Clase Bases de proyecto, acciones
Curso 2010 - 2011
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Clase: Bases de proyecto, acciones
Grupo de Hormigón Estructural
HORMIGÓN ARAMDO Y PRETENSADO II
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1. Introducción
Grupo de Hormigón Estructural
HORMIGÓN ARAMDO Y PRETENSADO II
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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!
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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?
¿Cómo se consideran las imperfecciones geométricas?
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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
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2. Bases de proyecto
2.1. La estrategia de cálculo. La naturaleza aleatoria de acciones y resistencias. Concepto de seguridad
ESQUEMA DEL CALCULO DE HORMIGON SEGÚN EL METODO SEMIPROBABILISTA DE LOS ESTADOS LIMITES
CALCULO DE
5%
ESTRUCTURAS
F
K
F
g
f
ACCIONES
ACCIONES
CARACTERISTICAS
(NORMAS DE ACCIONES)
PROBABILISTA
PURO
S
d
F
d
SOLICITACIONES
ACCIONES DE
ACTUANTES
CALCULO
(ESFUERZOS)
PROBABILISTA
DETERMINISTA
SIMPLIFICADO
COMPROBACION
FINAL A NIVEL DE
ESFUERZOS EN CADA
SECCION S d ≤R
5%
CALCULO DE
u
SECCIONES
f
f
K
f
g
RESISTENCIA DE
RESISTENCIAS
LOS
m
CARACTERISTICAS
MATERIALES
PROBABILISTA
PURO
PROBABILISTA
SIMPLIFICADO
R
u
d
SOLICITACIONES
RESISTENCIAS DE
RESISTENTES
CALCULO
(ULTIMAS)
DETERMINISTA
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Clase
Clase Bases
Bases de
de proyecto,
proyecto, acciones
acciones
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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.
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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
– Acciones Permanentes (G)
– Acciones Permanentes de Valor no Constante (G*)
– Acciones Variables (Q)
– Acciones Accidentales (A)
CLASIFICACIÓN POR SU VARIACIÓN EN EL ESPACIO
– Acciones fijas
– Acciones libres
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ESQUEM A DEL CALCULO DE HORM IGON SEGÚN EL M
2. Bases de proyectoSEM IPROBABILISTA DE LOS ESTADOS LIM ITE
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2.2. Valor característico
CALCULO DE
ESTRUCTURAS
5%
F
CCIONES
F
K
ACCIONES
CARACTERISTICAS
g
F
d
f
ACCIONESDE
CALCULO
PROBABILISTA (NORMASDEACCIONES) PROBABILISTA
PURO
SIMPLIFICADO
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DETERMINISTA
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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
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2.2. Clasificación de las acciones.
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Pretensado (acción directa permanente no siempre constante)
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2. Bases de proyecto
2.3. Estructura real y modelo. Proceso del análisis estructural. Materiales elásticos, rigideces brutas, …
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f
ACCIONES
CARACTERISTICAS
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ACCIONESDE
CALCULO
2. Bases de proyecto
PROBABILISTA
2.4. Materiales (NORMASDEACCIONES) PROBABILISTA
PURO
SIMPLIFICADO
13
DETERMINISTA
5%
CALCULO DE
SECCIONES
f
K
RESISTENCIAS
CARACTERISTICAS
PROBABILISTA
PURO
g
m
f
d
RESISTENCIAS DE
CALCULO
PROBABILISTA
SIMPLIFICADO
DETERMINISTA
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2. Bases de proyecto
2.4. Materiales. Hormigón
Función de distribución de la resistencia media a compresión
1
0.9
Probabilidad acumulada
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
p
Normal teórica
0.2
0.1
0.05
0
20
25
f c ,real  f cm  1 1.64 
30

fck
35
fcm [N/mm2]
40
45
50
55
donde:
fc,real Resistencia característica real
fcm Resistencia media
d
Coeficiente de variación de la población
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2.4. Materiales. Hormigón
Ecuación constitutiva de cálculo del hormigón (Diagrama Parábola Rectángulo) comparación con diagrama de Sargin (HA-35)
50
45
Diagrama de Sargin
Parábola -Rectángulo
fcm
Tensión del hormigón [MPa]
40
35
30
25
fcd =fck/1.5
20
15
10
5
0
0
0.5
1
1.5
2
2.5
Deformación del hormigón [‰]
3
3.5
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2. Bases de proyecto
2.4. Materiales. Acero
Ecuación constitutiva de cálculo del acero
Comparación con datos experimentales (B500S)
800
600
fyd
Tensión del acero [MPa]
400
200
-150
-100
-50
0
0
10
50
100
150
-200
-400
-600
-800
Deformación del acero [x1000]
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2. Bases de proyecto
2.4. Materiales. Cuadro de materiales
NIVEL DE CONTROL
COEFICIENTE DE
MINORACIÓN
HA-25/B/20/IIa
Normal
gc = 1.50
Hormigón pilas y estribos
HA-25/B/20/IIb
Normal
gc = 1.50
Hormigón en tablero
HP-35/F/15/IIb
Intenso
gc = 1.40
Acero pasivo
B500S
Normal
gc = 1.15
Acero de pretensado
fpyk  1700 N/mm2
Intenso
gc = 1.10
Ejecución tablero
Intenso
gc = 1.50
Ejecución resto obra
Intenso
gc = 1.50
MATERIALES
CALIDAD
Hormigón de limpieza
HL-10
Hormigón en cimientos
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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
