Ayuda cálculo resistencia pared de hormigón

flypixx

Novel
Buenos días,

deseo instalar una estructura (torreta de celosía de acero o aluminio 6082 T6) que soportará diversas antenas en punta, cuyas superficies de exposición al viento suma un total de 0,8 m² aproximadamente de las antenas y aproximadamente 1 m² de superficie de la propia estructura, que se compone de 2 tramos de 3 metros de altura + mástil de 1 m, en total unos 7 metros.

Realizados los cálculos he podido determinar la carga en punta que me originarán las antenas sobre la estructura y el Momento Flector en el punto superior de anclaje de la torreta a la pared de hormigón. Creo haver podido dimensionar correctamente la estructura para que aguante vientos de 150 km/h y superiores. He tenido en cuenta el módulo de elasticidad del material escogido de la torreta de celosía y el momento flector máximo que soporta, y he obtenido así la tensión admisible, valor que he cotejado con la tensión resultante de la torreta de celosía de la longitud arriba mencionada en su punto de anclaje superior (de los 7 metros totales torreta + mástil, 5
metros volarán por encima de la pared de hormigón.

Mi primera pregunta es, debería haber usado el segundo momento de àrea (momento de inercia) en lugar del módulo de elasticidad para obtener la tensión o es indiferente dada la relación directa que existe entre el momento de inercia x el valor y, y el módulo de elasticidad? No se si me he explicado bien.

Y lo mas importante de todo y motivo por el cual me decidí a escribiros en el foro. La torreta de celosía irá anclada a la caseta (terrado) de una habitación para alojar en un futuro un ascensor.

Esta caseta está construida de la siguiente manera:

- Las cuatro paredes están levantadas con bloques tipo H gris de tamaño grande.
- Cada altura de bloques tiene barilla de acero y una vez levantadas las cuatro paredes se ha rellenado con hormigón, formando cuatro paredes de hormigón armado de un espesor de pared aprox. de 20 cm.
- En la parte superior de la caseta hay una vigueta de hierro empotrada en el hormigón armado uniendo dos de las paredes y que tiene por objeto alojar el motor del ascensor en un futuro.

La caseta desde el forjado (suelo del terrado) tiene las siguientes dimensiones:

2,90 metros de altura
1,60 metros de anchura
1,60 metros de profundidad

La torreta irá anclada a una de estas paredes cogida en dos puntos (a 30 cm y a 2,70 m del suelo respectivamente).

Mi gran pregunta es, si la pared donde va anclada la torreta de celosía resistirá la fuerza ejercida por la torreta + antenas cuando soplen vientos de 150 km/h. Supongo que el hecho que la pared donde va anclada la torre forme parte del resto de paredes (unión mediante hormigón, barilla de acero y bigueta en parte superior) dará mayor consistencia que si se encontrara la pared aislada de las demás.

Me gustaría poder recibir algún consejo de como plantear cálculos que me permitan determinar las fuerzas que actuan sobre la pared y si esta tiene capacidad para aguantar esos esfuerzos sin caerse.

Siento utilizar vocabulario poco técnico y datos poco precisos. Podría precisar mejor estos datos en cuanto fueran necesarios para realizar cálculos. No soy ni arquitecto ni ingeniero mecánico y mi conocimiento en esta materia es muy básico. Agradecería mucho la ayuda proporcionada para encarar este problema y en caso de no ser viable, poder utilizar otras localizaciones mas adecuadas que me aseguren que el sistema aguantará firme.

Un saludo y muchas gracias anticipadas.

Att.

Adrián.
 

flypixx

Novel
Se me olvidó decir que la torreta y mástiles se han dimensionado para no necesitar riostras (tensores). La torreta que será autosoportada deberá cumplir con los cálculos tal y como se detallan a continuación y finalmente la pared o conjunto de paredes deberán resistir la tensión originada por el conjunto de torreta + mástiles + antenas:

