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Inscrita en el Registro de Cooperativas de Euskadi, folio 534, asiento 1, número 96.0.011 C.I.F.: F-20545018
LKS INGENIERÍA, S.COOP.
1 Eranskina. Egituren kalkukua Anejo 1. Cálculo de estructuras Exekuzio proiektua Proyecto de ejecución ASTIGARRAGAKO UDAL KIROLDEGIAREN BIGARRENGO FASEAREN ERABERRITZEA SEGUNDA FASE DE REFORMA DEL POLIDEPORTIVO DE ASTIGARRAGA Sustatzailea Promotor ASTIGARRAKO UDALA Data Fecha 2016ko otsaila Febrero de 2016 Egileak Autores Javier de la Fuente Carazo y Arantxa Jauregi Arkitektoak Arquitectos
Código: 14301108.6 Promotor: AYTO ASTIGARRAGA
Responsable Proyecto: KAR Redactor: AMO
aurkibidea índice 1
ANTECEDENTES......................................................................................... 3
1.1 1.2
Promotor ............................................................................................................... 3 Objeto de la Memoria .............................................................................................. 3
2
EMPLAZAMIENTO. ESTADO ACTUAL .......................................................... 3
2.1 2.2 2.3
Emplazamiento ...................................................................................................... 3 Datos del edificio existente ...................................................................................... 3 Descripción de los edificios....................................................................................... 3
3
ANALISIS, LIMITACIONES Y DATOS DE PARTIDA ..................................... 5
1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 3.1
Hipotesis inicial ...................................................................................................... Normativa proyecto original ..................................................................................... Cargas de diseño original ......................................................................................... Materiales ............................................................................................................. Bases de cálculo y combinación de acciones ...............................................................
4
PROGRAMA DE CATAS ............................................................................... 9
4.1 4.2 4.3
Programa de catas forjado +36.20. Situacion ............................................................. 9 Programa de catas. Documentacion gráfica catas forjado +36.20 ................................. 10 Programa de catas. Resultados catas forjado +36.20 .................................................. 12
5
SOLUCIONES PROPUESTAS ..................................................................... 13
6
NORMATIVA DE APLICACIÓN .................................................................. 13
6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6
Descripciones aplicables ......................................................................................... 14 Cumplimiento del CTE. Acciones en la edificación ....................................................... 20 Cumplimiento del CTE. Estructura de acero ............................................................... 21 Cumplimiento de la norma de construcción sismorresistente NCSE-02 ........................... 27 Cumplimiento de Instrucción de hormigón estructural EHE .......................................... 27 Cumplimiento del CTE. Resistencia al fuego de la estructura ........................................ 31
7
RESUMEN Y CONCLUSIONES ................................................................... 32
8
ANEJOS DE CÁLCULO .............................................................................. 33
8.1 8.2 8.3
Planos proyecto original.......................................................................................... 33 Cuantías necesarias en zona losa maciza .................................................................. 35 Comparación esfuerzos en forjado unidireccional con cargas proyecto original-nuevas cargas ................................................................................................................ 38
1. Eranskina. Egituren kalkukua Anejo 1 Cálculo de estructuras Astigarragako udal kiroldegiaren bigarrengo fasearen eraberritzea
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5 6 6 6 7
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1 1.1
ANTECEDENTES Promotor
El presente proyecto de “Segunda Fase de reforma del Polideportivo de Astigarraga” ha sido solicitado por Ayuntamiento de Astigarraga, , Foru Enparantza, 13, 20115 Astigarraga, CIF: P2009400I
1.2
Objeto de la Memoria
El objeto de esta memoria es la descripción de la solución adoptada para el refuerzo del forjado unidireccional y forjado de losa maciza a nivel +36.20 del polideportivo de Astigarraga, para alcanzar los 5 KN/m2 de sobrecarga de uso especificado por el CTE para locales de uso tipo Gimnasio. La definición total de los refuerzos a ejecutar la forman además de ésta Memoria descriptiva, los Planos, Pliego de Condiciones y las Mediciones. Si de la lectura de los distintos documentos se dedujese alguna contradicción, corresponderá su aclaración a la Dirección Facultativa, no siendo válida ninguna interpretación dada por la Empresa Constructora, suponiendo válida alguna opción en oposición a las que la contradigan
2 2.1
EMPLAZAMIENTO. ESTADO ACTUAL Emplazamiento
La actuación se realizará en el edificio del Polideportivo de Astigarraga, situado en C/Santio Zeharra , 8 del término municipal de Astigarraga.
2.2
Datos del edificio existente
Descripción general: El polideportivo ocupa una parcela para tal fin, amoldándose a una topografía con un cierto desnivel. El edifico cuenta con una planta baja de acceso principal dónde se ubican la mayoría de servicios deportivos (cancha, salas gimnasio, vestuarios, etc..) También dispone de dos plantas sótano, ocupadas en parte por el citado Polideportivo, cuyas salas son objeto de la actual reforma, pero además con actividades ajenas a dicho uso como la Musika Eskola, el Archivo, o el comedor de la ikastola. Finalmente el edificio se completa con una planta primera con acceso independiente con un carácter más público. Esta planta cuenta con una gran terraza en la fachada E que con la presente reforma se pretende incorporar a los espacios interiores del polideportivo con el uso de gimnasio. Además, en esta misma planta, dispone del local en conexión con la cafetería, actualmente sin uso, que se pretende reconvertir en zona de despachos. La edificación es exenta dentro de la parcela, absorviendo aproximadamente una planta como desnivel existente. Los espacios libres se destinan a piscinas de verano y las zonas verdes a solarium.
2.3
Descripción de los edificios
El edificio data del año 1994. Esta construido sobre estructura de hormigón, compuesto por tres plantas, planta sótano +29.00, planta baja +32.00, planta primera/terraza exterior +36.20 y planta cubierta +39.15. 1. Eranskina. Egituren kalkukua Anejo 1 Cálculo de estructuras Astigarragako udal kiroldegiaren bigarrengo fasearen eraberritzea
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La composición de los forjados según proyecto original es: Forjado PB: Losa maciza e)=30cm, los maciza e=25cm y forjado unidireccional de vigueta y bovedilla de hormigón pref con vigas planas de hormigón armado in situ 20+5 Forjado P1: Losa maciza de e=25cm y forjado unidireccional de vigueta y bovedilla de hormigón pref con vigas planas de hormigón armado in situ 20+5 Forjado Cub: Losa maciza de e=20cm
Sección tipo proyecto original:
Estructura proyecto original planta objeto actuación +36.20 (no corresponde a lo observado en obra):
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ANALISIS, LIMITACIONES Y DATOS DE PARTIDA
El trabajo se ha desarrollado en base a la documentación gráfica aportada por el solicitante, correspondiente a la memoria de cálculo y los planos de estructura del proyecto original “Pabellon Polideportivo Astigarraga”, elaborado por los arquitectos J. Marquet Artola, L.M. Zulaica Arsuaga y J.M. Muñagorri Palá, visado el 2 de mayo de 1994. Otro de los puntos base de diseño de refuerzos es el programa de catas efectuado en enero 2016. Debido a las discrepancias entre planos de proyecto-catas efectuadas y a la limitación en el número de catas por estar el edifico en uso, se han debido considerar unas hipótesis de partida que deberán ser verificadas en fase inicial de obra. No se dispone de la geometría ni la hoja de autorizaciones de uso de las viguetas pretensadas, ni geometría de las bovedillas prefabricadas.
1.1.
