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🏗️ Tema 19: Edificaciones I: física y acciones

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Epígrafe oficial

[Bloque II, tema 11] EDIFICACIONES. Conceptos de física aplicados a la edificación. Fuerza, momentos, equilibrio, elasticidad, factores asociados al comportamiento térmico. Acciones en la edificación. Acciones permanentes, variables y accidentales. Esfuerzos/tensiones. Esfuerzos simples y compuestos. Materiales de construcción. Materiales pétreos, metálicos y orgánicos: madera.

Resumen

Empezamos por la física que hay detrás de cualquier edificio. La fuerza se mide en newtons (en unidades básicas, m·kg·s⁻²) y el momento de una fuerza, que es lo que la hace girar alrededor de un punto, en newton metro (N·m): fuerza por brazo. La tensión es fuerza repartida en una superficie y se mide en pascales (1 Pa = 1 N/m²); en estructuras verás casi siempre N/mm². El equilibrio es lo que el Código Técnico (DB SE) pide para la estabilidad: el efecto de las acciones que desestabilizan no puede superar al de las que estabilizan (Ed,dst ≤ Ed,stb). Y para la resistencia, el efecto de las acciones no puede superar la resistencia de cálculo (Ed ≤ Rd).

Elasticidad es la capacidad del material de deformarse bajo carga y recuperar su forma. El número que la mide es el módulo de elasticidad: el DB SE-A da para todos los aceros E = 210.000 N/mm², módulo de rigidez G = 81.000 N/mm² y coeficiente de Poisson 0,3. En cuanto al comportamiento térmico, los materiales se dilatan con el calor (el acero, α = 1,2·10⁻⁵ por ºC). Según el DB SE-AE, cuánto se mueve un edificio depende del clima, la orientación y exposición, los materiales y acabados, la calefacción y ventilación y el aislamiento. Si esa dilatación se impide, aparecen tensiones. Por eso hay juntas de dilatación: en hormigón o acero se pueden no considerar las acciones térmicas si no hay elementos continuos de más de 40 m. En fábricas, el DB SE-F da distancias máximas entre juntas de movimiento: 30 m en piedra natural y 20 m en piezas de hormigón ordinario.

Acciones en la edificación. El DB SE las clasifica por su variación en el tiempo. Las permanentes (G) actúan siempre y con posición constante, como el peso propio o el empuje del terreno, o varían muy poco o de forma monótona, como el pretensado o las acciones reológicas. Las variables (Q) pueden actuar o no, como el uso o las acciones climáticas. Las accidentales (A) tienen poca probabilidad pero mucha importancia: sismo, incendio, impacto o explosión. Las deformaciones impuestas (asientos, retracción) se tratan como permanentes o variables según su variabilidad. También se clasifican por su naturaleza (directas o indirectas), su variación espacial (fijas o libres) y la respuesta estructural (estáticas o dinámicas). Las climáticas se basan en una probabilidad anual de 0,02, es decir, un periodo de retorno de 50 años. Al comprobar la resistencia, el peso propio desfavorable se mayora por 1,35 y las variables por 1,50.

El DB SE-AE baja a números. Permanentes: peso propio (estructura, cerramientos, tabiquería, carpinterías, revestimientos, rellenos y equipo fijo), pretensado y acciones del terreno. En viviendas basta con contar la tabiquería como 1,0 kN por m² construido. Variables: la sobrecarga de uso (viviendas, 2 kN/m²; locales comerciales, 5 kN/m²; zonas de aglomeración, 5 kN/m²), acciones sobre barandillas, viento (presión dinámica simplificada de 0,5 kN/m² en toda España), acciones térmicas y nieve (1,0 kN/m² en cubiertas planas de localidades a menos de 1.000 m). Accidentales: sismo (NCSE), incendio (DB SI) e impacto. Ojo a una que nos toca: en las zonas por donde pasan los vehículos de bomberos hay que considerar 20 kN/m² sobre 3 m × 8 m, dentro de una banda de 5 m de ancho.

Esfuerzos. Los esfuerzos simples que el CTE comprueba uno a uno son tracción, compresión, flexión, cortante y torsión (así se ordenan el DB SE-A y el DB SE-M). Cuando actúan varios a la vez hablamos de esfuerzos compuestos, que el DB SE-A llama interacción de esfuerzos: flexión compuesta o flexocompresión (compresión con flexión, típica de un pilar con carga descentrada), flexotracción, o flexión esviada en madera. En las piezas comprimidas hay que comprobar además el pandeo, que es la inestabilidad de la pieza esbelta.

Materiales. Pétreos y fábricas (pesos del Anejo C del DB SE-AE): granito de 27 a 30 kN/m³, caliza compacta y mármol 28, ladrillo cerámico macizo 18, perforado 15 y hueco 12, y hormigón normal 24 (el armado suma 1 kN/m³ más). Metálicos: acero de 77 a 78,5 kN/m³ (densidad 7.850 kg/m³) y aluminio 27. Los aceros estructurales se designan S235, S275, S355…, donde el número es el límite elástico en N/mm² para espesores de hasta 16 mm.

Orgánicos, la madera. La aserrada pesa entre 3,5 y 5 kN/m³. El DB SE-M la ordena en clases resistentes: C14 a C50 para coníferas y chopo, D30 a D70 para frondosas y GL para la laminada encolada. El número es la resistencia característica a flexión en N/mm². La humedad manda y por eso hay tres clases de servicio. La 1 es interior (humedad relativa que solo pasa del 65 % unas semanas al año; madera por debajo del 12 %). La 2 es a cubierto pero abierta, como cobertizos o piscinas cubiertas (85 %; madera por debajo del 20 %). La 3 es exterior sin cubrir (más del 20 %). Y la madera no resiste igual en todas las direcciones: a compresión paralela a la fibra aguanta unas cuatro veces más que en perpendicular (Cuaderno técnico del IVE).

Claves para el examen

💡 Truco

Acciones PVA, «Para Vivir Asustado»: Permanentes siempre, Variables a ratos, Accidentales casi nunca pero gordas (Sismo, Incendio, Impacto, Explosión). Sobrecargas: «casa 2, tienda 5, bomberos 20 en 3 por 8». Y el acero siempre «2-1-0»: E = 210.000.

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