Diseño y cálculo de la estructura de una capilla mediante metodología BIM

i Equation Chapter 1 Section 1 Trabajo Fin de Grado Ingeniería de Tecnologías Industriales Diseño y cálculo de la estructura de una capilla mediante metodología BIM Autor: Antonio Pineda Márquez Tutores: María Gloria del Río Cidoncha Miguel Ángel López López Departamento de Ingeniería Gráfica Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2021 iii Trabajo Fin de Grado Ingeniería de Tecnologías Industriales Diseño y cálculo de la estructura de una capilla mediante metodología BIM Autor: Antonio Pineda Márquez Tutores: María Gloria del Río Cidoncha Profesor titular Miguel Ángel López López Cotutor Departamento de Ingeniería Gráfica Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2021 v Trabajo Fin de Grado: Diseño y cálculo de la estructura de una capilla mediante metodología BIM Autor: Antonio Pineda Márquez Tutores: María del Río Cidoncha Miguel Ángel López López El tribunal nombrado para juzgar el Proyecto arriba indicado, compuesto por los siguientes miembros: Presidente: Vocales: Secretario: Acuerdan otorgarle la calificación de: Sevilla, 2021 El Secretario del Tribunal vii A mis padres A mis amigos ix Agradecimientos A mis padres, expresearles mi profundo agradecimiento por no dejar de apostar en mi, por ser mi mayor apoyo en todo momento y, en definitiva, por haberme transmitido unos valores de los que tan orgulloso me siento y que me han hecho ser la persona que soy. A mis amigos, a los que llevo conmigo desde la infancia y a los que he tenido el placer de conocer en esta maravillosa etapa que hemos vivido juntos. Gracias por tantos buenos momentos y por los que nos quedan. Por último, a la ciudad de Sevilla, con la que he creado un vínculo para toda la vida y en la que he podido crear los mejores recuerdos que tengo. Antonio Pineda Márquez Sevilla, 2021 i Índice Trabajo Fin de Grado Ingeniería de Tecnologías Industriales Diseño y cálculo de la estructura de una capilla mediante metodología BIM Autor: Antonio Pineda Márquez Tutores: María Gloria del Río Cidoncha Miguel Ángel López López Departamento de Ingeniería Gráfica Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2021 PARTE I: MEMORIA DESCRIPTIVA Documento 1 - Memoria Descriptiva iii Índice de Contenido Índice de Contenido iii Índice de Figuras v 1 Introducción 1 1.1 Motivación 1 1.2 Objetivos y alcance 1 1.3 Antecedentes 2 1.3.1 ¿Qué es BIM? 2 1.3.2 Evolución de BIM hasta nuestros días 3 1.3.3 Niveles de Detalle y Niveles de Desarrollo 3 1.3.4 Ventajas e inconvenientes del uso de BIM 5 1.3.5 Panorama actual de BIM 7 2 Descripción del modelo a construir 9 2.1 Localización y emplazamiento 9 2.2 Dimensiones de la estructura 10 2.2.1 Zona 1: Altar 11 2.2.2 Zona 2: Bancos 11 2.2.3 Zona 3: Entrada 11 2.3 Composición Estructural 11 2.3.1 Características principales 12 2.3.2 Propuesta de materiales de los elementos estructurales 12 2.3.3 Perfiles metálicos 13 2.3.4 Cerramientos exteriores 13 2.3.5 Tabiquería 14 2.3.6 Forjados 14 2.3.7 Cubiertas 15 2.3.8 Acabados 16 2.4 Distribución de pilares 17 2.5 Cimentación 18 Referencias 19 v ÍNDICE DE FIGURAS Ilustración 1 – Ciclo de vida de una construcción mediante BIM 3 Ilustración 2 – Representación niveles de detalles 4 Ilustración 3 – Representación niveles de desarrollo 4 Ilustración 4 – Entorno 7D de BIM 6 Ilustración 5 – Comparación de la duración de las etapas en BIM y CAD 6 Ilustración 6 – Comparación de los impactos generados por los cambios en BIM y CAD 7 Ilustración 7 – Localización de la parcela (abajo a la derecha) 9 Ilustración 8 – Zona de la parcela donde se ubicará la capilla 10 Ilustración 9 – Esquema de la capilla 11 Ilustración 10 – Perfil IPN 13 Ilustración 11 – Bovedilla de cerámica 15 Ilustración 12 – Cubierta Deck Roockwool 15 Ilustración 13 – Distribución de pilares 17 1 1 INTRODUCCIÓN n el presente capítulo se realiza una breve descripción sobre la finalizad del trabajo, el porqué de su elección y el desarrollo que se ha planteado para su ejecución, iniciando a su vez al lector en la novedosa tecnología BIM en la cual se basa el proyecto. Se realiza también una descripción acerca de la construcción y de los elementos que la componen. 1.1 Motivación En el mundo actual en el que vivimos existe una continua evolución y desarrollo dentro de todos los ámbitos profesionales, donde cada día se puede observar algo que hasta hace poco se consideraba novedoso pasar a ser sustituido por una herramienta aun más avanzada. Sin ser menos, el sector de la construcción también se ha visto influenciado por la innovación y el desarrollo de nuevas tecnologías, permitiendo optimizar la calidad de los proyectos y las obras hasta niveles que antes no se planteaban. La revolución tecnológica de este sector viene de la mano de la metodología BIM, la cual permite realizar una preconstrucción digital completa de un edificio, consiguiendo así reducir errores, riesgos y, por tanto, costes en un proyecto. Estas características, al igual que otras que se verán más adelante, hacen que BIM sea una forma de trabajo única y completa, proporcionándole a todo aquel que la maneje un valor añadido respecto al resto de personas en el mundo laboral. 1.2 Objetivos y alcance El objeto principal del presente Trabajo Fin de Grado es el modelado, cálculo y análisis de la estructura de una capilla situada en un colegio de las afueras de la ciudad de Sevilla. El diseño y modelado se realizan partiendo del modelo arquitectónico a través del software Revit. En cuanto el análisis, se ejecuta a partir del software Robot, el cual estará integrado dentro de Revit y viceversa. Aparte de realizar el modelo y cálculo de la capilla, se considera también como objetivos de este proyecto el conocer la metodología BIM y los programas de su entorno, como aquellos mencionado recientemente, así como aumentar los conocimientos sobre la rama de la construcción, como es el Cálculo Estructural entre otros. El alcance del proyecto termina al conseguir estos objetivos, dándose por acabado una vez realizado el modelado, cálculo y análisis de la estructura y, finalmente, su posterior obtención de los planos. Asimismo, hay que decir que el cálculo de la cimentación de la estructura no entra dentro del alcance del trabajo, si bien como se comentará más adelante, se ha realizado una cimentación aproximada a partir de cálculos preliminares, haciendo así el modelo más depurado. E Introducción 2 2 1.3 Antecedentes En este apartado se explica el concepto BIM y su desarrollo en el tiempo hasta la actualidad. Se incluye también los distintos niveles de definición que puede llegar a alcanzar y una contraposición de ideas positivas y negativas de su uso, subrayando así los beneficios que aporta este método de trabajo, el cual hasta no hace mucho era desconocido para la gran mayoría. 1.3.1 ¿Qué es BIM? La concepción de BIM es distinta para muchas personas. Algunas piensan que es un software y, a pesar de que el software es una parte de este, no termina de ser cierto. Otras piensan que es una forma de modelar en 3D una construcción, lo cual es correcto, pero esto es sólo una parte de toda una variedad de posibilidades que nos ofrece. El acrónimo BIM corresponde a Building Information Modeling y la definición que aparece en la plataforma de implementación de BIM en España es la siguiente: Una metodología de trabajo colaborativo para la gestión de proyectos de edificación u obra civil a través de una maqueta digital. Esta maqueta digital conforma una gran base de datos que permite gestionar los elementos que forman parte de la infraestructura durante todo el ciclo de la vida de ésta. Para una mayor interpretación del concepto de BIM se añade una segunda definición con carácter conceptual: - Building: la traducción literal es edificio o construcción, pero el concepto que engloba esta metodología es más general. Dicho concepto está orientado hacia el proceso que se realiza en cualquier obra civil, hablando desde un punto de vista dentro del contexto de la cultura colaborativa y de la práctica integrada, es decir, que abarca el proceso completo de obra desde la concepción de una idea, pasando por su vida útil y hasta el final de ella, donde se tiene en cuenta a todos los factores y agentes que contribuyen en su materialización y en su mantenimiento. - Information: la traducción literal es información y, en este caso, si se corresponde al concepto que se quiere transmitir. BIM establece un flujo transversal entre todos los agentes que intervienen en el proceso completo de la edificación, permitiendo así que el proyecto sea una base de datos con toda la información de este. - Modeling: la traducción literal es modelado. Es un concepto acertado, ya que en BIM se trabaja con el modelado en 3D y, aunque lo más lógico sea pensar en el modelo geométrico, hay muchos más tipos, como puede ser el estructural, el arquitectónico o el MEP, entre otros. La M del acrónimo BIM también se dice estar relacionada con el concepto de Management, cuya traducción es administración. Esto hace referencia a la idea de un proyecto como la suma de informaciones desde el punto de vista de la gestión y coordinación de estas. El BIM, por tanto, es un método de trabajo colaborativo que tiene como objetivo la creación de un modelo virtual que incluye toda la información relevante de la edificación, facilitando así su gestión a lo largo de todo su ciclo de vida, desde su concepción, durante su construcción y toda su vida útil y, finalmente, hasta su demolición. 3 3 Diseño y cálculo de la estructura de una capilla mediante metodología BIM Ilustración 1 – Ciclo de vida de una construcción mediante BIM 1.3.2 Evolución de BIM hasta nuestros días Para terminar de comprender el alcance del método BIM hay que entender su evolución a lo largo del tiempo. Para ello hay que retrotraerse al año 1974 en la que se publica el primer trabajo relacionada con este. Fue el profesor Charles M. Eastman quien hizo la primera descripción de un modelo virtual de un edificio en su famosa publicación “An Outline of the Building Description System”. Esto hizo que posteriormente se comenzara con la investigación sobre el BIM y se abriera un nuevo escenario para la industria de la construcción. No fue hasta 1984 cuando se creó el primer programa BIM. Este se llamó ArchiCAD y se considera el primer software de CAD para ordenador personal capaz de crear modelos tanto en 2D como en 3D. Fue desarrollado por la empresa húngara Graphisoft y se lanzó únicamente para ordenadores Apple Lisa. Cerca de 10 años después se fundó la IAI (International Alliance of Interoperability), que actualmente se conoce como buildingSMART. Esta alianza de países tiene como objetivo mejorar el intercambio de información entre las aplicaciones de software utilizadas en la industria de la construcción. En 1996 publicó la primera versión del modelo de datos IFC (Industry Foundation Classes), destinado a describir datos de la industria arquitectónica, de la edificación y de la construcción, creándose más tarde la posibilidad de compartir e intercambiar modelos, tal y como sucede en BIM. Poco después, en el año 2000, se lanza la primera versión de Revit y dos años más tarde es comprada por la empresa Autodesk, Inc. No fue hasta 2007 hasta que se crean las primeras guías que hay que seguir para llevar a cabo un proyecto BIM. A partir de aquí empieza a avanzar la evolución de su implementación en muchos países hasta que, en 2018, se hace finalmente obligatorio su uso en España en proyectos de Licitaciones Públicas de Edificación. Hoy en día, en múltiples países ya es obligatorio. Además, en numerosas empresas ya cuentan con altos niveles de implementación de BIM en sus proyectos. Esta metodología ha revolucionado la forma de trabajar, mejorando los aspectos del día a día de arquitectos, ingenieros y promotores. En la actualidad, algunos de los principales usos que se están dando son los Renders y la Realidad Virtual, las simulaciones MEP/Structure o el control de costes y mediciones, entre otros. 1.3.3 Niveles de Detalle y Niveles de Desarrollo A la hora de modelar un proyecto en BIM hay dos conceptos que es importante conocer. Estos conceptos son realmente dos escalas de información las cuales erróneamente pueden confundirse al interpretarlas: Descripción del modelo a construir 10 10 Ilustración 8 – Zona de la parcela donde se ubicará la capilla El terreno, actualmente compuesto por zonas de jardines, tiene unas dimensiones aproximadas de 30 m x 40 m. Alrededor de 1200 m² en los que se ubicará la construcción y unas zonas verdes que la rodearán. 2.2 Dimensiones de la estructura Tal y como se menciona al principio de esta memoria, el diseño de la estructura se realiza a partir del modelo arquitectónico, el cual fue proporcionado al comienzo del presente proyecto ya en formato Revit. Esto facilita el trabajo a la hora del diseño inicial, ya que las dimensiones del edificio ya se encuentran definidas. En la capilla se pueden diferenciar 3 partes en base a su funcionalidad, las cuales tienen altura, ancho, número de plantas y distribución de pilares diferentes. A pesar de ser un mismo edificio, estas 3 zonas se han estudiado de forma independiente dentro del apartado de cálculo estructural, ya que debido a todas esas diferencias las acciones que actúen sobre ellas lo harán de forma diferente. Las partes que componen la edificación se aprecian en la imagen de a continuación: 11 11 Diseño y cálculo de la estructura de una capilla mediante metodología BIM Ilustración 9 – Esquema de la capilla Las distintas funcionalidades y características principales de cada una de las zonas que componen la construcción son: 2.2.1 Zona 1: Altar Esta parte, tal y como se indica es donde se ubicará el altar. Es la zona más alta de todo el edificio y se conforma por una superficie diáfana de poco menos de 100 m² y de una cubierta plana formada por correas cruzadas y una cubierta ligera. 2.2.2 Zona 2: Bancos En esta zona se ubicarán los bancos donde se sentará el publico que asista. Es la zona más amplia y también es diáfana. Se compone de cerca de 350 m² y tiene una cubierta con una escasa pendiente. Dicho cerramiento estará formado por correas apoyadas sobre los pórticos, las cuales hacen de soporte del peso de una cubierta ligera. 2.2.3 Zona 3: Entrada Esta parte, a diferencia de las otras, no es diáfana. Se conforma por la planta acceso, por la que se entrará al edificio, y por la planta de arriba, donde se ubicará el coro de la capilla. La planta de acceso tiene una superficie también cercana a los 100 m², en cambio, la planta coro se compone por unos 80 m² de superficie más un voladizo de unos 60 m² aproximadamente. No se ha comentado las alturas de ninguna de las zonas debido a que la altura sobre rasante cambia según la orientación por la que se mire. Esto se aclarará más adelante en la Memoria de Cálculo Estructural. 2.3 Composición Estructural En este apartado se detallan los distintos elementos de los que se compone la estructura de la construcción, así como la de los elementos arquitectónicos, los cuales más adelante se necesitarán tener en cuenta para la memoria de cálculo. Descripción del modelo a construir 12 12 2.3.1 Características principales A continuación, se hace un breve comentario de las estructuras elegidas para las 3 zonas de las que se compone la capilla, basándose estas en la información que incluye el modelo arquitectónico. En apartados posteriores, dentro de la Memoria de Modelado, se especificará el porqué de las elecciones que se han hecho. En la estructura de la zona 1 se ha optado por dos pórticos separados por 6 m aproximadamente. Cubren una luz de cerca de 16 m, aunque tendrán pilares en la pared exterior que ayuden a soportar las cargas laterales sobre dicha pared y, además, otros dos en los muros de la división del altar con la zona de los bancos. Tanto en los laterales como en la zona central de la pared del fondo habrá cruces de San Andrés. La estructura de la zona 2 está formada por 7 pórticos de una separación máxima de 4 m aproximadamente. Cubren una luz de cerca de 16 m también y, como se mencionó con anterioridad, la cubierta tiene una pendiente, la cual tiene una inclinación menor a 5°. En cuanto a la estructura de la zona 3, la distribución no es igual de simétrica que en las otras zonas. La parte donde se ubica la escalera tiene un ancho menor respecto a la esquematización que se hizo antes. Por tanto, la zona estará formada por dos pórticos de separación de 5,5 m aproximadamente y dos más pequeños en la zona de la escalera de separación de 4 m aproximadamente, de los cuales uno estará unido a uno de los anteriores. La luz que se cubre es aproximadamente de un metro más que las de las otras dos zonas. En esta zona también habrá cruces de San Andrés, se ubicarán en las zonas donde no vaya a haber ventanas. 