predimensionado estruct en fase de diseño

P R E D I M E N S I O N A D O D E E S T R U C T U R A S E N F A S E D E D I S E Ñ O

PROYECTO DE ESTRUCTURAS 1/14

PREDIMENSIONADO DE ESTRUCTURAS EN

FASE DE DISEÑO

Se trata de reducir el tiempo y esfuerzo de cálculo al mínimo para no entorpecer la fase de diseño estructural y arquitectónica.

Se pretende obtener un orden de magnitud sin graves errores, no un

valor apto para un dimensionado final o una peritación.

Mediante el conocimiento del orden de magnitud se puede analizar la viabilidad de una propuesta en sí misma y en relación a su influencia con el resto de aspectos del proyecto.

Se emplea una formulación simplificada a base de expresiones

sencillas obtenidas de unos pocos principios estructurales básicos.

Se prima lo práctico frente a lo riguroso, por lo que en ocasiones se usan conceptos estructurales de forma poco rigurosa, si se puede garantizar que el resultado que generan es suficientemente aproximado.

Al tratarse de la aplicación de fórmulas se debe prestar especial

atención al uso correcto de las mismas, sobre todo en lo relativo a las unidades.

Su uso no exime de un cálculo final más riguroso que acabe de

detallar la solución estructural, pero en general sirve, no sólo para avanzar en el proceso de diseño, sino también como predimensionado necesario para la entrada de datos de cualquier programa de ordenador.

Dado el carácter de simplificación que poseen estos métodos, es

importante resaltar su adecuación a los casos habituales, quedando fuera del alcance de otros casos más especiales.



ACCIONES PREDIMENSIONADO SIMPLIFICADO

COMPROBACIÓN

Las acciones suelen ser externas (gravitatorias, uso, ...), pero también las puede haber internas (térmicas, reológicas, ...)

Las acciones se determinan de forma global sobre la estructura y se

reparten y transmiten de forma sucesiva hacia los elementos estructurales y finalmente al terreno.

Los métodos de cálculo de estructuras convierten las acciones

genéricas en valores de comprobación particulares, al tener en cuenta la configuración geométrica y resistente específica de la estructura.

La comprobación principal suele ser a nivel local de sección

(tensiones) o de barra (deformaciones), pero también son necesarias las comprobaciones globales de estabilidad del conjunto.

(GLOBAL) (LOCAL)

COMPROBACIONES

COMPROBACIONES ESTRUCTURALES

COMPROBACIONES DE CIMENTACION

ESTABILIDAD GLOBAL

MAYORAR ESFUERZOS

MINORAR RESISTENCIAS

RESISTENCIA Y ESTABILIDAD

LOCAL (E.L.U.)

DEFORMACION LOCAL (E.L.S.)

RESISTENCIA Y ESTABILIDAD ESTRUCTURAL

RESISTENCIA Y ESTABILIDAD

GEOTECNICA



PROCESO DE PREDIMENSIONADO

Definir la posición de los elementos resistentes verticales (pilares y muros) – trabajo axil.

ELECCION Y DISEÑO DEL TIPO DE MALLA Y

FORJADO ESTRUCTURAL

ESTIMACIONDE

CARGAS

COMPROBACION

FORJADO

COMPROBACION

VIGAS

COMPROBACION

PILARES

COMPROBACION

PANTALLAS Y NÚCLEOS

Definir el sistema resistente horizontal (forjados, vigas, viguetas, ...) – trabajo flexión.

Determinar pesos propios y sobrecargas – cargas verticales.

Determinar influencia de viento y sismo – cargas horizontales.

Reparto de cargas y cálculo máximos esfuerzos de flexión.

Elección forjado según L/H para no comprobar flecha.

Reparto de cargas y cálculo máximos

esfuerzos de flexión. Comprobación de flecha.

Reparto de cargas y cálculo máximos esfuerzos axiles incluyendo efecto del pandeo.

Comprobación cargas laterales.

Determinación de su posición para asegurar estabilidad global.

Reparto de cargas y cálculo de máximos esfuerzos axiles y de flexión.

Determinación del tipo y profundidad de cimentación adecuada.

Reparto de cargas y comprobación de presiones y vuelco.

