ESTRUCTURAS I BACCIONES EN LAS CONSTRUCCIONES

Clasificación y Representación

CARGAS: Fuerzas que resultan del peso de todos los materiales de la construcción, del peso y actividades de sus ocupantes y del equipamiento. También de efectos ambientales como el viento, la nieve, etc.

101 - Cargas Permanentes y Sobrecargas de Diseño

102 - Acción del Viento sobre las Construcciones

104 - Acción de la Nieve y del Hielo

103 – Construcciones Sismorresistentes

REGLAMENTOS CIRSOC

¿Cómo se evalúan?

PERMANENTES: Peso de los materiales de la construcción. Pretensados o postensados. Acciones de líquidos en forma permanente. Empujes de suelos. Asentamientos de apoyos.

VARIABLES: Sobrecargas debido al uso u ocupación. Cargas de viento, nieve, hielo, temperatura. Acciones de sismos de ocurrencia frecuente..

ACCIDENTALES: Impacto de vehículos terrestres y aéreos. Acciones debidas a explosiones. Acciones debidas a tornados y sismos de ocurrencia excepcional.

CLASIFICACIÓN DE LAS CARGAS

En general, consisten en el peso de todos los materiales de construcción incorporados en el

edificio, incluyendo paredes, pisos, cubiertas, cielorrasos, escaleras, elementos divisorios,

terminaciones, revestimientos, etc.

CARGAS PERMANENTES (D)

Tienen poca variación a lo largo del tiempo

Tienen un tiempo de aplicación prolongado.

Las cargas permanentes se obtendrán multiplicando los volúmenes o superficies considerados en cada caso, por los correspondientes pesos unitarios reales de los materiales y elementos constructivos.

SOBRECARGAS (L)Son aquellas originadas por el uso y ocupación de un edificio u otra estructura, y no incluye cargas provocadas por efectos ambientales.

Las sobrecargas en cubiertas Lr son aquellas

producidas por materiales, equipos o personal durante el mantenimiento, y por objetos móviles o personas durante la vida útil de la estructura.

TABLA DE SOBRECARGAS MÍNIMAS (L y Lr )

Locales en edificios de vivienda 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 300

Rellanos y corredores 300

TABLA DE SOBRECARGAS MÍNIMAS (L y Lr )

Otros Locales (no pertenecientes a viviendas unif.)

daN / m2

Archivos 500

Aulas 350

Baños 200

Bibliotecas 500

Cocinas 400

Comedores 300

Cuartos de máquinas y calderas 750

Dormitorios 250

Escaleras 400

Gimnasios 500

Lavaderos 300

Locales para reunión 350

Oficinas 250

Salones de baile 500

Tribunas 500

Sobrecargas para cubiertas inaccesibles, salvo para mantenimiento

Para elementos estructurales de cubiertas dependerá del tipo de cubierta y del ángulo de inclinación de la cubierta.

3º ≤ α ≤ 10º 30 daN/m2

10º < α ≤ 15º 22 daN/m2

15º < α ≤ 20º 15 daN/m2

20º <α ≤ 30º 12 daN/m2

30º < α 10 daN/m2

α ≤ 3º 100 daN/m2

3º < α ≤ 10º 45 daN/m2

10º < α ≤ 15º 33 daN/m2

15º < α ≤ 20º 23 daN/m2

20º < α ≤ 30 18 daN/m2

30º < α 15 daN/m2

cubiertas metálicas livianas Otro tipo de cubiertas

El Reglamento CIRSOC 101/2005 establece estas sobrecargas en función también de la superficie de incidencia de cubierta sobre el elemento estructural analizado, con una carga Lr mínima de 58 kg/m2.

CARGAS ACCIDENTALESSu previsión no es responsabilidad del profesional.

