Objetivo de la sesión: Que los alumnos de FP comprendan qué fuerzas actúan sobre un edificio, cómo se clasifican y cómo se cuantifican utilizando la normativa vigente en España para poder realizar un predimensionado o introducir datos en programas de cálculo.
Para empezar, es vital que los alumnos entiendan que no inventamos las cargas, sino que están estrictamente reguladas para garantizar la seguridad (Estados Límite Últimos, ELU) y la funcionalidad (Estados Límite de Servicio, ELS) del edificio.
Código Técnico de la Edificación (CTE): Específicamente el Documento Básico CTE DB-SE-AE (Acciones en la Edificación). Es nuestra "biblia" para saber cuánto pesa todo.
Código Estructural (CE): (Real Decreto 470/2021). Sustituye a la antigua EHE-08 y EAE. Define las bases de cálculo y los coeficientes de seguridad para estructuras de hormigón, acero y mixtas.
Aquí explicaremos la naturaleza de las cargas que afectan a nuestra estructura, dividiéndolas en tres grandes grupos según su variación en el tiempo:
Acciones Permanentes ($G$): Actúan siempre y su magnitud es constante.
Peso Propio: El peso de los elementos estructurales (pilares, vigas, forjados).
Cargas Muertas: Elementos constructivos no estructurales (cerramientos, solados, tabiquería, falsos techos).
Nota para alumnos: El empuje del terreno en muros de contención también se considera permanente.
Acciones Variables ($Q$): Su magnitud y posición varían con el tiempo.
Sobrecarga de Uso: Personas, mobiliario, vehículos. Depende del uso del edificio (residencial, pública concurrencia, garaje).
Sobrecarga de Nieve: Depende de la altitud y la zona climática.
Acción del Viento: Depende de la altura del edificio, la zona eólica y el grado de aspereza del entorno.
Acciones Térmicas: Dilataciones y contracciones (especialmente importantes en edificios muy largos o con juntas de dilatación).
Acciones Accidentales ($A$): De corta duración pero de gran magnitud (sismo, incendios, impactos).
Esta es la parte más práctica para tus alumnos. Te sugiero proyectar el CTE DB-SE-AE e ir buscando con ellos algunos ejemplos clásicos:
Pesos específicos (Anexo C del CTE):
Hormigón armado: $25 \text{ kN/m}^3$
Acero: $78.5 \text{ kN/m}^3$
Sobrecargas de uso (Tabla 3.1):
Zonas residenciales (Viviendas): $2.0 \text{ kN/m}^2$
Aulas (Zonas de pública concurrencia): $3.0 \text{ kN/m}^2$
Aparcamientos: $2.0 \text{ kN/m}^2$
Viento y Nieve:
Los alumnos deben entender que las cargas no se suman "a lo bruto", sino que intervienen probabilidades de que ocurran al mismo tiempo (no es probable que haya un huracán, una nevada histórica y el edificio esté lleno de gente simultáneamente).
Para ello, utilizamos los coeficientes de mayoración de cargas ($\gamma$) y los coeficientes de simultaneidad ($\psi$).
La fórmula fundamental para combinaciones en Estados Límite Últimos (ELU) que puedes mostrarles es:
$$E_d = \sum_{j \ge 1} \gamma_{G,j} G_{k,j} + \gamma_{Q,1} Q_{k,1} + \sum_{i > 1} \gamma_{Q,i} \psi_{0,i} Q_{k,i}$$
Explicación sencilla para FP:
$\gamma_{G}$: Coeficiente de seguridad para cargas permanentes (suele ser $1.35$).
$\gamma_{Q}$: Coeficiente de seguridad para cargas variables (suele ser $1.50$).
$\psi_{0}$: Coeficiente que reduce la carga variable secundaria porque es improbable que actúe al 100% junto con la carga variable principal.
Proponer el descenso de cargas de un pilar de un edificio de viviendas de 3 plantas.
Calcular el área de influencia del pilar.
Cuantificar los pesos (forjado, tabiquería, solado).
Cuantificar la sobrecarga de uso y nieve en la cubierta.
Aplicar los coeficientes $\gamma$ para obtener el axil de cálculo ($N_d$) en la base del pilar.
Como tu mensaje se cortó justo en "Se usará el...", ¿querías referirte al uso de algún software específico como CYPECAD / CYPE 3D para la clase, o a algún material en particular (hormigón/acero/madera) sobre el que quieras que giren los ejercicios prácticos?