Hormigón ArmadoUNIDAD 3: BASES PARA LA VERIFICACION DE LA SEGURIDADALVAREZ PADILLA JUAN CRUZ

Objetivo – Estados LímitesLa respuesta de una estructura a las acciones que actúan sobre ella dependerá de la magnitud de dichas acciones y de las propiedades de la estructura. El comportamiento es considerado satisfactorio sino se superan, durante la vida útil, ciertos requerimientos llamados “estados límites” o “niveles de performance” que en general están referidos a condiciones de colapso, o a condiciones de utilización en servicio.

Estados Limites Últimos (de colapso o rotura)i. Colapso de la estructura por rotura en lugar crítico.ii. Colapso de la estructura por grandes deformaciones localizadas en varios lugares

críticos, es decir formación de un mecanismo de colapso.iii. Perdida de equilibrio estático, es decir, volcamiento, deslizamiento, levantamiento por

subpresion, falla de anclajes.iv. Pandeo global de la estructura o loca de algún elemento.v. Inestabilidad debido a grandes desplazamientos o deformaciones.vi. Rotura por fatiga o solicitaciones dinámicas.

Estados Limites de Utilización en Servicioi. Deformaciones excesivas, en especial por flexión, que impiden el uso normal de la

estructura u originan daños en parte de la misma.ii. Fisuración excesiva.iii. Oscilaciones inadmisibles.iv. Filtraciones de agua o humedad.v. Corrosión del hormigón o del acero.

IncertidumbresSi las variables que intervienen en el comportamiento estructural, es decir las cargas y sus efectos internos, y la resistencia de la estructura, pudieran conocerse con precisión, la seguridad podría garantizarse suministrando una capacidad portante ligeramente superior a la requerida por las cargas conocidas. Sin embargo existen diversas fuentes de incertidumbre en el análisis, diseño y construcción de las estructuras.

1) Incertidumbres Fenomenológicas: presentes en proyectos novedosos que avanzan sobre el estado del arte y donde no hay experiencia previa, pudiendo aparecer eventos inimaginables.

2) Incertidumbres de Decisión: referido a si un estado límite ha sido superado o no, en función de lo que se considere tolerable.

3) Incertidumbre en el Modelo: tiene en cuenta la relación entre el comportamiento experimental observado y las predicciones del modelo matemático que representa a la estructura.

4) Incertidumbres en la Predicción: la variable real de la resistencia de los materiales y de las cargas que se van a producir durante la vida útil, solo pueden ser estimaciones en función de la estadística disponible y la experiencia.

5) Incertidumbres Físicas: referidas a la naturaleza aleatoria de las variables físicas (propiedades de los materiales, dimensiones, etc.). Este tipo de incertidumbre puede ser reducida pero no eliminada.

6) Incertidumbres Estadísticas: sobre los datos observados de una muestra se debe estimar una función matemática que describe su distribución, el valor medio, desvió estándar, etc. Como la muestra es finita, existen incertidumbres sobre los parámetros calculados.

7) Incertidumbres por Factores Humanos: por la variación natural en el desempeño de las tareas, y errores gruesos por ignorancia y negligencia.

La existencia de estas incertidumbres tiene como consecuencia que no se puede pensar en la seguridad absoluta, sino que el objetivo del diseño es lograr que la probabilidad de falla, esto es, la probabilidad que los estados limites sean superados, sea menor que un valor tolerable.

Formato Determinístico de los Códigos de DiseñoEl formato determinístico de verificación de la seguridad que presenta el reglamento CIRSOC 201 es:

Resistencia de Diseño≥Resistencia Requerida∅ Rn≥U

(3.1)

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∅ es el factor de reducción de resistencia, menor que la unidad. Considera las incertidumbres en

los cálculos de dimensionamiento y la importancia relativa de los elementos estructurales. Tiene en cuenta también las variaciones en la resistencia del material, en la mano de obra y en las dimensiones.

Rn es la resistencia nominal, o valor especificado, que se calcula de acuerdo a los

procedimientos del código, suponiendo que el elemento tendrá las dimensiones exactas y las propiedades de los materiales especificadas para ser utilizadas en los cálculos.

En la siguiente tabla se especifican los valores de ∅ prescriptos por el CIRSOC, donde ε t es la deformación de tracción en el acero más traccionado para la resistencia nominal.

Tipo de Solicitación ∅Flexión Compuesta

a) Secciones controladas por tracción ε t≥0,005b) Secciones controladas por compresión ε t≤0,002

- Elementos armados con zunchos- Elementos armados con otro tipo de armadura

c) Secciones intermedias 0,002<εt<0,005

0,90

0,700,65

interpolación

Corte y Torsión 0,75Aplastamiento del Hormigón (excepto en zona de anclaje de postesado y modelo de bielas) 0,65

Zona de Anclaje de Postesado 0,85Modelo de Bielas (puntuales, tensores, nodos) 0,75Flexión sin Carga Axial en Elementos Pretesados (longitud embebida del cordón es menor que la longitud de anclaje) 0,75

Flexión, Compresión, Corte y Aplastamiento en Hormigón Simple (sin armar) 0,55

U es la resistencia requerida que se calcula aplicando los factores de mayoracion de carga

apropiados a las cargas especificadas en el código (CIRSOC 101).

U=∑iγ i Si(3.2)

U=1,4(D+F ) U=1,2 (D+F+T )+1,6 (L+H )+0,5 (LroS o R) U=1,2D+1,6 (Lro So R )+( f 1Lo0,8W )

U=1,2D+1,6W+ f 1L+0,5 (Lr oS oR )(3.3) U=1,2D+1,0E+f 1 (L+Lr )+ f 2S

U=0,9D+1,6W +1,6H

U=0,9D+1,0E+1,6H

Dónde:D=¿ Carga Permanente

L=¿ Sobrecarga

W=¿ Carga de Viento

E=¿ Carga Sísmica

H=¿ Presión de Tierra

F=¿ Presión de Fluido

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T=¿ Efectos Ambientales (asentamientos, fluencia lenta, contracción de fragüe, cambios de temperatura)R=¿ Carga de Lluvia

S=¿ Carga de Nieve

Lr=¿ Sobrecarga sobre Cubierta

f 1=1,0 para lugares de concentración de público con sobrecarga mayor a 5kN/m2, playas de estacionamiento, y garajesf 1=0,5 para otras sobrecargas

f 2=0,7 para configuraciones particulares de cubierta que no permiten evacuar la nieve acumuladaf 1=0,2 para otras configuraciones de cubierta

Figura 3.1: Variación de ∅ en función de ε t y de la relación c /d t.

Además de las prescripciones indicadas en el CIRSOC 201, la ecuación ∅ Rn≥U debe considerarse en sentido generalizado, es decir puede estar formulada en el espacio de los esfuerzos internos y externos (momento flector, normal, corte, etc.), en el espacio de acciones (capacidad de carga), en el espacio de las tensiones, o en el espacio de cantidades geométricas (desplazamientos, flechas, anchos de fisuras, etc.).

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