Memoria Cartel V02 1m415o

CARTEL DE OBRA VERIFICACIÓN DE LA ESTRUCTURA PARA CARGA DE VIENTO

1

Descripción General

El cartel está compuesto por un cerrado de 6 m de ancho por 4 m de altura realizado en chapa de acero calibre BWG 24 (0,56 mm de espesor) sobre un bastidor de tubos de acero de sección cuadrada de 20 mm de lado y 2,5 mm de espesor ubicados a razón de 3 tubos por metro en posición horizontal que apoyan sobre la estructura de soporte que consta de 4 conjuntos de postes y puntales realizados con tubos de sección circular de 4” de diámetro y 3.2 mm de espesor. Cada conjunto está separado del contiguo 1.50 m siendo la distancia entre apoyos de 2.00 m. Todas las partes metálicas de la estructura se verifican teniendo en cuenta una calidad para el acero F24.

Representación en Perspectiva de la Estructura en conjunto

2

Determinación de las acciones provocadas por el viento Se realiza tomando en cuenta las recomendaciones del Reglamento CIRSOC 102

2.1 2.1.1

Consideración de los efectos estáticos Velocidad de referencia

El valor máximo que establece la normativa CIRSOC para la provincia de Entre Ríos es de 30.0 m/s.

β = 30.0 m s 2.1.2

Velocidad básica de diseño

V0 = ⋅ β Para el coeficiente de velocidad probable se adopta el valor correspondiente a construcciones del Grupo 4.

= 1.16 De lo que resulta un valor para la velocidad básica de diseño de:

V0 = 1.16 × 30.0 m s = 34.8 m s

2.1.3

Presión dinámica básica

q 0 = 0.0613 × V0 = 0.0613 × (34.8m / s ) = 74.2 kg/m 2 2

2.1.4

2

Presión dinámica de cálculo

q z = q 0 ⋅ cz ⋅ cd Si tomamos en cuenta que la rugosidad del entorno es de tipo II y la altura de la estructura es menor de 10 m, el valor del coeficiente cz es 0.673. No se ha hecho ninguna reducción de los efectos del viento que tenga en cuenta las dimensiones de la estructura, por lo tanto adoptamos un valor para el coeficiente cd de 1.00.

q z = 49.93 kg m 2 2.2

Cálculo de las acciones

La acción unitaria sobre las cara de un cartel ( cerrado) se determina mediante la expresión:

w = qz ⋅ cE Para el cálculo del coeficiente global de empuje es necesario determinar la relación de dimensiones entre la altura y el ancho y entre la separación del con respecto al plano de fundación y la altura:

h 4m = = 0.67 l 6m e 1.65 = = 0.413 h 4

λ=

Para

e = 0 => cE = 1.70

Para

e = h => cE = 1.37

Interpolando linealmente:

cE = 1.70 − 0.413 ⋅ (1.70 − 1.37 ) cE = 1.56 Obtenemos el valor del empuje unitario:

w = 49.93 kg/m 2 × 1.56 = 77.89 kg/m 2 = P

3

Verificación de los elementos de la estructura

3.1

Verificación de la chapa qchapa=P x 1 m

Correa 20 x 20 x 2.5 mm Chapa BWG 24

Sección Transversal del por plano vertical perpendicular al mismo (el dibujo se ha rotado 90º a derecha por conveniencia)

La chapa se encuentra directamente sometida a la acción del viento y apoyada con una luz de cálculo igual a la separación entre las correas que forman el bastidor. Por lo tanto la solicitación por flexión, tomando en cuenta que la chapa no se interrumpe en los apoyos es igual a:

M MAX =

qchapa ⋅ l 2 10

(0.007789kg / cm =

2

)

× 100cm × (33.3cm ) = 86.4kgcm 10 2

El módulo resistente de la chapa BWG 24 tomando una faja de 1 m de ancho es:

b ⋅ e 2 100cm × (0.056cm ) = = 0.0523cm3 6 6 2

WCHAPA =

Y por lo tanto la tensión debida a la flexión sobre la chapa es:

σ MAX =

M MAX 86.4kgcm = = 1652kg / cm 2 < σ = 1714kg / cm 2 3 WCHAPA 0.0523cm

σ =

σ F 24 2400kg / cm 2 = = 1714kg / cm 2 1 .4 γ

Teniendo en cuenta el destino transitorio de la estructura el coeficiente de seguridad se toma igual a 1.4

