bajada de cargas
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bajadadecargasviernes,18deenerode2013
BAJADADECARGAS,BAJADADECARGAS,BAJADADECARGAS
LECCIONESDEBAJADADECARGAS1.Procesoqueexplicacomounaestructurarecogecanalizaydesvialascargasqueresultandefuerzasinternasyexternashacialoscimientos,lascargasseinicianenlacubiertaycadacargaseconvierteenfuerzaqueactuasobrelosmiembrosinferiores.tambienllamadadescensodecargas,flujodecargas,
circulaciondescendentedecargas,transmisiondecargas,etc.2.elobjetivodeesteprocesoesestablecerunvalordecargassobreelterrenoquenospermitacalcularlasdimensionesdelacimentacionparacadatramo.Aunquetambienenbaseaesteprocedimientopodemosdisearloqueesvigas,columnasymurosdecarga.3.Eldiseodetalladodelasestructurasincluyeladeterminaciondelaformaytamaodelosmiembrosydesusconexionesyelprincipalrequisitoesquelasestructurasdebensoportarconseguridadtodaslascargasqueselesapliquen.Realizarbajadadecargasesunpasoimportantedelprocesodediseo.4.Labajadadecargasesanalizaradetallealgunproyecto(casa,edificio,puente,etc)desdelosmaterialesconquesevaaconstruirpesosvolumetricos,tiposdecargas,dimensionesdeloselementosestructurales,hastallegaralsueloydeterminarlacimentacionadecuadaconayudadeunestudiogeotecnico.5.Esmuyimportantesaberdeterminarelpesodeloselementosqueintegranunsistemaconstructivo(bajadadecargas),yaqueesteeselpasoinicialparalaestimaciondelacargaqueestossistemasproducen.6.Antesderealizarbajadadecargasesimportanteanalizartodoelproyecto,parasabercomoestanintegradossuselementos.
PASOSPARABAJADADECARGAS1.identificarlaslosas.Enelcasodeunsistemadepisosconlosasconcretoarmado,seidentificandostiposdelosasPERIMETRALES,cuandolarelacinentreelclarocortoyellargonoesmayora1.5(esdecir,dividirlalongitudlargaentrelacorta,noresultamayorque1.5m).Lalosaperimetraldescargapesoporloscuatrolados.ElotrotipodelosaseleconoceENUNSOLOSENTIDO,cuandolarelacindeclarosdamasque1.5.Significaquelascargasbajanporlosdosladoslargosdela
losa.2.Anlisisdecargas.Estoes,determinarelpesoqueserepartirporlalosa,pormetrocuadrado.Resultadesumarelpesopropiodelmaterialdeconsruccin,asicomoacabados(losetas,capademezcla,etc).Ademssedebensumarlas"CargasVivas"quedeacuerdoalusodeese
espacio,elReglamentodeConstruccionesdelD.F.lodefine.3.Obtencindeareastributarias.Estassonlasuperficie,enmetroscuadradosquerecibirlacargaobtenidaenelanalisisdecargas,mismaque"bajar"alacimentacinatravsdelastrabesycolumnasomuros.EnunalosaPERIMETRAL,elclarocortorecibecargadeunasuperficieigualaladeuntrianguloequilateroquetrazas,utilizandocomobaseelclarocortoyapartirdecadavertice,trazaslineasa45grados.Lasuperficieresultantedeesetrianguloeselareatributariaparaelclarocorto.ParaelClarolargo,yaquetrazastetuslineasa45grados,obteniendotriangulosenambosladoscortos,solouneslosverticessuperioresdecadatriangulo,obteniendoasi,dostrapecios.ElareadedichostrapecioseslaquebajaotributaenelLadolargo.EnunalosaENUNSOLOSENTIDO,simplementesereparteelareaporpartesigualesentrelosdosclaroslargos.Losclaroscortosseconsideranquenobajanotributanningunacarga.Desdeluego,loanterioraplicaalosasperfectamenterectangulares,cuandolaslosasnosonrectangulares,lostriangulosotrapeciosseobtienentrazandoangulosquedividancadaverticedelas
losas.4.Bajadadecargas.Aquisimplementemultiplicaselareatributariadecadaladodelaslosas,porlacargapormetrocuadradoobtenidaenelanalisisdeareasyloquetesalgademultiplicarlodividesentrelalongituddeltramoanalizado,obteniendoas,lacargatotalquerecibecadatrabeovigaquedelimitalaslosasParabajarestascargasalacimentacin,simplementelarepartesentreelnumerodecolumnasquesoportenadichatrabe,obienelmuroquelasoporta.EnelcasodemurolacargabajadirectaalacimentacincomoUniformementerepartidaatodalalongituddelmuro.Cabeaclararqueensistemasdelosasprefabricadas,comoViguetayBovedillaoLosacero,todaslaslosassinexcepcionseconsideranENUNSOLOSENTIDO,bajandocargasporelladolargo.
BAJADADECARGAS
EstructurasligerasEstructurasmetlicasligeras fijaspara cubrirgrandesespacios
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Paradeterminarlascargasmuertasyvivasqueactuansobreunelementoestructural,esnecesariolaobtenciondelasareastributariasdeloselementosestructurales.elprocedimientomasusualenlosasapoyadasperimetralmenteconsisteentrazarporcadaunadelasesquinasqueformanuntablerolineasa45gradosycadaunadelascargasqueactuaeneltriangulootrapecioseaplicasobrelavigaquecoincideconelladocorrespondiente.Estoscalculossonlosinicialesparaobtenerlascargasqueactuanencadatramodevigayapartirdeestosvalores,calcularlosmomentosdeempotramientoyreacciones,queasuvezserviranparaanalizarlosmarcosovigascontinuas.Esteprocesodetransmitircargas,partiendodelelementomassimple,comoeslalosahastallegaralacimentacion,atravesdelascolumnas,sedenominabajadadecargas.
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LosprincipiosbasicosdelsistemadedescargadefuerzasestnenlaantiguaGreciaconsusistemadePilaresyDinteles...
Posteriormentemejoradoporunsistemadearcosybvedas...yesteasuvezporunodeNervadurasyLneasdeFuerzaqueeselsistemaactualmasempleado(lasnervadurassonlasvigas,columnas,etc)LasLOSAS,sinimportarsuconstruccin(boveda,aligeradas,macizas,etc.)tienenunpesoo"cargamuerta"quecorrespondealasumatoriadelosmaterialesquelaconforman,adicionalmentevanarecibiruna"cargaviva"correspondientealaspersonas,elviento,losmuebles,equipos,enseres,etc.queactuansobreellasentoncesestascargasdeberanbajaralterrenoparasersoportadas,paraellosediseanyconstruyenvigasyviguetasquetrasmitenestosesfuerzosamurosdecargay/ocolumnasquetrasmitenla
FirmaDiseoEstructural
IngenierosEstructuristas
Msinformacin
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cargaverticalmentealterreno,quelasrecibedeacuerdoconsucapacidadportante.Labajadadecargasestableceunasreasdeaferenciayunascaracteristicasespecialesparalaestructura,lacimentacinylareaccindelterreno.
BAJADADECARGASComoreglageneral,alhacerbajadadecargasdebepensarseenlamaneracomoseapoyaunelementosobreotroporejemplo(verlaFig.1.1),lascargasexistentesenunnivelsetransmitenatravsdelalosadeltechohacialasvigas(omuros)quelasoportan,luego,estasvigasalapoyarsobrelascolumnas,letransfierensucargaposteriormente,lascolumnastransmitenlacargahaciasuselementosdeapoyoquesonlaszapatasfinalmente,lascargaspasanaactuarsobreelsuelodecimentacin
EJEMPLODEBAJADADECARGAS
SEDAUNALOSADEAZOTEA(techo)YSEPIDE>TRANSMITIRLACARGAHACIALOSBORDESYENUNODEELLOSCONLACARGACALCULADADISEARUNAVIGADECONCRETOREFORZADO,ENCADAEXTREMO(ESQUINA)HAYCOLUMNASDE3MDEALTOTAMBIENDISEARLASCOLUMNASDECONCRETOREFORZADO:
ABCimentacionesCimentacionesProfundas Pilasde Cimentaciones
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contadorvisitas
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LOSADEAZOTEA
*******partesqueintegranlalosa:NEGRO:impermeabilizanteROJO:enladrilladoAMARILLO:entortadoGRIS:concretoAZUL:yesoNARANJA:tirol
DETERMINACINDECARGASUNITARIAS
PESOVOLUMTRICO(KG/M3)ESPESOR(M)W(KG/M2)
IMPERMEABILIZANTE:15KG/M3POR0.005M=0.075KG/M2ENLADRILLADO:1600KG/M3POR0.02M=32KG/M2ENTORTADO:1900KG/M3POR0.04M=76KG/M2CONCRETO:2400KG/M3POR0.10M=240KG/M2YESO:1500KG/M3POR0.015M=22.5KG/M2TIROL:35KG/M3POR0.015M=0.525KG/M2
CARGAMUERTA::371.1KG/M2(sumadetodoslosresultadosanteriores)SECONSIDERAUNACARGAVIVADE:170KG/M2(seproponedeacuerdoalaconstruccion)CARGAADICIONAL:40KG/M2CARGATOTALWT:581.1KG/M2(sumade371.1+170+40)
LOS581.1KG/M2ESLACARGAW(LOQUEPESACADAMETROCUADRADODELALOSA),LUEGOSEDEBERACALCULARLACARGAQUESETRANSMITEHACIALOSBORDESDELOSTABLEROSANALIZADOS,ESTECALCULOTOMAENCUENTAELAREATRIBUTARIAQUELECORRESPONDEACADABORDEDELTABLERO,SEDIVIDECADATABLERORECTANGULARENTRIANGULOSYTRAPECIOS(TRIANGULOSENLADOSCORTOSYTRAPECIOSENLADOSLARGOS).
AREASTRIBUTARIASTABLERORECTANGULAR
A1=LADOCORTO=5mA2=LADOLARGO=6m
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ElPESOENKGDELASDISTINTASAREASTRIBUTARIASSECALCULAMULTIPLICANDOLASUPERFICIEDECADAUNADEELLASPORELPESOWENKG/M2DELSISTEMA(ESDECIR,ELNUMERODEMETROSCUADRADOSMULTIPLICADOPORLOQUEPESACADAUNODEELLOS)DESPUSLODIVIDESENTRELALONGITUDDELTRAMOANALIZADO.
ENTONCESPARAESTETABLERO:
1.(AREATRIANGULO)(CARGAW)/LADOCORTO6.25X581.1/5=726.37KG/M
2.(AREATRAPECIO)(CARGAW)/LADOLARGO8.75X581.1/6=847.43KG/M
3.(AREATRIANGULO)(CARGAW)/LADOCORTO6.25X581.1/5=726.37KG/M
4.(AREATRAPECIO)(CARGAW)/LADOLARGO
8.75X581.1/6=847.43KG/M
yahorasinospropusieranoencargarandisearlavigadeconcretoreforzadoparalapartedeabajodondelacargaesde847.43ysiencadaextremohubieracolumnasquedariaasilavigaparaempezaradisear:yquedaunavigaempotradaconcargadistribuidade847.43kg/myyaconestotienesparaempezaradisearunavigadeconcretoreforzadoquesoporteestepesoetc.noolvidesrevisaralgunreglamentodeconstruccionantesdedisearlavigasiestasenMexicoelreglamentomasusadoeseldeldistritofederalosiestasenotropaisverificaalgunodetulocalidad.
(Cuandoladiseeslavigaencontraraslabaseyelperalte,lalongitudyalateniasypodrasencontrarelpesopropiodelavigaqueselosumarasaloyaexistente(comocargadistribuida)estoserviraparasacarelpesoquesoportaranlascolumnasyporlotantodespuesdisearlas.
