diseño estacion de bomberos en cupula mexico.pdf

ESCUELA TCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS

INDUSTRIALES Y DE TELECOMUNICACIN

Titulacin:

INGENIERO TCNICO INDUSTRIAL MECNICO

CON INTENSIFICACIN EN DISEO INDUSTRIAL Ttulo del proyecto:

DISEO DE UNA ESTACIN DE BOMBEROS EN CPULA

DOCUMENTO 1: MEMORIA

Autor: Camilo Valdecantos Jimnez Tutor: F. Javier Domnguez Equiza

Tudela, julio 2013

A mis padres

A mi hermano

A mi ta

A mi tutor

A mis amigos y compaeros

Gracias a todos por vuestro gran apoyo y vuestra paciencia

PFC Diseo de una estacin de bomberos en cpula i

RESUMEN El presente proyecto fin de carrera tiene como objetivo encontrar una buena solu-

cin al problema que actualmente se plantea en la ciudad de Tudela de que, con las limi-tadas instalaciones del parque de bomberos existente se puedan cubrir de forma eficaz y eficiente todas las necesidades que se plantean en la poblacin por las distintas situa-ciones de emergencia que se pueden producir en la misma.

Una primera conclusin ha sido la necesidad de definir una nueva estacin de bomberos y de tener en cuenta en su diseo tanto caractersticas funcionales como no funcionales (eficiencia energtica, esttica, etc.)

Una vez realizadas las actividades de revisin comparativa de otras estaciones de bomberos, y el anlisis de materiales y estructuras, se tom la decisin de optar por una estructura de acero en cpula que toma como modelo la de la estacin de bomberos de Houten (Holanda), dotndola de servicios de intervencin, con espacio para la flota de vehculos y equipos de salvamento, adems de zona habitable para personal.

Una vez realizados todos los clculos pertinentes, se analizaron los resultados ob-tenidos, extrayendo como conclusiones que el coste del edificio es reducido teniendo en cuenta su envergadura, la distribucin de espacios permite un flujo de salida y entrada de vehculos mayor y una habitabilidad muy superior comparada con el edificio actual, con lo cual se cumplieron los objetivos previstos. No obstante, dado que no es posible abarcar en un proyecto fin de carrera toda la complejidad que supone el diseo de esta estacin, se proponen algunas lneas de continuacin como completar el resto de insta-laciones del edificio, estudio de aislamiento trmico o un anlisis completo de seguridad anti incendios.

El coste estimado de la construccin de la estacin de bomberos diseada asciende a 664.120,60, incluyendo el total de ejecucin material, gastos generales, beneficio industrial e I.V.A.

ii PFC Diseo de una estacin de bomberos en cpula

PFC MEMORIA Diseo de una estacin de bomberos en cpula iii

Tabla de contenidos 1 INTRODUCCIN .................................................................................................... 1

1.1 Motivacin ......................................................................................................... 11.2 Objetivos ............................................................................................................ 21.3 Metodologa y Plan de trabajo ........................................................................... 3

1.3.1 Gua metodolgica ...................................................................................... 31.3.2 Plan de trabajo ............................................................................................ 6

1.4 Organizacin del documento ............................................................................. 62 ANTECEDENTES ................................................................................................... 9

2.1 Caractersticas de las estaciones de bomberos ................................................... 92.2 Anlisis de materiales ...................................................................................... 11

2.2.1 Ciencia e ingeniera de materiales ............................................................ 112.2.2 El acero como material de construccin ................................................... 122.2.3 Criterios para la seleccin del acero como material de construccin para este proyecto ........................................................................................................... 13

2.3 Diseo y construccin industrial ...................................................................... 142.3.1 Introduccin a los elementos bsicos de diseo ....................................... 142.3.2 Estructuras metlicas de acero .................................................................. 142.3.3 Tipologas de Forjado ............................................................................... 172.3.4 Uniones estructurales ................................................................................ 24

2.4 Normativas sobre diseo y construccin de edificios ...................................... 262.4.1 Normativa europea: Eurocdigos Estructurales ....................................... 262.4.2 Normativa nacional................................................................................... 27

2.5 Requisitos para la seguridad estructural .......................................................... 302.5.1 Documentos bsicos del CTE sobre Seguridad Estructural ..................... 302.5.2 Anlisis estructural y dimensionado, segn el DB SE ............................. 312.5.3 Normativa EAE. Instruccin de Acero Estructural .................................. 402.5.4 Anlisis estructural en la EAE .................................................................. 422.5.5 Otras normativas CTE: Eficiencia energtica .......................................... 42

2.6 Normativa especfica para estaciones de bomberos......................................... 432.6.1 Normas DIN 14092 .................................................................................. 43

2.7 Herramientas .................................................................................................... 462.7.1 Herramientas de clculo y diseo ............................................................. 462.7.2 Herramienta usada para el clculo de la estructura del PFC ................... 462.7.3 Otras herramientas software ..................................................................... 47

3 DESCRIPCIN DE LA ESTACIN DE BOMBEROS ....................................... 493.1 Introduccin ..................................................................................................... 49

iv PFC Diseo de una estacin de bomberos en cpula

3.2 Consideraciones de planteamiento ................................................................... 493.2.1 Caractersticas de la instalacin actual ..................................................... 503.2.2 Requisitos que debe cumplir la nueva estacin ........................................ 51

3.3 Solucin proporcionada ................................................................................... 533.3.1 Configuracin general .............................................................................. 533.3.2 Distribucin en planta ............................................................................... 543.3.3 Estructura primaria Prticos .................................................................. 563.3.4 Estructura secundaria - Vigas de atado y arriostramientos....................... 583.3.5 Cerramiento .............................................................................................. 593.3.6 Correas ...................................................................................................... 603.3.7 Forjados .................................................................................................... 623.3.1 Cimentacin .............................................................................................. 62

4 CALCULO ESTRUCTURAL DE LA INSTALACIN ....................................... 654.1 Introduccin ..................................................................................................... 654.2 Geometra y dimensiones globales de la estacin ............................................ 654.3 Determinacin de las acciones sobre un prtico intermedio ........................... 694.4 Tipologa de las acciones a considerar............................................................. 714.5 Acciones permanentes (G) Peso propio ........................................................ 714.6 Acciones variables ........................................................................................... 72

4.6.1 Sobrecarga de uso ..................................................................................... 724.6.2 Sobrecarga de nieve .................................................................................. 744.6.3 Sobrecarga de viento ................................................................................ 794.6.4 Resumen de cargas debidas al viento en un prtico intermedio. ............ 106

4.7 Resumen de cargas sobre un prtico intermedio ........................................... 1114.8 Dimensionado de un prtico intermedio ........................................................ 119

4.8.1 Dimensionados de las barras del prtico intermedio 2 ........................... 1204.9 Estructura completa del edificio .................................................................... 126

4.9.1 Extensin del clculo del prtico 2 a todos los prticos ........................ 1264.9.2 Dimensionado resultante ........................................................................ 132

4.10 Resumen de resultados ............................................................................... 1344.10.1 Clculos de la estructura metlica .......................................................... 1344.10.2 Calculo de la cimentacin....................................................................... 136

5 DIMENSIONADO DE LOS PANELES DE LA CUBIERTA ............................ 1375.1 Seleccin del tipo de panel ............................................................................ 1375.2 Paneles en la cubierta de la estacin de bomberos ........................................ 138

6 FORJADO ............................................................................................................ 1436.1 Forjado ........................................................................................................... 143

PFC MEMORIA Diseo de una estacin de bomberos en cpula v

7 DIMENSIONADO DE LAS CORREAS ............................................................. 1477.1 Introduccin ................................................................................................... 1477.2 Dimensionado de las correas de cubierta ....................................................... 1477.3 Dimensionado de las correas en los laterales ................................................. 151

8 CONCLUSIONES Y TRABAJOS FUTUROS ................................................... 1538.1 Anlisis de los resultados obtenidos .............................................................. 1538.2 Cumplimiento de objetivos ............................................................................ 1538.3 Conclusiones sobre el trabajo realizado ......................................................... 1548.4 Posibles lneas de continuacin ..................................................................... 155