2.3.2 Propuesta de materiales de los elementos estructurales Los materiales que se han decidido utilizar para los elementos estructurales de la construcción del presente proyecto se diferencian en dos: los correspondientes a la estructura y los que componen la cimentación. Para los elementos de la estructura se ha elegido el Acero S275 por sus propiedades resistentes. Sí es cierto que el hormigón es más resistente al fuego que el acero, pero para este caso se van a valorar por encima las propiedades resistentes a tensión y flexión que las resistentes al fuego. Lo que se hará es recubrir los elementos estructurales con un aislante de lana de roca de tal manera que resuelva esta falta que aparece al elegir este tipo de material. Hay que destacar también la propiedad isotrópica del acero, la cual permite que este sea altamente moldeable, obteniendo así un perfil que se adapte a cualquiera de las necesidades que exija la estructura y las acciones que actúen sobre ella. Además, su peso es mucho menor que el del hormigón, lo cual también será una gran ventaja. Las características mecánicas que presenta el acero S275 son las siguientes: - Módulo de elasticidad, E: 210000 MPa. - Coeficiente de Poisson, 𝜈 : 0,3. - Módulo de rigidez a cortante, G: 81000 MPa. - Densidad, 𝜌 : 7850 kg/m³. - Coeficiente de dilatación térmica, 𝛼 : 1,2· 10!" ℃!# . Para la cimentación se ha elegido el hormigón, sistema comúnmente más utilizado en la actualidad en los cimientos de las construcciones en general. Este material, además de soportar muy bien los esfuerzos a compresión, es capaz de absorber los esfuerzos de tracción evitando así los problemas de asientos. Dicha cimentación estará compuesta por hormigón HA-30, cuya resistencia de cálculo a compresión tiene un valor de 30 MPa, y en caso de armarse tendrá barras de acero B 500SD, cuyo límite elástico es 500 MPa y su carga unitaria de rotura es 575 MPa. 13 13 Diseño y cálculo de la estructura de una capilla mediante metodología BIM 2.3.3 Perfiles metálicos Tal y como se acaba de comentar, los elementos estructurales de la construcción serán de acero, concretamente serán perfiles de acero laminado de tipo IPN. Este tipo de perfiles tienen un diseño simplificado y optimizado, además de una fácil instalación. Se puede destacar su capacidad de flexibilidad, propiedad que se comentaba anteriormente como una ventaja frente al hormigón, lo que hace que se puedan adaptar a todo tipo de necesidades estructurales. Sus características isotrópicas hacen que sean fáciles de moldear, por lo que permite fabricarse perfiles especiales según las necesidades. A continuación, se observa cómo es el aspecto de este tipo de perfiles: Ilustración 10 – Perfil IPN La diferencia del IPN respecto a otros perfiles es que las caras exteriores de las alas son perpendiculares al alma, mientras que las partes interiores presentan una inclinación de un 14%, la cual va decreciendo hacia el borde. Hay que destacar también que sus uniones de ala y alma son redondeadas, siendo el borde con arista exterior viva. Todos los perfiles metálicos irán recubiertos con una proyección de espuma de lana mineral para mejorar su resistencia frente al fuego. A continuación, se comentan brevemente los tipos de perfiles que se han elegido para cada elemento como primera aproximación de ellos: 2.3.3.1 Pilares Los pilares de las estructuras se modelarán con un perfil IPN 200. En caso de que en el programa de análisis se indique que se necesita más sección para alguno de ellos se cambiarán individualmente, aunque siempre manteniendo una simetría. 2.3.3.2 Vigas En cambio, para las vigas habrá más variedad. Para las que vayan a sujetar la tabiquería se selecciona un IPN 100, mientras que para los cerramientos exteriores o sujeción de cubiertas se elige un perfil IPN 200 y un IPN 300. 2.3.3.3 Correas Para el caso de las correas el perfil será más pequeño que para la mayoría de las vigas. En este caso se elige un perfil IPN 80. 2.3.4 Cerramientos exteriores Los cerramientos exteriores van a estar compuestos por varias capas de elementos, cada una con una utilidad diferente. A continuación, se exponen los elementos de cada una de ellas, su espesor, su peso y la utilidad que tiene: Descripción del modelo a construir 14 14 - En la parte exterior habrá un revestimiento de placas de piedra de unos 2 cm. Tendrá un peso aproximado de 7 kg/m² y la utilidad de esta capa será exclusivamente estética. - La siguiente capa interior estará compuesta por una cítara de 12 cm de ladrillo perforado. El peso de esta capa será de 200 kg/m² y su utilidad es la de muro portante. - Entre la cítara y la siguiente capa irá un mortero de cemento de unos 2 cm de espesor. El peso de esta capa ronda los 46 kg/m² y tiene una utilidad ligante o aglomerante. - Después del mortero de cemento se añade una espuma de poliuretano proyectada, la cual hará de aislante térmico. Tendrá un espesor de 5 cm y un peso de 1,75 kg/m². - Para añadirle mayor resistencia portante se le añade otra capa de ladrillo. En este caso es una hoja interior de ladrillo hueco doble de 7 cm, cuyo peso es de 65,1 kg/m². - Por último, se añade un calibel de 5 cm de espesor. Este estará formado a su vez por dos capas: una de 4 cm de lana de vidrio de alta densidad, que sirve como aislamiento frente al fuego, y otra de 1 cm de yeso, la cual hace de acabado superficial interior. Por tanto, el peso total del cerramiento exterior será de 325,75 kg/m², los cuales habría que multiplicar por el alto que vayan a tener, y luego, aplicarse como una carga lineal sobre las vigas que estén sujetándolo. 2.3.5 Tabiquería La tabiquería también va a estar compuesta por varias capas de elementos, sin embargo, tendrá un espesor final menor que el de los cerramientos exteriores. A continuación, se exponen también los elementos de cada una de las capas, su espesor y la utilidad que tiene: - En la parte exterior habrá un enlucido en yeso de 1,5 cm de espesor, que hará de acabado superficial. - Luego tendrá una capa de ladrillo hueco doble de 7 cm de espesor, incluyendo una capa de mortero de agarre. La función de esta capa es la de muro portante. - En la siguiente capa irá un aislamiento al ruido aéreo formado por una doble capa de fieltro textil y una lámina viscoelástica de alta densidad, la cual tendrá un espesor de unos 3,6 cm aproximadamente. - Después del aislamiento se encuentra otra capa de ladrillo hueco doble de 7 cm, donde también se incluye una capa de mortero de agarre. - Finalmente, se añade otra capa de enlucido en yeso de 1,5 cm de espesor, el cual también hace de acabado superficial. Por tanto, el peso total del tabique será de 146,45 kg/m², el cual también tendrá que multiplicarse por la altura y después aplicarse como carga lineal en las vigas que hagan de soporte. 2.3.6 Forjados El forjado será el mismo para la planta acceso y para la planta coro. Será de tipo unidireccional y estará compuesto por un sistema de viguetas, bovedillas que se montarán entre éstas, y finalmente, una capa de compresión de hormigón. El sistema de viguetas será del mismo perfil que se está utilizando en el resto de la estructura, es decir, un IPN, para estos elementos será concretamente el perfil IPN 80. 15 15 Diseño y cálculo de la estructura de una capilla mediante metodología BIM En cuanto a las bovedillas, habrá dos medidas según la separación que haya entre viguetas: de 60 cm y de 80 cm de ancho. El material del que estarán hechas será de cerámica, ya que presenta una mejor resistencia al fuego. A continuación, se puede observar una imagen de este tipo de elemento: Ilustración 11 – Bovedilla de cerámica Por último, una vez se haya instalado el sistema de viguetas apoyada sobre las vigas de la estructura y las bovedillas entre ellas, se colocaría una capa de compresión de unos 5 cm de ancho. Esta capa sería de hormigón estará ligeramente armada mediante un mallazo de barras de 4 mm de diámetro. Sobre esta capa se aplicará el acabado superficial que se explica dos apartados más abajo. 2.3.7 Cubiertas Las cubiertas serán de tipo ligera, concretamente serán de tipo Deck. Serán prefabricadas y posteriormente se le aplicará un acabado superficial que disimule la apariencia artificial que pueda tener. A continuación, se puede ver cómo son y las distintas capas de las que se componen: Ilustración 12 – Cubierta Deck Roockwool Descripción del modelo a construir 16 16 Como se puede observar, este tipo de cubiertas están conformadas por distintas capas de elementos, los cuales se exponen a continuación: - Como elemento resistente se utilizará una chapa HTK-75 de 1,2 mm de espesor, cuyo peso es de 13,56 kg/m². - Tendrá una capa de poliestireno extruido, el cual regularizará la forma grecada de la chapa. El espesor será de unos 6 cm y tendrá un peso aproximado de 2 kg/m². - Como barrera de vapor se utilizará un papel Kraft. Este material evitará la condensación del vapor dentro de la cubierta, evitando a su vez la aparición de hongos y moho y, por tanto, el que se estropee la cubierta. Tendrá un espesor de 0,5 mm y su peso es de unos 0,4 kg/m². Es importante saber que se debe colocar en la cara interior en climas fríos y al revés para climas cálidos, es decir, en la parte exterior. - La siguiente capa que tendrá es de lana de roca, la cual hará de aislante frente al fuego. Tendrá un espesor de 10 cm y su peso será de alrededor de los 10 kg/m². - Al ser una cubierta no debe faltar una capa impermeabilizante, por lo que se incluirá membrana de EPDM, es decir, un caucho de polietileno propileno dieno monómero, el cual es un elastómero con unas propiedades muy buenas frente al paso del agua y los agentes atmosféricos. Su espesor será de 1,5 mm y tendrá un peso de 2 kg/m². - Por último, habrá un acabado de lámina de autoprotección mineral de 2,5 mm de espesor y 4 kg/m² de peso. Por tanto, el peso total de las cubiertas será de aproximadamente 32 kg/m², carga que debe aplicarse como proyectada horizontalmente sobre las correas. Además, se ha de tener en cuenta la inclinación de la cubierta para la zona de los bancos. 2.3.8 Acabados Respecto a los acabados superficiales, se van a comentar por separado los de las cubiertas, los de los suelos de la planta interiores y, por último, el de los techos. En cuanto a los de los cerramientos exteriores y la tabiquería están incluidos en las capas que se acaban de comentar. Empezando por el de las cubiertas, a parte del acabado que tenga la propia cubierta Deck, se le aplicará un revestimiento a base de resina acrílica y poliuretano, el cual estará reforzado con fibras. Este tipo de acabado permite una buena impermeabilización y tiene muy buenas propiedades elásticas. Para el acabado superficial de las plantas interiores se le aplicará una capa de proyección de espuma de lana de roca que proteja el sistema de viguetas frente al fuego y, además, haga de aislante acústico. Una vez aplicado el aislante y su posterior capa de compresión, se le va a añadir una solería de baldosas de mármol, ya que es un material propio de la estética de las capillas. Esta capa estará compuesta por una capa de mortero de agarre, una capa de nivelación y, finalmente, la propia solería de baldosas de mármol. El propio Código Técnico, en el Anejo C del DB-SE-AE, da un valor de 0,8 kN/m² de peso para este tipo de solería, la cual se introducirá como carga muerta, como se verá más adelante. En las zonas interiores de las cubiertas se van a instalar unos falsos techos dentro de los cuales se ocultarán las instalaciones de luminarias, fontanería, protección contra incendio, etc. La empresa Kingspan detalla en su catálogo que tendrán un peso distribuido igual a 0,55 kN/m². 17 17 Diseño y cálculo de la estructura de una capilla mediante metodología BIM 2.4 Distribución de pilares Para la distribución de pilares de este proyecto no ha habido muchas dudas, ya que, como se verá más adelante en la memoria de modelado, se hará uso de unos elementos de Revit denominados “rejillas”, los cuales vendrán definidos en el modelo arquitectónico, aunque también se podrán crear más en caso de ser necesario. Es en sus intersecciones donde se colocarán estos elementos estructurales. Aparte de hacer uso de estos elementos del programa, que se definirán en la parte de modelado, se han hecho coincidir los pilares de tal forma que se creen pórticos coincidentes con las vigas que salvan las luces en el modelo arquitectónico. Por tanto, la distribución de pilares elegida para la construcción del actual proyecto queda definida en la siguiente imagen: Ilustración 13 – Distribución de pilares Se puede observar que están definidos también los cerramientos que hay, destacándose los que dividen la entrada en la zona de la escalera, en una habitación ubicada en la parte que está más al norte y en la propia entrada en el centro. También entre el altar y la zona de los bancos se puede diferenciar dos tramos de muro que se meten hacia dentro, los cuales darán resistencia a la cubierta tan elevada que hay en esa zona. Todos los pilares llegan hasta la cimentación, pero no todos se encuentran contenidos dentro de los cerramientos. Los pilares del centro, concretamente los que se ven que no están unidos a ningún cerramiento, tan solo van desde la planta acceso a cimentación y soportarán la estructura de vigas longitudinales que a su vez soportará la estructura del forjado. Todos los pilares de los lados forman pórticos con sus opuestos, siendo estos de una forma distinta para cada una de las tres zonas que se definieron anteriormente. El Código Técnico menciona que para una estructura hecha de acero se necesitará construir una junta de dilatación cada 40 m, pero para el caso de este proyecto al tener la construcción una longitud de unos 32 m no hará falta. Descripción del modelo a construir 18 18 2.5 Cimentación En este apartado, como se mencionó con anterioridad, se procede a proponer una cimentación para la estructura del actual proyecto, a pesar de no ser objeto de estudio de este. Para ello se hará mano del estudio geotécnico de la zona, del cual se observa la composición del terreno, el tipo de ambiente, las características sísmicas de la zona y una propuesta de cimentación, entre otras cosas. La zona donde se llevará a cabo la construcción se encuentra al Suroeste de la ciudad de Sevilla, en el margen izquierdo del río Guadalquivir, de cuyo cauce dista al menos unos 10 Km. La topografía de la zona es planar, con relieves muy suaves rondando entre 20 y 40 metros sobre el nivel del mar. Por tanto, los materiales que componen el sustrato son los pertenecientes al conjunto de materiales que conforman la Depresión del Guadalquivir, de los cuales en esta zona en concreto afloran las arenas limosas amarillas, las calcarenitas y las mangas verdes, encontrándose estas últimas intercaladas a techo dentro de las calcarenitas. Respecto a la clase de exposición y el tipo de ambiente, en el estudio geotécnico se observa que es de tipo IIa, lo cual se recomienda un tipo de cemento ordinario. Por último, el tipo de cimentación que propone el estudio geotécnico es el de zapatas arriostradas mediante vigas de atado. Dicha cimentación será hormigonada in situ y, además, se recomienda que se construya a una profundidad mínima de 1,5 m. Un dato interesante, el cual posteriormente podrá ser de utilidad en este proyecto, es el valor de la tensión admisible del terreno, que según los cálculos que realiza el estudio geotécnico es igual a: 𝑇$%& =2,9,𝑘𝑔/𝑐𝑚' 19 REFERENCIAS • WEB: https://www.kaizenai.com/bim • WEB: https://www.conceptbim.com • WEB: https://seystic.com • WEB: https://www.bimnd.es/lod-la-metodologia-bim/ • WEB: https://multitubo.es/7-dimensiones-de-bim-conocelas/ • WEB: http://sabs.in/sabs_bim/BIM_Model_Development_at_varying_LOD.html • WEB: https://www.bimtool.com/About • WEB: https://blog.acaddemia.com/dimensiones-que-abarcamos-con-un-modelo-bim/ • WEB: https://www.espaciobim.com • WEB: https://www.arquiparados.com/t583-cad-vs-bim-quien-ganara-esta-guerra • WEB: https://www.esmartcity.es/comunicaciones/construyendo-ciudades-inteligentes-bim-building- information-modeling • WEB: https://www.bimcommunity.com/news/load/329/la-situacion-actual-del-bim-en-el- mundo/view_original • WEB: https://arquitecturayempresa.es/noticia/bim-en-el-mundo-implantacion-de-la-nueva- metodologia-en-el-sector-de-la-arquitectura • WEB: https://www.ceramicafuste.com/es/bovedilla-ceramica-de-60-y-70-entre-ejes/519 • WEB: https://www.solostocks.com/venta-productos/piedra-material-cantera/marmol/baldosasmarmol-crema-marfil-beige-10592525 • WEB: http://alsimet.es/es/noticias/vigas-ipn-perfil-estructural-hierro • WEB: https://www.rockwool.es/aplicaciones/cubiertas/cubierta-plana/cubierta-deck/cubierta-deck- deckrock-lbm-fa/ • WEB: https://reveton.com/impermeabilizacion-de-cubiertas/ • WEB: https://www.rfaeco.com/que-es-revit-de-autodesk-y-para-que-sirve/ • TFG: Modelado BIM para el proyecto de una edificación destinada a la venta y mantenimiento de automóviles en el polígono Nuevo Jaén, Luis Linde Torres, Universidad de Jaén. vii ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1 – Valores característicos de las sobrecargas de uso 5 Tabla 2 – Valores característicos de las sobrecargas de uso de la estructura 6 Tabla 3 – Coeficiente para el tipo de entrono 8 Tabla 4 – Coeficientes de exposición 9 Tabla 5 – Coeficiente Eólico para cubierta plana 10 Tabla 6 – Dimensiones del Caso N.1.a 11 Tabla 7 – Obtención áreas de influencia Caso N.1.a 11 Tabla 8 – Coeficientes Eólicos de las zonas de influencia del Caso N.1.a 11 Tabla 9 – Presión estática de las zonas de influencia del Caso N.1.a 12 Tabla 10 – Presión estática distribuida del Caso N.1.a 12 Tabla 11 – Dimensiones del Caso N.1.b 13 Tabla 12 – Obtención áreas de influencia Caso N.1.b 13 Tabla 13 – Coeficientes Eólicos de las zonas de influencia del Caso N.1.b 13 Tabla 14 – Presión estática de las zonas de influencia del Caso N.1.b 13 Tabla 15 – Presión estática distribuida del Caso N.1.b 13 Tabla 16 – Dimensiones del Caso N.2.a 14 Tabla 17 – Obtención áreas de influencia Caso N.2.a 14 Tabla 18 – Coeficientes Eólicos de las zonas de influencia del Caso N.2.a 14 Tabla 19 – Presión estática de las zonas de influencia del Caso N.2.a 14 Tabla 20 – Presión estática distribuida del Caso N.2.a 14 Tabla 21 – Dimensiones del Caso N.2.b 15 Tabla 22 – Obtención áreas de influencia Caso N.2.b 15 Tabla 23 – Coeficientes Eólicos de las zonas de influencia del Caso N.2.b 15 Tabla 24 – Presión estática de las zonas de influencia del Caso N.2.b 15 Tabla 25 – Presión estática distribuida del Caso N.2.b 15 Tabla 26 – Dimensiones del Caso N.3.a 16 Tabla 27 – Obtención áreas de influencia Caso N.3.a 16 Tabla 28 – Coeficientes Eólicos de las zonas de influencia del Caso N.3.a 16 Tabla 29 – Presión estática de las zonas de influencia del Caso N.3.a 16 Tabla 30 – Presión estática distribuida del Caso N.3.a 16 Tabla 31 – Dimensiones del Caso N.3.b 17 Tabla 32 – Obtención áreas de influencia Caso N.3.b 17 Tabla 33 – Coeficientes Eólicos de las zonas de influencia del Caso N.3.b 17 Tabla 34 – Presión estática de las zonas de influencia del Caso N.3.b 17 Tabla 35 – Presión estática distribuida del Caso N.3.a 17 Tabla 36 – Dimensiones del Caso S.1.a 18 Tabla 37 – Obtención áreas de influencia Caso S.1.a 18 Tabla 38 – Coeficientes Eólicos de las zonas de influencia del Caso S.1.a 18 Tabla 39 – Presión estática de las zonas de influencia del Caso S.1.a 18 Tabla 40 – Presión estática distribuida del Caso S.1.a 18 Tabla 41 – Dimensiones del Caso S.1.b 19 Tabla 42 – Obtención áreas de influencia Caso S.1.b 19 Tabla 43 – Coeficientes Eólicos de las zonas de influencia del Caso S.1.b 19 Tabla 44 – Presión estática de las zonas de influencia del Caso S.1.b 19 viii Tabla 45 – Presión estática distribuida del Caso S.1.b 19 Tabla 46 – Dimensiones del Caso S.2.a 20 Tabla 47 – Obtención áreas de influencia Caso S.2.a 20 Tabla 48 – Coeficientes Eólicos de las zonas de influencia del Caso S.2.a 20 Tabla 49 – Presión estática de las zonas de influencia del Caso S.2.a 20 Tabla 50 – Presión estática distribuida del Caso S.2.a 20 Tabla 51 – Dimensiones del Caso S.2.b 21 Tabla 52 – Obtención áreas de influencia Caso S.2.b 21 Tabla 53 – Coeficientes Eólicos de las zonas de influencia del Caso S.2.b 21 Tabla 54 – Presión estática de las zonas de influencia del Caso S.2.b 21 Tabla 55 – Presión estática distribuida del Caso S.2.b 21 Tabla 56 – Dimensiones del Caso S.3.a 22 Tabla 57 – Obtención áreas de influencia Caso S.3.a 22 Tabla 58 – Coeficientes Eólicos de las zonas de influencia del Caso S.3.a 22 Tabla 59 – Presión estática de las zonas de influencia del Caso S.3.a 22 Tabla 60 – Presión estática distribuida del Caso S.3.a 22 Tabla 61 – Dimensiones del Caso S.3.b 23 Tabla 62 – Obtención áreas de influencia Caso S.3.b 23 Tabla 63 – Coeficientes Eólicos de las zonas de influencia del Caso S.3.b 23 Tabla 64 – Presión estática de las zonas de influencia del Caso S.3.b 23 Tabla 65 – Presión estática distribuida del Caso S.3.b 23 Tabla 66 – Dimensiones del Caso O.1.a 24 Tabla 67 – Obtención áreas de influencia Caso O.1.a 24 Tabla 68 – Coeficientes Eólicos de las zonas de influencia del Caso O.1.a 24 Tabla 69 – Presión estática de las zonas de influencia del Caso O.1.a 24 Tabla 70 – Presión estática distribuida del Caso O.1.a 24 Tabla 71 – Dimensiones del Caso O.1.b 25 Tabla 72 – Obtención áreas de influencia Caso O.1.b 25 Tabla 73 – Coeficientes Eólicos de las zonas de influencia del Caso O.1.b 25 Tabla 74 – Presión estática de las zonas de influencia del Caso O.1.b 25 Tabla 75 – Presión estática distribuida del Caso O.1.b 25 Tabla 76 – Dimensiones del Caso O.2.a 26 Tabla 77 – Obtención áreas de influencia Caso O.2.a 26 Tabla 78 – Coeficientes Eólicos de las zonas de influencia del Caso O.2.a 26 Tabla 79 – Presión estática de las zonas de influencia del Caso O.2.a 26 Tabla 80 – Presión estática distribuida del Caso O.2.a 26 Tabla 81 – Dimensiones del Caso O.2.b 27 Tabla 82 – Obtención áreas de influencia Caso O.2.b 27 Tabla 83 – Presión estática de las zonas de influencia del Caso O.2.b 27 Tabla 84 – Presión estática distribuida del Caso O.2.b 27 Tabla 85 – Dimensiones del Caso O.3.a 28 Tabla 86 – Obtención áreas de influencia Caso O.3.a 28 Tabla 87 – Coeficientes Eólicos de las zonas de influencia del Caso O.3.a 28 Tabla 88 – Presión estática de las zonas de influencia del Caso O.3.a 28 Tabla 89 – Presión estática distribuida del Caso O.3.a 28 Tabla 90 – Dimensiones del Caso O.3.b 29 Tabla 91 – Obtención áreas de influencia Caso O.3.b 29 Tabla 92 – Coeficientes Eólicos de las zonas de influencia del Caso O.3.b 29 Tabla 93 – Presión estática de las zonas de influencia del Caso O.3.b 29 Tabla 94 – Presión estática distribuida del Caso O.3.a 29 Tabla 95 – Dimensiones del Caso E.1.a 30 Tabla 96 – Obtención áreas de influencia Caso E.1.a 30 ix Tabla 97 – Coeficientes Eólicos de las zonas de influencia del Caso E.1.a 30 Tabla 98 – Presión estática de las zonas de influencia del Caso E.1.a 30 Tabla 99 – Presión estática distribuida del Caso E.1.a 30 Tabla 100 – Dimensiones del Caso E.1.b 31 Tabla 101 – Obtención áreas de influencia Caso E.1.b 31 Tabla 102 – Coeficientes Eólicos de las zonas de influencia del Caso E.1.b 31 Tabla 103 – Presión estática de las zonas de influencia del Caso E.1.b 31 Tabla 104 – Presión estática distribuida del Caso E.1.a 31 Tabla 105 – Coeficientes eólicos para edificios con forjados 32 Tabla 106 – Presión estática distribuida del Caso N.1 33 Tabla 107 – Presión estática distribuida del Caso N.2 33 Tabla 108 – Presión estática distribuida del Caso N.3 34 Tabla 109 – Presión estática distribuida del Caso S.1 34 Tabla 110 – Presión estática distribuida del Caso S.2 35 Tabla 111 – Presión estática distribuida del Caso S.3 35 Tabla 112 – Presión estática distribuida del Caso O.1 36 Tabla 113 – Presión estática distribuida del Caso O.2 37 Tabla 114 – Presión estática distribuida del Caso O.3 37 Tabla 115 – Presión estática distribuida del Caso E.1.a 38 Tabla 116 – Presión estática distribuida del Caso E.1.b 38 Tabla 117 – Presión estática distribuida del Caso E.1.c 39 Tabla 118 – Temperatura mínima del aire exterior en °C 40 Tabla 119 – Sobrecarga de nieve en capitales de provincia y ciudades autónomas 41 Tabla 120 – Sobrecarga de nieve en un terreno horizontal [kN/m²] 42 Tabla 121 – Coeficiente de respuesta 𝜷 46 Tabla 122 – Factor de distribución Zona 1: Altar 48 Tabla 123 – Factor de distribución Zona 2: Bancos 48 Tabla 124 – Factor de distribución Zona 3: Entrada 48 Tabla 125 – Fuerza sísmica equivalente de la Zona 1: Altar 49 Tabla 126 – Fuerza sísmica equivalente de la Zona 2: Bancos 49 Tabla 127 – Fuerza sísmica equivalente de la Zona 3: Entrada 49 Tabla 128 – Fuerza sísmica equivalente distribuida de la Cubierta Altar en el Caso A 52 Tabla 129 – Fuerza sísmica equivalente distribuida de la Cubierta Altar en el Caso B 52 Tabla 130 – Fuerza sísmica equivalente distribuida de la Planta Acceso Zona Bancos en el Caso A 53 Tabla 131 – Fuerza sísmica equivalente distribuida de la Planta Acceso Zona Bancos en el Caso B 54 Tabla 132 – Fuerza sísmica equivalente distribuida de la Cubierta Zona Bancos en el Caso A 55 Tabla 133 – Fuerza sísmica equivalente distribuida de la Cubierta Zona Bancos en el Caso B 55 Tabla 134 – Fuerza sísmica equivalente distribuida de la Planta Acceso Zona Entrada en el Caso A 56 Tabla 135 – Fuerza sísmica equivalente distribuida de la Planta Acceso Zona Entrada en el Caso B 56 Tabla 136 – Fuerza sísmica equivalente distribuida de la Planta Coro en el Caso A 57 Tabla 137 – Fuerza sísmica equivalente distribuida de la Planta Coro en el Caso B 57 Tabla 138 – Fuerza sísmica equivalente distribuida de la Cubierta Entrada en el Caso A 58 Tabla 139 – Fuerza sísmica equivalente distribuida de la Cubierta Entrada en el Caso B 58 1 1 INTRODUCCIÓN n el presente capítulo se explica el objetivo de esta segunda memoria y el alcance que tiene, realizando de esta manera un breve resumen del Documento Básico en el que se basa. 1.1 Objetivo La presente memoria tiene por objeto la descripción y justificación de las acciones que actúan sobre una capilla situada en el Colegio Highlands, al Suroeste de las afueras de la ciudad de Sevilla, permitiendo así el cálculo y diseño para su construcción. 1.2 Alcance Para la determinación de las acciones sobre los edificios, de modo que se verifique el cumplimiento de los requisitos de seguridad estructural y la aptitud al servicio, el Código Técnico establece que se ha de seguir el Documento Básico de Acciones en la Edificación (CTE DB-SE-AE). Dicho Documento Básico clasifica las acciones en tres tipos distintos: - Acciones Permanentes. Son aquellas que actúan en todo instante sobre el edificio y cuya posición es constante. - Acciones Variables. Son aquellas que pueden actuar o no sobre el edificio, como son las debidas al uso o las acciones climáticas. - Acciones Accidentales. Son aquellas que tiene una probabilidad baja de que ocurran, pero de gran importancia, como son los sismos o los incendios. En los siguientes capítulos se realiza el estudio de cada uno de estos tipos de acciones por separado. Los valores obtenidos se aplicarán posteriormente en la estructura modelada como cargas del tipo al que corresponda cada una de ellas. Estas acciones son consideradas hipótesis simples, pero habrá que estudiar las combinaciones de dichas hipótesis simples de manera que se ajusten a la realidad lo máximo posible. Esto se realizará más adelante en la Memoria de Modelado con ayuda del software Robot. E 3 2 ACCIONES PERMANENTES n el presente capítulo se exponen las acciones que actúan durante todo momento en el edificio del actual proyecto. En este tipo de acciones se tienen en cuenta el peso propio de los elementos estructurales, cerramientos, elementos separadores, la tabiquería y equipos fijos, entre otros. En Revit se tiene en cuenta el peso propio de los elementos estructurales que se han introducido en el modelo, en cambio los elementos arquitectónicos no, por lo que posteriormente habrá que introducirlos como cargas que se supondrán permanentes en las hipótesis de combinación de acciones. A continuación, se enumeran dichos elementos, su peso y de dónde se ha obtenido el valor de éste: - Bovedillas de cerámica para el forjado de la empresa Cerámica Fusté: 1. Para 60 cm de separación entre viguetas: 12 kg/pieza. 2. Para 80 cm de separación entre viguetas: 14 kg/pieza. - Cubierta tipo Deck sobre correas modelo HTK-75 de la empresa Hierros y Transformados: 32 kg/m². - Falso techo de la empresa Kingspan: 55 kg/ m², incluyendo material de agarre. - Solería. Baldosa hidráulica de 0,05 m de espesor, Anejo C del CTE DB SE-AE: 0,8 kN/ m². - Aislante lana de roca para protección de elementos metálicos. Empresa Rockwool: 4,8 kg/m². - Tabiquería formada por ladrillo de doble hoja con aislamiento multicapa aéreo y enlucido de yeso. Empresa ChovAcustic: 146,41 kg/ m². - Cerramiento exterior, compuesto por las capas comentadas con anterioridad: 325,75 kg/ m². - Vidrieras, Anejo C del CTE DB SE-AE: 0,35 kN/ m² incluyendo carpintería. - Instalaciones genéricas: 15 kg/ m². - Capa de arena: 16 kN/m³. E 5 3 ACCIONES VARIABLES n el presente capítulo se exponen las acciones que actúan de forma variable sobre el edificio del actual proyecto. En este tipo de acciones se tiene en cuenta la sobrecarga de uso, el viento, las acciones térmicas y la nieve. Dichas acciones, las cuales se ven en los siguientes apartados, varían según la ubicación, función de la edificación, tipo de cubierta, orientación y otras informaciones que afectan a la estructura. 3.1 Sobrecarga de uso El Documento Básico considera como sobrecarga de uso al peso de todo lo que puede gravitar sobre el edificio por razón de su uso, efectos que, por lo general, pueden simularse por la aplicación de una carga distribuida uniformemente. Asimismo, se deberá realizar comprobaciones locales de capacidad portante, considerándose para ello una carga concentrada actuando en cualquier punto de la zona. Según el Documento Básico, dicha carga concentrada deberá considerarse que actúa sobre una superficie cuadrada de 50 mm, de forma independiente y no simultánea con la distribuida uniformemente. Para este tipo de acciones, se pueden adoptar los valores característicos que establece la siguiente tabla obtenida del DB-SE-AE, los cuales se clasifican de acuerdo con el uso fundamental de cada zona: Tabla 1 – Valores característicos de las sobrecargas de uso E Acciones Accidentales 12 12 Para cada zona se ha obtenido de la siguiente forma el coeficiente eólico: - Para la Zona F se ha tenido que interpolar linealmente entre los cocientes de alturas ℎ*/ℎ 0,05 y 0,10 para áreas de A ≤ 1 m², ya que en este caso ℎ*/ℎ es 0,08, obteniéndose un coeficiente eólico igual a -1,88. - Para la Zona G se ha hecho el mismo procedimiento de interpolación lineal para los valores de A ≤ 1 m² y A ≥ 10 m² y, posteriormente, se ha hallado el coeficiente mediante la expresión que se mencionó anteriormente para áreas que se encuentran entre 1 y 10 m². Los valores de 𝐶*(,# y 𝐶*(,#, son -1,48 y -0,84, respectivamente, obteniéndose un coeficiente 𝐶*(,/ de valor -1,33. - Para la Zona H no hay duda, ya que tanto para el cociente de alturas ℎ*/ℎ igual a 0,05 o igual a 0,10 los valores del coeficiente eólico son igual a -0,7 para áreas de influencia de A ≥ 10 m². - Para la Zona I tampoco hay duda ya que siempre toma el valor 0,2, bien sea positivo o negativo, siendo la acción del viento de presión o succión, respectivamente. En este caso se ha tomado el valor positivo y se le llama Caso N.1 versión “a”, la “b”, como se verá más adelante, será la de succión y el valor del coeficiente de la Zona I será negativo. Una vez se tiene los coeficientes eólicos ya se puede calcular presión estática del viento sobre la cubierta. Para ello se necesita la expresión que se mencionó al principio de este apartado y que se recuerda a continuación: 𝑞(=𝑞)·𝑐(·𝑐* donde la presión dinámica y el coeficiente de exposición tienen los siguientes valores para el Caso N.1.a: - 𝑞)=0,42,kN/m² - 𝑐(=Ce.N.1=2,53 Y, por lo tanto, las presiones de las zonas de influencia son: Zonas F G H I 𝑞( [kN/m²] -2,00 -1,41 -0,74 0,21 Tabla 9 – Presión estática de las zonas de influencia del Caso N.1.a A la hora de aplicar estas presiones se hará como cargas lineales sobre las correas, por lo que habrá que multiplicar por las distancias de separación que hay entre éstas. Cada zona tendrá una separación diferente, en este caso son 0,825 m para la primera y última correa y 0,85 m para las intermedias. Finalmente, se realiza el último paso que es multiplicar las presiones de las zonas de influencia que se acaban de hallar con las distancias que se acaban de mencionar y obtener dichas cargas lineales que se introducirán en Revit: Zonas Valor [m] F [kN/m] G [kN/m] H [kN/m] I [ kN/m] Áreas de Influencia 0,850 -1,70 -1,20 -0,63 0,18 0,825 -1,65 -1,17 -0,61 0,18 Tabla 10 – Presión estática distribuida del Caso N.1.a 13 13 Diseño y cálculo de la estructura de una capilla mediante metodología BIM 3.2.3.1.2 Caso N.1.b Dimensiones para el cálculo de las zonas de influencia: b [m] hp [m] h [m] 2h [m] e [m] d [m] A [m²] h-/h 6,00 0,93 12,20 24,40 6,00 16,04 96,24 0,08 Tabla 11 – Dimensiones del Caso N.1.b Cálculo de las áreas de las zonas de influencia: Zonas F G H I Fórmulas e/4 e/10 b - (2·(e/4)) e/10 b e/2 - e/10 b d - e/2 Distancias [m] 1,50 0,60 3,00 0,60 6,00 2,40 6,00 13,04 Áreas [m²] 0,90 1,80 14,40 78,24 Tabla 12 – Obtención áreas de influencia Caso N.1.b Valores obtenidos de los coeficientes eólicos de las zonas de influencia: Zonas F G H I C-.,A -1,88 -1,33 -0,70 -0,20 Tabla 13 – Coeficientes Eólicos de las zonas de influencia del Caso N.1.b Presiones estáticas obtenidas de las zonas de influencia: Zonas F G H I 𝑞( [kN/m²] -2,00 -1,41 -0,74 -0,21 Tabla 14 – Presión estática de las zonas de influencia del Caso N.1.b Presiones estáticas distribuidas obtenidas de las zonas de influencia: Zonas Valor [m] F [kN/m] G [kN/m] H [kN/m] I [ kN/m] Áreas de Influencia 0,850 -1,70 -1,20 -0,63 -0,18 0,825 -1,65 -1,17 -0,61 -0,18 Tabla 15 – Presión estática distribuida del Caso N.1.b Acciones Accidentales 14 14 3.2.3.1.3 Caso N.2.a Dimensiones para el cálculo de las zonas de influencia: b [m] hp [m] h [m] 2h [m] e [m] d [m] A [m²] h-/h 21,65 0,37 10,28 20,56 20,56 16,04 347,27 0,04 Tabla 16 – Dimensiones del Caso N.2.a Cálculo de las áreas de las zonas de influencia: Zonas F G H I Fórmulas e/4 e/10 b - (2·(e/4)) e/10 b e/2 - e/10 b d - e/2 Distancias [m] 5,14 2,06 11,37 2,06 21,65 8,22 21,65 5,76 Áreas [m²] 10,57 23,38 178,05 124,70 Tabla 17 – Obtención áreas de influencia Caso N.2.a Valores obtenidos de los coeficientes