Hipotesis inicial
Como ya se ha comentado, el análisis se desarrolla en base a la documentación gráfica aportada por el solicitante, correspondiente a los planos de estructura del proyecto del polideportico, visado el 2 de mayo 1994, y redactado por los arquitectos: J. Marquet Artola L.M. Zulaica Arsuaga J.M. Muñagorri Palá No se dispone de los planos final de obra de dicha estructura, ni de ninguna otra información relativa a justificación de cálculos. Por lo tanto, los resultados del análisis y las conclusiones que se establezcan al respecto serán válidas, única y exclusivamente, si lo construido es fiel a lo representado en planos, y si con posterioridad a la construcción del edificio, no se han realizado intervenciones sobre la estructura que puedan haber alterado su capacidad.
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Se observa en visita que los planos de estructura aportados por el solicitante no se corresponden con lo ejecutado finalmente. Por lo que se ejecutó un programa de catas, limitado por estar en uso la edificación, para determinar recubrimientos, armados y espesores de los elementos constructivos.
1.2.
Normativa proyecto original
De acuerdo al capítulo "D.1.2 Consideraciones previas" del Anejo D Evaluación estructural de edificios existente, incluido en el Documento Básico SE Seguridad Estructural del vigente Código Técnico de la Edificación, se considera la normativa vigente en el momento de redacción/construcción del edificio, dado que las normas actuales están basadas en exigencias diferentes y más estrictas. EH-91 AE-88
1.3.
Instrucción para el proyecto y la ejecución de obras de de hormigón en masa o armado R.D. 1039/1991 Norma Básica de la Edificación NBE AE-88 "Acciones en la Edificación"
Cargas de diseño original
Las cargas de diseño consideradas en el proyecto original en la planta objeto de actuación son:
1.4.
Materiales
Es importante señalar que no se han verificado mediante ensayos la calidad de los materiales siendo los indicados a continuación lo recogido en cajetines y memoria de proyecto original:
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Se propone previo al inicio de los trabajos de refuerzo de estructura la extracción de probetas de hormigón y barras de acero existente para su caracterización y determinación de estado de conservación. 3.1
Bases de cálculo y combinación de acciones
Según memoria original los coeficientes de mayoración de acciones, así como los de minoración de resistencias del acero y del hormigón están basados en la normativa de obligado cumplimiento en vigor en la época de construcción del edificio EH-91 y NBE-AE-88, y son los siguientes:
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Sieno por tanto la combinación de acciones para el cálculo de
Importante señalar que en el proyecto original , para el calculo del forjado unideraccional de viguetas prefabricadas pretensadas 20cm+5cm, se ha considerado la sobrecarga de uso de 300Kg/m2 a plena carga y con alternacia en la sobrecarga con viento.
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PROGRAMA DE CATAS
Se ejecuta un programa básico de catas en puntos concretos de los forjados de losa maciza, pilares y forjado unidireccional de vigueta y bovedilla +36.20.Dicho estudio fue muy limitado por la no interrupción del uso de la edificación. Siendo necesario ampliarlo en fase inicial de obra.
4.1
Programa de catas forjado +36.20. Situacion
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4.2
Programa de catas. Documentacion gráfica catas forjado +36.20
LOSA MACIZA EXTERIOR.CATAS SUPERIORES
LOSA MACIZA.CATAS INFERIORES 1. Eranskina. Egituren kalkukua Anejo 1 Cálculo de estructuras Astigarragako udal kiroldegiaren bigarrengo fasearen eraberritzea
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FORJADO UNIDIRECCIONAL.CATAS SUPERIORES.ARMADO NEGATIVOS VIGUETA
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4.3
Programa de catas. Resultados catas forjado +36.20
En la zona de losa maciza se aprecia sobre pilares interiores una mallazo base superior #15.15.8 con barras corrugadas de refuerzo aparentemente en mallazo #15.15.10 y cruceta de punzonamiento a base 3 barras superiores de diámetro 12mm con cercos de diámetro 8mm cada 15cm. En zona de losa maciza sobre pilares externos no se aprecia zuncho de borde, existe mallazo superior #15.15.8 y con 3 refuerzos de diámetro 12mm en diferentes capas, separados unos 25cm y perpendiculares a fachada en una apertura de 90cm.Tambien se aprecia cruceta de punzonamiento perpendicular a fachada a base de 2 barras corrugadas superiores de 12mm de diámetro y cercos de diametro 8mm cada 12cm.
Respecto a la carga muerta indicada en proyecto para la zona de terraza 100Kg/m2, actualmente se aprecia un espesor en zona baja de mortero de pendienteado del orden de 6cm, por lo que se estima un valor medio de unos 10cm incluso solado, paquete con un peso propio de unos 150Kg/m2.
En zona de forjado unidireccional se aprecia un refuerzo de negativos de vigueta indicada en croquis de 2 unidades de diámetro 16mm, superiores a lo indicado en planos de proyecto y un mallazo superior #20.20.6. En las catas en viga plana indicada en croquis se verifica la total correlación con planos de proyecto. En todas las catas efectuadas en la losa por su zona inferior no se aprecian armaduras de refuerzo, tal y como se indica en planos de proyecto, en todas ellas se ha encontrado un armado base inferior sin refuerzos aparentes #15.15.12.Algunas barras presentan corrosión. Se verifica la existencia de las viguetas pretensadas bovedillas prefabricadas de hormigón en las catas inferiores efectuadas La totalidad de los recubrimientos observados varían entre 20mm y 30mm. Este programa de catas deberá ser ampliado mediante la extracción y ensayo de probetas de hormigón y de barras corrugadas de acero, así como una seríe de catas extra para verificar las hipótesis de partida del cálculo de refuerzos. Como alternativa se propone la ejecución de dos pruebas de carga mediante bañeras o bidones en zona de losa maciza y zona de forjado unidireccional con su informe correspondiente donde se indique claramente si el forjado cumple con las cargas de proyecto de 500Kg/m2 de sobrecarga de uso y 100Kg/m2 de cargas muertas.
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SOLUCIONES PROPUESTAS
Tras el cálculo de esfuerzos en la estructura de losa maciza se propone su refuerzo a base de barras corrugadas B-500S hasta completar las cuantía necesarias por cálculo (en el apartado 8 se facilitan capturas de las cuantías que necesita la losa). Los refuerzos planteados están descritos en un plano de detalle facilitado con este proyecto. El refuerzo consiste en realizar un cajeado mediante medios mecánicos, limpiar el cajeo y adherir la barra mediante adhesivo estructural MASTERFLOW 150 con el relleno del cajeo. Debido al cambio de normativa que ha minorado sucesivamente la resistencia a cortante del hormigón y el desconocimiento de las características de las viguetas utilizadas en los forjados se propone el refuerzo de los forjados. El refuerzo consistiría en un macizado de las zonas anexas a las vigas donde más cortante sufren los forjados. El macizado iría convenientemente armado con estribos y barras longitudinales ancladas en las vigas. Se adjuntan planos del refuerzo propuesto. Como alternativa a la actuación descrita se propone la ejecución de dos pruebas de carga mediante bañeras o bidones en zona de losa maciza y zona de forjado unidireccional con su informe correspondiente donde se indique claramente si el forjado cumple con las cargas de proyecto de 500Kg/m2 de sobrecarga de uso y 100Kg/m2 de cargas muertas. Antes de llevar a cabo las soluciones propuestas de refuerzo es indispensable llevar a cabo un programa de catas más intenso para corroborar las hipótesis consideradas en el cálculo. Como nuevas actuaciones para la adecuación del área al nuevo uso se propone el cierre de la zona de gimnasio por medio de una estructura metálica de pórticos de perfiles laminados. Para la realización de la nueva escalera de acceso se plantea una estructura metálica de perfiles laminados y forjado chapa colaborante sobre el que se colocaría el peldañeado. Por último para cerrar la zona de la escalera se plantea de nuevo una estructura metálica de perfiles laminados con cubrición por medio de un forjado de chapa colaborante de 10 cm de espesor.
