Documentos del CTE. DB SE: Seguridad Estructural [2024]

El cumplimiento de CTE DB SE y sus normativas específicas garantiza la capacidad portante y la estabilidad estructural durante la fase de uso de los edificios. A lo largo del post te iremos indicando qué parámetros debes determinar y comprobar para cada tipo estructural. ¡Esperamos que te sirva de guía básica para tus proyectos!

¿Cuáles son los principales materiales estructurales?

Los materiales más utilizados para las estructuras de los edificios son el hormigón armado, el acero, los ladrillos cerámicos y la madera.

Cada material estructural no solo tiene diferentes características portantes con respecto a los demás, sino que también es interesante que conozcas su durabilidad y las posibilidades de industrialización:

• Hormigón armado. Es el material más utilizado en estructuras en la actualidad. Tiene buen comportamiento a tracción y compresión. Destaca por su durabilidad y baja necesidad de mantenimiento. Una desventaja del hormigón in situ es el tiempo de fraguado.
• Acero. Es un material que se fabrica y construye en poco tiempo, llega prefabricado a obra y se ejecuta con junta seca. Las estructuras metálicas trabajan muy bien a tracción, compresión, flexión y cortante. El punto crítico a tener en cuenta es la resistencia al fuego y la durabilidad, sobre todo evitar la corrosión.
• Fábrica. Las estructuras de fábrica están compuestas por la unión de pequeñas piezas modulares: los ladrillos o bloques. Precisamente esta modularidad lo convierte en un sistema estructural tremendamente versátil y fácil de utilizar. Tiene resistencia compresión y normalmente las fábricas se refuerzan o se arman con acero para tener mejor comportamiento a flexión. La desventaja frente a otros materiales es que debe fabricarse in situ con mano de obra especializada.
• Madera. Es una materia prima de origen biológico, tiene variadas posibilidades de prefabricación y se ejecuta en junta seca. Las estructuras de madera tienen buena capacidad resistente flexión y a tracciones y compresiones paralelas a la fibra. Al tratarse de un material natural, puede presentar imperfecciones, lo que afecta a la calidad. Además, necesita mantenimiento para conservar la durabilidad y su comportamiento frente al fuego es peor que otros materiales.

¿Cómo puedes emplear los diferentes materiales estructurales?

Si estás valorando el utilizar uno u otro material según el orden estructural y sus posibilidades de industrialización, aquí tienes una tabla resumen para ayudarte con la decisión:

CTE DB-SE Seguridad Estructural

Una vez seleccionado el tipo de material estructural que emplearás, ha llegado el momento de saber cómo calcular la estructura de una casa, edificio de oficinas, auditorio, etc.

El CTE DB-SE es la normativa de cabecera de todo calculista estructural. Recoge las consideraciones y bases de cálculo generales que aplican a todos los tipos estructurales y cimentaciones, con el objetivo de cumplir las exigencias básicas de Seguridad Estructural.

Los aspectos clave que aborda el CTE SE

Las exigencias básicas de Seguridad Estructural son dos:

1. Garantizar la resistencia y la estabilidad estructural frente a las acciones a las que el edificio es sometido a lo largo de su construcción y fase de uso.
2. Evitar deformaciones, degradaciones y anomalías en las estructuras que pongan en peligro la aptitud al servicio del edificio.

¿Qué es la capacidad portante?

El CTE la define como la aptitud del edificio que asegura la resistencia y la estabilidad necesaria durante su período de utilización, establecido en 50 años.

La aptitud al servicio

Es la capacidad para asegurar el correcto funcionamiento de la estructura en la obra, el confort de los usuarios y para mantener el aspecto visual del edificio, a lo largo del período de utilización.

¿Cómo garantizas la resistencia, la estabilidad y la aptitud al servicio en las estructuras?

Para satisfacer las Exigencias Básicas de Seguridad Estructural deberás realizar una serie de cálculos y comprobaciones en tus proyectos de acuerdo con las indicaciones generales del CTE SE y con los siguientes Documentos Básicos adicionales:

• CTE SE-AE “Acciones en la Edificación” y CTE SE-C “Cimientos”. Son de obligatorio cumplimiento en todos los proyectos de arquitectura.
• Aplicación de otros documentos según el material estructural:
  • Acero: CTE DB SE-A.
  • Fábrica: CTE DB SE-F.
  • Madera: CTE DB SE-M.
• CTE DB SI “Seguridad en caso de Incendio”. La Sección CTE SI-6 te marca las exigencias que debe cumplir tu estructura para asegurar la estabilidad del edificio en caso de incendio.