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2. Bases de proyecto
5%
2.5. El Método de los Estados Límite.
F
K
ACCIONES
CARACTERISTICAS
F
g
f
ACCIONES IGON SEGÚN EL M ETODO
A DEL CALCULO DE HORM
Sd ≤ Rd
2
EM IPROBABILISTA DE LOS ESTADOS
PROBABILISTALIM
(NORITES
MASDEACCIONES) PROBABILISTA
1
PURO
F
d
ACCIONESDE
CALCULO
D
SIMPLIFICADO
5%
CALCULO DE
ESTRUCTURAS
5%
F
K
ACCIONES
CARACTERISTICAS
19
g
f
F
d
S
d
g
SOLICITACIONES
RESISTENCIAS
m
ACTUANTES
CARACTERISTICAS
(ESFUERZOS)
PROBABILISTA
PROBABILISTA
DETERMINISTA
SIMPLIFICADO
PURO
f RESISTENCIA DE
ACCIONESDE
LOS
MATERIALES CALCULO
STA (NORMASDEACCIONES) PROBABILISTA
SIMPLIFICADO
f
K
f
d
RESISTENCIAS DE
CALCULO
COMPROBACION
FINAL A NIVEL DE HORMIGÓN ARAMDO Y PRETENSADO II
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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
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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.
g .q
Q
q
G1
0.9G1
1.1 G2
g .q
Q
G2
0.95G1
1.05 G2
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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  S d
donde:
Rd Valor de cálculo de la respuesta estructural.
Sd Valor de cálculo del efecto de las acciones.
b
Rd=Mu h
c
fc
x
d
Nc
Rd=Mu
su
COMPATIBILIDAD
Ns
fy
EC. CONSTITUTIVAS
EQUILIBRIO
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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:
R F  SF
donde:
RF Valor de cálculo de la resistencia a fatiga.
SF Valor de cálculo del efecto de las acciones de fatiga.
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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
.
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2. Bases de proyecto
2.6. Comprobaciones en Estado Límite Último (ELU). Combinaciones de esfuerzos: Obtención de Sd
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2. Bases de proyecto
2.6. Comprobaciones en Estado Límite Último (ELU). Coeficientes parciales aplicables a las acciones
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2. Bases de proyecto
2.6. Coeficientes de combinación
Dependen del uso, están en la normativa de acciones correspondiente
Ejemplo IAP98
ψ0
ψ1
ψ2
0,6
0,5
0,2
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2.6. Comprobaciones en Estado Límite Último (ELU). Coeficientes parciales aplicables a los materiales
gs y gc admiten bonificaciones en función de las condiciones de control (Arts. 15º.3.1 y 15º.3.2)
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2. Bases de proyecto
2.7. Comprobaciones en Estado Límite de Servicio (ELS).
•Estado límite de deformaciones
•Estado límite de fisuración /comprobación de tensiones
•Estado límite de vibración
En la comprobación de los Estados Límites de Servicio se debe satisfacer la condición:
Cd
≥ Ed
donde:
Cd
Ed
Valor límite admisible para el estado límite a comprobar (deformaciones, vibraciones, abertura
de fisura, etc.)
Valor de cálculo del efecto de las acciones (tensiones, nivel de vibración, abertura de fisura, etc.)
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2.7. Comprobaciones en Estado Límite de Servicio (ELS). Combinaciones de esfuerzos
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2. Bases de proyecto
2.7. Comprobaciones en Estado Límite de Servicio (ELS). Coeficientes parciales de seguridad
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2. Bases de proyecto
2.7. Comprobaciones en Estado Límite de Servicio (ELS). Coeficientes parciales aplicables a los materiales
gs = gc = 1,0
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2.7. Comprobaciones en Estado Límite de Servicio (ELS)
Comprobación fisuración
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2.7. Comprobaciones en Estado Límite de Servicio (ELS) Fisuración más compresiones
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3. Bibliografía
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
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.
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