

gu

gu

zi

ra

t

gu

ra

t

zi

zi gu

zi

zi

gu

gu

zi

zi

gu r

gu

at

ra

t

zi gu

r

zi

del tirante.

zi gu

zi

3.2.18. Para dimensionar los tirantes, nos hace falta la reacción que se impuso en el nudo

ra

t

En la siguiente figura se indican las reacciones (mayoradas) del nudo que incluye la

zi

t ra

© Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L.

zi gu

gu r

at

at

gu r zi

zi

gu

limitación de desplazamiento en sentido X debido al tirante. Es preciso recordar que el 31

t

No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita. (Rev.0)

gu ra t

gu

ra

gu

t

ra

t

zi

Máster de Especialización en Estructuras Metálicas y Mixtas B2 Naves Industriales T2 Componentes de naves industriales P3 Pórtico hastial y viga de contraviento

ur at

ur at t

ra t

at ur

at

at

ur t zi gu

ra

gu

t

t

ra

gu r

zi gu

t

ra t

ra gu zi

ra t

zi

zi

Opinión del Experto

gu

gu

at

ra

t

Rx=18.27 kN (mayorado)

r

zi

Así, se obtiene:

gu ra

zi

Figura 3.2.19 Reacciones en el arriostramiento

zi gu

zi

ra t

gu

ra

t

zi

zi

gu

ra

gu

t

ra

zi g

t

ur

zi g

zi

zi gu

ra

gu

t

ra t

zi g

zi

zi gu

ra

gu

zi g

zi

ur

gu

at

ra

t

zi g

zi g

zi

zi

viento incide por la fachada lateral de izquierda a derecha.

zi gu

zi

Los arriostramientos en Cruz de San Andrés funcionan correctamente con ángulos

t

zi

de 45º y, como buen criterio, se aconseja no superar un ángulo de 60º. En nuestro

t

ra t

ra

relativamente bajas se acepta el arriostramiento con un solo tirante. En el caso de

gu

zi

gu

ra

ejemplo, se supera el límite de 60º por muy poco y debido a las cargas

zi

t ra

© Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L.

zi gu

gu r

at

at gu r zi

zi

gu

ra

t

zi

zi

gu

ra

gu

complicarían la ejecución del pórtico hastial tal y como se indica en la Figura 3.2.20.

t

t

ra

zi

zi

gu

que no se aceptara la simplificación, habría que disponer de dos tirantes que

32

t

No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita. (Rev.0)

gu ra t

ur at

ur at t

ra t

ra

at ur

at

ur

ur

zi g

zi

zi gu

Figura 3.2.20 Arriostramiento alternativo

at

gu

t

ra t

zi g

zi

zi gu

ra

gu

zi g

zi

ur

gu

at

ra

t

zi g

zi g

zi

zi

gu

ra

gu

t

ra

t

zi

Máster de Especialización en Estructuras Metálicas y Mixtas B2 Naves Industriales T2 Componentes de naves industriales P3 Pórtico hastial y viga de contraviento

t

ra

zi g

t

Hay que tener presente que las naves industriales se montan en obra empezando

zi

gu

ra

gu

precisamente por el pórtico hastial y vale la pena proponer soluciones constructivas

zi

ra

t

rápidas de ejecutar ya que de él depende la estabilidad de los elementos de la nave

t

t

ra

gu ra

r

zi

Obtenida la reacción Rx, el cálculo de la diagonal es muy sencillo.

at

� 𝐹𝐻 = 0 ⇒ 𝑅𝑥 = 𝐷 · cos(63)

t ra

zi

zi gu

zi t

t gu

ra

gu

zi at

ra

t

at

zi

gu r

zi

zi

Por lo tanto, se dispone una diagonal de ∅ = 16(𝑚𝑚) © Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L.

zi gu

gu r

gu

ra

t

∅ > 13.65(𝑚𝑚)

ra

gu zi

𝜋 · ∅2 4

zi

𝐴=

ra t

t

ra

gu

𝐴 > 146.33(𝑚𝑚2 )

zi

zi

gu

ra

t

𝐷 40.24 · 103 𝐷 <1⇒𝐴 > = 𝑓𝑦 275 𝑓𝑦 𝐴· 1.0 𝛾𝑀0 𝛾𝑀0

ra t

gu

gu

ra t

𝑅𝑥 18.27 · 103 = = 40.24 · 103 (𝑁) cos (63) cos (63)

zi

𝐷=

zi

zi

gu r

gu

ra

t

zi gu

zi

zi gu

ra

gu

t

solo tirante.

