Nova Instrucció de ponts IAP-11

Gràcies al company Juan Carlos m’ha arribat el document provisional de la nova Instrucció sobre les accions a considerar en el projecte de ponts de carretera, la IAP-11. Actualment, la nova norma està en període d’al·legacions i en breu s’aprovarà. Aquesta ha de substituir l’actual IAP-98, així que els que ens dediquem al projecte i càlcul de ponts i passarel·les a Espanya ens haurem d’actualitzar a la nova llei.

El motiu de la nova norma és adaptar-se als cànons europeus, és a dir, als Eurocodis 0 i 1. Després d’una mirada ràpida i en diagonal he pogut veure hi ha hagut certs canvis, més o menys importants:

1- Sobrecàrregues d’ús verticals. Aquest és el punt que té més suc, la sobrecàrrega uniforme de 400 kg/m2 i el carro de 60 tones desapareixen. Segons la nova norma la plataforma útil de pont es divideix en carrils virtuals de 3 m com a màxim, depenent de l’amplada total.

Sobre cada carril virtual hi ha una càrrega uniforme i un carro, que es posicionen de la forma més desfavorable segons el cas de càrrega. El carro més carregat és de 600 kN però la càrrega es concentra en 4 punts no en 6 com era fins ara. La càrrega uniforme sobre cada carril és diferent, varia de 9 kN/m2 a 2,5 kN/m2, col·locant el carril més carregat segons la situació que s’estigui avaluant.

2- Sobrecàrregues d’ús horitzontals. També canvia la formulació de la frenada i arrancada, com a referència només dir que els límits inferiors i superiors del valor de la frenada passen d’estar entre 140 i 720 kN (IAP-98) a estar entre 180 i 900 kN.

3- Acció del vent. Hi ha petits canvis en els coeficients però el concepte és el mateix entre les dues normes.

4- Efectes aerolàstics. En la IAP-98 es dedicava poc més d’un paràgraf a aquest tema, però en la nova norma s’hi dedica més de 5 pàgines.

5- Acció tèrmica. Com en l’acció del vent hi ha certs canvis en els coeficients i la formulació però la base és la mateixa.

6- Factors de simultaneïtat. S’inclouen diferents factors de simultaneïtat de les accions variables segons la naturalesa de l’acció. En l’anterior norma els coeficients sempre eren psi0 = 0,6; psi1 = 0,5 y psi2 = 0,2 per totes les accions.

Bonus track: A l’annex 3 de reglamentació de referència hi ha inclosa la instrucció d’acer estructural, la EAE. Que tot i que no està aprovada ja es troba des de fa temps a la pàgina web del Ministerio de Fomento. Voldrà dir això que també és imminent la aprovació de la EAE?

En el següent link del col·legi de Camins de Galícia es pot trobar l’esborrany de la norma.

Per la resta no he trobat més informació, així que qualsevol dada addicional serà ben rebuda.

Resistiria Barcelona un terratrèmol com el de Japó?

El passat 11 de març un terratrèmol d’intensitat 8,9 a l’escala de Richter ha sacsejat Japó (font: US Geological Survey). Aquest ja ha estat classificat com el més devastador a l’illa en els últims 140 anys, i està entre els 5 majors sísmes del que se’n té registre a nivell mundial (fonts: BBC i el Mundo). El terratrèmol ha provocat un tsunami devastador a la costa de Japó, a més de l’alarma nuclear que encara s’està vivint amb milers de desplaçats i certa incertesa sobre el control de la situació.

Com a enginyer d’estructures m’ha sorprés veure com han resistit els edificis i les infraestructures de les grans ciutats al sisme (em refereixo estrictament a l’episodi del terratrèmol). Comparant amb els últims terratrèmols de Chile, l’Aquila, Christchurch o Haití on no va quedar pedra sobre pedra, el sisme del Japó ha afectat relativament poc als edificis, tot i que el posterior tsunami sí que ha estat una força imparable.