9 BIBLIOGRAFA .................................................................................................. 157

vi PFC Diseo de una estacin de bomberos en cpula

ndice de figuras Figura 2-1. Ejemplo de cubierta en arco......................................................................... 16Figura 2-2. Viga de borde en forjado mixto ................................................................... 19Figura 2-3. Forjado integrado con vigas asimtricas y placas de hormign prefabricado ........................................................................................................................................ 22Figura 2-4. Vigas alveolares secundarias de grandes luces con aberturas circulares ..... 23Figura 2-5. Vigas laminadas en caliente con la proteccin a fuego aplicada en taller ... 23Figura 2-6. Construccin de forjado mixto con placas alveolares y vigas aligeradas .... 24Figura 2-7. Uniones articuladas viga-pilar ..................................................................... 25Figura 2-8. Unin viga-viga con rebaje en viga secundaria ........................................... 26Figura 2-9. Valor bsico de la velocidad del viento, vb .................................................. 35Figura 2-10 Accin del viento en cubiertas cilndricas .................................................. 36Figura 2-11. Accin del viento en cubiertas esfricas .................................................... 37Figura 2-12. Sobrecarga de nieve en captales de provincia .......................................... 38Figura 3-1. Fotografa de la estacin de bomberos de Tudela (junio 2013) ................... 50Figura 3-2. Montaje en 3D del edificio proyectado, en su ubicacin ............................. 53Figura 3-3. Distribucin de la planta baja ...................................................................... 54Figura 3-4. Distribucin de la primera planta en altura .................................................. 55Figura 3-5. Distribucin de la planta alta ....................................................................... 55Figura 3-6. Imagen de uno de los prticos intermedios ................................................. 56Figura 3-7. Imagen de uno de los prticos laterales del edificio .................................... 57Figura 3-8. Representacin de la divisin en tramos del arco principal......................... 57Figura 3-9. Ejemplo de unin de vigas por tramos, mediante planchas atornilladas ..... 58Figura 3-10. Vista de las vigas de atado en pared interior y cubierta del edificio ......... 58Figura 3-11. Arriostramientos en fachada interior y cubierta ........................................ 59Figura 3-12. Renderizado del edificio, con el panel tipo sndwich colocado en cubierta y fachada ......................................................................................................................... 60Figura 3-13. Disposicin de las correas de la cubierta. Perfiles no escalados ............... 61Figura 3-14. Correas de las fachadas. Perfil no escalado ............................................... 61Figura 3-15. Imagen de los forjados colaborantes. Perfiles no escalonados .................. 62Figura 3-16. Ejemplo de placa de anclaje....................................................................... 63Figura 4-1. Aspecto general del edificio de la estacin de bomberos ............................ 66Figura 4-2. Vistas de alzado y planta del edificio (dimensiones en metros) ................. 66Figura 4-3. Dimensiones de la seccin de la nave y del portn .................................... 67Figura 4-4. Forma general del prtico tipo y zapatas de cimentacin ........................... 67Figura 4-5. Dimensiones principales del prtico tipo..................................................... 68Figura 4-6. Esquema de los prticos de la estructura metlica de la estacin ................ 68Figura 4-7. Espaciado entre prticos que constituyen la estructura principal ............... 69Figura 4-8. Divisin de semiprticos en 5 tramos para el clculo de la accin de la nieve ........................................................................................................................................ 70Figura 4-9. Variacin de los ngulos de la pendiente media en altura de los 5 tramos . 70Figura 4-10. Representacin de la carga en la hiptesis CARGA PERMANENTE ...... 72Figura 4-11. Representacin de las cargas en la hiptesis SOBRECARGA DE USO . 74Figura 4-12. Pendientes de los 5 tramos de cada semiprtico, en grados ..................... 75Figura 4-13. Representacin de la carga en la hiptesis NIEVE SIMTRICA. ........... 76Figura 4-14. Representacin de la carga en la hiptesis NIEVE ASIMTRICA 1 ...... 77Figura 4-15. Representacin de la carga en la hiptesis NIEVE ASIMTRICA 2 ...... 78Figura 4-16. Zonas climticas de invierno (figura E.2 del DB-SE-AE)........................ 78

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Figura 4-17. Direccin del viento transversal. Viento a 0 grados. . Error! Marcador no definido.Figura 4-18. Direccin del viento longitudinal. Viento a 90 grados .............................. 81Figura 4-19. Valor bsico de la velocidad del viento segn zona geogrfica ................ 81Figura 4-20. Clculo del viento en una cubierta cilndrica (adaptado del DB-SE-AE) . 82Figura 4-21 Adaptacin de la figura D12 del DB-SE-AE para el caso de g =0 ............. 83Figura 4-22. Dimensiones de las zonas A, B y C de carga del viento. ........................... 85Figura 4-23. Dimensiones de las zonas A, B y C de carga del viento. ........................... 86Figura 4-24. Dimensiones de las zonas D y E de carga del viento................................. 87Figura 4-25. Situacin de las zonas A, B, C, D y E en los laterales de la nave ............. 89Figura 4-26. Situacin de las zonas F, G, H e I de una nave con cubierta a dos aguas ........................................................................................ Error! Marcador no definido.Figura 4-27. Zonas de carga en la cubierta en cpula. Viento a 90. Vista en planta .... 93Figura 4-28. Zonas de carga en la cubierta en cpula del edificio. Viento a 90 ........... 94Figura 4-29. Accin del viento a 90 en los paramentos verticales frontales. Zona J .... 95Figura 4-30. Accin del viento a 90 en los paramentos verticales frontales. Zona K ... 96Figura 4-31. Resumen de las zonas de carga para el viento a 90 grados ........................ 98Figura 4-32. Zonas de carga A a E representadas en la cpula poligonal .................... 101Figura 4-33. Cotas z de las zonas de carga A a E en la cpula poligonal. Viento a 0 101Figura 4-34. Zonas de carga F a J. Viento a 90. .......................................................... 102Figura 4-35. Ancho de banda para el clculo de la carga de un prtico ....................... 107Figura 4-36. Cargas distribuidas en zonas A, B y C del prtico intermedio. Hiptesis H1 ...................................................................................................................................... 108Figura 4-37. Cargas distribuidas en las zonas H del prtico intermedio. Hiptesis H2 108Figura 4-38. Cargas distribuidas en la zona H del prtico intermedio. Hiptesis H3 .. 109Figura 4-39. Cargas distribuidas en la zona H del prtico intermedio. Hiptesis H4 .. 109Figura 4-40. Cargas distribuidas en la zona H del prtico intermedio para la hiptesis H ...................................................................................................................................... 110Figura 4-41. Cargas distribuidas en la zona H del prtico intermedio para la hiptesis H6 ................................................................................................................................. 111Figura 4-42 ................................................................................................................... 113Figura 4-43 ................................................................................................................... 113Figura 4-44 ................................................................................................................... 114Figura 4-45 ................................................................................................................... 114Figura 4-46 ................................................................................................................... 115Figura 4-47 ................................................................................................................... 116Figura 4-48 ................................................................................................................... 116Figura 4-49 ................................................................................................................... 117Figura 4-50 ................................................................................................................... 117Figura 4-51 ................................................................................................................... 118Figura 4-52 ................................................................................................................... 118Figura 4-53. Discretizacin del arco real...................................................................... 119Figura 4-54. Acotacin del arco en la que se basan los clculos posteriores .............. 119Figura 4-55. Resultado del primer dimensionado de las barras del prtico intermedio 2 ...................................................................................................................................... 120Figura 4-56. Resultados del segundo dimensionado de las barras del prtico intermedio 2 .................................................................................................................................... 121Figura 4-57. Tercer dimensionado de las barras del prtico intermedio 2 ................... 122Figura 4-58. Cuarto dimensionado de las barras del prtico intermedio 2. .................. 122

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Figura 4-59. Resultados del quinto dimensionado de las barras del prtico intermedio 2 ...................................................................................................................................... 123Figura 4-60. Resultados del sexto dimensionamiento de las barras del prtico intermedio 2 .................................................................................................................. 124Figura 4-61. Resultados del 7 dimensionamiento de las barras del prtico intermedio 2 ...................................................................................................................................... 125Figura 4-62. Cotas horizontales que constituyen la base de los perfiles ...................... 127Figura 4-63. Vista de los nueve prticos generados ..................................................... 127Figura 4-64. Agrupacin de prticos ............................................................................ 128Figura 4-65. Representacin de la sobrecarga de uso sobre los forjados ..................... 128Figura 4-66. Sobrecarga de uso sobre los forjados aadiendo pilares hastiales ........... 129Figura 4-67. Representacin en detalle de los pilares hastiales girados 90 ................ 129Figura 4-68. Hastiales de la parte derecha articulados en las vigas de forjado ............ 130Figura 4-69. Vigas de atado de la pared interior, articulando sus extremos ................ 130Figura 4-70 Vista de las vigas de atado de los arcos principales ................................. 131Figura 4-71. Vista de la estructura con los arriostramientos incluido .......................... 132Figura 4-72. Dimensionado de las barras de los 7 prticos centrales ........................... 133Figura 4-73. Dimensionado de las barras de los 2 prticos hastiales .......................... 133Figura 4-74. Dimensionado de las barras de la fachada interior .................................. 134Figura 5-1. Panel Ondatherm 1040 TS ......................................................................... 137Figura 5-2. Caractersticas geomtricas del panel Ondatherm 1040 TS curvado ........ 138Figura 5-3. Separacin entre apoyos ............................................................................ 138Figura 5-4. Colocacin de las placas como cubierta del edificio ................................. 139Figura 5-5. Vista de la cubierta formada por paneles de diferentes radios interiores .. 141Figura 6-1. Forjado con chapa colaborante .................................................................. 143Figura 6-2. Ejemplo de forjado colaborante COFRAPLUS 60 (de ArcelorMittal) ..... 144Figura 7-1. Cotas del prtico ........................................................................................ 147Figura 7-2. Representacin simplificada del prtico para el clculo de las correas en cubierta ......................................................................................................................... 148Figura 7-3. Resultado del dimensionado de las correas en cubierta ............................. 148Figura 7-4. Esquema del prtico usado para el clculo de las correas ......................... 149Figura 7-5. Clculo de correas en cubierta con perfiles conformados en C ................. 149Figura 7-6. Dimensionado de las correas en cubierta, con perfiles CF-250 x 4 ........... 150Figura 7-7. Clculo de correas en cubierta con perfiles laminados HEB ..................... 150Figura 7-8. Dimensiones del prtico para el clculo de las correas en los laterales .... 151Figura 7-9. Clculo de las correas en laterales con perfiles HEB ................................ 151Figura 7-10. Perfiles HEB 120 sobre los laterales del prtico ..................................... 152Figura 7-11. Ampliacin del lateral de la Figura 7-10 ................................................. 152

