Estados límite: ELU y ELS
La estructura conceptual sobre la que descansa todo lo demás, y el dato que casi nadie conoce: ψ₁ y ψ₂ no son números arbitrarios, son el 1 % y el 50 % del tiempo.
Índice de contenidos
Un estado límite es una situación que, de superarse, hace que el edificio deje de cumplir alguno de los requisitos estructurales para los que fue concebido. Se dividen en dos familias:
- ELU — Estados límite últimos. Suponen riesgo para las personas: colapso total o parcial, o puesta fuera de servicio del edificio.
- ELS — Estados límite de servicio. Afectan al confort, al funcionamiento o a la apariencia, pero no a la seguridad.
La comprobación estructural sigue cuatro pasos: determinar las situaciones de dimensionado, establecer acciones y modelos, hacer el análisis y verificar que no se superan los estados límite.
ELU: los que ponen en riesgo a las personas#
El DB-SE enumera dos grupos de estados límite últimos:
| Estado límite último | |
|---|---|
| a) | Pérdida del equilibrio del edificio, o de una parte estructuralmente independiente, considerado como cuerpo rígido. Es el vuelco, el deslizamiento, el levantamiento. |
| b) | Fallo por deformación excesiva, transformación de la estructura o parte de ella en un mecanismo, rotura de elementos estructurales —incluidos apoyos y cimentación— o de sus uniones, o inestabilidad de elementos estructurales. |
- La inestabilidad incluye expresamente los efectos dependientes del tiempo, como la corrosión y la fatiga. Un elemento que hoy cumple puede dejar de hacerlo dentro de veinte años, y eso también es un ELU.
ELS: los que afectan al uso, no a la seguridad#
| Estado límite de servicio | |
|---|---|
| a) | Deformaciones —flechas, asientos, desplomes— que afecten a la apariencia de la obra, al confort de los usuarios o al funcionamiento de equipos e instalaciones. |
| b) | Vibraciones que causen falta de confort a las personas o afecten a la funcionalidad de la obra. |
| c) | Daños o deterioro que puedan afectar desfavorablemente a la apariencia, la durabilidad o la funcionalidad de la obra. |
Las tres situaciones de dimensionado#
| Situación | Cuándo |
|---|---|
| Persistente | Condiciones de uso normal del edificio. |
| Transitoria | Condiciones aplicables durante un tiempo limitado, sin acciones accidentales. La ejecución de la obra es el caso típico. |
| Extraordinaria | Condiciones excepcionales, con acciones accidentales. Incluye el sismo. |
Qué significan de verdad ψ₀, ψ₁ y ψ₂#
Aquí está el dato que convierte los coeficientes de simultaneidad de una tabla que se copia en algo que se entiende. Los tres valores representativos de una acción variable tienen significado estadístico:
| Valor | Símbolo | Qué representa |
|---|---|---|
| De combinación | ψ0·Qk | La intensidad de la acción cuando actúa simultáneamente con otra acción variable independiente cuya intensidad sea extrema en el periodo de referencia. |
| Frecuente | ψ1·Qk | El valor superado durante el 1 % del tiempo de referencia. |
| Casi permanente | ψ2·Qk | El valor superado durante el 50 % del tiempo de referencia. |
El valor característico, según el tipo de acción#
| Acción | Cómo se define su valor característico |
|---|---|
| Permanentes (G) | Normalmente su valor medio. Si la variabilidad puede ser importante —coeficiente de variación entre 0,05 y 0,1— o si la respuesta estructural es muy sensible, se consideran dos valores: superior (fractil 95 %) e inferior (fractil 5 %), suponiendo distribución normal. |
| Variables (Q) | Un valor superior o inferior con una probabilidad determinada de no ser superado en un periodo de referencia, o un valor nominal si se desconoce la distribución estadística. |
| Climáticas | Probabilidad anual de ser superado de 0,02, es decir, periodo de retorno de 50 años. |
| Accidentales (A) | Un valor nominal, asimilado normalmente al valor de cálculo. |
Acciones dinámicas#
Las acciones dinámicas producidas por viento, choque o sismo se representan mediante fuerzas estáticas equivalentes. Según el caso, los efectos de la aceleración dinámica quedan incluidos implícitamente en los valores característicos, o se introducen mediante un coeficiente dinámico. Es la razón de que puedas calcular el viento con una presión estática sin plantear un análisis dinámico — salvo en las construcciones que el propio DB excluye, como las de esbeltez superior a 6.
Preguntas frecuentes#
¿Cuál es la diferencia entre ELU y ELS?
Los estados límite últimos suponen riesgo para las personas: colapso total o parcial, pérdida de equilibrio, rotura o inestabilidad. Los de servicio afectan al confort, al funcionamiento o a la apariencia, pero no comprometen la seguridad. Por eso en ELU las acciones se mayoran con coeficientes γ y en ELS todos los γ valen 1.
¿Qué significa exactamente el coeficiente ψ2?
Define el valor casi permanente: el que la acción variable supera durante el 50 % del tiempo de referencia. Por eso es el que se emplea en fenómenos que dependen de la carga sostenida, como la flecha diferida o la fluencia del hormigón. En vivienda vale 0,3, lo que equivale a decir que la mitad del tiempo el piso tiene en torno al 30 % de su sobrecarga nominal.
¿Y el coeficiente ψ1?
Define el valor frecuente, el superado durante el 1 % del tiempo de referencia. Se usa en la combinación frecuente, aplicable a los efectos de corta duración que son reversibles, y en la situación extraordinaria para la acción variable principal.
¿Qué periodo de retorno tienen las acciones climáticas?
50 años, correspondiente a una probabilidad anual de ser superado de 0,02. Es la base estadística tanto de la velocidad básica del viento como de la sobrecarga de nieve característica.
¿Qué es una situación transitoria?
La que corresponde a condiciones aplicables durante un tiempo limitado y sin acciones accidentales; el caso típico es la fase de ejecución de la obra. Se distingue de la persistente, que es el uso normal, y de la extraordinaria, que sí incluye acciones accidentales como el impacto, el incendio o el sismo.
Fuente oficial#
Contenido del capítulo 3 del Documento Básico SE «Seguridad estructural», versión de diciembre de 2019. Texto consolidado gratuito en codigotecnico.org. Ante cualquier discrepancia, prevalece el texto oficial.
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Es la pregunta previa a cualquier cálculo y la que más veces se salta. Descríbenos el elemento y te decimos qué hay que comprobar y con qué combinación.
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