LOS ESTADOS LÍMITES DE SERVICIO DEL HORMIGÓN ARMADO

LOS ESTADOS LÍMITES DE SERVICIO

Todas las estructura y en particular de hormigón armado, además de presentar la seguridad necesaria frente a los estados límites últimos, deben comportarse adecuadamente en las condiciones de servicio.

Se influyen bajo la denominación de estados límites de servicio.

MÉTODO DE LOS ESTADOS LÍMITES

Definición del estado limite

Toda la estructura debe reunir todas las condiciones adecuadas de seguridad, funcionalidad y durabilidad, con objeto de que pueda rendir el servicio.

Se denominan estados límites aquellas situaciones tales que al ser rebasadas, colocan a la estructura fuera de servicio, los estados límites pueden clasificarse en:

Estados limites últimos

Son las que corresponden a la máxima capacidad resistente de la estructura, los estados últimos se relacionan con la seguridad de la estructura y son independientes de la función, las más importantes no dependen del material que lo constituye sino de:

Equilibrio.

Caracterizado por la perdida de estabilidad estática (vuelco, deslizamiento, supresión, etc.). Se estudia a nivel de estructura o elemento estructural completo.

Agotamiento.

Caracterizado por el agotamiento resistente de una o varias secciones criticas, sea por rotura o por deformación plástica excesiva. Se estudia a nivel de sección estructural.

Pandeo.

Sea de una parte o del conjunto de la estructura. Se estudia a nivel de elemento estructural o de toda la estructura.

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.

Además. En estructuras de hormigón armado, deben considerarse el estado límite último 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.

Anclaje.

Caracterizado por el sedimento de un anclaje. Se estudia en forma local en las zonas de anclaje.

Estados limites de utilización o de servicio

También llamados estados limites de servicio que corresponde a la máxima capacidad de servicio de la estructura, los estados limites de utilización se relacionan con la funcionalidad de la estructura y dependen de la función que esta cumpla, en estructuras de hormigón armado los mas importantes son los de:

Deformación excesiva.

Caracterizado por alcance de un determinado movimiento (flechas, giros) en un elemento de la estructura. Se estudia a nivel de estructura o elemento estructural.

Fisurasión excesiva.

Caracterizado por el hecho de que la abertura máxima de las fisuras en una pieza alcancen un determinado valor limite, función de las condiciones ambientales en que dicha pieza se encuentre y de las limitaciones de uso que correspondan a la estructura en cuestión. Se estudia a nivel de sección.

DETERIORO

BAJO

MEDIO

ALTO

Fisuras o grietas longitudinales

a < 0,5 mm

0,5 < a < 1,5 mm

a > 1,5 mm

Fisuras o grietas transversales

a < 0,5 mm

0,5 < a < 1,5 mm

a > 1,5 mm

Fisuras o grietas de esquina

Rotura única

Rotura 2 trozos

Rotura > 2 trozos

Fisuras o grietas diagonales

a < 0,5 mm

0,5 < a < 1,5 mm

a > 1,5 mm

Escalonamiento de juntas y grietas

h < 1,5 mm

1,5 < h < 5 mm

h > 5 mm

Asiento

Rodadura cómoda

Rodadura incómoda

Rodadura peligrosa

Separación carril-arcén

a < 0,5 cm

0,5 < a < 1 cm

a > 1 cm

Hundimiento carril-arcén

h < 5 mm

5mm < h < 1 cm

h > 1 cm

Descarnaduras

h < 5 mm

5mm < h < 1 cm

h > 1 cm

Desconchados de bordes

a < 75 mm y rotura < 3 trozos

a > 75 mm y sin riesgo

Con riesgo

Desconchados de esquina

< 5% long. grieta

< 10% long. grieta

> 10% long. grieta

Tabla . Caracterización de los estados de deterioro

Vibraciones excesivas.

Caracterizado por la producción en la estructura de vibraciones de una determinada amplitud o frecuencia. Se estudia a nivel de estructura.

Magnitudes aleatorias, valores característicos de cálculo

Las magnitudes que se utilizan en los cálculos aparecen rodeadas todas ellas de márgenes de impresión. Tanto las resistencias de los materiales como los valores de las cargas y otros factores, son magnitudes aleatorias cuya cuantificación cualquiera que sea, aparece siempre asociada a una determinada probabilidad de ser o no superado al valor correspondiente.

En las dos primeras columnas de la tabla se relacionan los factores aleatorios más importantes y sus causas de incertidumbre. Cada una de las variables allí enunciadas pueden tratarse como una variable estocástica, es decir, como una función de probabilidad.

Factores aleatorios

Principales causas de incertidumbre

Magnitud en que son tenidos encuenta (Nivel 1)

Resistencia de los materiales

- -Variabilidad de los materiales

- -Defectos de ensayo

- -Correlación entre probeta y realidad

Resistencia de los cálculos de los materiales

Valor de las cargas y otra acciones

- -Variabilidad de las acciones no permanentes

- -Variabilidad de los pesos propios

Valor de calculo de las acciones

Proceso de calculo

- -Presión de las hipótesis de calculo

- -Errores numéricos

- -Grado de rigor

Valor de calculo de las acciones

Características geométricas y mecánicas de la estructura real

Defectos de ejecución (dimensiones de las secciones, posición de las armaduras, excentricidades adicionales, etc.)

- - Resistencia de calculo de los materiales

- - Valores de calculo de las acciones

Precisión de las medidas, errores en planos, errores de interpretación, etc.

Valores de calculo de las acciones

Tabla. Factores aleatorios

La finalidad del cálculo es comprobar que la probabilidad de que la estructura quede fuera de servicio (es decir, alcance un estado límite), dentro del plazo previsto para su vida útil, se mantiene por debajo de un valor determinado que se fija a priori.

  • Atribuir los efectos de las diversas causas de error mencionadas a solo dos de los factores, la resistencia de los materiales y los valores de las acciones.
  • Introducir en el calculo, envés de las funciones de distribución de acciones y resistencias unos valores numéricos únicos (asociados a un determinado nivel de probabilidad) que se denominan valores característicos.
  • Ponderar los valores mediante unos valores característicos, coeficientes parciales de seguridad y uno que afecta a las resistencias y otro a las acciones o solicitaciones para tener encuenta los restantes factores aleatorios y reducir la probabilidad de fallo a límites aceptables.

A partir de las acciones de calculo se determinan las solicitaciones de calculo (solicitaciones actuantes), y a partir de las resistencias de calculo se determinan las solicitaciones ultimas (solicitaciones resistentes o solicitaciones limite), que son las máximas que pueden soportar las estructuras sin sobrepasar el estado limite considerado.

La finalidad es que para cada estado límite posible, las solicitaciones de cálculo son inferiores o iguales a las solicitaciones últimas.

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