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Los tipos de cargas aplicadas a estructuras tales como edificios pueden clasificarse ampliamente en cargas verticales, cargas horizontales y cargas verticales. Las cargas verticales incluyen cargas muertas, cargas vivas y cargas de impacto. Las cargas horizontales incluyen cargas de viento y cargas sísmicas. Las cargas longitudinales, es decir, las fuerzas de tracción y frenado, se consideran en casos especiales en el diseño de puentes, vigas pórtico, etc.
Tabla de contenido
Tipos de cargas sobre estructuras y edificios
Dos factores principales considerados en la construcción de edificios son la seguridad y la economía. Cuando la carga se juzga y se eleva, la economía se ve afectada. Reducir la carga por razones económicas compromete la seguridad. Por lo tanto, las estimaciones de las diversas cargas que actúan deben calcularse con precisión. Código estándar indio IS: 875–1987 y Código estándar estadounidense ASCE 7: Cargas mínimas de diseño para edificios y otras estructuras Especifique varias cargas de diseño para edificios y estructuras.
Los tipos de cargas que actúan sobre las estructuras son:
- Peso muerto
- carga impuesta
- carga de viento
- carga de nieve
- carga sísmica
- Carga especial
1. Carga muerta (DL)
La primera carga vertical considerada es la carga muerta. Una carga muerta es una carga permanente o estacionaria que se transfiere a una estructura a lo largo de su vida útil. La carga muerta se debe principalmente al peso muerto de los elementos estructurales, los mamparos permanentes, el equipo permanente fijo y el peso de diversos materiales. Consiste principalmente en el peso de las partes permanentes del edificio, como techos, vigas, paredes y columnas. El cálculo de carga muerta para cada estructura se calcula por el volumen de cada sección y se multiplica por el peso unitario. Los pesos unitarios para materiales comunes se muestran en la siguiente tabla.
SL.No | material | peso |
1 | mampostería de ladrillo | 18,8 kN/m3 |
2 | Albañilería | 20,4-26,5 kN/m3 |
3 | hormigón simple de cemento | 24 kN/m3 |
cuatro | concreto reforzado | 24 kN/m3 |
Cinco | madera | 5 a 8 kN/m3 |
leer: Peso unitario/densidad de diferentes materiales de construcción
2. Carga forzada o viva (IL o LL)
Una segunda carga vertical considerada en el diseño de estructuras es la carga impuesta o viva. Una carga viva es una carga en movimiento o en movimiento sin aceleración o impacto. Se supone que estas cargas son generadas por el uso previsto o la ocupación del edificio, incluido el peso de los tabiques móviles, muebles, etc. La carga viva sigue cambiando de vez en cuando. Estas cargas deben ser asumidas correctamente por el diseñador. Esta es una de las principales cargas en el diseño. La carga viva mínima esperada se proporciona en IS 875 (Parte 2) – 1987. Depende del uso del edificio.
Este código da el valor de la carga viva para las siguientes clasificaciones de ocupación:
- Vivienda – residencias, hoteles, hostales, salas de calderas, salas de máquinas, garajes
- Instituciones educacionales
- edificio institucional
- edificio de montaje
- edificios comerciales y de oficinas
- edificio comercial
- edificios industriales y
- Trastero.
Este código proporciona no solo una carga concentrada, sino también una carga distribuida uniformemente. Las losas de piso deben diseñarse para soportar cargas distribuidas uniformemente o cargas concentradas que generen mayores esfuerzos en la sección bajo consideración. Dado que es poco probable que todos los pisos no soporten la carga máxima al mismo tiempo, el código puede reducir algunas de las cargas impuestas en el diseño de columnas, muros de carga, soportes de pilares y cimientos. Algunos de los valores importantes se muestran en la siguiente tabla. Estos son valores mínimos y debe esperar más que estos valores si es necesario.
Sin embargo, en un edificio de varios pisos, es muy raro que todos los pisos estén completamente cargados al mismo tiempo. Por lo tanto, el Código prescribe la reducción de cargas en el diseño de columnas, muros de carga, sus apoyos y cimentaciones, como se muestra en la siguiente tabla.
