Análisis Estructural: Tipos de Carga y Ruta de Cargas en Edificios de Oficinas, Diapositivas de Estructuras metálicas

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Modelado de

estructuras.

• (^) Aplicación del Reglamento RNC-07.
• (^) Tipos de Cargas
• (^) Área tributaria.

Tipos de carga (Cont.)

• (^) Ya hemos discutido como el análisis estructural trata de predecir la respuesta

de una estructura ante cargas externas:

‒ (^) Estas cargas externas puedan venir en forma de cargas permanentes.

• (^) Cargas muertas ‒ (^) Cargas variables.
• (^) Cargas vivas. ‒ (^) Cargas accidentales.
• Cargas debido a sismo ó viento.
• (^) Por ahora nos enfocaremos

únicamente en el estudio de cargas

permanentes y variable, a las

cuales denominaremos “cargas

gravitacionales”.

Tipos de carga (Cont.)

• (^) La carga viva es la que se debe a la operación y uso de la construcción.

Incluye, por tanto, todo aquello que no tiene una posición y definitiva dentro

de la misma y no puedo considerarse como carga muerta. La carga viva es la

principal acción variable que debe considerarse dentro del diseño.

• (^) Aunque se ha explicado que la diferencia entre la carga viva y la carga

muerta, es que la carga muerta es todo aquello que se considera estacionario

en la estructura, mientras que la carga viva es todo aquello que puede variar

su posición dentro de la misma; la forma mas sencilla de verlo sería pensar en

la carga viva como un tipo de carga relacionada al destino para el que se

construirá el edificio (La ocupación)

• (^) Podemos distinguir tres grandes grupos de construcciones en cuanto a la

carga viva que en ellas debe de considerarse: Los edificios, las

construcciones industriales y los puentes.

Carga viva:

Tipos de carga (Cont.)

• (^) ¿ Pero como podemos obtener las magnitudes de cargas gravitacioneales?

‒ El reglamento nacional de la construcción brinda los valores

necesarios de cargas mínimas para el diseño de una estructura en

nuestro país.

‒ No obstante, no siempre encontraremos todo lo que buscamos en el

reglamento, en estas instancias se pueden acudir a reglamentos

internacionales. El manual mas popular y completo es el ASCE 7.

Carga muerta superimpuesta (RNC-

• (^) Algunos de los valores de cargas

muertas súper impuestas, CMS, los

encontramos en el Anexo A del RNC-

07 en el siguiente formato:

• (^) Podemos observar como los valores de carga muertas están representados en forma de presión (Esfuerzo) en. ‒ (^) Otro dato importante a tener en cuenta es el peso específico del concreto: 𝜸𝒄 = 𝟐𝟒𝟎𝟎 𝒌𝒈 / 𝒎 𝟑
• (^) Este peso incluye la inclusión de varillas de refuerzo. ‒ (^) Por su parte el acero estructural tiene como peso específico: 𝜸𝒔 = 𝟕𝟖𝟓𝟎 𝒌𝒈 / 𝒎 𝟑
• (^) Como ya mencionamos, por ahora nos enfocaremos únicamente en cargas gravitacionales.

CM, Peso Propio

• (^) Una de las cargas más fundamentales es el peso propio de una estructura.

‒ Para calcular el peso propio de un elemento no hace falta mas que

multiplicar el volumen de dicho elemento por el peso especifico del

material del cual ha sido fabricado.• Por ejemplo, para un elemento del tipo viga, sería entonces:

𝑃𝑒𝑠𝑜 = 𝛾 ( 𝑏h𝐿 )

Área tributaria (Cont.)

• (^) Si , entonces se comporta como un sistema en una dirección.
• (^) Si analizamos una viga entre los 1-2 & A&B, tenemos: 9 𝑚 2 𝑚 ¿ 4.5 (^) ¿ 2 ∴ (^) Sistema en una dirección

Área tributaria (Cont.)

• (^) En un sistema en una dirección se puede visualizar que cada elemento es responsable de cargar L/2 entre el mismo y el siguiente elemento que carga.
• (^) Ahora lo único que debemos hacer es multiplicar los valores de cargas unitarias establecidos en el reglamento por el área tributaria, para así obtener la carga total actuando sobre un elemento en específico.

Área tributaria

• (^) Si , entonces se comporta como un sistema en dos direcciones.
• (^) Similarmente, si analizamos la vigas que corren a lo largo del eje B en ambos tramo 1-2 & 2- tendremos: 9 𝑚 6 𝑚 ¿ 1.5 (^) ¿ 2 ∴ (^) Sistema en dos direcciones. 6 𝑚 6 𝑚 ¿ (^1) ¿ 2 ∴ (^) Sistema en dos direcciones. ‒ (^) Tramo 1- ‒ (^) Tramo 2-

Área tributaria (Cont.)

• (^) En un sistema en dos direcciones la distribución de la carga hacia los elementos estructurales será como la mostrada en la figura.
• (^) Si la distribución es trapezoidal o triangular depende de si los claros son rectangulares o completamente simétricos (cuadrados).

Ing. Erick

Cargas vivas

• (^) La carga viva especificada para losas con pendiente no mayor al 5% obedece a la posibilidad de que se acumule un tirante de agua de 10 cm por mal funcionamiento de los drenajes.
• (^) Ya hemos definido la componente de la carga muerta para nuestro modelo analítico, sin embargo, aun nos falta definir la carga viva, algunos valores los podemos encontrar en el RNC-07, Capítulo II, art. 10, tabla 1.

Cargas vivas (Cont.)

• (^) Podemos ver de manera ilustrativa como lucirían diferentes magnitudes de cargas vivas estipuladas por los reglamentos.

Cargas vivas (Cont.)

• (^) Los reglamentos establecen parámetros y ecuaciones para reducir la carga viva, el RNC–07 establece lo siguiente:

1. Para elementos con área tributaria, , mayor de 36 m², CV podrá reducirse, tomándola igual a 100 + 420/. Cuando sea más desfavorable se considerará en lugar de CV una carga de 500 kg aplicada sobre un área de 50 x 50 cm en la posición más crítica.
2. Para elementos con área tributaria, , mayor de 36 m², CV podrá reducirse, tomándola igual a 180 + 420/. Cuando sea más desfavorable se considerará en lugar de CV una carga de 1000 kg aplicada sobre un área de 50 x 50 cm en la posición más crítica.

Cargas uniformes, w

• (^) Ahora que ya tenemos todas las fuentes de cargas, y hemos discutido el

concepto de áreas tributarias; sabemos que debemos expresar estas cargas en

la forma de una carga uniformemente distribuida sobre nuestro modela analítico,

en caso que trabajemos en un sistema de entrepisos conformado por vigas.

‒ (^) ¿Cómo hacemos esto?

1. Veamos primero el caso del peso propio. i. Si hablamos de una losa nos conviene expresarla en ‒ (^) Entonces consideraremos una porción de la losa de dimensiones 1m x 1m y espesor t. ‒ (^) El peso unitario de esta losa sería entonces: 1 m 1 m

Nota: Aún no hemos expresado el peso de la losa como una carga uniformemente distribuida, w.