Norma Técnica E.020: Cargas - Capítulos sobre Carga Muerto, Carga Viva y Otras Cargas, Diapositivas de Estructuras y Materiales

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NORMA TÉCNICA E.

CARGAS

INDICE

CAPÍTULO 1

GENERALIDADES

1.1 ALCANCE

Las edificaciones y todas sus partes deberán ser capaces de resistir las cargas que se les imponga como consecuencia de su uso previsto. Estas actuarán en las combinaciones prescritas y no deben causar esfuerzos ni deformaciones que excedan los señalados para cada material estructural en su Norma de diseño específica.

En ningún caso las cargas asumidas serán menores que los valores mínimos establecidos en esta Norma.

Las cargas mínimas establecidas en esta Norma, están dadas en condiciones de servicio.

Esta Norma se complementa con la NTE E.030 Diseño Sismorresistente y con las Normas propias de diseño de los diversos materiales estructurales.

1.2 DEFINICIONES

Carga: Fuerza u otras acciones que resulten del peso de los materiales de construcción, ocupantes y sus pertenencias, efectos del medio ambiente, movimientos diferenciales y cambios dimensionales restringidos.

Carga Muerta: Es el peso de los materiales, dispositivos de servicio, equipos, tabiques y otros elementos soportados por la edificación, incluyendo su peso propio, que sean permanentes o con una variación en su magnitud, pequeña en el tiempo.

Carga Viva: Es el peso de todos los ocupantes, materiales, equipos, muebles y otros elementos movibles soportados por la edificación.

CAPÍTULO 2

CARGA MUERTA

2.1 MATERIALES

Se considerará el peso real de los materiales que conforman y de los que deberá soportar la edificación, calculados en base a los pesos unitarios que aparecen en el Anexo 1, pudiéndose emplear pesos unitarios menores cuando se justifique debidamente.

El peso real se podrá determinar por medio de análisis o usando los datos indicados en los diseños y catálogos de los fabricantes.

2.2 DISPOSITIVOS DE SERVICIO Y EQUIPOS

Se considerará el peso de todos los dispositivos de servicio de la edificación, incluyendo las tuberías, ductos, equipos de calefacción y aire acondicionado, instalaciones eléctricas, ascensores, maquinaria para ascensores y otros dispositivos fijos similares. El peso de todo este material se incluirá en la carga muerta.

El peso de los equipos con los que se amueble una zona dada, será considerado como carga viva.

2.3 TABIQUES

Se considerará el peso de todos los tabiques, usando los pesos reales en las ubicaciones que indican los planos. Cuando exista tabiquería móvil, se aplicará lo indicado en 3.1.3.

Garajes

Para parqueo exclusivo de vehículos de pasajeros, con altura de entrada menor de 2,40 m

2,5 (250)

Para otros vehículos Ver 3.4.

Hospitales

Salas de operación, laboratorios y zonas de servicio 3,0 (300)

Cuartos 2,0 (200)

Corredores y escaleras 4,0 (400)

Hoteles

Cuartos 2,0 (200)

Salas públicas De acuerdo a lugares de asamblea

Almacenaje y servicios 5,0 (500)

Corredores y escaleras 4,0 (400)

Industria Ver 3.1.

Instituciones Penales

Celdas y zona de habitación 2,0 (200)

Zonas públicas De acuerdo a lugares de asamblea

Corredores y escaleras 4,0 (400)

Lugares de Asamblea

Con asientos fijos 3,0 (300)

Con asientos movibles 4,0 (400)

Salones de baile, restaurantes, museos, gimnasios y vestíbulos de teatros y cines.

4,0 (400)

Graderías y tribunas 5,0 (500)

Corredores y escaleras 5,0 (500)

Oficinas (*)

Exceptuando salas de archivo y computación

2,5 (250)

Salas de archivo 5,0 (500)

Salas de computación 2,5 (250) Ver 3.1.

Corredores y escaleras 4,0 (400)

Teatros

Vestidores 2,0 (200)

Cuarto de proyección 3,0 (300) Ver 3.1.

Escenario 7,5 (750)

Zonas públicas De acuerdo a lugares de asamblea

Tiendas 5,0 (500) Ver 3.1.

