ESTADOS LMITES DE SERVICIO.

Criterio de Diseo.

Que significa que una estructura, o un elemento estructural sea adecuado?

Que no se deforme, se fisure, vibre, o se incline de manera de quedar inutilizado.

Que no colapse.Que sea estable.

ESTADOS LIMITES DE SERVICIO ELS (SLS).

ESTADOS LIMITES ELU (ULS).

REGLAMENTOS.

Al menor costo posible

Verificar los Estados Lmites de Servicio implica asegurar una prestacin adecuada de la estructura para los niveles de carga de servicio.

Los Estados Lmites de Servicio ms importante a verificar sor:

Fisuracin. Deformacin. Vibraciones. Otros: fatiga, inclinacin, etc.

Patologa Estructural.

Cuando en una estructura aparecen fisuras, deformaciones, etc, no previstas o superiores a las previstas, se estudian las causas que originaron la forma posible de reparacin.

Etapas para su verificacin.

1. Definir el tipo de Estado Lmite de Servicio que se desea verificar: Deformaciones, fisuracin, etc.Eje: se verifica deformaciones.

2. Definir las combinaciones de cargas con las que se verificara ese Estados Limite de Servicio.Eje: se verificara deformaciones para la carga permanente + sobre carga completa (coeficiente de combinacin = 1).

3. Estimar la respuesta de la estructura para las combinaciones de cargas definidas.Eje: se determina la flecha para la carga definida anteriormente.

4. De acuerdo a criterios prefijados, se determina si la respuesta es adecuada.Eje: la flecha adecuada < que la flecha admisible.

Verificaciones en servicio.

O sea, sin mayorar las cargas.

Comportamiento.

Hiptesis:

Se acepta que en servicio los materiales estn en RANGO ELSTICO LINEAL.Se requiere determinar E.I

Pero el Hormign puede estar fisurado o no.

Comportamiento en flexin.

Para cargas en servicio, la estructura puede estar fisurada o no.

Cuando se fisura una Seccin.

Cuando + alcance la resistencia del hormign a traccin por flexin.

Momento de fisuracin

La seccin se fisurara cuando el momento de servicio sea igual al Mcr.

Para las cargas de servicio se acepta para flexin elstica:

Distribucin de deformacin lineal. Distribucin de tensiones proporcionales a las deformaciones

(Se acepta entonces la teora elstica de flexin)

Un anlisis elstico da una buena idea del nivel de las tensiones del hormign y del acero en estado de servicio.

ELS-Anlisis Elstico: E: Modulo de Elasticidad.

Mdulo de Elasticidad del Acero Es [MPa]200000

1Hormign densidad normal

2Hormign densidad wc entre 1500 y 2500 kg/m3

CIRSOC-ACI

Atencin:El mdulo de elasticidad del hormign real puede ser muy diferente al estimado del reglamento.

ELS- Anlisis Elstico: Seccin Homogeneizada.

ELS- Anlisis Elstico: Tensiones en la Seccin Homogeneizada.

OJO CON EL COMPORTAMIENTO REOLGICO DEL HORMIGN.

ESTADOS LIMITES DE FISURACIN.

Tipos de Fisuracin (Clasificacin segn CEB).

CEB: COMIT EUROPEO-INTERNACIONAL DEL HORMIGN.

Razones por las que es necesario controlar la Fisuracin.

Durabilidad.Pueden implicar Corrosin de armadura. Degradacin progresiva del hormign.

Funcionalidad.Por eje. en recipientes para lquidos.

Estticas.Impacto psicolgico.

Como Limitar las Fisuras.

Algunas fisuras son producidas por deficiencias de los materiales o por deficiencias constructivas. Igualmente, pueden afectar el comportamiento estructural. Se limitan mejorando la dosificacin, el curado y la ejecucin de la estructura.Otras fisuras se deben al comportamiento estructural y pueden preverse en la etapa de diseo. Se controlan en la etapa de diseo estructural limitado la abertura de fisuras

La Abertura de Fisuras: Concepto Bsicos.

El ancho total de una fisura es la diferencia entre la deformacin del acero y la del hormign en una longitud s, siendo s la separacin entre fisuras.

No es fcil de determinar. Se utilizan ecuaciones empricas.

La tensin de trabajo del acero AND 420 es el orden 240 MPa deformacin del orden del 1.15 La deformacin del hormign en traccin es el orden de 0.10

La Abertura de Fisuras: Parmetros que Coinciden.

Segn el grado de exposicin.La abertura de fisuras de puede reducir: Reduciendo la tensin de trabajo del acero. Reduciendo la distancia entre fisuras.

Evidencia experimental.

Incidencias del recubrimiento: cuanto mayor es el recubrimiento, mayor es s. Incidencia de la armadura transversal: los estribos inducen la aparicin de fisuras.

w no es fcil de determinar. Se utilizan mtodos aproximados.

La Abertura de Fisuras: Limitacin.

La Abertura de Fisuras: Reglamento.

CIRSOC-ACI EN VIGENCIA.

