Curso Internacional de Normativas del Hormigón/Concreto Estructural. según la norma EHE-08

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1 Curso Internacional de Normativas del Hormigón/Concreto Estructural Versión imprimible Prescripciones para el hormigón según la norma EHE-08 RESPONSABILIDADES: El contenido de esta obra elaborada por ZIGURAT Consultoría de Formación Técnica, S.L. está protegida por la Ley de Propiedad Intelectual Española que establece, penas de prisión y o multas además de las correspondientes indemnizaciones por daños y perjuicios. No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita a ZIGURAT. Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L.

2 Introducción En esta unidad de conocimiento se exponen de manera secuencial los diferentes aspectos necesarios para comprender la filosofía de cálculo utilizada por la norma Española EHE-08 para calcular estructuras de hormigón armado. Antes de comenzar a realizar el cálculo del edificio, el ingeniero estructural debe definir la forma de controlar (modalidad de contro) la resistencia del hormigón que se recibe en la obra, pues en función de ésta se deberá utilizar unos u otros coeficiente parciales de seguridad para el hormigón. La función de estos coeficientes consiste en reducir la resistencia característica del hormigón, sea ésta a compresión o a tracción (f c,k, f t,k ). Las resistencias así obtenidas, se denominan resistencias de cálculo y son las que deben utilizarse en las diferentes formulaciones del cálculo. 6.2 Nomenclatura La norma indica en su artículo 39.2 que los hormigones deben tipificarse utilizando la siguiente nomenclatura: T es el tipo de hormigón: HM: Hormigón en masa HA: Hormigón armado HP: Hormigón pretensado R es la resistencia característica a compresión especificada en N/mm 2 C es la consistencia: S: Consistencia seca P: Consistencia plástica B: Consistencia blanda zigurat F: Consistencia fluida TM: Tamaño máximo del árido T-R /C /TM / A A: Tipo de ambiente al que se encuentrará expuesto el hormigón zigurat Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L. 2

3 6.3 Modalidades de control de la conformidad de la resistencia del hormigón durante el suministro (art ) La norma EHE-08 establece tres tipos de controles cuya finalidad es la de comprobar que la resistencia del hormigón suministrado en la obra, sea igual o superior a la resistencia característica especificada utilizada en los cálculos estructurales. Los tres tipos de controles establecidos son: Control estadístico....(art ) Control al 100 por (art ) Control indirecto o reducido (art ) A continuación se exponen únicamente aquellos aspectos de las modalidades de control, que deben conocerse desde el punto de vista del cálculo estructural. Si se desea profundizar en los aspectos relativos a la aceptación o rechazo de un determinado hormigón, debe irse a los artículos de la norma arriba señalados. Control Estadístico Esta modalidad de control es de aplicación general a todas las obras de hormigón estructural, está basada en criterios estadísticos que permiten extrapolar los cálculos hechos con valores de una muestra relativamente pequeña a la totalidad del lote de hormigón. Control al 100 por 100 Esta modalidad de control es de aplicación a cualquier estructura, siempre que se adopte antes del inicio del suministro del hormigón. La conformidad de la resistencia del hormigón se comprueba determinando la misma en todas las amasadas sometidas a control y calculando, a partir de sus resultados, el valor de la resistencia característica real, f c,real, según el artículo 39.1 de la norma. zigurat Control Reducido Se trata de un control poco exigente, consiste en realizar como mínimo cuatro pruebas de consistencia espaciadas a lo largo de la jornada de hormigonado, de las que quedará constancia escrita. En el caso de elementos de hormigón estructural, esta modalidad de control sólo podrá aplicarse para hormigones en posesión de un distintivo de calidad oficialmente reconocido, que se empleen en uno de los siguientes casos: Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L. 3 zigurat

4 Elementos estructurales de edificios de viviendas de una o dos plantas, con luces inferiores a 6.00m. Elementos de edificios de viviendas de hasta cuatro plantas, que trabajen a flexión, con luces inferiores a 6.00m. Importante: Si se elige este tipo de control no podrá considerarse una resistencia de cálculo del hormigón superior a 10N/mm 2. Si la clase de exposición ambiental a la que estará expuesta la estructura es III ó IV no puede utilizarse este tipo de control. Esta modalidad de control también se aplicará para el caso de hormigones no estructurales en el sentido expuesto en el Anejo nº 18 de la norma. 6.4 Importancia de las modalidades de control En función de la modalidad de control escogida por el ingeniero estructural, se utilizará uno u otro coeficiente parcial de seguridad para las diferentes resistencias características del hormigón, tal como se verá más adelante. 6.5 Resistencias características y medias (art 15.1) Resistencia característica a compresión, f ck La resistencia característica a compresión, f ck, es el valor que debe reflejarse en los planos y que debe utilizarse en los cálculos estructurales, también suele llamarse resistencia especificada o resistencia de proyecto. La norma recomienda utilizar los siguientes valores como resistencia característica especificada del hormigón a compresión a los 28 días, expresada en N/mm²: 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 70, 80, 90,100 zigurat zigurat Figura 1.0 Ensayo para determinar la resist. a compresión Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L. 4

