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OPENCOURSEWAREINGENIERIA CIVIL
I.T. Obras Públicas / Ing. Caminos
Mariano Mompeán MoralesIngeniero de Caminos e ITOPFrancisco de Borja Varona MoyaProfesor Responsable de la AsignaturaDpto. de Ing. de la Construcción
• Contenidos:
–Clasificación acciones
–Acciones s/ CTE DB SE-AE
–Acción sísmica s/ NCSE-02
–Acciones sobre una nave
–Combinación de acciones
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• Acción: todo aquello que provoca una respuesta resistente en una estructura
• Clasificación de acciones:– Acciones permanentes
• Peso Propio (PP)• Pretensado (Pret)• Acciones Terreno
– Acciones variables• Sobrecarga de Uso (SU)• Acciones sobre barandillas y elementos divisorios• Viento• Acciones térmicas• Nieve
– Acciones accidentales• Sismo• Impacto• Otras
• Acciones Permanentes– Peso propio
• Elementos estructurales
– Valor medio. Cubicación.
• Tabiquerías– Viviendas / Oficinas:
1.0 KN/m2– Fachadas y
compartimentación pesada: Carga Lineal
• Equipo fijo– Catálogos
– Acciones del terreno• Geotecnia:
– Empujes– Peso muerto
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• Acciones Variables– Sobrecarga de Uso
• Lo que gravita sobre la estructura por razón de su uso
• Uniformes + Puntuales
– Cubierta naves» 2.0 KN
• Exigencias Propiedad• Reducción de SU
– Por área– Por Nº plantas
• Acciones Variables– Barandillas
• Horizontal• Uniformemente distribuida• A 1.2 m o en borde• Aparcamientos
– 100 KN a 1.2m en 1.0m– Bolardos
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• Acciones variables–Viento
• Comprobación en dos direcciones ortogonales
– independiéntemente de medianeras• Acción perpendicular a la superficie
– Presión (+) ó Succión (-)– Presión estática qe
» qb Presión dinámica» Ce Coeficiente de exposición» Cp Coeficiente eólico o de presión
– Presión dinámica qb• depende de la zona geográfica
– Simplificadamente: 0.5 KN/m2– Anejo E:
» Zona A: 0.42 KN/m²» Zona B: 0.45 "» Zona C: 0.52 "
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– Coeficiente de exposición Ce• depende de la altura del punto considerado• depende de la aspereza del entorno
– Coef. eólico o de presión Cp• depende de la forma
y orientación superficie
• depende de la ubicación del punto considerado sobre la superficie
• depende de la forma del edificio
• depende del área de influencia del elemento estudiado
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• Acciones variables–Acciones Térmicas
• variaciones de longitud coaccionadas provocan tensiones
• Disposición de juntas de dilatación– 40 m en edificios habituales– OJO: Estructura diferente de cerramientos
• Acciones variables– Nieve
• cargas por depósito natural
• pueden producirse acumulaciones
– resbala por pendientes
– creación de pasos• Carga por ud. de
superficie horizontal
– μ: Coeficiente de forma de cubierta
» 1.0 para pendte<30º
– Sk: Valor característico carga nieve sobre terreno horizontal
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• Acciones accidentales–Sismo
• Norma NCSE-02• Acciones horizontales proporcionales a la
masa “sísmica”• 3.7: Método simplificado para casos usuales
Fik
Pk
Fik = Sik · Pk
Fik: Fuerza estática equivalente. Modo de vibración i, planta k
Sik: Coeficiente sísmico adimensional
Pk: Peso de la masa Mk, en situación sísmica
• Acciones accidentales. Sismo–Peso en situación sísmica
• en situación sísmica se considera:– Masa de elementos estructurales (PP)– Cargas permanentes (CP)– Fracción de Sobrecargas de uso (% SU)
» Efecto favorable: 0 %» Viviendas: 50 %» Espectáculos 60 %» Archivos 100 %
