PREGUNTAS CONDUCTORAS:

1.- ¿Qué y cuáles son las cargas accidentales?

2.- ¿Qué papel tiene la Cimentación en un Sistema

Estructural?

3.-¿A qué se le denomina bajada de cargas?

4.- Explica que son las losas en una y dos

direcciones

CARGAS ACCIDENTALES

Definición:

Existen cargas que desde el punto de vista de su

permanencia, no pueden ser clasificadas como

vivas o muertas debido a que no son producidas

por la acción de la gravedad, sino que se

distinguen por no tener carácter permanente. A

estas cargas las llamamos cargas accidentales.

Cargas vivas o

cargas muertas.

Se representan

generalmente

de manera

vertical, hacia

abajo.

Cargas

accidentales

Estas cargas

accidentales se

colocan de manera

que incidan

horizontalmente en

la estructura, como

intentando provocar

volteo.

Artículo 973. ACCIONES ACCIDENTALES:

Se consideran acciones accidentales las siguientes:

I. SISMO: Las acciones dinámicas o sus equivalentes estáticas debidas a sismos, deberán considerarse en la forma que se especifica en la (sic) apartado relativo a Diseño por Sismo del presente Capítulo.

II. VIENTO: Las acciones estáticas y dinámicas debidas al viento, se determinarán en la forma que se especifica en el apartado relativo a Diseño por Viento;

III. OTRAS ACCIONES ACCIDENTALES: Estas serán explosiones, incendios y otras acciones que puedan ocurrir en casos extraordinarios. En general, no será necesario incluirlas en el diseño formal, sino únicamente tomar precauciones, en la estructuración y en los detalles constructivos, para evitar comportamiento.

CARGAS ACCIDENTALES DE ACUERDO AL CÓDIGO

REGLAMENTARIO DEL ESTADO DE PUEBLA

CARGAS ACCIDENTALES: VIENTO

-> Una estructura sometida a la acción del viento experimenta una fuerza de empuje en el lado donde actúa el viento y una succión por el lado contrario.

-> Las cargas horizontales del viento se transmiten a la cimentación del edificio por medio de flexión, con uno de los lados del edificio soportando fuerzas de tensión y la otra fuerza de compresión, por lo que es necesario contemplar los refuerzos especiales para aumentar la resistencia a la flexión cerca de la base.

Cargas

accidentales:

viento

Se basa en:

La zona de

construcción

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.

- De la rugosidad de la

superficie de la

estructura.

-Ubicación de

la estructura.

-De su

altura. -Del

área expuesta

y de la

posición.

Como:

Se manifiesta como:

Presiones

y succiones

En las NTC-

Viento del

RCDF-87 se

especifica el

cálculo de estas

presiones de

acuerdo a las

características

de la

estructura.

CARGAS ACCIDENTALES: VIENTO

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.

CARGAS ACCIDENTALES: SISMO

Los sismos producen cargas

sobre una estructura por

medio de la interacción del

movimiento del suelo y las

características de respuesta

de la estructura. Esas

cargas resultan de la

distorsión en la estructura

causada por el movimiento

del suelo y la resistencia

lateral de ésta. Sus

magnitudes dependen de la

velocidad y tipo de

aceleraciones del suelo, así

como de la masa y rigidez de

la estructura.

El objetivo del diseño sísmico de

las estructuras:

Lograr las tres características que rigen

el buen comportamiento sísmico:

Resistencia, rigidez y ductilidad.

Efectos de los sismos en las

estructuras:

Un “latigazo” generador de

fuerzas de inercia

Se calcula a partir de la

expresión: F8= m(a)

en donde:

F8 = Fuerza sísmica

m = masa de la construcción

a = aceleración sísmica

En donde:

V8= Cortante basal

C8= a/g = coeficiente sísmico

(adimensional)

P = peso de la construcción

La inercia produce efectos mecánicos

en las estructura:

flexiones, cortantes, torsiones

Interviene también la respuesta dinámica,

la rigidez, amortiguamiento y ductilidad de

la estructura.