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ndice de tablas Tabla 2-1 Valores del coeficiente de exposicin ce ........................................................ 35Tabla 4-1. Extracto de la tabla 3.1 del DB-SE-AE ......................................................... 73Tabla 4-2. Coeficientes de forma para el clculo de la carga de nieve en la cubierta ... 76Tabla 4-3. Sobrecarga de nieve en un terreno horizontal (del DB-SE-AE) .................. 79Tabla 4-4. Situaciones de clculo de los coeficientes de presin exterior ..................... 83Tabla 4-5 Clculo del coeficiente elico Cpe,10 en cubierta cilndrica, viento transversal ........................................................................................................................................ 84Tabla 4-6. Coeficientes elicos para parmetros verticales del edificio diseado ......... 87Tabla 4-7. Parmetros de las zonas laterales. Viento a 0 ............................................. 88Tabla 4-8. Coeficientes de presin exterior en la cubierta y en los laterales. Viento a 0 ........................................................................................................................................ 89Tabla 4-9. Coeficientes de presin para cubiertas a dos aguas de construcciones difanas ........................................................................................................................................ 90Tabla 4-10. Dimensiones de las zonas situadas en la cubierta. Viento a 90 ................. 92Tabla 4-11. Coeficientes de presin exterior en las zonas laterales. Viento a 90 ......... 94Tabla 4-12. Parmetros de las zonas frontales. Viento a 90 ......................................... 96Tabla 4-13. Coeficientes elicos (adaptados de la Tabla D3 del DB-SE-AE) ............... 97Tabla 4-14. Coeficientes de presin exterior en los frontales ........................................ 97Tabla 4-15. Clculo de los coeficientes de presin exterior en los frontales. Viento a 90 ........................................................................................................................................ 97Tabla 4-16. Tabla resumen de los coeficientes de presin interior ................................ 99Tabla 4-17. Coeficientes para cada tipo de entorno (Tabla D.2 del DB-SE-AE)......... 100Tabla 4-18. Parmetros relativos al grado de aspereza para una zona IV .................... 100Tabla 4-19.Coeficientes de exposicin exterior para todas las zonas de carga. ........... 102Tabla 4-20. Carga esttica equivalente a la accin del viento. Hiptesis H1: viento a 0 ...................................................................................................................................... 103Tabla 4-21. Carga esttica equivalente a la accin del viento. Hiptesis H2 .............. 104Tabla 4-22. Carga esttica equivalente a la accin del viento. Hiptesis H3 ............... 104Tabla 4-23. Carga esttica equivalente a la accin del viento. Hiptesis H4 .............. 105Tabla 4-24. Carga esttica equivalente a la accin del viento. Hiptesis H5 .............. 105Tabla 4-25. Carga esttica equivalente a la accin del viento. Hiptesis H6 .............. 106Tabla 4-26. Resumen de cargas lineales a aplicar por hiptesis .................................. 107Tabla 4-27. Resumen de cargas lineales a aplicar para las hiptesis H5 y H6 ............. 110Tabla 4-28. Resumen de las distribuciones de carga, sus hiptesis y figuras .............. 112Tabla 4-29. Resumen de mediciones de la estructura metlica .................................... 135Tabla 4-30. Medicin de las superficies a pintar de los perfiles de acero .................... 135Tabla 4-31. Elementos de cimentacin......................................................................... 136Tabla 4-32. Arranques .................................................................................................. 136Tabla 5-1. Cargas mximas admisibles en Kg/m2 en funcin de luz entre apoyos ...... 139Tabla 5-2. Arco exterior mximo de los paneles Ondatherm 1040TS curvados .......... 140Tabla 5-3. Radio interior de cada panel ........................................................................ 141Tabla 6-1. Espesores ..................................................................................................... 145Tabla 6-2. Caractersticas tcnicas ............................................................................... 146

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PFC MEMORIA Diseo de una estacin de bomberos en cpula xi

Glosario de acrnimos y abreviaturas EPI Equipo de Proteccin Integral ERA Equipo Respiratorio Autnomo HE CTE-DB Habitabilidad y Energa (DB del CTE) HR CTE-DB Proteccin frente al Ruido (DB del CTE) HS CTE-DB Salubridad (DB del CTE) ICES ndice de Contribucin de la Estructura a la Sostenibilidad IPE Perfil Europeo en doble T (I) ISMA ndice de Sensibilidad Medioambiental LOE Ley de Ordenacin de la Edificacin LWAC Lightweight Aggregate Concrete (Hormign ligero) NCSR Norma de Construccin Sismorresistente

NDP National Determination Parameters (Parmetros de determinacin nacio-nal)

NWC Normal-Weight Concrete (Hormign normal) Pa Pascal, unidad de presin del Sistema Internacional =1 kg/(ms2) RFCS Research Fund for the Coal and Steel (Fondo de Investigacin del Carbn

y del Acero) RITE Reglamento de Instalaciones Trmicas de los Edificios SE Seguridad Estructural SE-A Seguridad Estructural - Acero SE-AE Seguridad Estructural - Acciones en la edificacin SE-C Seguridad Estructural - Cimientos SUA CTE-DB Seguridad de Utilizacin y Accesibilidad (DB del CTE) TC Technical Committe (Comit Tcnico)

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1 INTRODUCCIN

En este captulo se da una descripcin general del proyecto de fin de carrera. En pri-mer lugar se motiva y justifica la eleccin del tema. A continuacin se presentan los obje-tivos generales del proyecto y se introduce el planteamiento del problema y el plan de tra-bajo que se ha seguido para llevarlo a cabo. Finalmente se presenta el esquema de conteni-dos de la memoria.

1.1 Motivacin

Este documento describe las actividades llevadas a cabo para la realizacin del pro-yecto fin de carrera y los resultados ms relevantes obtenidos. Como todo proyecto fin de carrera, el trabajo realizado bajo la supervisin del tutor he permitido poner en prctica muchos de los conocimientos adquiridos y de las experiencias acumuladas a lo largo de la carrera, para plantear un problema tcnico concreto, la construccin de una estacin de bomberos y solucionarlo mediante un diseo innovador que proporciona una solucin til, prctica y atractiva visualmente, tanto por su forma como por su funcionalidad.

La eleccin del objetivo de diseo de este proyecto proviene de una idea inicialmente sugerida por el alumno y aceptada por el tutor.

En concreto se trata de una estacin de bomberos en cuyo diseo se ha intentado que el proyecto suponga una contribucin original tanto en la estructura adoptada, en forma de cpula, como en los materiales empleados, de modo que se consiga una mejora considera-ble sobre la estacin de bomberos actualmente existente en Tudela.

En el diseo de una edificacin de estas caractersticas influyen notablemente aspectos tales como la necesidad de proporcionar grandes luces exentas de pilares, espacio suficien-te para una circulacin fluida, la integracin de los servicios en el edificio y la influencia de las condiciones de acceso local y en obra durante el proceso de construccin.

Algunos estudios comparativos de costes muestran que la estructura del edificio solo es, generalmente, el 10% del coste total de la construccin y que la influencia en la elec-cin de la cimentacin, los servicios y revestimientos en la estructura del edificio implican a menudo un ahorro significativo en los costes finales. Por lo tanto, el mejor diseo prcti-co es una sntesis de temas arquitectnicos, estructurales, de servicio, constructivos y logs-ticos. Y, cuando se tienen en cuenta todos estos aspectos, las soluciones que predominan para el diseo estructural en edificacin comercial o industrial son las de acero de grandes luces habilitadas para la integracin de servicios. Esta es una de las razones ms importan-tes que nos han motivado a elegir una estructura de acero en cpula para el diseo de nues-tro proyecto de fin de carrera.

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1.2 Objetivos

El presente proyecto fin de carrera tiene como objetivo general aplicar los conoci-mientos adquiridos en la carrera a la bsqueda y desarrollo de una buena solucin, innova-dora, til, duradera y estticamente atractiva, al problema que actualmente tiene la ciudad de Tudela para cubrir de forma eficaz y eficiente todas las necesidades que se pueden plan-tear en la poblacin cuando se producen situaciones de emergencia (incendios, derrumbes, etc.) dadas las limitadas instalaciones del parque de bomberos existente

Este objetivo no puede conseguirse intentando slo reformar la instalacin actual ya que, debido al notable aumento de equipos y servicios que ha sido necesario asumir, la estacin de bomberos actual ha quedado prcticamente obsoleta.

Resulta necesario disear unas nuevas y mejores instalaciones ms acordes con las ne-cesidades y posibilidades actuales, teniendo en cuenta no slo la funcionalidad necesaria para atender todas las situaciones de emergencia que se puedan presentar en la poblacin, sino considerando que un diseo actual debe cubrir adems otros requisitos no funcionales, entre ellos, los estticos (armona de formas en todos sus componentes, ergonoma, etc.) y los energticos, buscando la mayor eficiencia posible (imprescindible en estos tiempos de crisis) a la hora de elegir los materiales sostenibles, duraderos, de bajo consumo, y que respetan el medio ambiente (reciclables, ecolgicos, etc.), de modo que el resultado final del diseo sea una estacin de bomberos innovadora, esttica, eficiente y perdurable.

Este objetivo general se concreta en los siguientes objetivos especficos:

Determinar los requisitos funcionales y no funcionales de una estacin de bomberos, estudiando estaciones de bomberos diseadas en los ltimos aos para decidir la defi-nicin de un modelo innovador y esttico de estructura en cpula.

Reconocer las caractersticas de las estructuras y materiales ms adecuados para el mo-delo de estructura seleccionado.

Llevar a cabo el diseo y los clculos relativos a la estructura metlica soporte de un edificio en cpula, partiendo de las necesidades detectadas en el anlisis previo.

