INDICE
I.
INTRODUCCION ........................................................................................................ 2
II.
OBJETIVOS ............................................................................................................... 3
II.1.
......................................... ........................... ............................ ............................ ................ ...3 OBJETIVOS GENERALES ...........................
II.2.
......................................... ............................ ............................ ........................... ............... 3 OBJETIVOS ESPECIFICOS ...........................
III.
GENERALIDADES GENERALIDADES DE CARGAS.......... .................... ..................... ..................... ..................... ...................... ..................... ................ ...... 3
......................................... ........................... ........................... ............................ .......................... ............3 III.1. CARGAS MUERTAS ........................... ......................................................................................................................... .......................................... 3 A) MATERIALES............................................................................... B)
DISPOSITIVOS DE SERVICIO Y EQUIPOS .................................................................... 3
C)
TABIQUES .............................................................................................................................. 3
......................................... ............................ ............................ ........................... ........................... ........................ ..........4 III.2. CARGA VIVA ........................... ................................................................................................................ .......................................... 4 A) GENERALIDADES ...................................................................... B)
..................................................................................................... 4 CARGA VIVA DEL PISO ......................................................................................................
........................................ ........................... ........................... ........................ ..........7 CARGA VIVA CONCENTRADA ..........................
III.3.
IV. CARGA VIVA DEL TECHO.......... .................... ..................... ...................... ..................... ..................... ..................... ..................... ............... .... 7 A) CARGA VIVA: Las cargas vivas mínimas serán las siguientes: ................................... 7 B)
CARGAS CONCENTRADAS : Se aplicarán las disposiciones de la sección III.3 ..... 7
C)
...................................................................................................... 7 CARGAS ESPECIALES .......................................................................................................
D)
.................................................................................................................... .......................................... 8 CONFORMIDAD ..........................................................................
V.
METRADO DE CARGAS ........................................................................................... 8
V.1
......................................... ...................... .......9 METRADO DE ALIGERADOS (Consideraciones) ..........................
V.2
......................................... ............................ ............................ ........................... ..................... ........10 METRADO DE VIGAS ...........................
V.3
......................................... ............................ ............................ .......................... ............10 METRADO DE COLUMNAS ...........................
V.4
........................................ ............................ ............................ ............................ ................... .....11 METRADO DE PLACAS ..........................
V.5
........................................ ........................... ............................ ............................ ............... 12 METRADO DE ESCALERA ..........................
I. INTRODUCCION En el análisis estructural de las obras civiles no existen métodos exactos de solución, ni siquiera los programas de cómputo más sofisticados, basados en la técnica de Elementos Finitos, proporcionan resultados "exactos"; esto se debe a que existen una serie de incertidumbres que se presentan no sólo en la solicitación, sino también en el modelaje estructural. Por ejemplo, en el caso del terremoto de México (1985), también en el de KobeJapón (1995), las fuerzas sísmicas sobrepasaron las cargas reglamentarias, produciéndose el colapso de muchas edificaciones, por lo cual, hubo que modificar los códigos respectivos. Asimismo, en los edificios de concreto armado no se acostumbra contemplar los efectos del proceso constructivo, sin embargo, es muy distinto (especialmente en los edificios altos) aplicar las cargas de peso propio de una sola vez sobre el edificio ya construido que colocarlas paulatinamente conforme el edificio va construyéndose. En cuanto al modelaje estructural, generalmente se obvian los problemas de interacción tabique-pórtico, losa-viga y suelo-estructura, empleando (respectivamente) sistemas aporticados con paños libres de tabiques, vigas de sección rectangular y elementos verticales (columnas, placas, muros de albañilería, etc.) empotrados en su base; algunas veces, estas simplificaciones conducen a resultados que están fuera de la realidad. También, es costumbre utilizar un sólo módulo de elasticidad para todo el edificio (que en realidad puede variar de una barra a otra o incluso dentro de la misma barra), despreciar las microfisuras (que en los elementos de concreto armado podrían modificar sustancialmente al momento de inercia de la sección transversal), despreciar los cambios bruscos de la sección transversal de las barras en la zona de los nudos, etc. En este trabajo daré a conocer algunos términos básicos de manera resumida y la forma de distribución de cargas que actúan sobre una estructura (cargas vivas y cargas muertas), así mismo se analiza una estructura simple en la cual se determina las diferentes cargas que actúan sobre ellas ( metrado de cargas). El trabajo también se basa en el reglamento nacional de edificaciones en la Norma E.020 (cargas).
