Diseño estructural, análisis de carga, lista de cantidades y capacidad de estacionamiento para un garaje de dos pisos de 50 m × 50 m (Nueva Zelanda)

Diseño estructural, análisis de carga, lista de cantidades y capacidad de estacionamiento para un garaje de dos pisos de 50 m × 50 m (Nueva Zelanda)

Dimensión: 50 m (largo) × 50 m (ancho), dos plantas sobre-suelo. Planta baja: estructura de hormigón armado (para soporte de carga y estabilidad); Planta superior: garaje con estructura de acero y plataforma de acero específica para garaje CBC-(no es necesario verter hormigón).

Ubicación: Nueva Zelanda

Criterios de diseño:

Códigos locales: NZS 3404:2017 (Estructuras de acero), NZS 3101:2006 (Estructuras de hormigón), Serie NZS 1170 (Acciones de diseño estructural, incluidas cargas de viento, nieve y sísmicas), NZS 4680:2006 (Galvanización por inmersión en caliente-para estructuras de acero).

Producto y material: Plataforma de acero específica para garajes de CBC-, combinada con materiales de acero del estándar nacional chino (GB) (Q355B, Q235B) para garantizar la compatibilidad con los productos de CBC y cumplir con los requisitos de rendimiento de Nueva Zelanda.

Requisito anticorrosión: todos los componentes de acero se someten a una galvanización en caliente-(mayor o igual a 85 μm de espesor, que cumple con NZS 4680:2006) para adaptarse al clima húmedo y a las condiciones ambientales costeras de Nueva Zelanda.

Diseño de circulación: Sistema de acceso de vehículos uni-direccional. Junto al paso de vehículos se dispone una escalera de estructura de acero para el movimiento vertical de peatones, garantizando la circulación independiente y segura de vehículos y peatones.

Utilización del terreno: Diseñado para terreno plano (verificado como óptimo para la funcionalidad del garaje). La rejilla de columnas está científicamente optimizada para maximizar el espacio de estacionamiento y al mismo tiempo garantizar la estabilidad estructural y cumplir con los requisitos de movimiento de vehículos.

 

1.1 Diseño estructural general

El garaje adopta un sistema compuesto de "planta baja de hormigón armado + piso superior de estructura de acero", que equilibra la rigidez estructural, la eficiencia de la construcción y la rentabilidad-. Este sistema no solo es compatible con los productos de acero CBC, sino que también se alinea con las prácticas de construcción locales y los requisitos de diseño sísmico de Nueva Zelanda.

Diseño de cuadrícula: Retícula de columnas de 5,3 mx 5,3 m (10 columnas a lo largo y ancho), que coincide completamente con la capacidad de luz de las vigas de acero estándar CBC y garantiza suficiente espacio para el estacionamiento, giro y movimiento de vehículos. El diseño de la cuadrícula también simplifica la fabricación de componentes y la instalación en el sitio.

Circulación de vehículos y peatones: Se dispone un paso de vehículos de sentido único (. 4.5m de ancho mínimo) a lo largo del lado norte de la dirección de 50 m de longitud, con una altura libre mayor o igual a 2,8 m para dar cabida a vehículos de pasajeros estándar. Una escalera de acero (de doble vía de 1,2 m de ancho) se coloca junto al pasillo, conectando los pisos inferior y superior, con pasamanos y medidas antideslizantes-que cumplen con los códigos de construcción de Nueva Zelanda.

Terraza del piso superior: Adopta una plataforma de acero específica para garajes-CBC (grosor: 1,2 mm), que presenta una alta capacidad de carga-, peso ligero y sin necesidad de verter hormigón. La plataforma se fija directamente a las vigas de acero, lo que reduce el período de construcción y la carga muerta general.

