El documento 0 de la futura Instrucción EAE de Acero Estructural

1 0 0 H o r m i g ó n y A c e r o R no235, 1.er Trimestre 2005 1. LA NECESIDAD DE UNA NUEVA INSTRUCCIÓN Cuando aparece un nuevo documento normativo, cabría preguntarse en primer lugar cuáles son las razones que han llevado a ello. En el caso de las estructuras de acero, la respuesta es obvia. Hasta la fecha, el texto de obligado cumplimiento relacionado con las estructuras de acero en la edificación, es la Norma Básica de la Edificación NBE EA-95 “Estructuras de acero en edificación”. Esta norma constituye un compendio, refundido y ordenado, de las antiguas normas básicas de la edificación (NBE-MV’s). Es sabido que la mayoría de las normas básicas que forman parte de este conjunto, datan de los años sesenta y setenta del siglo pasado. En particular, las bien conocidas normas MV 103 -cálculo- y MV 104 -ejecución- se elaboraron en los años 1972 y 1966, respectivamente. El hecho de que hayan transcurrido más de treinta años desde su confección y que no se haya planteado, desde un punto de vista conceptual, una revisión y/o actualización de los contenidos justificaría ya de por sí el desarrollo y confección de un nuevo marco reglamentario para el ámbito de las estructuras de acero. Por otra parte, es importante destacar que la mayoría de los agentes implicados en el sector del acero estructural y de la construcción siempre han anhelado vivir una situación, desde el punto de vista normativo, similar a la existente en el sector del hormigón. Es en este contexto en el que surge una nueva iniciativa que tendría como objetivo final llegar a un documento normativo que alcanzara el rango de instrucción, que se denominaría Instrucción EAE de Acero Estructural, y que aplicaría tanto a edificación como al proyecto y construcción de obras públicas. El nuevo proyecto de elaboración de esta Instrucción surge en el ámbito de la Comisión Interministerial Permanente de Estructuras de Acero, creada por Orden del Ministerio de la Presidencia de 26 de abril de 2001, publicada en el BOE núm. 107 de 4 de mayo de 2001. Partiendo del análisis de una realidad en la que, en la práctica general, el proyecto, ejecución y control de estructuras de acero, tanto en la edificación como en obras públicas, se estaba desarrollando sobre reglamentaciones, normas y recomendaciones de diferente origen y alcance, y con diferentes objetivos, es inmediata la deducción de que nos encontrábamos en un contexto técnico y normativo que no era el más adecuado para un planteamiento moderno y actual del proyec- to y ejecución de estructuras de acero, ni era acorde con las capacidades tecnológicas que actualmente cabe exigir al acero estructural. Ello, sumado a las nuevas tendencias en cuanto a normativa y a los trabajos efectuados en Europa, en el seno del programa Eurocódigo, propició la elaboración de un nuevo marco técnico, que justificaba la creación de esta Comisión Interministerial, radicada en el Ministerio de Fomento. Una de sus funciones es la de elaborar y proponer documentos normativos relativos a los procedimientos y criterios para el proyecto, cálculo, ejecución, control y mantenimiento de obras de construcción, en las que esté presente el acero estructural. La Comisión Permanente de Estructuras de Acero creyó entonces oportuno lanzar el proceso de realización de una nueva Instrucción Española para el Acero Estructural. El Documento 0 es el primer resultado del proceso emprendido para la elaboración de dicha Instrucción, el cual se presentó públicamente el pasado 12 de noviembre de 2004 en Madrid, en el Centro de Estudios y Técnicas Aplicadas del CEDEX, en una Jornada que fue organizada por la Secretaría General Técnica del Ministerio de Fomento y por el CEDEX. A continuación se presentan los principios básicos en los que se basa la Instrucción EAE de Acero Estructural. En primer lugar cabría destacar su carácter innovador, adecuando el marco normativo oficial y el contenido de la Instrucción a la situación actual del sector de la industria y de la construcción en acero. Por otra parte, no se trata de