zi gu

zi

ra t

gu

que se van montando posteriormente. Es por este motivo que se proyecta con un

33

t

No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita. (Rev.0)

gu ra t

Cálculo de una Viga Contraviento

zi g

zi g

ur at

ur at

gu zi

zi

Ejemplo

ra

gu

t

ra

t

zi

Máster de Especialización en Estructuras Metálicas y Mixtas B2 Naves Industriales T2 Componentes de naves industriales P3 Pórtico hastial y viga de contraviento

t

ra t

ra

gu

at

zi at

at

ur t

t

t

ra

r zi gu

at gu r

gu

ra

t

Figura 3.2.21 Ejemplo de cálculo viga de contraviento

zi

gu ra

zi gu

zi

zi gu

ra

gu

zi

ra t

gu

ra

t

zi

zi

gu

ra

gu

t

ra

zi g

t

ur

zi g

zi

zi gu

ra

gu

t

ra t

zi g

ur

zi g

zi

ur

3.2.18.

zi gu

gu

at

ra

t

Se dimensiona la viga de contraviento de la nave industrial representada en la Figura

t

ra t

Pendiente de cubierta del 10% .

•

Distancia entre pórticos M=6m.

•

Altura de cálculo pilar exterior h=8.75m.

•

Situación: Albacete.

•

Zona urbana en general, industrial o forestal.

t

t

ra

gu

ra

gu zi

zi

zi

gu

gu

ra t

ra

t

zi

zi gu

zi

ra t

gu

•

zi

Luz de 30m.

t

•

ra gu zi

ra

características geométricas:

gu

zi

zi

Recordamos que la estructura de la nave industrial de este ejemplo tiene las siguientes

zi

La situación más desfavorable para la viga de contraviento corresponde a la del viento de

zi

t ra

© Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L.

zi gu

gu r

at

at gu r zi

zi

gu

ra

t

presión que incide perpendicularmente por el pórtico hastial. En este caso, la presión del

34

t

No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita. (Rev.0)

gu ra t

ra

gu

t

ra

t

zi

Máster de Especialización en Estructuras Metálicas y Mixtas B2 Naves Industriales T2 Componentes de naves industriales P3 Pórtico hastial y viga de contraviento

ur at

ur at t

ra t

at ur

at

at

ur

zi

gu

ra

gu

t

ra

zi g

t

ur

zi g

zi

zi gu

ra

gu

t

ra t

zi g

zi

zi gu

ra

gu

zi g

zi

ur

gu

at

ra

t

zi g

zi g

zi

zi

gu

viento es de 𝑞𝑣𝑝 = 0.60(𝑘𝑁/𝑚2 ).

zi

t

zi

ra t

gu

ra

t

Figura 3.2.22. Cargas de viento y dimensiones hastial

zi gu

ra

gu

La succión en la fachada hastial producida por el viento que incide por la fachada lateral

t

t

ra

gu ra

zi gu

zi

es mayor que la 𝑞𝑣𝑝 = 0.60(𝑘𝑁/𝑚2 ) considerada. En este caso, se podría pensar que se

at

t

ra t

ra

ra t

gu

zi

zi

Cargas de viento puntuales

gu

zi

gu r

gu

ra

t

desfavorable para la viga de contraviento.

r

fachadas hastiales con lo que se anulan y, por lo tanto, no sería la situación más

zi gu

zi

debería de dimensionar con esta succión. Ahora bien, la succión aparece en ambas

ra

t

valores se conocerán las cargas de viento 𝑅′𝑖 que aplican a cada uno de los nodos de la

t

ra

t

ra

zi

t ra

© Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L.

zi gu

gu r

at

at gu r zi

zi

gu

ra

t

zi

zi

gu

ra

gu

zi

zi

gu

fachada trabajan conjuntamente como una sola viga.

t

ra t

abatidos. De esta manera, se entiende que los arriostramientos de cubierta y los de

gu

zi

gu

celosía de contraviento. La viga de contraviento se representa con los pilares extremos

