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Clase: Bases de proyecto, acciones

Clase: Bases de proyecto, acciones. 2. 1. Introducción. 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.

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Clase: Bases de proyecto, acciones

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  1. Clase: Bases de proyecto, acciones

  2. 2 1. Introducción

  3. 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!

  4. 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? • ¿Cómo se consideran las imperfecciones geométricas?

  5. Solicitación Capacidad mecánica Fiabilidad 5 2. Bases de proyecto 2.1. La estrategia de cálculo. La naturaleza aleatoria de acciones y resistencias. Concepto de seguridad γf , γM

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

  7. 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. 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 • 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

  9. 9 2. Bases de proyecto 2.2. Valor característico

  10. 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

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

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

  13. 13 2. Bases de proyecto 2.4. Materiales

  14. Función de distribución de la resistencia media a compresión 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 Probabilidad acumulada 0.4 0.3 p 0.2 Normal teórica 0.1 0.05 0 fck 20 25 30 35 40 45 50 55 fcm [N/mm2] 14 2. Bases de proyecto 2.4. Materiales. Hormigón donde: fc,real Resistencia característica real fcm Resistencia media d Coeficiente de variación de la población

  15. Ecuación constitutiva de cálculo del hormigón (Diagrama Parábola Rectángulo) comparación con diagrama de Sargin (HA-35) 50 Diagrama de Sargin 45 fcm Parábola -Rectángulo 40 35 30 25 fcd =fck/1.5 Tensión del hormigón [MPa] 20 15 10 5 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 Deformación del hormigón [‰] 15 2. Bases de proyecto 2.4. Materiales. Hormigón

  16. Ecuación constitutiva de cálculo del acero Comparación con datos experimentales (B500S) 800 600 fyd 400 200 0 Tensión del acero [MPa] 10 -150 -100 -50 0 50 100 150 -200 -400 -600 -800 Deformación del acero [x1000] 16 2. Bases de proyecto 2.4. Materiales. Acero

  17. 17 2. Bases de proyecto 2.4. Materiales. Cuadro de materiales

  18. 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. 19 2. Bases de proyecto 2.5. El Método de los Estados Límite. Sd≤ Rd

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

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

  23. - 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. 23 2. Bases de proyecto 2.6. Comprobaciones en Estado Límite Último (ELU). Agotamiento de los materiales por fatiga

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

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

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

  27. 27 2. Bases de proyecto 2.6. Coeficientes de combinación Dependen del uso, están en la normativa de acciones correspondiente Ejemplo IAP98

  28. 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)

  29. 2. Bases de proyecto

  30. 30 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 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.)

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

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

  33. 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. 34 2. Bases de proyecto 2.7. Comprobaciones en Estado Límite de Servicio (ELS) Comprobación fisuración

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

  36. 36 2. Bases de proyecto

  37. 37 2. Bases de proyecto

  38. 38 2. Bases de proyecto

  39. 39 2. Bases de proyecto

  40. 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.

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