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Cálculos de los elementos estructurales que soportan los sistemas radiantes.
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Elementos de la instalación (antenas y soportes de las mismas).
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Esfuerzos extremos sobre los elementos (viento) 150 km/h = 108,50 kg/m2
Mástil 0,045 m2/m x 108,50 kg/m2 = 4,88 kg/m. cargas q1, q2, q3
Direccional VHF 0,0611m2 x 108,50 kg/m2 = 6,63 kg. carga P1
Direccional UHF 0,0396 m2 x 108,50 kg/m2 = 4,30 kg. carga P2
Direccional SHF 0,1762 m2 x 108,50 kg/m2 = 19,12 kg. carga P3
Direccional HF 0,41m2 x 108,50 kg/m2 = 44,48 kg. carga P4
Rotor 0,04 m2 x 108,50 kg/m2 = 4,34 kg. carga P5
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Cálculos del mástil horizontal:
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Comprobación del mástil horizontal en su punto de mayor momento flector (anclaje al rotor de
elevación).
Características mecánicas del mástil.
Diámetro exterior 45 mm.
Espesor de las paredes 2 mm.
Diámetro interior 41 mm.
Sección 2,70 cm2
Peso 2,12 Kg./m.
Momento de inercia 6,25 cm4
(W) Módulo de elasticidad 2,78 cm3
M mast horiz. = P1 x L1 + P2 x L2 + q1 x Lmh2 / 2
M mast horiz. = 6,63 Kg. x 0,75 m x 4,30 kg. x 0,75 m + 4,88 kg./m x 1,50 2 / 2 = 13,69 kg.
M mast horiz. = 13,69 Kg./m = 1369 Kg./cm.
O = M:W = 1369 Kg./cm. : 2,78 cm3 = 492,44 Kg./cm2 < 1730 Kg./cm2 (Esfuerzo admisible de los aceros A-42).
El mástil cumple de sobra con los esfuerzos a los que estará sometido.

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Cálculos del mástil vertical:
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Comprobación del mástil en su punto de mayor momento flector (entrada en la torreta).
Características mecánicas del mástil.
Diámetro exterior 45 mm.
Espesor de las paredes 3,5 mm.
Diámetro interior 38 mm.
Sección 4,56 cm2
Peso 3,58 Kg./m.
Momento de inercia 9,89 cm4
(W) Módulo de elasticidad 2,78 cm3
M mast vert. = (P1+P2+P3+”q1”+P5) x Lmv + P4 x L3 + q2 x Lmv2 / 2
M mast vert. = (6,63 + 4,30 + 7,32 + 19,20 Kg.) x 1,10 m + 44,48 kg. x 0,10 m + 4,88 kg./m x 1,10 2 / 2 = 48,59 kg.
M mast vert. = 48,59 Kg./m = 4859 Kg./cm.
O = M:W = 4859 Kg./cm. : 4,39 cm3 =1106,83 Kg./cm2 < 1730 Kg./cm2 (Esfuerzo admisible de los aceros A-42).
El mástil cumple de sobra con los esfuerzos a los que estará sometido.

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Simplificación de los múltiples esfuerzos en uno equivalente a la suma de todos ellos.
Pt = P1 + P2 + P3 + P5 + Pq1 x Lmv + P4 x L3 + Pq2 x Lmv
Pt = 6,63 + 4,30 + 19,20 + 4,34 x 1,10 + 4,88 x 1,50 + 44,48 x 0,10 + 4,88 x 1,10 = 55,05 kg.
Situación del esfuerzo:
L t= M: p = 48,59 kgm.: 55,05 kgm. = 0,88 m.
Esfuerzos extremos sobre los elementos (viento) 150 km/h = 108,50 kg/m2
Mástil 0,045 m2/m x 108,50 kg/m2 = 4,88 kg/m. carga q3
Torreta Téleves mod. 360 0,1436 m2 x 108,50 kg/m2 = 15,58 kg. carga q4

Momento máximo de la torreta:
Cálculos sin tener en cuenta el anclaje de la torre al cerramiento de la casa:
Mmax = Pt x (Ht + Lm1) + q3 x Lm2 x L1 + q4 x Ht2 / 2
Mmax = 55,05 Kg. x 6,88 m + 4,88 Kg./m x 1,40 m x 5,30 m + 15,58 Kg./m x 6,002 : 2 = 695,39 Kg./m
Mmax = 695,39 Kg./m = 69539,36 Kg./cm.
Modulo resistente de la torreta según el fabricante W = 74,52 cm3
O = M : W = 69539,36 : 74,52 = 933,16 Kg./cm2 < 1730 Kg./cm2 del acero A-42
Momento máximo flector tolerable, según fabricante.
Mmax = 74,52 x 1730 Kg./cm2 = 1287 kgm.

Dadas las características mecánicas de la torre según el fabricante de la misma y las distintas cargas
que la misma tiene que soportar según los cálculos realizados no es necesario adoptar la solución de la
instalación de riostras para garantizar la estabilidad del conjunto de la instalación.
 
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