Impactos de vehículos

Huracanes y TornadosAludes

Aplicación de las cargas sobre los componentes de la estructura

1m

Carga de Superficie

Kg/m2 Carga LinealKg/m o t/m

Carga ConcentradaKg ó t

CUBIERTA SOBRE ESTRUCTURA DE MADERA

Tejas cerámica francesa = 46,00 Kg/ m2

Clavaderas (0,076 · 0,023 · 574 )/ 0,3m = 3,34 “Bovedilla 2,60 cm de espesor = 36,40 “Mortero 3,60cm espesor = 79,20 “

Total de la carga permanente qD = 165,9 kg/m2

Análisis de Cargas sobre un cabio

Carga por m2 de la cubierta: q = 166 kg/m2

Carga sobre 1 metro de cabio:

3,2 m

q = 122 kg/m

Diagrama de Cargas del Cabio

Rb = 195,2 kg

Ra = 195,2 kg

166 kg/m2 · 0,7 m = 116,2 kg/m

Peso propio del cabio:

(0,064 m · 0,148 m · 574 kg/m3) = 5,4 kg/m

Carga total sobre cabio: q = 121,6 kg/m ≈ 122 kg/m 0,7

1

VIENTO

SISMO

CARGAS VARIABLES

NIEVE

SISMOFenómeno natural resultante de la rotura más o menos violenta en la corteza terrestre, con liberación de gran cantidad de energía.

15 placas existentes.Sudamérica: Placas de Nazca y Sudamericana

BORDES DE PLACAS

El arrastre hacia el interior de la corteza es el mecanismo que provoca la mayor parte de los sismos que ocurren en Chile, Perú , Ecuador y Colombia. También en Japón

Epicentro

Hipocentro

Falla Ondas Sísmicas

PROPAGACIÓN DE UN SISMO

La energía liberada por un sismo se disipa en forma de calor y una parte se propaga mediante ondas de diversos tipos que hacen vibrar la corteza terrestre.

Estas ondas se desplazan desde el foco a través del medio sólido de la tierra.Al llegar a la superficie, originan las ondas de superficie

CHILE- 2010

NUEVA ZELANDA - 1987

¿CÓMO SE MIDE UN SISMO?

Hay dos ESCALAS DE MEDICIÓN:

• MERCALLI: mide la intensidad con que fue sentido el sismo y va de intensidad I a XII.

• RICHTER: mide la cantidad de energía liberada en el foco sísmico.

Es una escala abierta, por lo que no se puede determinar un grado máximo.

ESCALA DE RICHTER: Lo máximo registrado hasta hoy fue 9 puntos. (Chile – 1960)

ESCALA DE MERCALLI: Sismo de Intensidad XII

ZONIFICACION SISMICA EN ARGENTINA

La sumatoria de las fuerzas hipotéticas equivalentes determina el esfuerzo cortante en la base del edificio (Corte basal V0)

En general: V0 = W · c

Donde: W peso total del edificio

c coeficiente sísmico

FUERZAS HIPOTETICAS

DISEÑO BASADO EN EFECTOS ESTATICOS EQUIVALENTES

LA ACCIÓN SÍSMICA SOBRE UN EDIFICIO ES DIRECTAMENTE PROPORCIONAL AL PESO DEL MISMO

KOBE-JAPON 1995

CONCEPCIÓN - CHILE 2010

“Los sismos no matan gente, los malos edificios la matan” John Mutter - Sismólogo

ACCIÓN DE LA NIEVE Y EL HIELO SOBRE LAS CONSTRUCCIONESReglamento CIRSOC 104

A los efectos de determinar las cargas de nieve sobre cubiertas de edificios, se tomarán los valores de las cargas

de nieve sobre el terreno pg , en función de la ubicación

geográfica de la obra.

El mapa del CIRSOC 104, ilustra las zonas donde se debe considerar la carga de nieve.

Pueden ocurrir nevadas, ya sea en forma extraordinaria, normal o frecuente

Se considera que la ocurrencia de nevadas es muy improbable.

