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02 Acciones en la edificación

02.01.

Acciones permanentes. CTE-DB SE-AE

02.02.

Acciones permanentes: Acción del terreno. CTE-DB SE-C

02.03.

Acciones variables uso y climáticas. CTE-DB SE-AE

02.04.

Consideración de acciones en situación accidentales: CTE-DB SE y NCSE-02

02.05.

Combinación de acciones.

02.00. Introducción

02 Acciones en la Edificación

02. 00.

INTRODUCCIÓN

2 M. Muñoz Vidal

F. L. Suárez

F. M. Tabernero

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02.00. Introducción

02 Acciones en la Edificación Area tributaria

ÁREA T RIBUT ARIA DE VIGAS

ÁREA T RIBUT ARIA DE PILARES

Esta suposición o estimación inicial acerca de la forma de reparto de las cargas sirve para darnos una idea de la zona de carga aproximada que le tocará soportar a cada elemento resistente. Ésta superficie es lo que se conoce como área tributaria de un determinado elemento estructural.

3 M. Muñoz Vidal

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02.00. Introducción

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Normativas de aplicación Para la evaluación de acciones ya existen documentos normativos de obligado cumplimiento que será en los que nos apoyemos para el cálculo de las mismas. Estos documentos son: CTE DB SE-AE: Código Técnico de la Edificación. Documento Básico Acciones en la edificación. Es el que contempla la mayoría de acciones y su clasificación. CTE DB SE-C: Código Técnico de la Edificación. Documento Básico Cimientos. Tendremos que referirnos a él para estudiar el empuje de terrenos. NCSE-02: Norma de Construcción Sismorresistente en Edificación. Para el análisis de la acción sísmica. EHE-08: Instrucción para la ejecución del hormigón estructural. En esta viene definido el cálculo de la acción debida al pretensado de las armaduras de piezas de hormigón armado.

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02.00. Introducción

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CLASIFICACIÓN DE LAS ACCIONES SEGÚN CTE Y EHE. Las acciones a considerar en el cálculo se clasifican por su variación en el tiempo en: Acciones Permanentes (G): Son aquellas que actúan en todo instante sobre el edificio con posición y magnitud constante (como el peso propio de los elementos constructivos o las acciones y empujes del terreno). Acciones Permanentes de Valor no Constante (G*): -sólo en EHE, en el CTE se engloban con las anteriores-. Son aquellas que actúan en todo momento pero cuya magnitud no es constante. Dentro de este grupo se incluyen aquellas acciones cuya variación es función del tiempo transcurrido y se producen en un único sentido tendiendo a un valor límite, tales como las acciones reológicas, etc. El pretensado (P) puede considerarse de este tipo. Acciones Variables (Q): Son aquellas que pueden actuar o no sobre el edificio, como las debidas al uso o las acciones climáticas, acciones debidas al proceso constructivo, etc. Acciones Accidentales (A): Son aquellas cuya probabilidad de ocurrencia es pequeña pero de gran importancia, como incendio, impacto o explosión. Los efectos sísmicos pueden considerarse de este tipo. Las deformaciones impuestas (asientos, retracción, etc.) se considerarán como acciones permanentes o variables, atendiendo a su variabilidad.

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02.01. Acciones permanentes. CTE-DB SE-AE

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Acciones permanentes

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G

• G1 Peso propio • G2 Pretensado • G 3 Acciones del terreno

Acciones variables • Q1 • Q2 • Q3 • Q4 • Q5

Q

Sobrecarga de uso Acciones sobre barandillas y elementos divisorios Viento Acciones térmicas Nieve

Acciones accidentales

A

• A 1 Sismo • A 2 Incendio • A 3 Impacto

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02.00. Introducción

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VALOR CARACTERÍSTICO Suele tomarse aquel valor que sólo se supera o no se alcanza en un 5% de los casos.

