Manual de usuario de ENwin - Estructuras de Naves

5. Proyecto de ejemplo

5.1 Introducción

En este capítulo describimos cómo calcular la estructura porticada de acero de una nave industrial. Para ello seguimos el asistente del programa. Secuencialmente el asistente nos guiará a lo largo de los siguientes pasos:

• Creación del expediente.
• Definición de características constructivas.
• Especificación de dimensiones.
• Elección de materiales.
• Ubicación geográfica y topográfica.
• Definición de las acciones que actúan sobre la nave.
• Especificación de opciones de cálculo.

5.2. Especificaciones de la nave

La nave cumplirá las siguientes especificaciones de diseño:

• Cubierta a dos aguas.
• Cerramientos sin huecos que se consideran macizados de arriostramiento.
• Una sola tirantilla.
• Cartelas en el dintel.
• Refuerzo en clave.
• Arriostramiento de cubierta.
• En cuanto a dimensiones; 14 metros de luz, 4.5 metros de altura de pilares, pendiente de la cubierta de 11º, 6 pórticos separados 4.5 metros, acartelamiento de 10 %, correas cada 1.37 metros y 0.12 metros de distancia de la primera correa a la cumbrera.
• En lo relativo a materiales; cubierta de Fibrocemento tipo GRANONDA, todo el pórtico llevará perfil IPE , las correas serán de perfil ZF. Todo el acero de tipo S275JR.
• Situada en un polígono industrial de Madrid a 667 metros de altura sobre el nivel del mar.

5.3. Asistente para la introducción de datos

Cuando ejecutamos ENwin se muestra un cuadro de diálogo como el de la figura 5.1. Aceptamos para seguir el asistente que nos guiará a lo largo de todo el proceso.

Fig. 5.1: Ventana de diálogo del asistente.

5.4. Gestión de expedientes

Desde la ventana de la figura 5.2 podemos crear, seleccionar y eliminar expedientes. Pulsando Nuevo accedemos a la ventana de la figura 5.3. En ella especificamos los datos del expediente.

Fig. 5.2: Ventana de gestión de expedientes.

 

Fig. 5.3: Ventana de datos del expediente.

5.5. Características constructivas

Las características constructivas se especifican a través de la ventana de la figura 5.4.

Fig. 5.4: Ventana de características constructivas.

5.5.1. Tipología estructural

Podemos elegir entre cuatro tipologías estructurales:

• Dos aguas
• Un agua
• Adosadas
• Dos cuerpos

En el cálculo de naves gemelas adosadas se asume que están divididas por un muro situado entre los pilares centrales que actúa como macizado de arriostramiento (impidiendo el pandeo de estos soportes en el sentido longitudinal de la nave). En cambio, en las naves a dos cuerpos se considera la línea de pilares centrales abierta, por lo que el programa dimensiona los soportes teniendo en cuenta el pandeo en el sentido longitudinal de las mismas.

Seleccionamos la opción de nave a dos aguas.

5.3.2. Huecos de la nave

El porcentaje de huecos indica en que medida la edificación deja pasar viento. Cuanto mayor sea, las cargas de viento serán más importantes (ver DB SE-AE apartado 3.3).

La norma DB SE-AE indica cuatro niveles:

• Sin huecos
• Menos del 30%
• Más del 30%
• Totalmente abiertas.

Escogemos "Sin huecos".

5.3.3. Número de tirantillas

Cuando la distancia entre pórticos es superior a 5 metros, es conveniente situar alguna tirantilla para que el tamaño de las correas no sea excesivo.

Colocamos una tirantilla.

5.3.4. Cartelas en el dintel y cartelas en pilares

Cuando se activa la opción "Cartelas en el dintel", el programa sitúa cartelas en la unión del dintel con los pilares. De esta forma, aumenta el momento de inercia en estas barras: permitiendo obtener perfiles de menor tamaño (sobre todo en el dintel). Marcamos "Cartelas en el dintel".

Es posible colocar cartelas simultáneamente en el pilar y en el dintel, con lo que el refuerzo del nudo de esquina es mayor. De esta forma raramente se consigue rebajar el tamaño del pilar, puesto que los momentos más importantes se suelen dar en su base. Por ello dejamos desmarcado el ítem "Cartelas en pilares".

