Tipos de Carga

Análisis de cargas:

En todo análisis de carga corresponde estudiar los dos tipos que, desde el punto de vista temporal, accionan sobre las estructuras: Cargas Muertas y Cargas Viva. 

Carga muerta:

Se designa como carga muerta al conjunto de acciones que se producen por el peso propio de los elementos estructurales y los no estructurales. Muros divisorios, pisos, contra-pisos, 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)

Acá muestro una tabla tabulada de cargas muertas para facilitar su extracción.

Carga viva:

Consta principalmente de cargas de ocupación en edificios, estas pueden estar aplicadas total o parcialmente o no estar presentes y también es posible cambiarlas de ubicación. Su magnitud y distribución son inciertas en determinado momento, y además sus máximas intensidades a lo largo de la vida útil de la estructura no se conocen con precisión. Las cargas mínimas vivas para las cuales deben diseñarse los entrepisos y cubiertas de un edificio. En general se especifican en el código de construcción aplicable en un lugar del proyecto.

Acá muestro una tabla con los datos tabulados para facilitar la extracción de información.

Carga de viento:

Cuando las estructuras impiden el flujo del viento, la energía cinética de éste reconvierte en energía potencial de presión, lo que causa la carga 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 su superficie.

En las NTC-Viento del RCDF-87 se especifica el cálculo de estas presiones de acuerdo a las características de la estructura.En general ni se especifican normas de diseño para el efecto de huracanes o tornados, debido a que se considera incosteable el diseño contra estos efectos; sin embargo, se sabe que el detallado cuidadoso del refuerzo, y la unión de refuerzos en los sistemas de piso con muros mejora notablemente su comportamiento.

Para propósitos de diseño, las cargas de viento pueden tratarse usando un procedimiento estático o uno dinámico.

En el procedimiento estático, la fluctuación de la presión causada por un viento soplando continuamente se aproxima por una presión media que actúa sobre los lados de barlovento y sotavento de la estructura. Esta presión q se define por su energía cinética q = ½ v2, donde es la densidad del aire. Si tomamos =2.376 (10-3) slug/ft3 y especificamos la velocidad del viento v en millas por hora, tenemos después de convertir unidades

q psf = 0.00256 (v mi/h)2

Aquí q se mide en libras por pie cuadrado y actúa sobre una superficie plana perpendicular a la velocidad del viento. Un viento de 100 mph suele usarse para el diseño de muchas estructuras de poca altura. Sin embargo, valores más exactos de la velocidad, que dependen de la localización geográfica de la estructura y de su elevación, pueden obtenerse en los mapas de zonificación eólica, dadas generalmente en las reglamentaciones de diseño (como las de la Sociedad Americana de Ingenieros Civiles, ASCE por sus siglas en inglés). Esos mapas son elaborados por el Servicio Meteorológico y representan en general la máxima velocidad del viento en una elevación especificada del terreno, durante un período de recurrencia de 50 años. La elevación sobre el terreno es aquí importante ya que la velocidad del viento crece con la elevación. En consecuencia, cuanto más alta es la estructura, más severa resulta la carga de viento.

Una vez calculada la presión q del viento, su magnitud se multiplica por varios coeficientes para obtener la presión p estática de diseño que se aplica a la estructura. Por ejemplo en el código ANSI A58. 1-1982 hay 3 coeficientes que toman en cuenta la importancia de la estructura, la posibilidad de ráfagas de viento y la diferencia de presión dentro y fuera de la estructura. La selección de esos factores depende de la altura y orientación de la estructura, de sus características de vibración y del número de aberturas en la estructura. En el reporte ASCE se usan también coeficientes geométricos o de forma.

Para edificios altos o cuya forma los hace sensibles al viento, se recomienda usar un procedimiento dinámico para determinar las cargas de viento. Esto requiere efectuar pruebas en túneles de viento de un modelo a escala del edificio y sus alrededores que simule el ambiente natural. Los efectos de la presión del viento sobre el edificio se determinan a partir de transductores de presión unidos al modelo. Además, si e modelo tiene características de rigidez en escala apropiada a la del edificio, pueden determinarse entonces las deflexiones dinámicas de éste.

Carga sísmica:

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.