35

t

No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita. (Rev.0)

zi

zi gu

zi

En la Figura 3.2.23 se indican las superficies tributarias de cada pilar hastial. Con estos

gu ra t

ur at

ur at t

ra t

at ur

at

at

ur

gu zi

Con el valor de presión de 𝑞𝑣𝑝 = 0.60(𝑘𝑁/𝑚2 ) y sabiendo que la mitad de la carga de

ra t

gu

ra

t

zi

ra

gu

Figura 3.2.23. Cargas de viento en viga de contraviento

t

ra

zi g

t

ur

zi g

zi

zi gu

ra

gu

t

ra t

zi g

zi

zi gu

ra

gu

zi g

zi

ur

gu

at

ra

t

zi g

zi g

zi

zi

gu

ra

gu

t

ra

t

zi

Máster de Especialización en Estructuras Metálicas y Mixtas B2 Naves Industriales T2 Componentes de naves industriales P3 Pórtico hastial y viga de contraviento

t

t

ra

gu ra

at

t

ra t

ra

ra t zi gu

zi

zi

gu

gu

zi

zi

gu r

gu

ra

t

zi gu

r

zi

𝑘𝑁 1 𝑅′1 = 0.60 � 2 � · 22.19(𝑚2 ) · = 6.66(𝑘𝑁) 𝑚 2 𝑘𝑁 1 𝑅′2 = 0.60 � 2 � · 46.25(𝑚2 ) · = 13.88(𝑘𝑁) 𝑚 2 𝑘𝑁 1 𝑅′3 = 0.60 � 2 � · 48.75(𝑚2 ) · = 14.62(𝑘𝑁) 𝑚 2 𝑘𝑁 1 𝑅′4 = 0.60 � 2 � · 50.62(𝑚2 ) · = 15.18(𝑘𝑁) 𝑚 2

zi gu

zi

zi gu

determinan los valores de carga de viento 𝑅′𝑖

t

ra

gu

zi

viento se absorbe en la cimentación y la otra mitad por la viga de contraviento se

t ra

ra t

Tal y como se indica en el Apartado 5.3.3 del UNE EN 1993-1-1:2005 (ver anexo pág. 62)

gu

zi

gu

ra

t

zi

Cargas adicionales (imperfecciones)

t

ra

zi

zi

gu

se tiene en cuenta una curvatura inicial en arco 𝑒0 para tener en cuenta las

zi

gu

t ra

© Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L.

zi gu

gu r

at

at gu r zi

zi

gu

ra

t

zi

zi

equivalente 𝑞𝑑 .

ra

gu

t

imperfecciones. La curvatura inicial se sustituye por una carga linealmente distribuida

36

t

No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita. (Rev.0)

gu ra t

ur at

ur at t

ra t

at ur

at

at

ur

gu

ra

gu

t

ra

zi g

t

ur

zi g

zi

zi gu

ra

gu

t

ra t

zi g

zi

zi gu

ra

gu

zi g

zi

ur

gu

at

ra

t

zi g

zi g

zi

zi

gu

ra

gu

t

ra

t

zi

Máster de Especialización en Estructuras Metálicas y Mixtas B2 Naves Industriales T2 Componentes de naves industriales P3 Pórtico hastial y viga de contraviento

ra t

t

ra

m

es el número de elementos a estabilizar. En nuestro ejemplo, 7 pórticos.

gu ra

zi gu

r

zi

zi

zi gu

zi

𝐿 30000 = 0.75 · = 45(𝑚𝑚) 500 500

ra t

zi

gu

gu

ra t

ra

t

1 1 � = �0.5 · �1 + � = 0.75 𝑚 7

zi

ra

t

𝑒0 =∝𝑚 ·

zi gu

at

𝐿 500

gu r

𝑒0 =∝𝑚 ·

t

es la luz del sistema de arriostramiento,

∝𝑚 = �0.5 · �1 +

Para el cálculo de 𝑞𝑑 , se requiere de la deformación 𝛿𝑞 del sistema de arriostramiento.

zi

gu

Por el lado de la seguridad se determina el 𝛿𝑞 =

ℎ . 150

Este valor es el mismo que el valor

t

gu

ra t

ra

t

gu zi

t

zi gu

L

t ra gu zi

ra

gu

Donde

zi

zi

Se calcula la flecha inicial en arco, 𝑒0 ,

ra

gu

ra

t

zi

zi

Figura 3.2.24. Cargas de viento adicionales en viga de contraviento

t

ra

gu zi

ℎ 10250 = = 68.33(𝑚𝑚) 150 150

zi

t ra

© Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L.

zi gu

gu r

at

at

gu r

zi

zi

gu

ra

t

𝛿𝑞 =

zi

flexibles.

gu

zi

máximo admitido por el desplome de un pilar de una nave industrial con cerramientos

