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OPENCOURSEWAREINGENIERIA CIVIL

I.T. Obras Públicas / Ing. Caminos

Luis Bañón BlázquezProfesor ColaboradorFrancisco de Borja Varona MoyaProfesor Responsable de la AsignaturaDpto. de Ing. de la Construcción

Conocer las limitaciones funcionales a las que puede verse sometida una estructura y sus elementos vinculados

Definir los conceptosmanejados para realizar las comprobaciones de aptitud al servicio

Distinguir los diferentes tipos de deformaciones que pueden darse en estructuras metálicas

Verificar los diferentes Estados Límite de Servicio a los que se puede ver sometida una estructura, principalmente los de deformaciones y vibraciones

l_gbqfslp

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1. Finalidad de los ELS

2. ELS de deformaciones

3. Limitaciones en flechas

4. Limitaciones en desplomes

5. ELS de vibraciones

`lkqbkfalp

Exigencia básica SE‐2: Aptitud al servicio

Los objetivos de esta exigencia básica son:

Preservar la seguridad de las personas y asegurar un mínimo nivel de confort

Mantener las prestaciones de la estructura en el tiempo (durabilidad, funcionalidad, apariencia)

Evitar daños en elementos secundarios no estructurales inducidos por el comportamiento de la estructura

NK=cfk^ifa^a=ab=ilp=bip

“La aptitud al servicio será conforme con el uso previsto del edificio,de forma que no se produzcan deformaciones inadmisibles, selimite a un nivel aceptable la probabilidad de un comportamientodinámico inadmisible y no se produzcan degradaciones oanomalías inadmisibles.” [Art. 10.2 CTE Parte 1]

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En concreto, se debe actuar:

Limitando los daños en elementos constructivos no estructurales habituales, al limitar la deformación acumulada desde el momento de su puesta en obra (flecha activa)

Manteniendo la apariencia geométrica de la estructura, limitando las desviaciones por deformación total respectode la geometría con que el usuario reconoce a la estructura

Estados Límite de Servicio a considerar:

Deformaciones

Verticales (o flechas)  Elementos horizontales (vigas)

Horizontales (o desplomes)  Elementos verticales (soportes)

Vibraciones

NK=cfk^ifa^a=ab=ilp=bip

Contraflecha (w0)Flecha impuesta al elemento antes de entrar en carga. Se emplea para contrarrestar el valor de la flecha máxima

Flecha instantánea (w1+w3)Producida de forma inmediata al aplicar las acciones permanentes (w1) y variables (w3)

Flecha diferida (w2)Producida a lo largo del tiempo por el efecto de las acciones permanentes (de larga duración)

Flecha total (wT)Suma de las flechas instantáneas (w1 + w3) y diferida (w2)

Flecha activa (wact)Flecha que actúa sobre los elementos no estructurales que gravitan sobre la estructura deformada, de valor w2+w3

OK=bip=ab=abcloj^`flkbp

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Flecha máxima de una estructura:

Flecha activa en elementos no estructurales:

OK=bip=ab=abcloj^`flkbp

w0w1

w2

w3

wmáx

wT

w2

w3

wact

El CTE establece las siguientes limitaciones de flechas relativas en elementos estructurales entre dos puntos cualesquiera de la planta: [Art. 4.3.3.1 DB‐SE]

PK=ifjfq̂ `flkbp=bk=cib`e^p

CONCEPTO ELEMENTOSCOMBINACIÓN 

DE ELSw

FLECHA RELATIVA

Daños en elementos secundarios

Tabiques frágiles y pavimentos Característica  wact 1/500

Tabiques ordinarios o pavimentos rígidos con juntas

Característica wact 1/400

Resto de casos Característica  wact 1/300

Confort usuario Estructura horizontalFrecuente

(Corta duración)w3 1/350

Apariencia Estructura horizontalCasi Permanente(Larga duración)

wT 1/300

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El CTE establece las siguientes limitaciones en desplomes:[Art. 4.3.3.2 DB‐SE]

Por integridad de elementos constructivos:(Tomando la combinación característica)

Desplome total ≤ H/500

Desplome local ≤ hp/250

Por la apariencia de la obra:(Combinación casi permanente)

Desplome relativo ≤ 1/250

Estas limitaciones debensatisfacerse en dosdirecciones sensiblementeortogonales en planta

QK=ifjfq̂ `fþk=bk=abpmiljbp

Fenómeno producido por acciones dinámicas repetidas y prolongadas en el tiempo, como:

Ráfagas de viento en estructuras exentas

Tráfico en obras de paso elevado o inferior

Vibraciones de maquinaria

Comportamiento adecuado de la estructura frente a vibraciones:

La frecuencia de excitación (de la acción dinámica) debe alejarse de sus frecuencias propias o naturales para evitar que entre en resonancia

Asimismo, la frecuencia debe ser tal que no afecte al confort del usuario, elementos estructurales o al funcionamiento de equipos e instalaciones

RK=bip=ab=sf_o^`flkbp

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Tipos de vibraciones en estructuras:

ContinuasRegulares y de larga duración. Comunes en estructuras con máquinas en movimiento, movimientos rítmicos de personas, etc.

TransitoriasIrregulares y de corta duración. Usuales en estructuras destinados a viviendas, oficinas, enseñanza o usos comerciales

Se admite que un forjado es suficientemente rígido a efectos de confort, si la frecuencia propia del mismo es mayor de:

f > 8 Hz en gimnasios y polideportivos

f > 7 Hz en salas de fiesta y locales de pública concurrencia sinasientos fijos

f > 3,4 Hz en locales de espectáculos con asientos fijos

f < 1,6 ó f > 4,5 Hz en pasarelas elevadas para peatones

RK=bip=ab=sf_o^`flkbp

Verificación de la estructura (forjados):

Cálculo de la frecuencia natural del primer modo de vibración (f1):

Determinación del porcentaje de amortiguamientodisponible (ζ), según 7.2.2.4 DB‐SE‐A

Forjado (sólo estructura)  ζ = 3%

Forjado acabado(instalaciones, falsos techos, mobiliario…)  ζ = 6%

Forjado acabado + tabiquería  ζ = 12%

Cálculo de la aceleración máxima inicial en la vibración del forjado (a0), según 7.2.2.3 DB‐SE A

RK=bip=ab=sf_o^`flkbp

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RK=bip=ab=sf_o^`flkbp

I = 67 [N·s]M = 2/3 η·b·L

siendo,

I = Impulso mecánicoM = Masa vibrante eficazL = Luz viga biapoyadab = Ancho eficaz o sep.vigasη = Masa / ud. superficie

(valor cuasipermanente)

CONDICIÓN DE APOYO

BIAPOYADA O VIGA CONTINUA

APOYADA -EMPOTRADA

BIEMPOTRADA VOLADIZO

CB 1,57 2,45 3,56 0,58