Cargas - Canciani

Estructuras I
Catedra Canciani
ACCIONES SOBRE LAS
ESTRUCTURAS:
CARGAS
Cargas: Fuerzas que resultan del peso
de todos los materiales de construcción,
del peso y actividad de sus ocupantes y
del peso del equipamiento. También de
efectos ambientales y climáticos tales
como nieve, viento, etc..
Se miden en ,
ƒUnidades de fuerza
ƒUnidades de fuerza / longitud
ƒUnidades de fuerza/ superficie.
Unidades más utilizadas:
• UNIDADES DE FUERZA
9Kilogramo fuerza (kgf) ( Kg)
9Tonelada (Ton.) (T)
9Kilo Newton (KN) = 102 Kg
• UNIDAD DE LONGITUD:
9Metro (m)
• UNIDAD DE SUPERFICIE:
9Metro cuadrado (m2)
Clasificación de las cargas según su
origen:
• Permanentes
» GRAVITATORIAS
» EMPUJES
• Accidentales
»
»
»
»
SOBRECARGAS
VIENTO
SISMO
SUBPRESIÓN
• Otras
» CEDIMIENTO de VÍNCULOS
» IMPACTO
Cargas Permanentes : Cargas en las las cuales las
variaciones a lo largo del tiempo son raras o de
pequeña magnitud y tienen un tiempo de aplicación
prolongado. En general, consisten en el peso de todos
los materiales de construcción incorporados en el
edificio, incluyendo pero no limitado a paredes, pisos,
techos, cielorrasos, escaleras, elementos divisorios,
terminaciones, revestimientos y otros items
arquitectónicos y estructurales incorporados de
manera similar, y equipamiento de servicios .
Cargas Permanentes
• Cuando se determinen las cargas
permanentes se deben usar los
pesos reales de los materiales. En
ausencia de información fehaciente,
se usarán los valores que se indican
en el Reglamento CIRSOC 101
• Las cargas permanentes se
obtendrán multiplicando los
volúmenes o superficies
considerados en cada caso, por los
correspondientes pesos unitarios que
se indican en las Tablas
En caso que el peso unitario figure como KN/m2 se trata
de una carga distribuida en una superficie y su valor es
Carga (Kg/m2) = Peso Unitario de la tabla ( KN/m2) *
102
Por ejemplo una cubierta de pizarra significará una carga
de peso propio de
0 ,9 KN/m2 *^102 = 91.8 Kg/m2
Carga Superficial
91.8 Kg/m2
Pizarra
En caso que el peso unitario figure como KN/m3 puede tratarse
de una carga distribuida en una superficie o en una línea .
Si fuese en una superficie su valor es :
Carga (Kg/m2) = Peso Unitario de la tabla ( KN/m3) * espesor
del material (m) * 102
Por ejemplo una losa de hormigón armado de 0,20 m de espesor
24 KN/m2 * 0,20 m * 102 = 489.6 Kg/m2
Carga Superficial
489,6 Kg/m2
Losa
Si fuese una carga lineal su valor es :
Carga (Kg/m) = Peso específico de la tabla ( KN/m3) * sección
del material (m2) * 102
Por ejemplo una viga de hormigón armado de 0 ,35 m * 0,65 m
de sección tendrá una carga de peso propio de
24 KN/m2 * 0,35 m * 0,65 m * 102 = 556,9 Kg/m
Lineal
556.9 (kg/m)
0,35 m
Viga
Viga
0,65 m
Cargas Permanentes:
• Empujes : empujes de suelo o agua en
paredes de los sótanos. Muros de
contención de suelos.
Accidentales
Sobrecargas : Son aquellas originadas
por el uso y ocupación de un edificio u otra
estructura, y no incluye cargas debidas a la
construcción o provocadas por efectos
ambientales, tales como nieve, viento,
acumulación de agua, sismo, etc. Las
sobrecargas en cubiertas son aquellas
producidas por materiales, equipos o
personal durante el mantenimiento, y por
objetos móviles o personas durante la vida
útil de la estructura.
