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Trabajo de estructura IV

DISEÑO DE MIEMBROS ESTRUCTURALES EN MADERA

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Diseño de Miembros
Estructurales en Madera
República Bolivariana de Venezuela
I.U.P “Santiago Mariño”
Sede Barcelona
Escuela de Arquitectura
Estructuras 4
Profesor:
Ing. Héctor Márquez
Bachiller:
JAVIER ESCALONA.R
C.I: 24.225.891
CONTENIDO:
A) Establezca los criterios más
importantes sobre:
1.- Fundaciones en estructuras
de madera.
2.- Diseño de Columnas
3.- Diseño de Vigas
4.- Diseño de Cerchas
5.- Diseño de Entrepisos
6.- Diseño de Techos
B) Diseño arquitectónico de
Vivienda unifamiliar de dos
niveles (tipo Town House) de
95m²
1- Fundación de viviendas de madera
Una característica saliente de las viviendas de madera es el bajo peso de su estructura,
comparado con los sistemas constructivos tradicionales (albañilería y hormigón), por lo que los
esfuerzos transmitidos al suelo son bastante menores. Esto facilita el uso de “fundaciones
superficiales”, ya que normalmente los estratos superiores del terreno son capaces de soportar las
cargas de la estructura. Si así no ocurriera se deberá recurrir a “fundaciones profundas”
(particularmente pilotes).
Las cimentaciones superficiales son las que
podemos considerar como tradicional, y su base
de asiento se halla a una distancia menor de la
cota0 a cuatro veces la dimensión mínima de la
planta de cimentación. Es conveniente, para evitar
humedades no cimentar a menos de un metro de
profundidad. Las cimentaciones superficiales se
dividen en:
• Aisladas.
• Corridas.
• Losa de cimentación.
• Especiales.
• Mixtas
Fundaciones superficiales continuas:
Se extienden a lo largo de los muros y constan al menos de dos elementos:
1) Cimiento: prisma formado por la excavación del pozo de caras paralelas con un ancho y una
altura según cálculo. Recibe las cargas de la vivienda y las transmite al terreno. Profundidad
mínima: 80 cm.
Materiales: hormigón simple, hormigón pobre, hormigón ciclópeo (con cantos rodados de 10 a 15
cm de diámetro)
2) Sobrecimiento: prisma ubicado sobre el cimiento de ancho igual o mayor al del muro. Recibe,
ancla y aísla a los muros portantes, siendo el nexo entre estos y los cimientos. Materiales:
hormigón simple o bloques de hormigón pueden requerir refuerzos de barras de acero según
cálculo
Cimentación
Sobrecimiento
Armado
Terreno
Natural
Polietileno
Para disminuir
ascenso capilar
Sector De Fundación Continua Y Sobrecimiento Armado A Manera De Encadenado
Fundaciones superficiales continuas:
Zapata: Elemento estructural de Hº Aº, ubicado bajo el cimiento. Es requerido cuando la
capacidad de carga del terreno es insuficiente . evitan tener que ensanchar todo el cimiento para
lograr distribuir las tensiones en el terreno y tener la capacidad portante necesaria.
Presolera: capa de hormigón pobre, espesor 5 a 10
cm, para nivelar el fondo de la excavación,
entregando una superficie plana y limpia para la
colocación del hormigón del cimiento.
Fundaciones superficiales continuas:
Cimentación De Mampostería:
La mampostería es un sistema constructivo que
consiste en la colocación manual o cuatrapeo
de los elementos que la componen, puede ser
un muro seco o colocado con algún aglutinante
para mayor resistencia.
