Análisis de tipos de correas metálicas conformadas en frío en cubiertas ligeras

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Analysis of different types of cold formed metal belts in light roofs

RESUMEN

En el presente estudio se realiza el análisis de tres series de perfiles comerciales conformados en frío que se suelen emplear en la construcción de edificios industriales, en concreto para la sustentación de la cubierta de dichos edificios. Los tipos de correas de cubierta que se van a analizar son las series comerciales UF (UNE 36-572-80), CF (UNE 36-573-79) y ZP (UNE 36-576-79). La utilización de un tipo u otro dependerá del proyectista, pero en definitiva lo que se intentará es la disminución de costes, y esto viene dado por los kilos totales de acero.

Recibido: 28 de julio de 2015
Aceptado: 17 de octubre de 2015

Palabras clave

Cubiertas, correas metálicas, edificios industriales, edificación

ABSTRACT

In the present study the analysis of three sets of commercial cold formed profiles that are often used in the construction of industrial buildings, specifically for the support of the roof of such buildings is made. The types of purlins to be analyzed are the commercial UF series (UNE 36-572-80), CF (UNE 36-573-79) and ZP (UNE 36-576-79); the use of one type or another depends on the designer, but ultimately what you try is lowering costs, and this is given by the total kilos of steel.

Received: July 28, 2015
Accepted: October 17, 2015

Keywords

Roofs, metal belts, industrial buildings, edification


Introducción

Este estudio trata de analizar las series de perfiles comerciales de acero conformados en frío para las correas de cubierta que se emplean en la construcción de naves industriales. Para ello seleccionaremos una cubierta de panel sándwich. Así, conoceremos la carga fija que actuará sobre dichas correas que sustentan la cubierta, considerando también las cargas variables según CTE en su documento básico de acciones de la edificación.

Objetivo

El objetivo de este estudio es realizar una comparación de los diferentes tipos de correas comerciales de acero conformado en frío que se usan en las cubiertas de las edificaciones industriales.

Diseño de las estructuras

El análisis lo realizaremos sobre una edificación industrial genérica de estructura metálica de 25 m de longitud, 20 m de luz, 8 m de altura de pilares, el 10% de pendiente y una separación de pórticos metálicos de 5 m.

Los huecos de fachada que definiremos para la nave dependerán de varios factores: diseño, uso para el cual se proyecta, etc. Para este estudio definiremos varios huecos en las fachadas, con las características dimensionales de la tabla 1.

Cubierta

El primer paso es elegir el tipo de cubierta. Hay varios tipos de cubiertas comerciales, pero nosotros seleccionaremos un panel tipo sándwich, del fabricante Arcelormittal, cuyas especificaciones técnicas son las siguientes:

Condiciones de uso

Ondatherm 1150 es un panel de cubierta para pendientes mínimas del 5%. Fijación oculta mediante tapajuntas para facilitar el montaje y desmontaje. La chapa exterior es de 0,6 mm de espesor con el fin de mejorar la resistencia del panel a las acciones climáticas (viento y nieve), el solape y el amarre de los re-mates, debido a que mejora el atornillado y el tránsito durante la fase de instalación y posterior mantenimiento. La chapa interior es de 0,4 mm de espesor,
con lo que mantenemos el mismo peso,
incrementando su resistencia. Disponibilidad
de traslúcidos en policarbonato
(tipo Danpalón) y poliéster doble capa
(tablas 2 y 3, y figuras 2 y 3).

Tipos de correas de cubierta sometidas a estudio

El análisis de las correas de cubierta o
perfiles metálicos conformados en frío
que vamos a estudiar son los tres más
característicos que se suelen emplear
en este tipo de construcciones.

Correas tipo UF. UNE 36-572-80

Las características geométricas y mecánicas
de este tipo de perfil abierto
conformado en frío (figura 4) son las
que se indican en la tabla 4.

Siendo:

A = área de la sección recta.

M = Masa por metro.

I = Momento de inercia (referido al eje correspondiente de flexión).

W = Momento resistente (referido al eje correspondiente de flexión).

i = v(I/A) = Radio de giro (referido al eje correspondiente de flexión).

d = Distancia del centro de gravedad a la cara exterior.

xM= Distancia del centro de presión M al eje Y-Y.

IT= Módulo de torsión.

IA= Módulo de alabeo.

u = Perímetro (superficie por metro lineal).

Correas tipo CF. UNE 36-573-79

Las características geométricas y mecánicas
de este tipo de perfil abierto
conformado en frío (figura 5) están
especificadas en la tabla 5.

Siendo:

A = área de la sección recta.

M = Masa por metro.

I = Momento de inercia (referido al eje correspondiente de flexión).

