Normas UNE en 1991 4

norma españolla

UNE E-EN 1991-4

Diciembre 2011 TÍTULO

Euroccódigo 1: Acciones en estructuras Parte 4: Silos y depósitos

Eurocodee 1: Actions on structures. Part 4: Silos and tanks. Eurocodee 1: Actions sur les structures. Partie 4: Silos et réservoirs.

CORRESPONDENCIA

Esta norrma es la versión oficial, en español, de la Norma Europpea EN 1991-4:2006.

OBSERVACIONES

Esta norrma sustituye a la Norma EN 1991-4:2006. (Ratificada por p AENOR)

ANTECEDENTES

Esta noorma ha sido elaborada por el comité técnico AEN//CTN 140 Eurocódigos estructuurales cuya Secretaría desempeña SEOPAN.

EXTRACTO DEL DOCUMENTO UNE-EN 199 91-4 Editada e impresa por AENOR Depósito legal: M 47832:2011 © AENOR 2011 Reproducción prohibida

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Grupo 61

ÍNDICE Página PRÓLOGO .............................................................................................................................................. 8 CAPÍTULO 1 GENERALIDADES ................................................................................................... 12 1.1 Objeto y campo de aplicación.............................................................................................. 12 1.1.1 Objeto y campo de aplicación de la serie de Normas EN 1991 - Eurocódigo 1 ............... 12 1.1.2 Objeto y campo de aplicación de la Norma EN 1991-4 acciones en estructuras: silos y depósitos ..................................................................................................................... 12 1.2 Normas para consulta .......................................................................................................... 14 1.3 Consideraciones .................................................................................................................... 15 1.4 Distinción entre Principios y Reglas de aplicación ............................................................ 15 1.5 Términos y definiciones ....................................................................................................... 15 1.6 Símbolos usados en la Parte 4 del Eurocódigo 1 ................................................................ 19 1.6.1 Letras latinas mayúsculas .................................................................................................... 19 1.6.2 Letras latinas minúsculas .................................................................................................... 20 1.6.3 Letras griegas mayúsculas ................................................................................................... 23 1.6.4 Letras griegas minúsculas.................................................................................................... 23 1.6.5 Subíndices .............................................................................................................................. 24 CAPÍTULO 2 REPRESENTACIÓN Y CLASIFICACIÓN DE LAS ACCIONES ...................... 25 2.1 Representación de las acciones en silos............................................................................... 25 2.2 Representación de las acciones en depósitos ...................................................................... 26 2.3 Clasificación de las acciones en silos ................................................................................... 26 2.4 Clasificación de las acciones en depósitos........................................................................... 26 2.5 Clasificación para la evaluación de las acciones ................................................................ 26 CAPÍTULO 3 SITUACIONES DE CÁLCULO ............................................................................... 28 3.1 Generalidades ....................................................................................................................... 28 3.2 Situaciones de cálculo para sólidos almacenados en silos ................................................. 28 3.3 Situaciones de cálculo para diferentes geometrías de silos ............................................... 30 3.4 Situaciones de cálculo para formas de construcción específicas ...................................... 32 3.5 Situaciones de cálculo para líquidos almacenados en depósitos ....................................... 32 3.6 Principios de cálculo para explosiones................................................................................ 32 CAPÍTULO 4 PROPIEDADES DE LOS SÓLIDOS DISGREGADOS ......................................... 32 4.1 Generalidades ....................................................................................................................... 32 4.2 Propiedades de los sólidos disgregados............................................................................... 32 4.2.1 Generalidades ....................................................................................................................... 32 4.2.2 Ensayo y evaluación de las propiedades de los sólidos ...................................................... 32 4.2.3 Enfoque simplificado............................................................................................................ 32 4.3 Ensayos de sólidos disgregados ........................................................................................... 32 4.3.1 Procedimientos de ensayo .................................................................................................... 32 4.3.2 Peso específico γ .................................................................................................................... 32 4.3.3 Coeficiente de rozamiento con la pared μ .......................................................................... 32 4.3.4 Ángulo de rozamiento interno φi ......................................................................................... 32 4.3.5 Coeficiente de presiones laterales K .................................................................................... 32 4.3.6 Cohesión c ............................................................................................................................. 32 4.3.7 Coeficiente de referencia del sólido para cargas concentradas Cop .................................. 32 CAPÍTULO 5 CARGAS EN LAS PAREDES VERTICALES DE LOS SILOS ........................... 32 5.1 Generalidades ....................................................................................................................... 32 5.2 Silos esbeltos.......................................................................................................................... 32 5.2.1 Cargas sobre las paredes verticales en el llenado .............................................................. 32

