cargas y solicitaciones.docx

Tema Tema 2. Cargas y solicitaciones en la edificación. El término solicitación se emplea en ingeniería estructural para estructural para designar algún tipo de acción o fenómeno externo que afecta a una estructura y necesita ser tenido en cuenta en los cálculos estructurales. Usualmente el término se aplica a: •

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Fuerzas exteriores. Esfuerzos internos transmitidos por una parte de la estructura a otra parte adyacente. esplazamientos ocasionados por un desplazamiento del terreno o el empu!e de esplazamientos ocasionados algún elemento externo.

eformaciones inducidas por fenómenos "arios como dilatación eformaciones inducidas térmica## retracción térmica retracción del  del $ormigón# etc. Definición de Cargas: •

%ausa capaz de producir estados tensionales en una estructura.

Clasificación según el tiempo de aplicación las cargas se clasifican en: PERMANENTE: son las que duran toda la "ida útil de la estructura. %omprenden al peso propio de la estructura y el de todas aquellas partes de la construcción rígida y permanentemente ligada a ellas. E!emplo: estructura# instalaciones# cerramientos# re"estimientos# contrapisos# etc. ACC!DENTA"E: son aquellas que cuya magnitud y&o posición pueden "ariar a lo largo de la "ida útil de la estructura 'actúan en forma transitoria# existiendo en determinados momentos solamente(. E!emplo: "iento# personas# nie"e# mue)les# terremotos# etc. Clasificación según s# estado inercial  'que se refiere al estado de reposo o mo"imiento en que se encuentra la larga en el momento de actuar( estas se clasifican en: ETAT!CA:  son las que no cam)ian nunca su estado de reposo o lo $acen lentamente en el tiempo. En todos los casos son las que durante el tiempo que actúan están en estado de reposo# y por extensión tam)ién aquellas que tienen estado inercial desprecia)le# es decir que si )ien "arían en el tiempo lo $acen en forma muy lenta. E!emplos: peso propio de cerramientos# solados# instalaciones# estructuras# etc.* pu)lico en salas de espectáculos* personas en oficinas y "i"iendas.

D!NAM!CA:  son las que "arían rápidamente en el tiempo. En todos los casos son las que durante el tiempo que actúan están en estado de mo"imiento 'inercial( considera)le. +egún como sea la dirección del mo"imiento podemos clasificarlas en :

M$%!"E: son aquellas en las cuales la dirección del mo"imiento es perpendicular a la dirección en que se produce la carga. E!emplos: desplazamiento de un "e$ículo* desplazamiento de una grúa mó"il so)re sus rieles* desplazamiento de un tren so)re sus rieles. DE !MPACT$: son aquellas en las cuales la dirección del mo"imiento es coincidente con la dirección en que se produce la carga. +e caracterizan por un tiempo de aplicación muy )re"e 'instantánea(. E!emplos: c$oque de un "e$ículo* mo"imiento sísmico* pu)lico saltando so)re gradas en estadios deporti"os* acción de frenado 'so)re paragolpes en estación terminal de trenes(* etc. ,odas las cargas dinámicas 'mó"iles o de impacto( tienen un efecto posi)le que es la resonancia. ,odas las estructuras son en cierta medida elásticas# en el sentido que poseen la propiedad de deformarse )a!o la acción de las cargas y de "ol"er a su posición normal luego de desaparecer dic$a acción .%omo consecuencia# las estructuras tienden a oscilar. El tiempo en que tarda una estructura en descri)ir una oscilación completa se llama periodo fundamental.

Clasificación según s# #&icación en el espacio: C$NCENTRADA $ P'NT'A"E: +on las que actúan so)re una superficie muy reducida con respecto a la total. E!emplos: columna o "iga que apoya so)re una "iga. -ueda de un puente grúa so)re la "ía.

Ancla(e de #n tensor. Distri&#idas: +on las que actúan sin solución de continuidad a lo largo de todo el elemento estructural o parte de él.   la "ez se di"iden en uniformemente distri)uidas y distri)uidas no uniformes: U/0F1-2E2E/,E 0+,-03U0+: son aquellas que mantienen un mismo "alor en toda su expansión. E!emplos de ellas son el peso propio de una losa# la presión de agua so)re el fondo de un depósito# o el pú)lico en una sala de espectáculos. /1 U/0F1-2E2E/,E 0+,-03U0+: son aquellas en las que "aría su "alor en los distintos puntos de su extensión. E!emplos de ellas son la acción del "iento# una pared de altura "aria)le# o la presión en la pared de un tanque.

