LECCIONES DE BAJADA DE CARGAS
LECCIONES DE BAJADA DE CARGAS
1.----Proceso que explica como una estructura recoge canaliza y desvia las cargas que resultan de fuerzas internas y externas hacia los cimientos, las cargas se inician en la cubierta y cada carga se convierte en fuerza que actua sobre los miembros inferiores. tambien llamada descenso de cargas, flujo de cargas, circulacion descendente de cargas, transmision de cargas, etc.
2.----el objetivo de este proceso es establecer un valor de cargas sobre el terreno que nos permita calcular las dimensiones de la cimentacion para cada tramo. Aunque tambien en base a este procedimiento podemos diseñar lo que es ; vigas, columnas y muros de carga.
3.----El diseño detallado de las estructuras incluye la determinacion de la forma y tamaño de los miembros y de sus conexiones y el principal requisito es que las estructuras deben soportar con seguridad todas las cargas que se les apliquen. Realizar bajada de cargas es un paso importante del proceso de diseño.
4.---La bajada de cargas es analizar a detalle algun proyecto (casa , edificio, puente ,etc)desde los materiales con que se va a construir pesos volumetricos, tipos de cargas, dimensiones de los elementos estructurales,hasta llegar al suelo y determinar la cimentacion adecuada con ayuda de un estudio geotecnico.
5.--Es muy importante saber determinar el peso de los elementos que integran un sistema constructivo( bajada de cargas ), ya que este es el paso inicial para la estimacion de la carga que estos sistemas producen.
PASOS PARA BAJADA DE CARGAS
1.- identificar las losas. En el caso de un sistema de pisos con losas concreto armado, se identifican dos tipos de losas; PERIMETRALES, cuando la relación entre el claro corto y el largo no es mayor a 1.5 (es decir, dividir la longitud larga entre la corta, no resulta mayor que 1.5m). La losa perimetral descarga peso por los cuatro lados. El otro tipo de losa se le conoce EN UN SOLO SENTIDO, cuando la relación de claros da mas que 1.5. Significa que las cargas bajan por los dos lados largos de la losa.2.- Análisis de cargas. Esto es, determinar el peso que se repartirá por la losa, por metro cuadrado. Resulta de sumar el peso propio del material de consrucción, asi como acabados (losetas, capa de mezcla, etc). Además se deben sumar las "Cargas Vivas" que deacuerdo al uso de ese espacio, el Reglamento de Construcciones del D.F. lo define.3.- Obtención de areas tributarias. Estas son la superficie, en metros cuadrados que recibirá la carga obtenida en el analisis de cargas, misma que "bajará" a la cimentación através de las trabes y columnas o muros. En una losa PERIMETRAL, el claro corto recibe carga de una superficie igual a la de un triangulo equilatero que trazas, utilizando como base el claro corto y a partir de cada vertice, trazas lineas a 45 grados. La superficie resultante de ese triangulo es el area tributaria para el claro corto. Para el Claro largo, ya que trazaste tus lineas a 45 grados, obteniendo triangulos en ambos lados cortos, solo unes los vertices superiores de cada triangulo, obteniendo asi, dos trapecios. El area de dichos trapecios es la que baja o tributa en el Lado largo.En una losa EN UN SOLO SENTIDO, simplemente se reparte el area por partes iguales entre los dos claros largos. Los claros cortos se consideran que no bajan o tributan ninguna carga.Desde luego, lo anterior aplica a losas perfectamente rectangulares, cuando las losas no son rectangulares, los triangulos o trapecios se obtienen trazando angulos que dividan cada vertice de las losas.4.- Bajada de cargas. Aqui simplemente multiplicas el area tributaria de cada lado de las losas, por la carga por metro cuadrado obtenida en el analisis de areas y lo que te salga de multiplicar lo divides entre la longitud del tramo analizado, obteniendo así, la carga total que recibe cada trabe o viga que delimita las losas। Para bajar estas cargas a la cimentación, simplemente la repartes entre el numero de columnas que soporten a dicha trabe, o bien el muro que la soporta. En el caso de muro la carga baja directa a la cimentación como Uniformemente repartida a toda la longitud del muro.Cabe aclarar que en sistemas de losas prefabricadas, como Vigueta y Bovedilla o Losacero, todas las losas sin excepcion se consideran EN UN SOLO SENTIDO, bajando cargas por el lado largo.