3.2

Verificación de las correas del bastidor del

Dada la separación de las correas del la carga distribuida por unidad de longitud sobre éstas es:

qcorrea = 0.007789kg / cm 2 × 33.3cm = 0.26kg / cm

qcorrea=P x b

0.75

1.50 Correa 20 x 20 x 2.5 mm Sección Transversal del por plano Horizontal a Z = 4 m desde la Base

Para la correa considerada continua el lugar de máxima solicitación a flexión se produce sobre el apoyo externo de cada extremo:

qCorrea ⋅ l 2 (0.26kg / cm ) × (75cm ) = = 731.3kgcm 2 2 2

M MAX =

2.00

S: 1.75 cm2 Ix: 0.91 cm4 Wx: 0.91 cm3

2.00 0.25

Sección Transversal de la Correa Típica del

σ MAX = 3.3

M MAX 731.3kgcm = = 803.6kg / cm 2 < σ = 1714kg / cm 2 3 WCORREA 0.91cm

Verificación de los soportes

En este caso se consideran las dos direcciones del viento que pueden afectar a la estructura porque se producen cambios en los esfuerzos normales de las barras que llegan a los apoyos. Como simplificación se considera que los nudos del sistema de barras se encuentran articulados lo que si bien evita la aparición de la flexión compuesta en la barra BC, incrementa la longitud de pandeo.

qsoporte = P x 1.50 m 2.00

C R21x

R12y R12x

R21y 2.00

3.65

1.65

RAx 2.00

A

RBx

B RAy

RBy

Vista lateral del Conjunto y Diagrama de Cuerpo Libre de la Estructura de Soporte

∑M = 0⇒ R ∑ FA = 0 ⇒R A

21 x

x

Ax

=

qsoporte × 4m × 3.65m

= R21x

3.65m − qsoporte = 0

= 77.89kg / m 2 × 6m 2 = 467.34kg

R12 x = R21x

∑M

= 0 ⇒ R12 y =

B

R12 x × 3.65m 467.34 × 3.65m = = 852.9kg 2 2

R21 y = R12 y

∑ FA ∑ FB ∑ FB

y

= 0 ⇒ R Ay = R21 y = 852.9kg

x

= 0 ⇒ RBx = R12 x = 467.34kg

y

= 0 ⇒ RBy = R12 y = 852.9kg

Para la barra AC el momento flector máximo se ubica sobre el punto “C” y es de la misma magnitud para las dos direcciones del viento que se verifican.

M max = M C =

qsoporte × 200cm × 200cm 2

=

1.17 kg / cm × 40000cm 2 = 23400kgcm 2

El esfuerzo normal para la barra AC es de tracción cuando el viento sopla desde el frente del cartel y es de compresión cuando lo hace en sentido contrario. En el caso de la barra BC sucede lo contrario:

N AC max = R Ay = 852.9kg N BC max =

(R

2 Bx

+ RBy

2

) = (467.34

2

)

+ 852.9 2 = 972.5kg

Ø10.16

0.3125

S: 9.7 cm2 Jx: 117.3 cm4 ix:3.5cm Wx: 23.1 cm3

Para tener en cuenta el fenómeno de inestabilidad del equilibrio se calcula la longitud de pandeo en el caso más desfavorable compatible con la estructura, esto es una barra biarticulada. El coeficiente de mayoración se obtiene aplicando el criterio de la normativa CIRSOC.

s AB = 365cm → β AB= 1 → sk AB = 365cm s BC = 3652 + 200 2 = 416.2cm → β BC = 1 → sk BC = 416.2cm

λ AB =

sk AB 365cm = = 105 ⇒ ω AB = 2.3 ix 3.5cm

λBC =

sk BC 416.2cm = = 119 ⇒ ω BC = 2.73 ix 3.5cm

σ AB max =

M AB max N AB 23400kgcm 852.9kg + ω AB = + 2 .3 = 1215.2kg / cm 2 < σ = 1714kg / cm 2 3 Wsoporte S soporte 23.1cm 9.7cm 2

σ BC max =

M BC max N BC 0 972.5kg + ω BC = + 2.73 = 273.7 kg / cm 2 < σ = 1714kg / cm 2 3 Wsoporte S soporte 23.1cm 9.7cm 2

Como queda demostrado la estructura verifica para las hipótesis de cálculo previstas.

4

Fundaciones

Para las fundaciones se utilizan dados de hormigón de 90 cm de lado y 80 cm de profundidad para cada uno de los puntos de apoyo.

Vol DADO = 0.9m × 0.9m × 0.8m = 0.648m3 PDADO = 0.648m 3 × 2400kg / m 3 = 1555kg Teniendo en cuenta que la mayor reacción de vínculo vertical es de 852.9 kg se obtiene una seguridad al vuelco de 1.82 y una presión sobre el terreno de 0.11 kg/cm²