Carga del %iento: Este tipo de cargas no se tiene en cuenta en edificios de menos de 45 m de altura o que la proporción altura&anc$o sea menor o igual a 6.

Es una carga difícil de determinar# depende de la "elocidad# u)icación geográfica# altura y forma de la construcción. +e recurre a los reglamentos donde se encuentran en "alores expresados en 7g&m6 . +e considera dirección en direcciones desfa"ora)les. %arga estática. /o uniformemente distri)uida ya que disminuye en las capas inferiores por el rozamiento con el suelo. ependen de la "elocidad del "iento en función de la localización geográfica# del entorno# de la forma geométrica del edificio# y de sus dimensiones en planta y en altura. %onceptualmente# digamos que la energía cinética de la masa de aire en mo"imiento# al encontrar un o)stáculo# se transforma en una presión estática so)re el mismo# en nuestro caso# un edificio. El "iento e!erce# so)re la mayoría de las estructuras# fuerzas de presión y de succión# so)re cerramientos y cu)iertas 'siempre perpendiculares al plano so)re el cual inciden(# por lo que se torna una carga muy importante a tener en cuenta# so)re todo en edificios con cu)iertas li"ianas. .

Cargas )smicas: +on "i)raciones simultáneas en forma "ertical y $orizontal 'más intensas(. +e transmiten a tra"és de las fundaciones# son mo"imientos con"ulsi"os mayores en los pisos más altos. +on conocidos los efectos de"astadores que producen los sismos. %on el fin de pre"enir esos efectos existen métodos simplificados de análisis estructural que tratan de representar# lo más fielmente posi)le# el comportamiento del edificio en el momento del sismo. Uno de estos métodos# )asado en efectos estáticos equi"alentes# consiste en aplicar a la estructura fuerzas $orizontales# distri)uidas de tal manera que produzcan efectos similares a los que sufriría )a!o la acción sísmica. %argas por presión del agua: %argas por presión del terreno:  ctúa so)re las paredes de un sótano o muro de contención# originada por el deslizamiento del terreno que trata de contener. 8a resistencia a desmoronarse depende del terreno. 9or e!emplo: 8a arena seca tiene un menor ángulo de deslizamiento que la tierra compacta que posee una mayor resistencia al desmoronamiento.

EMP'*E PA!%$: 8a tierra tiende a mo"er la estructura. EMP'*E ACT!%$: El muro se opone al mo"imiento del suelo. CAP!T'"$ +. ACC!$NE %AR!A,"E

+.- DE!N!C!/N 8as acciones "aria)les son aquellas que actúan so)re la edificación con una magnitud "aria)le en el tiempo y que se de)en a su ocupación y uso $a)itual# como las cargas de personas# o)!etos# "e$ículos# ascensores# maquinarias# grúas mó"iles# sus efectos de impacto# así como las de acciones "aria)les de temperatura y reológicas# y los empu!es de líquidos y tierras que tengan un carácter "aria)le. +.2 ACC!$NE %AR!A,"E %ERT!CA"E +.2.- Determinación de las cargas 0aria&les 8as cargas "aria)les se determinarán mediante estudios estadísticos que permitan descri)irlas pro)a)ilísticamente. %uando no se disponga de estos estudios o de una información más precisa# se podrá usar "alores no menores a los indicados en la ,a)la 5.4# la cual está organizada según los usos de la edificación y sus am)ientes.