Corredores y escaleras 5,0 (500)

Viviendas 2,0 (200)

Corredores y escaleras 2,0 (200)

(*) Estas cargas no incluyen la posible tabiquería móvil

3.1.2 Carga Viva Concentrada

3.1.2.1 Los pisos y techos que soporten cualquier tipo de maquinaria u otras cargas vivas concentradas en exceso de 5,0 kN (500 kgf) (incluido el peso de los apoyos o bases), serán diseñados para poder soportar tal peso como una carga concentrada o como grupo de cargas concentradas.

3.1.2.2 Cuando exista una carga viva concentrada, se puede omitir la carga viva repartida en la zona ocupada por la carga concentrada.

3.1.3 Tabiquería Móvil

El peso de los tabiques móviles se incluirá como carga viva equivalente uniformemente repartida por metro cuadrado, con un mínimo de 0,50 kPa ( kgf/m^2 ), para divisiones livianas móviles de media altura y de 1,0 kPa ( kgf/m^2 ) para divisiones livianas móviles de altura completa.

Cuando en el diseño se contemple tabiquerías móviles, deberá colocarse una nota al respecto, tanto en los planos de arquitectura como en los de estructuras.

3.1.4 Conformidad

Para determinar si la magnitud de la carga viva real es conforme con la carga viva mínima repartida, se hará una aproximación de la carga viva repartida real promediando la carga total que en efecto se aplica sobre una región rectangular representativa de 15 m^2 que no tenga ningún lado menor a 3,00 m.

Cuando estén sujetas a la carga de rueda de camiones, intencional o accidental, se diseñarán tales tramos de aceras o pistas para la carga vehicular máxima que se pueda imponer. Ver 3.4.3.

3.3.1.2 Los registros de inspección, las tapas de registro y las rejillas, serán diseñados para las cargas prescritas en el inciso anterior.

3.3.2 Barandas y Parapetos

3.3.2.1 Las barandas y parapetos se diseñarán para las fuerzas indicadas en la NTE E.030 Diseño Sismorresistente, las cargas de viento cuando sean aplicables y las que se indican a continuación.

3.3.2.2 Las barandas y parapetos serán diseñados para resistir la aplicación simultánea ó no de las fuerzas indicadas en la Tabla 3.3.2.2, ambas aplicadas en su parte superior, tomándose la combinación más desfavorable.

En ningún caso, la fuerza horizontal y la fuerza vertical total, serán menores de 1,0 kN (100 kgf).

TABLA 3.3.2.

Barandas y Parapetos Carga Horizontal kN/m (kgf/m)

Carga Vertical kN/m (kgf/m) Pozo para escaleras, balcones y techos en general

Viviendas unifamiliares 0,30 (30) 0,30 (30) Balcones de teatros y lugares de asamblea 0,75 (75)^ 1,50 (150)

3.3.2.3 Cuando las barandas y parapetos soporten equipos o instalaciones se tomarán en cuenta las cargas adicionales que éstos impongan.

3.3.2.4 Las barandas, parapetos o topes que se usan en zonas de estacionamiento para resistir el impacto de los vehículos de pasajeros en movimiento serán diseñados para soportar una carga horizontal de 5,0 kN (500 kgf) por metro lineal, aplicada por lo menos a 0,60 m encima de la pista; pero en ningún caso la carga total será inferior a 15,0 kN (1500 kgf).

3.3.3 Columnas en Zonas de Estacionamiento

A no ser que se les proteja de manera especial, las columnas en las zonas de estacionamiento o que estén expuestas a impacto de vehículos de pasajeros en movimiento, serán diseñadas para resistir una carga lateral mínima debida

al impacto de 15,0 kN (1500 kgf), aplicada por lo menos a 0,60 m encima de la pista.

3.4 CARGAS VIVAS MÓVILES

3.4.1 Generalidades

Se considerará que las cargas establecidas en las Secciones 3.1.1 y 3.2.1, incluyen un margen para las condiciones ordinarias de impacto.

3.4.2 Automóviles

Las zonas que se usen para el tránsito o estacionamiento de automóviles y que estén restringidas a este uso por limitaciones físicas se diseñaran para la carga repartida pertinente a las zonas de estacionamiento de tales vehículos, como se determina en la Tabla 3.1.1, aplicada sin impacto.

