UD III. MODELIZADO Y CÁLCULO DE SOLICITACIONES

ESTRUCTURAS MIXTAS Y DE MADERA

FERNANDO GARCÍA MARTÍNEZ

Fernando García martínez UD III. ESTRUCTURAS MIXTAS Y DE MADERA

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UD III. MODELIZADO Y CÁLCULO DE SOLICITACIONES

La estructura de la marquesina de madera se compone de seis pórticos paralelos, separados entre sí 4m. Dos de ellos apoyan en el suelo en ambos lados, mientras que el resto, sólo en uno de sus lados dejando el otro extremo volado con una gran luz de en voladizo. El voladizo se sustenta con unos cables de acero que lo atirantan.

Todos los pórticos están formados por dos soportes separados una luz de 15 m, una viga curva continua de sección variable y un cable en la parte posterior que llega al suelo, para hacer que la estructura sea intraslacional en el mismo plano del pórtico. Para que la estructura sea intraslacional en su plano perpendicular se han colocado dos vigas contraviento en las crujías extremas que llegan al suelo mediante cruces de San Andrés.

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Para contrarrestar el esfuerzo de la succión del viento en el extremo

volado del pórtico, se ha pensado colocar dos cables de acero fuera del plano del pórtico, para que además ayuden a la intraslacionalidad del pórtico.

Los pilares están compuestos por dos secciones de madera, unidas por pasadores cada metro para reducir el esfuerzo de pandeo, que permiten que la viga pase entre los mismos y no transmita momentos al soporte. En la parte superior, en el último pasador, a modo de mástil se sujeta el cable que atiranta los voladizos.

La viga tiene un ancho constante de 240 mm, aunque el canto varía desde los 240 mm en la parte posterior, hasta los 1300 mm en la parte central del vano con mayor luz, (desde el soporte al extremo del voladizo 26,6 m).

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Todas las vigas y pilares se han predimensionado con madera

laminada homogénea GL28 h, los tirantes con acero Y1860 y las correas de madera maciza C-18.

Todos los apoyos de la estructuras son articulaciones, para evitar que la estructura transmita momentos a la cimentación, hecho que facilita materialización de la unión.

Se han colocado relajaciones de giro sobre el eje z en todos los extremos de barras de las correas, ya que se han considerado que fuesen biapoyadas con una sección obtenida por cálculo en el predimensionado de 100 x 210 mm.

También hay relajaciones de giro sobre el eje x, en los extremos de los pasadores próximos al soporte para permitir que la viga no transmita momento al pilar.

Tras modificar las combinaciones por defecto del programa de cálculo Architrave adaptándolas a las obtenidas en la segunda práctica.

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Al analizar las solicitaciones a las que está sometida la estructura, se observa que el cable hace que el voladizo se comporte como una viga atirantada, siendo el cable el cordón traccionado y la viga la sección comprimida. Los momentos en el centro de la viga son considerables (valor aproximado de -800 KN.m en los pórticos centrales). De todos modos predimensionado adoptado con ciertas modificaciones cumpliría el Estado Límite Último.

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Pero al revisar la deformación producida, se observa que se llegan a alcanzar flechas de 78,44 cm en la punta del voladizo. Valores muy superiores a los permitidos por normativa en relación a la luz, (26,6 m/300= 8,8 cm). Por tanto no se da por valido el diseño de la marquesina, y aprovechando las ventajas del programa de cálculo se va modificar la estructura, para mejorar el proyecto y tratar de llegar al modelo óptimo.

Para ello se aumenta la altura de los soportes centrales 6 m, para que el cable pueda sujetar el voladizo desde el extremo, y que el axil del cable tenga una componente vertical mayor. También se modifica el ángulo del cable de la parte posterior haciendo coincidir con el del tirante, para facilitar la transmisión de cargas al terreno.

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Al analizar las solicitaciones de la estructura se comprueba que la estructura trabaja de forma muy parecida al modelo anterior, pero la carga axil a la que están solicitados los cables ha aumentado de forma considerable.

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En cuanto a la deformada de la estructura, en punta de voladizo el

desplazamiento en z es de 6,8 cm, valor que cumple con las limitaciones del Estado Límite de Servicio ( 8,8, cm).

Aunque los valores obtenidas sean válidos, el diseño que cumple las limitaciones no era la idea de proyecto que se buscaba, ya que el soporte central ahora adquiere demasiada dimensión en el proyecto, perdiéndose la idea de superficie continua curvada que va despegándose del terreno.

Para no perder la idea de proyecto, se opta por modelizar una tercera opción con soportes inclinados en el extremo del voladizo formados por dos perfiles UPN 300 soldados formando una sección rectangular cerrada. Además de eliminar los soportes y tirantes que sustentaban el voladizo.

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Al analizar las solicitaciones de la tercera modelización, se comprueba que las barras están menos solicitadas, y los momentos y axiles son menores. Además la estructura se deforma mucho menos, donde el desplazamiento en z es de 8,8 cm que cumple con las limitaciones de flecha (30 m /300= 10 cm).

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En conclusión, el modelo que se va a desarrollar el dimensionado de la marquesina va a ser este tercero y último, ya que sigue la idea de proyecto buscada, además de trabajar mejor de forma conjunta y ser un modelo más optimizado que si fuese un proyecto real, tendría un menor coste económico y mayor facilidad de construcción.

Por resumir y por la gran cantidad de barras, se van a mostrar los valores máximos de las solicitaciones del tercer pórtico.

ELU

Viga

Axil máximo: -247,17 KN

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Cortante máximo: +126,91 KN

Momento negativo máximo: -359,15 KN.m

Momento positivo máximo: +350,24 KN.m

Soporte

Axil máximo: -104,97 KN

Cortante máximo: 30,1 KN

Momento negativo máximo: 0 KN.m

Momento positivo máximo: 0 KN.m

Correas

Predimensionado madera C-18, sección 10 x 21 cm

Axil máximo: -20,69 KN

Cortante máximo: 10,73 KN

Momento negativo máximo: -13.85 KN.m

Momento positivo máximo: 0 KN.m

ELS

Viga

Desplazamiento en z en vano 1: 8,52 cm frel=8,52/2760=1/309

Desplazamiento en z en vano 2: 1,56 cm frel=1,56/1474=1/1058

Correa

Desplazamiento en z: 6,43 cm frel=6,43/400=1/158