Durabilidad de Concreto Armado

INTRODUCCIN

HORMIGN ARMADO Y PRETENSADO

LECCIN 3.

EL HORMIGN ARMADO Y PRETENSADO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIN DURABLE.

INDICE:

1. Condiciones de durabilidad del hormign

1.1 Seleccin de formas estructurales adecuadas1.2 Adopcin del recubrimiento adecuado1.3 Control del tamao de fisura1.4 Disposicin de protecciones superficiales en caso de ambientes agresivos1.5 Adecuada dosificacin1.6 Control de corrosin de las armaduras

2. Bases del clculo orientadas a la durabilidad

3. El mtodo de los estados lmite

3.1 Estados lmite ltimos3.2 Estados lmite de servicio

4. Acciones

Durabilidad 1. Condiciones de durabilidad del hormignLa durabilidad de una estructura de hormign se define como la capacidad de resistir las distintas agresiones fsicas y qumicas que sufrir a lo largo de su vida til y que podran producir la degradacin de la misma al margen de las cargas y solicitaciones de diseo.

Deben establecerse las condiciones de durabilidad en el proyecto de acuerdo con el ambiente al que vaya a estar sometida la estructura. La agresividad se determina pues por el tipo de ambiente.

La prevencin es la mejor estrategia debiendo cuidarse especialmente las condiciones de fabricacin y ejecucin.

Una adecuada estrategia de durabilidad debe incluir:

Seleccin de formas estructurales adecuadas.

Consecucin de una adecuada calidad del hormign.

Adopcin del recubrimiento adecuado para proteccin de las armaduras.

Control del tamao de fisura

Disposicin de protecciones superficiales en casos de ambientes muy agresivos.

Adopcin de medidas contra la corrosin de armaduras.

1.1 Seleccin de formas estructurales adecuadas

Se procurar evitar diseos estructurales especialmente sensibles a la accin del agua reduciendo al mximo su contacto directo con las superficies de hormign (goterones y sistemas de evacuacin y drenaje de huecos).

Consecucin de una adecuada calidad del hormign: Seleccin de materiales adecuados, dosificacin de acuerdo a normas de buena prctica, correcta puesta en obra, resistencia y adems propiedades acordes con las exigencias de proyecto.

1.2 Adopcin del recubrimiento adecuado para proteccin de las armaduras

El recubrimiento (distancia entre la superficie exterior del hormign y la superficie exterior de las armaduras) es un parmetro esencial en la durabilidad del elementos debe cumplir las siguientes especificaciones en cuanto a valores mnimos (nunca deben ser inferiores):

Para armaduras principales ha de ser igual o superior al dimetro de la barra (o dimetro equivalente si se trata de un grupo de barras) y a 0,8D salvo que la disposicin de armaduras dificulte el paso del hormign en cuyo caso ser superior a 1,25D.

Para cualquier clase de armaduras pasivas o activas pretesas no ser nunca inferior a los valores lmite incluidos en la norma EHE en funcin de la exposicin ambiental. Para garantizar estos valores mnimos se establece un rnom = rmin + (r con rmin definido en la tabla 37.2.4. de la EHE y (r = 0 (elementos prefabricados con control intenso de ejecucin); 5 mm (elementos in situ con control intenso de ejecucin); 10 mm (resto de casos).

En viguetas y placas de forjados el diseador podr incluir en el recubrimiento los espesores de elementos superficiales adicionales impermeables y permanentes no pudiendo ser, de cualquier forma, en estos casos el recubrimiento real de hormign inferior a 15 mm.

El de barras dobladas no ser inferior a 2 dimetros medidos en el plano perpendicular al de doblado.

Para recubrimientos superiores a 50 mm. Ser conveniente disponer de una malla de reparto para evitar fisuraciones excesivas con una cuanta geomtrica del 0,5% del rea de recubrimiento para barras con dimetros iguales o inferiores a 32 mm. y del 1% para dimetros superiores.

En piezas hormigonadas contra el terreno, el recubrimiento mnimo ser de 70 mm, salvo que se prepare el terreno y se disponga de hormign de limpieza en cuyo caso se utilizarn los lmites anteriores salvo el correspondiente al mallazo.

Para armaduras postesas los recubrimientos mnimos sern: en ambas direcciones vertical y horizontal, de 4 cm o la dimensin horizontal de la vaina o grupo de vainas en contacto o (slo en el caso horizontal) la mitad de la dimensin vertical de la vaina o grupo de vainas en contacto.

Los recubrimientos se garantizan mediante la colocacin de los separadores pertinentes. Deben ser impermeables, resistentes a los lcalis del hormign y dems agresiones qumicas, rgidos y no inducir corrosin en las armaduras.