EXTRACTO DEL DOCUMENTO UNE-EN 1991-4

5.2.2 5.2.3 5.2.4 5.3 5.3.1 5.3.2 5.3.3 5.3.4 5.4 5.4.1 5.4.2 5.5 5.5.1 5.5.2 5.6 5.6.1 5.6.2 5.6.3 5.7 5.7.1 5.7.2

Cargas sobre las paredes verticales en la descarga ........................................................... 32 Incremento uniforme de la presión uniforme en sustitución de las cargas concentradas en el llenado y en la descarga ....................................................................... 32 Cargas de descarga de silos cilíndricos con grandes excentricidades de salida .............. 32 Silos poco esbeltos y de esbeltez media ............................................................................... 32 Cargas de llenado sobre las paredes verticales .................................................................. 32 Cargas de descarga sobre las paredes verticales ............................................................... 32 Cargas de llenado con gran excentricidad en silos poco esbeltos y de esbeltez media.... 32 Cargas de descarga con grandes excentricidades en silos poco esbeltos y de esbeltez media ....................................................................................................................... 32 Silos granero ......................................................................................................................... 32 Cargas de llenado sobre las paredes verticales .................................................................. 32 Cargas de descarga sobre las paredes verticales ............................................................... 32 Silos que contienen sólidos con aire ocluido ....................................................................... 32 Generalidades ....................................................................................................................... 32 Cargas en silos que contienen sólidos fluidificados ........................................................... 32 Diferencias de temperatura entre los sólidos almacenados y la estructura del silo ........ 32 Generalidades ....................................................................................................................... 32 Presiones debidas a la reducción de la temperatura del ambiente exterior .................... 32 Presiones debidas al llenado con sólidos calientes ............................................................. 32 Cargas en silos rectangulares .............................................................................................. 32 Silos rectangulares................................................................................................................ 32 Silos con tensores internos ................................................................................................... 32

CAPÍTULO 6 CARGAS SOBRE TOLVAS Y FONDOS DE SILO ............................................... 32 6.1 Generalidades ....................................................................................................................... 32 6.1.1 Propiedades físicas ............................................................................................................... 32 6.1.2 Reglas generales.................................................................................................................... 32 6.2 Fondos planos ....................................................................................................................... 32 6.2.1 Presiones verticales sobre fondos planos de silos esbeltos................................................. 32 6.2.2 Presiones verticales sobre fondos planos de silos poco esbeltos y de esbeltez media ...... 32 6.3 Tolvas agudas........................................................................................................................ 32 6.3.1 Rozamiento movilizado ........................................................................................................ 32 6.3.2 Cargas de llenado ................................................................................................................. 32 6.3.3 Cargas de descarga............................................................................................................... 32 6.4 Tolvas aplanadas .................................................................................................................. 32 6.4.1 Rozamiento movilizado ........................................................................................................ 32 6.4.2 Cargas de llenado ................................................................................................................. 32 6.4.3 Cargas de descarga............................................................................................................... 32 6.5 Tolvas de silos que contienen sólidos con aire ocluido ...................................................... 32 CAPÍTULO 7 CARGAS EN DEPÓSITOS DEBIDAS A LÍQUIDOS ........................................... 32 7.1 Generalidades ....................................................................................................................... 32 7.2 Cargas debidas a los líquidos almacenados ........................................................................ 32 7.3 Propiedades de los líquidos .................................................................................................. 32 7.4 Succión producida por una ventilación inadecuada .......................................................... 32 ANEXO A (Informativo) BASES DE CÁLCULO. CONSIDERACIONES ADICIONALES A LA NORMA EN 1990 PARA SILOS Y DEPÓSITOS ...................... 32 A.1 Generalidades ....................................................................................................................... 32 A.2 Estado límite último ............................................................................................................. 32 A.3 Acciones a combinar ............................................................................................................ 32 A.4 Situaciones de cálculo y combinaciones de acciones para las clases de evaluación de acciones 2 y 3................................................................................................. 32 A.5 Combinaciones de acciones para la clase de evaluación de acciones 1 ............................ 32


