ESTRUCTURACION DIMENSIONAMIENTO Y METRADO DE CARGASEl objeto del anlisis de estructuras consiste en la determinacin de las cargas actuantes, de las reacciones, esfuerzos cortantes, momentos flectores y torsores. El clculo y diseo se refiere exclusivamente al dimensionamiento y armaduras que deben tener los elementos estructurales para resistir las cargas aplicadas; por lo tanto para la creacin de una estructura se requiere, pues, de dos etapas: el anlisis y el diseo respectivamente. I). Estructuracin: Definir la estructuracin significa optar por un partido estructural de una edificacin o estructura con arquitectura definida. De una adecuada estructuracin depender el comportamiento ante las distintas solicitaciones que se presenten; la estructuracin debe ser sencilla para que luego su modelaje o idealizacin matemtica se represente de la manera ms real, racional y simple posible. Consideraciones Estructurales para el Clculo. Una estructura est constituida por elementos que forman un todo, que tienen la capacidad de soportar cualquier sistema de cargas. Se requiere conocer: A. Caractersticas de la estructura y sus elementos: - Seguridad (Resistente) - Funcional (esttica) Comportamiento adecuado - Econmica en condiciones de servicio. Caractersticas de las solicitaciones: - Cargas: Verticales (Cargas permanentes Muertas CM), Horizontales (Cargas de Sismo CS, Viento V, Impacto I) - Sobrecargas: Carga Viva (CV) C. Efectos que las solicitaciones tienen sobre la estructura: - Vibraciones - Deformaciones - AgrietamientoB.A diferencia de las estructuras isostticas como vigas y losas simplemente apoyadas, donde la determinacin de las fuerzas internas no representan mayor dificultad, evalundose por equilibrio esttico, las hiperestticas como prticos (conjunto de vigas y columnas) y las losas son elementosIng. EDUARDO CABREJOSa). tales. Estructuracin por Carga vertical: Para estructurar una edificacin por carga vertical. acabados. Estructuracin por Carga Ssmica: Las fuerzas ssmicas en edificaciones son fuerzas de inercia producidas por el hecho que los niveles tienen masa sujetas a aceleraciones (F= m. Algunas recomendaciones para una buena estructuracin son: . columnas) es menor. EDUARDO CABREJOS . placas. losas. columnas. mientras que la masa actuante en los elementos verticales o entrepiso (muros. sobrecarga. debe tenerse en cuenta que las cargas por gravedad que actan en determinado nivel. donde la mayor parte de la masa se encuentra concentrada a la altura de los elementos horizontales o de piso (vigas. por lo que para un anlisis ssmico traslacional. tabiquera etc).Iniciar este trabajo conjuntamente con el anteproyecto arquitectnico y/o realizando algunas interconsultas con los especialistas de las Ing.continuos que requieren criterios adicionales. puede suponerse que la masa se encuentra concentrada a la altura de los pisos. como giro en las uniones y deflexiones (distorsiones) para la determinacin de sus fuerzas internas. placas y zapatas) y de aqu al suelo de cimentacin. se transmiten a travs de la losa de techo hacia los ejes portantes (vigas. Ssmicamente la estructura ideal es aquella que tiene poca masa y gran rigidez lateral.Elctricas.25 (CM + CV) CS U = 0. Los momentos. EDUARDO CABREJOS . Determinacin de los ejes resistentes (normalmente ortogonales) Distribucin uniforme de elementos resistentes (placas.Carga permanente (Carga muerta: CM (D) (DL)). es recomendable efectuar el anlisis estructural en condiciones de servicio para las tres solicitaciones bsicas: . segn el tipo de proyecto. Sanitarias. cada Ing. Hidrulica.4 CM + 1. segn la Norma E-030 Anlisis Estructural: Se har en funcin del