EJEMPLO - Proyecto Vivienda Unifamiliar

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    DISEO DE LA ESTRUCTURA DE UNA VIVIENDA UNIFAMILIAR DE PLANTA BAJA,

    PRIMERA Y CUBIERTA Emplazamiento: Villaviciosa de Odn. Zona urbana. Condicionantes arquitectnicos:

    Planta baja: sobre solera. Plantas primera y segunda: forjado unidireccional con viguetas semirresistentes de hormign pretensado separadas con un intereje de 0.70 m y bovedillas cermicas. Supondremos que algunos elementos estructurales, a criterio del arquitecto, quedarn vistos, es decir, sometidos directamente al ambiente exterior. Altura libre de cara superior de forjado de suelo a cara inferior de forjado de techo: 2.70 m Cubierta: plana accesible slo para conservacin, tipo invertida con acabado de grava. Cerramientos y particiones: Tabiquera: rasilla con acabado de enlucido de yeso. En caja de escalera interior: ladrillo hecho doble con enlucido de yeso. Cerramiento: Hoja interior 1/2 pie ladrillo perforado cara vista, aislamiento trmico,

    cmara y hoja interior de ladrillo hueco sencillo con acabado de enlucido. Peto en cubierta: Hoja interior 1/2 pie ladrillo perforado cara vista, y hoja interior de

    ladrillo hueco doble con acabado de enfoscado. Remate con albardilla.

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    Pavimentos: Cermico sobre plastn.

    Terreno: apto para cimentacin directa mediante zapatas a 1.0 m de profundidad. Tensin admisible: 0.1 N/mm2. La disposicin de pilares, de acuerdo con los condicionantes arquitectnicos, es la que se muestra en la figura adjunta, en la que tambin se indican las dimensiones en planta del forjado:

    5.20 4.00 5.20

    6.200

    6.200

    2.50

    3.00

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    El proceso de diseo de la estructura debe seguir en general los pasos que se indican en la siguiente figura:

    1. TIPOLOGA ESTRUCTURAL: 1.1. Tipo de forjado y de estructura portante vertical Para este ejemplo, se adoptan forjados unidireccionales de hormign con viguetas semirresistentes separadas 0.70 m y bovedillas cermicas, apoyados sobre entramados (prticos) de vigas planas y pilares de hormign armado.

    Tipologaestructural

    TipodeforjadoydeestructuraportanteverticalDisposicinenplantadeloselementosestructuralesPredimensionamiento

    Ambiente

    MaterialesRecubrimientos

    AccionesCTE

    PesopropiodelaestructuraCargaspermanentesysobrecargasCoeficientesparcialesdeseguridadydecombinacin

    Clculodeesfuerzos

    ModelizacindelaestructuraClculodecargassobrecadaelemento.reastributarias.Obtencindeesfuerzos

    Dimensionamiento

    EstadoslmiteltimoComprobacindelosestadoslmitedeservicioDetallesconstructivos

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    1.2. Disposicin en planta de los elementos estructurales Adoptamos la disposicin de la figura siguiente, de acuerdo con las recomendaciones establecidas en cuanto a la orientacin de forjados y vigas cuando tenemos libertad para adoptar dicha orientacin. Ntese que la posicin de los pilares en fachada se ha previsto de forma tal que quede un pequeo vuelo del forjado para apoyo del cerramiento.

    1.3. Predimensionamiento:

    Canto: condicionado por rigidez para evitar flechas excesivas. Tomamos L/20=300 mm. El ancho de las vigas planas y la escuadra (dimensiones de la seccin transversal) de

    los pilares se estimar ms adelante, pues depender de las cargas.

    1 2 3 4

    A

    B

    C

    5.00 4.00 5.00

    6.00

    6.00

    x

    y

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    2. AMBIENTE Para el emplazamiento de la obra (al que le corresponde una pluviometra anual inferior a 600 mm), y unificando recubrimientos de elementos exteriores e interiores, se toma con carcter general (artculo 8.2.3 EHE-08) un ambiente IIb para la estructura (para los elementos interiores el ambiente sera tipo I pero simplificamos disponiendo un nico recubrimiento para toda la estructura). En http://www.fomento.es/mfom.cea.web/ puede obtenerse el ambiente y los datos relativos a recubrimientos y resistencia del hormign mnimos para cada emplazamiento. Para elementos enterrados, EHE-08 (art. 8.2.3) establece ambiente IIa. 2.1. Materiales Para la estructura, y de acuerdo con el ambiente que le corresponde, se adopta como resistencia del hormign (art. 37.3 EHE-08) de 30 MPa, Para la cimentacin la resistencia mnima resulta ser de 25 MPa, y es la que adoptaremos para el dimensionamiento de las zapatas. As pues, las caractersticas de los materiales y los coeficientes parciales de seguridad correspondientes que adoptamos son los siguientes:

    - Hormign en estructura: HA-30/B/20 /IIb (ver art. 39.2). fck=30 MPa

    - Hormign en cimentaciones: HA-25/B/20 /IIa (ver art. 39.2). fck=25 MPa - Acero en armaduras: fyk=500 MPa

    Coeficientes parciales de seguridad:

    c=1.50 para el hormign. s=1.15 para el acero.

