TÍTULO I. Bases del proyecto

CAPÍTULO II
Principios generales y Método de los Estados Límite

    Artículo 5º Requisitos esenciales

    Una estructura debe ser proyectada y construida para que, con una seguridad aceptable, sea capaz de soportar todas las acciones que la puedan solicitar durante la construcción y el período de vida útil previsto en el proyecto, así como la agresividad del ambiente.

    Una estructura debe, también, ser concebida de manera que las consecuencias de acciones excepcionales tales como explosiones o impactos, así como de errores, no produzcan daños desproporcionados en relación a la causa que los ha originado.

    En síntesis, durante su vida útil, los requisitos esenciales a los que, al menos, debe dar respuesta, una estructura son: resistencia mecánica y estabilidad, seguridad en caso de incendio, higiene, salud y medio ambiente, y seguridad de uso.

    Los anteriores requisitos se satisfarán mediante un proyecto correcto que incluya una adecuada selección de la solución estructural y de los materiales de construcción, una ejecución cuidadosa conforme al proyecto, un control adecuado del proyecto, de la ejecución y de la explotación así como un uso y mantenimiento apropiados.

     

    Artículo 6º Criterios de seguridad

    6.1 Principios

    La seguridad de una estructura frente a un riesgo puede ser expresada en términos de la probabilidad global de fallo, que está ligada a un determinado índice de fiabilidad.

    En la presente Instrucción se asegura la fiabilidad requerida adoptando el Método de los Estados Límite (Artículo 8º). Este método permite tener en cuenta de manera sencilla el carácter aleatorio de las variables de solicitación, de resistencia y dimensionales que intervienen en el cálculo. El valor de cálculo de una variable se obtiene a partir de su principal valor representativo, ponderándolo mediante su correspondiente coeficiente parcial de seguridad.

    Los coeficientes parciales de seguridad no tienen en cuenta la influencia de posibles errores humanos groseros. Estos fallos deben ser evitados mediante mecanismos adecuados de control de calidad que deberán abarcar todas las actividades relacionadas con el proyecto, la ejecución, el uso y el mantenimiento de una estructura.

    6.2 Comprobación estructural mediante procedimientos de cálculo

    La comprobación estructural mediante cálculo representa una de las posibles medidas para garantizar la seguridad de una estructura y es el sistema que se propone en esta Instrucción.

    6.3 Comprobación estructural mediante ensayos

    En casos donde las reglas de la presente Instrucción no sean suficientes o donde los resultados de ensayos pueden llevar a una economía significativa de una estructura, existe también la posibilidad de abordar el dimensionamiento estructural mediante ensayos.

    Este procedimiento no está desarrollado explícitamente en esta Instrucción y por lo tanto deberá consultarse en la bibliografía especializada.

     

    Artículo 7º Situaciones de proyecto

    Las situaciones de proyecto a considerar son las que se indican a continuación:

- Situaciones persistentes, que corresponden a las condiciones de uso normal de la estructura.

- Situaciones transitorias, como son las que se producen durante la construcción o reparación de la estructura.

- Situaciones accidentales, que corresponden a condiciones excepcionales aplicables a la estructura.

     

    Artículo 8º Bases de cálculo

    8.1 El método de los Estados Límite

    8.1.1 Estados Límite

    Se definen como Estados Límite aquellas situaciones para las que, de ser superadas, puede considerarse que la estructura no cumple alguna de las funciones para las que ha sido proyectada.

    Generalmente, los Estados Límite se clasifican en:

- Estados Límite Últimos

- Estados Límite de Servicio

    Debe comprobarse que una estructura no supere ninguno de los Estados Límite anteriormente definidos en cualquiera de las situaciones de proyecto indicadas en el Artículo 7º, considerando los valores de cálculo de las acciones, de las características de los materiales y de los datos geométricos:

    El procedimiento de comprobación, para un cierto Estado Límite, 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 la estructura para la situación limite en estudio. El Estado Límite quedará garantizado si se verifica, con una fiabilidad aceptable, que la respuesta estructural no es inferior que el efecto de las acciones aplicadas.