partido estructural que se opt. etc.9 CM CS *U: Similar tanto para Fuerzas. En caso de sismo se debe considerar que actuar en las dos direcciones principales. En la figura se muestra los diagramas de deflexin debidos a cuatro diferentes hiptesis de carga.Sobrecarga (Carga viva: CV (L) (LL)) . Cortantes y Momentos (flectores y/o torsores) Cada combinacin genera un diagrama de esfuerzos (momentos o cortantes) y para el diseo se emplea la curva que envuelve a estos diagramas (envolvente de esfuerzos en condicin de rotura). Para efectos de diseo.7 CV U = 1. Resistencia Requerida mnima U* En Rotura U = 1. lo que se verifica al observar las deformaciones de un entrepiso cargado.Cargas horizontales (Sismo: S (E) (EL)) Viento V (WL). esfuerzos cortantes y reacciones mximas no ocurren cuando la estructura est totalmente cargada. Impacto I (IL) Luego se efectuar las cinco combinaciones de carga de acuerdo a la Norma E-060 de Concreto Armado. Necesidad de variar la arquitectura si fuese necesario. Suelos. para obtener estas envolventes. . columnas vigas) Reducir masas e incrementar la rigidez Simetra en planta y elevacin (forma y masas) Proporcionalidad en planta y elevacin (volumetra) Dar mejor capacidad torsional aprovechando el permetro.- distintas especialidades. Es conveniente que la estructura sea lo ms hiperesttica posible. debe trabajarse con la envolvente de esfuerzos en condicin de rotura.este proceso es conocido como alternancia de cargas. EDUARDO CABREJOS . Se entiende que en cada caso la carga permanente (muerta) debe actuar en todos los tramos o luces Ing.una de las cuales debe considerarse para determinar los momentos. cortantes y reacciones mximas.COEFICIENTES PARA MOMENTOS EN VIGAS CON APOYOS SIMPLES COEFICIENTES PARA MOMENTOS EN VIGAS DE PORTICOS MONOLITICOS CON LAS COLUMNAS Ing. EDUARDO CABREJOS .Losas macizas armadas en dos direcciones h Permetro* 160 @ Permetro* 180 Ing.Losas Aligeradas armadas en una direccin. 30 . Previamente al inicio del dimensionamiento hay que tener en cuenta: A. EDUARDO CABREJOS . Cargas y Sobrecargas. Definicin de los materiales a usar: . B. Teniendo conocimiento previo de las caractersticas de los materiales (fc.Acero . (Segn norma de cargas E-020) Elementos Horizontales: . Dimensionamiento Previo (Pre) y Final: Se trata de dar o elegir secciones tentativas que podrn ser modificadas y/o ratificadas dependiendo del diseo efectuado. etc. Segn la norma E-060 del RNC. podemos tomar: ln : Luz libre h ln. fy. Cuando hay mucha densidad de muros o con mucha carga usar ln/20.Losas macizas armada en una direccin Segn la norma E-060 del RNC.II.Albailera Ladrillo. se dimensionan en el sentido de la menor longitud del ambiente por techar. para losas aligeradas podemos tomar: h ln.Concreto . fb etc) y su compatibilidad entre ellos. . ln : Luz libre 25 ln/25 se usa en edificaciones comunes.Madera. fm. Adobe .b = h/2 Ing. EDUARDO CABREJOS . ln : Luz libre b= A/20 . A = Ancho Tributario .*Nota: El permetro ser del pao a disear VIGAS Vigas Principales: h ln @ ln 10 12 b = h/2 Vigas Secundarias: h ln 14 . b = h/2 Para el caso en que las vigas formen prticos: h ln 16 . .EDUARDO CABREJOS .Ing.