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1 CARGAS ESTRUCTURALES 2 CLASIFICACIÓN DE LAS CARGAS DE ACUERDO A LA ACCIÓN SOBRE LA ESTRUCTURA • El termino CARGA se refiere a la acción directa de una fuerza o un conjunto de fuerzas actuando sobre un elemento estructural. Se miden en unidades de fuerza (kg o T), en unidades de fuerza/longitud (kg/m o T/m) y en unidades de fuerza/superficie (kg/m2 o T/m2). TIPOS DE CARGAS ESTRUCTURALES: o Cargas permanentes o Cargas vivas o de uso o Cargas debidas a la influencia del medio ambiente o Cargas accidentales 3 CARGAS PERMANENTES Las cargas permanentes actúan con una magnitud constante y una posición fija durante todo la vida útil de la estructura. Se clasifican en: 1. CARGAS MUERTAS O GRAVITATORIAS: Corresponden al peso propio de los elementos estructurales y además, los elementos no estructurales unidos a la estructura, tales como: Vigas Columnas Dinteles Losas Muros Ventanas Plomeras Inst. eléctricas y sanitarias Cielos rasos Rellenos en pisos Acabados en general Otros 4 2. CARGAS POR EMPUJES: Los empujes de suelos o agua en las paredes de los sótanos o los muros de contención de suelos en zonas de grandes desniveles. CARGAS PERMANENTES 5 CARGAS VIVAS O DE USO Son cargas no permanentes producidas por materiales o artículos, e inclusive por las personas en constante movimiento. Son producidas por el uso y ocupación de la edificación. Pueden estar aplicadas total o parcialmente o no estar presentes y también es posible cambiarlas de ubicación. Son cargas variables en magnitud y posición, por ejemplo: Personal Mobiliario Empujes de cargas o almacenes 6 CARGAS VIVAS O DE USO Usualmente estas cargas incluyen un margen para tener una protección contra deformaciones excesivas o sobrecargas repentinas. Estas cargas están tabuladas en códigos locales, estatales o nacionales. Además de las cargas uniformes, algunos códigos especifican cargas vivas concéntrales mínimas, causadas por carretillas, automóviles, etc. Para simplificar los cálculos las cargas vivas son expresadas como cargas uniformes aplicadas sobre el área de la edificación, ejemplo: Vivienda 180 kg/m2 Hoteles 200 kg/m2 Escuelas 200 kg/m2 Garajes 250 kg/m2 Escaleras 300 kg/m2 Oficinas 200 kg/m2 Bibliotecas 200 - 500 kg/m2 Estadios 400 - 500 kg/m2 Almacenes 350 - 500 kg/m2 Hospitales 200 - 400 kg/m2 7 CARGAS DEBIDAS A LA INFLUENCIA DEL MEDIO AMBIENTE A este grupo de cargas pertenecen las siguientes: 1. Cargas de viento 2. Cargas de sismos 3. Cargas producidas por oleajes (no tsunamis) 4. Cargas térmicas 5. Cargas por efecto de la nieve 8 CARGAS 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 la superficie terrestre. Son cargas dinámicas pero se hacen aproximaciones usando cargas estáticas equivalentes. Se verifica por la acción de este sobre las superficies edificadas, que se traduce en una fuerza de empuje o succión, con escasa importancia en las construcciones bajas, importantes en las altas y muy importantes en las estructuras de bajo peso frente a su superficie expuesta. Eventos climáticos mas importantes con relación al viento: HURACANES Y TORNADOS. 9 CARGAS DE SISMOS Empujes verticales Empujes horizontales Son cargas dinámicas que también pueden ser aproximadas a cargas estáticas equivalentes. 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 practica se considera la mas desfavorable que es la horizontal. 10 CARGAS PRODUCIDAS POR OLEAJES De gran importancia en regiones costeras. Son también cargas dinámicas, pero su frecuencia es mas posible de determinar. No se tienen en cuenta eventos tales como tsunamis. Malecones, puentes, espigones portuarios, plataformas petroleras, entre otras edificaciones tienen que tener en cuenta la posibilidad de acción de este tipo de cargas. 11 CARGAS TERMICAS Todas las estructuras están sometidas a cambios de temperatura y varían de forma y dimensiones durante el ciclo de temperaturas diurnas y nocturnas como en los ciclos de invierno y verano. No se consideran en este acápite las cargas producidas por incendios internos o externos a la estructura Si no se permite que la estructura se dilate o se contraiga sin problemas, se introducirán cargas adicionales que perjudicaran el comportamiento de la misma. Constructivamente, el resultado mas importante de considerar las cargas térmicas son las llamadas juntas de dilatación. 12 CARGAS POR EFECTO DE LA NIEVE Aunque en nuestra latitud no ocurren estos fenómenos, son de una tremenda importancia en aquellos países donde estos fenómenos naturales ocurren. Su acumulación origina cargas importantes sobre los techos y por consecuencia en la cimentación. La inclinación exagerada de los techos en estas regiones ocurre para reducir la nieve acumulada y con ello la carga. 13 CARGAS ACCIDENTALES Dentro de este grupo de cargas se encuentran las que pudiesen actuar en algún momento sobre la estructura de la edificación sin haber sido prevista, pero que dicha estructura debe ser capaz de asimilar para no perder su estabilidad. En algunos casos esto se torna imposible. Algunos ejemplos: 1. IMPACTOS Choques producidos por vehículos, impactos de medios de fuego, explosiones internas y externas, etc. 2. INCENDIOS Fuegos intencionales o no internos y externos. Si existe libertad de dilatación no se plantean grandes problemas subsidiarios, pero si esta dilatación está impedida en mayor o menor grado por el resto de los componentes de la estructura, aparecen esfuerzos complementarios que hay que tener en cuenta. 3. OTRAS 14 CLASIFICACION DE LAS CARGAS DE ACUERDO A LA FORMA DE DISTRIBUCION 1. DISTRIBUIDAS SUPERFICIALES LINEALES 2. CONCENTRADAS 15 CARGAS DISTRIBUIDAS 1. SUPERFICIALES Es una carga que esta repartida en una superficie cuyo valor se expresa en unidades de fuerza sobre unidades de superficie. Representa la mayor parte de las cargas de un edificio, varia de 10kg/m2 en una cubierta liviana, hasta los 5T/m2 en el piso de un deposito, pasando por los 180kg/m2 del entrepiso de una casa o los 1300kg/m2 del piso de un edificio importante. Es la que se considera para dimensionar las losas 16 CARGAS DISTRIBUIDAS 2. LINEALES Es la carga que esta repartida sobre una línea, generalmente la origina una superficie (losa) contigua que se apoya en esa línea (viga). Se expresa en kg/m o T/m. Es la que se considera para el calculo de vigas 17 CARGAS CONCENTRADAS Son cargas con un valor de concentración muy alto sobre un sector muy pequeño. 18 CLASIFICACIÓN DE LAS CARGAS DE ACUERDO AL TIEMPO DE APLICACIÓN 1. ESTÁTICAS Se llaman así a las que son aplicadas lentamente y accionan por un periodo prolongado. La mayoría de las cargas con las que se dimensiona en Arquitectura son de este tipo. 2. DINÁMICAS Son las que su acción varia rápidamente en el tiempo. Si esta acción fuese unitaria se consideraría como carga de impacto, en caso de hacer ciclos a intervalos regulares, como en los casos de: compresores, vientos, sismos. No pueden ser manejadas por la estática, sino con métodos aproximados, luego de un cuidadoso análisis del caso. 19