Se utilizan de hormign (de una calidad comparable al sustrato) o ms habitualmente de plstico rgido (en este caso, para asegurar un buen enlace del hormign con la pieza deben estar agujereados en al menos un 25% de su seccin), prohibindose los de ladrillo, mortero o desechos de obra y por supuesto los materiales metlicos.Recubrimientos mnimos

Resistencia caracterstica del hormign

[N/mm2]Tipo de elementoRECUBRIMIENTO MNIMO [mm]

SEGN LA CLASE DE EXPOSICIN (**)

IIIaIIbIIIaIIIbIIIcIVQaQbQc

25 ( fck 65%) o a condensaciones

-exteriores en ausencia de cloruros, y expuestos a lluvia en zonas con precipitacin media anual superior a 600 mm.

-elementos enterrados o sumergidos.- stanos no ventilados

- cimentaciones

- tableros y pilas de puentes en zonas con precipitacin media anual superior a 600 mm

-elementos de hormign en cubiertas de edificios

humedad mediaIIbcorrosin de origen diferente de los cloruros-exteriores en ausencia de cloruros, sometidos a la accin del agua de lluvia, en zonas con precipitacin media anual inferior a 600 mm -construcciones exteriores protegidas de la lluvia

-tableros y pilas de puentes, en zonas de precipitacin media anual inferior a 600 mm

MarinaareaIIIacorrosin por cloruros-elementos de estructuras marinas, por encima del nivel de pleamar

-elemento exteriores de estructuras situadas en las proximidades de la lnea costera (a menos de 5 km)-edificaciones en las proximidades de la costa

-puentes en las proximidades de la costa

-zonas areas de diques, pantalanes y otras obras de defensa litoral

-instalaciones portuarias

sumergidaIIIbcorrosin por cloruros-elementos de estructuras marinas sumergidas permanentemente, por debajo del nivel mnimo de bajamar-zonas sumergidas de diques, pantalanes y otras obras de

defensa litoral

-cimentaciones y zonas sumergidas de pilas de puentes

en zona de mareasIIIccorrosin por cloruros-elementos de estructuras marinas situadas en la zona de carrera de mareas-zonas situadas en el recorrido de marea de diques,

pantalanes y otras obras de defensa litoral

-zonas de pilas de puentes sobre el mar, situadas en el recorrido de marea

con cloruros de origen diferente del medio marinoIVcorrosin por cloruros-instalaciones no impermeabilizadas en contacto con agua que presente un contenido elevado de cloruros, no relacionados con el ambiente marino

-superficies expuestas a sales de deshielo no impermeabilizadas.-piscinas

-pilas de pasos superiores o pasarelas en zonas de nieve

-estaciones de tratamiento de agua.

CLASE ESPECFICA DE EXPOSICIN

ClaseSubclaseDesignacinTipo de procesoDESCRIPCINEJEMPLOS

Qumica

AgresivadbilQaataque qumico- elementos situados en ambientes con contenidos de sustancias qumicas capaces de provocar la alteracin del hormign con velocidad lenta (ver Tabla 8.2.3.b)-instalaciones industriales, con sustancias dbilmente agresivas segn tabla 8.2.3.b.

-construcciones en proximidades de reas industriales, con agresividad dbil segn tabla 8.2.3.b.

media Qbataque qumico-elementos en contacto con agua de mar

-elementos situados en ambientes con contenidos de sustancias qumicas capaces de provocar la alteracin del hormign con velocidad media (ver Tabla 8.2.3.b)-dolos, bloques y otros elementos para diques

-estructuras marinas, en general

-instalaciones industriales con sustancias de agresividad media segn tabla 8.2.3.b.

-construcciones en proximidades de reas industriales, con agresividad media segn tabla 8.2.3b.

-instalaciones de conduccin y tratamiento de aguas residuales con sustancias de agresividad media segn tabla 8.2.3.b.

fuerteQcataque qumico-elementos situados en ambientes con contenidos de sustancias qumicas capaces de provocar la alteracin del hormign con velocidad rpida (ver Tabla 8.2.3.b)-instalaciones industriales, con sustancias de agresividad alta de acuerdo con tabla 8.2.3.b.