= 100 kg/m2 Tab. y/o podr ajustarse la seccin con un Diagrama de Interaccin. + vig.Elementos Verticales Columnas: Se pre dimensionan en funcin de su rea tributaria. Algunas frmulas prcticas: Acol = 1000(*) kg/m2 x A x N 0. EDUARDO CABREJOS . = 200 kg/m2 Losa = 350 kg/m2 Piso Ter. = 150 kg/m2 S/C = 200 kg/m2 1000 kg/m2 Por tratarse de un pre dimensionamiento puede utilizarse de 1000 a 1500 Kg/m2. en cualquier caso deber hacerse un metrado real de cargas.45 f c (*) Nota: Valor referencial obtenido de: Col. Con la seccin obtenida se chequear si sta cumple con la Norma.45 f c P = Peso total en servicio A= Area tributaria o de influencia (m2 ) N= Nmero de pisos P 0. dependiendo de la densidad de muros de la edificacin. Ing.construcciones y otros elementos soportados por el edificio. construcciones y otros elementos soportados por el edificio que probable o seguramente se movern o reubicarn durante la vida til del elemento. equipo. Los tipos de Carga: Pueden ser: . b. Ing. ya que por lo general se desprecian los efectos hiperestticos producidos por los momentos flectores. Se clasifican en: a. materiales. Carga Muerta o Permanente: Es el peso de los materiales.III. Se consideran estticas cuando se aplican lo suficientemente despacio. el tiempo que tardan en aplicarlas es bastante mayor que el periodo de la estructura. Son aquellas que se amplifican en intervalos muy pequeos de tiempo. Carga Viva: Es el peso de todos los ocupantes. salvo que estos sean muy importantes y tambin porque las cargas son difciles de precisar con exactitud. Metrado de Cargas: Consiste en determinar las cargas actuantes sobre los elementos estructurales que conforman la edificacin. por lo general no producen vibracin. incluyendo su peso propio que se propone sean permanentes. EDUARDO CABREJOS .Cargas Estticas. equipos. Este proceso es aproximado.e. Losas . Tienen una variacin en el tiempo y pueden seguir o no una ley matemtica que relacione su intensidad en cada intervalo de tiempo. Empujes de tierra d. Cargas pulso. EDUARDO CABREJOS c = 2400 kg/m3 (volumen por densidad de concreto) . d.4 x h (t/m) . Vigas: b .Losas Macizas: b . Hay que tener presente que el instante en que ocurre la mxima respuesta estructural. Cargas transitorias .4 t/m3 = 2. h .4 t/m3 = 2. e. Cargas armnicas. Cargas peridicas no armnicas. l . Contracciones por secado del concreto. h . etc. c Ing. no necesariamente coincide con el de la mxima solicitacin.Cargas Dinmicas. c..4 x h (t/m2 ) Por metro tendremos: 1 x h x 2. Cargas repentinamente aplicadas. Pueden ser: a. Existen otras solicitaciones que pueden comprometer la estructura y que por lo tanto deben contemplarse en el diseo. b. Cambio de temperatura. c. Pesos de algunos elementos: Se dan algunos valores referenciales. en cualquier caso se deber recurrir a la Norma E-020 de cargas.Aligeradas h(cm) 17 20 25 30 35 .Otras Solicitaciones. l . Asentamiento de los apoyos. b. Subpresiones de agua. Pueden ser: a. c w (kg/m2) 280 300 350 420 475 (volumen por densidad de concreto) Para un metro cuadrado tendremos: 1 x 1 x h x 2.Estas sobrecargas se podrn reducir (ver Norma E-030) ya que es poca la probabilidad de que todo el edificio est completamente cargado a la vez.Piso terminado o contrapiso (llenado sobre la losa) 0.05 x 2200 kg/m3 100 kg/m2 . EDUARDO CABREJOS . expresadas en kilogramos por metro cuadrado de rea de muro por centmetro de espesor del muro incluyendo el tarrajeo.Pastelero: 100 kg/m2 (asentado con barro) Sobrecargas: Son variables dependiendo del tipo de edificacin y uso.Albailera: a = 1800 kg/m3 (Albailera slida) a = 1350 kg/m3 (Albailera hueca) Para edificios en funcin de muros se usa de 150 @ 200 kg/m2 Para los muros estructurales y tabiques puede emplearse las siguientes cargas de peso propio. USO) Bibliotecas* Escuelas* Oficinas* Viviendas* Azoteas (no utiliz) Corredores S/C (kg/m2) 300 300 250 200 100 400 *Para ambientes especiales deber consultarse la Norma E-020 Ing. c = 2200 kg/m3 (concreto simple) Tambin se considera 20 kg/m2 por cm de espesor (Normalmente 5 cm) . Segn el RNC: 18 kg/m2 x cm de espesor (slido) 14 kg/m2 x cm de espesor (hueca) Acabados: .Actividad(33)