Modificación de una estructura metálica por cambio de uso

Modification of a metal structure due to change of use
Modificação de estrutura metálica para troca de uso

J. L. Gómez^1,2, K. Klein^1,2, G. Montiel²

¹ Facultad de Arquitectura Urbanismo y Diseño, Universidad Nacional de Córdoba, Córdoba, Argentina.

² Alconpat Argentina, Córdoba, Argentina.

*Autor de contacto: ccp.cons316@gmail.com

Recibido: 05/11/2023
Revisado: 16/12/2023
Aceptado: 27/12/2023
Publicado: 01/01/2024

Resumen
El objetivo de este trabajo es discutir las modificaciones realizadas sobre una estructura metálica construida en 1930, conformada por vigas reticuladas triangulares apoyadas sobre muros perimetrales de 60 cm de espesor y 14 columnas metálicas interiores para cubrir una superficie de 875 m² que albergaba las actividades del mercado central de la cuidad de Deán Funes. En la década del 80 la gestión municipal plantea su recuperación para nuevos usos deportivos presentándose el desafío estructural de la eliminación de los apoyos intermedios. El proyecto y la construcción datan de esa época, y por ello se discuten la vigencia de los conceptos y soluciones adoptadas, así como la importancia de un plan de mantenimiento para garantizar el grado de seguridad de la obra.

Palabras clave: diseño estructural; acero; recuperación patrimonial.

1. INTRODUCCIÓN

Deán Funes es una ciudad del noroeste de la provincia de Córdoba, Argentina, cabecera del departamento Ischilín. Sus orígenes coinciden con la expansión del sistema ferroviario hacia 1875, y durante los primeros años del siglo XX se construyeron sus obras más significativas entre ellas la del mercado central en 1930, caracterizado por un estilo arquitectónico Art Decó y ubicado frente a la plaza del mercado (figura 1). En los años posteriores, con el crecimiento de la población, las actividades de comercio son desplazadas hacia la periferia de la localidad, motivo por el cual la edificación sufre un estado de abandono. Recién en 1982, durante la gestión municipal de José Naveira Ferradanes, se decide recuperar la construcción y plantear allí un espacio cubierto de uso deportivo. A continuación, se desarrolla el proyecto estructural que posibilitó este nuevo uso, diseñado y construido en esa época, y que actualmente sigue vigente desarrollando dichas actividades.

Figura 1. Ex mercado central de Deán Funes.

2. PLANTEO ESTRUCTURAL ORIGINAL

El sistema estructural del planteo original del mercado cubría una superficie de 875 m² de 26,05 de ancho por 33,50 m de longitud. El plano superior constaba de una serie de tres vigas reticuladas triangulares metálicas de 8,7 m de luz que conformaban 7 ejes separados cada 4,19 m entre sí. Sobre sus nudos, con una distancia de 2,15 m y 2,20 m, se apoyaban una serie de correas de acero que terminaban de configurar la cubierta de tres secciones a dos aguas con terminación final de chapa. Las vigas principales se apoyaban interiormente sobre 14 columnas metálicas y en su perímetro sobre un muro de mampostería de 60 cm de espesor (figura 2 y figura 3).

Figura 2. Foto del plano municipal original.

Figura 3. Axonométrica de estructura original.

3. NUEVO PLANTEO ESTRUCTURAL

Debido a la necesidad de contar con un único espacio interior libre a apoyos, la nueva concepción estructural se proyectó a partir de la generación de una única viga reticulada plana de 1,80 m de altura hacia el exterior, uniendo las existentes, reforzando barras y agregando nuevos elementos que permitan cubrir los 26,1 m de luz.

Para conformar el diseño de la nueva viga principal debieron construirse el cordón superior uniendo las cumbreras de las cabreadas existentes y dos montantes nuevos en coincidencia con el apoyo anterior que además de resistir los esfuerzos de compresión permitieron reducir la longitud de pandeo del nuevo cordón (figura 4).

Figura 4. Axonométrica de propuesta estructural.

A su vez, para reforzar dicho concepto, se plantearon vigas de arriostramiento superior con dos perfiles UPN 80 para evitar la flexión lateral en sentido perpendicular al plano de la viga (figura 5).

Figura 5. Planta de techos de nueva estructura exterior.

Por otra parte, se reforzaron tanto el cordón inferior como algunas de las diagonales existentes más solicitadas a los fines de resistir los esfuerzos internos de tracción y compresión a partir de la evaluación del nuevo comportamiento estructural.

4. PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO

A continuación, se presenta el procedimiento de cálculo elaborado de acuerdo a las reglamentaciones en esa época y con las herramientas disponibles pero que no dejan de tener vigencia como antecedente en la actualidad.

4.1 Análisis de Cargas.

En primera instancia se realizó un análisis por metro cuadrado para luego determinar la magnitud de las acciones puntuales sobre los nudos de la nueva viga reticulada (figura 6).

Figura 6. Viga reticulada con numeración de barras, nudos y cargas.

4.1.1 Análisis de cargas por metro cuadrado

• Chapa acanalada ------------------------------------- 10 kg/m²

• Correas de madera ----------------------------------- 6 kg/m²

• Peso propio de la viga reticulada------------------- 22 kg/m²

• Sobrecarga de uso ----------------------------------- 25 kg/m²

• TOTAL ----------------------------------------------- 63 kg/m²

4.1.2 Análisis de cargas sobre nudos de viga

• Cargas puntales ----------63 kg/m² x área de influencia (4,19 x 2,2 m x 2) = 1162 kg

4.2 Determinación de las solicitaciones

Para el cálculo de los esfuerzos normales se utilizó el programa PPlan empleado en el Taller de Investigación de Diseño Estructural (TIDE) de la Facultad de Arquitectura de la Universidad Nacional de Córdoba. En ese momento se introducían manualmente las coordenadas que definían la geometría de la viga y las acciones sobre la misma. Como resultado se imprimían los valores de los esfuerzos en cada nudo que se resumen en la siguiente tabla 1.

Tabla 1. Solicitaciones y reacciones.

4.3 Verificación de las deformaciones generales

En virtud de las dimensiones y el análisis de las solicitaciones se predimensionó el cordón superior con dos perfiles UPN 120 conformando una sección cajón con un área de 27 cm² y el cordón inferior por dos perfiles apareados UNP 100 con un área de 22 cm² (figura 7). A partir del análisis de los parámetros que intervienen en la determinación de la flecha máxima se establecieron los siguientes datos:

-Momento de inercia del conjunto J =392.769 cm⁴

^- Carga “q” 63 kg/m² x 4,19 m = 260 kg/m

Figura 7. Sección compuesta de viga reticulada.

4.3.1 Cálculo de flecha máxima

4.3.2 Cálculo de flecha admisible

4.3.3 Comparación flecha máxima < flecha admisible

4.4 Verificación seccional y propuestas de refuerzos de la estructura

Luego del control de deformaciones se procedió a realizar la verificación seccional primero de los elementos estructurales nuevos del cordón superior y montantes como de la resistencia de los elementos existentes sometidos a nuevos esfuerzos como el caso del cordón inferior y de las diagonales (figura 8).

Figura 8. Sección de viga reticulada.

4.4.1 Cordón superior

Como enunció precedentemente, el cordón superior se ejecutó mediante la sección cajón conformada por dos UNP 120. Los datos necesarios para su verificación de resistencia pueden verse en la tabla 2.

Tabla 2. Datos del cordón superior

Cálculo del radio de giro mínimo

Cálculo de la esbeltez

Coeficiente de pandeo para acero F24

$ɷ=$ 2,07