Jornadas sobre el CTE Módulo IV SE: SEGURIDAD ESTRUCTURAL BASES DE CÁLCULO. José Manuel Pérez Luzardo Benito García Maciá

Transcripción

1 Jornadas sobre el CTE Módulo IV BASES DE CÁLCULO José Manuel Pérez Luzardo Benito García Maciá Jornadas sobre el CTE Módulo IV EXIGENCIAS BÁSICAS SE1: Resistencia y estabilidad SE2: Aptitud al servicio 1

2 SE1: Resistencia y estabilidad La resistencia y la estabilidad serán las adecuadas para que no se generen riesgos indebidos, de forma que: Se mantenga la resistencia y la estabilidad frente a las acciones e influencias previsibles durante las fases de construcción y usos previstos de los edificios. Un evento extraordinario no produzca consecuencias desproporcionadas respecto a la causa original. Se facilite el mantenimiento previsto. SE2: Aptitud al servicio. La aptitud al servicio será conforme con el uso previsto del edificio, de forma que: No se produzcan deformaciones inadmisibles. Se limite a un nivel aceptable la probabilidad de un comportamiento dinámico inadmisible. No se produzcan degradaciones o anomalías inadmisibles. 2

3 CÁLCULO DE ESTRUCTURAS antes del CTE NCSE 02 EHE EFHE Normativa obsoleta: NBE-AE 88 -Acciones en la edificación (MV-101): 1962 NBE-EA Estructuras de acero (MV-103): 1972 Normativa incompleta: No existe regulación específica para cimentaciones (terrenos), ni para estructuras de madera. Formatos de seguridad no coherentes entre las diferentes normas. Normativa dispersa y en algunos casos contradictoria. CÁLCULO DE ESTRUCTURAS con el CTE: a partir del 29 de Marzo de 2007 SE AE (acciones en la edificación); SE C (cimientos); SE A (acero); SE F (Fábrica); SE M (Madera). Coexisten con NCSE 02 EHE EFHE Pero las SE anulan aquellos apartados de la NCSE, EHE y EFHE en los que coinciden! Por ejemplo: las FLECHAS. 3

4 CÁLCULO DE ESTRUCTURAS En el próximo futuro La EHE y EFHE sustituida! Finales 2007 o principios 2008 y en 2010 se sustituirán todos los SE por los EUROCÓDIGOS! 2007/08 INCLUSO LA NUEVA EHE TAMBIÉN (2/3 AÑOS DE VIGENCIA) Los SE están basados en los EUROCÓDIGOS pero no son exactamente lo mismo. cómo es el DIMENSIONADO? Mediante el método de los ESTADOS LÍMITES (hasta ahora solo habitual para el hormigón) Se denominan Estados límites aquellas situaciones para las que, de ser superadas, puede considerarse que el edificio no cumple alguno de los requisitos estructurales para los que ha sido concebido. 4

5 Para la exigencia básica SE1: Resistencia y estabilidad Qué se utiliza? los ESTADOS LÍMITES ÚLTIMOS (que son los debidos a) Pérdida del equilibrio del edificio, o de una parte estructuralmente independiente. Fallo por deformación excesiva, transformación de la estructura o de parte de ella en un mecanismo, rotura de sus elementos estructurales o de sus uniones, o inestabilidad de elementos. Para la exigencia básica SE2: Aptitud al servicio Qué se utiliza? los ESTADOS LÍMITES de SERVICIO (que son los debidos a) Deformaciones (integridad de los elementos constructivos, confort de los usuarios y apariencia de la obra). Vibraciones. 5

6 principios generales Se establecen las bases de proyecto con carácter general y de forma común, independientemente del tipo de material o tipología estructural. Es aplicable a todo tipo de edificios, incluso los de carácter provisional. Serviría de base para la verificación de las exigencias de seguridad estructural para otros materiales no contemplados actualmente. Por vez primera se dice cual será la vida útil de las estructuras: 50 AÑOS! (Se adelanta a la EHE-07) y si es menor hay que precisarlo. Documentación: ver Anejo I del CTE MEMORIA (Proy. Básico): - Programa de necesidades, edad del edificio. - Características estructurales > Durabilidad. Bases de cálculo (Proy. Ejecución): - Modelo, Vínculos, Materiales, Geometría, Durabilidad, Acciones (su combinación y coeficientes de seguridad) y control previsto. Los cálculos de ordenador serán explícitos de tal manera que permitan su reproducibilidad, y precisos en cuanto a los resultados del programa. 6