II. OBJETIVOS II.1. OBJETIVOS GENERALES
Modelar o idealizar matemáticamente a las estructuras, tratando de representarlas de la manera más real posible.
II.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS establecer
un valor de cargas sobre el terreno que nos permita calcular las
dimensiones de la cimentación para cada tramo.
III. GENERALIDADES DE CARGAS III.1. CARGAS MUERTAS A)
MATERIALES
Se considerará el peso real de los materiales que conforman y de los que deberá soporta la edificación calculados en base a los pesos unitarios que aparecen en el
Anexo 1, pudiéndose usar pesos unitarios menores cuando se justifique debidamente. El peso real se podrá determinar por medio de análisis o usando los datos indicados en los diseños y catálogos de los fabricantes.
B)
DISPOSITIVOS DE SERVICIO Y EQUIPOS
Se considerará el peso de todos los dispositivos de servicio de la edificación, inclusive las tuberías, ductos y equipos de calefacción y aire acondicionado, instalaciones eléctricas, ascensores, maquinaria para ascensores y otros dispositivos fijos similares. El peso de todo este material se incluirá en la carga muerta. El peso de los equipos con el que se amueble una zona dada, será considerado como carga viva.
C)
TABIQUES
Se considerará el peso de todos los tabiques, usando los pesos reales en las ubicaciones que indican los planos. Cuando no se conozca la distribución de tabiques, obligatoriamente se usará las cargas mínimas repartidas equivalentes que figuran en la
Tabla 1, las que se añadirán a la carga muerta.
En el caso que los tabiques puedan ser cambiados de lugar se considerará la condición que cause los mayores esfuerzos entre la ubicación inicial y las cargas mínimas repartidas equivalentes.
TABLA 1 CARGAS MÍNIMAS REPARTIDAS EQUIVALENTES A LA DE TABAQUERÍA
Peso del Tabique (Kg/m)
Carga Equivalente (Kg/m2) a ser añadida a la carga muerta.
74 ó menos 75 a 149 150 a 249 250 a 399 400 a 549 550 a 699 700 a 849 850 a1000
30 60 90 150 210 270 330 390
III.2. CARGA VIVA A) GENERALIDADES Además de las cargas muertas, cargas sísmicas, cargas debidas al viento y otras que se apliquen, se diseñará la edificación tomando en cuenta cargas vivas repartidas, cargas vivas concentradas o combinaciones simultáneas de cargas repartidas y concentradas, según las que produzcan un mayor esfuerzo.
B) CARGA VIVA DEL PISO Carga Viva Mínima Repartida.- Se usará como mínimo los valores que se establecen en la Tabla 2 para diferentes tipos de ocupación o uso, verificando su conformidad de acuerdo a las disposiciones del reglamento, estas cargas incluyen un margen para las condiciones ordinarias de impacto. Cuando la ocupación o uso de un espacio no sea conforme con ninguno de los que figuran en la Tabla 2, el proyectista determinará la carga viva justificándola ante las autoridades competentes.