Complementar el diseo de la estructura soporte con el diseo y clculo de otras estruc-turas del edificio, teniendo en cuenta todos los servicios requeridos para el trabajo y es-tancia del personal, los servicios de mantenimiento de todo el equipamiento, incluido el material auxiliar, y la gestin de estacionamiento, acceso y circulacin de los vehcu-los.

Una vez analizados los resultados obtenidos de los diseos y de sus clculos, extraer conclusiones sobre los logros alcanzados y sugerir posibles lneas a seguir.

Obtener una estimacin de los costes de diseo y construccin de la estacin.

PFC MEMORIA Diseo de una estacin de bomberos en cpula 3

1.3 Metodologa y Plan de trabajo

En este apartado se indican las pautas metodolgicas que se han seguido para la reali-zacin del diseo y las actividades que se han llevado a cabo para el desarrollo de todo el proyecto.

1.3.1 Gua metodolgica

La metodologa que se ha seguido para la realizacin de este proyecto fin de carrera est basada en la gua de buenas prcticas para la construccin en acero, elaborada en el proyecto europeo EuroBuild del programa RFCS (Research Fund for the Coal and Steel) [1] uno de cuyos objetivos era precisamente la elaboracin de guas de diseo para disea-dores, arquitectos y otros clientes del acero. Esta publicacin ofrece una gua til de diseo en construccin de acero en las primeras fases de planificacin del proyecto.

Esta gua est enfocada al diseo de edificios comerciales construidos con estructuras de acero y aunque una estacin de bomberos no es exactamente un edificio comercial, en la gua encontramos muchas ideas directamente aplicables a nuestro diseo y otras que, no siendo directamente aplicables, son extrapolables.

La gua contempla siete factores clave en el diseo de un edificio. El primero de ellos que se refiere a aspectos del mercado en edificacin comercial es el menos relacionado con nuestra propuesta por lo que, para definir nuestra metodologa y plan de trabajo, slo he-mos tenido en cuenta los seis siguientes:

Programa de construccin que debe ser considerado del mismo modo que la eva-luacin de los costes de la estructura, servicios, revestimientos y acabados debido a la gran influencia del proyecto estructural tanto en el programa constructivo como en el coste final. Si lo que se busca en el programa de construccin es rapidez, faci-lidad para futuras modificaciones y un retorno ms rpido de inversin, lo ms re-comendable es el empleo de acero.

Aspectos constructivos, como las condiciones del solar, las gras a utilizar o los requisitos de tiempo de construccin, que siendo muy importantes en proyectos reales no se han tenido en cuenta en profundidad en este proyecto por tratarse de un diseo acadmico.

Aspectos de diseo, que se concretan en: o Vida til, mayor para la estructura principal que para otros elementos construc-

tivos (por ejemplo, los servicios pueden tener una vida til de unos 15 aos frente a los 60 aos que puede presentar la estructura). Por ello es importante considerar la flexibilidad que debe proporcionar la estructura en su interior para facilitar flexibilidad y accesibilidad en futuras modificaciones. Una forma de conseguirlo es disear una estructura de acero con grandes luces para minimi-


zar los pilares interiores, techos de mayor altura y mayor libertad en la distribu-cin de servicios.

o Integracin de servicios. La decisin de integrar en el forjado los servicios, es-pecialmente el sistema de aire acondicionado y la iluminacin, o de suspender stos bajo la estructura, afecta a la eleccin de esta estructura, al sistema de pro-teccin de incendios, a los detalles de cerramiento y a la altura total del edificio. Ciertos servicios pueden integrarse a travs de las aberturas en las vigas de ace-ro, que pueden ser individuales o ser mltiples y distribuirse forma regular o irregular en vigas armadas. Las vigas alveolares que presentan aberturas circu-lares regulares en el alma se crean soldando dos partes de un perfil de acero la-minado, ganando as canto en la viga respecto del perfil inicial, las partes supe-rior e inferior del perfil de acero inicial pueden cortarse en diferentes tamaos, de diferentes tipos de vigas, e incluso combinar diferentes calidades del acero, en secciones hbridas. Esto permite una solucin eficiente para la integracin de servicios a la vez que se incrementa la resistencia a flexin y la rigidez. Los sis-temas de forjado integrado presentan un canto mnimo y dan flexibilidad en cuanto a la distribucin de servicios, aun as, se siguen desarrollando formas innovadoras de forjados integrados, por ejemplo para que el acero inoxidable de la chapa est expuesto y acte para regular la temperatura interna mediante la capacidad trmica de la losa. De este modo, el sistema de aire acondicionado y de iluminacin quedan integrados y visibles.

o Vibraciones del forjado. Aunque se puede medir la respuesta del forjado estruc-tural en trminos solo de frecuencia natural y considerarlo satisfactorio si esta frecuencia es mayor que 4 Hz, este criterio bsico no es apropiado para las zo-nas ms silenciosas en las que se percibirn ms las vibraciones y resultar ms adecuado medirlo en trminos de aceleracin: una aceleracin elevada indicar una respuesta dinmica ms perceptible para los usuarios. Un aumento de la masa que participa en el movimiento hace que se note menos la respuesta vibra-toria, por ello, los problemas dinmicos sern menores si se usan vigas de gran luz, con mayor masa efectiva, que con luces menores, contradiciendo el mtodo de frecuencia natural. La respuesta dinmica del forjado tambin se reduce con la amortiguacin a travs de particiones perpendiculares a los elementos princi-pales de vibracin, pero este factor puede resultar poco fiable en el diseo por lo difcil que es obtener un resultado exacto. En este sentido, las vibraciones son ms notorias durante la construccin cuando el edificio est vaco que cuando se instalan equipos y se ocupa el edificio aumentando la amortiguacin hasta 3 veces ms aproximadamente.

Proteccin ante incendio, que tambin debe tenerse en cuenta aunque, por tratarse justamente del diseo de una estacin de bomberos, muchos de ellos estn inclui-dos como requisitos funcionales (sistemas de evacuacin, accesos y servicios ade-cuados, control y evacuacin de humos, equipos de prevencin y control de incen-


dios, etc.). En todo caso, en la eleccin de la configuracin estructural se deben abordar aspectos como los tamaos de los sectores de incendio, limitar la propaga-cin del fuego, y una estrategia de proteccin pasiva

o Resistencia al fuego, cumpliendo los requisitos establecidos en las normas co-rrespondientes para el comportamiento estructural entendido como un periodo mnimo de resistencia al fuego. Normalmente se debe considerar el anlisis de seguridad ante incendio considerando el desarrollo del fuego natural y su seve-ridad; el uso de elementos como los pilares parcialmente embebidos y las vigas integradas que no requieran proteccin adicional ante incendios; la influencia de la integracin de servicios en la eleccin del sistema de proteccin al fuego; el uso de otras soluciones como la pintura intumescente; o el diseo con menos vigas pero ms pesadas que supone un ahorro considerable en la proteccin an-te incendio.

Aislamiento trmico, que el ingeniero estructural debe tener en cuenta en su dise-o, por ejemplo, realizando un estudio detallado de los sistemas de apoyo para los cerramientos y los componentes de acero que rodean el aislamiento, para minimi-zar los efectos del puente trmico.

Tratamiento de cargas en la estructura, comprobaciones que necesariamente deben llevarse a cabo siguiendo la normativa vigente (Ver el apartado 2.4 en el que se describe toda la normativa aplicable). Las comprobaciones ms importantes se subdividen en:

o Pesos especficos. Generalmente, las cargas de viento se transfieren desde la fa-chada a travs de la losa de forjado hasta el ncleo de hormign, lo que incluye escaleras y ascensores. Normalmente, las vigas mixtas de gran luz requieren de contraflecha con el fin de compensar la flecha en las vigas de acero bajo cargas de peso propio. Las sobrecargas de uso son resistidas por la seccin rgida mix-ta. La flecha definitiva es una combinacin entre la fase de construccin y la flecha en servicio.

o Peso propio. El peso propio de las construcciones debera clasificarse como una accin fija permanente. Tanto en el peso propio del forjado como de la estructu-ra en s, deber considerarse una carga adicional de 0,7 kN/m2 para suelos tc-nicos, falsos techos y equipamientos para los servicios del edificio.

o Sobrecargas de uso, acciones variables que se aplican a la estructura e incluye las cargas debidas a los ocupantes, equipos, mobiliario y tabiques mviles, tambin la carga de nieve de los tejados. La magnitud de la sobrecarga vara di-rectamente segn el uso especfico de la superficie, por ejemplo se aplican dife-rentes valores para una habitacin o una zona de almacenamiento.


1.3.2 Plan de trabajo

Las actividades realizadas para la consecucin de este proyecto han incluido:

Visitas preliminares a la estacin de bomberos actual con una entrevista con el responsable de la estacin, ms un anlisis comparativo de estaciones de bombe-ros diseadas en los ltimos aos para establecer los requisitos que debe cumplir una estacin de bomberos y seleccionar un modelo especfico como punto de partida de nuestro diseo.

Revisin de guas de diseo y construccin de edificios industriales para selec-cionar una metodologa adecuada para la realizacin del proyecto.

Realizacin de las actividades previstas en la metodologa para el diseo: o revisin de caractersticas de materiales y de tecnologas utilizables, para se-

leccionar los ms adecuados,

o especificacin, diseo y clculo de la estructura principal, o especificacin, diseo y clculo del resto de estructuras,

Anlisis de resultados y extraccin de conclusiones. Elaboracin de este documento. Preparacin de la presentacin del trabajo realizado y los resultados obtenidos.