+.2.2 Mo0imiento de cargas 0aria&les  9ara determinar las acciones más desfa"ora)les de)idas a los mo"imientos de las cargas "aria)les se aplicarán las disposiciones contenidas en la +ección .5. 5.6. -educción de cargas "aria)les según el número de pisos 8as columnas# muros y fundaciones que reci)en cargas "erticales transmitidas por tres o más pisos no destinados a depósitos o gara!es# podrán calcularse considerando una carga "aria)le "ertical reducida según se indica a continuación:

/úmero de pisos# %arga "aria)le "ertical incluyendo el tec$o# acumulada soportados por el miem)ro en consideración 4 6  ; 5 C B o más

%> 4.< ?%> <.@ ?%> <.A ?%> <.B ?%> <.C ?%> <.5 ?%>

+.2.1 Cargas 0aria&les para azoteas y tec$os 8as cargas "aria)les "erticales so)re azoteas y tec$os que se considerarán por metro cuadrado de proyección $orizontal dependerán del tipo de tec$o o cu)ierta y de sus pendientes según se esta)lece a continuación. 8os "alores que se indican de)en sumarse a los producidos por otras acciones de)idas a elementos apoyados o suspendidos del tec$o# y son independientes de las acciones sísmicas o eólicas# de)iendo com)inarse estas últimas de acuerdo con lo indicado en el rtículo .;. 5.6.;.4 zoteas o terrazas destinadas a un uso determinado 8as cargas "aria)les "erticales serán las que corresponden al uso# pero no menores de 4<< 7gf&m=.

5.6.;.6 ,ec$os inaccesi)les sal"o con fines de mantenimiento ,ec$os metálicos li"ianos con peso propio menor de 5< 7gf&m= .............................................................................................DDDD..;< 7gf&m= 8os elementos de tec$os li"ianos# como las correas# de)en "erificarse para una carga concentrada de A< 7gf u)icada en la posición más desfa"ora)le. Esta carga no de)e considerarse actuando simultáneamente con la carga uniforme indicada. 1tros tipos de tec$os con peso propio igual o mayor de 5< 7gf&m=: 9endiente igual o menor del 45  ...................................................................................... 4<< 7gf&m= 9endiente mayor del 45  .................................................................................................... 5< 7gf&m= 5.6.5 cciones "aria)les en estacionamientos 2ientras no exista una norma so)re las acciones "aria)les de)idas a "e$ículos automotores en edificaciones se podrá usar las indicadas en esta +ección en las áreas destinadas al estacionamiento de "e$ículos. 8as cargas que se dan corresponden a casos extremos y queda a criterio del 0ngeniero 9royectista# según el uso y el sistema estructural# la determinación de las cargas para el estacionamiento y la "erificación de las "i)raciones y deformaciones que puedan afectar a la edificación de la cual forma parte el estacionamiento. 8a resistencia de la estructura se calcular con las cargas indicadas a continuación. 8a carga concentrada que tiene por o)!eto "erificar los efectos de punzonado se colocar en el punto que produzca los efectos más desfa"ora)les y so)re un cuadrado de 45 cm de lado. a( 9ara "e$ículos de no más de C pasa!eros: %arga uniforme ................................................................................................................ 65< 7gf&m= %arga concentrada ........................................................................................................... @<< 7gf )( 9ara auto)uses y camiones: %arga uniforme ............................................................................................................... 4<<< 7gf&m= %arga concentrada: la máxima carga por rueda. 5. %%01/E+ >-038E+ 1-0G1/,8E+ 8as estructuras o sus partes que por su función o uso puedan estar sometidas a la acción de fuerzas "aria)les $orizontales# se proyectarán a fin de garantizar una resistencia# rigidez y esta)ilidad laterales adecuadas. +e tomarán en cuenta las solicitaciones $orizontales que se indican a continuación# siempre que sus efectos sean más desfa"ora)les que los de)idos a sismo o "iento indicados en las normas %1>E/0/H20/U- 4B5C ó 6<<# respecti"amente. 5..4 ,ri)unas En las tri)unas de estadios# gimnasios# $ipódromos# "elódromos y otras estructuras similares# se tomará una fuerza $orizontal en cualquier dirección# igual al 5 de la carga "aria)le "ertical# distri)uida en la superficie superior de cada grada. 8as acciones $orizontales so)re las )arandas de las tri)unas se especifican en la en la +u)sección 5..;.

