Clase: Bases de proyecto, acciones

2 1. Introducción

1. Introducción 1.2. La estructura. Definición geométrica 3 1. Introducción 1.2. La estructura. Definición geométrica La definición geométrica de una estructura, de su esquema resistente, es el resultado del ‘diseño conceptual’ imprescindible que hace el ingeniero. En esa etapa se deben conciliar lo aspectos resistentes, funcionales, constructivos, estéticos, de sostenibilidad. Es previo al cálculo: ¡ hay que saber qué hay que calcular!

PREGUNTAS A LAS QUE DAN RESPUESTA LAS BASES DE PROYECTO 4 PREGUNTAS A LAS QUE DAN RESPUESTA LAS BASES DE PROYECTO Normativa de acciones (CTE, IAP, IAPF, EC0/EC1): ¿Qué acciones hay que considerar? ¿Cómo se combinan estas acciones? Modelado de la estructura (Código Estructural, EC0): ¿Cómo se obtienen las solicitaciones a partir de las combinaciones/envolventes? ¿Cómo se consideran las imperfecciones geométricas? Normativas de Materiales (EHE-08, EAE, EC2,EC3,EC4): ¿Qué resistencia hay que utilizar para los materiales? ¿Cómo se obtiene la resistencia de las secciones?

5 2. Bases de proyecto 2.1. La estrategia de cálculo. La naturaleza aleatoria de acciones y resistencias. Concepto de seguridad Solicitación Capacidad mecánica Fiabilidad Estado Límite ß50 pf ELU 3,80 7,2 x 10-5 ELS 1,50 6,7 x 10-2 γf , γM

6 2. Bases de proyecto 2.1. La estrategia de cálculo. La naturaleza aleatoria de acciones y resistencias. Concepto de seguridad 5 % ACCIONES F CARACTERISTICAS K PROBABILISTA PURO RESISTENCIAS RESISTENCIA DE LOS MATERIALES f SIMPLIFICADO g ACCIONES DE CALCULO d SOLICITACIONES ACTUANTES (ESFUERZOS) S CALCULO DE ESTRUCTURAS COMPROBACION FINAL A NIVEL DE ESFUERZOS EN CADA SECCION S R DETERMINISTA m RESISTENCIAS DE SECCIONES RESISTENTES (ULTIMAS) R u ≤ ESQUEMA DEL CALCULO DE HORMIGON SEGÚN EL METODO SEMIPROBABILISTA DE LOS ESTADOS LIMITES (NORMAS DE ACCIONES)

SITUACIONES DE PROYECTO   Situaciones persistentes. Estas situaciones corresponden a las condiciones de uso normal de la estructura. Situaciones transitorias Son las que se producen durante la construcción de la estructura o reparación de la estructura, como puede ser por ejemplo durante la sustitución de apoyos de un puente.     Situaciones accidentales Estas situaciones corresponden a condiciones excepcionales aplicables a la estructura, como puede ser por ejemplo el caso de un choque de un barco contra un puente, o la caída de un ascensor en un edificio, o un incendio. SITUACIONES DE PROYECTO

8 2. Bases de proyecto 2.2. Tratamiento de las acciones: clasificación de las acciones CLASIFICACIÓN POR SU NATURALEZA Acciones directas Acciones indirectas CLASIFICACIÓN POR SU CARÁCTER Y SU VARIACIÓN EN EL TIEMPO CLASIFICACIÓN POR SU VARIACIÓN EN EL ESPACIO Acciones fijas Acciones libres Acciones Permanentes (G) Acciones Permanentes de Valor no Constante (G*) Acciones Variables (Q) Acciones Accidentales (A)

9 2. Bases de proyecto 2.2. Valor característico

2. Bases de proyecto 2.2. Clasificación de las acciones. 10 2. Bases de proyecto 2.2. Clasificación de las acciones. Peso propio (acción directa permanente de valor constante) Carga muerta (acción directa permanente no siempre constante) Pretensado (acción directa permanente no siempre constante) Fluencia y retracción (acción indirecta permanente no constante) Acciones variables. Sobrecarga de uso Viento Nieve Temperatura Acciones accidentales: Sismo Impacto Explosión

