I. E. S. T. Instituto de estudios superiores de Tamaulipas. RESITENCIA DE MATERIALES TRABAJO DE TIPOS DE CARGAS QUE AFECTAN A LAS ESTRUCTURAS. JOSE LUIS DELGADO HDZ. EXP.- 4307 15 DESEPTIEMBRE DEL 2004 CARGAS PERMANENTES O MUERTAS. Se designa como carga permanente al conjunto de acciones que se producen por el peso propio de los elementos estructurales y los no estructurales. Muros divisorios, pisos, contrapisos, revestimientos, instalaciones y todos aquellos elementos que conservan una posición fija en la construcción gravitan en forma constante sobre la estructura. El cálculo de la carga permanente es sencillo pues sólo se requiere la determinación del volumen de los distintos componentes de la construcción y multiplicarlo por el peso específico del material correspondiente. En general las cargas permanentes se representan como cargas uniformemente repartidas sobre las distintas áreas de la construcción, aunque hay casos de cargas lineales (muros) y también pueden hacerse presentes en forma de cargas concentradas (equipos fijos). Si se tiene presente que una estructura está compuesta por piezas denominadas: barras horizontales (vigas), barras verticales (columnas), placas horizontales (losas), placas verticales (muros o tabiques resistentes), es bueno ir destacando que resulta práctico y conveniente expresar las cargas sobre los mismos de la siguiente manera Losas Vigas Columnas Muros resistentes en kg/m2 en kg/m o t/m en kg o t en kg/m o t/m Cuando se presentan cargas concentradas en losas, vigas o columnas, se expresan en toneladas, t. La TABLA DE PESOS ESPECÍFICOS contiene pesos (específicos en algunos casos, y por unidad de superficie en otros) de los materiales que corrientemente se utilizan en la construcción de edificios. Cabe aclarar que las cargas permanentes debidas a la acción del campo gravitatorio, invariablemente son fuerzas de dirección vertical y sentido orientado al centro de la tierra. CARGAS VARIABLES O VIVAS. Se designan como cargas variables a aquéllas que tienen la particularidad de no actuar constantemente, en el tiempo y en el lugar. Incluyen, por lo tanto, a las cargas ejercidas por los ocupantes y todo aquello que no tiene una posición fija y definitiva, como así también las cargas debidas a fenómenos atmosféricos o telúricos (viento, hielo, nieve, diferencias de temperatura, sismos, etc.). Si bien algunas tienen el carácter de móviles o dinámicas, en general se permite su simplificación considerándolas como cargas estáticas equivalentes. Las cargas variables debidas al uso de la construcción provienen de la aglomeración de personas, peso de muebles, mercaderías, máquinas, etc. Para simplificar los cálculos, la TABLA DE SOBRECARGAS puede ser utilizada por el proyectista directamente, salvo que el uso a dar al edificio sea particular TABLAS DE SOBRECARGAS Sobrecargas mínimas (p) LOCALES EN EDIFICIOS DE VIVIENDAS daN /m2 Azoteas y/o terrazas donde pueden congregarse personas con fines de recreación y observación 300 Azoteas accesibles 200 Azoteas inaccesibles 100 Baños 200 Balcones 300 Cocinas 200 Comedores y lugares de estar 200 Dormitorios 200 Escaleras (medidas en proyección horizontal) 300 Rellanos y corredores 300 OTROS LOCALES (no pertenecientes a viviendas unifamiliares) daN/m2 Archivos 500 Aulas 350 Baños 200 Bibliotecas 500 Cocinas 400 Comedores 300 Cuartos de máquinas y calderas 750 Dormitorios 250 Escaleras (medidas en proyección horizontal) 400 Gimnasios 500 Lavaderos 300 Locales para reunión con asientos fijos 300 Locales para reunión sin asientos fijos 350 Oficinas 250 Rampas para vehículos de peso inferior a 2500 daN 500 Rellanos y corredores 400 Salones de baile 500 Tribunas con asientos fijos 500 Tribunas sin asientos fijos 750 Vestuarios 250 Sobrecargas para cubiertas inaccesibles, salvo con fines de mantenimiento Para elementos estructurales de cubiertas con superficie mayor a 200 m2, dependerá del tipo de cubierta y del ángulo a de inclinación de la tangente a la superficie, en cada uno de sus puntos según se describe mas abajo. Sobre cubiertas metálicas livianas (de acuerdo con los tipos definidos en la recomendación CIRSOC 303 “Estructuras metálicas livianas”), la sobrecarga a considerar en el cálculo será 3º < a < 10º 30 daN/m2 10º < a < 15º 22 daN/m2 15º < a < 20º 15 daN/m2 20º < a < 30º 12 daN/m2 30º < a 10 daN/m2 La sobrecarga a considerar sobre otro tipo de cubierta a < 3º 100 daN/m2 3º < a < 10º 45 daN/m2 10º < a < 15º 33 daN/m2 15º < a < 20º 23 daN/m2 20º < a < 30º 18 daN/m2 30º < a 15 da N/m2 CARGAS DEBIDAS A LAS NIEVES: Es el peso de la nieve que puede acumularse sobre la cubierta, dependiendo de la localización geográfica y de la elevación sobre el nivel del mar del sitio considerado, en donde pueden ocurrir nevadas en forma extraordinaria, normal o frecuente. El valor de la sobrecarga de nieve varía desde 45 kg/m2 en localidades con nevadas poco frecuentes, hasta 430 kg/m2 en localidades con ocurrencia de nevadas frecuentes durante todo el año. Por otra parte, en el valor de la sobrecarga por nieve, se tiene en cuenta la influencia de las características de la cubierta (forma, inclinación, etc.) CARGAS DEBIDAS AL VIENTO Dependen de la velocidad del viento en función de la localización geográfica, del entorno, de la forma geométrica del edificio, y de sus dimensiones en planta y en altura. Conceptualmente, digamos que la energía cinética de la masa de aire en movimiento, al encontrar un obstáculo, se transforma en una presión estática sobre el mismo, en nuestro caso, un edificio. El viento ejerce, sobre la mayoría de las estructuras, fuerzas de presión y de succión, sobre cerramientos y cubiertas (siempre perpendiculares al plano sobre el cual inciden), por lo que se torna una carga muy importante a tener en cuenta, sobre todo en edificios con cubiertas livianas. CARGAS DEBIDAS AL EMPUJE DE LIQUIDOS, TIERRA O MATERIALES A GRANEL: Se trata de la acción debida al empuje estático de diversos materiales retenidos por la estructura. En algunos casos, como el empuje de tierras o de aguas friáticas sobre muros de subsuelo o muros de contención, las cargas actúan con su intensidad máxima durante lapsos muy grandes, y deben considerarse como permanentes. En cambio, en recipientes, depósitos o piletas de natación, estas acciones tienen variaciones importantes en el tiempo y deben tratarse como cargas variables. Cuando son variables y su efecto es favorable para la estabilidad de la estructura, deben considerarse con intensidad reducida. CARGAS SISMICAS Son conocidos los efectos devastadores que producen los sismos. Con el fin de prevenir esos efectos existen métodos simplificados de análisis estructural que tratan de representar, lo más fielmente posible, el comportamiento del edificio en el momento del sismo. Uno de estos métodos, basado en efectos estáticos equivalentes, consiste en aplicar a la estructura fuerzas horizontales, distribuidas de tal manera que produzcan efectos similares a los que sufriría bajo la acción sísmica. Se estima la carga lateral en la base del edificio como una fuerza proporcional a la masa del mismo.