considerar en el articulado los últimos trabajos de investigación, referentes al acero estructural, en los diferentes aspectos que podría contemplar una instrucción de este carácter, sino de contemplar aquello que en la actualidad podría ser considerado como estado del conocimiento ya consolidado. Obviamente, en treinta años de potencial progreso del sector, han aparecido nuevos conceptos, nuevos planteamientos, que sí pueden considerarse de esta manera, y que, por lo tanto, deben tener cabida en esta nueva Instrucción. Asimismo, tal como se apuntaba en párrafos anteriores, la Instrucción tiene una clara vocación generalista e integradora, en el sentido de que será aplicable a las estructuras y elementos de acero estructural de edificios y obras de ingeniería civil. El Documento 0 de la futura Instrucción EAE de Acero Estructural Enrique Mirambell Arrizabalaga. Catedrático de Universidad. Universidad Politécnica de Cataluña. Ponente General de la Instrucción EAE Fernando Rodríguez García. Secretario de la Comisión Permanente de Estructuras de Acero 1 0 1 H o r m i g ó n y A c e r o R no235, 1.er Trimestre 2005 Otro de los criterios básicos que han inspirado la futura Instrucción EAE de Acero Estructural son los trabajos realizados en el contexto europeo, con motivo del desarrollo del Programa Eurocódigo, y más concretamente, del Eurocódigo 3 “Estructuras de Acero” y Eurocódigo 0 “Bases de proyecto”. Por lo tanto, en ese sentido, la Instrucción EAE tiene una fuerte vocación europea; y ello se pone de manifiesto analizando el contenido de los artículos dedicados a proyecto y comparándolos con los existentes en Eurocódigo 3, en su versión prEN 1993, ya prácticamente EN 1993. Debe puntualizarse aquí que el alcance de ambos documentos es diferente, puesto que la Instrucción presenta un planteamiento más integral, dado que además de los capítulos dedicados a proyecto, contiene también especificaciones relativas a ejecución, control y mantenimiento, planteamiento éste que no es contemplado en la futura norma europea EN 1993. También se estimó conveniente plantear el nuevo texto reglamentario desde un principio básico de coordinación con la Instrucción de Hormigón Estructural EHE, al objeto de facilitar la elaboración de lo que, en un futuro más o menos próximo, pueda ser un Código Estructural que integre las estructuras de hormigón, de acero y las estructuras mixtas. Para ello, los contenidos de la Instrucción EAE se adecuarán especialmente a aquellos capítulos que fueran a tener un planteamiento muy similar al de la Instrucción EHE, que son los referentes al Título 1º Bases de proyecto. En la confección de este Documento 0 de la Instrucción EAE, siempre se ha intentado, en la medida de lo posible, converger hacia el formato y, en su caso, también hacia el contenido del articulado de la Instrucción EHE. Obrando de esta forma, se dispondrá de dos documentos de carácter y rango muy similares, lo cual facilitará actuaciones paralelas posteriores sobre los mismos, que llevarán a tratamientos y repercusiones también muy similares. Y sobre todo, una actuación de este estilo posibilitará actuaciones sobre el desarrollo de los referidos futuros documentos reglamentarios sobre otro tipo de estructuras, como podrían ser las estructuras mixtas hormigón-acero. Partir de dos documentos con un planteamiento conceptual prácticamente idéntico, un formato paralelo y un contenido similar facilitará enormemente el desarrollo de una futura instrucción de estructuras mixtas. En base a todo ello, también podemos decir que esta Instrucción EAE presenta una clara vocación nacional. El Documento 0 de la Instrucción EAE pretende ser un documento único, compacto e integrador en el sentido de que en él se están considerando aquellos aspectos más relevantes que pueden ser objeto de una instrucción y que están relacionados con el proyecto, la ejecución, el control y el mantenimiento de las obras de construcción en acero. Quiere ser un documento útil de obligada referencia para todo aquél que tenga relación con la construcción de edificios y obras de ingeniería civil en