Seguridad estructural. Luis Vega Catalán Jefe de las unidades de apoyo al CTE Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja

Transcripción

1 Seguridad estructural Luis Vega Catalán Jefe de las unidades de apoyo al CTE Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja

2 Situación actual Normativa obsoleta NBE-AE Acciones en la edificación (MV-101): 1962 NBE-EA Estructuras de acero (MV-103): 1972 Normativa incompleta No existe regulación específica para cimentaciones, ni para estructuras de madera Formatos de seguridad no coherentes entre las diferentes normas Normativa dispersa y en algunos casos contradictoria

3 Objetivos Actualizar y completar la reglamentación técnica de carácter estructural Convergencia y adaptación al nuevo marco normativo europeo Directiva de productos de construcción Normas de producto. Marcado CE Eurocódigos estructurales Establecer unas bases de proyecto comunes, independientes del tipo de material estructural Avanzar en la línea prestacional, participando del esquema piramidal, combinando soluciones y métodos simplificados con otros de carácter más general

4 Exigencias 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

5 Exigencias 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

6 Estructura Seguridad Estructural Acciones en la edificación Resistencia al fuego Cimientos Acero Fábrica Madera Sismo NCSE Hormigón EHE;EFHE

7 DB SE Seguridad estructural Principios generales Se establecen las bases de proyecto con carácter general y de forma común, independientemente del tipo de material o tipología estructural Aplicable a todo tipo de edificios, incluso los de carácter provisional A falta de indicaciones específicas, se adoptará como periodo de servicio 50 años Criterios para la evaluación estructural de edificios existentes Serviría de base para la verificación de las exigencias de seguridad estructural para otros materiales no contemplados actualmente

8 DB SE Seguridad estructural Documentación Se establece la información específica que debe contener el proyecto, relacionada con la seguridad estructural (Anejo I del CTE) Reconoce la existencia de dos fases diferenciadas en el proyecto (proyecto básico y de ejecución) Instrucciones de uso las acciones permanentes, sobrecargas de uso y deformaciones admitidas las condiciones particulares de utilización las medidas adoptadas para reducir riesgos Plan mantenimiento

9 DB SE Seguridad estructural Dimensionado: Método de los estados límite 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. Se clasifican en: a) Estados límite últimos b) Estados límite de servicio Verificación Basadas en el formato de los coeficientes parciales E d R d Basadas en métodos experimentales Aplicación directa de los métodos de análisis de fiabilidad

10 DB SE Seguridad estructural Estados límite últimos 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 Estados límite de servicio Deformaciones (integridad de los elementos constructivos, confort de los usuarios y apariencia de la obra) Vibraciones

11 DB SE Seguridad estructural Valor de cálculo del efecto de las acciones El valor de cálculo de los efectos de las acciones se determina mediante combinaciones de acciones, a partir de expresiones del tipo: γ G + γ P Q G, j k,j P Q,1 k,1 j 1 i> 1 + γ + γ Q,i ψ 0,i Q k,i Coeficientes parciales de seguridad homogeneizados, independientes del tipo de material

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14 DB SE Seguridad estructural 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 Criterios de validez Integridad de los elementos constructivos, confor 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

15 DB SE Seguridad estructural Criterio de validez Valor límite Integridad de los elementos constructivos pisos con tabiques frágiles o pavimentos rígidos sin juntas pisos con tabiques ordinarios o pavimentos rígidos con juntas 1/500 1/400 Confort de los usuarios Apariencia de la obra resto de los casos 1/300 1/350 1/300

16 DB SE Seguridad estructural Criterio de validez Integridad de los elementos constructivos Apariencia de la obra Desplome total Desplome local Valor límite 1/500 de la altura total del edificio 1/250 de la altura de la planta en cualquiera de ellas 1/300

17 DB SE AE Acciones en la edificación Normativa existente: NBE AE-88 Acciones en la edificación Actualización y adecuación a la norma europea EN 1991 Tipos de acciones contempladas Acciones permanentes Acciones variables Acciones derivadas del uso (sobrecarga de uso; acciones sobre barandillas y elementos divisorios) Acciones climáticas (viento; nieve; acciones térmicas) Acciones accidentales

