Bloque común: NORMATIVA ESPECÍFICA DEL SECTOR EUROCÓDIGOS SESIÓN III

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1 Bloque común: NORMATIVA ESPECÍFICA DEL SECTOR EUROCÓDIGOS SESIÓN III EUROCÓDIGO 3 PROYECTO DE ESTRUCTURAS DE ACERO Dr. Ingeniero Caminos, Canales y Puertos Catedrático de Universidad ETSECCP-UPC Presidente CTN140/SC3 17 Enero de 2009

2 ABREVIATURAS Y REFERENCIAS LEGISLATIVAS Y BIBLIOGRÁFICAS LEGISLACIÓN - Eurocódigo 3: Proyecto de Estructuras de Acero - NBE AE - CTE 2

3 EUROCÓDIGO 3. PROYECTO DE ESTRUCTURAS DE ACERO El presente documento es de utilización exclusiva en el ámbito del Máster en Gestión Integral en la Edificación y Consultoría Inmobiliaria: Project, Facility y Property Manager. La información que se incluye no podrá reproducirse sin la autorización del ponente. El contexto normativo del Acero Estructural en España Tal y como se indica a continuación el ámbito normativo del acero estructural comienza en España a partir del año 1962: - Instrucción EM 62 para estructuras de acero (1962) - NBE-MV-103 Cálculo de las estructuras de acero laminado en la edificación (1972) - NBE-MV-104 Ejecución de estructuras de acero laminado en la edificación (1966) - NBE-EA-95 Estructuras de acero en edificación (1995) Más recientemente se han dedicado a la normalización de las estructuras de acero las siguientes: - Código Técnico de la Edificación (2006) - Instrucción EAE de Acero Estructural (aprobada en la Comisión Interministerial Permanente de Estructuras de Acero) Posteriormente a nivel europeo surge el EUROCÓDIGO como conjunto de normas europeas para el ámbito de la ingeniería de carácter voluntario, encargadas por la Comisión Europea al Comité Europeo de Normalización (CEN), y que recogen y aportan criterios y métodos comunes en todos los Estados Miembros de la Unión Europea para el diseño, cálculo y dimensionado de estructuras de acero, entre otras. EL Proyecto de Estructuras mediante los Eurocódigos Estructurales El origen de los eurocódigos se encuentra en los trabajos desarrollados por la propia Comisión Europea para redactar unos documentos que permitieran establecer una reglas técnicas armonizadas a nivel comunitario para el diseño y proyecto de las obras de edificación y de ingeniería civil. Estas reglas deberían servir de alternativa a las reglas establecidas en cada uno de los Estados miembros y que finalmente, las sustituyese. Según las premisas anteriores para el caso concreto del Eurocódigo 3 como conjunto de normas europeas que recoge las reglas y principios para el cálculo de estructuras de acero, se pretenden los siguientes objetivos: - Acercar los nuevos métodos de dimensionamiento y cálculo a los profesionales - Contribuir a la transparencia y entendimiento entre usuarios, propietarios, proyectistas, constructores y fabricantes de productos de construcción - Desarrollar metodologías y programas informáticos que permitan a proyectistas y fabricantes aumentar su competitividad y disminuir sus costes En definitiva se pretende la eliminación de las barreras técnicas al comercio y la armonización de especificaciones técnicas. Comités de Normalización encargados del desarrollo del Eurocódigo 3 Como se ha comentado anteriormente el proceso de implantación y adecuación de las normas que contienen los Eurocódigos a los distintos países, está coordinada por las siguientes entidades y organismos nacionales de normalización: 3

