AREAS TRIBUTARIAS Análisis Estructural: Consiste en determinar las fuerzas y deformaciones de los elementos estructurales debido a la aplicación de cargas a la estructura. El módulo de elasticidad o módulo de Young es un parámetro que caracteriza el comportamiento de un material elástico.
F
F Lo
?L
e*E
Lf
e *E
Donde
Lo= Longitud Inicial Lf= Longitud Final L= Lf-Lo
l Lf Lo Lo Lo
Y
Esfuerzos actualmente.
Por carga Axial =
P A
Por Momento Flexionante =
M *Y I
Componentes estructurales. Tirantes: son miembros sometidos solo a fuerzas axiales de tensión por lo tanto no esta cargado a lo largo de su longitud y no puede resistir fuerzas generadas de flexión. Puntales: Son miembros sometidos a fuerzas de compresión. Vigas y trabes: Son miembros sometidos a fuerzas de flexión casi siempre están ubicados de forma horizontal Columnas. Son miembros sometidos principalmente a fuerza de compresión axial también fuerzas de flexión. Diafragmas: Son componentes formados por placas planas, tienen una alta rigidez en su plano. Los componentes estructurales se ensamblan para formar sistemas estructurales: Vigas, Marcos estructurales (Vigas y Columnas), Armaduras (Tirantes y Puntales)
Vigas
Marcos
Cerchas
Estructuras indeterminadas o Hiperestática. Es cuando una estructura tiene más reacciones externas o fuerzas internas que las que se pueden determinar con las ecuaciones de Estática. En la práctica es más común, encontrarse con este tipo de estructura. Ventajas. Ahorro de materiales.
W
W
B A
L
Ay=Wl/2
B
A
B L
By=Wl/2
M=WL²/8
M=WL²/24
M=WL²/12
VIGA SIMPLE
M=WL²/
VIGA Empotrada
Los menores momentos flexionantes desarrollados en las estructuras hiperestáticas permiten la utilización de elementos más pequeños. Desventajas. Asentamiento de los apoyos. En estructuras hiperestatica el asentamiento de un apoyo puede causar cambios en los apoyos.
Idealización de la estructura. Es el proceso de reemplazar la estructura real por un sistema simple de líneas que representen los ejes centrales de cada elemento estructural.
B
0,53m
A
0,96m
1,02m
1m
1m
1,02m
0,96m
4,28m
3,78m
0,2
C1
C1
4,52m
CH-1
0,8m
Z-1 12,15m
0,25m
Z-1
1,25m
VA
Reglamentación de cargas a utilizar en el análisis. Reglamentos El objetivo de todo reglamento o normas es proporcionarle al ingeniero proyectista especificaciones que le permitan diseñar y construir obras que satisfagan la necesidad social con un costo mínimo y seguro. En el caso del Reglamento Nacional de la Construcción (RNC), su fin es establecer los requerimientos aplicables al diseño y construcción de edificaciones. A continuación se mencionan otras normas que se aplican en Nicaragua en el área de construcción. Manual de Procedimiento para el Mantenimiento Físico del Catastro Nacional (MPMFCN) Normas mínimas de dimensionamiento para Desarrollo Habitacionales (NTON-11013-04) Normas técnicas de abastecimiento de agua potable en el medio rural (NTON) Especificaciones generales para la construcción de caminos calles y puentes (NIC2000)
Cargas. Las cargas estructurales son clasificadas atendiendo a su carácter y a su duración: Carga Muerta (CM) (Art. 9, Anexo A): Son aquellas de magnitud constante las cuales permanecen en una sola posición. Peso propio. Techos. (Zinc, teja, estructura de soporte del techo, cielo rasos, accesorios) Paredes: Bloques, ladrillos, adobes, Covintec, Playcen. Pisos, Losas, cascotes de mortero, Ladrillos. Marcos estructurales. Material
(kg/m3)
Material
(kg/m3)
Concreto
2,400.00
Cedro
481.00
Acero
7850.00
Roble
745.00
Suelo
1,600.00
Agua
1000.00
Pino
660.00
Cargas Vivas (CV) (Art. 10). Son aquellas que pueden variar en magnitud y posición con el tiempo. Estas son causadas por el uso y ocupación de las edificaciones y que no tienen carácter permanente. Debido a solicitaciones sísmica la carga viva se reduce (Carga viva reducida CVR) la que la probabilidad de que el edificio este cargado totalmente y ocurra un sismo es poco. Cargas Viento (P) (Art. 20). Es la producida por el efecto del Viento. Cargas Sísmica (S) (Art. 24).Aquella ocasionada por efecto del sismo F ma en forma de aceleración. ( ), Donde la masa sería el peso de la estructura (CM), más la carga viva reducida. La aceleración depende donde está ubicada (Zona A, Zona B, Zona C) S C (W )
Donde
W CM CVR
Por lo tanto
S C (CM CVR)
Área Tributaria: Es el área cargada de una estructura que contribuye en forma directa a la carga aplicada a un miembro particular de la estructura.