ANEXO B (Informativo) ACCIONES, COEFICIENTES PARCIALES Y COMBINACIONES DE ACCIONES EN DEPÓSITOS ...................... 32 B.1 Generalidades ....................................................................................................................... 32 B.2 Acciones ................................................................................................................................. 32 B.3 Coeficientes parciales de las acciones ................................................................................. 32 B.4 Combinación de acciones ..................................................................................................... 32 ANEXO C (Normativa) C.1 C.2 C.3 C.4 C.5 C.6 C.7 C.8 C.9 C.10 C.11

DETERMINACIÓN DE LAS PROPIEDADES DE LOS SÓLIDOS PARA LA EVALUACIÓN DE CARGAS EN SILOS .......................... 32 Objeto .................................................................................................................................... 32 Campo de aplicación ............................................................................................................ 32 Nomenclatura ....................................................................................................................... 32 Definiciones ........................................................................................................................... 32 Muestreo y preparación de las muestras ............................................................................ 32 Peso específico γ .................................................................................................................... 32 Rozamiento con la pared ..................................................................................................... 32 Coeficiente de presiones laterales K .................................................................................... 32 Parámetros de resistencia: cohesión c y ángulo de rozamiento interno φi. ...................... 32 Módulo de elasticidad efectivo Es ........................................................................................ 32 Evaluación de los valores característicos superior e inferior de una propiedad y determinación del coeficiente de modificación a................................................................ 32

ANEXO D (Normativo) ...................EVALUACIÓN DE LAS PROPIEDADES DE LOS SÓLIDOS PARA LA EVALUACIÓN DE LAS CARGAS EN EL SILO .......................................... 32 D.1 Objeto .................................................................................................................................... 32 D.2 Evaluación del coeficiente de rozamiento para el caso de pared ondulada ..................... 32 D.3 Ángulo de rozamiento interno y coeficiente de rozamiento para sólidos de grano grueso sin finos ..................................................................................................................... 32 ANEXO E (Normativo) E.1 E.2

VALORES DE LAS PROPIEDADES DE LOS SÓLIDOS DISGREGADOS ...................................................................................... 32 Generalidades ....................................................................................................................... 32 Valores definidos .................................................................................................................. 32

ANEXO F (Informativo) DETERMINACIÓN DEL PATRÓN DE FLUJO ................................. 32 F.1 Flujo másico y flujo de embudo .......................................................................................... 32 ANEXO G (Normativo) REGLAS ALTERNATIVAS PARA PRESIONES EN TOLVAS ....... 32 G.1 Generalidades ....................................................................................................................... 32 G.2 Notación ................................................................................................................................ 32 G.3 Definiciones ........................................................................................................................... 32 G.4 Situaciones de cálculo ........................................................................................................... 32 G.5 Determinación del coeficiente multiplicador de la carga en el fondo Cb ......................... 32 G.6 Presiones de llenado en fondos planos o casi planos .......................................................... 32 G.7 Presiones de llenado en tolvas ............................................................................................. 32 G.8 Presiones de descarga en fondos planos o casi planos ....................................................... 32 G.9 Presiones de descarga en tolvas ........................................................................................... 32 G.10 Expresiones alternativas para la determinación del coeficiente de presiones en la tolva en descarga Fe.............................................................................................................. 32 ANEXO H (Informativo) ACCIONES DEBIDAS A LAS EXPLOSIONES DE POLVO............. 32 H.1 Generalidades ....................................................................................................................... 32 H.2 Objeto y campo de aplicación.............................................................................................. 32 H.3 Notación ................................................................................................................................ 32 H.4 Polvos explosivos y propiedades pertinentes ...................................................................... 32 H.5 Fuentes de ignición ............................................................................................................... 32 H.6 Medidas de protección ......................................................................................................... 32


H.7 H.8 H.9 H.10 H.11

Dimensionamiento de los elementos estructurales............................................................. 32 Presión de cálculo ................................................................................................................. 32 Dimensionamiento para subpresión ................................................................................... 32 Dimensionamiento de los dispositivos de venteo ................................................................ 32 Fuerzas de reacción debidas al venteo ................................................................................ 32