Frecuencia

Resistencias:

fck Acciones:

fck

fm ·(1 1,64· ) fm ·(1 1, 64· )

5%

5%

Valores

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VALOR CARACTERÍSTICO Según el tipo de acción se define de diversas formas Permanentes, Gk • Se adopta, su valor medio. • En casos de gran variabilidad: valor característico superior (fractil del 95% ) y un valor característico inferior )fractil 5% Pretensado, P • Valor característico superior, Pk,sup(t), y un valor característico inferior, Pk,inf(t) • En algunos casos, el pretensado también se podrá representar por su valor medio, Pm(t) . Variables, Qk, • Un valor superior o inferior con una determinada probabilidad de no ser superado en un periodo de referencia específico. (climáticas: probabilidad anual 0,02, o periodo de retorno de 50 años). • Un valor nominal, en los casos en los que se desconozca la correspondiente distribución estadística. Accidentales Se representan por un valor nominal. Notaciones CTE: Gk Valor característico de una acción permanente Qk Valor característico de una acción variable simple 8 M. Muñoz Vidal

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02.00. Introducción

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VALOR DE CÁLCULO Se obtiene multiplicando el valor característico de una acción por un coeficiente parcial , siendo éste: G Q

Coeficiente parcial para una acción permanente Coeficiente parcial para una acción variable

De este modo obtendremos: Valor de cálculo de acción permanente:

Gd =

G

· Gk

Valor de cálculo de acción variable:

Qd =

Q

· Qk

Notaciones CTE: Gd Qd Ad

Valor de cálculo de una acción permanente Valor de cálculo de una acción variable Valor de cálculo de una acción accidental

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F

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02.00. Introducción

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OTROS VALORES REPRESENTATIVOS DE LAS ACCIONES VARIABLES

Valor de combinación Representa su intensidad en caso de que actúe simultáneamente con otra acción variable, estadísticamente independiente, cuya intensidad sea extrema. = valor característico x 0.

Valor frecuente Se determina de manera que sea superado durante el 1% del tiempo. = valor característico x 1.

Valor casi permanente Se determina de manera que sea superado durante el 50% del tiempo de referencia. = valor característico x 2.

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02.01. Acciones permanentes. CTE-DB SE-AE

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02.01.

ACCIONES PERMANENTES G. CTE-DB SE-AE

Acciones permanentes

G

• G1 Peso propio • G 2 Pretensado • G 3 Acciones del terreno

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02.01. Acciones permanentes. CTE-DB SE-AE

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• G1 PESO PROPIO

(Anejo C: prontuario de pesos) Tabla C.1 Peso específico aparente de materiales de construcción

Materiales y elementos

Peso específico Materiales y elementos aparente kN/m3 Materiales de albañilería Madera Arenisca 21,0 a 27,0 Aserrada, tipos C14 a C40 Basalto 27,0 a 31,0 Laminada encolada Calizas compactas, mármoles 28.0 Tablero contrachapado Diorita, gneis 30,0 Tablero cartón gris Granito 27,0 a 30,0 Aglomerado con cemento Sienita, diorita, pórfido 28,0 Tablero de fibras Terracota compacta 21,0 a 27,0 Tablero ligero Fábricas Metales Acero 13,o a 16,0 Bloque hueco de cemento Aluminio 10,0 Bloque hueco de yeso Bronce 18,0 Ladrillo cerámico macizo Cobre 15,0 Ladrillo cerámico perforado Estaño 12,0 Ladrillo cerámico hueco Hierro colado 20,0 Ladrillo silicocalcáreo Mampostería con mortero Hierro forjado de arenisca 24,0 Latón 27,0 de basalto Plomo 26,0 de caliza compacta Zinc 26,0 de granito Sillería Plásticos y orgánicos de arenisca 26,0 Caucho en plancha de arenisca o caliza porosas 24,0 Lámina acrílica de basalto 30,0 Linóleo en plancha de caliza compacta o mármol 28,0 Mástico en plancha de granito 28,0 Poliestireno expandido Hormigones y morteros Otros Adobe 9,0 a 20,0 Hormigón ligero (1) Hormigón normal Asfalto 24,0 Hormigón pesado Baldosa cerámica > 28,0 Mortero de cemento Baldosa de gres 19,0 a 23,0 Mortero de yeso Papel 12,0 a 28,0 Mortero de cemento y cal Pizarra 18,0 a 20,0 Mortero de cal Vidrio 12,0 a 18,0 (1) En hormigón armado con armados usuales o fresco aumenta 1 kN/m3 M. Muñoz Vidal

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Peso específico aparente kN/m3 3,5 a 5,0 3,7 a 4,4 5,0 8,0 12,0 8,0 a 10,0 4,0 77,0 a 78,5 27,0 83,0 a 85,0 87,0 a 89,0 74,0 71,0 a 72,5 76,0 83,0 a 85,0 112,0 a 114,0 71,0 a 72,0 17,0 12,0 12,0 21,0 0,3 16,0 24,0 18,0 19,0 11,0 29,0 25,0