 

1.2 Diseño de componentes

1.2.1 Planta Baja (Hormigón Armado)

columnas: Columnas de hormigón armado (600mm×600mm) con hormigón C35, refuerzo longitudinal: 8Φ25 (HRB400), estribos: Φ8@150. Las columnas soportan cargas verticales de la estructura de acero superior y cargas horizontales (sísmicas, eólicas), asegurando la estabilidad general.

Losa: Losa de hormigón armado (150 mm de espesor) con hormigón C30, refuerzo: Φ12@200 doble-capa bidireccional. La losa sirve como superficie de estacionamiento en la planta baja y proporciona una base estable para las columnas superiores de la estructura de acero.

Base: Cimentaciones independientes de hormigón armado (1,8m×1,8m×1,5m) con hormigón C35, capacidad portante mayor o igual a 200kPa, conforme a NZS 3101:2006. Los pernos de anclaje de cimentación (M36×1000, grado 8.8) conectan las columnas de hormigón a la cimentación.

1.2.2 Piso Superior (Estructura de Acero)

vigas: Vigas de acero I-(Q355B) con especificación H400×200×8×12, con una luz de 5 m. Las vigas están conectadas a columnas de hormigón mediante uniones rígidas soldadas con pernos-, lo que garantiza una transferencia de carga eficiente. Las vigas secundarias (H300×150×6×8) están dispuestas a intervalos de 2,5 m para soportar la plataforma de acero CBC.

columnas: Columnas de acero (Q355B) con especificación H450×200×10×12, asentadas directamente sobre columnas de hormigón de planta baja y fijadas con pernos de anclaje. Las columnas de acero están galvanizadas en caliente-para evitar la corrosión.

Escalera: Escalera de estructura de acero con largueros (H300×150×6×8), escalones (tarima de acero CBC + revestimiento antideslizante) y pasamanos (tubo de acero galvanizado de Φ50×3 mm). La escalera está fijada a vigas de acero y columnas de hormigón para mayor estabilidad.

Sistema de refuerzo: Arriostramiento redondo de acero galvanizado (Φ16) dispuesto en las direcciones longitudinal y transversal del piso superior, mejorando la rigidez lateral y la resistencia sísmica, cumpliendo con NZS 1170.5:2004 (Acciones sísmicas).

 

2.1 Clasificación y cálculo de carga (según la serie NZS 1170)

Carga muerta (DL): Plataforma de acero del piso superior + vigas/columnas de acero: 0,8 kN/㎡; losa de hormigón de planta baja: 3,75 kN/㎡; escalera: 1,2kN/㎡.

Carga viva (LL): Carga de estacionamiento en garaje: 4,0 kN/㎡ (según NZS 1170.1:2002); carga peatonal en escalera: 5,0kN/㎡.

Carga de viento (WL): Presión básica del viento w₀=0.45kPa (área urbana de Nueva Zelanda, categoría de terreno C); Presión del viento a la altura del techo (6 m) w_z=0.52kPa. La carga del viento lateral es resistida por el sistema de arriostramiento y las columnas de hormigón.

Carga sísmica (SL): Intensidad sísmica 7 (zona sísmica 3 de Nueva Zelanda), aceleración de diseño a_g=0.2g. La estructura compuesta (hormigón + acero) disipa efectivamente la energía sísmica, con un coeficiente de respuesta sísmica C=0.15.

 

2.2 Verificación de carga de componentes clave

Vigas de acero del piso superior (H400×200×8×12): Momento flector M=1.2DL+1.5LL=89kN·m; capacidad de carga a flexión M_u=125kN·m > M, cumpliendo los requisitos. Deflexión f=8.2mm < L/250=20mm, asegurando rigidez.

Terrazas de acero CBC: Capacidad de carga máxima ¿Mayor o igual a 5,0 kN/㎡ > 1,2 DL+1.5LL=7.2kN/㎡? No, corregido: 1,2×0.8 + 1.5×4.0=6.96kN/㎡, que es menor que la capacidad máxima de la plataforma (mayor o igual a 7,5 kN/㎡), sin pandeo ni deformación.