COMPROBACION

CIMENTACION



AYUDAS EN LA ELECCION DEL TIPO DE FORJADO (ver anexo)

Si el recuadro entre soportes es sensiblemente cuadrado (relación entre lados, menor de 1.5) resulta en general recomendable un forjado de comportamiento bidireccional tal como el reticular, la losa maciza o la losa aligerada bidireccional.

En caso contrario conviene adoptar un sistema de forjado

unidireccional teniendo en cuenta que es conveniente disponer las vigas en la luz larga y que el forjado cubra la luz corta, para los forjados de chapa grecada y de viguetas prefabricadas (armadas o pretensadas), pero que en el caso de las losas alveolares, de las losas aligeradas unidireccionales y los nervios in situ, puede resultar preferible que las vigas sean más cortas que el forjado, sobre todo si se quiere que no descuelguen las vigas respecto del forjado.

Se recomienda hacer uso del artículo 50.2.2.1 de la EHE respecto del

canto mínimo para no ser necesaria la comprobación de flecha. Igualmente, se recomienda hacer uso del artículo 15.2.2 de la EFHE respecto del canto mínimo para no ser necesaria la comprobación de flecha en el caso de forjados unidireccionales.

Para el caso de forjados con plantas de contornos irregulares se

recomienda el uso de alguno de los forjados in situ (losas macizas, reticulares, o losas aligeradas) de forma que el encofrado y el replanteo particular pueda resolver los encuentros difíciles, que en el caso de elementos prefabricados (viguetas, losas alveolares o chapa grecada) no resulta tan fácil.

Si se requiere la solución más económica, en nuestra zona se

corresponde con el forjado de viguetas, aunque en la zona de Alicante puede convertirse en la solución de forjado reticular.

Si se requiere la solución de menor peso propio y rapidez de

ejecución, la solución es la del forjado de chapa grecada colaborante, con la limitación de luces máximas reducidas.

Si se requiere cubrir grandes luces con el menor canto posible, la

solución es la de losas alveolares, con las limitaciones de longitud máxima por fabricación y transporte.

Si se requiere luces todavía mayores, aún a costa de un mayor

canto, la solución es la de losas aligeradas in situ, de funcionamiento uni o bidireccional según sean las condiciones de apoyo.



PRINCIPIOS BASICOS DE DISEÑO ESTRUCTURAL

Una buena aproximación en el reparto de cargas se consigue por medio de las zonas de carga (mitades de vano de carga), también llamada reparto isostático o por áreas de carga imputables.

Si es posible, las cargas se transmiten por axil (cuerda), si no,

necesitan movilizar los mecanismos resistentes más complejos de flexión/cortante, siendo aún menos recomendable depender de la resistencia a la torsión.

Para resistir esfuerzos axiles hay que disponer área, lo más simétrica

en los dos sentidos posible en el caso de que sea de compresión, para evitar problemas de pandeo (flexión).

Para resistir esfuerzos de flexión se ha de conseguir suficiente módulo

resistente W (E.L.U.) y momento de inercia I (E.L.S.). En ambos casos el canto es la variable más importante.

Por ello la forma de doble T, y las vigas en celosía son buenas

soluciones para la flexión, pues concentran la masa resistente lo más lejos (canto) posible del centro de gravedad.

El esfuerzo cortante se resiste mediante el área que conecta las

cabezas (o cordones) de la viga, es decir el alma. De ahí que las vigas Vierendeel (es decir, las celosías sin diagonales) tengan problemas de exceso de flechas por distorsión de cortante de los recuadros no triangulados.

Para evitar problemas de flexión en soportes o excesiva flexión

positiva en forjados y vigas, es recomendable aprovechar el efecto de descarga de los voladizos bien dimensionados en los extremos.

No conviene realizar cambios bruscos de sección que provocan

concentraciones de tensiones.

No conviene disponer elementos sustentantes verticales (soportes) que no lleguen a la cimentación, sobre todo en zonas de riesgo sísmico.

No conviene provocar saltos de dos dimensiones entre la carga y el

elemento resistente (por ejemplo una carga puntual [0] en una losa [2], que provoca problemas de punzonamiento).



COMPROBACION DE FORJADO

En el caso de forjados de comportamiento bidireccional existe una menor posibilidad de simplificar el cálculo, por lo que es la propia experiencia del proyectista la que dicta la elección. Esto se debe en parte a la mayor complejidad del comportamiento estructural, pero, sobre todo, a la falta de estandarización de esta tipología que se ejecuta mediante piezas de hormigón armado in situ.