La normativa sismorresistent japonesa és de les més estrictes, va ser modificada l’any 2000 a arrel del terratrèmol de Kobe del 1995. Així que, tot i comptar amb grans gratacels i ponts, aquests poden suportar els terratrèmols més grans (font: NY Times). En l’artícle: “Performance-Based Seismic Design Code for Buildings in Japan” s’explica com funciona la norma japonesa per el disseny sísmic. En l’artícle s’observa que l’espectre bàsic d’acceleracions sísmiques arriba als 8 m/s2 (0,8g aproximadament), si comparem amb la Norma de Construcció Sismorresistent Espanyola (NCSE-02), a la zona de Barcelona l’espectre resposta d’acceleracions horitzontals, en les mateixes condicions de terreny, és 0,08g, deu vegades menor.

I si anem més enllà, que hagués passat si el terratrèmol del Japó hagués estat a Barcelona? La Japan Meteorologial Agency (JMA) té una escala pròpia d’intensitat segons l’acceleració pic del terreny (escala de la JMA), en el  registre del sísme i les seves rèpliques, s’indica que l’episodi ha sigut d’intensitat 5,5 segons l’escala de la JMA. Aquesta equival a una acceleració del terreny de 2,50 m/s2. Si apliquem la NCSE-02 per una edificació de formigó a Barcelona i considerant les pitjors condicions de terreny s’obté en un acceleració màxima de disseny de 2,1 m/s2, aproximadament. És a dir, que no hi ha cap edifici, antic o modern, que s’hagi dissenyat per aguantar un terratremol així.

Amb aquest artícle no vull crear alarma ni criticar la normativa espanyola, si al Japó tenen una norma tan estricta és perqué es donen aquestes situacions, i de fet, les dues normes tenen bases similars. L’únic que vull posar de manifest és que amb un bon disseny d’enginyeria es poden resistir sísmes com el viscut el passat 11 de març.

EHE 2008: Disposiciones relativas a las armaduras (art. 42.3)

42.3. Disposiciones relativas a las armaduras

42.3.1. Generalidades

Si existen armaduras pasivas en compresión, para poder tenerlas en cuenta en el cálculo será preciso que vayan sujetas por cercos o estribos, cuya separación st y diámetro Øt sean:

st <= 15*Ømín (Ømín diámetro de la barra comprimida más delgada)
Øt <= 1/4*Ømáx (Ømáx diámetro de la armadura comprimida más gruesa)

Para piezas comprimidas, en cualquier caso, st debe ser inferior que la dimensión menor del elemento y no mayor que 30 cm.

La armadura pasiva longitudinal resistente, o la de piel, habrá de quedar distribuida convenientemente para evitar que queden zonas de hormigón sin armaduras, de forma que la distancia entre dos barras longitudinales consecutivas (s) cumpla las siguientes limitaciones:

s <= 30 cm
s <= 3 veces el espesor bruto de la parte de la sección
del elemento, alma o alas, en las que vayan situadas.

En zonas de solapo o de doblado de las barras puede ser necesario aumentar la armadura transversal.

42.3.2. Flexión simple o compuesta

En todos aquellos casos en los que el agotamiento de una sección se produzca por flexión simple o compuesta, la armadura resistente longitudinal traccionada deberá cumplir la siguiente limitación:

Ap*fpd*dp/ds + As*fyp >= (W1/z)*fct,m,fl + (P/z)*(W1/A + e)

donde:
Ap: Área de la armadura activa adherente
As: Área de la armadura pasiva
fpd: Resistencia de cálculo del acero de la armadura activa adherente en tracción
fyd: Resistencia de cálculo del acero de la armadura pasiva en tracción
fct,m,fl: Resistencia media a flexotracción del hormigón
W1: Módulo resistente de la sección bruta relativo a la fibra más traccionada
dp: Profundidad de la armadura activa desde la fibra más comprimida de la sección
ds: Profundidad de la armadura pasiva desde la fibra más comprimida de la sección
P: Fuerza de pretensado descontadas las pérdidas instantáneas
A: Área de la sección bruta de hormigón
e: Excentricidad del pretensado respecto del centro de gravedad de la sección bruta
z: Brazo mecánico de la sección. A falta de cálculos más precisos puede adoptarse z = 0,8 h.
En caso de que solo exista armadura activa en la sección de cálculo, se considerará dp/ds = 1 en la expresión anterior.

Salvo en el caso de forjados unidireccionales con elementos prefabricados, deberá continuarse hasta los apoyos al menos un tercio de la armadura necesaria para resistir el máximo momento positivo, en el caso de apoyos extremos de vigas; y al menos un cuarto en los intermedios. Esta armadura se prolongará a partir del eje del apoyo en una magnitud igual a la correspondiente longitud neta de anclaje (punto 69.5.1).