CLASIFICACIÓN DE LAS CARGAS SEGÚN LAS
FORMAS DE DISTRIBUCIÓN
• Distribuidas
• Superficiales
• Lineales
Carga distribuida superficial
• Es una carga que está repartida en una superficie
cuyo valor se expresa en unidades de fuerza sobre
unidades se superficie, representa la mayor parte de
las cargas de un edificio.
Superficial
(Kg/m2 o Mp)
Losa
Carga distribuida superficial
•
•
Representa la mayor parte de las cargas de un edificio, varía
desde 10 Kgr/m2 en una cubierta liviana hasta los 5000 Kgr/m2
en el piso de un depósito, pasando por los 800 Kgr/m2 del
entrepiso de una casa o los 1300 Kgr/m2 del piso de un edificio
importante.
Es la que se considera para dimensionar las losas.
Carga distribuida lineal
•
Es la carga que está repartida sobre una línea,
generalmente la origina una superficie (losa)
contigua que se apoya en esa línea (viga), se
expresa en Kgr/m.
• Es la que se considera para dimensionar las vigas
Lineal
(kg/m)
Viga
Viga
Cargas Concentradas
•
•
Son aquellas a las que se las considera concentradas en un
punto infinitesimal, algo imposible en la práctica. En realidad
son carga con un valor de concentración muy alto sobre un
sector muy pequeño, en comparación con las descriptas en el
punto anterior.
Su magnitud, se expresa obviamente en Kgr o N.
Concentrada
(kg ó T)
Columna
Clasificación de las cargas
según el tiempo de aplicación
• Estáticas
Se llama así a las que son aplicadas lentamente y
accionan por un período prolongado.
•
La mayoría de las cargas con las que se
dimensiona en Arquitectura son de este tipo.
•
La Estática es una rama matemática de la física que
proporciona buena herramienta para su manejo.
Cargas Estáticas
Losa
Superficial
(Kg/m2 o Mp)
Lineal
(kg/m)
Viga
Concentrada
(kg ó T)
Columna
Terreno
Reacción Terreno Superficial
(Kg/ m2)
Cargas Dinámicas
• Son las que su acción varía rápidamente en
el tiempo.
• Si esta acción fuera unitaria puede tomarse
como impacto, en caso de ciclar a intervalos
regulares como los casos: martinete,
compresor, viento, arrachado, sismo, no
pueden ser manejadas con la estática, sin
con métodos aproximados luego de un
cuidadoso análisis del caso.
•
Ejemplo. Análisis de carga de losas en proyecto
estacionamiento Club de Pescadores
Croquis de ubicación
Planta de Arquitectura
Planta de Estructuras
Detalle Losa 67
27
Todas las losas tienen un espesor de 0,20 metros.