TABLA 2 CARGAS VIVAS MÍNIMAS REPARTIDAS OCUPACIÓN O USO Almacenaje Ver 3.2.3 Baños Bibliotecas Ver 3.2.3 Salas de lectura Salas de Almacenaje Corredores y escaleras Centros de Educación Aulas Talleres Ver 3.2.3 Auditorios, Gimnasios, etc. de acuerdo a lugares de asambleas Laboratorios Corredores y escaleras Garajes Para parqueo exclusivo de automóviles con altura menor de Para otros vehículos Ver 3.5.3 Hospitales Salas de operación, laboratorios, y áreas de servicio Cuartos Corredores y escaleras Hoteles Cuartos
CARGAS REPARTIDAS (Kg/m2) 500 igual a la carga principal del resto del área 300 750 400 300 350
300 400
250
300 200 400 200
Salas Públicas - de acuerdo a lugares de asamblea Almacenaje y servicios Corredores y escaleras Industria Ver 3.2.3 Instituciones Penales Zona de habitación Zonas públicas - de acuerdo a lugares de asamblea Corredores y escaleras Lugares de Asamblea Con asientos fijos Con asientos movibles Salones de baile, restaurantes, museos y gimnasios. Graderías y tribunas Corredores y escaleras Oficinas Exceptuando salas de archivo y computación Salas de archivo Salas de computación Corredores y escaleras Teatros Vestidores Cuarto de Proyección Escenario Zonas Públicas – de acuerdo a lugares de asamblea Tiendas Ver 3.2.3 Corredores y escaleras Viviendas Corredores y escaleras
500 400
200
400 300 400 400 500 500 250 500 350 400 200 500 750
500 500 200 200
III.3. CARGA VIVA CONCENTRADA Cuando exista una carga viva concentrada, se colocará la carga viva repartida establecida en la Tabla 2 de tal forma que produzca los esfuerzos máximos. IV. CARGA VIVA DEL TECHO
Se diseñarán los techos y las marquesinas tomando en cuenta las cargas debidas al sismo y viento, las cargas vivas.
A) CARGA VIVA: Las cargas vivas mínimas serán las siguientes: Para los techos con una inclinación hasta de 3° con relación a la horizontal, 100 Kg/m2. Para techos con inclinación mayor de 3°, 100 Kg/m2 reducida en 5 Kg/m2, por cada grado de pendiente por encima de 3°, hasta un mínimo de 50 Kg/m2. Para techos curvos, 50 Kg/m 2. Para techos con coberturas livianas de asbesto - cemento, calamina, fibrocemento o tela y para toldos y doseles, cualquiera sea su pendiente, 30Kg/m2, excepto cuando puede haber acumulación de nieve en cuyo caso la carga será establecida por el proyectista, justificándola ante las autoridades competentes.
B) CARGAS CONCENTRADAS : Se aplicarán las disposiciones de la sección III.3 C) CARGAS ESPECIALES Cuando se trata de malecones o terrazas, se aplicará la carga
viva correspondiente al uso particular, según se indica en la
Tabla 3.2.1 Cuando los techos tengan jardines, la carga viva mínima de
diseño de las porciones con jardín será de 100 Kg/m 2. El peso de los materiales del jardín será considerado como carga muerta y se hará este cómputo sobre la base de tierra saturada. Las
zonas
adyacentes
de
las
porciones
con
jardín
serán
consideradas como áreas de asamblea, a no ser que haya disposiciones específicas permanentes que impidan su uso.
D) CONFORMIDAD Para determinar si la magnitud de la carga viva real es conforme con la carga viva mínima repartida, se hará una aproximación de la carga viva repartida real promediando la carga total que en efecto se aplica sobre un área rectangular representativa de 15 m 2 que no tenga ningún lado menor a 2.50 m.
V. METRADO DE CARGAS Las estructuras deberán resistir las cargas que se les imponga como consecuencia de su uso previsto. Estas cargas actuarán en las combinaciones prescritas y no causarán esfuerzos que excedan los esfuerzos admisibles de los materiales (Diseño por Resistencia). El metrado de cargas verticales es un complemento del metrado para el diseño sismo resistente. El metrado de cargas es un proceso mediante el cual se estiman las cargas actuantes sobre los distintos elementos estructurales. El metrado de cargas es un proceso simplificado ya que por lo general se desprecian los efectos hiperestáticos producidos por los momentos flectores, salvo que sean estos muy importantes. Los tipos de carga que se usarán en el metrado son las siguientes:
Carga Muerta: Son cargas de gravedad que actúan durante la vida útil de la estructura, como: el peso propio de la estructura, el peso de los elementos que complementan la estructura como acabados, tabiques, maquinarias.
