Dimensionado pórtico tipo de un galpón y unión apernada columna – dintel (PARTE 1)

En este primer artículo vamos a describir el procedimiento de dimensionado del pórtico tipo de un galpón con perfiles de acero. En un segundo artículo diseñaremos también las uniones del pórtico y nos centraremos en la unión columna-dintel. Esta unión se ejecutará en obra por lo que es preferible diseñarla como atornillada. Esta manera de proceder es la habitual en los despachos de cálculo estructural donde el dimensionado del pórtico tipo nos permite establecer un primer orden de magnitud sobre qué perfiles vamos a necesitar en los elementos principales de la estructura. Esto nos permite también realizar una primera aproximación en la medición de la estructura.

Las características fundamentales del galpón son:

  • Luz: 22 m.
  • Separación entre pórticos: 5,50 m.
  • Nº de pórticos: 10.
  • Altura cumbrera: 11 m.
  • Pendiente cubierta: 9%.
  • Cerramientos ligeros tipo sándwich.

En todo este camino vamos a apoyarnos en el software de Cype Ingenieros tanto en el Generador de Pórticos como en Cype 3D. El procedimiento que seguiremos consiste básicamente en:

  • Generación geometría y cargas (Generador de Pórticos).
  • Dimensionado de las correas de cubierta y fachada (Generador de Pórticos).
  • Exportación de pórtico tipo a Cype 3D.
  • Dimensionado barras del pórtico (Cype 3D).
  • Dimensionado de las uniones entre barras (Cype 3D).
  • Listado de comprobaciones de la unión columna-dintel (Cype 3D).
  • Plano de detalle de la unión columna-dintel (Cype 3D).
Archivos de descarga

Pueden descargar los modelos estructurales en los siguientes enlaces:

Generación geometría y cargas (Generador de Pórticos)

En primer lugar se introduce la geometría de la edificación en el Generador de Pórticos. En este primer software podremos generar las cargas que actúan sobre la edificación así como el dimensionado de las correas de cubierta y fachada.

Figura 1 Introducción del pórtico nuevo en el Generador de Pórticos.

Trabajaremos con las normas americanas:

  • ASCE-7 para las hipótesis y combinaciones de carga.
  • AISC-360 para las comprobaciones resistentes de los perfiles.

Figura 2 Configuración de la normativa en el Generador de Pórticos.

Las características fundamentales de la edificación se establecen en el menú de Datos Generales:

Figura 3 Datos Generales en el Generador de Pórticos.

De acuerdo a la ASCE-7 debemos clasificar previamente nuestro edificio según su envolvente, ocupación y relación con el entorno. Consideramos que nuestro galpón es:

  • Edificio cerrado.
  • Nivel de ocupación: tipo III.
  • Terreno plano sin obstáculos próximos: tipo D.
  • Velocidad básica del viento: 40 m/s.

Figura 4 Parámetros necesarios para carga de viento en el Generador de Pórticos.

Respecto a la carga de nieve mantenemos las características anteriormente enumeradas y una sobrecarga de nieve de 0,50 kN/m2.

Figura 5 Parámetros de entrada para carga de nieve en el Generador de Pórticos.

El programa de forma automática genera todas las cargas relativas a pesos propios, cargas vivas, carga de viento y carga de nieve de acuerdo a la información de entrada que le hemos facilitado y las repercute, según el ancho tributario, sobre dinteles y soportes.

Dimensionado de las correas de cubierta y fachada (Generador de Pórticos)

Seguidamente procedemos al dimensionado de las correas de cubierta y laterales. Debido a la necesidad de disponer correas laminadas en caliente de alas paralelas (tipo IPE) optamos por un modelo de correa biapoyada, es decir, de un solo vano por facilidad constructiva frente a un modelo continuo. Establecemos la separación entre correas a 1,5 m y solicitamos al programa que nos indique cuál es el perfil IPE óptimo.

El resto de parámetros de entrada se definen en la imagen siguiente:

Respecto a la carga de nieve mantenemos las características anteriormente enumeradas y una sobrecarga de nieve de 0,50 kN/m2.

Figura 6 Dimensionado de las correas de cubierta en el Generador de Pórticos.

Seleccionamos IPE 180 para las correas de cubierta.

Repetimos el procedimiento para las correas de fachada manteniendo la misma separación de 1,5 m y en este caso seleccionando un IPE 160.

Figura 7 Dimensionado de las correas de fachada en el Generador de Pórticos.

Exportación de pórtico tipo a Cype 3D

Ya tenemos las correas de cubierta y laterales dimensionadas. Exportamos el segundo pórtico a Cype 3D.

Figura 8 Menú de exportación a Cype 3D.

En Cype 3D nos pedirá confirmar una serie de ventanas emergentes con información relativa a la normativa y materiales. Revisamos que para acero laminado se encuentre seleccionada la norma AISC-360 y trabajaremos con un acero A529.

Dimensionado barras del pórtico (Cype 3D)

Automáticamente se ejecuta Cype 3D con el pórtico exportado. Definimos los parámetros relativos al pandeo y pandeo lateral en columnas y dinteles. Para ello acudimos al menú barra Pandeo y Pandeo lateral respectivamente.

Figura 9 Condiciones de estabilidad: pandeo.

Figura 10 Condiciones de estabilidad: pandeo lateral.

Prestar especial atención en este paso para no confundir coeficientes de pandeo con longitudes de pandeo.

Calculamos la obra y dimensionamos las barras del pórtico tipo con el perfil óptimo que cumple con todas las comprobaciones ELU:

  • Soportes: HEA 320.
  • Dintel: IPE 400.

En el próximo artículo incluiremos las uniones entre barras y generaremos su detalle constructivo para insertar en los planos de proyecto.

Original: Zigurat

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