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Cargas Estructurales

Las Cargas estructurales son aquelllas  cargas que soporta un edificio se clasifican en muertas, vivas y accidentales (de viento y sísmica). Las cargas muertas incluyen el peso del mismo edificio y de los elementos mayores del equipamiento fijo. Siempre ejercen una fuerza descendente de manera constante y acumulativa desde la parte más alta del edificio hasta su base.

Las cargas vivas comprenden la fuerza del viento, las originadas por movimientos sísmicos, las vibraciones producidas por la maquinaria, mobiliario, materiales y mercancías almacenadas y por máquinas y ocupantes, así como las fuerzas motivadas por cambios de temperatura.

Las cargas sísmicas son cargas inerciales causadas por movimientos sísmicos, estas pueden ser calculadas teniendo en cuenta las características dinámicas del terreno, de la estructura (amortiguamiento masa y rigidez), y las aceleraciones esperadas.

Cargas Estructurales


Tipos de Cargas


Cargas muertas

Son aquellas que se mantienen en constante magnitud y con una posición fija durante la vida útil de la estructura; generalmente la mayor parte de las cargas muertas es el peso propio de la estructura.

Es que puede calcularse con buena aproximación a partir de la configuración de diseño, de las dimensiones de la estructura y de la densidad del material.

Tipos de cargas

Para edificios, por lo general se toman como cargas muertas, rellenos, acabados de entrepisos y cielos rasos, y se deja un margen para tener en cuenta cargas suspendidas como conductos, aparatos y accesorios de iluminación, etc.

Miembros estructurales

Consisten en los pesos de los diversos miembros estructurales y en los pesos de cualesquiera objetos que estén permanentemente unidos a la estructura, entre otros:

Elementos estructurales

Incluye el peso de todos los elementos estructurales basados en las dimensiones de diseño (peso propio) y el peso permanente de materiales o artículos, tales como:

Equipos fijos y todas las cargas que no son causadas por la ocupación del edificio. Son cargas que tendrán invariablemente el mismo peso y localización durante el tiempo de vida útil de la estructura.

Cargas Accidentales

Son aquellas que cuya magnitud y/o posición pueden variar a lo largo de la vida útil de la estructura (actúan en forma transitoria, existiendo en determinados momentos solamente). Ejemplo: viento, personas, nieve, muebles, terremotos, etc.

Cargas sobre estructuras

El ingeniero estructuralista debe determinar la forma, tamaño y posición del miembro para que soporte con seguridad las cargas que se espera tomen la estructura.

El peso de la estructura, que debe ser estimado de antemano, junto con todo el equipo permanentemente unido a ella, se denomina carga muerta.

Especialmente en edificios muy altos y en estructuras de gran claro es importante revisar el diseño final respecto a los pesos muertos estimados inicialmente.

La carga viva consiste en material almacenado, gente, vehículos, nieve, hielo, viento, cargas explosivas, agua en movimiento, presión de la tierra, impacto, efectos sísmicos, etc.; todas estas cargas dependen del tipo de estructura, su uso pretendido y la ubicación geográfica.

Cargas sobre estructuras

Las cargas pueden ocurrir en combinación y la probabilidad de tales combinaciones así como la magnitud de las cargas debe ser considerada.

Las cargas vivas sobre estructuras tipo estándar, son por lo general especificadas por los diversos códigos de construcción. Las estructuras de forma poco usual pueden requerir pruebas de modelos en túneles de viento para determinar la magnitud y distribución de la carga.

Similarmente, las cargas inducidas por sismo pueden basarse en requisitos de los códigos de construcción para estructuras convencionales pero pueden requerir análisis dinámicos y pruebas dinámicas de modelos en el caso de estructuras poco comunes.

En la práctica de oficinas de diseño de estructuras para edificios, las cargas se obtienen de los códigos locales de construcción.

Esos códigos locales se derivan del código modelo regionales como el Uniform Building Code o el Southern Builing Code o el código nacional de cargas conservado por la American Society of Civil Engineers.

Clasificación de las cargas estructurales


Clasificación según su estado inercial

Clasificación según su estado inercial (que se refiere al estado de reposo o movimiento en que se encuentra la larga en el momento de actuar) éstas se clasifican en:

Cargas Estáticas

Son las que no cambian nunca su estado de reposo o lo hacen lentamente en el tiempo. En todos los casos son las que durante el tiempo que actúan están en estado de reposo, y por extensión también aquellas que tienen estado inercial despreciable, es decir que si bien varían en el tiempo lo hacen en forma muy lenta.

Clasificación según su estado inercial

Ejemplos: peso propio de cerramientos, solados, instalaciones, estructuras, etc.; público en salas de espectáculos; personas en oficinas y viviendas.

Cargas Dinámicas
  • Son las que varían rápidamente en el tiempo. En todos los casos son las que durante el tiempo que actúan están en estado de movimiento (inercial) considerable.
  • Según como sea la dirección del movimiento podemos clasificarlas en:
Cargas Moviles

Son aquellas en las cuales la dirección del movimiento es perpendicular a la dirección en que se produce la carga. Ejemplos: desplazamiento de un vehículo; desplazamiento de una grúa móvil sobre sus rieles; desplazamiento de un tren sobre sus rieles.

Cargas De Impacto

Son aquellas en las cuales la dirección del movimiento es coincidente con la dirección en que se produce la carga. Se caracterizan por un tiempo de aplicación muy breve (instantánea).