1.4 Organizacin del documento

De acuerdo con lo indicado en la normativa de proyectos fin de carrera de la Escuela Tcnica Superior de Ingenieros Industriales y de Telecomunicacin de la Universidad P-blica de Navarra [2], el proyecto se enmarca en el tipo definido como Proyecto Tcnico Profesional, ya que su objetivo es el estudio del diseo de una obra, en este caso una esta-cin de bomberos, aunque realmente su mbito est limitado al contexto de un diseo aca-dmico.

Teniendo en cuenta la normativa aplicable a este tipo de proyectos, este documento consta de las siguientes partes: Memoria, Clculos, Planos, Pliego de Condiciones, Presu-puesto y Bibliografa. Dado que la bibliografa est directamente relacionada con el conte-nido de la memoria y para facilitar el acceso directo a las referencias citadas en el texto, se ha incluido la Bibliografa al final de la Memoria.

La Memoria se inicia con este primer captulo de Introduccin en el que se exponen los motivos que han dado origen a este Proyecto Fin de Carrera, se describen los objetivos generales y especficos, se presenta la metodologa y el plan de trabajo seguidos para la consecucin del proyecto planificado y se termina con esta descripcin de cmo se organi-zan los contenidos.


En el segundo captulo de la Memoria, titulado Antecedentes, se presentan los resulta-dos del estudio de diferentes estaciones de bomberos, una revisin general de las tcnicas de diseo y construccin industrial aplicables al proyecto, una revisin de las caractersti-cas de los materiales considerados ms relevantes para este diseo, y se hace un repaso general a la normativa, nacional y europea, aplicable en general al diseo y construccin de edificios industriales y al diseo concreto de las estaciones de bomberos. El captulo finali-za con una breve exposicin de herramientas informticas de utilidad para el desarrollo del proyecto.

En el tercer captulo, Descripcin de la estacin de bomberos, se presenta de forma general el diseo realizado cuyos clculos se detallan en los cuatro siguientes captulos. En el captulo 4, Clculo estructural de la instalacin, se presentan los clculos realizados para la determinacin de las acciones sobre un prtico de la estructura y su extensin al resto de prticos para el clculo global. Los captulos 5, 6 y 7 describen el resto de clculos realizados respectivamente sobre Dimensionamiento de los paneles de cubierta, Forjados y Dimensionamiento de las correas.

El ltimo captulo est dedicado a describir las Conclusiones y trabajos futuros, fina-lizando la memoria con la Bibliografa citada en el captulo de Antecedentes.


2 ANTECEDENTES

En este captulo se describen los aspectos tericos, tcnicos y tecnolgicos que han sido tenidos en cuenta para la seleccin de modelos, estructuras y materiales utilizados en el diseo de la estacin de bomberos, objetivo de este proyecto.

2.1 Caractersticas de las estaciones de bomberos

Las estaciones de bomberos suponen un importante desafo para sus diseadores debi-do a que no son simplemente unas naves industriales en las que se desarrolla un determi-nado tipo de trabajo sino que se trata de unos centros con necesidades funcionales especfi-cas y relativamente complejas que, adems, deben estar operativos las 24 horas al da, los 365 das del ao.

En el caso concreto de este proyecto, en el que se trata de disear una nueva estacin que sustituya a la anterior por haberse quedado obsoleta, es importante empezar por pre-guntarse qu cambios han tenido lugar desde que se construy la anterior estacin de bom-beros, considerando tanto los cambios de las necesidades requeridas por la poblacin, co-mo los cambios en las tcnicas de diseo y construccin, as como los mayores requisitos relativos a la seguridad, el confort o la salud de los bomberos, o la conservacin del medio ambiente.

Distribucin interior

Entre las caractersticas principales de una estacin de bomberos se incluye la necesi-dad de espacios amplios y fcilmente accesibles para estacionar los camiones de bomberos, otras unidades de rescate y todos los equipos de respuesta a incendios. El nmero y los tipos de camiones que se mantendrn en la estacin determinarn la longitud y la altura que ser necesario que tengan estas zonas de circulacin y estacionamiento. Pero, adems, se requiere disponer de otros espacios para la limpieza y almacenamiento de todo el equi-pamiento de los bomberos y para las revisiones de mantenimiento bsico de los vehculos.

Y un aspecto al que cada vez se le da ms importancia en las estaciones de bomberos es el de una mayor compartimentacin en los espacios dedicados a facilitar la estancia del personal que trabaja en la estacin y puede que tenga que residir en ella las 24 horas del da. Las antiguas estaciones normalmente slo disponan de espacios comunes (un nica sala de estar, un slo dormitorio comn) mientras que la tendencia actual se orienta a diversificar los espacios: oficinas, varias salas, cocina, comedor, aulas de formacin o con-ferencias, cafetera, dormitorios para los turnos de noche, duchas, vestuarios, aseos, etc. En algunas de las estaciones grandes y modernas, los espacios administrativos o residenciales se ubican en edificios separados de la propia estacin de bomberos.


Tipo de estacin y necesidades a cubrir

Para enfocar adecuadamente su diseo, lo primero que se necesita especificar es qu clase de estacin se quiere disear ya que los requisitos funcionales sern distintos segn que se trate de una estacin central, que podra requerir una mayor capacidad de manteni-miento de equipos, la necesidad de mantener un archivo de documentacin, aulas y equi-pamiento para la formacin de bomberos, o incluso una zona residencial, mientras que si se trata de una subestacin bastara con que tuviera las funcionalidades ms bsicas para el funcionamiento diario.

Otro aspecto importante a considerar en el diseo, es el uso que se va a dar a la esta-cin, o lo que es lo mismo, qu tipo de llamadas recibir normalmente la estacin. Si es una estacin situada en un entorno residencial, las llamadas ms comunes sern de incen-dios o accidentes domsticos o viales. Si est cerca de un polgono industrial podra necesi-tar equipos para atender emergencias relacionadas con productos peligrosos como explo-siones, escapes de productos qumicos, etc. Tambin deber precisarse si se trata de una estacin de bomberos especializados, por ejemplo, en incendios forestales, o de rescate de alturas.

Ubicacin

Uno de los requisitos fundamentales de una estacin de bomberos ser el que tenga una buena ubicacin respecto a la zona de su atencin, en una calle suficientemente ancha por la que puedan circular fcilmente los camiones y sin problemas de trfico, de modo que pueda dar una respuesta en un tiempo razonable a la mayora de las llamadas recibidas.

Modelos de estacin considerados

Las caractersticas anteriormente indicadas se han obtenido del anlisis de algunas es-taciones de bomberos cuyo diseo aparece descrito de forma resumida en artculos accesi-bles va Web. En concreto las estaciones de bomberos analizadas han sido la estacin de bomberos En la Roca de Berg Meister Wolf [3], el Parque de Bomberos de Matar [4], el Cuartel de Bomberos en Vitacura (Santiago de Chile) [5], la Estacin de Bomberos Vitra en Weil am Rhein (Alemania) [6], la estacin de bomberos en Sulzberg-Thal (Austria) de Dietrich y Untertrifaller [7], los prototipos de nuevas estaciones de bomberos en Florida (Estados Unidos) diseados por el consorcio PGAL (Pierce Goodwin Alexander & Linvi-lle ) [8] y la estacin de bomberos en Houten (Holanda) construida por el estudio de arqui-tectura Samyn and Partners [9]. Esta ltima es la que se ha tomado como modelo bsico para el diseo realizado en este proyecto fin de carrera.


2.2 Anlisis de materiales

2.2.1 Ciencia e ingeniera de materiales

En los ltimos aos se ha incrementado notablemente la tendencia innovadora, tanto en el diseo de la estructura como en los materiales utilizados para la construccin de edi-ficios de uso industrial.

Existen muy diversas razones que motivan esta tendencia. Una de ellas es la profusin de grupos y centros de investigacin, desarrollo e innovacin tecnolgica trabajando en lo que se conoce como ciencia de los materiales, una rama del conocimiento cientfico relati-vamente reciente y extraordinariamente activa que se ocupa de investigar la relacin entre la estructura y las propiedades de los materiales con el objetivo de crear nuevos materiales con unas propiedades deseadas. Los equipos de investigacin que trabajan en la ciencia de los materiales son esencialmente multidisciplinares, ya que en ellos participan fsicos, qumicos, ingenieros, arquitectos, informticos, bilogos, etc. El Consejo Superior de In-vestigaciones Cientficas incluye un Instituto de Ciencias de los Materiales con lneas de investigacin muy activas en este tema [10].

As como antiguamente, descubrir un nuevo material con propiedades interesantes era producto del azar, de la suerte o de la intuicin, actualmente la bsqueda se fundamenta en una paciente labor de comprensin de los mecanismos por los que se unen los tomos, las molculas, los cristales e incluso la materia viva. Basndose en esta ciencia de los materia-les, es como ha surgido la ingeniera de los materiales, una rama de la ingeniera que se ocupa del diseo y fabricacin de nuevos materiales que presenten un conjunto determina-do de propiedades, teniendo en cuenta las interrelaciones que existen entre las propiedades, el procesamiento, las prestaciones y la estructura de un material [11].

Los diseadores de nuevos materiales utilizan sistemas de simulacin por ordenador para calcular la estructura molecular que tendra cierta combinacin de tomos, y deducir de ella sus propiedades fsicas y qumicas. Con muchas horas de simulacin y ciertas dosis de suerte e intuicin consiguen elaborar, en tiempo y coste razonable, prototipos de los modelos que tienen ms posibilidades de poseer las propiedades buscadas. As se ha con-seguido que el entorno tecnolgico actual est plagado de un buen nmero de objetos dota-dos de propiedades fsicas y qumicas impensables hace unas pocas dcadas: plsticos que conducen la electricidad, cermicas capaces de soportar sin deformarse temperaturas alt-simas, pantallas de televisin o de ordenador, totalmente planas y delgadas como un libro, y otros muchos aparatos y dispositivos de uso diario.