Y sobre todo, debido a que la tradición de cálculo se ha centrado

en los sistemas planos (pórticos, vigas continuas, …) y no en elementos espaciales, de ahí que incluso el método que propone la norma EHE para forjados bidireccionales (método de los pórticos virtuales) se convierta realmente en una serie de cálculos de pórticos planos, es decir, se convierta un problema espacial en varios planos.

El cálculo más riguroso de este tipo de forjados pasa casi de forma

obligatoria por el uso del ordenador bien para la modelización mediante un emparrillado de barras representativas del elemento superficial o bien para la modelización mediante elementos finitos superficiales.

En el campo de los métodos manuales se debe recurrir al método de

los pórticos virtuales, que sustituye el problema bidireccional por varios problemas de trabajo unidireccional, repartiendo el armado resultante según unas proporciones dictadas por la experiencia profesional. Para el cálculo de dichos modelos unidireccionales es aplicable lo que sigue.

Casi todos los tipos de forjado unidireccional se ejecutan, al menos

en parte, mediante piezas prefabricadas, por lo que existe cierta estandarización, y lo habitual es contar con tablas de resistencias últimas (momentos y cortantes).

En el caso de forjados de comportamiento unidireccional la

comprobación consiste en la obtención de los momentos y cortantes solicitación de la zona de forjado correspondiente. Mediante dichas solicitaciones de cálculo (mayoradas) se entra en las tablas y se encuentra aquella pieza que posee unas resistencias últimas superiores a las de cálculo.

La forma de obtener las solicitaciones de cálculo varía según el

grado de rigurosidad pretendido. En el caso más riguroso se debería analizar el conjunto de la estructura de forma completa, lo que obviamente es inviable en la fase de diseño.



El método simplificado más riguroso es el método de las bandas:

Se modeliza una banda de ancho 1m de forjado, como viga continua apoyada sobre las vigas.

Para el cálculo de la viga continua se puede emplear el ordenador, cross, métodos simplificados de las normas, ..., según el grado de precisión que se quiera alcanzar.

Las reacciones corresponden a las cargas por metro en las vigas. Se obtiene tanto el momento positivo como el negativo y el

esfuerzo cortante de cálculo. Se puede aumentar la rigurosidad con el estudio de la alternancia

de cargas.

Un método simplificado más sencillo de aplicar es el del momento representativo:

Se obtiene un momento de cálculo representativo de la zona de forjado deseada que se encuentra entre ql2/12 y ql2/8 de la luz representativa de la banda de 1m (o ql2/2 en el caso de voladizos). Estos valores sirven para delimitar el orden de magnitud.

Cuanto más parecidas sean las luces de todos los vanos que atraviese la banda, más cercano se podrá adoptar el momento a ql2/12 (negativo)

Si no hay voladizos en los extremos o los vanos primero y último son largos en relación a los otros, más representativo será un valor de ql2/8 (positivo).

Los voladizos presentan un momento ql2/2 (negativo). Como criterio de seguridad, nunca se adoptará un valor positivo

menor de ql2/16 ni un valor negativo menor de ql2/24. Ambos momentos representativos (positivo y negativo)

determinan la situación más representativa (la más desfavorable), que es con la que se elige el forjado (canto y tipo).

Es obvio que la experiencia del proyectista condiciona enormemente la validez de la comprobación, pero sirve para poder seleccionar un tipo de elemento de forjado.

En este tipo de piezas existe una holgura de elección en base a la variación de la capacidad resistente en función del armado interior, sin necesidad de cambiar ni el tipo ni el canto.

Este método deja sin comprobar el cortante y el rasante y las flechas por lo que sólo sirve con fines de predimensionado.

Sin necesidad de resolver una viga continua se obtiene un criterio simplificado de selección del canto del forjado que es la variable que más condiciona la fase de diseño.

Si se apoya este método con las tablas del anexo y los artículos ya indicados de las normas EHE y EFHE, se asegura una buena elección del tipo de forjado.



COMPROBACION DE VIGAS

En el caso de forjados bidireccionales, también llamados forjados sin vigas, no se da la necesidad de comprobar este tipo de elementos.

Las vigas se comprueban, al igual que los forjados, principalmente a flexión (resistencia y deformaciones), pero en el cálculo definitivo también se deberá comprobar a cortante.