5 El artículo 31.4 de la EHE-08 prescribe que en los hormigones estructurales, la resistencia de proyecto f ck no debe ser inferior a 20N/mm² en hormigones en masa, ni a 25N/mm² en hormigones armados o pretensados. Importante: No todos los requisitos estructurales dados en la norma son aplicables de manera directa a hormigones de más de 50N/mm Resistencia característica a tracción Se definen tres resistencias a tracción, cada uno de estos valores debe ser utilizado según la comprobación que se esté realizando. Media: f ct,m = 0.30 f ck 2 2 f ct,m = 0.58 f ck Inferior: f ct,m = 0.21 f ck 2 Superior: f ct,m = 0.39 f ck Resistencia media a flexotracción Figura 2.0 Ensayo para determinar la resist. a tracción La resistencia media a flexotracción, f ct,m,fl, viene dada por la siguiente expresión que es función del canto total del elemento h, en mm: ; para f ck 50N/mm ; para f ck > 50N/mm zigurat zigurat Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L f ct,m,fl = máx (1.6 h/1000) f ct,m ; f ct,m 5.0

6 6.6 Situaciones de proyecto o de dimensionado (Art 7) Clasificacion de las situaciones de dimensionado Las situaciones de dimensionado o de proyecto, se utilizan para tener en cuenta las diferentes situaciones estructurales a las que puede verse sometida la estructura durante su contrucción y vida útil. Algunas de estas situaciones, pueden darse por ejemplo, durante el transporte y el mantenimiento de la estructura, o pueden ocurrir cuando ésta se encuentra en servicio, una explosión o un terremoto, por ejemplo. Por tanto, las situaciones de dimensionado deben englobar todas las condiciones y circunstancias previsibles durante la ejecución y la utilización de la obra, teniendo en cuenta la diferente probabilidad de cada una. Las situaciones de dimensionado se clasifican en: Persistentes: se refieren a las condiciones normales de uso de la estructura. Transitorias: se refieren a unas condiciones aplicables durante un tiempo limitado, situaciones durante la construcción del edificio, por ejemplo. (no se incluyen las acciones accidentales) Extraordinarias: que se refieren a unas condiciones excepcionales en las que se puede encontrar, o a las que puede estar expuesto el edificio (acciones accidentales tales como un sismo o una explosión, por ejemplo). 6.7 Importancia de las situaciones de dimensionado La importancia de utilizar una u otra situación de dimensionado, radica en que: La combinación de acciones empleada varía de una situación a otra. Los coeficientes parciales de seguridad utilizados para obtener la resistencia de 6.8 Coeficientes parciales de seguridad para el material (art 15.3) La siguiente tabla muestra el valor de los coeficientes parciales de seguridad por los cuales debe dividirse el valor de la resistencia característica para obtener el valor de la resistencia zigurat cálculo: cálculo del hormigón varían. Situación de dimensionado o proyecto Peristente o transitoria 1.50 Accidental 1.30 Tabla 1.0. Coeficientes parciales de seguridad para el hormigón Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L. 6 zigurat γ s

