DISEÑO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL DE UNA NAVE INDUSTRIAL METÁLICA CON APLICACIÓN DE TÉCNICAS DE OPTIMIZACIÓN TOPOLÓGICA EN DINTELES DE CUBIERTA

Abstract

Este trabajo de fin de grado se centra en el diseño y dimensionamiento de una nave industrial de estructura metálica ubicada en Alcalá de Henares, en la Comunidad de Madrid, con el objetivo de establecer un taller de automoción en su interior. Como añadido a la idea principal, en vez de apostar por los criterios tradiciones de cálculo estructural, se ha querido dar un paso más y dar un enfoque más moderno e innovador, gracias al uso de la optimización topológica, con el objetivo de justificar el uso de celosías en vez de dinteles macizos para la cubierta. El objetivo principal se ha basado en el diseño de una estructura segura, funcional y eficiente, teniendo en cuenta que esta cumpla con toda la normativa vigente, tanto a nivel nacional como autonómico, al mismo tiempo que se ha intentado reducir el peso estructural y la disminución de la cantidad de materiales usados. Para esto ha sido necesario realizar un análisis completo de cargas, tanto permanentes como variables, seguido de un proceso de optimización topológica, mediante el uso del código ¿top3d¿, el cual ha sido modificado e implementado en Matlab para el uso especifico de este proyecto. (Liu, y otros, 2014) A nivel práctico, el trabajo incluye el diseño completo de la nave (pórticos, pilares, correas, entreplanta, celosías, etc.), la comparación entre soluciones convencionales y optimizadas, y el uso de programas como AutoCAD y CYPE para la elaboración de planos y simulaciones, los cuales han hecho posible validar y justificar, que el uso de las celosías frente a vigas macizas, permite reducir el consumo de acero, las cargas transmitidas a la cimentación y mejorar el comportamiento estructural general frente a las distintas solicitaciones. Los resultados muestran como la celosía es una solución más ligera, más económica y sostenible, lo que se alinea con los objetivos de eficiencia y reducción de impacto ambiental. Además, gracias a la aplicación del software de optimización topológica, se han podido de desarrollar los conocimientos sobre técnicas más modernas de diseño que ya se están empezando a aplicar en el mundo profesional, especialmente en todos aquellos proyectos que buscan un equilibrio perfecto entre rendimiento, coste y sostenibilidad. En definitiva, este TFG ha servido tanto para aplicar los conocimientos adquiridos durante el estudio del grado de Ingeniería Mecánica, como para demostrar como la ingeniería estructural, la cual es una disciplina muy antigua, puede apoyarse en herramientas avanzadas para lograr diseños más inteligentes y responsables. El proyecto combina rigor técnico, innovación y compromiso con el entorno. Reflejando el tipo de soluciones que se espera de la ingeniería del presente y del futuro.