18 DB SE AE Acciones en la edificación Acciones permanentes elementos estructurales, cerramientos y elementos separadores, tabiquería, todo tipo de carpinterías, revestimientos, rellenos y equipos fijos. Tabiquería tabiquería ordinaria de peso y espesor reducido y distribución sensiblemente homogénea carga equivalente uniformemente distribuida tabiquería pesada carga equivalente uniforme más un incremento local En general, en viviendas bastará considerar como peso propio de la tabiquería una carga de 1,0 kn por cada m 2 de superficie construida

19 DB SE AE Acciones en la edificación Sobrecarga de Uso Peso de todo lo que puede gravitar sobre el edificio por razón de su uso. Carga distribuida uniformemente de valor característico según el uso fundamental de la zona 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 Reducción de sobrecargas en el dimensionado de elementos horizontales y verticales

20 DB SE AE Acciones en la edificación

21 DB SE AE Acciones en la edificación Acciones en barandillas y elementos divisorios 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 F Categoría de uso C5 C3, C4, E, F Resto de casos Fuerza horizontal (kn/m) 3,0 1,6 0,8 1,2 m; h

22 DB SE AE Acciones en la edificación Acciones climáticas: Viento Ambito 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 c e c p presión dinámica del viento, función del emplazamiento geográfico de la obra. coeficiente de exposición, función de la altura del punto considerado y del grado de aspereza del entorno coeficiente eólico o de presión, dependiente de la forma y orientación de la superficie

23 DB SE AE Acciones en la edificación Acciones climáticas: Viento 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

24 DB SE AE Acciones en la edificación Acciones climáticas: Nieve Sólo se cubre el depósito natural de nieve. Deben tenerse en cuenta las condiciones constructivas o de uso (cubiertas accesibles) que faciliten las acumulaciones artificiales de nieve valor de carga de nieve por unidad de superficie en proyección horizontal q n = µ s k µ coeficiente de forma de la cubierta s k valor característico de la carga de nieve sobre un terreno horizontal, función de la ubicación geográfica y la altitud

25 DB SE AE Acciones en la edificación Acciones climáticas: Nieve Coeficiente de forma α 1 α 2 α 3 α 2 ( ) α 1 Acumulación de nieve

26 DB SE AE Acciones en la edificación Acciones climáticas: Temperatura Las variaciones de la temperatura producen deformaciones en los elementos constructivos, en particular, los estructurales, que, en los casos en los que estén impedidas, producen tensiones en los elementos afectados. La disposición de juntas de dilatación puede contribuir a disminuir los efectos de las variaciones de la temperatura. En edificios habituales con elementos estructurales de hormigón o acero, pueden no considerarse las acciones térmicas cuando se dispongan juntas de dilatación de forma que no existan elementos continuos de más de 40 m de longitud. Para otro tipo de edificios, los DB incluyen la distancia máxima entre juntas de dilatación

27 DB SE AE Acciones en la edificación Acciones accidentales Sismo: NSCE, Norma construcción sismorresistente Incendio: DB SI Seguridad en caso de incendio Zonas de tránsito de vehículos destinados a los servicios de protección contra incendios Impacto: Se plantean dos posibilidades Adoptar medidas de protección, cuya eficacia debe verificarse, que limiten la probabilidad de ocurrencia de un impacto o de atenuar sus consecuencias Dimensionar los elemento resistentes teniendo en cuenta las acciones debidas al posible impacto

28 DB SE AE Acciones en la edificación Impacto 50 kn 25 kn 0,6 m

29 DB SE F Fábrica Normativa existente: NBE FL-90 Muros resistentes de fábrica de ladrillo Actualización y adecuación a la prenorma europea pren 1996 (Eurocódigo 6) Ámbito de aplicación Fábrica de ladrillo cerámico, sílico-calcáreo, cerámica aligerada; fábrica de bloque de hormigón; fábrica de piedra Tanto para elementos de fábrica sustentante como para elementos de fábrica sustentada Se contemplan las fábricas en un sentido general, incluyendo las fábricas armadas y sus variantes