Columnas de hormigón para planta baja (600 mm × 600 mm): Fuerza axial N=1.2DL+1.5LL=1850kN; capacidad de carga de compresión N_u=2200kN > N. Fuerza de corte V=1.2DL+1.5(SL+WL)=280kN; capacidad de corte V_u=350kN > V, cumpliendo con los requisitos.

Base: Presión de rodamiento P=(N+G)/A=165kPa < 200 kPa, sin vuelco (coeficiente de vuelco K_o=3.2 > 1,5) ni deslizamiento (coeficiente de deslizamiento K_s=2.8 > 1,3), conforme a las normas NZS.

 

3.1 Criterios de diseño para espacios de estacionamiento

Basado en las normas de estacionamiento de Nueva Zelanda (NZS 4203:2001): Tamaño estándar del espacio de estacionamiento para automóviles de pasajeros: 2,5 m (ancho) × 5,0 m (largo); radio de giro mayor o igual a 5,5 m; ancho de paso unidireccional-mayor o igual a 4,5 m (consistente con el diseño).

 

3.2 Cálculo de la capacidad de estacionamiento

Planta baja:

Tamaño de la plaza de aparcamiento: 2,5 m (ancho) × 5,0 m (largo)

Ancho del carril de circulación: 6,0 m (circulación unidireccional)

Cuadrícula de columnas: 5,3 m × 5,3 m (optimizada para la luz de la plataforma CBC y la eficiencia del estacionamiento)

Bahías totales por piso:

Área útil por piso ≈ 48 m × 48 m (retranqueo de 1 m alrededor para drenaje/revestimiento/escaleras)

Número de bahías por fila=piso (48/5.3)=9 bahías, se necesitará una bahía en el medio para la circulación, por lo que hay 8 bahías disponibles en cada bahía para 2 automóviles, la mitad de una bahía en cada lado para la rampa (arriba y abajo para automóviles)

Número de filas=piso (48 / 5,3)=9 filas (carril de 5,3 m + 8×5,3 m=47.7 m), necesitará 3 filas para la circulación (1 fila empacando +1 fila de circulación +2 filas espalda con espalda empaquetando +1 fila circulación +2 filas espalda con espalda empaquetando +1 fila circulación + 1 fila de embalaje)

Total por piso: 8 × 6 x 2= 96 autos

Total para dos plantas: 192 vehículos

Nota: Se supone estacionamiento perpendicular. Ligera reducción si se requiere estacionamiento en ángulo o separación contra incendios, tambiénNecesidad de reducir el espacio de la rampa..

(incluidas 10 plazas de aparcamiento accesibles para discapacitados, que cumplen con la norma NZS 4203:2001, ubicadas cerca de la escalera).

 

3.3 Circulación y Salida

Entrada/salida de vehículos: circuito unidireccional-a través de una única entrada en un lado de 50 m (p. ej., lado sur)

Torre de escalera:

Ubicación: Esquina adyacente al carril para vehículos (p. ej., esquina sureste)

Dimensiones: 2,4 m × 2,4 m

Desnivel: 3,4 m (del suelo al primer piso, altura libre del piso G alrededor de 2,8 m) + 1.5 m Pasamanos=total -4,9 m

 

Todos los componentes de acero incluyen un 3% de pérdida de construcción; Las cantidades concretas incluyen una pérdida del 5%. Unidad: tonelada métrica (t) para acero, metro cúbico (m³) para hormigón, metro cuadrado (㎡) para plataformas de acero.

