Construcción: Seguridad Estructural del Acero, Madera, Fábricas y Hormigón
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SEGURIDAD ESTRUCTURAL DEL ACERO (S.E.-A)
Este documento básico se destina a verificar la seguridad estructural de los elementos metálicos realizados con acero en edificación. No se contemplan aspectos propios de otros campos de la construcción (puentes, silos, chimeneas, antenas, etc.), ni elementos que por su carácter específico requieran consideraciones especiales.
Este documento se refiere únicamente a la seguridad en condiciones adecuadas de utilización, incluyendo la durabilidad del acero. Otros aspectos como aislamiento térmico y acústico, o resistencia al fuego, quedan fuera de su alcance. Los aspectos de fabricación, montaje, control de calidad, conservación y mantenimiento se tratan solo en la medida necesaria para indicar las exigencias del proyecto de edificación.
DURABILIDAD DEL ACERO
1. Para prevenir la corrosión del acero se debe aplicar una estrategia global que considere de forma jerárquica al edificio en conjunto, estructura, elementos y detalles, evitando:
A. Que los sistemas de evacuación de agua no accesibles para su conservación afecten a los elementos estructurales.
B. La formación de rincones en nudos y uniones a elementos no estructurales que favorezcan la acumulación de residuos y suciedad.
C. El contacto directo con otros metales (aluminio de carpinterías y muros cortina).
D. Contacto directo con el yeso.
2. El proyecto de edificación indicará las protecciones adecuadas para evitar la corrosión interna y externa del edificio. Se definirán los ambientes y las especificaciones a cumplir, como pinturas, barnices de protección y sus sistemas de aplicación.
3. Los materiales protectores deben almacenarse y utilizarse según las instrucciones del fabricante, aplicándolos dentro de su periodo de vida útil y en el tiempo indicado.
4. Para la preparación de superficies y uso de herramientas se puede utilizar la norma UNE – ENV 1090/1997.
5. Las superficies que no se puedan limpiar por chorreado se cepillarán para eliminar la cascarilla de laminación, limpiando luego polvo, aceite y grasa.
6. Todos los abrasivos utilizados en la limpieza y preparación de superficies deben ser compatibles con los productos a emplear.
7. Los métodos de recubrimiento (metalización, galvanización, pintura) se especificarán y ejecutarán según la normativa específica y las instrucciones del fabricante. En su defecto, se usará la norma UNE-ENV 1090-1997.
8. Se definirán y cuidarán especialmente las superficies que deban resistir y transmitir esfuerzos por rozamiento, para soldadura, superficies inaccesibles y expuestas al exterior, en contacto con el hormigón, la terminación de superficies de acero resistentes a la corrosión atmosférica, el sellado de espacios en contacto con ambiente agresivo y el tratamiento de elementos de fijación. En caso de no tener especificaciones, se usará la norma UNE-ENV 1090/1997.
9. En estructuras donde sea necesario revisar la protección debido a las condiciones ambientales, el proyecto debe prever la inspección y mantenimiento de las protecciones, asegurando accesos y condiciones físicas necesarias.
PRODUCTOS LAMINADOS EN CALIENTE NO ALEADO PARA CONSTRUCCIONES METÁLICAS DE USO GENERAL
Espesor nominal t(mm) | |||||
Designación | t≤16 | 16 | 40 | Tensión de rotura | |
S 235 JR S 235 J0 S 235 J2 | 235 | 225 | 215 | 360 | |
S 275 JR S 275 J0 S 275 J2 | 275 | 265 | 255 | 410 | |
S 355 JR S 355 J0 S 355 J2 S 355 K2 | 355 | 345 | 335 | 470 | |
S 450 J0 | 450 | 430 | 410 | 550 |
Todos los aceros relacionados en este documento son soldables, requiriendo precauciones especiales solo en uniones entre chapas de gran espesor, espesores muy desiguales y condiciones difíciles de ejecución.
IMPERFECCIONES INICIALES DEL ACERO
Se debe comprobar la estabilidad lateral considerando el efecto de desvíos geométricos de fabricación y montaje, tensiones residuales (en uniones) y variaciones del límite elástico.
