OPTIMIZACIÓN DE ESTRUCTURAS PARA NAVES INDUSTRIALES
GENERALIDADES
Esta semana abordamos brevemente este tema tan recurrente entre los profesionales que nos dedicamos al diseño estructural y concretamente para naves industriales.
En el presente artículo nos ceñiremos a las necesidades habituales en el mercado de la construcción de naves industriales y simplificaremos asumiendo que la única función objetivo a optimizar es el coste global de la estructura y sus envolventes, considerando otros parámetros relacionados con la funcionalidad como limitaciones geométricas, deformabilidad, resistencia al fuego o parámetros estéticos como requisitos fijos a cumplir y que deberán quedar reflejados en un Programa de necesidades como paso previo al proceso de optimización.
TIPOLOGÍA ESTRUCTURAL
Como un paso inicial y en función de la aplicabilidad en cuanto a rangos de luces, competencia del terreno portante, exigencias de resistencia al fuego o grado de agresividad química a que vaya a estar expuesta la estructura y de otros criterios funcionales o estéticos, adoptaremos una o más soluciones respecto a los siguientes criterios, de los cuales hemos hablado en el anterior post de este blog:
-Estructura prefabricada o “in situ”
-Material de la estructura, sea de hormigón armado o prefabricado o de estructura metálica
-Esquema estructural, dependiendo de la geometría y del grado de empotramiento y topología de los nodos estructurales
ESTRATEGIAS PARA LA OPTIMIZACIÓN
Una vez determinados los aspectos anteriores como materiales y tipología estructural, procede el proceso iterativo de cálculo y optimización de la estructura.
Algunas estrategias que usualmente empleamos en RRG INGENIEROS para la optimización son las siguientes:
-Ajuste preciso de las acciones de proyecto: Generalmente para naves industriales es más que suficiente la consideración de las cargas climáticas, cargas muertas y sobrecargas normativas por lo que nos ceñiremos a las mismas previa una precisa selección de los parámetros que las determinan. Distinguiremos no obstante aquellos casos en los que por las condiciones particulares de la obra se requiera adoptar márgenes de seguridad algo mayores a los normativos, si bien en estos casos se requerirá de un mayor nivel de revisión del proceso de cálculo para evitar sobredimensionamientos por incrementos de seguridad redundantes
-Grado de empotramiento de los pilares a la cimentación: Un mayor grado de empotramiento de los pilares a cimentación conduce generalmente a un menor coste en acero estructural a expensas de mayores costes en cimentación. Para conocer cuál es el grado de empotramiento que nos optimiza el conjunto estructura-cimentación habremos de hacer un estudio de sensibilidad variando el coeficiente de empotramiento parcial de los pilares a cimentación en nuestros modelos de cálculo. En ocasiones en cambio será necesario recurrir a un coeficiente de empotramiento nulo (articulación) para evitar transmitir presiones excesivas a un suelo de muy escasa capacidad portante o evitar zapatas de tamaño excesivo por esfuerzos de flexión enormes debidos a las cargas viento.
-Efecto estabilizador a vuelco de cargas muertas de cerramientos y soleras sobre zapatas: En naves industriales el efecto volcador sobre las zapatas de las cargas de viento es generalmente elevado por lo que en caso de que la nave disponga de soleras y cerramientos de hormigón o fábrica gravitando sobre las zapatas y correas consideramos su peso como carga muerta sobre la zapata, dado que en la mayor parte de los casos su efecto establizador a vuelco permite una reducción importante en las dimensiones de las zapatas.
-Consideración de la resistencia a flexotracción del hormigón de las zapatas: Cuando las flexiones negativas en la sección de las zapatas no son excesivas y se dispone de suficiente canto de zapata puede prescindirse del armado superior de las zapatas siempre que se condicione a una ejecución de las mismas sin discontinuidades de hormigonado y la resistencia a flexotracción de cálculo permita resistir las tracciones generadas por los esfuerzos de flexión negativa mayorados. Esto permite un ahorro considerable en acero para ferralla en cimentación.
-Arriostramiento frente a pandeo y pandeo lateral de perfiles metálicos: Especialmente para el caso de estructuras metálicas consideramos el efecto de arriostramiento que ofrecen los elementos estructurales secundarios o constructivos sobre los elementos principales, o bien planteamos elementos de arriostramiento expresamente diseñandos al efecto lo cual permite reducir considerablemente los efectos de pandeo y pandeo lateral sobre pilares y dinteles de los pórticos. Así por ejemplo, cuando se dispone en la nave de cerramientos encajados sin excesiva holgura entre los pilares metálicos, podremos considerar que las alas de los pilares metálicos tendrán impedido el pandeo lateral por los cerramientos de obra. Otro ejemplo que reduce la sección necesaria de los dinteles, es el empleo de tornapuntas para arriostrar el ala inferior de los dinteles usuales IPE u otro tipo en “doble T”.
PROCESO DE COMPARACIÓN DE ALTERNATIVAS
Una vez calculadas varias alternativas de estructura aplicando los criterios y estrategias comentadas se procederá a una estimación económica de cada una de ellas, teniendo en cuenta no sólo la estructura sino los elementos constructivos como envolventes de cubierta, soleras y cerramientos, dado que en ocasiones vienen condicionados por el sistema estructural, lo cual permitirá conocer cuál de ellas será la económicamente más ventajosa y la adopción por parte de la Propiedad con el asesoramiento técnico de la solución final.
CONCLUSIONES
Como vemos la optimización estructural hace intervenir un buen número de parámetros de decisión que deben estudiarse con detalle.
En RRG INGENIEROS seguimos este proceso para la optimización de las estructuras de nuestros Clientes. Si desea que le asesoremos en la optimización de sus estructuras le invitamos a contactar con nosotros a través de:
SOLICITE PRESUPUESTO PARA OPTIMIZACIÓN ESTRUCTURAL
