PLAN DE FORMACIÓN DEL CÓDIGO TÉCNICO DE LA EDIFICACIÓN ACCIÓN 4 CSCAE Curso 6. DB SE SE + AE y...
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PLAN DE FORMACIÓN DEL CÓDIGO TÉCNICO DE LA EDIFICACIÓN
ACCIÓN 4CSCAE
Curso 6. DB SE SE + AE y A.
Documento Básico SE y AESeguridad Estructural y Acciones en la Edificación
Aplicación Práctica.
Ponente:Antonio González Sánchez
Doctor ArquitectoProfesor T.U. en el Área de MMCT de Estructuras
Universidad de Alicante
3.1. Definición Geométrica de una Estructura de Edificación.
Se va a analizar las cargas sobre una estructura de edificación con las siguientes características:
3. DB SE y AE. Aplicación Práctica.
DATOS:
•Edificación abierta, situada en el litoral de Alicante.•Estructura totalmente de Hormigón Armado (H.A.); HA 25 para la estructura aérea y HA 30 para la cimentación.•Consta de 10 plantas sobre rasante y un sótano.•Forjado unidireccional con vigas planas, y cimentación sobre losa de cimentación.•Canto del forjado 27 cms (22+5 cms). ((L=500)/20 = 25; se ha redondeado a 27 cms.)•Peso propio del forjado 3,35 KN/m2. (335 Kp/m2).
DATOS SISMICOS:
•Aceleración básica: ab=0,14.g (Alicante/Alacant).•Coeficiente de contribución (cercanía a la falla de las Azores); K=1.•Coeficiente cronológico: Construcción de importancia normal: ρ=1.•Coeficiente de terreno; Terreno Tipo II; C=1,3.•Reducción de las sobrecargas, 0,5; viviendas.•Periodo fundamental de vibración de la estructura: T1=TF=0,09.n=0,09.10=0,9 segundos.•Amortiguamiento; Ω=5%.•Coeficiente de ductilidad; μ=2, ductilidad baja.•Método simplificado NCSE 02, fuerzas estáticas equivalentes.
Planta de estructura tipo.
Axonométrica estructura
Acciones consideradas:
PLANTA SÓTANO
Tipo de Carga Nomenclatura Valor Uniformemente Repartido Valor Concentrado
Peso Propio Forjado G1 - -
Peso Propio Solado.
(Microaglomerado) G2
1 KN/m2 -
Peso Propio Tabiquería - -
Sobrecarga de uso Q1 2 KN/m2 20 KN
PLANTA BAJA
Tipo de Carga Nomenclatura Valor Uniformemente Repartido Valor Concentrado
Peso Propio Forjado
(22+5=27 cms)G1 3,35 KN/m2 -
Peso Propio Solado.
(Terrazo o similar)G2
1 KN/m2 -
Peso Propio Tabiquería
(Tabicón del 9)0,8 KN/m2 -
Sobrecarga de uso Q2 3 KN/m2 2 KN
PLANTA TIPO (De la 1 a la 9)
Tipo de Carga Nomenclatura Valor Uniformemente Repartido Valor Concentrado
Peso Propio Forjado
(22+5=27 cms)G1 3,35 KN/m2 -
Peso Propio Solado.
(Terrazo o similar)G2
1 KN/m2 -
Peso Propio Tabiquería
(Tabicón del 9)1 KN/m2 -
Sobrecarga de uso Q3 2 KN/m2 2 KN
PLANTA CUBIERTA
Tipo de Carga Nomenclatura Valor Uniformemente Repartido Valor Concentrado
Peso Propio Forjado
(22+5=27 cms)G1 3,35 KN/m2 -
Peso Propio CubiertaCubierta plana transitable invertida, con grava.
G3 2,8 KN/m2 -
Nieve (Alicante).Se considera concomitante con la sobrecarga de uso
Q4 0,2 KN/m2 -
Sobrecarga de usoSólo mantenimiento
Q5 1 KN/m2 2 KN
ESCALERAS
Tipo de Carga Nomenclatura Valor Uniformemente Repartido Valor Concentrado
Peso Propio Losa
(20 cms espesor)G4 5 KN/m2 -
Peso Propio Solado
(Terrazo o similar)G5
1 KN/m2 -
Peso Propio Peldañeado
1 KN/m2 -
Sobrecarga de uso Q6 3 KN/m2 (2+1) 2 KN
LOSA ASCENSOR
Tipo de Carga Nomenclatura Valor Uniformemente Repartido Valor Concentrado
Peso Propio Losa
(30 cms espesor)G6 7,5 KN/m2 -
Peso Propio Solado - -
Peso Propio maquinaria ascensor
G7 45 KN/m2 -
Sobrecarga de uso - -
PESOS PROPIOS CERRAMIENTOS (Se consideran h=2,70 m; altura media)
Tipo de Carga Nomenclatura Valor Uniformemente Repartido
Cerramientos caja de escalera y ascensor.Ladrillo perforado 1 hasta, 24 cms, más recubrimientos. (3,7+0,2x2)x2,7
G8 11 KN/m
Cerramientos exteriores.Tabicón del 9, más citara 11,5 cms, más revestimientos más aislante.(1,1+1,5+0,2x2+0,1)x2,7
G98,40 KN/m
Cerramientos medianeras y particiones interiores entre distintas propiedades.Tabicón del 9, dos hojas, más revestimientos más aislante.(1,1x2+0,2x2+0,1)x2,7
G10 7,30 KN/m
Antepechos en balcones y cubiertas.1 citara más revestimientos(1,5+0,2x2)x1,5
G11 2,85 KN/m
AntepechosQH8 0,80 KN/m
QV9 2 KN/m
No se han considerado las acciones reológicas por retracción y fluencia del HA, ya que se han hecho las juntas de hormigonado pertinentes.