6
NORMATIVA DE APLICACIÓN
Según el Código Técnico de la Edificación, Parte 1, Modificaciones conforme a la Ley 8/2013, de 26 de junio, de rehabilitación, regeneración y renovación urbanas, en el Art.3 Ámbito de aplicación: “Cuando la aplicación del Código Técnico de la Edificación no sea urbanística, técnica o económicamente viable o, en su caso, sea incompatible con la naturaleza de la intervención o con el grado de protección del edificio, se podrán aplicar, bajo el criterio y responsabilidad del proyectista o, en su caso, del técnico que suscriba la memoria, aquellas soluciones que permitan el mayor grado posible de adecuación efectiva”. “La posible inviabilidad o incompatibilidad de aplicación o las limitaciones derivadas de razones técnicas, económicas o urbanísticas se justificarán en el proyecto o en la memoria, según corresponda, y bajo la responsabilidad y el criterio respectivo del proyectista o del técnico competente que suscriba la memoria. En la documentación final de la obra deberá quedar constancia del nivel de prestación alcanzado y de los condicionantes de uso y mantenimiento del edificio, si existen, que puedan ser necesarios como consecuencia del grado final de adecuación efectiva alcanzado y que deban ser tenidos en cuenta por los propietarios y usuarios.” “En las intervenciones en los edificios existentes no se podrán reducir las condiciones preexistentes relacionadas con las exigencias básicas, cuando dichas condiciones sean menos exigentes que las establecidas en los documentos básicos del Código Técnico de la Edificación, salvo que en éstos se establezca un criterio distinto. Las que sean más exigentes, únicamente podrán reducirse hasta los niveles de exigencia que establecen los documentos básicos.”
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6.1
Descripciones aplicables
Conjuntamente con el documento básico – Seguridad Estructural serán de aplicación en el presente proyecto, los siguientes:
Procede DB-SE DB-SE-AE DB-SE-C DB-SE-A DB-SE-F DB-SE-M NCSE EHE
DB-SI-6
6.1.1
Seguridad estructural: Acciones en la edificación Cimentaciones Estructuras de acero Estructuras de fábrica Estructuras de madera Norma de construcción sismorresistente Instrucción de hormigón estructural Seguridad en caso de incendio Resistencia al fuego de la estructura
No Capítulo Procede 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8
3.10
Cumplimiento del CTE. Seguridad estructural
6.1.1.1Proceso Determinación de situaciones de dimensionado. Establecimiento de las acciones. Análisis estructural. Dimensionado. 6.1.1.2Situaciones de dimensionado PERSISTENTES: Condiciones normales de uso. TRANSITORIAS: Condiciones aplicables durante un tiempo limitado. EXTRAORDINARIAS: Condiciones excepcionales en las que se puede encontrar o estar expuesto el edificio. 6.1.1.3Método de comprobación Estados límites últimos (ELU) y de servicio (ELS) 6.1.1.4Definición estado límite Situaciones que de ser superadas, puede considerarse que el edificio no cumple con alguno de los requisitos estructurales para los que ha sido concebido. 6.1.1.5Resistencia y estabilidad ESTADO LÍMITE ÚLTIMO: Situación que de ser superada, existe un riesgo para las personas, ya sea por una puesta fuera de servicio o por colapso parcial o total de la estructura: 1. Eranskina. Egituren kalkukua Anejo 1 Cálculo de estructuras Astigarragako udal kiroldegiaren bigarrengo fasearen eraberritzea
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Perdida de equilibrio Deformación excesiva Transformación estructura en mecanismo Rotura de elementos estructurales o sus uniones Inestabilidad de elementos estructurales
6.1.1.6Aptitud de servicio ESTADO LIMITE DE SERVICIO Situación que de ser superada, afecta en:
El nivel de confort y bienestar de los usuarios Correcto funcionamiento del edificio Apariencia de la construcción
6.1.2
Acciones
6.1.2.1Clasificación de las acciones PERMANENTES: Aquellas que actúan en todo instante, con posición constante y valor constante (pesos propios) o con variación despreciable: acciones reológicas. VARIABLES: Aquellas que pueden actuar o no sobre el edificio: uso y acciones climáticas. ACCIDENTALES: Aquellas cuya probabilidad de ocurrencia es pequeña pero de gran importancia: sismo, incendio, impacto o explosión 6.1.2.2Valores característicos de las acciones Los valores de las acciones se recogen en la justificación del cumplimiento del DB SE-AE, capítulo 3.2 de la presente memoria. 6.1.2.3Datos geométricos de la estructura La definición geométrica de la estructura está indicada en los planos de proyecto. 6.1.2.4Características de los materiales Los valores característicos de las propiedades de los materiales se detallan en la justificación del DB correspondiente o bien en la justificación de la EHE
6.1.3
Verificación de la capacidad portante
6.1.3.1Estabilidad Ed,dst Ed,stb Siendo: Ed,dst: valor de cálculo del efecto de las acciones desestabilizadoras Ed,stb: valor de cálculo del efecto de las acciones estabilizadoras
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6.1.3.2Resistencia Ed Rd
siendo: Ed: valor de cálculo del efecto de las acciones Rd: valor de cálculo de la resistencia correspondiente
6.1.3.3Combinación de acciones El valor de cálculo de las acciones correspondientes a una situación persistente o transitoria y los correspondientes coeficientes de seguridad se han obtenido de la fórmula 4.3 y de las tablas 4.1 y 4.2 del DB - SE. El valor de cálculo de las acciones correspondientes a una situación extraordinaria se ha obtenido de la expresión 4.4 del DB -SE y los valores de cálculo de las acciones se ha considerado 0 o 1 si su acción es favorable o desfavorable respectivamente. 1.
El valor de cálculo de los efectos de las acciones correspondiente a una situación persistente o transitoria, se determina mediante combinaciones de acciones a partir de la expresión.
j 1
G, j
Gk , j P .P Q ,1 .QK ,1 Q ,i 0,i .Qk ,i i 1
Es decir, considerando la actuación simultánea de:
a)
todas las acciones permanentes, en valor de cálculo (G · Gk ), incluido el pretensado (P ·
b)
una acción variable cualquiera, en valor de cálculo (Q · Qk ), debiendo adoptarse como tal una tras otra sucesivamente en distintos análisis;
c)
el resto de las acciones variables, en valor de cálculo de combinación (Q · ψ
P );
0
· Qk).
Los valores de los coeficientes de seguridad,, para la aplicación de los Documentos Básicos de este CTE, se establecen en la tabla 4.1 (DB-SE) para cada tipo de acción, atendiendo para comprobaciones de resistencia a si su efecto es desfavorable o favorable, considerada globalmente. Para comprobaciones de estabilidad, se diferenciará, aun dentro de la misma acción, la parte favorable (la estabilizadora), de la desfavorable (la desestabilizadora). Los valores de los coeficientes de simultaneidad, ψ, para la aplicación de los Documentos Básicos de este CTE, se establecen en la tabla 4.2 (DB-SE) 2.
El valor de cálculo de los efectos de las acciones correspondiente a una situación extraordinaria, se determina mediante combinaciones de acciones a partir de la expresión.
j 1
Gk , j P .P Ad Q ,1 1,1 .QK ,1 Q ,i 2,i .Qk ,i .
G, j
i 1
es decir, considerando la actuación simultánea de:
a)
todas las acciones permanentes, en valor de cálculo (G · Gk ), incluido el pretensado (P · P );
b)
una acción accidental cualquiera, en valor de cálculo ( Ad ), debiendo analizarse sucesivamente con cada una de ellas.
c)
una acción variable, en valor de cálculo frecuente (Q · ψ1 · Qk ), debiendo adoptarse como tal, una tras otra sucesivamente en distintos análisis con cada acción accidental considerada.
d)
El resto de las acciones variables, en valor de cálculo casi permanente (Q · ψ
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2
· Qk ).
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En situación extraordinaria, todos los coeficientes de seguridad (G, P, Q), son iguales a cero si su efecto es favorable, o a la unidad si es desfavorable, en los términos anteriores.