Este sistema es utilizado comúnmente en
construcciones permanentes y no es
recomendable si el peso es excesivo y la fatiga
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El material más usado es la piedra braza por su
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  • 1. Diseño de Miembros Estructurales en Madera República Bolivariana de Venezuela I.U.P “Santiago Mariño” Sede Barcelona Escuela de Arquitectura Estructuras 4 Profesor: Ing. Héctor Márquez Bachiller: JAVIER ESCALONA.R C.I: 24.225.891
  • 2. CONTENIDO: A) Establezca los criterios más importantes sobre: 1.- Fundaciones en estructuras de madera. 2.- Diseño de Columnas 3.- Diseño de Vigas 4.- Diseño de Cerchas 5.- Diseño de Entrepisos 6.- Diseño de Techos B) Diseño arquitectónico de Vivienda unifamiliar de dos niveles (tipo Town House) de 95m²
  • 3. 1- Fundación de viviendas de madera Una característica saliente de las viviendas de madera es el bajo peso de su estructura, comparado con los sistemas constructivos tradicionales (albañilería y hormigón), por lo que los esfuerzos transmitidos al suelo son bastante menores. Esto facilita el uso de “fundaciones superficiales”, ya que normalmente los estratos superiores del terreno son capaces de soportar las cargas de la estructura. Si así no ocurriera se deberá recurrir a “fundaciones profundas” (particularmente pilotes). Las cimentaciones superficiales son las que podemos considerar como tradicional, y su base de asiento se halla a una distancia menor de la cota0 a cuatro veces la dimensión mínima de la planta de cimentación. Es conveniente, para evitar humedades no cimentar a menos de un metro de profundidad. Las cimentaciones superficiales se dividen en: • Aisladas. • Corridas. • Losa de cimentación. • Especiales. • Mixtas
  • 4. Fundaciones superficiales continuas: Se extienden a lo largo de los muros y constan al menos de dos elementos: 1) Cimiento: prisma formado por la excavación del pozo de caras paralelas con un ancho y una altura según cálculo. Recibe las cargas de la vivienda y las transmite al terreno. Profundidad mínima: 80 cm. Materiales: hormigón simple, hormigón pobre, hormigón ciclópeo (con cantos rodados de 10 a 15 cm de diámetro) 2) Sobrecimiento: prisma ubicado sobre el cimiento de ancho igual o mayor al del muro. Recibe, ancla y aísla a los muros portantes, siendo el nexo entre estos y los cimientos. Materiales: hormigón simple o bloques de hormigón pueden requerir refuerzos de barras de acero según cálculo Cimentación Sobrecimiento Armado Terreno Natural Polietileno Para disminuir ascenso capilar Sector De Fundación Continua Y Sobrecimiento Armado A Manera De Encadenado
  • 5. Fundaciones superficiales continuas: Zapata: Elemento estructural de Hº Aº, ubicado bajo el cimiento. Es requerido cuando la capacidad de carga del terreno es insuficiente . evitan tener que ensanchar todo el cimiento para lograr distribuir las tensiones en el terreno y tener la capacidad portante necesaria. Presolera: capa de hormigón pobre, espesor 5 a 10 cm, para nivelar el fondo de la excavación, entregando una superficie plana y limpia para la colocación del hormigón del cimiento.
  • 6. Fundaciones superficiales continuas: Cimentación De Mampostería: La mampostería es un sistema constructivo que consiste en la colocación manual o cuatrapeo de los elementos que la componen, puede ser un muro seco o colocado con algún aglutinante para mayor resistencia. Este sistema es utilizado comúnmente en construcciones permanentes y no es recomendable si el peso es excesivo y la fatiga es baja. El material más usado es la piedra braza por su fácil labrado y gran resistencia a la compresión. Se colocará cuatropeado y con las juntas perpendiculares a las caras para evitar desplazamientos y las juntas serán continuas para no tener cuarteaduras.
  • 7. Fundaciones Superficiales Aisladas: Pueden ser materializadas mediante pilotes cortos de hormigón armado o de madera (excavación mínima 40x40x80cm.). Actúan como “pilotes columna”: Transmiten la carga básicamente por compresión a través de la punta. Se utiliza en terrenos de buena resistencia pero “difíciles”: • Rocosos o muy duros. • Con mucha pendiente (para nivelar la construcción). • Con presencia de agua o muy húmedos (para proteger a la vivienda del agua).