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    2.2. Recubrimientos Para la estructura, de acuerdo con el ambiente el recubrimiento mnimo resulta ser (art. 37.2 EHE-08, para el caso de cemento distinto de CEM) rmin=25 mm. Asumiendo un control intenso de la ejecucin, la tolerancia a adoptar para el recubrimiento (art. 37.2 EHE-08) es de r=5 mm. Entonces adoptamos para la estructura un recubrimiento nominal de rnom=30 mm. En cuanto al recubrimiento en la armadura de las zapatas, para el ambiente IIa el recubrimiento mnimo ser rmin=20 mm, y el nominal rnom=25 mm. 3. ACCIONES Como simplificacin no consideraremos el viento en este ejemplo. Las cargas de pavimento y cerramiento dependern de los elegidos en cada caso (el CTE ofrece para cada caso la carga a considerar). Los que se recogen aqu son unos valores correspondientes a algunos tipos usuales en edificacin residencial.

    Planta primera

    - Peso propio del forjado1: 4.0 kN/m2 - Pavimento: 1.0 kN/m2 - Tabiquera: 1.0 kN/m2 - Sobrecarga de uso: 2.0 kN/m2

    1 En rigor habra que contar adems con el peso del enlucido de techos, que sera 0.15 kN/m2. Lo supondremos incluido en el peso del forjado.

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    Planta cubierta

    - Peso propio del forjado: 4.0 kN/m2 - Formacin de cubierta: 2.5 kN/m2 - Sobrecarga de conservacin o nieve: 1.0 kN/m2

    Cerramientos

    - Cerramientos de fachada: 7.0 kN/m - Cerramiento de caja de escalera: 5.0 kN/m - Peto en cubierta: 3.0 kN/m

    Accin ssmica

    En el emplazamiento donde se prev ejecutar la obra no es necesario considerar la accin ssmica.

    Acciones termohigrolgicas

    No es necesario considerar las acciones termohigrolgicas dadas las dimensiones en planta del edificio.

    Coeficientes parciales de seguridad: g=1.35 frente a cargas permanentes q=1.50 frente a sobrecargas.

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    4. CLCULO DE ESFUERZOS Y DIMENSIONAMIENTO Dimensionaremos un vano de forjado y otro de viga de la planta de piso, un pilar y una zapata. Adoptaremos para la modelizacin de los nervios de forjado y prticos la hiptesis habitual, que consiste en considerarlos como elementos tipo barra, representndolos por la lnea correspondiente a su directriz y adoptando secciones brutas. Cargas de clculo:

    Planta primera:

    2, /1.1150.100.235.1)00.100.100.4( mkNQ pisod

    Cubierta:

    2

    , /3.1050.100.135.1)50.200.4( mkNQ cubd 4.1. Dimensionamiento del vano de forjado Dimensionaremos el vano (A1-A2)-(B1-B2) en la planta de piso. Asumimos que:

    1. Puede emplearse para el clculo de momentos flectores el procedimiento simplificado del Anejo 12 de la Instruccin EHE-08, del que se extraen las envolventes de momentos de la pgina siguiente.

    2. Para el clculo de las longitudes de las armaduras negativas de forjado pueden emplearse

    las reglas simplificadas de la figura que se muestra tambin en la pgina siguiente:

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    6.11 21

    1LpM 16

    222

    LpM

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    La carga de clculo por nervio de forjado es:

    mkNQeip pisodd /8.71.1170.0.. , 4.1.1. Dimensionamiento del vano de forjado a flexin Momentos de clculo:

    En centro de vano y apoyo interior:

    11.6 7.8 6.011.6 24.2

    En apoyo extremo:

    14 24.2 6.1 Armadura necesaria en apoyos.

    Debemos estimar primero el recubrimiento mecnico que tendr la armadura negativa. El recubrimiento nominal resultaba ser de rnom=30 mm. El dimetro mnimo de la armadura de reparto es de 4 mm (art. 59.2.2 EHE-08). Con ello, y estimando que no necesitaremos para la armadura negativa dimetros superiores a 12 mm, el recubrimiento mecnico es

    30 4 4 122 44 45

    La seccin del forjado, aunque depender en sus detalles del modelo elegido, se aproximar a la de la figura (cotas en mm):

    rnom

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    Apoyo extremo ( 6.1 Para esta seccin, sometida a momentos negativos y con el recubrimiento mecnico obtenido, la armadura necesaria resulta ser 62.3 Esta armadura es inferior al mnimo geomtrico necesario para control de la fisuracin por retraccin y temperatura (art. 42.3.5) que es, estimando un ancho mnimo de nervio bw no superior a 100 mm, ig