BAJADA DE CARGAS
Para determinar las cargas muertas y vivas que actuan sobre un elemento estructural, es necesario la obtencion de las areas tributarias de los elementos estructurales. el procedimiento mas usual en losas apoyadas perimetralmente consiste en trazar por cada una de las esquinas que forman un tablero lineas a 45 grados y cada una de las cargas que actua en el triangulo o trapecio se aplica sobre la viga que coincide con el lado correspondiente. Estos calculos son los iniciales para obtener las cargas que actuan en cada tramo de viga y a partir de estos valores, calcular los momentos de empotramiento y reacciones, que a su vez serviran para analizar los marcos o vigas continuas. Este proceso de transmitir cargas, partiendo del elemento mas simple, como es la losa hasta llegar a la cimentacion, a traves de las columnas, se denomina bajada de cargas.
bajada de cargas
bajada de cargas
Los principios basicos del sistema de descarga de fuerzas están en la antigua Grecia con su sistema de Pilares y Dinteles...
Posteriormente mejorado por un sistema de arcos y bóvedas...y este a su vez por uno de Nervaduras y Líneas de Fuerza que es el sistema actual mas empleado (las nervaduras son las vigas, columnas, etc) Las LOSAS, sin importar su construcción (boveda, aligeradas, macizas, etc.) tienen un peso o "carga muerta" que corresponde a la sumatoria de los materiales que la conforman, adicionalmente van a recibir una "carga viva" correspondiente a las personas, el viento, los muebles, equipos, enseres, etc. que actuan sobre ellas; entonces estas cargas deberan bajar al terreno para ser soportadas, para ello se diseñan y construyen vigas y viguetas que trasmiten estos esfuerzos a muros de carga y/o columnas que trasmiten la carga verticalmente al terreno, que las recibe de acuerdo con su capacidad portante.
La bajada de cargas establece unas áreas de aferencia y unas caracteristicas especiales para la estructura, la cimentación y la reacción del terreno.
---BAJADA DE CARGAS---
Como regla general, al hacer bajada de cargas debe pensarse en la manera como se apoya un elemento sobre otro; por ejemplo (ver la Fig. 1.1), las cargas existentes en un nivel se transmiten a través de la losa del techo hacia las vigas (o muros) que la soportan, luego, estas vigas al apoyar sobre las columnas, le transfieren su carga; posteriormente, las columnas transmiten la carga hacia sus elementos de apoyo que son las zapatas; finalmente, las cargas pasan a actuar sobre el suelo de cimentación
EJEMPLO DE BAJADA DE CARGAS
SE DA UNA LOSA DE AZOTEA(techo) Y SE PIDE---> TRANSMITIR LA CARGA HACIA LOS BORDES Y EN UNO DE ELLOS CON LA CARGA CALCULADA DISEÑAR UNA VIGA DE CONCRETO REFORZADO, EN CADA EXTREMO(ESQUINA) HAY COLUMNAS DE 3M DE ALTO TAMBIEN DISEÑAR LAS COLUMNAS DE CONCRETO REFORZADO:
LOSA DE AZOTEA
*******partes que integran la losa:
NEGRO: impermeabilizante
ROJO: enladrillado
AMARILLO: entortado
GRIS: concreto
AZUL: yeso
NARANJA: tirol
DETERMINACIÓN DE CARGAS UNITARIAS
PESO VOLUMÉTRICO(KG/M3)<--POR--->ESPESOR(M)<--IGUAL A-->W (KG/M2)
IMPERMEABILIZANTE: 15KG/M3 POR 0.005M =0.075KG/M2
ENLADRILLADO: 1600KG/M3 POR 0.02M =32KG/M2
ENTORTADO: 1900KG/M3 POR 0.04M = 76KG/M2
CONCRETO: 2400KG/M3 POR 0.10M =240KG/M2
YESO: 1500KG/M3 POR 0.015M =22.5KG/M2
TIROL: 35KG/M3 POR 0.015M =0.525KG/M2
CARGA MUERTA::371.1KG/M2(suma de todos los resultados anteriores)
SE CONSIDERA UNA CARGA VIVA DE: 170KG/M2(se propone de acuerdo a la construccion)
CARGA ADICIONAL: 40KG/M2
CARGA TOTAL WT: 581.1KG/M2 (suma de 371.1 +170+ 40)
LOS 581.1 KG/M2 ES LA CARGA W(LO QUE PESA CADA METRO CUADRADO DE LA LOSA), LUEGO SE DEBERA CALCULAR LA CARGA QUE SE TRANSMITE HACIA LOS BORDES DE LOS TABLEROS ANALIZADOS, ESTE CALCULO TOMA EN CUENTA EL AREA TRIBUTARIA QUE LE CORRESPONDE A CADA BORDE DEL TABLERO, SE DIVIDE CADA TABLERO RECTANGULAR EN TRIANGULOS Y TRAPECIOS (TRIANGULOS EN LADOS CORTOS Y TRAPECIOS EN LADOS LARGOS).