eólicos de las zonas de influencia: Zonas F G H I C-.,A -1,48 -0,98 -0,70 0,20 Tabla 18 – Coeficientes Eólicos de las zonas de influencia del Caso N.2.a Presiones estáticas obtenidas de las zonas de influencia: Zonas F G H I 𝑞( [kN/m²] -1,49 -0,98 -0,70 0,20 Tabla 19 – Presión estática de las zonas de influencia del Caso N.2.a Presiones estáticas distribuidas obtenidas de las zonas de influencia: Zonas Valor [m] F [kN/m] G [kN/m] H [kN/m] I [kN/m] Áreas de Influencia 2,700 -4,01 -2,66 -1,90 0,54 2,100 -3,12 -2,07 -1,48 0,42 1,100 -1,63 -1,08 -0,77 0,22 Tabla 20 – Presión estática distribuida del Caso N.2.a 15 15 Diseño y cálculo de la estructura de una capilla mediante metodología BIM 3.2.3.1.4 Caso N.2.b Dimensiones para el cálculo de las zonas de influencia: b [m] hp [m] h [m] 2h [m] e [m] d [m] A [m²] h-/h 21,65 0,37 10,28 20,56 20,56 16,04 347,27 0,04 Tabla 21 – Dimensiones del Caso N.2.b Cálculo de las áreas de las zonas de influencia: Zonas F G H I Fórmulas e/4 e/10 b - (2·(e/4)) e/10 b e/2 - e/10 b d - e/2 Distancias [m] 5,14 2,06 11,37 2,06 21,65 8,22 21,65 5,76 Áreas [m²] 10,57 23,38 178,05 124,70 Tabla 22 – Obtención áreas de influencia Caso N.2.b Valores obtenidos de los coeficientes eólicos de las zonas de influencia: Zonas F G H I C-.,A -1,48 -0,98 -0,70 -0,20 Tabla 23 – Coeficientes Eólicos de las zonas de influencia del Caso N.2.b Presiones estáticas obtenidas de las zonas de influencia: Zonas F G H I 𝑞( [kN/m²] -1,49 -0,98 -0,70 -0,20 Tabla 24 – Presión estática de las zonas de influencia del Caso N.2.b Presiones estáticas distribuidas obtenidas de las zonas de influencia: Zonas Valor [m] F [kN/m] G [kN/m] H [kN/m] I [kN/m] Áreas de Influencia 2,700 -4,01 -2,66 -1,90 -0,54 2,100 -3,12 -2,07 -1,48 -0,42 1,100 -1,63 -1,08 -0,77 -0,22 Tabla 25 – Presión estática distribuida del Caso N.2.b Acciones Accidentales 16 16 3.2.3.1.5 Caso N.3.a Dimensiones para el cálculo de las zonas de influencia: b [m] hp [m] h [m] 2h [m] e [m] d [m] A [m²] h-/h 5,36 0,25 8,40 16,80 5,36 17,39 93,21 0,03 Tabla 26 – Dimensiones del Caso N.3.a Cálculo de las áreas de las zonas de influencia: Zonas F G H I Fórmulas e/4 e/10 b - (2·(e/4)) e/10 b e/2 - e/10 b d - e/2 Distancias [m] 1,33 0,54 2,68 0,54 5,36 2,14 5,36 14,71 Áreas [m²] 0,72 1,44 11,49 78,85 Tabla 27 – Obtención áreas de influencia Caso N.3.a Valores obtenidos de los coeficientes eólicos de las zonas de influencia: Zonas F G H I C-.,A -2,16 -1,71 -0,71 0,20 Tabla 28 – Coeficientes Eólicos de las zonas de influencia del Caso N.3.a Presiones estáticas obtenidas de las zonas de influencia: Zonas F G H I 𝑞( [kN/m²] -2,05 -1,62 -0,67 0,19 Tabla 29 – Presión estática de las zonas de influencia del Caso N.3.a Presiones estáticas distribuidas obtenidas de las zonas de influencia: Zonas Valor [m] F [kN/m] G [kN/m] H [kN/m] I [ kN/m] Áreas de Influencia 0,800 -1,64 -1,30 -0,54 0,15 0,700 -1,44 -1,14 -0,47 0,13 Tabla 30 – Presión estática distribuida del Caso N.3.a 17 17 Diseño y cálculo de la estructura de una capilla mediante metodología BIM 3.2.3.1.6 Caso N.3.b Dimensiones para el cálculo de las zonas de influencia: b [m] hp [m] h [m] 2h [m] e [m] d [m] A [m²] h-/h 5,36 0,25 8,40 16,80 5,36 17,39 93,21 0,03 Tabla 31 – Dimensiones del Caso N.3.b Cálculo de las áreas de las zonas de influencia: Zonas F G H I Fórmulas e/4 e/10 b - (2·(e/4)) e/10 b e/2 - e/10 b d - e/2 Distancias [m] 1,33 0,54 2,68 0,54 5,36 2,14 5,36 14,71 Áreas [m²] 0,72 1,44 11,49 78,85 Tabla 32 – Obtención áreas de influencia Caso N.3.b Valores obtenidos de los coeficientes eólicos de las zonas de influencia: Zonas F G H I C-.,A -2,16 -1,71 -0,71 -0,20 Tabla 33 – Coeficientes Eólicos de las zonas de influencia del Caso N.3.b Presiones estáticas obtenidas de las zonas de influencia: Zonas F G H I 𝑞( [kN/m²] -2,05 -1,62 -0,67 -0,19 Tabla 34 – Presión estática de las zonas de influencia del Caso N.3.b Presiones estáticas distribuidas obtenidas de las zonas de influencia: Zonas Valor [m] F [kN/m] G [kN/m] H [kN/m] I [ kN/m] Áreas de Influencia 0,800 -1,64 -1,30 -0,54 -0,15 0,700 -1,44 -1,14 -0,47 -0,13 Tabla 35 – Presión estática distribuida del Caso N.3.a Acciones Accidentales 18 18 3.2.3.1.7 Caso S.1.a Dimensiones para el cálculo de las zonas de influencia: b [m] hp [m] h [m] 2h [m] e [m] d [m] A [m²] h-/h 6,00 0,93 11,40 22,80 6,00 16,04 96,24 0,08 Tabla 36 – Dimensiones del Caso S.1.a Cálculo de las áreas de las zonas de influencia: Zonas F G H I Fórmulas e/4 e/10 b - (2·(e/4)) e/10 b e/2 - e/10 b d - e/2 Distancias [m] 1,50 0,60 3,00 0,60 6,00 2,40 6,0 13,04 Áreas [m²] 0,90 1,80 14,40 78,24 Tabla 37 – Obtención áreas de influencia Caso S.1.a Valores obtenidos de los coeficientes eólicos de las zonas de influencia: Zonas F G H I C-.,A -1,88 -1,33 -0,70 0,20 Tabla 38 – Coeficientes Eólicos de las zonas de influencia del Caso S.1.a Presiones estáticas obtenidas de las zonas de influencia: Zonas F G H I 𝑞( [kN/m²] -1,97 -1,39 -0,73 0,21 Tabla 39 – Presión estática de las zonas de influencia del Caso S.1.a Presiones estáticas distribuidas obtenidas de las zonas de influencia: Zonas Valor [m] F [kN/m] G [kN/m] H [kN/m] I [ kN/m] Áreas de Influencia 0,850 -1,67 -1,18 -0,54 0,18 0,825 -1,62 -1,15 -0,47 0,13 Tabla 40 – Presión estática distribuida del Caso S.1.a 19 19 Diseño y cálculo de la estructura de una capilla mediante metodología BIM 3.2.3.1.8 Caso S.1.b Dimensiones para el cálculo de las zonas de influencia: b [m] hp [m] h [m] 2h [m] e [m] d [m] A [m²] h-/h 6,00 0,93 11,40 22,80 6,00 16,04 96,24 0,08 Tabla 41 – Dimensiones del Caso S.1.b Cálculo de las áreas de las zonas de influencia: Zonas F G H I Fórmulas e/4 e/10 b - (2·(e/4)) e/10 b e/2 - e/10 b d - e/2 Distancias [m] 1,50 0,60 3,00 0,60 6,00 2,40 6,0 13,04 Áreas [m²] 0,90 1,80 14,40 78,24 Tabla 42 – Obtención áreas de influencia Caso S.1.b Valores obtenidos de los coeficientes eólicos de las zonas de influencia: Zonas F G H I C-.,A -1,88 -1,33 -0,70 -0,20 Tabla 43 – Coeficientes Eólicos de las zonas de influencia del Caso S.1.b Presiones estáticas obtenidas de las zonas de influencia: Zonas F G H I 𝑞( [kN/m²] -1,97 -1,39 -0,73 -0,21 Tabla 44 – Presión estática de las zonas de influencia del Caso S.1.b Presiones estáticas distribuidas obtenidas de las zonas de influencia: Zonas Valor [m] F [kN/m] G [kN/m] H [kN/m] I [ kN/m] Áreas de Influencia 0,850 -1,67 -1,18 -0,54 -0,18 0,825 -1,62 -1,15 -0,47 -0,13 Tabla 45 – Presión estática distribuida del Caso S.1.b Acciones Accidentales 20 20 3.2.3.1.9 Caso S.2.a Dimensiones para el cálculo de las zonas de influencia: b [m] hp [m] h [m] 2h [m] e [m] d [m] A [m²] h-/h 21,65 0,37 8,83 17,66 17,66 16,04 347,27 0,04 Tabla 46 – Dimensiones del Caso S.2.a Cálculo de las áreas de las zonas de influencia: Zonas F G H I Fórmulas e/4 e/10 b - (2·(e/4)) e/10 b e/2 - e/10 b d - e/2 Distancias [m] 4,42 1,77 12,82 1,77 21,65 7,06 21,65 7,21 Áreas [m²] 7,80 22,64 152,94 156,10 Tabla 47 – Obtención áreas de influencia Caso S.2.a Valores obtenidos de los coeficientes eólicos de las zonas de influencia: Zonas F G H I C-.,A -1,55 -0,98 -0,70 0,20 Tabla 48 – Coeficientes Eólicos de las zonas de influencia del Caso S.2.a Presiones estáticas obtenidas de las zonas de influencia: Zonas F G H I 𝑞( [kN/m²] -1,50 -0,95 -0,68 0,19 Tabla 49 – Presión estática de las zonas de influencia del Caso S.2.a Presiones estáticas distribuidas obtenidas de las zonas de influencia: Zonas Valor [m] F [kN/m] G [kN/m] H [kN/m] I [kN/m] Áreas de Influencia 2,700 -4,04 -2,56 -1,83 0,52 2,100 -3,14 -1,99 -1,42 0,40 1,100 -1,65 -1,04 -0,74 0,21 Tabla 50 – Presión estática distribuida del Caso S.2.a 21 21 Diseño y cálculo de la estructura de una capilla mediante metodología BIM 3.2.3.1.10 Caso S.2.b Dimensiones para el cálculo de las zonas de influencia: b [m] hp [m] h [m] 2h [m] e [m] d [m] A [m²] h-/h 21,65 0,37 8,83 17,66 17,66 16,04 347,27 0,04 Tabla 51 – Dimensiones del Caso S.2.b Cálculo de las áreas de las zonas de influencia: Zonas F G H I Fórmulas e/4 e/10 b - (2·(e/4)) e/10 b e/2 - e/10 b d - e/2 Distancias [m] 4,42 1,77 12,82 1,77 21,65 7,06 21,65 7,21 Áreas [m²] 7,80 22,64 152,94 156,10 Tabla 52 – Obtención áreas de influencia Caso S.2.b Valores obtenidos de los coeficientes eólicos de las zonas de influencia: Zonas F G H I C-.,A -1,55 -0,98 -0,70 -0,20 Tabla 53 – Coeficientes Eólicos de las zonas de influencia del Caso S.2.b Presiones estáticas obtenidas de las zonas de influencia: Zonas F G H I 𝑞( [kN/m²] -1,50 -0,95 -0,68 -0,19 Tabla 54 – Presión estática de las zonas de influencia del Caso S.2.b Presiones estáticas distribuidas obtenidas de las zonas de influencia: Zonas Valor [m] F [kN/m] G [kN/m] H [kN/m] I [kN/m] Áreas de Influencia 2,700 -4,04 -2,56 -1,83 -0,52 2,100 -3,14 -1,99 -1,42 -0,40 1,100 -1,65 -1,04 -0,74 -0,21 Tabla 55 – Presión estática distribuida del Caso S.2.b Acciones Accidentales 28 28 3.2.3.1.17 Caso O.3.a Dimensiones para el cálculo de las zonas de influencia: b [m] hp [m] h [m] 2h [m] e [m] d [m] A [m²] h-/h 17,39 0,25 6,45 12,90 5,36 5,36 93,21 0,04 Tabla 85 – Dimensiones del Caso O.3.a Cálculo de las áreas de las zonas de influencia: Zonas F G H I Fórmulas e/4 e/10 b - (2·(e/4)) e/10 b e/2 - e/10 b d - e/2 Distancias [m] 1,34 0,54 14,71 0,54 17,39 2,14 17,39 2,68 Áreas [m²] 0,72 7,88 37,28 46,61 Tabla 86 – Obtención áreas de influencia Caso O.3.a Valores obtenidos de los coeficientes eólicos de las zonas de influencia: Zonas F G H I C-.,A -2,08 -1,09 -0,70 0,20 Tabla 87 – Coeficientes Eólicos de las zonas de influencia del Caso O.3.a Presiones estáticas obtenidas de las zonas de influencia: Zonas F G H I 𝑞( [kN/m²] -1,83 -0,96 -0,62 0,18 Tabla 88 – Presión estática de las zonas de influencia del Caso O.3.a Presiones estáticas distribuidas obtenidas de las zonas de influencia: Zonas Valor [m] F [kN/m] G [kN/m] H [kN/m] I [ kN/m] Áreas de Influencia 0,800 -1,47 -0,77 -0,49 0,14 0,700 -1,28 -0,67 -0,43 0,12 Tabla 89 – Presión estática distribuida del Caso O.3.a 29 29 Diseño y cálculo de la estructura de una capilla mediante metodología BIM 3.2.3.1.18 Caso O.3.b Dimensiones para el cálculo de las zonas de influencia: b [m] hp [m] h [m] 2h [m] e [m] d [m] A [m²] h-/h 17,39 0,25 6,45 12,90 5,36 5,36 93,21 0,04 Tabla 90 – Dimensiones del Caso O.3.b Cálculo de las áreas de las zonas de influencia: Zonas F G H I Fórmulas e/4 e/10 b - (2·(e/4)) e/10 b e/2 - e/10 b d - e/2 Distancias [m] 1,34 0,54 14,71 0,54 17,39 2,14 17,39 2,68 Áreas [m²] 0,72 7,88 37,28 46,61 Tabla 91 – Obtención áreas de influencia Caso O.3.b Valores obtenidos de los coeficientes eólicos de las zonas de influencia: Zonas F G H I C-.,A -2,08 -1,09 -0,70 -0,20 Tabla 92 – Coeficientes Eólicos de las zonas de influencia del Caso O.3.b Presiones estáticas obtenidas de las zonas de influencia: Zonas F G H I 𝑞( [kN/m²] -1,83 -0,96 -0,62 -0,18 Tabla 93 – Presión estática de las zonas de influencia del Caso O.3.b Presiones estáticas distribuidas obtenidas de las zonas de influencia: Zonas Valor [m] F [kN/m] G [kN/m] H [kN/m] I [ kN/m] Áreas de Influencia 0,800 -1,47 -0,77 -0,49 -0,14 0,700 -1,28 -0,67 -0,43 -0,12 Tabla 94 – Presión estática distribuida del Caso O.3.a Acciones Accidentales 30 30 3.2.3.1.19 Caso E.1.a Dimensiones para el cálculo de las zonas de influencia: b [m] hp [m] h [m] 2h [m] e [m] d [m] A [m²] h-/h 16,04 0,93 11,40 22,80 6,00 6,00 96,24 0,08 Tabla 95 – Dimensiones del Caso E.1.a Cálculo de las áreas de las zonas de influencia: Zonas F G H I Fórmulas e/4 e/10 b - (2·(e/4)) e/10 b e/2 - e/10 b d - e/2 Distancias [m] 1,50 0,60 13,04 0,60 16,04 2,40 16,04 3,0 Áreas [m²] 0,90 7,82 38,50 48,12 Tabla 96 – Obtención áreas de influencia Caso E.1.a Valores obtenidos de los coeficientes eólicos de las zonas de influencia: Zonas F G H I C-.,A -1,88 -0,91 -0,70 0,20 Tabla 97 – Coeficientes Eólicos de las zonas de influencia del Caso E.1.a Presiones estáticas obtenidas de las zonas de influencia: Zonas F G H I 𝑞( [kN/m²] -1,97 -0,95 -0,73 0,21 Tabla 98 – Presión estática de las zonas de influencia del Caso E.1.a Presiones estáticas distribuidas obtenidas de las zonas de influencia: Zonas Valor [m] F [kN/m] G [kN/m] H [kN/m] I [ kN/m] Áreas de Influencia 0,850 -1,67 -0,81 -0,62 0,18 0,825 -1,62 -0,79 -0,60 0,17 Tabla 99 – Presión estática distribuida del Caso E.1.a 31 31 Diseño y cálculo de la estructura de una capilla mediante metodología BIM 3.2.3.1.20 Caso E.1.b Dimensiones para el cálculo de las zonas de influencia: b [m] hp [m] h [m] 2h [m] e [m] d [m] A [m²] h-/h 16,04 0,93 11,40 22,80 6,00 6,00 96,24 0,08 Tabla 100 – Dimensiones del Caso E.1.b Cálculo de las áreas de las zonas de influencia: Zonas F G H I Fórmulas e/4 e/10 b - (2*(e/4)) e/10 b e/2 - e/10 b d - e/2 Distancias [m] 1,50 0,60 13,04 0,60 16,04 2,40 16,04 3,0 Áreas [m²] 0,90 7,82 38,50 48,12 Tabla 101 – Obtención áreas de influencia Caso E.1.b Valores obtenidos de los coeficientes eólicos de las zonas de influencia: Zonas F G H I C-.,A -1,88 -0,91 -0,70 -0,20 Tabla 102 – Coeficientes Eólicos de las zonas de influencia del Caso E.1.b Presiones estáticas obtenidas de las zonas de influencia: Zonas F G H I 𝑞( [kN/m²] -1,97 -0,95 -0,73 -0,21 Tabla 103 – Presión estática de las zonas de influencia del Caso E.1.b Presiones estáticas distribuidas obtenidas de las zonas de influencia: Zonas Valor [m] F [kN/m] G [kN/m] H [kN/m] I [ kN/m] Áreas de Influencia 0,850 -1,67 -0,81 -0,62 -0,18 0,825 -1,62 -0,78 -0,60 -0,17 Tabla 104 – Presión estática distribuida del Caso E.1.a Acciones Accidentales 32 32 3.2.3.2 Coeficiente de presión exterior o eólico de los laterales En el caso de la acción del viento en los laterales de la construcción, al ser un edificio con forjados conectados a las fachadas a intervalos regulares, el Documento Básico de Acciones en la Edificación dice que bastará considerar los coeficientes eólicos globales a barlovento y sotavento, aplicando la acción del viento a la superficie proyección del volumen edificado en un plano perpendicular a la dirección del viento. El Documento Básico dice que se podrán adoptar los coeficientes eólicos de la siguiente tabla según la esbeltez en el plano paralelo al viento: Tabla 105 – Coeficientes eólicos para edificios con forjados La codificación de los casos sigue la misma regla que los coeficientes de exposición y que los coeficientes eólicos de la cubierta. Tal y como se hizo con estos que se acaban de mencionar, también se va a desarrollar el procedimiento de cómo se obtiene el coeficiente eólico de los laterales en uno de los casos y, seguidamente, la presión estática del viento, pero para el resto de los casos solamente se adjuntarán los resultados finales. 3.2.3.2.1 Caso N.1 Lo primero será calcular la esbeltez de la edificación según el plano paralelo a la dirección Norte, para ello será de ayuda los esquemas de la división por zonas que se utilizó anteriormente en los que se indicaban las alturas según la orientación y las acotaciones de dichas zonas. Para este caso se tiene que: 𝐸𝑠𝑏𝑒𝑙𝑡𝑒𝑧 =ℎ 𝑑=13,13 16,04≈0,8186 En la tabla anterior, se observa que hay valores de los coeficientes para esbelteces iguales a 0,75 y 1,00, por lo que habrá que interpolar. Interpolando linealmente, tal y como se hizo para los cocientes de alturas en los coeficientes eólicos de la cubierta, se obtienen los siguientes resultados: - Coeficiente de presión: 𝐶*=0,8 - Coeficiente de succión: 𝐶0≈−0,427 Una vez se haya obtenido los coeficientes, se procede a calcular la presión estática: - 𝑞(!=𝑞)·𝑐(·𝑐*=0,42·2,53·0,8≈0,85,𝑘𝑁/𝑚² - 𝑞("=𝑞)·𝑐(·𝑐0=0,42·2,49· ( −0,427 ) ≈−0,45,𝑘𝑁/𝑚² Hay que comentar que los coeficientes de exposición que se han utilizado son los respectivos a la superficie en la que se calcula la presión estática, es decir, para la presión estática a barlovento se utiliza 𝑐(=2,53 debido a su altura de 13,13 m, y para la superficie a sotavento se utiliza 𝑐(=2,49 debido su altura de 12,33 m. A la hora de aplicar estas presiones se hará como cargas lineales sobre los pilares de cada lado, por lo que habrá que multiplicar por las distancias de separación que hay entre éstos. Cada zona tendrá una separación diferente, en este caso son 3 m para el primer y último pilar y 6 m para los intermedios. Finalmente, se realiza el último paso que es multiplicar las presiones estáticas que se acaban de hallar por las distancias que se acaban de mencionar y obtener dichas cargas lineales que se introducirán en Revit: 33 33 Diseño y cálculo de la estructura de una capilla mediante metodología BIM Presión Distribuida Valor [m] Presión [kN/m] Succión [kN/m] Áreas de Influencia 6,00 5,10 -2,68 3,00 2,55 -1,34 Tabla 106 – Presión estática distribuida del Caso N.1 3.2.3.2.2 Caso N.2 La esbeltez es: 𝐸𝑠𝑏𝑒𝑙𝑡𝑒𝑧 =ℎ 𝑑=10,65 16,04≈0,664 Los coeficientes son: - Coeficiente de presión: 𝐶*≈0,77 - Coeficiente de succión: 𝐶0=−0,4 Las presiones estáticas que se obtienen son: - 𝑞(!=𝑞)·𝑐(!·𝑐*=0,42·2,39·0,77≈0,77,𝑘𝑁/𝑚² - 𝑞("=𝑞)·𝑐("·𝑐0=0,42·2,3· ( −0,4 ) ≈−0,39,𝑘𝑁/𝑚² Siendo los coeficientes de exposición 𝑐(!=2,39 y 𝑐("=2,3 los correspondientes a las alturas 10,65 m y 9,2 m, respectivamente. Las presiones estáticas distribuidas son: Presión Distribuida Valor [m] Presión [kN/m] Succión [kN/m] Áreas de Influencia 4,00 3,09 -1,55 2,00 1,55 -0,77 Tabla 107 – Presión estática distribuida del Caso N.2 3.2.3.2.3 Caso N.3 La esbeltez es: 𝐸𝑠𝑏𝑒𝑙𝑡𝑒𝑧 =ℎ 𝑑=8,65 17,39≈0,4974 Los coeficientes son: - Coeficiente de presión: 𝐶*=0,7 - Coeficiente de succión: 𝐶0≈−0,4 Las presiones estáticas que se obtienen son: - 𝑞(!