Es posible calcular el cortante V8 que

actúa en la base de la construcción,

por medio de:

V8 = C8p

Amortiguamiento

critico en los sismos

En una estructura

cuando, al separarla de su

posición original, no oscila

sino que regresa a la

posición de equilibrio.

Depende de:

Los materiales empleados

en la construcción, de las

conexiones y de los

elementos no estructurales.

Las estructuras suelen tener

amortiguamientos del orden

del 3 % al 10 % del critico.

Siendo menor el de las

estructuras de acero

soldadas y mayor el de las

estructuras de concreto y

mampostería.

DUCTILIDAD EN LOS SISMOS

Ductilidad: Es la

capacidad de la

estructura para soportar

grandes deformaciones

inelásticas sin fallar ni

reducir su capacidad de

carga. Por ejemplo, un

puente.

Capítulo III

De los Criterios del Diseño Estructural

ARTÍCULO 146.-

Toda edificación debe contar con un sistema estructural que

permita el flujo adecuado de las fuerzas que generan las

distintas acciones de diseño, para que dichas fuerzas puedan

ser transmitidas de manera continua y eficiente hasta la

cimentación. Debe contar además con una cimentación que

garantice la correcta transmisión de dichas fuerzas al subsuelo.

ARTÍCULO 150.-

En el diseño de toda estructura deben tomarse en cuenta los

efectos de las cargas muertas, de las cargas vivas, del sismo y del

viento, cuando este último sea significativo. Las intensidades de

estas acciones que deban considerarse en el diseño y la forma en

que deben calcularse sus efectos se especifican en las Normas

correspondientes.

Cuando sean significativos, deben tomarse en cuenta los efectos

producidos por otras acciones, como los empujes de tierras y

líquidos, los cambios de temperatura, las contracciones de los

materiales, los hundimientos de los apoyos y las solicitaciones

originadas por el funcionamiento de maquinaria y equipo que no

estén tomadas en cuenta en las cargas especificadas en las Normas

correspondientes.

CAPÍTULO XII

DE LAS PRUEBAS DE CARGA

ARTÍCULO 185.- Será necesario comprobar la seguridad de una estructura por medio de pruebas de carga en los siguientes casos:

I. En las obras provisionales o de recreación que puedan albergar a más de 100 personas

II. Cuando no exista suficiente evidencia teórica o experimental para juzgar en forma confiable la seguridad de la estructura en cuestión

III. Cuando la Delegación previa opinión de la Secretaría de Obras y Servicios lo determine conveniente en razón de duda en la calidad y resistencia de los materiales o en cuanto al proyecto estructural y a los procedimientos constructivos. La opinión de la Secretaría tendrá el carácter de vinculatorio.

ARTÍCULO 186.- Para realizar una prueba de carga mediante la cual

se requiera verificar la seguridad de la estructura, se seleccionará la

forma de aplicación de la carga de prueba y la zona de la estructura

sobre la cual se aplicará, de acuerdo con las siguientes disposiciones:

I. Cuando se trate de verificar la seguridad de

elementos o conjuntos que se repiten, bastará seleccionar una fracción

representativa de ellos, pero no menos de tres, distribuidas en distintas

zonas de la estructura

II. La intensidad de la carga de prueba deberá ser igual a

85% de la de diseño incluyendo los factores de carga que

correspondan

III. La zona en que se aplique será la que produzca los

efectos más desfavorables, en los elementos o conjuntos

seleccionados

IV. Previamente a la prueba se someterán a la aprobación

de la Secretaría de Obras y Servicios, el procedimiento de carga y

el tipo de datos que se recabarán en dicha prueba, tales como

deflexiones, vibraciones y agrietamientos

V. Para verificar la seguridad ante cargas

permanentes, la carga de prueba se dejará actuando sobre la

estructura no menos de 24 horas

VI. Se considerará que la estructura ha fallado si

ocurre una falla local o incremento local brusco de desplazamiento

o de la curvatura de una sección. Además, si 24 horas después de

quitar la sobrecarga la estructura no muestra una recuperación

mínima de 75 % de su deflexión, se repetirá la prueba

VII. La segunda prueba de carga no debe iniciarse

antes de 72 horas de haberse terminado la primera

VIII. Se considerará que la estructura ha fallado si después de la segunda prueba la recuperación no alcanza, en 24 horas, el 75 % de las deflexiones debidas a dicha segunda prueba.

IX. Si la estructura pasa la prueba de carga, pero como consecuencia de ello se observan daños tales como agrietamientos excesivos, debe repararse localmente y reforzarse.

Podrá considerarse que los elementos horizontales han pasado la prueba de carga, aún si la recuperación de las flechas no alcanzaran en 75 %, siempre y cuando la flecha máxima no exceda de 2 mm + L 2 /(20,000h), donde L, es el claro libre del miembro que se ensaye y h su peralte total en las mismas unidades que L; en voladizos se tomará L como el doble del claro libre .

X. En caso de que la prueba no sea satisfactoria, debe presentarse a la Delegación un estudio proponiendo las modificaciones pertinentes, el cual será objeto de opinión por parte de la Secretaría de Obras y Servicios. Una vez realizadas las modificaciones, se llevará a cabo una nueva prueba de carga

XI. Durante la ejecución de la prueba de carga, deben

tomarse las medidas necesarias para proteger la seguridad

de las personas.

El procedimiento para realizar pruebas de carga de pilotes

será el incluido en las Normas.

XII. Cuando se requiera evaluar mediante

pruebas de carga la seguridad de una edificación ante

efectos sísmicos, deben diseñarse procedimientos de ensaye

y criterios de evaluación que tomen en cuenta las

características peculiares de la acción sísmica, como son la

aplicación de efectos dinámicos y de repeticiones de carga

alternadas. Estos procedimientos y criterios deben ser

aprobados por la Secretaría de Obras y Servicios.

BAJADA DE CARGAS

a)Losas en una dirección.

b)Losas en dos direcciones.

BAJADA DE CARGAS

Es el proceso de transmitir cargas,

partiendo del elemento más simple,

como es la losa hasta llegar a la

cimentación, esto a través de las

columnas.

PASOS PARA BAJADAS DE CARGAS

IDENTIFICAR LAS

LOSAS ANÁLISIS DE

CARGAS

OBTENCION DE

ÁREAS

BAJADA DE

CARGAS

REGLA GENERAL:

Como regla general, al hacer bajada de cargas debe

pensarse en la manera como se apoya un elemento sobre

otro; por ejemplo (ver la Fig. 1.1), las cargas existentes en un

nivel se transmiten a través de la losa del techo hacia las

vigas (o muros) que la soportan, luego, estas vigas al apoyar

sobre las columnas, le transfieren su carga; posteriormente,

las columnas transmiten la carga hacia sus elementos de

apoyo que son las zapatas; finalmente, las cargas pasan a

actuar sobre el suelo de cimentación.

Fig. 1.1

Losas en una

dirección

LOSAS

Se denomina como losas a los elementos estructurales

bidimensionales, en donde la tercera dimensión es pequeña

comparada con las otras dos dimensiones básicas. Estas

lozas actúan por flexión, ya que las cargas que actúan sobre

estas son fundamentalmente perpendiculares al plano

principal de las mismas. Se pueden distinguir varios tipos de

losas; según el tipo de apoyo se pueden encontrar, Según la

dirección de trabajo y según la distribución interior del

hormigón.

LOSAS EN UNA DIRECCIÓN Son aquellas en que la carga se transmite en una dirección

hacia los muros portantes; son generalmente losas

rectangulares en las que un lado mide por lo menos 1.5

veces más que el otro.