AREAS TRIBUTARIAS------TABLERO RECTANGULAR
A1= LADO CORTO= 5m
A2= LADO LARGO = 6m
El PESO EN KG DE LAS DISTINTAS AREAS TRIBUTARIAS SE CALCULA MULTIPLICANDO LA SUPERFICIE DE CADA UNA DE ELLAS POR EL PESO W EN KG/M2 DEL SISTEMA ( ES DECIR, EL NUMERO DE METROS CUADRADOS MULTIPLICADO POR LO QUE PESA CADA UNO DE ELLOS) DESPUÉS LO DIVIDES ENTRE LA LONGITUD DEL TRAMO ANALIZADO.
ENTONCES PARA ESTE TABLERO :
1.- (AREA TRIANGULO)(CARGA W) /LADO CORTO
6.25X 581.1 / 5 = 726.37 KG/M
2.- (AREA TRAPECIO)(CARGA W) /LADOLARGO
8.75 X 581.1 /6= 847.43 KG/M
3.- (AREA TRIANGULO)(CARGA W) /LADO CORTO
6.25X 581.1 / 5 = 726.37 KG / M
4.- (AREA TRAPECIO)(CARGA W) /LADOLARGO
8.75 X 581.1 /6= 847.43 KG/M
y ahora si nos propusieran o encargaran diseñar la viga de concreto reforzado para la parte deabajo donde la carga es de 847.43 y si en cada extremo hubiera columnas quedaria asi la viga para empezar a diseñar:
y queda una viga empotrada con carga distribuida de 847.43 kg/m y ya con esto tienes para empezar a diseñar una viga de concreto reforzado que soporte este peso etc. no olvides revisar algun reglamento de construccion antes de diseñar la viga si estas en Mexico el reglamento mas usado es el del distrito federal o si estas en otro pais verifica alguno de tu localidad.
(Cuando la diseñes la viga encontraras la base y el peralte, la longitud ya la tenias y podras encontrar el peso propio de la viga que se lo sumaras a lo ya existente (como carga distribuida) esto servira para sacar el peso que soportaran las columnas y por lo tanto despues diseñarlas.
Ahora para diseñar las columnas(acuerdate que hay columnas en los extremos) o simplemente saber cuanto peso soportan las columnas tienes que resolver la viga empotrada con carga distribuida y las reacciones que obtengas(Ra y Rb) seran el peso que soportaran las columnas
(Aquí para las columnas no tome en cuenta el peso propio de la viga dado que no la diseñe eso se queda de tarea, Jejeje pero tu si lo tomaras en cuenta ya cuando lo hagas. Pero de todos modos queda claro como se resuelve con este ejemplo).
entonces resolviendo tenemos: Reacciones=Ra=Rb= WL / 2 = 847.43X6 / 2
Entonces Ra=Rb=2542.29 kg
Encontramos las reacciones Ra=Rb=2542.29 kg esas cargas son las que soportaran las columnas, con esta carga diseñamos(dimensionamos) las columnas(NOTA: TAMBIEN TOMAR EN CUENTA LOS MOMENTOS DE EMPOTRAMIENTO EN ESTE PASO PARA DISEÑO DE COLUMNAS,QUE LOS OBTIENESEN ESTE CASO CON LA SIGUIENTE FORMULA= WL²/12) no olvides revisar algun reglamento de construccion antes de diseñar las columnas, si estas en Mexico el reglamento mas usado es el del distrito federal o si estas en otro pais verifica alguno de tu localidad। Ya una ves diseñadas y que sepas bien las dimensiones de las columnas podras tambien calcular el peso propio de las columnas este se lo sumas a los 2542.29 y entonces este peso lo mandaras a la cimentacion.
BAJADA DE CARGAS EN LOSAS CON SISTEMA DE VIGUETA Y BOVEDILLA
veras, el sistema de vigeta y Bovedilla envia las cargas hacia los sentidos en que se apoyen las vigetas, tomando en cuenta el claro que tienes, te recomiendo poner las vigetas en el claro corto, de esta manera sera mas eficiente la bajada de cargas.
En este tipo de sitemas no se trabaja por area tributaria porque es incongruente, es decir las areas tributarias sirven para transmitir las cargas en losas perimetralmente apoyadas, es decir, en cuatro sentidos.
en las areas tributarias formas trapecios o triangulos si los claros son iguales, en la baja de cargas por el sistemas de vigeta y bovedilla lo que se hace es dividir en partes iguales el area y trasmitir esta carga unitaria en los apoyos de las vigetas.
Recuerda las viguetas siempre van apoyadas en el sentido mas corto.
¿COMO LE HAGO PARA PROPONER UNA CIMENTACION SI YA REALIZE LA BAJADA DE CARGAS?