IMPERFECCIONES GEOMÉTRICAS: Analizar la estabilidad de la estructura de acero. El CTE establece considerar un desplome lineal en altura de L/200 si hay solo 2 soportes y una altura, L/400 si hay al menos 4 soportes y 3 alturas. En casos intermedios, L/300, donde L es la altura total de la construcción (constante) o la altura media si es variable.
CTE ESTRUCTURAS DE MADERA (C.T-M)
Ámbito de aplicación en el DB para la verificación de elementos estructurales en edificación.
DURABILIDAD DE LA MADERA
Se deben tomar medidas para garantizar la durabilidad de la estructura durante su vida útil en condiciones de uso adecuado. La durabilidad depende del detalle constructivo y del tratamiento.
PROTECCIÓN DE LA MADERA
La madera puede sufrir daños por agentes bióticos y abióticos.
Protección preventiva de la madera: ¿CLASE DE RIESGO? Es el grado de probabilidad de ataque biótico. Depende del grado de humedad al que estará sometida la madera.
CLASE DE RIESGO 1: Elemento estructural bajo cubierta, protegido de la intemperie y no expuesto a humedad. Contenido de humedad inferior al 20%. Ejemplos: elementos estructurales dentro de vivienda, sin contacto con humedad.
CLASE DE RIESGO 2: Elemento estructural bajo cubierta, protegido de la intemperie, pero con humedad igual o superior al 20% en parte o toda la superficie. Ejemplo: estructura de piscina cubierta.
CLASE DE RIESGO 3: Element
o estructural esta descubierto pero no en contacto con el suelo y sometido a una humidificación frecuente. Pero supera el contenido de humedad del 20%. Puente de trafico/peatonal y pérgolas.
CLASE DE RIESGO 4: Elemento estructural esta en contacto con el suelo o con el agua dulce y expuesto por tanto a una humidificación en las que se supera permanentemente el contenido del 20%. Ejemplo: construcciones en agua dulce, etc.
CLASE DE RIESGO 5: Situación con elemento estructural está permanentemente en contacto con agua salada. El % de humedad siempre es mayor del 20. Ejemplo: embarcadero.
- TIPOS DE PROTECCION FRENTE A AGENTES BIOTICOS Y METODOS DE IMPREGNACION:
A- SUPERFICIAL: Penetración media alcanzada por el protector es de 3 mm, siendo como mínimo de 1mm en cualquier punto de la superficie tratada.
B- MEDIA: Penetración media alcanzada por el protector superior a 3mm en cualquier zona tratada sin llegar al 75% del volumen impregnable.
C- PROFUNDA: Penetración media alcanzada por el protector igual o superior al 75% del volumen impregnable.
CLASE DE RIESGO 1 | Ningúna proteccion |
CLASE DE RIESGO 2 | Proteccion superficial |
CLASE DE RIESGO 3 | Protección media |
CLASE DE RIESGO 4 | Protección profunda |
CLASE DE RIESGO 5 | Protección profunda |
Algunas coníferas que se usan a menudo como elementos estructurales son difícilmente impregnables, salvo con procedimientos especiales ( abetos, piceas, cedro rojo, etc)
Con piezas de madera laminada dare protección superficial cuando la pieza este acabada y taladrada. El tratamiento medio se aplicara antes de la finalización de la pieza.
Rehabilitacion estructura de madera: A los tableros existentes protección media o profunda y a los tableros nuevos tratamiento superficial.
PROTECCION PREVENTIVA AGENTES ABIOTICOS:
1- El mejor sistema de protección frente a inclemencias atmosféricas es el diseño que evite que se produzcan defectos en la madera.
2- Si la clase de riesgo es igual o superior a 3 los elementos estructurales necesitan obligatoriamente ir protegidos.
3- En el exterior deben usarse productos de poro abierto como los lasures.
DURABILIDAD NATURAL E IMPREGNABILIDAD:
Cada especie y en concreto sus partes de albura y duramen determinado exigen una protección determinada, a la albura y duramen de cada especie se le llama durabilidad natural. Cada especie y zona tiene asociada también una impregnabilidad, es decir, una cierta capacidad de ser impregnada con mayor o menor profundidad. En el caso de empaparse la madera en obra debe constatarse que se entrega el producto conforme a los requisitos del proyecto. La albura o duramen de una especie no tiene porque requerir protección para una determinada clase de riesgo a pesar de lo que indicase la tabla anterior.