4 A nivel europeo, la publicación de las normas es responsabilidad de la comisión Europea que a través del Comité Europeo de Normalización y concretamente del Comité Técnico 250 de CEN, han sido los responsables de la redacción del Eurocódigo 3. En España el organismo que acoge el seguimiento es AENOR y específicamente el Comité Técnico responsable de estos documentos es el AEN/CTN 140 "Eurocódigos estructurales". El equivalente al EUROCÓDIGO en nuestra normativa nacional son las UNE-ENV algunas de las cuales ya están aprobadas con el carácter de normas europeas experimentales ENV, y como definitivas EN. Situación del Eurocódigo 3 en el contexto de los Eurocódigos Estructurales Para los Eurocódigos se reservó la decena 1990 dentro de la numeración que se otorga a las normas europeas. Esta decisión permitió que al tratarse de nueve los Eurocódigos previstos, reservar el número 1990 para el Eurocódigo que trata de las bases para el cálculo de estructuras, que recoge criterios comunes para el resto de los Eurocódigos y el 1991 para el número uno, 1992 para el número dos y así sucesivamente, hasta el 1999 que es el último del programa. Como cada uno de ellos está dividido en partes y subpartes, la codificación final de cada una de las partes de los distintos Eurocódigos, responde al siguiente código igual para todas ellas: EN 199X-Y-Z; donde: EN: indicativo de norma europea // X: dígito correspondiente al Eurocódigo de que se trate: 1, 2, etc. // Y: dígito correspondiente a la parte // Z: dígito correspondiente a la subparte. Todos los Eurocódigos previstos tienen parte o subparte, salvo el general de bases para el cálculo que se codifica como En cuanto a la situación del Eurocódigo 3 respecto de los demás Eurocódigos, el esquema a continuación lo sitúa como uno de los primeros en configurar el listado normativo: 4

5 Las normas enmarcadas en el recuadro verde, hacen referencia estricta a los documentos que en el ámbito de los Eurocódigos desarrollan la temática del documento PROYECTO, para el caso del Eurocódigo 3, su designación normativa inicial es EN Estructura del Eurocódigo 3 Partes y relaciones En el gráfico a continuación se incluyen las distintas partes en las que se descompone la norma y que se recoge a continuación en tabla resumen para la versión experimental y versión definitiva: EUROCÓDIGO 3: Proyecto de estructuras de acero ENV Reglas generales y reglas para edificación ENV /A1 Anexo D y K revisado ENV /A2 Anexos G, H, J revisado, N y Z ENV Proyecto de estructuras sometidas a fuego 1995 ENV Chapas finas conformadas en frío 1996 ENV Uso de aceros inoxidables 1996 ENV Estructuras planas sin cargas transversales 1997 ENV Estructuras laminares 1999 ENV Estructuras planas sin cargas transversales ENV Puentes de acero 1997 ENV Torres y mástiles 1997 ENV Chimeneas 1997 ENV Silos 1999 ENV Tanques 1999 ENV Conducciones 1999 ENV Pilotaje 1998 ENV Estructuras de grúa

6 El proceso de publicación de las distintas partes del Eurocódigo, ha sido para el Eurocódigo 3 en su versión Norma Europea Experimental ENV la compuesta por 15 Normas ENV publicadas entre 1992 y Para el Eurocódigo 3, la versión Norma Europea EN está compuesta de 20 Normas ENV publicadas entre 2005 y En la tabla resumen a continuación se han marcado en rojo las novedades. 6

7 Como ejemplo se incluye a continuación el índice de la norma EN : Porcentaje de Normas EN de los distintos Eurocódigos respecto al total (58 Normas EN) Como se muestra en el gráfico el Eurocódigo 3 y consecuentemente sus normas EN, son las más representativas en el conjunto de las normas de eurocódigo, respondiendo a un 35% del total. 7

8 Eurocódigo 3 Versión Norma Europea EN 20 Normas EN publicadas entre 2005 y 2007 En resumen el eurocódigo 3 en su versión de norma europea EN ha realizado entre los años 2005 a 2007 las siguientes publicaciones de normas: La aplicación de los Eurocódigos en los distintos países ha previsto que se complementen con anexos nacionales, otra singularidad de estas normas, concebidos como unos documentos informativos basados en normas nacionales o en reglamentos en vigor, que contengan aquellos parámetros que quedan a elección nacional de entre los contenidos en los Eurocódigos. Como es lógico, esos parámetros nacionales son los que deberán usarse en el proyecto constructivo destinado al correspondiente país. Estos parámetros se referirán a aquellos valores o clases que se recojan como alternativos en el correspondiente Eurocódigo y están previstos para aquellos datos específicos de cada país como puede ser los correspondientes a la climatología. Está previsto que estos Anexos sean publicados por los organismos nacionales de normalización, pero como es lógico, de acuerdo con las autoridades de la Administración nacional competente. Para su definitiva aplicación, debe tenerse muy en cuenta lo establecido en la Guía L del Comité Permanente de la Directiva de Productos de la Construcción que, claramente, establece un periodo de calibración en el que durante un máximo de dos años a partir de la fecha de disponibilidad de la norma, cada Estado miembro deberá adoptar sus disposiciones de forma que, al finalizar dicho periodo, cada norma como parte del Eurocódigo sea de plena aplicación en el país. 8