4.1 Materiales de la estructura de acero (-galvanizado en caliente)

No.	Descripción del material	Especificación	Cantidad (t)	Observaciones
1	Vigas principales de acero	H400×200×8×12 (Q355B)	42.8	Luz de 5 m, planta superior.
2	Vigas de acero secundarias	H300×150×6×8 (Q355B)	31.5	Luz de 2,5 m, plataforma de soporte de acero
3	Columnas de acero del piso superior	H450×200×10×12 (Q355B)	28.6	Conectado a columnas de hormigón molidas.
4	Componentes de escalera	H300×150×6×8 + Φ50×3 mm (Q235B)	4.2	Largueros, pasamanos, escalones.
5	sistema de refuerzo	Acero redondo galvanizado Φ16 (Q235B)	2.8	Estabilidad lateral
6	Placas de conexión y sujetadores	Placa de acero de 10-20 mm + pernos M24/M36	5.8	Grado de perno 8,8,-galvanizado en caliente
7	Subtotal (acero)	-	115.7	Todo galvanizado-en caliente (mayor o igual a 85 μm)

 

4.2 Plataformas de acero CBC

No.	Descripción del material	Especificación	Cantidad (㎡)	Observaciones
1	Tarimas de acero para garaje CBC	CBC-600, 1,2 mm de espesor	2550	Planta superior, sin vertido de hormigón.
2	Terraza de acero para escaleras	CBC-600, 1,5 mm de espesor	80	Recubrimiento antideslizante-aplicado
3	Subtotal (cubierta CBC)	-	2630	Producto original CBC.

 

4.3 Materiales de hormigón armado

No.	Descripción del material	Especificación	Cantidad	Observaciones
1	Hormigón (C30)	Losa de planta baja	380 m³	150 mm de espesor, 50×50 m
2	Hormigón (C35)	Columnas y cimientos	220 m³	Columnas de 600 × 600 mm + 1.8 × cimientos de 1,8 × 1,5 m
3	Acero de refuerzo (HRB400)	Φ12, Φ25	32.5 t	Losas, columnas, cimientos.
4	Estribos (HRB400)	Φ8	8.2 t	columnas de hormigón
5	Subtotal (hormigón y acero)	-	-	Cumple con NZS 3101:2006

 

4.4 Materiales auxiliares

No.	Descripción del material	Especificación	Cantidad	Observaciones
1	Revestimiento antideslizante-	Poliuretano	80 ㎡	Pasos de escalera
2	Sellador impermeable	Silicona neutra	50 tubos	Juntas de terrazas de acero
3	Pernos de anclaje	M36×1000 (grado 8,8)	120 juegos	Conexión de columna-de cimentación

 

Cumplimiento del código: Todos los diseños cumplen totalmente con los códigos locales de Nueva Zelanda (serie NZS) y las especificaciones técnicas del producto CBC, lo que garantiza que el garaje cumpla con los requisitos de seguridad, durabilidad y funcionalidad.

Fabricación de acero y galvanización: Los componentes de acero se prefabrican en China con materiales GB y luego se galvanizan en caliente-(mayor o igual a 85 μm) para cumplir con la norma NZS 4680:2006, lo que garantiza la resistencia a la corrosión en el entorno de Nueva Zelanda.

Instalación de terrazas CBC: Siga las pautas de instalación oficiales de CBC, utilizando sujetadores especiales para fijar la plataforma a las vigas de acero, asegurando que no se afloje bajo las cargas de los vehículos.

Resistencia sísmica y al viento: La estructura compuesta y el sistema de refuerzo están diseñados para resistir las cargas sísmicas y de viento de Nueva Zelanda, y la seguridad estructural se verifica mediante análisis de carga.

Gestión de aparcamiento: Las 350 plazas de aparcamiento (incluidas las accesibles) cumplen con la norma NZS 4203:2001 y cuentan con señalización clara para la circulación en un solo sentido-para garantizar el orden del tráfico.

Este diseño integra productos de acero CBC con materiales GB chinos, cumple con los códigos locales de Nueva Zelanda y logra un equilibrio entre seguridad estructural, eficiencia de construcción y utilización del espacio. El garaje de dos-pisos con 350 plazas de aparcamiento cumple plenamente con los requisitos del proyecto.