Tampoco se ha considerado las acciones térmicas por no tener ninguna dimensión mayor de 40 m.
Caso de sobrepasar este valor de 40 metros, es recomendable disponer de JDE, para no considerar esta hipótesis.
Como acción accidental, se ha considerado el Sismo, con los datos indicados para la ciudad de Alicante.
Como sobrecarga de viento se han considerado los siguientes valores según CTE DB SE AE:
215
30
B
HEsbeltez del edificio en la dirección “Y” del viento:
Situación borde del Mar Grado Aspereza I
22 /88,08,02,2/5,0.. mKNmKNccqq pebe Barlovento abajo del edifico:
Barlovento arriba del edifico:22 /40,18,05,3/5,0.. mKNmKNccqq pebe
Sotavento arriba del edifico:
Sotavento abajo del edifico:22 /715,065,02,2/5,0.. mKNmKNccqq sebe
22 /14,165,05,3/5,0.. mKNmKNccqq sebe Estos valores de empuje del viento han aumentado notablemente en algunos casos (del orden del doble o más), con respecto a la NBE AE 88.Para el caso que nos ocupa, se tienen 254 Kpm2 en la parte más alta del edificio; lo que equivale a una velocidad del viento de 227 Km/h (Huracán)
Pórtico Y2, definición geométrica:
Geometría pórtico Y2
Pórtico Y2, Hipótesis 1, Verticales permanentes:
Cargas Momentos Flectores Cortantes Normales
Pórtico Y2, Hipótesis 2, Verticales variables:
Cargas Momentos Flectores Cortantes Normales
Pórtico Y2, Hipótesis 3, Viento +Y:
Cargas Momentos Flectores Cortantes
Pórtico Y2, Hipótesis 4, Viento -Y:
Normales Desplazamientos Momentos Flectores
Pórtico Y2, Hipótesis 5, Sismo +Y:
Cargas Momentos Flectores Cortantes
Pórtico Y2, Hipótesis 5, Sismo +Y:
Normales Desplazamientos
Se va a dimensionar la viga que va del pilar P8 al pilar P14, del forjado F6, y el soporte P2 de planta baja que va del F1 al F2.
Viga P8 a P14, forjado F6. (Sección B; apoyo Derecho).
Hipótesis Axil (KN) Cortante (KN) Momento Flector (KNm) Desplazamiento Horizontal máximo
H1 Verticales G +1,63 -79,30 -55,70 -0,99 cms
H2 Verticales Q +0,52 -25,60 -18,10 -0,43 cms
H3 Viento +Y -13,52 -30,05 -75,10 +5,01 cms
H4 Viento -Y -13,52 +30,05 +75,10 -5,01 cms
H5 Sismo +Y -48,01 -89,2 -223 (-22,3 mT) +21,29 cms
H6 Sismo -Y -48,01 +89,2 +223 -21,29 cms
ikjOi
IQKQPjkj
jG QQPG ,,1
,1,1,,1
, .....
Capacidad portante; para dimensional a flexión la sección “B” en ELU, las combinaciones serian:Situación persistente o transitoria.
KNm94,169)10,75.(60,0.5,1)10,18.(50,1)70,55.(35,1
KNm85,206)10,18.(70,0.5,1)10,75.(50,1)70,55.(35,1
iki
idjkj
QAPG ,1
,2,1
.
Capacidad portante; para dimensional a flexión la sección “B” en ELU, las combinaciones serian:Situación accidental sísmica.
KNm13,284)10,75.(0)10,18.(3,0)223.(1)70,55.(1
La combinación más desfavorable para el dimensionado de la armadura de negativos en el apoyo “B” sería la de la acción sísmica:
Habría que comprobar ahora el valor del momento positivo en el apoyo “B”, ya que el momento flector producido por el sismo cambia el signo del flector en el apoyo:
KNm3,167)10,75.(0)10,18.(0)223.(1)70,55.(1
Saldría una sección con el siguiente armado para la viga tipo:
Aptitud al servicio:Desplome total (acciones de corta duración que pueden resultar irreversibles):
ikiOi
Kjkj
QQPG ,,1
1,,1
..
Los desplomes producidos por las cargas verticales, son pequeños, el desplome producido por la acción del viento (H3 y H4) se sumaria al desplome de las cargas verticales.