• Pk = PP + CP + % SU
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• Acciones accidentales. Sismo– Coeficiente sísmico Sik
– ac: Aceleración sísmica de cálculo• ac=S·ρ·ab
– S: Coeficiente de amplificación del terreno» S=S(C) C: Coeficiente de terreno
– ρ: Coeficiente adimensional de riesgo» Importancia normal / especial
– ab: Aceleración sísmica básica» Según ubicación geográfica
– g: Aceleración de la gravedad– αi: Coeficiente
• αi=αi(Ti)– Ti: Periodo del modo considerado
– β: Coeficiente de respuesta• β=β(Ω,μ)
– Ω: Amortiguamiento del tipo estructural– μ: Factor de ductilidad estructural
– ηik: Factor de distribución• ηik= ηik(mk,Φik)
– Φik: Coeficiente de forma
• Clasificación de acciones– Acción: todo aquello que provoca una respuesta
resistente en una estructura– Acciones permanentes
• Peso Propio (PP)• Pretensado (Pret)• Acciones Terreno
– Acciones variables• Sobrecarga de Uso (SU)• Acciones sobre barandillas y elementos divisorios• Viento• Acciones térmicas• Nieve
– Acciones accidentales• Sismo• Impacto• Otras
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Acciones Permanentes
Acciones permanentes:
Otras cargas permanentes en cubierta:
• Paneles solares
• Impermeabilizaciones
Acciones Variables
Sobrecarga de usoCarga sobre la cubierta:
No hay sobrecarga de uso uniforme
Si puede haber necesidad de mantenimiento
puntual en cualquier elemento y posición
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Acciones Variables
• Viento–Acción normal a superficie
• qb Presión dinámica• Ce Coeficiente de exposición• Cp Coeficiente eólico o de presión
–Puede ser presión o succión
Acción de viento
• Cálculo de la presión dinámica qb– según ubicación geográfica
–Anejo D: Zona B: qb=0.45 KN/m2
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Acción de viento
• Cálculo del Coeficiente de Exposición Ce
• Interpolación lineal:
•depende de la altura del punto considerado•depende de la aspereza del entorno
x
y
xi xfx
yfyyi
Fachada: Hmáx 8m
Ce=1.6
Cubierta: Hmáx 10m
Ce=1.76
Acción de viento• Cálculo del coeficiente eólico Cp
– Paramento vertical– Dirección +Y
• Zonas– peor en bordes
• Área de influencia– peor en área pequeña
• Esbeltez– peor a mayor esbeltez
• h/d=10/35=0.286• A>10.0 m2
A:-1.2 / B: -0.8 / C: -0.5 / D: 0.705 / E: -0.31
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Acción de viento• Cálculo del coeficiente eólico Cp
– Cubierta– Dirección +Y
• Zonas– peor en bordes
• Área de influencia– peor en área pequeña
» A>10.0 m2
• Pendiente cubierta– α = 11.3º
F:-1.411 / G: -1.30 / H: -0.637 / I: -0.537
•Viento +Y: Resumen
Acción de viento
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Acción de viento• Cálculo del coeficiente eólico Cp
– Paramento vertical– Dirección +X
• Zonas– peor en bordes
• Área de influencia– peor en área pequeña
• Esbeltez– peor a mayor esbeltez
• h/d=10/20=0.50• A>10.0 m2
A:-1.2 / B: -0.8 / C: -0.5 / D: 0.733 / E: -0.366
Acción de viento
• Cálculo del coeficiente eólico Cp– Cubierta– Dirección +X
• Zonas– peor en bordes
• Área de influencia– peor en área pequeña
» A>10.0 m2
• Pendiente cubierta– α = 11.3º
• Presión o Succión: 2 hipótesis
F:-1.20 / G: -0.95 / H: -0.41 / I: -0.18 / J:-0.56
F:0.13 / G:0.13 / H:0.13 / I: -0.22 / J:-0.22
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•Viento +X: Resumen
Acción de viento
Acción de nieve
• Acciones variables– Nieve
• μ: Coeficiente de forma de cubierta
» 1.0 para pend<30º
• Sk: Valor característico carga nieve sobre terreno horizontal
– Zona 5– H=35 m
» Sk=0.2 KN/m2
