Acciones en la Edificación

TEMA 1. ACCIONES EN LA EDIFICACIÓN.
Una acción son las agresiones que sufre una estructura y a la que esta tiene que dar respuesta. Todo tipo de
agresiones que comprometen el papel estructural.
Acciones:
−DIRECTAS: son las que actúan sobre la estructura (viento, ...)
−INDIRECTAS: aparecen a consecuencia de la existencia de la estructura
(temperatura, ...)
1. ACCIONES DIRECTAS:
Permanentes: Peso propio. Son acciones que tenemos bien ponderadas. Los coeficientes de seguridad que se
emplean son más pequeños, porque conocemos los valores.
Variable: En las cargas permanentes la acción se puede caracterizar por un valor medio. En las cargas
variables no sería seguro hacerlo. Por otro lado adoptar el valor máximo sería inviable. Para ello tomamos un
valor que no sea superado, p. e. en el 95% de los casos.
Aparece el concepto periodo de retorno, que sirve para definir los valores punta: la nevada mayor en los
últimos cien años, o en presas, mediante métodos estadísticos, medir la mayor crecida que puede existir en
500 años. Ese será el valor tope.
• ACCIONES PERMANENTES
1.1.1 Peso propio.
DENSIDAD
Acero 7.800 Kg/m3 Piedra 2000−3000 Kg/m3
Hormigón armado 2400−2500 Kg/m3 Vidrio 2400−2700 Kg/m3
Ladrillo macizo 1600−1800 Kg/m3 Madera 500−1000 Kg/m3
Ladrillo hueco 1300−1400 Kg/m3 Mortero 1900−2100 Kg/m3
Terreno 1600−1800 Kg/m3 Yeso 1000−1300 Kg/m3
Agua 1000 Kg/m3
ESTRUCTURAS. Pesos de forjados (en Kp/m2)
Canto total (cm)
Tipo
Losa maciza hormigón armado
Chapa grecada (6cm) + hormigón
12
16
20
25
30
35
300
260
400
360
500
460
625
*
750
*
875
*
1
Forjado nervado bidireccional
*
*
335
400
460
500
*
*
285
335
400
460
*
*
230
280
330
380
*
230
265
315
360
420
*
185
230
275
315
355
*
200
230
260
290
320
145
175
215
250
300
365
*
100
130
160
*
*
*
80
90
100
*
*
*
50
60
80
*
*
*
30
50
70
80
*
− bloque de hormigón + 4 cm
− bloque cerámico + 4 cm
− sin bloque + 5 cm
Forjado de viguetas de hormigón
− bloque de hormigón + 4 cm
− bloque cerámico + 4 cm
− sin bloque + 5 cm
Forjado de viguetas metálicas
− bloque cerámico + 2 cm
Forjado de viguetas de madera
− viguetas + revolcón
− viguetas + ladrillo de 4,5 cm
− viguetas + tablero aglomerado
− tablón + tableros aglomerados
ESTRUCTURAS (más habituales)
Losa maciza hormigón 25 cm 625 Kp/m2
Forjado viguetas de hormigón 25 cm 275 Kp/m2
Enlucido de yeso 12−25 Kp/m2
Solado 100−125 Kp/m2
CERRAMIENTOS
Fábrica de ladrillo macizo 12 cm 625 Kp/m2
Fábrica de ladrillo hueco 12 cm 180 Kp/m2
Enfoscado 20−30 Kp/m2
Enlucido 12−20 Kp/m2
Total 310 Kp/m2 900Kp/ml
TABIQUERÍA (Según NBE−AE/88)
2
Se asimila a una carga uniforme, adicionada a la sobrecarga de uso (caso de tabiques ordinarios < 120
Kg/m2)
Para cada sobrecarga de uso tendremos un valor:
Sobrecarga de uso
< 300 Kg/m2 100 Kg/m2
> 400 Kg/m2 No se considera (edificios diáfanos)
300−400 Kg/m2 Mitad del peso (ð 50 Kg/m2) de la tabiquería.
Para el caso de tabiques > 120 Kg/m2, los consideramos como carga lineal.