3.4.3 Camiones

Las cargas mínimas, su distribución y el diseño de barandas y topes, cumplirán con los requisitos aplicables a puentes carreteros.

3.4.4 Ferrocarriles

Las cargas mínimas y su distribución cumplirán con los requisitos aplicables a puentes ferrocarrileros.

3.4.5 Puentes – Grúa

3.4.5.1 Cargas Verticales

La carga vertical será la máxima real sobre rueda cuando la grúa esté izando a capacidad plena. Para tomar en cuenta el impacto, la carga izada se aumentará en 25 % o la carga sobre rueda se aumentará en 15 %, la que produzca mayores condiciones de esfuerzo.

3.4.5.2 Cargas Horizontales

La carga transversal total, debida a la traslación del carro del puente-grúa, será el 20% de la suma de la capacidad de carga y el peso del carro, aplicada en la parte superior de cada riel. Esta fuerza se supondrá colocada en la parte superior de los rieles, actuando en ambos sentidos perpendicularmente a la vía de rodadura y debe ser distribuida proporcionalmente a la rigidez lateral de la estructura que soporta los rieles.

TABLA 3. Factor de Carga Viva sobre el Elemento

ELEMENTO FACTOR k

Columnas y muros 2

Vigas interiores Vigas de borde Vigas en volado Vigas de borde que soportan volados

Tijerales principales que soportan techos livianos

Losas macizas o nervadas en dos sentidos Losas macizas o nervadas en un sentido

Vigas prefabricadas aisladas o no conectadas monolíticamente a otros elementos paralelos

Vigas de acero o de madera no conectadas por corte al diafragma de piso

Vigas isostáticas 1

Las reducciones en la sobrecarga estarán sujetas a las siguientes limitaciones:

a) El área de influencia (Ai) deberá ser mayor de 40 m^2 , en caso contrario no se aplicará ninguna reducción. b) El valor de la sobrecarga reducida (Lr) no deberá ser menor de 0,5 Lo. c) Para elementos (columnas, muros) que soporten más de un piso deben sumarse las áreas de influencia de los diferentes pisos. d) No se permitirá reducción alguna de carga viva para el cálculo del esfuerzo de corte (punzonamiento) en el perímetro de las columnas en estructuras de losas sin vigas. e) En estacionamientos de vehículos de pasajeros, no se permitirá reducir la sobrecarga, salvo para los elementos (columnas, muros) que soporten dos o más pisos para los cuales la reducción máxima será del 20%. f) En los lugares de asamblea, bibliotecas, archivos, depósitos y almacenes, industrias, tiendas, teatros, cines y en todos aquellos en los cuales la sobrecarga sea de 5 kPa (500 kgf/m^2 ) o más, no se permitirá reducir la sobrecarga, salvo para los elementos (columnas, muros) que soporten dos o más pisos para los cuales la reducción máxima será del 20%. g) El valor de la sobrecarga reducida (Lr), para la carga viva de techo especificada en 3.2, no será menor que 0,50 Lo. h) Para losas en un sentido, el área tributaria (At) que se emplee en la determinación de Ai no deberá exceder del producto del claro libre por un ancho de 1,5 veces el claro libre.

3.6 CARGAS DE NIEVE

3.6.1 GENERALIDADES

La estructura y todos los elementos de techo, que estén expuestos a la acción de carga de nieve, serán diseñados para resistir las cargas producidas por la posible acumulación de la nieve en el techo. La sobrecarga de nieve en una superficie cubierta es el peso de la nieve que, en las condiciones climatológicas más desfavorables puede acumularse sobre ella.

En zonas en la cuales exista posibilidad de nevadas importantes, deberá prestarse especial atención en la selección apropiada de las pendientes de los techos.

La carga de nieve debe considerarse como carga viva. No será necesario incluir en el diseño el efecto simultáneo de viento y carga de nieve.

3.6.2 CARGA BÁSICA DE NIEVE SOBRE EL SUELO (QS)

Para determinar este valor, deberá tomarse en cuenta las condiciones geográficas y climáticas de la región donde se ubicará la estructura. La carga básica se establecerá de un análisis estadístico de la información disponible en la zona, para un período medio de retorno de 50 años (probabilidad anual del 2% de ser excedida).