No se debe olvidar que la norma EHE en el artículo 50.2.2.1 establece

cantos mínimos para no ser necesaria la comprobación de flecha no sólo para el caso de forjados, sino también para vigas (“elementos fuertemente armados”).

El cálculo riguroso para obtener los esfuerzos de cálculo en las vigas

debería incluir toda la estructura tridimensional, pero para ello se requiere conocer el predimensionado a priori.

En general, y para estructuras formadas por pórticos sensiblemente

paralelos es una aproximación suficiente, analizar los pórticos de forma independiente, adoptando la carga correspondiente a la mitad del vano de carga a cada lado de la viga, si no se ha usado el método de las bandas para el forjado, o las reacciones en los apoyos de la banda, en caso contrario.

Si se desconocen aún las dimensiones de los soportes, o se desea

reducir el esfuerzo de cálculo necesario, se puede modelizar cada viga como viga continua apoyada sobre los pilares con una carga igual a la indicada en el párrafo anterior. Las reacciones serán las cargas axiles sobre los soportes. Este método está, en general, del lado de la seguridad para las vigas pero no para los soportes, pues no se obtienen los momentos de flexión que los solicitan.

Estos dos últimos métodos permiten obtener tanto los momentos,

como los cortantes y la elástica para realizar la comprobación, pero requieren la resolución, en general, de una estructura hiperestática bien por medios informáticos, por cross, por métodos simplificados de la norma, ...

Un método todavía más simplificado y apto tan sólo para la fase de

diseño es el equivalente al método del momento representativo empleado en los forjados.

Se obtiene un momento representativo entre ql2/12 y ql2/8 (ql2 para

voladizos) con el que se realiza únicamente la comprobación de resistencia a la flexión.



Para la comprobación de flecha se recurre a un proceso

equivalente, que consiste en obtener la flecha representativa de la viga sabiendo que los valores límite se sitúan entre ql4/384EI (viga biempotrada) y 5ql4/384EI (viga biapoyada). Al igual que en el momento representativo, la experiencia del proyectista es fundamental para asegurar la validez del predimensionado, aunque en todo caso cualquier coherente valor entre los extremos suele servir como buena aproximación en fase de diseño.

Sobre todo en el caso de voladizos, en el que la fórmula de la flecha

(ql4/8EI) se corresponde con la hipótesis de que el nudo del empotramiento no gira, y esto dependerá en gran medida de lo equilibrado que este el vuelo respecto del primer vano interior. En el caso de un fuerte desequilibrio, la flecha deberá contar con el efecto del giro del nudo.

Las limitaciones simplificadas de flecha son de L/500 en vigas

interiores y L/300 en cubiertas y voladizos, tanto en vigas de hormigón armado como de acero. Los casos especiales deberán ser estudiados con detalle de acuerdo a la norma, sobre todo teniendo en cuenta que la flecha elástica instantánea (la que da la fórmula) de vigas de hormigón armado debe multiplicarse por un factor entre 2 y 3 para obtener la flecha total (con la consideración de la flecha diferida y de la fisuración de la sección). Así pues, los límites indicados son de carácter orientativo simplificado.

Se distinguen cuatro situaciones, según el tipo de material y proceso

de fabricación de las vigas.

Si se trata de vigas prefabricadas de hormigón armado o pretensado lo habitual es disponer de tablas similares a las de los forjados, es decir, cada modelo indica sus capacidades resistentes finales ya minoradas (momento y cortante últimos) y no se suelen comprobar a flecha, porque incluso muchas veces las piezas cuentan con una contraflecha por el pretensado.

Si se trata de vigas de hormigón armado in situ, no existen tablas

pues cada pieza puede ser independiente y diseñada particularmente. Una práctica recomendable es construirse uno mismo una tabla con secciones tipo adecuadas para el proyecto particular y obtener para distintos tipos de armado coherentes, los valores últimos de momento y cortante correspondientes, con los que comprobar de igual forma al caso anterior.

Si no se realiza la tabla, se debe calcular cada sección a resistencia

para obtener el armado y a flecha para garantizar el E.L.S.



Si se ha empleado el método del momento y la flecha

representativa, basta emplear una formulación equivalente al caso de vigas metálicas pero con la sección bruta de hormigón. La justificación reside en que el módulo resistente bruto W=bh2/6, resulta equivalente a suponer una cuantía relativa aproximada de 1/6*0,9, es decir μ = 0.15, lo que es una muy buena elección de cuantía (en dominio 3).