Carga Viva o Sobrecarga: son cargas gravitacionales de carácter movible, que
actúan en forma esporádica. Entre éstas se tienen: el peso de los ocupantes, muebles, nieve, agua, equipos removibles. Las cargas unitarias que usaremos son las siguientes:
Densidad del concreto: 2400 kg/m3 Densidad del agua: 1000 kg/m3 Aligerado (h =25 cms.): 350 kg/m2 Acabados: 100 kg/m2 Tabiquería fija (pandereta): 210 kg/m2 (1350 kg/m3 x 2.7) Tabiquería móvil (drywall): * 60 kg/m2 (38 kg/m2 x 2.7) Sobrecargas:
Oficinas y baños: 250 kg/m2 Hall y escalera: 400 kg/m2 Azotea: 100 kg/m2 Cuarto de máquinas: 1000 kg/m2
La Norma E-020 en su acápite 2.3 señala que para una carga de tabique de 103kg/m se supondrá una carga equivalente repartida de 60 kg/m2 (carga muerta).
V.1
METRADO DE ALIGERADOS (Consideraciones)
Las viguetas se repiten cada 40 cms., por lo que el metrado se realiza para franjas tributarias de 0.40 metros. Las vigas peraltadas funcionan como apoyos simples del aligerado, mientras que la placa actúa como empotramiento al ser más rígida que el aligerado. En la placa se tiene I / L = 80x20^3/12/300=178 cm3 como concurren dos placas se tendrá I/L (dos placas) = 356 cm3. Por otro lado el aligerado tiene I/L (aligerado) = 22700/617= 36 cm3. Según la Norma E-060, cuando una barra concurre a otra que es 8 veces más rígida, puede suponerse que esa barra está empotrada.
V.2
METRADO DE VIGAS
Las vigas se encuentran sujetas a las cargas que le transmiten la losa, así como las cargas que actúan sobre ella como su peso propio, peso de tabiques, etc.
Consideraciones: Para tabiques existentes sobre un aligerado la carga debido al tabique se podrá determinar de la siguiente manera.
Las vigas paralelas a la dirección del aligerado absorben parte de la carga existente en la losa, debido a que existe monolitismo al vaciarse ambos elementos al mismo instante. Se considerará un ancho tributario de 4 veces el espesor del aligerado para las vigas peraltadas. Para hallar las reacciones de las vigas que se apoyan sobre otras vigas se desprecia los efectos hiperestáticos y se asume que estas vigas actúan como apoyo simple de as otras vigas. Para decidir cuál de las vigas actúa como apoyo, se tomará como apoyo la viga más rígida (la de mayor peralte y menor longitud).
V.3
METRADO DE COLUMNAS
Las vigas se apoyan sobre las columnas transmitiéndoles fuerza cortante, que se acumulan como carga axial en los entrepisos. Para obtener la carga axial en las columnas, deberá resolverse el problema hiperestático analizando los pórticos espacialmente; pero, para metrar cargas se desprecia el efecto hiperestático trabajando con áreas tributarias provenientes de subdividir los t ramos de cada viga
en partes iguales, o se regula la posición de las líneas divisorias para estimar los efectos hiperestáticos. Las cargas provenientes de la losa (peso propio, acabados, sobrecarga, etc.) se obtienen multiplicando su magnitud (kg/m2) por el área de influencia, mientras que las cargas que actúan directamente en las vigas (peso propio, parapetos, tabiques, etc.) se obtienen multiplicando su magnitud por la longitud de influencia.
V.4
METRADO DE PLACAS
Las placas al igual que las columnas se metran por área de influencia; sin embargo, es conveniente desdoblar esa área para diseñar los extremos de las placas, los que se encuentran sujetos a concentraciones de esfuerzos producidos por las cargas provenientes de las vigas coplanares y ortogonales al plano de la placa, y también, porque esos puntos forman las columnas de los pórticos transversales.
V.5
METRADO DE ESCALERA
La carga repartida por unidad de área en planta producida por el peso propio del tramo inclinado (w (pp)) será:
W (pp) = √ W (pp) = √ Luego: Tramo inclinado: peso propio = 585 kg/m2 Acabados = 100 kg/m2 Wcm= 685 kg/m2 Sobrecarga: 400 kg/m2 Descanso: peso propio= 0.2x2400 = 480 kg/m2 Acabados= 100 kg/m2 Wcm= 580 kg/m2 Sobrecarga: 400 kg/m2 En la siguiente figura aparecen las cargas repartidas por m2 en la escalera.