2. Bases de proyecto 2.2. Clasificación de las acciones. 11 2.2. Clasificación de las acciones. Pretensado (acción directa permanente no siempre constante)

12 2. Bases de proyecto 2.3. Estructura real y modelo. Proceso del análisis estructural. Materiales elásticos, rigideces brutas, …

13 2. Bases de proyecto 2.4. Materiales

2. Bases de proyecto 2.4. Materiales. Hormigón 14 donde: fc,real Resistencia característica real fcm Resistencia media d Coeficiente de variación de la población Función de distribución de la resistencia media a compresión 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 20 25 30 35 40 45 50 55 fcm [N/mm2] Probabilidad acumulada p Normal teórica fck 0.05

2. Bases de proyecto 2.4. Materiales. Hormigón 15 Ecuación constitutiva de cálculo del hormigón (Diagrama Parábola Rectángulo) comparación con diagrama de Sargin (HA-35) Deformación del hormigón [‰] 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 Tensión del hormigón [MPa] Diagrama de Sargin Parábola -Rectángulo fcd =fck/1.5 fcm

2. Bases de proyecto 2.4. Materiales. Acero 16 Ecuación constitutiva de cálculo del acero Comparación con datos experimentales (B500S) -800 -600 -400 -200 200 400 600 800 -150 -100 -50 50 100 150 Deformación del acero [x1000] Tensión del acero [MPa] 10 fyd

COEFICIENTE DE MINORACIÓN 17 2. Bases de proyecto 2.4. Materiales. Cuadro de materiales MATERIALES CALIDAD NIVEL DE CONTROL COEFICIENTE DE MINORACIÓN Hormigón de limpieza HL-10 Hormigón en cimientos HA-25/B/20/IIa Normal gc = 1.50 Hormigón pilas y estribos HA-25/B/20/IIb Hormigón en tablero HP-35/F/15/IIb Intenso gc = 1.40 Acero pasivo B500S gc = 1.15 Acero de pretensado fpyk  1700 N/mm2 gc = 1.10 Ejecución tablero Ejecución resto obra

18 2. Bases de proyecto 2.5. El Método de los Estados Límite. Conceptos de Estado Límite Último y Estado Límite de Servicio ESTADO LÍMITE ÚLTIMO Tiene como objetivo objetivo garantizar la SEGURIDAD estructural ESTADO LÍMITE DE SERVICIO Tiene el objetivo de garantizar la FUNCIONALIDAD de la estructura

19 2. Bases de proyecto 2.5. El Método de los Estados Límite. Sd ≤ Rd

2. Bases de proyecto 2.6. Estados Límite Último (ELU) 20 2. Bases de proyecto 2.6. Estados Límite Último (ELU) Estado límite de equilibrio Estado límite de agotamiento frente a solicitaciones normales Estado límite de inestabilidad Estado límite de agotamiento frente a cortante Estado l imite de agotamiento por torsión en elementos lineales Estado límite de punzonamiento Estado límite de agotamiento por esfuerzo rasante en juntas entre hormigones Estado límite de fatiga

21 2. Bases de proyecto 2.6. Comprobaciones en Estado Límite Último (ELU). Equilibrio - Para la evaluación del Estado Límite de Equilibrio se debe satisfacer la condición: Ed, estab  Ed,desestab donde: Ed,estab Valor de cálculo de los efectos de las acciones estabilizadoras. Ed,desestab Valor de cálculo de los efectos de las acciones desestabilizadoras. G1 G2 q 0.9G1 1.1 G2 g .q Q 0.95G1 1.05 G2

2. Bases de proyecto Rd  Sd 22 2. Bases de proyecto 2.6. Comprobaciones en Estado Límite Último (ELU). Agotamiento de los materiales (cu o su) - En la comprobación de los ELU que consideran la rotura de una sección o elemento, se debe satisfacer la condición: Rd  Sd donde: Rd Valor de cálculo de la respuesta estructural. Sd Valor de cálculo del efecto de las acciones. b h Rd=Mu COMPATIBILIDAD EC. CONSTITUTIVAS EQUILIBRIO d ec x esu fy fc Nc Ns Rd=Mu

2. Bases de proyecto RF  SF 23 2. Bases de proyecto 2.6. Comprobaciones en Estado Límite Último (ELU). Agotamiento de los materiales por fatiga - En la comprobación del Estado Límite de Fatiga se debe satisfacer la condición: RF  SF donde: RF Valor de cálculo de la resistencia a fatiga. SF Valor de cálculo del efecto de las acciones de fatiga.

