Cálculo de vigas de acero para la ampliación de un colegio.

Cálculo de estructuras. Cálculo de viga de acero con e-strucComo suele ocurrir en muchos edificios de uso docente, durante las vacaciones de verano se han realizado varias actuaciones de modificación y ampliación en un colegio de Madrid. Para ello ha habido que intervenir y ampliar la estructura existente.

El proyecto de Intervención ha sido redactado por el arquitecto Luis Gayarre, del Estudio Luis Gayarre Arquitectos.Cálculo de estructuras. Cálculo de viga de acero con e-struc

Actuación

Una de las actuaciones, la señalada como ACT.8 en el plano de localización, consiste en la construcción de un pabellón de dos plantas en la crujía ocupada por el almacén del gimnasio, en el que el primer nivel es una nueva aula. Para apoyar el forjado era necesario construir una línea de vigas de acero de un solo vano de 5,20 m de luz para salvar el espacio de esta crujía. Las vigas han de estar separadas 5,5 m entre sí, que es la distancia entre los pilares existentes.

Cálculo de estructuras. Cálculo de viga de acero con e-struc

Se ha elegido un forjado de chapa colaborante, lo que permite una ejecución más rápida, ya que era necesario terminar las obras durante las vacaciones escolares. Por la distancia entre las vigas, se optó por apoyarlo en viguetas transversales, para acortar la luz del forjado, reducir el canto necesario y poder prescindir de apeos durante el vertido y fraguado del hormigón.

Cálculo de estructuras. Cálculo de viga de acero con e-strucEl forjado apoya en viguetas IPE 220 separadas 1,585 m entre sí, y tiene 12 cm de canto.

¿Cómo se calcularon las vigas de acero con e-struc?

En primer lugar, después de indicar la ubicación del colegio, se introducen los datos de geometría de las vigas: Viga de un solo vano de 5,2 m de luz, sin voladizos, con un forjado de 0,12 m con distancia a las vigas adyacentes (luces de las viguetas) de 5,5 m.

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A continuación, en la pestaña Secciones, se introduce el tipo de perfil de acero.  Se escoge el tipo HEB, porque, dentro de los perfiles convencionales, es el que puede resolver mayores luces con menor canto.  Como no se establece el calibre, al aceptar el dato aparece una advertencia. En ella se nos indica que prevalecerá el tipo escogido sobre el criterio de dimensionado.

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A continuación, en la pestaña Materiales se elige el tipo de acero, y podemos elegir desconocido. Al no ser necesaria una prestación especial, dejamos que la aplicación escoja el más adecuado.

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En la pestaña Uso y Definición Constructiva, escogemos Viga de Forjado.  No se trata de una cubierta, sino de una planta de piso, y elegimos las cargas:

Soporte: El forjado que hemos elegido (chapa colaborante) tiene un peso propio de 2,80 KN/m2. Así lo vemos en la ficha técnica del forjado, de modo que escogemos Ver valor e introducimos la carga.

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El acabado que tendrá el aula no figura en la lista de acabados, y como pesa 1,50 KN/m2, introducimos el valor.

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No hay carga de tabiquería, de manera que marcamos con 0,00 este valor.

La carga de uso se corresponde con C2, al ser un aula con asientos fijos.

Tampoco hay carga sobre la viga (muros, separaciones o petos que carguen linealmente sobre la viga).

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Finalmente los datos del entorno, que en este caso no son importantes. Se trata de un forjado de planta, situado en un interior. Se cumplimentan con el entorno real del edificio, en una zona urbana y 15m de altura.

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Calcular

Podemos pulsar el botón CALCULAR y obtenemos el perfil óptimo, un HEB 260.

Cálculo de estructuras. Cálculo de viga de acero con e-strucSi la solución no hubiera sido satisfactoria, se puede pulsar el botón MODIFICAR en la interfaz de los Resultados, y cambiar las condiciones para obtener otro perfil diferente que sea válido y aceptable (por ejemplo, si se desea elegir un perfil más esbelto o modificar las condiciones del forjado, etc)

Descarga de resultados del cálculo: planos, memoria constructiva y memoria de cálculo

A continuación descargamos las memorias y el plano de la viga. En la Memoria de Cálculo están todos los datos de geometría, materiales y cargas de la viga. Podemos ver que la aplicación ha escogido Acero S275JR, que es el más frecuente para estructuras convencionales de acero.

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Podemos consultar las cargas consideradas, coeficientes y solicitaciones.  También los diagramas de esfuerzos y las comprobaciones a resistencia y deformación.

Cálculo de estructuras. Cálculo de viga de acero con e-struc

La Memoria constructiva, la Memoria de Cálculo y el dxf descargados son archivos editables (ods, odt y dxf). Podemos convertir a formato .doc, .xls y dwg.

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Podemos ver en el tutorial de Youtube cómo editar el archivo de la memoria de cálculo para adaptarlo a excel. También podemos descargarlos en pdf si no tenemos Open Office (software libre y gratuito)

Cálculo de estructuras. Cálculo de viga de acero con e-struc

En la construcción de la viga los apoyos sobre los pilares, al ser éstos pasantes, se modificó la solución. Se hizo la unión al fuste del pilar y no sobre él con rigidizadores. La unión ejecutada puede verse en la imagen de obra de las vigas construidas.

Cálculo de estructuras. Cálculo de viga de acero con e-struc

Para actuar sobre estructuras existentes es necesario analizar muy bien cómo le afecta la nueva carga. También comprobar y validar las nuevas condiciones de trabajo. En esta intervención ha sido necesario reforzar los pilares existentes para que resistan las nuevas cargas del forjado. También levantar pilares nuevos en donde no los había, con su cimentación correspondiente de acuerdo con el terreno. Estas zapatas ha sido posible calcularlas con e-struc, como ayuda online de cálculo de zapatas aisladas.

3 comentarios en “Cálculo de vigas de acero para la ampliación de un colegio.

  1. Muy interesante. ¿Puede elegirse el tipo de unión entre pilar y jácena: rígida, articulada,…?

    1. Para el cálculo de vigas e-struc considera las uniones entre pilares y jácenas articuladas y las vigas continuas. Esta consideración responde a la forma habitual de construir, en que los apoyos son articulados y los esfuerzos horizontales y la estabilidad global de la estructura se confían a núcleos rígidos, arriostramientos laterales u otros elementos. En los pórticos a dos aguas o planos e-struc sí considera las uniones entre los pilares y las vigas empotradas. Los arriostramientos se disponen en la dirección transversal a los pórticos.

    2. En el cálculo de vigas, e-struc considera los apoyos de las vigas en pilares como articulados, y las vigas continuas. Se corresponde con la manera habitual de construir. Los empujes horizontales y la estabilidad global del edificio se confían a elementos rígidos o arriostramientos. En los pórticos a dos aguas o a un agua las uniones entre pilares y vigas son empotradas, y los arriostramientos son en el plano transversal. Muchas gracias por su comentario.

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