Tanto en la documentación de Proyecto (planos, memoria y pliegos de condiciones) como en la de Fin de obra y en las Instrucciones de Uso y Mantenimiento del Edificio debes incluir toda la información requerida en cumplimiento de estos Documentos Básicos.

Otras normativas aplicables a las estructuras son el Código Estructural (para estructuras y forjados de hormigón armado y prefabricado) y la Norma de Construcción Sismorresistente NCSR-22).

Bases para el análisis estructural y el dimensionado

El CTE DB SE te describe los fundamentos para calcular y comprobar los modelos estructurales. Para ello sigue los siguientes pasos:

1. Define el orden estructural del edificio y los materiales portantes: pilares, muros de carga, vigas y forjados, tipo de cimentación, si necesitas muros de contención, etc.
2. Determina con detalle las acciones o cargas que ocurren en tu modelo estructural. Los tipos de acciones los veremos en el siguiente apartado.
3. Realiza análisis estructurales con los métodos de cálculo que te determinan las normas.
4. Verifica que las estructuras dimensionadas cumplen las exigencias básicas de seguridad estructural con el método de Estados Límite.

Dimensiona tu estructura con el método de Estados Límite

Esta metodología se basa en someter el modelo estructural al momento hipotético en que éste deja de cumplir con su función. Es decir: pérdida de resistencia, estabilidad y aptitud al servicio. Debes comprobar tu modelo estructural en las siguientes situaciones:

• Estado Límite Último. Se trata de comprobar la capacidad portante de tu estructura. Es aquella hipótesis estructural que, de ser superada, supondría un fallo estructural irreparable. Por ejemplo: el colapso parcial o total del edificio. Según las cargas que consideres en tu modelo estructural y el uso previsto, la norma te proporciona una serie de coeficientes parciales de seguridad y de simultaneidad para las acciones.
• De Servicio. Simula aquella situación estructural en el que, de ser superada, afectaría al confort y bienestar de los ocupantes, al correcto funcionamiento del edificio o a su apariencia. Debes comprobar tu modelo con las deformaciones límite (flechas y desplazamientos), vibraciones y deterioros que pueden afectar al uso del edificio.

Efectos del tiempo en las estructuras

Ten en cuenta que una estructura debe conservar su capacidad portante y de servicio durante al menos 50 años, que es la vida útil del edificio.

El CTE SE te indica que debes asegurar que la influencia de acciones químicas, físicas o biológicas a las que tu edificio esté sujeto, no ponga en peligro su capacidad portante. Para la comprobación puedes emplear bien un método implícito u otro explícito.

En cuanto a una posible fatiga, puede que tu estructura ceda por efectos reológicos (cambio en la estructura interna de los materiales estructurales) o por efecto de acciones variables repetidas como maquinaria, tráfico rodado, etc.

CTE DB SE-AE Acciones en la Edificación

La función principal de las estructuras es la capacidad de resistir las acciones que ocurren sobre ellas. Si quieres saber cómo calcular una estructura, tu primer paso es aplicar el CTE DB SE-AE, el documento del Código Técnico de la Edificación dedicado a determinar y cuantificar los tipos de cargas en las estructuras.

¿Qué fuerzas actúan sobre las estructuras?

Las acciones o cargas se clasifican en:

• Permanentes. Son aquellas que actúan constantemente sin interrupción sobre las estructuras. Son cargas inherentes a la construcción: el peso propio, las fuerzas de pretensado y las acciones del terreno sobre el edificio.
• Variables. No son constantes en el tiempo y dependen del uso del edificio y las condiciones ambientales exteriores: sobrecargas de uso y de nieve, acción del viento y las acciones térmicas sobre el edificio.
• Accidentales. En el edificio también pueden darse cargas de magnitud importante en un lapso de tiempo breve e independientemente de las condiciones del edificio. Estamos hablando de posibles terremotos, las posibles agresiones térmicas por incendios, impactos producidos por cuerpos ajenos (por ejemplo, vehículos), etc.