3.
En los casos en los que la acción accidental sea la acción sísmica, todas las acciones variables concomitantes se tendrán en cuenta con su valor casi permanente, según la expresión.
G j 1
k, j
P Ad 2,i .Qk ,i i 1
Valores característicos de las sobrecargas de uso
Coeficientes parciales de seguridad (γ) para las acciones Tipo de verificación (1 )
Tipo de acción
Situación persistente o transitoria desfavorable
Resistencia
Permanente Peso propio, peso del terreno Empuje del terreno Presión del agua Variable
1,35
0,80
1,35
0,70
1,20
0,90
1,50 desestabilizadora
Estabilidad
Permanente Peso propio, peso del terreno Empuje del terreno Presión del agua
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favorable
0 estabilizadora
1,10
0,90
1,35
0,80
1,05
0,95
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Variable
1,50
0
(1) Los coeficientes correspondientes a la verificación de la resistencia del terreno se establecen en el DB-SEC
Coeficientes de simultaneidad (ψ) ψ0
ψ1
ψ2
Sobrecarga superficial de uso (Categorías según DB-SE-AE) •
Zonas residenciales (Categoría A)
0,7
0,5
0,3
•
Zonas administrativas(Categoría B)
0,7
0,5
0,3
Zonas destinadas al público (Categoría C)
0,7
0,7
0,6
•
Zonas comerciales (Categoría D)
0,7
0,7
0,6
•
Zonas de tráfico y de aparcamiento de vehículos ligeros con un peso total inferior a 30 kN (Categoría F)
0,7
0,7
0,6
•
Cubiertas transitables (Categoría G)
•
Cubiertas accesibles únicamente para mantenimiento (Categoría H)
•
(1) 0
0
0
0,7
0,5
0,2
0,5
0,2
0
Viento
0,6
0,5
0
Temperatura
0,6
0,5
0
Acciones variables del terreno
0,7
0,7
0,7
Nieve •
para altitudes > 1000 m
•
para altitudes ≤ 1000 m
(1) En las cubiertas transitables, se adoptarán los valores correspondientes al uso desde el que se accede.
6.1.4
Verificación de la aptitud al servicio
Se considera un comportamiento adecuado en relación con las deformaciones, las vibraciones o el deterioro si se cumple que el efecto de las acciones no alcanza el valor límite admisible establecido para dicho efecto. Flechas: La limitación de flecha activa establecida en general es de 1/500 de la luz. Desplazamientos horizontales: El desplome total limite es 1/500 de la altura total.
6.1.4.1Combinación de acciones El valor de cálculo de las acciones correspondientes a una situación persistente o transitoria y los correspondientes coeficientes de seguridad se han obtenido de la fórmula 4.3 y de las tablas 4.1 y 4.2 del DB - SE. El valor de cálculo de las acciones correspondientes a una situación extraordinaria se ha obtenido de la expresión 4.4 del DB -SE y los valores de cálculo de las acciones se ha considerado 0 o 1 si su acción es favorable o desfavorable respectivamente. 4.
El valor de cálculo de los efectos de las acciones correspondiente a una situación persistente o transitoria, se determina mediante combinaciones de acciones a partir de la expresión.
j 1
G, j
Gk , j P .P Q ,1 .QK ,1 Q ,i 0,i .Qk ,i i 1
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Es decir, considerando la actuación simultánea de: todas las acciones permanentes, en valor de cálculo (G · Gk ), incluido el pretensado (P ·
d)
P );
e)
una acción variable cualquiera, en valor de cálculo (Q · Qk ), debiendo adoptarse como tal una tras otra sucesivamente en distintos análisis;
f)
el resto de las acciones variables, en valor de cálculo de combinación (Q · ψ
0
· Qk).
Los valores de los coeficientes de seguridad,, para la aplicación de los Documentos Básicos de este CTE, se establecen en la tabla 4.1 (DB-SE) para cada tipo de acción, atendiendo para comprobaciones de resistencia a si su efecto es desfavorable o favorable, considerada globalmente. Para comprobaciones de estabilidad, se diferenciará, aun dentro de la misma acción, la parte favorable (la estabilizadora), de la desfavorable (la desestabilizadora). Los valores de los coeficientes de simultaneidad, ψ, para la aplicación de los Documentos Básicos de este CTE, se establecen en la tabla 4.2 (DB-SE) 5.
El valor de cálculo de los efectos de las acciones correspondiente a una situación extraordinaria, se determina mediante combinaciones de acciones a partir de la expresión.
j 1
Gk , j P .P Ad Q ,1 1,1 .QK ,1 Q ,i 2,i .Qk ,i .
G, j
i 1
es decir, considerando la actuación simultánea de: todas las acciones permanentes, en valor de cálculo (G · Gk ), incluido el pretensado (P ·
e)
P );
f)
una acción accidental cualquiera, en valor de cálculo ( Ad ), debiendo analizarse sucesivamente con cada una de ellas.
g)
una acción variable, en valor de cálculo frecuente (Q · ψ1 · Qk ), debiendo adoptarse como tal, una tras otra sucesivamente en distintos análisis con cada acción accidental considerada.
h)
El resto de las acciones variables, en valor de cálculo casi permanente (Q · ψ
2
· Qk ).
En situación extraordinaria, todos los coeficientes de seguridad (G, P, Q), son iguales a cero si su efecto es favorable, o a la unidad si es desfavorable, en los términos anteriores.
6.
En los casos en los que la acción accidental sea la acción sísmica, todas las acciones variables concomitantes se tendrán en cuenta con su valor casi permanente, según la expresión.
G j 1
k, j
P Ad 2,i .Qk ,i i 1
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6.1.4.2Deformaciones Flechas Al considerarse la integridad de los elementos constructivos, se admite que la estructura horizontal de un piso o cubierta es suficientemente rígida si, para cualquiera de sus piezas, ante cualquier combinación de acciones característica, considerando sólo las deformaciones que se producen después de la puesta en obra del elemento, la flecha relativa es menor que:
a) b) c)
1/500 en pisos con tabiques frágiles (como los de gran formato, rasillones, o placas) o pavimentos rígidos sin juntas; 1/400 en pisos con tabiques ordinarios o pavimentos rígidos con juntas; 1/300 en el resto de los casos.
Cuando se considere el confort de los usuarios, se admite que la estructura horizontal de un piso o cubierta es suficientemente rígida si, para cualquiera de sus piezas, ante cualquier combinación de acciones característica, considerando solamente las acciones de corta duración, la flecha relativa, es menor que 1/350. Cuando se considere la apariencia de la obra, se admite que la estructura horizontal de un piso o cubierta es suficientemente rígida si, para cualquiera de sus piezas, ante cualquier combinación de acciones casi permanente, la flecha relativa es menor que 1/300. Las condiciones anteriores se verifican entre dos puntos cualesquiera de la planta, tomando como luz el doble de la distancia entre ellos. En general, dicha comprobación se realiza en dos direcciones ortogonales. En los casos en los que los elementos dañables (por ejemplo tabiques, pavimentos) reaccionan de manera sensible frente a las deformaciones (flechas o desplazamientos horizontales) de la estructura portante, además de la limitación de las deformaciones se adoptarán medidas constructivas apropiadas para evitar daños. Estas medidas resultan particularmente indicadas si dichos elementos tienen un comportamiento frágil. No se han comprobado las flechas de la estructura existente.
6.1.5
Durabilidad
En el método implícito los riesgos inherentes a las acciones químicas, físicas o biológicas se tienen en cuenta mediante medidas preventivas, distintas al análisis estructural, relacionadas con las características de los materiales, los detalles constructivos, los sistemas de protección o los efectos de las acciones en condiciones de servicio. Estas medidas dependen de las características e importancia del edificio, de sus condiciones de exposición y de los materiales de construcción empleados. En estructuras normales de edificación, la aplicación del este método resulta suficiente. En la justificación los documentos básicos de seguridad estructural y en la justificación de la instrucción de hormigón estructural EHE se establecen las medidas específicas correspondientes.