7 Documentación PLANOS: Permitirán la total ejecución de la obra. ENTREGANDOSE LOS PLANOS de lo REALMENTE EJECUTADO: FINAL OBRA. PLIEGO: - Condiciones y control de la ejecución. - Criterios aceptación y rechazo. - Placa con valor máximo sobrecarga admisible. Instrucciones de uso y plan de mantenimiento. - Informar sobre acciones, sobrecargas y deformaciones. - Tipo trabajos mantenimiento y programa de revisiones. Dimensionado y Verificación DIMENSIONADO: Método de los estados límite. VERIFICACIÓN: - Basadas en el formato de los coeficientes parciales. E d (valor del efecto de las acciones) R d (valor de la resistencia correspondiente) El E d se determina mediante combinaciones de acciones, a partir de expresiones del tipo: Σ j 1 γ G,j. G k,j + γ p. P + γ Q,1. Q k,1 + Σ i>1 γ Q,i. ψ 0,i. Q k,i Otras verificaciones pueden estar basadas: - En métodos experimentales. - En la aplicación directa de los métodos de análisis de fiabilidad. 7

8 Coeficientes de Seguridad COEFICIENTES PARCIALES DE SEGURIDAD HOMOGENEIZADOS, INDEPENDIENTES DEL TIPO DE MATERIAL SE DIFERENCIARÁN LAS ACCIONES FAVORABLES DE LAS DESFAVORABLES Desde 1,50 (variable) a 1,2/1,35 (permanente) NO Fav. Desde 0 (variable) a 0.7/0.9 (permanente) Favorable. Se aplicarán coeficientes reductores de simultaneidad ψ De las sobrecargas de uso según los tipos de edificio. FLECHAS Flecha relativa: Descenso máximo de vano respecto al extremo de la pieza que lo tenga menor, dividida por la luz del tramo. Deben verificarse entre dos puntos cualesquiera de la planta, tomando como luz el doble de la distancia entre ellos. (basta con dos medidas en direcciones ortogonales) Criterios de validez: Integridad de los elementos constructivos, confort de los usuarios y apariencia de la obra. Acciones a tener en cuenta y el tipo de combinación Esbelteces límite para cada tipo de comprobación. 8

9 FLECHAS EL CTE DEROGA LAS FLECHAS DE LA EFHE! Criterio de Integridad de los elementos constructivos Confort de los Apariencia Validez Pisos con tabiques frágiles o pav. rígidos Pisos con tabiques ordinar, pav.c/juntas Resto de los casos Usuarios de la obra Valor límite 1/500 1/400 1/300 1/350 1/300 FLECHAS EL CTE DEROGA LAS FLECHAS DE LA EFHE! El CTE permite mayores deformaciones que la EFHE Ejemplo: El CTE permitiría para un forjado de 10 metros de luz: 25 mm. de flecha. (Con la EFHE estaría limitada a 15 mm.) Atención Peritos: Esto está en vigor desde el 29 de Marzo de

10 desplazamientos horizontales DESPLOMES Criterio de Integridad de los Elementos constr. Apariencia Validez DESPLOME TOTAL DESPLOME LOCAL de la obra Valor límite 1/500 De la altura total del edificio 1/250 De la altura de cualquier planta 1/300 DESPLOMES Este apartado del SE entra en contradicción con el 8.2 del SE-F (desplomes) (El SE-F permite mayores desplomes que el SE) Ejemplo: NBE-FL SE SE-F Desplome Local 10mm. 12mm. 20mm. Para H= 3 metros Desplome 3 plantas =9 metros 30mm. 18mm. 50mm. Total 5 plantas=15 metros 30mm. 30mm. 50mm. 10

11 VIBRACIONES: Frecuencia de excitación apartada de sus frecuencias propias medidas en hertzios. DURABILIDAD: Riesgos químicos, físicos o biológicos no comprometen la capacidad portante (atención estructuras de madera). FATIGA: Ascensores, Oleaje, Tráfico o Viento. REOLOGÍA: (Estudia la relación entre la fuerza aplicada a un cuerpo o esfuerzo de corte y el efecto o deformación producido sobre éste) Cuerpos sólidos que se comportan como fluidos> Hormigón o algunos terrenos (limos y arenas movedizas). ANEJO C: Métodos probabilistas ATENCIÓN Peritos: Recordar nivel de confianza del 95%! UNA CONJUNCIÓN DESAFORTUNADA DEL 5% RESTANTE DE TODAS LAS VARIABLES PUEDEN CONDUCIR A FALLOS (incluso graves) SIN QUE SE HAYA INCURRIDO EN RESPONSABILIDAD ALGUNA Se estudia la probabilidad del fallo en función del riesgo (personas o materiales) y la optimización económica. 11