-instalaciones de conduccin y tratamiento de aguas residuales, con sustancias de agresividad alta de acuerdo con tabla 8.2.3.b.

con heladassin sales fundentesH

ataque hielo-deshielo-elementos situados en contacto frecuente con agua, o zonas con humedad relativa media ambiental en

invierno superior al 75%, y que tengan una probabilidad anual superior al 50% de alcanzar al menos una vez temperaturas por debajo de -5C-construcciones en zonas de alta montaa

-estaciones invernales

con sales fundentesFataque por sales fundentes-elementos destinados al trfico de vehculos o peatones en zonas con ms de 5 nevadas anuales o con valor medio de la temperatura mnima en los meses de invierno inferior a 0C-tableros de puentes o pasarelas en zonas de alta montaa

erosinEabrasin

cavitacin-elementos sometidos a desgaste superficial

-elementos de estructuras hidrulicas en los que la cota piezomtrica pueda descender por debajo de la presin de vapor del agua-pilas de puente en cauces muy torrenciales

-elementos de diques, pantalanes y otras obras de defensa litoral que se encuentren sometidos a fuertes oleajes

-pavimentos de hormign

Tabla 8.2.3.b. Clasificacin de la agresividad qumica

TIPO DE MEDIO AGRESIVOPARMETROSTIPO DE EXPOSICIN

QaQbQc

ATAQUE DBILATAQUE MEDIOATAQUE FUERTE

AGUAVALOR DEL pH6,5 - 5,55,5 - 4,5< 4,5

CO2 AGRESIVO

(mg CO2/ l) 15 - 4040 - 100> 100

IN AMONIO

(mg NH4+ / l)15 - 3030 - 60> 60

IN MAGNESIO

(mg Mg2+ / l)300 - 10001000 - 3000> 3000

IN SULFATO

(mg SO42- / l)200 - 600600 - 3000> 3000

RESIDUO SECO

(mg / l)75 15050 75 20(*)(*)

IN SULFATO

(mg SO42- / kg de suelo seco)2000 - 30003000-12000> 12000

(*) Estas condiciones no se dan en la prctica

3. EL MTODO DE LOS ESTADOS LMITE

Los estados lmite expresan la situacin de fallo de la estructura en dos grandes grupos:

ESTADOS LMITE:

ltimos:

4. inestabilidad

5. agotamiento

6. fatiga

Servicio:

7. deformacin

8. vibracin

9. fisuracin

_ La seguridad de una estructura frente a un riesgo concreto puede ser expresada en trminos de probabilidad global de fallo o a su ndice fiabilidad b definido como (()=1-pf con pf la probabilidad de fallo y ( la distribucin normal estndar.

_ La norma espaola (como el resto de las vigentes) utiliza como criterio de seguridad el de los estados lmite que permite tener en cuenta de forma simple (semiprobabilista) el carcter aleatorio de las acciones, resistencia de materiales y tolerancias geomtricas. Segn este mtodo el valor de clculo de una variable determinada se evala mediante el producto de su valor representativo (derivado de las caractersticas aleatorias de la variable) por el coeficiente de seguridad parcial adoptado para la misma (dependiente del nivel de control y de la varianza de la variable contemplada).

_ Se definen como estados lmite aquellas situaciones para las que, superadas, se considera que la obra no cumple algunas funciones para las que ha sido proyectada. Se clasifican en estados lmite ltimos que engloba a aquellos que produciran la puesta fuera de servicio de la estructura por colapso o rotura y estados lmite de servicio que engloba a aquellos para los que nos e cumplen los requisitos de funcionalidad, comodidad, durabilidad o aspecto.

_ Como valores indicativos de la probabilidad de fallo y del ndice de fiabilidad pueden considerarse los siguientes: Estados lmite ltimos: pf =7,2x10-5, =3,8; estados lmite de servicio: pf=6,7x10-2;==1,5.

_ En el proyecto de clculo, debe comprobarse que una estructura no supere ningn estado lmite en cualquier situacin, tanto persistente (condiciones de uso normal de la estructura) como transitoria (durante la construccin o reparacin de la estructura) como accidental.

_ La comprobacin se realiza para cada estado lmite comparando el efecto de las acciones para la situacin lmite en estudio con la resistencia de la estructura a tal situacin lmite. Las limitaciones para cada estado lmite se establecen habitualmente por normativas basadas en la experiencia, ensayos y nivel de fiabilidad asumido, mientras que el efecto de las acciones ha de avaluarse para una serie de combinaciones de acciones utilizando un procedimiento de clculo estructural adecuado, teniendo en cuenta el comportamiento de los materiales utilizados.

_ Es necesario pues establecer:

_ El comportamiento de los materiales desde el punto de vista de clculo.

_ Los valores de acciones y combinaciones a considerar.

_ Los procedimientos de clculo con sus limitaciones y aproximaciones

_ Los estados lmite a considerar.

_ Las limitaciones de norma para cada estado lmite.