Las vigas tienen un ancho de 0,35 metros y una
altura de 0,65 metros
Análisis de cargas
a) Sobrecargas
Se considera la posibilidad que se congreguen personas y
vehículos pesados, luego la sobrecarga es de 20 KN/m2
o sea 2040 Kg/m2
Peso propio de la losa
Carga (Kg/m2) = Peso Unitario de la tabla ( KN/m3) * espesor
del material (m) * 102
Una losa de hormigón armado de 0,20 m de espesor
24 KN/m2 * 0,20 m * 102 = 489.6 Kg/m2
Capa asfáltica de 0,05 metros
13 KN/m2 * 0,05 m * 102 = 66,3 Kg/m2
Luego la carga de la losa 67 es de
Peso del Hormigón Armado
489,6 Kg/m2
Paso de la capa asfáltica
66,3 Kg/m2
Sobrecarga
2.040 Kg/m2
Total
2.595,9 Kg/m2
Accidentales
• Viento: se verifica por la acción de este sobre las
superficies, que se traduce en una fuerza de empuje
o succión. Son de escasa importancia en las
construcciones bajas, importantes en las altas y muy
importantes en las estructuras metálicas, Se trata en
el Reglamento CIRSOC 102
La fuerza del viento aumenta con la altura
G
Me
W
Mv
h
Fuerza de viento
A
a
Tabla 1. Valores de la velocidad de referencia á para las capitales provinciales y algunas ciudades
CIUDAD
Bahía Blanca
Bariloche
Buenos Aires
Catamarca
Comodoro Rivadavia
Córdoba
Corrientes
Formosa
La Plata
La Rioja
Mar del Plata
Mendoza
Neuquén
Paraná
Posadas
Rawson
Resistencia
Río Gallegos
Rosario
Salta
Santa Fe
San Juan
San Miguel de Tucumán
Santa Rosa
Santiago del Estero
Ushuaia
Viedma
San Luis
San Salvador de Jujuy
(m/s)
28,5
28,0
27,2
26,0
37,5
25,0
27,0
27,0
27,3
25,5
31,7
22,5
30,5
30,0
28,5
35,0
27,2
32,5
30,0
22,5
30,0
22,5
25,0
29,0
25,2
40,0
33,0
27,5
23,5
La fuerza de
viento varía de
acuerdo a la
ubicación
geográfica de la
construcción
La fuerza del viento disminuye con la rugosidad del terreno,.
Cuando más rugoso, menor es la fuerza
Baja
Rugosidad
Zonas
rurales
Viento
Rugosidad
media, zonas
suburbanas
Viento
Alta
rugosidad,
zonas urbanas
Viento
Muy alta rugosidad,
grandes ciudades
Accidentales:
• Sismo: Los sismos originan aceleraciones
transmitidas por el terreno que al actuar sobre la
masa se traducen en fuerzas, a mayor masa, mayor
fuerza. La acción del sismo puede tener cualquier
dirección y provoca empujes, (cargas) verticales y
horizontales, pero en la práctica se considera la más
desfavorable que es la horizontal. Se trata en el
Reglamento CIRSOC 103
empujes verticales
empujes horizontales
En nuestro país los sismos se
concentran en la zona
coordillerana
Por eso se clasifica la
peligrosidad sísmica en 4
zonas, las cargas sísmicas son
mayores a medida que
aumentamos de zona de 0 a 4
Accidentales:
• Nieve: Su acumulación origina cargas importantes
sobre los techos. El tejado de mucha inclinación o
alpino es típico en las zonas que nieva, logrando así
evacuar una parte de ella y bajar la carga.
Zonas donde hay que
considerar nieve,
Reglamento CIRSOC 104
Ejemplo. Presión de nieve en la Provincia de Chubut (Pg)
HSNM significa altura sobre el nivel del mar
Cedimiento diferencial de
vínculos.
• En las estructuras monolíticas, tanto el descenso
de los cimiento por acción de las cargas
transmitidas por las estructuras, como el ascenso
debido a las arcillas expansivas, frecuentes en el
de fundaciones.
gran Movimiento
Buenos
Aires originan cargas sobre las
estructuras.
Frecuentemente son el orígen de las rajaduras en
muros.
Si el descenso o ascenso resulta uniforme no se
traduce en carga alguna, lo que las origina es la
diferencia de ellos, o sea que haya movimientos
diferenciales.
Cedimiento de vínculos.
Impacto
Para destinos que involucren
vibraciones y/o fuerzas de impacto
inusuales, se tomarán recaudos en el
diseño estructural.
ƒ Maquinaria
ƒ Tribunas, estadios y estructuras similares
ƒ Ascensores y montacargas
Impacto
- Máquinas. Estas producen carga de impacto en
numerosos casos, tal cosa sucede cuando hay grandes
masas en movimiento con frenado o inversión de
recorrido como los puentes grúa y estampadoras de
chapa
Impacto
- Tribunas . Se debe considerar la posibilidad que los
espectadores salten todos al mismo tiempo
Impacto
- Ascensores y montacargas . Se debe considerar el
arranque y el frenado
?
Muchas Gracias