6.2
Cumplimiento del CTE. Acciones en la edificación
Conforme a lo establecido en el DB-SE-AE en la tabla 3.1 y al Anexo A.1 y A.2 de la EHE, las acciones gravitatorias, así como las sobrecargas de uso, tabiquería y nieve que se han considerado para el cálculo de la estructura de este edificio son las indicadas.
6.2.1
Acción gravitatoria
FORJADOS USO GIMNASIO 1. Eranskina. Egituren kalkukua Anejo 1 Cálculo de estructuras Astigarragako udal kiroldegiaren bigarrengo fasearen eraberritzea
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Peso propio forjado
3,00 KN/m2
Cargas permanentes
1,00 KN/m2
Sobrecarga de uso
5,00 KN/m2
CUBIERTA LIGERA SOBRE GIMNASIO Peso propio cubierta Deck
0,25KN/m2
Sobrecarga de mantenimiento
0,40KN/m2
Nieve
0,30KN/m2
CUBIERTA FORJADO COLABORANTE SOBRE NUEVAS ESCALERAS Peso propio de forjado colaborante
2,5KN/m2
Peso propio de pendienteado y solado
1,5kN/m2
Sobrecarga de uso
1,0KN/m2
Nieve
0,30KN/m2
FORJADO COLABORANTE MACIZA NUEVAS ESCALERAS Peso propio de forjado colaborante nuevas escaleras
3,00KN/m2
Peso propio peldañeado y solado
1,50KN/m2
Sobrecarga de uso
5,00KN/m2
6.3 6.3.1
Cumplimiento del CTE. Estructura de acero Bases de cálculo
6.3.1.1Generalidades Para el tratamiento de aspectos específicos o de detalle la información contenida en este documento se podrá ampliar con el contenido de las normas UNE ENV 1993-1-1:1996, UNE ENV 1090-1: 1997, UNE ENV 1090-2:1999, UNE ENV 1090-3:1997, UNE ENV 1090- 4: 1998. 6.3.1.2Modelización y análisis El análisis estructural se basa en modelos adecuados a cada una de las estructuras de acuerdo a DB SE 3.4. 1. Eranskina. Egituren kalkukua Anejo 1 Cálculo de estructuras Astigarragako udal kiroldegiaren bigarrengo fasearen eraberritzea
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A partir de la geometría y cargas que se introduzcan, se obtiene la matriz de rigidez de la estructura, así como las matrices de cargas por hipótesis simples. Se obtendrá la matriz de desplazamientos de los nudos de la estructura, invirtiendo la matriz de rigidez por métodos frontales. Después de hallar los desplazamientos por hipótesis, se calculan todas las combinaciones para todos los estados, y los esfuerzos en cualquier sección a partir de los esfuerzos en los extremos de las barras y las cargas aplicadas en las mismas. Se consideran los incrementos producidos en los esfuerzos por causa de las deformaciones (efectos de 2º orden) allí donde no resulten despreciables. No se comprueba la seguridad frente a fatiga en estructuras normales de edificación que no estén sometidas a cargas variables repetidas de carácter dinámico.
6.3.1.3Verificación de E.L.U
Condiciones que se verifican
Para la verificación de la capacidad portante se consideran los estados límites últimos de estabilidad y resistencia, de acuerdo a DB SE 4.2.
Combinación de acciones
Para cada situación de dimensionado, los valores de cálculo del efecto de las acciones se obtendrán mediante las reglas de combinación indicadas en la presente memoria.
Coeficientes parcelas de seguridad para determinar la resistencia
Para los coeficientes parciales para la resistencia se adoptan los siguientes valores: a)
γM 0 = 1,05
b)
γM 1 = 1,05
coeficiente parcial de seguridad relativo a los fenómenos de inestabilidad
c)
γM2 = 1,25
coeficiente parcial de seguridad relativo a la resistencia última del material o sección, y a la resistencia de los medios de unión.
d)
γM3 = 1,1
coeficiente parcial para la resistencia al deslizamiento de uniones con tornillos pretensados en Estado Límite de Servicio.
γM3 = 1,25
coeficiente parcial para la resistencia al deslizamiento de uniones con tornillos pretensados en Estado Límite de Último.
γM3 = 1,4
coeficiente parcial para la resistencia al deslizamiento de uniones con tornillos pretensados y agujeros rasgados o con sobremedida.
6.3.2
coeficiente parcial de seguridad relativo a la plastificación del material
Durabilidad
6.3.2.1Generalidades 1.
Se ha prevenido la corrosión del acero de la estructura metálica mediante una estrategia global en su conjunto (situación, uso, etc.), la estructura (exposición, ventilación, etc.), los elementos (materiales, tipos de sección, etc.) y, especialmente, los detalles, evitando:
a)
La existencia de sistemas de evacuación de aguas no accesibles para su conservación que puedan afectar a elementos estructurales.
b)
la formación de rincones, en nudos y en uniones a elementos no estructurales,
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que favorezcan el depósito de residuos o suciedad.
c)
el contacto directo con otros metales (el aluminio de las carpinterías de cerramiento, muros cortina, etc.).
d)
el contacto directo con yesos.
2.
Se considera la norma UNE-ENV 1090-1: 1997, tanto para la definición de ambientes, como para la definición de las especificaciones a cumplir por las pinturas y barnices de protección, así como por los correspondientes sistemas de aplicación.
3.
Los materiales protectores deben almacenarse y utilizarse de acuerdo con las instrucciones del fabricante y su aplicación se realizará dentro del periodo de vida útil del producto y en el tiempo indicado para su aplicación, de modo que la protección quede totalmente terminada en dichos plazos.
4.
A los efectos de la preparación de las superficies a proteger y del uso de las herramientas adecuadas, se podrá utilizar la norma UNE-ENV 1090-1: 1997.
5.
Las superficies que no se puedan limpiar por chorreado, se someterán a un cepillado metálico que elimine la cascarilla de laminación y después se deben limpiar para quitar el polvo, el aceite y la grasa.
6.
Todos los abrasivos utilizados en la limpieza y preparación de las superficies a proteger, deben ser compatibles con los productos de protección a emplear.
7.
Los métodos de recubrimiento: metalización, galvanización y pintura deben especificarse y ejecutarse de acuerdo con la normativa específica al respecto y las instrucciones del fabricante. Se podrá utilizar la norma UNE-ENV 1090-1: 1997.
8.
Se definirán y cuidarán especialmente las superficies que deban resistir y transmitir esfuerzos por rozamiento, superficies de soldaduras y para el soldeo, superficies inaccesibles y expuestas exteriormente, superficies en contacto con el hormigón, la terminación de las superficies de aceros resistentes a la corrosión atmosférica, el sellado de espacios en contacto con el ambiente agresivo y el tratamiento de los elementos de fijación. Para todo ello se podrá utilizar la norma UNE-ENV 1090-1: 1997.