Mira la cimentación de cualquier estructura, está en función de las propiedades geotécnicas del suelo, las condiciones hidráulicas, así como de las solicitaciones estructurales (cargas, momentos, etc).
De una manera muy simple (eso si, conservadora), es que la carga total (lo que calculaste (BAJADA DE CARGAS)de los elemtos estructurales, pisos, losas, columnas,muros, viguetas, etc, tinacos....), la dividas entre el área de cimentación para saber cuanto cargara cada zapata ya sea aislada corrida o algun otro tipo de cimentacion.
Esto te proporcionará un esfuerzo (ton/m2) y después utilizar alguna de teoría de capacidad de carga del suelo(Terzaghi, Meyerhof, o algún reglamento local, eso si, los reglamentos son sumamentes consevadores), después se tendría que calcular los asentamientos diferidos así como inmediatos.
Alguien puede decir que lo más fácil sería colocar zapatas aisladas o corridas, pero para esto deberás hacer una bajada de carga por metro lineal, es decir ton/ml. y dimensionar las zapatas.
QUE DIFERENCIA HAY ENTRE UN EDIFICIO DE POCOS O MUCHOS PISOS???
Respuesta : La carga sobre el suelo (el suelo puede aguantar cierta carga y mientras mas carga el suelo podria colapsar).
BAJADA DE CARGAS DE UN EDIFICIO
EJEMPLO DE BAJADA DE CARGAS DE UN EDIFICIO
edificio : 8 niveles de 20 m x 20m
altura de piso o nivel: 3m
numero de vigas (en cada piso): 10 de 0.40cmx0.60cm y 20m de longitud
numero de columnas(en cada piso ): 16 de 0.40cmx0.40cm y 3m de altura
espesor de losa:0.20cm
peso volumetrico del concreto: 2.4 ton/m3
vigas columnas y losa son de concreto reforzado
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volumen de trabes: 10 trabes x 0.40x 0.60=2.4
volumen de columnas: 16 columnasx 0.40x 0.40=2.56
volumen de losa= 0.20x20x20= 80
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CARGA MUERTA:
peso de vigas:2.4x 2.4 x 20=115.2
peso de columnas: 2.56 x 2.4 x 3= 18.43
peso de losa: 80 x 2.4= 192
total de carga muerta: 323.63 ton
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CARGA VIVA:
consideramos 350kg/m2
350 x 20m x 20m(area de la losa)= 140000 kg igual a 140 ton
carga viva total: 140 ton
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ccarga muerta + carga viva= 465.63
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calculo total del edificio= 465.63 x 8 niveles= 3725.04 ton
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las zapatas aisladas(las que estan conectadas con las columnas por lo tanto son 16)
cargan: 3725.04/16= 232.815 ton ( esto carga cada zapata)
y la zapatas corridas o cimentacion corrida(suma del perimetro)=80=(20+20+20+20))
cargan=3725.04/80= 46.563 ton/ml (esto carga por metro lineal)
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DIAGRAMA DE BAJADA DE CARGAS DE EDIFICIO
BAJADA DE CARGAS EN LOSAS CON FORMA IRREGULAR
Para pasar la carga de las losas hacia los bordes del tablero y estos tienen forma irregular o algo que se salga de lo normal se hace lo siguiente:
1.- Se traza una bisectriz y se corta el angulo a la mitad ( en las esquinas).
2.-este trazo anterior se junta( o se une) con otro proveniente de otra esquina y asi sucesivamente hasta que la losa este dividida o fraccionada en figuras.
3.-Se saca el area de las figuras que resulten de esta division
4.-esta area se multiplica por la carga W de la losa
5.- lo que salga de esta multiplicación se divide entre la franja(longitud del lado analizado) a la que se va a mandar el peso
ejemplos 1 :
ejemplo 2 :
BAJADA DE CARGAS HACIA LA CIMENTACION
Este proceso se desarrolla mediante la suma de las cargas por metro lineal que transmite un tablero hacia el borde analizado y las cargas por metro lineal que transmite un muro. Este proceso se repite tantas veces como pisos se tengan. En la figura puede observarse la representacion de la bajada de cargas. En este caso la suma mencionada seria la siguiente:
Carga sobre cimiento: carga de azotea + carga de muro planta alta + carga losa entrepiso + carga muro planta baja
Esta carga sobre cimiento actua sobre la parte superior de la cimentación y debe agregársele el peso propio por metro lineal de dicha cimentación. Si recordamos que el objetivo de este calculo es definir las dimensiones de la cimentación, solo podemos hacer una estimación de dicho peso propio, para lo cual se considera a este como un porcentaje (entre 20 y 25%) de la carga sobre la cimentación:
Carga sobre terreno= (1.25) por (Carga sobre cimiento)
Este valor es el que será empleado para calcular las dimensiones de la cimentación.
