estructuras

TALLER VERTICAL DE ESTRUCTURAS
ING RUBÉN MUÑOZ
Prof Adj: Arq Daniel Cutrera
GUÍA DE PREDIMENSIONADO
TEMA:

CÁSCARAS - CILÍNDRICAS LARGAS
CURSO AÑO 2014

E4

4.3

Las cáscaras cilíndricas largas, presentan la particularidad de trabajar predominantemente en el
sentido longitudinal (acción como viga), siendo su comportamiento próximo a las estructuras de
flexión plegadas. Así mismo la relación e/Rsuele superar lo deseable para el comportamiento
como cáscara sin alcanzar la rigidez de las placas.
Utilizaremos por lo tanto una hipótesis de predimensionado que analiza estas estructuras como
vigas en el sentido longitudinal, similar al análisis de losas plegadas prismáticas.
Los apoyos siguen los conceptos generales analizados en las cáscaras cilíndricas cortas.

GUIA DE PREDIMENSIONADO
Seplantea un ejemplo similar al resuelto con las cáscaras cilíndricas cortas a los efectos de poder
compararlo. Esto es cubrir un depósito de 400 m2 de superficie de planta cuadrada, ubicado en la
zona suburbana de Buenos Aires.

1.DISEÑO DE LA CUBIERTA
Se resuelve la cubierta con un sistema de cáscaras cilíndricas de generatriz circular con una altura
máxima de 2,50 metros.

VISTA

PLANTA

VISTA2.ANÁLISIS ESTRUCTURAL Y PREDIMENSIONADO DE LA CÁSCARA
Se utiliza la tecnología del hormigón armado, con un espesor a verificar de 6 cm de hormigón
armado.
A los efectos de su verificación utilizamos consideramos una distribución uniforme y simétrica de la
carga del peso propio y viento.
2.1 ANÁLISIS DE CARGAS
PESO PROPIO
Peso Propio = 2400 Kg/m³ x 0,06 m
Aislaciones e instalaciones s/ estructuraSobrecarga accidental
Carga Total

144 Kg/m²
50 Kg/m²
70 Kg/m²
264 Kg/m²

VIENTO
Se aplica la norma de viento CIRSOC 102 -2005, considerando su ubicación y las características
similares a lo visto en el caso de cáscaras cilíndricas cortas, tomamos una hipótesis de incremento
de carga ≈ 20 Kg/m².

2.2 ESFUERZOS PRINCIPALES
Predimensionamos con una carga de peso propio y viento de distribución uniforme ysimétrica de
300 Kg/m²

R



R = L2² + 4 f² = 3,30 m
8f
Cos  = R – f = 0,24 →  = 76º
R
S (long.arco) = πR 2  = 8,75 m
180º

R-f

Verificamos que estemos trabajando dentro del rango de cáscaras en hormigón armado con la
relación : 1/250 ≤ e/R ≤ 1/100
Siendo e/R = 6/330 = 0,018 vemos que se aparta en el límite superior sin alcanzar la proporción de
placa: 0,004 < 0,018 > 0,01
Se cumple larelación L1 ≥ 4R → 20 ≥ 13,20
→ cáscara cilíndrica larga

2

0

3

POSICIÓN

A modo de verificación.
Si encontramos los valores
Nφ, Nx, Nxφ, Nφx, para los
puntos característicos
0,1,2,3 vemos que los
esfuerzos preponderantes
son los Nx y Nxφ que
determinan su acción como
viga:

1

L1
m
0 20,00
1
2
3

L2
f
q
R
x
2
m
m Kg/m
m
m
6,40 2,50 300 3,30 0,00
0,00
10,00
10,00

y cos 
Nx
sen 
N
Nxx

mgrados
Kg/m
Kg/m
Kg/m
0,00 1,00
0,00
0 -989,40 -9096,42
0,00
2,50 0,24 76,00 0,97029 -239,40 -2201,01
0,00
0,00 1,00
0,00
0 -989,40
0
0,00
2,50 0,24 76,00 0,97029 -239,40
0 5821,71

Vamos entonces a analizar la cáscara cilíndrica larga comportándose como una losa plegada o
viga, para lo cual utilizamos las siguientes hipótesis:

M = QL12
8
siendo Q=S(long. Arco)x q(Kg/m²)
C=T= M
z

C

siendo z =0,75 x f
T
T

2.3 VERIFICACIÓN DE LA CÁSCARA CILÍNDRICA
Verificamos la zona comprimida y predimensionamos el hierro de la zona traccionada con las
siguientes expresiones:

 compresión = __C__

zona comprimida = f x e

exf
sección de Fe en cada extremo:
Fe/2 = __T__
2 σe
Para hierro AB-42 σe = 2400 Kg/cm²

CÁSCARAS – cilíndricas largas 4.3

armadura de tracción

2

Con los datos de la sección de lacáscara, su luz entre apoyos y la carga aplicamos las anteriores
expresiones obteniendo los siguientes resultados:
L2

F

m
6,4

R
m
2,5


m grados
3,30
76

S
m
8,75

z

e

q

Q

L1

2

m
1,88

M



C/T

Fe/2
2

m
t/m
t/m
0,06
0,3 2,62

m
tm
t
Kg/cm cm2
20 131,23 69,99 46,66 14,58

Si consideramos a los efectos de este predimensionado una tensión admisible para un hormigón
homogeneizado...