_ Adems es necesario tener en cuenta las diversas fases de la vida de la estructura (construccin, servicio y, en su caso, fase de pre o postensado)

3.1 ESTADOS LMITE LTIMOSESTADO LMITE DE INESTABILIDAD

Prdida de equilibrio de la estructura o parte de ella considerada como slido rgido (fallo de la cimentacin o rotura de algn elemento sustentante).

ANLISIS DE ESTRUCTURAS EN SEGUNDO ORDEN El fenmeno ideal de pandeo en Teora de la Elasticidad Lineal, corresponde a la situacin que se alcanza cuando en la trayectoria de equilibrio correspondiente a la situacin de pequeos desplazamientos se alcanza un valor de las cargas que dan lugar a una segunda (o ms) trayectoria posible de equilibrio, solucin de las ecuaciones de la Mecnica de Slidos Deformables en grandes desplazamientos (recurdese que la Teora Lineal tiene solucin nica) apareciendo una situacin de bifurcacin. El fenmeno de pandeo real se produce siempre debido a la existencia de imperfecciones (geomtricas, heterogeneidades del material, etc.) que hacen que no se alcance una situacin de bifurcacin sino una situacin de prdida de rigidez, o bien asinttica o bien un punto lmite dependiendo del tipo de estructura. Los puntos crticos se obtienen detectando la situacin de rigidez nula en los Casos 1y 3 o para un valor de rigidez inferior a un porcentaje del valor inicial en el Caso 2.Este anlisis est indicado especialmente para los casos en que se desee estudiar efectos de pandeo y otros derivados de no-linealidades geomtricas. Habitualmente es necesario utilizar diagramas de comportamiento que reflejen suficientemente el comportamiento de la seccin ante cargas elevadas. En este sentido, diagramas momento-curvatura trilineales (incluyendo la fase elstica, fisuracin y plastificacin de armaduras) suelen ser suficientes. Si la carga no es elevada y tan slo se desea el estudio de las cargas de pandeo suele ser suficiente un anlisis elstico en segundo orden con un mdulo elstico secante.ESTADO LMITE DE AGOTAMIENTO

Fallo estructural ante cargas constantes (deformaciones plsticas, rotura frgil) que den lugar a prdidas de estabilidad de la estructura o parte de ella.

_ Por solicitaciones normales

_ Por cortante

_ Por torsin

_ Por punzonamiento

_ por esfuerzo rasante

ESTADO LMITE DE FATIGA

Fallo por acumulacin de deformaciones o fisuracin debidas a cargas cclicas.

3.2 ESTADOS LMITE DE SERVICIOESTADO LMITE DE DEFORMACIN

Superacin de los valores de deformaciones o desplazamientos en la estructura que puedan afectar a la apariencia o uso de la estructura.

En estructuras donde la deformacin se prev importante como consecuencia de grandes luces, pudiendo afectar a la funcionalidad o esttica de la misma, es necesario comprobar el estado lmite de deformacin.

Para el clculo de las deformaciones han de considerarse las hiptesis de servicio establecidas en la misma norma con los coeficientes de seguridad correspondientes a estados lmite de servicio (Art. 12.2).

Las deformaciones son producidas por efecto de las cargas (incluidas las deformaciones impuestas como las de temperatura), las debidas a retraccin y fluencia y las debidas a la relajacin de las armaduras.

Debe distinguirse entre flecha instantnea debida a la actuacin inmediata de las cargas y la flecha total a plazo infinito que se produce como consecuencia de todos los efectos anteriores. Tambin se habla de flecha activa respecto de un elemento como la total en el mismo respecto de la situacin de proyecto, menos la producida hasta el instante en que se construye el elemento.

Los valores mximos admisibles en las flechas dependen del tipo y funcin de la estructura, de las condiciones funcionales en las que ha de trabajar y de las condiciones que pueden imponer otros elementos descansando sobre ella.

A falta de exigencias ms precisas, en edificaciones normales, se puede establecer como valor lmite indicativo L/250, mientras que para evitar las fisuraciones en tabiqueras se peude definir como valor lmite de la flecha activa (despus de la construccin de los tabiques) como L/400 y nunca

superior a 1 cm.clculo de la flecha en elementos sometidos a

flexin compuesta y torsin> El mtodo general consistira en calcular la flecha paso a paso, aplicando las distintas etapas de carga y considerando la situacin ms apropiada (pequeos o grandes desplazamientos, comportamiento lineal o con fisuracin o con plastificacin, etc.) y aadiendo las correspndientes a retraccin, fluencia y relajacin. ESTE ANLISIS SLO EST JUSTIFICADO EN SITUACIONES DE GRAN RESPONSABILIDAD O DE GRAN COMPLEJIDAD (por ejemplo para deformaciones impuestas en algunos elementos , i.e., fuego).

