Determinar las cargas estructurales que debemos tener en cuenta al realizar el análisis estructural y el diseño de estructuras.
En este artículo, profundizaremos en los tipos de cargas que debemos considerar en el análisis y diseño de estructuras como:
- Peso muerto;
- Carga viva;
- Carga de nieve;
- Carga de viento;
- Carga sísmica;
- Carga de hielo;
- Carga de suelo;
- Carga de inundación;
- Carga de lluvia;
- Carga de temperatura; y
- Asentamiento diferencial.
Peso muerto
Las cargas muertas consisten en el peso del material de construcción incorporado en el edificio., pero no limitado a, estructuras, paredes, pisos, cubiertas, techos, escaleras, rampas, acabados, revestimiento, y otros sistemas arquitectónicos y estructurales incorporados, y equipo de servicio fijo (ASCE 7-16). Estas cargas permanentes afectan en gran medida el comportamiento de la estructura., especialmente cuando la estructura está experimentando cargas dinámicas como el viento y los terremotos en combinación con la carga muerta.
Los valores para estas cargas se muestran principalmente en el código de referencia que se utiliza en términos de su peso unitario correspondiente multiplicado por el espesor o volumen del material como se especifica en los planos de construcción..
Figura 1. Peso unitario de materiales de construcción comunes (NSCP 2010).
Carga viva
Otra carga que siempre se debe considerar es la carga viva.. Las cargas vivas son cargas que se producen por el uso y la ocupación del edificio u otra estructura que no incluyen cargas ambientales o de construcción., como la carga del viento, carga de nieve, carga de lluvia, carga sísmica, y carga de inundación (ASCE 7-16). Las cargas vivas incluyen a los ocupantes de la estructura., tráfico de vehículos, muebles, equipo, particiones móviles, y algunas estructuras temporales que solo se usarán por un corto período de tiempo.
Carga de nieve
Para áreas que experimentan nieve, Las estructuras deben diseñarse para resistir cargas equilibradas o no desviadas y desequilibradas o desviadas. cargas de nieve. Las cargas de nieve equilibradas o no a la deriva son las cargas que se generan debido a la acumulación de nieve sin la influencia del viento.. Por otra parte, la carga de nieve desequilibrada o arrastrada se ve afectada por la dirección del viento y la configuración de la estructura – donde la nieve puede acumularse en obstrucciones sobre el techo, como cortafuegos, chimeneas, y parapetos en relación con la fuente de viento.
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Carga de viento
Los ingenieros deben considerar las fuerzas del viento durante los tifones o huracanes en el análisis estructural y diseño de estructuras. Estas presiones del viento generan fuerzas que pueden destruir todo el marco estructural o dañar algunos componentes del edificio, como el revestimiento., correas, armaduras, etc..
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Carga sísmica
Los ingenieros también deben calcular cuidadosamente las cargas sísmicas para países ubicados en regiones sísmicamente activas para tener una estructura segura y sólida.. Las fuerzas horizontales y verticales simultáneas que actúan sobre los elementos estructurales pueden causar daños y, en el peor de los casos, destruir los edificios, que eventualmente causará la pérdida de vidas. Requisitos especiales para el diseño., detallado, y la construcción debe cumplirse siguiendo el código de construcción local para contrarrestar este efecto.
Carga de hielo
En contraste con las cargas de nieve, las cargas de hielo son causadas por la lluvia helada, nieve, y formación de hielo en la nube en estructuras sensibles al hielo, como cables, estructuras de celosía, astas de bandera, señales, etc.. El hielo congelado en la estructura., si no se considera adecuadamente, puede causar tensiones significativas en los miembros estructurales y, en efecto, provocará daños o la destrucción del sistema.
Carga de suelo
Estructuras tales como pisos de sótano, cimientos, y los muros de contención experimentan cargas laterales generadas por el suelo adyacente. El agua en el nivel freático y la sobrecarga sobre el suelo generan una presión de elevación que actúa sobre estos elementos estructurales subterráneos..
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Carga de inundación
Las cargas de inundación son cargas hidrostáticas causadas por una profundidad de agua al nivel de la elevación de inundación de diseño, tanto por encima como por debajo del nivel del suelo, incluyendo los efectos dinámicos del agua en movimiento.
Carga de lluvia
La carga de lluvia se refiere a la presión desarrollada debido a la acumulación de agua debido a un drenaje obstruido, específicamente en cubiertas de techo o balcones.
Carga de temperatura
Los materiales estructurales como el hormigón y el acero se expanden o contraen con los cambios de temperatura y esto puede causar tensiones iniciales que disminuirán la capacidad y la vida útil del material.. Por ello se añaden juntas de dilatación para mitigar el efecto de la temperatura sobre el material..
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Asentamiento diferencial
Las cargas transferidas a los cimientos pueden provocar el asentamiento del suelo debido a la compactación o expansión de los materiales del suelo debajo del área de contacto.. El asentamiento de las cimentaciones en estas áreas difiere debido a las diferencias en las cargas aplicadas. Por lo tanto, las diferencias en el desplazamiento, conocido como asentamiento diferencial, puede causar una tensión significativa en los miembros estructurales y puede provocar daños y destrucción de toda la estructura.
En SkyCiv S3D, puede especificar el asentamiento en su modelo estructural a través de Soportes -> Asentamientos. Vea esta documentación de S3D para más detalles.
Ingeniero estructural, Desarrollo de Producto
Maestría en Ingeniería Civil
Referencias
- Asociación de Ingenieros Estructurales de Filipinas. (2010). Código Estructural Nacional de Filipinas: Edificios, Torres y Otras Estructuras Verticales. Asociación de Ingenieros Estructurales de Filipinas.
- Sociedad Americana de Ingenieros Civiles. (2017, junio). Cargas mínimas de diseño y criterios asociados para edificios y otras estructuras.. Sociedad Americana de Ingenieros Civiles.
- Tipos de carga estructural. (Dakota del Norte.). Consultado en mayo 10, 2022, de https://www.designingbuildings.co.uk/wiki/Types_of_structural_load.