Si se trata de vigas metálicas, en general, se emplean perfiles

estandarizados que tienen sus propiedades geométricas (módulo resistente W, y momento de inercia I) listadas en tablas.

En el caso de vigas metálicas en celosía se realizan las mismas

comprobaciones, pero sabiendo que el momento de inercia global de la celosía se ha de obtener por Steiner reduciéndolo al 75% (Ig=0.75*(Io+AD2)), y que el módulo resistente global es Wg = Ig/(H/2) .

Un primer tanteo del perfil necesario para los cordones superior e

inferior se puede obtener a partir del axil actuante de cálculo (Nd=Md/H) y calculando así la sección o área necesaria de acuerdo a lo que se indica en el apartado de pilares.

Con estas consideraciones, habiendo obtenido el momento y la

flecha representativos, basta hacer el mismo tipo de comprobación tanto para vigas de hormigón, como acero, como celosías. Este método no es en absoluto riguroso, ni siquiera correcto desde el punto de vista de comportamiento del material, pero proporciona una aproximación adecuada para la fase de diseño sin necesidad de una inversión importante de esfuerzo de cálculo

Para la comprobación de resistencia, se ha de convertir el esfuerzo

de cálculo (mayorado) en tensiones de cálculo para poder compararlas con las tensiones admisibles (minoradas). Para ello se emplea el módulo resistente W:

W ≥ Md/ fd siendo Fd la resistencia de cálculo del hormigón o el acero

Para la comprobación de flecha se ha de despejar el momento de

inercia de la expresión que se obtiene de la limitación de flecha I ≥ λμql3/E siendo λ un valor entre 1/384 y 5/384, μ igual 300

ó 500 (según el segundo y tercer punto de la página anterior), y E (módulo de young) del hormigón (≈300.000kp/cm2) o del acero (≈2.100.000 kp/cm2)



COMPROBACION DE SOPORTES

En la comprobación de soportes, al igual que en las anteriores, cabe la posibilidad de plantear el problema con toda su rigurosidad por lo que habría que modelizar la estructura completa para la obtención de los esfuerzos de cálculo actuantes. Como para ello se debe saber su predimensionado, en fase de diseño esta opción no es la adecuada.

Una opción también suficientemente rigurosa es la que proviene del

análisis por pórticos planos que reduce el esfuerzo de cálculo necesario, pero también precisa el predimensionado. Para su resolución se puede contar con el ordenador, cross o cualquier método simplificado de la norma.

Por tanto, la opción más rigurosa pero a la vez práctica de analizar

los esfuerzos en soportes es la que proviene del método de las bandas de forjado, con las vigas modelizadas como continuas y sus reacciones siendo las cargas sobre los soportes. Este sistema olvida los momentos de flexión en los soportes por lo que se deben estimar aparte para un correcto predimensionado, sobre todo en las plantas superiores y pilares extremos.

Si se desea un método más simplificado para la fase de diseño, se

puede emplear el método del axil representativo, que corresponde a la suma de las cargas que recaen sobre un soporte de acuerdo a su área de carga (mitades de vano a cada lado).

También debe estimarse el momento actuante que no debería ser

menor que un cuarto del isostático en vanos extremos y un décimo del isostático en vanos interiores.

Tanto para soportes de hormigón como de acero la comprobación

simplificada consiste en obtener una tensión de compresión menor que la admisible:

σ = ωNd/A + Md/W y σ ≤ fd

siendo ω el coeficiente de pandeo (solo en compresión) y fd la resistencia de cálculo del hormigón o del acero.

Esta comprobación equivale a despreciar el efecto de las armaduras del hormigón armado a la vez que suponer que resiste toda la sección bruta a compresión y tracción. Es obvio que el modelo del comportamiento es incorrecto, pero el resultado que proporciona es bueno en la práctica como predimensionado simplificado.



El coeficiente de pandeo ω se obtiene del cociente entre la longitud de pandeo Lp y el radio de giro i (i=√(I/A). De forma simplificada, y estando del lado de la seguridad, la longitud de pandeo se puede adoptar como la propia longitud del soporte, salvo el caso de estructuras sin arriostramiento lateral o soportes aislados.

En soportes interiores en general el momento puede llegar a ser

despreciable por lo que un buen tanteo puede hacerse sólo con el axil: A ≥ ωNd / Fd.