¿Cuánto viento puede soportar una ventana?

La presión del viento sobre los edificios puede afectar a la funcionalidad de las ventanas y la infiltración de aire desde el exterior. Por suerte, el CTE DB SE-AE tiene bien desarrollada la sección sobre la acción al viento y puedes aplicar esta misma norma a la hora de determinar las prestaciones de las ventanas y su resistencia al viento.

El apartado 3.3 y el Anexo D te dan las pautas para determinar la q_e (acción del viento como fuerza perpendicular a la superficie).

CTE DB SE-C Cimientos

Todo lo relacionado con cimentaciones y actuaciones sobre el terreno para adecuarlo a tu edificio lo encuentras en el Documento Básico CTE DB SE-C. Los cimientos son los encargados de transmitir las cargas del edificio al terreno de forma adecuada. Es esencial que los diseñes correctamente, así asegurarás la integridad estructural y evitarás el riesgo de desplazamientos y asientos fuera del límite establecido.

¿Qué tipos de cimentaciones hay?

• Directas. Reparten las cargas en el terreno en un plano horizontal y se construyen a poca profundidad de la superficie. Son las más comunes en los proyectos: zapatas aisladas, combinadas y corridas; losas de cimentación y emparrillados.
• Profundas. Aquellos elementos de cimentación que penetran en el terreno en el plano vertical, alcanzando capas de suelo más profundas y resistentes. Se emplean cuando la cimentación directa es inviable (debido a un terreno poco resistente o inestable): pilotes aislados, grupos de pilotes, micropilotes, etc.
• Elementos de contención. Son los muros de contención y las pantallas. Se emplean para facilitar los trabajos de vaciado, contener tierras en las excavaciones, para controlar la entrada de agua freática en el solar y en la construcción de plantas de sótano.

Existe otro tipo de elementos que, aunque no son puramente cimientos, mejoran la capacidad portante de pantallas, zapatas y losas: los anclajes al terreno.

Aspectos generales

El CTE SE-C detalla para cada tipo de cimiento:

• Las acciones que debes considerar, tanto el peso que transmite la estructura de tu edificio como las acciones del terreno y del agua sobre el cimiento.
• El análisis y dimensionado de los elementos con el método de Estados Límite.
• Las condiciones constructivas y de control de ejecución que debes comprobar.

Antes del proyecto: cuenta con un estudio geotécnico de la parcela

Los estudios geotécnicos son imprescindibles a la hora de hacer los proyectos de arquitectura y más concretamente para el dimensionado de las cimentaciones.

Los edificios, a través de los cimientos, transmiten cargas y presiones al terreno donde están asentados. Si las características geotécnicas del terreno son inadecuadas para el tipo y tamaño del edificio, la seguridad estructural corre grave peligro.

El CTE DB SE-C explica con detalle el procedimiento para realizar estudios geotécnicos y regula los contenidos que deben tener.

¿Qué es un estudio geotécnico?

En resumidas cuentas, el estudio geotécnico es la ficha técnica del terreno de la parcela: un informe técnico que recoge información cuantificada sobre las características geológicas del terreno y evalúa la idoneidad del suelo existente en relación con el edificio previsto y su entorno.

CTE DB SE-A Acero

Si estás diseñando tu edificio con estructuras de acero, el CTE DB SE-A es la normativa específica que debes cumplir. Este Documento Básico trata los siguientes aspectos:

• Las bases de cálculo y verificaciones para con la Seguridad Estructural con elementos de acero.
• Las características de los diferentes productos de acero estructural y cómo debes preservar su durabilidad frente a la corrosión.
• Análisis del comportamiento estructural de los diferentes elementos y sus uniones.
• Comprobación a fatiga en estructuras que soportan sistemas de elevación y transporte, maquinaria que emite vibraciones y en el caso de estructuras esbeltas sometidas a carga de viento.
• La correcta ejecución y control de calidad.
• Inspección y mantenimiento.

