CARGAS DISTRIBUIDAS Las cargas distribuidas son las cargas que convencionalmente actúan sobre un área grande del piso. Las cargas son el resultado del material almacenado direct directam ament ente e en el piso piso dentr dentro o del área área de almace almacenam namien iento to.. Las carga cargass concentradas son las que normalmente controlan el diseño del piso pues estas producen esfuerzos a tensión mayores que las cargas distribuidas. Sin Sin em emba barrgo, go, desp despué uéss que que un espe espeso sorr de losa losa a sido sido se sele lecc ccio iona nado do considerando el ve!culo más pesado y las cargas por postes de rac"s, los efectos de las cargas distribuidas también deben ser e#aminados. $n e%emplo de cargas distribuidas es mostrado en la &gura. 'l diseño del piso, ba%o la condición de cargas tiene
los
distribuidas siguientes
ob%etivos(
•
)revenir )revenir grietas en los pasillos o áreas no cargadas, debidas al momento
•
negativo *tensión en la super&cie de la losa+. 'vitar asentamientos debidos a la consolidación del suelo de soporte. ormalmente las cargas distribuidas colocadas directamente sobre la losa los a de concr concreto eto no son son lo su&ci su&cien entem tement ente e grande grandess para para provo provoca carr asentamientos e#cesivos de subrasante bien preparadas y compactadas.
- pesar que el construir losas de concreto de mayor espesor puede ayudar a controlar el agrietamiento, no va a prevenir el asentamiento del terreno de sopo soport rte. e. )ara ara el ca caso so de ca carg rgas as dist distri ribu buid idas as muy muy pesa pesada dass siem siempr pre e será será recom recomend endabl able e e#am e#amina inarr la posib posibili ilidad dad de conso consolid lidaci ación ón del suelo suelo por un
especialista en mecánica de suelos. argas distribuidas muy pesadas aplicadas sólo en algunas partes del piso pueden provocar asentamientos diferenciales y deformación de la losa de concreto. Los esfuerzos de momento actuantes por deformaciones de la losa pueden sumarse a los esfuerzos de momento negativo en pasillos, provocando agrietamiento en las zonas no cargadas. 'l diseño de losas su%etas a asentamientos diferenciales no se incluye en la presente publicación, por lo que también se recomienda consultar a un especialista en mecánica de suelos. -
CARGAS QUE SOPORTA UN EDIFICIO:
/$'01-S, 232-S 4 -35'1-L'S *5' 23'16 4 S7S/3-+.
Las cargas muertas incluyen el peso del mismo edi&cio y de los elementos
mayores
del
equipamiento &%o. Siempre e%ercen una fuerza descendente de manera constante y acumulativa desde la parte
-
más alta del edi&cio asta su base.
ACCIONES SOBRE LAS ESTRUCTURAS: CARGAS
argas( 8uerzas que resultan del peso de todos los materiales de construcción, del peso y actividad de sus ocupantes con el equipamiento 1ambién de efectos ambientales y climáticos tales como nieve, viento, etc. Se miden en(
• • •
$nidades de fuerza $nidades de fuerza 9 longitud $nidades de fuerza9 super&cie.
$nidades más utilizadas(
-
CLASIFICACIÓN
DE
LAS
CARGAS
SEGÚN
LA
FORMA
DE
DISTRIBUCIÓN Distribuidas: • •
Super&ciales Lineales
Cara Distribuida Su!"r#$ia%: • • •
's una carga que está repartida en una super&cie *1 9 m:+. Se e#presa en unidades de fuerza sobre unidades de super&cie. 0epresenta la mayor parte de las cargas de un edi&cio, var!a desde ;< =g9m: en una cubierta liviana asta los ><<< =g9m: en el piso de un depósito, pasando por los ?<< =g9m: del entrepiso de una casa o los ;@<<
•
=g9m: del piso de un edi&cio importante. Se considera para dimensionar las losas o entrepisos.
Cara Distribuida Li&"a%: 's la carga que está repartida sobre una l!nea, generalmente la origina una
•
super&cie *losa+ contigua que se apoya en esa l!nea *viga+, se e#presa en •
=g9m. 's la que se considera para dimensionar las vigas.
Caras C'&$"&tradas: Son aquellas a las que se las considera concentradas en un punto
•
in&nitesimal, algo imposible en la práctica. 'n realidad, son cargas con un valor de concentración muy alto sobre un sector muy pequeño, en •
comparación con las descriptas en el punto anterior. Su magnitud, se e#presa en =g o 1.
S"(& "% ti")!' d" a!%i$a$i*& Caras Est+ti$as: •
Se llama as! a las que son aplicadas lentamente y accionan por un per!odo prolongado. La mayor!a de las cargas con las que se dimensiona en -rquitectura son de este tipo.
