Cuantificacion de cargas.
Debemos definir como punto de partida el sistema estructural idealizado para el cálculo, para lo cual debemos calcular dimensiones tentativas para evaluar preliminarmente las diferentes solicitaciones, que exigen funcionalidad de la estructura, esto debido al peso propio de la misma, de los elementos no estructurales, el peso de sus ocupantes y efectos del medio.
La Estructura debe diseñarse para que tenga resistencia y rigidez adecuada ante las cargas mínimas de diseño, es decir debe diseñarse para resistir todas las cargas aplicables tales como cargas vivas, cargas muertas y efectos sísmicos y de viento.
Se debe prestar especial atención a los efectos de las fuerzas debidas al preesfuerzo, cargas de grúa, vibración, impacto, contracción, relajamiento, expansión del concreto de contracción, cambios de temperatura, fluencia y asentamientos desiguales de los apoyos.
Carga Muerta: de acción gravitatoria se considera los elementos físicos constitutivos de la estructura. Son todas las cargas de los elementos permanentes de construcción, a continuación se anotan algunas pesos volumétricos de algunos materiales.
Carga Viva: son aquellas cargas producidas por el uso y ocupación de la edificación, las cargas vivas que se utilicen en el diseño de la estructura deben ser las máximas cargas que se espera ocurran en la edificación debido al uso que esta va a tener; a continuación se anotan algunas cargas recomendadas para utilizarlas como sobrecarga.
Cargas Sísmicas: son inciertas tanto en magnitud, distribución e inclusive en el momento en que pueden actuar. Por hallarse en la zona central del país una zona de alto riesgo sísmico también se somete a la estructura a estos esfuerzos; para Ambato Zona 4.
Para el diseño por sismo se utiliza lo establecido en la normativa del CEC 2000 el mismo que indica requisitos mínimos de cálculo y diseño sismorresistente, para el cortante basal de diseño y el cálculo de las fuerzas horizontales además del control de derivas de piso y otros efectos.
Cargas de Viento: al igual que los cargas sísmicas son inciertas, y dependen de la presión dinámica del viento, esta presión depende de la velocidad que tenga el viento y de coeficientes eólicos de incidencia, pero en nuestro caso no se lo considera por no estar ubicados geográficamente en zonas expuestas.
Prediseño de Elementos: iniciamos definiendo el sistema de piso que utilizaremos en el Edificio, para la mayoría de edificaciones se utilizan sistemas de losa en dos direcciones apoyadas sobre vigas.
Luego definimos los pórticos tanto en el sentido XX como en el sentido YY para realizar el prediseño de los elementos que conforman la Estructura es decir vigas y columnas.
Carga de Sismo: para el diseño por sismo se utiliza lo establecido en la normativa del CEC 2000 el mismo que indica requisitos mínimos de cálculo y diseño sismorresistente, para el cortante basal de diseño y el cálculo de las fuerzas horizontales se procede:
- Zona Sísmica IV Z= 0.4
- Importancia Estructuras I= 1.0
- Perfil de Suelo S3 S= 1.5
- Respuesta Estructural R= 10
- Con Figuración Elevación FP = 1.0
- Con Figuración Planta FE = 1.0
Para el prediseño de vigas cualquiera de los conceptos anteriormente expuestos para la aplicación de cargas es válido sean estas trapezoidales y triangulares ó cargas equivalentes.
Definimos los pórticos que calcularemos para el prediseño de secciones estructurales, debemos además tomar muy en cuenta el o los pórticos que tengan las condiciones o solicitaciones más desfavorables para cada sentido; para este ejemplo se analizan los pórticos P2 en XX y PC en YY para prediseñar elementos interiores y los pórticos P3 en XX y PD en YY para prediseñar elementos exteriores o de borde.
Tanto para las cargas permanentes como para las sobrecargas estimaremos la carga actuante ó la carga equivalente.
La Tabla 2.3 indica las cargas que fueron calculadas y asumidas para realizar el análisis para el prediseño estructural del edificio en estudio.
Suponer que la carga de paredes es uniformemente distribuida en el piso, tiene ciertas ventajas sin que esto produzca un sobredimensionamiento, ya que brinda un margen de seguridad para todas las vigas por si existen modificaciones en la arquitectura del proyecto.
En el caso que no se acoja esta suposición la carga calculada por metro lineal de pared se ubicará en las vigas correspondientes.
Estas cargas distribuidas son las que se utilizarán en el pórtico para un análisis preliminar a la definición de las secciones de la estructura.
Para los otros pórticos que vamos a prediseñar procedemos de la misma manera, como resultado cada pórtico deberá tener las solicitaciones por carga muerta, por carga viva y por sismo, como se indica en los pórticos mostrados a continuación.