    Para la determinación del efecto de las acciones deben considerarse las acciones de cálculo combinadas según los criterios expuestos en el Capítulo III y los datos geométricos según se definen en el Artículo 16º y debe realizarse un análisis estructural de acuerdo con los criterios expuestos en el Capítulo V.

    Para la determinación de la respuesta estructural deben considerarse los distintos criterios definidos en el Título 4º, teniendo en cuenta los valores de cálculo de los materiales y de los datos geométricos, de acuerdo con lo expuesto en el Capítulo IV.

    La definición de las acciones actuantes en las estructuras se establece en las respectivas Instrucciones, Reglamentos, Normas Básicas, etc., relativas a acciones. En esta Instrucción se fijan, en general, dado que resultan imprescindibles para su utilización, reglas para la definición de los valores de cálculo de las acciones y sus combinaciones, siempre que las correspondientes Instrucciones de acciones no indiquen otra cosa.

    8.1.2 Estados Límite Últimos

    La denominación de Estados Límite Últimos engloba todos aquellos que producen una puesta fuera de servicio de la estructura, por colapso o rotura de la misma o de una parte de ella.

    Como Estados Límite Últimos deben considerarse los debidos a:

- fallo por deformaciones plásticas excesivas, rotura o pérdida de la estabilidad de la estructura o parte de ella;

- pérdida del equilibrio de la estructura o parte de ella, considerada como un sólido rígido;

- fallo por acumulación de deformaciones o fisuración progresiva bajo cargas repetidas.

    En la comprobación de los Estados Límite Últimos que consideran la rotura de una sección o elemento, se debe satisfacer la condición:

Rd ³ Sd

donde:
Rd - Valor de cálculo de la respuesta estructural.
Sd - Valor de cálculo del efecto de las acciones.

    Para la evaluación del Estado Límite de Equilibrio (Artículo 41º) se debe satisfacer la condición:

Ed,estab ³ Ed,desestab

donde:
Ed,estab - Valor de cálculo de los efectos de las acciones estabilizadoras.
Ed,desestab - Valor de cálculo de los efectos de las acciones desestabilizadoras.

    El Estado Límite de Fatiga (Artículo 48º) está relacionado con los daños que puede sufrir una estructura como consecuencia de solicitaciones variables repetidas.

    En la comprobación del Estado Límite de Fatiga se debe satisfacer la condición:

RF ³ SF

donde:
RF - Valor de cálculo de la resistencia a fatiga.
SF - Valor de cálculo del efecto de las acciones de fatiga.

    8.1.3 Estados Límite de Servicio

    Se incluyen bajo la denominación de Estados Límite de Servicio todas aquellas situaciones de la estructura para las que no se cumplen los requisitos de funcionalidad, de comodidad, de durabilidad o de aspecto requeridos.

    En la comprobación de los Estados Límite de Servicio se debe satisfacer la condición:

Cd > Ed

donde:
Cd - Valor límite admisible para el Estado Límite a comprobar (deformaciones, vibraciones, abertura de fisura, etc.).
Ed - Valor de cálculo del efecto de las acciones (tensiones, nivel de vibración, abertura de fisura, etc.).

    8.2 Bases de cálculo orientadas a la durabilidad

    Antes de comenzar el proyecto, se deberá identificar el tipo de ambiente que defina la agresividad a la que va a estar sometido cada elemento estructural.

    Para conseguir una durabilidad adecuada, se deberá establecer en el proyecto, y en función del tipo de ambiente, una estrategia acorde con los criterios expuestos en el Capítulo Vll.

    8.2.1 Definición del tipo de ambiente

    El tipo de ambiente al que está sometido un elemento estructural viene definido por el conjunto de condiciones físicas y químicas a las que está expuesto, y que puede llegar a provocar su degradación como consecuencia de efectos diferentes a los de las cargas y solicitaciones consideradas en el análisis estructural.

    El tipo de ambiente viene definido por la combinación de:

- una de las clases generales de exposición, frente a la corrosión de las armaduras, de acuerdo con 8.2.2.

- las clases específicas de exposición relativas a los otros procesos de degradación que procedan para cada caso, de entre las definidas en 8.2.3.

    En el caso de que un elemento estructural esté sometido a alguna clase específica de exposición, en la designación del tipo de ambiente se deberán reflejar todas las clases, unidas mediante el signo de adición "+".