12 ANEJO D: Evaluación estructural de edificios existentes ESPECIAL PARA REHABILITACIÓN E INFORMES PERICIALES Normativa de aplicación: La en vigor cuando se proyecta (El SE no es adecuado para evaluar, de forma directa, edificaciones construidas en base a reglas anteriores, a menudo, menos exigentes). Procedimiento: Se deben eliminar las incertidumbres asociadas al proceso (se sabe mucho de lo que ha pasado y también lo que no ha pasado). El proceso de evaluación queda terminado con una conclusión inequívoca. Fases progresivas a modo de cáscaras de cebolla> Alto nivel de exigencia del INFORME PERICIAL. (No descartar porque un ensayo dé mal> Evaluar incertidumbres. ANEJO D Apartado D7: Resultados de la Evaluación Viene a resultar el guión-decálogo de todo Dictamen Pericial! 1. Objetivos. 2. Descripción. Sintomatología. 3. Información. Adquisición de datos. Análisis de documentación 4. Planificación: Calas, Catas y Ensayos. 5. Resultados. 6. Análisis. 7. Verificación. 8. Diagnóstico. 9. Opciones de intervención. Recomendaciones. 10. A la cual añado: Valoración de la(s) intervención(es). 12

13 SE - AE: Acciones en la Edificación. Normativa existente: NBE AE-88 Acciones en la edificación. Ahora, se actualiza y adecua a la EN Tipos de acciones contempladas: Acciones permanentes. Acciones variables: Derivadas del Uso: Sobrecargas, Barandillas y Divisorios. Climáticas: Viento, Nieve, Térmicas. Acciones accidentales. SE - AE: Acciones en la Edificación. Se consolida el uso de las unidades en SI frente al MKS (Mejor N/mm 2 que MPa= MN/m 2 ) Concepto Resistencia característica del hormigón. Límite elástico característico del acero. Peso propio de un forjado. Densidad del hormigón armado. Sobrecarga uso zonas comerciales Sobrecarga lineal barandilla (cubiertas priv.) Carga axil de un pilar Momento de un forjado. Esfuerzo cortante Tensión admisible terreno. M.K.S. 250 kp/cm kp/cm kp/m kp/m kp/m kp/m 75 t 2 tm 5 t 2 kp/cm 2 S.I. 25 N/mm N/mm 2 3 kn/m 2 25 kn/m 3 5 kn/m 2 1,6 kn/m 750 kn 20 knm 50 kn 0,2 N/mm 2 13

14 SE - AE: Acciones en la Edificación. LA TABIQUERÍA SE CONSIDERA ACCIÓN PERMANENTE En Canarias: Deberá considerarse 0,8 kn/m 2 (tabique de 6cm. de espesor) más un incremento local (lo que pese por encima de 1 kn/m 2 ) en función del peso de la tabiquería empleada (consideración de tabiquería pesada). atención a la microvivienda! 0,2á0,5kN/m 2 (bloque 9)-0,8á1,0kN/m 2 (bloque 12)-2kN/m 2 (bloque20) Deben considerarse las variaciones razonables en la vida del edificio y tratar como acción local los cerramientos de fachadas, patios y elementos compartimentadores - (Bloque de 20 cm.: 3 kn/m 2 ) SE - AE: Acciones en la Edificación. SOBRECARGAS DE USO Las de Vivienda, Oficina y Cubiertas se mantienen Las de garaje de vehículos ligeros disminuyen Las de Zonas comerciales y espectáculos aumentan No se consideran las sobrecargas de Construcción, Bibliotecas, Almacenes e Industrias. NO HAY ALTERNANCIA DE LAS SOBRECARGAS! Comprobaciones locales de capacidad portante: carga concentrada aplicada sobre el pavimento acabado, simultánea con la sobrecarga uniformemente distribuida en zonas de uso de tráfico y aparcamiento, y de forma independiente y no simultánea con ella en el resto de los casos. Se sigue incrementando en Vivienda 1 kn/m 2 en zonas comunes. CANARIAS SOBRECARGA DE NIEVE: 0,2kN/m 2 en vez de 0,4kN/m 2 En balcones la sobrecarga es la de la pieza que comunica + 2kN/ml. 14