EJECUCION DE LA MADERA:
- MATERIALES: Antes de su uso en construcción la madera debe secarse en la medida de lo posible hasta alcanzar contenidos de humedad adecuados a la obra acabada.
Si los efectos de las contacciones o mermas no se consideran importantes o si han sido reemplazadas las partes de la estructura pueden aceptarse contenido de humedades mas elevados durante el montaje siempre que la madera pueda secarse al contenido de humedad deseado.
- DETALLES CONSTRUCTIVOS: De cara a la formación de juntas entre elementos y para elementos formados por elementos de coníferas, se consideraran las siguientes variaciones dimensionales de origen hidrotermico:
a- Para tableros contrachapados y en su plano las variaciones serán como máximo de valor 0.02 % por cada 1% de variación de contenido de humedad del mismo.
b- Para madera aserrada, laminada o microlaminada se podrá tomar por cada 1% de variación de contenido de humedad un valor de 0.01% en dirección longitudinal y 0.2% en la transversal.
A continuación se enumeran una serie de buenas practicas que mejoran notablemente la durabilidad de la estructura:
a- Evitar el contacto directo de la madera con el suelo, manteniendo una distancia de 20cms y disponiendo un material hidrófugo (barrera antihumedad).
b- Evitar que los arranques de soportes y arcos queden embebidos en hormigon y otro material de fabrica, colocándolos a distancia suficiente o con capas impermeables.
c- Ventilar los encuentros de las vigas con muros, manteniendo una separación minima de 15mm entre la superficie de la madera y el material del muro. El apoyo en base debe realizarse a través un material intermedio, que no transmita la posible humedad del muro.
d- Evitar uniones en las que se pueda acumular agua.
e- Proteger la cara superior de los elementos de madera que estén expuestos directamente a la intemperie y en los que pueda acumularse el agua, en el caso de utilizar una albardilla deberá permitir la aireación de la madera que cubre.
f- Evitar que las testas de los elementos estructurales de madera queden expuestos al agua de lluvia, ocultándolos cuando sea necesario con una pieza de remate protector.
g- Facilitar en general al conjunto de la cubierta rápida evacuación de las aguas de lluvias y disponer sistemas de desagües de las condensaciones en los lugares pertinentes.
3-Los posibles cambios de direcciones producidas por la hinchazón o merma de la madera, no deben quedar restringidas por los elementos que los unen.
a- En general, en piezas de canto superficie de 80 cm no deben utilizarse empalmes ni nudos rigidos realizados con placas de acero que coarten el movimiento de la madera.
b- Las soluciones con placas de acero y pernos quedan limitados a situaciones en las que se espera pequeños cambios de las condiciones higrotermicas del ambiente y el canto de los elementos estructurales no supera los 80 cm. Igualmente acontecen uniones de tipo corona en los nudos de unión de pilar/dintel en pórticos de madera laminada.
TIPOS DE MADERA:
1- Madera Maciza: Dentro de la madera maciza se incluye la madera aserrada y la madera de rollizo. La aserrada para uso en estructuras esta clasificada quedando asignada a una clase resistente. Son :
a) Para coníferas y chopos: C= 14 16 18 20 22 24 27 30 35 40 45 50.
b) Para frondosas: D= 30 35 40 50 60 70
Los números indican el valor de la resistencia característica flexion en N/mm2.
2- Laminada Encolada: Para su uso en estructura estará clasificada quedando asignada a una clase resistente. Las clases resistentes son:
a) Para madera laminada encolada homogénea GL24h GL28h GL32h GL36h.
b) Combinada GL24c, GL28c,GL32c,GL36c
3- Microlaminada: Para uso estructural deberá suministrarse con una clasificacion de los valores de las propiedades mecanicas y del efecto del tamaño del acuerdo con los planteamientos generales de este documento básico.
CTE – SE – F (FABRICAS)
Se refiere a las piezas pequeñas que van pegadas con un mortero, de ladrillo, de hormigón y de arcilla aligerada, bloques que contengan armaduras activas o pasivas en los morteros o refuerzos de hormigón armado. Quedan excluidos fabricas que no utilicen mortero (en seco), encadenado de zunchos, y fabricas de piedras que no tiene piedras regulares (mampostería).