37

t

No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita. (Rev.0)

gu ra t

ra

gu

t

ra

t

zi

Máster de Especialización en Estructuras Metálicas y Mixtas B2 Naves Industriales T2 Componentes de naves industriales P3 Pórtico hastial y viga de contraviento

ur at

ur at

zi g

𝑒0 + 𝛿𝑞 𝐿2

zi g

𝑞𝑑 = � 𝑅′𝑖 · 8 ·

zi

zi

gu

Se determina la carga 𝑞𝑑 linealmente distribuida según:

ra

t

El sumatorio de las cargas es:

ra t

t zi g

ur

at

zi gu

ra

gu

at

at

ur t ra

gu

zi

ra t

gu

ra

t

zi

zi

gu

ra

gu

t

ra

zi g

t

ur

zi g

zi

zi gu

ra

gu

t

ra t

𝑘𝑁 𝑞𝑑 = 0.09 � � 𝑚

𝑒0 + 𝛿𝑞 45 + 68.33 = 85.5 · 103 · 8 · 2 𝐿 300002

zi

𝑞𝑑 = � 𝑅′𝑖 · 8 ·

zi g

zi

ur

gu

at

� 𝑅′𝑖 = 2 · 6.66 + 2 · 13.88 + 2 · 14.62 + 15.18 = 85.5 (𝑘𝑁)

t

t

ra

gu ra

zi gu

zi

zi gu

Figura 3.2.25 Cargas de viento adicionales en viga de contraviento

zi gu

𝑟1 = 𝑞𝑑 · 6.87 = 0.62(𝑘𝑁)

at

t gu

zi gu

zi

zi

𝑟4 = 𝑞𝑑 · 5.00 = 0.45(𝑘𝑁)

ra t

zi

𝑟3 = 𝑞𝑑 · 5.00 = 0.45(𝑘𝑁)

ra t

ra

zi

gu r

𝑟2 = 𝑞𝑑 · 5.00 = 0.45(𝑘𝑁)

gu

gu

ra

t

la celosía de contraviento. De esta manera:

r

zi

Se puede sustituir la carga linealmente distribuida por cargas aplicadas en los nudos de

gu

ra t

ra

t

Se suman las cargas iniciales a las equivalentes a la imperfección. Así, 𝑅𝑖 = 𝑅′𝑖 + 𝑟𝑖

t

t gu zi

zi

𝑅1 = 𝑅′1 + 𝑟1 = 6.66 + 0.62 = 7.28(𝑘𝑁)

ra

gu

zi

de mayoración:

ra

gu

Se obtienen cargas características, las cuales no están afectadas por ningún coeficiente

zi

zi

gu

ra

t

zi

Cargas totales

t

𝑅2 = 𝑅′2 + 𝑟2 = 13.88 + 0.45 = 14.33(𝑘𝑁)

zi

t ra

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zi gu

gu r

at

at

gu r

zi

zi

gu

ra

𝑅3 = 𝑅′3 + 𝑟3 = 14.62 + 0.45 = 15.07(𝑘𝑁)

38

t

No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita. (Rev.0)

gu ra t

ra

gu

t

ra

t

zi

Máster de Especialización en Estructuras Metálicas y Mixtas B2 Naves Industriales T2 Componentes de naves industriales P3 Pórtico hastial y viga de contraviento

zi g

zi g

Esfuerzos en las diagonales (o tirantes)

ur at

ur at

zi

zi

gu

𝑅4 = 𝑅′4 + 𝑟4 = 15.18 + 0.45 = 15.63(𝑘𝑁)

at

ra

t

Tal y como se muestra en la Figura 3.2.26 se determinan las cargas en las diagonales

ra t

zi

ur

gu

D1, D2, D3 y D4. Obsérvese que la mitad de las diagonales de la viga de contraviento no

t ra

gu

zi g

influyen en el cálculo por estar comprimidas. Así, la celosía se simplifica a la celosía de la

que:

ra

gu

t

ra t

at

zi g

las diagonales traccionadas. En el equilibrio general de fuerzas deberemos comprobar

ur

zi

zi gu

Figura 3.2.23. La geometría resultante es una viga Pratt con los montantes comprimidos y

at

at

ur t ra

t

zi gu

at zi

gu

La carga R4 se transmite directamente al nudo (4) a través del montante C4.