CARGAS DE LA NIEVE Y DEL HIELO

El mapa del CIRSOC 104, ilustra las zonas de la Provincia de Córdoba donde se debe considerar la carga de nieve.

Pg = 0,3 kN/m2

1kN = 100 kg

La carga de nieve, pf , sobre una cubierta con pendiente igual o

menor que 5°, se debe determinar utilizando la siguiente expresión:

pf = 0,7 · Ce · Ct · I · pg expresada en kN/m2

Donde: Ce = Factor de Exposición Ct = Factor Térmico I = Factor de Importancia

DETERMINACIÓN DE LA CARGA DE NIEVE EN CUBIERTAS PLANAS

Categoría A: Centro de grandes ciudades con un mínimo del 50% de los edificios de altura mayor que 20 m. Ce = 1,1 / 1,3

FACTOR DE EXPOSICIÓN (Ce )

Está en función de la Categoría del Terreno y de la Exposición de la Cubierta.

pf = 0,7 · Ce · Ct · I · pg

Categoría B: Áreas urbanas y suburbanas, áreas boscosas, o terrenos con numerosas obstrucciones próximas entre sí, del tamaño de viviendas unifamiliares o mayores. Ce = 0,9 / 1,2

Categoría D: Áreas costeras planas, sin obstrucciones, expuestas al viento soplando desde aguas abiertas en una distancia ≥ 1600 m. Ce = 0,8 / 1,0

Categoría C: Terrenos abiertos con obstrucciones dispersas, con alturas generalmente menores que 10 m. Esta categoría incluye campo abierto plano y terrenos agrícolas. Ce = 0,9 / 1,1

EXPOSICIÓN DE LA CUBIERTA

Cubiertas totalmente expuestas: Son las cubiertas expuestas en todos sus lados sin la protección aportada por el terreno, por estructuras más altas o por árboles

Cubiertas protegidas: Son las cubiertas ubicadas muy cerca o entre árboles tipo coníferas que califican como obstrucciones.

Cubiertas parcialmente expuestas: Son todas las demás cubiertas.

FACTOR TÉRMICO (Ct )Varía entre 0,85 (invernaderos) y 1,2 (frigoríficos) En obras corrientes: Ct = 1

pf = 0,7 · Ce · Ct · I · pg

FACTOR DE IMPORTANCIA (I) Tiene en cuenta el riesgo que implica para la vida humana, en caso de falla.

NATURALEZA DE LA OCUPACIÓN CATEGORÍA IEdificios que representan un bajo riesgo para la vida humana en caso de falla. (Instalaciones Agrícolas. Ciertas instalaciones temporarias. Instalaciones para almacenamiento. I 0,8

Todos los edificios y otras estructuras excepto aquellos listados en las Categorías I, III y IV. II 1Edificios que representan un peligro substancial para la vida humana en caso de falla.Edificios que contienen o tienen equipos contenedores con de substancias tóxicas o explosivas. III 1,1

Edificios diseñadas como instalaciones esenciales.(Hospitales, cuarteles de bomberos, de policía, estaciones generadoras de energía, de aprovisionamiento de agua, torres de control aéreo, etc) IV 1,2

DETERMINACIÓN DE LA CARGA DE NIEVE EN CUBIERTAS CON PENDIENTE

La carga de nieve, ps , sobre una cubierta con pendiente mayor que 5°, se

debe determinar multiplicando la carga de nieve sobre la cubierta plana por el factor de pendiente de la cubierta Cs:

Cubiertas Cálidas

ps = Cs · pf

OTRAS CONSIDERACIONES REGLAMENTARIAS

• Nieve acumulada por arrastre del viento sobre cubiertas más bajas.

• Salientes de cubiertas.

• Nieve que cae por deslizamiento desde una cubierta a otra.

• Carga de lluvia sobre nieve.

• Inestabilidad por acumulación de agua en forma de charcos.

Se debe considerar también la carga de nieve asimétrica