Número de pisos (incluido el techo) soportados por el miembro bajo consideración | % de reducción de la carga distribuida total impuesta |
1 | 0 |
2 | Diez |
3 | 20 |
cuatro | 30 |
5-10 | 40 |
Mas de 10 | 50 |
3. Carga de viento
Las cargas de viento son cargas horizontales causadas principalmente por el movimiento del aire en relación con el suelo. Las cargas de viento deben ser consideradas en el diseño estructural, especialmente cuando el calor del edificio excede el doble de la dimensión a través de la superficie expuesta al viento. Las cargas de viento no son importantes para edificios bajos de 4 a 5 pisos. Esto se debe a que la continuidad de las conexiones del sistema de piso a las columnas y el momento de resistencia provisto por las paredes entre las columnas son suficientes para acomodar estos efectos de fuerza. Además, en el método de estado límite, el factor de la carga de diseño se reduce a 1,2 (DL+LL+WL) con viento, en comparación con 1,5 (DL+LL) sin viento. Las fuerzas horizontales ejercidas por los componentes del viento deben tenerse en cuenta al diseñar un edificio. El cálculo de las cargas de viento depende de dos factores: la velocidad del viento y el tamaño del edificio. Los detalles completos del cálculo de las cargas de viento en las estructuras se dan a continuación (IS-875 (Parte 3) -1987). Presión de viento básica ‘V con código de colorb” está marcado en el mapa de la India.El diseñador puede obtener el valor de Vb Depende de la ubicación del edificio.Para encontrar la velocidad del viento de diseño VZe Supongamos que usamos la siguiente fórmula:
ⅤZe = k1.k2.k3.Ⅴb
dónde1 = factor de riesgo k2 = Coeficiente en función del terreno, la altura y el tamaño de la estructura. k3 = factor del terreno La presión del viento de diseño es
pagZe = 0,6 V2Ze
donde pZe La unidad es N/m2 Altura Z y VZe La unidad es m/s. Hasta 30 m de altura, se supone que la presión del viento actúa de manera uniforme. Por encima de los 30 m, la presión del viento aumenta.
4. Manto de nieve (SL)
Las cargas de nieve constituyen cargas verticales en los edificios. Sin embargo, este tipo de cargas solo se consideran en lugares con nieve. IS 875 (Parte 4) – 1987 se ocupa de las cargas de nieve en los techos de los edificios. La carga de nieve mínima para las áreas del techo u otras áreas en el suelo afectadas por la carga de nieve viene dada por la siguiente fórmula:
donde S = carga de nieve de diseño en el plano del techo.
= factor de forma, y S0 = carga de nieve en el suelo.
Cinco. Carga sísmica (EL)
Las fuerzas sísmicas constituyen fuerzas tanto verticales como horizontales en un edificio. La vibración total causada por un terremoto se puede descomponer en tres direcciones mutuamente perpendiculares, generalmente consideradas como dos direcciones: vertical y horizontal. Los movimientos verticales no crean fuerzas significativas en la superestructura. Sin embargo, es necesario considerar el movimiento horizontal del edificio durante un terremoto cuando se diseña.
La respuesta de una estructura a la vibración del suelo está en función de la naturaleza del suelo de cimentación, el tamaño y modo de construcción, y la duración e intensidad del movimiento del suelo. IS 1893 – 2014 brinda detalles de dichos cálculos para estructuras que se encuentran sobre suelo que no se hunde ni se desliza significativamente en un terremoto. La aceleración sísmica de diseño se puede derivar de la intensidad sísmica, definida como la relación entre la aceleración sísmica y la aceleración de la gravedad. Las fuerzas sísmicas no son significativas para estructuras monolíticas de hormigón armado ubicadas en las zonas sísmicas 2 y 3, que no excedan los 5 pisos de altura y con un factor de severidad menor a 1.
6. Otras cargas y efectos que actúan sobre la estructura.
De acuerdo con IS 456 – 2000 Cláusula 19.6, además de las cargas anteriores, se deben tener en cuenta las siguientes fuerzas y efectos cuando puedan afectar significativamente la seguridad y mantenibilidad de la estructura: necesidad de hacerlo. IS 1904) (b) acortamiento del eje elástico (c) presiones de tierra y fluidos (ver IS 875, parte 5) (d) vibración (e) fatiga (f) choque (ver IS 875, parte 5) (g) Ver cargas de elevación (IS 875, Parte 2) y Efectos de Concentración de Tensión tales como (h) Cargas puntuales.