  • 8. Fundaciones Superficiales Aisladas: Pilotes de H° A°: Los pilotes de carga son necesarios cuando una estructura no puede ser cimentada sobre una cimentación superficial. Siguiendo los principios de ingeniería, las estructuras altas, por ejemplo, generalmente requieren cimentaciones profundas. En otros casos, los suelos cercanos a la superficie pueden no poseer las propiedades mecánicas necesarias como para soportar la estructura. Por lo tanto, se debe diseñar un sistema de cimentación profunda a fin de transferir las cargas de la cimentación a través de los pilotes para alcanzar la resistencia de las cargas.
  • 9. Fundaciones Superficiales Aisladas: Zapata aislada cuadrada. La zapata aislada comúnmente se utiliza para transportar la carga concentrada de una columna cuya función principal consiste en aumentar el área de apoyo en ambas direcciones. En general, su construcción se aconseja cuando la carga de la columna es aproximadamente 75% mas baja que la capacidad de carga admisible del suelo. Se recomienda que la zapata aislada deberá emplearse cuando el suelo tenga una capacidad de carga admisible no menor de 10000 kg/m2, con el fin de que sus lados no resulten exageradamente grandes.
  • 10. Fundaciones Superficiales Aisladas: Pilotes De Madera: Por su facilidad y rapidez de ejecución y su economía, los hacen el sistema de fundación más adecuado para viviendas de madera de uno y dos pisos. Al cimiento aislado de hormigón se le incorporan rollizos de madera de 8” a 10” de diámetro impregnados con una alta concentración de sales de CCA para evitar los ataques bióticos. Los pilotes son fundamentalmente de hormigón, madera y acero. Pilotes cortos y bien hincados pueden ser la solución más adecuada en terrenos con un nivel freático alto, o donde el firme se encuentra bajo un estrato de arena, arcillas blandas o suelos orgánicos. En terrenos de aluvión profundos, donde la capacidad del pilote viene determinada por el rozamiento a lo largo del fuste, los pilotes de madera son especialmente adecuados, especialmente los de forma cónica y los que se empalman.
  • 11. Fundaciones profundas: Esta fundación se materializa por medio de pilotes cilíndricos o prismáticos de madera, hormigón o metal hincados en el suelo. Sobre las cabezas de los pilotes, luego se apoyarán los encadenados de Hº Aº o vigas maestras de madera, según corresponda. Cuando los estratos superficiales del suelo no tienen capacidad portante suficiente, la fundación debe profundizarse para: • Transmitir la carga por compresión por Compresión a estratos profundos. • Transmitir la carga por fricción entre el cimiento y el terreno. Las fundaciones profundas surgen por la necesidad de transmitir las cargas de las estructuras a capas profundas del terreno, cuando no es posible resolver la cimentación con zapatas, losas o estructuras superficiales. En otras palabras, una fundación profunda permite transmitir las cargas de diferentes estructuras a una capa competente, atravesando un terreno no apto para soportar dichos esfuerzos.
  • 12. 2- Diseño de Columnas La columna es el elemento estructural vertical empleado para sostener la carga de la edificación. Es utilizado ampliamente en arquitectura por la libertad que proporciona para distribuir espacios al tiempo que cumple con la función de soportar el peso de la construcción; es un elemento fundamental en el esquema de una estructura y la adecuada selección de su tamaño, forma, espaciamiento y composición influyen de manera directa en su capacidad de carga. Las columnas de madera pueden ser de varios tipos: maciza, ensamblada, compuesta y laminadas unidas con pegamento. De este tipo de columnas la maciza es la más empleada, las demás son formadas por varios elementos. Método para predimensionar columna de madera La ecuación de análisis se realiza según los esfuerzos y se expresa de forma simple tal como lo indica la ecuación 3. 3 4 5
  • 13. 2-Diseño de Columnas Determinar las dimensiones de una columna con madera tipo A sometido a las siguientes cargas:
