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ARTICULO 30º Proceso
general de cálculo
30.1. Generalidades
30.2. Estados límites últimos
30.3. Estados límites de utilización
30.1. Generalidades
Introducción de la seguridad: El proceso general de cálculo que se propone en esta Instrucción corresponde al conocido como método de los estados límites. Dicho cálculo trata de reducir a un valor suficientemente bajo la probabilidad, siempre existente, de que sean alcanzados una serie de estados límites, entendiendo como tales aquellos estados o situaciones de la estructura o de una parte de la misma tales que, de alcanzarse, ponen la estructura fuera de servicio (es decir, que deja de ser capaz de cumplir la función para la que fue construida).
El procedimiento de comprobación, para un cierto estado limite (ver 30.2 y 30.3) consiste en deducir, por una parte, el efecto de las acciones aplicadas a la estructura o a parte de ella y, por otra, la respuesta de tal estructura correspondiente a la situación límite en estudio. Comparando estas dos magnitudes, siempre que las acciones exteriores produzcan un efecto inferior a la respuesta correspondiente al estado límite, podrá afirmarse que está asegurado el comportamiento de la estructura frente a tal estado límite.
Con objeto de limitar convenientemente la probabilidad de que, en la realidad, el efecto de las acciones exteriores sea superior al previsto, o que la respuesta de la estructura resulte inferior a la calculada, el margen de seguridad correspondiente se introduce en los cálculos mediante unos coeficientes de ponderación que multiplican los valores característicos de las acciones y otros coeficientes de minoración que dividen los valores característicos de las propiedades resistentes de los materiales que constituyen la estructura.
En consecuencia, el proceso de cálculo preconizado en la presente Instrucción consiste en:
- Obtención del efecto Sd de las acciones exteriores, relativo al estado límite en estudio, a partir de los valores ponderados de las acciones características.
- Obtención de la respuesta Rd de la estructura, correspondiente al estado límite en estudio, a partir de los valores minorados de las características de los materiales,
- El criterio de aceptación consiste en la comprobación Rd ³ Sd.
Comentarios
En la presente Instrucción se dan los
criterios para desarrollar los cálculos correspondientes a los diferentes
estados límites definidos en 30.2 y 30.3 para las estructuras de hormigón en
masa o armado.
Aunque el criterio general de comprobación
indicado en el articulado consiste en la verificación de la condición Rd ³
Sd no siempre es posible,
en el estado actual de la técnica, o no siempre resulta práctico, la deducción
directa de Rd y Sd . Para tales casos se dan en los
apartados correspondientes criterios de cálculo que permiten dimensionar los
diferentes elementos de la estructura, en relación con el estado límite en
estudio, de forma que la desigualdad Rd
³ Sd.
quede cumplida automáticamente en cualquier caso. Tal ocurre, por ejemplo, con
el estado límite de anclaje, para el que en lugar de calcular la carga de
deslizamiento Rd de un
determinado anclaje de una armadura y compararla con la carga Sd que las acciones exteriores van a
ejercer sobre tal anclaje, se dan en el articulado correspondiente expresiones
que permiten dimensionar tales anclajes de forma que sean capaces de resistir,
sin deslizamientos perjudiciales, la carga correspondiente a la resistencia
total de las armaduras que han de anclar, teniendo en cuenta los coeficientes
prescritos de ponderación de cargas y resistencias.
La denominación de estados límites últimos engloba todos aquellos correspondientes a una puesta fuera de servicio de la estructura, por colapso o rotura de la misma o de una parte de ella.
Dentro de este grupo se incluyen:
-Estado límite de equilibrio, definido por la pérdida de estabilidad estática de una parte o del conjunto de la estructura, considerada como un cuerpo rígido. (Se estudia a nivel de estructura o elemento estructural completo.)
-Estados límites de agotamiento o de rotura, definidos por el agotamiento resistente o la deformación plástica excesiva de una o varias secciones de los elementos de la estructura. Cabe considerar el agotamiento por solicitaciones normales y por solicitaciones tangentes. (Se estudian a nivel de sección de elemento estructural)
-Estado límite de inestabilidad o de pandeo de una parte o del conjunto de la estructura. (Se estudia a nivel de elemento estructural.)
-Estado límite de adherencia, caracterizado por la rotura de la adherencia entre las armaduras de acero y el hormigón que las rodea. (Se estudia a nivel de sección.).
-Estado límite de anclaje, caracterizado por el cedimiento de un anclaje. (Se estudia de forma local en las zonas de anclaje).
-Estado límite de fatiga, caracterizado por la rotura de uno o varios materiales de la estructura por efecto de la fatiga bajo la acción de cargas repetidas. (Se estudia a nivel de sección).
Comentarios
Los daños que se ocasionarían si se alcanzase
uno de los estados límites últimos indicados en el presente artículo son
siempre muy graves, sobre todo teniendo en cuenta la posibilidad de pérdida de
vidas humanas que ello entraña. En consecuencia, los coeficientes de
ponderación de cargas y de minoración de resistencias que se prescriben más
adelante son elevados, con objeto de reducir a un valor mínimo la probabilidad
de que en la realidad sea alcanzado uno de tales estados límites.
30.3. Estados
límites de utilización
Se incluyen bajo la denominación de estados límites de utilización todas aquellas situaciones de la estructura para las que la misma queda fuera de servicio por razones de durabilidad funcionales o estéticas.
Por razón de durabilidad se incluyen el estado límite de fisuración controlada, caracterizado por el hecho de que la abertura máxima de las fisuras en una pieza alcance un determinado valor límite, función de las condiciones ambientales en que tal pieza se encuentra. (Se estudia a nivel de sección de la pieza).
Relacionados con las condiciones funcionales que ha de cump!ir la estructura se encuentran los siguientes:
Estado límite de deformación caracterizado
por alcanzarse un determinado movimiento (flechas, giros) en un elemento de la
estructura. (Se estudia a nivel de estructura o elemento estructural).
Estado límite de vibraciones,
caracterizado por la producción en la estructura de vibraciones de una
determinada amplitud o frecuencia. (Se estudia a nivel de estructura 0 elemento
estructural).
Por razones estéticas los estados límites de utilización pueden identificarse con los de aparición y abertura de fisuras o con el de deformación dejándose a juicio del proyectista la definición que en cada caso se haga de cada uno de ellos.
Comentarios
Los efectos de la fisuración frente a los
cuales es necesario tomar precauciones especiales pueden ser de dos tipos
diferentes: los que afectan al funcionalismo de la estructura y los que afectan
a su durabilidad. En el primer caso pueden incluirse, por ejemplo, las
condiciones de estanquidad y, en el segundo, la posible corrosión de las
armaduras, fenómenos de fatiga, etc.
La consideración de estados límites por
razones estéticas queda subordinada a la voluntad del proyectista.
Los valores de las deformaciones o vibraciones
que caracterizan los correspondientes estados límites son función de la
utilización de la propia estructura. En ciertos casos, estos valores vienen
definidos en las normas relativas al proyecto de determinadas estructuras
(tales como edificios, puentes, etc.) y en otros vendrán determinados por las
condiciones de utilización de la misma (como es el caso de las estructuras
industriales).
Dado que en el caso de alcanzarse uno de los
estados límites de utilización reseñados, los daños que se producen son, en
general, reparables y no afectan a vidas humanas, los márgenes de seguridad
adoptados para estas comprobaciones son menores que los utilizados en el
estudio de los estados límites últimos.