Hay tambin otras razones que han impulsado los diseos estructurales innovadores. Aparte de las de tipo esttico, las ms importantes en estos tiempos de crisis han sido las de eco-diseo y, en general, de ahorro energtico. Entre los resultados del eco-diseo aplicado a la concepcin de un producto se encuentra la reduccin de la variedad de materiales que lo componen para facilitar su separacin y clasificacin final una vez que quede en desuso,


as como el incremento del empleo de materiales reciclables o la maximizacin de compo-nentes provenientes a su vez de canales de recuperacin. El eco-diseo tambin tiene en cuenta el rediseo del producto, aplicando estrategias que puedan mejorarlo o hacerlo ms agradable o fcil de usar.

En esta misma lnea, se encuentra la filosofa de edificacin verde (green building) promovida por el programa LEED (Leadership in Energy and Environmental Design) [12] un programa internacionalmente reconocido que facilita la verificacin del cumplimiento de un conjunto de normas para poder otorgar al edificio la calificacin edificio verde.

2.2.2 El acero como material de construccin

La gua diseo Steel Buildings in Europe - Edificios de acero de una sola planta [13] elaborada dentro del marco del proyecto europeo: SECHALO - Facilitating the market de-velopment for sections in industrial halls and low rise buildings (RFS2-CT-2008-0030) y redactada y editada bajo la direccin de ArcelorMittal, Peiner Trger y Corus est accesi-ble en la Web de ArcelorMittal y consta de 10 partes, la primera de las cuales recoge una introduccin sobre el uso del acero en las estructuras de edificios de una sola planta, indi-cando sus principales ventajas, los tipos estructurales ms comunes, sus cubiertas y facha-das.

De forma resumida, se puede definir el acero como una aleacin entre hierro y car-bono, aunque sus propiedades pueden cambiarse y mejorarse introduciendo otros metales en la aleacin o mediante el proceso de fabricacin. Una vez fundido el material es lami-nado en forma de perfiles y chapas, con los que se fabrican elementos constructivos que, al combinar resistencia y eficiencia, facilitan muchas y muy variadas posibilidades de expre-sin arquitectnica y artstica.

Las caractersticas tecnolgicas ms importantes que hacen que el acero sea un mate-rial tan ventajoso para la construccin de estructuras de edificios industriales son su solda-bilidad, sin que aparezca fisuracin en frio, su resistencia al desgarro laminar, es decir la resistencia a la aparicin de defectos en piezas soldadas sometidas a tensiones de traccin en direccin perpendicular a su superficie, y su aptitud al doblado, un ndice de la ductili-dad del material que se define por la ausencia de fisuras en el ensayo de doblado.

Aunque se utilizan algunas variantes del acero como el acero autopatinable, el acero inoxidable y el aluminio, el que ms se emplea en estructuras metlicas es el acero ordina-rio y, en concreto en Espaa, el acero S275JR, caracterizado por tener un lmite elstico de 275 MPa en elementos de espesor no superior a 16 mm y unas propiedades adecuadas para construcciones ordinarias. La norma EN 10027 especifica hasta 9 tipos de acero combi-nando diferentes valores de lmite elstico (235, 275, 355) y propiedades especiales (JR para construcciones normales, J0 si se necesita alta soldabilidad y resistencia a la rotura frgil, y J2 si se requiere una especial resilencia, resistencia a la rotura frgil y soldabili-dad). Los valores para el resto de parmetros coinciden son los mismos para todos los tipos


de acero: mdulo de elasticidad (210 GPa), mdulo de rigidez (81 GPa), coeficiente de Poisson (0,3), coeficiente de dilatacin trmica (1,2 10-5 C-1) y densidad (7.850 kg/m3).

En las estructuras metlicas de acero, se suelen utilizar perfiles laminados en caliente. Para fabricarlos, se calienta el acero y se hace pasar por una serie de trenes de laminacin compuestos por varios rodillos que van dando forma al material, alargndolo y reduciendo gradualmente su seccin transversal, dando lugar a productos finales estandarizados. A partir de perfiles laminados en caliente y chapas, se pueden fabricar vigas u otros elemen-tos estructurales que se ensamblan para aumentar su resistencia y construir estructuras con vanos de grandes luces y pueden luego curvarse con equipos de doblado. Usando laminado en frio, se pueden transformar los perfiles laminados en secciones ms ligeras doblndolas en C o Z, o se pueden fabricar chapas para utilizarlas en cubiertas o fachadas.

Para unir o acoplar diferentes elementos de acero se pueden utilizar distintos mtodos, los ms habituales son la soldadura y las uniones atornilladas que pueden ser tanto estnda-res como especficamente diseadas para una geometra compleja.

2.2.3 Criterios para la seleccin del acero como material de cons-truccin para este proyecto

Existen muchas posibilidades de clculo para las estructuras de edificios de una sola altura, pero no existen limitaciones en su diseo por lo que es bastante habitual no seguir estrictamente las normativas para tratar de encontrar soluciones innovadoras y creativas aprovechando la versatilidad que ofrecen las estructuras metlicas de acero, aunque no sean tan econmicas como las soluciones estndar. Esta es la razn principal por la que se ha elegido el acero como elemento bsico de construccin del diseo desarrollado en este proyecto fin de carrera.

Normalmente los edificios de acero de uso comercial o industrial son de una sola plan-ta, con prticos de un vano o de varios vanos y con una anchura y una longitud significati-vamente mayores que su altura. Aunque la distribucin interna del espacio depende de la funcionalidad del edificio, normalmente se necesita un espacio sin pilares intermedios o con los mnimos posibles, como ocurre con la estacin de bomberos que se ha diseado en este proyecto, cuya distribucin bsica se ha definido con bastante libertad, dando suficien-te importancia a la apariencia exterior para tratar de conseguir que sea innovadora y estti-camente artstica.


2.3 Diseo y construccin industrial

2.3.1 Introduccin a los elementos bsicos de diseo

Los elementos fundamentales a tener en cuenta en el diseo y construccin industrial son la tipologa estructural, las diferentes caractersticas que presentan los diseos segn que se utilice metal u hormign como material de construccin, la preparacin del terreno, la cimentacin y, en su caso, los muros de contencin, los forjados y el diseo de las dife-rentes partes del edificio: cubierta, fachada, suelos, paredes y revestimientos, los servicios de suministro de agua y energa (electricidad, gas, etc.) y de saneamiento. La descripcin detallada de todo ello puede verse en [14].

En los siguientes apartados se describen las caractersticas de los elementos de diseo y construccin industrial que se consideran ms relevantes en nuestro proyecto, como la tipologa estructural, las caractersticas de los materiales de construccin, los forjados y el diseo de la estructura principal y secundaria, incluyendo cubierta y fachada.

Dado que el objetivo del proyecto se centra en aspectos del diseo estructural, no se entra a analizar en detalle aspectos relacionados con la preparacin del terreno o la cimen-tacin, ni los servicios de suministro de agua, energa o de saneamiento.

2.3.2 Estructuras metlicas de acero

Una estructura industrial es un conjunto de elementos resistentes capaz de mantener sus formas y cualidades a lo largo del tiempo, bajo la accin de las cargas y agentes exte-riores a que ha de estar sometido. Los materiales empleados en su construccin suelen ser metales y/o hormign, utilizndose tambin materiales compuestos para determinados elementos estructurales o para aplicaciones especiales.

Ventajas e inconvenientes del uso de estructuras metlicas de acero

La mayora de las naves industriales se construyen usando estructuras metlicas de acero por las importantes ventajas que aporta, especialmente a las construcciones de una sola planta:

ligereza de la estructura, que ocupa poco espacio, con soportes que apenas molestan para la distribucin interior;

dimensiones reducidas de los elementos constructivos, con poco peso y elevada resis-tencia, completa desde el instante de su colocacin en obra;

reduccin en el tiempo de ejecucin, puesto que al tratarse de elementos prefabricados, en parte, pueden montarse in situ, con menos posibilidades de fallos de diseo por tra-tarse de un material homogneo, y con la consiguiente reduccin de costes;

flexibilidad de uso, al tratarse de estructuras que admiten reformas y permiten adaptar-se a las necesidades, siendo relativamente sencillo su refuerzo;


facilidad de mantenimiento, ya que no sufren fenmenos reolgicos a tener en cuenta (salvo deformaciones trmicas), conservan indefinidamente sus propiedades, cuando sufren deformaciones, avisan antes de producirse el fallo definitivo

sostenibilidad de la solucin, puesto que incluso al demolerlas son recuperables con-servando su valor residual.

Pero tambin tienen sus inconvenientes entre los que cabe destacar:

La resistencia elevada produce problemas de esbeltez (pandeo). Deben protegerse siempre frente a la corrosin. Deben protegerse frente al fuego basndose para en lo establecido por el CTE DB-SI. En general, tienen precios ms elevados que los otros tipos de estructuras (hormign). Necesitan de estructuras adicionales para conseguir la resistencia y estabilidad necesa-

ria frente a las acciones horizontales de viento (arriostramientos).

Tipos de estructuras

Hay cuatro configuraciones bsicas estructurales para naves de una nica altura que proporcionan un espacio interior sin pilares intermedios:

Estructuras rgidas (prticos rgidos y celosas rgidas) Estructuras articuladas de vigas y pilares Cubiertas sustentadas por tirantes Cubiertas en Arco

Dado que la estructura que se utiliza en el diseo de la estacin de bomberos corres-ponde al ltimo de los tipos citados, los arcos, solamente se describe este tipo de estructu-ra.