El valor mínimo de la carga básica de nieve sobre el suelo (Qs) será de 0,40 kPa (40 kgf/m^2 ) que equivalen a 0,40 m de nieve fresca (peso específico de 1 kN/m^3 (100 kgf/m^3 ) ó a 0,20 m de nieve compactada (peso específico de 2 kN/m^3 (200 kgf/m^3 ).

3.6.3 CARGA DE NIEVE SOBRE LOS TECHOS (Qt)

a) Para techos a una o dos aguas con inclinaciones menores o iguales a 15º (pendiente ≤ 27%) y para techos curvos con una relación flecha/luz ≤ 0,1 o ángulo vertical menor o igual a 10º (calculado desde el borde hasta el centro) la carga de diseño (Qt), sobre la proyección horizontal, será:

Qt =Qs

b) Para techos a una o dos aguas con inclinaciones comprendidas entre 15º y 30º la carga de diseño (Qt), sobre la proyección horizontal, será:

Qt = 0,80 Qs

c) Para techos a una o dos aguas con inclinaciones mayores de 30º la carga de diseño (Qt), sobre la proyección horizontal, será:

3.7 CARGAS DEBIDAS AL VIENTO

3.7.1 GENERALIDADES

La estructura, los elementos de cierre y los componentes exteriores de todas las edificaciones expuestas a la acción del viento, serán diseñados para resistir las cargas (presiones y succiones) exteriores e interiores debidas al viento, suponiendo que éste actúa en dos direcciones horizontales perpendiculares entre sí. En la estructura la ocurrencia de presiones y succiones exteriores serán consideradas simultáneamente.

3.7.2 CLASIFICACIÓN DE LAS EDIFICACIONES

Tipo 1. Edificaciones poco sensibles a las ráfagas y a los efectos dinámicos del viento, tales como edificios de poca altura o esbeltez y edificaciones cerradas con cobertura capaz de soportar las cargas sin variar su geometría. Para este tipo de edificaciones, se aplicará lo dispuesto en 3.7.3 y 3.7.4.

Tipo 2. Edificaciones cuya esbeltez las hace sensibles a las ráfagas, tales como tanques elevados y anuncios y en general estructuras con una dimensión corta en el sentido del viento. Para este tipo de edificaciones la carga exterior especificada en 3.7.4 se multiplicará por 1,2.

Tipo 3. Edificaciones que representan problemas aerodinámicos especiales tales como domos, arcos, antenas, chimeneas esbeltas y cubiertas colgantes. Para este tipo de edificaciones las presiones de diseño se determinarán a partir de procedimientos de análisis reconocidos en ingeniería, pero no serán menores que las especificadas para el Tipo 1.

3.7.3 VELOCIDAD DE DISEÑO

La velocidad de diseño del viento hasta 10 m de altura será la velocidad máxima adecuada a la zona de ubicación de la edificación (Ver Anexo 2) pero no menos de 75 Km/h. La velocidad de diseño del viento en cada altura de la edificación se obtendrá de la siguiente expresión.

( )

0 , 22

Vh =Vh 10

donde:

Vh : velocidad de diseño en la altura h en Km/h V : velocidad de diseño hasta 10 m de altura en Km/h h : altura sobre el terreno en metros

3.7.4 CARGA EXTERIOR DE VIENTO

La carga exterior (presión o succión) ejercida por el viento se supondrá estática y perpendicular a la superficie sobre la cual se actúa. Se calculará mediante la expresión:

Ph = CVh

donde:

Ph : presión o succión del viento a una altura h en Kgf/m^2 C : factor de forma adimensional indicado en la Tabla 3.7. Vh : velocidad de diseño a la altura h, en Km/h definida en 3.7.

TABLA 3.7.