C%asi#$a$i*& d" %as $aras s"(& su 'ri"&: P"r)a&"&t"s: • •
Aravitatorias 'mpu%es
A$$id"&ta%"s: • •
Sobrecargas 2iento
• •
Sismo Subpresión 3mpacto
Caras P"r)a&"&t"s: argas en las cuales las variaciones a lo largo del tiempo son raras o de pequeña magnitud y tienen un tiempo de aplicación prolongado. 'n general, consisten en el peso de todos los materiales de construcción incorporados en el edi&cio, incluyendo paredes, pisos, tecos, cielorrasos,
escaleras,
elementos
divisorios,
terminaciones,
revestimientos y otros !tems arquitectónicos y estructurales, y equipamiento de servicios. Las cargas permanentes se obtendrán multiplicando los volúmenes o super&cies considerados en cada caso, por los correspondientes pesos unitarios que se indican en las 1ablas.
E,uia%"&$ia d" u&idad"s a%'r"s usua%"s ;<< "g B ; " ien "ilogramos C ; "iloeDton ;< "g B ; d 5iez "ilogramos C ; decaeDton
'n caso que el peso unitario &gure como =9m: se trata de una carga distribuida en una super&cie y su valor es( arga *=g9m:+ B )eso $nitario de la tabla *=9m:+ # ;<: )or e%emplo una cubierta de pizarra signi&cará una carga de peso propio de < ,E =9m: # ;<: B E;.? =g9m:
'n caso que el peso unitario &gure como =9m@, puede tratarse de una carga distribuida en una super&cie o en una l!nea. Si fuese en una super&cie su valor es ( Cara ./0)12 3 P"s' U&itari' d" %a tab%a . /N0)42 5 "s!"s'r d"% )at"ria% .)2 5 671 )or e%emplo una losa de ormigón armado de <,:< m de espesor tendrá un peso propio de( :F =9m: # <,:< m # ;<: B F?E.G =g9m:
Si fuese una carga lineal su valor es ( Cara ./0)2 3 P"s' U&itari' d" %a tab%a ./N0)42 5 s"$$i*& d"% )at"ria% .)12 5 671
)or e%emplo una viga de ormigón armado de < ,@> m # <,G> m de sección tendrá una carga de peso propio de( :F =9m: H <,@> m H <,G> m H ;<: B >>G,E =g9m
Caras a$$id"&ta%"s: i"&t' •
Se veri&ca por la acción de este sobre las super&cies, que se traduce en una fuerza de empu%e o succión. Son de escasa importancia en las construcciones ba%as, importantes en las altas, de ba%o peso propio y muy importante en
• •
las estructuras metálicas. La fuerza del viento aumenta con la altura La fuerza del viento disminuye con la rugosidad del terreno. uanto más rugoso, menor es la fuerza.
FUER8AS APLICADAS A UNA ESTRUCTURA9 Se distinguen dos tipos de fuerzas actuando en un cuerpo( las e#ternas y las internas. Las e#ternas son las actuantes o aplicadas e#teriormente y las reacciones o resistentes que impiden el movimiento. Las internas son aquellas que mantienen el cuerpo o estructura como un ensambla%e único y corresponden a las fuerzas de unión entre sus partes. Las actuantes son aquellas cargas a las que se ve sometida la estructura por su propio peso, por la función que cumple y por efectos ambientales. 'n primera instancia se pueden subdividir en cargas gravitacionales, cargas idrostáticas y fuerzas ambientales *sismo, viento y temperatura+.
Las gravitacionales son aquellas generadas por el peso propio y al uso de la estructura y se denominan gravitacionales porque corresponden a pesos. 'ntre ellas tenemos las cargas muertas y las cargas vivas. 6tra clasi&cación de las cargas es por su forma de aplicación( dinámicas y estáticas. Las cargas dinámicas son aquellas aplicadas súbitamente y causan impacto sobre la estructura. Las cargas estáticas corresponden a una aplicación gradual de la carga.
69 CARGAS GRAITACIONALES 696
Caras )u"rtas:
Son cargas permanentes y que no son debidas al uso de la estructura. 'n esta categor!a se pueden clasi&car las cargas correspondientes al peso propio y al peso de los materiales que soporta la estructura tales como acabados, divisiones, facadas, tecos, etc. 5entro de las cargas muertas también se pueden clasi&car aquellos equipos permanentes en la estructura. 'n general las cargas muertas se pueden determinar con cierto grado de e#actitud conociendo la densidad de los materiales. onsultar la densidad de los principales materiales de construcción( acero, ormigón, madera, vidrio, mamposter!a de ladrillo ueco, mamposter!a de ladrillo macizo, mortero, tierra, plásticoI como también las cargas m!nimas de diseño en edi&caciones para particiones y divisiones y acabados *consultar en la S0JE?. 691
Caras ias:
orresponden a cargas gravitacionales debidas a la ocupación normal de la estructura y que no son permanentes en ella. 5ebido a la caracter!stica de movilidad y no permanencia de esta carga el grado de incertidumbre en su determinación es mayor. La determinación de la posible carga de diseño de una edi&cación a sido ob%eto de estudio durante mucos años y gracias a esto, por medio de estad!sticas, se cuenta en la actualidad con una buena apro#imación de las cargas vivas de diseño según el uso de la estructura. Las cargas vivas no incluyen las cargas ambientales como sismo o viento. )ara efectos de diseño es el calculista quien debe responder por la seguridad de la estructura en su vida útil, para esto cuenta con las ayudas de las normas y códigos de diseño donde se especi&can las cargas vivas m!nimas a considerar. onsultar en la S0JE? *ormas olombianas de 5iseño y onstrucción Sismo 0esistente, DDD.asosismica.org+ las cargas vivas de diseño para edi&cios de vivienda, universidades, almacenes, etc. ompare estos valores. Caras ias "& !u"&t"s: Los tipos de cargas vivas considerados en el diseño de puentes se resumen en( carga de camión y carga de v!a, carga de impacto y carga de frenado. La carga de camión considera el peso de un camión como un con%unto de cargas puntuales actuando con una separación y repartición que representa la distancia entre e%es *ruedas+ de un camión de diseño.