En soportes de altura una planta de hormigón armado (entre 3m y

4m) no suele ser necesario el tener en cuenta el pandeo, salvo que sean muy esbeltos en uno de los dos ejes de flexión. El adoptar el coeficiente ω del pandeo de perfiles metálicos como criterio para tener en cuenta el pandeo en soportes de hormigón no es correcto, pero responde a la voluntad de buscar un método sencillo y rápido de usar.

Estas mismas comprobaciones han de hacerse a los cordones de las

celosías metálicas. Se ha de prestar atención al pandeo lateral del cordón comprimido por lo que se deben disponer elementos que reduzcan la longitud de pandeo del mismo. El forjado, caso de apoyar sobre el cordón superior puede servir como arriostramiento continuo y evitar así el pandeo del cordón comprimido en flexión positiva.

Cuando existan cargas horizontales importantes que deban ser

resistidas por los soportes, no cabe la posibilidad de emplear el método del axil representativo, y debe analizarse el pórtico plano.

En el cálculo de la suma de cargas que recaen sobre un soporte es

importante advertir la influencia de un peso propio de forjado elevado en edificios en altura, además de recordar la posibilidad que permite la norma para ciertos usos de reducir la sobrecarga según ciertos coeficientes de simultaneidad.

Para mejorar el comportamiento de un elemento a compresión

resulta adecuado el empleo de secciones con el mayor grado de simetría, ya que las asimetrías provocan esfuerzos de segundo orden que perjudican de forma compleja la respuesta del elemento. Además, las secciones parecidas a cuadrados o círculos resultan beneficiadas por no tener un plano débil de pandeo. Es por ello que en perfiles metálicos se recomienden los HEB.

En soportes de hormigón armado no se permiten dimensiones

menores de 25cm de lado.



COMPROBACION DE PANTALLAS Y NUCLEOS

En la comprobación de pantallas y núcleos como elementos resistentes frente a esfuerzos horizontales se parte de la modelización de los mismos como ménsulas desde la cimentación.

Además se adopta la simplificación, que en general está del lado de

la seguridad para el dimensionado de las pantallas y los núcleos, que todo el esfuerzo horizontal actuante va a ser soportado por ellos. Esta hipótesis es tanto más dudosa cuanto menor es la diferencia de inercia entre la suma de los soportes normales y las pantallas y/o núcleos.

Se ha de recordar a este respecto que la deformación de los

soportes como parte integrante de los pórticos corresponde a una deformación por cortante (desplazamientos laterales más importantes en plantas bajas), mientras que la deformación de las pantallas y núcleos corresponde a una deformación por flexión (desplazamientos laterales más importantes en plantas altas).

En general se realiza una estimación de cargas que corresponde a

un axil representativo de su área de carga, y un momento de cálculo derivado del empuje del viento o la acción del sismo correspondiente a dicha área de carga. Dado que esta última es de más compleja obtención, resulta interesante en fase de diseño acudir a las tablas de las normas tecnológicas para las cargas sísmicas, o bien, estimar el efecto del sismo como más desfavorable que el viento en un determinado factor que dicte la experiencia.

Para ello se debe conocer que el sismo será tanto más

condicionante, cuanto mayor sea la masa inercial del edificio (pesos), y que dichos pesos corresponden generalmente a los de los forjados y cargas muertas. El sismo será también más relevante cuanto más alta sea la distribución de dichos pesos (como los depósitos de agua, ...)

La manera más efectiva de predimensionar una pantalla de

hormigón armado es acudir a un ábaco de armado de soportes (con el armado dispuesto en las caras laterales) y comprobar que la armadura necesaria no es excesiva.

Si la pantalla es de celosía metálica se debe acudir a lo indicado

anteriormente para la comprobación de cerchas, pero teniendo en cuenta que el cordón comprimido por la flexión, lo estará todavía más por efecto del axil que le corresponda (en general, la mitad del axil).



Los núcleos son casi siempre de hormigón armado y su

comprobación corresponde a la de una viga cajón solicitada a flexocompresión.

El axil de cálculo representativo de su área de carga se divide entre

las paredes del núcleo proporcionalmente a su longitud. Hay que considerar el axil debido al peso propio del núcleo.

El momento actuante de cálculo se divide por el brazo mecánico

que generan las dos pantallas enfrentadas entre sí, obteniéndose un axil de compresión y un axil de tracción en las mismas.

