CÁLCULO DE ESTRUCTURAS PARA SOPORTE DE SILOS
GENERALIDADES
Los silos son contenedores verticales de grandes dimensiones para almacenar graneles de diversos usos, tales como el alimentario, químico, construcción, etc.
Pueden alcanzar grandes dimensiones y alturas por lo que las estructuras soporte de estos sistemas de almacenamiento estarán sometidas a cargas variables importantes debidas al llenado/vaciado de los mismos, cargas de viento o sismo.
Si pensamos en las dimensiones que pueden alcanzar estos silos, con diámetros o anchos de 2 a 8 m y alturas de 10 a 40 m podemos entender tanto la gran responsabilidad que recae sobre las estructuras soporte de estos almacenamientos como la necesidad de optimizar su cálculo a fin de evitar sobrecostes desproporcionados, por lo que en RRG INGENIEROS pasamos a revisar en este post los criterios que aplicamos para el dimensionamiento.
NORMATIVA PARA CÁLCULO DE LA ESTRUCTURA SOPORTE
Como otra estructura cualquiera más, al estar generalmente constituidas con elementos de acero laminado y cimentación superficial o profunda de hormigón armado utilizaremos la siguiente normativa de dimensionamiento:
-DB SE AE del CTE y Eurocódigo 1-4. Para evaluar las acciones permanentes y climáticas (viento, nieve, etc)
-NCSE-02 si aplicase la acción sísmica
-Código Estructural, para el dimensionamiento de la estructura y cimentación
-DB SE C del CTE y en su caso Guía de Micropilotes para Obras de Carreteras, para el cálculo geotécnico de la cimentación
ACCIONES A CONSIDERAR EN EL CÁLCULO DE LA ESTRUCTURA SOPORTE
Las principales acciones a considerar son las siguientes:
-Cargas permanentes debidas a la propia estructura, equipamientos y silos en vacío
-Sobrecarga debida al material almacenado, para lo cual adoptaremos los valores proporcionados por el Fabricante de los silos o bien la calcularemos a partir de la capacidad volumétrica del silo y la densidad del granel almacenado. Esta sobrecarga es normalmente muy importante por lo que habrá que tomar la precaución tanto de considerar su efecto desfavorable sobre la capacidad de la estructura y hundimiento de la cimentación, como de no considerar por error su efecto favorable a la hora de la estabilidad a vuelco de la cimentación
-Acción sísmica, que dada la masa considerable del material almacenado y su altura de instalación puede ser importante en ciertas localizaciones con alta sismicidad
-Acciones de viento sobre los silos y estructura, que dada la altura de los silos será una acción muy importante y tendrá una repercusión desfavorable considerable tanto en el incremento de esfuerzos sobre la estructura como en la tendencia al vuelco de la cimentación. Para el cálculo de las fuerzas de viento sobre los silos y dado que generalmente serán cilíndricos, aplicaremos el epígrafe 7.9 del Eurocódigo 1-4 y dada la esbeltez de los silos habremos de considerar un coeficiente de mayoración delas presiones eólicas por efectos aeroelásticos, para lo cual los asimilaremos a chimeneas:
-Acciones de impacto cuando sea previsible la proximidad de vehículos o maquinaria móvil a la estructura de los silos, para lo cual podremos evaluar la aplicabilidad del Eurocódigo 1-2 para las cargas de tráfico
ESTRUCTURA
El cálculo y diseño de la estructura no supone diferencias significativas respecto a otras estructuras metálicas ordinarias, si bien habremos de tener especial cuidado de considerar los efectos del pandeo y pandeo lateral de vigas bastidor y pilares dado el importante nivel de solicitaciones axiles y flexiones que normalmente han de soportar, para lo cual habrá que estudiar la necesidad de emplear los correspondientes arriostramientos como Cruces de San Andrés, rigidizadores o tornapuntas.
Las uniones serán otro aspecto importante a cuidar por cuanto generalmente estas estructuras se fabricarán por piezas en taller y se montarán atornilladas en obra.
CIMENTACIÓN
En función de los resultados del correspondiente Estudio geotécnico podremos saber la competencia del suelo como soporte de cimentación y en función de ello adoptaremos el sistema de cimentación correspondiente, siendo lo usual si la resistencia del terreno y profundidad de suelo firme lo permiten recurrir a losas de cimentación o zapatas, si bien en ocasiones habremos de recurrir a cimentación profunda mediante pilotes o micropilotes.
Dado que generalmente estas estructuras trabajan como “ménsulas” frente a cargas horizontales, la estabilidad frente a vuelco dependerá por lo general exclusivamente de un solo elemento de cimentación por lo que conviene dimensionar la misma con un margen de seguridad frente a vuelco algo conservador.
CONCLUSIONES
Como vemos el dimensionamiento de estructuras para soporte de silos requiere de un estudio cuidadoso por la gran responsabilidad que pueden tener dependiendo de las alturas de los mismos, del nivel de cargas y su variabilidad.
Si desea un asesoramiento al respecto, puede ponerse en contacto RRG INGENIEROS a través de:
SOLICITE PRESUPUESTO PARA ASESORAMIENTO ESTRUCTURAL