6.3.2.2Tratamientos de protección Todos los sistemas de revestimiento de estructuras deberán ser revisados periódicamente para mantener sus prestaciones en la vida útil de la edificación. Las superficies se prepararán adecuadamente. Puede tomarse como referencia las normas UNE-ENISO 8504-1:2002 e UNE-EN-ISO 8504-2:2002 para limpieza por chorro abrasivo, y UNE-EN-ISO 8504-3:2002 para limpieza por herramientas mecánicas y manuales. Se realizarán ensayos de procedimiento de los procesos por chorreado a lo largo de la producción, con objeto de asegurar su adecuación para el proceso de recubrimiento posterior. Se repararán todos los defectos de superficie detectados en el proceso de preparación. Las superficies que esté previsto que vayan a estar en contacto con el hormigón, no deben en general pintarse, sino simplemente limpiarse. El sistema de tratamiento en zonas que lindan una superficie que estará en contacto con el hormigón, debe extenderse al menos 30 mm de dicha zona. No se utilizarán materiales que perjudiquen la calidad de una soldadura a menos de 150 mm de la zona a soldar y tras realizar la soldadura, no se debe pintar sin antes haber eliminado las escorias. La galvanización se realizará de acuerdo con UNE-EN-ISO 1460:1996 o UNE-EN-ISO 1461:1999 según proceda. En su caso las soldaduras deben estar selladas antes de usar un decapado previo a 1. Eranskina. Egituren kalkukua Anejo 1 Cálculo de estructuras Astigarragako udal kiroldegiaren bigarrengo fasearen eraberritzea
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la galvanización. Si hay espacios cerrados en el elemento fabricado se dispondrán agujeros de venteo o purga. Las superficies galvanizadas deben limpiarse y tratarse con pintura de imprimación anticorrosivo con diluyente ácido o chorreado barredor antes de ser pintadas. Antes de comenzar a pintar se comprobará que las superficies cumplen los requisitos del fabricante. Se pintará siguiendo las instrucciones del fabricante y si se da más de una capa, se usará en cada una de ellas una sombra de color diferente. Se protegerá las superficies pintadas de la acumulación de agua durante cierto período de tiempo, de acuerdo con el fabricante de pintura.
6.3.3
Materiales
6.3.3.1Características mecánicas
Características mecánicas mínimas de los aceros Espesor nominal t (mm) DESIGNACIÓN
Tensión de límite elástico
Tensión de rotura
Temperatura del ensayo Charpy
fy (N/mm2)
fu (N/mm2)
ºC
t ≤ 16
16 < t ≤ 40
40 < t ≤ 63
3 ≤ t ≤ 100
S275J R
20
S275J0
275
265
255
410
0
S275J2
-20
Las siguientes son características comunes a todos los aceros: - módulo de Elasticidad: E
210.000 N/mm2
- módulo de Rigidez: G
81.000 N/mm2
- coeficiente de Poisson: í
0,3
- coeficiente de dilatación térmica: á
1,2·10-5 (ºC)-1
- densidad: ρ
7.850
kg /m3
6.3.3.2Resistencias de cálculo Se define resistencia de cálculo, fyd, al cociente de la tensión de límite elástico y el coeficiente de seguridad del material: fyd = fy / M siendo: fy
M
tensión del límite elástico del material base. No se considerará el efecto de endurecimiento derivado del conformado en frío o de cualquier otra operación. coeficiente parcial de seguridad del material, de acuerdo al apartado 2.3.3, del DB-SE-A.
En las comprobaciones de resistencia última del material o la sección, se adopta como resistencia de cálculo el valor fud = fu / M2 1. Eranskina. Egituren kalkukua Anejo 1 Cálculo de estructuras Astigarragako udal kiroldegiaren bigarrengo fasearen eraberritzea
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Siendo:
6.3.4
M2 coeficiente de seguridad para resistencia última.
Análisis estructural
6.3.4.1Modelo Se utiliza modelos elásticos y lineales en las comprobaciones frente a estados límite último y de servicio de la estructura metálica. Los modelos 3D correspondientes a las estructuras del proyecto se han realizado mediante Software informático CYPE 3D, versión 2016-d de la empresa CYPE Ingenieros, S.A. 6.3.4.2Estabilidad lateral global Se analizan los esfuerzos horizontales generados por el viento en la estructura metálica proyectada.
6.3.5
Estados límite último
1.4.1.1. Estabilidad E
≤E
d,dst
d,stb
Siendo: E
d,st
E
d,stb
el valor de cálculo del efecto de las acciones desestabilizadoras el valor de cálculo del efecto de las acciones estabilizadoras
6.3.5.1Resistencia E
d
≤E
d
Siendo: E
d
el valor de cálculo del efecto de las acciones
R
d
el valor de cálculo de la resistencia correspondiente
6.3.5.2Combinación de acciones El valor de cálculo de las acciones correspondientes a una situación persistente o transitoria y los correspondientes coeficientes de seguridad están recogidos en el capítulo 4.1.3 de la presente memoria. 6.3.5.3Verificaciones Los E.L.U. han sido verificados según los siguientes criterios de análisis: a.
Descomposición de la barra en secciones y cálculo en cada una de ellas de los valores de resistencia:
Resistencia de la sección a cortante Resistencia de la sección a flexión Interacción de esfuerzos:
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b.
Comprobación de las barras de forma individual según este sometida a:
6.3.6
Flexión y cortante
Flexión Cortante Interacción de esfuerzos: Flexión y cortante
Estados límite de servicio
Se han comprobado los ELS con objeto de verificar el cumplimiento de la exigencia básica SE-2: aptitud al servicio del CTE, limitando los daños en elementos constructivos no estructurales (limitando la flecha activa) y manteniendo la apariencia geométrica de la estructura. 6.3.6.1Combinación de acciones El valor de cálculo de las acciones correspondientes a una situación persistente o transitoria están recogidos en la presente memoria. 6.3.6.2Verificaciones
Deformaciones, flecha y desplome
Se comprueba que la flecha relativa producida es menor que:
L/500 en pisos con tabiques frágiles (gran formato, ramillones, placas) ó pavimentos rígidos sin juntar. L/400 en pisos con tabiques ordinarios ó pavimentos rígidos con juntas. L/300 en el resto de casos
Respecto al desplome se verifica que éste es menor que:
I/500 de la altura total del edificio I/250 de la altura de planta
No se comprueban loa estados límites de servicio de deformaciones y flechas. 6.3.7
Uniones
El diseño de uniones efectuadas verifica los criterios de comprobación de resistencia y rigidez recogidas en el apdo. 8.2 del documento DB-SE-A, habiendo sido proyectadas según su forma del trabajo en el conjunto de la estructura. 6.3.8
Fatiga
Según DB-SE-A, apdo. 9 solo se debe comprobar la fatiga en las estructuras de edificios siguientes: a. b. c.
Los que soportan grúas, aparatos de elevación y/o transporte, caminos de rodadura, vigas carrileras, etc. Los que soportan máquinas que induzcan vibraciones (prensas, máquinas alternativas, etc) Los elementos esbeltos sometidos a vibraciones indicadas por el viento.
Dado que la estructura metálica diseñada no está englobada en la clasificación anterior, no es necesaria la comprobación a fatiga.
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6.4
Cumplimiento de la norma de construcción sismorresistente NCSE-02
Según la localización geográfica de la construcción, Astigarraga, la Norma de Construcción Sismorresistente NCSE-02 indica una aceleración sísmica básica de 0.04 g, y la clasificación del edifico de importancia normal, con pórticos arriostrados, no siendo por lo tanto necesario el cálculo sísmico de la estructura.
6.5 6.5.1
Cumplimiento de Instrucción de hormigón estructural EHE Bases de cálculo
6.5.1.1Generalidades Para el tratamiento de aspectos específicos ó de detalle de la información contenida en este documento se podrá ampliar con el contenido de los eurocódigos 1 (bases de proyecto y acciones en estructuras) y 2 (proyecto de estructuras de hormigón). Se estudia la estructura de losa maciza y vigas y forjado unidireccional de Planta +36.20 mediante un análisis lineal, basado en la hipótesis de comportamiento elástico lineal de los materiales constituyentes y en la consideración del equilibrio en la estructura sin deformar, de acuerdo al art.19.2 de EHE-08, adecuado para obtener esfuerzos tanto en E.L.U como en E.L.S. 6.5.1.2Modelización y análisis El análisis estructural se basa en modelos adecuados a cada una de las estructuras de acuerdo a DB-SE 3.4. No se comprueba la seguridad frente a fatiga al tratarse de una estructura normal de edificación no sometida a carga variable repetida de carácter dinámico. Se calculan mediante un análisis lineal, en los anejos correspondientes, los momentos flectores y los esfuerzos cortantes de diseño, y se comparan con los momentos y cortantes últimos resistidos por las secciones de forjados y las vigas en su punto de máximo momento flector negativo. Se verifica la necesidad de refuerzo superior a negativos. No se comprueba la seguridad frente a fatiga al tratarse de una estructura normal de edificación no sometida a carga variable repetida de carácter dinámico. 6.5.2
Descripción de la estructura.