A
C
B
D
1
3m
Area Triburia para columna B3 AT= 3*2.5 =7.5m ²
Area Triburia para columna A1 AT= 2.5*1.5 =3.75m²
3m
2
3m
3
Area Triburia para columna B3 AT= 5*3 =15m²
4 5m
5m
5m
AREA TRIBUTARIA (AT) PARA COLUMNAS
W=11.54Kg/m
L=4.5mts
A
B
C
3m
1
A
C
B
W
R1
W
R1
W
W
R1
W
R1
W
2 ,5 m
3m
2
3m
3m
3
4 16,67
16,67m
16,67m
5m
5m
5m
5m
AREA TRIBUTARIA (AT) Vigas y Trabes
Elevacion 2-2
1) Ejemplo. Calcular la carga por metro lineal que produce el peso propio de una viga de Roble de 4”x6” de Sección Transversal y 4.5 metros de Longitud.
h=6"
Datos.
b=4"
Peso Especifico del Roble= 745.00Kg/m3 Área = 4”*6”= 24plg2= 24*2.542=154.84cm2 Wm = (745.00Kg/m3 )*( 154.84cm2 )/10,000 Wm = 11.54kg/m
2) Una viga de sección transversal circular de Diámetro igual a 20cm, se corta un trozo de 30cm el cual pesó 4.53 kg. Calcular el Peso por metro lineal. Solución 1
Solución 2
Solución.
Datos.
Datos.
Datos.
L(Longitud)=0.3m
L(Longitud)=0.3m
A(Area)=
P=4.53kg
* d 2 3.1416 * 0.2 2 0.03142m 2 4 4
V(Volumen) =A*L =0.03142m2*0.3m =.0094248m3
Peso Especifico =
Wm=
4.53kg 0.3m
15.10kg/m
p 4.53kg 408.64kg / m 3 3 V 0.0094248m
Wm = (480.64/m3 )*( 0.03142m2 )=15.1kg/m
Nota: El peso por metro lineal de una viga es igual al peso específico por Wm * A el área transversal 1m
1m
1m
1m
2L
2L
2L
2L
L
L 2L
L 2L
L 2L
L
1m
4m
2L
3-Calcular el peso propio por metro lineal de una cercha de Acero A36 y Distribuirlos en sus nodos de forma puntual conociendo los siguientes datos. Cuerda Superior e inferior = 2L de 2.5x2.5x1/8 Diagonales = L2x2x1/8 (Acero)=7,860.00Kg/m3 Solución. El Peso por metro lineal de la cercha equivale al peso total de la cercha entre la longitud (4mts)
Descripción
Área en Plg2 y En Cm2
Longit ud (mts)
Peso =*A*L
Calculo
Area (Plg2)
Área (Cm2)
Calculo
Peso en Kg
2L (Cuerda Inferior)
2*2.5*(2. 51/8)*1/8
1.484 4
9.576 6
4mt
=7860*9.5766*4/10000
30.1 0
2L (Cuerda Superior)
2*2.5*(2. 51/8)*1/8
1.484 4
9.576 6
4mt
=7860*9.5766*4/10000
30.1 0
L (Cuerdas Ver)
2*(21/8)*1/8
0.468 8
3.024 2
5mt
=7860*3.0242*5/10000
11.8 9
L (Diagonales Ver)
2*(21/8)*1/8
0.468 8
3.024 2
5.66m ts
=7860*3.0242*5.66/10 000
13.4 5
PESO TOTAL DE LA CERCHA
10.70Kg
21.39Kg
2L L
21.39Kg
2L L
2L
85.5 6 21.39Kg
2L L
2L
10.70Kg
2L L
2L
L 2L
El Peso total de la cercha es de 85.56 Kg. W
85.56 Kg 21.39 Kg / m 4mts
El peso por unidad de longitud es de = debe concentrarse en los nodos de la cuerda superior.
, la cual
Nodos de los extremos P=21.39*0.5 =10.70Kg Nodos centrales
P=21.39*1.0 =21.39Kg
3- Se construirá un puente peatonal (El cual se Muestra en la Figura) de 1.2mts de Ancho sobre un cauce revestido. Se utilizaran dos vigas de madera de Roble con sección transversal 2”x6” las cuales soportaran una losa de concreto de 10cm de Espesor, y un barandal de madera de Cedro con sección de 2”x2”. Nota. Asuma una Carga Viva de 200kg/m 2