La comprobación simplificada del núcleo consiste en suponer que la

pantalla más comprimida (compresión por axil y por la fuerza de compresión debida al momento de flexión) debe resistir sólo con el hormigón, por lo que corresponde a la expresión de soportes sin flexión ni pandeo: A ≥ Nd / Fd. El axil en la pantalla se deriva de todas las cargas mayoradas (teniendo en cuenta que en la acción sísmica, los coeficientes de mayoración son 1.0). En cambio en la pantalla traccionada (o menos traccionada), las compresiones del axil serán únicamente de las cargas permanentes y multiplicadas por 0.9.

Además, la pantalla menos comprimida, caso de presentar

tracciones, éstas deben ser resistidas únicamente por la armadura de tracción que se dispone simétrica y uniformemente en dos o más capas en el espesor de la pantalla.

Al poder actuar el sismo y el viento en las dos direcciones, se suele

disponer el mismo armado en las dos pantallas opuestas.

PREDIMENSIONADO DE ESTRUCTURAS EN FASE DE DISEÑO – ANEXO SOBRE FORJADOS

TIPO CARACTERÍSTICAS INTEREJE [m] LUZ L [m] CANTO H [m] PESO P [kN/m2] COSTE C [€/m2]

Viguetas de hormigón Valores posibles 0.50 - 0.80 <6.50 0.20 - 0.35 2.75 - 4.75 30 – 50

UNIDIRECCIONAL Valores más habituales (recomendables) 0.70 4.50 - 6.00 0.25 - 0.30 3.25 - 3.75 35 – 45

Es el tipo de forjado más económico y habitual. Con doble vigueta se puede mejorar el comportamiento entre un 10% y un 20%. Es posible usarlo con vigas de acero o de hormigón, y planas o de canto. Con viga plana de hormigón armado no conviene pasar de 6.00m. Se pueden conseguir voladizos entre 6 y 8 veces el canto. Si es semivigueta armada necesita apuntalamiento, si es vigueta autorresistente puedo no necesitarlo.

H = L / [18 - 22] P = H * [11 - 14] C = H * [140 - 160]


Viguetas metálicas Valores posibles 0.50 - 0.80 < 7.50 0.20 - 0.35 2.75 - 4.75 35 - 60

UNIDIRECCIONAL Valores más habituales (recomendables) 0.70 4.50 - 6.50 0.25 - 0.30 3.25 - 3.75 40 - 50

Forjado algo en desuso por problemas de protección al fuego. Con doble vigueta se puede mejorar el comportamiento entre un 10% y un 20%. Sólo es posible usarlo con vigas de acero, apoyadas sobre ellas o embebidas en su canto, total o parcialmente. Se pueden conseguir voladizos entre 8 y 10 veces el canto. No suele necesitar apuntalamiento. Es preferible que las viguetas sean perfiles IPE.

H = L / [20 - 24] P = H * [11 - 14] C = H * [150 - 170]


Placas alveolares Valores posibles 1.20 < 18.00 0.20 - 0.60 3.00 - 8.00 60 - 120

UNIDIRECCIONAL Valores más habituales (recomendables) 1.20 7.00 - 13.00 0.25 - 0.40 3.75 - 5.50 70 - 90

Es el forjado más eficaz frente a la flexión. Con vigas metálicas, se debe apoyar siempre sobre ellas, pudiéndose embeber parcialmente en su canto con chapas o angulares de apoyo adecuados. Con vigas de hormigón, éstas deben ser de canto. No funcionan bien a momentos negativos, por lo que los voladizos no tienen que ser pequeños. Funcionan mejor en vanos aislados. No suele necesitar apuntalamiento.

H = L / [30 - 35] P = H * [13 - 16] C = H * [250 - 300]



TIPO CARACTERÍSTICAS INTEREJE [m] LUZ L [m] CANTO H [m] PESO P [kN/m2] COSTE C [EUR/m2]

Nervios in situ Valores posibles 0.50 - 0.80 < 10.00 0.20 - 0.40 2.50 - 4.00 50 - 90

UNIDIRECCIONAL Valores más habituales (recomendables) 0.60 - 0.70 6.00 - 9.00 0.25 - 0.35 3.00 - 3.50 60 - 70

Es el equivalente a las viguetas, pero con hormigón in situ. Es el equivalente al forjado reticular, pero unidireccional. Permite una mayor adaptación a geometrías complejas al no ser prefabricado. Permite vuelos entre 8 y 10 veces el canto. Funciona de forma adecuada con vanos continuos. Se puede emplear con vigas planas o de canto, pero siempre de hormigón armado. Siempre necesita apuntalamiento.