Las estructuras existentes objeto de análisis, son los forjados unidireccionales y losas macizas de hormigón armado Los forjados unidireccionales son multiapoyados en las jácenas planas de H.A principales y sus vanos poseen una luz variable. Las vigas de H.A. en las que se apoya el forjado unidireccional son vigas continuas de tres apoyos y planas, con armadura según planos de proyecto original 6.5.3
Durabilidad
Se proyecta una estructura de refuerzos en la que se han prescrito las medidas necesarias para que dicha estructura alcance la duración de vida útil para la que ha sido proyectada (50 años), de acuerdo a las condiciones de agresividad ambiental. La tipología estructural así como las formas y detalles constructivos desarrollados tienen por objetivo minimizar los posibles mecanismos de degradación del hormigón).
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6.5.3.1Clase general de exposición Interiores de edificios no sometidos a condensaciones.Tipo I. 6.5.3.2Recubrimientos Se define como la distancia entre la superficie exterior de la armadura (incluyendo cercos y estribos) y la superficie de hormigón más cercana. Los refuerzos de vigas planteados a base de barras de acero de alta resistencia, respetarán un recubrimiento mínimo a cara superior de 15mm Los recubrimientos deberán garantizarse mediante la disposición de separadores, colocados en obra, debiendo disponerse según las prescripciones de la tabla 66.2 de la Instrucción EHE. Podrán ser de hormigón, mortero ó plástico rígido y específicamente diseñado para este fin, debiendo ser resistentes a la alcalinidad del hormigón y no inducir corrosión en las armaduras. Se prohíbe expresamente el empleo de madera así como el de cualquier material residual de construcción, aunque sea de ladrillo u hormigón. En el caso de que puedan quedar vistos, se prohíbe el empleo de materiales metálicos).
6.5.4
Características de los Materiales
Las características resistentes de los materiales que forman la estructura existente de forjados y vigas de hormigón armado de P3ª, y las características de los nuevos materiales de refuerzo son las que se indican a continuación, y en base a los planos originales de estructura del edificio y las catas y ensayos efectuados.
6.5.4.1Acero existente. Designación
AEH-500N 2
Limite elástico en N/mm
500 N/mm2
Nivel de control
Normal
Coeficiente de minoración S
γs=1,15
6.5.4.2Hormigón in situ existente Resistencia de Proyecto Diagrama Tensión-Deformación Coeficiente de minoración C
17,5N/mm2 Rectangular/Parábola-rect γs=1,50
6.5.4.3Acero refuerzo de vigas Designación
B500S
Limite elástico en N/mm2
500 N/mm2
Nivel de control
Normal
Coeficiente de minoración S
γs=1,15
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6.5.4.4Hormigón para refuerzo Resistencia de Proyecto Diagrama Tensión-Deformación
6.5.5
25 N/mm2 Rectangular/Parábola-rect
Análisis estructural
6.5.5.1Modelo El análisis se lleva a cabo de acuerdo con hipótesis simplificadoras mediante modelos, congruentes entre si, adecuados al estado límite a comprobar y de diferente nivel de detalle, que permiten obtener esfuerzos y desplazamientos en las piezas de la estructura y en sus uniones entre si. Los modelos correspondientes a la estructura de hormigón han realizado mediante software informático CYPE3D, versión 2016-d de la empresa CYPE Ingenieros S.A. El análisis de solicitaciones se realiza mediante un cálculo espacial en 3D, por métodos matriciales de rigidez, tomando todos los elementos que definen la estructura (pilares, vigas, forjados y losas). Se establece la compatibilidad de deformaciones en todos los nudos considerando 6 grados de libertad posibles para cada nudo y se crea la hipótesis de indeformabilidad de los forjados horizontales en su plano. De esta forma se impiden los desplazamientos relativos entre los nudos del mismo plano (cada planta sólo puede girar y desplazarse en su conjunto). Para todos los estados de carga se realiza un cálculo estático y se supone un comportamiento lineal de los materiales y, por tanto, un cálculo en primer orden, de cara a la obtención de desplazamientos y esfuerzos. La estructura objeto de análisis se discretiza en elementos de tipo barra, emparrillados de barras y nudos, y elementos finitos triangulares de la siguiente manera:
Vigas y zunchos: se definen en planta fijando nudos en la intersección con el eje de pilares y / o sus caras, así como en los puntos de corte con elementos de forjado o con otras vigas. Así se crean nudos en el eje y en los bordes laterales y, análogamente, en las puntas de voladizos y extremos libres o en contacto con otros elementos del forjado. Siempre poseen 3 grados de libertad, manteniendo la hipótesis de indeformabilidad en su plano.
Forjados unidireccionales: los nervios son barras que se definen en los paños huecos entre vigas y muros, y que crean nudos en las intersecciones de borde y eje correspondientes de la viga que intersectan.
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6.5.6
Verificación de los E.L.U.
Condiciones que se verifican
6.5.6.1Estado límite de equilibrio Se comprueba que, bajo la hipótesis de carga más desfavorable, no se sobrepasan los límites de equilibrio (vuelco, deslizamiento, etc.), aplicando los métodos de la Mecánica Racional y teniendo en cuenta las condiciones reales de las sustentaciones. Ed,estab ≥ Ed,
desestab
donde: Valor de cálculo de los efectos de las acciones estabilizadoras. Ed,estab Ed,desestab Valor de cálculo de los efectos de las acciones desestabilizadoras.
6.5.6.2Estado límite de agotamiento frente a solicitaciones normales en vigas y nervios Se comprueban, con hipótesis de partida pendientes verificar, que secciones hay secciones de forjado necesitan ser reforzados bajo flexión simple, en el caso de los forjados por adición de barras de acero corrugados B-500-S. El cálculo de la capacidad resistente se efectuará a partir de las hipótesis generales siguientes: El agotamiento se caracteriza por el valor de la deformación en determinadas fibras de la sección, definidas por los dominios de deformación definidos en la EHE. Las deformaciones del hormigón siguen una ley plana. Las deformaciones de las armaduras pasivas se mantienen iguales a las del hormigón que las envuelven. El diagrama de cálculo tensión-deformación del hormigón es alguno de los que se definen en art 39.5 de la EHE. El diagrama de cálculo tensión-deformación del acero de las armaduras pasivas es alguno de los que se definen en art 38.4 de la EHE. Se aplican las resultantes de tensiones en la sección las ecuaciones generales de equilibrio de fuerzas y momentos.
6.5.6.3Estado límite de agotamiento frente a cortante en vigas y nervios El análisis de la capacidad resistente frente a esfuerzos cortantes, se realiza mediante el método general de cálculo de Bielas y Tirantes (Artículos 24º y 40º de la EHE) La comprobación de agotamiento de la sección por compresión oblicua en el alma se realiza en el borde del apoyo, limitándose la resistencia a compresión del hormigón a 0,6 veces la característica (f1cd= 0,60 .fcd) En elementos sin armadura de cortante no es necesaria la comprobación de agotamiento de la sección por comprobación oblicua en el alma, según EHE 44.2.3.
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La comprobación de agotamiento de la sección por tracción en el alma se realiza a una distancia de un canto útil del borde del apoyo directo. 6.5.6.4Estado límite de fatiga No se comprueba este estado límite por tratarse de una estructura de edificación con acciones variables normales, tal como prescribe la Instrucción EHE en su apdo. 48.1.