EJECUCION DE MUROS:
- HUMECTACION DE LAS PIEZAS : Las piezas fundamentalmente de cerámica se humectaran antes de su empleo en la ejecución de la fabrica bien por aspersión o por inmersión durante unos minutos. La cantidad de agua embebida en la pieza debe ser la necesaria para que no varie la consistencia del mortero al ponerlo en contacto con la misma sin succionar agua de amasado ni incorporarla.
- COLOCACION DE LAS PIEZAS: Se colocaran siempre a restregón sobre una tortada de mortero, hasta que este rebase por la yaga y el tendel, no se moverá ninguna pieza después de efectuada durante la operación de restregón. Si fuera necesario corregir la operación de la posición de la pieza se quitara retirando también el mortero.
- RELLENO DE JUNTAS:
1- Una yaga se considera llena si el mortero maciza el grueso total de la pieza en al menos el 40% de su tizon, se considera hueca en caso contrario.
2- El mortero debe rellenar totalmente las juntas del tendel, salvo caso de tendel hueco y yaga en función del tipo de pieza usada.
3- Cuando se especifique la utilización de juntas delgadas las piezas se asentaron cuidadosamente para que las juntas mantengan el espesor establecido de manera uniforme.
4- El yagueado en su caso se realizara mientras el mortero este fresco .
Sin autorización expresa en muros de espesor menor que 200mm, las juntas no se reundiran en una profundidad mayor que 5mm. De procederse al rejuntado el mortero tendrá las mismas propiedades que el de asentar las piezas. Antes del rejuntado se cepillara el material suelto, y si es necesario sse humedecerá la fabiraca cuando se rasque la junta se tendrá cuidado en dejar la distancia sufiente entre cualquier hueco interior y la cara del mortero.
TEMA EHE:
HORMIGONES IMPLICADOS:
HORMIGON ARMADO/HORMIGON EN MASA: Siempre que estos superen una resistencia característica muy cercana a los limites de HA. Asi como también a h prefabricados que usen armaduras activas.
Armaduras activas : Aquellas de acero corrugado que se introducen en frabricas a la tensión requerida.
NO ENTRAN : hormigón pobre, hormigones prefabricados armadura pasica, hormigos pesados, hormigones de reflectarías(temperatura mayor de 70) ni para presas, hormigones con aridos de fibras
Densidades : 2,3-2,8 Tn/m3.
Resistencia característica: H-200 H-400 kg/cm2.
Simbologia: HA HM HP
Tamaño maximo del arido: en la vivienda de 20 mm salvo para la cimentación hasta 40mm.
ESPECIFICACION DEL HORMIGON:
A- Si el hormigón se ha pedido por propiedades:
1- Designacion del hormigón según EHE: HA-R/C/TM(mm)/A
2- Contenido de cemento en Kg/m3.
3- Relacion agua-cemento
B- Si el hormigón se ha designado por dosificaion:
1- Contenido de cemento, en kg/m3.
2- Relacion agua-cemento.
3- Tipo de ambiente.
Para elevar o trasladar el hormigón al punto exacto del vertido se pueden usar cubos de hormigonado(150-1000 litros) o por bombeo. Los cubos se usaran sobretodo para escaleras y forjados inclinados, el resto de estructuras por bombeo que pueden ser autobomba, bomba estacionaria o plumas bombas estacionarias.
No puede sobrepasar 40 grados la temperatura para hormigonar y si hay viento excesivo tampoco se puede. Hay que proteger el hormigón si hay riesgo de helada con telas de saco.
TIPOS DE CONTROL DEL HORMIGON:
Hay 3 tipos de controles según la norma EHE:
a- Control de nivel reducido: se usa para pequeñas obras, en edificios de 1 a 2 plantas con luces menores de 6 metros. Tambien en elementos que trabajen a flexion en edificios de máximo 4 plantas y luces menores de 6metros. Se toma siempre como resistencia del hormigón un máximo de 10N/mm2 siempre que no este en clases de exposición de ambiente 3 y 4. El coeficiente de seguridad del hormigón es 1,50.
b- Control de nivel 100%: Se puede aplicar en cualquier obra pero con la determinación de que en este caso hay que determinar todas las amasadas de la obra. No es un control que se suele aplicar ya que tiene un coste muy elevado, se emplea para casos en que haya mucha responsabilidad, elementos estructurales o en caso de que se realicen pocas amasadas para un determinado lote.
c- Control estadístico: Es el que mas se utiliza y es aplicable a todas las obras.