  • 14. 3- Diseño De Vigas La viga es el elemento estructural utilizado para cubrir espacios, capaz de soportar el peso colocado de forma perpendicular al elemento y transportarlo lateralmente a lo largo del mismo, mediante la resistencia a las fuerzas internas de flexión y corte. En tal sentido el predimensionado de las vigas consiste en determinar las dimensiones necesarias para que el elemento sea capaz de resistir la flexión y el corte, así como también debe tener dimensiones tales que la flecha no sea excesiva. Así, el esquema para cumplir con los requisitos de una viga consiste en: Determinar las cargas, cuantificar las fuerzas de diseño, predimensionar mediante criterio de resistencia y comprobar las dimensiones por rigidez 1 Los efectos que producen las cargas sobre una viga son de dos tipos: Fuerza Cortante (V) y Momento Flector (M). La magnitud de estas fuerzas son variables a lo largo de la longitud de la viga, siendo así el objetivo principal de determinar la magnitud de la fuerza cortante y el momento flector máximo aplicado en la viga (Vmax; Mmax). Fuerza Cortante Y Momento Flector Fuerza Cortante Para mantener el equilibrio sobre el segmento de la viga en la Figura 1, se debe incluir la fuerza V, que actúa perpendicular al eje y se denomina fuerza cortante. La fuerza cortante es igual a la suma de todas las fuerzas verticales que actúan en la porción aislada ubicada en el lado izquierdo. Por otra parte, se observa que la magnitud de V es variable, ya que, la magnitud depende del punto donde se realice el corte imaginario. Por lo tanto esta variabilidad es conveniente representarla gráficamente por diagramas. En el caso de la fuerza cortante, el diagrama se denomina Diagrama de Fuerza Cortante (DFC) Momento Flector Así como la fuerza cortante equilibra las fuerzas verticales, también se debe establecer un equilibrio en los momentos hasta la sección evaluada de las fuerzas aplicadas sobre la viga en el segmento analizado. Este momento interno se denomina momento flector y la magnitud es igual a la suma de los momentos sobre la sección de corte, producidos por las fuerzas aplicadas en la porción de la izquierda. Así como la fuerza cortante, el momento flector es variable y se representa por el Diagrama de Momento Flector (DMF)
  • 15. 3- Diseño De Vigas Relación de carga fuerza cortante y momento flector: La carga se relaciona con la fuerza cortante y el momento flector, las cuales permiten un método alternativo para dibujar los diagramas. Las relaciones están indicadas en la Ecuación 3 Ec. 3 Predimensionado por flexión para viga de Madera Para vigas de maderas se emplea directamente la Ecuación 7, según un análisis elástico y por el método de los esfuerzos admisibles, cambiando solo σadm por Fb- El valor de Sreq se busca en las tablas que contienen las dimensiones disponibles de piezas de madera. Ec. 7 Esfuerzo Cortante Al hacer una viga formada por varias capas, se observa que cada capa se desliza con respecto a las contiguas, siendo la viga menos resistente que el caso de una viga maciza, porque la viga de la derecha posee mayor deflexión ante la misma carga que la viga de la izquierda. Esto se debe a que para compensar la resultante del esfuerzo de flexión se genera un esfuerzo cortante, solo es posible que se genere en las vigas macizas, por lo que en las vigas de capas, al no poder formarse el esfuerzo de corte se deslizan las capas
  • 16. Predimensionado de vigas por rigidez : Adicionalmente al diseño de vigas por resistencia, se debe determinar la deflexión máxima de una viga bajo una carga dada, ya que las especificaciones de diseño incluyen un valor máximo admisible para la deflexión y en algunos casos el diseño de la viga queda determinado más por rigidez que por resistencia. 3- Diseño De Vigas Corte en vigas de madera Para piezas de madera de sección rectangular se cumple que al sustituir los valores correspondientes a sección rectangular en los valores de Q y I, tenemos en el centroide de la sección: Predimensionado De Vigas De Madera
  • 17. 4- Diseño De Cerchas Resolución de las cerchas Método de los nodos El método de los nodos considera el equilibrio para determinar las fuerzas en los elementos. Como toda la cercha está en equilibrio, cada nodo también lo está. En cada nodo, las cargas y reacciones junto con las fuerzas de los elementos, forman un sistema de fuerzas concurrentes que debido a las ecuaciones de equilibrio, permiten estableces las fuerzas en los elementos. Debido a que la cercha se analiza en un plano, las ecuaciones de equilibrio solo deben satisfacer los dos ejes por ser un sistema de fuerzas concurrentes. La Ecuación 1 indica que el equilibrio es en dos ejes, lo que implica que al establecer el equilibrio en un nodo, solo se debe determinar las fuerzas en un máximo de dos barras; dado que la distribución de nodos y barras en una armadura simple permite encontrar un nodo en que sólo haya dos fuerzas desconocidas. Al finalizar la resolución de un nodo, las fuerzas halladas se pueden trasladar a los nodos adyacentes y tratarse como cantidades conocidas en dichos nodos. Este procedimiento puede repetirse hasta que se hallen todas las fuerzas desconocidas. Para establecer el tipo de fuerza en la barra (tracción o compresión), según el sentido de las fuerzas obtenido por el cálculo en los nodos, la figura indica la relación entre los sentidos de las fuerzas en el nodo y en la barra.