9 Implementación nacional de los Eurocódigos El proceso de implantación de los eurocódigos en los distintos países sigue el siguiente esquema: 9

10 Proceso de publicación de partes del Eurocódigo 3 UNE-EN 1993-X-X en español Una vez finalizada la fase de normas experimentales por la que han pasado los Eurocódigos, y una vez superada, se inicia la fase de adopción como normas europeas y, en el proceso que se sigue, se pueden establecer cinco etapas o periodos: examen, proceso CEN, traducción, calibración nacional, coexistencia. El contenido y detalles de cada una de ellas viene establecido por la guía aprobada en enero de 2002 por el Comité Permanente de la Directiva 89/106. El período de examen se inicia cuando la correspondiente parte del Eurocódigo se da por terminada por el equipo de proyecto y se remite al subcomité para su análisis por todas las partes implicadas a través de los respectivos organismos nacionales de normalización y las autoridades de los Estados miembro. Antes de la aprobación del proyecto final se ha establecido, y es algo que sólo se da en el caso de los Eurocódigos, una consulta del Comité Permanente de la Directiva de Productos de la Construcción. Este trámite se está cumpliendo en el caso de todas las normas que componen el programa, salvo en el caso de cinco de ellas, de las primeras que han sido formalmente aprobadas. Este primer periodo dura seis meses, y concluye con la aprobación del proyecto final por el correspondiente subcomité que ha analizado las observaciones recibidas. El periodo de proceso en CEN, para el que se han estimado ocho meses, arranca con la recepción del proyecto aprobado por el Centro de Gestión de CEN (CEN/MC), su traducción a las tres lenguas oficiales, inglés, francés y alemán, y la remisión a todos los organismos nacionales de normalización de los Estados miembro para la votación final. El periodo de traducción se inicia en el momento de recepción en el organismo nacional de normalización de la parte de Eurocódigo ya aprobada, que se conoce por la sigla DAV indicativa de la fecha de disponibilidad para su traducción a la correspondiente lengua nacional y su adopción como norma nacional. Para este periodo se ha establecido un máximo de 12 meses. El periodo de calibración, se solapa con el de traducción pues ambas se inician en la fecha DAV y se extiende durante dos años, tiempo que se ha estimado por la Comisión como tiempo suficiente para que los Estados miembro adopten sus disposiciones de manera que al final de este periodo la correspondiente parte del Eurocódigo sea compatible con la reglamentación nacional en vigor y pueda ser utilizada en ese territorio. Otra utilidad de este periodo es que la Comisión reciba información de los resultados que se obtengan en los ensayos de aplicación de la correspondiente parte del Eurocódigo en cada uno de los países. Por último el periodo de coexistencia viene determinado por el tiempo transcurrido entre el final del periodo de calibración, para un paquete de partes de Eurocódigos relacionados, es decir aquellas que para ser aplicables requieren unas de otras y el momento en que se anularán las normas nacionales en vigor que sean contradictorias con las especificaciones de los Eurocódigos. Al finalizar este periodo para el que se establece un máximo de tres años, los Estados miembros asegurarán que todas las partes del Eurocódigo que forman el paquete se pueden utilizar sin ambigüedad en su territorio, debido a que se han realizado las oportunas adaptaciones de las disposiciones oficiales, si fuera necesario. 10

11 Actualmente el Eurocódigo 3, una vez pasado el proceso de adaptación a norma europea EN, se encuentran en el siguiente estado: En su última fase se encuentran: 11

12 Anejos Nacionales - Parámetros Nacionales PDN En relación con los anejos nacionales la situación actual muestra una mayor representatividad del Eurocódigo 1, siendo en este caso el Eurocódigo 3 también destacado como documento responsable en la inclusión de cláusulas de valores recomendados. De las cláusulas de valores recomendados, España tiene que decidir y definir los diferentes parámetros, que en caso de que se propongan con valor distintos al previsto en los Eurocódigos, tendrán que ser justificados para su aprobación. La justificación puede deberse a aspectos relativos a los materiales, sistemas de ejecución, geometría, etc. Anejos Nacionales - Parámetros Nacionales PDN De la misma forma en este otro diagrama se representa el porcentaje de cláusulas que se han incluido en los distintos eurocódigos una vez considerados normas EN y se expone cuales son las justificaciones para las normas mayoritarias EN 1991 y EN 1993 en cuanto a la inclusión de parámetros nacionales; concretamente para la primera de ellas (Acciones en estructuras), son los parámetros geográficos, geológicos y climatológicos los que han requerido la mayoría de los NDPs. En el caso de la EN 1992 (Proyecto de Estructuras de hormigón) los factores por el material y sus propiedades han inducido a la adopción de los valores recomendados. 12