Los arcos suelen ser parablicos o circulares y las cargas se distribuyen uniformemen-te y se transmiten por compresin en los arcos. Los momentos flectores son inducidos por cargas no lineales y por cargas puntuales, y normalmente no son relevantes. Las fuerzas de compresin se compensan en la cimentacin con esfuerzos horizontales, o por tirantes en-tre cimentaciones.


Los elementos arco pueden estn formados a partir de perfiles en I curvados en fro y el ratio Luz/Canto en ellos suele ser del orden de 60 a 75 para vanos de hasta 50 m. La Figura 2-1 muestra un ejemplo de cubierta en arco.

Figura 2-1. Ejemplo de cubierta en arco

Estructura secundaria

La estructura metlica de un edificio de una sola planta puede decirse que se compone de tres tipos de elementos: la estructura principal (vigas, pilares y arriostramiento); la es-tructura secundaria, formada por correas y elementos auxiliares que soportan la cubierta y las fachadas, es decir el cerramiento; y ste propiamente dicho.

Las vigas secundarias son necesarias cuando la luz entre prticos, cerchas o vigas primarias es demasiado grande como para que lo salve, por s mismo, un panel de cubierta o fachada; o cuando los cerramientos se colocan en paralelo con las vigas principales, caso muy habitual en cubiertas inclinadas. Los elementos auxiliares pueden ser perfiles confor-mados en fro o laminados en caliente, siendo los conformados en frio ms ligeros (incluso hasta un 30% ms) que los laminados en caliente. Las secciones laminadas en fro se fabri-can a partir de acero galvanizado, lo que garantiza una proteccin suficiente contra la co-rrosin en el interior del edificio. Las secciones conformadas en fro, utilizadas como ele-mentos secundarios (correas) se disponen, normalmente, cada 1,6-2,5 m., aunque tambin es posible construir elementos secundarios mucho ms largos en forma de pequeas celo-sas.


Seleccin de la forma de la cubierta

Con respecto a los criterios de seleccin de la cubierta, entre una cubierta plana o una inclinada, generalmente los condicionantes que se tienen en cuenta son las necesidades a cubrir, aunque tambin influyen las tradiciones locales. En algunos pases se impone el uso de cubiertas planas, capaces de sustentar pesadas cargas, otros pases en cambio favorecen el uso de cubiertas inclinadas que facilitan el drenaje y nicamente resisten pequeas soli-citaciones.

Cerramientos

Los tipos de cerramiento ms comunes son:

Perfil de chapa en acero De una capa De doble capa, construida in situ a partir de panel interior, aislamiento y chapa exterior Panel tipo sndwich, prefabricados y compuestos por dos chapas, una interior y otra exterior, y aislamiento. Chapa de acero con aislamiento, cubierta de una membrana impermeable normalmente utilizada en cubiertas planas. Paneles o techos de madera Losas prefabricadas de hormign Mampostera (para fachadas)

Para el diseo correcto del cerramiento, adems de cuidar su apariencia, debe tenerse en cuenta que debe equilibrar las acciones que va a soportar (viento, sobrecargas en el caso de cubiertas planas) y proporcionar el aislamiento trmico para conseguir un uso eficiente de energa.

2.3.3 Tipologas de Forjado

Se describen a continuacin los principales tipos de forjado utilizados en edificios construidos en acero, tal como se especifican en la Gua de diseo para la construccin en acero [1], documento anteriormente citado al describir la metodologa adoptada para este proyecto.

La estructura del forjado se compone de vigas y losas de hormign. Las vigas estn unidas a los pilares, los cuales se sitan en lugares ptimos para conseguir un uso eficaz del espacio. El espacio libre entre pilares se considera como un requisito importante en el diseo de una edificacin industrial o comercial porque permite conseguir mayor flexibili-dad en el uso de la nave. Muchos sistemas de vigas de grandes luces pueden proporcionar


hasta 18 metros, con lo cual no se necesita poner pilares internos en la implantacin del edificio.

Adems de su funcin de transmitir las sobrecargas, los forjados suelen actuar como diafragmas horizontales, asegurndose as que las fuerzas horizontales sean transferidas al arriostramiento vertical o a los ncleos. Por otro lado, los componentes constructivos del forjado, losas, chapas y vigas deben disearse de acuerdo con la resistencia al fuego reque-rida, que debe ser seleccionada teniendo en cuenta la altura del edificio y el uso del mismo.

Otra gran ventaja que presentan los forjados es que permiten integrar los servicios en la propia estructura o colocarlos bajo el forjado. Algunos forjados pueden disponer de un suelo tcnico por el cual se puede instalar la distribucin de los servicios de electricidad y de comunicacin.

Se pueden presentar diferentes sistemas de forjado:

Forjado de chapa colaborante con vigas mixtas. Forjado con vigas asimtricas integradas. Forjado de chapa colaborante con vigas alveolares mixtas. Vigas aligeradas mixtas de grandes luces. Vigas mixtas con placas prefabricadas de hormign. Vigas no mixtas con placas prefabricadas de hormign. La mayora de los sistemas constructivos para el sector de la edificacin industrial o

comercial en acero estn basados en los principios de una construccin mixta. Los sistemas de conexin presentan normalmente una cabeza circular y generalmente se sueldan en obra a las vigas, a travs de la chapa colaborante. La chapa colaborante del forjado puede tener un perfil en cola de milano o trapezoidal. La chapa de cola de milano requiere emplear ms hormign que con las chapas trapezoidales, pero aumenta la resistencia al fuego para un determinado canto de losa. La chapa trapezoidal normalmente cubre mayores luces que la chapa en cola de milano, pero la resistencia a cortante de los conectadores se reduce debido a la influencia del mayor canto del perfil. Generalmente, se emplea hormign normal (NWC) de densidad 2.400 kg/m3 aunque en algunos pases tambin est disponible el hor-mign ligero (LWAC) cuya densidad vara entre 1.700 y1.950 kg/m3. Las placas alveolares prefabricadas pueden emplearse con vigas no mixtas o con vigas mixtas, mediante el uso de conectadores soldados a las vigas y de armaduras en las placas prefabricadas. Para las placas prefabricadas macizas, la armadura se coloca en la capa de compresin del hormi-gn.

2.3.3.1 Forjado de chapa colaborante con vigas mixtas La construccin mixta consiste en vigas de acero de perfil en I o en H, con conectado-

res soldados al ala superior de la viga para permitir que sta acte conjuntamente con la losa mixta (chapa colaborante y hormign armado in situ), como puede observarse en la


Figura 2-2. La losa mixta y la viga de acero actan unidas para incrementar la resistencia a flexin y la rigidez del forjado.

Figura 2-2. Viga de borde en forjado mixto

Las losas mixtas se apoyan en las vigas secundarias, las cuales a su vez, son soporta-das por las vigas principales. Las vigas principales y secundarias son diseadas como vigas mixtas. Las vigas de borde pueden disearse como no mixtas, aunque los conectadores se utilicen por razones de integridad estructural y para transferir las cargas de viento.

La losa de forjado comprende la chapa colaborante de poco canto, con el hormign armado y una capa de compresin, las cuales actan conjuntamente en accin mixta. En la capa de compresin se coloca un mallazo para reforzar la resistencia al fuego de la losa, distribuir la carga localizada, actuar como armadura transversal alrededor del conectador y reducir la posibilidad de fisura del hormign. Normalmente el forjado se disea sin em-plear apuntalamiento y soporta el peso del hormign fresco y la carga de construccin ac-tuando como un elemento continuo sobre, al menos, dos luces. La losa mixta se disea generalmente como simplemente apoyada entre las vigas.

2.3.3.2 Caractersticas del forjado de chapa colaborante con vigas mixtas A continuacin se indican de forma ms detallada las caractersticas ms relevantes

del forjado de chapa colaborante con vigas mixtas, ya que esta va a ser la solucin adopta-da para este proyecto.

Principales consideraciones de diseo para la implantacin del forjado

Se deben colocar vigas secundarias para evitar el apuntalamiento del forjado durante la construccin y, por lo general, se prefieren grandes luces para estas vigas secundarias.


En las vigas de poco canto, los servicios se instalan bajo las vigas afectando, por tanto, a todo el forjado. Para vigas de mayor canto, se pueden realizar aberturas en el alma de la viga para la integracin de los servicios.

Las vigas de borde pueden requerir mayor canto que las vigas internas debido a los lmites de flechas por el peso del cerramiento, en particular, por el acristalamiento

Ventajas

Las vigas son ms ligeras y tienen menos canto que en la construccin no-mixta y, en consecuencia, son ms econmicas.

Existe una amplia disponibilidad de perfiles de acero laminados en caliente. Integracin de servicios

Las unidades principales de calefaccin y ventilacin pueden colocarse en la zona de-finida por el canto de la viga, pero los conductos pasan bajo las vigas. Los servicios pueden ser introducidos a travs de aberturas locales en el alma, de hasta un 60% de canto de perfil de la viga.

Planteamiento de diseo

Las vigas secundarias tienen luces de 6 a 15 m. y de 2,5 - 4 m (normalmente 3 m) de modulacin. Las vigas principales pueden tener 2 o 3 veces ms luz, entre 6 y 12 m.

La eleccin del forjado y la losa se realiza utilizando tablas de fabricantes o programas informticos. Se recomienda utilizar forjados que no requieran apuntalamiento durante la construccin. Debe asegurarse que el canto y la armadura de la losa empleada cubren los requisitos requeridos frente al fuego.