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Tabla C.2 Peso por unidad de superficie de elementos de cobertura Materiales y elementos Aislante (lana de vidrio o roca) por cada 10 mm de espesor Chapas grecadas, canto 80 mm, Acero 0,8 mm espesor Aluminio, 0 8 mm espesor Plomo, 1,5 mm espesor Zinc, 1,2 mm espesor Cartón embreado, por capa Enlistonado Hoja de plástico armada, 1,2 mm Pizarra, sin enlistonado solape simple solape doble Placas de fibrocemento, 6mm espesor

Peso kN/m2

Materiales y elementos Tablero de madera, 25 mm espesor Tablero de rasilla, una hoja una hoja sin revestir una hoja más tendido de yeso Tejas planas (sin enlistonado) ligeras (24 kg/pieza) corrientes (3,0 kg/pieza) pesadas (3,6 kg/pieza) Tejas curvas (sin enlistonado) ligeras (1,6 kg/pieza) corrientes (2,0 kg/pieza) pesadas (2,4 kg/pieza) Vidriera (incluida la carpintería) vidrio normal, 5 mm espesor vidrio armado, 6 mm espesor

0,02 0,12 0,04 0,18 0,10 0,05 0,05 0,02 0,20 0,30 0,18

Peso kN/m2 0,15 0,40 0,50 0,30 0,40 0,50 0,40 0,50 0,60 0,25 0,35

Tabla C.3 Peso por unidad de superficie de elementos de pavimentación Materiales y elementos Baldosa hidráulica o cerámica (incluyendo material de agarre) 0,03 m de espesor total 0,05 m de espesor total 0,07 m de espesor total Corcho aglomerado tarima de 20 mm y rastrel

Peso kN/m2

Materiales y elementos

Peso kN/m2

Linóleo o loseta de goma y mortero 20 mm de espesor total Parque y tarima de 20mm de espesor sobre rastreles Tarima de 20 mm de espesor rastreles recibidos con yeso Terrazo sobre mortero, 50 mm espesor

0,50 0,80 1,10 0,40

0,50 0,40 0,30 0,80

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Tabla C.4 Peso por unidad de superficie de tabiques Tabiques (sin revestir) Rasilla, 30 mm de espesor Ladrillo hueco, 45 mm de espesor Ladrillo hueco, 90 mm de espesor

Peso kN/m2 0,40 0,60 1,00

Revestimientos (por cara) Enfoscado o revoco de cemento Revoco de cal, estuco Guarnecido y enlucido de yeso

Peso kN/m2 0,20 0,15 0,15

Tabla C.5 Peso propio de elementos constructivos Elemento Peso kN/m2 Forjados Chapa grecada con capa de hormigón; grueso total < 0 2 Forjado unidireccional, luces de hasta 5 m; grueso total 3 Forjado uni o bidireccional; grueso total < 0,30 m 4 Forjado bidireccional, grueso total < 0,35 m 5 Losa maciza de hormigón, grueso total 0,20 m 5 Cerramientos y particiones (para una altura libre del orden de 3,0 m) incluso enlucido kN/m 3 Tablero o tabique simple; grueso total< 0,09 m 5 Tabicón u hoja simple de albañilería; grueso total < 0,14 m 7 Hoja de albañilería exterior y tabique interior; gueso t otal < 0,25 m kN/m2 Solados (incluyendo material de agarre) Lámina pegada o moqueta; grueso total < 0,03 m 0,5 Pavimento de madera, cerámico o hidráulico sobre plastón; grueso total < 0,08 m 1,0 Placas de piedra, o peldañeado; grueso total < 0,15 m 1,5 Cubierta, sobre forjado (peso en proyección horizontal) kN/m2 Faldones de chapa, tablero o paneles ligeros 1,0 Faldones de placas, teja o pizarra 2,0 Faldones de teja sobre tableros y tabiques palomeros 3,0 Cubierta plana, recrecido, con impermeabilización vista protegida 1,5 2,5 Cubierta plana, a la catalana o invertida con acabado de grava Rellenos kN/m3 Agua en aljibes o piscinas 10 (1) Terreno , como en jardineras, incluyendo material de drenaje 20 (1) El peso total debe tener en cuenta la posible desviación de grueso respecto a lo indicado en planos.