CONTROL DE EJECUCION:
Corresponde a la propiedad y dirección facultativa, la responsabilidad de asegurar la realización del control externo de la ejecución, el cual se adecuara al nivel correspondiente fijado en el proyecto , en función del valor adoptado .
1- Control de ejecución a nivel reducido: aplicable cuando no existe un seguimiento continuo y reiterativo de la obra.
2- Control de ejecución a nivel normal: Es el de aplicación general.
3- Control de ejecución a nivel intenso: Exige que el constructor posea un nivel de calidad propio, auditado de forma externa y que la ferraya y el prefabricado en caso de existir se elaboren en instalaciones industriales fijas con un sistema de certificación voluntaria. De no darse estas condiciones la dirección facultativa exigirá al constructor unos procedimientos específicos para la realización del control interno.
Para llevar a cabo el control, la obra se dividirá en lotes en edificación debe cumplir:
a- La superficie construida de cada lote será inferior a 500m2.
b- Un lote no incluirá mas de 2 plantas, aunque sumen menos de 500m2.
El control de ejecución consiste en la realizar una serie de inspecciones para cada lote:
a- N.C.reducido: Al menos una inspección por lote.
b- N.C.Normal: Al menos 2 inspecciones por lote.
c- N.C.Intenso: Al menos 3 inspecciones por lote.
Las comprobaciones que deben efectuarse sobre la ejecución son:
a- COMPROBACIONES PREVIAS AL COMIENZO DE LA EJECUCION:
1- Directorio de agentes involucrados.
2- Existencia de archivos de certificado de materiales, hojas de suministro, resultado de control, documentos de proyecto, sistema de clasificación de cambio de proyecto o información complementaria.
3- Exitencia de libros de registro y ordenes reglamentarias.
4- Comprobacion general de equipos con certificado de tarado en su caso.
5- Suministro y certificado de aptitud de materiales.
CONTROL DEL ACERO:
El control del acero en la EHE establece solo a 2 niveles; control a nivel reducido y control a nivel normal. Hay solo 2 niveles porque el acero para por muchos niveles y controlos por lo que no necesita un nivel superior.
Hay 2 denominaciones para el acero : B-400-S y B-500-S
DOCILIDAD DEL HORMIGON:
Es la capacida de este para adaptarse al molde que lo contiene, decimos que un hormigón tiene la docilidad necesaria cuando este rodea las armaduras, rellena los encofrados y no aparezcan coqueras.
La docilidad del hormigón aumenta si incremento la cantidad de agua, cemento y arena; y por la utilización de aridos redondeados y plastificantes. La docilidad del hormigón se valora determinando su consistencia, que es la facilidad que tiene un hormigón fresco para deformarse. La consistencia se determina por el cono de Abrams, un recipiente metalico con forma de cono truncado y altura de 30cm, la masa del cono experimenta una perdida de altura al vertirla que se mide en cm y en función de esa medida obtenemos distintas consistencias:
a- SECA asiento de 0 a 2cm vibrado energico.
b- PLASTICA asiento de 3 a 5 cm (mas menos 1 cm) vibrado normal.
c- BLANDA asiento de 6 a 9 (mas menos 1cm) vibrado picado.
d- FLUIDA asiento de 10-15 cm (mas menos 2 cm) vibrado picado de barra.
La EHE recomienda para edificación la consistencia plástica-blanda que son 6 cm, pero si lo que se desea es hormigonar una losa de escalera o un forjado inclinado se usara hormigón plástico-seco que son 3 cm.
Si el hormigón se va a bombear se pedirá consistencia fluida avisando a la central de hormigón es que se da para bombeo no solo para la consistencia sino también por el envio frecuente de camiones, con una bomba que pueden verter en la obra los 6 m3; los hay hasta de 9m3, en tan solo 10-15 minutos.