30 DB SE F Fábrica Se incluyen, entre otras cuestiones: Tratamiento de la durabilidad de fabricas Determinación de los parámetros de resistencia de las fábricas en función de los materiales y elementos constitutivos (fábrica y mortero) Comportamiento estructural: El documento se estructura por tipologías: Muros sometidos predominantemente a carga vertical Muros sometidos a cortante Muros con acciones laterales locales Elementos a flexión

31 DB SE F Fábrica Actualización de los procedimientos de cálculo Pautas para el análisis de fábricas dentro de la mecánica clásica Combinación de cálculo elástico, tanto a nivel de sección como de pieza Análisis simplificado por nudos Aplicación de los comportamientos como placa, y posibles combinaciones

32 DB SE A Acero Normativa existente: NBE EA-95 Estructuras de acero Actualización y adecuación a la norma europea EN 1993 (Eurocódigo 3) Ámbito de aplicación Chapas y perfiles laminados en caliente; perfiles huecos acabados en caliente; secciones huecas conformadas en frío Clasificación y designación acorde a la norma armonizada UNE EN Para aspectos específicos o de detalle: UNE ENV ; UNE ENV 1090 (partes 1,2,3,4)

33 DB SE A Acero

34 DB SE A Acero Una clasificación de secciones y una relación de métodos de cálculo congruentes (plástico, elástico, elástico con reducción de rigidez,...) Quedan explícitamente definidos los criterios de traslacionalidad/intraslacionalidad Procedimiento de comprobación para los Estados Límite de vibraciones y fatiga

35 DB SE A Acero Criterios para la comprobación de uniones (rigidez y resistencia) Apartado específico con uniones típicas

36 DB SE M Madera No existía normativa básica El Documento Básico se basa en la norma europea EN 1995 (Eurocódigo 5) Ámbito de aplicación Madera maciza (aserrada y de rollizo), laminada encolada, microlaminada, tablero estructural Clasificación por tipo y clase resistente (C18, C24, GL24h ) Sitúa a la madera en posición análoga a la de otros materiales estructurales a nivel reglamentario

37 DB SE M Madera Durabilidad Medidas de protección preventiva para garantizar la durabilidad frente a ataques bióticos y abióticos durante el periodo de servicio y en condiciones de uso adecuado. Comportamiento estructural Elevada sensibilidad tanto a la duración de las cargas como a las condiciones ambientales. Factores de corrección para la capacidad de carga de cálculo de la madera, función de la clases de duración de la carga y de servicio Otros factores de corrección función de tamaño de la sección, tamaño de la estructura

38 DB SE M Madera Métodos para la comprobación exhaustiva de uniones, tanto metálicas como tradicionales. Se contempla el uso de soluciones compuestas, como vigas mixtas madera-tablero, etc

39 DB SE C Cimientos No existía normativa básica, sólo algunas indicaciones en la Instrucción EHE El Documento Básico se basa en la norma europea ENV 1997 (Eurocódigo 7) Ámbito de aplicación: Elementos de cimentación (directa y profunda) Elementos de contención (pantallas y muros) Estudio geotécnico Acondicionamiento, mejora y refuerzo del terreno Anclajes

40 DB SE C Cimientos Bases de cálculo Se emplea el método de los Estados Límite y las verificaciones basadas en coeficientes parciales, como en todo el CTE, pero la aplicación de los coeficientes varía ligeramente.

41 DB SE C Cimientos Estudio geotécnico: Características del terreno Tipo de edificio Entorno de la edificación Contenido los valores y especificaciones necesarios para el proyecto como los relativos a cota de cimentación, presiones admisibles, terreno, aguas, etc. ( )

42 DB SE C Cimientos Para cada tipología de cimentación, se dan detalles tanto para el análisis y el diseño, como de los posibles modos de fallo.

43 Gracias por su atención