13 Situación actual del programa Eurocódigo Para concretar aspectos en esta primera parte introductoria sobre el Eurocódigo 3 y su relación con el resto de normas, conviene mencionar: 1) en la siguiente tabla en rojo se han destacado los EUROCÓDIGOS que tratan en su desarrollo cuestiones relativas a los PROYECTOS DE ESTRUCTURAS DE ACERO: Tal y como se indica, cada estado miembro debe resolver los valores-parámetros a incluir en cada una de las normas. 2) para los documentos que componen el Eurocódigo 3 (EN 1993) indicar que en rojo se han marcado aquellas partes que se centran en aspectos relativos al ámbito de la edificación. 13

14 CONTENIDO EN El desarrollo de la norma EN sigue el siguiente índice: - Situaciones de proyecto: Combinaciones de acciones - Método de los Estados Límite - Materiales - Análisis estructural: Imperfecciones - Agotamiento resistente: Concepto de clase de sección - Inestabilidad de elementos comprimidos: Curvas europeas de pandeo - Pandeo lateral de vigas - Abolladura por cortante - Resistencia frente a cargas concentradas - Estados límite de servicio: Flechas, vibraciones - Uniones SITUACIONES DE PROYECTO Tal y como se ha comentado anteriormente el EC 3 centra su desarrollo en cuestiones relativas al proyecto de estructuras de acero, por lo que en su primer apartado, define cuales pueden ser las situaciones posibles durante la fase de dimensionado y cálculo de una estructura y en concreto menciona: - Situaciones persistentes: condiciones normales de uso de la estructura - Situaciones transitorias: durante construcción o reparación de la estructura - Situaciones accidentales: condiciones excepcionales aplicables a la estructura (impacto, sismo, fuego, etc.) En el cálculo deben contemplarse todas las situaciones para poder determinar cual es la más exigente y crítica y proceder al dimensionado con ella. MÉTODO DE LOS ESTADOS LÍMITE En la filosofía del proyecto en los EC se asume el estudio de las estructuras por el método de los estados límites de la misma forma que lo han hecho la norma europea y la EHE (no así la EA-95). Se definen como Estados Límite aquellas situaciones para las que, de ser superadas, puede considerarse que la estructura no cumple alguna de las funciones para las que ha sido proyectada. Debe comprobarse por tanto que la estructura no supere ninguno de los estados límite en cualquiera de la situaciones de proyecto indicadas, considerando los valores de cálculo de las acciones, de las características de los materiales y de los datos geométricos, dando lugar a: - Estados límite últimos: Resistencia, inestabilidad, fractura - Estados límite de servicio: Deformaciones, vibraciones - Durabilidad A) Estados Límite Últimos Con este método se recoge de forma simple el estado característico aleatorio tanto de la respuesta estructural como de las obligaciones de la estructura, en cualquier caso se engloban todas aquellas situaciones que producen una puesta fuera de servicio de la estructura, por colapso o rotura de la misma o de una parte de ella. 14

15 De forma simple todo se resuelve con el binomio RESISTENCIA-SOLICITACIÓN: Rd Ed - Rd es el valor de cálculo de la resistencia última frente a los diferentes estados límite últimos considerados - Ed es el valor de cálculo de los esfuerzos del elemento estructural considerado, debido a la combinación de acciones ponderadas Gráficamente puede verse el esquema planteado, en el que la respuesta de cálculo (Rd) debe ser siempre superior a la solicitación (Sd). 1) La determinación de Rd (resistencia de cálculo) se resuelve con la ecuación: Rd = Rk / γ M - Rk es una resistencia característica - γ M es un coeficiente parcial para la resistencia En cuanto a la resistencia característica sus valores son conocidos en función del acero utilizados, para los valores de γ M nos remitimos a la siguiente tabla: 15