acero estructural, a imagen y semejanza de lo que ocurre con la Instrucción EHE. Siempre ha estado en la mente del equipo de ponentes confeccionar un documento que, con las bases de partida que se han presentado en párrafos anteriores, fuera coherente con estas bases y con el desarrollo de un nuevo marco técnico que ha propiciado, entre otras cosas, este cambio normativo. Para la confección y redacción de este Documento 0 se han considerado aquellas normas y códigos que tienen como objetivo preferente de su articulado, de manera genérica, el acero estructural. A este respecto, conviene señalar que siempre han estado presentes en las reuniones de la ponencia y en los propios trabajos de los ponentes los textos hasta ahora conocidos para el proyecto del futuro Código Técnico de la Edificación. En ese sentido, cabe destacar que ambos documentos se inspiran en la misma referencia de la norma europea EN 1993-1 y que se ha puesto especial énfasis en evitar potenciales incoherencias reglamentarias. Además, para aquellos artículos dirigidos especialmente hacia la tipología de puentes, se han considerado las Recomendaciones para el proyecto de puentes metálicos para carreteras RPM- 95. También se ha considerado la norma europea relativa a ejecución de estructuras de acero, tanto en su versión de norma experimental ENV 1090, como en su versión casi definitiva de norma europea EN 1090. Asimismo, se han considerado las normas europeas correspondientes a materiales, de la serie EN 10025, y las pertinentes normas de productos de acero. De manera ya algo más puntual, para el desarrollo de algunos capítulos también se han consultado otros textos normativos (entre otros, la norma suiza SIA y la norma americana LRFD). Todo ello ha dado lugar a un Documento 0 de la futura Instrucción EAE que recoge avances significativos, tanto desde un punto de vista conceptual como desde un punto de vista formal. Y ello es así tanto para aspectos relacionados con las bases de proyecto y el cálculo de las estructuras de acero como para aspectos relacionados con la ejecución, control y mantenimiento de las mismas. Los cambios sustanciales que presenta este documento con respecto al contenido de la EA-95 no deberían producir ninguna sensación de preocupación o desamparo desde el punto de vista normativo, sino todo lo contrario. Esta Instrucción permitirá, como ya se ha comentado anteriormente, adecuar el marco normativo de nuestro país a la realidad del sector del acero y superar ciertas limitaciones o desajustes existentes; como ejemplo, la definición de los tipos y grados de acero según la EA- 95, que no se corresponde en absoluto con la realidad de la producción actual del sector siderúrgico de nuestro país (no se produce acero A42) ni con la designación de los tipos y grados de acero empleados en Europa, y en España, (por ejemplo, la designación del acero S355, que sustituiría a la designación del acero A52) en un mercado en donde la globalización juega, cada vez más, un papel fundamental. Se está en condiciones, por lo tanto, de adoptar estos cambios, a partir de una transición natural desde la EA-95 a esta futura Instrucción EAE, obviamente no sin cierto esfuerzo por parte de todos los agentes implicados en el sector de la construcción en acero. Sin duda alguna, el esfuerzo valdrá la pena. 2. EL CONTENIDO TÉCNICO DEL NUEVO PROYECTO DE INSTRUCCIÓN El contenido de este Documento 0 se divide en ocho grandes títulos, que siguen a un capítulo de introducción: 1 0 2 H o r m i g ó n y A c e r o R no235, 1.er Trimestre 2005 Introducción Título 1º: Bases de proyecto Título 2º: Análisis estructural Título 3º: Propiedades tecnológicas de los materiales y durabilidad Título 4º: Dimensionamiento y comprobación Título 5º: Uniones y elementos estructurales Título 6º: Ejecución Título 7º: Control Título 8º: Mantenimiento El documento 0 consta de 23 capítulos y 95 artículos. A continuación se da un repaso breve al contenido de los diferentes títulos de que consta el documento, haciendo especial hincapié en aquello que pudiera considerarse más relevante y novedoso. Cabe aquí