> El mtodo simplificado se aplica a vigas y losas de hormign armado. En l la flecha se consdiera suma de la flecha instantnea ms la flecha diferida debida a las cargas permanentes.

> Segn la norma EHE no ser necesaria la comprobacin de flecha cuando la relacin L/d se igual a superior a lo establecido en la Tabla 50.2.2.1 que corresponde a elementos normales de edificacin con acero B500S.

Sistema estructural

Elementos fuertemente armadosElementos dbilmente armados

bidireccional simplemente apoyada

1420

unidireccional continua en un solo lado

1824

unidireccional continua

2030

sobre apoyos aislados

1622

aislados

1725

Voladizo69

Usualmente los elementos fuertemente armados se identifican con las vigas y los dbilmente armados con las losas.

Las cuantas anteriores se refieren a cuantas estrictas de dimensionamiento y no a la realmente existente que, en general, ser mayor.

Para cuantas intermedias puede interpolarse entre los valores de la tabla.clculo de la flecha instantnea

Se define como inercia equivalente de una seccin el valor

con Ma el momento flector mximo aplicado a la seccin hasta el instante que se evala la flecha Mf el momento nominal de fisuracin de la seccin que se evala mediante Mf=fct,flWb,

fct,fl la resistencia a flexotraccin del hormign que puede suponerse igual a fct,fl = 0.37 fck,j 2/3 .

Ib, Wb son la inercia y el mdulo resistente de la seccin bruta

If es el momento de inercia de la seccin fisurada en flexin simple (calculado segn el Anejo 9 anterior).

La flecha instantnea se evala considerando un elemento ficticio de seccin constante con rigidez igual a la anteriormente calculada para una seccin de referencia, y mdulo elstico del hormign el instantneo y aplicando las frmulas de la Teora de Estructuras Lineal.

La seccin de referencia se define como la siguiente:

Para elementos simplemente apoyados o tramos continuos la seccin central.

Para elementos en voladizo la seccin de arranque.

clculo de la flecha diferida

Las flechas diferidas debidas a retraccin y fluencia se pueden estimarmultiplicando la flecha instantnea por el factor

con ( un coeficiente que depende de la duracin de la carga y que toma los valores:

5 o ms aos: 2,0

1 ao: 1,4

6 meses: 1,2

3 meses: 1,0

1 mes: 0,7

2 semanas: 0,5

y ( la cuanta geomtrica de la armadura de compresin

ESTADO LMITE DE VIBRACIN

Aparicin de vibraciones indeseadas o por encima de los lmites desagradables o que puedan dar lugar a daos, asimismo, indeseables.

En estructuras donde la amplitud o frecuencia de las vibraciones inducidas por maquinaria, rfagas de viento, trfico anexo u otras acciones exteriores puedan dar lugar a incomodidad de los ocupantes o efectos indeseados en instrumentos sensibles que puedan afectar a su funcionamiento, es necesario comprobar el estado lmite de vibraciones.

Los efectos mayores de psoble colapso estructural por cargas dinmicas (resonancia o prdida de resistencia por fatiga por ejemplo) han de tenerse en cuenta en el anlisis de Estados Lmite de Agotamiento.

En general, para cumplir este estado lmite, las estructuras han de proyectarse para que sus frecuencias naturales sean suficientemente diferentes de las correspondientes a las acciones actuantes El anlisis dinmico de estructuras de hormign es complejo debido a los efectos no lineales inherentes al comportamiento no-lineal de los materiales (fisuracin, etc.). Sin embargo, un anlkisis modal en Anlisis lineal suele ser suficiente. En caso de duda pueden utilizarse las rigideces fisuradas obtenidas en el Anejo 9 de la EHE.ESTADO LMITE DE FISURACIN

Tamao de fisura excesivo que puede afectar a la impermeabilidad del hormign y con ello a la durabilidad de la estructura. Puede producirse por fisuracin a traccin (caso habitual) o por microfisuracin excesiva en la zona de compresin.

Como es bien conocido, en estructuras de hormign es inevitable la aparicin de fisuras en el hormign por su escasa resistencia a traccin, salvo que est muy descargado. Sin embargo, estas fisuras no suponen mayor inconveniente en lo que se refieren a resistencia del hormign ya que la capacidad resistente a traccin de ste se ha considerado despreciable, trasladando la responsabilidad resistente al acero de las armaduras.

Sin embargo, las fisuras producen una reduccin de la rigidez de la seccin y con ello un incremento de las deformaciones.