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Tabla C.6 Peso específico y ángulo de rozamiento de materiales almacenables y a granel (1) Peso Ángulo Peso Ángulo Materiales y elementos kN/m3 kN/m3 Arena 14 a 19 30º Carbón en leña de trozos 4 45º Arena de piedra pómez 7 35º Hulla Arena y grava 15 a 20 35º briquetas amontonadas 8 35º Cal suelta 13 25º briquetas apiladas 13 Cemento clinker suelto 16 28º en bruto, de mina 10 35º Cemento en sacos 15 40º puverizada 7 25º Escoria de altos hornos 30º Leña 5,4 45º troceada 17 35º Lignito granulada 12 briquetas amontonadas 7,8 30º triturada, de espuma 9 30º briquetas apiladas 12,8 Poliéster en resina 12 en bruto 7,8 a 9,8 30º a 40º Polietileno, poliestirol 6,4 25º pulverizado 4,9 25º a 40º granulado 13 Turba negra y seca Resinas y colas 15 muy empaquetada 6a9 Yeso suelto 10 amontonada y suelta 3a6 45º Agua dulce (1) En la ENV 1990 pueden encontrarse valores adicionales de materiales agrícolas, industriales y otros.

El valor característico del peso propio de los equipos e instalaciones fijas, tales como calderas colectivas, transformadores, aparatos de elevación, o torres de refrigeración, debe definirse de acuerdo con los valores aportados por los suministradores.

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02.01. Acciones permanentes. CTE-DB SE-AE

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Estructura. Puesto que en un principio no se conocen las dimensiones exactas de la estructura, habrá que hacer una estimación de las mismas. Puede estimarse en: Estructuras metálicas:

0,3 kN/m 2

Estructuras de hormigón armado con vigas planas:

0,4 kN/m 2

Estructuras de hormigón armado con vigas de canto:

0,5 kN/m 2

Tabiquería. En la vida de un edificio puede variar su posición. Puede asimilarse a una carga uniformemente distribuida de valor 1 kN/m 2 si el peso por metro cuadrado del tabique no supera 1,2 kN/m 2 , su grueso no exceda 0,08 m . Por ejemplo:

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Acciones permanentes: Acción del terreno. CTE-DB SE-C

ACCION DEL TERRENO G: CTE-DB SE-C

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Acciones permanentes: Acción del terreno. CTE-DB SE-C

• G3 ACCIÓN DEL TERRENO Introducción a los empujes Si tenemos un líquido almacenado limitando con una pared, un punto de la pared sufrirá las mismas presiones absolutas que un punto interior:

=

at

+

·z

siendo: - la presión atmosférica en la superficie libre del líquido (kN/m2) - el peso específico del agua ( 10 kN/m3) z - la profundidad del punto en cuestión (m.). at

Desde el punto de vista estructural la presión atmosférica se anula quedando como efectiva:

=

z

·z

Lo que nos da un esquema de carga triangular, y teniendo presente que la presión será perpendicular a la pared tendremos:

·z

agua

H E H/3

·H M. Muñoz Vidal

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Acciones permanentes: Acción del terreno. CTE-DB SE-C

Si existe una sobrepresión en la superficie o , o si queremos tener en cuenta la presión atmosférica, ésta representaría un incremento constante de la presión a cualquier profundidad, del su mismo valor o, y entonces la ley de presiones sería:

=

o+

·z o

z

·z

agua

H

o

·H

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Acciones permanentes: Acción del terreno. CTE-DB SE-C

Características de los suelos Peso específico. Ángulo de rozamiento. Clase de terreno

Peso específico Ángulo de rozamiento aparente interno kN/m

Terrenos naturales: Grava y arena compacta Grava y arena suelta Arcilla Rellenos: Tierra vegetal Terraplén Pedraplén

3

Índice de huecos n

grados

%

20 17 21

30º 30º 20º

30 40 --

17 17 18

25º 30º 40º

40 40 35

Presión intersticial Cuando se aplica sobre el suelo una tensión , ésta se reparte a la vez sobre el esqueleto sólido, que se ve así sometido a un esfuerzo ', llamada esfuerzo intergranular o esfuerzo efectivo, y sobre la fase líquida en la que se desarrolla una presión u , llamada presión intersticial. (Terzaghi) Esto es:

= ’+u

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Acciones permanentes: Acción del terreno. CTE-DB SE-C

Cohesión Coulomb propuso una teoría de rotura por esfuerzo cortante que explica el colapso del suelo cuando se ve sometido a un determinado estado de esfuerzos.

c

m ax

'· ta n

donde: max = esfuerzo cortante máximo c = cohesión ‘ = tensión normal efectiva = ángulo de rozamiento interno

Se puede efectuar un ensayo que nos da la relación entre la tensión normal aplicada y la tensión de co...