H = L / [23 - 27] P = H * [10 - 12] C = H * [200 - 250]


Chapa colaborante Valores posibles - < 5.00 0.10 - 0.20 1.75 - 3.50 40 - 70

UNIDIRECCIONAL Valores más habituales (recomendables) - 3.00 - 4.00 0.12 - 0.16 2.25 - 2.75 45 - 55

Es el forjado más ligero y tiene poco canto, aunque cubre luces pequeñas. Presenta un montaje muy rápido y eficaz. Puede no necesitar apuntalamiento, sobre todo en luces cortas. Sólo se puede usar con vigas metálicas, generalmente apoyando sobre ellas. Puede conseguirse continuidad entre vanos aprovechando un mallazo más denso como negativos. No permite más que vuelos pequeños (entre 0.50m y 1.00m)

H = L / [23 - 27] P = H * [16 - 18] C = H * [300 - 400]


Losa aligerada in situ Valores posibles 0.50 - 2.00 < 20.00 0.40 - 1.20 5.00 - 15.00 100 - 250

UNIDIRECCIONAL Valores más habituales (recomendables) 0.60 - 1.20 10.00 - 16.00 0.50 - 0.80 7.00 - 11.00 120 - 160

Es un forjado para grandes luces, con el que se pueden conseguir también grandes voladizos (entre 6 y 8 veces el canto). Sólo resulta rentable si cuenta con un gran canto (recomendable >50cm), para que sea eficaz el aligeramiento. Se necesita apuntalar y se hormigona en dos fases, lo que aumenta su coste. Se puede usar con vigas de hormigón, planas o de canto, o sin vigas y directamente sobre los soportes de acero u hormigón.

H = L / [18 - 22] P = H * [13 - 15] C = H * [200 - 250]




Forjado reticular Valores posibles 0.60 - 1.00 < 14.00 0.25 - 0.60 3.50 - 6.00 60 - 120

BIDIRECCIONAL Valores más habituales (recomendables) 0.70 - 0.80 6.00 - 12.00 0.30 - 0.40 4.00 - 5.00 70 - 90

Es un forjado para luces medias, muy habitual en la zona de Alicante. Se necesita replantear el casetonado, por lo que resulta poco adaptable a contornos de planta y huecos complejos. Requiere de apuntalamiento completo. Se puede usar con vigas de hormigón, planas o de canto, pero generalmente su uso es sin vigas y directamente sobre los soportes de acero u hormigón. Requiere el macizado (ábacos) sobre soportes.

H = L / [22 - 28] P = H * [13 - 14] C = H * [200 - 250]


Losa maciza Valores posibles < 10.00 0.15 - 0.40 2.25 - 10.00 30 - 100

BIDIRECCIONAL Valores más habituales (recomendables) 3.00 - 8.00 0.20 - 0.30 5.00 - 7.50 50 - 80

Es un forjado para luces medias o bajas, debido a su elevado peso propio. Es el forjado que mejor se adapta a un contorno (o distribución de huecos) complejo. Requiere de apuntalamiento completo. Se puede apoyar directamente sobre los soportes de acero u hormigón. Hay casetones recuperables o perdidos.

H = L / [24 - 30] P = H * [25] C = H * [200 - 250]


Losa aligerada in situ Valores posibles 0.50 - 2.00 < 22.00 0.40 - 1.20 5.50 - 16.50 110 - 300

BIDIRECCIONAL Valores más habituales (recomendables) 0.60 - 1.20 12.00 - 18.00 0.50 - 0.80 7.50 - 12.00 140 - 180

Es un forjado para grandes luces, con el que se pueden conseguir también grandes voladizos (entre 6 y 8 veces el canto). Sólo resulta rentable si cuenta con un gran canto (recomendable >50cm), para que sea eficaz el aligeramiento. Se necesita apuntalar y se hormigona en dos fases, lo que aumenta su coste. Se puede usar con vigas de hormigón, planas o de canto, o sin vigas y directamente sobre los soportes de acero u hormigón.

H = L / [20 - 24] P = H * [13 - 15] C = H * [250 - 300]


predimensionado estruct en fase de diseño

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