7 Los coeficientes de la tabla 1.0 no son aplicables a la comprobación del Estado Límite Último de Fatiga, que se comprueba de acuerdo con los criterios establecidos en el Artículo 48º, ni a la comprobación frente a fuego cuando de aplica el Anejo nº 6 de la norma. Para el estudio de los Estados Límite de Servicio se adoptarán como coeficientes parciales de seguridad valores iguales a la unidad. Se podrá reducir el coeficiente parcial de seguridad del hormigón (art ) hasta 1.40 en el caso general y hasta 1.35 en el caso de elementos prefabricados, cuando se cumplan simultáneamente las siguientes condiciones: a) que la ejecución de la estructura se controle con nivel intenso, de acuerdo con lo establecido en el Capitulo XVII y que las desviaciones en la geometría de la sección transversal respecto a las nominales del proyecto sean conformes con las definidas explícitamente en el proyecto, las cuales deberán ser, al menos, igual de exigentes que las indicadas las indicadas en el apartado 6 del Anejo nº 11 de la EHE-08. b) que el hormigón esté en posición de un distintivo de calidad oficialmente reconocido, con nivel de garantía conforme con el apartado 5 del Anejo nº 19 de la EHE-08, o que formen parte de un elemento prefabricado que ostente un distintivo de calidad oficialmente reconocido conforme con el citado apartado. Los coeficientes parciales de seguridad de los materiales para Estados Límite Últimos que figuran en la tabla 1.0 corresponden a las desviaciones geométricas máximas definidas en el punto 5.1. y en el 5.3.d) del Anejo nº 11 y a un control estadístico del hormigón. zigurat zigurat Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L. 7

8 6.8 Resistencias de cálculo del hormigón (art 39.4) Resistencia de cálculo a compresión Se considerará como resistencia de cálculo del hormigón en compresión el valor: Donde: α cc : Factor que tiene en cuenta el cansancio del hormigón cuando está sometido a altos niveles de tensión de compresión debido a cargas de larga duración. Con carácter general, el valor α cc = 1. No obstante, el autor del proyecto valorará la adopción de valores para α cc que sean menores que la unidad (0.85 α cc 1.0) en función de la relación entre las cargas permanentes y las totales o en función de las características de la estructura. f ck : Resistencia característica del hormigón γ c : Coeficiente parcial de seguridad (tabla 1.0) Resistencia de cálculo a tracción Se considerará como resistencia de cálculo a tracción del hormigón, el valor: Donde: α ct : Factor que tiene en cuenta el cansancio del hormigón cuando éste está sometido a altos niveles de tensión de tracción debido a cargas de larga duración. A falta de justificación experimental específica, puede adoptarse α ct = 1. f ct,k : Resistencia característica a tracción. γ c : Coeficiente parcial de seguridad (tabla 1.0) f cd = α cc fck 6.0 γ c f ctd = α ct fct,k 7.0 γ c zigurat zigurat Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L. 8

9 6.9 Diagrama tensión-deformación de cálculo del hormigón (art 39.5) Para el cálculo de secciones sometidas a solicitaciones normales, en los Estados Límite Últimos se adoptará uno de los diagramas siguientes: Diagrama parábola rectángulo Está formado por una parábola de grado n y un segmento rectilíneo (figura 3.0). El vértice de la parábola se encuentra en la abcisa ε c0 (deformación de rotura del hormigón a compresión simple) y el vértice extremo del rectángulo en la abcisa ε cu (deformación de rotura del hormigón en flexión). La ordenada máxima de este diagrama corresponde a una compresión igual a f cd. Figura 3.0. Diagrama de cálculo parábola-rectángulo zigurat Diagrama rectangular Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L. 9 zigurat

10 Diagrama Rectangular Está formado por un rectángulo cuya profundidad λ(x) h, e intensidad η(x) f cd dependen de la profundidad del eje neutro x (figura 4.0), y de la resistencia del hormigón. Sus valores son: Figura 4.0 Diagrama de cálculo rectángular Otros diagramas de cálculo Donde: Pueden utilizarse otros diagramas de cálculo como los parabólicos, birrectilíneos, trapezoidales, siempre que los resultados obtenidos con ellos, concuerden de una manera satisfactoria, con los correspondientes a los de la parábola-rectángulo o queden del lado de la seguridad Módulo de Elasticidad Como módulo de deformación longitudinal secante E cm a 28 días (pendiente de la secante de la curva real σ-ε), se adoptará: Dicha expresión es válida siempre que las tensiones, en condiciones de servicio, no zigurat sobrepasen el valor de 0,40 f cm, siendo f cm la resistencia media a compresión del hormigón a 28 días de edad. E cm = 8500 f cm Para cargas instantáneas o rápidamente variables, el módulo de deformación longitudinal inicial del hormigón (pendiente de la tangente en el origen) a la edad de 28 días, puede zigurat tomarse aproximadamente igual a: Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L en MPa 8.0

11 E c = β E E cm 9.0 β E = 1.30 f ck Figura 5.0. Esquema del diagrama tensión-deformación Veáse video acerca del hormigón según la EHE-08 en CYPECAD 6.11 Test de Nivel_4 Para realizar el test de nivel_4 diríjase a la parte on line del curso zigurat zigurat Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L. 11