FACTORES DE FORMA (C) *

CONSTRUCCIÓN BARLOVENTO SOTAVENTO

Superficies verticales de edificios +0,8 -0,

Anuncios, muros aislados, elementos con una dimensión corta en el sentido del viento

Tanques de agua, chimeneas y otros de sección circular o elíptica

Tanques de agua, chimeneas, y otros de sección cuadrada o rectangular

Arcos y cubiertas cilíndricas con un ángulo de inclinación que no exceda 45°

Superficies inclinadas a 15° o menos

Superficies inclinadas entre 15° y 60°

Superficies inclinadas entre 60° y la vertical +0,8 -0,

Superficies verticales ó inclinadas(planas ó curvas) paralelas a la dirección del viento

• El signo positivo indica presión y el negativo succión.

CAPÍTULO 4

OTRAS CARGAS

4.1 PRESIONES DE TIERRA

4.1.1 Todo muro de contención será diseñado para resistir, en adición a las cargas verticales que actúan sobre él, la presión lateral del suelo y sobrecargas, más la presión hidrostática correspondiente al máximo nivel freático probable.

4.1.2 Se considerarán las subpresiones causadas por la presión hidrostática

4.1.3 Para el cálculo de la magnitud y ubicación de las presiones laterales del suelo se podrá emplear cualquiera de los métodos aceptados en la Mecánica de Suelos.

4.1.4 Cuando la presión lateral del suelo se opone a la acción estructural de otras fuerzas (ej. cisternas enterradas), no se tomará en cuenta en esta combinación de cargas, pero sí se debe considerar su acción en el diseño. . 4.2 CARGAS DE CONSTRUCCIÓN

Previo al inicio de obra el profesional responsable de obra, evaluará las cargas reales que pueda producirse durante el proceso constructivo y verificará que no exceda de las cargas vivas de uso, indicado en los documentos del proyecto. Si las cargas reales en el proceso constructivo excedieran de las cargas vivas de uso, deberá consultar con el proyectista.

4.3 FUERZAS TERMICAS

El diseño de edificaciones tomará en cuenta las fuerzas y los movimientos que resulten de un cambio mínimo de temperatura de 20° C para construcciones de concreto y/o albañilería y 30°C para construcciones de metal.

4.4 CONTRACCIÓN

En el diseño de estructuras de concreto armado, cuando se prevea que la contracción pueda originar esfuerzos importantes, se tomará en consideración las fuerzas y movimientos resultantes de la contracción del concreto en un cantidad 0,00025 veces la distancia entre juntas.

CAPÍTULO 5

DISTRIBUCION Y COMBINACIÓN DE CARGAS

5.1 DISTRIBUCIÓN DE LAS CARGAS VERTICALES

La distribución de las cargas verticales a los elementos de soporte se establecerá sobre la base de un método reconocido de análisis o de acuerdo a sus áreas tributarias.

Se tendrá en cuenta el desplazamiento instantáneo y diferido de los soportes cuando ellos sean significativos.

5.2 DISTRIBUCIÓN DE CARGAS HORIZONTALES EN COLUMNAS, PÓRTICOS Y MUROS

5.2.1 Se supondrá que las cargas horizontales sobre la estructura son distribuidas a columnas, pórticos y muros por los sistemas de pisos y techo que actúan como diafragmas horizontales. La proporción de la carga horizontal total que resistirá cualquier columna, pórtico ó muro se determinará sobre la base de su rigidez relativa, considerando la excentricidad natural y accidental de la carga aplicada.

5.2.2 Cuando la existencia de aberturas, la excesiva relación largo/ancho en las losas de piso ó techo o la flexibilidad del sistema de piso ó techo no permitan su comportamiento como diafragma rígido, la rigidez de cada columna y muro estructural tomará en cuenta las deflexiones adicionales de piso mediante algún método reconocido de análisis.

5.3 COMBINACIÓN DE CARGAS PARA DISEÑOS POR ESFUERZOS

ADMISIBLES

Excepto en los casos indicados en las normas propias de los diversos materiales estructurales, todas las cargas consideradas en la presente Norma se considerará que actúan en las siguientes combinaciones, la que produzca los efectos más desfavorables en el elemento estructural considerando, con las reducciones, cuando sean aplicables, indicadas en 3.5.

(1) D

(2) D + L

(3) D + (W ó 0,70 E) (4) D + T (5) α [D + L + (W ó 0,70 E)] (6) α [D + L +T] (7) α [D + (W ó 0,70 E) + T] (8) α [D + L + (W ó 0,70 E) + T]