  • 18. 4- Diseño De Cerchas Una vez resuelta la cercha, se procede a obtener las dimensiones de los elementos, siguiendo un diseño de tracción y compresión para el material indicado.
  • 19. 4- Diseño De Cerchas Una vez resuelta la cercha, se procede a obtener las dimensiones de los elementos, siguiendo un diseño de tracción y compresión para el material indicado.
  • 20. 5- Diseño De Entrepisos El diseño adoptado responde a la necesidad de generar un entrepiso de madera de 3.50 m. por 7.00 m aprovechando la zona de mayor altura de un techo con pendiente. Se proyectaron vigas principales de 3.50 m. de luz según y, secundarias de 3.50 m. de luz según x, separadas cada 0.70 m 1- Cálculo del Entablonado Se adopta un entablonado y se verifica. Se adoptaron tablones de 12” x 1” de escuadría. 1-2 Análisis de Carga Peso propio = 0.025 m x 600 Kg/m3 = 15 Kg/m2 Sobrecarga = 150 Kg/m2 Carga Total = qent. = 165 Kg/m2 1-3 Solicitaciones El entablonado apoya sobre las vigas secundarias cada 0.70 m., es decir que el esquema de calculo se corresponde con el de una faja unitaria (de 1 m) que funciona como viga continua de 0.7 3.5 m 7.00 Lx1 = 3.50 Lx2 = 3.50 m. 12”= 0.30m 2 cinco tramos, siendo la longitud de cada uno de los tramos de 0.70 m. Para calcular las solicitaciones se utilizan las tablas de vigas continuas. El momento máximo se da en el segundo apoyo, siendo el mismo según tabla:
  • 21. 5- Diseño De Entrepisos 1-4 Verificación del Entablonado Considerando que el ancho de cada tabla es de 12” = 0.30 m., el momento solicitante para cada tabla será : Mmax.Tabla = Mmax. Ent. x 0.30 m = 8.98 Kgm/m x 0.30 m = 2.69 Kgm = 269.5 Kgcm Siendo la Tensión máxima mucho menor que la admisible, se podría haber aumentado la separación entre vigas secundarias, o bien disminuir el espesor de las tablas. Pero no es conveniente adoptar separaciones mayores a los 70 cm. entre vigas a efectos de evitar molestas deformaciones elásticas. En cuanto a las escuadrías de las tablas no se aconseja usar espesores inferiores a 1” para entrepisos, dado que las maderas pueden tener defectos como nudos, falta de estacionamiento, etc. y además deben ser cepilladas y lijadas antes de colocarse, lo cual reduce su espesor original. Por otro lado como las tensiones de trabajo son muy bajas no consideramos necesario verificar las deformaciones. 2-Cálculo de Vigas Secundarias: Se consideran vigas simplemente apoyadas de 3.5 m de longitud, ya que por la dificultad de obtener vigas enteras de 7.00 m, habría que efectuar empalmes adecuados para darle continuidad a la estructura. 0.70 m 0.70 m0.70 m 0.70 m 0.70 m Diagrama de Momentos 3 2-1Análisis de Carga Las vigas secundarias reciben la carga del entablonado en un ancho de influencia dado por la separación adoptada para las mismas. ( Ver zona sombreada en el siguiente esquema del entablonado) Peso Propio de la Viga secundaria (estimado) = 10.0 Kg/m Acción del Entablonado = qent x 0.70m =165 Kg/m² x 0.70 m = 115.5 Kg/m q/viga sec. = 125.5 Kg/m
  • 22. 5- Diseño De Entrepisos 2-2 Solicitaciones : Calculo del Momento. Las vigas principales en nuestro ejemplo, donde apoyan las vigas secundarias, son de perfil doble T por lo tanto no serán calculadas. Si las vigas principales fuesen tirantes de madera el procedimiento de cálculo para su dimensionado sigue los mismos pasos que los desarrollados para calcular la sección de la viga secundaria