    Cuando una estructura contenga elementos con diferentes tipos de ambiente, el proyectista deberá definir algunos grupos con los elementos estructurales que presenten características similares de exposición ambiental. Para ello, siempre que sea posible, se agruparán elementos del mismo tipo (por ejemplo, pilares, vigas de cubierta, cimentación, etc.), cuidando además que los criterios seguidos sean congruentes con los aspectos propios de la fase de ejecución.

    Para cada grupo, se identificará la clase o, en su caso, la combinación de clases, que definen la agresividad del ambiente al que se encuentran sometidos sus elementos.

    8.2.2 Clases generales de exposición ambiental en relación con la corrosión de armaduras

    Todo elemento estructural está sometido a una única clase o subclase general de exposición.

    A los efectos de esta Instrucción, se definen como clases generales de exposición las que se refieren exclusivamente a procesos relacionados con la corrosión de armaduras y se incluyen en la Tabla 8.2.2.

    8.2.3 Clases específicas de exposición ambiental en relación con otros procesos de degradación distintos de la corrosión,

    Además de las clases recogidas en 8.2.2, se establece otra serie de clases específicas de exposición que están relacionadas con otros procesos de deterioro del hormigón distintos de la corrosión de las armaduras (tabla 8.2.3.a).

    Un elemento puede estar sometido a ninguna, a una o a varias clases específicas de exposición relativas a otros procesos de degradación del hormigón.

    Por el contrario, un elemento no podrá estar sometido simultáneamente a más de una de las subclases definidas para cada clase especifica de exposición.

    En el caso de estructuras sometidas a ataque químico (clase Q), la agresividad se clasificará de acuerdo con los criterios recogidos en la tabla 8.2.3.b.

     

Tabla 8.2.2
Clases generales de exposición relativas a la corrosión de las armaduras

CLASE GENERAL DE EXPOSICIÓN

DESCRIPCIÓN.

EJEMPLOS

Clase

Subclase

Designación

Tipo de proceso

no agresiva

I

ninguno

- interiores de edificios no sometidos a condensaciones.
- elementos de hormigón en masa

- interiores de edificios, protegidos de la intemperie

normal

humedad alta

IIa

corrosión de origen diferente de los cloruros

- interiores sometidos a humedades relativas medias altas (>65%) o a condensaciones
- exteriores en ausencia de cloruros, y expuestos a lluvia en zonas con precipitación media anual inferior a 600mm.
- elementos enterrados o sumergidos.

- sótanos no ventilados
- cimentaciones
- tableros y pilas de puentes en zonas con precipitación media anual inferior a 600mm.
- elementos de hormigón en cubiertas de edificios

humedad media

IIb

corrosión de origen diferente de los cloruros

- exteriores en ausencia de cloruros, y sometidos a la acción del agua de lluvia en zonas con precipitación media anual inferior a 600m

- construcciones exteriores protegidas de la lluvia
- tableros y pilas de puentes en zonas con precipitación media anual superior a 600mm.

marina

aérea

IIIa

corrosión por cloruros

- elementos de estructuras marinas, por encima del nivel de pleamar
- elementos exteriores de estructuras situadas en las proximidades de la línea costera (a menos de 5 Km.)

- edificaciones en las proximidades de la costa
-.puentes en las proximidades de la costa
- zonas aéreas de diques, pantalanes y otras obras de defensa litoral
- instalaciones portuarias

sumergida

IIIb

corrosión por cloruros

- elementos de estructuras marinas sumergidas permanentemente, por debajo del nivel mínimo de bajamar

- zonas sumergidas de diques, pantalanes y otras obras de defensa litoral
- cimentaciones y zonas sumergidas de pilas de puentes en el mar

en zona de mareas

IIIc

corrosión por cloruros

- elementos de estructuras marinas situadas en la zona de carrera de mareas

- zonas situadas en el recorrido de marea de diques, pantalanes y otras obras de defensa litoral
- zonas de pilas de puentes sobre el mar, situadas en el recorrido de la marea.

con cloruros de origen diferente del medio marino

IV

corrosión por cloruros

- instalaciones no impermeabilizadas en contacto con agua que presente un contenido elevado de cloruros, no relacionados con el ambiente marino.
- superficies expuestas a sales de deshielo no impermeabilizadas.

