Calculo De Cargas

Cálculo de Cargas

Una de las tareas más importantes del proyectista es determinar de la manera más precisa posible el valor de las cargas que soportará la estructura durante su vida útil, así como su posición y también determinar las combinaciones más desfavorables que de acuerdo a los reglamentos pueda presentarse.

Aquí analizaremos el cálculo de los siguientes tipos de cargas:

• Cargas muertas

• Cargas vivas

• Cargas eólicas o de viento

• Cargas de Sismo

Cargas Muertas

Son aquellas cuya magnitud y posición permanecen prácticamente constantes durante la vida útil de la estructura. 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:

• Columnas

• Vigas

• Trabes

• Losas

• Muros

• Ventanas

• Plomería

• Instalaciones eléctricas y sanitarias

En algunos casos, una carga muerta estructural puede estimarse satisfactoriamente por medio de fórmulas basadas en los pesos y tamaños de estructuras similares. Con experiencia, se puede también “estimar” la magnitud de esas cargas. Sin embargo, una vez determinados los materiales y tamaños de los diversos componentes de la estructura, sus pesos pueden determinarse a partir de tablas que dan sus densidades.

Cargas Vivas

Son cargas variables en magnitud y posición debidas al funcionamiento propio de la estructura. Pueden ser causadas por los pesos de los objetos colocados temporalmente sobre una estructura, por ejemplo:

• Personal.

• Mobiliario.

• Empujes de cargas de almacenes.

Las cargas mínimas especificadas en los códigos se determinan estudiando la historia de sus efectos sobre estructuras existentes. Usualmente esas cargas incluyen un margen para tener una protección contra deflexiones excesivas o sobrecargas repentinas.

Se supone que los pisos de edificios están sometidos a cargas vivas uniformes, que dependen del propósito para el cual el edificio es diseñado. Estas cargas están tabuladas en códigos locales, estatales o nacionales. Un ejemplo representativo de esas cargas mínimas uniformes, tomadas del American Standard Building Code, se muestran en la tabla. Estos valores se determinaron con base en la historia de carga de varios edificios. Ellos incluyen márgenes contra la posibilidad de sobrecarga debido a cargas de construcción y requisitos de servicio. Además de las cargas uniformes, algunos códigos especifican cargas vivas concentradas mínimas, causadas por carretillas, automóviles, etc. Por ejemplo, cargas vivas, tanto uniformes como concentradas deben considerarse en una losa de un estacionamiento para automóviles.

Las cargas vivas en estructuras especiales se diseñan según las especificaciones de las siguientes instituciones:

• Puentes de ferrocarril: American Railway Engineering Association (AREA).

• Puentes carreteros: American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO).

Cargas Eólicas o de Viento:

Cuando las estructuras impiden el flujo del viento, la energía cinética de éste reconvierte en energía potencial de presión, lo que causa la carga de viento. El efecto del viento sobre una estructura depende de la densidad y velocidad del aire, del ángulo de incidencia del viento, de la forma y de la rigidez de la estructura y de la rugosidad de su superficie.

En las NTC-Viento del RCDF-87 se especifica el cálculo de estas presiones de acuerdo a las características de la estructura.

En general ni se especifican normas de diseño para el efecto de huracanes o tornados, debido a que se considera incosteable el diseño contra estos efectos; sin embargo, se sabe que el detallado cuidadoso del refuerzo, y la unión de refuerzos en los sistemas de piso con muros mejora notablemente su comportamiento.

Para propósitos de diseño, las cargas de viento pueden tratarse usando un procedimiento estático o uno dinámico.

En el procedimiento estático, la fluctuación de la presión causada por un viento soplando continuamente se aproxima por una presión media que actúa sobre los lados de barlovento y sotavento de la estructura. Esta presión q se define por su energía cinética q = ½ ½v2, donde es la densidad del aire. Si tomamos =2.376 (10-3) slug/ft3 y especificamos la velocidad del viento v en millas por hora, tenemos después de convertir unidades

q psf = 0.00256 (v mi/h)2

Aquí q se mide en libras por pie cuadrado y actúa sobre una superficie plana perpendicular a la velocidad del viento. Un viento de 100 mph suele usarse para el diseño de muchas estructuras de poca altura. Sin embargo, valores más exactos de la velocidad, que dependen de la localización geográfica de la estructura y de su elevación, pueden obtenerse en los mapas de zonificación eólica, dadas generalmente en las reglamentaciones de diseño (como las de la Sociedad Americana de Ingenieros

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