1.1 Objeto y campo de aplicación 1.1.1 Objeto y campo de aplicación de la serie de Normas EN 1991. Eurocódigo 1 (1)P La serie de Normas EN 1991 proporciona principios generales y medidas para el proyecto estructural de edificios y obras de ingeniería civil, incluyendo algunos aspectos geotécnicos y debe usarse conjuntamente con la Norma EN 1990 y las series de Normas EN 1992 a EN 1999. (2) La serie de Normas EN 1991 también cubre el proyecto estructural durante la ejecución y el proyecto estructural de las estructuras temporales. Se aplica en cualquier circunstancia en que se requiera un adecuado funcionamiento de la estructura. (3) La serie de Normas EN 1991 no está específicamente concebido para la evaluación estructural de construcciones existentes, ni para el desarrollo de reparaciones o modificaciones o para evaluar cambios de uso. (4) La serie de Normas EN 1991 no cubre completamente situaciones especiales de cálculo que requieran consideraciones poco habituales de fiabilidad, tales como estructuras nucleares para las cuales deberían usarse procedimientos específicos de cálculo. 1.1.2 Objeto y campo de aplicación de la Norma EN 1991-4 acciones en estructuras: silos y depósitos (1)P Esta norma proporciona los principios generales y las acciones para el proyecto estructural de silos para el almacenamiento de sólidos granulares y depósitos para el almacenamiento de fluidos, y debe usarse conjuntamente con la Norma EN 1990, el resto de partes de la serie de Normas EN 1991 y la serie de Normas EN 1992 a EN 1999. (2) Esta norma incluye algunas indicaciones sobre las acciones en silos y depósitos que no están únicamente asociadas al almacenamiento de sólidos o líquidos (por ejemplo el efecto de los diferenciales térmicos o aspectos de asientos diferenciales en las baterías de los silos). (3)

Las siguientes limitaciones geométricas se aplican a las reglas de cálculo para silos:

− las formas de sección transversal del silo se limitan a las mostradas en la figura 1.1 d), aunque pueden aceptarse pequeñas variaciones siempre que se prevean las consecuencias estructurales de los cambios producidos en las presiones; − se aplican las siguientes limitaciones dimensionales: hb/dc < 10 hb < l00 m dc < 60 m − la transición se produce en un único plano horizontal [véase la figura 1.1 a)]; − el silo no contiene estructuras internas tal como un cono o una pirámide con la punta hacia arriba, vigas transversales, etc. Sin embargo un silo rectangular puede contener tensores internos. (4)

Las siguientes limitaciones relativas a los sólidos almacenados se aplican a las reglas de cálculo para silos:

− cada silo se proyecta para un rango definido de propiedades de los sólidos granulares; − el sólido almacenado fluye libremente o se puede garantizar su flujo libre en el silo proyectado (véase 1.5.12 y el anexo C);


− el tamaño máximo de partícula del sólidoo almacenado no es mayor de 0,03 dc [véase la figura 1.11 d)]. NOTA Cuando las partículas son grandes, comparaddas con el espesor de la pared del silo, se deberían considerar los efectos de las partículas individuales, aplicando fuerzas locales sobre laa pared.

(5)

Las siguientes limitaciones relativas a los sistemas de carga y descarga se aplican a las reglas de cálculo para silos:

− en el llenado sólo se producen efectos dee inercia y cargas de impacto despreciables; − cuando se utilizan dispositivos de descargga (por ejemplo alimentadores o tubos de flujo internos)) el flujo es regular y centrado.

a) Geometría

b) Excentricidades

c) Presiones y presiones de traccción

d) Formas de sección transversal Leyenda 1 Superficie equivalente 2 Dimensión interior 3 Transición