- piscinas
- pilas de pasos superiores o pasarelas en zonas de nieve
- estaciones de tratamiento de agua

 

Tabla 8.2.3.a
Clases específicas de exposición relativas a otros procesos de deterioro distintos de la corrosión

CLASE ESPECÍFICA DE EXPOSICIÓN

DESCRIPCIÓN

EJEMPLOS

Clase

Subclase

Designación

Tipo de proceso

química agresiva

débil

Qa

ataque químico

- elementos situados en ambientes con contenidos de sustancias químicas capaces de provocar la alteración del hormigón con velocidad lenta (ver Tabla 8.2.3.b)

- Instalaciones industriales con sustancias débilmente agresivas según tabla 8.2.3.b.
- construcciones en proximidades de áreas Industriales con agresividad débil según tabla 8.2.3.b.

media

Qb

ataque químico

- elementos en contacto con agua de mar
- elementos situados en ambientes con contenidos de sustancias químicas capaces de provocar la alteración del hormigón con velocidad media (ver Tabla 8.2.3.b)

- dolos, bloques y otros elementos para diques
- estructuras marinas en general
- Instalaciones industriales con sustancias de agresividad media según la Tabla 8.2.3.b
- Instalaciones de conducción y tratamiento de aguas residuales con sustancias de agresividad media de acuerdo con la Tabla 8.2.3.b

fuerte

Qc

ataque químico

- elementos situados en ambientes con contenidos de sustancias químicas capaces de provocar la alteración del hormigón con velocidad rápida. (ver Tabla 8.2.3.b)

- Instalaciones industriales, con sustancias de agresividad alta de acuerdo con la Tabla 8.2.3.b
- Instalaciones de conducción y tratamiento de aguas residuales con sustancias de agresividad alta de acuerdo con la Tabla 8.2.3.b

con heladas

sin sales fundentes

H

ataque hielo - deshielo

- elementos situados en contacto. frecuente con agua o zonas con humedad relativa media ambiental en invierno superior al 75% y que tengan una probabilidad anual superior al 50% de alcanzar al menos una vez temperaturas por debajo de -5°C

- construcciones de alta montaña
- estaciones invernales

con sales fundentes

F

ataque por sales fundentes

- elementos destinados al tráfico de vehículos o peatones en zonas con mas de 5 nevadas anuales o con valor medio de la temperatura mínima en los meses. de Invierno inferior a 0°C

- tableros de puentes o pasarelas en zonas de alta montaña

erosión

E

abrasión cavitación

- elementos sometidos a desgaste superficial .
- elementos de estructuras hidráulicas en los que la cota piezométrica pueda descender por debajo de la presión de vapor del agua

- pilas de puente en cauces muy torrenciales
- elementos de diques, pantalanes y otras obras de defensa litoral que se encuentren sometidas a fuertes oleajes
- pavimentos de hormigón
- tuberías de alta presión

 

Tabla 8.2.3.b
Clasificación de la agresividad química

TIPO DE MEDIO AGRESIVO

PARÁMETROS

TIPO DE EXPOSICIÓN

Qa

Qb

Qc

ATAQUE DÉBIL

ATAQUE MEDIO

ATAQUE FUERTE

AGUA

VALOR DEL pH

6,5-5,5

5,5-4,5

<4,5

CO2 AGRESIVO
(mg CO
2/l)

15-40

40-100

>100

IÓN AMONIO
(mg NH
4+/l)

15-30

30-60

>60

IÓN MAGNESIO
(mg Mg
2+/l)

300-1.000

1.000-3.000

>3.000

IÓN SULFATO
(mg SO
42-/l)

200-600

600-3.000

>3.000

RESIDUO SECO (mg/l)

75-150

50-75

<50

SUELO

GRADO DE ACIDEZ BAUMANN-GULLY

>20

(*)

(*)

IÓN SULFATO
(mg SO
42-/kg de suelo seco)

2.000-3.000

3.000-12.000

>12.000

(*) Estas condiciones no se dan en la práctica