  • 23. 6- Diseño De Techos La estructura de madera para cubiertas es, por si misma, bastante más ligera que la equivalente en otros materiales o soluciones constructivas. Además, suele ir acompañada por soluciones de cerramiento ligero o no muy pesado que, con frecuencia, no supera el valor de referencia de 1 kN/m2. En la mayor parte de los casos esta ligereza supone una ventaja directa (estructural, sismo, etc.) e indirecta (transporte, montaje, etc.). Pero en ocasiones conduce a situaciones desfavorables cuando existen esfuerzos de succión debidos al viento y que deben resolverse mediante el diseño y la comprobación adecuada de los anclajes. Clase Resistente Se ha considerado en todos los casos una Clase Resistente C22. Esta clase resistente se corresponde con una calidad MEG (aplicable a secciones con un espesor superior a 70 mm) de madera aserrada de pino silvestre(Pinus sylvestris L.) o pino laricio (Pinus nigraArnold.), de acuerdo a la norma de clasificación visual UNE56544. En el mercado se puede encontrar una clase resistente C22 con normalidad, tanto en madera de procedencia española como europea. También pueden encontrarse otras clases resistentes basadas en otras especies de madera maciza (entre C18 y C30) o en otros productos como la madera laminada (GL24h o superior), madera maciza empalmada (C24) o dúos y tríos. Geometría De La Cubierta Para todos los casos se ha considerado una cubierta a una o dos aguas, en este caso simétrica, y con una inclinación de 30o que alcanza en la cumbrera una altura desde el suelo de hasta 9 metros, lo que permite edificaciones de una o de dos alturas con holgura. Para la forma básica de cubierta a un agua con parecillos se ha considerado una luz de 4 m en proyección horizontal y una separación entre ejes de armaduras de 0,80 m.
  • 24. En los modelos simples de cubierta a dos aguas de par e hilera o de par y nudillo se ha tomado una luz de 8 metros entre ejes de los apoyos, con una separación entre ejes de los elementos de 0,80 metros. Las dimensiones citadas son las referidas a las distancias entre ejes de piezas y ejes de apoyos, por lo que las figuras y las cotas son las correspondientes a la representación alámbrica de cada forma de cubierta. Las dimensiones de las piezas en este documento se expresan con carácter general de la forma 'b x h', en milímetros, donde la dimensión 'h' expresa la dimensión de la sección en relación al eje de flexión. En algunas piezas como los pares las cargas principales se sitúan en un plano vertical y el eje de flexión 'y' es horizontal, por lo que la dimensión 'h‘ representará la altura de la sección. En otras como los estribos las cargas principales actúan en un plano horizontal y el eje de flexión 'y' pasa a ser vertical, por lo que la dimensión 'h' se medirá en el plano horizontal. 6- Diseño De Techos Acciones Consideradas En El Cálculo Las acciones consideradas en el cálculo se han tomado de manera simplificada para un caso genérico y representativo de cubiertas ligeras a una o dos aguas, válidas para viviendas unifamiliares de hasta dos alturas. Otras situaciones de carga diferentes de las contempladas en este documento deben ser comprobadas específicamente. • Carga permanente Carga permanente (CP), duración permanente: 0,90kN/m2 (gravitatoria). Este valor se corresponde con el de una cubierta considerada ligera (por debajo de 1 kN/m2), como es el caso de la mayoría de este tipo de cubiertas. Puede estar formada por un panel de cubierta tipo sándwich o constituido in situ sobre la estructura, con un cerramiento de teja o pizarra ordinarias. Considerando la separación entre ejes de parecillos de 0,80 metros, la carga aplicada sobre la estructura es la siguiente. A este valor se le sumará en cada caso el correspondiente al peso propio de la estructura. En las comprobaciones realizadas se ha incluido un peso propio de los elementos estructurales de madera suponiendo a favor de la seguridad una densidad media de 600 kg/m3, ligeramente superior a la densidad media que corresponde a la clase resistente C22.