llamar la atención sobre el hecho de que este documento no es una actualización de un documento previo similar a éste. En este caso, se está presentando un documento que no tiene referente previo. Por lo tanto, podríamos decir que lo que se presenta aquí es, en general, nuevo respecto a lo que sería el referente norm a t ivo previo en nuestro país, que es la EA-95. Los comentarios que se exponen a continuación deben ser muy escuetos, con el objeto de que esta contribución tenga el carácter de reseña. El Capítulo I de introducción presenta el campo de aplicación de la Instrucción EAE, que son las estructuras y elementos de acero estructural en edificios y obras de ingeniería civil. Quedan excluidas explícitamente del campo de aplicación las estructuras realizadas con aceros especiales, tales como los aceros de alto límite elástico (desde S460 hasta S700) y los aceros provenientes de aleaciones especiales como los aceros inoxidables, y las estructuras mixtas hormigón-acero. El Título 1º sienta las bases de proyecto, introduciéndose los conceptos de vida útil y clase de ejecución. Como requisito esencial se establece que una estructura debe ser proyectada, construida y mantenida 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, mantener su funcionalidad y resistir la agresividad del ambiente. Asimismo, la estructura se clasificará según su ejecución, permitiendo establecer los requisitos de ésta y la extensión de la inspección y ensayos, de forma adecuada a la importancia de la estructura, a sus niveles de riesgo y a sus condiciones o características propias de construcción. Este es un requisito esencial que ofrece al documento una enorme coherencia entre aspectos como cálculo, ejecución, control y mantenimiento que, en ocasiones, desde un punto de vista normativo, se tratan de manera bastante estanca. En la Instrucción EAE se adopta de manera inequívoca el método de los estados límite, el cual permite tener en cuenta de manera sencilla el carácter aleatorio de las variables de solicitación y de respuesta estructural que intervienen en el cálculo. Las bases de cálculo se orientan hacia la definición de los estados límite últimos y de servicio y hacia la durabilidad, definiéndose las clases de exposición ambiental en relación con la corrosión del acero. La consecución de la durabilidad que debe garantizarse durante la vida útil de la estructura tendrá que ver con la definición acertada del tipo de ambiente, con los criterios que mejoren la durabilidad de la misma, con los tratamientos de protección y con las pertinentes actuaciones previstas de inspección y mantenimiento. En cuanto a los temas de acciones, el planteamiento que se sigue es absolutamente paralelo al de la Instrucción EHE; ésta no es una norma de acciones y como tal no se plantea en ningún momento la definición y obtención de las mismas. El Título 2º se dedica al análisis estructural. Se presentan los diferentes métodos de análisis que pueden llevarse a cabo para la d e t e rminación de esfuerzos, considerando tanto la no linealidad del material -análisis global elástico, plástico y elastoplásticocomo la no linealidad geométrica -análisis en primer y segundo orden-. Asimismo, se incorpora el concepto de clase de sección, que permite, de manera sencilla y racional, adoptar los métodos de análisis estructural y de comprobación seccional más efi c i e n - tes. También se definen las imperfecciones a considerar en el análisis estructural, tanto a nivel global como a nivel de elemento. Aquellos aspectos relacionados con las propiedades tecnológicas de los materiales y su durabilidad se recogen en el Título 3º. Se presenta una clasificación detallada de los aceros y de sus productos, apuntando a una clara convergencia entre lo recogido en este Documento 0 y lo recogido en las normas europeas. En lo que concierne a la durabilidad, se expone la necesidad de tener que considerar estos aspectos, especialmente en la fase de proyecto. Por otra parte, se establecen ciertas estrategias a seguir, relativas a la selección de la forma estructural, detalles constructivos y medidas