Artículo 5º Requisitos esenciales
Artículo 6º Criterios de seguridad

6.1 Principios
6.2 Comprobación estructural mediante procedimientos de cálculo
6.3 Comprobación estructural mediante ensayos
Artículo 7º Situaciones de proyecto
Artículo 8º Bases de cálculo

8.1 El método de los Estados Límite
8.1.1 Estados Límite
8.1.2 Estados Límite Últimos
8.1.3 Estados Límite de Servicio
8.2 Bases de cálculo orientadas a la durabilidad
8.2.1 Definición del tipo de ambiente
8.2.2 Clases generales de exposición ambiental en relación con la corrosión de armaduras
8.2.3 Clases específicas de exposición ambiental en relación con otros procesos de degradación, distintos de la corrosión de armaduras

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 conseguirán 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.

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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.

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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 límite 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 4, 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.

COMENTARIOS

Una estructura pasa a lo largo del tiempo, por diversas fases caracterizadas por el tipo y valor de las cargas que ha de soportar y eventualmente, por el esquema estructural (estático y seccional) que la estructura adopta (Artículo 7º). Las fases se refieren, por tanto, a un determinado estado de la estructura, incluidos los de construcción.

Será necesario realizar las comprobaciones de los diferentes Estados Límite, en cada fase, considerando, como mínimo, las siguientes:

1) Fase de construcción

a) Diversas fases de construcción.

b) En el caso de hormigón pretensado, serán de especial interés la fase o fases de aplicación de la fuerza de pretensado.

2) Fases de servicio

En situación de servicio de la estructura puede resultar necesario analizar distintas fases si, por ejemplo, su puesta en servicio se realiza antes de que ciertas acciones dependientes del tiempo hayan alcanzado su valor final.

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:

R_d ≥ S_d

donde:

R_d Valor de cálculo de la respuesta estructural.

S_d Valor de cálculo del efecto de las acciones.

E_{d, estab} ≥ E_{d, desestab}

donde:

E_{d, estab.} Valor de cálculo de los efectos de las acciones estabilizadoras.

E_{d, 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:

R_F ≥ S_F

donde:

R_F Valor de cálculo de la resistencia a fatiga.

S_F Valor de cálculo del efecto de las acciones de fatiga.

COMENTARIOS

Los Estados Límite Últimos incluidos en esta Instrucción son los siguientes:

- Estado Límite de Equilibrio. Se estudia a nivel de estructura o elemento estructural.

- Estados Límite de Agotamiento (se estudian a nivel de sección):

- por solicitaciones normales

- por cortante

- por torsión

- por punzonamiento

- por rasante

- Estado Límite de Inestabilidad. Se estudia a nivel de estructura o elemento estructural.

- Estado Límite de Fatiga. Se estudia a nivel de sección.

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:

C_d ≥ E_d

donde:

C_d Valor límite admisible para el Estado Límite a comprobar (deformaciones, vibraciones, abertura de fisura, etc.)

E_d Valor de cálculo del efecto de las acciones (tensiones, nivel de vibración, abertura de fisura, etc)

COMENTARIOS

Los Estados Límite de Servicio incluidos en esta Instrucción son:

- Estado Límite de Deformación. Es el producido por deformaciones que pueden afectar a las acciones aplicadas o a la apariencia o al uso de la estructura o causar daños en elementos no estructurales.

- Estado Límite de Vibraciones. Es el producido por vibraciones que pueden ser desagradables para los usuarios o causar inquietud o daños en la estructura o equipos.

- Estado Límite de Fisuración. Se produce cuando la fisuración del hormigón por tracción puede afectar la durabilidad, la impermeabilidad o el aspecto de la estructura. La microfisuración del hormigón por compresión excesiva puede afectar, también, la durabilidad.

8.2 Bases de cálculo orientadas a la durabilidad

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 VII.

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 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.

COMENTARIOS

La metodología propuesta para la definición del tipo de ambiente distingue entre clases de exposición relativas a la corrosión de armaduras y otras clases relativas a otros procesos de degradación. A las primeras las identifica como clases generales, mientras que define como específicas a las segundas. Esta circunstancia no pretende ser reflejo de ningún tipo de jerarquía entre los diferentes procesos que afectan a la durabilidad, sino únicamente un procedimiento para la definición de la metodología propuesta. En consecuencia, no debe entenderse en ningún caso, que procesos como el hielo-deshielo, el ataque químico, etc. tengan menor trascendencia que la corrosión de armaduras en relación con la durabilidad del elemento estructural.

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

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 establecen 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).

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

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 específica de exposición.

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

Tabla 8.2.3.b. Clasificación de la agresividad química

(*) Estas condiciones no se dan en la práctica

COMENTARIOS

El ejemplo de tabla 8.2.3a correspondiente a la designación F se refiere al caso de tableros de puentes o pasarelas en zonas de alta montaña que no disponen de una impermeabilización adecuada. En el caso de que exista una impermeabilización adecuada (en términos de tipo de material de impermeabilización, espesor y puesta en obra de la misma) deberá considerarse que no existe la clase específica F.:

De acuerdo con el articulado, un elemento estructural estará sometido a un ambiente definido por la combinación de una serie de clases de exposición, una de ellas general y el resto específicas. A continuación se presentan varios ejemplos:

- Pilas de un paso superior situado en zona de alta montaña.

Clase general de exposición: IV (con cloruros no marinos)

Clases específicas de exposición: F (con heladas y sales fundentes)

Tipo de ambiente: IV+F

- Pilares vistos formando soportales en un edificio en zona con clima benigno, y lejos de zonas industriales.

Clase general de exposición: IIb (normal media)

Clases específicas de exposición: no hay

Tipo de ambiente: IIb

- Tableros de puente, a 200 m de la costa en terrenos no yesíferos.

Clase general de exposición: IIIa (marina aérea)

Clases específicas de exposición: no hay

Tipo de ambiente: IIIa

- Cajones flotantes prefabricados de hormigón armado para la construcción de un dique portuario, que se trasladan flotando hasta su ubicación definitiva y posteriormente se hunden.

Clase general de exposición: IIIb (marina sumergida)

Clases específicas de exposición: Qb (química agresiva media)

Tipo de ambiente: IIIb + Qb

- Bloques de hormigón en masa para diques de protección de un puerto

Clase general de exposición: I (hormigón en masa, no agresiva)

Clases específicas de exposición: Qb (química agresiva media) + E (erosión)

Tipo de ambiente: I + Qb + E

La determinación de los parámetros establecidos en la Tabla 8.2.3.b. se llevará a cabo de acuerdo con los métodos definidos en las normas UNE 7234:71, UNE 7131:58, UNE 7130:58 y por el Anejo 5