  • 25. 6- Diseño De Techos • Nieve Para calcular la acción de la nieve se ha considerado un valor genérico de 1,0 kN/m2 (sobre metro cuadrado de proyección horizontal), de corta duración y para una altitud inferior a 1.000 m sobre el nivel del mar. Teniendo en cuenta la pendiente de la cubierta (30o) con su factor de forma correspondiente y que no se prevé la colocación de retenedores de nieve, el valor de sobrecarga de nieve extendido sobre el metro lineal de los elementos de la cubierta es el que se representa en la figura Este valor es válido y generalizable para construcciones situadas a un altitud de hasta 700 m sobre el nivel del mar en cualquier parte del territorio nacional, aunque se puede ajustar para otras localizaciones según los valores de carga interpolados entre las diferentes zonas climáticas. Así, la altitud máxima a la que pueden construirse las soluciones propuestas en cada zona climática como consecuencia de la carga de nieve, son las siguientes: • Zona 1. Altitud máxima: 700 m snm. • Zona 2. Altitud máxima: 700 m snm. • Zona 3. Altitud máxima: 1.150 snm • Zona 4. Altitud máxima: 900 m snm • Zona 5. Altitud máxima: 1.050 m snm • Zona 6. Altitud máxima: 930 m snm • Zona 7. Altitud máxima: cualquier altitud En los valores de sobrecarga de nieve no se ha tenido en cuenta el efecto del témpano que sería de aplicación en los aleros.
  • 26. Viento Para calcular la acción del viento se ha supuesto en todos los casos lo siguiente: • Presión dinámica del viento qb = 0,5 kN/m2, valor simplificado que se considera válido para cualquier punto del territorio español. • Coeficiente de exposición ce = 2,7, válido para edificios de hasta 6 metros de altura en zonas con un grado de aspereza del entorno I, equivalente a la situación más expuesta en el borde del mar o frente a una superficie de agua en la dirección del viento de al menos 5 km de longitud. • Coeficiente eólico que considera la peor situación de presión o de succión, válido para cubiertas a un agua o a dos aguas en edificios cerrados o con pocos huecos, y tomados para un área de influencia mayor o igual a 10 m2. El viento es considerado en todos los casos como una acción de corta duración. Con estos supuestos se ha calculado la acción del viento sobre la cubierta tanto en dirección perpendicular al pórtico como paralelo a la cumbrera (sin parapetos), simplificando los casos posibles a los más desfavorables de succión o de presión y válidos para las zonas más representativas de la cubierta. En los casos propuestos no se incluyen los efectos de la presión o succión interior debidos a la presencia de huecos importantes en las fachadas, así como tampoco se considera el posible efecto de marquesina en caso de grandes huecos a barlovento. 6- Diseño De Techos
  • 27. Cubierta a Un Agua El caso más desfavorables de succión tiene lugar bajo la hipótesis de viento paralelo a la cumbrera en la zona H. El caso más desfavorable de presión tiene lugar bajo la hipótesis de viento transversal en las zonas G y H. 6- Diseño De Techos Aplicando estos valores sobre cada elemento de cubierta se obtienen las cargas por metro lineal indicadas en la figura adjunta. Cubierta a dos aguas Tanto en formas sencillas como en cerchas o en el resto de cubiertas a dos aguas, el caso más desfavorable de succión tiene lugar en caso de viento paralelo a la cumbrera o viento longitudinal, en la zona I. Los valores obtenidos se expresan en las figuras adjuntas por metro cuadrado de cubierta y por metro lineal de elemento estructural.