Ahoraparadisearlascolumnas(acuerdatequehaycolumnasenlosextremos)osimplementesabercuantopesosoportanlascolumnastienesqueresolverlavigaempotradaconcargadistribuidaylasreaccionesqueobtengas(RayRb)seranelpesoquesoportaranlascolumnas
(Aquparalascolumnasnotomeencuentaelpesopropiodelavigadadoquenoladiseeesosequedadetarea,Jejejeperotusilotomarasencuentayacuandolohagas.Perodetodosmodosquedaclarocomoseresuelveconesteejemplo).
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entoncesresolviendotenemos:Reacciones=Ra=Rb=WL/2=847.43X6/2EntoncesRa=Rb=2542.29kg
EncontramoslasreaccionesRa=Rb=2542.29kgesascargassonlasquesoportaranlascolumnas,conestacargadiseamos(dimensionamos)lascolumnas(NOTA:TAMBIENTOMARENCUENTALOSMOMENTOSDEEMPOTRAMIENTOENESTEPASOPARADISEODECOLUMNAS,QUELOSOBTIENESENESTECASOCONLASIGUIENTEFORMULA=WL/12)noolvidesrevisaralgunreglamentodeconstruccionantesdedisearlascolumnas,siestasenMexicoelreglamentomasusadoeseldeldistritofederalosiestasenotropaisverificaalgunodetulocalidadYaunavesdiseadasyquesepasbienlasdimensionesdelascolumnaspodrastambiencalcularelpesopropiodelascolumnasesteselosumasalos2542.29yentoncesestepesolomandarasalacimentacion.
BAJADADECARGASENLOSASCONSISTEMADEVIGUETAYBOVEDILLA
veras,elsistemadevigetayBovedillaenvialascargashacialossentidosenqueseapoyenlasvigetas,tomandoencuentaelclaroquetienes,terecomiendoponerlasvigetasenelclarocorto,deestamaneraseramaseficientelabajadadecargas.
Enestetipodesitemasnosetrabajaporareatributariaporqueesincongruente,esdecirlasareastributariassirvenparatransmitirlascargasenlosasperimetralmenteapoyadas,esdecir,encuatrosentidos.
enlasareastributariasformastrapeciosotriangulossilosclarossoniguales,enlabajadecargasporelsistemasdevigetaybovedillaloquesehaceesdividirenDOSpartesigualeselareaytrasmitirestacarga
unitariaenlosapoyosdelasvigetas.
COMOLEHAGOPARAPROPONERUNACIMENTACIONSIYAREALIZELABAJADADECARGAS?
Miralacimentacindecualquierestructura,estenfuncindelaspropiedadesgeotcnicasdelsuelo,lascondicioneshidrulicas,ascomodelassolicitacionesestructurales(cargas,momentos,etc).
Deunamaneramuysimple(esosi,conservadora),esquelacargatotal(loquecalculaste(BAJADADECARGAS)deloselemtosestructurales,pisos,losas,columnas,muros,viguetas,etc,tinacos....),ladividasentreelreadecimentacinparasabercuantocargaracadazapatayaseaaisladacorridaoalgunotrotipodecimentacion.
Estoteproporcionarunesfuerzo(ton/m2)ydespusutilizaralgunadeteoradecapacidaddecargadelsuelo(Terzaghi,Meyerhof,oalgnreglamentolocal,esosi,losreglamentossonsumamentesconsevadores),despussetendraquecalcularlosasentamientosdiferidosascomoinmediatos.
Alguienpuededecirquelomsfcilseracolocarzapatasaisladasocorridas,peroparaestodebershacerunabajadadecargapormetrolineal,esdecirton/ml.ydimensionarlaszapatas.
CARGASESTRUCTURALES
Elsiguientecuadrosintetizalascargasquepuedenteneraccionsobrelasestructuras:
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CARGASENEDIFICIOS
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QUEDIFERENCIAHAYENTREUNEDIFICIODEPOCOSOMUCHOSPISOS???
Respuesta:Lacargasobreelsuelo(elsuelopuedeaguantarciertacargaymientrasmascargaelsuelo
podriacolapsar).
BAJADADECARGASDEUNEDIFICIO
EJEMPLODEBAJADADECARGASDEUNEDIFICIO
edificio:8nivelesde20mx20m
alturadepisoonivel:3m
numerodevigas(encadapiso):10de0.40cmx0.60cmy20mdelongitud
numerodecolumnas(encadapiso):16de0.40cmx0.40cmy3mdealtura
espesordelosa:0.20cm
pesovolumetricodelconcreto:2.4ton/m3
vigascolumnasylosasondeconcretoreforzado
volumendetrabes:10trabesx0.40x0.60=2.4
volumendecolumnas:16columnasx0.40x0.40=2.56
volumendelosa=0.20x20x20=80
CARGAMUERTA:
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pesodevigas:2.4x2.4x20=115.2
pesodecolumnas:2.56x2.4x3=18.43
pesodelosa:80x2.4=192
totaldecargamuerta:323.63ton
CARGAVIVA:
consideramos350kg/m2350x20mx20m(areadelalosa)=140000kgiguala140toncargavivatotal:140ton
ccargamuerta+cargaviva=465.63
calculototaldeledificio=465.63x8niveles=3725.04tonlaszapatasaisladas(lasqueestanconectadasconlascolumnasporlotantoson16)cargan:3725.04/16=232.815ton(estocargacadazapata)ylazapatascorridasocimentacioncorrida(sumadelperimetro)=80=(20+20+20+20))cargan=3725.04/80=46.563ton/ml(estocargapormetrolineal)
DIAGRAMADEBAJADADECARGASDEEDIFICIO
BAJADADECARGASENLOSASCONFORMAIRREGULAR
Parapasarlacargadelaslosashacialosbordesdeltableroyestostienenformairregularoalgoquesesalgadelonormalsehacelosiguiente:1.Setrazaunabisectrizysecortaelanguloalamitad(enlasesquinas).2.estetrazoanteriorsejunta(oseune)conotroprovenientedeotraesquinayasisucesivamentehastaquelalosaestedivididaofraccionadaenfiguras.3.Sesacaelareadelasfigurasqueresultendeestadivision4.estaareasemultiplicaporlacargaWdelalosa5.loquesalgadeestamultiplicacinsedivideentrelafranja(longituddelladoanalizado)alaquesevaamandarelpeso
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ejemplos1:ejemplo2:
BAJADADECARGAS
BAJADADECARGASHACIALACIMENTACION
Esteprocesosedesarrollamediantelasumadelascargaspormetrolinealquetransmiteuntablerohaciaelbordeanalizadoylascargaspormetrolinealquetransmiteunmuro.Esteprocesoserepitetantasvecescomopisossetengan.Enlafigurapuedeobservarselarepresentaciondelabajadadecargas.Enestecasolasumamencionadaserialasiguiente:
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Cargasobrecimiento:cargadeazotea+cargademuroplantaalta+cargalosaentrepiso+cargamuroplantabaja
Estacargasobrecimientoactuasobrelapartesuperiordelacimentacinydebeagregrseleelpesopropiopormetrolinealdedichacimentacin.Sirecordamosqueelobjetivodeestecalculoesdefinirlasdimensionesdelacimentacin,solopodemoshacerunaestimacindedichopesopropio,paralocualseconsideraaestecomounporcentaje(entre20y25%)delacargasobrelacimentacin:
Cargasobreterreno=(1.25)por(Cargasobrecimiento)
Estevaloreselqueserempleadoparacalcularlasdimensionesdelacimentacin.
COMOHACERCIMENTACIONESENINGENIERIACIVIL????
Primerotendriamosquesaberqueesexactamenteloquequeremoscimentar.Loprimeroquetienesquehaceresestudiarelterrenoconunestudiogeotcnico.Losmismosdelestudiogeotcnico,ensusconclusionesyrecomendacionesdecimentaciontediranaquecotaoprofundidadcimentaryconquesolucionestructural.Tambientefacilitandatosnecesariosparaelclculo:cargaadmisibledelsuelo,modulodebalastoyprofundidaddelnivelfreatico,asicomolascaracteristicasquimicasdelterreno,porsiesunterrenoagresivo,conloquetendriasqueutiliuzarunhormigon(concreto)resistenteespecialfrenteaestoscompuestos.Imaginatequeterecomiendancimentarconzapatascentrales.Elsiguientepasoesdeterminarlosesfuerzosalosquevaaestarsometida:elaxial,quedependedelpesoquesoportelazapata,elmomento,..etc.Conelaxialylacargaadmisiblesuelodelgeotecnico,sacaselanchodelazapata(B).Conelancho,sacaselcantodelazapata(h).Yconlasdiemnsionesdelazapatadeterminaselmomentodecalculo,parafinalmente,hallarenfunciondeste,laarmaduradetracciondelazapata.
Enunaconstrucciondeunnivelquieroconstruirunasegundaplanta(SEGUNDOPISO)peroparaestonecesitosabercomoempezaracalcularsimiestructuraexistenteesbuenaparasoportarlasegundaplanta(segundopiso)quepuedohacer?
Miraparaestotienesquetenerlosplanosdeelprimerpisoytuhacerloscalculosdeverquetantacargapuedensoportar,ohacereldiseodelsegundoyhacerbajadadecargasyasiversilaestructuraqueyaseencuentralasoportaysinobuscarunaformadedistribuirlaymandarlaalsuelo.Tambienterecomiendohacerunaevaluacindelsueloymirartuscimentacionesparachecarqueestenotengaasentamientosfuturos,yaqueaunqueahoritasoportatucasa,puedequeconlacargaadicionalestesufradehundimiento.
Estoyhaciendounatareadeunproyectodeunedificiode4nivelesperoquiesierasabercualesladistanciamaximaquepuedeexistirentredos
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columnas?
Laquetugustestupuedesponerhasta20metros,perorecuerdaqueestoincrementaelcosto,yelperalteefectivodetuviga,porloqueyanoseramuyestetico...peroestarcondicionadaaciertosfactores:
Amayordistancia,mayorperaltedelasvigasladistancia(luz)/10,11,12osegnseaelcasodeterminaresteperalte(alturadelaviga)esteperalteasuveztecondicionaunaditanciamnimadelpisoalfondodeviga(poraquies2.10,noseporall)asuvez,teexigeunaalturamnimadetecho/losa/cubierta/cielorasorespectoalpisoentoncesamayordistanciaentrecolumnas,mayorperalteyporlotantomayoralturadenivelanivel
Estorepresentamayorescostosdeestructuras,instalacionesycerramientos,escalerasmasprolongadas,etc
Cuandounavigaounalosaestanempotradasosimplementeapoyadas?
UnalosaounavigaestnSIMPLEMENTEAPOYADAScuandolosapoyos(losextremosenelcasodeunavigayloslateralesdelalosaenelsentidoenquetrabajalaarmadura)sonparedesomamposteraquenoimplicananclaje.
Alcontrario,estnEMPOTRADAScuandouno(omsdesuscostadosoextremos)formanpartedeotraestructuraquepuedeserunaviga(enelcasodelaslosas)ounacolumna(enelcasodelasvigas)
Haydiferentesgradosdeempotramiento,deacuerdoalacalidadycantidaddelosanclajes.
Otrarespuestapodriaser:ladiferenciaestenelprocesodeconstruccion.ejemplo,sivaciarasunavigajuntoconsucolumnaestaraempotradaporsermonoliticaconlacolumna,sebuscaalgodeestosdejandounosarranquesdelacerosimplementeapoyadaseriacomoconstruirlavigaaparteyponerladespues,
comoenalgunospuentes.
PORQUELOSCIMIENTOSESLAPARTEMASIMPORTANTEDECUALQUIERCONSTRUCCION(CASA,EDIFICIO,ETC)??????Loscimientoseslapartemasimportantedelosedificios,casas,etc,pornosertanfacilderemediarsusdefectoscomolosdelasdemaspartes.Paracimentarunedificiosehadecabarsisepuedehastalofirme,yalgomas,segnsejuzguenecesarioparasostenerelpesodelasparedes.Asiqueseencuentreterrenofirmeseapisonarabienparadarlemayorsolidez.Sobreestamaniobraseformaranportodalazanjaqueseallaabiertolasparedesdemamposteraconlapiedramasduraquepuedahallarse(siesquelacimentacinfuerademampostera).Cuandosehayandehacersotanos,esforzosouobligatorioqueloscimientosseanmuchomasanchosporquelasparedesomurosquehandesostenerlatierrapidenmayorgruesopararesistirelempujedelsuelodelcualseranvecinas.
cualessonlosdiferentestiposdelosasycualessonlosclarosquecadaunapuedelibrar?
LOSAMACIZA:Unalosamacizaesaquellaquecubretablerosrectangularesocuadradoscuyosbordes,descansansobrevigasalascualeslestrasmitensucargaystasasuvezalascolumnas.EstetipodelosaescomnmenteusadoenlaconstruccindecasashabitacinenMxico,porsersencillodeconstruir,
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econmicoyporserfcilmenteadaptableadiseosirregulares.SUSCLAROSMXIMOSSONDE36M2.LOSAALIGERADAONERVADA:sonaquellasqueformanvacosenunpatrnrectilneoquealigeralacargamuertadebidoalpesopropio.Estaslosassonmaseficientesquelaslosasmacizasyaquepermitentenerespesoresmayoressinaumentarelvolumendeconcretoconrespectoaunalosamaciza.CLAROSQUELIBRANHASTA100M2TRIDILOSA:estructuramixtadeconcretoyaceroquesecomponedeelementostubularessoldadosuatornilladosaplacasdeconexin,tantoenellechosuperiorcomoenelinferiorquegeneralmentesoncapasdeconcreto.LOSACERO:Eldetalledelalosaceroenuninconunatrabedeacero,enestecasounaviga"IPR",losdoselementosnosahorrantiempo,ademsdequesonmaterialesligeros..CLAROSQUEPUEDELIBRAR:VARIABLEDEACUERDOALCALIBREDELALAMINA.Sonmuchaslasformasdedividirlostiposdelosas,peronotepuedodesglosaraquitodo,esperohaberteayudado
fuente:andyyoshi
PARAQUESIRVENLOSCIMIENTOSDEUNACASA?Estossirvenparasoportaryrepartirelpesodelacasaenformauniformesobreelsuelo.
cualeslafuncionquetieneunavigaenunaestructura?Unavigaesunelementoestructuralhorizontalquesufuncinessoportarporloregularogeneralmentecargasuniformementerepartidasyqueactantransversalmentealaseccin,generalmentelosasomurosyquesonasuvezsoportadasporcolumnas.Debesoportarelementosmecnicosdeflexingeneralmenteysudiseodebepermitirencondicionesextremasantesdelafalla,deformacionestalesquesetengalaoportunidaddeevacuarelreaantesdelcolapso.Lasseccionesvarandependiendodelmaterialconquesernconstruidas,paraquedichomaterialseaelmnimonecesarioycumplaconlascondicionesdeusoyseguridad.Unavigadebeestardiseadaodimensionadaparasoportarperfectamentecualquiercargaprovenientedealgunmuro,losa,etc.Loselementosmascomunesdelasestructurassometidosalefectodelaflexionsonlasvigasylaslosas,siendolasvigaslasquetienenlaflexioncomoaccionprincipal,generalmenteacompaadadelaacciondelafuerzacortante.Encontramosalasvigasenedificios,puentes,estructurasindustriales,etc.Lasvigaspuedentenerunoovariostramosy,dependiendodeesto,sonllamadasvigasdeunclaroovigascontinuasrespectivamente.
NecesitosabercomoseconstruyeunacasaconunaestructuradeconcretoreforzadoSoyestudiantededibujoarquitectonico,ymepidenrealizarunasmodificacionesaunproyectodechalet,
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esoincluyemodificareldiseoestructuralquetiene(mamposteraestructural)ycambiarloporunodeconcretoreforzado.necesitosabertambiencomodebeserlacimentacion,comooenquematerialesdeberianserlosmurosdivisorios,etc...????????????????Enunsistemademamposteraestructural,losmurossonmurosdecargayalmismotiempoconformanelsistemaderesistenciassmicadelaedificacin.Estosmurostrasfierenlacargaavigasdecimentacinalolargodelabasedelmuro,yestasltimasocacionalmentetrasnfierencargaaunacimentacinenformadelosaflotanteespecialmentecuandoelterrenonoesmuyresistente.
Siserequierecambiarparcialmenteelmodeloestructuralparaabrirespaciosenlosmurosexistentesolograrreasmsgrandesdeuso,comodebeserelcaso,sedebenproveerelementosdeconcretoreforzadocomocolumnasyvigas(tambinllamadostrabes),sobrecimentacinenzapatas.Sedebebuscarquelarigidezdelaestructuraseconserveapesardelasmodificaciones,paraquesigasiendoresistenealossismosysedebeproveerloselementosnecesariosparasoportarlasnuevascargasdelaestructura,cargasadicionalesylascargasqueantessoportabanlosmuros.Lanuevaestructuradebefuncionardemanerconjuntaconlaexistente,demodoquesetengaunsistemaestructuraldetipomixto,silasnormasdeconstruccinlocaleslopermitendisearas.Lamodificacinnoessoloarquitectnicasinoestructuraldemodoqueparagarantizarlaseguridaddelaedificacin,serequiererevisarelmodelomatemticodeldiseoestructuraldemodoquesecumplaconladerivassmica,ydemscondicionesdediseoexigidasyrequeridasenlazonadeconstruccin.Esto,especialmentesilasmodificacionesestructuralessonimportantesloquedebeserdeterminadoporunespecialistaenestructuras.
Cuandolasmodificacionesnoimplicanelsistemaderesistenciassmicaoloafectanenmenorgrado,nosehacenecesariounarevisincomplejadelmodelomatemticoanivelestructural.Bastaconconocimientosbsicosdeestructuraparaproveerelementosdeigualrigidezenlaedificacinyquesoportenlasnuevascargasolasyaexistentes.
Paralacimentacinserequiereconocerlacapacidadportantedelsuelo,yevaluarlainteraccinsueloestructurademodoquelanuevaestructuraseaeficiente.Seguramentelosmsadecuadoesusarcimentacionestipozapataparacadacolumnayamarradasentreellasyalascimentacionesexistentes.
Losmurossepuedenusarencualquiermaterial,yaquedejandesermurosdecargaysolosirvenparasepararespacios.Perosedebetenerencuentaelpesodelosmismosparadisearlanuevaestructura.Unadelasdiferenciasprincipalesentremurosdecargayestructuradevigasycolumnasestaenlalibertaddedistribucininterioryaperturadeespaciosqueofreceutilizarunaestructuradecolumnasyvigas,mientrasquealutilizarmurosdecargalosespaciosestnmaslimitados.
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cuandodeboponer(ocadaquedistanciadeboponer)unavigaalconstruirunacasaparaquelaconstruccionseamuyresistente????lashabitacionesquetenganunalongitudde6a8metrosyunanchoaproximadode3metros,requierenunavigaquecruceelanchojustoalamitaddelcuarto,entoncessilavigatiene3metrosdelargoomenos,deberamedir15centimetrosdeanchoy20centimetrosdealtura.Silalosa(deconcreto)tieneunespesorde10centimetrosentoncesquedaran10centimetrosdelavigadentrodelalosaylosotros10centimetrosquedaranporabajodelalosa.Cuandolavigamidede3a4metrosdelargo,deberatener15centimetrosdeanchoy30centimetrosdealtura.
CUALESELOBJETIVODELDISEOESTRUCTURAL?Elobjetodediseodeestructurasconsisteendeterminarlasdimensionesycaracteristicasdeloselementosdeunaestructuraparaqueestacumplaciertafuncionconungradodeseguridadrazonable,comportandoseademassatisfactoriamenteunavezencondicionesdeservicio.Debidoaestosrequisitosesprecisoconocerlasrelacionesqueexistenentrelascaracteristicasdeloselementosdeunaestructura(dimensiones,refuerzos,etc.),lascargasquedebesoportarylosefectosquedichascargasproducenenlaestructura.Enotraspalabras,esnecesarioconocerlascaracteristicasaccionrespuestadelaestructuraestudiada.
Lasaccionesenunaestructura,sonlascargasalasquepuedeestarsometida.Entreestasseencuentran,porejemplo,elpesopropio,lascargasvivas,laspresionesporviento,lasaceleracionesporsismoylosasentamientos.Larespuestadeunaestructura,odeunelemento,essucomportamientobajounaacciondeterminada,ypuedeexpresarsecomodeformacin,agrietamiento,durabilidad,vibracion,.Desdeluego,larespuestaestaenfunciondelascaracteristicasdelaestructura,odel
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elementoestructuralconsiderado.Lacondicionmasimportantequedebesatisfacerundiseoesquelaestructuraresultantesealosuficientementeresistente.
CUALESSONLASACCIONESINTERNASQUEACTUANENLASESTRUCTURAS?
Lasaccionesinternasson:1.compresion2.tension3.torsion4.cortante
acontinuacionsepresentauncuadroconloselementosestructuralesmasimportantesysusaccionesinternas:
DIAGRAMACONPRINCIPALESELEMENTOSDESOPORTEDEUNAESTRUCTURA(QUEPODRIASERDEUNACASAOALGUNAOTRAEDIFICACION)
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Todoedificiodebeconstardetrescosas:
Solidez,comodidadybellezacircunstanciasqueledalaingenieriaylaarquitecturapormediodelaordenacionydisposiciondelaspartesquelecomponen,lasquereglaconellajustaproporcionquepidenladecoracionylaeconomia.
QUEMANTENIMIENTONECESITAUNACASADE50AOS?
Primerohacemosunarevisinocular,observaquelehacefalta,reparacindemuros(cuarteaduras,grietas,humedad),pisos(grietas,mosaicoimcompleto),techoolosa(verificacuidadosamenteelestadodelaslosas),.Revisasilaconstruccionesabasedemurosdecargaosiestahechaabasedeunsistemaestructuraldevigasycolumnasentoncesrevisaenqueestadoseencuentratodoesto.Revisalapinturaen(muros,plafones,herrera),revisaventanasdesoldadas,puertas,cristales.Despushacerunarevisindeinstalaciones,pruebacadaunadelasinstalaciones:Hidrulica:Observarquenohayafugas,llavesdelavabos,ducha,lavaderoyfregadero,herrajesdelinodoro,conexionesyfuncionamientodelboiler,deltinaco,etc.Sanitaria:Quenohayacoladerasrotasofaltantes,quecorracorrectamenteeldesagehastalacalle,salidasdecadamueble(w.c.,ducha,lavabo,fregadero,lavadero)enpocaspalabrasquenoestetapadoeldrenaje.Elctrica:Contactos,apagadores,centrodecarga.
Vehaciendounalistadetodoslosdesperfectosqueencuentresyeseseraelmantenimientoquerequerirlacasa.
EJEMPLODEBAJADADECARGAS
Determinelacargaquesoportalavigadeestediagramaqueacontinuacionsepresenta(NOTA:LAFIGURAESTAPERIMETRALMENTEAPOYADASOBREVIGAS):
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Primerodeterminamoslacargadelalosapormetrocuadrado(cargamuerta+cargaviva)deacuerdoalascapasquetengalalosa,estascapaspudenvariardesdequeeslapuralosaotambientieneimpermeabilizanteodependedecadacasoaquiacontinuacionpresentolascapasqueyopropuseparadeterminarlacarga(cargamuerta+cargaviva):
Los671kg/m2eslacargaW(LOQUEPESACADAMETROCUADRADO)delalosa.Elpesoseleponeindividualmenteacadatablero:
Luegosedeberacalcularlacargaquesetransmitehacialosbordesdelostablerosanalizados.Estecalculotomaencuentaelareatributariaquelecorrespondeacadabordedeltablero,sedividecadatableroentriangulosytrapecios.triangulosenladoscortosytrapeciosenladoslargos.
Elpesoenkgdelasdistintasareastributariassecalculamultiplicandolasuperficiedecadaunadeellas
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porelpesoWenkg/m2delsistema(esdecir,elnumerodemetroscuadradosmultiplicadoporloquepesacadaunodeellos)ydespuessedivideentrelalongituddeltramoanalizado.analizando:TABLERO1:
1.(AREATRIANGULO)(CARGAW)/LADOCORTO6.25X671/5=838.75KG/M
2.(AREATRAPECIO)(CARGAW)/LADOLARGO8.75X671/6=978.5KG/M
3.(AREATRIANGULO)(CARGAW)/LADOCORTO6.25X671/5=838.75KG/M
4.(AREATRAPECIO)(CARGAW)/LADOLARGO8.75X671/6=978.5KG/M
TABLERO2:
1.(AREATRIANGULO)(CARGAW)/LADOCORTO4X671/4=671KG/M
2.(AREATRAPECIO)(CARGAW)/LADOLARGO8X671/6=894.6KG/M
3.(AREATRIANGULO)(CARGAW)/LADOCORTO4X671/4=671KG/M
4.(AREATRAPECIO)(CARGAW)/LADOLARGO8X671/6=894.6KG/M
Yatenemoslacargapormetrolinealenperimetrodetablerosdelosa,ahoraparasabercuantoesloquecargalavigasolosetienequesumar978.5y894.6yesoseraelpesoqueestarasoportandoesaviga.
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yaconesacargapodriamosllegaradisearodimensionarlavigasacarsubaseysualturaestosiesqueladisearasenconcretoreforzadoolaseccionmasadecuadasiesquefueradeacero.
COMOPODRIAPROPONERUNGRUESOODIAMETROPARAUNACOLUMNADESECCIONCIRCULARDEFORMARAPIDASINHACERCALCULOSYCONUNGRADODECONFIABILIDADRELATIVAMENTEALTO????????
Lapracticamasordinariadehacerestodesdelostiemposdelaantiguaromaesdividiendolaalturaquetendralacolumnaentre8.ejemplo:silaalturadelacolumnafuerade3metroslodividesentre8estadivisionseriaiguala:0.375metrosloqueeslomismoa37.5centimetrosdediametroparaesacolumnade3metrosdealtura.
EJEMPLODEBAJADADECARGAS
Calculecuantacargasoportalacimentacindelladoinferiorizquierdo,deacuerdoaldiagramamostrado:
Lasmedidasdelalosayelmuroquesoportalalosasedanacontinuacion:
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Primerodeterminamoslacargatotaldelalosa:
Estacargawdelalosaeslaqueposteriormentemandaremoshacialosbordes:
Despusdividimoslalosaenareastributariasparaconocercomovarianlascargasencadaborde:
Ahoracalculamoslacargaquelalosatransmitealoscuatrobordesolados:
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1.(areatriangulo)(cargaW)/ladocorto=(4x427)/4=427
2.(areatrapecio)(cargaW)/ladolargo=(8x427)/6=569.33
3.(areatriangulo)(cargaW)/ladocorto=(4x427)/4=427
4.(areatrapecio)(cargaW)/ladolargo=(8x427)/6=569.33
Ahoradeterminaremoselpesodelmurodetabiquedelasiguienteforma:
AHORAPARAPODERSUMARLACARGADELMUROCONLOS427kg/mSETIENENQUETENERAMBASCANTIDADESENLASMISMASUNIDADESPORLOQUETENDREMOSDIVIDIRLOS2700kgENTRECUATROMETROSQUEESLALONGITUDDELACIMENTACIONCORRIDAPORLOTANTOESTOQUEDAASI:2700kg/4m=675kg/m
ENTONCESAHORASIPODEMOSSUMARLASCARGAS:
PORLOTANTOLACIMENTACIONCORRIDADEESELADOCARGA1102kg/mYLOPONEMOSENLASIGUIENTEIMAGENASI:
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YAHORASISEQUISIERACONOCERCUANTOCARGALACIMENTACIONDELFRENTEDELACASASEHACELOSIGUIENTE:
NOTAYASESABEQUEELESPESORDELMUROESDEO.15mentonces:
MEDIDASDEESPACIODEJADOPARAPUERTA:
1.2mDELARGO
2.3mDEALTURA
0.15mESPESOR
MEDIDASDELESPACIODEJADOPARAVENTANA:
0.8mDELARGO
0.7mDEALTURA
0.15mESPESOR
PASOUNO:SACAMOSELVOLUMENDELMUROCOMOSINOEXISTIERANLOSESPACIOSABIERTOSPARAPUERTAYVENTANAASI:
3mx6mx0.15m=2.7m3
PASO2:SACAMOSELVOLUMENDELOSESPACIOSDEJADOSPARAPUERTAYVENTANAYDESPUESLOSSUMAMOSASI:
PUERTA:1.2mx2.3mx0.15m=0.414m3
VENTANA:0.8mx0.7mx0.15m=0.084m3
SUMADEAMBOS:0.498m3
PASOTRES:RESTAMOSALRESULTADODELPASOUNOEL
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RESULTADODELPASODOSASI:
2.7m3menos0.498m3=2.202m3
PASOCUATRO:MULTLIPICARELRESULTADODELPASOTRESPORELPESOVOLUMETRICODELTABIQUEQUEES1500kg/m3ENTONCES:
1500kg/m3x2.202m3=3303kg
QUINTOPASO:DIVIDIMOSRESULTADODELPASOCUATROENTRELALONGITUDDELACIMENTACIONCORRIDAQUEESLAMISMAQUELADELMUROOSEASEISMETROS:
3303kg/6m=550.5kg/m
YAESTERESULTADOBASTARASUMARLEELPESOQUEMANDALALOSAAESELADOQUEESUNACARGADE:569.33kg/mYCONESTOCONOCERCUANTOPESOSOPORTAESACIMENTACIONCORRIDAASI:
YENTONCESLACIMENTACIONDELFRENTEDELACASAESTARACARGANDO1119kg/mYYACONESTACARGALEPODEMOSEMPEZARADARDISEOALACIMENTACIONCLAROCONOCIENDOTAMBIENLASPROPIEDADESDELSUELO.
DETERMINACIONDEPESOPROPIODEUNAVIGADECONCRETOREFORZADO
PASO1(PESOVOLUMETRICO)X(BASE)X(ALTURA)
PASO2(RESULTADODEPASO1)X(LONGITUGDELAVIGA)
EJEMPLO:
SETIENEUNAVIGADE:0.40mDEALTURA,0.15mDEBASEY4mDELONGITUD,CALCULEELPESOPROPIODEESTAVIGA.
SOLUCION:
PASO1____(2400)x(0.15)x(0.40)=144kg/m
Paso2_____(144kg/m)x(4m)=576kg
Entoncesestavigapesa:576kg
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DETERMINACIONDELPESODEUNACOLUMNADECONCRETOREFORZADO:
EJEMPLO:SETIENEUNACOLUMNADEO.40mDELARGOPOR0.30mDEANCHOY3mDEALTURADETERMINEELPESODEESTACOLUMNA:PASO1:PESOVOLUMETRICOCONCRETOxLARGOXANCHOPASO2:RESULTADODEPASO1xALTURAENTONCES:PASO1:2400kg/m3x0.40mx0.30m=288kg/mPASO2:288kg/mx3m=864kgELPESODELACOLUMNAESDE864kg
DETERMINACIONDELPESODECIMIENTOSDEMAMPOSTERIA
Asisehace:Paso1:pesovolumtricomamposteraporareadelaseccintrapecialdelcimientoPaso2:resultadodepaso1porlongituddelcimientoEjemplo(guiarseconeldibujo):Setieneuncimientodemamposteraconlassiguientescaractersticas:H=1.10m,
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B=O.80m,C=0.30m,L=6mPaso1:2600kg/m3por(0.8+0.30/2)(1.1)=1573kg/mPaso2:1573kg/mpor6m=9438kgEntoncesestacimentacindemamposterapesa:9438kg
DETERMINACIONDELPESODEUNAZAPATAOCIMENTACIONCORRIDADECONCRETO
Paradeterminarelpesodeunazapataocimentacincorridasesiguenestospasos:Paso1:pesovolumtricoconcretoporareadelaseccindelazapataPaso:2:resultadodepaso1porlongituddelazapatacorrida(medidasenmetros)NOTA:parasacarelareadelaseccindelazapataserecomiendadividirlaseccincomosemuestraacontinuacin(yasisermasfcilsacarlasareassobretodosilosclculosloshacesmanualmente):
Yateniendolasareasde1,2y3lassumasparaasiobtenerelareadelaseccinyentoncesahorasiregresaalospasos1y2.
DETERMINACIONDELPESODEUNAVIGADEACERO
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paso1:sacarelareadelaseccionpaso2:resultadodepaso1porlongitud(medidasparapaso1y2enmetros)paso3:resultadodepaso2porpesovolumetricodelaceroqueesde7850kg/m3serecomiendadividirlaseccionenfigurasconocidasparadeestaformafacilitarelcalculodelarea
DETERMINACIONDELPESODEUNMURODETABIQUEHUECODECERAMICAEXTRUIDA
Paradeterminarelpesodeunmurodetabiquehuecodeceramicasehacelosiguiente:paso1:espesordelmuroxalturadelmuroxlongituddelmuro(todoenmetros)paso2:resultadodepaso1porpesovolumetricodeltabiquehuecodeceramicaqueesde900kg/m3yyaconesoobtenemoselpesodeestemuro.
DETERMINACIONDELPESODEUNAVIGAY/OCOLUMNADEMADERA
Paradeterminarelpesodeunacolumnaounavigademaderasehaceigualalomejorlounicoquecambieseasuseccionseamasgrande.
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paso1:areadelaseccion(basexaltura)paso2:resultadodepaso1porlongitud(medidasdepaso1ypaso2enmetros)paso3:resultadodepaso2porpesovolumetricodelamaderaquepuedevariarocambiardeacuerdoaltipodemaderaquesepretendausar.pesosvolumetricosdealgunasmaderas:alamoseco:590kg/m3caoba:1000kg/m3fresno:950kg/m3ocote:800kg/m3oyamel:650kg/m3pinosaturado:1000kg/m3palmarealseca:700kg/m3
DETERMINACINDELPESODE3METROSCUBICOS(m3)DEARENA
Vamosasuponerqueesarenasaturadaporlotantosupesoesde2ton/m3entonces:3m3X2ton/m3=6tonrespuesta:3m3dearenasaturadapesan6toneladas
DETERMINACINDELPESODEUNALOSADECONCRETOREFORZADO
Primerpaso:L1porL2paraestotomamoscomovaloresdeL1yL2deunmetroporlotanto1mX1m=1m2segundopaso:resultadodepaso1porespesordelosaenestecasoelespesorlotomaremosde0.10metros.porlotanto:1m2X0.10m=0.1m3tercerpaso:resultadodepaso2porelpesovolumetricodelconcretoreforzadoqueesde2400kg/m3porlotanto:0.1m3X2400kg/m3=240kgyyaesta.aunqueclaroesusualquesedigaqueestepesode240kgesparaunmetrocuadrado.
DETERMINACIONDELPESODEUNALOSADEVIGUETAYBOVEDILLA
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Primeronecesitamosconocerelpesovolumetricodeloselementosyestosson:concretovigueta:2400kg/m3bovedilla:2200kg/m3Elpesopormetrodecadaelementoes:pesodevigueta:21kg/mpesodebovedilla:12kg/m(estoesloquepesacadaunidaddebovedilla)porlotanto,sicaben5bovedillasenunmetrotenemosque:
12x5=60kg/mdebovedillayluegoque:pesoviguetas=21x2=42kg/mporlotantoelpesoenunareade0.70m2esde60+42=102kgacontinuacionotraimagendelaseparacionentreviguetasdondevanlasbovedillas:
ahoraquesiloquequeremosesconocerelpesodeestesistemadeviguetaybovedillaparaunmetrocuadradosehacelosiguiente:CALCULANDO1m2DELOSADEVIGUETAYBOVEDILLA:
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comoobservasenlaimagensehaceesatablitaparafacilitarelcalculoveguiandoteconlasotrasimagenesparacuestiondemedidas,ytambiencomoseobservaalgunosvaloressesacanconproporcionesdelascualesdespejasXyobtieneselvalor,entoncespesodelalosadeviguetaybovedillaesde176kg/m2.Esbuenoaclararqueexistendiferentesperfilesdeviguetaybovedillaconlocuallospesosymedidasdeloselementoscambian,peroelprocedimientoeselmismo.
EJEMPLODEBAJADADECARGAS
determinarelpesoqueestemuro(queseledejounespacioparaunaventana)letransmitealacimentacin.Suponerquelasmedidasdelmuroson:Largodemuro:3metrosAltodelmuro:3metrosEspesordelmuro:0.15metrosYlasmedidasdelespacioparalaventanason:Largo:1.3metrosAltura:0.8metrosEspesor:0.15metrosPesovolumetricodeltabique:1500kg/m3SOLUCION:Primerpaso:sacamoselvolumendelmurosintomarencuentaelespacioparalaventana(comosiestenoexistiera)3mX3mX0.15m=1.35m3segundopaso:sacamoselvolumendelespaciodelaventanaunicamente1.3mX0.80mX0.15m=0.156m3tercerpaso:restamoselresultadodelpasounomenoselresultadodelpasodos1.350.156=1.194m3cuartopaso:multiplicamoselpesovolumetricodelmurodetabiqueporelresultadodelpasotres1500kg/m3X1.194m3=1791kgQUINTOPASO:Dividir1791kgentrelalongituddelmuroqueeslamismadelazapataocimentacion
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corridaasi:1791kg/3mporlotanto1791kg/3m=597kg/mporlotantoestacimentacionozapatacorridacarga597kg/m
EJEMPLODEBAJADADECARGAS
Enlaplantaestructuralorganizadacomoindicalafigura,determinaremoslacargaqueactaenlasvigasV3x,V4x,V1y.Lastresvigassehandimensionadoconb=20cmyd=60cm
Elclculodelasreaccionesdeambasvigasesmuysimple,porquetienencargassimtricas,oseaquecadaunodelosapoyossehacecargodelamitaddelascargasverticales.
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UnavezencontradoelvalordelasreaccionesdeapoyodecadaunadeestasvigasestamosencondicionesdeanalizarlasreaccionesdelaV1y
LaV1ytienedoscargaspuntualesprovenientesdeV3x(8,36t)ydeV4x(6,79t)perotieneunacargadistribuida,supesopropioquealserunavigadelamismaseccinquelasanterioresvale2,09t/m(nota:eneldiagramadelaV1ydiceq=0,29t/mperoes2,09t/m)
ParacalcularlasreaccionesverticalesdeV1yseempleaunaecuacindeequilibrioenelplano:lademomentos
(para la HB se sigue el mismo razonamiento que en las anteriores)
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ESQUEMA DE BAJADA DE CARGAS
EJEMPLO DE BAJADA DE CARGAS
Dividir la losa y el volado que aparecenacontinuacion en susrespectivas areas tributarias de acuerdo alo forma que mejorconvenga para de esta forma conocer cuanta carga soportan lasvigas mostradas y en consecuencia disearlas o dimensionarlas.
Primero proponemos una viga extra justo en medio del claro de la losaestopor cuestion de seguridad estructural.
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Luego dividimos la losa y el volado en areas tributarias. En el caso delvolado se puede ver que su peso se reparte en tres lados que son los quesoportan su carga, por eso se dividio asi
Ya con esto estamos listos para mandar la carga a los costados osea a lasvigas
EJEMPLO DE BAJADA DE CARGASdividir la losa de la imagen en sus respectivas areas tributarias con el fin demandar las cargas a las vigas de los costados
como se puede ver el volado solo es soportado por uno de los lados y nose puede por lo mismo dividir en areas tributarias , por lo tanto toda sucarga se va a mandar a esa viga. ( osea que el area total del volado seva para ese lado).
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ya con esto estamos listos para mandar la carga a los costados, la vigaesa que sostiene al volado debera ser mas resistente por que soporta alvolado y al triangulo de la losa
EJEMPLO DE BAJADA DE CARGASEn la siguiente imagen hay dos losas, ya esta la distribucion de areastributarias, lo que se necesita saber es como quedaria representada laviga esta a la que le llega el peso de las dos losas en 3 metros solo carga lode una y en los otros tres carga lo de dos losas
esta viga no solo carga el trapecio de la losa mas grande si no que la losachica le aporta el triangulo en esos 3 metros le aportan carga dos losasesto quedaria:
por lo tanto esta viga en tres metros esta cargando mas carga debido a lacontribucion de dos losas y en los otros 3 metros solo carga lo de una
EJEMPLO DE BAJADA DE CARGASCASO TINACO: como quedara esta viga representada si aparte de cargarlas losas carga un tinaco???
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primero dividimos las losas en areas tributarias y bueno este paso LOSALTAMOS VAMOS A SUPONER QUE YA HEMOS MANDADO LAS CARGAS DELAS LOSAS A LA VIGA.
para conocer la carga que el tinaco le va a mandar a la viganecesitamos conocer todo el peso que va a ejercer de esta forma: ( elpeso de la base y el peso propio del tinaco me los invente pero bueno,espero que no importe y que quede claro el concepto, DE TODAS FORMASESTA ES LA MANERA DE HACERSE.
este peso total del tinaco (w) es la carga puntual que estara justo enmedio de la viga y por lo tanto la viga soportara una carga repartida delas losas y una carga puntual proveniente del tinaco.
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y asi quedaria la viga lista para lo que sigue.
EJEMPLO DE BAJADA DE CARGASComo se dividiria una losa en areas tributarias si en todos los lados miden lomismo, (osea es un cuadrado) ???
y asi quedaria debido a que todos los lados al medir lo mismo se repartenigual cantidad de losa, quiere decir que se dividiran igual carga de la losa.
EJEMPLO DE BAJADA DE CARGASComo se dividiria en areas tributarias la siguiente losa??? observe bien lasmedidas de la losa:
aestetipodelosaseleconocecomolosaenunsentidoestosesabeporquealdividirelladolargoentreelladocortodelalosadaunresultadomayora1.5yalsermayora1.5seconsideralosaenunsentido,entoncesenestetipodelosalascargasbajannicamenteporlosladoslargosdelalosa.
EJEMPLO DE BAJADA DE CARGASDel esquema que aperece a continuacion se quiere conocer que cargassoportaran las vigas 1 y 4 y en base a esto poderles dar una dimension un
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diseo adecuado (las dos vigas miden 12 metros).
se hacen las divisiones en areas tributarias y aqui suponer que ya se hanmandado las cargas respectivas de las losas a los costados llamense vigas.suponer ese paso como ya hecho
Ahora como puede verse en la imagen las reacciones de las vigas 2 y 3pasaran a ser cargas puntuales de las vigas 1 y 4 por lo que las vigas 1 y 4no solo tendran la carga uniforme repartida proveniente de las losas si noque tambien tendran estas cargas puntuales.
y asi quedarian cargadas estas vigas ya con esto estan listas para que seles de dimension adecuada para soportar estas cargas.
EJEMPLO DE BAJADA DE CARGAS dividirlaslosasdelsiguienteplanoenreastributarias:
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yasiquedarianlaslosasdeesteplanodivididasenreastributariasyalistasparacontinuarconelprocedimientodebajadadecargasestoclarosuponiendoquelaslosasestnperimetralmenteapoyadas
EJEMPLODEBAJADADECARGASQUEESLOQUECARGALAVIGADEELSIGUIENTEDIBUJO???
Esavigasoloestariacargandolacargatriangulardelalosade3X2metrosyaquelalosade4X2metrosesunalosaenunsolosentidoynobajacargaporlosladoscortossoloporloslargos
EJEMPLO DE BAJADA DE CARGAS ( LOSA DEVIGUETA Y BOVEDILLA)De la losa de vigeta y bovedilla que se presenta acontinuacion mandar sucarga hacia los lados largos esto debido a que las losas de vigueta ybovedilla trabajan en un sentido.
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Cabeaclararqueensistemasdelosasprefabricadas,comoViguetayBovedilla,laslosassinexcepcionseconsideranENUNSOLOSENTIDO,bajandocargasporlosladoslargos.acontinuacionsemuestralaimagendelperfilutilizadodeviguetaybovedilla:
enlasiguienteimagensemuestraladiecciondelasviguetas(lascargasbajarandeacuerdoaladireccindelasviguetas)ylasdimensionesdelalosadeviguetaybovedillaconlaquesetrabajaraenesteejemplo:
ahoraprocederemosacalcularlacargadelalosa:(elpesodelsistemasecalculaarribaenunejemplollamadodeterminaciondelpesodelosadeviguetaybovedilla,lacargavivaseconsiderocomosienunfuturoestalosafueraaserunentrepiso)
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AHORAparamandarestacargade412kg/m2hacialosladoslargossehacelosiguiente:
paso1:sacarelareadelalosa4mX5m=20m2
paso2:aplicaroutilizarestaformula:W=(CARGAxAREALOSA)/2
USAMOSLAFORMULA:W=(412X20)/2=4120kg(sedivideentredosprecisamenteparaquecadaladolargotengalamitaddelacarga)
paso3:estos4120losdividesentrelalongituddelosladoslargososeaentre5metrosentonces:4120/5=824kg/mestoquieredecirquecadaladolargoestaracargando824kg/m
yobviamenteestocargarancadavigasiesqueexistieravigaenesosladoslargos
ycomosepuedeverenlaimagencadaladolargocarga824kg/menestetipodesistemaqueseconsiderandeunsolosentidosesuponequelosladoscortosnocargan,ahorasienlosladoslargosexistieranvigassoportandolalosaestoquedariaasi:
yyaconestacargadistribuidayasepodriainiciarelcalculoparadarlediseoaesa
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viga.
EJEMPLODEBAJADADECARGAS(ARCOSIMPLE)
Delsiguientediagramadeunarcosimplemencionecuantacargaestaransoportandolaszapatasocimentacionestoconelfindediseardichacimentacion.
parasaberlacargaqueletransmiteestearcoalacimentaciontendremosqueconocersusreacciones:
estasreccioneslasmandamoshacialacimentacionyyaconestasvamosapoderempezaradisearlasdimensionesdelazapataocimentacion,claroestotambienconociendolaspropiedadesdelsuelodondeestaran.
EJEMPLODEBAJADADECARGAS
Delasiguientefiguraquesepresentaacontinuacionmostrarcualseriasusareastributariasestoconelfindediseardedarlesuntamaoadecuadoalasvigasde
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estasuertedediseoarquitectonico.
ydividiriamoslalosadelasiguientemaneradetalformaquetodaslasvigastenganunaparteigualdelosayestoestebienproporcionado:
yesoesloquecargariacadavigasisellegaraahaceralgocomoesto.
EJEMPLODEBAJADADECARGAS(LOSAENUNSENTIDO)
Calcularcuantacargasoportalacimentacioncorridadelfrentedelacasitaquesemuestraacontinuacioncomosepuedevereneldibujolalosaporlasmedidasquetieneesunalosaenunsolosentido.
Primerocalcularemoscualeslacargapormetrocuadradodelalosaasi:
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yateniendoestoprocedemosaCALCULARLALOSAENUNSOLOSENTIDOcomoyasesabelaslosasenunsolosentidobajancargasporlosladoslargosentonces:
PASOUNO:utilizarformulaW=(cargalosaxareadelosa)/2entonces:
W=(280kg/m2x15m2)/2=2100kg(sedivideentredosprecisamenteporexistirdosladoslargosenlalosaobvio).
PASODOS:dividirresultadodepasounoentrelalongituddelosladoslargososeaseismetrosasi:
2100kg/6m=350kg/m
estoquieredecirquecadaladolargodelalosaestaracargando350kg/m
AHORACALCULAREMOSELFRENTEDELACASA(MUROCONESPACIOPARAPUERTA)espesordelmuro=0.15mMedidasdelespaciodejadoparapuerta:altura:2mlongitud:1.2mespesor:0.15m
PASOUNO:sacamosvolumendelmurocomosinoexistieraelespaciodejadoparalapuertaasi:
6mx3mx0.15m=2.7m3
PASODOS:sacamoselvolumendelespaciodejadoparalapuertaasi:
2mx1.2mx0.15m=0.36m3
PASOTRES:lerestamosalresultadodelpasounoelresultadodelpasodosasi:
2.7m3menos0.36m3=2.34m3
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PASOCUATRO:multiplicamosresultadodepasotresporelpesovolumetricodeltabiquequeesde1500kg/m3asi:
2.34m3x1500m3=3510kg
PASOCINCO:dividimosresultadodepasocuatroentrelalongituddelacimentacioncorridaoseaseismetrosasi:
3510kg/6m=585kg/m
yahorayalounicoquetenemosquehaceressumarlacargaprovenientedelalosaqueesde:350kg/mconelresultadodelpasocincoosea585kg/mentonces:
350kg/m+585kg/m=935kg/m
yestos935kg/mesloquecargalacimentacioncorrida.cabeaclararquelacimentacionqueestaenelladocortodondemide2.5mesacimentacionsolocargaraelpesodelmurode:3mdealtura,2.5mdelargoy0.15mdeespesor,porquelalosadeeseladonotransmitecarga.
EJEMPLODEBAJADADECARGAS
Cuantacargasoportalacimentacion???
antesquenadamencionoquelasmedidasdeloselementossoninventadaspormiperoelprocedimientosepuedeajustaraotrasmedidas.
elespesordelmuroesde0.30mporlotantoelvolumendelmurosincontarlaexistenciadelespaciodejadoparaventanasesde4mx3mx0.30m=3.6m3entocesinicia:
lasmedidasdelosdosespaciosparaventanassoniguales:
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largo:0.45m
altura:o.55m
espesormuro:0.30m
porlotantosuvolumenesde2(0.45mx0.55mx0.30m)=0.148m3
estevolumenselorestamosalvolumendelmuro:3.6m3menos0.148=3.452m3
ahoraestelomultiplicamosporelpesovolumetricodelamamposteriaqueesde2600kg/m3
entonces:2600kg/m3x3.452m3=8975.2kgyyaconestotenemoselprimerpesoqueconsideraremos.
ahorapasamosacalcularelpesodeloscerramientosdeventana.
lasdimensionesdelcerramientodeventanason:
peralte:0.15m
base:0.30m
londitud:0.85m
portantosuvolumenesde:0.15mx0.30mx0.85m=0.03825m3
ahoraestevolumenlomultiplicamosporelpesovolumetricodelconcretoreforzadoqueesde2400kg/m3entonces:
0.03825m3x2400kg/m3=91.8kgycomosondoscerramientosdeventana
entonces:91.8kgx2=183.6kgentoncesaquiyatenemosotropesoaconsiderar.
ahorapasaremosacalcularelpesodeladalaocadena:
lasdimensionesdeladalaocadenason:
peralte:0.15m
base:0.30m
longitud:4m
entoncescalculamossuvolumen:0.15mx0.30mx4m=0.18m3
ahoraestevolumenlomultiplicamosporelpesovolumetricodelconcretoreforzado
asi:2400kg/m3x0.18m3=432kgyconestoyaobtuvinoselultimopesoaconsiderar
ahoravamosasumartodoslospesosqueobtuvimosasi:
8975.2kg+183.6kg+432kg=9590.8kg
yaporultimodividiremosestos9590.8kgentrelalongituddelacimentacioncorridaqueesde4masi:
9590.8kg/4m=2397.7kg/m
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ENTONCESLACIMENTACIONCORRIDACARGA:2397.7kg/m
BAJADA DE CARGAS DE STONEHENGE
Para saber cuanto peso le transmiten los bloques de piedra a lospilares pues basta con: 1. obtener el peso propio del bloque superiorque lo podemos visualizar como si fuera una viga, esto claro con elpeso volumetrico de la roca y con las dimensiones del bloque.
2. este peso pasara a representar una carga distribuida, sobre comoya observaste es una viga simplemente apoyada
3. las reacciones de los apoyos que obtengamos de esta viga es lacarga que estaran soportando los pilares del stonehenge.4. Como se puede ver en la imagen los pilares no estan anclados oempotrados sobre el suelo, solo estan apoyados, entonces para saber elpeso total sobre el suelo que transmite cada una de estas formacionesbasta con sumarle a la carga de la reaccion encontrada anteriormente elpeso propio del pilar.
EJEMPLO DE BAJADA DE CARGASComo se dividiria en areas tributarias una LOSA PLANA CIRCULAR DECONCRETO REFORZADO si toda su circunferencia esta apoyada sobre unmuro de carga??? Se dividiria a la mitad (en dos partes iguales), para quede esta forma la carga de la losa plana circular se repartaigualitariamente o equitativamente en todo el muro de carga.
EJEMPLO DE BAJADA DE CARGASCUPULAvemos una construccion ya hecha con techo en forma de cupula, cuanta
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carga soportara la cimentacion??????
Lo que tenemos que hacer es esto:1.bajar carga de cupula al muro2. calcular la carga del muro , una vez hecho esto se la sumamos a la dela cupula para obtener una carga total que es la que soportara lacimentacion.PASO 1: obtener la carga de la cupula para eso tenemos los siguientesdatos:radio de la cupula: 8 metrosaltura de la cupula: 8 metrosespesor de la cupula: 0.30 metrosentonces ocupamos la formula del casquete esferico para obtener elVOLUMEN con la siguiente formula: ( esta en la imagen )
donde:h=alturayr=radio
sacamosprimeroelvolumenconh=8yr=8estonosdaunvolumen=1071.78m3
ydespuessacamoselvolumenrestandolealaalturayalradio0.30queesdelespesor
entoncesconh=7.7yr=7.7nosdavolumen=955.67m3
ahoraparaobtenerelvolumendelacupularestamoslosresultados
VOLUMENDELACUPULA=1071.78menos955.67=116.11m3
ahoravamosasuponerquelacupulaseconstruyodeconcretoreforzadoentoncescalculamossupesosisabemosqueelpesovolumetricodelconcretoreforzadoesde2400kg/m3
PESODECUPULA:116.11m3x2400kg/m3=278664kg
ahoracalcularemoslacircunferenciaenlaqueestaraapoyadalacupula:
circunferencia=xdiametro=3.14x16m=50.24metros
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luegocomolacargadelacupulasetienequerepartirigualentodoelmurohacemosesto:
278664kg/50.24m=5546.65kg/m
estos5546.65kg/meslacargaqueresistiraelmurodecarga.
Elsiguientepasoescalcularcuantopesaelmurodecargayasabemosqueestetieneunaformacilindricaparaadaptarsealacupula
losdatosdelmurodecargason:radio=8metros
altura=6metros
espesordelmuro=0.30metrosnecesitamossacarelvolumendeuncilindroprimeroradio=8yaltura=6ydespuesalradiolerestaremos0.30ysacaremoselvolumendeuncilindroconradio=7.7yaltura=6yyadespueshacemosunarestaparaobtenerelverdaderovolumendelmurodecarga.
laformuladelvolumendeuncilindroes:V=(r)(r)(h)donde:r=radioyh=alturaentoncesconr=8yaltura=6volumen=1205.76m3conr=7.7yconh=6volumen=1117.02m3porlotanto:VOLUMENDEMURODECARGA=1205.76menos1117.02=88.74m3Yahoraledescontaremoselvolumendelespaciodestinadoparalapuertaqueenestecasosoloesunespacioabiertoparaqueentrelagente.
altodepuerta:2.5metros
largodepuerta:2.5metros
espesor:0.30metros
volumenespaciodepuerta:1.875m3
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entonces:
VOLUMENDEMURO=88.74MENOS1.875m3=86.865m3
suponemosahoraqueelmuroesdemamposteriaysabemosqueelpesovolumetricodelamamposteriaesde2600kg/m3porlotantocalculamoselpesodelmuro:
PESODELMURODECARGA:86.865m3x2600kg/m3=225849kg
ahoradividiremosestepesoentre50.24metrosqueeslacircunferenciadelaconstruccion:
225849kg/50.24m=4495.40kg/m
entonceslacargatotalsobrelacimentacionserade:
5546.65kg/m+4495.40kg/m=10042.05kg/m
yaconestevaloryconlascondicionesdelsuelopodemosdisearlacimentacioncorridaozapatacorrida.
EJEMPLODEBAJADADECARGAS
cargaporm2enrampadeconcretoarmadoyescalonesenmaderadeencinoanchodelarampa0.90metros(guiarseconlafigura)
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huella:eslapartedelescalndondelaspersonasvanapisaryestetienequeserlosuficientementeamplioparaquequepaelpiedelaspersonas
EJEMPLODEBAJADADECARGASCalculodelpesodelaescaleraporm2(metrocuadrado)observarbienlafiguraytodoslosdatosquesedan.
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nota:poneratencionenlatablaanteriorenlapartedeescalonesestalaformulitadeWe=P/2porpesovolumetrico,yaquienlatablayaestaenmetrosyanteriormenteestabaencentimetros.huella:eslapartedelescalndondelaspersonasvanapisaryestetienequeserlosuficientementeamplioparaquequepaelpiedelaspersonas
EJEMPLODEBAJADADECARGASSETIENEUNTINACO(sinbasedetabique)SOBREUNALOSADEPEQUEASDIMENSIONES,ESTETINACOSECOLOCOJUSTOALAMITADOENMEDIODELALOSACOMOSEHACELAREPARTICIONDECARGAS???
PRIMEROSACAMOSELPESOPROPIODELTINACO:AGUA1100LITROS1100kgTINACO100kgtotal1200kgDESPUESREPARTIMOSELPESOTOTALDE1200kgENTREELAREADELALOSA:1200kgentre4m2(metroscuadrados)=300kg/m2AHORAESTACARGASELASUMARAMOSALACARGAMUERTAYALACARGAVIVADELALOSA:CARGAMUERTA+CARGAVIVA+CARGATINACO=CARGATOTALDELOSA
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ENkg/m2YENTONCESDIVIDIRIAMOSLALOSAENAREATRIBUTARIASPARAPOSTERIORMENTEMANDARLACARGAALOSCOSTADOSDELALOSA
DETERMINACINDELPESODEUNTINACOELTIPODETINACOSQUESEUSANVARANENSISONDELOSTIPOROTOPLASOCOMOLOSDEESTECASO,PEROSEACUALSEAELTIPODETINACOESFCILDETERMINARSUPESO.TINACO:RECIPIENTEOTANQUEPARAALMACENARAGUAQUEGENERALMENTESEPONEENELTECHOOLOSADELACASACUIDANDOQUEDEBAJODELTINACOESTEUNAVIGAOUNMURODECARGA,ESTOESPARAQUELALOSANOSUFRADAOOSEDERRUMBE.
SECONSTRUIRANCONMUROSDETABIQUEMACIZOHECHOAMANOCONDOSCARASW=270Kg/m2CUYAAREAES:
ENTONCES,PORLOTANTOTENEMOS:
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EJEMPLODEBAJADADECARGAS
CALCULODELPESODEUNMUROCONRECUBRIMIENTOOREVOCADOCONMORTEROOMEZCLADECALYARENA:
Paracalcularelpesodeunmuroconrecubrimientoorevocadodemorteroomezcladecalyarenasehacelosiguiente:
Enestecasoseproponeunmurodetabique,de0.15mdeespesor2mdealtoy2mlargo
Elpesovolumtricodeltabique1.5ton/m3
Yelpesovolumtricodelmorteroomezcladecalyarenaesde:1.8ton/m3
Paracalcularelpesodelmuro:
1.sacamosvolumendelmuro:0.15mX2mx2m=0.6m3
2.elvolumendelmurolomultiplicamosporelpesovolumtrico0.6m3X1.5ton/m3=0.9ton
Ahoracalculamoselpesodelmortero(ledaremosparaesteejemplounespesorde0.015m):
1.Sacamoselvolumendelmortero:0.015X2mX2m=0.06m3
2.multiplicamosvolumendemorteroporsupesovolumtrico:0.06m3X1.8ton/m3=0.108ton
Porultimosimplementesumamoslosdospesosparaobtenerelpesototaldelmuroconrecubrimientoorevocado:
0.9ton+0.108ton=1.008ton
Nota:sepuederecubrirorevocarelmurocondistintosmaterialescomoporejemployesoelprocedimientoeselmismosolosecambiaelvalordelpesovolumtricoporeldelyeso.
EJEMPLODEBAJADADECARGAS
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LOSPASOSSERIAN:1.SACARELPESOPROPIODELMURO2.REPARTIRELPESOTOTALDELMUROENTREELAREADELALOSAPESODELMUROENKgENTREAREADELALOSAENm2ELRESULTADOQUEDARIAENKg/m23.AHORAESTACARGASELASUMAMOSALACARGAMUERTAYCARGAVIVADELALOSAASI:CARGAMUERTA+CARGAVIVA+CARGADEMURO=CARGATOTALENLOSA4.YADESPUESDIVIDIMOSLALOSAENAREASTRIBUTARIASYMANDAMOSLACARGAALOSCOSTADOSDELALOSA5.CONTINUAMOSCONLOSCALCULOSCOMOENEJEMPLOSANTERIORESHASTALLEGARALACIMENTACION
CARGASVIVASENPUENTES
Lostiposdecargasvivasconsideradoseneldiseodepuentesseresumenen:cargadecaminycargadeva,cargadeimpactoycargadefrenado.
Lacargadecaminconsideraelpesodeuncamincomounconjuntodecargaspuntualesactuandoconunaseparacinyreparticinquerepresentaladistanciaentreejes(ruedas)deuncamindediseo.
Lacargadevacorrespondeaunacargadistribuidayrepresentaelpesodevehculoslivianoscirculandoporelpuente.Sepuedencombinarlacargadevayladecaminenunamismaluzdeunpuente,estorepresentaunpuentecargadoconcarroslivianosyentreellosuncamin.
Elesquemageneraldelacargadevamascamineselsiguiente.(laneload,truckload)
Lamagnituddelascargaspuntualesdependedeltipodecaminseesperacirculeporlavaendiseo.
Paralacargadeimpactoseconsideraunfactordemultiplicacindelacargavivadecaminyvayparaladefrenadounacargahorizontalproporcionalalacargadevaocamin.
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VermayordetallesenelcdigodelaAASHTOoalguncodigolocal.
CUANTASVIGASNECESITOPARAUNACASA???
Paraunacasaenquelasvigasserndeconcretoreforzadoyseapoyaransobremuros,serecomiendaunavigacada18m2yestavigalacolocarasjustoalamitaddeelladolargo.
ELDIBUJODEUNAVIVIENDAOEDIFICACION:
Basicamente,haytresmanerasderepresentarlaformadeunaedificacion:planta,corteyfachada.Aestoselellamaplanta:(enlaplantaseindicadondehaypuertasyventanas,tambienesnecesariosealarlasmedidasentrelasparedesylasfuncionesdelosespacioscomoson:cocina,sala,recamara,etc.)
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Aestoselellamacorte:(enelcorteoelevacionsemarcalaalturadelasparedesyeltecho,tambiensedebeponerenelcortelosmaterialesdelaconstruccion).
Aestosellamafachada:(enlafachadasedibujalaposiciondelaspuertasylasventanas,formadeltechoyotrasedificacionesalrededor).
Ademas,eldibujosehaceaescalaesdecir,quelasmedidasdeldibujoestanenrelacionconlaconstruccion,peromaschicas.Porejemplo,cuandoladistanciaentredosparedesesdecincometros,enlaplantasedibujaaunadistanciadecincocentimetros.Entonces,lasmedidasverdaderassoncienvecesmasgrandesquelasdeldibujo.Sediceentoncesquelaescalaesdeunoacienyseescribe1:100.Enlosdibujosdeconstruccionesmasgrandesseindicantambienlastuberiasdeaguaydrenaje,ylalocalizaciondelainstalaciondeluz,asicomosustomas.
LAESCALADEUNPLANOSeguramentehabrsvistoalgunavezelplanodeunacasa,enelqueaparecendibujadoselsaln,lacocinaCuandoseestconstruyendounedificio,elplanodeunpisorepresentaalpisoreal,yaqueentreambosexiste,omejordichoexistir,unarelacindesemejanza,relacinquevienedeterminadaporunaescala.ESCALANUMRICALaescaladelplanonosdicelarelacinquehayohabrentrelasmedidasenelplanoylasmedidasenlarealidad.Esunaescalanumericaporquerelacionadosnmeros:lalongitudsobreelplanoylalongitudreal.Silaescalaes1:10,estosignificaque1unidaddelongitud(centmetrosomilmetros)quemidamossobreelplanoequivalea10unidadesenlarealidad.Elplanodelafigurasiguienteesthechoaescala1:100cm,loquesignificaque1cmsobreelplanoequivalea100cm=1menlarealidad.
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Midiendosobreelplanoellargoyelanchodecadaunadelashabitacionespodemoscalcular,multiplicndolosporlaescala,loquemedirnrealmente.Seguramentehabrsvistoalgunavezelplanodeunacasa,enelqueaparecendibujadoselsaln,lacocinaCuandoseestconstruyendounedificio,elplanodeunpisorepresentaalpisoreal,yaqueentreambosexiste,omejordichoexistir,unarelacindesemejanza,relacinquevienedeterminadaporunaescala.
Asporejemplo,lacocinamide3cmdelargoy2,6cmdeancho,queenlarealidadsern3mdelargo2,6mdeancho(tendrpuesunasuperficiede7,8m2).Elbaomide2,7cm1,7cm,quecorresponderna2,7m1,7m(susuperficieserde4,59m2).Elsalnmide6cm3cm,quesecorresponderncon6m3menlarealidad(serunsalnde18m2
desuperficie).Eldormitorio1mide3,4cm2,7cm,quesern3,4m2,7m(unasuperficiede9,18m2).Eldormitorio2,quemide3,5cm3,5cm,enlarealidadtendr3,5mdelargo3,5mdeancho,ocupandounasuperficiede12,25m2.Tambin,porejemplo,lasmaquetasdecoches,avionesoedificiossonrepresentacionesaescaladelosobjetosreales.As,unamaquetadelatorreEiffel(quetieneunaalturarealde324m,incluidasuantena)hechaaescala1:1.000medir32,4cmdealta,yaque:32,4cm1.000=32.400cm=324m
QUEESUNCROQUIS????Loscroquis,adiferenciadelosplanosylosmapas,nonecesitanescalayenellosnosesealaelnortegeogrfico.Sonsimplificacionesdeunmapaoplano,bocetosdeunterrenorealizadosamanoalzada,sininstrumentosdeprecisin.Hasprobadoahaceruncroquisdeunplanodetuciudad?
PORQUESEDAANLASCONSTRUCCIONES?????
Existenvariascausasporquelasconstrucciones,comonuestrasviviendas,puedensufrirdaosodeteriorosqueafectansuestetica,sufuncionalidad,olomasgrave,suseguridadestructural,locualpuedeponerenriesgonuestraspertenenciasonuestravidayladenuestrafamilia.Eldaodeestructuraspuedesercausadoporfenomenosnaturales,otambienporlaaccionhumanaaldarleunusoinadecuado,ponerpesoparaelcualnofuerondiseadas,porfaltademantenimientooporunamaneraincorrectadeconstruirysinasesoramientotecnico.Entrelosfenomenosnaturalesquepuedenafectaraunaconstruccionpodemosconsideraralosfenomenosgeologicos(sismos,volcanes,deslizamientosdetierrayhundimientos)yalosfenomenoshidrometeorologicos(huracanes,lluviastorrenciales,desbordederioseinundaciones)Cuandolosfenomenosproducenfuerzasquealcanzanlaresistenciadelosmateriales(concreto,acero,mamposteria,madera)escuandosedaanloselementosestructurales.Tambiensepuedesufrirdaosihayerroresconstructivosodediseo,olacalidaddelosmaterialesnoeslaadecuada.Elmismoproblemasetienesilacimentacionnofueadecuadamentediseadaparalascaracteristicasdelterrenodeapoyo,yparasoportarlasfuerzasqueletransmitelaestructura.
QUIEROCONSTRUIRMICASA,CUALESSONLOSSISTEMASESTRUCTURALESMASCOMUNESQUEPUEDOEMPLEAR??????
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Lossistemasmascomunessonlasestructurasenbaseamurosportantes(murosdecarga)ylossistemasdepilares(columnas)yvigas.
PRINCIPALESFORMASDEDISPONEROACOMODARALASVIGASALAHORADELCALCULO:
COMOSONLASCASASENZONASRURALES,PUEBLOSMUYALEJADOS,RANCHERIASETC.?????????
Enmuchaszonasrurales,dondelagentepasagranpartedesutiempoalairelibre,lapartecubiertadelacasa(dondehaytecho)tienegeneralmentedosareas:unaparaprepararcomidayotraparaestarydormir.Lossanitariosseencuentranfueradelacasa.Lasparedesdedivisionsondelmismomaterialquelasparedesdeafueraomaslivianasseusantambienlosmuebles,armariosoroperosparasepararlasareasdelacasa.
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laspuertassonlocalizadasenrelacionalacalleoladirecciondelvientodominante.
CUALESLADIFERENCIAENTRECASTILLOYCOLUMNA????OK,MEQUEDACLAROQUEELCASTILLOESSOLOPARADARRIGIDEZALOSMUROS,YLACOLUMNAESUNELEMENTOESTRUCTURAL,PEROMIDUDAESMASBIEN,ENQUESEDIFERENCIANFISICAMENTE,ESDECIRCOMOSECUANDOUNELEMENTOESUNCASTILLOOUNACOLUMNA??TIENEQUEVERCONSUSDIMENSIONESOCONELARMADO??LACANTIDADDEACERO???
Principalmentecomotyalomencionaste,ladiferenciaradicaenqueelcastillosirveparadarlerigidezalmuroylacolumnaesunelementoestructuraldecarga,porloquesuconfiguracinesmuydiferente.1.Losmomentosenlacolumnasonmsgrandes,porloquerequieremayorreadeaceroqueenuncastillo.2.Lacompresinenlacolumnaesmsgrandequeenuncastillo(estenosoportapesoestructural),porloqueserequieredemsreadeconcreto.Siloselementosyaestnconstruidosynopuedesverelreadeacero,solamentefjateenlaseccin,yaquelacolumnaresultasermsrobustaqueelcastillo.Ademsdequeporlogeneraltodaslascolumnasenunmismoniveltienenlamismaseccin,siendomspequeosloscastillos.Unacolumnasirve,engeneral,parasostenerelpesodelaestructura.Deordinario,suseccinescircularcuandoescuadrangularsueledenominarsepilar,opilastrasiestadosadaaunmuro.Loscastillossonlosrefuerzosquesecolocanenlascrucesdelosmurosylasesquinas,ysiesnecesarioseponenintermedioscuandolalongituddelmurorebasalostresmetros.Lafuncionbasicadeloscastillosesligarymantenerunidoslosmurosentresiparaquenoseabran.Loscastillostambienayudanasoportarcargasverticalesyrefuerzanalmuroparaquenosevoltee.Cuandounmuroseagrietaporunsismooseasienta,loscastillosydalascontrolanelagrietamientoyevitanelcolapso.
PORQUEELCONCRETONECESITAACERODEREFUERZO?
Elconcretoesresistentealacompresion,perodebilalatension,porloquesenecesitadeunelementoqueloayudearesistirlosesfuerzosdetensionresultantesdelaaplicaciondelascargas.Luegoentonces,estematerialadicionanteeselacero.elaceroquecomunmenteseempleaparareforzarelconcretotieneformadebarraodevarillaredondacorrugada.
Laspropiedadesmasimportantesquedebemosconocerdelaceroderefuerzoson:
1.ModulodeYoungomodulodeelasticidad(Es)
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2.Esfuerzodefluencia(Fy)
3.Tamaoodiametrodelavarillaobarra.
QUEESUNMUROCONFINADO???
Unmuroconfinadoeselqueestaenmarcadoporelementosderefuerzoensuscuatrolados.
ESQUEMADEUNCASTILLO
Elncleodeloscastillosmedievaleseralatorredelhomenaje,dondevivanlosnobles.Alrededordelatorreselevantabaelrecintoamurallado,conlasconstruccionesmilitaresparapoderresistirelasediodelenemigo.
PORQUESEMANTIENEENPIEUNATORRE?
Latorretienequesoportarlasfuerzasexternas(viento,terremotos,etc.)Ademstienequesoportarsupropiopeso,estoesunafuerzainterna.Enconclusin:lasolucinestenreforzarlaestructura,ycontrolarcmoserepartenlascargas.
Elpesodelaestructuradebeestarrepartidoigualmente,lospilaresinferioresdebensoportarmspesoquelossuperiores,aspuescuandosevaascendiendoenunaestructuracadaelementosoportamenospesoqueelquelosoportaalmismo.
Loscimientosdelasconstruccionesproporcionanestasuperficiefirmealaqueseanclantodoslosdemselementosdelaestructuradelosedificios.
BAJADADECARGAS:SOBRECARGASLOCALES
Lassobrecargaslocalesnoafectanalatotalidaddeunaestructurasinosolamenteaunapartebiendefinidadeesta,la
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partedelaestructuraquecausaunasobrecargalocalsisequitaoseponenocomprometelaseguridadestructuraltotal.
FALLAPORBAJADADECARGASENCIMENTACIONES
Unaestructuraestable,yaseaquesediseeparaconservarlarigidezobienquelaobtengadelaintegracindelconjuntodemuros,pisosymurosdivisorios,siempreajustasuscargasparacompensarlosasentamientosdiferencialesdelacimentacin.Cuandoserompeelequilibriodefuerzasdebidoalaperdidatotaloparcialdeunapoyo,lasreaccionessetransmitenyredistribuyenentrelosapoyostodavadisponibles,modificandoastodaslascargas.Enlasimgenesquesemuestranacontinuacionseilustraunejemplodelatransmisindecargasycomosemodificanantelafalladeunodesusapoyosporlaextraccindeaguaparadesalojardeunterrenocontiguoovecinoqueestaadesnivel(estamasabajo)aldelejemplo.Cuandolosmovimientosdelacimentacinsetraducenendistorsindelaestructura,lainvestigacinparalocalizarelorigendelproblemadebedeempezarporconsiderarquelafallasedebeaunatransmisindecargayquelafalladelacimentacinnoseencuentraenlamismaposicinqueocupaeldefectoobservado.
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BAJADADECARGASCONCENTRADASOPUNTUALESPORMEDIODEMUROS
Estoseaplicaoutilizacuandounacargaconcentradaopuntualestadirectamenteinfluyendosobreunmuro,sobretodoenelcasodequelaslosasrequieranunavigaalamitaddesusuperficieporcuestindeseguridadestructuralyestavigalaapoyamossobremuro,dehechoalcolarlalosasecuelalavigajuntoconlalosa.
Sieselcasodequelalosaseamuygrandeynecesitedevariasvigasentonceslascargassevanairacumulando.
Estascargasquesetransmitenalosmurosporpartedelasvigaslasobtenemosdelasreaccionesdelasvigasalapoyarsesobrelosmuros.Estascargasconcentradasopuntualesprovenientesdelasreaccionessiempresetransmitenalosmurosconunainfluenciade45gradosdelpuntodeaplicacin.
Porejemplosisequisieraconocerlacargasobreunacimentacincorridaozapatacorridapuesentonceslacargaserialasumadeloquetransmitelalosa,masloquepesaelmuroyaestoleagregaramosestacargaprovenientedelacargaconcentradaopuntualdelareaccindelavigaquesetienequedividirentrelaalturadelmurodetalmaneraquenosquedeenkilogramospormetroylasunidadesseancompatiblesconlodelalosaylodelmuro,yestasumatotalesloquecargaraosoportaralacimentacin.
Acontinuacinsepresentanvariasconfiguracionesposiblesdetransmisindecargasconcentradasenmurosylaformulaparaobtenerlacargaqueaportaraocontribuirdichosistema.
NOTA:Elquesedealgntipodeconfiguracincomoeldelasfigurasquesemuestranacontinuacindependedelalongituddelmuroytambinaltrazarunalneaa45gradosdelpuntodondeestalareaccindelavigaconrespectoalmuro.
Uno:
Wc=cargaconcentrada/2(alturademuro)
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Dos:
Wc=cargaconcentrada/alturademuro
Tres:Wc1=Wc2=cargaconcentrada/alturademuro(enestecasoseutilizasololamayordelascargasconcentradas)
Cuatro:Wc=(cargaconcentradauno+cargaconcentradados)/(alturademuro)
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AMPLIACIONDECONCEPTOANTERIOR:
AMPLIACIONDECONCEPTOANTERIOR(BAJADADECARGASCONCENTRDASOPUNTUALESPORMEDIODEMUROS)
SIGUIENDOESTECONCEPTODEBAJADADECARGASCONCENTRADASPORMEDIODEMUROSLACIMENTACINCARGARAOSOPORTARA:1.LACARGAPROVENIENTEDELALOSA2.LACARGADELPESODELMURO3.LACARGAQUEAPORTALAREACCINDELAVIGA
OTRODIAGRAMACASACONDOSNIVELES:
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EJEMPLODEBAJADADECARGASDeacuerdoconeldiagramaacontinuacion,...queesloquecargalaviga6ylaviga22??
dividimoslaslosasenreastributarias:
laviga6entoncescarga:
laviga22entoncescarga:
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lasreaccionesymomentossevanaemplearparadisearlascolumnas
BAJADADECARGASDIAGRAMA
EJEMPLODEBAJADADECARGASSEPRESENTAUNALOSADECONCRETOREFORZADOSOPORTADAPORVIGUETASDEMADERA,HACERBAJADADECARGAS.
LASCARACTERSTICASDELASVIGUETASSONLASSIGUIENTES:
ESTETIPODELOSASSECONSIDERANDEUNSOLOSENTIDOBAJANDOCARGASSOLO
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PORLOSLADOSENLOSQUEVALADIRECCINDELASVIGUETAS:
PARAHACERBAJADADECARGASINICIAREMOSCALCULANDOUNMETROCUADRADODELOSA:
INICIAMOSCONLALOSADECONCRETOREFORZADO:
PARAOBTENERELPESODEUNMETROCUADRADODELASVIGUETASHACEMOSESTO:ALMOSECOPESOVOLUMETRICO:590kg/m3DIMENSIONES:0.15mX0.30mX1m=0.045m3VIGASQUECABENENUNMETRO:2MULTIPLICAMOSTODOLOANTERIOR:590kg/m3X0.045m3X2=53.1kgPARAPASARLOS53.1kgAMETROSCUADRADOSSOLODIVIDIMOSENTRE1m253.1kg/1m2=53.1kg/m2entonceselpesodeunmetrocuadradodelosaesde:427m2mas53.1m2=480.1kg/m2AHORAparamandarestacargade480.1kg/m2hacialosladosenelquevaladireccindelasviguetassehacelosiguiente:
paso1:sacarelareadelalosa6mX5m=30m2
paso2:aplicaroutilizarestaformula:W=(CARGAxAREALOSA)/2
USAMOSLAFORMULA:W=(480.1X30)/2=7201.5kg(sedivideentredosprecisamenteparaquecadaladoendireccindelasviguetastengalamitaddelacarga)
paso3:estos7201.5losdividesentrelalongituddelosladosendirecciondelas
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viguetasoseaentre5metrosentonces:7201.5kg/5m=1440.3kg/mestoquieredecirquecadaladoendirecciondelasviguetasestaracargando1440.3kg/m
ysihubieraunavigaenesos5metrosestaquedaraas:
PARALASCOLUMNAS
ESQUEMADEBAJADADECARGAS
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BAJADADECARGASDEEDIFICIOPORMEDIODEPILOTESHASTAUNACAPADESUELOQUESEENCUENTRAAUNAPROFUNDIDADCONSIDERABLEYQUEESLOSUFICIENTEFUERTEORESISTENTEPARASOPORTARELPESODELEDIFICIO
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LOSCONTRAFUERTESUncontrafuerteesunengrosamientopuntualenelperimetrodeunmuronormalmenteenelexterior,permitenalmuroresistirempujes,reforzandolo,lasbovedas,losarcosycubiertasadosaguastiendenaabrirseyempujardeformatransversalelmuro,poresoseconstruyenloscontrafuertes,quefortalecenalmuro,repartenlosempujesyevitanquelaestructurasedebilite.Tambinsepuedenvercontrafuertesenmurosmuyaltosdemampostera.
BAJADADECARGASLOSASINCLINADAS
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PESOSDEVIDRIOSPLANOSYCRISTALESNOTA:Lasmedidasyespesoresdelosdibujosdevidriosycristalessonenlasquesonfabricados,salendelafabricaasipues,yadespueslogicoqueloscortarananuestasnecesidades.VIDRIOPLANO
Estaeslaopcioneconomica,siselequierellamarlamascorrienteofreceunavisionconposiblesondulacionesydistorcionesopticas,claroestonoentodosloscasos.
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CRISTALFLOTADO
Esunvidriotransparentedegrancalidad,sindistorcionoptica,ofreceunavisionclaraysinningunaondulacion.
CRISTALABSORBENTEDELCALOR
Sufuncionprincipalesreducirlosrayossolaresquelleganaloscristalesdeledificioproporcionandounmejorambienteenelespaciointerior.
PESOSDEMATERIALES
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