Productos de acero empleados en estructuras

Las estructuras metálicas están compuestas por elementos lineales de acero que forman pórticos, celosías y nervaduras. Las diferentes piezas se unen bien con tornillos y placas o bien con soldaduras. Los productos que debes emplear son los siguientes:

• Chapas y perfiles. Dependiendo de su espesor, los elementos aumentan en capacidades de tensión límite.
• Tornillos, tuercas y arandelas. Componentes necesarios en las uniones. Por lo tanto, tienen también características mecánicas.
• Materiales de aporte. Son aquellos empleados para los cordones de soldadura. También deben cumplir unas condiciones de resistencia mecánica.

¿Qué aspectos son decisivos en la seguridad estructural con acero?

Si bien el acero estructural sobresale del resto de materiales por sus inmejorables características mecánicas, para la Seguridad Estructural de tu edificio ten muy en cuenta los siguientes puntos clave:

• Los nudos y uniones entre elementos. En el análisis estructural debes detallar qué tipos de uniones tienes: articuladas, rígidas o semirrígidas. En función de esto debes comprobar la resistencia, la capacidad de rotación y cómo influyen las uniones en el conjunto del edificio.
• Arriostramientos. Las estructuras porticadas de acero necesitan sí o sí elementos de arriostramiento para evitar los desplazamientos laterales. Funcionan muy bien los paneles prefabricados de hormigón, los muros de fábrica y los tirantes de cables.
• Durabilidad. El acero es un material sensible a la presencia de agua. Debes prevenir a toda costa la corrosión de las estructuras detallando una estrategia global de prevención y evitar el contacto con yesos, sistemas de desagüe del edificio y residuos.

CTE DB SE-F Fábrica

En este Documento Básico encuentras toda la normativa relacionada con los muros de fábrica:

• Descripción general sobre la aplicación del CTE DB SE-F,
• las bases de cálculo y la verificación de la Seguridad Estructural específica con el Método de Estados Límite,
• la durabilidad, teniendo en cuenta el grado de exposición al medio exterior y la composición de los materiales,
• la composición de las diferentes soluciones constructivas de muros de fábrica y su comportamiento estructural,
• la ejecución correcta de la fábrica y
• el mantenimiento.

¿De qué materiales están compuestos los muros de fábrica?

Las fábricas son sistemas constructivos heterogéneos formados por piezas modulares de dimensiones regulares unidas entre sí con un material aglomerante. Para aumentar la capacidad portante y de estabilidad, las fábricas suelen reforzarse o bien armarse con redondos metálicos.

• Piezas. Los ladrillos o bloques pueden ser cerámicos, de hormigón y de piedra. El CTE DB SE F no contempla los muros de tierra comprimida o de adobe. Tenemos diferentes denominaciones según la relación de huecos en el interior de las piezas, con sus correspondientes capacidades resistentes: macizas, perforadas, aligeradas y huecas.
• Morteros. El aglomerante utilizado en fábrica es el mortero de cemento y se clasifica en ordinario (espesor de tendeles de 8-15 mm), de junta delgada (espesor de tendeles de 1-3 mm, con piezas rectificadas) o ligero.
• Armaduras y refuerzos. Gracias a las armaduras con barras de acero podemos ejecutar muros de fábrica con formas flexibles y de cierta envergadura. Las armaduras en los tendeles aumentan la capacidad a flexión de los muros.
• Hormigón. Se utiliza como material de relleno en las fábricas armadas, pretensadas y en los dinteles de huecos.
• Barreras antihumedad. Tienen la función de interrumpir el ascenso capilar del agua desde el terreno por los muros de fábrica.

Tipos de muros de fábrica

Las funciones que pueden desempeñar en el edificio las fábricas son tanto portantes, de arriostramiento, como de cerramiento y compartimentación interior.

Al poder armarse en los huecos interiores, tienes varias posibilidades de diseño más allá de los típicos muros de una o de doble hoja:

• Muro capuchino. Formado por dos muros de una hoja enlazados entre sí por armaduras transversales en los tendeles.
• Armado. Las armaduras se disponen verticalmente en los huecos de los bloques y posteriormente se rellenan de hormigón.
• Con pilastras armadas. Se trata de ejecutar un pilar de hormigón armado cuyo encofrado es el propio muro de fábrica.
• Relleno de hormigón. Compuesto por dos muros de una hoja cuya cámara de aire interior se arma con barras horizontales y verticales y posteriormente se hormigona.