zi gu

zi

zi ra

gu

t

ra

gu

t

ra t

ra

zi

Nudo (3)

t

𝑅4 15.63 = = 10.17(𝑘𝑁) 2 · sin (50.2) 2 · sin (50.2)

gu

zi

gu

𝐷4 =

𝑅4 2

zi

ra

t

� 𝐹𝑉 = 0 ⇒ 𝐷4 · sin (50.2) =

ra t

gu

ra t

ra

t

gu r

Nudo (4)

zi

zi

gu

ra

t

(3) y (4). Se empieza por el nudo (4).

zi gu

zi

Se obtienen las cargas de un simple balance de cargas verticales en los nudos (1), (2),

r

gu ra

t

ra

Figura 3.2.26 Nomenclatura esfuerzos en viga de contraviento

zi gu

zi

gu

zi

ra t

gu

ra

t

zi

zi

gu

ra

gu

t

ra

zi g

t

ur

zi g

zi

zi gu

� 𝑅𝑖 = 𝑅𝐴 + 𝑅𝐵

zi

zi

gu

A la carga R3 se le añade la carga que proviene de la diagonal D4.

zi

t ra

© Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L.

zi gu

gu r

at

at

gu r zi

zi

gu

ra

t

� 𝐹𝑉 = 0 ⇒ 𝐷3 · sin(50.2) = 𝑅3 + 𝐷4 · sin (50.2)

39

t

No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita. (Rev.0)

gu ra t

ur at zi g

zi g

zi

ur at

gu

𝑅3 + 𝐷4 · sin (50.2) 15.07 + 10.17 · sin (50.2) = = 29.78(𝑘𝑁) sin (50.2) sin (50.2)

zi

𝐷3 =

ra

gu

t

ra

t

zi

Máster de Especialización en Estructuras Metálicas y Mixtas B2 Naves Industriales T2 Componentes de naves industriales P3 Pórtico hastial y viga de contraviento

ra

t

Nudo (2)

ra t

zi g

ur

at

zi gu

ra

gu

t

𝑅2 + 𝐷3 · sin (50.2) 14.33 + 29.78 · sin (50.2) = = 48.43(𝑘𝑁) sin (50.2) sin (50.2)

zi

𝐷2 =

zi g

zi

ur

gu

at

� 𝐹𝑉 = 0 ⇒ 𝐷2 · sin(50.2) = 𝑅2 + 𝐷3 · sin (50.2)

ra

gu

t

ra t

Nudo (1)

at

t

ur

t

ra

gu

ra

gu zi

zi t

ra t

t zi gu

Se observa el orden descendente de las cargas de las diagonales. Las diagonales de los

at

gu

ra

t

r

zi

𝐷4 = 10.17(𝑘𝑁)

gu ra

𝐷3 = 29.78(𝑘𝑁)

t

zi

zi gu

ra

gu

𝐷2 = 48.43(𝑘𝑁)

ra

gu

zi g

En resumen: 𝐷1 = 79.56(𝑘𝑁)

zi

at

ur

𝑅1 + 𝐷2 · sin (50.2) 7.28 + 48.43 · sin (50.2) = = 79.56(𝑘𝑁) sin (34) sin (34)

zi gu

ra

t

𝐷1 =

zi g

zi

zi gu

� 𝐹𝑉 = 0 ⇒ 𝐷1 · sin(34) = 𝑅1 + 𝐷2 · sin (50.2)

t

ra

zi

gu r

tramos extremos están más solicitadas que las diagonales del centro. Se puede observar

ra t

gu

gu

zi

que los esfuerzos de viento fluyen por la viga de contraviento del centro hacia ambos

ra t

ra t

t

t

ra

zi

zi

gu

ra

gu

zi

zi

gu

gu

zi

ra

t

gu

ra

t

zi

carga.

zi gu

zi

zi

extremos de tal manera que en el recorrido las diagonales van asumiendo cada vez más

zi

t ra

© Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L.

zi gu

gu r

at

at gu r zi

zi

gu

ra

t

Figura 3.2.27.Propagación esfuerzos

40

t

No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita. (Rev.0)

gu ra t ur at

zi

zi

Dimensionamiento de las diagonales (tirantes)

zi g

zi g

Se proponen varillas redondas lisas galvanizadas de diámetro ∅ 16, 20 𝑜 24𝑚𝑚 y de

ur at

gu

ra

gu

t

ra

t

zi

Máster de Especialización en Estructuras Metálicas y Mixtas B2 Naves Industriales T2 Componentes de naves industriales P3 Pórtico hastial y viga de contraviento