La carga de v!a corresponde a una carga distribuida y representa el peso de ve!culos livianos circulando por el puente. Se pueden combinar la carga de v!a y la de camión en una misma luz de un puente, esto representa un puente cargado con carros livianos y entre ellos un camión. 'l esquema general de la carga de v!a mas camión es el siguiente. *lane load, truc" load+
La magnitud de las cargas puntuales depende del tipo de camión se espera circule por la v!a en diseño. )ara la carga de impacto se considera un factor de multiplicación de la carga viva de camión y v!a y para la de frenado una carga orizontal proporcional a la carga de v!a o camión. 2er mayor detalles en el código de la --SK16 o en el ódigo olombiano de )uentes.
19 FUER8AS AMBIENTALES 196 Caras d" i"&t' 'l viento produce una presión sobre las super&cies e#puestas. La fuerza depende de(
J 5ensidad y velocidad del viento J ngulo de incidencia J 8orma y rigidez de la estructura J 0ugosidad de la super&cie J -ltura de la edi&cación. - mayor altura mayor velocidad del viento )ara una estructura en general se deben calcular las cargas de viento que actúan, en cualquier dirección, sobre( a. La estructura en con%unto b. Los elementos estructurales individuales, por e%emplo una pared de facada en especial, el teco. c. Las unidades individuales de revestimiento y sus cone#iones, vidrier!a y cubierta con sus aditamentos.
;9 CRITERIOS DE FALLA $na estructura falla cuando de%a de cumplir su función. 'sto puede ocurrir o por desmoronamiento de ella o una de sus partes o por deformación e#cesiva. La falla por deformación puede ser por deformación elástica *recupera su forma una vez quitada la carga+ o por deformación permanente. 'ste caso representa aquellas estructuras que producen un sentimiento de inseguridad en el usuario y que por lo tanto de%an de ser funcionales. Las fallas por desmoronamiento parcial o total son aquellas producidas por inestabilidad o por falta de resistencia de los materiales.
ANALISIS ESTRUCTURALES < CONSTRUCCION
'l
análisis estructural no es más que el uso de las ecuaciones pertenecientes a la resistencia
de
materiales
en
búsqueda de los esfuerzos internos que
actúan
en
una
estructura
resistente. '#isten varios métodos para determinar los esfuerzos, pero el tipo se establece atendiendo a la precisión y la comple%idad que necesitan los cálculos. 's por ello que se utiliza el método matricial de la rigidez para calcular los esfuerzos que se realizan sobre los pórticos o los marcos. 5e este mismo modo se suele optar por el método de los elementos &nitos, que es utilizado para estudiar los elementos más pequeños o los irregulares donde suelen generarse concentraciones de tensiones. uando se realiza el análisis estructural se debe de utilizar una adecuada ecuación constitutiva, para as! poder modelizar efectivamente el comportamiento de los materiales que se estén utilizando. '#isten mucos tipos de modelos de materiales, pero los más utilizados y los más frecuentes son(
REFERENCIA
BIBLIOGR=FICA:
>tt!:00???9ar,>@s9$')0$'&stru$$i'&0$aras-distribuidas9>t)% >tt!:00???9ar,>@s9$')0ar,uit"$tura0$aras-"stru$tura%"sti!'s9>t)% ttp(99DDD.arqys.com9construccion9analisisJestructuralesJ construccion.tml
CONCLUSIONES
'l estudio de las fuerzas aplicadas a una estructura siempre a sido de muca importancia ya que mediante diferentes métodos de análisis lo que se busca siempre es la solución a los diferentes problemas presentes al diseñar una estructura y alcanzar la resistencia má#ima de cada material usado.
'l estudio de la clasi&cación de las cargas según las formas de distribución también cumplen un papel muy importante en el diseño de estructuras ya que nos permite tener conceptos más claros de la tarea que cumple cada elemento estructural permitiéndonos realizar de manera más clara y ob%etiva los cálculos necesarios.
's de suma importancia tener conocimiento de los diferentes métodos que nos ayudan a determinar los esfuerzos y a saber qué método usar según la necesidad presente.
EERCICIOS