RELLENO DE TIERRA
Relleno de tierra 1,7 T/m3
CUBIERTAS
Nave industrial
Chapa 4−5 Kp/m2
2 Chapas 12 Kp/m2
Correas 7 Kp/m2
Cerchas 20−25 Kp/m2
Fibrocemento 20−25 Kp/m2
Edificio
Doble tablero rasilla +tabique palomero 100 Kp/m2
Hormigón de pendiente 150 Kp/m2
Tablero de rasillón 40 Kp/m2
Teja 40−60 Kp/m2
1.1.2. Empujes
3
EMPUJE DEL AGUA.
E=
H2 ðdensidad
EMPUJE DEL TERRENO
Sobre muros de contención: parecido al empuje del agua, únicamente teniendo en cuenta la cohesión del
terreno (ángulo de rozamiento)
E=
H2 ðh ðh= relacionado con el ángulo de rozamiento. En general 0,35
E=
H2 1,7x 0,35= 0,3H
Sobre muros de sótano: No se considera muro, ya que no hay problemas de vuelco ni deslizamiento. Actúa
casi como una losa, como un cerramiento dentro del terreno. Se suponen cargas verticales de 2.000 Kp/m2
que se transmiten directamente al muro de sótano.
1.1.3. Pretensado
El acero colocado en la zona de tracciones puede ser:
PASIVO: empieza a deformarse cuando lo hace la viga.
ACTIVO (pretensado): las tracciones que se van a originar van a ser similares a las compresiones a las que se
va a someter a la viga. Antes de entrar en carga donde va el acero existe una zona de compresiones, al ser
estirado el acero antes de fraguar el hormigón. Esa acción es permanente.
1.2 CARGAS VARIABLES
1.2.1. Sobrecarga de uso
Es el peso de todos los objetos que pueden gravitar sobre la estructura por razón de su uso. Como es variable e
indeterminada en general, se sustituye su peso por una sobrecarga superficial uniforme.
Según sea el tipo de edificación tiene una sobrecarga de uso: (NBE−AE/88)
• ocupación ocasional o mantenimiento, como terrazas visitables 150 Kp/m2
4
• vivienda 200 Kp/m2
• locales/ oficinas/ uso docente/ uso público general 300 Kp/m2
• gran almacén/ garaje vehículos ligeros/ locales asientos fijos 400 Kp/m2
• locales sin asientos/ graderío/ grandes almacenes 500 Kp/m2
Reducción de la sobrecarga sobre los soportes
Es poco probable que toda la carga variable vaya a estar a la vez en todas las plantas. La
AE/88 permite reducir por simultaneidad el valor de sobrecarga de uso para pilares, aunque habitualmente no
se tiene en cuenta.
Tabla 3.2 (NBE−AE/88)
Reducción de sobrecargas
Número de pisos que actúan sobre Reducción el la suma de
el elemento
sobrecargas %
1, 2, 3
0
4
10
5
20
6 o más
30
La cubierta se considera como un piso
Alternancia de sobrecargas
La alternacia nos dice que hay que alternar la sobrecarga, ya que la hipótesis de carga total más sobrecarga en
unos tramos, y sólo peso propio en otros no queda cubierta por la de carga total en todos ellos.
Cuando la sobrecarga no es importante (del orden del 20% (>20%) de la carga total) podemos prescindir de la
hipótesis de alternancia.
Valores de cálculo de sobrecargas
CUBIERTA: Estructura (peso propio) + 300 Kp/m2 (tejas, palomeros, aislamiento) + nieve (Valladolid
80Kp/m2)
(Si la sobrecarga de nieve no es importante no se hace la alternancia)
5
VIVIENDAS: Peso propio + 400 Kp/m2 (sobrecarga de uso, tabiques, solado,...)
Sin alternar
OFICINAS: Peso propio + 550 Kp/m2
Hacemos una alternancia de 200 Kp/m2 (No de toda la sobrecarga)
GRADERÍO, GRANDES ALMACENES, AGLOMERACIÓN DE PÚBLICO: Peso propio + 750 Kp/m2
Alternancia de 400 Kp/m2
Sobrecargas locales
No afectan a la estructura en general, si no a determinados elementos de ellas.