=𝑞)·𝑐(·𝑐*=0,42·2,26·0,7≈0,67,𝑘𝑁/𝑚² Acciones Accidentales 34 34 - 𝑞("=𝑞)·𝑐(·𝑐0=0,42·2,12· ( −0,4 ) ≈−0,36,𝑘𝑁/𝑚² Siendo los coeficientes de exposición 𝑐(!=2,26 y 𝑐("=2,12 los correspondientes a las alturas 8,65 m y 6,9 m, respectivamente. Las presiones estáticas distribuidas son: Presión Distribuida Valor [m] Presión [kN/m] Succión [kN/m] Áreas de Influencia 5,50 3,65 -1,96 2,75 1,83 -0,98 Tabla 108 – Presión estática distribuida del Caso N.3 3.2.3.2.4 Caso S.1 La esbeltez es: 𝐸𝑠𝑏𝑒𝑙𝑡𝑒𝑧 =ℎ 𝑑=12,33 16,04≈0,7687 Los coeficientes son: - Coeficiente de presión: 𝐶*=0,8 - Coeficiente de succión: 𝐶0≈−0,407 Las presiones estáticas que se obtienen son: - 𝑞(!=𝑞)·𝑐(·𝑐*=0,42·2,49·0,8≈0,84,𝑘𝑁/𝑚² - 𝑞("=𝑞)·𝑐(·𝑐0=0,42·2,53· ( −0,407 ) ≈−0,44,𝑘𝑁/𝑚² Siendo los coeficientes de exposición 𝑐(!=2,49 y 𝑐("=2,53 los correspondientes a las alturas 12,33 m y 13,13 m, respectivamente. Las presiones estáticas distribuidas son: Presión Distribuida Valor [m] Presión [kN/m] Succión [kN/m] Áreas de Influencia 6,00 4,82 -2,59 3,00 2,41 -1,30 Tabla 109 – Presión estática distribuida del Caso S.1 3.2.3.2.5 Caso S.2 La esbeltez es: 𝐸𝑠𝑏𝑒𝑙𝑡𝑒𝑧 =ℎ 𝑑=9,2 16,04≈0,5736 Los coeficientes son: 35 35 Diseño y cálculo de la estructura de una capilla mediante metodología BIM - Coeficiente de presión: 𝐶*≈0,73 - Coeficiente de succión: 𝐶0=−0,4 Las presiones estáticas que se obtienen son: - 𝑞(!=𝑞)·𝑐(·𝑐*=0,42·2,3·0,73≈0,71,𝑘𝑁/𝑚² - 𝑞("=𝑞)·𝑐(·𝑐0=0,42·2,39· ( −0,4 ) ≈−0,41,𝑘𝑁/𝑚² Siendo los coeficientes de exposición 𝑐(!=2,3 y 𝑐("=2,39 los correspondientes a las alturas 9,2 m y 10,65 m, respectivamente. Las presiones estáticas distribuidas son: Presión Distribuida Valor [m] Presión [kN/m] Succión [kN/m] Áreas de Influencia 4,00 2,82 -1,61 2,00 1,41 -0,80 Tabla 110 – Presión estática distribuida del Caso S.2 3.2.3.2.6 Caso S.3 La esbeltez es: 𝐸𝑠𝑏𝑒𝑙𝑡𝑒𝑧 =ℎ 𝑑=6,9 17,39≈0,3968 Los coeficientes son: - Coeficiente de presión: 𝐶*=0,7 - Coeficiente de succión: 𝐶0≈−0,36 Las presiones estáticas que se obtienen son: - 𝑞(!=𝑞)·𝑐(·𝑐*=0,42·2,12·0,7≈0,63,𝑘𝑁/𝑚² - 𝑞("=𝑞)·𝑐(·𝑐0=0,42·2,26· ( −0,36 ) ≈−0,35,𝑘𝑁/𝑚² Siendo los coeficientes de exposición 𝑐(!=2,12 y 𝑐("=2,26 los correspondientes a las alturas 6,9 m y 8,65 m, respectivamente. Las presiones estáticas distribuidas son: Presión Distribuida Valor [m] Presión [kN/m] Succión [kN/m] Áreas de Influencia 5,50 3,43 -1,88 2,75 1,71 -0,94 Tabla 111 – Presión estática distribuida del Caso S.3 Acciones Accidentales 36 36 3.2.3.2.7 Caso O.1 La esbeltez es: 𝐸𝑠𝑏𝑒𝑙𝑡𝑒𝑧 =ℎ 𝑑=10,85 6≈1,8083 Los coeficientes son: - Coeficiente de presión: 𝐶*=0,8 - Coeficiente de succión: 𝐶0≈−0,615 Las presiones estáticas que se obtienen son: - 𝑞(!=𝑞)·𝑐(·𝑐*=0,42·2,4·0,8≈0,81,𝑘𝑁/𝑚² - 𝑞("=𝑞)·𝑐(·𝑐0=0,42·2,49· ( −0,615 ) ≈−0,65,𝑘𝑁/𝑚² Siendo los coeficientes de exposición 𝑐(!=2,40 y 𝑐("=2,49 los correspondientes a las alturas 10,83 m y 12,33 m, respectivamente. Las presiones estáticas distribuidas son: Presión Distribuida Valor [m] Presión [kN/m] Succión [kN/m] Áreas de Influencia 6,00 4,84 -3,86 3,00 2,42 -1,93 Tabla 112 – Presión estática distribuida del Caso O.1 3.2.3.2.8 Caso O.2 La esbeltez es: 𝐸𝑠𝑏𝑒𝑙𝑡𝑒𝑧 =ℎ 𝑑=7,7 27,65≈0,2785 Los coeficientes son: - Coeficiente de presión: 𝐶*=0,7 - Coeficiente de succión: 𝐶0≈−0,312 Las presiones estáticas que se obtienen son: - 𝑞(!=𝑞)·𝑐(·𝑐*=0,42·2,19·0,7≈0,65,𝑘𝑁/𝑚² - 𝑞("=𝑞)·𝑐(·𝑐0=0,42·2,49· ( −0,312 ) ≈−0,33,𝑘𝑁/𝑚² Siendo los coeficientes de exposición 𝑐(!=2,19 y 𝑐("=2,40 los correspondientes a las alturas 10,65 m y 9,2 m, respectivamente. Las presiones estáticas distribuidas son: 37 37 Diseño y cálculo de la estructura de una capilla mediante metodología BIM Presión Distribuida Valor [m] Presión [kN/m] Succión [kN/m] Áreas de Influencia 4,00 2,58 -1,30 2,00 1,29 -0,65 Tabla 113 – Presión estática distribuida del Caso O.2 3.2.3.2.9 Caso O.3 La esbeltez es: 𝐸𝑠𝑏𝑒𝑙𝑡𝑒𝑧 =ℎ 𝑑=6,7 33,01≈0,203 Los coeficientes son: - Coeficiente de presión: 𝐶*=0,7 - Coeficiente de succión: 𝐶0=−0,3 Las presiones estáticas que se obtienen son: - 𝑞(!=𝑞)·𝑐(·𝑐*=0,42·2,1·0,7≈0,62,𝑘𝑁/𝑚² - 𝑞("=𝑞)·𝑐(·𝑐0=0,42·2,49· ( −0,3 ) ≈−0,32,𝑘𝑁/𝑚² Siendo los coeficientes de exposición 𝑐(!=2,1 y 𝑐("=2,49 los correspondientes a las alturas 6,7 m y 12,33 m, respectivamente. Las presiones estáticas distribuidas son: Presión Distribuida Valor [m] Presión [kN/m] Succión [kN/m] Áreas de Influencia 6,00 3,70 -1,88 3,00 1,85 -0,94 Tabla 114 – Presión estática distribuida del Caso O.3 3.2.3.2.10 Caso E.1.a La esbeltez es: 𝐸𝑠𝑏𝑒𝑙𝑡𝑒𝑧 =ℎ 𝑑=12,33 6≈2,055 Los coeficientes son: - Coeficiente de presión: 𝐶*=0,8 - Coeficiente de succión: 𝐶0≈−0,622 Las presiones estáticas que se obtienen son: - 𝑞(!=𝑞)·𝑐(·𝑐*=0,42·2,49·0,8≈0,84,𝑘𝑁/𝑚² Acciones Accidentales 44 44 En los 3 casos el periodo fundamental es menor de 0,75 segundos, por lo que solo se ha de considerar el primer modo de vibración para los 3 modelos. Hay que comentar que para las 3 zonas se ha tomado como número de plantas sobre rasante: 2, 2 y 3, respectivamente. Esto es una más de las que se observan durante el proyecto, pero se ha de considerar la posibilidad de que se quiera habilitar una planta más por debajo de la planta acceso en algún momento durante la vida útil de la construcción. 4.1.2 Aceleración sísmica de cálculo La aceleración sísmica de cálculo, 𝑎5 , se define como: 𝑎5=𝑆·𝜌·𝑎) donde: - 𝑎) , es la aceleración sísmica básica. - 𝜌 , es el coeficiente adimensional de riesgo. - 𝑆 , es el coeficiente de amplificación del terreno. Se obtiene a continuación cada una de las variables necesarias para obtener la aceleración sísmica de cálculo. 4.1.2.1 Aceleración sísmica básica Esta aceleración es un valor característico de la aceleración horizontal de la superficie del terreno y se encuentra expresado con relación al valor de la gravedad, g. La peligrosidad sísmica del territorio nacional se define mediante el mapa de peligrosidad sísmica de la Ilustración 6, donde se obtiene que para la ciudad de Sevilla: 𝑎)=0,07𝑔 De este mismo mapa se puede obtener el coeficiente de contribución, K, el cual tiene en cuenta la influencia de los distintos tipos de terremotos esperados en la peligrosidad sísmica de cada punto. Ilustración 6 – Mapa de Peligrosidad Sísmica 45 45 Diseño y cálculo de la estructura de una capilla mediante metodología BIM 4.1.2.2 Coeficiente adimensional de riesgo El valor de este coeficiente es función de la probabilidad aceptable de que se exceda de 𝑎5 en el periodo de vida para el que está proyectada la construcción. Puede tomar los siguientes valores: - Construcciones de importancia normal, 𝜌=1,00 . - Construcciones de importancia especial, 𝜌=1,30 . Para el caso de la construcción del actual proyecto, al ser una capilla en un colegio se toma de importancia especial. 4.1.2.3 Coeficiente de amplificación del terreno El valor de este coeficiente depende del producto de la aceleración sísmica básica por el coeficiente adimensional del riesgo. Como 𝜌𝑎)≤0,1𝑔 , el coeficiente de amplificación del terreno roma el valor: 𝑆= 𝐶 1,25 Siendo C el coeficiente del terreno, el cual depende de las características geotécnicas del terreno de cimentación. Para saber el valor de este coeficiente se necesita saber el tipo de terreno de la ubicación donde se va a realizar la construcción. A partir de un estudio geotécnico de la zona se sabe que es un terreno tipo III, es decir, un suelo granular de compacidad media, done la velocidad de propagación de las ondas elásticas transversales o de cizalla están entre 400 y 200 m/s. En este tipo de terrenos el coeficiente de terreno es 𝐶 =1,6 . Por lo tanto: 𝑆= 𝐶 1,25=1,6 1,25=1,28 Una vez que se han calculado todas las variables necesarias se puede obtener el valor de la aceleración sísmica de cálculo mediante la expresión que se mencionó anteriormente: 𝑎5=𝑆·𝜌·𝑎)=1,28∗1,3∗0,07𝑔=0,11648𝑔,𝑚/𝑠' 4.1.3 Cálculo de la Fuerza Sísmica La fuerza sísmica estática equivalente, 𝐹62 , es la correspondiente a la planta k en el modo de vibración i. En el caso de la estructura del actual proyecto solo se considera el primero modo, por lo que se la fuerza vendrá dada por: 𝐹#2 =𝑠#2 ·𝑃2 donde: - 𝑃2 , es el peso correspondiente a la masa, 𝑚2 , de la planta k. - 𝑠#2 , es el coeficiente sísmico adimensional correspondiente a la planta k en el primer modo de vibración. Tiene el siguiente valor: 𝑠#2 = ( 𝑎5/𝑔 ) ·𝛼6·𝛽·𝜂#2 siendo: - 𝑎5 , la aceleración sísmica de cálculo, la cual se determinó anteriormente. - 𝑔 , la aceleración de la gravedad. Acciones Accidentales 46 46 - 𝛽 , el coeficiente de respuesta. - 𝜂#2 , el factor de distribución correspondiente a la planta k en el primer modo de vibración. - 𝛼6 , el coeficiente de valor: 1. 𝛼6=2,5 si 𝑇6≤𝑇7 2. 𝛼6=2,5· ( 𝑇7/𝑇6 ) si 𝑇6>𝑇7 siendo a su vez: - 𝑇6 , el periodo del modo i a considerar, el cual será el primero en este caso. - 𝑇7 , el periodo característico del espectro. Se procede a continuación a obtener los coeficientes y factores necesarios para poder calcular la fuerza sísmica estática equivalente de cada parte del edificio. 4.1.3.1 Coeficiente 𝜶𝒊 Para hallar dicho coeficiente es necesario conocer el periodo característico del espectro, el cual se obtiene mediante la siguiente fórmula: 𝑇7=𝐾·𝐶 2,5 =1,1·1,6 2,5 =0,704,𝑠 Como se puede observar, tanto para la parte 1 y 2 del edificio, que tienen el mismo periodo fundamental 𝑇3#≡ 𝑇3'=0,22,𝑠 , como para el de la parte 3 del edificio, cuyo periodo fundamental es 𝑇34=0,33,𝑠 , su periodo es menor que el característico del espectro, 𝑇7 , por lo que el valor del coeficiente 𝛼6 es: 𝛼6=2,5 4.1.3.2 Coeficiente de respuesta 𝜷 Para el coeficiente de respuesta la Norma facilita la siguiente tabla en la que aparecen los casos más frecuentes de edificaciones con su correspondiente coeficiente, basándose en la función del tipo de estructura, de la compartimentación de las plantas, del amortiguamiento y del coeficiente de comportamiento de ductilidad. Tabla 121 – Coeficiente de respuesta 𝛽 En esta clasificación se va a estudiar las partes de la edificación por separado, ya que cada una tiene unas características algo diferente en comparación con las otras. 47 47 Diseño y cálculo de la estructura de una capilla mediante metodología BIM 4.1.3.2.1 Zona 1: Altar El tipo de estructura es igual para los 3 subedificios, es un edificio de acero laminado y, exclusivamente para esta zona, se tiene una compartimentación de las plantas diáfana, por lo que el amortiguamiento será Ω=4% . Para el coeficiente de comportamiento por ductilidad la Norma ofrece distintos modelos de cálculo en función de la organización estructural y de los materiales empleados, asociado a un coeficiente distinto cada uno de ellos. En el caso de la actual edificación, concretamente en esta zona, se tendrá una ductilidad alta ( 𝜇 =3 ), ya que la resistencia a acciones horizontales se consigue principalmente mediante diagonales metálicas a tracción, es decir, en cruces de San Andrés. Por tanto, el coeficiente de respuesta para esta parte de la edificación será: 𝛽 =0,36 4.1.3.2.2 Zona 2: Bancos Como se ha comentado para el tipo de estructura de la zona Altar, la estructura entera es un edificio de acero laminado y, también en este caso, tiene una compartimentación de las plantas diáfana, siendo el mismo amortiguamiento que antes, Ω=4% . En este caso, el coeficiente de comportamiento por ductilidad cambia, ya que la edificación en esta zona resiste las acciones horizontales principalmente a través de diagonales que trabajan a alternativamente a tracción y a compresión, concretamente arriostramientos en forma de “V”, por lo que se tiene una ductilidad baja ( 𝜇 =2 ). Por tanto, el coeficiente de respuesta de esta parte del edificio es: 𝛽 =0,55 4.1.3.2.3 Zona 3: Entrada Aquí nuevamente es un tipo de estructura de acero laminado, pero a diferencia de las dos zonas anteriores, en este caso la compartimentación de las plantas no es diáfana, sino compartimentada. El coeficiente de comportamiento por ductilidad no cambia respecto a la Zona 1, se considera que la edificación es del mismo tipo ya que resiste las acciones horizontales mediante cruces de San Andrés también. Por lo tanto, el coeficiente de respuesta para esta parte del edificio es: 𝛽 =0,33 4.1.3.3 Factor de distribución 𝜼𝟏𝒌 El factor de distribución correspondiente a la planta k del primer modo de vibración tiene el siguiente valor: 𝜂#2 =Φ#2 ∑ <#=$# % #&$ ∑ <#=$#' % #&$ 06<*>6?65@1ABC*BDCE s ⎯ ⎯ ⎯ ⎯ ⎯ ⎯ ⎯ ⎯ ⎯ ⎯ ⎯ ⎯ ⎯ ⎯ u 𝜂#2 =Φ#2 ∑ F#=$# % #&$ ∑ F#=$#' % #&$ siendo: - n, el número de plantas. - 𝑚2 , la masa de la planta k. - 𝑃2 , el peso de la planta k. - Φ#2 , el coeficiente de forma de la planta k en el primer modo de vibración, el cual toma la siguiente expresión: Acciones Accidentales 48 48 Φ#2 =sin x 𝜋ℎ2 2𝐻 { donde: - ℎ2 , es la altura sobre rasante de la planta k. - 𝐻 , es la altura total de la estructura del edificio. El estudio de la acción sísmica se está realizando a cada parte de la edificación por separado, tal y como se ha comentado, por lo que el factor de distribución también se realizará así. Los valores de los pesos y, por tanto, de los coeficientes varían para cada planta y zona, recogiéndose dichos los valores en las siguientes tablas para parte de la edificación: 4.1.3.3.1 Zona 1: Altar Planta 𝑃2 ℎ2 Φ#2 Φ#2' 𝑃2Φ#2 𝑃2Φ#2' 𝜂#2 Cubierta Altar 331,885 13,880 0,994 0,989 330,037 328,200 1,739 Altar 1802,045 3,400 0,351 0,123 632,990 222,345 0,614 963,027 550,545 Tabla 122 – Factor de distribución Zona 1: Altar 4.1.3.3.2 Zona 2: Bancos Planta 𝑃2 ℎ2 Φ#2 Φ#2' 𝑃2Φ#2 𝑃2Φ#2' 𝜂#2 Cubierta Bancos 858,194 10,650 0,989 0,979 848,932 839,769 1,618 Bancos 4239,814 3,400 0,439 0,193 1861,442 817,245 0,718 2710,373 1657,014 Tabla 123 – Factor de distribución Zona 2: Bancos 4.1.3.3.3 Zona 3: Entrada Planta 𝑃2 ℎ2 Φ#2 Φ#2' 𝑃2Φ#2 𝑃2Φ#2' 𝜂#2 Cubierta Entrada 230,480 9,650 0,987 0,974 227,509 224,577 1,310 Planta Coro 1314,930 7,150 0,865 0,748 1137,158 983,420 1,147 Entrada 1358,975 3,400 0,477 0,227 647,720 308,719 0,632 2012,387 1516,716 Tabla 124 – Factor de distribución Zona 3: Entrada Una vez calculado el factor de distribución, ya se puede hallar el coeficiente sísmico adimensional y, por tanto, la fuerza sísmica equivalente de cada planta y zona del edificio. Por lo tanto, dividiendo por las partes del edificio se obtiene a continuación la fuerza equivalente de cada planta: 49 49 Diseño y cálculo de la estructura de una capilla mediante metodología BIM 4.1.3.4 Fuerza sísmica de la Zona 1: Altar Planta 𝑎5/𝑔 𝛼 𝛽 𝜂#2 𝑠#2 𝐹#2C[𝑘𝑁] Cubierta Altar 0,11648 2,5 0,36 1,739 0,182 60,521 Altar 0,11648 2,5 0,36 0,614 0,064 116,074 Tabla 125 – Fuerza sísmica equivalente de la Zona 1: Altar 4.1.3.5 Fuerza sísmica de la Zona 2: Bancos Planta 𝑎5/𝑔 𝛼 𝛽 𝜂#2 𝑠#2 𝐹#2C[𝑘𝑁] Cubierta Altar 0,11648 2,5 0,55 1,618 0,252 222,397 Altar 0,11648 2,5 0,55 0,718 0,115 487,648 Tabla 126 – Fuerza sísmica equivalente de la Zona 2: Bancos 4.1.3.6 Fuerza sísmica de la Zona 3: Entrada Planta 𝑎5/𝑔 𝛼 𝛽 𝜂#2 𝑠#2 𝐹#2C[𝑘𝑁] Cubierta Entrada 0,11648 2,5 0,33 1,310 0,126 29,008 Planta Coro 0,11648 2,5 0,33 1,147 0,110 144,989 Entrada Norte 0,11648 2,5 0,33 0,632 0,061 82,585 Tabla 127 – Fuerza sísmica equivalente de la Zona 3: Entrada Las fuerzas sísmicas que se acaban de calcular se repartirán entre los elementos resistentes de cada planta y zona, es decir, de los pilares. Además, se hará para cada una de las direcciones de la estructura. 4.1.4 Reparto de las Fuerzas sísmicas equivalentes Como se explicaba al principio de este apartado, las fuerzas 𝐹2C constituyen el sistema equivalente de acciones sísmicas de calculo que permiten realizar un análisis completo a la estructura en una dirección considerada. Estas fuerzas han de repartirse entre los elementos resistentes de tal forma que haya un equilibrio en cada planta, por lo que se va a calcular una fuerza horizontal en cada uno de esos elementos de la siguiente forma: 𝑓2G =𝐹2𝐾2G ∑ 𝐾2G 1 GH# siendo: - 𝑓2G , la fuerza horizontal del elemento j de la planta k. - 𝐾2G , la rigidez del elemento resistente j de la planta k y en la dirección considerada. Teniendo ya calculadas las 𝐹2 de cada planta, tan solo se necesitaría conocer la rigidez de cada pilar para obtener dicha fuerza horizontal. Para ello se va a suponer que la rigidez depende solamente de la inercia de cada elemento. Siendo así, ahora solo haría falta conocer dichos valores, los cuales se van a considerar igual a “I” para los elementos resistentes de las esquinas, “2I” para los de fachada y “3I” para los interiores. De esta manera se realiza una aproximación precisa y sin necesidad de calcular tantos valores de inercias. Acciones Accidentales 50 50 La Norma dice que para edificios de distribución homogénea de muros o soportes y de las masas, se deberán tener en cuenta las solicitaciones debidas a excentricidades adicionales multiplicando las fuerzas 𝐹2 ya calculadas por el siguiente factor definido para cada uno de los elementos resistentes: 𝛾@=1+0,6 𝑥 𝐿( siendo: - x, la distancia del elemento resistente al centro del edificio, siendo esta medida perpendicular a la dirección de la acción sísmica considerada. - 𝐿( , la distancia entre los elementos resistentes más extremos, siendo esta distancia medida de la misma forma que la anterior. A continuación, se va a realizar el reparto de las fuerzas sísmicas equivalentes en cada una de las plantas de cada zona. 4.1.4.1 Reparo de fuerza sísmica equivalente en la Zona 1: Altar 4.1.4.1.1 Planta Acceso Zona Altar Se va a realizar la repartición de las fuerzas sísmicas equivalentes de esta zona a modo ejemplo del procedimiento a seguir, pero para los siguientes casos se van a poner los resultados directamente. Ilustración 7 – Esquema de los elementos resistentes de la Planta Acceso de la Zona Altar Como se ha venido diciendo, se realizará un reparto de las fuerzas sísmicas equivalentes para las dos direcciones posibles, Este-Oeste y Norte-Sur, los cuales se llamarán a partir de ahora Caso A y Caso B, respectivamente 4.1.4.1.1.1 Caso A Para este caso se puede hacer una división de dos tipos de pórticos, los exteriores y los interiores. Lo primero que se hará es calcular el factor de excentricidad: - Pórticos 1-5 y 4-10: 𝛾@$() ≡𝛾@*($+ =1+0,6 I J,=1+0,6 K,LMN" #",NO4, =1,30 51 51 Diseño y cálculo de la estructura de una capilla mediante metodología BIM - Pórtico 2-7: 𝛾@'(- =1+0,6 I J,=1+0,6 4,4K#" #",NO4, =1,13 - Pórtico 3-8: 𝛾@.