15 SE - AE: Acciones en la Edificación. REDUCCION de SOBRECARGAS de USO En el dimensionado de elementos verticales y en el de elementos horizontales (novedad respecto a AE-88) se podrán reducir las sobrecargas en función de las alturas o del área tributaria. Tal reducción puede llegar al 20% y 30% y aplicarse simultáneamente (si el uso es el mismo pero los usuarios no) Qué ocurre si uno compra el piso de arriba? Las reducciones, aunque importantes no llegan a los valores de otras normas como el ACI o la UNE (derogada) SE - AE: Acciones en la Edificación. Barandillas y elementos divisorios s/ SU La estructura propia de las barandillas, petos, antepechos o quitamiedos de terrazas, miradores, balcones o escaleras deben resistir una fuerza horizontal de valor según uso, uniformemente distribuida, aplicada a 1,2 m o sobre el borde superior del elemento, si éste está situado a menos altura. C5:Estadios-Conciertos C3,C4: Zonas sin obstc. E: Aparcamientos. F: Cubiertas Antes:0,5kN/ml para todo 15

16 SE - AE: Acciones en la Edificación. Acciones climáticas: Viento Ámbito de aplicación: edificios situados en altitudes inferiores a 2000 m, con esbeltez no superior a 6. Fuerza perpendicular a la superficie expuesta en cada punto expuesto, o presión estática q e = q b c e c p q b = presión dinámica del viento, función del emplazamiento geográfico de la obra. c e = coeficiente de exposición, función de la altura del punto considerado y del grado de aspereza del entorno. c p = coeficiente eólico o de presión, dependiente de la forma y orientación de la superficie. Acciones climáticas: Viento C p Coeficiente eólico o de presión. Para el análisis global de la estructura, en edificios de pisos, con forjados que conectan todas las fachadas a intervalos regulares, con huecos o ventanas pequeños practicables o herméticos, y compartimentados interiormente, se aportan coeficientes globales de presión y succión. Para análisis locales de elementos de fachada o cerramiento, la acción de viento se determinará como resultante de la que existe en cada punto. AUMENTAN LAS EXIGENCIAS Y VALORES EN EL CÁLCULO AL VIENTO. (por ejemplo ha de considerarse sobre las medianerías) 16

17 Acciones : Incendio>SI (Rodonal de bomberos: 20kN/m 2 de sobrecarga) IMPACTO: o Proteger o Dimensionar: CTE SE Acciones RESUMEN SE- A Acciones en la Edificación newton 1 kn = 100 kp - Permanentes: valor constante - Gravitatorias: peso propio - Variables: valor variable - Gravitatorias: sobrecargas de uso - Climáticas: viento nieve térmicas: juntas de dilatación - Accidentales: raras o extraordinarias incendio: carga de camión de bomberos sismo: (norma sísmica NCSE) impacto de vehículos - Anejos: valores de peso de elementos usuales acciones locales de viento en edificios canónicos 17

18 CTE SE Acciones RESUMEN SE- A Acciones en la Edificación 1 kn = 100 kp Gravitatorias -Peso propio - Arcos de descarga en paños de albañilería - Reparto entre elementos adyacentes - Tabiquería normal o pesada como carga uniforme - Sobrecarga de uso - Valores usuales: 2,00 a 5,00 kn/m 2 no se alternan - Reducción por nº de plantas, y por superficie novedad - En garajes, sube a 5,00 kn/m 2 para forjados 2,00 kn/m 2 para soportes y zapatas novedad - Más reducción en caso de sismo - Cargas locales concentradas sobre solados novedad - Cargas locales en frentes de vuelos - Cargas horizontales sobre tabiques novedad - Sobrecarga de tráfico en terreno, para empujes muy modesta CTE SE Acciones RESUMEN SE- A Acciones en la Edificación 1 kn = 100 kp Climáticas -Viento - Mapa con tres zonas en vez de una - Cinco tipos de exposición en vez de dos - Variación con la altura - En edificios de pisos: 1,3 en vez de 1,2 en zona urbana aumenta un 30% - Anejo con valores locales -Nieve - Nuevo mapa varía poco - El mínimo, en costa: 0,20 kn/m 2 en vez de 0,40 N/m 2 - Temperatura - Juntas de dilatación para no considerarla - Mapa y criterios para considerarla 18

19 CTE SE Acciones RESUMEN SE- A Acciones en la Edificación 1 kn = 100 kp Accidentales - Incendio - Sobrecarga camión bomberos (20 kn/m 2 ) seguridad:1,0 - Acción térmica en DB-SI-6 -se puede calcular la RF que se necesita -anejos por materiales conflicto con EHE - Sismo - Se regula en NCSE (norma sísmica) - Impacto de vehículos novedad 19