  • 28. Sobrecarga de uso o mantenimiento El valor de sobrecarga de uso distribuido uniformemente en cubiertas ligeras accesibles sólo para mantenimiento es de 0,40 KN/m2, expresado por metro cuadrado de proyección horizontal, y se considera de corta duración. Este valor es inferior al considerado para la nieve. No se consideran simultáneas las acciones de la nieve y el mantenimiento, por lo que se trataría de una hipótesis redundante que no ha sido incluida en las comprobaciones. Por otro lado, se ha tenido en cuenta una carga puntual concentrada en el punto más desfavorable de la estructura de 1,00 kN. En las formas básicas de parecillos, cubierta de par e hilera o con nudillo, se considera como punto más desfavorable el centro del vano de cada pieza. 6- Diseño De Techos Combinación de acciones Las hipótesis básicas consideradas, como resumen de los puntos anteriores, son las siguientes: • Carga permanente (CP) • Sobrecarga de nieve (N) • Peor hipótesis de viento de succión (WS) • Peor hipótesis de viento de presión (WP) • Mantenimiento (M) Dimensiones Las dimensiones propuestas para cada tipo de cubierta deben considerarse como nominales y, por tanto, es de aplicación lo referido a dimensiones y tolerancias en el CTE15. Modificaciones sobre las secciones propuestas en forma de mecanizados, cajeados o cualquier otra circunstancia que suponga reducción de la sección resistente neta más allá En cuanto a las dimensiones propuestas se ha procurado ajustarse a la gama dimensional habitual entre las secciones comerciales. Por razones constructivas o de otra naturaleza y con carácter general se podrán disponer secciones mayores a las especificadas en las propuestas en este documento siempre que mejore la capacidad resistente del conjunto, mientras que secciones menores deberán ser comprobadas.
  • 29. Reacciones en los apoyos Las reacciones en los apoyos, expresadas sin mayorar para cada hipótesis básica de carga y cada apoyo, y referidas a unos ejes generales, se facilitan para llevar a cabo la comprobación de la estructura subyacente y los anclajes de la estructura de madera. La resolución de estos anclajes dependerá del tipo de estructura que soporta la cubierta. En cada caso se representan de acuerdo al esquema general adjunto en el que se incluye el criterio de signos de referencia. Dependiendo del tipo de estructura y de apoyo las reacciones se pueden expresar como un valor de carga puntual o un valor de carga lineal repartido sobre la estructura de soporte. 6- Diseño De Techos Factores limitantes En los caso que se considere interesante se advierte sobre los factores limitantes de la comprobación con el objeto de facilitar información que permita interpretar mejor el comportamiento estructural y las posibilidades de optimización de modelos estructurales similares. Índices de agotamiento Los índices de agotamiento16 en situación normal y en situación de incendio, así como las deformaciones obtenidas, se facilitan como resultado principal de la comprobación realizada. Las comprobaciones realizadas se refieren a la sección nominal resistente de cada pieza, e incluyen los efectos de las tensiones normales y tangenciales en la situación más desfavorable de cada estructura propuesta. Otras comprobaciones singulares debidas, por ejemplo, a concentraciones de esfuerzos, cambios bruscos de sección o cargas excepcionales deben realizarse de manera específica. Deformaciones A los resultados se incorporan los valores de las deformaciones obtenidos por cálculo en la situación más desfavorable, haciendo referencia a los valores admisibles expresados en forma de proporción sobre el vano de las piezas o de la estructura.
  • 30. 6- Diseño De Techos Ejemplo de una cubierta con muros de mampostería
  • 31. B.- DISEÑO ARQUITECTÓNICO DE VIVIENDA UNIFAMILIAR DE DOS NIVELES (TIPO TOWN HOUSE) DE 95M² PLANTA BAJA
  • 32. B.- DISEÑO ARQUITECTÓNICO DE VIVIENDA UNIFAMILIAR DE DOS NIVELES (TIPO TOWN HOUSE) DE 95M² SEGUNDA PLANTA