No especifica un valor admisible de abertura de fisura. La abertura de fisuras es controlada indirectamente a travs de dos cosas:

limitaciones en la separacin mxima de armaduras. Recubrimiento

Se basa en la expresin emprica de Gergely-Lutz modificada. Para un valor dado de recubrimiento, se despeja cual es la separacin de armadura aceptable.Resultando, para los valores especificados en el reglamento, un valor aproximado de ancho de fisuras menor que 0.40 mm para exposicin interior.La verificacin es recomendable en algunos casos, por eje: Tensores. Elementos con cargas no predominantemente estticas.

ESTADOS LIMITES DE DEFORMACIN.

Razones por las que es necesario controlar la Deformacin.

Daos a otros elementos.Por eje:Elementos no estructurales: Fisuras en paredes.Elementos estructurales: Solicitaciones.

Funcionalidad.Por eje:Drenajes.Funcionamiento de equipos.

Estticas.Impacto psicolgico.

La deformacin: Parmetros que inciden.

La magnitud de las cargas. La distribucin de cargas. Condiciones de apoyo. La Geometra del elemento (ESBELTEZ). Historia de cargas Reologia del hormign (flecha diferida). Cuanta de armadura de compresin (flecha diferida).

Tipos de deformacin:

Instantnea. A largo plazo.

En secciones Homogneas: (viga simplemente apoyada con cargas distribuidas)

En hormign armado, los siguientes factores dificultan la estimacin de las deformaciones:

La fisuracin E.I variable Contribucin del H entre fisuras. Hiperestaticidad. Comportamiento reolgico del H. Incertidumbre historia de cargas Incertidumbre historia de cargas.

En secciones de hormign armado.

La Deformacin: Incidencia del comportamiento reolgico del H.

El comportamiento reolgico del hormign.

Se reduce un incremento de las deformaciones de compresin.La deformacin de la armadura traccionada casi no vara.Disponiendo armadura de compresin, se pueden disminuir las deformaciones diferidas.

La Deformacin: El Control.

Para el control de las deformaciones se utilizan mtodos simplificados:

Lmite de la ESBELTEZ:En funcin de las condiciones de apoyo (y algunos reglamentos, de la cuanta), se limita la relacin LUZ/ALTURA UTIL para la cual se admite no verificar flechas.

Mtodo de BRANSON:Es un mtodo simplificado (basado en ensayos) para el clculo de flechas instantneas que se basa en considerar una rigidez constante equivalente en toda la longitud del elemento. Permite utilizar mismas frmulas de flechas utilizadas para elementos homogneos en funcin de las condiciones de vnculos y de cargas.

Tipo de elementoDeformaciones (flechas a considerar)Deformacin (flecha) limite

Cubiertas planas que no soportan ni estn unidas a elementos no estructurales que pueden sufrir daos por grandes flechas.Flecha instantnea debida a la sobrecarga L.

Entrepisos que no soportan ni estn unidos a elementos no estructurales que pueden sufrir daos por grandes flechas.Flecha instantnea debida a la sobrecarga L.

Cubiertas o entrepisos que soportan o estn unidos a elementos no estructurales que pueden sufrir daos por grandes flechasParte de la flecha total que ocurre despus de la construccin de los elementos no estructurales, o sea la suma de las flechas a largo plazo debidas a las cargas de larga duracin y las flechas instantneas que ocasiona cualquier sobrecarga adicional.

Cubiertas o entrepisos que soportan o estn unidos a elementos no estructurales que no pueden sufrir daos por grandes deformaciones (flechas)

Si no verifica la relacin de ESBELTEZ admisible, se calcula la flecha con el mtodo de BRANSON y se verifican contra los valores admisibles.

La Deformacin: El Clculo.

Mtodo de BRANSON:Mtodo simplificado para el clculo de la inercia efectiva para el clculo de las deformaciones.

Viga bi-articulada:

Voladizo:

Viga bi-empotrada con continuidad en uno de sus extremos:

Donde:

Deformacin Inicial o de Corta Duracin:

Deformacin de Larga Duracin:

Cuanta de armadura de compresin: As/b/h (en el centro de tramos para vigas, en apoyos para voladizos).

Factor dependiente del tiempo para cargas sostenidas.5 aos o ms (si no hay armadura de compresin).12 meses..6 meses3 meses1 meses

ESTADOS LIMITES DE VIBRACIN.

Las vibraciones: hay que considerarlas.

Se suele considerar que las estructuras de hormign debido a su gran rigidez no tienen problemas de vibraciones, salvo en el caso particular de bases de mquinas.Sin embargo, cuando la estructura es poco esbelta (losas finitas o poca rigidez frente a esfuerzos horizontales), puede ser susceptibles de sufrir vibraciones por el trnsito de personas.

Las vibraciones: razones para controlarlas.Habitabilidad.

La frecuencia natural de un entrepiso puede estimarse funcin de su deformacin:

Si da prxima a la frecuencia solicitante, se deber encarar un clculo ms preciso.

CONCLUSIONES ESTADOS LIMITES DE SERVICIO.

La fisuracin, las deformaciones y las vibraciones estn relacionadas con la tensin de trabajo del acero para el estado de servicio.

Un Anlisis Elstico da una buena idea del nivel de las tensiones del hormign y del acero en estado de servicio.