Optimización del acartelamiento de pórticos de nudos rígidos en función de su geometría

• C. Neumeister Peguero ^[1] ; P. Galletero Montero ^[1]
  1. [1] Universidad de Castilla-La Mancha
• Localización: VII Congreso Ibérico de Agroingeniería y Ciencias Hortícolas: innovar y producir para el futuro. Libro de actas / coord. por Francisco Ayuga Téllez, Alberto Masaguer, Ignacio Mariscal Sancho, Morris Villarroel Robinson, Margarita Ruiz Altisent, Fernando Riquelme Ballesteros, E. C. Correa, 2014, ISBN 978-84-695-9055-3, págs. 728-733
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Optimization of gusseted rigid frames by their geometry
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• Resumen
  • español

    El pórtico de nudos rígidos ha terminado imponiéndose como estructura de referencia en las edificaciones de uso agrario. Presenta una distribución de esfuerzos irregular, con una especial concentración de momentos flectores en sus nudos y una gran tendencia a la deformabilidad. El empleo de cartelas de refuerzo en los nudos del pórtico permite un dimensionamiento variable, lográndose, de este modo, la optimización en el dimensionamiento. Las secciones clave más propicias para el refuerzo mediante cartelas son: base del pilar, cabeza del mismo, arranque del dintel y cumbrera, comprobándose en la práctica que la eficacia del comportamiento de dichas cartelas varía en función de la geometría del pórtico. Resulta, por tanto, de gran interés disponer de criterios de diseño claros que permitan seleccionar las cartelas realmente eficaces, ya que el uso indiscriminado de todas ellas puede llegar a resultar incluso antieconómico. Para abordar el tema, se evalúa la influencia de tres variables: luces entre 10 y 30 m, alturas de pilar entre 4 y 7m e inclinaciones de cubierta entre 5% y 30º, generándose un total de 480 casos. El cálculo de las estructuras se ha realizado de acuerdo con las vigentes normativas CTE y EAE y, para cada uno de los casos se ha obtenido el diseño del acartelamiento y el dimensionamiento óptimo. El análisis de los resultados muestra una progresión en la posición óptima de las cartelas a medida que cambia la geometría de los pórticos. La variable más importante es el ángulo de cubierta, disminuyendo la necesidad de cartelas en los nudos según aumenta la pendiente en los dinteles. A la vez, se necesita mayor número de cartelas cuanto mayor es la luz del pórtico. La altura de pilar es la variable que menos afecta a estas estructuras. Por tanto, pórticos muy planos con grandes luces y elevadas alturas requerirán más cartelas que el resto. Como resultado, se propone una serie de ábacos que permiten conocer a priori las cartelas ideales de un pórtico en función de su geometría, herramienta de gran utilidad a la hora de proyectar una estructura de este tipo.

  • English

    Rigid frames has finally established as a widely used structure in buildings for agricultural use. It has an irregular efforts distribution, with a significant concentration of bending moments at its nodes and a big tendency to deformation. The use of gussets at the nodes of the frame allows a variable sizing, achieving, as a consequence, the optimization in the sizing. The susceptible areas to need reinforcement gussets are: base of the pillar and its head, the starting point of the rafter and ridge beam, demonstrating in practice that the effectiveness of these gussets varies depending on the geometry of the frame. It is therefore of great interest to have clear design criteria so that a selection of the truly effective gussets can be made because the indiscriminate use of all of them can be even uneconomic. To tackle the issue, we evaluated the influence of three variables: spans between 10 and 30 m, pillar’s height between 4 and 7 m and roof steepness between 5% and 30°, coming to a final amount of 480 cases. The calculation of the structures was made in accordance with the current regulations CTE and EAE and, for each of the cases is obtained the gusseted structure design and optimum sizing. The analysis of the results shows a progression in the optimum positions of the gussets as the geometry of the frames changes. The most important variable is the roof angle, which reduces the need for gussets at the nodes as the slope increases in the beam. In addition, higher frame span requires a higher number of gussets. The pillar height is the variable that affects the least these structures. Therefore, very flat frames with large spans and high height require more gussets than the other cases. As a result, we propose a series of abacuses that allow knowing beforehand the best gussets of a frame depending on their geometry, a useful tool when designing a structure of this type.