La orientacin de las chapas perfiladas difiere entre las vigas principal y secundaria. Los conectadores pueden estar separados 300 mm en vigas secundarias, mientras que en las vigas principales, la separacin sera de 150 mm.

Secciones

El canto de la viga (perfil de acero) normalmente L/24 (vigas secundarias) o L/18 (vigas principales).

Vigas secundarias: IPE300 para 7,5 m. de luz y 3,75 m. de modulacin. Vigas principales: IPE360 para 7,5 m. de luz y 7,5 m. de modulacin. Calidad del acero

Vigas secundarias y viga de borde: Generalmente acero S275. Vigas principales: acero S355. Forjado

Generalmente la zona de forjado total es de 1.000 - 1.200 mm para una modulacin de 9 m, asumiendo 150 mm para el suelo tcnico y, adems, los conductos de aire acondi-cionado bajo las vigas.


Hormign

Se puede utilizar hormign normal (NWC) de densidad tpica 2.400 kg/m3 u hormi-gn ligero (LWAC) de densidad 1.850 kg/m3. El NWC asla mejor el sonido, por lo cual se utiliza normalmente en hospitales, edificios residenciales, etc. en los que es importante cumplir este requisito. El LWAC favorece la relacin peso de la estructura frente al diseo de la cimentacin, es ms competitivo para mayores luces y proporciona mejor aislamiento contra el fuego, permitiendo que se puedan emplear losas de forjado de menor canto (10 mm menos que con el hormign normal). El problema es que el hormign ligero no est disponible en Espaa ni en muchas otras zonas de Europa.

Clase de hormign

Se recomienda utilizar hormign C25/30 como mnimo y utilizar C35/45 para superfi-cies expuestas a abrasin.

Proteccin ante incendio

Para las vigas se usar pintura intumescente con 1,5 mm de espesor para 90 minutos de resistencia al fuego (R90), o placas de 15 a 25 mm de espesor para 90 minutos de resis-tencia al fuego (R90).

Par los pilares, se usarn placas de 15 mm de espesor para resistencia al fuego de 60 minutos (R60) y 25 mm de espesor para R90.

Uniones

Se usarn uniones articuladas, es decir, casquillos de doble angular atornillados al al-ma, chapas de borde de canto total, o chapas atornilladas al alma para uniones a vigas prin-cipales y secundarias.

2.3.3.3 Forjado con vigas asimtricas integradas Las vigas de forjado integradas proporcionan sistemas de forjado de poco canto que

constan de vigas asimtricas en la que apoyan las prelosas de hormign. Hay dos sistemas de vigas asimtricas integradas (como puede verse en Figura 2-3): el sistema IFB, cons-truido cortando un perfil IPE o HE en dos secciones en forma de T y soldndolo a una pla-tabanda perpendicular al alma, y el sistema SBF, en el que la platabanda se suelda debajo del ala inferior de un perfil IPE o HE prolongado la placa al menos 100 mm a cada lado del ala de la viga para servir de apoyo de las unidades de hormign prefabricado. Para unir las placas prefabricadas, se suele usar una capa de comprensin estructural de hormign a fin de que acten como un diafragma. Si no se prev apuntalamiento, la armadura se debe co-locar a travs del alma de la viga para unir el forjado a ambos lados, a fin de satisfacer la necesidad de solidez y accin del diafragma.


Hay dos opciones para el diseo de vigas: con secciones no mixtas o con secciones mixtas, si la losa tiene el suficiente canto sobre las vigas para permitir la altura de los co-nectadores.

Figura 2-3. Forjado integrado con vigas asimtricas y placas de hormign prefabricado

Las disposiciones de las vigas comprende luces comprendidas entre 5 y 7,5 m con un canto de forjado entre 200 - 350 mm. Para las vigas de forjado integrado, la luz de la losa es generalmente ms larga que la luz de la viga. Los perfiles de las vigas pueden tener en-tre 200 y 350 mm de canto y sobre sus alas se construye la capa de compresin del forjado (el ala superior tambin puede ir a la misma cota que el acabado de la losa.)

Las vigas de borde pueden ser perfiles IFB/SBF con geometra modificada o bien per-files alveolares rectangulares, o vigas de seccin rectangular (RHS), con una platabanda inferior soldada actuando como ala. Las vigas de borde son frecuentemente no mixtas y los conectadores a cortante slo se emplean para garantizar la accin diafragma del forjado.

Como alternativa a las placas alveolares prefabricadas se puede emplear en el forjado la chapa colaborante de gran canto.

2.3.3.4 Forjado de chapa colaborante con vigas alveolares mixtas Las vigas alveolares son vigas con aberturas circulares distribuidas regularmente

a lo largo de la longitud del alma. Las vigas son armadas a partir de 3 platabandas, o cor-tando y soldando secciones en forma de T obtenidas de perfiles de acero laminados en ca-liente. Las aberturas, o alvolos, son generalmente circulares pero pueden ser alargados, rectangulares o hexagonales. Las zonas con altas solicitaciones de cortante se pueden re-llenar o rgidizar fcilmente. Para salvar luces, las vigas alveolares se pueden colocar me-diante vigas secundarias que soportan directamente la losa de forjado, o para salvar gran-des luces a modo de vigas principales, soportando otras vigas alveolares o perfiles I de vigas secundarias.


Figura 2-4. Vigas alveolares secundarias de grandes luces con aberturas circulares

2.3.3.5 Vigas aligeradas mixtas de grandes luces Este sistema consiste en vigas mixtas, utilizando perfiles laminados o perfiles armados

en los que apoya una losa mixta, en modulaciones tpicas de grandes luces de edificacin, de 12 m a 18 m tiles (Figura 2-5). Existen 2 posibles disposiciones en el forjado: vigas secundarias de gran luz apoyadas en vigas principales de poca luz, o vigas secundarias de poca luz sobre vigas principales con gran luz.

Figura 2-5. Vigas laminadas en caliente con la proteccin a fuego aplicada en taller

El canto de las vigas de gran luz requiere de aberturas para que los servicios puedan ser integrados en el alma de la viga. Las aberturas pueden ser de forma circular, alargada o rectangular y presentan dimetros del 60 al 80% del canto de la viga. Puede que sea nece-sario usar rigidizadores para el alma a lo largo de las aberturas.

2.3.3.6 Vigas mixtas con placas prefabricadas de hormign Este sistema consta de vigas con conectadores soldados al ala superior. Las vigas so-

portan las placas prefabricadas incluyendo el relleno de hormign en las losas y la capa de


compresin sobre las mismas. Las placas prefabricadas pueden ser macizas con un canto de entre 40 y 100 mm, o alveolares con cantos normalmente de 150 a 260 mm.

Se requiere suficiente ancho en el ala para proporcionar una longitud de apoyo segura para las placas y suficiente canto para una accin eficaz de los conectadores.

Las placas de ms espesor son, o bien, achaflanadas o dentadas en la cara superior de sus extremos, para permitir un recubrimiento para alojar los conectadores. Las placas pre-fabricadas estn dotadas de unas acanaladuras para permitir la correcta colocacin de la armadura transversal a travs de las vigas y de forma que quede empotrada en la losa. Por esta razn el mnimo ancho del ala superior es de 180 a 210 mm (Figura 2-6).

Figura 2-6. Construccin de forjado mixto con placas alveolares y vigas aligeradas

2.3.3.7 Vigas no mixtas con placas prefabricadas de hormign Las placas pueden apoyarse en el ala superior de las vigas de acero o sobre angulares.

Los angulares se atornillan o sueldan al alma de la viga, con un lado suficientemente largo para facilitar el adecuado apoyo a la placa prefabricada y garantizar la posicin de las pie-zas. Las placas pueden tener una capa de compresin (puede ser estructural) o puede tener un suelo tcnico. A su vez, pueden ser losas aligeradas, con ncleo alveolar, o macizas de 75 mm a 100 mm de canto.

2.3.4 Uniones estructurales

Todos los sistemas de forjado brevemente presentados en los captulos anteriores uti-lizan uniones articuladas que no soportan momentos significativos. Sin embargo, algunas uniones estructurales estn diseadas para resistir efectos de torsin.

Las uniones con chapa frontal de canto total, es decir, soldada a las alas y al alma de la viga, normalmente se utilizan en los elementos del forjado que estn sometidos a torsin tales como las vigas de seccin asimtrica en sistemas de forjado integrado.


2.3.4.1 Uniones articuladas La estabilidad total de la estructura generalmente es proporcionada por arriostramien-

tos o por ncleos de hormign, en los cuales, las uniones entre elementos no transmiten momentos flectores significativos. Estas uniones no estn sujetas a torsin y generalmente se emplean uniones estndar articuladas (slo con cortante vertical) que, como puede ob-servarse en la Figura 2-7, son generalmente uniones con placas frontales flexibles, chapas atornilladas al alma de la viga, o uniones con doble angular.

En general, en las uniones viga-pilar se emplean chapas frontales con espesores pe-queos porque no soportan momentos significativos, por lo que se conocen como chapas frontales flexibles. Las uniones a pilares tubulares de seccin cuadrada tambin resultan sencillas, emplendose chapas frontales flexibles o casquillos con doble angular; con sis-temas de unin patentados, como remaches, tornillos autorroscantes o expansivos.

Figura 2-7. Uniones articuladas viga-pilar

Las uniones viga-viga tambin presentan generalmente uniones sencillas, utilizando chapa frontal flexible, aunque la viga secundaria puede necesitar ser recortada o rebajada, como se muestra en la Figura 2-8.


Figura 2-8. Unin viga-viga con rebaje en viga secundaria

2.3.4.2 Chapa frontal de canto total Cuando las uniones estn sujetas a torsin

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