16 Tal y como muestra la tabla anterior se han planteado cambios en los valores del parámetro γ M una vez que se aprueba la norma EN y deja de estar en vigor la considerada experimental, al menos para las situaciones de plasticidad del material y agotamiento por inestabilidad. Todo ello debido a la consideración que se hace una vez se comprueba que las resistencia característica de los aceros (Rd) en ocasiones no es igualada o superada por la real, lo que exige considerar coeficientes de seguridad mayores. Gráficamente se muestra lo comentado: Más concretamente se puede decir que la diferencia de los valores de resistencia obtenidos, tal y como se ha comentado, ocasiona la modificación de los valores de γ M debido principalmente a: Distintos valores del acero Geometría de la estructura metálica Geometría de los perfiles Aspectos relativos a la ejecución (desplomes, control, etc.) Determinación de Ed. Combinaciones de acciones 2) Determinación de Ed. Combinaciones de acciones Para el cálculo de Ed se tienen en cuenta las combinaciones posibles en base a las distintas situaciones planteadas (persistentes, transitorias y accidentales) lo que exige aplicar los coeficientes parciales de seguridad para las distintas acciones (permanente, variable y accidental) que se incluyen en la tabla siguiente: 16

17 Los valores pueden depender del elemento que se esté dimensionando y por tanto de las acciones a las que pueda estar sometido, (viento, altura, etc. = permanentes, variables y accidentales), siendo necesario plantear las distintas combinaciones y el cálculo correspondiente cuantas veces sea necesario. B) Estados Límite de Servicio Para el cálculo por el método de Estados Límite de Servicio se incluyen todas aquellas situaciones de la estructura para las que no se cumplen los requisitos de funcionalidad, de comodidad o de aspecto requeridos, teniendo en este caso que cumplir la siguiente condición: Cd Ed - Cd es el valor límite admisible para el estado a comprobar (deformaciones, vibraciones, etc) - Ed es el valor de cálculo del efecto de las acciones (tensiones, nivel de vibración, etc.) Determinación de Ed. Combinaciones de acciones Al igual que para el caso anterior, hay que realizar las comprobaciones con todas las combinaciones posibles: 17

18 MATERIALES El siguiente apartado en el EC 3 hace mención a los materiales y de ellos se comenta en primer lugar la correspondencia entre las distintas designaciones de aceros que se referencia en la norma NBE- EA-95 frente a la que se incluye en EN 1993 (designación actual): Destacar de la tabla anterior lo siguiente: - desaparecen las designaciones A42. - Se incluyen aceros en los que se referencia la energía absorvida (J), temperaturas de actuación (R: 20ºC, 0ºC y 2:-20ºC). Por último comentar en relación a otras propiedades, la inclusión en la EN de aceros de mayor límite elástico denominados: - de grano fino para construcción soldada - termomecánicos - templados y revenidos Ductilidad Se admite la plastificación de aceros certificados., si bien la EN 1993 precisa los requisitos de ductilidad a exigir: Rotura frágil En relación con la rotura frágil la EN 1993 presenta tablas de rápida comprobación frente a rotura frágil para la elección del espesor máximo de la pieza, en función de distintas condiciones tales como: temperatura mínima de servicio, tenacidad del acero, tipo del elemento estructural a verificar, límite elástico del acero, condiciones de servicio, operación de conformado), siendo esta especificación más detallada que ENV

19 TIPOS DE ANÁLISIS ESTRUCTURAL GLOBAL Los métodos empleados en el cálculo estructural son: Métodos de análisis lineal: basados en las hipótesis de comportamiento elástico-lineal de los materiales y en la consideración del equilibrio en la estructura sin deformar (análisis en primer orden) y, Métodos de análisis no lineal: tienen en cuenta la no linealidad del material y la no linealidad geométrica, es decir, la consideración del equilibrio se lleva a cabo sobre la estructura deformada (análisis en segundo orden). Consideración de la no linealidad del material: Análisis global elástico (con redistribución limitada) Análisis global plástico (EA-95) Análisis global elastoplástico Influencia de la geometría deformada de la estructura: Las patologías más destacadas en estructuras de acero, reconocen su origen en fase de proyecto aunque normalmente se comprueben durante la fase de ejecución y montaje. Consecuentemente todo esto ha derivado, en la necesidad de considerar las imperfecciones geométricas, desde el punto de vista del cálculo estructural. Imperfecciones Según todo lo anterior se incluyen como novedad en los análisis anteriores la consideración de las IMPERFECCIONES, reconociendo los siguientes tipos: Imperfecciones traslacionales Imperfecciones globales (defectos de verticalidad) y, Imperfecciones locales (defectos de curvatura de las piezas) Para la realización del cálculo se propone conocer el sistema equivalente de cargas, tal y como se muestra en el siguiente esquema: 19