acero de calidad S275. Según EN 1993-1-1:2005 el coeficiente de minoración del

ur

ra

gu

t

𝛾𝑀0 = 1.05

zi g

ra t

𝑓𝑦 = 265 𝑁/𝑚𝑚2 para ∅ = 20 𝑦 24 𝑚𝑚

at

zi gu

zi

𝑓𝑦 = 275 𝑁/𝑚𝑚2 para ∅ = 16𝑚𝑚

ra

gu

Si el criterio es la utilización del CTE:

t

ra t

zi g

zi

ur

gu

at

ra

t

material 𝛾𝑀0 = 1.0 y el límite elástico es 𝑓𝑦 = 275 𝑁/𝑚𝑚2

at

at

ur

zi

zi gu

𝐷1 = 79.56(𝑘𝑁)

zi

zi

gu

ra

gu

t

ra

zi g t

ra t

𝐷1𝐸𝑑 · 𝛾𝑠 119.34 · 103 · 1.0 = = 433.96(𝑚𝑚2 ) 𝑓𝑦 275 ∅ = 24(𝑚𝑚)

t

𝐷1 = 79.56(𝑘𝑁) ⇒

gu ra

∅ = 24(𝑚𝑚)

t

∅ ≥ 23.5(𝑚𝑚) ⇒

ra

zi gu

ra

gu

zi

𝐴≥

𝐴 · 𝑓𝑦 𝛾𝑠

zi gu

𝐷1𝐸𝑑 ≤

zi

gu

ra

t

𝐷1𝐸𝑑 = 1.5 · 79.56 = 119.34(𝑘𝑁)

t

ur

zi g

Se mayora la carga para el dimensionamiento del perfil:

ra t

ra t

zi t

gu zi

ra gu zi

zi

∅ = 16(𝑚𝑚)

t

ra t

ra

gu

zi

ra gu

𝐷4 ⇒

ra

∅ = 16(𝑚𝑚)

∅ = 20(𝑚𝑚)

gu

𝐷3 ⇒

𝐷2 ⇒

t

∅ = 24(𝑚𝑚)

t

𝐷1 ⇒

zi gu

zi

Para homogeneizar, se propone lo siguiente,

zi

r

zi t

gu

∅ = 10(𝑚𝑚)

zi

𝐷4 = 10.17(𝑘𝑁) ⇒

ra

zi

∅ = 16(𝑚𝑚)

gu

𝐷3 = 29.78(𝑘𝑁) ⇒

zi

zi gu

∅ = 20(𝑚𝑚)

at

𝐷2 = 48.43(𝑘𝑁) ⇒

gu r

gu

ra

t

Así, se obtienen varios diámetros para las distintas solicitaciones de las diagonales:

zi

t ra

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zi gu

gu r

at

at gu r zi

zi

gu

ra

t

Cargas en los perfiles de compresión

41

t

No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita. (Rev.0)

gu ra t

gu

ra

gu

t

ra

t

zi

Máster de Especialización en Estructuras Metálicas y Mixtas B2 Naves Industriales T2 Componentes de naves industriales P3 Pórtico hastial y viga de contraviento

𝐶3 = 𝑅3 + 𝐷4 · sin(50.2) = 22.88(𝑘𝑁)

zi g

zi g

𝐶4 = 𝑅4 = 15.63(𝑘𝑁)

ur at

ur at

zi

zi

De la misma manera que en las diagonales, se calculan las cargas en los montantes.

ra

t

𝐶2 = 𝑅2 + 𝐷3 · sin(50.2) = 37.21(𝑘𝑁)

ra t

ra

gu

t

Comprobación de los perfiles de compresión

zi g

ra t

𝐴 = 2160(𝑚𝑚2 )

at

zi

zi gu

Utilizando el perfil rectangular conformado en frío RHS 100.6

ur

zi g

zi

ur

gu

at

𝐶1 = 𝑅1 + 𝐷2 · sin(50.2) = 44.48(𝑘𝑁)

ra

gu

t

𝑖 = 37.9(𝑚𝑚)

at

gu

zi

𝜀 = 0.92 acero S275

ra

gu

Para determinar la esbeltez adimensional, 𝜆𝑎 , se considera:

t

ra

zi g

t

ur

zi g

at

ur

𝛽 · 𝐿 1 · 6000 = = 158.3 𝑖 37.9

zi

ra

t

𝜆=

zi gu

zi

La esbeltez es:

ra

gu ra

zi gu

r

zi

at

t

gu

zi

t ra

© Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L.