Adems incrementan lgicamente la permeabilidad, aumentado el riesgo de corrosin de armaduras y prdida de durabilidad del hormign.Es pues necesario controlar la densidad y el tamao de las fisuras En la norma espaola slo se tienen en cuenta las fisuras debidas a cargas impuestas, no las debidas a retraccin o asentamiento plstico que se producen durante las primeras horas despus del amasado. stas han de controlarse mediante una adecuada dosificacin, puesta en obra y control del curado y endurecimiento del hormign.

El clculo de fisuracin considerado en la norma corresponde pues a cargas o deformaciones impuestas (temperatura, por ejemplo) debiendo considerarse las hiptesis de servicio establecidas en la misma norma con los coeficientes de seguridad correspondientes a estados lmite de servicio (Art. 12.2).

El clculo de fisuracin se plantea bajo hiptesis de comportamiento del acero y hormign ms simplificadas que las consideradas para el clculo en Estados lmite ltimos:

Comportamiento elstico lineal del hormign comprimido.

Comportamiento elstico lineal del acero.

Resistencia nula del hormign a traccincomprobaciones a realizar> Comprobacin a compresin: La tensin de compresin mxima que aparece en el

hormign en situacin de servicio ha de ser inferior a la mxima admisible establecida en la norma: (c ( 0,60fck,j.

> Comprobacin a descompresin: Para hormign pretesando, a veces ha de comprobarse que se mantienen todas las fibras de la seccin a compresin.

> Comprobacin de fisuracin por traccin: La abertura carcterstica de las fisuras ha de ser inferior a la abertura mxima permitida: wk ( wmax.

> Limitacin de la fisuracin por esfuerzo cortante: Se supone que la fisuracin se controla adecuadamente si se cumplen las separaciones entre estribos establecidas en el epgrafe 10.4 sobre disposiciones de armaduras de cortante (Tabla 49.3).

> Limitacin de la fisuracin por torsin: Se supone que la fisuracin se controla adecuadamente si se cumplen las separaciones entre armaduras transversales establecidas en el epgrafe 10.4 sobre disposiciones de armaduras de torsin:

> st ( a/2 (a - menor dimensin transversal de la pieza)

> st ( b/3 (b - mayor dimensin transversal de la pieza)

> st ( 200 mm.

TIPO DE ACCIN Efecto favorableEfecto desfavorable

Permanente(G = 1,00(G = 1,00

Pretensado Arm. pretesa(P = 0,95(P = 1,05

Pretensado Arm. postesa(P = 0,90(P = 1,10

Permanente de valor no

constante(G = 1,00(G = 1,00

Variable(G = 0,00(G = 1,00

valores mximos de la abertura de fisura> Bajo los requisitos habituales de estanqueidad y bajo las combinaciones de acciones cusipermanentes (frecuentes para el HP) las aberturas mximas permitidas por la norma para los distintos ambientes vienen establecidas en la Tabla 49.2.4.

Clase de exposicinwmax (mm.)

Hormign armadoHormign

pretensado

I0,40,2

IIa, IIb, H0,30,2

IIIa, IIIb, IV, F0,2Decompresin

IIIc, Qa, Qb, Qc0,1

anejo 9. anlisis de secciones fisuradas enservicio sometidas a flexin simple.> Permite evaluar los distintos parmetros del comportamiento de secciones

recatangulares y en T en rgimen lineal fisurado. En concreto las tensiones en

las armaduras ((s y (sr) para fisuracin y el momento de inercia de la seccin

fisurada (If) para el clculo de deformaciones.> HIPTESIS BSICAS

x Las deformaciones son lineales en la seccin.x Existe adherencia perfecta entre hormign y acero.

x Se supone comportamiento lineal para el hormign comprimido ((c=Ec (c) y el acero ((s=Es (s), con Ec=100003( f cm.j para carga instantnea y Ec=85003( f cm.j para carga con aplicacin diferida o cclica

x Se desprecia a resistencia a traccin del hormign

> Estableciendo las ecuaciones de equilibrio, comportamiento y compatibilidad de a

seccin con las hiptesis anteriores, es posible llegar a las expresiones siguientes:

Para la tensin (s para el clculo de la abertura de fisuras, la situacin a considerar

corresponde a la seccin fisurada para el momento Mk aplicado, correspondiente a la hiptesis de servicio considerada, mientras que para (sr la situacin es la de la seccin justo en el momento de comenzar a fisurar para el momento Mfis.