Los pilares centrales de naves adosadas y a dos cuerpos no se refuerzan mediante cartelas porque están solicitados por momentos flectores muy inferiores a los que aparecen en los pilares extremos.

5.3.5. Refuerzo en clave

Colocamos este refuerzo para dar mayor rigidez al pórtico.

5.3.6. Forzar perfiles de igual anchura

Iguala la anchura de los perfiles de los pilares, de los dinteles y de las columnas. Dejamos desmarcado este ítem.

5.3.7. Arriostramiento de cubierta

Se sitúan en los pórticos extremos y sirven para absorber los esfuerzos de viento provocados en las fachadas. Marcamos el ítem.

5.3.8. Entramado y arriostramiento lateral

Si se activa este ítem, el programa incluye un entramado lateral compuesto por barras de unión entre pórticos y arriostramientos en K situados en los pórticos extremos. Será necesario cuando la nave sea abierta o el material del cerramiento no sea capaz de evitar el pandeo de los pilares en el sentido perpendicular al pórtico, ya que una de las hipótesis de cálculo del programa supone que el pandeo longitudinal siempre está impedido para los pilares extremos.

Desmarcamos este ítem porque una de las especificaciones del apartado 5.2. es que los cerramientos se consideran macizados de arriostramiento, con ello terminamos con esta ventana.

5.6. Dimensiones

Las dimensiones de la nave se introducen a través de la ventana de la figura 5.5.

Fig. 5.5: Ventana de dimensiones.

Introducimos las medidas ya descritas en el apartado 5.2. Es conveniente señalar que las dimensiones vienen referidas al esquema de cálculo (accesible mediante Resultados/esquema).

5.7. Materiales

A través de la ventana de la figura 5.6 podemos indicarle a ENwin los materiales de construcción de la nave.

Fig. 5.6: Ventana de elección de materiales.

Introducimos los datos sobre materiales vistos en el apartado 5.2. En los subapartados siguientes puntualizamos algunos aspectos interesantes sobre la elección de materiales.

5.7.1. Hormigón de las zapatas

El programa utiliza este dato para dimensionar la placa base de los apoyos y los anclajes a la cimentación. A la hora de calcular las zapatas para estas naves, habrá que utilizar el mismo tipo de hormigón.

5.7.2. Material de cubrición

Si no aparece el tipo adecuado, podemos introducirlo a través de la opción Archivo/Bases de datos/Materiales para cubiertas.

5.7.3. Elementos

Podemos definir por separado los siguientes elementos de la nave: pilares, dintel, correas, entramado y pilares centrales (si los hubiese).

Hay que tener presente que ENwin considera que los perfiles están orientados con su eje X en dirección perpendicular al plano del pórtico. Los perfiles se pueden introducir en la base de datos en cualquier posición, ya que se pueden intercambiar los valores de sus parámetros h, b, e, e1, Ix, Iy, Wx y Wy.

ENwin limita el tipo de perfiles que se pueden usar en los pilares y en el dintel, de modo que sólo permite utilizar perfiles de simetría puntual o de doble simetría axial: como son los perfiles en I, dos UPN en cajón, tubos huecos rectangulares y cuadrados, etc.

5.7.4. Precios

El precio del m² de material de cubrición es una valoración en euros que incluye caballetes, parte proporcional de solapes, limas, remates, encuentros, accesorios de fijación, juntas de estanqueidad, medios auxiliares y elementos de seguridad.

Análogamente el precio del Kg. de acero incluye tornillos, parte proporcional de soldaduras, cortes, piezas especiales, despuntes y dos manos de imprimación con pintura de minio de plomo.

5.8. Situación geográfica y topográfica

En la figura 5.7 podemos ver la ventana en la que especificamos la situación de la nave de acuerdo con el apartado 5.2.

Fig. 5.7: Ventana de situación.

La zonas eólica y de nieve se obtienen clicando en el mapa (desplegable con el botón Ver mapa). El tipo de entorno se elige de acuerdo con la tabla (ver DB SE-AE Tabla D.2).