En forjados de viguetas armadas, la armadura longitudinal inferior se compondrá, al menos, de dos barras.

42.3.3. Compresión simple o compuesta

En las secciones sometidas a compresión simple o compuesta, las armaduras, principales en compresión A’s1 y A’s2 (ver figura 42.3.3) deberán cumplir las limitaciones siguientes:

A’s1*fyc,d >= 0,05*Nd
A’s1*fyc,d <= 0,5*fcd*Ac

A’s2*fyc,d >= 0,05*Nd
A’s2*fyc,d <= 0,5*fcd*Ac

donde:
fyc,d: Resistencia de cálculo del acero a compresión fyc,d = fyd < 400 N/mm2
Nd: Esfuerzo actuante normal mayorado de compresión.
fcd: Resistencia de cálculo del hormigón en compresión.
Ac: Área de la sección total de hormigón.

Figura 42.3.3

42.3.4. Tracción simple o compuesta

En el caso de secciones de hormigón sometidas a tracción simple o compuesta, provistas de dos armaduras principales, deberán cumplirse las siguientes limitaciones:

Ap*fpd + As*fyd >= P + Ac*fct,m

donde P es la fuerza de pretensado descontando las pérdidas instantáneas.

42.3.5. Cuantías geométricas mínimas

En la tabla 42.3.5 se indican los valores de las cuantías geométricas mínimas que, en cualquier caso, deben disponerse en los diferentes tipos de elementos estructurales, en función del acero utilizado, siempre que dichos valores resulten más exigentes que los señalados en 42.3.2, 42.3.3 y 42.3.4.

Tabla 42.3.5. Cuantías geométricas mínimas, en tanto por 1000, referidas a la sección total de hormigón⁽⁶⁾

(1) Cuantía mínima de cada una de las armaduras, longitudinal y transversal repartida en las dos caras. Para losas de cimentación y zapatas armadas, se adoptará la mitad de estos valores en cada dirección dispuestos en la cara inferior.
(2) Cuantía mínima referida a una sección rectangular de ancho bw y canto el del forjado de acuerdo con la Figura 42.3.5. Esta cuantía se aplica estrictamente en los nervios y no en las zonas macizadas. Todas las viguetas deben tener en la cabeza inferior, al menos, dos armaduras activas o pasivas longitudinales simétricas respecto al plano medio vertical.
(3) Cuantía mínima referida al espesor de la capa de compresión hormigonada in situ.
(4) Cuantía mínima correspondiente a la cara de tracción. Se recomienda disponer en la cara opuesta una armadura mínima igual al 30% de la consignada.
(5) La cuantía mínima vertical es la correspondiente a la cara de tracción. Se recomienda disponer en la cara opuesta una armadura mínima igual al 30% de la consignada. A partir de los 2,5 m de altura del fuste del muro y siempre que esta distancia no sea menor que la mitad de la altura del muro podrá reducirse la cuantía horizontal a un 2‰. En el caso en que se dispongan juntas verticales de contracción a distancias no superiores a 7,5 m, con la armadura horizontal interrumpida, las cuantías geométricas horizontales mínimas pueden reducirse al 2‰. La armadura mínima horizontal deberá repartirse en ambas caras. Para muros vistos por ambas caras debe disponerse el 50% en cada cara. En el caso de muros con espesores superiores a 50 cm, se considerará un área efectiva de espesor máximo 50 cm distribuidos en 25 cm a cada cara, ignorando la zona central que queda entre estas capas superficiales.
(6) En el caso de elementos pretensados, la armadura activa podrá tenerse en cuenta en relación con el cumplimiento de las cuantías geométricas mínimas sólo en el caso de las armaduras pretesas que actúen antes de que se desarrolle cualquier tipo de deformación térmica o reológica.

Figura 42.3.5 Detalle del nervio

Pont de pedra

- Situació: Alps italians.
- Autor: Desconegut.
- Any d’execusió: Intemporal.
- Encaix amb l’entorn: Inmillorable.
- Materials: Roca del país.
- Tipología estructural: Arc, més de dos mil anys n’avalen l’ús.
- Tècnica emprada: Rústica però sublim.
- Mitjans utilitzats: Cindri de fusta (probablement).

Foto de Roger.