Materiales y geometra

Tanto para el hormign como para el acero, la resistencia de clculo y los diagramas tensindeformacin de clculo corresponden a los denominados valores caractersticos, es decir, los valores correspondientes al percentil 5 (la probabilidad de que la resistencia o tensin sea menor que la propuesta es de 0,05) divididos por el coeficiente se seguridad aceptado en norma segn criterios semiprobabilistas.

con fc(y)d la resistencia de clculo del hormign (c) o acero (s), fc(y)k la resistencia

caracterstica y (c(s) el coeficiente de seguridad correspondiente.

_ Los coeficientes de seguridad vienen dados para los estados lmite de estabilidad y

agotamiento por la tabla 15.3 de la norma EHE, mientras que para los de fatiga y de servicio se utilizarn coeficientes de seguridad iguales a la unidad.

4. ACCIONES

Clasificacin de las acciones

Las acciones a considerar en el proyecto de una estructura o elemento estructural se pueden clasificar segn los criterios siguientes:

-Clasificacin por su naturaleza.

-Clasificacin por su variacin en el tiempo.

-Clasificacin por su variacin en el espacio.Clasificacin de las acciones por su naturaleza

Las acciones se pueden clasificar segn su naturaleza en los siguientes grupos:

-Acciones directas. Son aquellas que se aplican directamente sobre la estructura. En este grupo se incluyen el peso propio de la estructura, las restantes cargas permanentes, las sobrecargas de uso, etc.

-Acciones indirectas. Son aquellas deformaciones o aceleraciones impuestas capaces de dar lugar, de un modo indirecto, a fuerzas. En este grupo se incluyen los efectos debidos a la temperatura, asientos de la cimentacin, acciones reolgicas, acciones ssmicas, etc.

Clasificacin de las acciones por su variacin en el tiempo

Las acciones se pueden clasificar por su variacin en el tiempo en los siguientes grupos:

-Acciones Permanentes (G). Son aquellas que actan en todo momento y son constantes en magnitud y posicin. Dentro de este grupo se engloban el peso propio de la estructura, de los elementos embebidos, accesorios y del equipamiento fijo.

-Acciones Permanentes de Valor no Constante (G*). Son aquellas que actan en todo momento pero cuya magnitud no es constante. Dentro de este grupo se incluyen aquellas acciones cuya variacin es funcin del tiempo transcurrido y se producen en un nico sentido tendiendo a un valor lmite, tales como las acciones reolgicas, etc. El pretensado (P) puede considerarse de este tipo.

-Acciones Variables (Q). Son aquellas que pueden actuar o no sobre la estructura. Dentro de este grupo se incluyen sobrecargas de uso, acciones climticas, acciones debidas al proceso constructivo, etc.

-Acciones Accidentales (A). Son aquellas cuya posibilidad de actuacin es pequea pero de gran importancia. En este grupo se incluyen las acciones debidas a impactos, explosiones, etc. Los efectos ssmicos pueden considerarse de este tipo.

Clasificacin de las acciones por su variacin en el espacio

Las acciones se pueden clasificar segn su variacin en el espacio en los siguientes grupos:

-Acciones fijas. Son aquellas que se aplican siempre en la misma posicin. Dentro de este grupo se incluyen bsicamente las acciones debidas al peso propio de los elementos estructurales y funcionales.

-Acciones libres. Son aquellas cuya posicin puede ser variable en la estructura. Dentro de este grupo se incluyen fundamentalmente las sobrecargas de uso.

Valores caractersticos de las acciones

El valor caracterstico de una accin es su principal valor representativo. Puede venir determinado por un valor medio, un valor nominal o, en los casos en que se fije mediante criterios estadsticos, por un valor correspondiente a una determinada probabilidad de no ser superado durante un perodo de referencia, que tiene en cuenta la vida til de la estructura y la duracin de la accin.

Valores de clculo de las acciones

Se define como valor de clculo de una accin el obtenido como producto del valor representativo (Artculo 11 de la EHE) por un coeficiente parcial de seguridad.

donde:

FdValor de clculo de la accin F.

(fCoeficiente parcial de seguridad de la accin considerada.

Estados Lmite ltimos

Como coeficientes parciales de seguridad de las acciones para las comprobaciones de los Estados Lmite ltimos se adoptan los valores de la tabla :

TIPO DE ACCINSituacin persistente o transitoriaSituacin accidental

Efecto favorableEfecto desfavorableEfecto favorableEfecto desfavorable

PermanenteG = 1,00G = 1,35G = 1,00G = 1,00

PretensadoP = 1,00P = 1,00P = 1,00P = 1,00

Permanente de valor no constanteG* = 1,00G* = 1,50G* = 1,00G* = 1,00

VariableQ = 0,00Q = 1,50Q = 0,00Q = 1,00

Accidental--A = 1,00

Los coeficientes definidos en la tabla se corregirn de acuerdo con el nivel de control de ejecucin adoptado.