5..6 2aquinarias En las estructuras destinadas a soportar grúas u otros mecanismos con partes mó"iles# se considerarán las fuerzas $orizontales esta)lecidas en la +u)sección 5.;.6. 5.. +oportes temporales 8os apuntalamientos# encofrados y otros soportes temporales# se diseIarán para una fuerza $orizontal en cualquier dirección# igual al 4 de todas las cargas "erticales# aplicada en la parte superior del soporte. 5..; ntepec$os# )arandas y pasamanos 8os antepec$os# las )arandas y pasamanos de escaleras y )alcones# tanto exteriores como interiores# se diseIarán para resistir una carga $orizontal por unidad de longitud# aplicada trans"ersalmente en el )orde superior de los mismos# igual a 5< 7gf&m en el caso de "i"iendas y edificaciones de uso pri"ado# o a 4<< 7gf&m si son de uso pú)lico. 5..5 Empu!es "aria)les de tierras# materiales granulares y líquidos 8as acciones de)idas a los empu!es "aria)les de tierras# materiales granulares y líquidos se tomarán en cuenta en el proyecto de las estructuras o sus partes de acuerdo a los métodos expuestos en el %apítulo B. 5.; 029%,1 8as cargas "aria)les so)re entrepisos de la ,a)la 5.4 incluyen pre"isiones razona)les por impacto. %uando existan acciones de "i)raciones y fuerzas de impacto importantes originadas por ascensores# montacargas# maquinarias# grúas mó"iles# etc.# se de)erán considerar en forma adicional según los datos técnicos del fa)ricante de los equipos. 5.;.4 0ncremento de las fuerzas "erticales por impacto En ausencia de los datos técnicos del fa)ricante de los equipos# los incrementos de las cargas "aria)les "erticales pre"istas serán los indicados a continuación: 4. 9ara apoyos de ascensores .................................................................................. 4<<  6. 9ara las "igas de sustentación de grúas mó"iles y sus conexiones: H Jrúas operadas desde ca)ina ............................................................................... 65  H Jrúas operadas mediante controles colgantes DDDDDDDDDDDDD. 4<  En las "igas de soporte de grúas# las cargas a incrementar por impacto serán las cargas máximas de las ruedas. . poyos de maquinarias: H 2aquinarias li"ianas mo"idas por motores o por transmisión# no menos de ............................................................................... 6<  H 2aquinarias oscilantes o unidades impulsadas a potencia# no menos de ........................................................................................ 5<  ;. 3arras para suspensión de pisos y )alcones: H %uando sean los únicos elementos de soporte DDDDDDDDDDDDD. 4<<  H En otros casos .......................................................................................................   5.;.6 Fuerzas $orizontales por impacto En los rieles de las grúas y en la estructura que los soporta# las acciones de los carros mó"iles se simularán mediante fuerzas $orizontales# en direcciones trans"ersales y longitudinales en cualquier sentido# actuando simultáneamente con las cargas "erticales indicadas en l a +u)sección

5.;.4. e no especificarse de otra manera# las magnitudes de las fuerzas $orizontales serán las indicadas a continuación: 4. Fuerza trans"ersal: El 6<  de la suma del peso de la carga le"antada más el peso de las partes mó"iles de la grúa. 6. Fuerza longitudinal: El 4<  de las cargas máximas en las ruedas de la grúa# sin incluir el impacto. 5.5 %-J+ E %1/+,-U%%0K/ e acuerdo con el rtículo .C se de)erán tomar en cuenta las cargas de construcción según se defina o no en el proyecto un procedimiento constructi"o. +e de)erá considerar la resistencia de los materiales y la esta)ilidad de los miem)ros en el momento de aplicación de las cargas de construcción. 5.5.4 %uando exista un procedimiento constructi"o esta)lecido en e l proyecto de la estructura# se tomar n en cuenta las cargas in$erentes al sistema empleado. 5.5.6 %uando en el proyecto no se esta)lezca un procedimiento constructi"o# se utilizar n procedimientos constructi"os que no excedan las cargas esta)lecidas en el proyecto. 5.5. %uando la o)ra se e!ecute por etapas# como en la construcción mixta# en los planos del proyecto se indicar n el mL todo y la secuencia de construcción. 5.5.; 9ara las cargas que no sean in$erentes al proceso constructi"o# como las de)idas al almacenamiento temporal de materiales o equipos# el 9rofesional -esponsa)le de la o)ra tomar las precauciones necesarias en cada caso para no exceder las acciones esta)lecidas en el proyecto.