− Caso de un balcón en vuelo, se le pone una sobrecarga superficial de 200 Kp/m2 actuando en toda su área,
igual a las habitaciones con que comunica, más una sobrecarga LINEAL, actuando en sus bordes frontales de
200 Kp/m2
− Una barandilla: 100 Kp/m2 uso público
50 Kp/m2 uso privado
Las viguetas de un forjado tienen otras sobrecargas locales:
• Una vigueta: 100 Kp en el centro de la vigueta (o punto más desfavorable)
• Una correa: 100 Kp en el centro (para montaje, mantenimiento,...)
1.2.2. Sobrecarga de nieve
Sobrecarga de nieve en una superficie cubierta es el peso de la nieve que, en las condiciones climatológicas
más desfavorables, puede acumularse sobre ella.
La densidad de la nieve es muy variable según las circunstancias. Valores orientativos:
−nieve recién caída: 120 Kg/m3
−nieve prensada o empapada: 200 Kg/m3
−nieve mezclada con granizo: 400 Kg/m3
6
Para decidir el peso de la nieve hay un mapa. Además una tabla con cuatro zonas dependiendo de la altitud.
(NTE−ECG/1988)
En función de ello ya tomamos el valor:
−mínimo 40 Kp/m2
−Valladolid 80 Kp/m2
La acumulación de la nieve en la cubierta dependerá de su inclinación, del viento, de la forma y de la zona.
Hay tablas de doble entrada que nos dan los valores en función de la inclinación y del tipo de cubierta. A
partir del 60% se considera que no hay nieve (40 Kp/m2)
En Valladolid es del orden de 80 Kp/m2 sobre superficie horizontal.
En la NBE−AE/88, tabla 4.1
Sobrecarga de nieve sobre
superficie horizontal
Altitud topográfica h
Sobrecarga de nieve
m
0 a 200
201 a 400
401 a 600
601 a 800
801 a 1000
1001 a 1200
> 1200
Kg/m2
40
50
60
80
100
120
h: 10
En la tabla 17 de la NTE−ECG/1988 se obtiene el valor de la sobrecarga de nieve en función de la altitud
topográfica y de la pendiente o inclinación de la superficie.
1.2.3. Sobrecarga de viento
Es otra sobrecarga variable. Se admite que el viento, en general, actúa horizontalmente y en cualquier
dirección.
Sobre una edificación tiene dos acciones:
PRESIÓN:
Depende en mayor medida de la velocidad (está elevada al cuadrado) También va a depender de la altura de la
construcción.
En España se distinguen cuatro zonas. (NTE−ECV/1988)
7
La NBE−AE/88 hace una tabla en función de la altura de la parte más alta de la edificación y de su situación
topográfica (normal o expuesta). Las situaciones expuestas son muy singulares: bordes de acantilado, valles
estrechos, borde de mesetas, crestas topográficas,...
Altura de coronación del edificio
sobre el terreno
Presión dinámica
w
Normal
Expuesta
0 − 10 m
11 − 30 m
31 − 100 m
> 100 m
−−−−−−−−−−−
−−−−−−−−−−−
0 − 30 m
31 − 100 m
> 100 m
Kp/m2
50
75
100
125
150
SUCCIÓN: Las superficies normales al viento sufren presión en su cara a barlovento (la que mira al viento) y
succión en la de sotavento (la respaldada). Dependiendo de la inclinación, en unos puntos la acción será
presión y en otros succión.
Sobrecarga de viento sobre un elemento superficial
El viento produce sobre cada elemento superficial de una construcción, tanto orientado a barlovento como a
sotavento una sobrecarga unitaria (Kp/m2) en la dirección de su normal:
ð cw
Siendo w la presión dinámica del viento y c el coeficiente eólico, positivo para presión y negativo para
succión. Este coeficiente varía para cada tipo de construcción.
COEFICIENTE EÓLICO DE SOBRECARGA EN UNA CONSTRUCCIÓN CERRADA
Medida de los ángulos Caso con huecos
A
Ángulo de
barlovento
incidencia
del viento ð
c1
90º − 60º
0.8
50º
0.6
40º
0.4
A
sotavento
c2
−0.4
−0.4
−0.4
La existencia de huecos en la
fachada hace que el viento penetre
en el edificio, pudiendo ocasionar
efectos locales, si el hueco es
pequeño o globales si hay muchos
o son muy grandes.