Cuando los resultados de una comprobacin sean muy sensibles a las variaciones de la magnitud de la accin permanente, de una parte a otra de la estructura, las partes favorable y desfavorable de dicha accin se considerarn como acciones individuales. En particular, esto se aplica en la comprobacin del Estado Lmite de Equilibrio en el que para la parte favorable se adoptar un coeficiente G=0,9 y para la parte desfavorable se adoptar un coeficiente G=1,1, para situaciones de servicio, G=0,95 para la parte favorable y G=1,05 para la parte desfavorable, para situaciones de construccin.

Para la evaluacin de los efectos locales del pretensado (zonas de anclaje, etc) se aplicar a los tendones un esfuerzo equivalente a la fuerza caracterstica ltima del mismo.

Estados Lmite de ServicioComo coeficientes parciales de seguridad de las acciones para las comprobaciones de los Estados Lmite de Servicio se adoptan los valores de la tabla :

TIPO DE ACCINEfecto favorableEfecto desfavorable

PermanenteG = 1,00G = 1,00

PretensadoArmadura pretesaP = 0,95P = 1,05

Armadura postesaP = 0,90P = 1,10

Permanente de valor no constanteG* = 1,00G* = 1,00

VariableQ = 0,00Q = 1,00

Combinacin de acciones en estados lmite ltimos

Para cada una de las situaciones estudiadas se establecern las posibles combinaciones de acciones. Una combinacin de acciones consiste en un conjunto de acciones compatibles que se considerarn actuando simultneamente para una comprobacin determinada.

Cada combinacin, en general, estar formada por las acciones permanentes, una accin variable determinante y una o varias acciones variables concomitantes. Cualquiera de las acciones variables puede ser determinante.

Para las distintas situaciones de proyecto, las combinaciones de acciones se definirn de acuerdo con los siguientes criterios:

-Situaciones permanentes o transitorias:

1-Situaciones accidentales:

2-Situaciones ssmicas:

3donde:

Gk,j

Valor caracterstico de las acciones permanentes

G*k,j

Valor caracterstico de las acciones permanentes de valor no constante

Pk

Valor caracterstico de la accin del pretensado

Qk,1

Valor caracterstico de la accin variable determinante

o,i Qk,i

Valor representativo de combinacin de las acciones variables concomitantes

1,1 Qk,1

Valor representativo frecuente de la accin variable determinante

2,i Qk,i

Valores representativos cuasipermanentes de las acciones variables con la accin determinante o con la accin accidental

Ak

Valor caracterstico de la accin accidental

AE,k

Valor caracterstico de la accin ssmica

En las situaciones permanentes o transitorias, cuando la accin determinante Qk,1 no sea obvia, se valorarn distintas posibilidades considerando diferentes acciones variables como determinantes.

Para estructuras de edificacin, simplificadamente, para las distintas situaciones de proyecto, podrn seguirse los siguientes criterios:

- Situaciones persistentes o transitorias

a) Situaciones con una sola accin variable Qk,1

4

b) Situaciones con dos o ms acciones variables

5- Situaciones ssmicas

6

El Estado Lmite ltimo de Fatiga, en el estado actual del conocimiento, supone comprobaciones especiales que dependen del tipo de material considerado, elementos metlicos o de hormign, lo que da lugar a los criterios particulares siguientes:

-Para la comprobacin a fatiga de armaduras y dispositivos de anclaje se considerar exclusivamente la situacin producida por la carga variable de fatiga, tomando un coeficiente de ponderacin igual a la unidad.

-Para la comprobacin a fatiga del hormign se tendrn en cuenta las solicitaciones producidas por las cargas permanentes y la carga variable de fatiga, tomando un coeficiente de ponderacin igual a la unidad para ambas acciones.

Combinacin de acciones en estados lmite de servicioPara estos Estados Lmite se consideran nicamente las situaciones de proyecto persistentes y transitorias. En estos casos, las combinaciones de acciones se definirn de acuerdo con los siguientes criterios:

-Combinacin poco probable

7-Combinacin frecuente

8-Combinacin cuasipermanente

9En estructuras de edificacin, simplificadamente, para las distintas situaciones de proyecto, podrn seguirse los siguientes criterios:

-Situacin poco probable o frecuente

a) Situaciones con una sola accin variable Qk,1

10

b) Situaciones con dos o ms acciones variables Qk,i

11-Situacin cuasipermanente

12LECCIN 3

4

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