Seguridad estructural

Seguridad
estructural
Luis Vega Catalán
Jefe de las unidades de apoyo al CTE
Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja
Seguridad estructural
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
Seguridad estructural
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
Seguridad estructural
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
Seguridad estructural
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
Seguridad estructural
Estructura
Seguridad
Estructural
Acciones en la
edificación
Resistencia
al fuego
Cimientos
Acero
Fábrica
Madera
Sismo
Hormigón
NCSE
EHE;EFHE
Seguridad estructural
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
Seguridad estructural
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
Seguridad estructural
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
Ed ≤ Rd
– Basadas en métodos experimentales
– Aplicación directa de los métodos de análisis de
fiabilidad
Seguridad estructural
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
Seguridad estructural
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
j≥1
G, j
⋅ Gk,j + γ P ⋅ P + γ Q,1 ⋅ Qk,1 + ∑ γ Q,i ⋅ ψ0,i ⋅ Qk,i
i>1
– Coeficientes parciales de seguridad homogeneizados,
independientes del tipo de material
Seguridad estructural
DB SE Seguridad estructural
Seguridad estructural
DB SE Seguridad estructural
Seguridad estructural
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, confort
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
Seguridad estructural
DB SE Seguridad estructural
Criterio de validez
Integridad de los
elementos
constructivos
Valor límite
pisos con tabiques frágiles o
pavimentos rígidos sin juntas
1/500
pisos con tabiques ordinarios o
pavimentos rígidos con juntas
1/400
resto de los casos
1/300
Confort de los usuarios
1/350
Apariencia de la obra
1/300
Seguridad estructural
DB SE Seguridad estructural
Criterio de validez
Integridad de Desplome total
los elementos
constructivos Desplome local
Apariencia de la obra
Valor límite
1/500 de la altura total del
edificio
1/250 de la altura de la planta,
en cualquiera de ellas
1/300
Seguridad estructural
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
Seguridad estructural
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 Ö carga
equivalente uniformemente distribuida
• tabiquería pesada Ö 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 m2 de superficie construida”
Seguridad estructural
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
Seguridad estructural
DB SE AE Acciones en la edificación
Seguridad estructural
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
Fuerza horizontal
(kN/m)
C5
3,0
C3, C4, E, F
1,6
Resto de casos
0,8
1,2 m; h
Seguridad estructural
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
qe = qb · ce · cp
qb presión dinámica del viento, función del
emplazamiento geográfico de la obra.
ce coeficiente de exposición, función de la altura
del punto considerado y del grado de aspereza
del entorno
cp coeficiente eólico o de presión, dependiente de
la forma y orientación de la superficie
Seguridad estructural
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
Seguridad estructural
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
qn = µ · sk
µ coeficiente de forma de la cubierta
sk valor característico de la carga de nieve sobre
un terreno horizontal, función de la ubicación
geográfica y la altitud
Seguridad estructural
DB SE AE Acciones en la edificación
Acciones climáticas: Nieve
– Coeficiente de forma
α1
α2
α2
α1
– Acumulación de nieve
α3
(…)
Seguridad estructural
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”
Seguridad estructural
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
Seguridad estructural
DB SE AE Acciones en la edificación
– Impacto
50 kN
0,6 m
25 kN
Seguridad estructural
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
Seguridad estructural
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
Seguridad estructural
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
Seguridad estructural
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 10025
– Para aspectos específicos o de detalle:
UNE ENV 1993-1-1; UNE ENV 1090 (partes 1,2,3,4)
Seguridad estructural
DB SE A Acero
Seguridad estructural
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
Seguridad estructural
DB SE A Acero
– Criterios para la comprobación de uniones (rigidez y
resistencia)
– Apartado específico con uniones típicas
Seguridad estructural
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
Seguridad estructural
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…
Seguridad estructural
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…
Seguridad estructural
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
Seguridad estructural
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.
Seguridad estructural
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.
(…)
Seguridad estructural
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.
Seguridad estructural
Gracias por su atención