W = Momento resistente (referido al eje correspondiente de flexión).

i = v(I/A) = Radio de giro (referido al eje correspondiente de flexión).

d = Distancia del centro de gravedad a la cara exterior.

xM= Distancia del centro de presión M al eje Y-Y.

IT= Módulo de torsión.

IA= Módulo de alabeo.

u = Perímetro (superficie por metro lineal).

Correas tipo ZF. UNE 36-576-79

Las características geométricas y mecánicas
de este tipo de perfil abierto
conformado en frío (figura 6) aparecen
en la tabla 6.

Acciones y parámetros considerados en el cálculo

El panel sándwich para cubierta de espesor
40 mm (figura 2), para nuestro
estudio, tiene una carga fija que actúa
sobre las correas de cubierta y que vendrá
dado por el peso propio de la cubierta,
más el peso propio de tapajuntas
de unión y tornillería (figura 2), más un
porcentaje de seguridad (tabla 7).

Las acciones variables de carga que
actúan sobre la cubierta serán las correspondientes
a una localización de
la nave en Murcia, zona eólica B y una
altitud de 40 m sobre el nivel del mar.

‘Software’ utilizado para el cálculo

Para el cálculo de las correas metálicas
de cubierta se ha empleado el generador
de pórticos de CYPE, versión libre.

Datos de la obra

Separación entre pórticos: 5,00 m.

Con cerramiento en cubierta

– Peso del cerramiento: 0,14 kN/m2

– Sobrecarga: 0,40 kN/m2.

Con cerramiento en laterales

– Peso del cerramiento: 0,00 kN/m2

Normas y combinaciones

Las normas y combinaciones de cálculo
se indican en la tabla 8.

Datos de viento

Normativa: CTE DB-SE AE (España)

Zona eólica: B.

Grado de aspereza: IV. Zona urbana, industrial o forestal.

Periodo de servicio (años): 50.

Profundidad nave industrial: 25.00

Con huecos:

– área izquierda: 2,40

– Altura izquierda: 1,70

– área derecha: 2,40

– Altura derecha: 1,70

– área frontal: 10,30

– Altura frontal: 1,60

– área trasera: 2,40

– Altura trasera: 1,70

1 – V(0°) H1, viento a 0°, presión exterior tipo 1 con presión interior

2 – V(0°) H2, viento a 0°, presión exterior tipo 1 con succión interior.

3 – V(0°) H3, viento a 0°, presión exterior tipo 2 con presión interior.

4 – V(0°) H4, viento a 0°, presión exterior tipo 2 con succión interior.

5 – V(90°) H1, viento a 90° con presión interior.

6 – V(90°) H2, viento a 90° con succión interior.

7 – V(180°) H1, viento a 180°, presión exterior tipo 1 con presión interior.

8 – V(180°) H2, viento a 180°, presión exterior tipo 1 con succión interior.

9 – V(180°) H3, viento a 180°, presion exterior tipo 2 con presión interior.

10 – V(180°) H4, viento a 180°, presión exterior tipo 2 con succión interior.

11 – V(270°) H1, viento a 270° con presión interior.

12 – V(270°) H2, viento a 270° con succión interior.

Datos de nieve

Normativa: CTE DB-SE AE (España).

Zona de clima invernal: 6 (Murcia).

Altitud topográfica: 42,00 m.

Cubierta sin resaltos.

Exposición al viento: Normal.

Hipótesis aplicadas:

1 – Nieve: estado inicial, (H1-Libre H1-Libre) (H1-Libre H1-Libre).

2 – Nieve: redistribución 1, (H2-Libre H2-Libre) (H1-Libre H1-Libre).

3 – Nieve: redistribución 2, (H1-Libre H1-Libre) (H2-Libre H2-Libre).

Aceros en perfiles

Los tipos de aceros figuran en la tabla 9.

Parámetros de cálculo de correa de cubierta

Límite flecha: L / 300.

Número de vanos: Tres o más vanos.

Tipo de fijación: Fijación rígida.

Resultados

Los resultados obtenidos en los cálculos
de los tres tipos de correas analizadas
se exponen en la tabla 10 y en las
figuras 7, 8 y 9.

Conclusiones

Como se aprecia en los resultados obtenidos,
las correas ZF tienen un menor
peso lineal al actuar sobre el pórtico
(132,24 Kp/m), lo que conlleva un mayor
ahorro económico, pese a que supone
un mayor número de correas con
respecto a los tipos UF y CF.

Bibliografía

Código técnico de la Edificación. Disponible en:
http://www.codigotecnico.org/

Unión de Almacenistas de hierros de España.
Disponible en: http://www.uahe.es

Hierros Santander. Disponible en: http://www.hierros
santander.com/

Perfiles Aragón. Disponible en: http://www.perfiles
aragon.com/

Percosa. Disponible en: http://percosa.com/

Constructalia. Disponible en: http://www.construc
talia.com

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