Estas losas se comportan como vigas anchas, las cuales se

suelen diseñar tomando como referencia un metro de

ancho.

Cuando las losas rectangulares se apoyan en dos

extremos opuestos y carecen de apoyo en los otros dos

bordes restantes, trabajan y se diseñan como losas

unidireccionales.

Cuando la losa rectangular se apoya en sus cuatro lados (sobre vigas o sobre muros), y la relación largo/ancho es mayor o igual a dos, la losa trabaja fundamentalmente en la dirección mas corta, y se suele diseñar unidireccionalmente aunque se debe proveer un mínimo de armado en la dirección ortogonal (dirección larga), particularmente en la zona cercana a los apoyos, donde siempre se desarrollan momentos flectores negativos importantes (tracción en las fibras superiores). Los momentos positivos en la dirección larga son generalmente pequeños, pero también deben ser tomados en consideración.

Altura Mínima de Vigas o Losas en una Dirección

Cuando no se Calculan Deflexiones

Donde:

Ln: claro libre en la dirección de trabajo de la losa,

medido de cara interna a cara interna de los elementos

que sustentan a la losa

EJEMPLO

Diseñar la losa de entrepiso formada por tableros

que actúan en una sola dirección, mostrada en la

figura.

EJEMPLO

Datos:

f´c = 200 kg/cm2

f*c = 0.8 f´c = 160 kg/cm2

fy = 4200 kg/cm2

Carga total aplicada = W = 670 kg/m2

DEFLEXION

Peralte total necesario por deflexión, según el ACI para losas macizas con un extremo continuo

H = L/24 = 200/24 = 8.33 cm - 9.0 cm

Peralte efectivo, considerando un recubrimiento de 2 cm:

d= h – r = 9.0 – 2.0 = 7.0 cm

Haciendo análisis estructural del sistema como una viga continua de un metro

de ancho, 4 m de largo, carga uniforme w = 670 kg/m y apoyada en tres puntos.

Los resultados principales fueron los siguientes:

Momentos positivos en ambos claros: M(+) = 167.5 kg/m

Momentos negativos a ambos lados de apoyo central: M(-) = 335 kg/m

Cortantes a ambos lados de apoyo central: V= 502.5 kg

*DISEÑO POR FLEXION

Armado por flexión, momentos negativos:

As(-) = 33 500 X 1.4 / 0.9 X 4 200 X 0.89 X 7 = 1.99 cm2

Separaciones máximas de varilla:

Por temperatura, P min = 0.002 bd = 0.002 x 100 x 7 = 1.4 cm2

Separación de varilla, considerando varilla # 3 (as = 0.71 cm2):

St = (as / As) (b) S = (0.71 / 1.4) (100) = 50 cm

S= 3.5 h = 3.5 x 9.0 = 31.9 cm < 50 cm

Separación de varilla negativa, considerando varilla #3 (as = 0.71 cm2)

S(-) = [as/ As (-)] [b] S(-) = (0.71 / 1.99) (100) = 35 cm > 31.5 (rige 31.5 cm)

* Armado por flexión, momentos positivos

As(+) = Mu(+) / FRfyJd

As(+) = (16 700 x 1.4) / (0.9 x 4 200 x 9.89 x 7)= 0.99 cm2

* Separación máxima de varilla positiva:

S= (0.71 / 0.99) (100)

S = 71 / 0.99 = 72 cm > 31.5 (rige esta ultima separación máxima y se aproxima a

30 cm)

*Revisión por cortante

Vu = 502.5 x 1.4 = 704 kg

VR = 0.5 x 0.8 x 100 x 7 x √160 = 3 542 kg > 704 kg (resiste el cortante)

Croquis de armado

Losas en dos

direcciones

LOSAS EN DOS DIRECCIONES

Llamadas también losas cruzadas, donde la

relación entre el lado mayor y el lado menor es

menor que dos.

Las cargas se transmiten en las dos direcciones

hacia los apoyos.

Para determinar las cargas muertas y vivas que actúan sobre

un elemento estructural, es necesario la obtención de las

aéreas tributarias de los elementos estructurales.

El procedimiento mas usual en losas apoyadas

perimetralmente consiste en trazar por cada una de las

esquinas que forman un tablero líneas a 45 grados y cada

una de las cargas que actúa en el triangulo o trapecio se aplica

sobre la viga que coincide con el lado correspondiente.

Estos cálculos son los iníciales para obtener las cargas que

actúan en cada tramo de viga y a partir de estos valores,

calcular los momentos de empotramiento y reacciones, que a su

vez servirán para analizar los marcos o vigas continuas.

Con esto entendemos la explicación anteriormente dada:

Bajo este estado límite, las fuerzas

cortantes que generan las cargas

que actúan en los triángulos y trapecios se

transmiten directamente a las vigas en las

que se sustentan los respectivos triángulos

y trapecios.

EJEMPLO DE BAJADA DE CARGAS EN DOS

DIRECCIONES

Se da una losa de azotea (techo) y se pide ---> transmitir la

carga hacia los bordes y en uno de ellos con la carga

calculada, diseñar una viga de concreto reforzado, en cada

extremo (esquina) hay columnas de 3m de alto. También

diseñar las columnas.

Partes que integran la losa:

NEGRO: impermeabilizante

ROJO: enladrillado

AMARILLO: entortado

GRIS: concreto

AZUL: yeso

NARANJA: tirol

DETERMINACIÓN DE CARGAS UNITARIAS

PESO VOLUMÉTRICO(KG/M3)<--POR--->ESPESOR(M)<--IGUAL A-->W (KG/M2) IMPERMEABILIZANTE: 15KG/M3 POR 0.005M =0.075KG/M2 ENLADRILLADO: 1600KG/M3 POR 0.02M =32KG/M2 ENTORTADO: 1900KG/M3 POR 0.04M = 76KG/M2 CONCRETO: 2400KG/M3 POR 0.10M =240KG/M2 YESO: 1500KG/M3 POR 0.015M =22.5KG/M2 TIROL: 35KG/M3 POR 0.015M =0.525KG/M2 CARGA MUERTA::371.1KG/M2(suma de todos los resultados anteriores) SE CONSIDERA UNA CARGA VIVA DE: 170KG/M2(se propone de acuerdo a la construccion) CARGA ADICIONAL: 40KG/M2 CARGA TOTAL WT: 581.1KG/M2 (suma de 371.1 +170+ 40)

LOS 581.1 KG/M2 ES LA CARGA W(LO QUE PESA CADA

METRO CUADRADO DE LA LOSA), LUEGO SE DEBERA

CALCULAR LA CARGA QUE SE TRANSMITE HACIA LOS

BORDES DE LOS TABLEROS ANALIZADOS, ESTE

CALCULO TOMA EN CUENTA EL AREA TRIBUTARIA QUE

LE CORRESPONDE A CADA BORDE DEL TABLERO, SE

DIVIDE CADA TABLERO RECTANGULAR EN TRIANGULOS

Y TRAPECIOS (TRIANGULOS EN LADOS CORTOS Y

TRAPECIOS EN LADOS LARGOS).

Áreas tributaria-----tablero rectangular

A1= LADO CORTO= 5m

A2= LADO LARGO = 6m

El PESO EN KG DE LAS DISTINTAS AREAS TRIBUTARIAS SE CALCULA MULTIPLICANDO LA SUPERFICIE DE CADA UNA DE ELLAS POR EL PESO W EN KG/M2 DEL SISTEMA ( ES DECIR, EL NUMERO DE METROS CUADRADOS MULTIPLICADO POR LO QUE PESA CADA UNO DE ELLOS) DESPUÉS LO DIVIDES ENTRE LA LONGITUD DEL TRAMO ANALIZADO. ENTONCES PARA ESTE TABLERO : 1.- (AREA TRIANGULO)(CARGA W) /LADO CORTO 6.25X 581.1 / 5 = 726.37 KG/M 2.- (AREA TRAPECIO)(CARGA W) /LADOLARGO 8.75 X 581.1 /6= 847.43 KG/M 3.- (AREA TRIANGULO)(CARGA W) /LADO CORTO 6.25X 581.1 / 5 = 726.37 KG / M 4.- (AREA TRAPECIO)(CARGA W) /LADOLARGO 8.75 X 581.1 /6= 847.43 KG/M

y ahora si nos propusieran o encargaran diseñar la viga de concreto

reforzado para la parte de abajo donde la carga es de 847.43 y si en

cada extremo hubiera columnas quedaría así la viga para empezar a

diseñar:

Y queda una viga empotrada con carga distribuida de 847.43 kg/m y ya

con esto tienes para empezar a diseñar una viga de concreto reforzado

que soporte este peso etc. no olvides revisar algún reglamento de

construcción antes de diseñar la viga si estas en México el reglamento

mas usado es el del distrito federal o si estas en otro país verifica alguno

de tu localidad.

Ahora para diseñar las columnas(acuerdate que hay columnas en los

extremos) o simplemente saber cuanto peso soportan las columnas

tienes que resolver la viga empotrada con carga distribuida y las

reacciones que obtengas(Ra y Rb) serán el peso que soportaran las

columnas

Entonces resolviendo tenemos: Reacciones=Ra=Rb= WL / 2 = 847.43X6 / 2

Entonces Ra=Rb=2542.29 kg

Encontramos las reacciones Ra=Rb=2542.29 kg esas cargas

son las que soportaran las columnas, con esta carga

diseñamos(dimensionamos) las columnas(NOTA: TAMBIEN TOMAR

EN CUENTA LOS MOMENTOS DE EMPOTRAMIENTO EN ESTE

PASO PARA DISEÑO DE COLUMNAS,QUE LOS OBTIENESEN

ESTE CASO CON LA SIGUIENTE FORMULA= WL²/12) no olvides

revisar algún reglamento de construcción antes de diseñar las

columnas, si estas en México el reglamento mas usado es el del

distrito federal o si estas en otro país verifica alguno de tu localidad.

Ya una ves diseñadas y que sepas bien las dimensiones de

las columnas podrás también calcular el peso propio de las columnas

este se lo sumas a los 2542.29 y entonces este peso lo mandaras a la

cimentación.

CONCLUSIÓN

Podemos decir que al momento de diseñar es de

suma importancia tomar en cuenta factores de

seguridad como lo marca el código reglamentario

de cada zona en donde se construye. Ya que de

esta forma se puede evitar desastres; para

lograrlo, además de tomar en cuenta los factores

del suelo con respecto a los sismos es importante

diseñar las losas para que puedan tener una

correcta bajada de cargas hacia la cimentación y

contar con una estructura firme y segura.

BIBLIOGRAFÍA

http://cgservicios.df.gob.mx/prontuario/vigente/385.htm

http://www.construaprende.com/Apuntes/01/A1pag04.php

http://www.grupoidesa.com/uploads/boletin_tecnico_6.pdf

http://www.arqhys.com/arquitectura/cargas-accidentales.htmL

http://ingenieria-civil31.blogspot.com/

http://es.scribd.com/doc/10239762/Diseno-de-losas

http://www.lorenzoservidor.com.ar/facu01/modulo7/modulo7.htm

Libros:

Diseño estructural de casas habitación

AUTOR: Gallo Ortiz, Gabriel O.

Espino Márquez, Luis I.

Olvera Montes, Alfonso E

Edit. Mac Graw-Hill, 1999