especiales de protección. El Título 4º adopta el formato clásico de comprobación de acuerdo con el método de los estados límite y sigue un tratamiento similar al de la Instrucción EHE, dedicando sendos capítulos a la verificación frente a estados límite últimos y estados límite de servicio. También dentro de este título, el Capítulo XI está dedicado íntegramente a la comprobación a fatiga. En el articulado se expone cuándo es necesario efectuar dicha comprobación; en particular, será obligatorio llevarla a cabo en puentes de carretera y de ferrocarril y en los caminos de rodadura de puentes grúa. Se presentan dos métodos para la verificación frente a fatiga -tolerancia al daño y vida segura-. Por último, se ofrece una clasificación pormenorizada de aquellos detalles constructivos en estructuras de acero que son sensibles a la fatiga. 1 0 3 H o r m i g ó n y A c e r o R no235, 1.er Trimestre 2005 Dentro de este Título 4º quedan también enmarcados dos capítulos dedicados al proyecto de estructuras de acero frente a incendio y frente a sismo. Se estimó conveniente considerar estos temas en el propio articulado y no tratarlos en anejos; y ello fue especialmente así para el incendio. La futura Instrucción EAE no sólo debería actualizar sus prescripciones de acuerdo con los avances de la técnica y con la experiencia acumulada en estos años, sino que también debería establecer nuevos criterios para regular prestaciones no contempladas, o contempladas de manera insuficiente o un tanto arbitraria. Esta era una oportunidad inmejorable para afrontar la problemática del incendio en las estructuras de acero desde el punto de vista normativo, y con carácter de Instrucción. El Título 5º está dedicado a presentar aquellos aspectos relacionados con el tema de uniones –Capítulo XIV– y de elementos estructurales –Capítulo XV–. En lo que respecta a las uniones, éstas se clasifican en función de su resistencia y de su rigidez, dando lugar a las uniones semirrígidas, tratadas por primera vez en España a nivel normativo. El Capítulo XIV presenta de manera muy exhaustiva la metodología a seguir para efectuar la comprobación de todo tipo de uniones; se llama aquí la atención sobre el hecho de que ya han sido consideradas en el articulado las uniones tubulares, de tanta trascendencia hoy en día en la construcción metálica. El Capítulo XV, dedicado a elementos estructurales, permite abordar diferentes tipos estructurales en acero, tanto desde el punto de vista de proyecto como de ejecución; ello da pie a la presentación de elementos estructurales como vigas de alma llena o alma aligerada, soportes compuestos, forjados, entramados, estructuras de celosía y mallas. Cabe hacer mención especial al artículo dedicado exclusivamente a estructuras ligeras, es decir, chapas y perfiles conformados en frío; la abolladura local juega un papel fundamental y determinante en el proyecto de dichos elementos estructurales. En general, el proceso de dimensionamiento de los tipos estructurales considerados en el Capítulo XV de este Título 5º, se sustenta de manera recurrente en los artículos ya presentados en el Título 4º dedicado a dimensionamiento y comprobación. Las cuestiones relativas a ejecución se recogen en el Título 6º. Uno de los aspectos más importantes, ya presentado en el artículo de requisitos esenciales del Capítulo II –Título 1º Bases de proyecto– es la clasificación de las estructuras según su ejecución. Esta clasificación está basada en la norma europea EN 1090. Partiendo de dicha clasificación es factible establecer los requisitos de ejecución y la extensión de los ensayos y de la inspección de acuerdo con la entidad de la estructura, los riesgos de exposición y sus características propias de construcción. Así pues, se consigue una racionalización de la ejecución, el control y el mantenimiento, con la consiguiente repercusión económica. La actualización de los artículos dedicados a ejecución se basa fundamentalmente en la norma europea EN 1090 y, para algunas cuestiones concretas, como en lo referente a planos de taller, en la propia EA-95, es decir, en la antigua