(/ =1+0,6 I J,=1+0,6 4,'ON" #",NO4, =1,13 - Pórtico 6 y 9: 𝛾@0≡𝛾@1=1+0,6 I J,=1+0,6 N,4NO" #",NO4, =1,24 Lo siguiente es ver la rigidez que tiene cada pórtico, que como se comentó antes, ésta dependía solamente de la inercia, por lo que: - Para los pórticos exteriores será 2I, ya que son dos pilares en esquina y cada uno tiene una inercia I. - Para los pórticos interiores será 4I, ya que son dos pilares de fachada y cada uno tiene una inercia 2I. Siendo el total de inercia en la planta 16I. Sabiendo esto, ya se puede calcular las fuerzas que se van a aplicar sobre cada elemento resistente: - 𝑓#!" ≡𝑓M!#, =𝐹@·𝛾@$() ·'P #NP=116,074·1,30·' #N =18,86,𝑘𝑁 - 𝑓'!K =𝐹@·𝛾@'(- ·MP #NP=116,074·1,13·M #N =32,76,𝑘𝑁 - 𝑓4!L =𝐹@·𝛾@.(/ ·MP #NP=116,074·1,13·M #N =32,68,𝑘𝑁 - 𝑓N≡𝑓O=𝐹@·𝛾@0·'P #NP=116,074·1,24·' #N =18,04,𝑘𝑁 4.1.4.1.1.2 Caso B Para este caso ambos pórticos serán exteriores, por lo que tendrán el mismo factor de excentricidad: 𝛾@$(* ≡𝛾@)($+ =1+0,6 𝑥 𝐿(=1+0,62,826 5,652=1,30 En cambio, el número de elementos resistentes no es el mismo, por lo que no tendrán la misma rigidez, es decir, el pórtico 1-4 tendrá una inercia igual a 6I, mientras que la del 5-10 será igual a 10I. Siendo el total de inercia el mismo que antes, por tanto, ya se puede calcular las fuerzas que se han de aplicar en los elementos resistentes, las cuales serán para cada pórtico: - 𝑓#!M =𝐹)·𝛾@$(* ·NP #NP=116,074·1,30·N #N =56,59,𝑘𝑁 - 𝑓"!#, =𝐹)·𝛾@)($+ ·#,P #NP=116,074·1,30·#, #N =94,31,𝑘𝑁 Acciones Accidentales 52 52 4.1.4.1.2 Cubierta Altar Ilustración 8 – Esquema de los elementos resistentes de la Cubierta Altar 4.1.4.1.2.1 Caso A Pórtico Distancia a 𝐹@ [m] Excentricidad 𝛾@ Rigidez Pórtico Fuerza [kN] 1-5 7,8465 1,30 2 13,11 2 3,3715 1,13 2 11,39 3 3,2965 1,13 2 11,36 4-8 7,8465 1,30 2 13,11 6 6,3695 1,24 2 12,54 7 6,3695 1,24 2 12,54 Tabla 128 – Fuerza sísmica equivalente distribuida de la Cubierta Altar en el Caso A 4.1.4.1.2.2 Caso B Pórtico Distancia a 𝐹) [m] Excentricidad 𝛾@ Rigidez Pórtico Fuerza [kN] 1-4 2,826 1,30 6 39,34 5-8 2,826 1,30 6 39,34 Tabla 129 – Fuerza sísmica equivalente distribuida de la Cubierta Altar en el Caso B 53 53 Diseño y cálculo de la estructura de una capilla mediante metodología BIM 4.1.4.1.3 Planta Acceso Zona Bancos Ilustración 9 – Esquema de los elementos resistentes de la Planta Acceso de la Zona Bancos 4.1.4.1.3.1 Caso A Pórtico Distancia a 𝐹@ [m] Excentricidad 𝛾@ Rigidez Pórtico Fuerza [kN] 1-26 10,810 1,30 10 90,56 2-27 6,815 1,19 10 82,84 3-28 3,415 1,09 10 76,27 4-29 0,015 1,00 10 69,69 5-30 3,285 1,09 10 76,01 6-31 7,285 1,20 10 83,75 7-32 10,810 1,30 10 90,56 Tabla 130 – Fuerza sísmica equivalente distribuida de la Planta Acceso Zona Bancos en el Caso A i Equation Chapter 1 Section 1 Trabajo Fin de Grado Ingeniería de Tecnologías Industriales Diseño y cálculo de la estructura de una capilla mediante metodología BIM Autor: Antonio Pineda Márquez Tutores: María Gloria del Río Cidoncha Miguel Ángel López López Departamento de Ingeniería Gráfica Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2021 PARTE III: MEMORIA DEL MODELADO Documento 80 - Memoria del Modelado iii Índice de Contenido Índice de Contenido iii Índice de Figuras v Índice de Tablas vii 1 Metodología BIM 1 1.1 Introducción 1 1.2 Objetivo y alcance 1 1.3 Fases de la metodología BIM 2 1.3.1 Fase de diseño 2 1.3.2 Fase de ejecución 2 1.3.3 Fase de operaciones 3 2 Modelado en Revit 5 2.1 Introducción a Revit 5 2.2 Preparación del proyecto 5 2.2.1 Vinculación con el modelo arquitectónico 5 2.2.2 Preparación de la plantilla estructural 7 2.3 Configuración del proyecto 8 2.3.1 Niveles 9 2.3.2 Rejillas 10 2.3.3 Secciones 10 2.3.4 Familias 11 2.4 Posicionamiento de los pilares 13 2.5 Posicionamiento del armazón estructural de las plantas 15 2.6 Escalera 17 2.7 Cubiertas 20 2.7.1 Cubierta Zona Altar 20 2.7.2 Cubierta Zona Bancos 22 2.7.3 Cubierta Zona Entrada 23 2.8 Forjados 24 2.8.1 Forjado Zona Altar 24 2.8.2 Forjado Zona Bancos 25 2.8.3 Forjados Zona Entrada 25 2.8.4 Forjado Coro y Voladizo 26 2.8.5 Forjados Escalera 27 2.9 Cruces de San Andrés 27 iv 2.9.1 Cruces del lado Norte 28 2.9.2 Cruces del lado Sur 28 2.9.3 Cruces del lado Este 29 2.9.4 Cruces del lado Oeste 30 2.10 Cimentación 30 2.10.1 Zapatas 30 2.10.2 Vigas de atado 37 2.11 Apoyos 38 2.12 Introducción de cargas en Revit 40 3 Análisis del modelo en Robot 45 3.1 Introducción a Robot Structural 45 3.2 Exportación de Revit a Robot 45 3.3 Primera lectura en Robot 47 3.4 Preparación del Proyecto 52 3.4.1 Configuración inicial 53 3.4.2 Combinaciones de los casos cargas 54 3.4.3 Creación de grupos de dimensionamiento 59 3.5 Cálculo de le estructura 60 3.5.1 Comprobación del tipo de análisis 60 3.5.2 Cálculo de la estructura 61 3.6 Resultados 62 3.7 Dimensionamiento de los elementos 63 3.8 Obtención del infórme de cálculo 70 3.9 Integración Robot-Revit 71 4 Conclusiones 75 5 Referencias 77 v ÍNDICE DE FIGURAS Ilustración 1 – Ventana de limpieza de elementos no utilizados 6 Ilustración 2 – Ventana de nuevo proyecto 6 Ilustración 3 – Ventana de vinculación del modelo arquitectónico 7 Ilustración 4 – Ventana de guardado del proyecto 8 Ilustración 5 – Niveles vistos desde el Alzado con orientación Este 9 Ilustración 6 – Rejillas en la Planta Acceso 10 Ilustración 7 – Secciones longitudinal y transversal sobre la Planta Acceso 11 Ilustración 8 – Ventana para cargar familias 12 Ilustración 9 – Distribución de pilares 13 Ilustración 10 – Tabla de propiedades de un pilar del altar 14 Ilustración 11 – Distribución de pilares en vista 3D 15 Ilustración 12 – Estructura con vigas de atado en cada planta 16 Ilustración 13 – Estructura de la Zona Entrada 17 Ilustración 14 – Vigas de la escalera 18 Ilustración 15 – Propiedades de un Sistema de vigas 19 Ilustración 16 – Escalera con sistema de vigas para los escalones 20 Ilustración 17 – Cubierta arquitectónica de la Zona Altar 21 Ilustración 18 – Cubierta estructural Zona Altar 21 Ilustración 19 – Cubierta arquitectónica de la Zona Bancos 22 Ilustración 20 – Justificación Z de las vigas 22 Ilustración 21 – Cubierta estructural de la Zona Bancos 23 Ilustración 22 – Cubierta arquitectónica de la Zona Entrada 23 Ilustración 23 – Cubierta estructural de la Zona Entrada 24 Ilustración 24 – Forjado de la Zona Altar 25 Ilustración 25 – Forjado de la Zona Bancos 25 Ilustración 26 – Forjados de la Zona Entrada 26 Ilustración 27 – Forjado de la Planta Coro 26 Ilustración 28 – Forjados de la escalera 27 Ilustración 29 – Cruces de San Andrés del lado Norte 28 Ilustración 30 – Cruces de San Andrés del lado Sur 29 Ilustración 31 – Cruces de San Andrés del lado Este 29 Ilustración 32 – Cruces de San Andrés del lado Oeste 30 Ilustración 33 – Propiedades de parámetro 32 Ilustración 34 – Superficie de la zapata acotada y etiquetada 34 Ilustración 35 – Canto de la zapata acotado y etiquetado 34 Ilustración 36 – Tipos de familia de la zapata autodimensionable 35 Ilustración 37 – Propiedades de las zapatas 36 Ilustración 38 – Estructura con las zapatas modeladas 37 Ilustración 39 – Estructura con las vigas de atado modeladas 37 Ilustración 40 – Vista 3D Modelo analítico 39 Ilustración 41 – Vista 3D Modelo analítico con apoyos 39 Ilustración 42 – Propiedades de los apoyos 40 Ilustración 43 – Propiedades de carga 42 Ilustración 44 – Vista analítica Viento Norte A 43 Ilustración 45 – Vista analítica Sísmica Este 43 Ilustración 46 – Ejemplo de bidireccionalidad entre Revit y Robot 46 vi Ilustración 47 – Ventana de integración con Robot 46 Ilustración 48 – Ventana de lista de advertencias en Revit 47 Ilustración 49 – Modelo de la estructura en Robot tras la lectura 48 Ilustración 50 – Modelo de la estructura en Robot con las secciones vistas 48 Ilustración 51 – Ventana de secciones 49 Ilustración 52 – Ventana de selección de perfiles en el catálogo 49 Ilustración 53 – Ventana de selección de barras 50 Ilustración 54 – Propiedades barras recién definidas 51 Ilustración 55 – Vista de cruces de San Andrés con sección 51 Ilustración 56 – Nivel de detalle del voladizo en Revit 52 Ilustración 57 – Nivel de detalle del voladizo en Robot 52 Ilustración 58 – Ventana de tipos de estructuras 53 Ilustración 59 – Ventana de preferencias para el proyecto. Normas de diseño 53 Ilustración 60 – Ventana de preferencias para el proyecto. Cargas 54 Ilustración 61 – Ventana de preferencias para el proyecto. Edición de unidades 54 Ilustración 62 – Ventana con la estimación de combinaciones de cargas automáticas 55 Ilustración 63 – Ventana de combinaciones automáticas según la norma aplicada 55 Ilustración 64 – Ventana de grupos de casos de cargas 57 Ilustración 65 – Ventana de relaciones entre los grupos de casos de carga 57 Ilustración 66 – Ventana con la nueva estimación de combinaciones de cargas automáticas 59 Ilustración 67 – Ventana de inspector de objetos con los grupos creados 59 Ilustración 68 – Ventana de creación de grupos de dimensionamiento 60 Ilustración 69 – Ventana de tipos de análisis 61 Ilustración 70 – Ventana de cálculo 61 Ilustración 71 – Advertencia en el cálculo 62 Ilustración 72 – Pantallas disponibles para los resultados 62 Ilustración 73 – Diagrama Momento Flector My 63 Ilustración 74 – Ventana de creación de grupos de dimensionamiento 63 Ilustración 75 – Ventana de vericiación y dimensionamiento de grupos 64 Ilustración 76 – Ventana de selección de las combinaciones a estudiar 64 Ilustración 77 – Modelo Analítico de la estructura remodelada 67 Ilustración 78 – Nota de cálculo del perfil IPN 320 en el grupo Vigas Laterales Acceso Bancos 68 Ilustración 79 – Diagrama de esfuerzos Fx 69 Ilustración 80 – Diagramas de esfuerzos Fz 70 Ilustración 81 – Diagramas de esfuerzos My 70 Ilustración 82 – Ventana de componentes para el informe de cálculo 71 Ilustración 83 – Integración con Revit Structure 72 Ilustración 84 – Ventana de advertencias de la integración Robot-Revit 72 Ilustración 85 – Modelo final en Robot 73 Ilustración 86 – Modelo final en Revit 73 vii ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1 – Tabla de verificación del grupo Correas Altar 65 Tabla 2 – Tabla de verificación de una barra con solicitación elevada 65 Tabla 3 – Tabla de dimensionamiento de grupos 66 Tabla 4 – Tabla de dimensionamiento del grupo Correas Altar 66 Tabla 5 – Tabla de dimensionamiento de un perfil máximo 67 Tabla 6 – Tabla de dimensionamiento de las Vigas Laterales de la Planta Acceso en la Zona Bancos 68 Tabla 7 – Tabla de resultados de cálculo almacenados 69 1 1 METODOLOGÍA BIM n el presente capítulo se explica cómo es la forma de trabajo que se sigue mediante la metodología BIM y, por tanto, la que se lleva a cabo en el actual Trabajo de Fin de Grado. 1.1 Introducción La metodología BIM está revolucionando la forma de trabajar que hasta ahora se conocía dentro del sector de la construcción. Este nuevo método de trabajo es colaborativo, lo que permite hacer uso de un modelo virtual de datos facilitando la gestión entre proyectistas, constructores, instaladores, promotores y demás agentes que se encuentren implicados en el proceso constructivo, los cuales trabajarán sobre un modelo único compartido. A pesar de ser un procedimiento considerado nuevo para muchos, este imita el proceso real de la construcción, pero llevándolo mucho más allá del 3D. Es por eso por lo que se define como una metodología multidimensional, ya que abarca todas las fases del ciclo de vida de una infraestructura. Esta forma de trabajo se está convirtiendo en un nuevo estándar en la construcción a nivel mundial, lo que exige a los profesionales que se adapten a los nuevos tiempos y comiencen a formarse en esta metodología. Por ello cada vez más países impulsan la implementación de BIM en las empresas y en obras públicas, llegando ya a ser obligatorio para algunos proyectos públicos. La filosofía BIM tiene como objetivo principal el trabajar sobre un modelo constructivo en el que toda la información se encuentre centralizada en un solo archivo, como se comentaba antes. Esta vinculación permanente entre el modelo 3D y la base de datos, la cual se pueda encontrar disponible para cualquier agente en cualquier momento y a través de cualquier dispositivo, hace que, si se produce un cambio en el diseño, el conjunto de elementos que se vean afectado por ello se modifiquen automáticamente en el resto de los documentos y disciplinas. Esto aporta numerosas ventajas frente al trabajo tradicional de lápiz y papel, destacando entre ellas la optimización del proceso y el ahorro del tiempo, convirtiendo así cualquier proyecto que se realice mediante esta metodología en un trabajo de calidad superior y, por tanto, ofreciendo una mayor rentabilidad. 1.2 Objetivo y alcance El objetivo de esta memoria es ofrecer una visión del trabajo que se ha llevado acabo a lo largo de este proyecto, el cual ha seguido parte de este método de trabajo tan completo del que se compone la metodología BIM. El alcance de la actual memoria llega hasta el cálculo y mediciones del modelo virtual creado a través del software Revit, perteneciente a la empresa Autodesk, Inc. Dichas mediciones se realizarán mediante el software Robot, perteneciente a la misma empresa, y el cual realizará el análisis del modelo una vez aplicadas las cargas que actúan sobre la estructura, las cuales han sido halladas en la Memoria de Cálculo Estructural. Y, finalmente, se obtendrán los planos con los que se procedería a la construcción. E Modelado en Revit 8 8 Ilustración 4 – Ventana de guardado del proyecto Teniendo ya el archivo guardado se procede a prepararlo para el proyecto. Para ello se comienza añadiéndole la información necesaria respectiva a la construcción. Esta acción denominada “Información del proyecto” se encuentra al lado del botón “Limpiar elementos no utilizados”, siendo ahí donde se introducirán datos como el nombre del proyecto, el del autor y el del cliente, la dirección donde se va a construir y demás información que pueda ser importante. Permaneciendo en el mismo grupo de acciones, se encuentra también el botón de “Unidades del proyecto”, que como en todo proyecto de modelado habrá que configurar en su comienzo. Para el actual proyecto se utilizarán las unidades correspondientes al Sistema Internacional. Otro aspecto que se ha de configurar, el cual también se encuentra dentro de la pestaña de “Gestionar”, son los materiales. Si se pulsa el botón “Materiales” aparecen todos los posibles que se pueden utilizar y, para cada uno de ellos, se observa su aspecto gráfico, su aspecto para el renderizado, los parámetros que definen su comportamiento mecánico y su identidad. Aquí es donde se configuran los materiales que se comentan en la Memoria Descriptiva que han sido elegidos para el actual proyecto. Por último, quedaría adquirir las coordenadas del proyecto para que se posicione de forma que se encuentre orientado respecto al norte real tal y como se hallará en la realidad. Para ello, todavía dentro de “Gestionar”, en el grupo de acciones “Ubicación de proyecto” se encuentra el botón “Coordenadas”, que si se clica aparecen varias opciones de entre las cuales la primera es la de “Adquirir Coordenadas”. Pulsando en esa opción tan solo habrá que seleccionar el proyecto vinculado que se ha introducido para que se adquieran las coordenadas reales del proyecto. 2.3 Configuración del proyecto Antes de comenzar a modelar, tras haberse preparado el proyecto, habrá que configurarlo a partir de la información que se obtiene del modelo arquitectónico. Este proceso constará de unos pocos pasos que son muy similares para todos los proyectos y que facilitan mucho el posterior modelado. El paso previo a esta configuración va a ser el de poner los elementos pertenecientes al vínculo como subyacentes, es decir, se verán de un color más claro de tal forma que sea más fácil identificar los elementos que se van modelando y no se solapen sobre los del modelo arquitectónico. 