CTE DB SE-M Madera

El empleo de la madera estructural está regulado en el CTE DB SE-M. Aplica esta normativa si en tu proyecto tienes tanto elementos lineales (vigas y pilares) como tableros y paneles estructurales. En este Documento Básico encontrarás:

• Las generalidades en torno a la madera estructural: materiales, los valores de resistencia y medidas de protección que aseguran la durabilidad.
• Los coeficientes parciales de seguridad y los factores de corrección de la resistencia que determinan las bases del cálculo estructural, según cada producto derivado de la madera.
• Las medidas necesarias que garantizan la durabilidad de las estructuras de madera según su exposición a la intemperie y a agentes como la sal.
• Análisis estructural de los diferentes tipos estructurales con madera y cómo aplicar el método de Estados Límite según el caso (vigas, columnas, cerchas, elementos de sección variable y curvos, piezas rebajadas y con agujeros, forjados, etc.). También hay un capítulo específico para las uniones entre piezas.
• Los sistemas estructurales de madera que puedes utilizar.
• Ejecución. Determina los procedimientos para una correcta ejecución: buenas prácticas que aseguran la durabilidad, las tolerancias máximas admisibles en cuanto a variación del contenido de humedad, etc.
• Control en obra. Es importante conocer el productor, el aserradero, etc. sobre todo cuando tienes un proyecto sostenible. Además, al tratarse de materia viva, es imprescindible que verifiques la calidad, las prestaciones mecánicas y la durabilidad de los productos recibidos en obra.

¿Cuál es la mejor madera para estructuras?

Para el uso estructural es frecuente emplear maderas blandas (a excepción del roble) porque son más fáciles de trabajar y los árboles crecen más rápido. Estas son las especies más utilizadas en construcción:

• Coníferas. Pino, abeto y alerce.
• Haya, eucalipto, chopo, castaño y roble.
• La madera de bambú también es excelente para uso estructural.

Productos de la madera para uso estructural

El desarrollo técnico de la madera estructural en los últimos años ha sido muy beneficioso para el sector de la arquitectura. Gracias a la mecanización de la madera tenemos a nuestra disposición un amplio abanico de productos: 

• Madera en rollo.
• Aserrada o maciza.
• Madera Laminada Encoladada (MLE).
• Microlaminada (LVL).
• Contralaminada (CLT).

Otros productos derivados son los tableros: contrachapados, de partículas, de virutas orientadas (OSB), de fibras de densidad media (MDF), aglomerados de partículas con cemento, etc.

Factores que influyen en el comportamiento estructural de la madera

En tu cálculo estructural es importante que tengas en cuenta la calidad del producto (madera maciza, laminada encolada, etc.), junto con la clase de duración y la clase del servicio.

La madera es materia viva y por tanto tiene irregularidades en sus fibras y es susceptible de absorber humedad del ambiente. Estos factores sumados a la duración de las acciones que soportan las estructuras de madera pueden llegar a modificar las propiedades mecánicas.

Sistemas estructurales en madera

El desarrollo tecnológico de la madera estructural te permite construir un edificio totalmente con este material. Tienes las siguientes posibilidades:

• Vigas y soportes. Normalmente están compuestos por Madera Laminada Encolada o por madera contralaminada. En edificios históricos también puedes emplear madera en rollizo. Según los requisitos portantes puedes optar por sistemas más complejos, como los soportes compuestos.
• Vigas mixtas. Están formadas por alas de Madera Microlaminada y alma de tablero encolado. Destacan por su ligereza y capacidades portantes.
• Celosías. Estructuras trianguladas con barras de madera aserrada unidas por placas dentadas de acero.
• Muros de carga. Los muros de carga de CLT son muy utilizados en construcción por su alto grado de industrialización.
• Diafragmas. Los forjados y muros de entramado ligero normalmente se componen de madera maciza, Madera Laminada Encolada y tableros.

Presta atención a las uniones

Un aspecto relevante en el dimensionado estructural con madera es el análisis exhaustivo de las uniones entre los elementos, ya que los módulos de elasticidad de la madera son bajos y las piezas tienden a sufrir pequeñas deformaciones.