Ejercicio desarrollado: Se realizará el metrado de la columna C-2
METRADO DE CARGAS PARA LA COLUMNA C-2 Carga Unitaria Area (m2) o Longitud (m) P P Nivel Elemento (kg/m o Tributaria Parcial kg Acumulada(kg) kg/m2) azotea aligerado 350 4.75 5.22 24.77 8669.94 acabados 100 5.00 5.39 26.95 2695.00 viga V2 360 4.84 1742.40
viga V5 columna sobrecarga
aligerado acabados tab. móvil viga V2 viga V5 1 al 11 viga V10 Tabique V11 Columna Sobrecarga
Aligerado Acabados viga V2 viga V5 sótano Columna Sobrecarga
360 768 100
350 100 60 360 360 300 567 672 250
350 100 360 360 768 250
4.75 5.00
4.75 5.00
5.22 5.39
5.22 5.47
4.60 3.00 26.95 Pm Pv 24.77 26.95 26.95 4.84 4.60 2.50 2.50 3.00 26.95 Pm Pv 24.77 27.33 4.84 4.6 3.9 27.33 Pm Pv
1656.00 2304.00 2695.00 17067 2695 8670 2695 1617 1742 1656 750 1418 2016 6738 20564 6738 8670 2733 1742 1656 2995 6831 17796 6831
17067 2695
243270 76808
261066 54652
Se hará la reducción correspondiente de carga viva para el diseño de columnas y muros considerando una disminución de 15% en el piso más alto de la edificación (nivel 11) y de 5% adicional por cada piso sucesivo, con una
reducción máxima de 50%. No habrá reducción en la azotea. En el sótano consideraremos una reducción hasta un 80% de la carga viva. RESUMEN DE CARGAS DE GRAVEDAD EN C-2
NIVEL Azotea 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Sótano
Peso por nivel kgs P cm P cv 17067 2695 20564 5727 20564 5390 20564 5054 20564 4717 20564 4380 20564 4043 20564 3706 20564 3369 20564 3369 20564 3369 20564 3369 17796 5465
P acumulado kgs Pcm Pcv 17067 2695 37631 8422 58195 13813 78759 18866 99323 23583 119887 27963 140451 32005 161015 35711 181579 39080 202143 42449 222707 45818 243271 49187 261067 54652
ANEXOS
PESOS UNITARIOS
MATERIALES
PESO Kg/m3
Aislamientos de : Fibra de Vidrio Corcho Poliuretano poliestireno Fibrocemento
300 200 200 600
Albañilería de : Adobe Unidades de albañilería sólidas Unidades de albañilería huecas
1600 1800 1350
Concreto Simple de : Grava Cascote de ladrillo Pómez
2300 1800 1600
Concreto Armado : Añadir 100Kg/m3 al peso del concreto simple Enlucido o Revoque de : Mortero de cemento
2000
Mortero de cal y cemento Mortero de cal Yeso
1850 1700 1000
Líquidos : Agua Agua de mar Alcohol Aceites Ácido Muriático Ácido Nítrico
1000 1030 800 930 1200 1500
Ácido sulfúrico Soda Caústica Petróleo Gasolina
1800 1700 870 670
Maderas : Coníferas secas Coníferas húmedas Duras secas Duras húmedas
550 750 700 1000
Mampostería de : Caliza Granito Mármol Pómez Bloques de Vidrio
2400 2600 2700 1200 1000
Materiales almacenados : Cemento Coke Carbón de piedra Briquetas de carbón de piedra Lignito Turba Hielo Basuras Domésticas Trigo, frijoles, pallares, arroz Papas Frutas Harinas Azúcar Sal Pastos secos Papel
1450 1200 1550 1750 1250 600 920 660 750 700 650 700 750 1000 400 1000
Leña
600
Materiales amontonados : Tierra Grava y arena secas Coke Escorias de carbón Escorias de altos hornos Piedra pómez
1600 1600 520 1000 1500 700
Metales : Acero Hierro dulce Fundición Aluminio Plomo Cobre Bronce Zinc Estaño Latón Mercurio Níquel
7850 7800 7250 2750 11400 8900 8500 6900 7400 8500 13600 9000
Otros : Acrílicos Vidrios Concreto asfáltico Locetas Teja artesanal Teja industrial Cartón bituminado Ladrillo pastelero Asbesto – cemento
1200 2500 2400 2400 1600 1800 600 1600 2500
20
21