– qn=0.2 KN/m2
• Pórtico Fachada:– 2.50x0.2=0.50 KN/m
• Pórtico Interior:– 5.00x0.2=1.00 KN/m
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Acciones Sísmicas
• Acciones sísmicas• Norma NCSE-02. Art 3.7
Fik
Pk
Fik = Sik · Pk
Fik: Fuerza estática equivalente. Modo de vibración i, planta k
Sik: Coeficiente sísmico adimensional
Pk: Peso de la masa Mk, en situación sísmica
Acciones Sísmicas
• Cálculo de la masa en situación sísmica.– Pk=CP + Ks x SCU
• Cargas permanentes sobre la cubierta
• Superficie de nave: 35x20=700 m2
– Masa total: Pk= 700 x 60 = 42.000 Kp
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Acciones Sísmicas
• Cálculo del coeficiente sísmico (1/4).– Sik=(ac/g)·αi·β·ηik
• ac = S·ρ·ab– ρ = 1.0 Construcción importancia normal– ab/g = 0.14 Anejo 1 (Alicante)– S = 1.24
• ac/g = 1.24 · 1.0 · 0.14 = 0.174
Acciones Sísmicas
• Cálculo del coeficiente sísmico (2/4).– Sik=(ac/g)· αi·β·ηik
• Coeficiente αi=2.50
– TB=K·C/2.5 TB = 1.0·1.60/2.5 = 0.64 s (KAnejo 1, Alicante)– Plano del pórtico (PP):
» Pórtico rígido de acero laminado Tf=0.11·n=0.11 s<0.75s 1º MODO
– Plano perpendicular al pórtico (PPP):» Planos triangulados Tf=0.085·n·√(H/(B+H))» Tf=0.085·1·√(10/(5+10))=0.069 s<0.75 s 1º MODO
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Acciones Sísmicas
• Cálculo del coeficiente sísmico (3/4).– Sik=(ac/g)·αi·β·ηik
• Coeficiente β:– Plano del pórtico: ductilidad baja μ=2 β=0.55
» nudos rígidos (del lado de la seguridad)– Plano perpendicular: ductilidad alta μ=3 β=0.36
» cruz de San Andrés
Acciones Sísmicas
• Cálculo del coeficiente sísmico (4/4).– Sik=(ac/g)·αi·β·ηik
• Coeficientes de distribución ηik:
• Para una sola planta:– ηik=1.0
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Acciones Sísmicas
• Acción sísmica (Global)Fik = Sik · Pk = (ac/g)·αi·β·ηik · Pk
– En el plano del pórtico:
F = 0.174·2.5·0.55·1·42 = 10.05 Ton
A repartir entre 6+2 pórticos
– En el plano perpendicular:
F = 0.174·2.5·0.36·1·42 = 6.57 Ton
A repartir entre 2 Cruces de San Andrés
Resumen Acciones (Ton/m)
PP + CP
Nieve
0.150 0.300
0.050 0.100
Pórtico Fachada. BC = 2.50 m Pórtico Interior. BC = 5.00 m
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Viento Succión +X
Viento Presión +X
0.134 -0.067 0.269 -0.134
0.134 -0.067 0.269 -0.134
-0.244-0.083
-0.114-0.037 -0.386
-0.166-0.227
-0.073
0.026 -0.045 0.053 -0.089
Resumen Acciones (Ton/m)
Pórtico Fachada. BC = 2.50 m Pórtico Interior. BC = 5.00 m
Sismo +X
0.360 0.7150.360 0.715
Resumen Acciones (Ton/m)
Pórtico Fachada. BC = 2.50 m Pórtico Interior. BC = 5.00 m
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Combinación de acciones
• Combinación de acciones– una vez determinadas las acciones, se determina el
efecto de las mismas mediante combinaciones, empleando el método de los coeficientes de seguridad parciales
– Hay dos tipos de verificaciones• Capacidad Portante (ELU)
– Estabilidad– Resistencia
• Aptitud al Servicio (ELS)– Deformaciones– Vibraciones– Deterioro
– Se aplican dos tipos de coeficientes• Coeficientes parciales de seguridad para acciones (γ)• Coeficientes de simultaneidad (ψ)
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• Capacidad Portante– Situación Persistente o Transitoria
• Capacidad Portante– Situación sismica:
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• Aptitud al servicio– Acciones de corta duración. Efecto Irreversible
• Combinación característica:
• Aptitud al servicio– Acciones de corta duración. Efecto Reversible
• Combinación Frecuente:
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