MV 104. Por su parte, el planteamiento que hace el Documento 0 en el Título 7º respecto al control es totalmente coherente con las líneas que se han definido a este respecto en el ámbito de la revisión de la Instrucción EHE, que se está abordando paralelamente en el seno de la Comisión Permanente del Hormigón. Se fundamenta en una serie de ideas básicas entre las que cabría destacar un planteamiento moderno en el que, basado en el concepto de riesgo del consumidor, se establece un valor global de éste que debe ser garantizado para proteger al usuario, permitiendo diversas alternativas para conseguirlo. Así, partiendo de la existencia de procedimientos de certificación por terceros que son susceptibles, en determinadas condiciones, de ser objeto de un reconocimiento oficial, se contempla una casuística diversa en función de las garantías que puedan conllevar, en su caso, los controles de producción que son objeto de garantía por los diversos distintivos. Además, conscientes de que un único nivel de reconocimiento cercena la deseable trayectoria de mejora continua que debería estar ligada de forma natural a los distintivos de calidad, se plantea un sistema de reconocimiento oficial por niveles que pretende establecer de forma explícita las ventajas en recepción que tendrán aquellos productos o procesos, en el caso de que los industriales implicados hayan optado por los niveles de mayor exigencia. Conscientes, además, de la importancia de las tareas desarrolladas en taller en el caso de las estructuras de acero, el proyec- to de Instrucción contempla los sistemas de control que deben efectuarse durante esta fase de la ejecución. Por otra parte, se considera la posibilidad de empleo de nuevas tecnologías (Internet, firma electrónica, etc.) en la documentación generada como consecuencia del control. Finalmente, el mantenimiento de la trazabilidad desde el elemento estructural hasta la propia colada es otra de las bases sobre la que se ha articulado la propuesta de control. Finalmente, el proyecto incluye un título específico relativo al mantenimiento de las estructuras de acero, que surge como una consecuencia inmediata del establecimiento de un valor para la vida útil de la estructura. Así, se especifican una serie de recomendaciones de diseño para facilitar las operaciones de mantenimiento y disminuir la probabilidad de aparición de problemas de durabilidad. Asimismo, se define un plan de inspección y mantenimiento de las estructuras de acero. 3. CÓMO ACCEDER AL CONTENIDO DEL PROYECTO DE LA FUTURA INSTRUCCIÓN EAE El pasado día 12 de noviembre de 2004 tuvo lugar en las instalaciones del Centro de Estudios y Experimentación de Obras Públicas (CEDEX) la presentación del Documento 0 al que hace referencia esta reseña, repartiéndose en la misma el texto completo del mismo. 1 0 4 H o r m i g ó n y A c e r o R no235, 1.er Trimestre 2005 Las personas e instituciones que no dispongan del texto, pero que estén interesadas en consultar el proyecto de Instrucción pueden conseguirlo libremente en la página Web de la Comisión Permanente de Estructuras de Acero (CPA), cuya dirección es: http://www.mfom.es/cpa Asimismo, la Comisión ha establecido un sistema mediante el cual se le pueden hacer llegar cualquier tipo de comentarios, observaciones, aportaciones, propuestas, etc. Para ello, se deberá enviar un mensaje de correo electrónico a la Secretaría de la Comisión, cuya dirección es: [email protected] GRUPO DE TRABAJO DE LA COMISIÓN PERMANENTE DE ESTRUCTURAS DE ACERO, PARA LA ELABORACIÓN DE LA PONENCIA DE UNA NUEVA INSTRUCCIÓN DE ACERO ESTRUCTURAL (EAE) Ponente general: D. Enrique Mirambell Arrizabalaga Vocales: D. Enrique Alarcón Álvarez D. Ramón Álvarez Cabal D. Alfredo Arnedo Pena D. José Manuel Gálligo Estévez D. Francisco Millanes Mato D. Jesús Ortiz Herrera D. Francisco Quintero Moreno (✞)* D. Fernando Rodríguez García D. Edelmiro Rúa Álvarez D. José Simón-Talero Muñoz Dª. Juliana Villa Cellino Secretario: D. Juan Francisco Sánchez Hernández (*) D. FRANCISCO QUINTEROMORENO falleció repentinamente el pasado miércoles 2 de febrero (q.d.e.p.)