5.9. Acciones sobre la nave

En la figura 5.8, tenemos las ventana desde la que se introducen las acciones que actúan sobre la nave debido al puente grúa, a las sobrecargas de uso y a la sobrecarga sísmica.

Fig. 5.8: Ventana de acciones sobre la nave.

5.9.1. Sobrecarga de uso

Se considera aplicada en el centro del vano de cada correa. El valor se introduce en kilopondios y se incluye en la hipótesis de cargas número 2. De acuerdo con el CTE-DB-SE-AE, y la modificación del CTE del RD 1371/2007, debe tomarse una carga de 0.4 kN/m².

5.9.2. Sobrecarga sísmica

No la tenemos en cuenta ya que es una construcción de importancia normal ubicada en una zona en la que la aceleración sísmica básica es inferior a 0.04 g, siendo g la aceleración de la gravedad (ver NCSE-02).

En caso de que la nave esté situada en zona sísmica y usted crea necesario incluir las sobrecargas correspondientes, el programa permite introducir una carga puntual en el nudo esquina del pilar izquierdo (en la misma dirección del viento para que se sumen los efectos). Se incluye en la hipótesis de cargas número 6.

5.9.3. Puente grúa

Nuestra nave no lleva puente grúa; no obstante, explicamos brevemente los parámetros necesarios para incluirlo.

Distancia a viga carril

Distancia desde el ala interior del pilar hasta el eje de la viga carril por la que se desplaza el puente grúa.

Altura del puente grúa

Altura a la que las vigas carril se unen al pilar.

Sobrecargas puente grúa Pa y Pb

Sobrecargas verticales originadas por el carretón, a plena carga y situado en la posición en la que sus efectos sumados a los del viento (que va de izquierda a derecha) son más desfavorables: Pb > Pa.

Reacciones de frenado Ra y Rb

Fuerzas horizontales de frenado del carretón que se aplican perpendicularmente a los pilares. Se considera que el puente grúa está a plena carga. Para que la suma de los efectos del viento y del frenado sean lo más desfavorables, es necesario considerar estas reacciones en la misma dirección y sentido del viento.

Todas las acciones referidas al puente grúa se aplican en el grupo de carga número 2 (Sobrecargas). El programa no tiene en cuenta la reacción de frenado del puente grúa en el sentido longitudinal de la nave. Por ello, si la capacidad de elevación es importante, habrá que disponer pórticos de frenado y comprobar la torsión de los pilares.

5.10. Opciones de cálculo

Mediante el cuadro de diálogo de la figura 5.9 definimos las opciones a tener en cuenta en el proceso de cálculo y comprobación de esfuerzos y desplazamientos en barras. Dejamos los valores que vienen por defecto.

Fig. 5.9: Ventana de opciones de cálculo.

5.10.1. Análisis lineal avanzado

Dejamos activada esta opción para considerar los efectos que producen los desplazamientos de los nudos sobre los esfuerzos de las barras. ENwin utiliza el método iterativo (P-Delta) para el cálculo de dichos esfuerzos.

5.10.2. Geometría estructura real

Permite considerar las imperfecciones geométricas iniciales globales por medio de un conjunto de fuerzas externas equivalentes aplicadas en los nudos superior e inferior de los pilares, cuyos valores se definen a partir de un desplome inicial.

5.10.3. Flechas máximas admisibles (Pilares)

Definen el valor máximo admisible del desplazamiento horizontal de la cabeza de los pilares en función de su altura.

5.10.4. Flechas máximas admisibles (Dinteles)

Se define el valor máximo admisible de la flecha vertical en las vigas y dinteles expresado en función de la luz de flexión de estos elementos. Se utilizan como valores de comprobación para las combinaciones de Estados Límites de Servicio, haciendo distinción entre combinaciones características y frecuentes.

En este punto ya hemos terminado con el asistente. Pulsando Terminar se desencadena el proceso de cálculo. Una vez finalizado, deberá verse el alzado de la nave como el de la figura 5.10.

Fig. 5.10: Alzado del proyecto de ejemplo