8
30º
20º
10º
0º
0.2
0
−0.2
−0.4
−0.4
−0.4
−0.4
−0.4
Los elementos de todo hueco deben
calcularse para una presión local
según los coeficientes eólicos:
• Presión interior c: +0,4
• Succión interior c: −0,2
Si el conjunto de huecos < 1/3
fachada, su influencia sobre el
edificio, en su aspecto global,
puede despreciarse.
Si el conjunto de huecos tiene un
área practicable que sea en total >
1/3 del área de la fachada
considerada (sin producirse
corriente de viento a través de la
construcción, la sobrecarga se
calculará según los coeficientes
eólicos de la figura superior.
SOBRECARGA DE VIENTO EN CONSTRUCCIONES ABIERTAS
Se denomina construcción abierta la que tiene corriente de viento a través de ella
Caso de pilares exentos Caso de un diedro
Ángulo de
incidencia
del viento
ð
0º
15º
30º
45º
90º
(cartel)
max
min
1
1,5
1,7
2
0
0,5
0,8
1
2
2
Ángulo de
incidencia
del viento ð
c1
c2
0º
15º
30º
45º
0,7
0,8
1
1,3
0,3
0,5
0,5
0,6
1,4
0,6
90º
con pilares
90º(cartel) 1,4
(> 45º)
1,4
Valores intermedios pueden
interpolarse
9
sin pilares
2. ACCIONES INDIRECTAS:
2.1. PERMANENTES
2.1.1. Reológicas
No afectan a la estructura metálica. En el hormigón se consideran:
• Retracción: Por la pérdida de agua de amasado hay una reducción de volumen. Hay que poner juntas
en el hormigón, cada 4−5 m. Máximo, y no se tienen en cuenta.
• Fluencia: Cansancio del hormigón. Con el tiempo aumenta la deformación inicial. Es un fenómeno
muy variable:
Depende del tiempo de entrada en carga. La flecha inicial es la misma, pero la fluencia es menor cuanto más
tardemos en ponerlo en carga.
2.1.2. Movimientos impuestos
No son fáciles de prever, ya que son debidos a posibles movimientos de tierras, asientos diferenciales,... En
algunos terrenos es más previsible.
2.2. VARIABLES
2.2.1. Acciones térmicas
Los valores de variación de temperatura que deben adoptarse en el cálculo (excepto en el caso de
determinaciones directas en la localidad):
• Estructuras metálicas a la intemperie y expuestas a radiación solar directa: ð 30º
• Estructuras a la intemperie en los demás casos ð 20º
• Estructuras revestidas con una variación menor de ð 10º no se deben considerar
Deben de considerarse las acciones producidas por deformaciones debidas a temperaturas
diferentes en zonas distintas de la estructura (variaciones diferenciales).
Los coeficientes de dilatación térmica:
• Acero laminado: 0,000012 m/m ºC
• Hormigón: 0,000011 m/m ºC
Vemos que hay que prever un cambio de longitud. La estructura con el aumento de
temperatura se deforma, introduciendo cargas.
Pueden no considerarse acciones térmicas en las estructuras formadas por pilares y vigas cuando se disponen
juntas de dilatación a distancia adecuada:
• En general 30− 40 m.
• Pilares gruesos (gran rigidez): 30 m.
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• Pilares delgados (rigidez pequeña): 50 m.
2.2.2. Acciones sísmicas
En el caso del sismo, asimilamos la estructura a un pilar con las masas de los forjados. Cuanto más grande es
la estructura, más masas tengo. Con las tablas de la NTE−ECS/1988 calculamos las fuerzas y las ponemos
como si fuesen de viento (cargas horizontales). Únicamente se van a considerar cargas verticales en los
vuelos superiores a un metro.
Valladolid tiene un grado sísmico 4. No se consideran cargas sísmicas para los grados 4 y 5. Hay un mapa en
la NTE que nos da las distintas zonas, y como calcular las cargas.
2.2.3. Acción del fuego
Se obliga a la protección de la estructura. Normativa específica NBE−CPI/96.
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