20 AGOTAMIENTO RESISTENTE: CLASE DE SECCIÓN La comprobación por agotamiento, requiere previamente de una clasificación de los materiales en 4 clases, lo que permite dimensionar la estructura en función de los materiales empleados: Clase 1: Aceros con capacidad de rotación ilimitada (todas las fibras pueden plastificar sin que se sobrevenga la inestabilidad por abolladura). Es el caso de los perfiles laminados. Clase 2: Estos elementos no tienen rotación ilimitada. Se incluyen en este grupo los perfiles laminados del tipo HA. Clase 3: Este grupo no puede sobrepasar el límite elástico porque la pieza no tiene capacidad resistente para ello. Es el caso de las vigas armadas para puentes, polideportivos, pasarelas, etc. Clase 4: Para estos elementos hay que considerar la imposibilidad de que alcancen el límite elástico en su comportamiento. Se incluyen los aceros conformados en frío o chapa ligera. De la gráfica que se muestra a continuación se puede deducir, en función de la clase de sección y en base a los diagramas de momento-rotación, el comportamiento de cada uno de los grupos descritos: Determinación del método de análisis estructural Conocida la clase de sección que corresponde al proyecto se procede a aplicar los métodos de análisis. Métodos de análisis no lineal por el material El concepto de clase de sección puede definir el método de análisis estructural que optimiza la determinación de esfuerzos y la resistencia de las secciones transversales. 20

21 Cálculo de esfuerzos considerando la clase de sección Gráficamente se puede comprobar todo lo comentado para las secciones descritas, observándose como el comportamiento es cada vez más agresivo conforme se baja en las tipologías y en consecuencia los esfuerzos admitidos son mucho menores: Clasificación de secciones La tabla que se incluye a continuación relaciona los límites de la dimensión característica del elemento que conforma la pieza metálica y el peso de esta (c/t), permitiendo así definir los límites (valores máximos) que clasifican cada elemento metálico en función de los esfuerzos: Se definen de manera inequívoca las relaciones geométricas c/t para secciones soldadas y laminadas (los límites no varían respecto de los de ENV 1993). 21

22 La sección clase 4 (consideradas como secciones esbeltas) asume su correcto comportamiento si no se alcanza los límites establecidos, de hecho si se llega al límite elástico, la sección se abolla (se sale del plano), por ello es necesario considerar en el cálculo esta posibilidad. En definitiva deben integrar la abolladura en el control de la resistencia seccional (EN 1993). Conviene mencionar que el planteamiento supera el de EA-95, en donde el control de la abolladura era independiente de la comprobación de la resistencia de la sección. Por último se hace comentario a la consideración de la resistencia postcrítica. Teoría del ancho eficaz (EN 1993), (EA-95 consideraba dicha resistencia postcrítica de manera no realista e inadecuada). Determinación de la sección eficaz: Factor de reducción ρ Mediante la curva de Euler se define el agotamiento (curva azul). Antiguamente por error se consideraba que si esta tensión normal se superaba se generaba la abolladura y por ello esta se consideraba dentro de los efectos del agotamiento de la estructura. Actualmente esto no se mantiene y se aplican para el cálculo la nueva formulación (parte inferior de la imagen) en la que ya se considera la ratio de tensiones de la chapa. 22

23 Desde el punto de vista de la sección el agotamiento resistente sigue según las clases definidas las siguientes comprobaciones: 23

24 Comprobación frente a esfuerzos combinados Además de las anteriores, el EC plantea las comprobaciones frente a esfuerzos combinados, dando lugar a las siguientes: 1) Flexión y cortante Para esta combinación de esfuerzos el CTE es mucho más conservador. 24

25 2) Flexión y axil La gráfica muestra la influencia del dimensionamiento teniendo en cuenta los límites elásticos (representación verde), la sección (azul) y la interacción adecuada (roja), lo que muestra la correcta consideración de los esfuerzos combinados, pues es en esta última consideración cuando se observa un comportamiento máximo de la estructura. PANDEO DE ELEMENTOS COMPRIMIDOS Para las comprobaciones de pandeo se utilizan: 25