4773,6
3000
43,0.7,001,599,0
3000
H Casi cumple, esta en el limite,
habría que rigidizar un poco la estructura
Si se considera ahora el desplome producido por el sismo:
1379,21
3000H
Con un sismo de cierta importancia nunca va a cumplir.Se ha incluido sólo el desplome total producido por el sismo.
Aptitud al servicio:Flecha activa a tiempo infinito, tipo casi permanente:
)(1875,1178
5.5,37 2
0 státicoMomentoIsoKNmM
ikii
jkj
QPG ,,21
,1
..
mKNq /5,3711.3,02,34.1
KNmlqlq
MMM BA 31,7033,13
.
8
..60,0.60,0
22
0
KNmlqlq
MMC 875,4620
.
8
..60,0.40,0
22
0
2/30000 mmNEc
eeinstc IE
lM
IE
lqf
.
.
8
1
.
..
384
5 24
,
43 11481727.7012
1cmIb
470000.60,0 cmII be
mmf instc 06,410.7.10.3
5000.10.31,70
8
1
10.70000.30000
5000.5,37.
384
584
26
4
4
,
mmmmff instctotal 66,16300
50009,1006,4.7,2.7,2 ,
mmmmff instcactiva 10500
50001,706,4.75,1.75,1 ,
Flecha total instantánea en centro luz.
Inercia bruta sección H.A.
Inercia efectiva sección H.A.
Flecha total instantánea más diferida en centro luz.
Flecha total activa en centro luz.
Se va a dimensionar ahora el soporte P2 de planta baja que va del F1 al F2.
Pilar P2, de F1 a F2, sección más solicitada.
Hipótesis Axil (KN) Cortante (KN) Momento Flector (KNm)
H1 Verticales G -1983 15,5 44,2
H2 Verticales Q -544 6,16 20,7
H3 Viento +Y +233 -39 -163
H4 Viento -Y -233 39 163
H5 Sismo +Y +996 -141 -618
H6 Sismo -Y -996 141 618 (61,8 Tm).
Para los axiles el criterio de signos que se sigue para esfuerzos internos, es el clásico de la Resistencia de Materiales, positivo tracción, negativo compresión.
Capacidad portante; para dimensional a flexo-compresión el soporte en ELU, las combinaciones serian:
Situación persistente o transitoria.
KN3702)233.(5,1.6,0)544.(50,1)1983.(35,1
KNm326)163.(5,1)7,20.(50,1.7,0)2,44.(35,1
KN3597)233.(5,1)544.(7,0.50,1)1983.(35,1
La Combinación más desfavorable es:
Nd=-3702 KNMd=326 KNm
El armado del soporte sería:
Nd=-3702 KNMd= 326 KNm
As,total.fyd=1661,68 KN (4Ǿ25+8Ǿ20)
Situación accidental sísmica.
KN3523)233.(0)996.(1)544.(1)1983.(1 KNm9,682)163.(0)618()7,20.(1)2,44.(1
La Combinación más desfavorable es la sísmica:
Nd=-3523 KNMd=683 KNm
El soporte no se descomprime. (-1983-0,3.544+996=-1150,2)El armado del soporte sería:
Nd=-3523 KNMd= 683 KNm
As,total.fyd=2878,57 KN (10Ǿ25+10Ǿ20)
Impacto de vehículos en los soportes de sótano.
KNml
baPM A 94,19
3
35,2.65,0.50..2
2
2
2
KNml
baPM B 51,5
3
35,2.65,0.50..2
2
2
2
KNml
baPMC 64,8
3
35,2.65,0.50..3
22
3
22
El máximo momento producido es sobre 20KNm, esto da un armado adicional en los soportes de planta baja del orden:
KNz
MfA dyds 100
05,0.24,0
50,1.20.
Añadiendo 2Ǿ12 ó 2 Ǿ 16 por cara en los soportes de planta sótano, son suficientes para absorber el impacto de los vehículos.Se podría mejorar añadiendo una armadura de piel en el recubrimiento.
Comprobación del CTE DB SI, para la estructura de H.A.:
Según Tabla 3.1, del DB SI, al ser una edificación residencial se necesitan en el sótano una R120, y al tener la altura de evacuación mayor o igual a 28 m (estrictamente serían 27 metros), el resto de la estructura también necesita una resistencia al fuego R120.
Basándose en las tablas del Anejo C, para estructuras de H.A., se tiene que:
ElementoDimensiones mínimas y
recubrimiento (mm)Resistencia al fuego
Soportes 400/40 > R120
Vigas Planas 270/40 > R120
Nervios forjados unidireccionales
270/35 > R120
Todos los elementos estructurales se ven mejorados con una capa de al menos 10 mm de espesor de yeso continua, que equivale a una capa de 18 mm de hormigón.
Con lo cual todos los elementos estructurales cumplen la resistencia al fuego exigida
PLAN DE FORMACIÓN DEL CÓDIGO TÉCNICO DE LA EDIFICACIÓN
ACCIÓN 4CSCAE
Curso 6. DB SE SE + AE y A.
Gracias por la atención prestada.