zi gu

gu r

at

at gu r zi

zi

gu

ra

t

zi

zi

gu

Figura 3.2.28 Esfuerzos en la viga de contraviento

ra

gu

t

ra

t

ra t zi

zi

gu

gu

zi

ra

t

gu

ra

t

zi

zi gu

zi

zi

En la siguiente figura se adjunta un resumen de las cargas calculadas:

ra t

ra t

ra

gu

𝑀0

1.5 · 44.48 · 103 = 0.49 < 1 275 0.23 · 2160 · 1.0

gu r

𝑓𝑦 𝜒·𝐴·𝛾

=

zi

𝑁𝐸𝑑

t

ra zi gu

𝜆𝑎 = 1.83 ⇒ 𝜒 = 0.23

t ra gu

t

zi gu

Curva c de pandeo:

zi

t

ra t

𝜆 158.3 158.3 = = = 1.83 𝜆1 93.9 · 𝜀 93.9 · 0.92

gu

𝜆𝑎 =

zi

zi

gu

Curva c de pandeo

42

t

No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita. (Rev.0)

gu ra t

ur at zi g

zi g

zi

Opinión del Experto

ur at

zi

gu

ra

gu

t

ra

t

zi

Máster de Especialización en Estructuras Metálicas y Mixtas B2 Naves Industriales T2 Componentes de naves industriales P3 Pórtico hastial y viga de contraviento

Se puede observar que para un arriostramiento típico en edificación industrial, un

at

ra

t

buen predimensionado de los tubos de compresión puede calcularse fijando una

t

at ur

at

at

ur t

t

t

ra t

ra t

ra

ra t

zi

t ra

© Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L.

zi gu

gu r

at

at gu r zi

zi

gu

ra

t

zi

zi

gu

ra

gu

t

ra

t

ra t zi

zi

gu

gu

zi

ra

t

gu

ra

t

zi

zi gu

zi

zi

gu

gu

zi

zi

gu r

gu

at

ra

t

zi gu

r

zi

gu ra

zi gu

zi

zi gu

ra

gu

zi

ra t

gu

ra

t

zi

zi

gu

ra

gu

t

ra

zi g

t

ur

zi g

zi

zi gu

ra

gu

t

ra t

zi g

zi

zi gu

ra

gu

zi g

estos perfiles.

ra t

zi

ur

gu

esbeltez (L/i) de 200. Esto se debe a los aprovechamientos tan bajos que tienen

43

t

No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita. (Rev.0)

gu ra t ur at

zi

zi

gu

ra

gu

Tornapuntas

t

ra

t

zi

Máster de Especialización en Estructuras Metálicas y Mixtas B2 Naves Industriales T2 Componentes de naves industriales P3 Pórtico hastial y viga de contraviento

zi g

ur at

Otro tipo de arriostramientos es el tornapuntas. Este elemento está diseñado para evitar el

zi g

pandeo lateral del ala comprimida. Para el dimensionamiento tenemos dos opciones según la

t

ra t gu

zi g

zi

Apartado 5.4.1(5) del DB-SE A

ra

•

ur

gu

at

ra

t

normativa que se aplique:

at

t

ra

Apartado 5.3.3(4) del UNE EN 1993-1-1:2005

at

1 100

t gu ra

r

zi

zi gu

t ra

1 100

ra

t

zi

t ra

Y por lo tanto, la carga de diseño del tornapuntas será de, 1 · 𝑁𝐸𝑑 ·

gu

zi g

t zi gu

zi

gu

1 ∝𝑚 = �0.5 · �1 + � = 1 1

zi gu

zi

ra t

gu

estabilizar un dintel 𝑚 = 1.

ra

ra

t

Donde 𝑚 es el número de elementos a estabilizar. En el caso que se tenga que

zi

1 𝑚

El valor de ∝𝑚 = �0.5 · �1 + �

t

ur

zi g

at

ur

La carga de diseño del tornapuntas es de, ∝𝑚 · 𝑁𝐸𝑑 ·

ra

zi

zi gu

gu

•

gu

ra t

zi g

elemento a estabilizar.

ur

zi

zi gu

La carga de diseño del tornapuntas es el 1.5% del esfuerzo de compresión máximo del

at

ra t

ra t

ra

t

zi

Conclusiones

zi gu

zi

zi

gu

gu

zi

ra

máximo del elemento a estabilizar.

t

zi

gu r

gu

Con lo cual, la carga de diseño del tornapuntas es el 1% del esfuerzo de compresión

ra t

ra

1.0% de la compresión del dintel

zi

t ra

© Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L.