26 Curvas europeas de pandeo Hay que definir las curvas de pandeo de todos los perfiles. 26

27 Pandeo de elementos sometidos a compresión y flexión En la comprobación a pandeo se muestra el desarrollo de cálculo de un soporte sometido a flexocompresión: La complejidad de cálculo se centra principalmente en la aplicación del coeficiente de interacción K (mención al método austriaco-alemán, seguido por el CTE y el franco-belga. 27

28 PANDEO LATERAL DE VIGAS Según EN 1993 el pandeo lateral de vigas puede considerarse la contribución de la rigidez a la torsión de alabeo. Contempla la existencia de imperfecciones geométricas y tensiones residuales. Su comprobación sigue una formulación paralela a la de elementos comprimidos. En la comprobación frente a pandeo lateral no se contempla el efecto beneficioso del axil (ENV 1993 consideraba este efecto a través de la reducción de la tensión de compresión en el ala comprimida, teniendo en cuenta una distribución lineal de tensiones) (EA-95 no consideraba la contribución de la rigidez de la torsión de alabeo a la resistencia a pandeo lateral y en el paso de pieza ideal a pieza real sólo contemplaba el hecho de que el material no fuera indefinidamente elástico). ABOLLADURA POR CORTANTE Los problemas de abolladura son habituales en grandes vigas armadas (paneles), estructuras singulares en edificios y edificaciones industriales. La formulación de EA-95 se sustentaba en la teoría clásica, considerando la resistencia postcrítica de manera no realista: Con el EC 3 se plantean: El método simple postcrítico (ENV 1993) El método del campo diagonal de tracciones (modelo de Cardiff) (Rockey, Skaloud) (ENV 1993) 28

29 Según lo anterior, se deben verificar las condiciones siguientes: Se debe conocer la contribución de alas y alma al comportamiento. 29

30 RESISTENCIA FRENTE A CARGAS CONCENTRADAS Una primera consideración en la comprobación de la resistencia frente a las cargas concentradas requiere conocer como las cargas pasan a esfuerzos en la estructura a través de la consideración del cortante y posteriormente de los momentos flectores. Tal y como se ha comprobado, el EC formaliza todos los esfuerzos en un mismo formato: Cap. resistente de estabilidad = cap. plástica de la pieza x coef. reducción (esbeltez) ESTADOS LÍMITE DE SERVICIO Los estados límite de servicio tienen como objetivo comprobar el cumplimiento de la aptitud al servicio, limitando los daños en elementos constructivos habituales no estructurales (control de la flecha activa) y manteniendo la apariencia geométrica de la estructura. Deformaciones Se tendrá en cuenta la rigidez de las uniones y de las secciones esbeltas, los efectos de segundo orden, la posible existencia de plastificaciones locales y el proceso constructivo El EC 3 y el CTE no establecen valores límites prescriptivos en cuanto al control de flechas. La NBE- EA lo hace de forma orientativa. Vibraciones Evitar fenómenos de resonancia Al igual que para las deformaciones, tampoco en este apartado se ofrecen valores límite indicativos. UNIONES Dependiendo de la rigidez las uniones se clasifican en: - Articuladas: permiten rotaciones apreciables sin la aparición de momentos relevantes - Rígidas: aseguran la rotación conjunta de todas las secciones extremas de los elementos del nudo - Semirígidas: debe considerarse la rigidez de la unión en los modelos de análisis. Este tipo de unión destaca frente a las demás porque permite ir a un dimensionamiento óptimo de la estructura puesto que tiene en cuenta: Consideración del diagrama momento-rotación de la unión 30

31 Consideración del diagrama de línea de viga Determinación del punto de funcionamiento: Simplificaciones para el análisis CONSIDERACIONES FINALES SOBRE EN Documento normativo que recoge el estado del conocimiento consolidado de las estructuras de acero en edificación Documento más compacto y sintético que ENV No se hace mención explícita a toda aquella información que pueda encontrarse en libros de texto (longitudes de pandeo, características de la torsión, momento crítico elástico de pandeo lateral, ) No se hace mención explícita a la información sobre la que se sostienen los nuevos planteamientos normativos (inexistencia de apartados de comentarios (igual que ENV )) Se deja abierta la comprobación de los estados límites de servicio, no informando acerca de posibles valores límite indicativos EN se soporta en 11 partes adicionales, siendo obligado, en muchos casos, referirse a las siguientes partes: EN : Estructuras ligeras EN : Placas cargadas en su plano (vigas armadas) EN : Uniones Otras: EN Fuego, EN Fatiga, EN Fractura 31

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