Tipos De Cargas En Edificaciones

INTRODUCCIÓN

Otros temas relacionados con el diseño estructural de edificios que se incluyen se refieren a la definición de las cargas que actúan en una estructura, los sistemas estructurales típicos, y algunos conceptos de diseño sísmico y de estructuración de edificios. En particular, es evidente la importancia y necesidad que en nuestro país se tiene, de conocer acerca de los fenómenos sísmicos, cómo afectan a las construcciones, y la manera en que se trata de diseñar las estructuras para resistir sus efectos.

INFORME DE TIPOS DE CARGA APLICADAS A SISTEMAS ESTRUCTURALES DE EDIFICACIÓN

1. CARGAS.

Las fuerzas que actúan sobre una estructura se denominan cargas, y suelen dividirse en externas e internas. Las primeras están constituidas por las cargas aplicadas y las reacciones de los apoyos de la estructura. Las cargas, a su vez, pueden clasificarse desde diversos puntos de vista, como se indica a continuación.

a. Según el modelo de aplicación pueden ser estáticas o dinámicas. Se llama carga estática la que se aplica gradualmente. Si se aplica súbitamente, la carga se clasifica como dinámica.

b. En atención a su permanencia, la carga puede ser momentánea o sostenida. Ejemplo de la primera es un camión que pasa por un puente; de la segunda, el peso propio de la estructura.

c. Considerando su estabilidad, la carga podría considerarse como fija o fluctuante. La primera no cambia con el tiempo; la segunda sí. Cuando una carga fluctuante es de naturaleza tal que sus valores máximos y mínimos son iguales en magnitud, pero de sentido opuesto, se dice que dicha carga es invertida.

d. Si se tiene en cuenta su origen, las cargas pueden clasificarse como debidas a la acción de la gravedad, a la presión hidrostática o al empuje, al viento, al sismo y a los cambios de temperatura. Las cargas gravitacionales se subdividen a su vez en carga muerta y carga viva.

e. De acuerdo con la extensión de la zona de aplicación se habla de cargas concentradas o puntuales, y distribuidas. La distribución puede ser uniforme, triangular, trapezoidal, parabólica, arbitraria, etc. Es evidente que esta clasificación es relativa y depende de las dimensiones del elemento estructural que recibe la carga. Por ejemplo, una persona parada sobre una viga puede considerarse como una carga concentrada que actúa sobre ella, pero pasa a ser carga distribuida cuando el elemento que la soporta es un ladrillo.

f. También se pueden clasificar las cargas según el lugar de aplicación y la dirección que llevan. En el caso de elementos prismáticos la carga puede ser centrada, excéntrica o normal al eje longitudinal.

Cargas centradas son aquellas aplicadas, o que se pueden considerar aplicadas, en el centroide de una sección transversal del elemento. Cuando la línea de acción de una carga tal pasa por los centroides de todas las secciones transversales del mismo, la carga se denomina axial. Las cargas que no están aplicadas en el centroide de la sección transversal se denominan excéntricas. Las cargas normales al eje pueden estar contenidas o no en un plano principal del elemento.

Se establece una división similar para las cargas que actúan sobre elementos laminares, ya sean éstos planos o curvos. Refiriéndose a los primeros, se habla de cargas en el plano o normales al plano. Al considerar a los segundos, se clasifican en tangentes y normales a la superficie. Es claro que no todas las cargas son normales o tangentes pero es sabido que cualquiera se puede descomponer en cargas de estos tipos.

La clasificación del literal “f” es muy importante, pues determina el tipo de fuerzas internas que originan en las estructuras que las soportan. Las cargas axiales producen esfuerzos de tensión o compresión simples; las tangenciales, esfuerzos cortantes. Las excéntricas, flexocompresión o flexotensión; las normales al eje y contenidas en un plano principal, flexión y corte. Si son normales al eje pero están fuera de un plano principal, además de la flexión y el corte, producen generalmente torsión.

CRITERIO DE CLASIFICACIÓN DIVISIÓN

EXTERNAS MODO DE APLICACIÓN ESTÁTICA

DINAMICA

PERMANENCIA MOMENTANEA

SOSTENIDA

ESTABILIDAD FIJA

FLUCTUANTE INVERTIDA

ORIGEN GRAVEDAD MUERTA

VIVA

PRESIÓN HIDROSTÁTICA O EMPUJE

VIENTO

SISMO

TÉRMICA

EXTENSIÓN DE LA ZONA DE APLICACIÓN CONCENTRADA

DISTRIBUIDA - UNIFORME

- TRIANGULAR

- TRAPEZOIDAL

- PARABÓLICA

- ARBITRARIA, ETC

LUGAR DE APLICACIÓN Y DIRECCIÓN ELEMENTOS PRISMÁTICOS

CENTRADA AXIAL

EXCENTRICA

NORMAL AL EJE CONTENIDAS EN UN PLANO PRINCIPAL

FUERA DE UN PLANO PRINCIPAL

ELEMENTOS LAMINARES PLANOS

EN EL PLANO

NORMALES AL PLANO

ELEMENTOS LAMINARES CURVOS

TANGENTES A LA SUPERFICIE

NORMALES A LA SUPERFICIE

INTERNAS EFECTOS QUE PRODUCEN AXIALES

CORTANTES

FLECTORAS

TORSORAS

Por lo general las cargas son modeladas como cargas puntuales concentradas, cargas lineales o cargas superficiales. Una carga puntual puede, por ejemplo, representar la acción de otro componente estructural que entra en contacto con un miembro, el soporte de una pieza pesada de equipo en el suelo o la rueda de un camión en la cubierta de un puente. Las cargas lineales son cargas expresadas en fuerza por unidad de longitud, como el peso de una pared divisoria o el peso de un sistema de piso repartido proporcionalmente a las vigas de apoyo. Las cargas superficialmente distribuidas se dan en términos de fuerza por unidad de área y se suelen transformar a cargas lineales para el análisis de las estructuras.

 Las acciones permanentes, Qp, son las que actúan en forma continua sobre la estructura, variando poco su intensidad con el tiempo. Las principales acciones que pertenecen a esta categoría son: la carga muerta, el empuje de líquidos y las deformaciones y desplazamientos impuestos a la estructura que varían poco con el tiempo, como los debidos a preesfuerzo o a movimientos diferenciales de los apoyos.

 Las acciones variables, Qv, son las que actúan sobre la estructura con una intensidad que varía significativamente con el tiempo. Las principales acciones que pertenecen a esta categoría son: la carga viva, los efectos de temperatura, los empujes de tierra, las deformaciones impuestas y los asentamientos diferenciales que tengan una intensidad variable con el tiempo

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