Situaciones permanentes o transitorias: 24 2. Bases de proyecto 2.6. Comprobaciones en Estado Límite Último (ELU). Combinaciones de esfuerzos: Obtención de Sd Situaciones permanentes o transitorias: Situaciones accidentales Situaciones sísmicas .

25 2. Bases de proyecto 2.6. Comprobaciones en Estado Límite Último (ELU). Combinaciones de esfuerzos: Obtención de Sd

26 2. Bases de proyecto 2.6. Comprobaciones en Estado Límite Último (ELU). Coeficientes parciales aplicables a las acciones

2. Bases de proyecto 2.6. Coeficientes de combinación 27 2. Bases de proyecto 2.6. Coeficientes de combinación Dependen del uso, están en la normativa de acciones correspondiente ψ0 ψ1 ψ2 0,6 0,5 0,2 Ejemplo IAP98

28 2. Bases de proyecto 2.6. Comprobaciones en Estado Límite Último (ELU). Coeficientes parciales aplicables a los materiales s y c admiten bonificaciones en función de las condiciones de control (Arts. 15º.3.1 y 15º.3.2)

2. Bases de proyecto

30 2. Bases de proyecto 2.7. Comprobaciones en Estado Límite de Servicio (ELS). En la comprobación de los Estados Límites de Servicio se debe satisfacer la condición: Cd ≥ Ed donde: Cd Valor límite admisible para el estado límite a comprobar (deformaciones, vibraciones, abertura de fisura, etc.) Ed Valor de cálculo del efecto de las acciones (tensiones, nivel de vibración, abertura de fisura, etc.) Estado límite de deformaciones Estado límite de fisuración /comprobación de tensiones Estado límite de vibración

31 2. Bases de proyecto 2.7. Comprobaciones en Estado Límite de Servicio (ELS). Combinaciones de esfuerzos

32 2. Bases de proyecto 2.7. Comprobaciones en Estado Límite de Servicio (ELS). Coeficientes parciales de seguridad

s = c = 1,0 2. Bases de proyecto 33 2. Bases de proyecto 2.7. Comprobaciones en Estado Límite de Servicio (ELS). Coeficientes parciales aplicables a los materiales s = c = 1,0

34 2. Bases de proyecto 2.7. Comprobaciones en Estado Límite de Servicio (ELS) Comprobación fisuración

35 2. Bases de proyecto 2.7. Comprobaciones en Estado Límite de Servicio (ELS) Fisuración más compresiones

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40 3. Bibliografía Ministerio de Fomento. Instrucción de Hormigón Estructural EHE-08. 2008. Ministerio de Fomento. Instrucción sobre las acciones a considerar en el proyecto de puentes de carretera. IAP-98. 1998. Ministerio de Fomento. Instrucción sobre las acciones a considerar en el proyecto de puentes de ferrocarril. IAPF. 2002. Ministerio de la Vivienda. Código Técnico de la Edificación. Documento Básico SE-AE 2006. CEN. EN-1990. Eurocode – Basis of structural design. Abril 2002 CEN. EN-1991-1-2. Eurocode 1: Actions on structures. Part 1-1. General actions. Abril 2002. CEN. EN-1992-1-1. Eurocode 2. Design of concrete structures – Part 1-1. General rules and rules for buildings. 2004. CEN. EN-1993-1-1. Eurocode 3: Design of steel structures – Part 1-1. General rules and rules for buildings. 2005. CEN. EN-1994-1-1. Eurocode 4: Design of composite steel and concrete structures – Part 1-1. General rules and rules for buildings. 2004.