6.6
Cumplimiento del CTE. Resistencia al fuego de la estructura
Independientemente de las prescripciones recogidas en el presente desarrollo, el mantenimiento del edificio deberá ser tal que durante toda la vida útil del mismo se garanticen las exigencias de seguridad en caso de incendio recogidas en normativa. Para la aplicación de los refuerzos estructurales indicados, la resistencia al fuego de los elementos de la estructura se determina de tal forma que, durante la duración del incendio, el valor de cálculo de las acciones (la situación de incendio se considera accidental y por lo tanto γ f = 1) no supera el valor de resistencia de dicho elemento sin el refuerzo.
6.6.1
Resistencia al fuego de las estructuras de hormigón armado
Los valores de resistencia al fuego dados son aplicables a hormigones de densidad normal, confeccionados con árido de naturaleza silícea. Si los hormigones se confeccionan con áridos de naturaleza caliza, se puede aplicar una reducción de un 10% (en vigas, losas y forjados) tanto en las dimensiones de la sección recta como en la distancia equivalente al eje mínimas. Los recubrimientos por exigencias de durabilidad pueden ser mayores, habiéndose adoptado en proyecto el valor más restrictivo de ambos criterios.
6.6.1.1Vigas Para vigas con 3 caras expuestas al fuego se adoptan los valores de la tabla siguiente, en función de las resistencias a fuego consideradas en proyecto:
Resistencia al fuego normalizado
R 90
Dimensión mínima b min / Distancia mínima equivalente al eje a m (mm)
Anchura mínima del alma bo,min
Opción 1
Opción 2
Opción 3
Opción 4
(mm)
150/40
200/35
250/30
400/25
100
Para resistencias al fuego R-90 ó mayores, la armadura de negativos en vigas continuas se prolonga hasta el 33% de la longitud del tramo, con una cuantía no inferior al 25% de la requerida en los extremos.
6.6.1.2Forjados unidireccionales Los forjados existentes disponen de elementos de entrevigado de hormigón. Las características geométricas de dichos elementos proporcionan una disposición de armaduras en los nervios de forjado que garantizan una resistencia y estabilidad al fuego REI-90. 1. Eranskina. Egituren kalkukua Anejo 1 Cálculo de estructuras Astigarragako udal kiroldegiaren bigarrengo fasearen eraberritzea
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En la tabla adjunta se muestran los valores mínimos a cumplir para espesor mínimo y distancia mínima equivalente al eje en función de las resistencias al fuego consideradas en proyecto.
Resistencia al fuego
REI 90
Espesor mínimo
Distancia mínima equivalente al eje am (mm)
(1)
Flexión en dos direcciones
hmin (mm)
Flexión en una dirección
100
25
Ly/lx
(2)
15
≤ 1,5
1,5 < Ly/lx
(2)
≤2
25
Para una resistencia al fuego R 90 o mayor, la armadura de negativos de forjados continuos se debe prolongar hasta el 33% de la longitud del tramo con una cuantía no inferior al 25% de la requerida en los extremos. Dato que se observa en planos del proyecto original. 6.6.2
Resistencia al fuego de las estructuras metálicas.
Se proyectará la estructura metálica con mortero de vermiculita para conseguir una R-90.
7
RESUMEN Y CONCLUSIONES
La falta de planos finales de obra de la estructura, y de cualquier otra información como memoria y/o justificación de cálculo, hace necesario el desarrollo de un programa de catas para obtener información de la estructura. Para la realización de este documento se realizo un programa de catas muy básico debido a que el edificio estaba en uso, pero antes de llevar a cabo las actuaciones detalladas en este documento resulta necesario ampliar el programa de catas para verificar las hipótesis de cálculo realizadas. Además, se realizara una verificación de los materiales existentes en la estructura por medio de la extracción de testigos. Por lo tanto, los resultados del análisis y las conclusiones que se establezcan al respecto serán válidos, única y exclusivamente, si lo construido es fiel a lo representado en planos (en las zonas donde se dispone de ellos), y si con posterioridad a la construcción del edificio, no se han realizado intervenciones sobre la estructura que puedan haber alterado su capacidad. En el caso de las zonas donde no hay planos de lo construido definitivamente todas las conclusiones obtenidas en este documento solo serán validas si tras el programa de catas al inicio de la obra se corrobora las suposiciones hechas. A partir del análisis de la información disponible en estos momentos se plantean las siguientes actuaciones: 1.- Refuerzo de la losa maciza a base de barras corrugadas B-500S hasta completar las cuantía necesarias por cálculo (en el apartado 8 se facilitan capturas de las cuantías que necesita la losa). Los refuerzos planteados están descritos en un plano de detalle facilitado con este proyecto. El refuerzo consiste en realizar un cajeado mediante medios mecánicos, limpiar el cajeo y adherir la barra mediante adhesivo estructural MASTERFLOW 150 con el relleno del cajeo. 2.-Refuerzo de los forjado mediante un macizado de las zonas anexas a las vigas donde más cortante sufren los forjados. El macizado iría convenientemente armado con estribos y barras longitudinales ancladas en las vigas. Se adjuntan planos del refuerzo propuesto. Como alternativa a la actuación descrita se propone la ejecución de dos pruebas de carga mediante bañeras o bidones en zona de losa maciza y zona de forjado unidireccional con su informe correspondiente donde se indique claramente si el forjado cumple con las cargas de proyecto de 500Kg/m2 de sobrecarga de uso y 100Kg/m2 de cargas muertas. 1. Eranskina. Egituren kalkukua Anejo 1 Cálculo de estructuras Astigarragako udal kiroldegiaren bigarrengo fasearen eraberritzea
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En relación a las nuevas actuaciones para la adecuación al nuevo uso se plantea: 1.-Cierre de la zona de gimnasio por medio de una estructura metálica de pórticos de perfiles laminados. 2.- Nueva escalera de acceso por medio de una estructura metálica de perfiles laminados y forjado chapa colaborante sobre el que se colocaría el peldañeado. 3.-Cubrición de la zona de la escalera por medio de estructura metálica de perfiles laminados con cubrición por medio de un forjado de chapa colaborante de 10 cm de espesor.
8 8.1
ANEJOS DE CÁLCULO Planos proyecto original
Los datos de partida se han obtenido según el proyecto “Pabellón Municipal del Polideportivo de Astigarraga” firmado por los arquitectos Marquet, Zulaica y Muñagorri según el visado con fecha de dos de mayo de 1994 en el Ilustre Colegio de Arquitectos Vasco-Navarro.
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Los planos que se han empelado son los siguientes:
E.02 Forjado y Losas +32,50
E.03 Forjado y Losas +36,20
E.04 Losas +39,20
E.06 Vigas forjado +32,50 (1 de 2)
E.07 Vigas forjado +32,50 (2 de 2)
E.08 Vigas forjado +36,20 (1 de 2)
E.09 Vigas forjado +36,20 (2 de 2)
E.19 Cuadros de pilares
D.1 Detalle constructivos
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8.2
Cuantías necesarias en zona losa maciza
Cuantia inferior en dirección x
Cuantía inferior en dirección Y
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Cuantía superior en dirección X
(En esta captura las zonas de color rojo son zonas donde la cuantia esta por encima de 10cm2/m).
Cuantía superior en dirección Y
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(En esta captura las zonas de color rojo son zonas donde la cuantia esta por encima de 10cm2/m).
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8.3
Comparación esfuerzos en forjado unidireccional con cargas proyecto original-nuevas cargas
Momentos Situación original
Nueva situación
Cortantes Situación inicial
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Nueva situación
Distribución de cargas considerada en la nueva situación
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Estructura metálica Porticos.
Escalera
Cubierta escalera
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Bastidor
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