9 9 Diseño y cálculo de la estructura de una capilla mediante metodología BIM 2.3.1 Niveles El primer paso dentro de este apartado será la configuración de los niveles estructurales del proyecto a partir de los que aparecen con el vínculo. Hay que comentar que los niveles estructurales tienen que modelarse una cierta distancia por debajo de los arquitectónicos, esto es debido a que los últimos mencionados indican el final del suelo acabado mientras que los primeros indican el final del forjado, es decir, sin que tenga ninguna capa de compresión ni ningún suelo encima. La distancia que hay que dejar oscila entre los 10 cm, si se trata de un suelo simple en el que habrá tan solo pequeñas tuberías, y el medio metro, si en cambio se trata de un suelo técnico. Para el actual proyecto se ha considerado un desfase de 15 cm para los suelos, dejando así algo de margen. Sin embargo, para las cubiertas se ha decidido dejar la misma altura que se indica en el modelo arquitectónico, ya que indican la base donde se apoyarán las estructuras que conforman dichos cerramientos. Para crear los niveles se ha de ir a la pestaña “Estructura”, concretamente al grupo de acciones “Referencia”, en el cual se encuentra el botón “Nivel”. Si se pulsa en esa opción Revit permite crear en la pantalla de trabajo los niveles a las distancias correspondientes de cada uno. Cada nivel tiene un código distinto según el orden ascendente de altura, tal y como se puede ver a continuación: Ilustración 5 – Niveles vistos desde el Alzado con orientación Este En caso de que los arquitectos modifiquen alguno de los niveles en el modelo arquitectónico, el modelo estructural quedará descuadrado. Para evitar esto se procede a coordinar los niveles estructurales con los arquitectónicos, de forma que si los últimos cambian los primeros lo harán a la vez. Esto se realiza yendo a la pestaña de “Colaborar”, donde a la derecha del todo se puede encontrar el botón “Coordinar”. Si se clica ahí se despliegan varias opciones, siendo la primera de ellas la de “Copiar/Supervisar” y la que hay que pulsar. Aquí se despliega a su vez dos opciones más, de las cuales se elegirá la que se llama “Seleccionar vínculo”. Se procede a seleccionar el vínculo como se hizo para el paso de adquirir las coordenadas y, una vez realizado esto, tan solo habrá que darle a la opción “Supervisar” e ir seleccionando cada nivel que se ha creado con el que se quiera coordinar. Finalmente, se pulsa el tic verde y quedan los niveles coordinados. Para el proyecto se han definido primero los niveles que aparecen en la imagen anterior, sin embargo, conforme se vaya avanzando igual se precisa la creación de alguno nuevo para una mayor definición de los elementos. Modelado en Revit 10 10 2.3.2 Rejillas El siguiente paso es muy parecido al anterior, pero a diferencia de los niveles, las rejillas forman planos verticales y no horizontales. Estos elementos también se coordinarán respecto a los del modelo arquitectónico, pero para ello esta vez no se crearán y después se supervisarán, ya que en este caso no habrá ningún tipo de desfase como ocurre con los niveles. Para ello habrá se ha de realizar los mismos pasos que llevaban a la opción de “Supervisar” una vez seleccionado el vínculo, pero en vez de darle a “Supervisar” se le da a “Copiar”. Este botón lo que hace es copiarlos en el modelo estructural y a la vez quedan coordinados con los del vínculo. Realizando esto para todas las rejillas se obtiene un modelo como el que aparece en la siguiente imagen, el cual servirá de referencia para la colocación de los pilares y vigas más adelante. Ilustración 6 – Rejillas en la Planta Acceso Al igual que se ha comentado para los niveles, a lo largo del proyecto se podrán necesitar crear más rejillas que faciliten la definición de los elementos estructurales. 2.3.3 Secciones A la hora de modelar, podrán necesitarse vistas verticales para definir elementos que con los planos horizontales sea más complicado realizarlo. Una opción que es mejor que los alzados, los cuales suelen utilizarse más en la disciplina de arquitectura que en la de estructura, es la de las secciones. Para ello, se ha de ir al grupo de acciones “Crear” que se encuentra dentro de la pestaña “Vista”. Ahí aparece el botón de “Sección”, que al pulsarlo Revit permite crear cuantas secciones se quiera en la pantalla de trabajo. 11 11 Diseño y cálculo de la estructura de una capilla mediante metodología BIM Ilustración 7 – Secciones longitudinal y transversal sobre la Planta Acceso Para este proyecto se han definido tan solo dos secciones, una transversal y una longitudinal, tal y como se observa en la imagen anterior. Esto es, ya que en vez de crear una para cada vez que se necesite una vista vertical, se ha considerado mejor opción crear dos que se desplacen cada vez que vayan a ser necesarias. De esta manera no se sobrecarga el archivo con elementos que se vayan a utilizar para definir un elemento y luego no se usen para nada más. 2.3.4 Familias Del mismo modo que existen los bloques con los que se acostumbra a trabajar en AutoCAD, en Revit aparecen unas entidades más complejas denominadas “Familias”. Este nuevo concepto se puede definir como un grupo de elementos que tienen una representación gráfica relacionada y un conjunto de propiedades comunes, las cuales se denominan parámetros. De ahí que al principio de este capítulo se mencionaran que Revit trabaja con familias paramétricas. Existen dos tipos de parámetros con los que se trabaja en Revit: los parámetros de ejemplar y los parámetros de tipo. La diferencia básica que hay entre ellos es que el primero hace referencia a un único elemento y que, en caso de que se modificara, tan solo varía dicho elemento modelado. En cambio, el segundo involucra a un tipo de familia entera, de modo que si se modifica este haría que cambiaran todos los elementos de ese tipo que se han modelado. Dentro de las Familias se pueden encontrar tres tipos: - Familias del sistema. Son aquellas que vienen predefinidas en Revit y son elementos básicos, como los que se pueden introducir en una construcción cualquiera. Por ejemplo, un muro o un suelo. Modelado en Revit 12 12 - Familias cargables. Son aquellas que se utilizan para crear componentes de edificación, como una puerta o mueble; componentes de un sistema, como una caldera; o elementos de anotación, como símbolos o etiquetas. Estas se pueden importar a partir de archivos RFA creados externamente. - Familias in situ. Son aquellas creadas por el usuario. Son elementos únicos y exclusivos creados para las necesidades específicas de un proyecto. Para el proyecto actual se necesitarán cargar varios tipos de familia que se consideran necesarios en la Memoria Descriptiva. Estos tipos de familias son los pilares estructurales IPN, de los cuales se necesitarán diversos perfiles, las vigas estructurales, denominadas en Revit como armazón estructural, que serán igualmente de tipo IPN y, por último, las cruces de San Andrés, los cuales también serán armazón estructural, pero en vez de IPN en este caso serán barras redondas. Estas familias, como se ha mencionado serán cargables y el proceso es muy sencillo. Tan solo hay que ir a la pestaña de “Insertar”, donde se encuentra en el grupo de acciones “Cargar desde biblioteca” la opción “Cargar familia”. Si se pulsa ese botón aparece una ventana como la siguiente con las distintas librerías de familias: Ilustración 8 – Ventana para cargar familias Cada categoría que aparece dentro de una librería, como es la de armazón estructural o elementos de detalle que se observan en la imagen anterior, es distinta a otra, es decir, si está la categoría de pilar y la de pilar estructural y se ha cargado un pilar, refiriéndose estos a los arquitectónicos, a la hora de modelar en la categoría de pilar estructural no aparecerá el del arquitectónico por ser diferentes. Para evitar este tipo de confusiones será más fácil cargar las familias antes de modelar el elemento, ya que saldrá la opción en la barra de herramientas y en caso de querer introducir un elemento de otra categoría saldrá error. Para el proyecto actual se han introducido varios de los perfiles de los tipos de familia que se comentan tanto en este capítulo como en la Memoria Descriptiva, sin embargo, más adelante podrán ser necesarias otras familias o más perfiles de los que ya se han introducido. Una vez se han realizado estos pasos, queda definido el proyecto de forma que se puede empezar con el modelado de la estructura, el cual se comenzará con la colocación de los pilares. 13 13 Diseño y cálculo de la estructura de una capilla mediante metodología BIM 2.4 Posicionamiento de los pilares En el apartado anterior se ha generado las rejillas y los niveles a partir de la información que facilitaba el vínculo de arquitectura, sin embargo, ahora para modelar se podrán necesitar más elementos de ambos tipos. En la imagen que aparece a continuación se aprecia la distribución de pilares que se ha planteado para la estructura, incluyendo dichas rejillas que se ha visto preciso crear para una mayor definición a la hora de colocar los pilares. Ilustración 9 – Distribución de pilares Como se puede observar se ha creado un sistema de colores para diferenciar los pilares con unas características diferentes. Estas características son los parámetros de ejemplar que se comentaban anteriormente y es muy importante dejarlos bien claros. Para crear los pilares Revit ofrece tres formas de hacerlo: colocándolos uno por uno, haciéndolo mediante las rejillas o, en caso de que los haya, copiando los pilares arquitectónicos como se hizo con las rejillas procedentes del vínculo. En este proyecto no hay pilares arquitectónicos, por lo que se hará mediante las rejillas, siendo este procedimiento el más rápido y sencillo. Lo primero que se hace es abrir la ventana del nivel ES0-Cimentación, ya que será el nivel al que se asociará la base de los pilares. Después se ha de clicar en el botón “Pilar”, el cual se encuentra a la izquierda dentro de la pestaña “Estructura”. Una vez hecho esto, a la derecha de la barra de herramientas aparece la opción “En rejillas”, quedando tan solo que seleccionar las rejillas en cuyos cruces se posicione un pilar según el planteamiento de la imagen anterior. Las características o parámetros de los que se hablaba se ven en Revit en la tabla de propiedades que se encuentra a la izquierda de la pantalla, la cual tiene una forma igual a la de la siguiente imagen: Modelado en Revit 14 14 Ilustración 10 – Tabla de propiedades de un pilar del altar Se pueden destacar los siguientes parámetros, los cuales son imprescindibles especificar para cada perfil: - Marca de ubicación del pilar. Establece la ubicación de las coordenadas del pilar en la rejilla del proyecto, es decir, marca las dos rejillas que se cruzan en la ubicación del pilar. - Nivel de base. Se restringe un nivel al cual la base del pilar se asociará y, en caso de modificarse el nivel, el pilar se ajustará automáticamente. - Desfase de la base. En este caso es cero, pero en otros elementos no. Es una distancia fija a la que puede permanecer la base del pilar respecto al nivel base al cual se asocia en el parámetro anterior. - Nivel superior. Es igual que el nivel de base, pero respecto a la parte superior del pilar. - Desfase superior. Es igual que el desfase de la fase, pero respecto al nivel superior. - Material estructural. Como se puede observar está seleccionado el material que se planteó en la Memoria Descriptiva que iban a tener los elementos estructurales metálicos de la construcción. Esta selección es necesaria para que cuando se exporte a Robot se conozcan las características mecánicas con las que actúa dicho elemento. Los parámetros que aparecen en la imagen incumben a los pilares de la Zona Altar, los cuales en la imagen de la distribución de los pilares corresponden a los de color verdes. A continuación, se hace una breve descripción de los parámetros de los pilares según el sistema de colores: - Pilares Verdes. Son los que forman los pórticos de la Zona Altar y van desde la Planta ES0- Cimentación hasta la Planta ES5-Altar, siendo ambos desfases nulos. - Pilares Rojos. Son los que forman los pórticos de la Zona Bancos y van desde la Planta ES0- Cimentación hasta la Planta ES4-Alero, teniendo tan solo un desfase positivo de 20 cm en la parte superior. 15 15 Diseño y cálculo de la estructura de una capilla mediante metodología BIM - Pilares Azules. Son los que forman los pórticos de la Zona Entrada y van desde la Planta ES0- Cimentación hasta la Planta ES4-Alero, teniendo tan solo un desfase negativo de 40 cm en la parte superior. - Pilares Amarillos. Son los que sujetarán el forjado de las Zonas Bancos y Altar. Van desde la Planta ES0-Cimentación hasta la Planta ES2-Acceso y ambos desfases son nulos. - Pilares Naranjas. Son pilares que sujetan parte del peso de la planta coro y el de la escalera. Van desde la Planta ES0-Cimentación hasta lo correspondiente a cada uno, que para el que sujeta el coro es hasta la planta ES3-Coro, mientras que para los dos de la escalera es hasta la Planta ES2-Acceso con un desfase positivo de 1,2 m uno y hasta la Planta ES3-Coro con un desfase negativo de 1,1 m para el otro. Hay que comentar también que todos los pilares se han elegido de un perfil IPN 200 como primera aproximación, no obstante, cuando se realice el análisis de la estructura con Robot igual habrá que modificar algunos de ellos. La distribución de pilares desde una vista en 3D de la construcción queda finalmente como se muestra en la imagen de a continuación, en la que los elementos arquitectónicos aparecen en formato subyacentes: Ilustración 11 – Distribución de pilares en vista 3D 2.5 Posicionamiento del armazón estructural de las plantas El siguiente paso después de colocar los pilares será el de modelar las vigas de atado, también denominadas armazón estructural. El procedimiento para ello será muy parecido al que se acaba de realizar con los elementos anteriores, habiendo en este caso tan solo dos formas: manualmente o mediante rejillas. Para crear las vigas habrá que situarse en el nivel donde se asociarán estos elementos, por ejemplo, si se van a modelar las que forman el perímetro de la planta acceso habrá que situarse en la Planta ES2-Acceso. Modelado en Revit 16 16 Una vez se está en el nivel que se quiere y se ha cargado la familia del perfil IPN 200 el cual se va a utilizar, se va a la pestaña de “Estructura” y se clica en el botón “Viga”, encontrándose este al lado que el de “Pilar”. En el mismo lugar que antes aparece la opción “En rejillas”, con la cual tan solo seleccionando una rejilla en la que se encuentren dos pilares se creará el armazón entre los dos elementos. Aunque todavía no se vaya a hablar del modelo analítico, cabe mencionar que mediante el procedimiento que se acaba de describir se podrán descubrir errores en este posteriormente, por lo que se decide modelar las vigas manualmente. De esta forma se puede asegurar que los elementos estén conectados donde se quiere y no den una falsa apariencia de ello. Tras realizar esta operación en todas las plantas, se obtiene como resultado lo que se muestra en la imagen de a continuación: Ilustración 12 – Estructura con vigas de atado en cada planta Si se presta atención a la zona de la entrada, se aprecia que en el modelo arquitectónico subyacente hay varios elementos que todavía no se han modelado. Entre ellos se encuentran un voladizo en la planta del coro y los descansillos de la escalera que sube de la planta acceso a la del coro. Para el voladizo no habrá más que modelar las vigas que lo vayan a resistir, pero para los descansillos habrá que crear un par de niveles más que faciliten el modelado de esta zona. El resultado del modelado, a expensas de crear la escalera, quedará de la siguiente forma: 17 17 Diseño y cálculo de la estructura de una capilla mediante metodología BIM Ilustración 13 – Estructura de la Zona Entrada 2.6 Escalera El modelado de la escalera se realiza de una forma diferente a como se ha hecho con el armazón estructural en el apartado anterior, en este caso se utiliza la opción “Forzado de cursor 3D”, el cual permite modelar las vigas en una vista 3D. Con esta forma de modelar y con una nueva vista 3D en la que, con ayuda de la herramienta “caja de sección”, solo se aprecia la zona donde se ubicará la escalera, se modelan las vigas en las que irán los tramos de escaleras conectados de un descansillo al otro, obteniéndose la estructura de la siguiente imagen: Modelado en Revit 24 24 Se obtiene, por tanto, la siguiente estructura para la cubierta de esta zona: Ilustración 23 – Cubierta estructural de la Zona Entrada 2.8 Forjados A la hora de plantear los forjados se realizaron dos posibles planteamientos: un sistema de vigas al que se le apoya una chapa metálica en la que se aplica directamente la capa de compresión de hormigón, o bien, un sistema de vigas con bovedillas de cerámica entre medio de estas y, sobre dicha estructura, la capa de compresión también de hormigón. Finalmente, por seguridad frente al fuego y por ofrecer una mayor resistencia, se ha elegido la segunda opción. Respecto al modelado, es indiferente cuál de las dos opciones se elija, ya que