4 Perfil dee la superficie cuando está lleno 5 Eje del ssilo

Figura 1.1 − Formas dee silo con notación de las dimensiones y las presioness

EXTRACTO DEL L DOCUMENTO UNE-EN 19 991-4

(6) Esta norma sólo cubre las tolvas cónicas (es decir, con simetría axial), con forma de pirámide de base cuadrada o en forma de cuña (es decir, con las paredes con extremos verticales). Las demás formas de tolva o las que tienen dispositivos interiores necesitan un tratamiento especial. (7) Algunos silos con geometría netamente asimétrica no quedan específicamente cubiertos por esta norma. Entre esos casos se incluyen las tolvas en punta de cincel (es decir, tolvas cuneiformes bajo un cilindro circular) y las romboidales. (8) Las reglas de cálculo de los depósitos sólo son válidas para depósitos que almacenan líquidos a presión atmosférica normal. (9) Las acciones sobre las cubiertas de los silos y depósitos se dan en las Normas EN 1991-1-1, EN 1991-1-3 a EN 1991-1-7 y la EN 1991-3, según el caso. (10) El proyecto de los silos para obtener una descarga de los sólidos fiable queda fuera del objeto y campo de aplicación de esta norma. (11) El proyecto de los silos para evitar los efectos de los temblores (quaking), impactos (shocks), bocinazos (honking), martilleos (pounding) y la música de los silos (silo music) queda fuera del objeto y campo de aplicación de esta norma. NOTA Este fenómeno no se comprende suficientemente, por lo que el uso de esta norma no garantiza que no se producirán, ni que la estructura sea capaz de resistirlas.

1.2 Normas para consulta Esta norma europea incorpora disposiciones de otras publicaciones por su referencia, con o sin fecha. Estas referencias normativas se citan en los lugares apropiados del texto de la norma y se relacionan a continuación. Para las referencias con fecha, no son aplicables las revisiones o modificaciones posteriores de ninguna de las publicaciones. Para las referencias sin fecha, se aplica la edición en vigor del documento normativo al que se haga referencia (incluyendo sus modificaciones). ISO 3898:1997 Bases para el proyecto de estructuras. Notación. Símbolos generales. NOTA Las siguientes normas europeas, publicadas o en preparación se citan en el texto en los lugares apropiados: EN 1990

Eurocódigos. Bases de cálculo de estructuras

EN 1991-1-1 Eurocódigo 1: Acciones en estructuras. Parte 1-1: Acciones generales. Pesos específicos, pesos propios, y sobrecargas de uso en edificios EN 1991-1-2 Eurocódigo 1: Acciones en estructuras. Parte 1-2: Acciones generales. Acciones en estructuras expuestas al fuego EN 1991-1-3 Eurocódigo 1: Acciones en estructuras. Parte 1-3: Acciones generales. Cargas de nieve EN 1991-1-4 Eurocódigo 1: Acciones en estructuras. Parte 1-4: Acciones generales. Acciones de viento EN 1991-1-5 Eurocódigo 1: Acciones en estructuras. Parte 1-5: Acciones generales. Acciones térmicas EN 1991-1-6 Eurocódigo 1: Acciones en estructuras. Parte 1-6: Acciones generales. Acciones durante la ejecución EN 1991-1-7 Eurocódigo 1: Acciones en estructuras. Parte 1-7: Acciones generales. Acciones accidentales EN 1991-2

Eurocódigo 1: Acciones en estructuras. Parte 2: Cargas de tráfico en puentes

EN 1991-3

Eurocódigo 1- Acciones sobre estructuras. Parte 3: Acciones inducidas por grúas y maquinaria

EN 1992

Eurocódigo 2: Proyecto de estructuras de hormigón

EN 1992-4

Eurocódigo 2: Proyecto de estructuras de hormigón. Parte 4: Depósitos y estructuras de contención

EN 1993

Eurocódigo 3: Proyecto de estructuras de acero

EN 1993-1-6 Eurocódigo 3: Proyecto de estructuras de acero. Parte 1-6: Resistencia y estabilidad de láminas EN 1993-4-1 Eurocódigo 3: Proyecto de estructuras de acero. Parte 4-1: Silos


EN 1993-4-2 Eurocódigo 3: Proyecto de estructuras de acero. Parte 4-2: Depósitos EN 1994

Eurocódigo 4: Proyecto de estructuras mixtas de acero y hormigón.

EN 1995

Eurocódigo 5: Proyecto de estructuras de madera

EN 1996

Eurocódigo 6: Proyecto de estructuras de fábrica

EN 1997

Eurocódigo 7: Proyecto geotécnico

EN 1998

Eurocódigo 8: Proyecto de estructuras sismorresistentes

EN 1999

Eurocódigo 9: Proyecto de estructuras de aluminio


Normas UNE en 1991 4

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