Ejemplos: choque de un vehículo; movimiento sísmico; publico saltando sobre gradas en estadios deportivos; acción de frenado (sobre paragolpes en estación terminal de trenes); etc.

Todas las cargas dinámicas (móviles o de impacto) tienen un efecto posible que es la resonancia. Todas las estructuras son en cierta medida elásticas, en el sentido que poseen la propiedad de deformarse bajo la acción de las cargas y de volver a su posición normal luego de desaparecer dicha acción.

Como consecuencia, las estructuras tienden a oscilar. El tiempo en que tarda una estructura en describir una oscilación completa se llama período fundamental.

Clasificación según su ubicación en el espacio

Concentradas O Puntuales

Son las que actúan sobre una superficie muy reducida con respecto a la total. Ejemplos : columna o viga que apoya sobre una viga. Rueda de un puente grúa sobre la vía. Anclaje de un tensor.

Cargas Distribuidas

Son las que actúan sin solución de continuidad a lo largo de todo el elemento estructural o parte de él. A la vez se dividen en uniformemente distribuidas y distribuidas no uniformes:

Uniformemente Distribuidas

son aquellas que mantienen un mismo valor en toda su expansión. Ejemplos de ellas son el peso propio de una losa, la presión de agua sobre el fondo de un depósito, o el público en una sala de espectáculos.

No Uniformemente Distribuidas

son aquellas en las que varía su valor en los distintos puntos de su extensión. Ejemplos de ellas son la acción del viento, una pared de altura variable, o la presión en la pared de un tanque. Carga del Viento: Este tipo de cargas no se tiene en cuenta en edificios de menos de 15 m de altura o que la proporción altura/ancho sea menor o igual a 2.

Es una carga difícil de determinar, depende de la velocidad, ubicación geográfica, altura y forma de la construcción. Se recurre a los reglamentos donde se encuentran en valores expresados en kg/m2 .

Se considera dirección en direcciones desfavorables. Carga estática. No uniformemente distribuida ya que disminuye en las capas inferiores por el rozamiento con el suelo.

No Uniformemente Distribuidas

Las cargas en la construccion de edificios Sísmicas: Son vibraciones simultáneas en forma vertical y horizontal (más intensas). Se transmiten a través de las fundaciones, son movimientos convulsivos mayores en los pisos mas altos. Las cargas en la construccion de edificios por presión del agua: Las cargas en la construccion de edificios por presión del terreno:

Actúa sobre las paredes de un sótano o muro de contención, originada por el deslizamiento del terreno que trata de contener.

La resistencia a desmoronarse depende del terreno. Por ejemplo: La arena seca tiene un menor ángulo de deslizamiento que la tierra compacta que posee una mayor resistencia al desmoronamiento.

Empuje Pasivo

La tierra tiende a mover la estructura.

Empuje Activo

El muro se opone al movimiento del suelo.

Cargas estructurales en la construccion


Determinar las cargas

  • En el diseño de un edificio es necesario determinar las cargas que ha de soportar el esqueleto o estructura del edificio.
  • Estas cargas se dividen en cargas muertas y cargas vivas.
  • Se hace esta distinción ya que la estructura y la cimentación deben siempre soportar las cargas muertas, las cargas debidas al peso propio de las varias componentes del edificio y que incluyen el peso de la estructura.
  • Entre las cargas muertas típicas se incluyen: Materiales de piso y techo, incluyendo las viguetas de piso y techo (vigas). Materiales del plafón, que incluyen la red de conductos para el control ambien- tal y el suministro de fuerza.
  • Muros exteriores soportados por la estructura, incluyendo ventanas, puertas, y balcones.
  • Muros interiores que están permanentemente colocados.
  • Equipos mecánicos (calefacción, aire acondicionado, ventilación, y eléctricos (tales como elevadores, con su jaula, cables y motores.

Protección contra incendios

  • Vigas, trabes y columnas, incluyendo las cimentaciones que constituyen la estructura del edificio.
  • Es evidente de esta lista que cualquier parte del edificio que esté permanentemente instalada contribuye a la carga muerta total.
  • Las cargas muertas se pueden establecer de manera bastante razonable después de que se hayan fijado los elementos del edificio, usando los perfiles geométricos y las tablas de pesos unitarios de los materiales de construcción; como ejemplo se tiene la tabla IV-3.* .
  • Las cargas vivas son cualesquiera cargas que ha de soportar la componente del edificio y que se considere como algo transitoria.
  • Esto es, la carga se puede aplicar por varias horas hasta varios años, pero su magnitud es variable.
  • La American Association of Highway and Transportation Officials (AASHTO) ha diseñado cargas estándar para puentes, como se muestra en la figura 1-10.
  • En general, la carga estándar de camión produce los valores mayores de momento flector para claros de puente hasta cerca de 60 pies para los camiones H y hasta 145 pies para los HS.
  • El momento flector se puede calcular fácilmente refiriéndose a la figura 1-10.
  • El cortante máximo se obtiene ya sea con una carga de rueda o con la carga concentrada de carril en una reacción.

Bibliografía


Referencias, créditos & citaciones APA:
Portal de arquitectura Arqhys.com. Equipo de redacción profesional. (2012, 12). Cargas Estructurales. Escrito por: Arqhys Arquitectura. Obtenido en fecha , desde el sitio web: https://www.arqhys.com/arquitectura/cargas-estructurales-tipos.html.

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