tan solo se modelará el sistema de vigas en el que se aplicarán las cargas respectivas al resto de elementos que soporten. Hay que mencionar que Revit ofrece la opción de modelar un suelo al cual se le aplique posteriormente un mallazo metálico en su interior, pero a la hora de realizar el análisis en Robot será más sencillo si se cuenta con dichos elementos simplemente como cargas permanentes de la estructura. En los siguientes apartados se hace un breve comentario acerca de los forjados de las distintas zonas en las que vaya a construirse un suelo: 2.8.1 Forjado Zona Altar En esta zona el modelado es simple, tan solo es el sistema de vigas que cubre el área rectangular de la planta baja de esta parte. Seguirá la regla de díselo de “Distancia fija” de 80 cm y tendrá una justificación de “Parte inferior”, obteniéndose el siguiente resultado: 25 25 Diseño y cálculo de la estructura de una capilla mediante metodología BIM Ilustración 24 – Forjado de la Zona Altar 2.8.2 Forjado Zona Bancos Para el forjado de esta zona el procedimiento será el mismo, incluyendo también las mismas reglas de diseño y justificación. El resultado es el que se observa en la imagen de a continuación: Ilustración 25 – Forjado de la Zona Bancos 2.8.3 Forjados Zona Entrada En este caso no se realizará un forjado para la planta baja entera de la zona, sino que se ha decidido realizar uno distinto para las tres partes que la componen: Entrada Norte, Entrada Centro y Entrada Sur. Esto es así ya que cada parte tendrá unas solicitaciones diferentes y, por tanto, necesitan unas características diferentes cada una. Todas se modelarán igual, es decir, con un sistema de vigas, pero los parámetros variarán. Las zonas de Entrada Norte y Entrada Centro tendrán unas características parecidas, la única diferencia que tendrán es que las cargas de los cerramientos y tabiques será distinta. En cuanto al modelado la “Distancia fija” de la regla de diseño será prácticamente igual. En cambio, la zona Entrada Sur, al ubicarse allí la escalera se verá expuesta a una mayor solicitación de cargas y, posiblemente, habrá que modificar los perfiles o distancias. Previendo esto, lo que se ha hecho es generar un sistema de vigas con una “Distancia fija” de la regla de diseño de unos 20 cm menos que para las otras zonas. Modelado en Revit 26 26 El resultado del modelado de los forjados de esta zona es el que se ofrece en la siguiente imagen, donde se han ocultados elementos ya modelados, como la escalera, para una mejor visibilidad: Ilustración 26 – Forjados de la Zona Entrada 2.8.4 Forjado Coro y Voladizo En cuanto al forjado de la planta coro, se realizará en un solo sistema de vigas, el cual al cubrir tanta área se ha elegido bajo la regla de diseño de “Distancia fija” de 60 cm, habiendo así un mayor número de vigas que lo soporten. En caso de que se necesiten perfiles mayores para una parte u otra no se cambiará el perfil de todas vigas, sino que se haría por separado. El área de contorno, al igual que ocurre en el sistema de vigas de la cubierta de esta zona, tampoco tendrá una forma rectangular, sino que sigue la forma del perímetro de la planta, creándose así vigas de diferente longitud. Como se puede observar en la imagen de a continuación, en la cual también se han ocultado elementos ya modelados, las vigas cubren la dirección más larga, situándose algunas de ellas por completo en el voladizo. Ilustración 27 – Forjado de la Planta Coro 27 27 Diseño y cálculo de la estructura de una capilla mediante metodología BIM 2.8.5 Forjados Escalera Para la escalera, más concretamente para los descansillos de ésta, se ha decidido poner también unos pequeños forjados formados por los mismos elementos que el resto. Se generarán tres sistemas de vigas, uno por descansillo, los cuales seguirán la misma regla de diseño de “Distancia fija”, siendo esta igual a 40 cm en este caso. La justificación Z será de “Parte inferior”, la misma que en los forjados de las demás zonas, y sobre estos también se aplicarán las cargas necesarias, como se verá en el último apartado de este capítulo. Se obtiene, por tanto, el modelado que se observa en la imagen de a continuación: Ilustración 28 – Forjados de la escalera 2.9 Cruces de San Andrés En estructuras esbeltas, como es el caso de la construcción del proyecto actual y más concretamente en la parte del altar, es importante tener claridad sobre los sistemas que van a resistir las cargas laterales. Un sistema comúnmente conocido es el de los arriostramientos, los cuales tienen la función de arriostrar, es decir, rigidizar o estabilizar la estructura impidiendo o limitando sus deformaciones y desplazamientos, consiguiendo transmitir las solicitaciones laterales, generalmente originadas por sismos, vientos o elementos como los puentes grúa, hacia las cimentaciones de forma eficiente. El tipo de arriostramiento posiblemente más utilizado es el de las “Cruces de San Andrés”, llamado así por este santo el cual fue crucificado boca bajo en una cruz en forma de X. Estos permiten reducir los desplazamientos a la vez que se produce un ahorro del material. Evitan que los pilares trabajen como ménsulas, ya que al ser elementos rígidos que trabajan a tracción transmiten ellos los esfuerzos a la cimentación en vez de los pilares trabajando a flexión. Modelado en Revit 28 28 En la estructura del actual proyecto se necesitarán arriostramientos debido a la esbeltez y diafanidad de esta, por lo que se utilizarán Cruces de San Andrés. Hay un problema a la hora de situarlas y es que hay muchos vanos en los que el arquitecto ha puesto ventanas, por lo que habrá que ayudarse del modelo arquitectónico para saber dónde colocarlas. El perfil que se ha elegido para estos elementos es el de una barra redonda de 25 mm de diámetro y, a pesar de parecer un pilar inclinado, se ha de modelar como armazón estructural en Revit, siendo más fácil mediante el procedimiento de “Forzado de cursor 3D”. En los siguientes apartados se hace un breve comentario acerca de las Cruces de San Andrés que se han colocado en cada lado de la estructura: 2.9.1 Cruces del lado Norte En los laterales del edificio es donde más ventanas habrá, sobretodo en la zona de los bancos, por lo que la mayoría se encontrarán en la zona del altar o de la entrada. Se puede apreciar en la imagen de a continuación las cruces que se han colocado, destacando que en la parte baja de la zona bancos unas diagonales en tramos intermitentes. Esto es así debido a la arquitectura de la fachada, ya que si se pusieran las diagonales contrarias estarían al descubierto y eso no se quiere para este caso. No obstante, también servirán para aportar algo más de rigidez y resistencia a la estructura. Ilustración 29 – Cruces de San Andrés del lado Norte 2.9.2 Cruces del lado Sur Para este lado, como se observa en la siguiente imagen, las cruces estarán colocadas simétricamente a las del lado Norte. Cabe destacar que las de la zona de la entrada son algo más pequeñas debido a la propia forma de la estructura. 29 29 Diseño y cálculo de la estructura de una capilla mediante metodología BIM Ilustración 30 – Cruces de San Andrés del lado Sur 2.9.3 Cruces del lado Este Respecto a la fachada posterior de la estructura, debido a una ventana horizontal en la parte superior y dos verticales en los laterales, se ha modelado una viga que ayudará a que se pueda colocar la cruz central. Esta cruz se ve necesaria debido a que el muro tiene unas dimensiones considerables y a las posibles solicitaciones laterales que se puedan producir. A continuación, se aprecia el resultado del modelado de las cruces en este lado, donde aparte de cruz central se han modelado dos más en los laterales de la parte inferior. Ilustración 31 – Cruces de San Andrés del lado Este Modelado en Revit 30 30 2.9.4 Cruces del lado Oeste En la fachada principal, aparte de en dos vanos superiores en los que hay ventanas y en los de la entrada en la planta del medio y su inferior, se han puesto cruces de San Andrés en el resto. Esto es así ya que en esta zona habrá una carga muerta elevada, por lo que se verá necesario que esté bien arriostrada. Para este lado de la estructura, el resultado obtenido del modelado de las cruces de San Andrés es el de la siguiente imagen: Ilustración 32 – Cruces de San Andrés del lado Oeste 2.10 Cimentación En la Memoria Descriptiva se habló del tipo de cimentación que se recomendaba realizar según el estudio geotécnico de la zona, debiendo esta de componerse por zapatas y vigas de atado. Además, se comentaba que debían estar a una profundidad mínima de 1,5 m, por lo que si en el modelado el suelo se encuentra en la Planta ES1-Patios, la cual está en la cota -1,75 m, por tanto, la cimentación se deberá modelar a partir de la cota -3,25 m. Considerando esto, en los siguientes apartados se realiza el modelado y dimensionamiento de estos elementos estructurales por separado. 2.10.1 Zapatas Las zapatas son un tipo de cimentación estructural y consisten en un prisma de hormigón situado bajo los pilares de la estructura. Estos elementos tienen como función transmitir al terreno las tensiones a las que se ve sometida la estructura y anclarla. Para el actual proyecto se ha planteado crear una familia de zapatas en la que, mediante su programación dentro de los parámetros de familia, se autodimensione según el área de influencia del pilar, el esfuerzo al que se verá sometido este y, por último, la tensión admisible del terreno, la cual se mencionó al final de la Memoria Descriptiva que era 2,9 kg/cm², o lo que es lo mismo, 290 kN/m². 31 31 Diseño y cálculo de la estructura de una capilla mediante metodología BIM Antes de desarrollar el proceso de modelado, se va a explicar cómo se va a realizar el cálculo aproximado de la superficie que necesitará tener la zapata. Ha de repetirse que es un cálculo aproximado y que las dimensiones resultantes, por tanto, también lo serán. También cabe comentar que tan solo se necesitará el área de este elemento debido a que se exigirá que tenga forma cuadrada, es decir, que sus lados sean iguales, habiendo tan solo que hacer la raíz cuadrada a dicha área para obtener el valor de los lados que tendrá. El área de la zapata se obtendrá mediante la siguiente aproximación: Á𝑟𝑒𝑎,𝑍𝑎𝑝𝑎𝑡𝑎 =𝑁*6>@D 𝑇$%& siendo: - 𝑁*6>@D , el esfuerzo axil que se transmite a través del pilar. - 𝑇$%& , la tensión admisible por el terreno. De los dos datos que se necesitan se tiene el valor de 𝑇$%& , en cambio el del esfuerzo axil no, pero se puede calcular a través de la siguiente expresión: 𝑁*6>@D =𝑄·𝐴QD6)RS@D6@ donde: - 𝑄 , la carga que superficial de los elementos que soporta el pilar. - 𝐴QD6)RS@D6@ , el área de influencia correspondiente de cada pilar. El dato de la carga se conoce, ya que en la Memoria de Cálculo se ha necesitado las cargas que habrá por planta y zona para hallar las fuerzas sísmicas, y el del área tributaria se puede averiguar mediante la realización de un plano de área tributaria en Revit. En cuanto al valor del canto de la zapata se va a aproximar a la mitad del vuelo de esta, es decir, la distancia entre el borde del pilar y el de la zapata. Al ser esta pequeña, se exigirá que el canto sea mínimo de 500 mm. A continuación, se explica el proceso que se ha realizado en Revit para modelar el plano de área tributaria y la zapata autodimensionable por separado: 2.10.1.1 Plano de Área Tributaria Para realizar este plano va a ser la única vez que se utilice la pestaña “Arquitectura” en este proyecto. Lo primero que ha de hacerse es crear el tipo de plano de área que se quiere crear, para ello se tiene que clicar en la flecha hacia abajo del grupo de acciones “Habitación y área”, donde se desplegarán dos opciones de las que se elegirá la de “Cálculos de área y volumen”. Hecho esto, se deberá abrir una ventana en la que se ha de ir a la pestaña “Esquemas de área”, donde si se pulsa el botón “Nuevo” se crea el tipo de plano que se quiere, en este caso se llama “Área tributaria de los pilares”. Una vez hecho esto, ya se puede crear el plano. Para ello se tiene que ir a la herramienta “Área”, la cual se encuentra en el grupo de acciones de antes, de la cual también se despliegan dos opciones, siendo una de ellas “Plano de área”. Si se clica en ella aparece una ventana en la que tan solo hay que seleccionar el tipo de plano, es decir, el que se acaba de crear, y el nivel del que se quiere crear, que en este caso será del nivel ES0- Cimentaciones. Modelado en Revit 32 32 Con el plano ya creado, tan solo habrá que crear las áreas con la herramienta “Contorno de área”, la cual también se encuentra en el grupo de acciones de “Habitación y área”, y cuando estén todas delimitadas, a través de la otra opción que aparecía al seleccionar “Área”, la cual se llama igual, se etiqueta cada área con su valor. Se puede precisar cargar alguna familia de etiquetas de áreas si es la primera vez que se realiza. De esta forma ya se tendría el área tributaria de los pilares, necesitándose tan solo el modelado de la zapata autodimensionable, proceso que se explica en el siguiente apartado. 2.10.1.2 Zapata Autodimensionable Para crear una familia se debe abrir Revit desde cero, igual que cuando se comenzó el modelado de la estructura, a diferencia de que en este caso se seleccionará una nueva familia y no un nuevo proyecto. Al hacer esto aparece una ventana pidiendo seleccionar un archivo de plantilla, debiéndose elegir el que se llama “Cimentación estructural métrica”. Una vez realizado estos pasos, se debe haber abierto una nueva ventana de trabajo, la cual estará en blanco. Lo primero que ha de hacerse es crear los planos de referencia que delimitarán la forma de la zapata. Para ello, dentro de la pestaña “Crear”, en el grupo de acciones “Referencia”, se encuentra la opción de “Plano de referencia”, la cual al seleccionarse permite crearlos. En el nivel de referencia se debe crear la superficie de la zapata y del pilar en su centro y luego, en un alzado aparte, la forma del canto de esta. Después de esto se procede a definir los parámetros a partir de los que se programará el autodimensionamiento. Dicho proceso se realiza dentro de la ventana de “Tipos de familia”, en la cual se encuentra la opción de “Nuevo parámetro” en su parte inferior. Al clicar en este botón aparece la siguiente ventana: Ilustración 33 – Propiedades de parámetro Ha de rellenarse estas propiedades para todos los parámetros que se necesiten crear para la zapata, siendo todos ellos de tipo “Ejemplar”. Los parámetros que se deben crear se mencionan a continuación, indicando también la información que le corresponde a cada uno y su finalidad. Hay que mencionar que las dimensiones de la zapata, es decir, grosor, longitud y ancho, vienen definidos por defecto. 33 33 Diseño y cálculo de la estructura de una capilla mediante metodología BIM - Lpilar: longitud del pilar. Se utiliza para calcular el vuelo de la zapata. Pertenece a la disciplina “Común”, es un tipo de parámetro “Longitud” y se agrupa en “Cotas”. - V: vuelo de la zapata. Se utiliza para calcular el grosor de la zapata. Pertenece a la disciplina “Común”, es un tipo de parámetro “Longitud” y se agrupa en “Cotas”. - Atrib: área tributaria de los pilares. Se utiliza para calcular el esfuerzo que transmiten los pilares. Pertenece a la disciplina “Común”, es un tipo de parámetro “Área” y se agrupa en “Análisis estructural”. - Q: carga superficial que soporta cada pilar. Se utiliza para calcular el esfuerzo que transmiten los pilares. Pertenece a la disciplina “Estructura”, es un tipo de parámetro “Fuerza superficial” y se agrupa en “Análisis estructural”. - Npilar: esfuerzo que transmiten los pilares a la zapata. Se utiliza para calcular el área de la zapata. Pertenece a la disciplina “Estructura”, es un tipo de parámetro “Fuerza” y se agrupa en “Análisis estructural”. - Tadm: la tensión admisible por el terreno. Se utiliza para calcular el área de la zapata. Pertenece a la disciplina “Estructura”, es un tipo de parámetro “Área” y se agrupa en “Análisis estructural”. - Ateor: área teórica de la zapata. Se utiliza para calcular la longitud real del lado de la zapata. Pertenece a la disciplina “Común”, es un tipo de parámetro “Área” y se agrupa en “Análisis estructural”. - Lteor: longitud teórica del lado de la zapata. Se utiliza para calcular la longitud real del lado de la zapata. Pertenece a la disciplina “Común”, es un tipo de parámetro “Longitud” y se agrupa en “Análisis estructural”. - Lreal: longitud real del lado de la zapata. Se utiliza como valor de los parámetros longitud y ancho de la zapata. Pertenece a la disciplina “Común”, es un tipo de parámetro “Longitud” y se agrupa en “Análisis estructural”. A continuación, se debe acotar las dimensiones en el plano y, además, etiquetarlas respecto al parámetro del cual hacen referencia. Esto se realiza mediante la opción “Alineada”, la cual se encuentra en el grupo de acciones “Cota” de la pestaña “Anotar”. Acto seguido se selecciona una por una y, en el desplegable que aparece en el grupo de acciones “Etiquetar cota” de la barra de herramientas, se elige el parámetro al que hace referencia cada una. Debiendo quedar de la siguiente forma la superficie de la zapata: