OPENCOURSEWARE INGENIERIA CIVIL I.T. Obras Públicas / Ing. Caminos íéã~=o^``flkbp= Mariano Mompeán Morales Ingeniero de Caminos e ITOP Francisco de Borja Varona Moya Profesor Responsable de la Asignatura Dpto. de Ing. de la Construcción Contenidos: Clasificación acciones Acciones s/ CTE DB SE-AE Acción sísmica s/ NCSE-02 Acciones sobre una nave Combinación de acciones 1
Acción: todo aquello que provoca una respuesta resistente en una estructura Clasificación de acciones: Acciones permanentes Peso Propio (PP) Pretensado (Pret) Acciones Terreno Acciones variables Sobrecarga de Uso (SU) Acciones sobre barandillas y elementos divisorios Viento Acciones térmicas Nieve Acciones accidentales Sismo Impacto Otras Acciones Permanentes Peso propio Elementos estructurales Valor medio. Cubicación. Tabiquerías Viviendas / Oficinas: 1.0 KN/m2 Fachadas y compartimentación pesada: Carga Lineal Equipo fijo Catálogos Acciones del terreno Geotecnia: Empujes Peso muerto 2
Acciones Variables Sobrecarga de Uso Lo que gravita sobre la estructura por razón de su uso Uniformes + Puntuales Cubierta naves»2.0 KN Exigencias Propiedad Reducción de SU Por área Por Nº plantas Acciones Variables Barandillas Horizontal Uniformemente distribuida A 1.2 m o en borde Aparcamientos 100 KN a 1.2m en 1.0m Bolardos 3
Acciones variables Viento Comprobación en dos direcciones ortogonales independiéntemente de medianeras Acción perpendicular a la superficie Presión (+) ó Succión (-) Presión estática q e»q b Presión dinámica»c e Coeficiente de exposición»c p Coeficiente eólico o de presión Presión dinámica q b depende de la zona geográfica Simplificadamente: 0.5 KN/m2 Anejo E:» Zona A: 0.42 KN/m²» Zona B: 0.45 "» Zona C: 0.52 " 4
Coeficiente de exposición C e depende de la altura del punto considerado depende de la aspereza del entorno Coef. eólico o de presión C p depende de la forma y orientación superficie depende de la ubicación del punto considerado sobre la superficie depende de la forma del edificio depende del área de influencia del elemento estudiado 5
No se puede mostrar la imagen en este momento. Acciones variables Acciones Térmicas variaciones de longitud coaccionadas provocan tensiones Disposición de juntas de dilatación 40 m en edificios habituales OJO: Estructura diferente de cerramientos Acciones variables Nieve cargas por depósito natural pueden producirse acumulaciones resbala por pendientes creación de pasos Carga por ud. de superficie horizontal μ: Coeficiente de forma de cubierta» 1.0 para pend te <30º S k : Valor característico carga nieve sobre terreno horizontal 6
Acciones accidentales Sismo Norma NCSE-02 Acciones horizontales proporcionales a la masa sísmica 3.7: Método simplificado para casos usuales F ik F ik = S ik P k F ik : Fuerza estática equivalente. Modo de vibración i, planta k P k S ik : Coeficiente sísmico adimensional P k : Peso de la masa M k, en situación sísmica Acciones accidentales. Sismo Peso en situación sísmica en situación sísmica se considera: Masa de elementos estructurales (PP) Cargas permanentes (CP) Fracción de Sobrecargas de uso (% SU)» Efecto favorable: 0 %» Viviendas: 50 %» Espectáculos 60 %» Archivos 100 % Pk = PP + CP + % SU 7
Acciones accidentales. Sismo Coeficiente sísmico S ik a c : Aceleración sísmica de cálculo a c =S ρ a b S: Coeficiente de amplificación del terreno» S=S(C) C: Coeficiente de terreno ρ: Coeficiente adimensional de riesgo» Importancia normal / especial a b : Aceleración sísmica básica» Según ubicación geográfica g: Aceleración de la gravedad α i : Coeficiente α i =α i (T i ) T i : Periodo del modo considerado β: Coeficiente de respuesta β=β(ω,μ) Ω: Amortiguamiento del tipo estructural μ: Factor de ductilidad estructural η ik : Factor de distribución η ik = η ik (m k,φ ik ) Φ ik : Coeficiente de forma Clasificación de acciones Acción: todo aquello que provoca una respuesta resistente en una estructura Acciones permanentes Peso Propio (PP) Pretensado (Pret) Acciones Terreno Acciones variables Sobrecarga de Uso (SU) Acciones sobre barandillas y elementos divisorios Viento Acciones térmicas Nieve Acciones accidentales Sismo Impacto Otras 8
Determinación de acciones en valor característico 9
Acciones Permanentes Acciones permanentes: Otras cargas permanentes en cubierta: Paneles solares Impermeabilizaciones Acciones Variables Sobrecarga de uso Carga sobre la cubierta: No hay sobrecarga de uso uniforme Si puede haber necesidad de mantenimiento puntual en cualquier elemento y posición 10
Viento Acciones Variables Acción normal a superficie q b Presión dinámica C e Coeficiente de exposición C p Coeficiente eólico o de presión Puede ser presión o succión Acción de viento Cálculo de la presión dinámica q b según ubicación geográfica Anejo D: Zona B: q b =0.45 KN/m 2 11
Acción de viento Cálculo del Coeficiente de Exposición C e depende de la altura del punto considerado depende de la aspereza del entorno Interpolación lineal: y y f y yi x i x x f x Fachada: H máx 8m Ce=1.6 Cubierta: Hmáx 10m Ce=1.76 Acción de viento Cálculo del coeficiente eólico C p Paramento vertical Dirección +Y Zonas peor en bordes Área de influencia peor en área pequeña Esbeltez peor a mayor esbeltez h/d=10/35=0.286 A>10.0 m 2 A:-1.2 / B: -0.8 / C: -0.5 / D: 0.705 / E: -0.31 12
Acción de viento Cálculo del coeficiente eólico C p Cubierta Dirección +Y Zonas peor en bordes Área de influencia peor en área pequeña» A>10.0 m 2 Pendiente cubierta α = 11.3º F:-1.411 / G: -1.30 / H: -0.637 / I: -0.537 Acción de viento Viento +Y: Resumen 13
Acción de viento Cálculo del coeficiente eólico C p Paramento vertical Dirección +X Zonas peor en bordes Área de influencia peor en área pequeña Esbeltez peor a mayor esbeltez h/d=10/20=0.50 A>10.0 m 2 A:-1.2 / B: -0.8 / C: -0.5 / D: 0.733 / E: -0.366 Cálculo del coeficiente eólico C p Cubierta Dirección +X Zonas peor en bordes Área de influencia peor en área pequeña» A>10.0 m 2 Pendiente cubierta α = 11.3º Presión o Succión: 2 hipótesis Acción de viento F:-1.20 / G: -0.95 / H: -0.41 / I: -0.18 / J:-0.56 F:0.13 / G:0.13 / H:0.13 / I: -0.22 / J:-0.22 14
No se puede mostrar la imagen en este momento. Acción de viento Viento +X: Resumen Acción de nieve Acciones variables Nieve μ: Coeficiente de forma de cubierta» 1.0 para pend<30º S k : Valor característico carga nieve sobre terreno horizontal Zona 5 H=35 m»s k =0.2 KN/m 2 q n =0.2 KN/m 2 Pórtico Fachada: 2.50x0.2=0.50 KN/m Pórtico Interior: 5.00x0.2=1.00 KN/m 15
Acciones sísmicas Acciones Sísmicas Norma NCSE-02. Art 3.7 F ik = S ik P k F ik F ik : Fuerza estática equivalente. Modo de vibración i, planta k P k S ik : Coeficiente sísmico adimensional P k : Peso de la masa M k, en situación sísmica Acciones Sísmicas Cálculo de la masa en situación sísmica. P k =CP + Ks x SCU Cargas permanentes sobre la cubierta Superficie de nave: 35x20=700 m 2 Masa total: P k = 700 x 60 = 42.000 Kp 16
Acciones Sísmicas Cálculo del coeficiente sísmico (1/4). S ik =(a c /g) α i β η ik a c = S ρ a b ρ = 1.0 Construcción importancia normal a b /g = 0.14 Anejo 1 (Alicante) S = 1.24 a c /g = 1.24 1.0 0.14 = 0.174 Acciones Sísmicas Cálculo del coeficiente sísmico (2/4). S ik =(a c /g) α i β η ik Coeficiente α i =2.50 T B =K C/2.5 T B = 1.0 1.60/2.5 = 0.64 s (K Anejo 1, Alicante) Plano del pórtico (PP):» Pórtico rígido de acero laminado T f =0.11 n=0.11 s<0.75s 1º MODO Plano perpendicular al pórtico (PPP):» Planos triangulados T f =0.085 n (H/(B+H))»T f =0.085 1 (10/(5+10))=0.069 s<0.75 s 1º MODO 17
Acciones Sísmicas Cálculo del coeficiente sísmico (3/4). S ik =(a c /g) α i β η ik Coeficiente β: Plano del pórtico: ductilidad baja μ=2 β=0.55» nudos rígidos (del lado de la seguridad) Plano perpendicular: ductilidad alta μ=3 β=0.36» cruz de San Andrés Acciones Sísmicas Cálculo del coeficiente sísmico (4/4). S ik =(a c /g) α i β η ik Coeficientes de distribución η ik : Para una sola planta: η ik =1.0 18
Acciones Sísmicas Acción sísmica (Global) Fik = Sik Pk = (a c /g) α i β η ik Pk En el plano del pórtico: F = 0.174 2.5 0.55 1 42 = 10.05 Ton A repartir entre 6+2 pórticos En el plano perpendicular: F = 0.174 2.5 0.36 1 42 = 6.57 Ton A repartir entre 2 Cruces de San Andrés Resumen Acciones (Ton/m) PP + CP 0.150 0.300 Nieve 0.050 0.100 Pórtico Fachada. BC = 2.50 m Pórtico Interior. BC = 5.00 m 19
Resumen Acciones (Ton/m) Viento Succión +X -0.114-0.083-0.244-0.037-0.386-0.166-0.227-0.073 0.134-0.067 0.269-0.134 Viento Presión +X 0.026-0.045 0.053-0.089 0.134-0.067 0.269-0.134 Pórtico Fachada. BC = 2.50 m Pórtico Interior. BC = 5.00 m Resumen Acciones (Ton/m) Sismo +X 0.360 0.360 0.715 0.715 Pórtico Fachada. BC = 2.50 m Pórtico Interior. BC = 5.00 m 20
Combinación de acciones Combinación de acciones una vez determinadas las acciones, se determina el efecto de las mismas mediante combinaciones, empleando el método de los coeficientes de seguridad parciales Hay dos tipos de verificaciones Capacidad Portante (ELU) Estabilidad Resistencia Aptitud al Servicio (ELS) Deformaciones Vibraciones Deterioro Se aplican dos tipos de coeficientes Coeficientes parciales de seguridad para acciones (γ) Coeficientes de simultaneidad (ψ) 21
Coeficientes parciales de seguridad para acciones (γ) Coeficientes de simultaneidad (ψ) 22
Capacidad Portante Situación Persistente o Transitoria Capacidad Portante Situación sismica: 23
Aptitud al servicio Acciones de corta duración. Efecto Irreversible Combinación característica: Aptitud al servicio Acciones de corta duración. Efecto Reversible Combinación Frecuente: 24
Aptitud al servicio Acciones de Larga Duración Combinación Casi (o cuasi) Permanente: 25