zi gu

gu r

at

at gu r zi

zi

gu

ra

t

zi

zi

gu

ra

gu

t

ra

t

UNE EN 1993-1-1:2005

gu

1.5% de la compresión del dintel

zi

DB-SE-A

zi

gu

zi

t

gu

En conclusión, la carga de diseño es distinta en función de la normativa aplicada:

44

t

No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita. (Rev.0)

gu ra t

Cálculo de Tornapuntas

zi g

zi g

ur at

ur at

gu zi

zi

Ejercicio

ra

gu

t

ra

t

zi

Máster de Especialización en Estructuras Metálicas y Mixtas B2 Naves Industriales T2 Componentes de naves industriales P3 Pórtico hastial y viga de contraviento

at

ra

t

Suponemos un dintel IPE400 con un momento flector de:

ra

zi g

ur

at

zi gu

zi

𝑀𝑦,𝐸𝑑 56 = = 140(𝑘𝑁) ℎ 0.4

ra

gu

t

ra t

𝑁𝐸𝑑 =

gu

El axil será aproximadamente:

t

ra t

zi g

zi

ur

gu

𝑀𝑦,𝐸𝑑 = 56(𝑘𝑁𝑚)

at

zi

zi gu

Por lo tanto, según el UNE EN 1993-1-1:2005, la carga de diseño del tornapuntas será

ra

t

zi

zi

gu

ra

gu

Suponemos dos situaciones: tornapuntas a tracción y a compresión.

t

ra

zi g

t

ur

zi g

𝑁𝐸𝑑 = 0.01 · 140 = 1.4 (𝑘𝑁)

at

ur

del 1% de la carga de compresión máxima del elemento a estabilizar.

t

gu ra

zi gu

t

ra

t

zi gu

ra

𝑁𝐸𝑑 1.4 · 103 = = 5.09(𝑚𝑚2 ) 𝑓𝑦 275 1.0 𝛾𝑀0

gu

𝐴>

zi

zi

ra t

gu

Tornapuntas a tracción

t

ra t

ra

ra t

zi

t ra

© Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L.

zi gu

gu r

at

at gu r zi

zi

gu

ra

t

zi

zi

gu

ra

gu

t

ra

t

ra t zi

zi

gu

gu

zi

ra

t

gu

ra

t

zi

zi gu

zi

zi

gu

gu

zi

zi

gu r

gu

at

ra

t

zi gu

r

zi

Se dispone un perfil conformado en frío tipo L mínimo por motivos constructivos. L 40.3

45

t

No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita. (Rev.0)

gu ra t

t ra gu

ur at zi g

at

gu

ra

t

𝑁𝐸𝑑 = 5.09(𝑚𝑚2 ) 𝑓𝑦 𝛾𝑀0

zi g

Tornapuntas a compresión 𝜒·𝐴>

ur at

Figura 3.2.29 Tornapuntas tipo L

zi

zi

gu

ra

t

zi

Máster de Especialización en Estructuras Metálicas y Mixtas B2 Naves Industriales T2 Componentes de naves industriales P3 Pórtico hastial y viga de contraviento

ra t

ur

zi g

zi

Para el dimensionado del elemento fijaremos la esbeltez adimensional a 𝜆𝑎 = 2 y una

zi g

ur

at

zi gu

ra

gu

t ra

5.09 = 25.45(𝑚𝑚2 ) 0.2

t

t

t

ra t

ra t

ra

ra t zi gu

zi

zi

gu

gu

zi

zi

gu r

gu

at

ra

t

zi gu

r

zi

gu ra

zi gu

zi

zi gu

ra

gu

zi

ra t

gu

ra

t

zi

zi

gu

ra

gu

t

ra

zi g

t

ur

zi g

at

ur

at

zi gu

ra t gu zi

𝐴>

5.09 𝜒

zi

estas premisas se obtiene 𝜒 = 0.2 𝐴>

t

curva c de pandeo ya que se trata de un tubo de chapa simple conformado en frío. Con

gu

ra

t

zi

Figura 3.2.30 Tornapuntas tipo SHS o CHS

zi

t ra

© Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L.

zi gu

gu r

at

at gu r zi

zi

gu

ra

t

zi

zi

gu

ra

gu

t

ra

t

ra t zi

zi

gu

gu

zi

ra

t

Se dispone un perfil tipo SHS mínimo por motivos constructivos de SHS 40.4

46

t

No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita. (Rev.0)